KR100899586B1

KR100899586B1 - 광 주사 장치와, 이미지 형성 장치, 그리고 주사선 변화보정 방법

Info

Publication number: KR100899586B1
Application number: KR1020070026056A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 하야시; 다카미치 오하시; 신야 가미우라
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-05-27
Also published as: CN101038370B; US20070216983A1; US8089674B2; KR20070094550A; CN101038370A; JP2007249003A

Abstract

본 발명에 따르면, 각각의 이미징 광학 시스템을 구성하는 제1 플라스틱 렌즈 및 제2 플라스틱 렌즈는, 단일 광 편향기에 의해 주사된 광 빔의 주주사 방향이 실질적으로 서로 평행하게 되도록 광 편향기의 양측에 배치되고, 복수 개(4개)의 이미징 광학 시스템 중 적어도 하나에 있어서의 제1 플라스틱 렌즈 및 제2 플라스틱 렌즈는, (4개의) 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 성분이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된다.

Description

광 주사 장치와, 이미지 형성 장치, 그리고 주사선 변화 보정 방법{OPTICAL SCANNING APPARATUS, IMAGE FORMING APPARATUS, AND SCANNING-LINE-CHANGE CORRECTING METHOD}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 주사 장치의 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 광 주사 장치의 정면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 주사 장치의 평면도.

도 4는 도 3에 도시된 광 주사 장치의 정면도.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 주사 장치의 정면도.

도 6은 제3 실시예에 따른 광 주사 장치의 변형례의 정면도.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 주사 장치의 정면도.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 주사 장치의 정면도.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 주사 장치의 정면도.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광 주사 장치의 평면도.

도 11은 도 10에 도시된 광 주사 장치의 정면도.

도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광 주사 장치의 평면도.

도 13a는 4가지 2차 색 성분(Y, C, M, Bk)이 광전도체 상에서 서로 다르도록 광학적 설계가 실시되는 종래 기술에 따른 색 어긋남 및 주사선 휨을 보여주는 그 래프.

도 13b는 본 발명의 실시예에 따른 색 어긋남 및 주사선 휨을 보여주는 그래프.

도 14는 종래 기술에 따라 2차 색 성분이 서로 다르도록 광학적 설계가 실시된 경우의 주사선 휨을 보여주는 그래프.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치를 포함하는 컬러 이미지 형성 장치의 사시도.

도 16은 도 15에 도시된 컬러 이미지 형성 장치의 측면도.

도 17은 도 15에 도시된 광 주사 장치에 있는 레이저 유닛의 분해 사시도.

<도면 부호에 대한 간단한 설명>

1 : 광 편향기

2 : 제1 플라스틱 렌즈

3 : 굽힘 거울

4 : 광전도체

5 : 유지 부재

6 : 레이저 유닛

7 : 원통형 렌즈

8 : 제2 플라스틱 렌즈

9 : 일체형 제1 플라스틱 렌즈

10 : 공통 렌즈

본 발명은 컬러 디지털 복사기를 비롯한 복사기와, 다기능 프린터(MFP) 및 레이저 프린터를 비롯한 프린터와, 팩시밀리 기계와, 플로터, 또는 이들 기능을 갖는 복합기 등과 같은 이미지 형성 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 복수 개의 컬러의 토너상을 중첩함으로써 컬러 이미지를 형성하는 다색 이미지 형성 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이미지 형성 장치에서 기록 시스템으로서 사용되는 광 주사 장치와, 주사선 변화 보정 방법에 관한 것이다.

최근에, 컬러 이미지 형성 장치의 고속화 및 고화질화에 대응하기 위해, 디지털 복사기 및 레이저 프린터가 실제 사용되고 있는데, 이들 장치는 출력 용지의 이송 방향에 배치되어 있는 4개의 광전도체에 복수 개의 광 빔을 동시에 노출시키고, 서로 다른 색, 즉 황색, 자홍색, 청록색 및 검정색의 현상제를 저장 및 공급하는 현상 장치에 의해서 현상된 이미지를 순차적으로 전사 및 중첩하여 컬러 이미지를 형성한다.

일반적으로, 이러한 이미지 형성 장치는 각각의 광 빔("빔")에 대응하는 복수 개의 주사 유닛을 구비한다. 그러나, 이러한 주사 유닛을 배치하기 위해서는 넓은 공간이 요구되며, 이로 인해 이미지 형성 장치의 크기가 커진다. 따라서, 빔을 단일 편향기에 들어가서 주사되게 만들고, 이미징 렌즈를 적층식으로 배치하는 방법이 제안되었다(예컨대, 일본 특허 출원 공개 제H4-127115호 참조).

또한, 일본 특허 출원 공개 공보 제H4-127115호의 문제점을 보완하기 위해, 복수 개의 빔을 단일 편향기에 들어가게 하고 이 빔을 주사하여 대응하는 광전도체 상에 이미지를 형성하는 이미징 유닛이 각각의 빔에 대하여 마련되며, 상기 이미징 유닛을 구성하는 광학 요소가 부주사 방향으로 층층이 적층되어 일체로 형성되는 방법이 제안되었다(예컨대, 일본 특허 출원 공개 제H10-148777호 참조). 일본 특허 출원 공개 제H10-148777호에 개시된 기술에 따르면, 광 편향기를 적층하는 간격을 줄일 수 있고, 또는 하나의 다면경이 광 편향기로서 작용할 수 있다. 따라서, 다면경을 회전시키는 모터의 부하가 줄어들 수 있고, 장치가 소형화될 수 있다.

광 주사 장치를 내부에 포함하는 컬러 이미지 형성 장치의 한가지 주요 문제점은 색 어긋남(out-of-color registration)이다. 즉, 이러한 컬러 이미지 형성 장치에서는, 복수 개의 광 빔이 출력 용지의 이송 방향에 배치된 4개의 광전도체 상에 동시에 노출되고, 서로 다른 색(황색, 자홍색, 청록색 및 검정색)에 대한 현상 장치에 의해 현상된 이미지가 순차적으로 전사 및 중첩되어 컬러 이미지를 형성한다. 따라서, 각 광전도체의 주사 대상 표면에 빔의 부정합 빔을 직접 주사하면, 각 색의 어긋남으로서 나타난다.

색 어긋남을 초래하는 주사 부정합은, 광 편향기에 의해 편향된 빔을 대응하는 광전도체 상에 각각 이미지화하는 (F-theta 렌즈 광학 시스템 등과 같은) 이미징 유닛 또는 이미징 광학 시스템을 구성하는 이미징 렌즈의 모면(母面)의 만곡에 주로 기인하는 것으로 확인되었다.

특히, 이미징 렌즈가 플라스틱으로 제조된 렌즈("플라스틱 렌즈")인 경우, 그 가공 특성으로 인하여 외곽의 변형이 쉽게 발생한다. 부주사 방향에 있어서 외곽의 변형이 발생하면, 동일한 방향에 있어서 모면의 만곡이 발생하고, 다시 말하면 부주사 방향에 있어서의 주사 부정합이 광전도체 표면 상에 발생한다.

이러한 단점을 회피하려면, 플라스틱 렌즈의 형성 사이클을 크게 늘리는 것에 의해, 또는 외곽의 변형을 조정하도록 플라스틱 렌즈 위치 조정 기구를 마련하는 것에 의해, 외곽의 정밀도를 향상시킬 필요가 있다. 이는 비용 증가를 초래하고, 전체 장치를 복잡하게 만드는 것으로서, 바람직하지 않다.

이러한 단점은 이전에는 문제점으로 고려되지 않았지만, 최근에는 이미지 형성 장치의 고속화 및 화질 향상에 대한 요구로 인하여 문제점으로 나타나게 되었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 것을 그 과제로 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 광 주사 장치는 하나 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하는 것으로, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔은 단일 편향 유닛 상에 이미지화되고, 이 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되며, 각각의 이미징 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 편향 유닛에 의해 주사된 광 빔의 주주사 방향이 실질적 으로 서로 평행하게 되도록 편향 유닛의 양측에 배치되고, 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 성분이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 광 주사 장치는 2개 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하는 것으로, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔은 단일 편향 유닛 상에 이미지화되고, 이 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되며, 이미징 광학 시스템을 구성하는 2개 이상의 플라스틱 렌즈 중 편향 유닛에 가장 가깝게 배치된 렌즈가 주사 대상 표면에 대응하는 공통 렌즈이고, 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 성분이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광 주사 장치는 하나 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하는 것으로, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔은 복수 개의 편향 유닛 상에 이미지화되고, 각각의 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되며, 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 성분이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 광 주사 장치를 사용하여 정전 잠상을 복수 개의 이미지 캐리어 상에 형성하는 이미지 형성 장치가, 각 이미지 캐리어마다 서로 다른 컬러 토너로 정전 잠상을 현상하고, 각 이미지 캐리어에 형성된 토너상을 중간 전사체 상에 순차적으로 중첩 및 전사하며, 그 후에 시트류 기록 매체에 토너상을 일괄 전사하여, 컬러 이미지를 얻는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 광 주사 장치를 사용하여 정전 잠상을 복수 개의 이미지 캐리어 상에 형성하는 이미지 형성 장치가, 각 이미지 캐리어마다 서로 다른 컬러 토너로 정전 잠상을 현상하고, 각 이미지 캐리어에 형성된 토너상을 전사체 위에 지지되어 있는 시트류 기록 매체 상에 순차적으로 중첩 및 전사하여, 컬러 이미지를 얻는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복수 개의 광원으로부터 출사된 광 빔이 단일 또는 복수 개의 편향 유닛 상에 이미지화되는 경우에, 그리고 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔이 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 구비한 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되는 경우에, 주사선에 있어서의 변화를 보정하는 주사선 변화 보정 방법에서는, 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈가, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 예컨대 하나 이상의 플라스틱 렌즈로서 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 하나 이상의 것을 사용하는 것 등을 통해, 동일한 형상을 갖는 플라스틱 렌즈를 사용함으로써, 주사선에 있어서의 변화가 보정된다.

본 발명의 전술한 그리고 그 밖의 목적, 특징, 장점 및 기술적 산업적 중요 성은, 첨부 도면을 참조하여 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽으면 잘 이해될 것이다.

첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 후술한다. 유사한 기능 또는 형상을 갖는 부재 및 구성 부품 등과 같은 구성 요소는 상기 실시예에 걸쳐서 유사한 도면 부호로 표시하고, 그에 대한 중복 설명을 하지 않을 것이다. 도면 및 설명을 간략히 하기 위해, 구체적으로 설명할 필요가 없는 구성 요소는 도면에 도시하지 않을 수 있다. 특허 공개 공보 중의 구성 요소(들)가 본원에 직접적으로 인용 및 설명되는 경우에, 그 도면 부호는 본 발명의 실시예의 도면 부호와 구별하기 위해 대괄호 안에 기입한다.

후술하는 실시예가 적용된 광 주사 장치(600)를 내부에 포함하는 컬러 이미지 형성 장치(620)의 구성의 개요를 도 15 및 도 16을 참조로 하여 설명한다. 먼저 컬러 이미지 형성 장치(620)의 전체 구성을 도 16을 참조로 하여 설명한다.

컬러 이미지 형성 장치(620)는 중간 전사 벨트(606)를 중간 전사체로서 포함하고, 드럼형 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)를 복수 개의 이미지 캐리어로서 포함하는 각각의 이미지 형성 스테이션은 중간 전사 벨트(606)의 이동 방향을 따라 병렬 배치된다. 이하에서, 색을 구체적으로 명시하지 않은 경우에는, 설명의 간략화를 위해 4가지 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)를 간단히 "광전도체(4)"라고도 한다.

황색(Y) 토너상이 광전도체(4Y)를 구비하는 이미지 형성 스테이션에서 형성되고, 자홍색(M) 토너상이 광전도체(4M)를 구비하는 이미지 형성 스테이션에서 형성되며, 청록색(C) 토너상이 광전도체(4C)를 구비하는 이미지 형성 스테이션에서 형성되고, 그리고 검정색(Bk) 토너상이 광전도체(4Bk)를 구비하는 이미지 형성 스테이션에서 형성된다.

이들 4개의 이미지 형성 스테이션에 있어서, 각각의 색의 토너상을 형성하기 위한 구성은 색이 서로 다르다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 것이다. 따라서, 황색 토너상을 형성하기 위한 이미지 형성 스테이션을 대표예로서 설명한다.

황색 토너상을 형성하기 위한 이미지 형성 스테이션에서, 광전도체(4Y)의 표면을 균일하게 대전(帶電)시키는 대전 유닛으로서의 대전기(602Y)와, 광 주사 장치(600)에 의해 광전도체(4Y) 상에 형성된 정전 잠상(潛像)에 상기 대전된 토너가 부착되어 이미지가 명백히 표시될 수 있게 하는 현상 롤러(603Y)와, 황색 토너를 현상 롤러(603Y)에 공급하기 위한 토너 카트리지를 포함하는 현상 유닛으로서의 현상 장치(604Y)와, 광전도체(4Y) 상의 토너상을 중간 전사 벨트(606)에 일차 전사하기 위하여 중간 전사체인 중간 전사 벨트(606)의 내측에 마련되는 일차 전사 유닛으로서의 일차 전사 롤러(도시 생략), 그리고 전사 이후에 광전도체(4Y) 상에 남아 있는 토너를 벗겨내어 토너를 보관하는 청소 장치(605Y)가 광전도체(4Y) 주위에 배치되어 있다. 나머지 이미지 형성 스테이션은 동일한 구성을 가지므로, 각각의 색을 나타내는 알파벳을 구별을 목적으로 덧붙여서 설명을 생략한다. 그러나, 이하의 설명에서는, 각각의 색을 나타내는 알파벳을 덧붙이지 않고, 각각의 부분을 공통의 구성으로서 설명한다.

단 하나의 다면경을 구비하는 광 편향기에 의해 정반대의 주사 방향으로 주사하면, 잠상이 복수 개의 라인(이 실시예에서는 4개의 라인이 둘로 분류됨)용 광 전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk) 상에 동시에 형성된다.

중간 전사 벨트(606)는 3개의 롤러(606a, 606b 및 606c) 상에 걸쳐져 지지되고, 반시계 방향으로 회전 및 구동된다. 황색, 자홍색, 청록색 및 검정색 토너상은 각각 타이밍을 맞춰 중간 전사 벨트(606) 상에 순차적으로 전사되고 중첩되어 컬러 이미지를 형성한다.

시트형 기록 매체의 일례인 기록지(150)가 급지 트레이(607)로부터 급지 롤러(608)에 의해 위에서부터 하나씩 급송되고, 부(副)주사 방향(급지 방향)의 기록 시작 타이밍에 맞춘 타이밍에 정렬 롤러 쌍(609)에 의해 전사 위치로 이송된다.

중간 전사 벨트(606) 상에 중첩된 컬러 이미지는 전사 위치에서 이차 전사 유닛인 이차 전사 롤러(613)에 의해 기록지 상에 일괄적으로 전사된다. 전사된 컬러 이미지를 담고 있는 기록지(150)는 퓨저 롤러(fuser roller)(610a) 및 압송 롤러(610b)를 구비하는 정착(定着) 유닛으로서의 퓨저(610)로 전달되어, 컬러 이미지가 기록지 상에 정착된다. 이렇게 정착된 기록지(150)는 이미지 형성 장치 본체의 상부면에 형성된 종이 배출 트레이(611)로 종이 배출 롤러 쌍(612)에 의해 배출되어 쌓인다.

도 15에 도시된 바와 같이, 광 주사 장치(600)는 4개의 스테이션이 둘로 분류되어 있는 양방향 주사 타입의 것이며, 다면경(회전 다면경)을 단 하나의 편향 유닛으로서 구비하는 광 편향기(1)에 의해 정반대의 주(主)주사 방향으로 주사가 수행된다.

4개의 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)는 도 15에 도시되어 있지 않은[도 16에 도시된 중간 전사 벨트(606) 참조] 중간 전사체의 이동 방향(105)을 따라 등간격으로 배치되어 있고, 컬러 이미지는 서로 다른 색의 토너상을 순차적으로 전사하고 중첩하는 것에 의해 형성된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 각각의 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)를 주사하는 광 주사 장치(600)는 단일 광 편향기(1)에 의해 광 빔("광선")을 주사하도록 일체로 형성되어 있다. 광 편향기(1)의 양측에서 주사 방향은 서로 반대가 되며, 일측 상의 기록 시작 위치와 타측 상의 기록 종료 위치가 서로 대응하도록 선 이미지가 기록된다.

광 편향기(다면경)(1)는 육면 거울이고, 본 발명의 실시예에서 동축 설치된 2개의 단(段)에 형성되며, 편향에 사용되지 않는 중간 부분의 직경이 광 편향기(1)의 내접원의 직경보다 약간 작도록 홈이 마련되어, 풍손(windage loss)을 줄인다. 광 편향기(1)의 한 층의 두께는 약 2 mm 이다. 상부 및 하부 광 편향기(1)의 위상은 동일하다.

레이저 유닛, 즉 도 15에 도시된 레이저 유닛(6Y 및 6Bk)의 높이가 하부 광 편향기(1)에 맞춰지고, 도 15에 도시된 레이저 유닛(6M 및 6C)의 높이가 상부 광 편향기(1)에 맞춰지도록, 이들 레이저 유닛의 높이를 변경하고, 이들 레이저 유닛을 도 5에 도시된 유지 유닛인 유지 부재(5)(도 15에 도시되어 있지 않음)의 벽에 형성된 결합 구멍(도시 생략)에 설치한다. 상부 레이저 유닛(6M 및 6C)과 하부 레이저 유닛(6Y 및 6Bk)의 장착 높이의 차이, 광 편향기(1)의 상층과 하층 사이의 높이 차이는 각각 약 6 mm 이다. 이하에서, 레이저 유닛(6M, 6Y, 6C 및 6Bk)은 설명 의 간략화를 위해 간단히 "레이저 유닛(6)"이라고도 한다.

본 발명의 실시예에서, 각 레이저 유닛(6)에는 한 쌍의 반도체 레이저가 배치되어 있고, 한 라인의 피치가 기록 밀도에 대응하게 시프트된 상태에서 부주사 방향으로 주사함으로써 2개의 라인이 동시에 주사된다. 따라서, 광 편향기(1)의 회전 회수는 이미지 기록 속도에 대해 절반으로 줄어든다. 각 레이저 유닛(6M, 6Y, 6C 및 6Bk)으로부터의 빔(201, 202, 203 및 204)은 회전 축선을 포함하는 수직 주사 섹션에 있어서의 양방향에서 광 편향기(1)로 들어가서, 양방향으로 편향 및 주사된다. 빔(201, 202, 203 및 204)은 도 15 및 도 16에 실선으로 도시되어 있지만, 후술하는 다른 실시예를 도시하는 도면에서는 도면을 간략화하기 위해 빔에 도면 부호를 부여하지 않고, 빔은 파선으로 나타내어져 있다.

상기 빔 중 일측의 것을 광 경로를 따라 후술한다.

레이저 유닛(6Y)에 대응하게 배치된 원통형 렌즈(7Y)는 부주사 방향으로만 곡률을 갖는 제1 표면으로서 원통형 표면을 구비하고, 제2 표면으로서 평면을 구비한다. 원통형 렌즈(7Y)는 토로이드형 렌즈와 함께, 광 편향기(1)의 편향 표면과 각 광전도체(4)의 드럼의 외주면을 부주사 방향으로 짝을 이루게 하는 레이저 주사 시스템용 광학면 무질서 보정부를 형성하고, 빔은 편향 표면에 의해 부주사 방향으로 선형 집속된다.

레이저 유닛(6M)에 대응하게 배치된 원통형 렌즈(7M)와, 레이저 유닛(6C)에 대응하게 배치된 원통형 렌즈(7C), 그리고 레이저 유닛(6Bk)에 대응하게 배치된 원통형 렌즈(7Bk)는 원통형 렌즈(7Y)와 동일한 구성을 갖는다. 원통형 렌즈(7M, 7Y, 7Bk 및 7C)는 본 발명의 이미징 광학 시스템을 구성하는 이미징 유닛 또는 이미징 장치로서의 기능을 갖는다.

원통형 렌즈(7M, 7Y, 7Bk 및 7C)는 설명의 간략화를 위해 간단히 "원통형 렌즈(7)"라 한다.

F-theta 렌즈(2-1)는 플라스틱 (수지) 성형에 의해 적어도 주주사 방향에 있어서 비원형 아치 형상으로 이루어지는 제1 면 및 제2 면을 구비하고, 결합을 통한 일체 성형 또는 무압 성형에 의해 2개의 단으로 형성된다. F-theta 렌즈(2-2)는 F-theta 렌즈(2-1)와 동일한 구성을 갖는다. F-theta 렌즈(2-1 및 2-2)는 이미징 광학 시스템을 구성하는 이미징 유닛 또는 이미징 장치로서의 기능을 갖는 것으로, 광 편향기(1)에 의해 편향 및 주사된 각각의 빔(201, 202, 203 및 204)을 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)의 주사 대상 표면 상에 이미지화하는 것이다.

F-theta 렌즈(2-1 및 2-2)는 가볍고 저렴하며 광투과성을 갖는 플라스틱으로 제조된다. 특히, F-theta 렌즈(2-1 및 2-2)는 플라스틱으로 제조되기 때문에, F-theta 렌즈(2-1 및 2-2)를 "제1 플라스틱 렌즈(2-1 및 2-2)"라 한다. 제1 플라스틱 렌즈(2-1 및 2-2)는 설명의 간략화를 위해 "제1 플라스틱 렌즈(2)"라고도 한다.

레이저 유닛(6Y)으로부터 출사된 빔(202)은 원통형 렌즈(7Y)를 통하여 하부 광 편향기(1)에 들어가고, 하부 광 편향기(1)에 의해 편향되며, 제1 플라스틱 렌즈(2-1)의 하부 렌즈를 통과하고, 방향을 경사 하방으로 변경하는 반사 유닛인 굽힘 거울(3-4)에 의해 반사되어, 토로이드형 렌즈(8-2) 렌즈에 들어간다. 그 후, 빔(202)은 반사 유닛인 굽힘 거울(3-5 및 3-6)에 의해 반사되어, 광전도체(4Y)의 주사 대상 표면에 도달하고, 점의 형태로 이미지화되어, 그 결과 정전 잠상을 형성한다. 따라서, 제1 이미지 형성 스테이션은 황색 이미지를 형성한다.

레이저 유닛(6M)은 레이저 유닛(6Y)에 대해 주주사 방향으로 배치되어 있는데, 이 경우 제1 플라스틱 렌즈(2-1)의 광축의 연장선과 광 편향기(다면경)(1)의 편향 표면 사이의 교차점이 방사 방향으로 시프트된다. 레이저 유닛(6M)으로부터 출사된 빔(201)은 광 편향기(1)에 대한 입사각이 빔(202)의 입사각과 다르며, 원통형 렌즈(7M)를 통해 상부 광 편향기(1)에 들어간다.

상부 광 편향기(1)에 의해 편향된 빔(201)은 제1 플라스틱 렌즈(2-1)의 상부 렌즈를 통과하고, 방향을 경사 하방으로 변경하는 반사 유닛인 굽힘 거울(3-1)에 의해 반사되어, 토로이드형 렌즈(8-1)에 들어간다. 그 후, 빔(201)은 반사 유닛인 굽힘 거울(3-2 및 3-3)에 의해 반사되어, 광전도체(4M)의 주사 대상 표면에 도달하고, 점의 형태로 이미지화되어, 그 결과 정전 잠상을 형성한다. 따라서, 제2 이미지 형성 스테이션은 자홍색 이미지를 형성한다.

레이저 유닛(6Bk 및 6C)으로부터 광전도체(4Bk 및 4C) 까지의 광 주사 유닛의 광 경로는 광 편향기(1)에 관하여 전술한 경로와 실질적으로 대칭이므로, 그 설명을 생략한다. 그러나, 레이저 유닛(6Bk)으로부터의 빔(203)은 광전도체(4Bk)의 주사 대상 표면으로 안내되어 제4 이미지 형성 스테이션에서 검정색 화상을 형성하고, 레이저 유닛(6C)으로부터의 빔(204)은 광전도체(4C)의 주사 대상 표면으로 안내되어 제3 이미지 형성 스테이션에서 청록색 이미지를 형성한다. 굽힘 거울(3-1 내지 3-12)은 설명의 간략화를 위해 간단히 "굽힘 거울(3)"이라고도 한다.

토로이드형 렌즈(8-1, 8-2, 8-3 및 8-4)는 이미징 광학 시스템을 구성하는 이미징 유닛 또는 이미징 장치로서의 기능을 갖는 것으로, 광 편향기(1)에 의해 편향 및 주사된 각각의 빔(201, 202, 203 및 204)을 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)의 주사 대상 표면 상에 이미지화하는 것이다.

토로이드형 렌즈(8-1 내지 8-4)는 가볍고 저렴하며 광투과성을 갖는 플라스틱으로 제조된다. 특히, 토로이드형 렌즈(8-1 내지 8-4)는 플라스틱으로 제조되기 때문에, 토로이드형 렌즈(8-1 내지 8-4)를 "제2 플라스틱 렌즈(8-1 내지 8-4)"라 한다. 제2 플라스틱 렌즈(8-1 내지 8-4)는 설명의 간략화를 위해 "제2 플라스틱 렌즈(8)"라고도 한다. 도 16에는 제2 플라스틱 렌즈(8-1 내지 8-4)가 도시 생략되어 있다.

따라서, 광 편향기(1)의 편향 표면으로부터 주사 대상 표면인 광전도체 표면 상의 조사(照射) 위치에 이르는 각각의 광 경로 길이가 소정의 값으로 맞춰지고, 등간격으로 배치된 각 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)에 대한 입사 위치 및 입사각이 서로 동일해지도록, 각 컬러의 스테이션(이미지 형성 스테이션)에는 복수 개의 굽힘 거울이 배치되며, 본 발명의 실시예에서는 하나의 스테이션당 3개의 굽힘 거울이 배치된다. 따라서, 각각의 빔(201, 202, 203 및 204)은 동일한 각도로 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)에 들어간다.

각각의 빔(201, 202, 203 및 204)의 조사 위치 및 (바로 그 아래의) 전이 위치 사이에서 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)의 회전각은 서로 동일하다. 각각의 제2 플라스틱 렌즈(8-1 내지 8-4)는, 제1 표면이 동축의 비구면이고 제2 표면이 토로이 드형 표면이라는 점이 공통점이다. 각각의 광전도체(4Y, 4M, 4C 및 4Bk)는 황색, 자홍색, 청록색 및 검정색에 대응하는 각각의 이미지 형성 스테이션에 대해 순차적으로 이미지를 형성한다.

광원 유닛인 레이저 유닛의 구성을 도 17을 참조하여 설명한다. 모든 레이저 유닛(6M, 6Y, 6Bk 및 6C)은 동일한 구성을 갖는다. 광원 유닛인 반도체 레이저(11-1 및 11-2)와 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)는 각각의 컬러 주사 유닛의 방출 축선에 대하여 주주사 방향으로 대칭 배치되어 있고, 반도체 레이저(11-1 및 11-2)는 패키지의 외주를 끼워 맞추는 것에 의해 각각의 베이스 부재(305 및 306)에 뒤쪽으로부터 억지 끼워 맞춰진다. 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)는 시준(視準) 렌즈와 동일한 기능을 갖는다.

전방으로부터 삽입되는 3개의 나사(315)는 홀더 부재(307)의 후면에 그에 접하도록 나사 결합되어 유지된다. 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)는 판 스프링(310 및 311)에 의해 안쪽으로 당겨지고 나사(316)에 의해 고정되는데, 이 경우 커플링 렌즈의 외주는 홀더 부재(307)에 대해 반대 방향으로 확장되도록 형성된 V홈(308 및 309)에 부딪치게 된다.

이 때, 반도체 레이저(11-1 및 11-2)의 발광점이 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)의 광축 상에 놓이도록, 베이스 부재(305 및 306)의 접촉면(광축에 대해 수직한 면)에 있어서의 반도체 레이저(11-1 및 11-2)의 배치가 조정되고, 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)로부터 출사된 광이 평행 빔이 되도록, V 홈에 있어서의 (광축에 있어서의) 커플링 렌즈(12-1 및 12-2)의 위치가 조정 및 고정된다.

출사된 광의 광축은 방출 축선에 대해 서로 교차하도록 경사져 있다. 본 발명의 실시예에서는, 상기 교차 위치가 광 편향기(1)의 반사 표면 부근에 위치하도록, 지지 부재인 인쇄 기판(312)의 기울기가 설정된다.

구동 회로가 위에 형성되어 있는 인쇄 기판(312)은 홀더 부재(307) 상에 기립 상태로 배치되는 스탠드에 나사로 고정되고, 각 반도체 레이저(11-1 및 11-2)의 리드 단자가 관통 구멍에 삽입되어 땜납되며, 이에 의해 레이저 유닛(6M, 6Y, 6Bk 및 6C)이 일체로 형성된다.

상기 각 레이저 유닛에는 복수 개의 반도체 레이저가 사용되고 있지만, 반도체 레이저는 단 하나일 수 있고, 또는 복수 개의 발광원이 하나의 칩에 모놀리식으로 형성된 반도체 레이저 어레이일 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 광센서가 장착된 동기 감지 센서를 형성하는 기판(138 및 140)["동기 감지 센서 기판(138 및 140)"]과, 광센서가 장착된 종료 감지 센서를 형성하는 기판(139 및 141)["종료 감지 센서 기판(139 및 141)"]은 이미지 기록 영역의 주사 시작 측과 주사 종료 측에 배치되어, 각 이미지 형성 스테이션에서 주사되는 빔을 감지한다. 동기 감지 센서 기판(138 및 140)은 주사된 광 빔을 감지하는 광 감지기로서의 기능을 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 동기 감지 센서 기판(138 및 140)은 그 감지 신호에 기초한 기록 시작 타이밍을 얻도록 이미지 영역 시작 측에 배치된다. 종료 감지 센서 기판(139 및 141)은 동기 감지 센서로부터 주사 시간을 감지하도록 이미지 영역 종료 측에 배치되는 것으로서, 파장의 변동으로 인한 혹은 제1 플라스틱 렌 즈(2-1 및 2-2)의 곡률 변화로 인한 배율의 편차가 존재하더라도, 주주사방향으로 광 편향기(1)에 면하는 광 주사 유닛 사이에 있는 주사 영역의 시프트가 일어나지 않도록 기록 시작 타이밍을 보정하는 것이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치(600)에서는, 주사 방향이 서로 반대이기 때문에, 배율이 변동하는 경우에 이미지 영역이 양방향으로 연장될 수 있고, 그에 따라 이미지의 중심이 서로 정렬되도록 타이밍이 보정된다.

도 15 및 도 16에 도시된 컬러 이미지 형성 장치(620)에서는, 이미지를 중간 전사체 상에 전사한 후 이미지를 시트류 기록 매체에 일괄 전사하는 탠덤 타입의 이미지 형성 장치를 설명하였다. 그러나, 시트류 기록 매체가 무단 벨트 상에서 운반되는 동안에 이미지를 순차적으로 전사 및 중첩하는, 직접 전사 방법을 채택한 이미지 형성 장치에, 본 발명이 적용 및 실시될 수 있다.

이미지 캐리어는 드럼형 광전도체에 한정되지 않으며, 본 발명은 주사 대상 표면을 갖는 무단 벨트 형태의 광전도체를 사용하며 광 주사 장치가 포함되어 있는 컬러 이미지 형성 장치에 적용될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

공간을 절약하기 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 광 주사 장치는, 도면에 파선으로 도시된 빔을 발생 및 출사하는 복수 개의 광원인 2개의 레이저 유닛(6)과, 각 레이저 유닛(6)에 대응 배치된 원통형 렌즈(7)와, 단일 편향 유닛으로서 단일 단 구성을 갖는 광 편향기(1)와, 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제1 플라스틱 렌 즈(2)를 구비하는 이미징 광학 시스템인 복수 개의 (이 예에서는 2개) F-theta 렌즈 이미징 광학 시스템과, 각 F-theta 렌즈 광학 시스템의 광 경로 상에 배치되는 하나 이상의 (이 예에서는 3개) 굽힘 거울(3), 그리고 각 광학 요소를 유지하는 유지 부재(5)를 주로 포함한다.

각 레이저 유닛(6)은 반도체 레이저 및 시준 렌즈를 구비한다. 반도체 레이저는 (후술하는 실시예에서 동일하게) 멀티 반도체 레이저의 구성을 갖는다. 단일 유지 부재(5)의 기능은 후술하는 실시예에서 동일하다.

제1 실시예에서는, 각 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제1 플라스틱 렌즈(2)가 광 편향기(1)의 양측에 배치되어 있어, 광 편향기(1)에 의해 주사되는 빔의 주주사 방향이 실질적으로 서로 평행하게 된다. 또한, F-theta 렌즈 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 2개의 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 있어서의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된다.

F-theta 렌즈 광학 시스템 및 F-theta 렌즈 광학 시스템과 쌍을 이루는 광전도체[이 예에서 각 광전도체(4)는 2가지 색, 예컨대 Y 및 M, 그리고 C 및 Bk을 위해 사용된다]의 조합에 상당하는, 컬러 이미지 형성 장치에서, 각 광전도체(4) 상의 주사 위치의 편차는 각각의 색 사이의 색 어긋남을 야기한다. "2개의 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 있어서의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되는 것"은 2가지 조건, 즉 (2차 성분이 수학적으로 구해지는) 광학적 설계에 있어서 4가지 색의 방향이 균등해지는 조건(제1 조건)과, 각각의 제1 플라 스틱 렌즈(2)로 인한 주사선 휨에 영향을 미치는 외곽의 만곡 방향이 동일한 방향이 되는 조건(제2 조건)을 충족시킬 필요가 있다. 주사 위치에 있어서의 2차 성분과 관련된 예를 후술한다.

제1 조건을 충족시키려면, 광학 설계에 있어서 굽힘 거울(3)의 배치 구성(레이아웃)을 특정하는 것이 중요하며, 즉 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템과 굽힘 거울(3)에 의해 빔을 상하로 반전하는 반전 회수를 균등하게 하는 것이 중요하다. 다시 말하자면, 광 주사 장치를 구성하는 F-theta 렌즈 광학 시스템이 하나 이상의 굽힘 거울(3)을 구비하고, 하나 이상의 제1 플라스틱 렌즈(2)를 통과한 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수가 각각의 제1 플라스틱 렌즈(2)마다 동일한 것이 중요하다. 제1 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측의 제1 플라스틱 렌즈(2)와 우측의 제1 플라스틱 렌즈(2) 각각에 3개의 굽힘 거울이 배치되어 있다.

제2 조건을 충족시키려면, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 제1 플라스틱 렌즈(2)를 사용할 필요가 있다. 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 제1 플라스틱 렌즈(2)는 외곽의 만곡 방향 또는 경향이 거의 동일하다. 따라서, 제1 플라스틱 렌즈(2)의 외곽의 만곡으로 인한 주사선 휨이 억제될 수 있다. 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 제1 플라스틱 렌즈(2)는 멀티-캐비티 몰드의 몰드 캐비티에서 성형된 것에 한정되지 않고, 예컨대 싱글-캐비티 몰드의 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 것도 물론 포함한다.

제1 플라스틱 렌즈(2)의 외곽의 만곡을 억제하려면, 동일한 제조 조건 하에서 연속적으로 제조된 것을 사용하는 것 이외에도, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 제조 장소가 동일한 것이 더 바람직하다. 동일한 제조 조건으로서, 적어도 재료의 사양과 성형 조건이 동일할 필요가 있다. 따라서, 유지 보수 작업 시에 몰드를 닦거나 혹은 다양한 공정 변경을 수행하는 경우, 몰드는 동일한 제조 장소로부터 제거될 필요가 있다.

또한, 제2 조건에 있어서, 제1 플라스틱 렌즈(2)를 다른 몰드 캐비티에서 성형된 것과 혼동하는 일 없이, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 제1 플라스틱 렌즈(2)를 조립하려면, 예컨대 제1 플라스틱 렌즈(2)를 겉모양으로 식별 및 확인할 수 있도록, 플라스틱 렌즈의 비전사 표면에 요철을 마련하거나, 몰드 캐비티 번호를 표시하거나, 요철의 개수 및 그 배치를 조합하거나, 또는 플라스틱 렌즈의 비전사 표면을 부분적으로 착색할 수 있다.

또한, 제2 플라스틱 렌즈(8)(도 3, 도 4, 도 6 및 도 7 참조)와, 후술하는 실시예에서 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 일체로 형성된 제1 플라스틱 렌즈(9)(도 7 참조)에도 제2 조건이 적용되므로, 후술하는 실시예에서는 그 설명을 생략한다.

제1 플라스틱 렌즈(2)의 특징은 부분적으로 비전사 표면을 갖는다는 것이다. 비전사 표면을 형성하는 제1 플라스틱 렌즈(2)의 부분으로서, 예컨대 제1 플라스틱 렌즈(2)의 외주연부를 제외한 상부면에 수축 패턴을 형성할 수 있다(도 2 참조). 이는 플라스틱의 사출 성형 시에 제1 플라스틱 렌즈(2)의 외주연부를 제외한 상부면에 의도적으로 수축부를 형성함으로써, 중요한 빔 통과 영역의 형상 정밀도를 향상시키고 휨의 발생을 회피하기 위한 것이다. 제2 플라스틱 렌즈(8)(도 3, 도 4, 도 6 및 도 7 참조)와, 후술하는 실시예에서 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 일체로 형성된 제1 플라스틱 렌즈(9)(도 7 참조)에 동일한 것이 적용되므로, 후술하는 실시예에서는 그 설명을 생략한다.

이어서 광 주사 장치의 작동을 설명한다. 각각의 레이저 유닛(6)으로부터 출사된 빔은 각각의 원통형 렌즈(7)를 통하여 광 편향기(1)에 들어가서 그곳에 이미지화되고, 광 편향기(1)에 의해 편향되며, 그리고 각각의 제1 플라스틱 렌즈(2)를 통과한다. 그 후, 동일한 구성을 갖는 좌측 및 우측의 F-theta 렌즈 광학 시스템에서, 빔은 각각 3개의 굽힘 거울(3)에 의해 반사되어 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 도달하고, 점의 형태로 이미지화되며, 그리고 주주사 방향으로 주사됨으로써, 그 결과 정전 잠상을 형성한다.

따라서, 제1 실시예에 따르면, 플라스틱 렌즈[제1 플라스틱 렌즈(2)]의 정밀도를 크게 증대시키지 않아도, 광 주사 장치의 주사선 편차를 방지할 수 있다. 따라서, 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 광 주사 장치와 도 3 및 도 4에 도시된 광 주사 장치의 주 차이점은, 광 편향기(1)의 양측에 배치된 좌측 및 우측 제1 플라스틱 렌즈(2)의 외측에 긴 제2 플라스틱 렌즈(8)가 각각 배치되어 있다는 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치의 것과 동일하다. 제1 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치와 의 차이점에 대해서 주로 후술한다.

제2 실시예에서는, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제2 플라스틱 렌즈(8) 뿐만 아니라, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제1 플라스틱 렌즈(2)가 광학 편향기(1)의 양측에 배치되어, 광 편향기(1)에 의해 주사되는 빔의 주주사 방향이 실질적으로 서로 평행하게 된다. 또한, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템의 하나의 제2 플라스틱 렌즈(8)는, 2개의 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 있어서의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된다.

또한, 제2 실시예에서는, 광 주사 장치를 구성하는 F-theta 렌즈 광학 시스템이 하나 이상의 굽힘 거울(3)[이 예에서는 좌측 및 우측에 각각 3개의 굽힘 거울]을 구비하고, 하나 이상의 좌측 및 우측의 제1 플라스틱 렌즈(2)를 통과한 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수는 각각의 제2 플라스틱 렌즈(8)마다 2개이다.

제2 조건을 충족시키려면, 동일 몰드 캐비티에서 성형되는 제2 플라스틱 렌즈(8)를 사용하는 것이 중요하다.

또한, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템은 2개 이상의 제1 플라스틱 렌즈 및 제2 플라스틱 렌즈를 구비하고, 제1 플라스틱 렌즈와 제2 플라스틱 렌즈의 조합이 특정되어 있다.

이어서 상기 광 주사 장치의 작동을 설명한다. 각각의 레이저 유닛(6)으로부터 출사된 빔은 각각의 원통형 렌즈(7)를 통하여 광 편향기(1)에 들어가서 그곳 에 이미지화되고, 광 편향기(1)에 의해 편향되며, 그리고 각각의 제1 플라스틱 렌즈(2)를 통과한다. 그 후, 동일한 구성을 갖는 좌측 및 우측의 F-theta 렌즈 광학 시스템에서, 빔은 하나의 굽힘 거울(3)에 의해 각각 경사 하방으로 반사되고, 각각의 제2 플라스틱 렌즈(8)를 통과하며, 동일한 구성을 갖는 좌측 및 우측의 2개의 굽힘 거울(3)에 의해 반사되어 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 도달하고, 점 형태로 이미지화되며, 그리고 주주사 방향으로 주사됨으로써, 그 결과 정전 잠상을 형성한다.

따라서, 제2 실시예에 따르면, 플라스틱 렌즈[제1 플라스틱 렌즈(2) 및 제2 플라스틱 렌즈(8)]의 정밀도를 크게 증대시키지 않아도, 광 주사 장치의 주사선 편차를 방지할 수 있다. 따라서, 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치가 도 5에 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 광 주사 장치와 도 5에 도시된 광 주사 장치의 주 차이점은, 광 편향기(1)가 상측과 하측의 2개의 단으로 형성되어 있다는 것과, F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제1 플라스틱 렌즈(2)가 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 상측과 하측의 2개의 단으로 적층되어 있다는 것과, 그리고 4개의 광전도체(4)가 4가지 색에 대응하여 배치되어 있다는 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치의 것과 동일하다.

도 6은 제3 실시예의 변형례를 보여준다. 도 5에 도시된 제3 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치와 도 6에 도시된 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치의 주 차이점은, 4개의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 제1 굽힘 거울(3)과 제2 굽힘 거울(3) 사이에 제2 플라스틱 렌즈(8)가 마련되어 있다는 것과, 하나 이상의 제2 플라스틱 렌즈(8)를 통과한 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수가 각각의 제2 플라스틱 렌즈(8)마다 2개라는 것이다. 그 밖의 구성은 제3 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치의 것과 동일하다.

도 6에 도시된 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치는, 도 15 및 도 16[이들 도면에는 제2 플라스틱 렌즈(8)가 생략되어 있다]에 도시된 광 주사 장치(600)와 동일한 구성을 갖는다.

도 5 및 도 6에 도시된 광 주사 장치에 따르면, 정전 잠상이 도 1 내지 도 4에 도시된 광 주사 장치의 2배의 속도로, 다시 말하면 절반의 주사 시간에 광전도체(4) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 실시예의 기본적인 장점 및 효과가 제3 실시예에서 달성될 수 있음은 물론이다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치를 보여준다.

도 6에 도시된 제3 실시예에 따른 광 주사 장치와 도 7에 도시된 광 주사 장치의 차이점은, F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 (이 예에서는 하나) 제1 플라스틱 렌즈(2)가 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 일체로 형성되어 있는 일체형 제1 플라스틱 렌즈(9)가, 상측 및 하측의 2개의 단으로 적층된 제1 플라스틱 렌즈(2) 대신에 사용된다는 것이다. 그 밖의 구성은 도 6에 도시된 광 주사 장치와 동일하다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치를 보여준다.

도 8에 도시된 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치는, 2개 이상의 제1 플라스틱 렌즈(도시 생략)로 형성된 복수 개의 (이 예에서는 4개) F-theta 렌즈 광학 시스템을 포함하는데, 이 광 주사 장치에서는 반도체 레이저 및 시준 렌즈를 구비하는 복수 개의 레이저 유닛(도시 생략)으로부터 출사된 빔이 원통형 렌즈(7)를 통하여 단일의 광 편향기(1) 상에 이미지화되고, 광 편향기(1)에 의해 편향된 빔이 광전도체(4)의 복수 개의 (이 예에서는 4개) 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사된다. 이러한 광 주사 장치에서는, F-theta 렌즈 광학 시스템을 이미징 광학 시스템으로서 구성하는 2개의 플라스틱 렌즈 중에서 광 편향기(1)에 가장 가깝게 배치된 렌즈가 복수 개의 (이 예에서는 4개) 광전도체(4)에 대응하는 플라스틱제 공통 렌즈(10)이고, F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 광전도체(4)의 주사 대상 표면에 있어서의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된다.

이러한 구성으로 인하여, 제5 실시예에 따르면, 플라스틱 렌즈의 정밀도를 크게 증대시키지 않고도 광 주사 장치의 주사선 편차가 방지될 수 있으며, 다시 말하면 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치가 제공될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치 를 보여준다.

도 8에 도시된 제5 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치와 도 9에 도시된 광 주사 장치의 주 차이점은, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 제1 굽힘 거울(3)과 제2 굽힘 거울(3) 사이에 제2 플라스틱 렌즈(8)가 마련되어 있다는 것과, 하나 이상의 제2 플라스틱 렌즈(8)를 통과한 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울(3)의 개수가 각각의 제2 플라스틱 렌즈(8)마다 2개라는 것이다.

또한, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈[공통 렌즈(10)와 제2 플라스틱 렌즈(8)]를 구비하고, 공통 렌즈(10)와 제2 플라스틱 렌즈(8)의 조합이 특정되어 있다.

이러한 구성으로 인하여, 제6 실시예에 따르면, 플라스틱 렌즈의 정밀도를 크게 증대시키지 않고도 광 주사 장치의 주사선 편차가 방지될 수 있으며, 다시 말하면 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치가 제공될 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치를 보여준다.

공간을 절약하기 위해, 도 10 및 도 11에 도시된 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치는, 하나 이상의 제1 플라스틱 렌즈(2)로 형성된 복수 개의 (이 예에서는 2개) F-theta 렌즈 광학 시스템을 포함하는데, 이러한 광 주사 장치에서는 복수 개의 (이 예에서는 2개) 레이저 유닛으로부터 출사된 빔이 원통형 렌즈(7)를 통하여 복수 개의 (이 예에서는 2개) 광 편향기(1) 상에 이미지화되고, 각각의 광 편향기(1)에 의해 편향된 빔이 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 통하여 복수 개의 (이 예에서는 2개) 광전도체(4)의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사된다. 이러한 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치에서, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템에 있는 하나 이상의 제1 플라스틱 렌즈는, 광전도체(4) 상의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된다.

제7 실시예에 따르면, 플라스틱 렌즈의 정밀도를 크게 증대시키지 않고도 광 주사 장치의 주사선 편차가 방지될 수 있으며, 다시 말하면 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치가 제공될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치를 보여준다.

도 10 및 도 11에 도시된 제7 실시예에 따른 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치와 도 12에 도시된 광 주사 장치의 주 차이점은, F-theta 렌즈 광학 시스템이 하나 이상의 굽힘 거울(3)을 구비한다는 것과, 하나 이상의 제1 플라스틱 렌즈를 통과한 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울(3)의 개수가 각각의 제1 플라스틱 렌즈마다 동일하다는 것이다. 또한, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 제1 플라스틱 렌즈는 부주사 방향으로 적층되어 있다. 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈(2)를 구비하고, 2개의 플라스틱 렌즈의 조합이 특정되어 있다.

도 14에서는, 예로서 제1 플라스틱 렌즈(주사 렌즈)에 대하여, 광전도체의 주사 대상 표면 상의 주사 위치에서 2차 성분을 구하고 근사치를 구한다. (A3 종이 크기에 대응하는) ± 150 mm의 거리를 X축에 좌우 방향으로 플롯하여, 회전 축선 방향에 있어서 광전도체의 외주부의 중심을 이미지 높이 "O"로서 나타내며, 주사 위치의 편차량을 Y축에 플롯하여, 주사선 곡률(curvature)을 2차 성분(2차 함수 곡선)으로서 구하고 플롯한다.

4가지 색(Y, C, M, Bk)의 2차 성분이 광전도체 상에 서로 다르게 만들어지도록 광학적 설계가 실시된 종래 기술의 주사선 휨이 도 13a에 도시되어 있다. 이는, 예컨대 모든 F-theta 렌즈 광학 시스템에 있어서의 4개의 제1 플라스틱 렌즈(주사 렌즈)가 동일한 곡률을 갖고 있는 컬러 이미지 형성 장치의 광 주사 장치가 사용되더라도, 각각의 F-theta 렌즈 광학 시스템에 있어서 굽힘 거울의 개수가 서로 다르도록 광학적 설계 상의 레이아웃이 이루어진다면, 도 13a에 도시된 바와 같은 색 어긋남이 두드러지게 나타난다는 것을 의미한다.

도 13b에 도시된 바와 같이, 색 어긋남의 방지는 제1 내지 제8 실시예에서 설명한 본 발명 특유의 구성, 다시 말하자면 2가지 조건, 즉 (2차 성분이 수학적으로 구해지는) 광학적 설계에 있어서 4가지 색의 방향이 균등해지는 조건과, 플라스틱 렌즈로 인한 주사선 휨에 영향을 미치는 외곽의 만곡 방향이 동일한 방향이 되는 조건을 충족시키는 특정 구성을 채용함으로써 크게 향상될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 내지 제8 실시예에서는, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔이 단일 또는 복수 개의 편향 유닛 상에 이미자화되는 경우에, 그리고 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔이 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 구비한 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주 사되는 경우에, 주사선에 있어서의 변화를 보정하는 주사선 변화 보정 방법이 사용된다. 이러한 주사선 변화 보정 방법에서는, 각 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈가, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에서 2차 성분이 동일 방향으로 배치되도록 형성되며, 예컨대 하나 이상의 플라스틱 렌즈로서 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 하나 이상의 것을 사용하는 것 등을 통해, 동일한 형상을 갖는 플라스틱 렌즈를 사용함으로써, 주사선에 있어서의 변화가 보정된다.

본 발명의 대표적인 실시예를 전술하였지만, 본 발명에 개시된 본 발명의 개념의 범위는 이들 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 당업자라면 이해하듯이, 필요 및 용례에 따라서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 이들 실시예를 적절하게 서로 조합할 수 있고, 다양한 그 밖의 실시예 및 수정예를 실시할 수 있다.

전술한 과제를 해결함으로써, 신규한 광 주사 장치, 이미지 형성 장치 및 주사선 변화 보정 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 주 효과는 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 광 주사 장치의 주사선 편차는 플라스틱 렌즈의 정밀도를 크게 증대시키지 않고도 간단한 구성에 의해 방지될 수 있으며, 다시 말하면 색 어긋남을 줄일 수 있는 컬러 이미지 형성 장치 및 광 주사 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 광 주사 장치의 주사선 편차는 플라스틱 렌즈의 정밀도를 크게 증대시키지 않고도 간단한 주사선 변화 보정 방법에 의해 방지될 수 있으며, 다시 말하면 색 어긋남을 줄일 수 있는 간단한 주사선 변화 보정 방법이 제공될 수 있다.

본 발명은 완전하고 명확한 개시를 위해 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위는 이에 한정되지 않고, 본원에 설명되어 있는 기본적인 교시 내에 명백히 속하며 당업자라면 떠올릴 수 있는 모든 수정예 및 대안 구성을 구체화한 것으로 해석되어야 한다.

Claims

하나 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하며, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔이 단일 편향 유닛 상에 이미지화되고, 상기 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되는 것인 광 주사 장치로서,

각각의 이미징 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 편향 유닛에 의해 주사된 광 빔의 주(主)주사 방향이 실질적으로 서로 평행하게 되도록 편향 유닛의 대향측에 배치되고,

이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 곡선(quadratic curve)이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것인 광 주사 장치.
제1항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 하나 이상의 굽힘 거울을 구비하고, 상기 각각의 이미징 광학 시스템에 대하여 대응하는 각각의 플라스틱 렌즈마다, 상기 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 통과한 광 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수가 동일한 것인 광 주사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이미징 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는 주주사 방향과 직교하는 부(副)주사 방향으로 적층되는 것인 광 주사 장치.
제3항에 있어서, 상기 이미징 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 일체로 형성되는 것인 광 주사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 광 빔은 멀티 반도체 레이저에 의해 발생되는 것인 광 주사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈의 조합이 특정되어 있는 것인 광 주사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈는 서로 구분 가능한 것인 광 주사 장치.
2개 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하며, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔은 단일 편향 유닛 상에 이미지화되고, 상기 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되는 것인 광 주사 장치로서,

상기 이미징 광학 시스템을 구성하는 2개 이상의 플라스틱 렌즈 중 상기 편향 유닛에 가장 가깝게 배치된 렌즈가 주사 대상 표면에 대응하는 공통 렌즈이고,

상기 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 곡선(quadratic curve)이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것인 광 주사 장치.
제8항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 하나 이상의 굽힘 거울을 구비하고, 상기 각각의 이미징 광학 시스템에 대하여 대응하는 각각의 플라스틱 렌즈마다, 상기 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 통과한 광 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수가 동일한 것인 광 주사 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 광 빔은 멀티 반도체 레이저에 의해 발생되는 것인 광 주사 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈의 조합이 특정되어 있는 것인 광 주사 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈는 서로 구분 가능한 것인 광 주사 장치.
하나 이상의 플라스틱 렌즈로 형성된 복수 개의 이미징 광학 시스템을 포함하며, 복수 개의 광원 유닛으로부터 출사된 광 빔은 복수 개의 편향 유닛 상에 이미지화되고, 각각의 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔은 각각의 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되는 것인 광 주사 장치로서,

상기 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 곡선(quadratic curve)이 동일한 방향으로 배치되도록 형성되며, 동일한 몰드 캐비티에서 성형되는 것인 광 주사 장치.
제13항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 하나 이상의 굽힘 거울을 구비하고, 상기 각각의 이미징 광학 시스템에 대하여 대응하는 각각의 플라스틱 렌즈마다, 상기 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 통과한 광 빔을 구부러지게 하는 굽힘 거울의 개수가 동일한 것인 광 주사 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 이미징 광학 시스템을 구성하는 하나 이상의 플라스틱 렌즈는 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 적층되는 것인 광 주사 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 광 빔은 멀티 반도체 레이저에 의해 발생되는 것인 광 주사 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈의 조합이 특정되어 있는 것인 광 주사 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 각각의 이미징 광학 시스템은 2개 이상의 플라스틱 렌즈를 구비하고, 상기 2개 이상의 플라스틱 렌즈는 서로 구분 가능한 것인 광 주사 장치.
제1항, 제2항, 제8항, 제9항, 제13항, 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 렌즈의 일부분이 비전사 표면을 구비하는 것인 광 주사 장치.
광 주사 장치에 의해 정전 잠상을 복수 개의 이미지 캐리어 상에 형성하며, 각 이미지 캐리어마다 서로 다른 컬러 토너로 정전 잠상을 현상하고, 각 이미지 캐리어에 형성된 토너상을 중간 전사체 상에 순차적으로 중첩 및 전사하며, 그 후에 시트류 기록 매체에 토너상을 일괄 전사하여, 컬러 이미지를 얻는 것인 이미지 형성 장치로서,

상기 광 주사 장치는 제1항, 제2항, 제8항, 제9항, 제13항, 또는 제14항 중 어느 한 항에 따른 광 주사 장치인 것인 이미지 형성 장치.
광 주사 장치에 의해 정전 잠상을 복수 개의 이미지 캐리어 상에 형성하며, 각 이미지 캐리어마다 서로 다른 컬러 토너로 정전 잠상을 현상하고, 각 이미지 캐리어에 형성된 토너상을 전사체 위에 지지되어 있는 시트류 기록 매체 상에 순차적으로 중첩 및 전사하여, 컬러 이미지를 얻는 것인 이미지 형성 장치로서,

상기 광 주사 장치는 제1항, 제2항, 제8항, 제9항, 제13항, 또는 제14항 중 어느 한 항에 따른 광 주사 장치인 것인 이미지 형성 장치.
복수 개의 광원유닛으로부터 출사된 광 빔이 단일 또는 복수 개의 편향 유닛 상에 이미지화되고, 편향 유닛에 의해 편향된 광 빔이 하나 이상의 플라스틱 렌즈를 구비한 이미징 광학 시스템을 통하여 복수 개의 대응하는 주사 대상 표면 상에 이미지화 및 주사되는 경우에, 주사선에 있어서의 변화를 보정하는 주사선 변화 보정 방법으로서,

상기 이미징 광학 시스템의 하나 이상의 플라스틱 렌즈는, 주사 대상 표면 상의 주사 위치에 있어서 2차 곡선(quadratic curve)이 동일 방향으로 배치되도록 형성되고,

동일한 형상을 갖는 플라스틱 렌즈를 사용하여 주사선에 있어서의 변화를 보정하며,

하나 이상의 플라스틱 렌즈로서, 동일한 몰드 캐비티에서 성형된 하나 이상의 것을 사용하는 것을 포함하는 것인 주사선 변화 보정 방법.