KR101236388B1 - 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치 - Google Patents

광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

f-θ 렌즈 배치오차에 의한 주사면에서의 주사선 곡률에 대한 민감도가 개선된 구조의 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치가 개시되어 있다.
이 개시된 광주사유니트는 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사하는 광원과; 광원에서 조사된 빔을 편향 주사시키는 빔편향기와; 빔편향기에서 편향된 광속을 피주사면 상에 주사 결상하는 것으로 1매의 렌즈로 구성된 f-θ 렌즈;를 구비하며, 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식>
Figure 112006081410510-pat00001
0 < R1/R2 < 3.2
여기서, SAG 1은 f-θ 렌즈의 빔편향기와 마주하는 입사면의 Z값이고, SAG 2는 f-θ 렌즈의 피주사면 쪽에 위치된 출사면의 Z값이며, d1는 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이며, R1은 입사면의 곡률반경이고, R2는 출사면의 곡률반경을 나타낸 것이다.

Description

광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치{Light scanning unit and image forming apparatus using the same}
도 1a 및 도 1b 각각은 종래 광주사유니트의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 주주사 평면에서의 광학적 배치를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 부주사 평면에서의 광학적 배치를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈의 높이에 따른 주주사방향 SAG 변화를 보인 그래프.
도 5a 내지 도 5c 각각은 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈 입사면의 높이에 따른 메인 새그(SAG), 부주사 곡률반경, 부주사 곡률 각각을 보인 그래프.
도 6a 내지 도 6c 각각은 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈 출사면의 높이에 따른 메인 SAG, 부주사 곡률반경, 부주사 곡률 각각을 보인 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈의 부주사 배율을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈의 부주사 배율 편차를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 경사 편심시의 주사선 곡률 민감도를 보인 그래프.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 평행 편심시의 주사선 곡률 민감도를 보인 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 광원 13 : 콜리메이팅 렌즈
15 : 조리개 17 : 실린드리컬 렌즈
20 : 빔편향기 30 : f-θ 렌즈
40 : 피노광체의 주사면 110 : 캐비넷
120 : 공급유니트 130 : 감광매체
140 : 광주사유니트 150 : 현상유니트
160 : 전사유니트 170 : 정착유니트
본 발명은 입사빔을 편향 주사시키는 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 f-θ 렌즈 배치오차에 의한 주사면에서의 주사선 곡률에 대한 민감도가 개선된 구조의 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 광주사유니트는 레이저 빔 프린터, 디지털 복사기, 팩시밀리 등 의 화상형성장치에 채용되는 것으로, 광원에서 조사된 레이저 빔을 편향시켜 피노광체의 주주사 방향으로 주사하는 장치이다. 따라서, 이 광주사유니트에 의한 주주사와, 피노광체의 이동에 의한 부주사를 통하여 피노광체에 대해 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성한다.
이 광주사유니트는 광학계의 배치오차에 수반하는 피주사면상에서의 주사선 곡률을 감소시킬 것이 요구된다.
한편, 광주사 유니트에 있어서 광학부품의 배치 오차에 의한 주사선 곡률 발생은 광학부품의 형상 및 부주사 배율에 의존한다. 광학부품 형상은 주로 주주사방향에서의 렌즈 형상으로 콜리메이팅 렌즈 이후의 광이 평행광인지 수렴광인지 여부와, f-θ 렌즈의 매수 및 위치에 따라 좌우된다. 그리고, 부주사 배율은 그 평균치와 편차 모두가 중요한 바, 이를 고려하여 f-θ 렌즈의 매수와 위치에 의한 배율과, 입사면과 출사면의 곡률 곡률반경이 결정된다.
이를 감안한 종래의 광주사유니트가 일본 공개특허 제2004-184,655호(발명의 명칭: 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치, 공개일: 2004년 7월 2일)에 개시된 바 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 개시된 종래의 광주사유니트는 빔을 생성 조사하는 광원(1)과, 이 광원(1)에서 출사된 빔이 피노광체(8)에 주사 되도록 입사빔을 편향시키는 빔편향기(5)와, 이 빔편향기(5)에서 편향되는 빔에 포함된 에러를 보정하는 f-θ 렌즈(9)를 포함한다. 또한, 광원(1)과 빔편향기(5) 사이의 광로 상에는 조리개(2), 광원(1)에서 조사된 발산빔을 집속시켜 평행빔이 되도록 하는 콜리메이팅 렌즈(3)와, 빔을 정형하는 실린드리컬 렌즈(4)가 구비되어 있다.
상기 빔편향기(5)는 구동원(미도시)에 의해 회전되는 회전다면경을 포함하는 것으로, 상기 광원(1)에서 조사된 빔은 상기 빔편향기(5)의 회전에 따라 그 반사되는 방향이 바뀌면서 주사 방향이 결정된다. 즉, 회전다면경이 시계방향(A 방향)으로 회전시, 입사된 빔이 회전다면경의 반사면(5a)에서 반사되어 피노광체 주사면(8)에 B 방향으로 주주사된다.
상기 f-θ 렌즈(9)는 2매의 렌즈 즉 제1 렌즈(6)와 제2 렌즈(7)로 구성된다. 상기 제1 렌즈(6)는 주주사 단면 내의 형상이 정(正)의 굴절력을 가지는 메니스커스 형상으로 되어 있다. 여기서, 주사 광학계의 주주사 단면내의 초점거리를 fm, 제1렌즈(6)의 중심두께를 d1이라 할 때, d1/fm < 0.06의 조건을 만족한다. 상기 제2렌즈(7)는 광입사측의 단면 형상이 변곡점이 없는 비구면 또는 타원호형상으로 된 부주사방향으로 되며, 광입사측의 면의 주주사 단면내의 광축상의 곡률반경을 R3라 할 때, 2.5 < |R3/fm| 의 조건을 만족한다.
따라서, 종래의 광주사 유니트는 상기한 렌즈 배치 및 조건에 의하여 f-θ 렌즈의 부주사 방향에 이동에 해당하는 평행 편심시의 주사선 곡률량을 최소화할 수 있다.
한편, 상기한 종래의 광주사 유니트는 주사선 곡률의 민감도를 향상시키기 위하여, 콜리메이팅 렌즈(3) 이후의 광속이 평행하게 출사되는 무한광학계의 구조와, 2매의 f-θ 렌즈(9)를 기본 구조로 하고 있으므로, 렌즈 배치의 자유도가 낮다는 단점이 있다. 이에 따라, 빔편향기를 중심으로 대칭형으로 구성되는 칼라 탠덤(tandem)형 광주사 유니트를 구성할 경우의 광학배치의 자유도가 저하될 수밖에 없다.
또한, 2매의 f-θ 렌즈를 사용할 경우, 광학 설계적으로 민감도를 충분히 저하시키더라도, 배치오차 발생 가능성이 1매 렌즈를 사용할 경우에 비하여 상대적으로 높기 때문에 성능 저하 발생 확률이 높아진다. 또한, 상대적인 제조 비용 상승으로 생산성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, f-θ 렌즈 배치오차에 의한 주사면에서의 주사선 곡률에 대한 민감도를 개선하고, 1매의 f-θ 렌즈를 사용하여 광학 배치의 자유도를 높임과 아울러 배치 오차 발생 가능성 및 상대적인 제조비용을 낮추어 생산성을 높일 수 있도록 된 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 빔을 편향 주사시키는 빔편향기와; 상기 빔편향기에서 편향된 광속을 피주사면 상에 주사 결상하는 f-θ 렌즈;를 구비한 광주사유니트에 있어서,
상기 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 1>
Figure 112006081410510-pat00002
여기서, SAG 1은 상기 f-θ 렌즈의 상기 빔편향기와 마주하는 입사면의 Z값이고, SAG 2는 상기 f-θ 렌즈의 상기 피주사면 쪽에 위치된 출사면의 Z값이며, d2는 상기 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이다.
또한, 본 발명은 상기 f-θ 렌즈의 부주사방향의 곡률반경의 비(=R1/R2)가 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 2>
0 < R1/R2 < 3.2
여기서, R1은 상기 입사면의 곡률반경이고, R2는 상기 출사면의 곡률반경을 나타낸 것이다.
그리고, 상기 f-θ 렌즈의 부주사 배율(= Ms_fθ)이 하기의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<조건식 3>
-2.1 < Ms_fθ < 0
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는, 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 상기 감광매체에 정전잠상이 형성되도록 빔을 주사하는 것으로, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 광주사유니트와; 상기 감광매체에 토너 화상을 형성하는 현상유니트와; 상기 감광매체에 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유니트와; 상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광주사유니트는 상기 광원에서 조사된 발산빔을 집속시키는 하는 콜리메이팅 렌즈와; 상기 빔편향기에 조사되는 빔을 정형하는 실린드리컬 렌즈;를 상기 광원과 상기 빔편향기 사이의 광로 상에 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광주사유니트는, 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 적어도 하나의 빔 중 적어도 어느 하나를 편향 주사시키도록 배치된 빔편향기와; 상기 빔편향기에서 편향된 적어도 하나의 빔 중 적어도 어느 하나의 편향 빔을 피주사면 상에 주사 결상하는 적어도 하나의 f-θ 렌즈;를 포함하며,
상기 각 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 상기한 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는, 정전잠상이 형성되는 복수의 감광매체와; 상기 감광매체 각각에 정전잠상이 형성되도록 복수의 빔을 주사하는 멀티빔 광주사유니트와; 상기 복수의 감광매체 각각에 토너 화상을 형성하는 복수의 현상유니트와; 상기 복수의 감광매체 각각에 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유니트와; 상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트;를 포함하며,
상기 멀티빔 광주사유니트는, 각각 이미지 신호에 대응되는 복수의 빔을 생성 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 복수의 빔 중 적어도 어느 하나를 편향 주사시키도록 배치된 적어도 하나의 빔편향기와; 상기 적어도 하나의 빔편향기의 어느 하나에서 편향된 복수의 중 적어도 어느 하나의 편향 빔을 피주사면 상에 주사 결상하는 복수의 f-θ 렌즈;를 포함하고, 상기 각 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 상기한 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트는 일 방향 즉, 부주사방향으로 이동되는 피노광체의 주사면(40)에 대해 주주사방향으로 빔을 주사하는 장치로서, 광원(11)과, 빔편향기(20) 및 f-θ 렌즈(30)를 포함한다.
상기 광원(11)은 구동회로(미도시)에 의해 온/오프 제어되면서 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사한다. 이 광원(11)은 반도체 레이저, LED(발광소자) 등의 반도체 소자로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광원(11)은 단일 빔 또는 멀티 빔을 조사한다. 특히, 복수의 발광점을 가지는 반도체 소자로 상기 광원(11)을 구성하는 경우는 멀티 빔을 동시에 조사할 수 있다. 따라서, 싱글 패스에 의해 칼라 화상을 형성하는 방식인 칼라 탠덤(tandem)형 화상형성장치에 적용 가능하다. 여기서, 광원(11) 그 자체의 구성은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 빔편향기(20)는 상기 광원(11)에서 조사된 빔을 편향 주사시킴으로써, 상기 주사면(40)에 대하여 주주사방향으로 주사되도록 한다. 상기 빔편향기(20)의 예로서 도시된 바와 같은 구조의 폴리곤미러장치를 들 수 있다. 이 폴리곤미러장치는 구동원(미도시)과, 이 구동원에 의하여 소정 방향 예컨대 시계방향(화살표 C 방향)으로 회전 가능하게 설치된 회전다면경(21)을 포함한다. 상기 회전다면경(21)은 그 측면에 형성된 복수의 반사면(21a)을 포함하는 것으로, 회전 구동되면서 입사광을 편향 주사시킨다. 상기 회전다면경(21)은 주사속도 및 광경로를 고려할 때, 6면 이상의 반사면(21a)을 가지며, 외접원의 외경이 30mm 이하이고, 두께가 2mm 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 빔편향기(20)는 상기한 구조의 폴리곤미러장치에 한정되는 것은 아니며, 입사빔을 편향 주사시키는 홀로그램 디스크 타입 빔편향기, 갈바노미러 타입 빔편향기 등을 채용하는 것도 가능하다.
상기 광원(11)과 상기 빔편향기(20) 사이의 광경로 상에는 콜리메이팅 렌즈(13)와 실린드리컬 렌즈(17)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 콜리메이팅 렌즈(13)는 상기 광원(11)에서 조사된 발산빔을 집속시켜 수렴광이 되도록 한다. 즉, 상기 콜리메이팅 렌즈(13)를 배치함에 있어서, 상기 콜리메이팅 렌즈(13)로부터 상기 f-θ 렌즈(30)까지의 주주사 방향의 광빔의 각도가 평행하지 않고 수렴하도록 배치된 구조 즉, 유한 광학계 구조를 가지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 실린드리컬 렌즈(17)는 부주사방향으로만 소정의 굴절력을 가지는 렌즈로서, 상기 콜리메이팅 렌즈(13)를 투과한 빔을 정형하여 상기 빔편향기(20)에 선형으로 결상시킨다. 또한, 상기 광원(11)과 상기 실린드리컬 렌즈(17) 사이에는 관통하는 빔의 직경을 조절하는 조리개(15)를 더 포함할 수 있다.
상기 f-θ 렌즈(30)는 입사면(31)과 출사면(33)을 가지는 1매의 렌즈로 구성되는 것으로, 상기 빔편향기(20)에서 편향 주사된 빔을 주주사방향과 부주사방향에 대해 서로 다른 배율로 보정하여 주사선이 상기 피노광체의 주사면(40)에 결상되도록 한다. 보다 바람직하게는, 상기 f-θ 렌즈(30)는 플라스틱 비구면렌즈로 구성되고, 입사면(31)과 출사면(33) 중 적어도 어느 한 면은 부주사 방향의 곡률이 연속적으로 변화하는 비구면 또는 자유곡면으로 구성된다. 여기서, 주주사방향은 빔편향기(20)를 통하여 빔이 편향되는 방향 즉 화살표 D 방향을 말하며, 부주사방향은 피노광체의 움직임 방향을 말한다.
또한, 본 발명에 따른 광주사유니트는 상기한 구성 이외에도 주사시작 위치 검출을 위한 동기 검지부(미도시)와, 상기 빔편향기(20)와 상기 피노광체의 주사면(40) 사이의 광경로 상에 주사광의 경로 변환을 위한 반사미러(미도시)가 더 구비될 수 있다.
이하, 1매의 f-θ 렌즈(30)를 통하여 f-θ 렌즈의 배치 오차에 의한 피노광체의 주사면(40)에서의 주사선 곡률을 최소화 할 수 있는 조건에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 f-θ 렌즈(30)의 형상은 수학식 1의 방정식을 만족하는 Z 값을 가진다. Z는 f-θ 렌즈(30)의 형상을 표현하는 새그(SAG)를 나타낸 것으로, 도 2에서의 주주사 평면이 Y-Z 평면이고, 도 3의 부주사 평면이 X-Z 평면일 때, X축과 Y축 위치에 따른 Z축 방향의 변화를 나타낸 것이다. 여기서, 계수는 후술하는 표 1 및 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112006081410510-pat00003
여기서, Cx, Cy는 곡률(curvature)을 나타낸 것으로, 이 곡률은 곡률반경의 역수 관계에 있다.
상기 f-θ 렌즈(30)는 주주사 방향의 비구면 형상을 가지며, 주주사 방향의 SAG 변화량은 수학식 2의 조건을 만족한다. 이 경우, 상기 f-θ 렌즈(30)의 SAG 변화를 그래프로 나타내면 도 4에 도시된 바와 같다.
Figure 112006081410510-pat00004
여기서, SAG 1은 상기 f-θ 렌즈의 입사면(31)의 Z 값이고, SAG 2는 상기 f-θ 렌즈의 출사면(33)의 Z 값이며, d2는 상기 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이다.
수학식 2의 조건을 만족하기 위하여, 상기 SAG 1과 SAG 2 각각은 도 5a 및 도 6a 각각에 도시된 바와 같은 형상을 가진다. 도 5a를 참조하면서 SAG 1을 살펴보면, f-θ 렌즈(30)의 중심에서 Z값은 0 mm이고, 주주사 방향의 양끝으로 갈수록 증가하는 분포를 가진다. 그리고, 도 6a를 참조하면서 SAG 2를 살펴보면, 양끝에서 Z 값이 (-)방향으로 최대값을 가지며, 중앙부분에서 0 mm 값이 분포를 가진다.
또한, 상기 f-θ 렌즈(30)의 부주사 방향의 곡률 곡률반경의 비(= R1/R2)는 수학식 3을 만족하는 것이 바람직하다.
0 < R1/R2 < 3.2
여기서, R1(= 1/CX1)은 상기 입사면의 곡률반경이고, R2(= 1/CX2)는 상기 출사면의 곡률반경을 나타낸 것이다.
수학식 3의 하한값은 두 곡률반경의 부호가 같음을 의미하는 것으로, 이는 상기 f-θ 렌즈(30)가 메니스커스 형상을 가짐을 나타낸다. 그리고, 수학식 3의 상한값을 벗어나는 경우는 f-θ 렌즈(30)의 배율이 높아져 유한 광학계로서는 불리하게 작용한다.
수학식 3의 조건을 만족함과 아울러 주사선 곡률 민감도를 완화시키기 위하여, 상기 f-θ 렌즈(30)는 도 5b, 도 5c, 도 6b 및 도 6c 각각에 도시된 바와 같은 부주사 방향으로의 형상을 가진다. 도 5b 및 도 5c는 f-θ 렌즈 입사면의 높이에 따른 부주사 곡률반경과 부주사 곡률 각각을 보인 그래프이고, 도 6b 및 도 6c 각각은 본 발명의 실시예에 따른 f-θ 렌즈 출사면의 높이에 따른 부주사 곡률반경과 부주사 곡률 각각을 보인 그래프이다.
또한, 부주사 방향의 배율(Ms_fθ)과 전체의 배율편차(ΔMs_tot) 각각은 수학식 4 및 5의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
-2.1 < Ms_fθ < 0
수학식 4에서, Ms_fθ가 음수라는 의미는 1매의 f-θ 렌즈에 있어서, 부주사방향의 횡배율이 음수(-)임을 나타내는 것으로, 이는 물체와 상이 서로 반전됨을 의미한다. 또한, 위 조건식의 하한값을 벗어나는 경우, 1매의 f-θ 렌즈로 유한계를 구성함에 있어서 배율이 높아지게 되어 렌즈 성능이 저하됨을 의미한다. 이를 그래프로 나타내면 도 7에 도시된 바와 같다.
-2.0 < ΔMs_tot < 2.0 [%]
여기서, ΔMs_tot는 상기 콜리메이팅 렌즈, 상기 실린드리컬 렌즈 및 상기 f-θ 렌즈에 의한 전체의 배율 편차를 나타낸다.
후술하는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 값을 수학식 5와 비교해 볼 때, -1%≤ ΔMs_tot ≤ 1%으로서, 위 조건을 만족함을 알 수 있다. 또한, 이를 그래프로 나타내면 도 8에 도시한 바와 같다.
도 9 및 도 10 각각은 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 경사 편심 및 평행 편심시 주사선 곡률 민감도를 보인 그래프이다.
도면들을 참조하면, 상기 f-θ 렌즈(30)가 3분 경사 편심된 경우 대략 1.3㎛ 이하로 주사선 곡률을 억제할 수 있다. 그리고, 상기 f-θ 렌즈(30)가 0.03 mm 평행 편심된 경우 0.6㎛ 이하로 주사선 곡률을 억제할 수 있다. 따라서, 상기한 종래 기술에 따른 2매 f-θ 렌즈로 구성한 경우와 동등하거나 개선된 성능 구현이 가능함을 알 수 있다.
이하, 상기한 수학식 1 내지 5를 만족하는 구체적인 실시예를 들어, 이를 만족하는 광주사유니트의 광학적 성능을 살펴보기로 한다.
표 1 및 표 2는 본 실시예에 따른 광주사유니트의 구성 및 f-θ 렌즈의 렌즈 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112006081410510-pat00005
Figure 112006081410510-pat00006
상기한 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트의 경우는, CX1 = -4.406E-2, Cx2 = -7.094E-2이므로, R1/R2 = (1/Cx1)/(1/Cx2)= -7.094E-2/-4.406E-2 ≒1.61로서 수학식 3을 만족함을 알 수 있다. 또한, 발명의 실시예에 따른 데이터 값으로부터 Ms_fθ를 산출하여 보면 -1.73355의 값으로서, 수학식 4를 만족함을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 f-θ 렌즈(30)의 렌즈 데이터는 표 1 및 표 2에 나타낸 값으로 한정되는 것은 아니며, 상기한 수학식 2 내지 5의 조건을 만족하는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 화상형성장치는 탠덤형 칼라 화상형성장치로서, 캐비넷(110)과, 이 캐비넷(110) 내에 장착되는 감광매체(130), 광주사유니트(140), 현상유니트(150), 전사유니트(160) 및 정착유니트(170)를 포함한다.
상기 캐비넷(110)은 화상형성장치의 외형을 이루는 것으로, 그 외부에는 배출된 기록재(M)가 적재되는 배출유니트(111)가 마련되어 있다. 또한, 이 캐비넷(110)에는 공급될 기록재(M)가 적재되는 공급유니트(120)가 착탈 가능하게 마련된다. 이 공급유니트(120)를 통하여 공급되는 기록재(M)는 이송경로를 통하여 상기 현상유니트(150) 방향으로 이송된다.
상기 공급유니트(120)는 상기 캐비넷(110) 내부에 마련되는 것으로, 피딩롤러(125)의 회전에 의하여 적재된 기록재(M) 중 1매의 기록재를 픽업하고, 이송롤러(127)를 통하여 픽업된 기록재를 공급한다.
상기 감광매체(130)는 상기 현상유니트(150) 내에 구비되는 것으로, 외주면에 정전잠상이 형성되도록 상기 광주사유니트(140)에서 주사된 빔에 감응된다.
상기 현상유니트(150)는 내부에 토너(T)를 수용하는 토너 컨테이너(151)와, 상기 감광매체(130)에 마주하게 배치되어 상기 감광매체(130)의 정전잠상이 형성된 영역에 대해 토너를 현상하는 현상롤러(155)와, 상기 현상롤러(155)에 토너(T)를 공급하는 공급롤러(156) 및, 상기 감광매체(130)를 소정 전위로 대전시키는 대전기(157)를 포함한다. 또한, 상기 감광매체(130)에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝 블레이드(159)를 더 포함할 수 있다.
상기 현상유니트(150) 및 상기 감광매체(130)는 싱글 패스 방식으로 풀 칼라 화상을 형성할 수 있도록, 각 칼라별로 마련된다. 도 11은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 칼라를 각각 구현할 수 있도록 4개의 유니트로 구성된 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
상기 광주사유니트(140)는 상기 복수의 감광매체(130) 각각에 정전 잠상이 형성되도록 빔을 주사한다. 이를 위하여, 상기 광주사유니트(140)는 동시에 복수의 감광매체(130)에 빔을 주사할 수 있도록 하기 위한 멀티 빔 광주사 구조를 가지는 것으로, 광원(미도시)과, 상기 광원에서 조사된 빔을 편향 주사시키는 빔편향기(141)와, 상기 빔편향기에서 편향된 광속을 피주사면 상에 주사 결상하는 f-θ 렌즈(145)를 구비한다. 여기서, 상기 광원은 발광점이 복수개 가지는 구성 내지는 단일 발광점을 가지는 반도체 소자를 각 칼라에 대응되게 구비한 구성을 가질 수 있다. 또한, 상기 빔편향기(141)는 도시된 바와 같이 2개의 회전다면경을 구성될 수 있다. 이 경우, 각 회전다면경은 상기 광원에서 조사된 2개의 빔을 서로 다른 경로로 편향 주사한다. 상기 f-θ 렌즈(145)는 상기 빔편향기(141)에서 편향 주사된 4개의 경로 상에 마련되는 것으로, 각 경로 상에는 1매 렌즈로 구성된다. 따라서, 서로 이웃되게 배치된 복수의 감광매체(130)에 대하여 독립적으로 빔을 주사할 수 있다.
여기서, 상기 광주사유니트(140)의 구체적인 구성은 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 광주사유니트와 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 전사유니트(160)는 상기 감광매체(130)에 마주하게 배치되는 것으로, 상기 감광매체(130)에 형성된 토너 화상을 공급되는 기록재(M)에 전사하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 전사유니트(160)는 복수의 감광매체(130)와 마주하게 배치된 전사벨트(161)와 전사백업롤러(163)를 포함한다. 이 전사유니트(160)를 통하여 기록재에 전사된 화상은 상기 정착유니트(170)를 통하여 정착된다.
상기 정착장치(170)는 가열롤러(171)와, 가압롤러(175) 및 열원(177)을 포함한다. 따라서, 상기 가열롤러(171)는 상기 열원(181)에서 발생된 열에 의해 표면이 가열되며, 상기 가압롤러(175)와의 상호 압착에 의하여, 상기 기록재에 전사된 화상을 정착한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 광주사유니트 및 이를 이용한 화상형성장치는 수학식 2 내지 5의 조건을 만족하는 1매의 f-θ 렌즈를 채용하여, f-θ 렌즈의 배치오차에 의한 주사면에서의 주사선 곡률에 대한 민감도를 개선할 수 있다. 또한, 1매의 f-θ 렌즈를 사용하여 광학 배치의 자유도를 높임과 아울러 배치 오차 발생 가능성 및 상대적인 제조비용을 낮추어 생산성을 높일 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기 술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (17)

  1. 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사하는 광원과;
    상기 광원에서 조사된 빔을 편향 주사시키는 빔편향기와;
    상기 빔편향기에서 편향된 광속을 피주사면 상에 주사 결상하는 f-θ 렌즈;를 포함하며,
    상기 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 1>
    Figure 112007071698912-pat00007
    여기서, SAG 1은 상기 f-θ 렌즈의 상기 빔편향기와 마주하는 입사면의 Z값이고, SAG 2는 상기 f-θ 렌즈의 상기 피주사면 쪽에 위치된 출사면의 Z값이며, d2는 상기 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 f-θ 렌즈의 부주사방향의 곡률반경의 비(=R1/R2)는 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 2>
    0 < R1/R2 < 3.2
    여기서, R1은 상기 입사면의 곡률반경이고, R2는 상기 출사면의 곡률반경을 나타낸 것이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 f-θ 렌즈의 부주사 배율(= Ms_fθ)이 하기의 조건식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 3>
    -2.1 < Ms_fθ < 0
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원에서 조사된 발산빔을 집속시키는 하는 콜리메이팅 렌즈와; 상기 빔편향기에 조사되는 빔을 정형하는 실린드리컬 렌즈;를 상기 광원과 상기 빔편향기 사이의 광로 상에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈, 상기 실린드리컬 렌즈 및 상기 f-θ 렌즈에 의한 전체의 배율 편차(=ΔMs_tot)가 하기의 조건식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 4>
    -2.0 < ΔMs_tot < 2.0 [%]
  6. 제4항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈는,
    상기 콜리메이팅 렌즈로부터 상기 f-θ 렌즈까지의 주주사 방향의 광빔의 각도가 평행하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
  7. 정전잠상이 형성되는 감광매체와;
    상기 감광매체에 정전잠상이 형성되도록 빔을 주사하는 것으로, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광주사유니트와;
    상기 감광매체에 토너 화상을 형성하는 현상유니트와;
    상기 감광매체에 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유니트와;
    상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광주사유니트는,
    상기 광원에서 조사된 발산빔을 집속시키는 하는 콜리메이팅 렌즈와; 상기 빔편향기에 조사되는 빔을 정형하는 실린드리컬 렌즈;를 상기 광원과 상기 빔편향기 사이의 광로 상에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈, 상기 실린드리컬 렌즈 및 상기 f-θ 렌즈에 의한 전 체의 배율 편차(=ΔMs_tot)가 하기의 조건식 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <조건식 5>
    -2.0 < ΔMs_tot < 2.0 [%]
  10. 제8항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈는,
    상기 콜리메이팅 렌즈로부터 상기 f-θ 렌즈까지의 주주사 방향의 광빔의 각도가 평행하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  11. 이미지 신호에 대응되는 적어도 하나의 빔을 생성 조사하는 광원과;
    상기 광원에서 조사된 적어도 하나의 빔 중 적어도 어느 하나를 편향 주사시키도록 배치된 빔편향기와;
    상기 빔편향기에서 편향된 적어도 하나의 빔 중 적어도 어느 하나의 편향 빔을 피주사면 상에 주사 결상하는 적어도 하나의 f-θ 렌즈;를 포함하며,
    상기 각 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 하기의 조건식 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 6>
    Figure 112007071698912-pat00024
    여기서, SAG 1은 상기 f-θ 렌즈의 상기 빔편향기와 마주하는 입사면의 Z값이고, SAG 2는 상기 f-θ 렌즈의 상기 피주사면 쪽에 위치된 출사면의 Z값이며, d2는 상기 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 f-θ는,
    상기 f-θ 렌즈의 부주사방향의 곡률반경의 비(=R1/R2)가 하기의 조건식 7을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 7>
    0 < R1/R2 < 3.2
    여기서, R1은 상기 입사면의 곡률반경이고, R2는 상기 출사면의 곡률반경을 나타낸 것이다.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 각 f-θ는,
    상기 f-θ 렌즈의 부주사 배율(= Ms_fθ)이 하기의 조건식 8을 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
    <조건식 8>
    -2.1 < Ms_fθ < 0
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원에서 조사된 발산빔을 집속시키는 하는 콜리메이팅 렌즈와; 상기 빔편향기에 조사되는 빔을 정형하는 실린드리컬 렌즈;를 상기 광원과 상기 빔편향기 사이의 광로 상에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사유니트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈, 상기 실린드리컬 렌즈 및 상기 f-θ 렌즈에 의한 전체의 배율 편차(=ΔMs_tot)가 하기의 조건식 9를 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <조건식 9>
    -2.0 < ΔMs_tot < 2.0 [%]
  16. 제14항에 있어서,
    상기 콜리메이팅 렌즈는,
    상기 콜리메이팅 렌즈로부터 상기 f-θ 렌즈까지의 주주사 방향의 광빔의 각도가 평행하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  17. 정전잠상이 형성되는 복수의 감광매체와;
    상기 감광매체 각각에 정전잠상이 형성되도록 복수의 빔을 주사하는 멀티빔 광주사유니트와;
    상기 복수의 감광매체 각각에 토너 화상을 형성하는 복수의 현상유니트와;
    상기 복수의 감광매체 각각에 형성된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유니트와;
    상기 인쇄매체에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트;를 포함하며,
    상기 멀티빔 광주사유니트는,
    각각 이미지 신호에 대응되는 복수의 빔을 생성 조사하는 광원과;
    상기 광원에서 조사된 복수의 빔 중 적어도 어느 하나를 편향 주사시키도록 배치된 적어도 하나의 빔편향기와;
    상기 적어도 하나의 빔편향기의 어느 하나에서 편향된 복수의 중 적어도 어느 하나의 편향 빔을 피주사면 상에 주사 결상하는 복수의 f-θ 렌즈;를 포함하고,
    상기 각 f-θ 렌즈는 1매 렌즈로 구성되며, 하기의 조건식 10을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <조건식 10>
    Figure 112007071698912-pat00025
    여기서, SAG 1은 상기 f-θ 렌즈의 상기 빔편향기와 마주하는 입사면의 Z값이고, SAG 2는 상기 f-θ 렌즈의 상기 피주사면 쪽에 위치된 출사면의 Z값이며, d2는 상기 f-θ 렌즈의 중심 두께를 나타낸 것이다.
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