KR101532612B1 - 렌즈 조립기준면이 개선된 광주사장치 - Google Patents

Abstract

렌즈의 조립기준면이 개선된 광주사장치가 개시된다. 개시된 광주사장치는, 렌즈의 지지체에 대한 조립기준면이 그 렌즈의 양단부 사이인 몸체 안쪽에 위치한다. 이러한 구조에 의하면 렌즈가 변위되더라도 광경로가 변하는 정도를 완화시킬 수 있으므로, 화상의 품질저하를 막을 수 있게 된다.

Description

렌즈 조립기준면이 개선된 광주사장치{Light scanner providing improved lens assembling datums}

본 발명은 전자사진방식 화상형성장치 등에 사용되는 광주사장치에 관한 것으로서, 특히 렌즈 조립기준면이 개선된 광주사장치에 관한 것이다.

예컨대 레이저 프린터나 팩스 또는 복사기와 같은 전자사진방식 화상형성장치는, 감광체 표면에 광주사장치를 이용하여 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성하고, 그 정전잠상에 토너와 같은 현상제를 입혀서 눈에 보이는 색상으로 현상한 후 용지에 인쇄하는 구조를 가지고 있다. 즉, 일정 전위로 대전된 감광체 표면에 광주사장치로부터 광이 주사되면 그 노광부위의 전위가 상대적으로 떨어지면서 정전잠상이 형성되고, 토너입자가 전기적 힘에 의해 상기 정전잠상으로 옮겨 붙으면서 이미지가 현상되는 것이다.

이러한 상기 광주사장치는 광원과, 그 광원에서 감광체로 향하는 광경로에 배치되어 광을 굴절 및 결상시키는 다수의 렌즈들을 구비하고 있는데, 이 렌즈들이 정확한 위치에 잘 조립되어 있어야만 감광체 상의 정전잠상도 원하는 형태로 정확하게 형성될 수 있고, 결과적으로 선명한 화상을 현상할 수 있게 된다.

따라서, 렌즈 조립 시의 위치 오차를 가능한 한 줄이는 것이 화상의 품질을 개선하는데 적지 않은 영향을 미치게 된다. 더구나 광주사장치가 사용될 때에는 내부 온도가 20~60℃까지 올라가기 때문에, 렌즈의 열팽창이 일어나서 위치 오차의 영향이 더욱 증폭될 수 있다. 따라서, 렌즈 조립을 정확히 하는 것이 화상 품질을 향상시키는데 중요한 요인으로 지목되고 있다.

본 발명의 실시예들은 렌즈의 위치 오차에 따른 영향을 줄일 수 있는 광주사장치를 제공한다.

일 실시예에 따른 광주사장치는, 광원과, 상기 광원에서 감광체로 향하는 광경로에 배치되는 렌즈 및, 상기 렌즈를 지지하는 지지체를 포함하는 광주사장치에 있어서, 상기 렌즈가 상기 지지체에 대한 조립기준면이 그 렌즈의 양단부 사이에 위치한다.

여기서, 상기 조립기준면은 상기 감광체의 진행방향에 대응되는 부주사방향으로 상기 지지체에 대해 상기 렌즈를 고정시키기 위한 기준면일 수 있다.

또한, 상기 렌즈는 상기 감광체의 폭방향에 대응되는 주주사방향으로 상기 렌즈를 고정시키기 위한 조립기준면과, 광축방향으로 상기 렌즈를 고정시키기 위한 조립기준면 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.

상기 조립기준면은 상기 렌즈의 중심부에 위치할 수도 있고, 2개의 광원에서 출사된 광이 통과하는 두 지점 사이에 위치할 수도 있으며, 상기 렌즈의 중심부와 단부 사이에 위치할 수도 있다.

그리고, 상기 지지체는 상기 조립기준면이 안착되는 안착면이 마련된 프레임일 수도 있고, 상기 조립기준면이 안착되는 안착면이 마련되며 프레임에 결합되는 홀더일 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 일 실시예에 따른 광주사장치를 설명하기로 한다.

도 1은 감광체(9)에 정전잠상을 형성하는 광주사장치의 일반적인 내부 구조를 보인 것이다. 도면을 참조하면, 광원(1)에서 출사된 광은 콜리메이터렌즈(2)와 슬릿(3) 및 실린더렌즈(4)를 차례로 통과한 후 회전다면경(5)에 조사되며, 회전다면경(5)에서 다시 반사된 광은 에프세타(f-θ)렌즈(7)와 미러(8)를 경유하여 감광체(9) 표면에 조사된다. 따라서, 광원(1)을 온-오프 제어하면서 감광체(9)에 노광부위와 비노광부위의 조합으로 이루어진 정전잠상을 형성해 나가게 된다.

한편, 광주사장치 중에는 상기 도 1과 같이 단일 광원을 사용하는 구조 외에, 도 2와 같이 두 개의 광원(1)을 사용하는 구조도 있다. 도 2에서 도 1과 같은 참조부호는 같은 기능의 부재를 의미한다. 이 경우에는 실린더렌즈(4)나 에프세타렌즈(7) 등 하나의 렌즈를 두 개의 광이 통과하게 되며, 통상 렌즈의 중앙을 기준으로 양측으로 대칭되는 지점을 두 개의 광이 각각 통과하게 된다.

여기서, 상기 실린더렌즈(4)를 예로 들면, 단일 광원(1)인 경우 도 3a과 같이 실린더렌즈(4)의 정중앙을 광이 통과하도록 조립이 되면 광주사장치가 정확한 기능을 수행할 수 있게 된다. 또한, 두 개의 광원(1)을 사용하는 구조인 경우 도 3b와 같이 중심선을 기준으로 두 개의 광이 정확히 대칭되게 통과하도록 조립이 되어야 정확한 성능이 발휘될 수 있다. 여기서, 광의 진행방향인 도면의 Z방향을 광축방향, 감광체(9)의 폭방향에 매칭되는 도면의 Y방향을 주주사방향, 그와 수직인 감광체(9)의 진행방향에 매칭되는 X방향을 부주사방향이라고 한다.

그런데, 조립 시의 오차나 사용 중의 열팽창 등에 의해 렌즈의 위치가 조금 씩 틀어질 수 있는데, 이때 렌즈의 조립기준면을 어디에 두느냐에 따라 그 영향의 정도가 크게 달라질 수 있다. 여기서 조립기준면이란, 렌즈를 광주사장치의 적정한 지지체에 설치할 때, 그 위치를 고정시키기 위한 기준이 되는 면을 말한다. 즉, 도 4a나 도 4b와 같이 렌즈(4)의 하단면이 조립기준면(4a)이라면, 이 조립기준면(4a)을 지지체(10)에 먼저 밀착시켜서 기준 위치를 잡고 나머지 부분에 예컨대 탄력편 등을 대서 고정시키는 것이다. 여기에 도시된 상기 조립기준면(4a)은 부주사방향(X)으로 렌즈(4)가 움직이지 않게 고정시키는 기준면이기 때문에 부주사방향의 조립기준면이라고 부르며, 렌즈의 위치 오차는 바로 이 부주사방향의 조립기준면이 특히 문제가 된다.

왜냐하면, 이렇게 렌즈(4)의 하단면을 부주사방향의 조립기준면(4a)으로 설정하게 되면, 렌즈의 위치가 틀어질 경우 광의 통과하는 경로가 쉬프트되는 정도가 상대적으로 커지기 때문이다.

우선, 단일 광원(1)을 사용하는 경우인 도 4a를 살펴보면, 도면의 점선과 같이 렌즈(4)가 정확한 위치에 있다면 렌즈의 변곡점(P)가 광축상에 정확히 위치된다. 그러나, 렌즈(4)가 도면의 실선과 같이 a각도만큼 틀어지게 되면, 변곡점(P)가 ΔX, ΔZ만큼 다른 위치로 이동하게 된다. 이렇게 되면 광원(1)에서 출사된 광이 렌즈의 정확한 지점을 통과하지 못하기 때문에, 감광체(9)에 광의 초점이 안 맞아서 광 직경이 커지게 되고, 결국 화상의 품질을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.

또한, 두 개의 광원(1)을 사용하는 경우인 도 4b를 살펴보면, 마찬가지로 렌 즈(4)가 도면의 점선과 같이 a각도만큼 틀어질 경우, 변곡점(P)가 ΔX, ΔZ만큼 다른 위치로 이동하게 되며, 두 광원(1)에서 출사된 광이 렌즈의 예정된 지점을 통과하지 못하기 때문에, 감광체(1)에 광의 초점이 안 맞아서 광 직경이 커지게 되고, 화상의 품질이 저하될 수 있다. 이때에는 특히 조립기준면(4a)에서 먼 쪽을 통과하는 광의 경우가 더 문제가 된다. 즉, 조립기준면(4a)에서 가까운 쪽을 통과하는 광(Beam 2)의 경우는 렌즈의 쉬프트량 e12가 대략 a × X12 정도가 되지만, 먼 쪽을 통과하는 광(Beam 1)의 경우는 렌즈의 쉬프트량 e11이 대략 a × X11 정도로 커지게 된다. 렌즈(4)는 조립기준면(4a)을 회전중심으로 틀어지기 때문에, 광이 지나는 위치가 회전중심에서 멀어질수록 쉬프트량도 커지는 것이다.

따라서, 본 실시예에서는 부주사방향의 조립기준면을 렌즈(4)의 하단부나 상단부와 같은 양단부가 아니라, 그 사이의 렌즈 몸체 안쪽의 중앙부 부근에 위치되도록 하여 이러한 쉬프트량을 최소화한다. 즉, 도 5를 참조하면, 렌즈(4)의 중앙부에 부주사방향 조립기준면(4a)이 있을 경우, 똑같이 a 각도만큼 렌즈(4)가 틀어질 경우 변곡점(P)는 동일한 위치에 있게 되고, 두 광의 쉬프트량 e21과 e22도 도 4b의 경우에 비해 줄어들게 된다. 렌즈(4) 변위 시 회전중심이 되는 부주사방향 조립기준면(4a)으로부터 광이 지나는 지점까지의 거리(X21,X22)가 짧아지므로 쉬프트량도 상대적으로 작아지는 것이다. 물론, 단일 광원인 경우도 변곡점(P)가 동일한 위치에 있으므로 광경로의 변화는 거의 없게 된다.

이와 같이 렌즈(4)의 부주사방향 조립기준면을 렌즈(4) 양단부 사이의 중앙부 부근에 두기 위한 실시예들을 이하에 설명하기로 한다.

먼저, 도 6a 및 도 6b의 제1실시예는 조립기준면이 부주사방향 조립기준면(4a), 주주사방향 조립기준면(4c) 및, 광축방향 조립기준면(4b)의 3개가 있는 경우이고, 이중에서 부주사방향 조립기준면(4a)이 렌즈(4)의 중앙부 부근에 위치하는 경우이다. 이 렌즈(4)를 광주사장치의 프레임(20)에 설치하게 되는데, 프레임(20)에는 이 렌즈(4)의 3개 조립기준면(4a,4b,4c)이 각각 밀착되는 면이 마련된 수용홈(21)이 형성되어 있다. 따라서, 렌즈(4)를 수용홈(21)에 끼우고 화살표 A,B,C방향으로 각각 밀착시켜서 위치를 고정하게 된다. 여기서는 광축방향(화살표 B방향)의 수용홈(21) 폭이 렌즈(4)의 폭보다 같거나 약간 작게 되어 있어서 탄력적인 억지끼움 결합이 된다. 즉, 화살표 A,C방향으로는 유격이 있어서 렌즈(4)가 조금 움직일 수 있으므로, 부주사방향 조립기준면(4a)과 주주사방향 조립기준면(4c)이 수용홈(21)의 대응면에 밀착되도록 밀면서 렌즈(4)를 끼워넣으면 광축방향의 억지끼움에 의해 위치가 고정된다. 따라서, 3개의 조립기준면(4a,4b,4c)이 모두 수용홈(21) 안의 대응면에 밀착되어 위치가 고정되며, 특히 부주사방향의 조립기준면(4a)이 렌즈(4)의 중앙부 부근에 위치되므로 도 5에서 설명한 바와 같이 조립 오차나 열팽창이 생겨도 쉬프트량을 최소화할 수 있다.

도 7a 및 도 7b의 제2실시예는 수용홈(31)이 형성된 별도의 홀더(30)를 준비해서 렌즈(4)를 홀더(30)에 먼저 결합시킨 후, 그 홀더(30)를 프레임(20)에 결합시키는 경우를 예시한 것이다. 이것은 별도의 홀더(30)를 매개로 이용해서 조립기준면이 수용홈(31)에 삽입, 밀착되게 하는 것으로, 조립기준면과 수용홈(31)의 결합구조는 제1실시예와 같다.

도 8a 및 도 8b의 제3실시예는, 조립기준면이 주주사방향으로는 없고 부주사방향의 조립기준면(4a)과 광축방향 조립기준면(4b)만 있는 경우이다. 즉, 주주사방향으로는 조립기준면을 정확히 설정할 필요가 없는 경우를 예시한 것인데, 이 경우도 주주사방향으로 렌즈(4)를 수용홈(21)의 대응면에 적극적으로 밀착시키지 않는다는 점 외에는 제1실시예와 같다.

도 9a 및 도 9b의 제4실시예는 제3실시예의 렌즈(4)를 홀더(30)를 매개로 이용해서 프레임에 결합시키는 경우를 예시한 것이다.

도 10a 및 도 10b의 제5실시예는 부주사방향의 조립기준면(4a)이 렌즈(4)의 정중앙부와 단부 사이에 위치되는 경우를 예시한 것이다. 이 경우도 부주사방향의 조립기준면(4a)이 단부에 위치하는 경우(도 4a, 도 4b참조)에 비해서는 당연히 쉬프트량을 줄일 수 있다.

상기한 실시예들의 효과를 알아보기 위해, 조립기준면이 렌즈의 단부에 있는 경우와 중앙부에 있는 경우, 각각 3도가 기울어졌다고 가정하고 감광체에 조사되는 광의 직경 변화를 시뮬레이션 해보았다. 그 결과, 조립기준면이 렌즈의 단부에 있는 경우는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 광 직경이 주주사방향 직경과 부주사방향 직경 모두 상대적으로 커지는 것을 알 수 있다. 여기서 그래프의 가로축은 감광체의 폭방향 위치를 나타내는 것으로 0 지점이 감광체의 중심위치를 나타낸다. 이에 비해 조립기준면이 렌즈의 중앙부에 있는 경우는 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 광 직경이 주주사방향 직경과 부주사방향 직경 모두 상대적으로 작아지는 것을 확인할 수 있다. 광 직경이 작아진다는 것은 초점이 더 정확히 맞게 된다는 의미가 된다.

이와 같이 부주사방향의 조립기준면을 렌즈의 양단부 사이에 두면, 렌즈의 위치가 변하더라도 광경로가 변하는 정도를 완화시킬 수 있으므로, 화상의 품질저하를 막을 수 있게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 실린더렌즈를 예로 들었지만, 이외에 광주사장치 내의 다른 렌즈들의 조립에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 단일 광원을 사용하는 광주사장치의 내부 구조를 도시한 도면,

도 2는 복수 광원을 사용하는 광주사장치의 내부 구조를 도시한 도면,

도 3a 및 도 3b는 렌즈가 정확한 위치에 조립된 상태를 보인 도면,

도 4a 및 도 4b는 렌즈의 조립기준면이 하단부일 때 렌즈가 틀어진 상태를 보인 도면,

도 5는 렌즈의 조립기준면이 중앙부일 때 렌즈가 틀어진 상태를 보인 도면,

도 6a 및 도 6b는 제1실시예에 따른 광주사장치의 렌즈 조립 구조를 보인 도면,

도 7a 및 도 7b는 제2실시예에 따른 광주사장치의 렌즈 조립 구조를 보인 도면,

도 8a 및 도 8b는 제3실시예에 따른 광주사장치의 렌즈 조립 구조를 보인 도면,

도 9a 및 도 9b는 제4실시예에 따른 광주사장치의 렌즈 조립 구조를 보인 도면,

도 10a 및 도 10b는 제5실시예에 따른 광주사장치의 렌즈 조립 구조를 보인 도면,

도 11a 및 도 11b는 조립기준면이 렌즈의 단부에 위치할 경우의 광 직경을 시뮬레이션한 결과,

도 12a 및 도 12b는 조립기준면이 렌즈의 중앙부에 위치할 경우의 광 직경을 시뮬레이션한 결과.

Claims (8)

1. 광원과, 상기 광원에서 감광체로 향하는 광경로에 배치되는 렌즈 및, 상기 렌즈를 지지하는 지지체를 포함하는 광주사장치에 있어서,

   상기 렌즈는 상기 지지체에 대한 조립기준면이 그 렌즈의 중심부에 위치하는 광주사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조립기준면은, 상기 감광체의 진행방향에 대응되는 부주사방향으로 상기 지지체에 대해 상기 렌즈를 고정시키기 위한 기준면인 광주사장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 렌즈는 상기 감광체의 폭방향에 대응되는 주주사방향으로 상기 렌즈를 고정시키기 위한 조립기준면과, 광축방향으로 상기 렌즈를 고정시키기 위한 조립기준면 중 적어도 하나를 더 구비하는 광주사장치.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,

   상기 광원은 2개이고,

   상기 조립기준면은 상기 2개의 광원에서 출사된 광이 통과하는 두 지점 사이에 위치하는 광주사장치.
6. 삭제
7. 제2항에 있어서,

   상기 지지체는 상기 조립기준면이 삽입되는 수용홈이 마련된 프레임을 포함하는 광주사장치.
8. 제2항에 있어서,

   상기 지지체는, 상기 조립기준면이 삽입되는 수용홈을 구비하여 프레임에 결합되는 홀더를 포함하는 광주사장치.

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