KR101590870B1 - 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 - Google Patents

광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치가 개시된다. 개시된 광 주사 장치에 채용되는 실린드리컬 렌즈는 의도적으로 주주사 방향으로 곡면이 되도록 입사면과 출사면을 설계하여, 제조 공차로 말미암은 빔경 열화를 억제한다.

Description

광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치{Light scanning unit and electrophotograpohic image forming apparatus using the same}
본 발명은 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린드리컬 렌즈의 구조를 개선한 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것이다.
광 주사 장치는 광원으로부터 출사된 광을 소정 영역에 주사하는 장치로서 전자 사진 방식의 화상 형성 장치이나 주사형 디스플레이 등 다양한 분야에 채용된다.
가령, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서, 광 주사 장치가 감광 드럼과 같은 감광체에 광빔을 주사(scanning)하게 되면, 광주사장치에 의한 주주사 및 감광체의 이동에 의한 부주사에 의하여, 감광체에는 정전잠상이 형성된다. 형성된 정전잠상은 토너와 같은 현상제를 이용하여 현상화상으로 현상되고, 현상화상은 인쇄매체 상에 전사된다.
광 주사 장치는 광원으로부터 출사된 광빔을 편향하여 감광체에 주사시키는 광편향기를 가지며, 나아가 광원에서 출사된 광빔을 굴절, 결상시키는 광학소자(렌즈)를 가진다. 광 주사 장치의 광학소자로는, 광원으로부터 출사된 광빔을 광편향기의 반사면에 부주사 방향으로 집속시키는 실린드리컬 렌즈나, 광편향기에서 주사되는 광빔을 감광체에 결상시키는 주사 렌즈 등이 있다.
본 발명은 실린드리컬 렌즈의 구조를 개선하여 실린드리컬 렌즈의 주주사면의 형상오차를 억제한 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광 주사 장치는,
광빔을 출사하는 광원;
광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향하여 주사하는 광편향기; 및
광원과 광편향기 사이에 배치되어, 광원에서 출사된 광빔을 광편향기의 반사면에서 부주사 방향으로 결상시키는 실린드리컬 렌즈;를 포함하며, 를 포함하며,
실린드리컬 렌즈의 입사면 및 출사면 중 적어도 한 면은 주주사 방향으로 곡면으로 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는,
감광체;
감광체의 피주사면에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 것으로서, 전술한 광 주사 장치; 및
감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상 장치;를 포함한다.
실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
10 < │Rn│<1000 (n=1,2),
R1·R2 > 0
여기서, R1은 실린드리컬 렌즈의 입사면의 주주사 방향의 곡률이며, R2는 실린드리컬 렌즈의 출사면의 주주사 방향의 곡률이다.
실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 더 만족할 수 있다.
Figure 112009054442710-pat00001
여기서, n은 실린드리컬 렌즈의 굴절률이며, d는 실린드리컬 렌즈의 중심 두께이다.
광원과 광편향기 사이에 배치되어 광원에서 출사된 광빔을 평향광으로 콜리메이팅하는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함할 수 있다.
광편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 더 포함할 수 있다.
실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 더 만족할 수 있다.
Figure 112009054442710-pat00002
여기서, l 은 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이며, l0은 실린드리컬 렌즈의 입사면 및 출사면이 주주사 방향으로 평평한 실린드리컬 렌즈를 채용한 경우의 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이며, w0은 광빔의 설계시 주주사 방향의 빔경이며, λ는 광빔의 파장이고, α는 빔경변동 허용율이다.
실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 만족할 수 있다.
Figure 112009054442710-pat00003
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 광 주사 장치는 광빔(L)을 출사하는 광원(10), 광빔(L)을 주주사방향(Y)으로 주사시키는 광편향기(50), 광원(10)에서 출사된 광빔(L)을 광편향기(50)의 반사면에서 부주사 방향으로 결상시키는 실린드리컬 렌즈(30), 광편향기(50)에서 주사되는 광빔(L)을 감광 드럼(90)의 피주사면에 결상시키는 결상 광학계(70)를 포함한다.
광원(10)으로서는 예를 들어 반도체 레이저 다이오드가 채용될 수 있다.
광편향기(50)는 복수의 반사면을 가지는 폴리곤 미러(51)와, 폴리곤 미 러(51)를 회전시키는 모터(55)를 구비한다. 광원(50)에서 출사된 광빔(L)은 광편향기(50)의 반사면에서 감광 드럼(90)을 향하여 편향 반사되며, 광편향기(50)가 반시계 방향으로 회전함에 따라 주주사 방향으로 주사된다. 이러한 광편향기(50)의 다른 예로서, 미소전기기계소자(Micro Electro-Mechanical System)로 구현되는 미러 스캐너가 있다.
실린드리컬 렌즈(30)는 광원(10)과 광편향기(50) 사이의 광경로 상에 배치되어, 광원(10)에서 출사된 광빔(L)을 부주사 방향으로 집속시킴으로써, 광편향기(50)에 입사되는 광빔(L)을 선형으로 결상시키는 렌즈이다. 이와 같이 실린드리컬 렌즈(30)는 경유하는 광빔(L)을 부주사 방향으로 집속시키기 위하여, 부주사 방향으로 정(positive)의 굴절력을 가진다. 나아가, 본 실시예의 실린드리컬 렌즈(30)는 입사면(도 2의30a)와 출사면(도 2의 30b)가 주주사 방향으로 곡률을 가진 곡면이다. 실린드리컬 렌즈(30)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
광원(10)과 광편향기(50) 사이의 광경로 상에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(20)가 더 포함될 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(20)는 광원(10)에서 출사하여 발산되는 광빔(L)을 집속시켜 부주사 방향 및 주주사 방향으로 평행광(collimated light)이 되도록 하는 렌즈이다. 본 실시예는 콜리메이팅 렌즈(20)에서 평행광으로 정형된 광빔(L)이 실린드리컬 렌즈(30)를 향하도록 배치된 구성을 예로 들어 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 콜리메이팅 렌즈(20)와 실린드리컬 렌즈(30)의 순서가 바뀔 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(20)와 실린드리컬 렌즈(30) 사이에는 빔의 직경을 조절하기 위한 개구 스톱(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이러한 콜리메이팅 렌즈(20) 및 실린드리컬 렌즈(30)는 광 주사 장치의 입사 광학계를 이룬다.
결상 광학계(70)는 광편향기(50)에서 주사되는 광빔(L)을 감광 드럼(90)의 피주사면에 결상시키는 광학계로서, 빔평향기(50)와 감광 드럼(90) 사이에 배치된다. 결상 광학계(70)는 제1 및 제2결상광학렌즈(71,72)를 포함한다. 제1 및 제2결상광학렌즈(71,72) 각각은 그 양면이 원환체 표면을 갖는 원환체 렌즈가 될 수 있다. 제1결상광학렌즈(71)는 주주사 방향으로 정의 굴절력을 가지고 부 주사 방향으로 거의 0의 굴절력을 가질 수 있다. 한편, 제2결상광학렌즈(72)는 부주사 방향으로 정의 굴절력을 가질 수 있다. 이러한 제1 및 제2결상광학렌즈(71,72)는 광빔(L)을 집속시키면서 감광 드럼(90)의 피주사면에 등속 주사되도록 보정하는 fθ렌즈일 수 있다. 도면에는 결상 광학계(70)가 2 매인 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 1 매 또는 3 매 이상의 렌즈로 구성될 수도 있다. 결상 광학계(70)와 감광 드럼(90) 사이에는 광경로를 적절하게 변경할 수 있는 반사미러(80)가 더 개재될 수 있다.
도 2는 도 1의 광 주사 장치에서 실린드리컬 렌즈의 사시도이다. 도면에서 x는 주주사 방향을 가르키며, y는 광 진행방향을 가르키며, z는 부주사 방향을 가르킨다. 주주사 방향(x)은 폴리곤 미러(도 1의 51)가 회전함에 따라 광빔(L)이 이동되는 방향으로, 폴리곤 미러(51)의 회전축에 수직하게 된다. 한편, 부주사 방향(z)은, 감광 드럼(도 1의 90)의 피주사면에서 보았을 때, 주주사 방향(y)에 수직한 방향으로, 폴리곤 미러(90)의 회전축 방향에 대응된다.
도 2를 참조하면, yz평면에서 보았을 때, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사 면(30a)는 평평하며 출사면(30b)은 반원형으로서, 부주사 방향(z)에 대해 굴절력을 가져 경유하는 광빔(L)을 광편향기(50)의 반사면에 부주사 방향으로 집속시킨다. 한편, xy평면에서 보았을 때, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각은 도 3a에 도시되듯이, 주주사 방향(x)으로 곡면을 이루도록 설계한다. 이때, 곡률이 20000 이상이면 평면특성을 보이기 때문에 실질적으로 의미가 없으며, 따라서 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 부주사 방향으로의 곡률은 20000 보다는 작게 설계할 수 있으며, 보다 안전하게 1000 이하가 되도록 할 수 있다. 한편, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각에서의 굴절력이 지나치게 크지 않도록 부주사 방향으로의 곡률은 10 보다 크게 설계될 수 있다. 이에 따라, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b)은 하기의 수학식 1을 만족하도록 설계된다.
10 < │Rn│<1000 (n=1,2)
여기서, R1은 실린드리컬 렌즈의 입사면의 주주사 방향의 곡률이며, R2는 실린드리컬 렌즈(30)의 출사면의 주주사 방향의 곡률로서, 단위는 mm이다.
실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b)은, 수학식 1와 같이 주주사 방향으로 상당히 큰 곡률을 가지고 완만한게 휘어지도록 설계된다. 이와 같은 주주사 방향의 곡률은, 입사면과 출사면이 주주사 방향으로 평평한 이상적인 실린드리컬 렌즈와 비교할 때, 주주사 방향의 형상오차에 해당된다. 본 실시예는, 실린 드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b)에 의도적인 주주사 방향의 형상오차를 부여함으로써, 제조공정에서 발생될 수 있는 형상오차를 억제한다.
실린드리컬 렌즈(30)는 통상적으로 플라스틱 재질로 형성된며, 사출공정을 통해 제조된다. 이러한 사출공정에 의해 제조되는 실린드리컬 렌즈(30)의 경우, 매 샷(shot)마다 실린드리컬 렌즈(30)의 형상에 조금식 변동이 있을 수 있다. 이러한 형상오차는 그 크기와 경향에 따라 피주사면에서의 빔경을 열화시키는 정도가 다르지만 대부분 그 크기가 클수록 빔경열화가 심화되므로 설계형상에 최대한 가깝게 사출되도록 코어형상을 보정할 필요가 있다. 이상적인 실린드리컬 렌즈의 입출사면은 주주사 방향으로 평평하므로, 사출성형을 위해서 금형 가공시에 코어를 평면으로 가공하게 되는데, 이러한 평면 사출물은 형상오차에 일정한 경향이 없고 매 샷(shot)마다 불규칙한 경향 보이므로, 형상오차량을 줄이기 위한 코어 보정이 매우 어렵다. 따라서 종래의 실린드리컬 렌즈의 경우, 사출공정에서 발생되는 실린드리컬 렌즈 의 주주사 형상오차를 감소시키지 못하므로 이로 인한 빔경열화를 감수하였다.
본 실시예는, 제조공정에서 발생될 수 있는 형상오차를 억제하기 위하여, 전술한 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b)에 의도적으로 주주사 방향의 일정 곡률을 갖는 형상오차를 부여한다. 이에 따라, 본 실시예의 실린드리컬 렌즈(30)의 사출시 발생되는 형상오차는 의도적으로 부여된 형상오차를 중심으로 일정향 경향성을 갖게 되어, 코어 보정을 수행하고 재사출하게 되면, 사출시 발생되는 형상오차량을 줄일 수 있게 된다.
또한, 실린드리컬 렌즈(30)는 하기의 수힉식 2를 만족하도록 설계된다.
R1·R2 > 0
이와 같이 실린드리컬 렌즈(30)에 있어서, 입사면(30a)의 곡률과 출사면(30b)의 곡률이 서로 같은 부호의 값을 갖도록 함으로써, 입사면(30a)에서의 주주사 방향으로의 굴절력과 출사면(30b)에서의 주주사 방향으로의 굴절력이 상쇄되도록 한다. 도 2 및 도 3a는 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 주주사 방향의 곡률이 모두 음(-)인 메니스커스 형태가 도시되고 있으나, 가령 도 3b에 도시된 바처럼 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 주주사 방향의 곡률이 모두 양(+)인 경우도 가능하다.
나아가, 실린드리컬 렌즈(30)는 주주사 방향의 후방 초점거리가 무한대가 되도록 할 수 있다. 즉, 실린드리컬 렌즈(30)는 하기의 수힉식 3을 만족하도록 설계됨으로서, 실린드리컬 렌즈(30)의 주주사 방향으로의 굴절력이 실질적으로 영(zero)이 되도록 할 수 있다.
Figure 112009054442710-pat00004
여기서, n은 실린드리컬 렌즈의 굴절률이며, d는 실린드리컬 렌즈의 중심 두께이다.
이와 같이, 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b)에 의도적으로 주주사 방향의 일정 곡률을 갖는 형상오차를 부여하지만, 실린드리컬 렌즈(30) 전체로 볼 때 주주사 방향으로의 광학적 효과는 제거토록 한다. 이에 따라, 콜리메이팅 렌즈(20)에서 평행광으로 정형된 광빔(L)은 실린드리컬 렌즈(30)를 경유하더라도 주주사 방향으로는 그대로 평행빔의 상태를 유지하게 된다.
한편, 코어보정을 수행하고 재사출하여 형상오차량을 감소시켜도, 사출장치의 사출조건의 흔들림으로 인해 매 샷 별로 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 곡률에 미세변동이 발생하게 될 수 있다. 이러한 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 곡률의 미세변동의 허용한도, 즉 형상오차의 허용한도에 대해 설명하기로 한다.
일반적으로, 빔웨이스트(beam waist)의 중심에서 빔경이 w0이라 할 때, 빔 웨이스트의 중심으로부터 z만큼 떨어진 위치에서의 빔경 w(z)은 하기의 수학식 4로 표현된다.
Figure 112009054442710-pat00005
여기서, λ는 광빔의 파장을 나타낸다. w0은 광빔의 설계시 주주사 방향의 빔경이 된다. 이때, 빔경 w(z)의 변동 허용율 α를 하기의 수학식 5으로 정의하게 되면, 빔경 변동허용율 α내의 거리 z는 하기의 수학식 6으로 표현된다.
Figure 112009054442710-pat00006
Figure 112009054442710-pat00007
수학식 6의 거리 z에 결상거리 변동량을 대입하면 하기의 수학식 7이 도출된다.
Figure 112009054442710-pat00008
여기서, l는 광 주사 장치로부터 광빔의 주주사 방향의 성분이 결상되는 결상위치까지의 거리, 즉 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이며, l0은 실린드리컬 렌즈의 입사면 및 출사면이 주주사 방향으로 평평한 실린드리컬 렌즈를 채용한 경우의 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이다. 빔경열화를 막는 빔경 허용율 α를 0.0005으로 하게 되면, 결상거리 변동량은 대략적으로 수학식 8을 만족하게 된다.
Figure 112009054442710-pat00009
코어 보정을 통해 형상오차 최소화한 후에도 사출편차로 인하여 실린드리컬 렌즈(30)의 입사면(30a)과 출사면(30b) 각각의 곡률은 매 샷마다 변화하게 되는데, 상기의 수학식 8을 만족하도록 실린드리컬 렌즈(30)의 사출조건을 유지하게 되면, 사출조건의 변동에 따른 빔경변동을 최소한도록 억제할 수 있게 된다. 즉, 수학식 8은 광 주사 장치의 주주사 방향의 결상거리의 변동 허용량으로 정의될 수 있다.
다음으로, 구체적인 구현예를 통하여 실린드리컬 렌즈의 설계 조건을 설명하기로 한다.
<구현예 1>
굴절율 1.53, 렌즈두께 3mm 인 실린드리컬 렌즈의 주주사 방향의 곡률은 하기의 표 1과 같이 다양하게 설계될 수 있다.
R1 R2
-30 -31.0399
30 28.96014
-50 -51.0399
50 48.96014
-70 -71.0399
70 68.96014
-100 -101.04
100 98.96014
여기서, R1은 실린드리컬 렌즈의 입사면의 주주사 방향의 곡률반경을 나타내며, R2는 실린드리컬 렌즈의 출사면의 주주사 방향의 곡률반경을 나타낸다. 표 1에서 곡률반경의 단위는 mm이다.
<구현예 2>
　도 4는 도 1의 광 주사 장치의 광학 소자들의 광 경로를 따라서 본 배치도이다. 편의상 광편향기(50)에서 접어지는 광경로는 주사되는 광경로로 간략히 표시한다. 본 구현예는 광 주사 장치의 광학 소자들이 실린드리컬 렌즈의 출사면의 주주사 방향의 곡률반경을 제외하고는 하기의 표 1를 만족하도록 설계된다.
n 1.530503
d1 35
d2 3
d3 150
d4 12.5
d5 120
d6 7.5
d7 104.13
fC 4000
R1 50
R3(fθ1) -300
R4(fθ1) -90
R5(fθ2) -2000
R6(fθ2) -5000
사용파장 λ 655nm
설계 빔경 w0 60um
여기서, n은 광학소자들의 굴절률이며, d1, d2, d3,..., d7은 도 4에 도시된 바와 같은 광학소자들 사이의 간격 내지, 광학소자들의 두께를 나타낸다. fC는 광원과 콜리메이팅 렌즈만 있는 경우의 콜리메이팅 렌즈에서 결상위치까지의 거리를 나타낸다. 또한, R3 및 R4는 제1 결상광학소자의 입사면 및 출사면 각각의 주주사 방향의 곡률반경을 나타내며, R5 및 R6는 제2 결상광학소자의 입사면 및 출사면 각각의 주주사 방향의 곡률반경을 나타낸다. 표 2에서 사용파장 λ 및 설계 빔경 w0를 제외한 나머지 거리의 단위는 mm이다.
허용 결상거리 변동량 │l-l0│은, 수학식 8로부터, 대략 0.55mm보다 작아야 한다는 조건이 계산되며, 표 1에서 주어지는 광 주사 장치의 광학 설계 하에서, 실린드리컬 렌즈의 출사면의 주주사 방향의 곡률반경 R2의 변동에 따른 결상거리 변동량 │l-l0│은 하기의 표 3으로 주어진다.
R2 |f-f0| R2 |f-f0|
48.8 1.891509 48.95 0.01558
48.81 1.765763 48.96 -0.1087
48.82 1.640115 48.97 -0.23289
48.83 1.514565 48.98 -0.35698
48.84 1.389113 48.99 -0.48098
48.85 1.263759 49 -0.60488
48.86 1.138503 49.01 -0.72868
48.87 1.013344 49.02 -0.85239
48.88 0.888283 49.03 -0.976
48.89 0.76332 49.04 -1.09951
48.9 0.638454 49.05 -1.22293
48.91 0.513685 49.06 -1.34626
48.92 0.389013 49.07 -1.46948
48.93 0.264439 49.08 -1.59262
48.94 0.139961 49.09 -1.71565
표 3에서 곡률반경 R1, R2의 단위는 mm이다. 표 3은, 실린드리컬 렌즈에 있어서, 입사면의 주주사 방향의 곡률반경 R1이 50mm일 때, 빔경열화를 방지하기 위한 출사면의 주주사 방향의 곡률반경 R2범위는 48.91~48.99 임을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 개략적 구성을 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 화상 형성 장치는, 광 주사 장치(100), 감광 드럼(200), 현상 장치(300), 대전 롤러(400), 클리닝 장치(500), 중간 전사 벨트(600), 제1 및 제2 전사 롤러(700, 800) 및 정착 장치(900)를 포함할 수 있다.
칼라화상을 인쇄하기 위하여, 광 주사 장치(100), 감광 드럼(200) 및 현상 장치(300)는 각 칼라별로 마련될 수 있다. 각 칼라별로 마련된 광 주사 장치(100)는 전술한 실시예의 광 주사 장치가 채용될 수 있다. 광 주사 장치(100)는 4개의 광을 4개의 감광 드럼(200)에 각각 주사한다. 감광 드럼(200)은 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주면에 소정 두께의 감광층이 형성된 것이다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 감광체로서 벨트 형태의 감광 벨트가 채용될 수도 있다. 감광 드럼(200)의 외주면은 피주사면이 된다. 대전 롤러(400)는 감광 드럼(200)에 접촉되어 회전되면서 그 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전 롤러(400)에는 대전바이어스가 인가된다. 대전 롤러(400) 대신에 코로나 대전기(미도시)가 사용될 수도 있다. 광 주사 장치(100)는 주주사 방향으로 광빔을 주사하여 화상정보에 따라 변조된 감광 드럼(200)의 피주사면에 정전잠상을 형성한다. 이때, 피주사면은 감광 드럼(200)이 회전함에 따라 부주사 방향으로 이동하게 되고, 광 주사 장치(010)는 수평 동기 신호에 동기되어 피주사면에 주주사 방향으로 광빔을 주사함으로써, 감광 드럼(200)의 피주사면에는 2차원의 정전잠상이 형성되게 된다.
4개의 감광 드럼(200)에는 각각 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C) 색상의 화상정보에 대응되는 정전 잠상이 형성된다. 4개의 현상 장치(300)는 각각 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C)의 색상의 토너를 감광 드럼(200)에 공급하여 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C)의 색상의 토너화상을 형성시킨다. 중간 전사 벨트(600)는 4개의 감광드럼(200)과 접촉되어 주행된다. 감광 드럼들(200)에 형성된 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C)의 색상의 토너 화상은 제1 전사롤러(700)에 인가되는 제1 전사바이어스에 의하여 중간 전사 벨트(600)로 서로 겹쳐지면 전사된다. 전사되고 남은 토너 화상들은 클리닝 장치(500)에 의해 제거된다. 중간 전사 벨트(600)에 전사된 토너 화상은, 제2 전사롤러(800)에 인가되는 제2 전사바이어스에 의하여 중간 전사 벨트(600) 상의 토너화상은 기록매체(P)로 전사된다. 기록매체(P)로 전사된 토너화상이 정착 장치(900)로부터 열과 압력을 받아 기록매체(P)에 정착됨으로써 인쇄가 완료된다.
전술한 바와 같이 본 실시예의 광 주사 장치에 사용되는 실린드리컬 렌즈는 주주사면 형상오차를 줄임으로써, 빔경열화를 억제하여, 감광 드럼(200)에 형성되는 정전잠상의 화질이 균일하며, 결과적으로 기록매체에 형성되는 화질이 균일해 진다.
전술한 본 발명인 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 광 주사 장치에서 실린드리컬 렌즈의 사시도이다.
도 3a는 도 2의 실린드리컬 렌즈의 주주사 평면에서 본 상면도이다.
도 3b는 도2의 실린드리컬 렌즈의 변형례의 주주사 평면에서 본 상면도이다.
도 4는 도 1의 광 주사 장치의 광학 소자들의 광 경로를 따라서 본 배치도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치의 개략적 구성을 도시한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...광원 20...콜리메이팅 렌즈
30, 30'...실린드리컬 렌즈 30a, 30'a...입사면
30b, 30'b...출사면 50...광편향기
70...결상 광학계 90, 200...감광 드럼
100...광 주사 장치 300...현상 장치
400...대전 롤러 500...클리닝 장치
600...중간 전사 벨트 700, 800...전사 롤러
900...정착 장치 L...광빔

Claims (8)

  1. 광빔을 출사하는 광원;
    상기 광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향하여 주사하는 광편향기; 및
    상기 광원과 광편향기 사이에 배치되어, 상기 광원에서 출사된 광빔을 상기 광편향기의 반사면에서 부주사 방향으로 결상시키는 실린드리컬 렌즈;를 포함하며, 를 포함하며,
    상기 실린드리컬 렌즈의 입사면 및 출사면 중 적어도 한 면은 주주사 방향으로 곡면이며,
    상기 실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    10 < │Rn│<1000 (n=1,2),
    R1·R2 > 0,
    Figure 112015096433926-pat00019
    여기서, R1은 상기 실린드리컬 렌즈의 입사면의 주주사 방향의 곡률이며, R2는 상기 실린드리컬 렌즈의 출사면의 주주사 방향의 곡률이며, n은 상기 실린드리컬 렌즈의 굴절률이며, d는 상기 실린드리컬 렌즈의 중심 두께이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광원과 광편향기 사이에 배치되어 상기 광원에서 출사된 광빔을 평향광으로 콜리메이팅하는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하는 상기 광 주사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 더 포함하는 광 주사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 더 만족하는 광 주사 장치.
    Figure 112009054442710-pat00011
    여기서, l는 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이며, 상기 l0은 상기 실린드리컬 렌즈의 입사면 및 출사면이 주주사 방향으로 평평한 실린 드리컬 렌즈를 채용한 경우의 광 주사 장치의 전체 광학계의 주주사 방향의 결상거리이며, w0은 광빔의 설계시 주주사 방향의 빔경이며, λ는 광빔의 파장이고, α는 빔경변동 허용율이다.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 실린드리컬 렌즈는 다음의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    Figure 112009054442710-pat00012
  8. 감광체;
    상기 감광체의 피주사면에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 것으로서, 상기 제1 항, 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 기재된 광 주사 장치; 및
    상기 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상 장치;를 포함하는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치.
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