KR101747301B1 - 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치 - Google Patents

광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치가 개시된다. 개시된 광주사장치는 복수의 광빔들을 출사하는 광원부와, 복수의 광빔들을 주주사 방향으로 편향시키기는 광편향기와, 광원부에서 출사되는 복수의 광빔을 광편향기로 입사시키는 입사광학계와, 광편향기에 의해 편향된 복수의 광빔들을 서로 다른 피주사면들에 각각 결상시키는 결상광학계를 포함하며, 입사광학계는 광원부와 광편향기 사이의 광경로를 변경하는 입사 광경로 변경부재를 포함한다.

Description

광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치{Light scanning unit and electrophotograpohic image forming apparatus using the same}
본 발명은 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 복수의 광빔을 동시에 주사하는 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치에 관한 것이다.
광주사장치는 레이저 프린터와 같은 전자 사진 방식의 화상형성장치에서 감광체에 레이저빔을 주사하여 정전 잠상을 형성하는장치다. 광주사장치는 광원으로부터 출사된 광빔을 편향하여 감광체에 주사시키는 광편향기를 가지며, 나아가 광편향기와 감광체 사이에서, 편향된 광빔을 감광체에 결상시키는 결상광학계를 가진다.
전자 사진 방식의 화상형성장치에 있어서, 광주사장치가 감광드럼과 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.
최근 컬러 레이터 프린터와 같은 화상형성장치의 크기를 소형화하고 제조비용을 절감시키기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 이러한 개발경향의 한 방향으로 광주사장치를 소형화하고 제조비용을 절감시킬 수 있는 기술들이 개발되고 있다.
광주사장치를 소형화하고 제조비용을 절감시킬 수 있는 광학부품들의 배치구조를 갖는 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치를 제시한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광주사장치는, 복수의 광빔을 출사하는 광원부; 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 주주사 방향으로 편향시키기는 광편향기; 및 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며, 입사광학계는 광원부과 광편향기 사이의 복수의 광빔의 광경로를 변경하는 적어도 하나의 입사 광경로 변경부재를 포함한다.
광원부는 복수의 광빔을 각각 출사하는 복수의 광원들을 포함하며, 입사 광경로 변경부재에 의해 입사광학계 내의 광경로들이 변경될 수 있어 복수의 광원들은 하나의 회로기판 상에 설치될 수 있다.
광편향기는 적어도 5개의 반사면을 가진 회전 다면경일 수 있다.
광편향기의 반사면의 개수를 N이라 하고, 광편향기에 입사되는 광빔과 광편향기에 의해 편향되어 피주사면의 중심으로 향하는 광빔 사이의 각을 주주사 입사각이라 할 때, 입사광학계는 광원부에서 출사되는 복수의 광빔을 각각 광편향기에 360°/N의 주주사 입사각으로 입사시킬 수 있다. 이와 같은 주주사 입사각의 조건을 만족하는 경우, 광편향기는 일 반사면에 입사되는 광빔과 일 반사면과 다른 타 반사면에 입사되는 광빔을 광편향기를 중심으로 반대칭으로 주사시킬 수 있다.
광편향기에 의해 편향되는 복수의 광빔들 중 어느 한 광빔을 검지하는 하나의 동기검지센서가 더 마련될 수 있다. 이때, 동기검지센서는 광편향기에서 편향되는 복수의 광빔들 중 어느 한 광빔의 주주사선의 양 끝단 중 시작단을 검지하도록 배치될 수 있다.
광편향기와 동기검지센서 사이에 배치되어 동기 검지되는 광빔의 광경로를 변경하는 동기 광경로 변경부재가 더 마련될 수 있다.
동기검지센서는 복수의 광원들과 함께 하나의 회로기판에 설치될 수 있다.
동기 광경로 변경부재는 동기 검지되는 광빔의 입사광학계 내에서의 광경로를 변경하는 입사 광경로 변경부재와 일체로 형성될 수 있다.
광편향기와 동기검지센서 사이에는 배치되는 동기검지렌즈가 더 마련될 수 있다.
광원부는 제1 내지 제4 광빔을 각각 출사하는 제1 내지 제4 광원을 포함하며, 입사광학계는 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔을 광편향기의 일 반사면에 입사시키며, 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔을 광편향기의 일 반사면과 다른 타 반사면에 입사시키도록 구성될 수 있다.
광편향기의 반사면에 입사되는 광빔의 부주사 방향의 입사각을 부주사 입사각이라 할 때, 입사광학계는 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔을 광편향기의 일 반사면에 서로 다른 부주사 입사각으로 입사시키고, 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔을 광편향기의 타 반사면에 서로 다른 부주사 입사각으로 입사시키는 경사광학계일 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 광빔의 부주사 입사각은 0도 내지 10도 사이에 있을 수 있다.
입사 광경로 변경부재는 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔의 광경로를 변경하는 제1 입사 광경로 변경부재와, 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔의 광경로를 변경하는 제2 입사 광경로 변경부재를 포함할 수 있다. 이와 같은 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재에 의해 입사광학계 내의 광경로가 적절히 변경됨으로써, 제1 내지 제4 광원은 하나의 회로기판 상에 설치될 수 있다.
광편향기는 일 반사면에 입사되는 제1 및 제2 광빔과 타 반사면에 입사되는 제3 및 제4 광빔을 광편향기를 중심으로 반대칭으로 주사시킬 수 있다.
광편향기에 의해 편향되는 제1 내지 제4 광빔 중 어느 한 광빔을 검지하는 하나의 동기검지센서가 더 마련될 수 있다. 또한, 광편향기와 동기검지센서 사이에 배치되어 동기 검지되는 광빔의 광경로를 변경하는 동기 광경로 변경부재가 더 마련될 수 있다. 동기 광경로 변경부재는 동기 검지되는 광빔의 입사광학계 내에서의 광경로를 변경하는 입사 광경로 변경부재와 일체로 형성될 수 있다. 일 례로, 동기검지센서가 제3 광빔을 검출하는 경우, 제3 광빔의 입사광학계내 광경로를 변경시키는 제2 입사 광경로 변경부재가 동기 광경로 변경부재의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 이와 같은 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재에 의해 입사광학계 내의 광경로와 동기검지 광학계 내의 광경로가 적절히 변경됨으로써, 제1 내지 제4 광원과 동기검지센서는 하나의 회로기판 상에 설치될 수 있다.
입사광학계는 콜리메이팅 렌즈, 실린드리컬 렌즈, 및 개구 스톱 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이러한 콜리메이팅 렌즈, 실린드리컬 렌즈, 및 개구 스톱는 각 광빔마다 개별적으로 마련되거나 일부 공용될 수 있다.
광편향기에 의해 편향된 복수의 광빔을 서로 다른 피주사면에 각각 결상시키는 결상광학계가 더 마련될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 화상형성장치는, 광주사장치와; 광주사장치에서 출사된 광빔의 결상 지점에 마련되어 정전잠상이 형성되는 감광체와, 감광체에 형성된 정전잠상을 현상하는 현상롤러를 포함하는 현상장치와; 현상장치에 의해 현상된 이미지가 전사되는 전사장치;를 포함하며, 광주사장치는 복수의 광빔을 출사하는 광원부; 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 주주사 방향으로 편향시키기는 광편향기; 및 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며, 입사광학계는 광원부과 광편향기 사이의 복수의 광빔의 광경로를 변경하는 적어도 하나의 입사 광경로 변경부재를 포함한다.
개시된 실시예에 의한 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치는 광주사장치를 소형화할 수 있으며, 나아가 복수의 광원들과 동기검지센서를 하나의 회로보드에 설치할 수 있어 조립이 용이하고 제조비용을 절감시킬 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광주사장치의 주주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시한다.
도 2은 도 1의 광주사장치의 부주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시한다.
도 3은 도 1의 광주사장치에서 결상광학계 배치의 구체적인 일예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광주사장치의 주주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시한다.
도 5는 도 4의 광주사장치에서 결상광학계 배치의 구체적인 일예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200...광주사장치 110, 210...광원
120, 220...입사광학계
130ab, 130cd, 230ab, 230cd...광경로변경부재
140, 240...광편향기 150, 250...결상광학계
160, 260...동기검지광학계 161, 261...동기검지센서
180, 280...회로기판 190, 290...하우징
100...광주사장치 300...현상장치
400...전사장치 500...정착장치
L1, L2, L3, L4...광빔 S1, S2, S3, S4...피주사면
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 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.
본 명세서에서 주주사 방향이라 함은 광편향기(도 1의 140, 도 4의 240)에 의해 편향되는 광빔의 편향방향으로 정의되며, 부주사 방향이라 함은 광편향기(140, 240)에 의해 편향되는 광빔 중 중심광빔(도 1 및 도 4의 CB)의 진행방향과 주주사 방향에 동시에 수직한 방향으로 정의된다. 한편, 주주사 평면은 광편향기(도 1의 140, 도 4의 240)에 의해 편향되는 광빔이 놓이는 평면으로 정의되며, 부주사 평면은 주주사 방향에 수직한 평면으로 정의된다. 광빔의 광경로는 반사미러와 같은 광경로 변경부재에 의해 변경될 수 있으므로, 주주사 방향 및 부주사 방향은 광경로에 따라 바뀔 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광주사장치(100)의 주주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시하며, 도 2은 본 실시예의 광주사장치(100)의 부주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시한다. 편의상, 도 1에서 결상광학계(150)는 광경로가 접히지 않는 상태로 도시되며, 도 2에서 광주사장치(100)의 전체 광학계 역시 광경로가 접히거나 편향되지 않은 상태로 도시된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 광주사장치(100)는 광원부(110), 입사광학계(120), 광편향기(140), 결상광학계(150), 및 동기검지광학계(160)를 포함한다.
광원부(110)는 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 화상정보에 따라 변조되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 방출하는 것으로, 예를 들어 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저 다이오드일 수 있다. 제1 및 제2 광원(110a, 110b)은 도 2에 도시된 바와 같이, 부주사 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 도 1에서는 제1 및 제2 광원(110a, 110b)이 서로 겹쳐져 보이게 된다. 제3 및 제4 광원(110c, 110d) 역시 부주사 방향으로 나란히 배치되어, 도 1에서는 제3 및 제4 광원(110c, 110d)이 서로 겹쳐져 보이게 된다.
제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은, 후술하는 바와 같이 제1 및 제2 입사 광경로 변환부재(130ab, 130cd) 덕분에 인접하게 배치될 수 있어, 하나의 회로기판(180) 상에 설치된다. 본 실시예는 4개의 광원으로 이루어진 광원부(110)가 하나의 회로기판(180) 상에 설치됨으로써, 광주사장치(100)의 부품수를 줄이고 이에 따라 광주사장치(100)의 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
광원부(110)와 광편향기(140) 사이의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 광경로 상에는 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d)가 마련될 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d)는 광원부(110)로부터의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 각각 평행광 혹은 수렴광으로 만들어 주는 집광 렌즈이다.
콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d)와 광편향기(140) 사이의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 광경로 상에는 실린드리컬 렌즈(125ab, 125cd)가 마련될 수 있다. 실린드리컬 렌즈(125ab, 123cd)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주주사방향 및/또는 부주사방향에 대응되는 방향으로 집속시킴으로써, 광편향기(140)의 반사면에 선형으로 결상시키는 왜상 렌즈(anamorphic lens)이다. 이때, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)은 도 2에 도시된 바와 같이 부주사 방향으로 소정 간격 이격된 채, 서로 인접하여 광편향기(140)로 입사될 수 있으므로, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)에 대해 하나의 실린드리켈 렌즈(121ab)가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제3 광빔(L3)과 제4 광빔(L4)에 대해 하나의 실린드리켈 렌즈(121cd)가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로 상에 개별적으로 실린드리컬 렌즈(125ab, 125cd)가 마련될 수도 있을 것이다.
또한, 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d)와 실린드리컬 렌즈(125ab, 125cd) 사이의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로 상에는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 직경을 조절하기 위한 개구스톱(123a, 123b, 123c, 123d)이 더 마련될 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d), 개구 스톱(123a, 123b, 123c, 123d) 및 실린드리컬 렌즈(125ab, 125cd)는 광주사장치(100)의 입사광학계(120)를 이룬다.
입사광학계(120)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 광경로를 변경하는 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)를 더 포함한다. 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)로는 반사면을 가지는 미러나 전반사를 이용하는 프리즘 등이 채용될 수 있다. 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)는 실린드리컬 렌즈(125ab, 125cd)와 광편향기(140) 사이에 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)은 서로 인접하여 광편향기(140)로 입사되므로, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)에 대해 하나의 제1 입사 광경로 변경부재(130ab)가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제3 광빔(L3)과 제4 광빔(L4)에 대해 하나의 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광로상에 입사 광경로 변경부재가 개별적으로 배치될 수도 있다. 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)는 후술하는 바와 같이 동기 검지용 광빔의 광경로를 변경하는 기능도 겸할 수 있다.
본 실시예의 광편향기(140)는 6개의 반사면(140a, 140b)을 갖는 다면경(polygon mirror), 즉 육면경(hexagon mirror)으로서, 스핀들 모터와 같은 (도시되지 않은) 구동 수단에 의해 일정 속도로 회전된다. 광편향기(140)의 회전에 의해, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)은 각각 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 주주사 방향으로 편향되어 주사된다.
본 실시예의 입사광학계(120)는 제1 및 제2 광빔(L1, L2)을 도 2에 도시된 바와 같이 광편향기(140)의 일 반사면(140a)에 서로 다른 각도로 경사 입사시키며, 제3 및 제4 광빔(L3, L4)을 광편향기(140)의 타 반사면(140b)에 서로 다른 각도로 경사 입사시킨다. 여기서, 광편향기(140)의 일 반사면(140a)은 어느 특정 반사면을 지칭하는 것이 아니고, 광편향기(140)는 회전되는 다면경이므로, 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 입사 위치에 놓이는 반사면을 지칭한다. 타 반사면(140b) 역시 제3 및 제4 광빔(L3, L4)의 입사 위치에 놓이는 반사면을 지칭한다.
광편향기(140)의 반사면(140a, 140b)에 입사되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 부주사 방향의 입사각을 부주사 입사각(도 2의 φ)이라 할 때, 부주사 입사각(φ)이 지나치게 작으면 각 광경로상의 광학부품들의 배치에 어려움이 있을 수 있으며, 부주사 입사각(φ)이 지나치게 크면 입사광학계(120)나 결상광학계(120)의 렌즈면 설계에 어려움이 있을 수 있다. 이에, 본 실시예에서 부주사 입사각(φ)은 대략 0도 내지 10도 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 광원(110a)이 제2 광원(110b)에 대해 부주사 방향으로 상측에 위치하게 되면, 광편향기(140)에서 편향된 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)은 상하가 바뀌게 된다. 도 1에서 괄호로 표시된 참조번호는, 제1 광원(110a)이 제2 광원(110b)에 대해 부주사 방향으로 상측에 위치하고, 제4 광원(110b)이 제3 광원(110c)에 대해 부주사 방향으로 상측에 위치한다고 할 때, 부주사 방향으로 하측에 위치한 광학부재를 나타낸다.
한편, 본 실시예의 입사광학계(120)는 상기와 같이 경사 광학계로 이루어지므로, 각 광경로상의 광학부품들이 서로 광학적 및 기구적으로 분리될 수 있도록 광원부(110)로부터 광편향기(140) 사이의 거리가 충분히 확보될 필요가 있는바, 이는 광주사장치(100)의 소형화에 장애가 될 소지가 있다. 이에 본 실시예의 광주사장치(100)는 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)에 의해 입사광학계(120) 내의 광경로가 접힘으로써, 광원부(110)로부터 광편향기(140)의 중심인 회전축(C)까지의 거리 D1이 상대적으로 짧아져 광주사장치(100)를 좀 더 소형화시킬 수 있다. 반면에, 도 1에서 점선은 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)가 없는 경우의 입사광학계로서, 이때의 광원부(110')로부터 광편향기(140)의 회전축(C)까지의 거리 D2는 본 실시예에서의 거리 D1에 비해 상대적으로 길게 되어, 광학계 전체의 크기가 커짐을 볼 수 있다.
또한, 본 실시예의 광주사장치(100)는 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(130ab, 130cd)에 의해 입사광학계(120) 내의 광경로가 접힘으로써, 제1 및 제2 광원(110a, 110b)과 제3 및 제4 광원(110c, 110d)가 인접한 위치에 배치되도록 할 수 있으며, 이에 따라 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)가 하나의 회로기판(180) 상에 배치되도록 할 수 있다.
한편, 광편향기(140)에 입사되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)과 광편향기(140)에 의해 편향되어 피주사면의 중심으로 향하는 중심광빔(CB) 사이의 각을 주주사 입사각(θ)이라 할 때, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 주주사 입사각(θ)은 육면경인 광편향기(140)에 대해 60도(deg)일 수 있다. 입사광학계(120)가 상기와 같은 60도의 주주사 입사각(θ)으로 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 광편향기(140)에 입사시키게 되면, 제1 및 제2 광빔(L1, L2)과 제3 및 제4 광빔(L3, L4)이 광편향기(140)를 중심으로 반대칭 주사되는 구조를 갖는다. 즉, 제1 및 제2 광빔(L1, L2)이 피주사면(S1, S2)에 주사되는 방향과 제3 및 제4 광빔(L3, L4)이 피주사면(S3, S4)에 주사되는 방향이 서로 반대가 된다. 일반적으로, 광편향기(140)가 N개의 반사면을 갖는 다면경인 경우, 반대칭 주사될 수 있도록 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 주주사 입사각(θ)은 360°/N으로 설계될 수 있다.
결상광학계(150)는 수렴 기능과 fθ특성을 갖는 주사 광학 수단으로, 광편향기(140)에 의해 편향되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)이 각각 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 결상되게 한다. 이러한 결상광학계(150)는 제1 결상광학렌즈(151ab, 151cd) 및 제2 결상광학렌즈(153a, 153b, 153c, 153d)를 포함할 수 있다. 제1 결상광학렌즈(151ab, 151cd) 및 제2 결상광학렌즈(153a, 153b, 153c, 153d) 각각은 일례로 그 양면이 원환체 표면을 갖는 원환체 렌즈가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)은 서로 인접하여 광편향기(140)로 입사되므로, 광편향기(140)에 인접하여 위치하는 제1 결상광학렌즈(151ab)는 광편향기(140)에서 편향되는 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)에 대해 공용으로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 다른 제1 결상광학렌즈(151cd)는 광편향기(140)에서 편향되는 제3 광빔(L3)과 제4 광빔(L4)에 대해 공용으로 사용될 수 있다. 경우에 따라서, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로상에 개별적으로 제1 결상광학렌즈(151ab, 151cd)가 마련될 수 있음은 물론이다. 나아가, 본 실시예는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로상에 2매의 렌즈가 배치된 결상광학계(150)를 예로 들어 설명하고 있으나, 이는 일 예시일 뿐이며, 결상광학계의 광학적 구성은 다양하게 변형될 수 있다. 가령, 결상광학계(150)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로에 1매 또는 3매 이상의 렌즈가 배치되어 구성될 수도 있다.
도 3은 본 실시예의 광주사장치(100)에서 결상광학계 배치의 구체적인 일 예를 도시한다. 광주사장치(100)를 이루는 광학부품들은 하우징(190) 내에 밀폐되며, 창(window)(191)을 통해 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)은 외부로 주사된다. 이러한 광주사장치(100)는 후술하는 바와 같이 화상형성장치에 채용되어, 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 해당되는 감광드럼(31)들에 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주사한다. 이때, 감광드럼(31)들의 위치는 화상형성장치 내의 기구적 배치에 의해 제한될 수 있으므로, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 결상광학계(150) 상의 광경로는 미러(M1, M2, M3, M4, M5, M6)에 의해 감광드럼(31)들의 배치에 대응하여 적절히 설계될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 실시예의 광주사장치(100)는 제1 및 제2 광빔(L1, L2)과 제3 및 제4 광빔(L3, L4)이 광편향기(140)를 중심으로 반대칭 주사되는 구조를 가지므로, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 중 어느 한 광빔의 동기신호를 검지함으로써 나머지 광빔들에 대한 동기신호 검지를 생략할 수 있다. 이에 본 실시예의 동기검지광학계(160)는 하나의 동기검지센서(161)로서 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 전체에 대한 동기신호를 처리할 수 있다.
구체적인 배치의 일 예로, 동기검지센서(161)는 광편향기(140)에서 편향된 제3 광빔(L3)의 주주사 방향의 동기를 검지하도록 배치될 수 있다. 동기 광경로 변경부재는 광편향기(140)에서 편향되어 형성되는 제3 광빔(L3)의 주주사선의 양 끝단 중 시작단의 광빔을 동기검지센서(161)쪽으로 반사되도록 배치된다. 도 1에서 광편향기(140)가 시계방향으로 회전한다고 할 때, 광편향기(140)에서 편향되는 제3 광빔(L3)은 일 주기 동안 시계방향으로 주사되므로, 제3 광빔(L3)에서 주주사선의 시작단에 해당되는 광경로는 제3 광원(110c)에서 광편향기(140)로 입사되는 광경로에 입접하게 된다. 따라서, 본 실시예는 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)가 동기 광경로 변경부재와 일체로 형성되어 동기 광경로 변경부재의 기능까지 수행할 수 있다. 나아가, 동기 광경로 변경부재, 즉 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)에 의해 반사되는 동기 검지용 광빔은 제3 광원(110c)에 인접한 위치로 향하게 되므로, 동기검지센서(161)를 광원부(110)가 설치되는 회로기판(180)에 함께 설치할 수 있다. 이와 같이, 하나의 회로기판(180)으로 광원부(110)와 동기검지센서(161)를 동시에 설치함으로써, 동기검지센서(161)용 회로기판을 생략하여 제조원가를 절감시킬 수 있다.
동기검지센서(161)와 제2 입사 광경로 변경부재(130cd) 사이에는 동기 검지용 광빔을 동기검지센서(161)에 집속하게 하는 동기검지렌즈(165)가 개재될 수 있다. 본 실시예는 동기 광경로 변경부재가 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)와 일체로 형성된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 동기 광경로 변경부재와 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)가 개별적으로 마련될 수도 있음은 물론이다.
상기와 같은 동기검지광학계(160)는 동기검지센서(161)를 광원부(110)가 설치되는 회로보드(180)에 일체로 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 동기검지렌즈(165)의 배치에 있어서도 좀 더 자유로울 수 있다. 가령, 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)가 없는 경우, 즉 도 1에서 점선으로 표시된 경우에 있어서, 결상광학계(150)에 의해 동기검지렌즈(165')의 배치 공간 확보에 어려움이 있을 수 있으며, 동기검지센서(161')가 부착되는 회로보드(180')와 결상광학계(150)간에 공간적 간섭이 발생할 수도 있다. 이에 반하여, 본 실시예는, 제2 입사 광경로 변경부재(130cd)에 의해 동기검지광학계(160)의 배치를 좀 더 자유롭게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광주사장치(200)의 주주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시하며, 도 5는 본 실시예의 광주사장치(200)에서 결상광학계 배치의 구체적인 일예를 도시한다.
도 4 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 광주사장치(200)는 광원부(210), 입사광학계(220), 광편향기(240), 결상광학계(250) 및 동기검지광학계(260)를 포함한다.
광원부(210)는 제1 내지 제4 광원(210a, 210b, 210c, 210d)를 포함할 수 있다. 입사광학계(220)는 콜리메이팅 렌즈(221a, 221b, 221c, 221d)와, 실린드리컬 렌즈(225ab, 223cd)와, 개구 스톱(223a, 223b, 223c, 223d)와, 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(230ab, 230cd)를 포함한다. 광편향기(240)는 8개의 반사면(240a, 240b)을 갖는 다면경(polygon mirror), 즉 팔면경(octagon mirror)으로서, 스핀들 모터와 같은 (도시되지 않은) 구동 수단에 의해 일정 속도로 회전된다. 결상광학계(250)는 제1 결상광학렌즈(251ab, 251cd) 및 제2 결상광학렌즈(253a, 253b, 253c, 253d)를 포함할 수 있다. 동기검지광학계(260)는 하나의 동기검지센서(261)와, 동기검지렌즈(265)를 포함한다.
본 실시예의 입사광학계(220)는 제1 및 제2 광빔(L1, L2)을 전술한 실시예와 같이 광편향기(240)의 일 반사면(240a)에 서로 다른 각도로 경사 입사시키며, 제3 및 제4 광빔(L3, L4)을 광편향기(240)의 타 반사면(240b)에 서로 다른 각도로 경사 입사시킨다. 한편, 광편향기(240)가 팔면경으로 이루짐에 따라, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 주주사 입사각(θ)은 팔면경인 광편향기(240)에 대해 45도(deg)일 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 광빔(L1, L2)과 제3 및 제4 광빔(L3, L4)이 광편향기(240)를 중심으로 반대칭 주사되는 구조를 갖는다.
본 실시예의 광주사장치(200)는 광편향기(240)가 8개의 반사면(240a, 240b)을 갖는 다면경(polygon mirror), 즉 팔면경(octagon mirror)이라는 점을 제외하고는 전술한 실시예의 광주사장치(100)의 광학적 구성과 실질적으로 동일하다.
가령, 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(230ab, 230cd) 덕분에 광원부(210)와 동기검지센서(261)는 하나의 회로기판(280) 상에 설치됨으로써, 광주사장치(200)의 부품수를 줄이고 이에 따라 광주사장치(200)의 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(230ab, 230cd)가 없는 경우, 도 4의 점선으로 표시되듯이, 광원부(210')로부터 광편향기(240)의 회전축(C)까지의 거리 D2가 상대적으로 커지나, 본 실시예의 광주사장치(200)는 제1 및 제2 입사 광경로 변경부재(230ab, 230cd)에 의해 입사광학계(220) 내의 광경로가 접힘으로써, 광원부(210)로부터 광편향기(240)의 중심인 회전축(C)까지의 거리 D1이 상대적으로 짧아져 광주사장치(200)를 좀 더 소형화시킬 수 있다.
도 5는 본 실시예의 광주사장치(200)에서 결상광학계 배치의 구체적인 일 예를 도시한다. 광주사장치(200)를 이루는 광학부품들은 하우징(290) 내에 밀폐되며, 창(291)을 통해 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)은 외부로 주사된다. 전술한 바와 같이, 감광드럼(31)들의 위치는 화상형성장치 내의 기구적 배치에 의해 제한될 수 있으므로, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 결상광학계(250) 상의 광경로는 미러(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9)에 의해 감광드럼(31)들의 배치에 대응하여 적절히 설계될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 화상형성장치는 광주사장치(100, 200), 현상장치(300), 전사장치(400), 및 정착장치(500)를 구비한다.
광주사장치(100, 200)는 전술한 실시예들의 광주사장치가 채용될 수 있다. 컬러화상을 인쇄하기 위하여, 광주사장치(100, 200)는 복수의 광빔을 주사하며, 현상장치(300)는 복수의 광빔에 대응되어 컬러별로 마련될 수 있다. 이 경우, 광주사장치(100, 200)는 전술한 실시예들에서 설명한 바와 같이 하나의 회전다면경(도 1의 140, 도 4의 240)을 통해 복수의 광빔을 동시에 주사할 수도 있다. 예를 들어, 광주사장치(100, 200)는 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C)의 색상에 대응되는 4개의 광빔들을 주사하며, 현상장치(300)는 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시안(C)의 색상별로 하나씩 마련될 수 있다. 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 광주사장치(100, 200)는 광원부(도 1의 110, 도 4의 210)와 회전다면경(140, 240) 사이의 광경로를 변경함으로써, 광주사장치(100, 200)를 소형화할 수 있으며, 이에 따라 화상형성장치를 소형화할 수 있다.
현상장치들(300)은 정전잠상이 형성되는 화상수용체인 감광드럼(31)과 정전잠상을 현상시키기 위한 현상롤러(32)를 각각 구비한다.
감광드럼(31)은 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주면에 소정 두께의 감광층이 형성된 것이다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 감광체로서 벨트 형태의 감광 벨트가 채용될 수도 있다. 감광드럼(31)의 외주면은 피노광면이 된다. 감광드럼(31)의 외주면에서 광주사장치(100, 200)에 의해 노광되는 위치의 상류측에는 대전 롤러(33)가 마련된다. 대전 롤러(33)는 감광드럼(31)에 접촉되어 회전되면서 그 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전 롤러(33)에는 대전바이어스가 인가된다. 대전 롤러(33) 대신에 코로나 대전기(미도시)가 사용될 수도 있다.
현상롤러(32)는 그 외주에 토너를 부착시켜 감광드럼(31)으로 공급한다. 현상롤러(32)에는 토너를 감광드럼(31)으로 공급하기 위한 현상바이어스가 인가된다. 도시되지는 않았지만, 현상장치들(300)에는 그 내부에 수용된 토너를 현상롤러(32)로 부착시키는 공급롤러, 현상롤러(32)에 부착된 토너의 양을 규제하는 규제수단, 그 내부에 수용된 토너를 공급롤러 및/또는 현상롤러(32) 쪽을 이송시키는 교반기 등이 더 설치될 수 있다.
전사장치(400)는 용지반송벨트(41)와 4개의 전사롤러(42)를 포함할 수 있다. 용지반송롤러(41)는 현상장치(300)의 외부로 노출된 감광드럼(31)의 외주면과 대면된다. 용지반송벨트(41)는 다수의 지지롤러들(43, 44, 45, 46)에 의해 지지되어 순환주행된다. 4개의 전사롤러(42)는 용지반송벨트(41)를 사이에 두고 각 현상장치(300)의 감광드럼(31)과 대면되는 위치에 배치된다. 전사롤러(42)에는 전사바이어스가 인가된다
상술한 바와 같은 구성에 의한 컬러화상형성과정을 설명한다.
현상장치(300)의 감광드럼(31) 각각은 대전롤러(23)에 인가된 대전바이어스에 의하여 균일한 전위로 대전된다. 광주사장치(100, 200)은 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 색상의 화상정보에 대응되는 4개의 광을 현상장치(300)의 각 감광드럼(31)으로 주사하여 정전잠상을 형성시킨다. 현상롤러(32)에는 현상바이어스가 인가된다. 그러면 현상롤러(32)의 외주에 부착된 토너가 정전잠상으로 부착되어 현상장치(300)의 각 감광드럼(31)에 각각 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 색상의 토너화상이 형성된다.
토너를 최종적으로 수용하는 매체, 예를 들면 용지(P)는 픽업롤러(61)에 의하여 카세트(60)로부터 인출된다. 용지는 이송롤러(62)에 의하여 용지반송벨트(61)로 인입된다. 용지(P)는 정전기적인 힘에 의하여 용지반송벨트(61)의 표면에 부착되어 용지반송벨트(61)의 주행 선속도와 동일한 속도로 이송된다.
예를 들면, 현상장치(300)의 일 감광드럼(31)의 외주면에 형성된 시안(C)색상의 토너화상의 선단이 전사롤러(42)와 대면된 전사닙으로 도달되는 시점에 맞추어 용지(P)의 선단이 전사닙에 도달된다. 전사롤러(42)에 전사바이어스가 인가되면 감광드럼(31)에 형성된 토너화상은 용지(P)로 전사된다. 용지(P)가 이송됨에 따라 현상장치(300)의 감광드럼(31)들에 형성된 마젠타(M), 옐로우(Y), 블랙(K) 색상의 토너화상은 순차적으로 용지(P)에 중첩 전사되어, 용지(P)에는 컬러 토너화상이 형성된다.
용지(P)에 전사된 컬러 토너화상은 정전기적인 힘에 의하여 용지(P)의 표면에 유지된다. 정착장치(500)는 열과 압력을 이용하여 컬러토너화상을 용지(P)에 정착시킨다. 정착이 완료된 용지(P)는 배출롤러(63)에 의하여 화상형성장치 밖으로 배출된다.
전술한 본 발명인 광주사장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상형성장치는 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.

Claims (24)

  1. 복수의 광빔을 출사하는 광원부;
    상기 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 주주사 방향으로 편향시키기는 광편향기; 및
    상기 광원부에서 출사된 복수의 광빔을 상기 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며,
    상기 입사광학계는 광원부과 상기 광편향기 사이의 복수의 광빔의 광경로를 변경하는 적어도 하나의 입사 광경로 변경부재를 포함하며,
    상기 광원부는 복수의 광빔을 각각 출사하는 복수의 광원들을 포함하며,
    상기 복수의 광원들은 하나의 회로기판 상에 설치되며,
    상기 광편향기는 적어도 5개의 반사면을 가진 회전 다면경이며,
    상기 적어도 하나의 입사 광경로 변경부재는 상기 복수의 광원들에서 출사된 광빔들이 상기 적어도 하나의 입사 광경로 변경부재에 도달하기 전에 상기 광편향기를 지나치며 진행하도록 배치되는 광주사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광편향기의 반사면의 개수를 N이라 하고, 상기 광편향기에 입사되는 광빔과 상기 광편향기에 의해 편향되어 피주사면의 중심으로 향하는 광빔 사이의 각을 주주사 입사각이라 할 때, 상기 입사광학계는 상기 광원부에서 출사되는 복수의 광빔을 각각 상기 광편향기에 360°/N의 주주사 입사각으로 입사시키는 광주사장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광편향기는 일 반사면에 입사되는 광빔과 상기 일 반사면과 다른 타 반사면에 입사되는 광빔을 상기 광편향기를 중심으로 반대칭으로 주사시키는 광주사장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광편향기에 의해 편향되는 복수의 광빔들 중 어느 한 광빔을 검지하는 하나의 동기검지센서를 더 포함하는 광주사장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 동기검지센서는 상기 광편향기에서 편향되는 복수의 광빔들 중 어느 한 광빔의 주주사선의 양 끝단 중 시작단을 검지하는 광주사장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광편향기와 상기 동기검지센서 사이에 배치되어 동기 검지되는 광빔의 광경로를 변경하는 동기 광경로 변경부재를 더 포함하는 광주사장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 동기검지센서는 상기 복수의 광원들과 함께 하나의 회로기판에 설치되는 광주사장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 동기 광경로 변경부재는 동기 검지되는 광빔의 입사광학계 내에서의 광경로를 변경하는 입사 광경로 변경부재와 일체로 형성된 광주사장치.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 광편향기와 상기 동기검지센서 사이에 배치되는 동기검지렌즈를 더 포함하는 광주사장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부는 제1 내지 제4 광빔을 각각 출사하는 제1 내지 제4 광원을 포함하며,
    상기 입사광학계는 상기 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔을 상기 광편향기의 일 반사면에 입사시키며, 상기 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔을 상기 광편향기의 일 반사면과 다른 타 반사면에 입사시키는 광주사장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광편향기의 반사면에 입사되는 광빔의 부주사 방향의 입사각을 부주사 입사각이라 할 때, 상기 입사광학계는 상기 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔을 상기 광편향기의 일 반사면에 서로 다른 부주사 입사각으로 입사시키고, 상기 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔을 상기 광편향기의 타 반사면에 서로 다른 부주사 입사각으로 입사시키는 광주사장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    제1 내지 제4 광빔의 부주사 입사각은 0도 내지 10도 사이에 있는 광주사장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 입사 광경로 변경부재는 상기 제1 및 제2 광원에서 출사되는 제1 및 제2 광빔의 광경로를 변경하는 제1 입사 광경로 변경부재와, 상기 제3 및 제4 광원에서 출사되는 제3 및 제4 광빔의 광경로를 변경하는 제2 입사 광경로 변경부재를 포함하는 광주사장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 광원은 하나의 회로기판 상에 설치되는 광주사장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 광편향기는 상기 일 반사면에 입사되는 제1 및 제2 광빔과 상기 타 반사면에 입사되는 제3 및 제4 광빔을 상기 광편향기를 중심으로 반대칭으로 주사시키는 광주사장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 광편향기에 의해 편향되는 제1 내지 제4 광빔 중 어느 한 광빔을 검지하는 하나의 동기검지센서를 더 포함하는 광주사장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 광편향기와 상기 동기검지센서 사이에 배치되어 동기 검지되는 광빔의 광경로를 변경하는 동기 광경로 변경부재를 더 포함하는 광주사장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 동기 광경로 변경부재는 동기 검지되는 광빔의 입사광학계 내에서의 광경로를 변경하는 입사 광경로 변경부재와 일체로 형성된 광주사장치.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 광원과 상기 동기검지센서는 하나의 회로기판 상에 설치되는 광주사장치.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 입사광학계는 콜리메이팅 렌즈, 실린드리컬 렌즈, 및 개구 스톱 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 광편향기에 의해 편향된 복수의 광빔을 서로 다른 피주사면에 각각 결상시키는 결상광학계를 더 포함하는 광주사장치.
  24. 제1 항, 제4 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 따른 광주사장치와;
    상기 광주사장치에서 출사된 복수의 광빔 각각의 결상 지점에 마련되어 정전잠상이 형성되는 복수의 감광체와 상기 복수의 감광체에 형성된 정전잠상을 현상하는 현상롤러를 포함하는 현상장치와;
    상기 현상장치에 의해 현상된 이미지가 전사되는 전사장치;를 포함하는 화상형성장치.
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