KR101817700B1 - 광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상형성장치 - Google Patents

광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상 형성 장치가 개시된다.
개시된 광 주사 장치는, 복수의 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 복수의 광빔들을 편향시키는 편향기와, 상기 편향기에 의해 반사된 각각의 광빔의 경로를 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재와, 상기 광경로 변환 부재를 경유한 광빔을 피주사면에 집속시키는 제1 f-θ렌즈를 포함한다.

Description

광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상형성장치{Laser scanning unit and color images forming apparatus employing the same}
본 발명의 실시예는 광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상 형성 장치에 관한 것이다.
광 주사 장치는 레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치에서 감광 드럼에 레이저 빔을 주사하여 정전 잠상을 형성하는 장치이다. 흑백 레이저 프린터는 용지에 흑색 잉크만을 전사시키면 되므로 한 개의 광 주사 장치(Laser Scanning Unit)와 한 개의 OPC(Organic Photoconductive Cell) 감광 드럼만이 사용된다. 이에 비해, 칼라 레이저 프린터는 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시얀(C)의 네 가지 색의 잉크를 각각 용지에 전사시켜야 하므로 네 개의 광주사 장치와 네 개의 OPC 감광드럼이 요구된다. 그런데, 칼라 레이저 프린터의 제조 비용 중 가장 큰 비중을 차지하는 부품이 바로 광 주사 장치이다. 따라서, 이 광 주사 장치의 사용 수량을 최소화시키는 것이 칼라 화상 형성 장치를 저가화하는 한 방법이 될 수 있다. 또한, 칼라 화상 형성 장치는 각 색상별 회전 다면경을 회전시키는 스핀들 모터에서 발생되는 지터와 주기적인 흔들림이 네 개의 광 주사 장치마다 각각 다른 특성으로 나타날 수 있다. 이로 인하여 용지 상에 한 선이 프린팅될 때 네 개의 색상이 각각 다른 선상에 프린팅되므로 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 칼라 화상 형성 장치의 생산비를 감소시키고, 화질을 개선하기 위해 한 개의 광 주사 장치를 이용하여 칼라 화상을 구현하고 있다.
그런데, 각 감광 드럼에 결상되는 주사선이 만곡되는 현상이 발생된다. 칼라 화상을 형성하는 경우 단색에 대한 주사선 만곡을 보정하는 것도 중요하지만, 각각의 단색이 합쳐져서 발생되는 주사선 만곡의 상대적인 오차가 더욱 큰 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 각 칼라에 대한 주사선 만곡을 동일한 방향, 동일한 양을 가지도록 보정하는 방법 및 구성이 다양하게 제시되고 있다.
본 발명의 실시예들은 부주사 방향으로의 경사 입사 주사 광학계의 각 광경로별 주사선 만곡을 동일한 방향으로 형성하여 주사선 만곡의 상대 오차를 감소시킨 광 주사 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들은 양호한 칼라 화상을 형성하는 칼라 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 주사 장치는, 제1 내지 제4 광원; 상기 제1 내지 제4 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 제1 내지 제4 광빔들을 편향시키는 편향기; 상기 편향기에 의해 반사된 제1 내지 제4 광빔의 제1 내지 제4 경로를 각각 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재; 상기 적어도 하나의 광경로 변환 부재를 경유한 제1 내지 제4 광빔을 각각에 대응되는 피주사면에 집속시키는 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4 f-θ렌즈;를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 광빔이 각각에 대응되는 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4 f-θ렌즈의 중심에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되어 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈를 통과할 수 있다.
상기 편향기에 입사하는 제1 내지 제4 광빔이 각각 광축에 대해 부주사 방향으로 2-4도 범위의 각도를 가지고 입사할 수 있다.
상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈는 주주사 방향에 대해 연속적으로 변하는 비구면 형상을 가질 수 있다.
상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈는 부주사 방향에 대해 비구면 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제4 광빔은 각각 편향기에 90도의 주주사 입사각을 가지고 입사될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 광원이 하나의 회로 보드에 배치될 수 있다.
상기 편향기와 적어도 하나의 광경로 변환 부재 사이의 제1 내지 제4 광경로 상에 각각 제2 f-θ렌즈가 더 구비될 수 있다.
상기 제2 f-θ렌즈는 부주사 방향의 파워가 없을 수 있다.
상기 편향기에서 제1방향 하부로 반사되는 광빔의 제1경로 상에 배치된 제1광경로 변환 부재와, 상기 편향기에서 제2방향 상부로 반사되는 광빔의 제2경로 상에 배치된 제2광경로 변환 부재가 각각 두 개씩 구비되고, 상기 편향기에서 제1방향 상부로 반사되는 광빔의 제3경로 상에 배치된 제3광경로 변환 부재와 상기 편향기에서 제2방향 하부로 반사되는 광빔의 제4경로 상에 배치된 제4광경로 변환 부재가 각각 한 개씩 구비될 수 있다.
상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈와 각각에 대응되는 피주사면 사이에는 광경로 변환 부재가 구비되지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 주사 장치는, 복수의 광원; 상기 복수의 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 복수의 광빔들을 편향시키는 회전 가능한 편향기; 상기 편향기에 의해 반사된 각각의 광빔의 경로를 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재; 상기 광경로 변환 부재를 경유한 광빔을 각각의 대응되는 피주사면에 집속시키는 제1 f-θ렌즈;를 포함하고, 상기 광빔이 제1 f-θ렌즈의 중심에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되어 제1 f-θ렌즈를 통과할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라 화상 형성 장치는, 광 주사 장치;
상기 광주사 장치로부터의 광빔이 주사되어 정전 잠상이 형성되는 감광체;
상기 정전 잠상을 현상하는 현상 유닛;을 포함하고,
상기 광 주사 장치는, 복수의 광원; 상기 복수의 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 복수의 광빔들을 편향시키는 회전 가능한 편향기; 상기 편향기에 의해 반사된 각각의 광빔의 경로를 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재; 상기 광경로 변환 부재를 경유한 광빔을 각각의 대응되는 피주사면에 집속시키는 제1 f-θ렌즈;를 포함하고, 상기 광빔이 제1 f-θ렌즈의 중심에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되어 제1 f-θ렌즈를 통과할 수 있다.
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본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치는 복수의 광원으로부터 조사되는 광빔이 편향기를 통해 반사되면서 형성되는 주사선 만곡의 방향을 동일하게 만들어 준다. 그럼으로써 주사선 만곡의 상대 오차를 줄이고, 양질의 칼라 화상을 형성할 수 있다. 그리고, 기존의 구조에서 주사선 만곡을 줄이기 위해 별도의 부품을 추가하지 않고도 간단하게 주사선 만곡의 방향을 일치시킬 수 있다. 나아가, 이러한 광 주사 장치를 채용한 칼라 화상 형성 장치는 주사선 만곡의 상대 오차를 최소화한 양질의 화상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 주주사 방향 측면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 부주사 방향 측면도를 광경로를 편 상태로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 부주사 방향 측면도를 광경로를 접은 상태로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치에서 형성되는 주사 만곡선을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 화상 형성 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 화상 형성 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위하여 과장되어 있을 수 있다. 이하에서 "상" 또는 "위" 라는 용어는 어떤 층 위에 직접 접촉되어 배치된 경우 뿐만 아니라 접촉되지 않고 떨어져 위에 배치되는 경우, 다른 층을 사이에 두고 위에 배치되는 경우 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광 주사 장치(100)의 일부 평면도를 도시한 것이다. 상기 광 주사 장치(100)는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터 입사된 광빔을 편향시키는 편향기(150) 및 상기 광빔을 피주사면에 집속시키는 광학계를 포함한다.
상기 복수의 광원은 예를 들어, 상하로 배치된 제1 및 제2 광원(111)(112)과, 상기 제1 및 제2 광원(111)(112)과 나란하게 배치된 제3 및 제4 광원(113)(114)을 포함할 수 있다. 하지만, 광원의 개수와 배치 형태 등은 여기에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형될 수 있다. 상기 복수의 광원이 하나의 회로 보드에 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 광원(111)(112)(113)(114)은 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)을 조사하는 레이저 다이오드로 구성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 광원(111)(112)(113)(114)으로부터 출사된 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)은 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 편향기(150)에 입사될 수 있다. 이하에서는, 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)의 제1 내지 제4 광경로에 대해 광빔과 동일한 부재 번호를 사용하여 설명하기로 한다.
도 2는 설명의 편의를 위해 광경로를 펼친 상태에서의 광주사 장치(100)의 측면도이다.
제1광원(111)으로부터 조사된 제1광빔(L1)이 편향기(150)에 부주사 방향(x 방향)에 대해 경사지게 입사된다. 제2 내지 제4광원(112)(113)(114)으로부터 조사된 제2 내지 제4 광빔(L2)(L3)(L4)이 각각 편향기(150)에 부주사 방향(x방향)에 대해 경사지게 입사된다. 예를 들어, 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)은 각각 광축(C)에 대해 각도 α를 가지고 편향기에 경사지게 입사될 수 있다. 예를 들어, 각도 α는 2-4 도 범위를 가질 수 있다. 이러한 경사 광학계를 통해 광주사 장치를 소형화할 수 있다. 광주사 장치를 소형화할 수 있는 요소 중 하나가 편향기의 두께를 줄이는 것이다. 여기서, 편향기에 광빔들이 경사지게 입사되도록 함으로써 광빔이 입사되는 편향기의 유효면의 두께를 줄일 수 있어 편향기를 소형화할 수 있다. 한편, 상기 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)은 각각 편향기(150)에 대략 90도의 주주사 입사각을 가지고 입사될 수 있다. 주주사 입사각은 편향기에 입사하는 빔과 피주사면의 법선 사이의 각도(도 1의 β 참조)를 나타낸다.
본 실시예에서는 상기 제1 내지 제4 광원(111)(112)(113)(114)에 대해 하나의 편향기(150)가 공통으로 사용될 수 있다. 상기 편향기(150)는 모터(미도시)에 의해 회전되는 회전 다면경으로 구성될 수 있다. 편향기(150)는 예를 들어, 6면 이상의 미러면을 포함할 수 있다.
상기 제1광원(111)과 편향기(150) 사이에 제1콜리메이팅 렌즈(121)가 배치되고, 제2광원(112)과 편향기(150) 사이에 제2콜리메이팅 렌즈(122)가 배치될 수 있다. 그리고, 제3광원(113)과 편향기(150) 사이에 제3콜리메이팅 렌즈(123)가 배치되고, 제4광원(114)과 편향기(150) 사이에 제4콜리메이팅 렌즈(124)가 배치될 수 있다. 상기 제1콜리메이팅 렌즈(121)와 편향기(150) 사이 및 제2콜리메이팅 렌즈(122)와 편향기(150) 사이에 제1실린드리컬 렌즈(141)가 배치될 수 있다. 제1 실린드리컬 렌즈(141)는 제1광빔(L1)과 제2광빔(L2)에 대해 공통으로 사용될 수 있다. 그리고, 상기 제3콜리메이팅 렌즈(123)와 편향기(150) 사이 및 제4콜리메이팅 렌즈(124)와 편향기(150) 사이에 제2실린드리컬 렌즈(142)가 배치될 수 있다. 제2 실린드리컬 렌즈(142)는 제3광빔(L3)과 제4광빔(L4)에 대해 공통으로 사용될 수 있다. 하지만, 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)에 대해 각각 별도의 실린드리컬 렌즈가 구비되는 것도 가능하다.
상기 제1 내지 제4 콜리메이팅 렌즈는 광원으로부터의 광을 평행광으로 만들어주며, 제1 및 제2 실린드리컬 렌즈는 상기 평행광을 편향기에 집속시켜 줄 수 있다. 또한, 제1 콜리메이팅 렌즈(121)와 제1 실린드리컬 렌즈(141) 사이 및 제2 콜리메이팅 렌즈(122)와 제1 실린드리컬 렌즈(141) 사이에 각각 제1 및 제2 개구 조리개(131)(132)가 배치될 수 있다. 또한, 제3 콜리메이팅 렌즈(123)와 제2 실린드리컬 렌즈(142) 사이 및 제4 콜리메이팅 렌즈(124)와 제2 실린드리컬 렌즈(142) 사이에 각각 제3 및 제4 개구 조리개(133)(134)가 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 개구 조리개(131)(132)(133)(134)에 의해 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(l3)(L4)의 직경을 조절할 수 있다.
상기 편향기(150)에 의해 반사된 각각의 광빔을 피주사면에 결상시키는 광학계는 적어도 하나의 f-θ렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 편향기(150)와 제1피주사면(181) 사이에 제1-1 f-θ렌즈(171)가 배치되고, 상기 편향기(150)와 제2피주사면(182) 사이에 제1-2 f-θ렌즈(172)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 편향기(150)와 제3피주사면(183) 사이에 제1-3 f-θ렌즈(173)가 배치되고, 상기 편향기(150)와 제4피주사면(184) 사이에 제1-4 f-θ렌즈(174)가 배치될 수 있다.
상기 제1광빔(L1)은 제1-1 f-θ렌즈(171)를 통과할 때, 제1-1 f-θ렌즈(171)의 제1 중심축(C1)으로부터 편향되어 통과하고, 상기 제2광빔(L1)은 제1-2 f-θ렌즈(172)를 통과할 때, 제1-2 f-θ렌즈(172)의 제2 중심축(C2)으로부터 편향되어 통과할 수 있다. 한편, 제1-1 f-θ렌즈(171)와 제1-2 f-θ렌즈(172)는 편향기(150)의 중심축(C)으로부터 각각 d만큼 편향되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 편향기(150) 중심축(C)으로부터 제1-1 f-θ렌즈(171)의 제1중심축(C1)까지의 거리(d)(이하, 편심량이라고 함)가 대략 4.7mm 일 수 있다. 하지만, 편심량(d)이 여기에 한정되는 것은 아니며, 광주사장치의 광경로에 따라 0<d<10mm 범위를 가질 수 있다. 편향기(150) 중심축(C)으로부터 제1-2 f-θ렌즈(172)의 제2중심축(C2)까지의 거리(d)도 이와 같을 수 있다. 또한, 상기 제3광빔(L3)은 제1-3 f-θ렌즈(173)를 통과할 때, 제1-3 f-θ렌즈(173)의 제3 중심축(C3)으로부터 편향되어 통과하고, 상기 제4광빔(L4)은 제1-4 f-θ렌즈(174)를 통과할 때, 제1-4 f-θ렌즈(174)의 제4 중심축(C4)으로부터 편향되어 통과할 수 있다. 한편, 제1-3 f-θ렌즈(173)와 제1-4 f-θ렌즈(174)는 편향기(150)의 중심축(C)으로부터 각각 d만큼 편향되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 편향기(150) 중심축(C)으로부터 제1-3 f-θ렌즈(173)의 제3중심축(C3)까지의 거리(d)(이하, 편심량이라고 함)가 대략 4.7mm 일 수 있다. 하지만, 편심량(d)이 여기에 한정되는 것은 아니며, 광주사장치의 광경로에 따라 0<d<10mm 범위를 가질 수 있다. 편향기(150) 중심축(C)으로부터 제1-4 f-θ렌즈(174)의 제4중심축(C4)까지의 거리(d)도 이와 같을 수 있다. 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3, 내지 및 제1-4 f-θ렌즈는 주주사 방향에 대해 연속적으로 변하는 비구면 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3, 내지 및 제1-4 f-θ렌즈는 부주사 방향에 대해 비구면 형상을 가질 수 있다.
한편, 편향기(150)와 제1-1 f-θ렌즈(171) 사이 및 편향기(150)와 제1-2 f-θ렌즈(172) 사이에 제2-1 f-θ렌즈(161)가 더 배치될 수 있다. 제1-1 f-θ렌즈(161)가 제1광빔(L1)과 제2광빔(L2)에 대해 공통으로 사용될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 제1광빔과 제2광빔에 대해 제1-1 f-θ렌즈가 각각 구비되는 것도 가능하다. 그리고, 편향기(150)와 제1-3 f-θ렌즈(173) 사이 및 편향기(150)와 제1-4 f-θ렌즈(174) 사이에 제2-2 f-θ렌즈(162)가 더 배치될 수 있다. 제2-2 f-θ렌즈(162)가 제3광빔(L3)과 제4광빔(L4)에 대해 공통으로 사용될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 제3광빔과 제4광빔에 대해 제2-2 f-θ렌즈가 각각 구비되는 것도 가능하다. 상기 제2-1 및 제2-2 f-θ렌즈(161)(162)는 부주사 방향의 파워가 없는 렌즈일 수 있다. 반면, 상기 제2-1 및 제2-2 f-θ렌즈(161)(162)는 주주사 방향으로는 파워가 있는 렌즈일 수 있다.
다음, 도 2는 광경로를 편 상태의 광 주사 장치의 부주사 방향 측면도를 도시한 것인데 반해, 도 3은 광경로를 접은 상태의 광 주사 장치의 부주사 방향 측면도를 도시한 것이다. 도 3에서는 피주사면으로 감광체, 예를 들어 감광 드럼이 사용된 예를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 편향기(150)와 제1 f-θ렌즈 사이의 각 광경로 상에 적어도 하나의 광경로 변환 부재가 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 광경로 변환 부재로는 반사 미러가 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 편향기(150)에서 일측 방향 하부(도면 상 우측 방향 하부)로 반사되는 광빔의 제1경로(L1) 상에 적어도 하나의 제1광경로 변환 부재가 구비되고, 상기 편향기에서 일측 방향 상부(도면상 우측 방향 하부)로 반사되는 광빔의 제2경로(L2) 상에 적어도 하나의 제2광경로 변환 부재가 구비될 수 있다. 또한, 상기 편향기(150)에서 타측 방향 하부(도면 상 좌측 방향 하부)로 반사되는 광빔의 제3경로(L3) 상에 적어도 하나의 제3광경로 변환 부재가 구비되고, 상기 편향기(150)에서 타측 방향 상부(도면 상 좌측 방향 상부)로 반사되는 광빔의 제4경로(L4) 상에 적어도 하나의 제4광경로 변환 부재가 구비될 수 있다.
제1광경로 변환 부재와 제4광경로 변환 부재가 같은 개수 n으로 구비되고, 제2광경로 변환 부재와 제3광경로 변환 부재가 같은 개수 m으로 구비될 수 있다. 여기서, n과 m의 차는 1일 수 있다. 예를 들어, 제1광경로 변환 부재와 제4광경로 변환 부재는 2개씩 구비될 수 있고, 제2광경로 변환 부재와 제3광경로 변환 부재는 1개씩 구비될 수 있다. 제1광경로 변환 부재는 제1-1광경로변환 부재(191a)와 제1-2광경로 변환 부재(191b)를 포함할 수 있고, 제4광경로 변환 부재는 제4-1광경로 변환 부재(194a)와 제4-2광경로 변환 부재(194b)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2광경로 변환부재로는 부재 번호 192로 표시된 하나의 부재가 사용될 수 있다. 또한, 제3광경로 변환부재로는 부재 번호 193으로 표시된 하나의 부재가 사용될 수 있다. 또는, 제1광경로 변환 부재와 제4광경로 변환 부재는 3개씩 구비되고, 제2광경로 변환 부재와 제3광경로 변환 부재는 2개씩 구비되는 것도 가능하다.
다음, 도 3에 도시된 광경로 변환 부재들의 배치에 의해 제1 내지 제4 피주사면(81)(82)(83)(84)에 주사선 만곡이 같은 방향으로 형성되는 작용 효과에 대해 설명한다. 도 4(a)를 참조하면, 상기 제1광원(111)으로부터 조사된 제1 광빔(L1)이 편향기(150)에서 편향되어 형성된 제1 주사선 만곡(LB1)과 제2광원(102)으로부터 조사된 제2 광빔(L2)이 편향기(150)에서 편향되어 형성된 제2 주사선 만곡(LB2)은 광경로 변환 부재를 통과하기 전에는 서로 반대 방향으로 형성된다. 또한, 상기 제3광원(113)으로부터 조사된 제3광빔(L3)이 편향기(150)에서 편향되어 형성된 제3 주사선 만곡(LB3)과 제4광원(114)으로부터 조사된 제4광빔(L4)이 편향기(150)에서 편향되어 형성된 제4 주사선 만곡(LB4)이 광경로 변환 부재를 통과하기 전에는 서로 반대 방향으로 형성된다.
도 4(b)를 참조하면, 상기 제1 광빔(L1)은 제1-1 및 제1-2 광경로 변환 부재(191a)(191b)를 통해 두 번 반사되면서 제1 주사선 만곡(LB1)의 방향이 변화없이 제1 피주사면(181)에 맺힌다. 제2 광빔(L2)은 제2 광경로 변환 부재(192)를 통해 한 번 반사되면서 제2 주사선 만곡(LB2)의 방향이 반대로 변화되어 제2 피주사면(182)에 맺힌다. 제3 광빔(L3)은 제3 광경로 변환 부재(193)를 통해 한번 반사되면서 제3 주사선 만곡(LB3)의 방향이 반대로 변화되어 제3 피주사면(183)에 맺힌다. 제4 광빔(L4)은 제4-1 및 제4-2 광경로 변환 부재(194a)(194b)를 통해 두 번 반사되면서 제4 주사선 만곡(LB4)의 변화 없이 제4 감광 드럼(174)에 맺힌다. 결과적으로, 제1 내지 제4 주사선 만곡(LB1)(LB2)(LB3)(LB4)이 모두 같은 방향으로 형성된다. 이와 같이 본 발명의 실시예에서는 각 광경로 상에 배치되는 광경로 변환 부재의 개수를 조절하여 간단하게 주사선 만곡의 방향을 일치시킴으로써 주사선 만곡의 상대 오차를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 내지 제4 광원(111)(112)(113)(114)으로부터 편향기(150)까지의 제1 내지 제4 광경로(L1)(L2)(L3)(L4)가 편향기(150)의 주주사 방향 중심선을 기준으로 좌우 대칭을 이룰 수 있다. 반면, 도 3에 도시된 바와 같이 편향기(150)로부터 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)까지의 제1 내지 제4 광경로(L1)(L2)(L3)(L4)가 편향기(150)의 주주사 방향 중심선을 기준으로 좌우 비대칭을 이룰 수 있다. 이와 같이 편향기 이후의 제1 내지 제4 광경로(L1)(L2)(L3)(L4)가 비대칭이 될 때, 칼라레지스트레이션이 양호해질 수 있다. 또한, 제1 광경로(L1)와 제4 광경로(L4) 상에 배치되는 광경로 변환 부재의 개수와 제2광경로(L2)와 제3광경로(L3) 상에 배치되는 광경로 변환 부재의 개수를 조절하여 피주사면 상에 형성되는 주사선 만곡의 방향을 같게 할 수 있다. 도 4는 주사선 만곡이 동일한 방향으로 형성된 예를 보여준다. 제1 광경로(L1)와 제4 광경로(L4) 상에 배치되는 광경로 변환 부재의 개수(n)와 제2광경로(L2)와 제3광경로(L3) 상에 배치되는 광경로 변환 부재의 개수(m)의 차가 1이 되도록 함으로써 주사선 만곡의 방향을 동일하게 만들 수 있다. 이와 같이 주사선 만곡의 방향을 동일하게 함으로써 주사선 만곡의 상대 오차를 줄일 수 있다. 그럼으로써, 칼라 레지스트레이션을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치에서는 각 광경로 상에 광경로 변환 부재와 피주사면 사이에 제1 f-θ렌즈가 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1-2 광경로 변환 부재(191b)와 제1 피주사면(181) 사이에 제1-1 f-θ렌즈(171)가 구비되고, 제2 광경로 변환 부재(192)와 제2 피주사면(182) 사이에 제1-2 f-θ렌즈(172)가 구비될 수 있다. 그리고, 제3 광경로 변환 부재(193)와 제3 피주사면(183) 사이에 제1-3 f-θ렌즈(173)가 구비되고, 제4-2 광경로 변환 부재(194b)와 제4 피주사면(184) 사이에 제1-4 f-θ렌즈(174)가 구비될 수 있다. 이와 같이, 제1-1, 제1-2, 제1-3,및 제1-4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)가 피주사면에 가깝게 배치되어 결상 효과가 좋을 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 광빔(L1)(L2)(L3)(L4)가 각각 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)의 제1 내지 제4중심선(C1)(C2)(C3)(C4)에 대해 같은 방향으로 편향되어 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)를 통과할 수 있다. 그럼으로써, 피주사면에 형성되는 주사선 만곡의 상대 오차를 줄일 수 있다. 또한, 제1 f-θ렌즈의 유효면 크기를 줄일 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치의 구체적인 일 예를 표로 나타낸 것이다.
광 주사 장치 구성
유효최대화각[deg] θmax 35.1
유효주사폭[mm] W 216
경사입사각[deg] α 3
파장, 굴절율
사용파장[nm] λ 786.5
제1f-θ렌즈와 제2 f-θ렌즈의 굴절율 N 1.537
결상 광학계 배치[mm]
편향기 ~ 제2f-θ렌즈의 입사면까지의 거리 L1 29.2
제2f-θ렌즈의 입사면 ~ 제2 f-θ렌즈의 출사면까지의 거리 L2 10
제2f-θ렌즈의 출사면 ~ 제1 f-θ렌즈의 입사면까지의 거리 L3 92.4
제1f-θ렌즈의 입사면 ~ 제1f-θ렌즈의 출사면까지의 거리 L4 5
제1f-θ렌즈의 출사면 ~ 피주사면까지의 거리 L5 83.2
표 1에서 유효 최대 화각(θmax)은 도 1을 참조하면, 편향기(150)에서 피주사면의 최외각으로 반사되는 광선과 피주사면의 법선이 이루는 각을 나타내고, 유효주사폭(W)은 피주사면상의 주사선의 전체폭을 나타낸다. 그리고, 경사 입사각(α)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다.
한편, 본 발명의 실시예에 구비된 제2-1 및 제2-2 f-θ렌즈(161)(162) 및 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)는 비구면 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제1 f-θ렌즈 및 제2 f-θ렌즈의 입사면과 출사면의 비구면 형상은 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
<식 1>
여기서, 광축 방향을 z축, 부주사 방향을 x축, 주주사 방향을 y축으로 할 때, z는 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리를, x는 렌즈의 정점으로부터 부주사 방향으로의 거리를, y는 렌즈의 정점으로부터 주주사 방향으로의 거리를 나타내며, C1은 주주사 방향 곡률을, C2는 부주사 방향 곡률을 나타낸다. 그리고, An,Emn은 비구면 계수를 나타낸다.
다음은 제1 f-θ렌즈와 제2 f-θ렌즈의 주주사 방향의 비구면 계수를 나타낸 것이다. 표에서 광원측은 광원에 가까이 있는 쪽을 나타내는 것이고, 반광원측은 광원에서 멀리 있는 쪽을 나타낸 것이다.
하나의 렌즈를 주주사 방향으로 정점에 대해서 두 부분으로 나누었을 때, 광원측에 가까이 위치한 부분은 광원측 비구면계수에 의해서 형상이 결정되고, 광원에서 멀리 위치한 부분은 반광원측 비구면계수에 의해 형상이 결정될 수 있다.
즉, 표2의 좌측의 비구면 데이터는 제2f-θ렌즈(161,162)에 대응되고,, 표2의 우측의 비구면 데이터 및 표3의 비구면 데이터는 제1f-θ렌즈(171,172,173,174)에 대응된다.
　 제2f-θ렌즈 제1f-θ렌즈
입사면 출사면 입사면 출사면
R(=1/C1) -1.003E+02 -5.303E+01 -1.074E+03 3.984E+03
광
원
측		 A1 8.443E-03 6.768E-03 7.463E-04 3.834E-03
A2 -2.421E-04 -9.515E-04 -4.160E-05 -9.825E-05
A3 3.224E-06 3.136E-06 1.270E-06 1.411E-06
A4 1.748E-06 1.133E-06 2.606E-08 -1.753E-07
A5 -2.367E-08 -8.675E-09 2.674E-10 7.044E-10
A6 2.569E-10 4.232E-10 -2.894E-12 5.207E-12
A7 4.416E-12 6.741E-13 3.884E-14 6.494E-14
A8 -1.051E-12 -1.127E-13 -1.735E-16 -1.326E-15
A9 8.807E-15 -7.698E-15 -7.126E-18 3.140E-18
A10 2.230E-16 3.454E-17 2.867E-20 -1.849E-20
반
광
원
측		 A1 -8.443E-03 -6.768E-03 -7.463E-04 -3.834E-03
A2 -2.421E-04 -9.515E-04 -4.160E-05 -9.825E-05
A3 -3.224E-06 -3.136E-06 -1.270E-06 -1.411E-06
A4 1.653E-06 1.061E-06 9.982E-08 -9.847E-08
A5 -1.232E-08 -2.154E-09 -9.326E-11 8.224E-11
A6 4.586E-10 2.825E-10 3.267E-12 1.380E-11
A7 -6.775E-12 7.445E-12 -2.006E-14 7.874E-15
A8 -1.362E-12 -2.169E-13 -9.312E-16 -1.619E-15
A9 9.029E-16 -1.612E-14 -1.463E-18 1.304E-18
A10 7.009E-16 1.357E-16 3.609E-20 1.180E-20
다음은 제1 f-θ렌즈의 부주사 방향의 비구면 계수를 나타낸 것이다.
제1 f-θ렌즈
입사면 출사면
C2 -1.375E-02 -4.337E-02
광
원
측		 E02 6.449E-05 -3.143E-03
E22 4.952E-07 1.376E-06
E42 1.738E-10 -6.556E-11
E62 -1.801E-14 1.462E-14
E82 -2.767E-18 -2.561E-18
E102 -1.245E-22 -3.268E-22
E04 2.243E-05 2.654E-05
E24 -6.812E-09 -5.866E-09
E44 -9.768E-13 3.105E-13
E64 -5.610E-17 -1.914E-16
E84 3.633E-20 -7.598E-21
E104 4.734E-24 8.556E-24
반
광
원
측		 E02 6.449E-05 -3.143E-03
E22 4.952E-07 1.376E-06
E42 1.291E-10 -8.604E-11
E62 -5.163E-15 2.032E-14
E82 1.735E-19 4.715E-19
E102 -3.964E-22 -5.652E-22
E04 2.243E-05 2.654E-05
E24 -6.812E-09 -5.866E-09
E44 -1.418E-12 3.304E-14
E64 1.049E-16 -1.231E-16
E84 3.313E-20 -1.337E-21
E104 2.266E-24 7.059E-24
상술한 바와 같이 제2-1 및 제2-2 f-θ렌즈(161)(162) 및 제1-1, 제1-2, 제1-3, 및 제1-4 f-θ렌즈(171)(172)(173)(174)를 비구면 렌즈로 형성할 수 있다. 제2-1 및 제2-2 f-θ렌즈(161)(162)는 부주사 방향에 대해서는 파워가 없을 수 있다.
다음, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치(100)를 구비하여 칼라 화상을 형성하는 칼라 화상 형성 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 광 주사 장치(100)에 대해서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같으므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
칼라 화상 형성 장치는 상기 광 주사 장치(100)로부터 광빔이 조사되고, 상기 광빔이 편향기(150)를 통해 제1, 제2, 제3 및 제4 피주사면, 예를 들어 제1 내지 제4 감광체(271)(272)(273)(274)에 주사되어 정전 잠상이 형성된다. 이때, 각 감광체에 형성되는 주사선이 각 광 경로 상에 배치된 광경로 변환 부재들에 의해 같은 방향의 주사선 만곡을 가진다. 그럼으로써, 주사선 만곡의 상대 오차를 줄일 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 감광체(271)(272)(273)(274) 각각에 대응되는 제1, 제2, 제3 및 제4 현상기(281)(282)(283)(284)로부터 현상제가 공급되고, 정전 잠상이 현상될 수 있다. 현상된 각 칼라별 이미지는 전사 매체(290)에 전사되어 칼라 화상이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 감광체(271)로부터 전사 매체(290)에 전사된 제1 주사라인과, 제2 감광체(272)로부터 전사된 제2주사라인과, 제3 감광체(273)로부터 전사된 제3주사라인과, 제4 감광체(274)로부터 전사된 제4주사라인이 순차적으로 중첩되어 칼라 화상이 형성되고, 이어서 종이에 정착될 수 있다. 이렇게 형성된 칼라 화상은 주사선 만곡이 같은 방향으로 형성되므로 주사선 만곡의 상대 오차를 줄일 수 있어 양질의 칼라 화상이 제공될 수 있다.
또한, 광 주사 장치의 편향기에서 반사된 제1 내지 제4 광빔이 각각의 대응되는 제1f-θ렌즈를 통과할 때, 제1f-θ렌즈의 중심선에 대해 같은 방향으로 편향되어 통과되므로 주사선 만곡의 상대 오차를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 주사 장치 및 이를 채용한 칼라 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.
100...광 주사 장치, 111,112,113,114...광원
121,122,123,124...콜리메이팅 렌즈,
131,132...실린드리컬 렌즈,
150...편향기, 161,162...제2f-θ렌즈
171,172,173,174...제1f-θ렌즈
191a,191b,192,193,194a,194b...광경로 변환 부재
271,272,273,274...감광체
281,282,283,284...현상기

Claims (25)

  1. 제1 내지 제4 광원;
    상기 제1 내지 제4 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 제1 내지 제4 광빔들을 편향시키는 편향기;
    상기 편향기에 의해 반사된 제1 내지 제4 광빔의 제1 내지 제4 경로를 각각 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재;
    상기 적어도 하나의 광경로 변환 부재를 경유한 제1 내지 제4 광빔을 각각에 대응되는 피주사면에 집속시키는 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4 f-θ렌즈;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 광빔이 각각에 대응되는 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4 f-θ렌즈의 중심축에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되어 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈를 통과하도록, 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4 f-θ렌즈가 각 렌즈의 중심에서 상기 제1 내지 제4 광빔에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되게 배치되는 광 주사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편향기에 입사하는 제1 내지 제4 광빔이 각각 광축에 대해 부주사 방향으로 2-4도 범위의 각도를 가지고 입사하는 광 주사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈는 주주사 방향에 대해 연속적으로 변하는 비구면 형상을 가지는 광 주사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈는 부주사 방향에 대해 비구면 형상을 가지는 광 주사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 광빔은 각각 편향기에 90도의 주주사 입사각을 가지고 입사되는 광 주사 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 광원이 하나의 회로 보드에 배치되는 광 주사 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기와 적어도 하나의 광경로 변환 부재 사이의 제1 내지 제4 광경로 상에 각각 제2 f-θ렌즈가 더 구비되는 광 주사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 f-θ렌즈는 부주사 방향의 파워가 없는 광 주사 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기에서 제1방향 하부로 반사되는 광빔의 제1경로 상에 배치된 제1광경로 변환 부재와, 상기 편향기에서 제2방향 상부로 반사되는 광빔의 제2경로 상에 배치된 제2광경로 변환 부재가 각각 두 개씩 구비되고, 상기 편향기에서 제1방향 상부로 반사되는 광빔의 제3경로 상에 배치된 제3광경로 변환 부재와 상기 편향기에서 제2방향 하부로 반사되는 광빔의 제4경로 상에 배치된 제4광경로 변환 부재가 각각 한 개씩 구비된 광 주사 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 및 제1-4 f-θ렌즈와 각각에 대응되는 피주사면 사이에는 광경로 변환 부재가 구비되지 않는 광 주사 장치.
  11. 복수의 광원;
    상기 복수의 광원으로부터 부주사 방향에 대해 각각 경사지게 입사된 복수의 광빔들을 편향시키는 회전 가능한 편향기;
    상기 편향기에 의해 반사된 각각의 광빔의 경로를 변환하는 적어도 하나의 광경로 변환 부재;
    상기 광경로 변환 부재를 경유한 광빔을 각각의 대응되는 피주사면에 집속시키는 제1 f-θ렌즈;를 포함하고,
    상기 광빔이 제1 f-θ렌즈의 중심축에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되어 제1 f-θ렌즈를 통과하도록 제1 f-θ렌즈가 각 렌즈의 중심에서 상기 광빔에 대해 동일한 부주사 방향으로 편향되게 배치되는 광 주사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 편향기에 입사하는 광빔이 광축에 대해 부주사 방향으로 2-4도 범위의 각도를 가지고 입사하는 광 주사 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 f-θ렌즈는 주주사 방향에 대해 연속적으로 변하는 비구면 형상을 가지는 광 주사 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 f-θ렌즈는 부주사 방향에 대해 비구면 형상을 가지는 광 주사 장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광빔은 편향기에 90도의 주주사 입사각을 가지고 입사되는 광 주사 장치.
  16. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 광원이 하나의 회로 보드에 배치되는 광 주사 장치.
  17. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기와 적어도 하나의 광경로 변환 부재 사이에 제2f-θ렌즈가 더 구비되는 광 주사 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 f-θ렌즈는 부주사 방향의 파워가 없는 광 주사 장치.
  19. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기에서 제1방향 하부로 반사되는 광빔의 제1경로 상에 배치된 제1광경로 변환 부재와, 상기 편향기에서 제2방향 상부로 반사되는 광빔의 제2경로 상에 배치된 제2광경로 변환 부재가 서로 같은 개수 n으로 구성되고, 상기 편향기에서 제1방향 상부로 반사되는 광빔의 제3경로 상에 배치된 제3광경로 변환 부재와 상기 편향기에서 제2방향 하부로 반사되는 광빔의 제4경로 상에 배치된 제4광경로 변환 부재가 서로 같은 개수 m으로 구성되는 광 주사 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 n과 m의 차가 1인 광 주사 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    n=2이고, m=1인 광 주사 장치.
  22. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 f-θ렌즈와 피주사면 사이에는 광경로 변환 부재가 구비되지 않는 광 주사 장치.
  23. 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원과 편향기 사이의 각 광경로상에 콜리메이팅 렌즈와 실린드리컬 렌즈가 구비되는 광 주사 장치.
  24. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 광 주사 장치;
    상기 광주사 장치로부터의 광빔이 주사되어 정전 잠상이 형성되는 감광체;
    상기 정전 잠상을 현상하는 현상 유닛;을 포함하는 칼라 화상 형성 장치.
  25. 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 광 주사 장치;
    상기 광주사 장치로부터의 광빔이 주사되어 정전 잠상이 형성되는 감광체;
    상기 정전 잠상을 현상하는 현상 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
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