KR101902527B1 - 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

Info

Publication number
KR101902527B1
KR101902527B1 KR1020120127733A KR20120127733A KR101902527B1 KR 101902527 B1 KR101902527 B1 KR 101902527B1 KR 1020120127733 A KR1020120127733 A KR 1020120127733A KR 20120127733 A KR20120127733 A KR 20120127733A KR 101902527 B1 KR101902527 B1 KR 101902527B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanning
light beam
scan
sub
scanned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020120127733A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140060859A (ko
Inventor
박기성
Original Assignee
에이치피프린팅코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치피프린팅코리아 주식회사 filed Critical 에이치피프린팅코리아 주식회사
Priority to KR1020120127733A priority Critical patent/KR101902527B1/ko
Priority to US14/075,384 priority patent/US8957935B2/en
Publication of KR20140060859A publication Critical patent/KR20140060859A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101902527B1 publication Critical patent/KR101902527B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/04—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/04—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • G03G15/04036—Details of illuminating systems, e.g. lamps, reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/04—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material
    • G03G15/043—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material with means for controlling illumination or exposure
    • G03G15/0435—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for exposing, i.e. imagewise exposure by optically projecting the original image on a photoconductive recording material with means for controlling illumination or exposure by introducing an optical element in the optical path, e.g. a filter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치가 개시된다. 개시된 광 주사 장치는 피주사면에 광빔을 주사하는 광 주사 장치로서, 화상신호에 따라 광빔을 출사하는 광원; 광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사하는 광 편향기; 및 광 편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며, 광원에서 출사된 광빔의 주주사 방향 빔폭을 a, 부주사 방향 빔폭을 b라 하고, 주주사 단면에서 본 피주사면에 입사하는 광빔의 주주사 입사각을 Φ, 부주사 단면에서 본 피주사면에 입사하는 광빔의 부주사 입사각을 β라 정의할 때, 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 Φmax*β < 0.1*b/2a를 만족한다.

Description

광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치{Laser scanning unit and image forming apparatus employing the same}
본 개시는 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 더욱 상세하게는 노광된 광빔에 의한 도트의 프로파일의 방향성을 완화한 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것이다.
레이저 프린터나 디지털 복사기, MFP(다기능 프린터) 등과 같은 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 대전 장치에 의해 균일하게 대전되는 감광체에 광 주사 장치를 통해 광을 주사(scanning)함으로써 선택적인 노광을 하여 정전잠상을 형성하며, 형성된 정전잠상은 토너와 같은 현상제를 이용하여 현상화상으로 현상되고, 현상화상은 인쇄매체 상에 전사되는 구조를 지닌다.
이러한 화상 형성 장치에 있어서 칼라를 구현하기 위하여 감광 드럼과 같은 감광체에 복수의 색이 다른 현상제(토너)를 수용한 복수의 현상 장치를 배치하고, 감광체에 대하여 소정 색의 토너를 수용한 현상 장치를 대향하게 배치하여 정전잠상을 현상하고, 이 토너의 상을 기록 매체에 전사하고, 더욱 이러한 현상 및 전사 동작을 각 색별로 행한 것에 의해, 다색 화상을 얻는다.
종래부터 화상 형성 장치에서는 화상 형성 장치 내부의 크기, 감광체의 주변에 배치하게 되는 현상 장치 등의 부품 배치 관계나 감광체 표면에서 반사된 광빔의 2차 반사광에 의한 고스트(ghost)의 방지와 같은 사항을 고려하여 감광체에 입사하는 광빔에 대해서 충분한 입사각을 설정하였다.
또한, 칼라 화상 형성 장치에서 칼라 화상을 형성하기 위해 기록 매체상에 단색 화상을 중첩하여 칼라 화상을 형성하는 경우에, 화상의 기록 위치가 각 색마다 약간 빗나가 버리는 것이 불가피하여, 각 색의 혼색 상태가 변화한 것에 의해 얼룩이나 무아레 패턴이 발생하게 된다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 종래의 화상 형성 장치에 있어서는 각 색 화상 마다 스크린각을 가지게 하고 있었다. 각 색에 다른 스크린각을 설치하는 효과로서는, 각 색의 위치가 빗나가는 경우도 색의 한결 같음성을 지킬수 있는 뿐 아니라 무아레 줄무늬의 발생을 억제하는 것 등을 들 수 있다. 인쇄 장치 등에서 넓게 보급되고 있는 일반적인 스크린 각의 조합은, 옐로우(Yellow) 0°, 시안(Cyan)(또는 마젠타(Magenta)) 75°, 블랙(Black) 45°, 마젠타(또는 시안) 105°이다.
최근 칼라 화상 형성 장치는 전체 크기를 소형화하기 위해, 광 주사 장치로부터 감광 드럼까지의 거리가 점차 짧아지는 추세이다. 그 결과 감광 드럼에서의 주주사 방향 빔 입사각은 증가하게 되어 노광된 광빔의 프로파일의 일그러짐이 발생하게 된다. 또한, 칼라 이미지의 고화질 구현을 위해 높은 선수(LPI; Line per Inch)의 고해상 모드 적용이 많아지고 있다. 높은 선수를 구현하고자 하는 경우, 감광 드럼 표면에서 도트들(dot)의 인접거리가 가까워지게 되고, 노광된 광빔의 프로파일과 스크린 각이 간섭을 일으켜서 칼라별로 용지상에서 색농도의 균일성이 나빠지고, 색 어긋남을 일으켜 화상의 품질이 떨어지게 된다.
본 발명은 감광체 표면에서의 노광된 도트들의 프로파일의 방향성을 완화시키고, 각 칼라별 스크린 각에 대해 인접한 도트들의 간섭영향을 고르게 하여 균일한 색농도를 구현할 수 있는 소형의 고품질 화상을 형성할 수 있는 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 광 주사 장치는, 피주사면에 광빔을 주사하는 장치로서, 화상신호에 따라 광빔을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사하는 광 편향기; 및 상기 광 편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며, 상기 광원에서 출사된 광빔의 주주사 방향 빔폭을 a, 부주사 방향 빔폭을 b라 하고, 주주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 주주사 입사각을 Φ, 부주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 부주사 입사각을 β라 정의할 때, 상기 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 Φmax*β < 0.1*b/2a을 만족한다.
상기 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 Φmax*β < 180의 조건을 만족할 수 있다. 가령, 상기 주주사 최대 입사각 Φmax는 30도보다 큰 값을 가지며, 상기 부주사 입사각 β은 5도 이하의 값 가질 수 있다.
상기 결상 광학계의 fθ 계수를 k, 상기 피주사면에 주사되는 광빔의 유효 주사폭을 W라 정의할 때, 상기 fθ 계수 k와 유효 주사폭 W는 k/W < 0.6 의 조건을 만족할 수 있다.
상기 피주사면에 주사되는 광빔의 유효 주사폭을 W, 상기 광편향기에서 상기 피주사면까지의 주사 거리를 D라 정의할 때, 상기 유효 주사폭 W과 주사 거리 D는 D/W < 0.6 의 조건을 만족할 수 있다. 가령, 상기 광편향기에서 상기 피주사면까지의 주사 거리 D는 140mm이하일 수 있다.
상기 결상 광학계는 fθ특성을 갖는 적어도 하나의 주사 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는, 상담지체; 상기 상담지체의 피주사면에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 광 주사 장치; 및 상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상 장치;를 포함하며, 광 주사 장치는 화상신호에 따라 광빔을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사하는 광 편향기; 및 상기 광 편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며, 상기 광원에서 출사된 광빔의 주주사 방향 빔폭을 a, 부주사 방향 빔폭을 b라 하고, 주주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 주주사 입사각을 Φ, 부주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 부주사 입사각을 β라 정의할 때, 상기 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 Φmax*β < 0.1*b/2a을 만족한다.
상기 상담지체는 감광드럼일 수 있다.
상기 현상 장치는 하나의 상담지체에 복수개 마련될 수 있다.
개시된 실시예들에 의한 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 광 주사 장치의 주주사 최대 입사각 및 감광체의 부주사 입사각을 적절히 선택함에 의해, 칼라 이미지의 색 재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 색 농도 편차를 발생하지 않으면서 고해상 모드(High LPI)를 적용할 수 있어 무아레 발생 억제에도 기여 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치의 광학적 구성을 주주사 단면에 개략적으로 도시한다.
도 2는도 1의 광 주사 장치의 광학적 구성을 부주사 단면에 개략적으로 도시한다.
도 3는 피주사면에 입사되는 광빔의 주주사 방향 및 부주사 방향의 빔폭을 표시한다.
도 4는 피주사면에 입사되는 광빔을 부주사 단면에서 도시한다.
도 5는 피주사면에 입사되는 광빔을 주주사 단면에서 도시한다.
도 6은 피주사면에 결상되는 광빔의 주주사 방향 및 부주사 방향의 빔폭을 표시한다.
도 7 및 도 8은 부주사 입사각이 각각 12.6도, 5도인 경우의 상고별 빔스폿의 비대칭 비율을 나타낸다.
도 9는 부주사 입사각이 각각 0도, 5도, 12.6도인 경우의 노광된 광빔의 프로파일을 보여준다.
도 10은 스크린 각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 스크린 각이 135도인 경우의 노광된 광빔의 비대칭에 따른 간섭현상을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 스크린 각이 45도인 경우의 노광된 광빔의 비대칭에 따른 간섭현상을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 주사 장치(100)의 광학적 구성을 주주사 단면에 개략적으로 도시하며, 도 2는 본 실시예의 광 주사 장치(100)의 광학적 구성을 부주사 단면에 개략적으로 도시한다. 도면에 도시되는 광학계의 간결함을 위하여 도 1에는 반사미러(170)에 의한 광빔(L)의 광경로 꺽임은 무시하였다.
본 명세서에서 주주사 단면이라 함은 광빔(L)이 광 편향기(150)의 회전에 의해 편향되어 주사될 때 광빔(L)이 놓여지는 면을 의미한다. 주주사 단면은 광빔(L)의 진행 방향과 주주사 방향에 대해 동시에 평행하다. 또한, 주주사 단면은 광 편향기(150)의 회전축 방향에 직교하는 평면으로 이해될 수 있다. 이때, 주주사 방향이라 함은, 도 1을 참조하면, 광빔(L)이 광 편향기(150)의 회전에 의해 편향되어 주사되는 방향으로 정의된다. 피주사면(201) 상에서 볼 때, 광 편향기(150)에 의해 편향 주사되는 방향인 y 방향이 주주사 방향으로 이해될 수 있다.
부주사 단면은 주주사 방향에 직교하는 평면이다. 부주사 단면은 광빔(L)의 진행방향과 부주사 방향에 동시에 평행하다. 이때, 부주사 방향이라 함은 주주사 단면의 법선 방향이다. 피주사면(201) 상에서 볼 때, 피주사면(201)이 이동하는 방향인 x 방향이 부주사 방향으로 이해될 수 있다. 피주사면(201)은 도 2에 도시된 바와 같이 감광드럼(200)의 회전에 의해 이동한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 광 주사 장치(100)는 화상신호에 따라 변조되는 광빔(L)을 출사하는 광원(110)을 포함한다. 광원(110)으로 레이저 다이오드가 채용될 수 있다. 광원(110)에서 출사된 광빔(L)은 광 편향기(150)에 의해 편향되어 주사된다. 광 편향기(150)는 복수의 반사면(151)을 가지며 모터와 같은 (도시되지 않은) 구동 수단에 의해 회전되는 회전 다면경일 수 있다. 광 편향기(150)는 다른 예로 멤스(Microelectromechanical Systems; MEMS) 미러일 수도 있다.
광원(110)과 광 편향기(150) 사이의 광경로 상에는 입사 광학계가 마련될 수 있다. 입사 광학계는 광빔(L)의 광경로 상에 마련되는 콜리메이팅 렌즈(120), 개구 스톱(aperture stop)(130) 및 실린드리컬 렌즈(140) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(120)는 광원(110)에서 출사된 광빔(L)을 평행광 혹은 수렴광으로 만들어 주는 집광 렌즈이다. 개구 스톱(130)은 광빔(L)의 광속 단면(즉, 직경과 형상)을 정형한다. 실린드리컬 렌즈(140)는 광빔(L)을 부주사방향으로 집속시킴으로써, 광 편향기(150)의 반사면(151)에 광빔(L)을 거의 선형으로 결상시키는 아나모픽 렌즈(anamorphic lens)이다. 콜리메이팅 렌즈(120)와 실린드리컬 렌즈(140)는 일체로 형성되어, 단일 렌즈로서 광속을 부주사 방향으로는 집속하고 주주사 방향으로는 평행광 혹은 수렴광으로 만들 수도 있다. 한편, 도 1은 개구 스톱(130)이 콜리메이팅 렌즈(120)와 실린드리컬 렌즈(140) 사이에 배치된 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, 개구 스톱(130)은 입사 광학계의 다른 위치(예를 들어, 광원(110)과 콜리메이팅 렌즈(120) 사이 혹은 실린드리컬 렌즈(140)와 광 편향기(150) 사이)에 배치될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 편향기(150)와 피주사면(201) 사이의 광경로 상에는 결상 광학계가 마련된다. 결상 광학계는 광 편향기(150)에서 편향 주사되는 광빔(L)을 피주사면(201)에 결상시킨다. 이러한 결상 광학계는 결상 광학계는 광빔(L)의 광경로 상에 마련되는 1개의 주사 렌즈(160)를 포함할 수 있다. 결상 광학계 내부 혹은 결상 광학계와 피주사면(201) 사이에는 광경로를 적절하게 변경할 수 있는 반사미러(170)가 더 개재될 수 있다.
본 실시예의 광 주사 장치(100)에서 출사된 광빔(L)은 감광드럼(200)의 표면, 즉 피주사면(201)에 주주사 입사각 α 및 부주사 입사각 β을 갖고 입사한다. 이때, 주주사 입사각 α은, 주주사 단면을 기준으로 할 때, 피주사면(201)에 대한 광빔(L)의 입사각을 의미한다. 부주사 입사각 β는, 부주사 단면을 기준으로 할 때, 피주사면(201)에 대한 광빔(L)의 입사각을 의미한다. 도 2에서 210은 피주사면(201)에 대한 법선을 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광 편향기(150)의 회전에 따라 광빔(L)의 주주사 입사각 α는 -Φmax에서 +Φmax의 범위에서 주기적으로 변하게 된다. 이때, 피주사면(201)에서 화상중심(C)으로부터 최대 유효주사 높이를 주사 최대 상고라고 하고, 피주사면(201)의 주사 최대 상고 Ymax로 입사하는 빔의 주주사 방향 입사각을 주주사 최대 입사각라고 한다. 주사 최대 상고는 Ymax, 주주사 방향 입사각은 Φmax로 나타낸다. 유효 주사폭 W는 광빔(L)이 유효하게 주사되는 주주사 방향의 폭을 가르키며, Ymax의 두배값에 해당된다.
주주사 최대 입사각 Φmax는 결상 광학계의 광학적 설계에 따라 정해지며, 피주사면(201)에 입사되는 광빔(L)의 부주사 입사각 β은 광 주사 장치(100)의 설치 방향을 조정하거나 반사미러(170)의 반사각도를 조정함으로써 변동될 수 있다.
본 실시예의 광 주사 장치(100)는 피주사면(201)에 노광된 광빔(L)의 비대칭 비율이 커지는 것을 방지하기 위하여, 하기의 수학식 5를 참조하여 설명하는 바와 같이 주주사 최대 입사각 Φmax와 부주사 입사각 β가 Φmax*β < 0.1*b/2a의 조건을 만족하도록 한다.
나아가, 후술하는 광 주사 장치(100)의 설계예에서 볼 수 있듯이, 주주사 최대 입사각 Φmax와 부주사 입사각 β는 Φmax*β < 180를 만족하도록 설계할 수 있다. 예를 들어, 주주사 최대 입사각 Φmax는 30도보다 큰 값을 가지며, 상기 부주사 입사각 β은 5도 이하의 값을 가질 수 있다.
또한, 후술하는 광 주사 장치(100)의 설계예에서 볼 수 있듯이, 결상 광학계의 fθ 계수를 k, 유효주사폭을 W로 했을 때, k/W < 0.6의 조건을 만족하도록 하여 광 주사 장치(100)가 큰 화각을 갖도록 구성될 수 있다. 여기서 결상 광학계의 fθ 계수 k[mm/rad]는 주사각을 θ[rad], 피주사면 상의 상고를 Y[mm]로 했을 때, Y=kθ의 관계를 이루는 계수이다. 유효 주사폭 W는 피주사면(201) 상에서 주사될 수 있는 최대 화상폭을 의미하며, W=2*Ymax의 관계를 만족한다.
또한, 후술하는 광 주사 장치(100)의 설계예에서 볼 수 있듯이, 유효 주사폭을 W, 반사면부터 피주사면까지의 거리를 L이라 할때, L/W < 0.8의 조건을 만족하여 광 주사 장치(100) 및 이를 채용한 화상 형성 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 주주사 최대 입사각 Φmax와 부주사 입사각 β가 만족하는 소정의 조건에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 피주사면(201)에 입사되는 광빔(L)의 주주사 방향 및 부주사 방향의 빔폭을 표시하며, 도 4는 피주사면(201)에 입사되는 광빔(L)을 부주사 단면에서 도시하며, 도 5는 피주사면(201)에 입사되는 광빔(L)을 주주사 단면에서 도시하며, 도 6은 피주사면(201)에 결상되는 광빔(L)의 빔스폿(BS)의 주주사 방향 및 부주사 방향의 빔폭을 표시한다.
경사입사에 대한 효과를 표현하기 위해, 감광드럼(200)에 입사하는 광빔(L)의 단면 형상을 편의상 도 3과 같이 직사각형 형태로 가정하며, 주주사 방향 빔폭을 a, 부주사 방향 빔폭을 b로 나타낸다.
광빔(L)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 경사 입사됨에 따라, 광빔(L)의 피주사면(201)에 결상되는 빔스폿(BS)은 주주사 입사각 α 및 부주사 입사각 β에 따라 변경되는 빔폭을 갖는다.
도 2 및 4를 참조하면, 부주사 단면에서 보았을 때, 광빔(L)은 부주사 입사각 β으로 경사진 상태로 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 입사되므로, 광빔(L)의 피주사면(201)상의 빔스폿(BS)은 피주사면(201)을 따라 길어진 부주사 빔폭 c를 갖게 된다. 도 4에서 실선은 부주사 입사각 β에서의 피노광면(201)의 단면으로서, 부주사 단면에서 보았을 때에 선분으로 표시된다. 한편, 점선은 입사하는 광빔(L)의 결상면(focal plane)을 부주사 단면에서 표시한 것이다. 피주사면(201)에 노광되는 빔스폿(BS)의 부주사 빔폭 c는 b/cos(β)가 된다. 피주사면(201)에 결상되는 빔스폿(BS)의 상단과 하단은 결상면에 대해 깊이 d, -d만큼 각각 차이가 있다. 깊이 d는, 도 6에서 직접적으로 도출되듯이, (b/2)tanβ이다.
또한 도 1 및 도 5를 참조하면, 주주사 단면에서 보았을 때, 광빔(L)은 주주사 입사각 α만큼 경사진 상태로 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 입사된다. 즉, 광빔(L)의 빔스폿(BS)은 상측 꼭지점과 하측 꼭지점이 주주사 방향을 따라 상호 반대방향으로 각각 e만큼 이동되어 기울어진 형태로 피주사면(201)에 노광되고 있다. 도 5에서 참조번호 202는 빔스폿(BS)은 상측 끝단부를 통과하는 피노광면의 단면을 나타내며, 참조번호 203은 빔스폿(BS)은 하측 끝단부를 통과하는 피노광면의 단면을 나타낸다. 이때, 빔스폿(BS)의 꼭지점이 주주사 방향을 따라 이동된 거리 e는, 도 5에서 직접적으로 도출될 수 있듯이, (b/2)tanαtanβ가 된다.
최종적으로 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 결상되는 빔스폿(BS)은 도 6에 도시되는 바와 같이 기울어진 형상을 갖게 된다. 도 6에서 점선은 주주사 입사각 α이 영(0)일 때를 의미한다. 부주사 입사각 β은 광빔(L)이 주사되는 동안에 일정한 값으로 유지하므로, 빔스폿(BS)의 부주사 빔폭 c는 일정하게 유지된다. 한편, 빔스폿(BS)의 꼭지점이 주주사 방향을 따라 이동된 거리 e는, 광빔(L)의 주주사 입사각 α이 -Φmax와 +Φmax의 범위에서 주기적으로 변함에 따라, -(b/2)tanΦmaxtanβ와 +(b/2)tanΦmaxtanβ의 범위에서 주기적으로 변하게 된다. 이때, 화상좌우에서 주주사 입사각 β의 부호가 반대이므로 빔스폿(BS)의 기울어진 형태는 좌우가 반대로 형성된다.
노광된 빔스폿(BS)의 대각선 길이를 각각 D1, D2 로 나타내면 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012092942058-pat00001
Figure 112012092942058-pat00002
빔스폿(BS)의 비대칭비율(왜곡정도)인 D1/D2은 하기의 수학식 3으로 표현할 수 있다.
Figure 112012092942058-pat00003
빔스폿(BS)의 비대칭비율 D1/D2은 광빔(L)의 주주사 입사각 α이 -Φmax와 +Φmax의 범위에서 주기적으로 변함에 따라 변동된다. 광학계를 설계할 때, 최대 허용되는 빔스폿(BS)의 비대칭비율 (D1/D2)max는, 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β이 충분히 작다는 전제하여, 하기의 수학식 4로 근사될 수 있다.
Figure 112012092942058-pat00004
통상적인 사람의 인지능력을 고려할 때, 빔스폿(BS)의 비대칭비율 (D1/D2)이 10%를 넘어가게 되면, 화질저하를 심각하게 인식하게 돈다고 알려져 있다. 이에, 본 실시예의 광 주사 장치(100)는 빔스폿(BS)의 비대칭비율 (D1/D2)이 10%보다 작도록 설계한다. 즉, 본 실시예의 광 주사 장치(100)는 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β가 하기의 수학식 5를 만족하도록 설계한다.
Figure 112012092942058-pat00005
상기 수학식 4 및 수학식 5에서 각도 단위는 라디안(radian)이다.
가령, 광빔(L)의 주주사 방향 빔폭 a와 부주사 방향 빔폭 b가 같거나 비슷한 경우에, 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β은 하기의 수학식 6으로 환산될 수 있다. 하기의 수학식 6에서 각도 단위는 도(deg)로 환산하였다.
Figure 112012092942058-pat00006
즉, 본 실시예의 광 주사 장치(100)가 상기 수학식 6을 만족하도록 설계된다면, 빔스폿(BS)의 비대칭비율 (D1/D2)을 10% 보다 작게 억제할 수 있으며, 통상적인 사람의 인지능력하에서 빔스폿(BS)의 비대칭에 의해 유발되는 화질저하를 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 본 실시예의 광 주사 장치(100)의 구체적인 설계 데이터를 가지고, 노광된 광빔의 비대칭비율 D1/D2 및 서로 다른 스크린 각에 의한 간섭을 설명한다.
표 1은 본 실시예의 광 주사 장치(100)의 전체 광학계의 기본적인 배치(layout)를 나타낸다.
광 주사 장치 구성
유효최대화각[deg] θmax 52.5
유효주사폭[mm] W 216
fθ 계수[mm/rad] k 117.866
주사 최대 상고[mm] Ymax 108
주주사 최대 입사각[deg] Φmax 34.1
파장, 굴절률
사용파장[nm] λ 786.5
주사 렌즈의 굴절률 n 1.537
결상 광학계 배치[mm]
광 편향기의 편향면 ~ 주사 렌즈의 입사면 d1 26.4
주사 렌즈의 입사면 ~ 주사 렌즈의 출사면 d2 12
주사 렌즈의 출사면 ~ 피주사면 d3 95.6
상기 표 1에서 유효주사폭 W은 주사 최대 상고 Ymax의 두배값이며, 주사 렌즈의 배치 거리 d1, d2, 및 d3은 도 1에 표시된 바와 같다.
한편, 결상 광학계의 주사 렌즈(160)의 입사/출사면의 비구면 형상은 하기의 수학식 7에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112012092942058-pat00007
여기서, z축은 광축 방향을, x축은 부주사 방향을, y축은 주주사 방향을 나타내며, K는 코닉 상수(conic constant)를, An는 주주사 방향의 비구면 계수를, Bn은 부주사 방향의 비구면 계수를 각각 나타낸다. 또한, C1은 주주사 방향의 곡률반경 R의 역수를, C2는 부주사 방향의 방향의 곡률 반경 r의 역수를 나타낸다.
하기의 표 2는 수학식 7로 표시되는 비구면식에서 계수들의 값의 실제 예를 예시적으로 보여준다.
　 주주사 부주사
　 입사면 출사면 　 입사면 출사면
R(=1/C1) 1.844E+02 2.423E+02 C2 -8.113E-02 -1.116E-01
광원측 A1 -6.067E-06 -7.835E-06 B1 2.923E-03 8.675E-04
A2 5.913E-03 1.979E-03 B2 -1.542E-03 -6.622E-04
A3 -9.687E-06 -8.632E-06 B3 -3.714E-05 -1.208E-05
A4 -1.615E-05 -1.132E-05 B4 3.958E-06 2.710E-06
A5 5.135E-07 3.483E-07 B5 -3.638E-08 -1.092E-07
A6 -4.134E-09 -5.200E-09 B6 -1.285E-09 1.568E-09
A7 -5.610E-11 2.807E-11 B7 4.070E-12 1.274E-11
A8 6.753E-13 7.265E-13 B8 3.816E-13 -3.567E-13
A9 8.933E-15 -1.859E-14 B9 2.220E-15 -7.030E-15
A10 -1.143E-16 1.288E-16 B10 -7.839E-17 1.415E-16
반광원측 A1 6.067E-06 7.835E-06 B1 -2.923E-03 -8.675E-04
A2 5.913E-03 1.979E-03 B2 -1.542E-03 -6.622E-04
A3 9.687E-06 8.632E-06 B3 -8.488E-05 -2.688E-05
A4 -1.715E-05 -1.168E-05 B4 8.743E-06 4.263E-06
A5 5.020E-07 3.129E-07 B5 -1.719E-07 -1.948E-07
A6 -2.699E-09 -3.300E-09 B6 -8.223E-10 4.467E-09
A7 -7.748E-11 -1.842E-12 B7 2.105E-11 -3.627E-11
A8 4.955E-13 4.103E-13 B8 7.363E-13 -2.590E-13
A9 1.533E-14 -1.216E-15 B9 -7.898E-15 -9.235E-16
A10 -1.588E-16 -4.861E-17 B10 -3.783E-17 1.035E-16
표 2에서 비구면 계수는 주사 렌즈의 중심축을 중심으로 광원에 가까운 쪽의 광원측과, 광원에 먼 쪽의 반광원측으로 나누어 나타내었다. 즉, 도 1를 참조하면, 주주사 단면에서 보았을 때 피주사면(201)에 주사되는 광빔 중 광원(110)과 가까운 쪽(즉 상측)의 광빔 구간이 광원측에 해당되고, 광원(110)과 먼 쪽(즉, 하측)의 광빔 구간이 반광원측에 해당된다. 수학식 7로 표시되는 비구면식의 계수들에서 표 2에서 주어지지 않은 계수들은 영(0)으로 간주된다.
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 본 실시예의 광 주사 장치(100)의 구체적인 설계예는 주사 최대 상고 Ymax가 108mm이고, 주주사 최대 입사각 Φmax가 34.1도이며, 화상 형성 장치의 소형화를 위해 광학주사장치의 주사부 광로가 134mm로 단축되어 구성되어 있다.
상기 광 주사 장치(100)의 설계예에서 볼 수 있듯이, 결상 광학계의 fθ 계수를 k, 유효주사폭을 W로 했을 때, k/W = 0.55 < 0.6의 조건을 만족하여 광 주사 장치(100)가 큰 화각을 갖도록 구성된다.
또한, 상기 광 주사 장치(100)의 설계예에서 볼 수 있듯이, 유효 주사폭을 W, 반사면부터 피주사면까지의 거리를 L이라 할때, L/W= 0.62 < 0.8의 조건을 만족하여 광 주사 장치(100) 및 이를 채용한 화상 형성 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
다음으로, 주주사/부주사 입사각에 따른 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 노광된 광빔(L)의 프로파일과 스크린 각과의 간섭작용에 대해서 설명한다.
도 7 및 도 8은 본 실시예의 광 주사 장치(100)에 대해 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 입사하는 광빔(L)의 부주사 입사각 β을 각각 12.6도와 5도로 설정하였을 경우, 상고별 빔스폿(BS)의 비대칭 비율 D1/D2을 나타내고 있다. 부주사 입사각 12.6도의 경우 비대칭비율 D1/D2은 화상 좌우에서 최대 15% 수준에 이르고 있음을 볼 수 있다. 반면에, 부주사 입사각 5도의 경우 비대칭비율 D1/D2은 화상 좌우에서 최대 10%를 넘지 않음을 볼 수 있다.
본 설계예에서의 주주사 최대 입사각 Φmax은 34.1도이므로, 부주사 입사각 β가 5도인 경우, Φmax*β = 170.5 < 180의 조건(즉, 수학식 6)을 만족함을 알 수 있다. 즉, 도 7 및 도 8은 광 주사 장치(100)가 수학식 6으로 주어지는 조건을 만족하는 경우, 빔스폿(BS)의 비대칭비율 (D1/D2)을 10% 보다 작게 억제될 수 있음을 보여준다.
도 9는 본 발명의 광 주사 장치에 대해 본 실시예의 광 주사 장치(100)에 대해 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 입사하는 광빔(L)의 부주사 입사각 β= 0도, 5도, 12.6도인 경우에 대해 감광드럼(200) 상에서 PSF(Point Spread Function)의 세기 프로파일(Intensity Profile)을 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 부주사 입사각 β이 0도인 경우, 수학식 3에서 볼 수 있듯이, 빔스폿(BS)의 비대칭이 발생되지 않음을 볼 수 있다. 부주사 입사각 β이 5도인 경우, 빔스폿(BS)의 비대칭이 매우 미세하게 발생되고 있으며, 이러한 빔스폿(BS)의 비대칭은 무시될 수 있음을 볼 수 있다. 한편, 부주사 입사각 β이 12.6도인 경우, 빔스폿(BS)의 비대칭이 확연하게 발생되고 있음을 볼 수 있다. 즉, 도 9는 광빔(L)이 원형 단면의 광속을 가지는 경우도 직사각형으로 계산한 것과 동일하게 왜곡됨을 보여준다.
본 실시예의 광 주사 장치(100)는 전술한 바와 같이 소정의 조건을 만족시킴으로써, 피주사면(201)에 노광되는 광빔(L)의 빔스폿(BS)의 비대칭 비율을 10% 이하로 억제한다. 빔스폿(BS)의 비대칭 비율의 억제는 서로 다른 색의 토너를 중첩하여 칼라를 구현할 때 화질 향상의 중요한 요소가 될 수 있다.
칼라 화상 형성 장치에서 칼라 화상을 형성하기 위해 기록매체상에 단색 화상을 중첩하여 칼라 화상을 형성하는 경우에, 화상의 기록 위치가 각 색마다 약간 빗나가 버리는 것이 불가피하여, 각 색의 혼색 상태가 변화한 것에 의해 얼룩이나 무아레 패턴이 발생하게 된다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 칼라 화상 형성 장치에 있어서는 각 색 화상 마다 스크린각을 가지게 한다. 각 색에 다른 스크린각을 설정함에 따라, 각 색의 위치가 빗나가는 경우도 색의 한결 같음성을 지킬수 있는 뿐 아니라 무아레 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다. 일 예로, 본 실시예의 광 주사 장치를 채용하는 화상 형성 장치는 인쇄 장치등에서 넓게 보급되고 일반적인 스크린 각의 조합인, 옐로우(Yellow) 0°, 시안(Cyan)(또는 마젠타(Magenta)) 75°, 블랙(Black) 45°, 마젠타(또는 시안) 105°를 채용할 수 있다.
도 12는 스크린 각을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 격자들 각각은 하나의 광빔(L)의 빔스폿(BS)(즉, 도트)로 이해될 수 있다. 화상의 계조는 광빔(L)의 빔스폿(BS)들(즉, 도트들)의 집합으로 표현한다. 칼라 화상 형성 장치에 있어서 얼룩이나 무아레 패턴의 발생을 억제하기 위하여, 소정 단위의 도트들의 집합으로 표현되는 스크린은 각 색 화상마다 서로 다른 패턴(즉, 서로 다른 스크린 각)으로 계조를 표현한다. 도 12는 스크린의 하나의 주기(TS)로 이해될 수 있으며, 도트들의 집합의 단위인 A, B의 비율인 γ가 스크린 각이다.
도 11a 및 도 11b는 종래의 광 주사 장치에서 스크린 각이 135도인 경우의 노광된 광빔의 비대칭에 따른 간섭현상을 도시하며, 도 12a 및 도 12b는 종래의 광 주사 장치에서 스크린 각이 45도인 경우의 노광된 광빔의 비대칭에 따른 간섭현상을 도시한다.
도 11a, 11b 및 12a, 12b는 종래의 광 주사 장치에서 빔스폿의 비대칭 비율이 10% 이상인 경우의 간섭현상을 나타내고 있다. 도 11a, 11b 및 12a, 12b을 참조하면, 인접한 도트들에 의해 스크린 각의 방향을 따라서 중첩되는 양이 화상좌우에서 균등하지 않아 감광드럼(200)에 현상되는 토너의 양이 다르게 된다. 이러한 간섭현상은 스크린 각에 따라 화상 좌우에서의 각 칼라별 좌우 색상 농도차를 일으키고 종래의 칼라 화상 형성 장치의 화질을 떨어뜨리게 된다. 또한 이 간섭현상은 인접한 도트들의 간격이 조밀한 고해상 모드(High LPI)에서 두드러지게 나타나게 된다.
반면에 본 실시예의 광 주사 장치(100)에 대해 감광드럼(200)의 피주사면(201)에 입사하는 광빔(L)의 부주사 입사각 β를 5도 이하로 설정할 경우, 노광된 광빔(L)의 프로파일의 비대칭 비율을 10%이하로 억제시키므로써, 인접한 도트들의 프로파일과 스크린 각의 간섭현상을 완화시킬 수 있게 된다.
전술한 실시예는 결상 광학계가 1개의 주사 렌즈(160)로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 결상 광학계는 광 편향기(150)에서 편향 주사되는 광빔(L)을 피주사면(201)에 결상시키는 것으로서, 이러한 결상 광학계는 광빔(L)이 피주사면(201)에 등속 주사되도록 보정하는 fθ 특성을 갖는 적어도 하나의 비구면 렌즈로 이루어질 수 있다. 즉, 결상 광학계는 2개 혹은 그 이상의 비구면 주사 렌즈로 이루어질 수도 있다.
이하에서는 도 13을 참조하여, 전술한 광 주사 장치(100)를 적용한 전자사진방식 화상 형성 장치의 예를 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 도 13을 참조하면, 본 실시예의 화상 형성 장치는 멀티패스방식 칼라화상 형성 장치다. 도 5를 보면, 화상 형성 장치는 전자사진방식에 의하여 토너 화상을 형성하는 화상 형성 유닛과, 토너 화상을 중간 전사 부재(410)를 거쳐 기록 매체(P)로 전사하는 전사 유닛(400)과, 토너화상에 예를 들어 열과 압력을 가하여 기록 매체(P)에 정착시키는 정착 유닛(500)을 구비한다.
화상 형성 유닛은 감광 드럼(200), 대전기(350), 광 주사 장치(100), 및 현상기(300)를 포함할 수 있다. 감광 드럼(200)은 정전 잠상이 형성되는 감광체의 일 예이다. 감광 드럼(200)은 예를 들어 도전성을 갖는 원통형 코어의 외주에 감광층이 형성된 형태일 수 있다. 대전기(350)는 감광 드럼(200)의 외주면을 균일한 전위로 대전시킨다. 대전기(350)로서, 예를 들어, 감광 드럼(200)과 접촉 또는 비접촉 상태로 되어 회전되면서 감광 드럼(200)의 외주면에 전하를 공급하는 대전 롤러가 채용될 수 있다. 또한, 대전기로서 코로나 방전기(미도시)가 채용될 수도 있다. 광 주사 장치(100)는 전술한 바와 같이 빔스폿의 비대칭 비율을 억제하기 위하여소정의 조건을 만족하도록 설된다. 이러한 광 주사 장치(100)는 균일한 전위를 가지도록 대전된 감광 드럼(200)에 화상정보에 해당되는 광을 주사하여 정전잠상을 형성한다.
본 실시예의 화상 형성 유닛은 칼라 화상을 인쇄하기 위하여 시안(C:cyab), 마젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상의 현상제를 각각 수용하는 4개의 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)를 구비한다. 칼라 화상을 인쇄하기 위한 현상제는 위의 네 가지에 한정되지 않으며, 경우에 따라서 화이트(white)색상의 현상제나 중간 색상의 현상제가 더 사용될 수 있으며, 이 경우 현상기의 갯수가 늘어날 수 있다. 일성분 현상방식이 채용되는 경우 현상제를 토너를 의미하며, 이성분 현상방식을 채용하는 경우에는 현상제는 캐리어와 토너를 포함한다. 이성분 현상방식은 후술하는 현상롤러의 외주에 캐리어와 토너로 된 현상제층을 형성하고, 이 현상제층에서 토너만을 감광체로 현상시키는 현상방식을 말한다. 이외에도 일성분 현상 방식과 이성분 현상 방식을 혼용한 하이브리드방식 등 다양한 현상방식이 채용될 수 있다. 이하에서는 편의상 현상제를 토너로 지칭한다. 또한, 이하에서 색상에 따라 각 구성요소를 구분할 필요가 있을 때에는 각 구성요소를 지칭하는 참조부호의 뒤에 Y, M, C, K를 붙여 구분한다.
4개의 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)는 각각 옐로우(Y:yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyab), 블랙(K:black) 색상의 토너를 감광 드럼(200)에 형성된 정전잠상에 공급하여 현상시킨다. 각 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)는 현상롤러(310)를 구비한다. 각 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)는 현상롤러(310)가 감광 드럼(200)과 현상갭만큼 이격되도록 위치된다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도인 것이 바람직하다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 각 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)는 그 내부에 수용된 토너를 교반하는 교반기, 현상롤러(310)로 토너를 공급하는 공급롤러, 현상롤러(310)의 외주에 형성된 토너층의 두께를 규제하는 규제부재를 구비할 수 있다.
멀티패스방식 칼라화상 형성 장치에서는 현상기(300Y, 300M, 300C, 300K)가 하나의 감광 드럼(200)의 외주면 둘레에 배치되며, 하나씩 순차적으로 작동된다. 선택된 현상기(예를 들면, 300Y)의 현상롤러(310)에는 현상바이어스가 인가되고 나머지 현상기(예를 들면 300M, 300C, 300K)의 현상롤러(310)에는 현상바이어스가 인가되지 않거나 또는 토너의 현상을 방지하기 위한 현상방지바이어스가 인가될 수 있다. 또, 선택된 현상기(예를 들면, 300Y)의 현상롤러(310)만이 회전되고 나머지 현상기(예를 들면 300M, 300C, 300K)의 현상롤러(310)는 회전되지 않을 수도 있다.
중간 전사 부재(410)는 예를 들어 지지롤러(201)(202)들에 의하여 지지되어 감광 드럼(200)의 회전 선속도와 동일한 선속도로 주행되는 벨트 형태일 수 있다. 중간 전사 부재(410)의 길이는 화상 형성 장치에 사용되는 최대 크기의 기록 매체(P)의 길이와 같거나 적어도 그보다 긴 것이 바람직하다. 제1전사롤러(220)는 중간 전사 부재(410)를 사이에 두고 감광 드럼(200)과 대면되며, 감광 드럼(200)에 현상된 토너화상을 중간 전사 부재(410)로 전사시키기 위한 제1 전사바이어스가 인가된다. 제2 전사롤러(430)는 중간 전사 부재(410)와 대면되도록 설치된다. 제2 전사롤러(430)는 감광 드럼(200)으로부터 중간 전사 부재(410)로 토너화상이 전사되는 동안에는 중간 전사 부재(410)로부터 이격되어 있다가, 중간 전사 부재(410)에 토너화상이 완전히 전사되면 중간 전사 부재(410)와 소정 압력으로 접촉될 수 있다. 제2 전사롤러(430)에는 토너화상을 기록 매체(P)로 전사시키기 위한 제2 전사바이어스가 인가된다. 클리닝롤러(436)은 전사 후에 감광 드럼(200)에 잔류되는 토너를 제거한다. 제1 및 제2 전사롤러(420, 430) 대신에 코로나 전사기가 채용될 수도 있다.
이제, 상술한 구성에 의한 칼라화상형성 과정을 간략하게 설명한다.
대전기(350)에 의하여 감광 드럼(200)의 표면이 균일한 전위로 대전되고 광 주사 장치(100)는 예를 들어 옐로우(Y) 색상의 화상 정보에 대응되어 변조된 광을 감광 드럼(200)에 조사하여 감광 드럼(200)의 표면에 옐로우(Y) 색상에 대응되는 정전잠상을 형성한다. 현상기(300Y)의 현상롤러(310)가 회전되고 현상 바이어스가 인가되면 정전잠상에 옐로우(Y) 색상의 정전잠상이 형성된다. 옐로우(Y) 색상의 정전잠상은 제1전사롤러(220)에 인가되는 제1전사바이어스에 의하여 중간 전사 부재(410)로 전사된다.
다음으로, 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너화상이 순차로 감광 드럼(200)으로부터 중간 전사 부재(410)로 전사되면, 중간 전사 부재(410)의 표면에는 칼라 토너 화상이 형성된다. 전술한 바와 같이 광 주사 장치(100)에서 노광되어 형성되는 화상의 스크린 각은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)별로 서로 다르게 설정될 수 있다. 픽업롤러(620)에 의하여 급지 카세트(610)로부터 인출된 기록 매체(P)는 급지롤러(630)에 의하여 중간 전사 부재(410)와 제2 전사롤러(430)가 대면된 전사영역으로 이송된다. 전사영역에서 칼라토너화상은 기록 매체(P)로 전사된다. 기록 매체(P)가 정착 유닛(500)을 통과하면, 열과 압력에 의하여 칼라토너화상이 기록 매체(P)에 정착된다. 정착이 완료된 기록 매체(P)는 배출롤러(640)에 의하여 배출트레이(700)로 배출된다.
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.
100 : 광 주사 장치 110 : 광원
120 : 콜리메이터 렌즈 130 : 개구스톱
140 : 실린드리컬 렌즈 150 : 광 편향기
160 : 주사 렌즈 170 : 반사미러
200 : 감광 드럼 201 : 피주사면
300 : 현상 유닛 400 : 전사 유닛
500 : 정착 유닛

Claims (10)

  1. 피주사면에 광빔을 주사하는 광 주사 장치에 있어서,
    화상신호에 따라 광빔을 출사하는 광원;
    상기 광원에서 출사된 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사하는 광 편향기; 및
    상기 광 편향기에서 편향 주사되는 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며,
    상기 광원에서 출사된 광빔의 주주사 방향 빔폭을 a, 부주사 방향 빔폭을 b라 하고, 주주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 주주사 입사각을 Φ, 부주사 단면에서 본 상기 피주사면에 입사하는 광빔의 부주사 입사각을 β라 정의할 때, 상기 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 하기의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    <수학식>
    Φmax*β < 0.1*b/2a
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광빔의 주주사 최대 입사각 Φmax과 부주사 입사각 β는 하기의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    <수학식>
    Φmax*β < 180
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주주사 최대 입사각 Φmax는 30도보다 큰 값을 가지며, 상기 부주사 입사각 β은 5도 이하의 값 갖는 광 주사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 결상 광학계의 fθ 계수를 k, 상기 피주사면에 주사되는 광빔의 유효 주사폭을 W라 정의할 때, 상기 fθ 계수 k와 유효 주사폭 W는 하기의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    <수학식>
    k/W < 0.6
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 피주사면에 주사되는 광빔의 유효 주사폭을 W, 상기 광편향기에서 상기 피주사면까지의 주사 거리를 D라 정의할 때, 상기 유효 주사폭 W과 주사 거리 D는 하기의 수학식을 만족하는 광 주사 장치.
    <수학식>
    D/W < 0.6
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 광편향기에서 상기 피주사면까지의 주사 거리 D는 140mm이하인 광 주사 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 결상 광학계는 fθ특성을 갖는 적어도 하나의 주사 렌즈를 포함하는 광 주사 장치.
  8. 상담지체;
    상기 상담지체의 피주사면에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 것으로서, 상기 제1 항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 광 주사 장치; 및
    상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상 장치;를 포함하는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 상담지체는 감광드럼인 전자 사진 방식의 화상 형성 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 현상 장치는 하나의 상담지체에 복수개 마련되는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치.
KR1020120127733A 2012-11-12 2012-11-12 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 Expired - Fee Related KR101902527B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120127733A KR101902527B1 (ko) 2012-11-12 2012-11-12 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치
US14/075,384 US8957935B2 (en) 2012-11-12 2013-11-08 Light scanning unit and electro-photographic image forming apparatus employing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120127733A KR101902527B1 (ko) 2012-11-12 2012-11-12 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140060859A KR20140060859A (ko) 2014-05-21
KR101902527B1 true KR101902527B1 (ko) 2018-09-28

Family

ID=50681307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120127733A Expired - Fee Related KR101902527B1 (ko) 2012-11-12 2012-11-12 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8957935B2 (ko)
KR (1) KR101902527B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109633894B (zh) * 2018-12-29 2020-07-17 珠海奔图电子有限公司 光学扫描设备和图像形成设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001147390A (ja) 1999-11-19 2001-05-29 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置
JP2001180040A (ja) 1999-12-24 2001-07-03 Canon Inc 画像記録装置
US20020048072A1 (en) 2000-05-25 2002-04-25 Keiichiro Ishihara Optical scanning apparatus and image forming apparatus using the same
JP2007086796A (ja) 2006-10-16 2007-04-05 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置
US20090123179A1 (en) 2007-11-14 2009-05-14 Canon Kabushiki Kaisha Multi-beam optical scanning device and image forming apparatus using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001147390A (ja) 1999-11-19 2001-05-29 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置
JP2001180040A (ja) 1999-12-24 2001-07-03 Canon Inc 画像記録装置
US20020048072A1 (en) 2000-05-25 2002-04-25 Keiichiro Ishihara Optical scanning apparatus and image forming apparatus using the same
JP2007086796A (ja) 2006-10-16 2007-04-05 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置
US20090123179A1 (en) 2007-11-14 2009-05-14 Canon Kabushiki Kaisha Multi-beam optical scanning device and image forming apparatus using the same

Also Published As

Publication number Publication date
US8957935B2 (en) 2015-02-17
KR20140060859A (ko) 2014-05-21
US20140132695A1 (en) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3824528B2 (ja) マルチビーム走査光学系および画像形成装置
US7999970B2 (en) Light source device, optical scanning device, and image forming apparatus
US20080298839A1 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
KR101078513B1 (ko) 광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치
KR101599887B1 (ko) 광주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치
EP2602669A2 (en) Laser scanning unit and colour image forming apparatus including the same
JP2004240266A (ja) 光走査装置及びそれを用いたカラー画像形成装置
US7791632B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus using the same
JP5333070B2 (ja) 光走査装置と画像形成装置
KR101884397B1 (ko) 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치
US8791974B2 (en) Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2007114484A (ja) 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
JP4593886B2 (ja) 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
JP5300505B2 (ja) 光走査装置の調整方法
JP2009003393A (ja) 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置
KR101902527B1 (ko) 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치
JP2005134624A (ja) 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
US7646521B2 (en) Optical scanning device and image formation apparatus
JP2007316115A (ja) 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置
US20120127256A1 (en) Light scanning unit and electrophotographic image forming apparatus using the same
JP2016151590A (ja) 光走査装置および画像形成装置
JP6304476B2 (ja) 光走査装置及び画像形成装置
JP2005148284A (ja) 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
JP2004198894A (ja) 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置
KR20110024955A (ko) 광 주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20121112

PG1501 Laying open of application
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20161110

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20171102

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20121112

Comment text: Patent Application

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20180912

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20180919

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20180920

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20220630