KR20000062829A - 다중 비임 주사 광학 장치 및 칼라 화상 형성 장치 - Google Patents

다중 비임 주사 광학 장치 및 칼라 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

다중 비임 주사 광학 장치는 광원과, 입사 광학 시스템과, 편광기와, 주사 광학 시스템과, 광검기를 포함한다. 정보 신호에 따라 변조된 다수의 광 비임은 광원으로부터 발광되어서 통상적으로 시준 렌즈인 입사 광학 시스템과 원통형 렌즈를 거쳐 통상적으로 회전 다각 거울인 편광기로 안내된다. 편광기에 의해 편향된 광 비임은 fθ 특성을 갖는 주사 광학 시스템을 거쳐 통상적으로 감광 드럼인 피주사 표면 상에 집속된다. 편향된 광 비임의 일부는 주사 개시 타이밍을 제어하기 위해 검출 광학 시스템을 거쳐 광검기로 안내되어서 다수의 광 비임의 주사 영역의 중심은 피주사 표면 상에서 서로 일치한다. 다수의 주사 광학 장치를 포함하는 칼라 화상 형성 장치의 경우, 상술한 제어 방식은 주사 광학 장치가 단일 비임 광원을 갖는 경우에도 적용될 수 있다.

Description

다중 비임 주사 광학 장치 및 칼라 화상 형성 장치 {MULTIBEAM SCANNING OPTICAL APPARATUS AND COLOR IMAGE-FORMING APPARATUS}
본 발명은 다중 비임 주사 광학 장치 및 칼라 화상 형성 장치에 관한 것이다. 다중 비임 주사 광학 장치는 하나 이상의 광원으로부터 발광되고 편광기(optical deflector)에 의해 편향되어 fθ 특성을 갖는 주사 광학 시스템을 거쳐 전송되는 다수의 광 비임에 의해 대상물의 표면을 광학적으로 주사하도록 제조된 장치이다. 칼라 화상 형성 장치는 편향된 광에 의해 화상 캐리어의 표면을 주사함으로써 얻어진 화상 정보를 기록하도록 제조된 장치이다. 이런 장치는 칼라 전자 사진 처리를 수행하는 특성을 갖는 디지탈 복사기와 레이저 비임 프린터(LBP)에 적용될 수 있다.
이런 레이저 비임 프린터 및 디지탈 복사기와 같은 화상 형성 장치에 사용되는 종래의 주사 광학 장치에서, 광원으로부터 발광되어 광학 장치에 가해진 화상 신호에 따라 광학적으로 변조된 광 비임은 통상적으로 회전 다각 거울을 포함하는 편광기에 의해 주기적으로 편향되어 감광 기록 매체(감광 드럼)의 표면 상에 집속되어서 fθ 특성을 갖는 주사 광학 시스템에 의해 그곳에 광점(light spot)을 형성하고, 그후 주사 광학 시스템은 기록 매체의 표면을 주사해서 기록 매체 상에 화상을 기록하는 데 사용된다.
도1은 공지된 광학 장치의 주요 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 광원(81)으로부터 발광된 발산성 광 비임은 이것이 부(sub)-주사 방향으로만 소정의 굴절력을 갖도록 제조된 원통형 렌즈(84)로 들어가기 전에 사실상 시준 렌즈(82)에 의해 시준되어 격막(83)에 의해 소정량으로 억제된다. 원통형 렌즈(84)로 들어간 사실상 시준된 광 비임은 주(main) 주사면에 사실상 시준된 비임으로서 렌즈를 빠져나가고, 한편으로는 부 주사면에 수렴되어 회전 다각 거울을 포함하는 편광기(85)의 편향면(반사면, 85a1) 상에 선형 화상을 생성하도록 제조된다.
그 후, 편광기(85)의 편향면(85a1)에 의해 편향 반사된 광 비임은 fθ 특성을 갖는 주사 광학 소자(fθ 렌즈)(86)를 거쳐 피주사 감광 드럼의 표면(88)으로 안내되어서, 감광 드럼의 표면(88)은 화살표(88a)에 의해 지시된 방향(주-주사 방향)으로 광학적으로 주사되어 편광기(85)가 화살표(85a) 방향으로 회전하도록 구동될 때 주사된 화상을 기록한다.
주사 광학 장치에 대해 화상을 도시하기 위한 작업 개시점을 정밀하게 제어하기 위해서, 편광기(85)에 의해 편향된 광 비임은 화상 신호 기록 개시에 바로 앞서 부분적으로 취해져서 주사 광학 소자(86), 비임 검출(BD) 거울(95) 및 슬릿(91)을 거쳐 비임 검출(BD) 센서(92)로 들어간다. 그후, 비임 검출(BD) 센서(92)의 출력 신호는 감광 드럼의 표면 상에 화상을 그리는 작업이 개시되는 타이밍과 지점을 조절하도록 사용된다.
근년에, 전자 사진식 처리의 사용을 포함하는 화상 형성 장치의 분야의 기술적 발전, 특히 고속 및 고 해상도에 있어서의 기술적 발전의 결과로서 다수의 발광부를 갖는 다중 비임 레이저 장치를 포함한 다중 비임 주사 광학 장치에 대한 요구가 계속 증가하고 있으며 이런 종류의 주사 광학 장치는 많은 유닛으로서 도2에 도시된 바와 같은 다수의 주사 광학 장치를 사용하고 있는데, 도2에서는 개별적 감광 드럼 상에 화상 정보를 기록하기 위해 서로 다른 칼라에 대해서도 다수의 주사 광학 장치가 동시에 작동되는 직렬형 칼라 화상 형성 장치와 상술한 형태의 장치를 혼합함으로서 얻어지는 혼합형 칼라 화상 형성 장치를 도시하고 있다. 도2에서, 인용 부호 111, 112, 113 및 114는 각각의 주사 광학 장치를 나타내며, 인용 부호 121, 122, 123 및 124는 각각 많은 화상 캐리어로서 작동하는 감광 드럼을 나타내며, 인용 부호 131, 132, 133 및 134는 각각의 현상 유닛을 나타내며, 인용 부호 141은 이송 벨트를 나타낸다.
이런 주사 광학 장치의 제조비는 아주 중요하기 때문에, 주사 광학 소자(fθ 렌즈)는 통상적으로 플라스틱 성형에 의해 마련되며, 배율의 색수차 보상 처리를 하지 않는다.
그러나, 다수의 발광부를 갖는 다중 비임 레이저의 광 비임에 의해 최종 화상을 형성하도록 제조된 다중 비임 주사 광학 장치의 경우, 다수의 광 비임은 배율의 불일치를 나타낼 수 있어서 결과적으로 아래에 선별된 것들을 포함한 다양한 인자로 인해 생성된 화상의 화질을 떨어뜨린다.
(1) 다중 비임 레이저로부터 발광된 다수의 광 비임의 초기 파장 변이(variance)
(2) 환경 변화에 따른 다중 비임 레이저의 모드 호핑(hopping)으로 인한 다수의 광 비임의 파장 변이
(3) 환경 변화에 따른 플라스틱 렌즈의 굴절률 변동
도1에서는, 공지된 주사 광학 장치의 화상 영역과, (광원으로부터 발광된 레이저 비임에 의해 관찰된) 레이저(B)의 광원의 파장이 레이저(A)의 광원의 파장에 대해 변조될 때 화상 도시 개시 시점에서 검출된 광 비임의 집속 위치의 변위를 도시하고 있다. 비록 도1에서는 레이저의 집속점(A, B)만이 A 및 B로 지시되고 있지만, 사실상 도1에 도시되지 않은 보다 많은 집속점이 있다.
실상에서, 배율(파장) 변이로 인해 주사되는 표면 상에서 집속 위치가 변위되는 것은 화상의 좌측 모서리를 따라 어떠한 파형 난조(jittering)도 발생시키지 않지만 도3에 도시된 바와 같이 화상의 우측 모서리를 따라서는 파형 난조가 발생해서 결과적으로 기록된 화상의 질을 저하시킨다. 이것은 감광 드럼의 표면 상에 화상을 도시하는 작업이 개시되는 타이밍과 지점이 위에서 지적한 바와 같이 주사 작업을 개시하는 측면에서 조절되기 때문이다. 특히, 도1을 참조하면, 공지된 주사 광학 장치의 BD 센서(92)에 의해 검출될 검출 광 비임은 피주사 표면을 주사하기 위한 광 비임과 공유된 비스듬한 fθ 렌즈(86)에 부딪치고, 레이저(A)로부터 발광된 레이저 비임의 파장이 레이저(B)로부터 발광된 레이저 비임의 파장과 다른 경우, 이들 파장은 피주사 표면을 주사하는 개시점에서와 같은 집속 위치의 상대 편향을 발생시킨다. 따라서, 광 비임의 주사 개시점은 레이저 비임을 검출함으로써 얻어진 신호에 기초해서 파장 차이로 인한 집속 위치의 상대적 불일치를 보정하기 위해 각각의 광 비임의 일부를 검출해서 비임의 주사 타이밍을 제어함으로써 서로 일치하도록 만들어 질 수 있다. 그러나, 결과적으로, 뚜렷한 파형 난조 현상은 주사 종류 시점에서 나타날 수 있게 된다.
직렬식 칼라 화상 형성 장치의 주사 장치에서도 유사한 문제가 발생한다. 특히, 다수의 주사 광학 장치 사이에서 배율 불일치가 발생할 때, 다른 칼라 사이에서는 도4에 도시된 바와 같이 화상의 중심으로부터 우측 모서리까지의 영역에 걸쳐 상대적 정합 불일치가 발생해서 결과적으로 생성된 화상의 질을 저하시킨다. 도4에서는 B(블랙)과 C(시안) 사이의 상대적 정합 불일치를 도시하고 있으나, 어떤 다른 칼라 사이에서도 유사한 불일치가 발생할 수 있다.
따라서, 상술한 내용에서 보아, 본 발명의 제1 목적은 성형된 플라스틱 렌즈가 배율 색수차 보정 처리를 거치지 않고 사용될 때에도 많은 발광부로부터 발광된 다수의 광 비임 사이의 초기 파장 차이(파장 불일치)와 환경 변화로 인해 발생할 수 있는 파형 난조를 효과적으로 저감시킬 수 있는 다중 비임 주사 광학 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 단순한 형상을 갖고, 많은 발광부로부터 발광된 다수의 광 비임 사이의 초기 파장 차이(파장 불일치)와 환경 변화로 인한 상대적 정합 불일치가 서로 다른 칼라(칼라 불일치) 사이에서 발생한다는 직렬형 칼라 화상 형성 장치의 상술한 문제가 없는 칼라 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상술한 제1 목적은, 다수의 광 비임 발광부를 갖는 광원과, 상기 광원의 다수의 광 비임 발광부로부터 각각 발광된 다수의 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와, 상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과, 상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임중 적어도 하나의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 다수의 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기를 포함하며,
상기 주사 개시 타이밍은 상기 다수의 광 비임이 서로 다른 각각의 파장을 가질 때 상기 광 비임의 주사 영역의 중심이 피주사 표면 상에서 서로 일치하도록 제어되는 다중 비임 주사 광학 장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 다수의 광 비임 발광부를 갖는 광원과, 상기 광원의 다수의 광 비임 발광부로부터 각각 발광된 다수의 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와, 상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과 상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임중 적어도 하나의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 다수의 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기와, 상기 검출 광 비임을 수렴해서 이것을 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 포함하며,
상기 검출 광학 소자의 광학면은 상기 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된, 다중 비임 주사 광학 장치도 제공된다.
본 발명에 따르면, 상술한 제2 목적은, 광원과 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와 상기 편광기에 의해 편향된 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과 상기 편광기에 의해 편향된 상기 광 비임의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기를 각각 포함하며, 상기 광 검출기 및 피주사 표면 상에서 주-주사 방향의 주사 폭의 중심은 광학적으로 동등하게 유지되는, 다수의 주사 광학 장치, 및
각각의 서로 다른 칼라로 화상을 형성하기 위해 상기 주사 광학 장치의 피주사 표면 상에 각각 배열된 다수의 화상 캐리어를 포함하는 칼라 화상 형성 장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 광원과 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와 상기 편광기에 의해 편향된 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과, 상기 편광기에 의해 편향된 상기 광 비임의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기와, 상기 검출 광 비임을 수렴해서 이것을 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 각각 포함하며, 상기 검출 광학 소자의 광학면은 상기 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된, 다수의 주사 광학 장치, 및
각각의 서로 다른 칼라로 화상을 형성하기 위해 상기 주사 광학 장치의 피주사 표면 상에 각각 배열된 다수의 화상 캐리어를 포함하는 칼라 화상 형성 장치를 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 다중 비임 광학 장치에서 다수의 광 비임이 서로 다른 각각의 파장을 나타낼 때, 주사의 개시 타이밍은 단지 광 검출(BD) 센서에 의해 피주사 표면 상에 주-주사 방향으로 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로의 주사 타이밍을 제어함으로써 상기 광 비임의 주사 영역의 중심이 피주사 표면 상에서 서로 일치하도록 제어된다. 이것은 피주사 표면 상의 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심과 광 검출기가 광학적으로 동등하게 유지됨을 의미한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 칼라 화상 형성 장치의 주사 광학 장치 각각에서, 주사 개시 타이밍은 단지 광 검출(BD) 센서에 의해 피주사 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로의 주사 타이밍을 제어함으로써 상기 광 비임의 주사 영역의 중심점이 피주사 표면 상에서 서로 일치하도록 제어된다.
피주사 표면 상의 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심과 광 검출기는 검출 광 비임을 집속해서 이것을 광 검출(BD) 센서로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 그 광학면이 상기 검출 광학 비임에 대해 직교하도록 배열함으로써 광학적으로 동등하게 유지될 수 있다. 이것은 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심에 부딪치는 광 유체의 주 광 비임이 일반적으로 주사 광학 시스템(fθ)의 광축과 일치하고 따라서 이런 광 비임과 광 검출(BD) 센서로 들어가는 광 비임이 광학적으로 동등하게 이루어지기 때문이다.
본 발명의 목적을 위해서, "검출 광학 소자의 광학면이 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된"이라 함은 광 검출(BD) 센서에 의해 검출된 광 유체의 주 광 비임이 검출 광학 소자의 광축과 사실상 일치함을 의미한다. "광 검출기에 의해 검출된"이라는 표현은 광 검출기로 들어가는 광 비임이 주사를 위해 사용되고 따라서 광 유체의 주 광 비임이 검출 광학 소자의 광학축과 항상 일치하는 것은 아니기 때문에 사용된다. 즉, 주사에 사용되는 광 유체의 주 광 비임이 검출 광학 소자와 일치할 수 있는 상태가 존재한다.
도1은 공지된 주사 광학 장치의 주요부에 대한 개략도.
도2는 공지된 직렬식 칼라 화상 형성 장치의 주요부에 대한 개략도.
도3은 공지된 주사 광학 장치에 의해 주사된 표면에 대한 개략도로서, 몇몇 집속 위치를 도시한 도면.
도4는 공지된 직렬식 칼라 화상 형성 장치에 의해 주사된 표면에 대한 개략도로서, 몇몇 집속 위치를 도시한 도면.
도5는 본 발명에 따른 다중 주사 광학 장치의 제1 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도.
도6은 다중 비임 주사 광학 장치의 제1 실시예에 의해 주사된 표면에 대한 개략도로서, 몇몇 집속 위치를 도시한 도면.
도7은 본 발명에 따른 칼라 화상 형성 장치의 제2 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도.
도8은 칼라 화상 형성 장치의 제2 실시예에 의해 주사된 표면에 대한 개략도로서, 몇몇 집속 위치를 도시한 도면.
도9는 본 발명에 따른 다중 주사 광학 장치의 제3 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 광원
2 : 시준 렌즈
3 : 격막
4 : 원통형 렌즈
5 : 편광기
6 : 주사 광학 소자
7 : 검출 광학 소자(또는 원환체 렌즈)
8 : 피주사 표면(또는 감광 드럼)
11, 12, 13, 14 : 주사 광학 장치
21, 22, 23, 24 : 감광 드럼
31, 32, 33, 34 : 현상 유닛
41 : 이송 벨트
이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조해서 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
[제1 실시예]
도5는 본 발명에 따른 다중 주사 광학 장치의 제1 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도이다.
도5에서, 인용 부호 1은 광학적으로 독립적으로 변조된 다수의 광 비임을 발광하기 위한 다수의 발광부(본 실시예에서 레이저(A) 및 레이저(B))를 갖는 다중 반도체 레이저(다중 비임 레이저)를 포함하는 광원을 나타낸다.
인용 부호 2는 광원(1)으로부터 발광된 다수의 광 비임을 시준하기 위한 제1 광학 소자로서 작용하는 시준 렌즈를 나타낸다. 인용 부호 3은 격막을 통과하는 광량을 억제하기 위한 격막을 나타낸다. 인용 부호 4는 제2 광학 소자로서 작용하고 부-주사 방향으로만 소정 수준의 굴절력을 나타내는 원통형 렌즈(원통 렌즈)를 나타낸다. 이것이 후술하는 편광기(5)의 편광면(반사면)(5a1) 상의 격막(3)을 거쳐 다수의 광 비임을 부-주사 방향으로 선형 화상으로서 집속시킨다.
인용 부호 5는 전기 모터와 같은 구동 수단(도시 안됨)에 의해 도5에 도시된 화살표(5a)에 의해 지시된 방향으로 소정 속도로 회전하도록 구동된 회전 다각 거울일 수 있는 편광기를 지시한다.
인용 부호 6은 fθ 특성을 나타내고 굴절 광학 소자(61) 및 회절 광학 소자(62)를 포함하는 제3 광학 소자로서의 주사 광학 소자를 나타낸다. 굴절 광학 소자(61)는 광력이 주-주사 방향 및 부-주사 방향에서 다른 단일 플라스틱 원환체 렌즈로 구성된다. 회절 광학 소자(62)는 광력이 주-주사 방향 및 부-주사 방향에서 다른 직사각형 플라스틱 회절 소자로 구성된다. 본 실시예의 직사각형 회절 소자(62)는 플라스틱으로 사출 성형되어 제조되지만, 다르게는 유리 기판 상에 복제품으로서 형성된 회절 격자일 수 있다,
이 실시예에서, 원환체 렌즈(61)는 다각 거울(5)의 회전축 중간과 피주사 표면(8)에 대해 다각 거울(5)의 측면에 배열되는 한편, 회절 광학 소자(62)는 중간점에 대해 피주사 표면의 측면에 배열된다. 각각의 상술한 목록의 광학 소자는 주-주사 방향 및 부-주사 방향 사이에 다른 광력을 가지며 다각 거울(5)로부터의 편향된 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키고 다각 거울의 편향면의 경사를 보정하도록 작동한다. 다중 비임 주사 광학 장치가 전자 사진 프린터에 사용될 때, 피주사 표면(8)은 프린터의 감광 드럼의 표면을 지칭한다. 따라서, 인용 부호 8은 이하에서 감광 드럼의 표면을 지칭한다.
인용 부호 7은 플라스틱으로 제조된 원환체 렌즈를 포함하고 광력이 주-주사 방향과 부-주사 방향에서 서로 다른 동기 검출 광학 소자를 나타낸다. 이 실시예에서, 원환체 렌즈의 표면은 주-주사 방향으로 감광 드럼(8)의 표면을 주사하는 타이밍(동기화 타이밍)을 제어하기 위해 다각 거울(5)[동기 검출 광 비임(73)]로부터 다수의 광 비임에 대해 사실상 직교하고 슬릿(71) 근처의 동기 검울 광 비임(73)을 주-주사 방향 및 부-주사 방향으로 집속시키도록 제조된다. 인용 부호 75는 주-주사 방향으로 감광 드럼(8)의 표면을 주사하는 타이밍을 조절하기 위해 후술하게 될 BD 센서(72)에 동기 검출 광 비임(73)을 반사시키기 위한 거울(이하 "BD 거울"이란 함)을 지칭한다. 인용 부호 71은 감광 드럼(8)의 표면과 동등한 위치에 배열된 슬릿을 나타낸다. 인용 부호 74는 BD 거울(75)를 만들기 위한 집속 렌즈로서 작용하는 비임 검출 렌즈(BD 렌즈)를 나타내며 BD 센서(72)는 복합 관계를 보여주며 BD 거울(75)의 경사를 정정한다. 인용 부호 72는 BD 센서(광센서)를 포함하는 동기 검출 수단을 나타낸다. 본 실시예의 동기 검출 수단(72)은 감광 드럼(8)의 표면 상에서 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 다수의 발광부로부터 발광된 다수의 광 비임 각각의 주사 타이밍을 제어하는 데 사용된다. 즉, 다수의 광 비임이 본 실시예에서 서로 다른 각각의 파장을 가질 때, 각 광 비임의 주사 작업의 개시 타이밍은 다수의 광 비임의 주사 영역의 중심이 피주사 표면 상에서 서로 일치하도록 제어된다.
본 실시예에서, 적용된 화상 정보의 기능으로서 광학적으로 변조되고 다중 반도체 레이저(1)로부터 발광된 한 쌍의 발산성 광 비임(도5에서는 하나만 도시됨)은 시준 렌즈(2)에 의해 사실상 시준되어 원통형 렌즈(4)로 들어가기 전에 다량의 광에 대해 격막(3)에 의해 억제된다. 그 후, 원통형 렌즈(4)로 들어가는 사실상 시준된 광 비임은 주-주사 면에서 변조되지 않고 부-주사 면에서 수렴되어 렌즈를 떠나서 편광기(다각 거울)(5)의 편광면(5a1) 상에 (주-주사 방향을 따라 진행하는) 각각의 집속된 선형 화상을 생성한다. 그 후, 편광기(5)의 편광면(5a1)에 의해 편향된 두 개의 광 비임은 원환체 렌즈(61)와 회절 광학 소자(62)를 경유해서 감광 드럼(8)의 표면 상의 많은 광점으로서 집속되어 편광기(5)가 화살표(5a) 방향으로 회전할 때 화살표(8a)에 의해 지시된 방향으로 일정 속도로 감광 드럼(8)의 표면을 주사한다. 결국, 화상이 기록 매체인 감광 드럼(8)의 표면 상에 기록된다.
동시에, 본 실시예의 다각 거울(5)에 의해 반사되어 편향된 두 개의 동기 검출 광 비임(73)은 동기 검출 광학 소자(7), BD 거울(75), 슬릿(71) 및 BD 렌즈(74)를 경유해서 BD 센서(72)로 안내된다. 그 후, BD 센서(72)의 출력 신호를 검출하여 얻어진 주-주사 방향으로의 두 개의 BD 신호(동기화 신호)는 감광 드럼(8)의 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 주사 타이밍(동기화 타이밍)을 제어하는 데 사용된다.
위에서 지적한 바와 같이, 플라스틱 재료로 사출 성형에 의해 제조된 단일 원환체 렌즈의 표면은 본 실시예의 동기 검출 광 비임(73)에 대해 사실상 직교하도록 배열된다. 결국, 예컨대, 레이저(B)의 광원의 파장이 도5에 도시된 바와 같이 다중 반도체 레이저(1)의 레이저(A)에 대해 변위되면, 동기 검출 타이밍(기록 동기화 신호)은 주-주사 방향으로 변위되지 않게 될 것이다. 도5에는 레이저(A) 및 레이저(B)로부터의 광 비임의 집속 위치만이 도시되어 있다.
반면에, 주사 타이밍은 감광 드럼(8)의 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 제어되기 때문에, 레이저(B)의 광원 파장이 레이저(A)에 대해 변위되면, 감광 드럼(8)의 표면 상의 광 비임의 위치(집속 위치)는 주사 광학 소자(6)의 광축상에서만 서로 일치하고 주사 광학 소자의 배율은 임의의 다른 위치에서 광축에 대해 대칭적인 변이를 보여준다. 환경 변화로 인한 주사 광학 소자(6)의 회절율도 유사한 결과를 나타낸다.
따라서, 본 실시예에서, 동기 검출 타이밍은 환경 변화로 인한 굴절률 및 파장의 변이에도 불구하고 변위되지 않아서 화상 영역의 집속 위치는 도6에 도시된 바와 같은 주사 광학 소자의 광축에 대해 대칭적으로 변화하도록 제조된다. 결국, 배율 변이는 화상 도시 개시측 및 종료측에 할당될 수 있어서 결과적으로 파형 난조의 범위를 공지된 유사한 장치의 파형 난조의 반 정도로 저감시킨다.
따라서, 주사 타이밍이 감광 드럼(8)의 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심에서 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 제어되고 단일 원환체 렌즈의 표면이 동기 검출 광 비임(73)에 대해 사실상 직교하도록 배열된 본 실시예에 의해서, 환경 변화에 기인하는 파장(초기 파장) 및 배율 변이로 인한 다중 비임 주사 광학 장치의 파형 난조 현상은 사출 성형에 의해 제조되고 배율 색수차가 보정되지 않은 저렴한 플라스틱 렌즈가 주사 광학 소자로 사용되더라도 효과적으로 억제될 수 있다.
본 실시예의 주사 광학 소자는 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자를 포함하며, 제1 실시예의 장점은 단지 굴절 광학 소자만을 포함하는 주사 광학 소자를 사용함으로써 실현될 수 있다는 것이다.
[제2 실시예]
도7은 본 발명에 따른 다중 주사 광학 장치의 제2 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도이다.
도7에서, 인용 부호 11, 12, 13 및 14는 각각의 주사 광학 장치를 나타내며, 인용 부호 21, 22, 23 및 24는 많은 화상 캐리어로서 작용하는 각각의 감광 드럼을 나타내며, 인용 부호 31, 32, 33 및 34는 각각의 현상 유닛을 나타내며, 인용 부호 41은 이송 벨트를 나타낸다.
본 실시예의 칼라 화상 형성 장치는 C(시안), M(마젠타), Y(옐로우) 및 B(블랙)으로 된 네 개의 칼라에 대해 배열된 전부 네 개의 주사 광학 장치(11, 12, 13, 14)를 포함하며, 각각의 화상 신호(화상 정보)를 대응 감광 드럼(21, 22, 23, 24) 상에 평행하게 기록하고 칼라 화상 인쇄 작업을 고속으로 수행하도록 제조된다.
위에서 지적한 바와 같이, 본 실시예의 칼라 화상 형성 장치는 각각의 변조 신호에 따라 네 개의 주사 광학 장치(11, 12, 13, 14)로부터 발광되는 각각의 광 비임에 의해 각각의 감광 드럼(21, 22, 23, 24)의 대응 표면 상에 잠상을 형성하도록 제조된다. 특히, C(시안), M(마젠타), Y(옐로우) 및 B(블랙)의 잠상은 각각의 감광 드럼(21, 22, 23, 24)의 대응 표면 상에 형성되어 단일 완전(full) 칼라 화상을 생성하도록 다중 양식으로 기록 매체 상에 전사된다.
따라서, 칼라 화상은 단색 화상 처럼 고속으로 인쇄될 수 있다. 그러나, 네 개의 칼라는 본 실시예에서 단일 주사 광학 소자를 공유하지 않기 때문에, 주사 위치(정합)가 변이를 보일 수 있어서 결과적으로 서로 다른 칼라 사이에서 상대적 정합 불일치를 발생시키고 생성된 화상의 질을 저하시킨다.
이런 문제를 방지하기 위해서, 다수의 주사 광학 장치를 포함하는 본 실시예에 따른 직렬식 칼라 화상 형성 장치에서, 각각의 주사 광학 장치의 주사 타이밍은 상술한 제1 실시예에서 설명한 바와 동일한 방식으로 주-주사 방향으로 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 대응 감광 드럼의 표면 상에서 제어된다. 즉, 광 검출(BD) 센서 및 피주사면 상에서 주-주사 방향으로 주사 폭의 중심은 광학적으로 동등하게 유지된다. 이것을 실현시키기 위해, 플라스틱 재료를 사용하여 성형에 의해 단편으로 제조된 동기 검출 광학 소자의 표면은 각각의 주사 광학 장치에서 동기 검출 광 비임에 대해 사실상 직교하도록 배열된다.
결국, 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, 동기 검출 타이밍은 네 개의 주사 광학 장치의 광원의 파장이 서로 다르더라도 변위하지 않는다. 마찬가지로, 동기 검출 타이밍은 임의의 동기 검출 광학 소자의 굴절률가 환경 변화로 인해 변위되더라도 변위되지 않는다.
반면에, 주사 타이밍은 각각의 감광 드럼의 표면 상에서 주사 방향으로의 주사 폭의 중심 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 제어되기 때문에, 네 개의 주사 광학 장치중 임의의 것의 광원의 파장이 서로에 대해 변위되더라도, 감광 드럼의 표면 상의 광 비임의 위치(집속 위치)는 주사 광학 소자의 광축 상에서만 서로에 대해 일치하며 주사 광학 소자의 배율은 임의의 다른 위치에서 광축에 대해 대칭적인 변이를 나타낸다. 환경 변화로 인한 주사 광학 소자의 굴절률의 변이도 유사한 결과를 나타낸다.
따라서, 본 실시예에서, 환경 변화로 인한 굴절률 및 파장의 변이에도 불구하고 변위되지 않아서 화상 영역의 집속 위치는 도8에 도시된 바와 같은 주사 광학 소자의 광축에 대해 대칭적으로 변화하도록 제조된다. 결국, 배율 변이는 화상 도시 개시측 및 종료측에 할당될 수 있어서 결과적으로 파형 난조의 범위를 공지된 유사한 장치의 파형 난조의 반 정도로 저감시킨다. 도8은 B(블랙)과 C(시안) 사이의 칼라 변이를 나타내고 있으며, 유사한 결과가 다른 칼라에서도 얻어진다.
따라서, 주사 타이밍이 감광 드럼의 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심에서 또는 중심 근처에서 주-주사 방향으로 제어되고 단일 원환체 렌즈의 표면이 각각의 주사 광학 장치에서 동기 검출 광 비임에 대해 사실상 직교하도록 배열된 직렬식 칼라 화상 형성 장치에 사용되는 주사 광학 장치의 실시예에 의해서, 환경 변화에 기인하는 파장 변이 및 배율 변이로 인한 다른 칼라 사이의 상대적 정합 불일치의 범위는 사출 성형에 의해 제조되고 배율 색수차에 대해 보정되지 않은 저렴한 플라스틱 렌즈가 주사 광학 소자에 사용되더라도 효과적으로 억제될 수 있다.
칼라 화상 형성 장치의 본 실시예에 따른 주사 광학 소자는 제1 실시예에서 설명한 것과 같은 다중 비임 주사 광학 장치로 대체할 수 있다.
[제3 실시예]
도9는 다중 비임 주사 광학 장치인 본 발명의 제3 실시예의 주요부를 주-주사 방향을 따라 취한 개략 단면도이다. 도9에서, 도5에서와 동일한 구성 요소는 각각 동일한 기호로 나타내었다.
이 실시예는 플라스틱 재료로 사출 성형에 의해 주사 광학 소자의 굴절 광학 소자가 동기 검출 광학 소자와 일체로 형성된다는 점만이 제1 실시예와 다르다. 즉, 본 실시예는 형상 및 광학적 효과에 있어서 제1 실시예와 사실상 동일하다. 따라서, 이 실시예는 제1 실시예와 마찬가지로 작동한다.
도9를 참조하면, 인용 부호 17은 사출 성형에 의해 형성되고 원환체 렌즈인 동기 검출 광학 소자 및 원환체 렌즈인 굴절 광학 소자로서 작동하는 일체형 플라스틱 광학 소자를 나타낸다. 이 장치에 의해, 동기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자의 공간적 충돌이 제거됨으로써 화상 영역에 근접한 위치에서의 주사 위치를 검출할 수 있도록 해서 파형 난조 현상을 저감시킨다.
동기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자는 본 실시예에서 일체로 형성되지만, 동기 검출 광학 소자 및 원통형 렌즈인 제2 광학 소자는 다르게는 원재로서 플라스틱을 사용하여 사출 성형에 의해 일체형 구성 요소로서 형성될 수 있다. 대안으로서는, 동기 검출 광학 소자, 굴절 광학 소자 및 원통형 렌즈는 원재로서 플라스틱을 사용하여 사출 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다. 본 실시예는 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 칼라 화상 형성 장치에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 성형된 플라스틱 렌즈가 배율 색수차 보정 처리를 거치지 않고 사용될 때 많은 발광부로부터 발광된 다수의 광 비임 사이의 초기 파장 변이와 환경 변화로 인해 발생할 수 있는 파형 난조를 효과적으로 저감시킬 수 있는 다중 비임 주사 광학 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 단순한 형상을 갖고, 많은 발광부로부터 발광된 다수의 광 비임 사이의 초기 파장 차이(파장 불일치)와 환경 변화로 인한 상대적 정합 불일치가 서로 다른 칼라(칼라 불일치) 사이에서 발생하는 직렬형 칼라 화상 형성 장치의 상술한 문제가 없는 칼라 화상 형성 장치를 제공한다.

Claims (39)

  1. 다수의 광 비임 발광부를 갖는 광원과,
    상기 광원의 다수의 광 비임 발광부로부터 각각 발광된 다수의 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와,
    상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과,
    상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임중 적어도 하나의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 다수의 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기를 포함하며,
    상기 주사 개시 타이밍은 상기 다수의 광 비임이 서로 다른 각각의 파장을 가질 때 상기 광 비임의 주사 영역의 중심이 피주사 표면 상에서 서로 일치하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 광 비임을 수렴해서 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 더 포함하며,
    상기 검출 광학 소자의 광학면은 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검출 광학 소자는 원환체 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 검출 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 주사 광학 시스템은 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 광원으로부터 발광되는 다수의 광 비임을 상기 편광기로 안내하기 위한 입사 광학 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 입사 광학 시스템은 상기 광원으로부터 발광된 다수의 광 비임의 각각을 시준하기 위한 제1 렌즈와, 편광기의 편광면 상에 상기 다수의 시준된 광 비임의 각각을 주-주사 방향으로 연장된 선형 화상으로서 집속시키기 위한 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 검출 광학 소자 및 상기 제2 렌즈는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광 검출기는 상기 편광기에 의해 편향된 다수의 광 비임의 각각의 일부를 검출해서 각각의 상기 다수의 광 비임의 각각의 주사 개시 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  12. 다수의 광 비임 발광부를 갖는 광원과,
    상기 광원의 다수의 광 비임 발광부로부터 각각 발광된 다수의 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와,
    상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과,
    상기 편광기에 의해 편향된 상기 다수의 광 비임중 적어도 하나의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 다수의 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기와,
    상기 검출 광 비임을 수렴해서 이것을 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 포함하며,
    상기 검출 광학 소자의 광학면은 상기 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 검출 광학 소자는 원환체 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 검출 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 주사 광학 시스템은 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 제조된 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 광원으로부터 발광되는 다수의 광 비임을 상기 편광기로 안내하기 위한 입사 광학 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 비임 주사 광학 장치.
  19. 광원과 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와 상기 편광기에 의해 편향된 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과 상기 편광기에 의해 편향된 상기 광 비임의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기를 각각 포함하며, 상기 광 검출기 및 피주사 표면 상에서 주-주사 방향으로의 주사 폭의 중심은 광학적으로 동등하게 유지되는 다수의 주사 광학 장치, 및
    각각의 서로 다른 칼라로 화상을 형성하기 위해 상기 주사 광학 장치의 피주사 표면 상에 각각 배열된 다수의 화상 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치는 상기 검출 광 비임을 수렴해서 이것을 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 더 포함하며,
    상기 검출 광학 소자의 광학면은 상기 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 검출 광학 소자는 원환체 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  22. 제20항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 검출 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  23. 제20항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 주사 광학 시스템은 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  24. 제23항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  25. 제24항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  26. 제20항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치는 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 상기 편광기로 안내하기 위한 입사 광학 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  27. 제26항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 입사 광학 시스템은 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 시준하기 위한 제1 렌즈와, 편광기의 편광면 상에 상기 시준된 광 비임을 주-주사 방향으로 연장된 선형 화상으로서 집속시키기 위한 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  28. 제27항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 검출 광학 소자 및 제2 렌즈는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  29. 제19항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 광원은 서로에 대해 독립적으로 변조된 다수의 광 비임을 발광하기 위한 다수의 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  30. 광원과 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 편향시키기 위한 편광기와 상기 편광기에 의해 편향된 광 비임을 피주사 표면 상에 집속시키기 위한 주사 광학 시스템과 상기 편광기에 의해 편향된 상기 광 비임의 일부를 검출 광 비임으로서 검출함으로써 상기 광 비임의 주사 개시 타이밍을 제어하기 위한 광 검출기와 상기 검출 광 비임을 수렴해서 이것을 상기 광 검출기로 안내하기 위한 검출 광학 소자를 각각 포함하며, 상기 검출 광학 소자의 광학면은 상기 검출 광 비임에 대해 직교하도록 배열된 다수의 주사 광학 장치, 및
    각각의 서로 다른 칼라로 화상을 형성하기 위해 상기 주사 광학 장치의 피주사 표면 상에 각각 배열된 다수의 화상 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  31. 제30항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 검출 광학 소자는 원환체 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  32. 제30항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 검출 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  33. 제30항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 주사 광학 시스템은 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 굴절 광학 소자 및 회절 광학 소자는 플라스틱 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 검출 광학 소자 및 굴절 광학 소자는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 제조된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  36. 제30항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치는, 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 상기 편광기로 안내하기 위한 입사 광학 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  37. 제36항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 입사 광학 시스템은 상기 광원으로부터 발광된 광 비임을 시준하기 위한 제1 렌즈와, 주-주사 방향으로 연장된 선형 화상으로서 편광기의 편광면 상에 상기 시준된 광 비임을 집속시키기 위한 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  38. 제37항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 검출 광학 소자 및 제2 렌즈는 플라스틱 재료를 사용하여 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
  39. 제30항에 있어서, 각각의 상기 주사 광학 장치의 상기 광원은 서로에 대해 독립적으로 변조된 다수의 광 비임을 발광하기 위한 다수의 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 화상 형성 장치.
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