KR20010067173A - 다중 빔 주사 광학 시스템 및 그것을 이용한 화상 형성 장치 - Google Patents

다중 빔 주사 광학 시스템 및 그것을 이용한 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

비교적 간단한 구조와 고속으로 고품질의 인쇄를 구현할 수 있는 다중 빔 주사 광학 시스템 및 이를 이용한 화상 형성 장치가 제공된다. 다중 빔 주사 광학 시스템은 주 주사 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 발광 영역을 가지 광원으로부터 방출된 복수의 빔을 유도하기 위한 입사광 유닛; 편향기에 의해 편향된 복수의 빔을 주사되는 표면상에 집속하기 위한 주사 광학 수단; 및 편향기에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 슬릿면의 리턴 거울을 통해 렌즈 단면에 의해 모으고, 주사되는 표면상에 주사 시작 위치의 타이밍을 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 제어하기 위한 동기 검출 광학 유닛을 포함한다. 구성요소는 δM이 동기 검출기로 유도되는 빔의 주 주사 단면 및 슬릿면으로부터의 관점으로 초점 이탈양이고, δX는 주사되는 표면상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양이라는 조건(A)를 만족하도록 설정된다.

Description

다중 빔 주사 광학 시스템 및 그것을 이용한 화상 형성 장치{MULTI-BEAM SCANNING OPTICAL SYSTEM AND IMAGE FORMING APPARATUS USING IT}
본 발명은 다중 빔 주사 광학 시스템에 관한 것으로, 특히 비교적 간단한 구조 및 고속으로 고품질의 프린팅을 구현할 수 있는 예를 들어 레이저 빔 프린터, 디지털 복사기 등과 같은 화상 형성 장치에 적절하게 적용할 수 있다.
레이저 빔 프린터, 디지털 복사기 등과 같은 화상 형성 장치에서 지금까지 사용된 주사 광학 시스템은 광원으로부터 방사된 광이 입사 광학 수단에 의한 편향 수단으로 가이드되고, 편향 수단에 의해 편향된 광이 주사 광학 수단에 의해 주사될 표면인 감광 드럼의 표면 상에 스폿 형태로 초점화되며, 감광 드럼의 표면이 광에 의해 광학적으로 주사되는 그러한 구조로 구성된다.
화상 형성 장치의 보다 고성능 및 개선된 기능으로의 최근 경향에 따라, 보다 고속의 필요성이 커지고 이러한 필요성을 충족시키기 위해 복수의 광원 사용이 연구중이다. 예를 들어, 일본특허출원 공개 번호 09-54263호는 광원으로서 직선으로 배열된 복수의 레이저 빔을 방사하기 위한 단일 칩의 광원인, 다중 빔 레이저 칩을 이용하는 다중 빔 주사 광학 시스템을 제안하고 있다.
이러한 다중 빔 주사 광학 시스템의 경우에, 화상의 시작 위치를 정확하게 제어하기 위해 화상 신호의 기록 바로 전에 동기성 (BD 광학 시스템)의 검출용 광학 수단을 제공하는 것이 일반적인 관례이다.
도 22는 종래 다중 빔 주사 광학 시스템의 주 주사 방향으로의 주요 단면도(주 주사 단면도)이다. 동도에서, 번호 51은 예를 들어 반도체 레이저의 두개의 광방사 영역(광원)을 갖는 광원 유닛을 표기한다. 두개의 광 방사 영역은 주 주사 방향 및 부 주사 방향으로 서로 이격된다. 번호 52는 각 광 방사 영역으로부터 방사된 각각의 빔을 소정의 광학 빔 형태로 형태화하는 개구 스톱을 표기한다. 번호 53은 개구 스톱(52)을 통과해 온 빔을 거의 평행한 빔으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈를 표기한다. 번호 54는 부주사 방향만으로의 선정된 굴절률을 갖는 실린더형 렌즈를 나타낸다. 개구 스톱(52), 콜리메이터 렌즈(53) 및 실린더형 렌즈(54)와 같은 소자 각각은 입사 광학 수단(62)의 소자를 구성한다.
번호 55는 예를 들어 회전 다각형 미러로 구성되고, 모터(도시되지 않음) 등과 같은 구동 수단에 의해 도면 에 화살표 a의 방향으로 일정 속도로 회전되는 편향 수단을 나타낸다. 번호 56은 f-θ 특성을 갖는 주사 광학 수단을 나타내는데, 이는 제1 및 제2 f-θ 렌즈로서 두 f-θ 렌즈를 갖는다. 주사 광학 수단(56)은 광편향기(55)의 편향 면(55a) 근처 및 부주사 부에 주사될 표면으로서 감광 드럼 표면(57)의 근처 간의 공액(conjugate)을 설정하여, 기울기 보정 기능을 갖는다.
번호 58은 이하 설명되는 동기성 검출기(61)를 향해 감광 드럼 표면(57) 상의 시작 위치의 타이밍을 조절하기 위한 동기성 신호의 검출용 복수의 빔(BD 빔)을 반사시키는 리턴 미러(이하 "BD 미러"로 지칭됨)를 나타낸다. 번호 59는 감과 드럼 표면(57)에 대응하는 지점에 의치한 슬릿판(이하 "BD 슬릿판"로 지칭됨)을 나타낸다. 번호 60은 BD 미러(58) 및 동기성 검출기(61) 간의 공액 관계를 설정하도록탑재되고, BD 미러(58)의 표면 기울기를 보정하는 이미징 렌즈(이하 "BD 렌즈"로 지칭함)를 나타낸다. 번호 61은 동기성 검출기로서의 포토센서(이하 "BD 센서"로 지칭됨)를 나타낸다. 리턴 미러(58), BD 슬릿판(59),BD 렌즈(60) 및 BD 센서(61)와 같은 소자 각각은 동기성 검출 광학 수단(또는 BD 광학 시스템)을 의 소자를 구성한다.
동일 도면에서, BD 빔 각각에 대해 BD 검출이 수행되고, 감광 드럼 표면(57) 상으로 화상 기록을 위한 주사 시작 지점의 타이밍은 BD 센서(61)로부터 출력을 이용하여 BD 빔 각각에 대해 조절된다.
부수적으로, 복수의 광 방사 영역(광원)을 갖는 다중 빔 주사 광학 시스템의 경우에, 광원 간의 주 주사 방향으로의 이격이 주사시 다양한 이유로 점점 가변한다면, 결국 프린트 화상을 열화시킬 것이다. 주사 동안 광 방사 영역 간의 주 주사 방향으로의 이격의 변화가 없는 경우에서도, 각 광 방사 영역의 기록 시작 지점 간의 편차가 있는 경우 또한 프린트 화상은 열화될 것이다.
상기 현상을 유발하는 원인은 BD 슬릿면 상의 BD 빔의 초점 이탈 양 및 주사될 표면 상의 주사 빔의 초점 이탈 양 간의 차이의 존재에서 기인함을 생각할 수 있다.
이는 도 16a 및 16b 내지 21a, 21b, 및 21c를 참조하여 이하 설명된다. 예시의 복잡성을 피하기 위해 도 17a, 도 18a, 도 20a, 및 도 21a에서 주변 광선은 생략됨을 알 수 있다.
도 16a는 각 빔(이 경우 A 및 B 빔)이 BD 슬릿판 상의 하나의 에지에서 주주사 방향으로 단지 초점화되는 상태를 도시한다. A 빔은 도면에서 슬릿판을 좌에서 우로 주사하고 우선 BD 슬릿판에서의 슬릿의 좌측 에지에서의 BD 센서에만 단지 입사하는데, BD 센서는 A 빔의 입사를 나타내기 위해 신호를 출력한다. B 빔 또한 좌에서 우로 슬릿판을 주사하며, A 빔과 같이 BD 슬릿판에서의 슬릿의 좌측 에지에서의 BD 센서에 입사하는데, BD 센서는 B 빔의 입사를 나타내기 위해 신호를 출력한다. A 및 B 빔의 기록 시작 지점의 타이밍은 두 신호의 타이밍을 검출함으로써 조절된다.
그러나, 만약 BD 광학 시스템을 통과해 온 A 및 B 빔의 주 주사부에서의 초점 위치가 이와 같은 측방향, 즉 도 17a에 도시된 바와 같이 편향 수단을 향하여 δM만큼 시프트되다면, A 및 B 빔의 시작 위치 간의 차이를 유발하도록, 이하 설명되는 바와 같은 현상을 유발할 것이다. 초점 이탈 없는 A 빔(실제적인 A 빔)이 BD 슬릿판에서의 슬릿의 좌측 에지에서 집중되고 이 지점에서 BD 센서로 입사된다. 대조적으로, 초점 이탈을 갖는 A 빔(원래 A 빔)은 BD 센서의 표면에 이미 입사되었다(도면에서 우측 점선). A 빔은 도면에서 좌측 실선의 위치에 도잘할 때 BD 센서로 실제 입사하기 시작한다. 반면에, B 빔(원래의 B 빔)은 좌측 점선에서의 BD 센서로 입사하기 시작해야하지만 초점 이탈 때문에 센서로 입사하지 못한다. 실제로, B 빔은 우측 실선의 위치에 있는 BD 센서로 우선 입사할 수 있어서, 좌측 점선 및 우측 실선 간의 편차에 의해 B 빔의 시작 타이밍은 이후가 된다. 결과적으로, A 빔 및 B 빔의 시작 위치는 BD 슬릿면 상의 두 점선 사이의 거리에 동일한 차이를 가질 것이다.
A 빔 및 B 빔의 시작 위치 사이의 차이 δY는 초점 이탈 양 δM 및 입사각 θ[rad](BD 광학 시스템의 광축에 평행하게 빔이 입사될 때 0[rad]이 되는 입사각)에 의해 결정되고 다음과 같이 대략적으로 설명될 수 있다.
유사하게, 각 광 방사 영역의 시작 위치 사이의 최대 차이 δYtotal은 다음과 같이 결정될 수 있고, 여기서 θmax[rad]은 입사각 사이의 최대 각 차이를 나타낸다.
그러므로, δYamx는 각 주사선의 시작 위치 간의 허용가능한 최대 차이를 나타내며, δMmax는 δYmax로부터 결정된 허용가능한 최대 초점 이탈을 나타내며, 다중 빔 주사 광학 시스템은 초점 이탈 양 δM이 다음 관계식을 만족하도록 구성될 필요가 있다.
δYmax가 부주사 방향으로 해상도의 약 절반 이상이 되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 범위를 넘으면, 인접 수평선이 서로 시프트될 때 보이기 시작할 것이며, 프린팅 결과는 매우 보기 어렵게 될 것이다.
이와 관련하여, δYmax=10 ㎛(이는 1200 dpi의 밀도의 1/2 도트와 동일함)이고, θmax=0.5[rad]이라고 가정하면, 최대 초점 이탈은 다음과 같이 될 것이다.
δMmax=1.15 mm
그러나, 상기 부등식 (1) 내지 (3)은 단지 BD 광학 시스템이 초점을 벗어날 때 유지된다. 만약 BD 광학 시스템의 것과 동일한 양 및 동일한 방향(도 17a 및 도 17b의 편향 수단에 대해)으로 동일한 방향으로 주사될 표면 상으로 초점 이탈이 또한 발생하면, 도트 시프트로 불리우는 A 빔 및 B 빔의 시작 위치 사이의 차이가 거의 발생하지 않는다. BD 광학 시스템을 통과해 온 A 및 B 빔의 주 주사부에서의 초점 위치가 이와 같은 측, 즉 도 18a에 도시된 바와 같이 편향 수단을 향해 δM만큼 시프트된다고 가정하자. 이 때 도트 시프트는 상기 설명한 바와 같이 A 및 B 빔 간에 나타날 것이다. 그러나, 만약 주사될 표면 상에 δM의 균일 초점 이탈이 있으면, 도 18b에 도시된 바와 같이 도트 시프트는 지점 δM에서 개별적으로 나타날 것이다.
그러나, 이상적인 화상 평면(주사된 표면)은 그 측상에 δM 별도로 배치되고 두개의 A 및 B 빔 간의 거리는 A 및 B 빔이 이상적인 화상 평면(주사될 표면)에 입사될 대 거의 0이 된다. 도 18c는 축에 가까운 광선 사이의 위치 관계를 도시하고, 도트 시프트가 A 및 B 빔의 주 광선을 따른 경사선 및 주사될 표면과는 별도의 지점 δM에 직선을 따른 베이스를 갖는 삼각형, 및 도 18a에서의 점선으로 가리켜진 원래의 A 및 B 빔에 따른 경사선 및 BD 슬릿면을 따른 베이스를 갖는 삼각형 간의 일치에 가까운 관계가 있다는 사실로부터, 도트 시프트가 취소된다는 것을 알 수 있다. 그러나 이 경우, 주사될 표면 상의 위치는 최상의 스폿 지점에서 벗어나지만, 화상 품질은 초점 위치가 하용가능한 깊이 범위 내에 있는 한 거의 영향받지 않는다.
상술된 경우에 BD 슬릿 평판의 이 측면으로 초점 위치가 시프트되지만, 도 19a 및 19b 내지 도 21a, 21b, 및 21c에 도시된 바와 같이, BD 슬릿 평판의 그 측면으로 초점 위치가 시프트되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
위 설명을 역으로 관찰하면, 주사될 표면상에 균일한 초점 이탈이 존재하는 곳에서, BD 광 시스템에서의 초점 위치가 또한 유사하게 편향하지 않으면 화상이 열화될 것이라는 것을 알 수 있다. 주사될 표면상의 초점 이탈양(defocus amount) 및 BD 광 시스템에서의 초점 이탈양이 상호 별도로 정상화(normalized) 될 때, 초점 이탈양이 상호 반대이면 많은 도트 시프트가 발생할 것이라는 것이 예상될 수 있다. 또한, 주사될 표면상에 굴곡이 많으면 빔들 사이의 간격도 또한 굴곡에 따라서 변화할 것이라는 것을 예상할 수 있다. 따라서, 주사될 표면상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양 δx 는 수학식 (3)으로부터 아래의 식을 만족시킨다는 것을 알 수 있다.
물론, 주사될 표면에 대한 각 빔들의 경사각이 정확히 같다면, 주사선의 시작 지점들은 균일하게 편향할 것이고, 시작 지점들이 다같이 단조 편향하기 때문에각 광 방사 영역의 시작 지점들 사이에는 편차가 발생하지 않을 것이다.
그러나, 상술된 바와 같은 조건은, 광 방사 영역이 주 주사(main scanning) 방향에서 편향되지 않는 상태에 놓이는, 즉 부 주사(sub-scanning) 방향의 선에 정렬되는 경우를 제외하거나, 또는 릴레이 광 시스템을 사용하여 각 빔들의 주 광선들이 폴리곤 미러 표면상에서 교차되는 경우를 제외하고는 실현될 수 없다. 광 방사 영역들이 이러한 방식으로 배치되고, 특히, 시스템은 부 주사 방향에서의 확대 시스템으로서 구성되는 전자의 경우에, 광 방사 영역들 사이의 거리가 대략 수 ㎛ 에서 수십 ㎛(한편 상용화가 가능하기 위해서는 복수 레이저의 광 방사 영역들 사이의 거리가 일반적으로 약 100 ㎛ 임)로 일반적으로 너무 짧고, 크로스토크(crosstalk)를 초래하여 각 광 방사 영역들의 광도들 사이의 차이가 안정된 발진을 방해하게 하고, 또한 수명을 단축시킬 것이다. 후자의 경우에, 릴레이 광 시스템의 사용은 필요한 광 소자들의 수를 증가시켜 크기 및 비용의 관점에서 바람직하지 못하다.
BD 광 시스템 내에 BD 슬릿이 없는 다중 빔 주사 광학 시스템들의 경우에, BD 센서의 에지부들은 BD 슬릿으로서 기능하게 되므로, BD 슬릿 평판내의 슬릿의 좌측 에지를 BD 센서의 유효부의 좌측 에지로 교체하고, BD 슬릿면을 BD 센서의 수광(photoreceptive) 표면으로 교체함으로써 상술한 설명이 이해될 수 있다.
상술한 설명의 도면에서 주사 방향은 도면의 좌측에서 우측을 향하였지만, 기입 시작의 타이밍을 결정하기 위한 BD 슬릿 평판 내의 슬릿의 좌측 에지가 우측 상의 BD 슬릿 평판 내의 슬릿의 우측 에지(도시되지 않음)로 교체된다는 점을 제외하고는 반대 주사 방향의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로 고품질의 프린팅을 고속으로 구현할 수 있는 다중 빔 주사 광학 시스템, 및 이것을 이용한 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 2는 발광 영역의 배열을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예 2의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예 3의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 4의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예 5의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예 5에서의 각 조정 수단을 도시한 도.
도 8a 및 8b는 본 발명의 실시예 5에서의 각각의 빔의 프린팅 위치(조절전) 및 슬릿의 경사를 예시하는 예시도.
도 9a 및 9b는 본 발명의 실시예 5에서 각각의 빔의 프린팅 위치(조절전) 및 슬릿의 경사를 예시하는 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예 6의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 11a, 11b 및 11c는 본 발명의 실시예 6에서 슬릿의 주요부를 도시하는 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예 7의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 13은 본 발명의 실시예 8의 주 주사 방향을 따른 단면도.
도 14는 본 발명의 실시예 9의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 15는 본 발명의 실시예 10의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 16a 및 16b는 초점이 이쪽으로(편향 수단 쪽으로) 시프트되기 전 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 17a 및 17b는 초점이 이쪽으로(편향 수단 쪽으로) 시프트된 후 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 18a, 18b, 18c는 초점이 이쪽으로(편향 수단 쪽으로) 시프트된 후 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 19a 및 19b는 초점이 저쪽으로(편향 수단으로부터 멀리) 시프트되기 전 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 20a 및 20b는 초점이 저쪽으로(편향 수단으로부터 멀리) 시프트된 후 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 21a, 21b, 21c는 초점이 저쪽으로(편향 수단으로부터 멀리) 시프트된 후 빔들 간의 위치 관계를 도시하는 설명도.
도 22는 종래의 다중빔 주사 광학 시스템의 주 주사 방향에 따라 절취된 단면도.
도 23은 본 발명의 실시예 12의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 24는 본 발명의 실시예 13의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 25는 본 발명의 실시예 14의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 26은 본 발명의 실시예 15의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 27은 본 발명의 실시예 16의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 28은 본 발명의 실시예 17의 주 주사 방향을 따라 절취된 단면도.
도 29a, 29b, 29c는 초점 이탈(defocus)와 각각의 주 광선들과의 관계를 도시하는 설명도.
도 30은 본 발명의 조정 수단을 도시하는 설명도.
도 31은 본 발명의 화상 형성 장치를 도시하는 개략도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞
1: 광원 유닛
1a,1b: 발광 영역
2: 콜리메이터 렌즈
3: 조리개
4: 원통 렌즈
5: 광편향기
6: 주사 광학 수단
7: 감광 드럼 표면
8: 렌즈부
9: 슬릿판
10: 동기 검출기(광센서)
11: BD 렌즈
12: BD 미러
BD 광 시스템의 광 축과 평행하게 빔들이 경사진 경우를 제외하고는(폭을 갖는 빔들은 BD의 타이밍에 대한 이해를 복잡하게 하기 때문에 다음 설명에서 각 빔들의 주요 선에 의해 빔들을 나타낼 것이다) 도 22- BD 빔들의 초점 위치가 렌즈들의 제조 에러, 조립 에러, 렌즈들의 초점 에러 등 때문에 BD 슬릿면으로부터 편향됨 -에 도시된 바와 같이 BD 빔들 각각에 대한 BD 검출을 수행하도록 설계된 다중 빔 주사 광학 시스템에서, 각 BD 빔들의 주 광선들이 BD 슬릿의 에지를 통과하는 타이밍은, 화상의 시작 지점들이 상호 편향되는 문제점을 야기하는 초점 이탈이 없는 것에서와는 다를 것이다.
도 29a, 29b, 및 29c는 2개의 광 방사 영역들(광원들)로부터 방사된 각 빔들의 부분 빔들(BD 빔)의 주요 광선들 사이의 위치 관계를 나타내는 주요 개략도이다. 도 29a는 초점 이탈이 없는 BD 빔들의 이상적인 상태에서 각 광 방사 영역들로부터의 주요 광선들 사이의 위치 관계를 나타내고, 도 29b는 BD 빔들의 초점 이탈이 발생하는 경우에 각 광 방사 영역들로부터의 주요 광선들 사이의 위치 관계를 나타내며, 도 29c는 특정 방법에 의한 BD 슬릿면 상의 변환 상태에서 개선된 각 광방사 영역들로부터의 주요 광선들 사이의 위치 관계를 나타낸다.
주사될 표면 상의 기입 시작 위치들은 도 29a에 도시된 바와 같이 BD 슬릿의 한쪽 에지 근처를 통과하는 빔들에 의해서 초기에 타이밍되는 반면에, 도 29b에 도시된 바와 같이 BD 빔들의 초점 이탈이 발생하면, A-빔의 경우에 BD 슬릿 평판에 의해서 본래 빔(동 도면에서 실선으로 표시됨)이 차단되고 및 A-빔의 실제 시작 지점은 점선으로 표시된 광선에 의해 결정된다. 환언하면, A-빔의 시작 지점은 A-빔의 실선의 상태로부터 점선의 상태로의 천이 정도(the degree of transition) 만큼 시프트된다. B-빔에 대해서도 동일하게 적용될 수 있으므로, 그 기입은 실선과 점선 사이의 편차만큼 빠르다. 따라서, A-빔 및 B-빔의 시작 지점들은 BD 슬릿면 상에서 실선들 사이의 거리만큼 상호 편차되게 될 것이다.
A-빔과 B-빔의 시작 지점들 사이의 편차량 δY는 초점 이탈양 δM 및 경사각 (이 경사각은 BD 광 시스템의 광 축에 대해 평행한 상태에서 0°임) 로부터 결정되고, 대략 아래와 같이 설명될 수 있다.
유사하게, 총 평향도 δYtotal은 아래와 같이 결정되는데, 여기서 θmax는 경사각들 사이의 각 차이의 최대치이다.
δYmax가 주사선들의 시작 지점들 사이의 허용가능한 편차의 최대치이고 δMmax가 δYmax로부터 결정된 허용가능한 초점 이탈의 최대치라면, 다중 빔 주사 광학 시스템은 초점 이탈양 δM이 아래의 관계를 만족하도록 구성될 필요가 있다.
예를 들어, δYmax = 11 ㎛이고 θmax = 0.5°라고 가정하면, δMmax = 1.26 ㎜ 이다.
물론, 주사될 표면들을 향하는 각 빔들의 경사각들이 정확히 같다면, 주사선들의 시작 지점은 균일하게 편차되어, 시작 지점들이 모두 함께 단조 편차하기 때문에 각 광 방사 영역들의 기입 시작 지점들 사이에 편차가 발생되지 않을 것이다.
본 발명의 일 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은, 주 주사 방향으로 상호 이격되어 떨어진 복수의 광 방사 영역들을 구비하는 광원 수단들로부터 방사되는 복수의 빔들을 편향 수단들에 유도하기 위한 광 경사 수단; 복수의 주사선들을 형성하기 위해 상기 편향 수단들에 의해 편향된 복수의 빔들을 주사될 표면상에서 초점을 맞추기 위한 광 주사 수단; 및 상기 편향 수단들에 의해 편향된 복수의 빔들의 일부를 렌즈부에 의해 슬릿면 상에 집광시킨 후, 상기 빔 들을 동기 검출기로 유도하여, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 상기 복수의 빔들 각각에 대해 주사될 표면상의 주사 시작 지점의 타이밍을 제어하기 위한 광 동기 검출 수단을 포함하되, 아래의 조건이 만족된다.
|δM1| ≤ δYmax/tan(θmax)
(여기서,
δM1 : 슬릿에서 보았을 때 동기 검출기에 유도된 빔들의 주 주사부 내의 초점 이탈양
δYmax : 주사선 당 허용가능한 도트 시프트 정도
θmax : 동기의 검출을 위해 사용된 빔들의 슬릿면에 대한 경사각들 사이에서의 최대 각 편차).
본 발명의 다른 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에서는, 주사선 당 허용가능한 도트 시프트 정도가 부 주사 방향에서의 해상도의 1/2 이하이다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은, 상기 동기 검출기로 유도된 빔들의 주주사부내의 초점 위치를 상대적으로 상기 슬릿면으로부터의 동기 검출 광 수단들의 광축의 방향으로 시프트하기 위한 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은, 상기 슬릿면의 위치 또는 상기 슬릿면을 포함하는 유닛의 위치를 상기 동기 검출 광 수단들의 광 축의 방향으로 이동시키기 위한 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에서는, 상기 렌즈부가 상기 편향 수단과 상기 슬릿면 사이의 광 경로에 배치되고, 상기 광 시스템은 상기 렌즈부를 상기 동기 검출 광 수단들의 광축의 방향으로 이동시키기 위한 보정 수단들을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에서는, 상기 렌즈부를형성하는 적어도 하나의 렌즈가 상기 광 주사 수단들과 일체화되고, 상기 광 시스템은 상기 광 주사 수단들과 일체화되지 않은 렌즈부의 적어도 하나의 렌즈, 및 상기 슬릿면을 상기 동기 검출 광 수단들의 광 축의 방향으로 이동시키기 위한 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 주사 광학수단과 일체로 되어 있고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학수단 중 적어도 하나의 광소자를 상기 주사 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 그리고 상기 슬릿면을 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하는 적어도 하나의 렌즈는 상기 주사 광학수단과 일체로 되고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학수단을 형성하는 적어도 하나의 렌즈를 상기 주 주사방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은: 주 주사방향으로 서로 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 발광영역을 갖는 광원수단으로부터 방사된 복수의 빔을 검출수단으로 인도하는 입사 광학수단; 복수의 주사선을 형성하기 위한 것으로 주사될 표면 상에 있으며, 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔의 초점을 맞추는 주사 광학수단; 및 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔을 슬릿면 상에 있는 렌즈부에 의해 한 점에 모으고, 그 다음에 상기 빔을 동기 검출기로 인도하고, 주사될 표면 상에 있으며 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용함으로써 복수의빔 각각에 대한 주사 시작점의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학수단을 포함하는 다중 빔 주사 광학 시스템이며,
상기 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 슬릿면으로부터 볼 때 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부 및 초점 이탈양 δM1으로 인해 발생하는 주사될 표면 상에 있는 주사선에 대한 도트 시프트를 보정하는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 부주사방향에서 상기 도트 시프트는 해상도의 1/2보다 크지는 않다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 복수의 광방사 영역은 주 주사방향 및 부주사방향에서 서로 거리를 두고 떨어져 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 슬릿면에 있는 슬릿은 주사될 상기 표면 상에 있는 주사선에 대한 도트 시프트에 따라 부주사방향에 대해 기울어져 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 슬릿면 혹은 주사될 상기 표면 상에 있는 주사선에 대한 도트 시프트에 따라 동기 검출 광학수단의 광축에 대해 슬릿면을 포함하고 있는 유닛을 회전시키기 위한 회전수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 다중 빔 광학 시스템은: 주 주사방향에서 서로 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 광 방사영역을 갖는 광원수단으로부터 방사된 복수의 빔을 검출수단으로 인도하는 입사 광학수단; 복수의 주사선을 형성하기 위한 것으로 주사될 표면 상에 있으며, 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔의 초점을맞추는 주사 광학수단; 및 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔을 렌즈부에 의해 동기 검출기로 인도하고, 주사될 표면 상에 있으며 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용함으로써 복수의 빔 각각에 대한 주사 시작점의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학수단을 포함하는 다중 빔 주사 광학 시스템이며,
여기서 다음 조건이 만족된다:
│δM2│ ≤ δYmax/tan(θmax)
(여기서
δM2: 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부 및 동기 검출기의 수광 표면으로부터의 관찰에 있어서 초점 이탈양;
δYmax: 주사선에 대한 허용할 수 있는 도트 시프트량;
θmax: 동기 검출을 위해 사용된 빔의 수광 표면에 대한 입사각들 간의 각차이의 최대값)
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 주사선에 대한 허용할 수 있는 도트 시프트량은 부주사방향에 있어서 해상도의 1/2 보다 크지는 않다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 동기 검출기의 수광 표면으로부터 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향에서 상기 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부에 있는 초점 위치를 상대적으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 동기 검출기혹은 동기 검출기를 포함하는 유닛의 위치를 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 검출수단 및 상기 동기 검출기 사이에 있는 광로에 배치되고, 상기 광학 시스템은 상기 렌즈부를 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하는 적어도 하나의 렌즈는 상기 주사 광학수단과 일체로 되고, 상기 광학 시스템은 주사 광학수단과 일체로 되지 않은 렌즈부에서 적어도 하나의 렌즈를 이동시키는 보정 수단 및 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향에 있는 상기 동기 검출기를 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 주사 광학수단과 일체로 되고, 광학 시스템은 주사 광학수단의 적어도 하나의 광소자를 주사 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 그리고 상기 동기 검출기를 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하는 적어도 하나의 렌즈는 상기 주사 광학 수단과 일체로 되고, 광학 시스템은 주사 광학수단을 형성하는 적어도 하나의 렌즈를 주 주사방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 주 주사방향에서 서로 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 광 방사영역을 갖는 광원수단으로부터 방사된 복수의 빔을 검출수단으로 인도하는 입사 광학수단; 주사될 표면 상에 있으며 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔의 초점을 맞추는 주사 광학수단; 및 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔을 슬릿면 상에 있는 렌즈부에 의해 한 점에 모으고, 그 다음에 상기 빔을 동기 검출기로 인도하고, 주사될 표면 상에 있으며 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용함으로써 주사 시작점의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학수단을 포함하는 다중 빔 주사 광학 시스템이며,
여기서, δM1은 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부 및 슬릿면으로부터의 관찰에 있어서 초점 이탈양이고 δX는 주사될 표면 상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양이며, 다음 조건이 만족된다:
│δX - δM1│ ≤ δYmax/θmax
(여기서
δYmax: 주사선에 대한 허용할 수 있는 도트 시프트량;
θmax: 동기 검출을 위해 사용된 빔의 슬릿면에 대한 입사각들 간의 각차이의 최대값).
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 주사선에 대한 허용할 수 있는 도트 시프트량은 부주사방향에서 해상도의 1/2 보다 크지는 않다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 슬릿면으로부터 상기 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부에 있어서 초점위치를 각각 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 슬릿면 혹은 슬릿면을 포함하는 유닛의 위치를 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 검출 수단 및 상기 슬릿면 사이에 있는 광로에 배치되고, 광학 시스템은 상기 렌즈부를 상기 동기 검출 광학수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 다중 빔 주사 광학 시스템은 주 주사방향에서 서로 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 광 방사영역을 갖는 광원수단으로부터 방사된 복수의 빔을 검출수단으로 인도하는 입사 광학수단; 복수의 주사선을 형성하기 위한 것으로 주사될 표면 상에 있으며, 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔의 초점을 맞추는 주사 광학수단; 및 검출수단에 의해 검출된 복수의 빔을 슬릿면에 있는 렌즈부에 의해 한 점에 모으고, 그 다음에 빔을 동기 검출기로 인도하고, 주사될 표면 상에 있으며 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용함으로써 복수의 빔 각각에 대한 주사 시작점의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학수단을 포함하는 다중 빔 주사 광학 시스템이며,
여기서, δM1은 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부 및 슬릿면으로부터의 관찰에 있어서의 초점 이탈양이고 δX는 주사될 표면 상에서 각 화상 높이에서의초점 이탈양이며, 상기 다중 빔 주사 광학 시스템은 주사될 표면 상에 있으며 주사선에 대한 도트 시프트를 보정하는 보정수단을 포함하는데 이는 두 개의 초점 이탈양 δM1 및 δX 간의 차이로 인해 발생한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템에서, 상기 도트 시프트는 부 주사 방향에서 해상도의 절반 이상은 아니다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템에서, 상기 복수의 발광 영역은 주 주사 방향 및 부 주사 방향에서 서로로부터 이격된다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템에서, 상기 슬릿면에서의 슬릿은 주사될 상기 표면 상의 주사 라인마다의 도트 시프트에 따른 부 주사방향에서 경사진다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템은 주사될 상기 표면 상의 주사 라인마다의 도트 시프트에 따른 동기 검출 광학 수단의 광축에 대한 슬릿면을 포함하는 유닛 또는 상기 슬릿면을 회전시키기 위한 회전 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템은, 주 주사 방향에서 서로 이격된 복수의 발광 영역을 갖는 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단에 안내하기 위한 입사 광학 수단과, 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 면상에 초점을 맞추기 위한 주사 광학 수단과, 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 동기화 검출기로 인도하며, 동기화 검출기로부터 신호의 사용에 의해 주사될 면 상의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 동기화 검출 광학 수단을 포함하는 다중빔 주사 광학 시스템이다.
여기서, δM2는 동기화 검출기에 안내된 빔의 주 주사부와 상기 동기화 검출기의 수광면으로부터의 시계에서의 초점을 벗어난 양이며, δX는 다음의 방정식을 만족하는 주사될 표면상의 각각의 화상 높이에서의 초점을 벗어난 양이다:
여기서,
δY max는 주사 라인당 허용 가능한 도트 시프트양
θmax는 동기화의 검출기에서 사용되는 빔의 수광면에 입사되는 각들 간의 최대각 차이이다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템에서, 주사 라인당 허용 가능한 도프 시프트 양은 부 주사 방향에서 해상도의 절반 이상은 아니다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템은 동기화 검출기의 수광면으로부터 상기 동기화 검출 광학 수단의 광축의 방향에서 상기 동기화 검출기에 안내될 빔의 상기 주사 방향에서 초점 위치를 상대적으로 시프트하기 위한 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템은 상기 동기화 검출 광학 수단의 광축의 방향에서 동기화 검출기를 포함하는 유닛 또는 상기 동기화 검출기의 위치를 이동시키는 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 다중빔 주사 광학 시스템에서, 상기 렌즈부는 상기 편향 수단과 상기 동기화 검출기 사이의 광로에 배치되고, 상기 광학 시스템은상기 동기화 검출 광학 수단의 광축의 방향에서 상기 렌즈부를 이동시키는 보정 수단을 포함한다.
본 발명의 일면에 따르는 화상 형성 장치는 상술한 바와 같은 다중 빔 주사 광학 시스템을 포함하는 화상 형성 장치이며; 주사될 상기 면상에 놓이는 감광성 부재와, 상기 다중빔 주사 광학 시스템에 의해 토너 화상로 주사 광으로 상기 감광성 부재상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 현상 수단과, 상기 현상된 토너 화상을 전사 매체로 전사하기 위한 전사 유닛과, 전사 매체상의 전사된 토너 화상을 고정하기 위한 고정 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 화상 형성 장치는 상술한 바와 같은 다중빔 주사 광학 시스템과, 외부 디바이스로부터 공급된 코드 데이터를 화상 신호로 변환하며 화상 신호를 상기 다중빔 주사 광학 시스템에 입력시키는 프린터 제어기를 포함하는 화상 형성 장치이다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 실시예 1의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저빔 프린터(LBP) 등과 같은 화상 형성 장치에 적용되는 응용예의 주 주사 방향으로의 주 단면도(주 주사 단면도)이다.
본 명세서에서는, 주사 광학 수단의 광축과 광편향기에 의해 편향된 빔들에 의해 형성된 평면을 주 주사 단면으로 정의하고, 주사 광학 수단의 광축을 포함하고 주 주사 단면과 수직을 이루는 평면을 부 주사 단면으로 정의한다.
동일 도면에서, 도면 부호 1은 예를 들면, 반도체 레이저의 2개의 발광영역(광원)(1a, 1b)을 갖는, 광원 유닛(광원 수단)을 나타낸다. 광원 유닛은 3 이상의 발광 영역을 포함할 수 있다. 2개의 발광 영역(1a, 1b)은 도 2에 도시된 바와 같이 주 주사 방향과 부 주사 방향으로 서로 이격되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 영역들 간의 거리는 부 주사 방향으로보다 주 주사 방향으로 더 길다. 이것은, 발광 영역들 간의 실제 거리가 부 주사 방향으로 발광 영역들 간에 실제로 필요한 거리보다 길고 부 주사 방향으로 발광 영역들 간의 거리는 2개의 발광 영역(1a, 1b)이 구비된 광원 유닛(1)을 회전시킴으로써 소망의 값으로 설정되기 때문이다. 도면 부호 3은 각각의 발광 영역(1a, 1b)으로부터 방사된 빔들을 소망의 최적 빔 형상으로 성형하는, 구경 조리개를 나타낸다. 도면 부호 2는 구경 조리개(3)를 통과한 빔들을 거의 평행한 빔들로 변환하는, 콜리메이터 렌즈를 나타낸다. 도면 부호 4는 부 주사 방향으로만 소정의 굴절률을 갖는 원통 렌즈를 나타낸다. 구경 조리개(3), 콜리메이터 렌즈(2), 및 원통 렌즈(4)와 같은 소자들 각각은 입사 광학 수단(14)의 소자를 구성한다.
도면 부호 5는, 예를 들면, 회전 다각형 미러로 구성되고 모터 등과 같은 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 도면 중 화살표 A의 방향으로 일정 속도로 회전되는, 편향 수단으로서의 광편향기를 나타낸다. 도면 부호 6은, 제1 및 제2 광학 소자로서 2개의 광학 소자(f-θ 렌즈)(6a, 6b)로 구성되고 광편향기에 의해 편향된 복수의 빔들을 주사하고자 하는 표면상에 스폿 형상으로 집속하는, f-θ 특성을 갖는 주사 광학 수단을 나타낸다. 주사 광학 수단(6)은 부 주사 방향으로 광편향기(5)의 편향면(5a)의 근처와 감광 드럼 표면(7)의 근처 사이에 공액 관계를확립함으로써, 기울기를 보정하는 기능을 갖는다.
도면 부호 8은, 동기 신호들의 검출을 위한 복수의 빔들(BD 빔들)을 후술되는 동기 검출기(10)의 근처에 구비된 슬릿판(9)의 표면상으로 집속(또는 집광)하는, 동기 검출용 렌즈부를 나타낸다. 본 실시예에서의 렌즈부(8)는 주사 광학 수단(6)과 함께 일체형으로 이루어지지만, 렌즈부(8)는 주사 광학 수단(6)과 독립적으로 제공될 수도 있다. 도면 부호 12는 감광 드럼 표면(7) 상의 주사 시작 위치들을 타이밍을 조정하기 위한 복수의 BD 빔들을 후술되는 동기 검출기(10) 쪽으로 반사하는, 재귀 미러(이하 "BD 미러"라 함)를 나타낸다. 이 BD 미러(12)는 주사 광학 수단(6)의 광축 L에 대하여 입사 광학 수단(14) 쪽에 배치된다. 도면 부호 9는 감광 드럼 표면(7)과 동등한 위치에 배치되고 화상의 기록 시작 위치들을 결정하는, 동기 검출용 슬릿판(이하 "BD 슬릿판"라 함)를 나타낸다. 도면 부호 11은 BD 미러(12)와 동기 검출기(10) 사이에 공액 관계를 확립하기 위해 구비되고, BD 미러(12)의 표면 기울기를 보정하는, 이미징 렌즈(이하 "BD 렌즈"라 함)를 나타낸다. 도면 부호 10은 BD 센서(1)로부터의 출력 신호를 검출하고 그 검출에 의해 얻어진 동기 신호들(BD 신호들)을 이용하여 BD 빔들 각각에 대해 감광 드럼 표면(7)으로의 화상 기록의 주사 시작 위치의 타이밍을 조정하는, 동기 검출기로서의 포토센서(이하 "BD 센서"라 함)를 나타낸다.
렌즈부(8), BD 미러(12), BD 슬릿(9), BD 렌즈(11) 및 BD 센서(10)와 같은 소자들 각각은 동기 검출 광학 수단(BD 광학 시스템)의 소자를 구성한다.
본 실시예에서는 화상 정보에 따라서 광학 변조되고 광원 유닛(1)으로부터방사된, 2개의 빔들은 구경 조리개(3)에 의해 빔 단면의 크기가 제한되고 콜리메이터 렌즈(2)에 의해 거의 평행인 빔들로 변환되어 원통 렌즈(4)로 입사된다. 원통 렌즈(4)에 입사된 빔들은 주 주사 방향으로 그대로 나타난다. 이 빔들은 부 주사 방향으로 집광되어 광편향기(5)의 편향면(5a) 상에 거의 선형의 화상(주 주사 방향으로 길이를 갖는 선형 화상)으로서 집속된다. 광편향기(5)의 편향면(5a)에 의해 각각 편향된 2개의 빔들은 주사 광학 수단(6)에 의해 감광 드럼 표면(7) 상에 스폿 형상으로 집속되고, 광편향기(5)를 화살표 A의 방향으로 회전시키는 동안 화살표 B의 방향(주 주사 방향)으로 동일한 속도로 감광 드럼 표면(7)을 광학적으로 주사한다. 이에 따라서 기록 매체인 감광 드럼 표면(7) 상에 화상이 기록된다.
이 때, 감광 드럼 표면(7)에서 광학 주사전에 감광 드럼 표면(7)에서 주사 시작 위치의 타이밍을 조정하기 위하여, 광편향기(5)에 의해 반사적으로 편향된 2개의 빔중 일부는, 렌즈부(8)에 의한 BD 슬릿판(9)의 표면으로 BD미러(12)를 통해 집광되고, 그 후, BD 렌즈(11)을 통해 BD 센서(10)으로 유도된다. 그 다음, 상기 감광 드럼 표면(7)상에 화상을 기록하기 위한 주사 시작 위치의 타이밍은, 상기 BD 센서(10)으로부터 출력 신호를 검출함으로써 획득되는 동기 신호(BD 신호)의 사용하여 상기 BD 빔의 각각에 대해 조정된다.
이 경우, 상술한 다양한 원인들 때문에, 상기 BD 슬릿판(9)의 표면상의 BD 빔의 초점위치와 주사될 표면(7)상의 주사 빔의 초점 위치사이에 편차가 있다면, 상기 A-와 B-빔의 시작 위치사이에 편차의 문제 및 상기 A-와 B-빔사이의 주 주사 방향에서의 간격이, 앞서 설명한 것과 같이, 상기 인쇄된 화상을 주사 동안에 저하시키도록 변화하는 문제점이 발생한다.
본 실시예에서, 상기 요소들은 아래에 제시된 조건 (A)를 만족하도록 설정된다. 즉, 다음의 조건이 만족된다
｜δX -δM｜ = δYmax/θmax (A)
즉 여기서, δM은 상기 BD 센서(10)로 유도된 BD 빔의 주주사부 및 BD 슬릿(9)으로 부터의 시야에서의 초점 이탈양이고, δX는 주사될 표면(7)에서의 각각의 화상 높이에서의 초점이탈양이다
(여기서,
δYmax : 허용가능한 도트 시프트
θmax : 개별적인 광발산 영역에 대응하는 상기 BD 빔이 상기 BD 센서영역으로 진입하기 시작할 때, BD 슬릿판으로의 BD 빔의 입사각들사이의 최대 각도 차이).
구체적인 참조번호의 예는 다음과 같다:
부 주사 방향에서, 해상도가 1200dpi이고, δYmax =10um 및 θmax - 0.5 [라디안]인 경우, ｜δX -δM｜의 최대값은 1.15um로 설정된다. 이것은 본 발명이 고품질 인쇄를 고속으로 구현하도록 한다. 본 실시예에서, 허용가능한 도트 시프트(개별적인 주사 라인들의 시작 위치사이의 편차) δYmax 는 부 주사 방향에서 해상도의 절반이하로 설정된다.
본 실시예에서, 광원 유닛(1)으로부터 방출된 빔의 각각은 콜리메이터(collimator) 렌즈(2)에 의해 거의 평행한 빔으로 전환된다. 그러나,이것에 제한될 필요는 없이, 예를 들면, 각각의 빔을 집광 빔으로, 또는 발산 빔으로 전환함으로써, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
주사 라인당 상기 허용가능한 도트 시프트량이, 바람직하게는 부 주사 방향에서 해상도의 절반이하인지 대한 이유를 아래에서 설명한다.
광원의 수가 2이고 도트 시프트는 1 도트라 가정하면, 1 도트 전/후의 화상은 원래의 인쇄 위치에 인쇄될 것이다; 이것은 원래 인쇄되지 않아야 할 위치에 인쇄되고, 인쇄될 위치에 인쇄되지 않음으로써, 인쇄 상태를 보기 어렵게 만드는 결과를 초래한다.
상기 현상을 고려할 때, 도트 시프트가 바람직하게는 0이나, 이것은 실제로 구현하기가 매우 어렵다. 만일, 상기 도트 시프트가 작다면, 구체적으로 1/2 도트(1200dpi의 경우에는 약 10um)이하라면, 실제로 인쇄된 화상은, 보는데 어려움을 느끼지 않고 관찰될 수 있다. 만일, 반대로 상기 도트 시프트가 1/2 도트이상이라면, 실질적으로 인쇄된 화상에 따라 다를지라도, 눈은 점차적으로 인식할 것이고, 인쇄된 상태가 양호한 상태로 말할 수 없게 된다.
상기 설명은, 설명은 복잡하게 하지 않기 위해 광원의 수를 2로 한정하였으나, 이러한 현상은 광원의 수에 관계없이 발생하고, 따라서, 도트 시프트의 최대값은 1/2 도트이하가 될 필요는 없다.
본 실시예에서, 감광 드럼(7)에서 인쇄의 시작에 관한 상기 BD 센서(10)로의 A-빔의 입사와 함께 상기 BD 센서(10)로부터의 출력 신호 발생의 시간 주기는, 감광 드럼(7)에서 인쇄의 시작에 관한 상기 BD 센서(10)로의 B-빔의 입사와 함께 상기 BD 센서(10)로부터의 출력 신호 발생의 시간 주기와 동일하게 된다.
상기 실시예는 2개의 레이저 빔을 사용하는 경우를 설명하나, 레이저 빔의 수는 3개 이상일 수 있다.
본 발명이 적용된 화상 형성 장치는 다음에 설명된다.
도 31은 본 발명의 화상 형성 장치의 실시예를 도시하기 위하여 부 주사 방향으로의 주요 단면도이다.
도 31에서, 참조번호 104는 화상 형상 장치를 나타낸다. 코드 데이터 Dc는 개인용 컴퓨터 등과 같은 외부 기기(117)로부터 상기 화상 형성 장치(104)로 입력된다. 상기 코드 데이터 Dc는 상기 장치에서 프린터 제어기(111)에 의해 화상 데이터 (도트 데이터) Di로 전환된다. 상기 화상 데이터 Di는 실시예 1 내지 6중의 하나에서 제시된 구조를 갖는 광학 주사 유닛(100)으로 공급된다. 그 후, 상기 광학 주사 유닛(100)은 화상 데이터 Di에 따라 변조된 광 빔(103)을 방출하고, 상기 광 빔(103)은 주 주사 방향에서 감광 드럼(101)의 감광 표면을 주사한다.
정전기적인 잠재 화상 캐리어(electrostatic latent image carrier, 감광 부재)인 상기 감광 드럼(101)은 모터(115)에 의해 시계방향으로 회전한다. 이러한 회전에 의해, 감광 드럼(101)의 감광 표면은 광 빔(103)에 대해서는, 주 주사 방향의 수직인 부 주사 방향으로 이동한다. 감광 드럼(101)의 표면을 균일하게 충전하기 위한 롤러(102)는 감광 드럼의 표면과 접촉되도록 감광 드럼(101)위에 위치한다. 충전 롤러(102)에 의해 충전된 감광 드럼(101)의 표면은 광학 주사 유닛(100)에 의해 주사되는 상태에서 광원에 조사된다.
이전에 설명한 바와 같이, 광 빔(103)은 화상 데이터 Di에 기초로 하여 변조되고, 정전기적 잠재 화상은 광 빔(103)으로 조사됨으로써 감광 드럼(101)의 표면상에 형성된다. 상기 정전기적 잠재 화상은 감광 드럼(101)과 접촉되게 위치한 현상 유닛(107)에 의해 토너 화상으로 현상되고, 광 빔(103)의 조사 위치로부터 감광 드럼(101)의 회전 방향으로 다운스트림(downstream)한다.
현상 유닛(107)에 의해 현상된 상기 토너 화상은 감광 드럼(101) 아래 및 감광 드럼(101)에 대향하게 위치한 전사 롤러(108)에 의해 전사 매체의 쉬트(sheet) (112)위로 전사되고, 쉬트(112)는 감광 드럼(101)앞의 쉬트 카세트(109)(도 31의 우측)에 설정되나 쉬트는 수동 공급으로 공급될 수도 있다. 피드 롤러(feed roller)(110)은 쉬트 카세트(109)의 끝에 위치하고, 상기 쉬트 카세트(109)내의 각각의 쉬트(112)를 전사 경로로 공급한다.
상술한 바와 같이, 아직 고정되지 않은 토너 화상의 전사 이후에 쉬트(112)는 감광 드럼(101) 아래의 고정 유닛(도 31의 좌측)으로 더 이동된다. 상기 고정 유닛은 내부에 고정 히터(도시 안됨)를 갖는 고정 롤러(113) 및 상기 고정 롤러(113)와 압착된 상태로 설정된 프레스 롤러(114)로 구성된다. 상기 전사부로 부터 이동된 쉬트(112)는 고정 롤러(113)와 프레스 롤러(114)사이의 닙 부분(nip part)에서 압력이 가해진 상태에서 가열되고, 따라서, 고정되지 않은 토너 화상은 쉬트(112)에 고정된다. 방출 롤러(discharge roller)는 상기 고정 롤러(113)뒤에 추가로 위치하고, 화상 형성 장치의 외부로 고정된 후에 쉬트(112)를 방출한다.
도 31에 도시되진 않았지만, 상술한 데이터의 변환 외에도, 프린터컨트롤러(111)는 또한 모니터(115)를 포함하는 화상 형성 장치에서의 각각의 부분들의 제어, 및 후술되는 광학 주사 유닛에서의 다각형 모터 등의 제어를 수행한다.
[실시예 2]
도 3은 본 발명의 실시예 2의 다중 빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP) 등과 같은 화상 형성 장치에 채택된 응용을 주 주사 방향에서의 주요 단면도(주주사부 도)이다. 도 3에서, 도 1에 도시된 요소들과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다.
본 실시예는, 조건 (A)을, BD 슬릿 판(9)으로부터 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 BD 센서(10)로 안내되는 BD 빔들의 주주사부에서의 초점 위치를 상대적으로 시프팅함으로써 충족시킨다는 점에서, 상술한 실시예 1과는 상이하다. 다른 구조 및 광학적 동작은 실시예 1과 거의 동일하므로, 동일한 효과를 달성할 수 있다.
즉, 제품들간에 주사 광학 수단(6)의 필드의 곡률 등급이 상당히 안정되어 있고 조건 (A)에서의 차｜δX-δM｜가 초점 위치에서 BD 슬릿 판(9)의 배치에 의해 무시할 수 없는 값인 경우, BD 슬릿 판(9)은 도 3에 도시된 바와 같이, 시작부터 조정 수단 (도 30)에 의해 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 초점 위치로부터 시프트되어, 조건 (A)이 충족된다. 이는 본 발명의 실시예가 고속으로 고품질의 프린팅을 수행가능하게 한다.
다음은 본 발명에서 이용되는 도트 시프트 조정 수단이 설명된다.
BD 슬릿 판(9)은 본 발명의 다중빔 주사 광학 시스템을 구성하는 조정 수단(220)에 의해서 실린더 렌즈(11)의 광축의 방향으로 이동될 수 있다. 특히,도 30에 도시된 바와 같이, BD 슬릿 판(9)은 접착제 등에 의해지지 부재(221)에 고정된다. 지지 부재(221)는 광축 방향으로 이동가능하도록 가이드(222)에 설치된다. 홀더(223)는 화상 형성 장치 내에 고정된다.
가이드(222)는 장치 내의 고정 부재에 고정된 "U-형" 홀더(223)에 고정된다. 압축 스프링(224)은 홀더(223)와 지지 부재(221) 사이에 개재되어 지지 부재(221)에 대한 탄성력이 도면의 오른쪽을 향해 작용하도록 한다. 홀더(223)에 의해 톱니바퀴와 맞물린 조정 나사(225)는, 팁(tip) 부분이 조정 수단(220)과 접촉되도록 유지되어 오른쪽으로부터의 스프링(224)의 탄성력에 의해 지지 부재의 이동을 정지시킨다. 따라서, 지지 부재(221)는 도면에서 왼쪽으로 조정 나사(225)를 제공하고 조정 나사(225)가 오른쪽으로 풀러지도록 배치된다. BD 슬릿 판(9)의 위치는 이러한 움직임에 의해 표면상에 주사된 A-빔 및 B-빔들의 시작 위치들 사이에서 측정된 편차 δY에 기초하여, 조건 (A)을 충족할 수 있도록 광축의 방향으로 조정된다.
[실시예 3]
도 4는 본 발명의 실시예 3의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP) 등과 같은 화상 형성 장치에 채택된 응용의 주 주사 방향에서의 주요 단면도 (주주사부 도)이다. 도 4에서, 도 1에 도시된 요소들과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다.
본 실시예는, 상술한 실시예 1과는, 조건 (A)이 BD 슬릿 판(9)을 포함하는 유닛(13)을 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 이동시킴으로써 충족되고 광편향기가 역회전 방향 (즉, 도면에서 화살표 C의 방향)으로 회전하도록 설계되어 있다는 점에서 상이하다. 다른 구조 및 광학적 동작은 실시예 1과 대체적으로 동일함으로 동일한 효과를 달성할 수 있다.
즉, 본 실시예에서, 광편향기(5)는 (도시되지 않은) 모터 등과 같은 구동 수단에 의해서, 실시예 1의 회전 방향과 반대 방향인, 도면의 화살표 C의 방향으로 일정한 속도로 회전된다. 이는 동기 검출 광학 수단 (BD 광학 시스템)이 주사 광학 수단(6)과 입사 광학 수단(14) 사이에 배치될 수 없다는 공간상의 문제점을 해결한다.
이 때, BD 슬릿 판(9)의 표면상에 각 BD 빔의 초점 위치 및 실시예 1에서와 같이 표면상에 주사된 주사 빔의 초점 위치 사이에 편차가 존재한다면, A- 및 B-빔들의 시작 위치들간에 편차가 발생한다는 문제점과 주사 시 A- 및 B-빔들간의 주 주사 방향에서의 간격이 변화하여 프린트된 화상이 악화된다는 문제점이 발생할 것이다.
특히, 본 실시예에서 보다 높은 화상 품질을 실현하기 위해서 δYmax=6㎛ 및 θmax=0.5[rad]이므로, 조건 (A)에서의 차｜δX -δM｜는 0.69㎜ 이하로 설정되어야만 하며, 이러한 광학적 성능을 갖는 다중빔 주사 광학 시스템을 안정된 상태에서 조정없이 구성하기가 매우 어렵다.
따라서, 본 실시예에서는, BD 슬릿 판(9)의 표면상의 BD 빔들의 주주사부에서 조정 수단 (도 30)에 의해 도 4에 도시된 화살표 D에 의해 표시된 바와 같이 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 BD 슬릿 판(9)을 포함하는 유닛(13)을 이동시킴으로써 변환 상태가 조정될 수 있고, 이에 의해서 예를 들면 도 17b에 도시된 상태에서도 18b에 도시된 상태로의 변환 상태가 개선된다. 이는 시스템이 상기 설명, 즉 조건 (A)을 충족가능하게 하며, 따라서 고속의 고품질의 프린팅을 실현한다.
[실시예 4]
도 5는 본 발명의 실시예 4의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP) 등과 같은 화상 형성 장치에 채택된 응용의 주 주사 방향에서의 주요 단면도 (주주사부 도)이다. 도 5에서, 도 4에 도시된 요소들과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다.
본 실시예는, 상술한 실시예 3과는, BD 슬릿 판(9)과 이 BD 슬릿 판(9)을 포함하는 유닛(13)이 고정되어 있고, 렌즈부(8)이 주사 광학 수단(6)을 구성하는 제1 및 제2 광학 소자(f-θ 렌즈들)의 주 주사 방향에서 형태를 단축시키기 위해 주사 광학 시스템(6)에 통합되지 않고 독립적으로 제공되며, BD 광학 시스템의 광축 방향으로 렌즈부(8)을 이동시킴으로써 조건 (A)이 충족된다는 점에서 상이하다. 다른 구조 및 광학적 동작은 실시예 3과 대체적으로 동일함으로 동일한 효과를 달성할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, BD 슬릿 판(9)과 이 BD 슬릿 판(9)을 포함한 유닛(13)이 고정되어 있으며 단일 렌즈를 포함하는 렌즈부(8)은 주사 광학 수단(6)에 통합되지 않고 별도로 구성되어 있다. 이 때, BD 슬릿 판(9)의 표면상에 각 BD 빔의 초점 위치 및 실시예 1에서와 같이 표면상에 주사된 주사 빔의 초점 위치 사이에 편차가 발생한다면, A- 및 B-빔들의 시작 위치들 사이에 편차가 나타난다는 문제점과 주사 시의 A- 및 B-빔들간의 주 주사 방향에서의 간격이 변화하여 상술한 바와같이 프린트된 화상이 악화된다는 문제점이 발생할 것이다.
그러므로, 본 실시예에서, 조정 수단(도 30)에 의해 렌즈부(8)를 도면의 화살표 F로 표시한 BD 광학계의 광축 방향으로 이동시킴으로써, BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태가 BD 슬릿판(9)의 표면상으로 조정된다. 그 결과, 상기 언급한 조건(A)가 만족되어, 고품질 프린팅을 구현할 수 있게 된다.
주사 광학 수단(6)의 시야 곡률의 정도가 제품들에서 상당히 안정되어 있고, BD 슬릿판(9)을 본 실시예의 초점 위치에 놓았을 때 조건 (A)에서의 차이 ｜δX-δM｜가 무시할 수 없는 값인 경우에는, 광축상의 렌즈부(8)의 위치를 미리 시프팅시켜 주 주사부에서 초점 위치를 변경함으로써, 조건(A)를 만족시킨다.
[실시예 5]
도 6은 본 발명의 실시예 5인 다중-빔 주사 광학계를 레이저 빔 프린터(LBP)와 같은 화상 형성 장치에 적용한 경우의 어플리케이션의 주 주사 방향의 주요한, 단면도(주 주사부)이다. 도 1에 도시된 것과 동일한 구성 요소는 동일 참조 부호로 표시되어 있다.
본 실시예에서, BD 센서(10)에 유도된 BD 빔의 주 주사부 및 BD 슬릿판(9)로부터의 뷰(view)에서의 초점 이탈양 δM, 및 주사되어야 할 표면(7)상에서의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양 δX와의 차이로 인한 도트 시프트는, BD 슬릿판(9)이나 BD 광학계의 광축 주위의 BD 슬릿판(9)을 포함하는 유닛(19)을 도 7에 도시된 보정 수단으로서의 각도 조정 수단(15)에 의해 회전 조정함으로써 보정된다.
특히, 본 실시예의 광원 유닛(1)은 발광 영역(1a, 1b)이 도 2에 도시된 부주사 방향으로 서로 이격되어 있도록 구성되고, 각 발광 영역(1a, 1b)에 대응하는 A 및 B 빔들은 부 주사 방향에서 다른 위치들을 통과하도록 구성된다.
그러므로, 본 실시예에서는, 도 8a, 8b, 9a, 및 9b에 도시한 바와 같이, BD 슬릿판(9)가 각도 조정 수단(15)에 의해 회전됨으로써, A빔에 대하여, B 빔이 BD 센서(10)에 입사하기 시작하는 시각을 가변시킬 수 있다. 도 8a, 8b는 BD 슬릿판(9)의 경사 및 각 빔의 프린팅 위치(조정 이전)을 도시하는 다이어그램이고, 도 9a, 9b는 BD 슬릿판(9)의 경사 및 각 빔의 프린팅 위치(조정 이후)를 도시하는 다이어그램이다.
상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 2개의 초점 이탈양 δX, δM - BD 센서(10)으로 유도되는 각 BD빔의 주 주사부의 초점 이탈양 δM, 주사되어야 할 표면(7)상에서의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양 δX - 간의 차이로 인해 불가피하게 앞서 발생되는 도트 시프트를, 각도 조정 수단(15)에 의해 BD 슬릿판(9)를 회전 조정함으로써 보정(또는 제거)한다. 이것이, 본 실시예가 고속으로 고품질 프린팅을 구현할 수 있게 한다.
본 실시예의 다중 빔 주사 광학계를 이용하여 화상을 형성하는 광학 액션은 이전에 설명한 실시예 1과 거의 동일하다.
[실시예 6]
도 10은 본 발명의 실시예 6인 다중-빔 주사 광학계를 레이저 빔 프린터(LBP)와 같은 화상 형성 장치에 적용한 경우의 어플리케이션의 주 주사 방향의 주요한, 단면도(주 주사부)이다. 도 11a 내지 11c는 도 10의 BD 슬릿판(9)의주요부의 투시도이다. 도 10 및 도 11a 내지 11c에서, 도 6에 도시된 것과 동일한 구성 요소는 동일 참조 부호로 표시되어 있다.
본 발명과 상기 언급한 실시예 5와의 차이점은, 상기 광학계가 각도 조정 수단을 구비하지 않고 있으며, BD 슬릿판(9)이나 BD 슬릿판(9)을 포함하는 유닛(16)을 부주사 방향으로 처음부터 경사지게 함으로써, 도트 시프트를 보정하고(또는 제거하고) 있다는 점이다. 다른 구조 및 광학 작용은 실시예 5와 거의 동일하므로, 동일 효과를 발휘한다.
즉, 주사 광학 수단(6)의 시야 곡률의 정도가 제품들에서 상당히 안정되어 있고, BD 슬릿판(9)을 초점 위치에 놓았을 때 조건 (A)에서의 차이 ｜δX-δM｜가 무시할 수 없는 값인 경우에, 도 10 및 도 11a 내지 11c에 도시된 바와 같이, 처음부터 BD 슬릿판(9)을 부 주사 방향으로 경사지게 함으로써, 도트 시프트를 보정(또는 제거)한다. 이것이 본 실시예가 고속으로 고품질의 프린팅을 구현하는 것을 가능하게 한다.
[실시예 7, 8, 9, 및 10]
도 12, 13, 14, 및 15는 본 발명의 실시예 7, 8, 9, 10인 다중-빔 주사 광학계를 각각 레이저 빔 프린터(LBP)와 같은 화상 형성 장치에 적용한 경우의 어플리케이션의 주 주사 방향의 주요한, 단면도(주 주사부)이다. 도 12 내지 15에서, 도 1, 3, 4, 및 5에 도시된 것과 동일한 구성 요소는 동일 참조 부호로 표시되어 있다.
실시예 7은 실시예 1에, 실시예 8은 실시예 2에, 실시예 9는 실시예 3에, 및실시예 10은 실시예 4에 각각 대응하고 있다. 이들 실시예 7 내지 10과 실시예 1 내지 4와 공통적으로 다른 점은, 광학계는 BD 슬릿판(9) 및 BD 렌즈(11)이 없이 구성되어 전체 장치의 구조를 단순화시키고 비용을 감소시킨다고 하는 점이다. 다른 구조 및 광학 액션은 실시예 1 내지 4와 거의 동일하므로, 동일 효과를 발휘한다.
특히, 각 실시예 7, 8, 9 및 10에서, BD 센서(10)의 유효 에지들은 상기 기술한 실시예 1 내지 4 각각의 대응하는 BD 슬릿판(9)의 슬릿과 등가의 기능을 가지고 있다. 그러므로, 실시예 7 내지 10에서, 대응하는 실시예 1 내지 4의 각각에서 나타난 액션은 BD 슬릿판(9)의 표면을 BD 센서(10)의 수광성(photoreceptive) 표면으로 대체함으로써 수행된다. 이것은 각 실시예가 상기 언급한 대응 실시예에서와 동일한 효과를 달성할 수 있게 한다.
상기 설명한 바와 같이, 각 실시예 7, 8, 9, 및 10에서, 광학계는 BD 슬릿판 및 BD 렌즈를 이용하지 않고 구성되므로, 각 실시예는 비교적 단순한 구조 및 고속으로 고품질 프린팅을 구현하는데 반해, 전체 장치가 단순화되고 비용이 대폭 저감된다.
[실시예 11]
도 11은 본 발명의 실시예 11인 다중-빔 주사 광학계를 레이저 빔 프린터(LBP)와 같은 화상 형성 장치에 적용한 경우의 어플리케이션의 주 주사 방향의 주요한, 단면도(주 주사부)이다.
상기 기술한 바와 같은 렌즈의 초점 에러, 어셈블리 에러를 포함하는 이유로 인해, 각 BD 빔의 초점 위치가 BD 슬릿판(9)의 표면으로부터 시프트된 경우, 특히도 2에 도시된 본 실시예와 같이, 발광 영역(1a, 1b)이 주 주사 방향으로 서로 이격되기 때문에, 각 BD 빔의 주요 광속이 BD 슬릿판(9)의 에지를 통과하는 시간이 초점 이탈의 이전 발생시와 다르게 되고, 따라서 각 발광 영역(1a, 1b)에 의한 화상 기록 개시 위치가 서로 벗어나게 된다.
따라서, 본 실시예에서, 각각의 소자(element)들은 아래에 주어진 조건 (B)를 만족시키도록 배치된다.
│δM │ ≤ δYmax ／tan(θmax) (B)
(여기서, δM : 동기(synchronism) 검출에 이용되는 BD 빔의 주주사부에서 BD 슬릿면으로부터 집광 포인트 까지 BD 광학 시스템의 광학 축 방향을 따른 거리;
δYmax : 각 주사 라인들의 시작 위치들간의 허용 편차량(도트 쉬프트)
θmax : BD 슬릿면위에서, 동기 검출에 이용되는 각각의 BD 빔들의 입사각들간의 최대각 차이)
특정 변수들의 예는 다음과 같다.
δYmax = 11 ㎛ 및 θmax = 0.5˚에 있어서, │δM │ = δMmax = 1.26 ㎜
이것은 본 실시예가 고속으로 고품질 인쇄를 할 수 있게 한다.
본 실시예에서, 허용 도트 쉬프트 δYmax 는 부 주사 방향에서의 해상도의 1/2 이 되지 않도록 설정된다.
본 실시예에서, 광원 유닛(1)로부터 방사(emit)되는 각 빔은 콜리메이터(collimator)렌즈(2)에 의해 거의 평행 빔으로 변환되지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 각 빔을 집광하는 빔 또는 발산하는 빔으로 변환함에 의해 동일한 효과를 얻을수 있다.
[실시예 12]
도 23은 적용례의 주 주사 방향(주 주사 단면도)에서의 주요 횡-단면도이며, 여기서 본 발명의 실시예(12)의 멀티-빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP)등과 같은 화상 형성 장치에 적용된다. 동일 형상에서 도 1에 도시된 것과 동일한 소자들이 동일 참조 심볼로 표시된다.
본 실시예에서, 광 편향기(5)는 모터(도시되지 않음) 등과 같은 드라이빙 장치에 의해, 상기 실시예(1)에서의 회전 방향과 반대이며, 도면에서 화살표 C 의 방향으로, 일정 속도로 회전한다. 이것은 동기-검출 광 장치(BD 광 시스템)는 주사 광 장치(6)과 입사 광 장치(14)사이에 놓여질 수 없는 공간 문제에 대한 해결책이 된다.
만약, 각 BD 빔의 초점(focus) 위치가, 특히, 본 실시예에서, 광-방사 영역들(1a, 1b)가 또한 도 2에 도시된 주 주사 방향으로 각각 위치하기 때문에, 실시예(11)에서 기술된 바와 같이 BD 슬릿판(9)의 표면에서부터 쉬프트된다면, 각 BD 빔의 주요 방사선이 BD 슬릿판(9)의 모서리를 지나는 시간은 초점 이탈(defocus)발생전과 다르며, 따라서 각각의 광-방사 영역들(1a, 1b)에 의한 화상들의 시작 위치는 각각 편향된다. 본 실시예에서, 고도의 화상 품질이 요구되므로, 상기 시작 위치들간의 편향은 문제가 된다.
따라서, 본 실시예에서, BD 슬릿판(9)의 표면에서 각 BD빔의 주 주사 단면에서의 집광 상태는, 도 23에서 화살표 D 에 의해 지시된 바와 같이, BD 광 시스템의광축(optical axis)의 방향으로 BD 슬릿판(9)를 이동시키거나, (도 30)의 조정 장치에 의해 조정되며, 그것에 의해 집광 상태는 도 29B 에 도시된 상태로부터 도 29C 에 도시된 상태로 개선되며, 따라서 고속에서 고-품질의 인쇄가 구현된다.
게다가, 본 실시예에서, 각 소자들은 상기 조건(B)를 충족시키도록 설정되며, 특정 변수들의 예는 다음과 같다.
δYmax = 7 ㎛ , θmax = 0.5˚, │δM │ = δMmax = 0.80 ㎜
본 실시예에서, 멀티-빔 주사 광학 시스템을 이용하는 화상 형성을 위한 광 작용은 상기 실시예(11)과 거의 동일하다.
다음에는 본 발명에서 사용되는 도트 쉬프트 조정 장치가 기술된다.
BD 슬릿판(9)는, 본 발명의 멀티-빔 주사 광학 시스템을 구성하는 조정 장치(220)에 의해 실린더 렌즈(11)의 광 축 방향으로 이동 및 조정될 수 있다. 즉, BD 슬릿판(9)는 도 30에 도시된 것과 같이, 부착물등과 함께 서포트 멤버(221)에 고정된다. 서포트 멤버(221)은 광 축 방향으로 이동 가능하도록 가이드(222)에 적합하다. 홀더(223)은 화상 형성 장치에 고정된다.
가이드(222)는 그 장치의 고정 멤버에 고정된 "U-형상"의 홀더(223)에 고정된다. 압축 스프링(224)은, 서포트 멤버(221)위에서, 도면에서 오른쪽으로 작용하는 탄성력을 가하기 위해, 홀더(223)과 서포트 멤버(221)사이에 위치한다. 홀더(223)과 함께 메쉬에서의 조정 스크류(225)는 스프링(224)의 상기 탄성력으로 인해 서포트 멤버의 동작을 오른쪽으로부터 조정 장치(220)과 접촉을 유지하는 팁(tip)부를 가진다. 따라서, 서포트 멤버(221)은 조정 스크류(225)를피딩(feeding)함에 의해 도면에서 왼쪽에 배치될 수 있거나, 조정 스크류(225)를 루스닝(loosening)함에 오른쪽에 배치될수 있으며, BD 슬릿판(9)의 위치는, A- 의 시작 위치와 주사될 표면에서 B-빔들 간의 측정 편차 δY 기반의, 조건(B)를 충족시키도록 광 축 방향으로 이동 및 조정된다.
[실시예 13]
도 24는 적용례의 주 주사 방향(주 주사 단면도)에서의 주요 횡-단면도이며, 여기서 본 발명의 실시예(13)의 멀티-빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP)등과 같은 화상 형성 장치에 적용된다. 동일 형상에서 도 1에 도시된 것과 동일한 소자들이 동일 참조 심볼로 표시된다.
본 실시예는, BD 슬릿판(9)의 표면에서 각 BD 빔의 주 주사 단면에서 집광 상태의 조정을 허용하도록, 단일의 홀딩 멤버(13)은 BD 슬릿판(9), BD 슬릿판(9) 와 BD 센서(10)사이에 위치한 광 소자(BD 렌즈)(11) 및 BD 센서(10)을 홀드 한다는 점과 홀딩 멤버(13)은 조정 장치에 의해 BD 광 시스템의 광 축 방향으로 이동된다는 점에서 상기 실시예(12)와 다르다. 다른 구조 및 광 작용은 실시예(12)와 거의 동일하고, 그것에 의해 동일 효과가 얻어진다.
특히, 본 실시예에서, 상기 실시예(11)에서 기술된 바와 같이, BD 렌즈(11)은 BD 슬릿판(9) 뒤에 위치하며, BD 미러(12)의 반사 표면의 근처와 BD 센서(10)의 근처사이에 결합 관계를 형성하므로 경사 보정 기능을 가진다. 그러나, 상기 경사 보정 기능을 실현하기 위해서는 BD 렌즈(11)과 BD 센서(10)사이의 거리를 정확하게 결정하는 것이 특히 중요하다. BD 미러(12)로부터 BD 센서(10)까지의 거리 K 가 K= S + T 로 정의 되기 때문이며, 여기서 S 는 BD 미러(12)와 BD 렌즈(11)사이의 거리이며, T 는 BD 렌즈(11) 과 BD 센서(10)사이의 거리이다.
그것과 비교하여, 홀딩 멤버(13)이, BD 플레이트(9)의 표면에서 BD 빔의 집광 상태를 조정하기 위해, BD 렌즈(11)과 함께 δS 에 의해 BD 센서(10)으로 이동한다면, BD 미러(12)로부터 BD 센서(10)까지의 거리 K' 는 다음 식에 의해 얻어진다.
K' = S + T + ( 1 - f2/ (S - f)2)*δS
이 식에서, f 는 BD 렌즈(11)의 포컬(focal)길이(length) 이다.
일반적으로, BD 렌즈(11)의 포컬 길이 f 는 BD 미러(12)와 BD 렌즈(11)사이의 거리 S 에 비해 매우 작으며, 따라서 거리 K' 는 다음 식과 같이 추정될 수 있다.
K' = S + R + δS
BD렌즈(11)와 VD 센서(10) 사이의 거리(T)에는 거의 변화가 없다. 따라서 경사 보정 기능을 실현하기 위해 원래의 거리를 항상 유지할 필요가 있다. BD 슬릿판(9) 자체의 위치가 벗어나서 주사선의 시작 위치들간에 차이를 발생시키면, 바람직하지 못하게 상기와 같은 현상이 일어날 것이다. 또한, BD 슬릿판(9)과 BD센서(10)로부터의 거리가 실제로 매우 작으므로, 단일 지지부재(13)내의 BD 슬릿판(9), BD 렌즈(11) 및 BD 센서(10)의 조합체는 위치적 관계의 더 높은 정밀도를 얻는데 더 유리하다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기한 바와 같이, 동일한 지지 부재(13)가 BD 슬릿판(9), BD 렌즈(11) 및 BD 센서(10)를 지지하고 지지 부재(13)는 도 24에 화살표 E로 지시된 바와 같이, 조정 수단(설명 생략)에 의해 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 이동되고, BD 슬릿판(9)의 표면상의 각 BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태를 조정한다. 이것은 본 실시예가 고속으로 고품질의 인쇄를 행할 수 있게 한다.
[실시예 14]
도 25는 본 발명의 실시예 14의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저빔 프린터(LBP) 등의 화상 형성 장치에 적용되는 응용의 주 주사 방향의 주요 단면도(주 주사부 도)이다. 이 도면에서 도 23에 도시된 것과 동일한 요소는 동일한 참조 기호로 표시된다.
본 실시예는 렌즈부(8)가 주사 광학 수단(6)과 일체화되지 않고 독립적으로 제공되고, BD 슬릿판(9)이 고정되고 렌즈부(8)가 조정 수단에 의해 BD광학 시스템의 광축 방향으로 이동되어, BD 슬릿판(9)의 표면상의 각 BD빔의 주 주사부에서 집광 상태의 조정이 가능하도록 한 점에서 상기 실시예 12와는 다르다. 다른 구조 및 광학 작용은 실시예 12와 거의 동일하고, 따라서 동일한 효과를 달성한다.
구체적으로, 본 실시예에서 단일 렌즈로 구성되는 렌즈부(8)는 주사 광학 수단(6)과 일체화되지 않고 별개로 놓여지며 렌즈부(8)는 도 25의 화살표 F로 표시된 바와 같이 조정 수단(도 30)에 의해 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 이동되고, 이에 의해 BD 슬릿판(9)의 표면상의 각 BD빔의 주 주사부에서 집광 상태를 조정한다. 이것으로 도 29b에 도시된 상태에서 도 29a에 도시된 상태로의 향상이 얻어진다.
[실시예 15]
도 26은 본 발명의 실시예 15의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저빔 프린터(LBP) 등의 화상 형성 장치에 적용되는 응용의 주 주사 방향의 주요 단면도(주 주사부분도)이다. 이 도면에서 도 23에 도시된 것과 동일한 요소는 동일한 참조 기호로 표시된다.
본 실시예는 렌즈부(8)를 구성하는 렌즈의 적어도 일부가 주사 광학 수단(6)과 일체화된 점과, 주사 광학 수단(6)과 일체화되지 않은 렌즈부(8)의 적어도 일부, 즉 렌즈(8a)와 BD 슬릿판(9)이 조정 수단에 의해 BD 광학 시스템의 광축방향으로 이동되어, BD 슬릿판(9)상에 각 BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태의 조정이 가능하게 되는 점에서 상기 실시예 12와 다르다. 다른 구조 및 광학 작용은 실시예 12와 거의 동일하고, 따라서 동일한 효과를 달성한다.
즉, 본 실시예에서는, 렌즈부(8)를 구성하는 렌즈들의 적어도 일부가 주사 광학 수단(6)과 일체화되고 주사 광학 수단(6)과 일체화되지 않은 부분, 즉 렌즈(8a)와 BD 슬릿판(9)은 조정 수단(도 30)에 의해 BD 광학 시스템의 광축 방향으로 이동되고, 이에 의해 BD 슬릿판(9)의 표면상에 각 BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태를 조정한다. 이것에 의해 도 29b에 도시된 상태로부터 도 29c에 도시된 상태로의 향상이 달성된다.
본 실시예는 렌즈부(8)의 렌즈(8a)와 BD 슬릿판(9) 모두를 이동함으로써 개선이 되었지만, 본 발명은 또한 상기 실시예 5에서처럼, 이들 중 하나만의 이동으로 적용될 수도 있다.
[실시예 16]
도 27은 본 발명의 실시예 16의 다중빔 주사 광학 시스템이 레이저빔 프린터(LBP) 등의 화상 형성 장치에 적용되는 응용의 주 주사 방향의 주요 단면도(주 주사부분도)이다. 이 도면에서 도 23에 도시된 것과 동일한 요소는 동일한 참조 기호로 표시된다.
본 실시예는 렌즈부와 일체화된 주사 광학 수단(6)의 적어도 일부, 즉 광학 소자(f-θ렌즈)가 주사 광학 수단(6)의 광축방향으로 이동되고, BD 슬릿판(9)이 BD 광학 시스템의 광축방향으로 이동되고, 이에 의해 BD 슬릿판(9)의 표면 상에 각 BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태의 조정이 가능하게 되는 점에서 상기 실시예 12와 다르다. 다른 구성 및 광학 작용은 실시예 12와 거의 동일하고, 따라서 동일한 효과를 달성한다.
구체적으로, 본 실시예는 주사될 면(7)상에서 스폿의 형상이 많이 변화하지 않는 범위내에서, 주사 광학 수단(6)을 형성하는 제1 광학 소자(f-θ렌즈)(6a)가 조정 수단(도 30)에 의해 도면에서 화살표 G 방향(즉, 주사 광학 수단(6)의 광축 방향)으로 이동되고 BD 슬릿판(9)은 도면에서 화살표 D방향(즉, BD 광학 시스템의 광축 방향)으로 이동되어, BD 슬릿판(9)의 표면상에 각 BD 빔의 주 주사부에서의 집광 상태를 조정하도록 구성된다. 이것에 의해 본 실시예는 도 29b에 도시된 상태로부터 도 29c에 도시된 상태로의 향상을 달성할 수 있게 된다.
제1 광학 소자 (6a)는 본 실시예에서 이동되나 제 2 광학 소자(f-θ렌즈) (6b)가 이동되거나 제1 및 제2 광학 소자(6a) 및 (6b)가 이동되는 경우도 생각해볼 수 있다.
본 실시예는 제1 광학 소자(6a) 및 BD 슬릿판(9) 모두를 움직이도록 구성되었으나 본 발명은 상기 실시예(6)에서처럼 그 중 하나만을 이동하는 경우에도 적용될 수 있다.
[실시예 17]
도 28 은 본 발명의 실시예 17 의 다중 빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터(LBP)나 그와 같은 화상 형성 장치에 적용되는 경우에 주 주사 방향을 따른 주요 단면도(주주사부 도)이다. 이 도면에서 도1 에서 예시된 것과 동일한 소자는 동일 참조 번호에 의해 표시되었다.
본 실시예는 BD 슬릿판(9)이 고정되고 렌즈부(8)와 일체화된 주사 광학 수단(6)을 형성하는 최소한 하나의 광학 소자(f-θ 렌즈)가 주 주사 방향으로 움직여서 BD 슬릿 판(9)의 표면상의 각각의 BD 빔의 주 주사 부에서 집광 상태의 조정을 이루어주고 광학 디플렉터의 회전 방향이 반대 방향(또는 도면의 화살표 A 방향)이라는 점에서 상기 실시예 12 와 다르다. 다른 구조 및 광학 작용은 실시예 12 와 거의 동일하고 따라서 동일 효과를 성취한다.
상세하게는, 본 실시예에서 BD 슬릿판(9)이 고정되고, 렌즈부(8)와 통합된 주사 광학 수단(6)을 구성하는 복수의 렌즈 중에서 주 주사 방향으로의 국소적 곡률 특히 주변부에서의 국소적 곡률의 갑작스런 변화에 따라 제1 광학 소자(6a)가 도면 에서 화살표 H 로 표시된 주 주사 방향으로, 주사될 표면(7) 상에서 스폿의 형태가 크게 변하지 않는 범위 내에서 조정 수단(도 30)에 의해 이동되고, 이로써각 BD 빔의 주 주사 방향에 대한 횡단 방향으로의 배율을 변화시켜서 BD 슬릿 판(9)의 표면 상에서 각 BD 빔의 주 주사 부에서의 집광 상태를 조정하게 된다. 이는 본 실시예가 도 29b 에 예시된 상태로부터 도 29 a 에 예시된 상태로의 개선을 이룰 수 있도록 하여 준다.
제1 광학 소자 (6a)는 본 실시예에서 주 주사 방향으로 이동되나 제 2 광학 소자(f-θ렌즈)(6b)가 이동되거나 제1 및 제2 광학 소자 (6a) 및 (6b)가 이동되는 경우도 생각해 볼 수 있다.
[실시예 18]
본 실시예 18에서 BD 센서(10)로 유도된 BD 빔의 주주사부으로의 및 BD 슬릿판(9)으로부터 볼 때의 초점 이탈양 δx 때문에 발생하는 주사될 표면 상의 도트 시프트는 도 7에 도시된 보정 수단인 각도 조정 수단 (15)에 의해 BD 광학 시스템의 광학 축을 중심으로 BD 슬릿 판(9) 또는 BD 슬릿 판(9)를 포함하는 유닛(16)을 회전시키면서 조정하여 보정된다.
즉, 본 실시예에서의 광원 유닛(1)은 상기 도 2 에 예시된 대로 하위 주사 방향을 따라 서로 떨어져 배치된 발광 영역 (1a) 및 (1b) 를 갖고, 개별 발광 영역 (1a) 및 (1b)에 상응하는 A 및 B 빔은 하위 주사 방향에 대해 서로 다른 위치를 통과한다.
따라서 본 실시예에서 도 8 a 및 도 8 b 와 도 9 a 및 도 9 b 에 예시된 대로 슬릿 판(9)이 각도 조정 수단 (15)에 의해 회전되고, 이로써 B 빔이 A 빔에 대해서 BD 센서(10)로 들어가기를 시작하는 시간을 변화시킨다. 도 8 a 및 도 8 b는 BD 슬릿 판(9)의 기울기 및 개별 빔의 프린트 위치(조정 전)를 보여주는 예시적 도면이고, 도 9 a 및 도 9 b 는 슬릿판(9)의 기울기 및 개별 빔의 위치(조정 후)를 보여주는 예시적 도면이다.
본 실시예에서 상기 설명한 대로 주사될 표면 상의 도트 시프트는-이는 상기 설명한 대로 BD 센서(10)로 유도되는 각각의 BD 빔의 주 주사 부로의 초점 이탈양 δx 로 인해 불가피하게 그 전에 발생하는 것임- 각도 조정 수단(15)를 써서 BD 슬릿 판 (9)을 회전시키면서 조정함으로써 보정된다(또는 제거된다). 이는 본 발명이 고속으로 고품질의 프린트를 할 수 있도록 하여 준다.
본 발명에서 다중 빔 주사 광학 시스템을 사용하여 화상을 형성하기 위한 광학 작용은 상기 실시예 11 과 거의 동일하다.
[실시예 19]
도 10은 본 발명의 실시예 19 의 다중 빔 주사 광학 시스템이 레이저 빔 프린터 또는 그와 같은 화상 형성 장치에 응용되었을 때 주 주사 방향을 따른 단면도(주주사부 도)이다. 도 11 a 에서 도 11 c 는 도 10 의 BD 슬릿 판 (9)의 주요부를 도시한 투시도이다. 도 10 및 도 11a 에서 또 11 c 까지에서 도 6 에 도시된 것과 동일한 소자들은 동일 참조 번호로 표시되었다.
본 실시예는 각도 조정 수단을 구비하지 않았고 주사될 표면 상의 도트 시프트가 BD 슬릿 판 (9) 또는 BD 슬릿 판 (9)을 포함하는 유닛(16)을 처음부터 하위 주사 방향으로 기울임으로써 보정된다(또는 제거된다)는 점에서 상시 실시예 18 과 다르다. 다른 구조나 광학 작용은 실시예 18 과 동일하고 따라서 동일한 효과를성취한다.
즉, 주사 광학 수단(6)의 필드의 곡률이 제품 내에서 상당히 안정되고 조건 B 의 편차는 초점 위치에서 BD 슬릿 판(9)을 배치할 때 무시할 만한 값을 갖는 경우에 주사될 표면 상의 도트 시프트는 도 10 및 도 11a 에서 도 11 c 까지에서 예시된 대로 처음부터 BD 슬릿 판(9)을 하위 주사 방향으로 기울임으로써 보정된다(도는 제거된다). 이는 본 실시예가 고속으로 고품질의 프린트를 할 수 있도록 하여 준다.
[실시예 20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26]
실시예 20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26 은 각각 실시예 11, 12, 13, 14, 15, 16, 및 17 에 대응한다. 상기 실시예 11, 12, 13, 14, 15, 16 및 17 들과 다르게 실시예 20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26 이 갖는 공통점은 본 시스템이 BD 슬릿 판(9) 과 BD 렌즈(11)를 사용하지 않고 건조되어 전체 장치의 구조를 단순화하고 그 가격을 낮췄다는 것이다. 다른 구조 및 광학 작용은 각각의 상응하는 실시예인 11, 12, 13, 14, 15, 16 및 17 과 거의 동일하여 동일한 효과를 낳는다.
즉, 각 실시예(20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26)에서, BD 센서(10)의 유효 엣지는 이미 설명한 그에 대응하는 각 실시예(11, 12, 13, 14, 15, 16 및 17)에서의 BD 슬릿판(slit plate, 9)의 슬릿과 등가인 기능을 갖는다. 따라서, 각 실시예(20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26)에서는, 그에 대응하는 각 실시예(11, 12, 13, 14, 15, 16 및 17)에서 행해진 작용이 BD 슬릿판(9)의 표면을 BD 센서(10)의수광면으로 교체하여 수행되어진다. 이렇게 함으로써 각 실시예는 상기한 그에 대응하는 실시예에서와 같은 효과를 달성할 수 있게 된다.
각 실시예(20, 21, 22, 23, 24, 25 및 26)에서는, 상기한 바와 같이, 시스템이 BD 슬릿판와 BD 렌즈를 사용하지 않고 구성되어 있으며, 그에 의해 각 실시예는 비교적 간단한 구조이면서 고속으로 고품질의 인쇄를 구현하면서도 전체 장치의 간단화 및 단가 절감을 실현하고 있다.
본 발명에서는, 상기한 바와 같이, δM을 BD 슬릿판(또는 BD 슬릿판을 사용하지 않은 경우에는 동기 검출기의 수광면)로부터 보았을 때 동기 검출기로 인도되는 빔의 주 주사부(main scanning section)의 초점 이탈양(defocus amount)이라 하고 δX를 주사되는 표면상의 각 영상의 높이에서의 초점 이탈양이라 할 때, 초점 이탈양(δX)이 조건(A)를 만족하도록 요소들을 설정함으로써, 본 발명은 비교적 간단한 구조이면서 고속으로 고품질의 인쇄를 구현할 수 있는 다중빔 주사 광학 시스템 및 이를 사용한 영상 형성 장치를 얻을 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 2개의 초점 이탈양(δM, δX), 즉 상기한 바와 같이 BD 슬릿판로부터 보았을 때 동기 검출기로 인도되는 빔의 주 주사부의 초점 이탈양 δM 과 주사되는 표면(7)상의 각 영상의 높이에서의 초점 이탈양 δX 간의 차이로 인해 발생되는 도트 시프트(dot shift)를 보정 수단에 의해 보정함으로써, 본 발명은 비교적 간단한 구조이면서 고속으로 고품질의 인쇄를 구현할 수 있는 다중빔 주사 광학 시스템 및 이를 사용한 영상 형성 장치를 얻을 수 있다.
본 발명은 복수의 발광 영역을 갖는 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을편향 수단으로 인도하는 입사 광학 수단과, 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사할 표면상에 집속시켜 복수의 주사 라인을 형성하는 주사 광학 수단, 및 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 반사 거울(return mirror)를 거쳐 슬릿면상에 집광시키는 동기 검출 광학 수단을 구비하는 다중빔 주사 광학 시스템을 제공하여, 상기한 바와 같이 빔을 동기 검출기로 인도하고 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 복수의 빔의 각각에 대해 주사되는 표면상의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하게 되는데, 조건 (B)를 만족하도록 요소들을 설정하거나 주 주사부에서의 복수의 빔의 집광 상태는 조정 수단에 의해 슬릿면상에서 조정가능하게 되어 있게 됨으로써, 본 발명은 비교적 간단한 구조이면서 고속으로 고품질의 인쇄를 구현할 수 있는 다중빔 주사 광학 시스템 및 이를 사용한 영상 형성 장치를 얻을 수 있다.

Claims (38)

  1. 다중빔 주사 광학 시스템(multi-beam scanning optical system)에 있어서,
    주 주사 방향(main scanning direction)으로 서로 떨어져 있는 복수의 발광 영역을 갖는 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 인도하는 입사 광학 수단과;
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 표면상에 집속시켜 복수의 주사 라인을 형성하는 주사 광학 수단; 및
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 슬릿면상에 집광시킨 후에, 상기 빔을 동기 검출기로 인도하고, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 상기 복수의 빔 각각에 대해 주사될 표면상에서의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학 수단을 구비하되,
    이하의 조건이
    ｜δM1｜ ≤ δYmax / tan(θmax)
    (단, δM1는 슬릿면에서 보았을 때 상기 동기 검출기로 인도되는 빔의 주 주사 부에서의 초점 이탈양이고,
    δYmax는 주사 라인당 허용 도트 시프트(dot shift)량이며,
    θmax는 동기 검출에 사용된 빔의 슬릿면으로의 입사각들간의 최대 각도차임)
    만족되는 것을 특징으로 하는
    다중 빔 주사 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주사 라인당 허용 도트 시프트량은 부 주사 방향의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 동기 검출기로 인도된 빔의 주 주사부에서의 초점 위치를 상기 슬릿면으로부터 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상대적으로 시프트시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬릿면 또는 상기 슬릿면을 포함하는 유닛의 위치를 상기 동기 검출 광학 수단의 상기 광축 방향으로 이동시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 편향 수단과 상기 슬릿면 사이의 광로에 배치되어 있고, 상기 광학 시스템은 상기 렌즈부를 상기 동기 검출 광학 수단의 상기 광축 방향으로 이동시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈부를 구성하는 적어도 하나의 렌즈가상기 주사 광학 수단과 일체로 되어 있고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학 수단과 일체로 되어 있지 않은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 렌즈를 이동시키고, 상기 슬릿면을 상기 동기 검출 광학 수단의 상기 광축 방향으로 이동시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 주사 광학 수단과 일체로 되어 있고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학 수단의 적어도 하나의 광학 소자를 상기 주사 광학 수단의 광축 방향으로 이동시키고 상기 슬릿면을 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 이동시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈부를 구성하는 적어도 하나의 렌즈가 상기 주사 광학 수단과 일체로 되어 있고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학 수단을 구성하는 적어도 하나의 렌즈를 상기 주 주사 방향으로 이동시키는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  9. 다중빔 주사 광학 시스템(multi-beam scanning optical system)에 있어서,
    주 주사 방향(main scanning direction)으로 서로 떨어져 있는 복수의 발광 영역을 갖는 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 인도하는 입사 광학 수단과;
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 표면상에 집속시켜 복수의 주사 라인을 형성하는 주사 광학 수단; 및
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 슬릿면상에 집광시킨 후에, 상기 빔을 동기 검출기로 인도하고, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 상기 복수의 빔 각각에 대해 주사될 표면상에서의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학 수단을 구비하되,
    상기 다중빔 주사 광학 시스템은 주사될 표면상에서의 주사 라인당 도트 시프트(dot shift) -상기 도트 시프트는 상기 슬릿면에서 보았을 때 상기 동기 검출기로 인도되는 빔의 주 주사부에서의 초점 이탈양 δM1으로 인해 생김- 를 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도트 시프트는 부 주사 방향의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중빔 주사 광학 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 복수의 발광 영역은 주 주사 방향과 부주사 방향으로 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 슬릿면에서의 슬릿은 주사될 상기 표면 상의 주사 라인당 도트 시프트에 따라서 부주사 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 주사될 상기 표면 상의 주사 라인당 도트 시프트에 따라서 상기 슬릿면 또는 상기 슬릿면을 포함하는 유닛을 동기 검출 광학 수단의 광축에 대해서 회전시키기 위한 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  14. 주 주사 방향(main scanning direction)으로 서로 떨어져 있는 복수의 발광 영역을 갖는 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 인도하는 입사 광학 수단과;
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 표면상에 집속시켜 복수의 주사 라인을 형성하는 주사 광학 수단; 및
    상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 동기 검출기로 인도하고, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 상기 복수의 빔 각각에 대해 주사될 표면상에서의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하는 동기 검출 광학 수단을 구비하되,
    이하의 조건
    ｜δM2｜ ≤ δYmax / tan(θmax)
    (여기서, δM2: 동기 검출기의 수광면으로부터 보았을 때의 동기 검출기 쪽으로 유도된 빔의 주 주사부에서의 초점 이탈양;
    δYmax: 주사 라인당 허용가능 도트 시프트량;
    θmax: 동기 검출에 사용된 빔의 수광면에 대한 입사각들 간의 최대 각도차)
    을 만족하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 주사 라인당 허용가능 도트 시프트량은 부주사 방향에서의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 동기 검출기의 수광면으로부터 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 동기 검출기로 유도된 빔의 주 주사부에서의 초점 위치를 상대적으로 시프트시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 동기 검출기 또는 상기 동기 검출기를 포함하는 유닛의 위치를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 편향 수단과 상기 동기 검출기 사이의 광로내에 배치되고, 상기 광학 시스템은 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 렌즈부를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하는 적어도 하나의 렌즈는 상기 주사 광학 수단과 일체로 되고, 상기 광학 시스템은 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 주사 광학 수단과 일체로 되지 않은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 렌즈 및 상기 동기 검출기를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  20. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 주사 광학 수단과 일체로 되고, 상기 광학 시스템은 상기 주사 광학 수단의 광축 방향으로 상기 주사 광학 수단의 적어도 하나의 광학 소자를 이동시키며, 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 동기 검출기를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  21. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하는 적어도 하나의 렌즈는 상기 주사 광학 수단과 일체로 되고, 상기 광학 시스템은 주 주사 방향에서 주사 광학 수단을 형성하는 적어도 하나의 렌즈를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  22. 주 주사 방향으로 서로 떨어진 복수의 발광 영역을 구비한 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 유도하기 위한 입사 광학 수단; 상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 표면 상에 집속하기 위한 주사 광학 수단;및 상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 슬릿면 상에 집광시키고, 그 후에 빔을 동기 검출기로 유도하고, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 이용하여 주사될 표면 상의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 동기 검출 광학 수단을 포함하되,
    δM1을 슬릿면으로부터 보았을 때의 동기 검출기 쪽으로 유도된 빔의 주 주사부에서의 초점 이탈양이라 하고, δX를 주사될 표면 상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양이라고 했을 때,
    다음의 조건,
    ｜δX - δM1｜ ≤ δYmax / θmax
    (여기서, δYmax: 주사 라인당 허용가능 도트 시프트량;
    θmax: 동기 검출에 사용된 빔의 슬릿면에 대한 입사각들 간의 최대 각도차)
    을 만족하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 주사 라인당 허용가능 도트 시프트량은 부주사 방향에서의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 슬릿면으로부터 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 동기 검출기로 유도된 빔의 주 주사부에서의 초점 위치를 상대적으로 시프트시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 슬릿면 또는 상기 슬릿면을 포함하는 유닛의 위치를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  26. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 편향 수단과 상기 슬릿면 사이의 광로내에 배치되고, 상기 광학 시스템은 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상기 렌즈부를 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  27. 주 주사 방향으로 서로 떨어진 복수의 발광 영역을 구비한 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 유도하기 위한 입사 광학 수단; 상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사될 표면 상에 집속하여 복수의 주사 라인을 형성하기 위한 주사 광학 수단; 및 상기 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부를 렌즈부에 의해 슬릿면 상에 집광시키고, 그 후에 빔을 동기 검출기로 유도하고, 상기 동기 검출기로부터의 신호를 이용하여 복수의 빔 각각에 대해 주사될 표면 상의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 동기 검출 광학 수단을 포함하며,
    δM1을 슬릿면으로부터 보았을 때의 동기 검출기 쪽으로 유도된 빔의 주 주사부에서의 초점 이탈양이라 하고, δX를 주사될 표면 상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양이라고 했을 때, 상기 다중 빔 주사 광학 시스템은 상기 두개의 초점 이탈양 δM1과 δX 간의 차이로 인해 생기는 주사될 표면 상의 주사 라인당 도트 시프트를 보정하기 위한 보정 수단을 포함하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 도트 시프트는 부주사 방향에서의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 복수의 발광 영역은 주 주사 방향 및 부 주사 방향으로 서로부터 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 슬릿면의 슬릿은 상기 주사될 면상의 주사라인 당 도트 시프트에 따라 부 주사 방향으로 경사지는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  31. 제29항에 있어서, 상기 슬릿면 또는 상기 슬릿면을 포함하는 유닛을 상기 주사될 면 상의 주사라인 당 도트 시프트에 따라 동기 검출 광학 수단의 광축에 대해 회전시키기 위한 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  32. 주 주사 방향으로 서로 떨어져 배치된 복수의 발광 영역을 가진 광원 수단으로부터 방출된 복수의 빔을 편향 수단으로 유도하기 위한 입사광 수단; 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔을 주사되는 면상에 집속하기 위한 주사 광학 수단; 및 편향 수단에 의해 편향된 복수의 빔의 일부분을 렌즈부에 의해 동기 검출기로 유도하고, 동기 검출기로부터의 신호를 사용하여 주사되는 면상의 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 동기 검출 광학 수단
    을 포함하고,
    δM2는 상기 동기 검출기의 수광면으로부터의 볼 때 동기 검출기로 인도되는 빔의 주 주사부의 초점 이탈양이고, δM은 주사되는 표면상의 각 화상 높이에서의 초점 이탈양이고,
    다음의 조건,
    │δX-δM2│≤δYmax/θmax
    (여기서, δYmax : 주사라인 당 허용가능 도트 시프트량,
    θmax : 동기 검출에 사용되는 빔들의 수광면으로의 입사각 사이의 최대 각 차이)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 주사라인 당 상기 허용 가능 도트 시프트량은 부 주사 방향에서의 해상도의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  34. 제32항 또는 33항에 있어서, 상기 동기 검출기로 유도된 빔의 주 주사 방향에서 초점 위치를 동기 검출기의 수광면으로부터 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 상대적으로 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  35. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 동기 검출기 또는 동기 검출기를 포함하는 유닛의 위치를 상기 동기 검출 광학 수단의 광축의 방향으로 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  36. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 편향 수단 및 상기 동기 검출기 사이의 광로에 배치되고, 상기 광학 시스템은 상기 렌즈부를 상기 동기 검출 광학 수단의 광축 방향으로 이동시키기 위한 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 주사 광학 시스템.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에서 설명된 다중 빔 주사 광학 시스템; 상기 주사되는 면상에 위치된 감광 부재; 상기 다중 빔 주사 광학 시스템에 의한 주사광으로 상기 감광 부재상에 형성된 정전기 잠재 화상을 토너 화상로 현상하기 위한 현상 수단; 상기 현상된 토너 화상을 전사 매체상에 전사하기 위한 전사 수단; 및 전사된 토너 화상을 전사 매체에 고정하기 위한 고정 수단을 포함하는 화상 형성 장치.
  38. 제1항 내지 제 37항 중 어느 한 항에서 설명된 다중 빔 주사 광학 시스템; 및 외부 장치로부터 공급된 코드 데이터를 화상 신호로 전환하고 화상 신호를 상기 다중 빔 주사 광학 시스템에 입력하기 위한 프린터 제어기를 포함하는 화상 형성 장치.
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