KR20050101436A - 멀티빔 광 주사 장치 - Google Patents

Abstract

복수의 빔들이 감광 드럼면에 경사지게 입사하면서 발생하는 반복적인 주사 편차를 최소화 할 수 있는 광 주사 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 복수의 광빔을 방출하는 광원부, 상기 복수의 광빔에 노광되어 정전잠상을 표면에 형성하는 감광드럼, 및 상기 복수의 광빔을 상기 감광 드럼면에 경사지게 주사하여 결상시키기 위한 광학부를 포함하는 멀티빔 광 주사 장치에 있어서, 상기 멀티빔 광 주사 장치는, 상기 감광 드럼면에 경사지게 입사하는 복수의 광빔들 사이의 빔 진행 거리의 차이로 인한 반복적인 주(主)주사 위치 편차를 보정하기 위하여, 상기 광학부와 감광 드럼 사이에 상기 감광 드럼과 평행하게 배치된 주주사 편차 보정용 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다

Description

멀티빔 광 주사 장치{A multi-beam light scanning apparatus}

본 발명은 멀티빔 광원을 사용하는 광 주사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 빔들이 감광 드럼면에 경사지게 입사하면서 발생하는 반복적인 주사 편차를 최소화 할 수 있는 광 주사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 인쇄기는, 균일하게 대전된 감광체를 노광시켜 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성하고 이 정전잠상에 토너를 공급하여 토너화상을 형성한 후, 이 토너화상을 기록매체에 전사하여 정착시킴으로써 화상을 인쇄하는 장치를 말한다. 광 주사 장치는 이러한 전자사진방식 인쇄기의 감광체를 노광시키기 위한 화상형성장치이다. 최근에는, 복수의 빔을 발생시키는 광원을 사용하거나 복수의 광원을 사용하여 동시에 여러 줄을 스캐닝할 수 있는 멀티빔 광 주사 장치가 개발되었다.

도 1은 이러한 멀티빔 광 주사 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 광 주사 장치는 크게 광원(10), 콜리메이팅 렌즈(11), 실린드리컬 렌즈(12), 회전 다면경(13), 주사 렌즈(14) 및 감광 드럼(15)으로 구성된다. 상기 광원(10)으로부터 방출된 광빔은 콜리메이팅 렌즈(11)에 의해 평행빔으로 변환되며, 이 평행빔은 구경 조리개(도시되지 않음)에 의해 빔 형태가 제한되어 실린드리컬 렌즈(12)를 통과한다. 이때, 상기 평행빔은 실린드리컬 렌즈(12)에 의해 부(部)주사 방향을 중심으로 수렴된다. 그런 후, 상기 수렴된 광빔은 고속으로 회전하는 회전 다면경(13)(또는, 폴리곤 미러)에 의해 주(主)주사 방향(즉, 용지의 가로 방향)으로 편향되면서 주사 렌즈(14)를 거쳐 감광 드럼(15) 상에 결상된다.

이때, 멀티빔 광 주사 장치의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 2 개 또는 그 이상의 광빔이 동시에 주사된다. 그런데, 이러한 복수의 광빔은 원통형의 감광 드럼(20) 면의 법선 방향에 대해 경사지게 소정의 각도로 입사하기 때문에, 각각의 광빔의 진행 거리가 서로 차이가 나게 된다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 경사지게 입사하는 두 개의 광빔 사이에는 진행 거리가 D 만큼 차이가 있다. 광빔은 회전하는 회전 다면경(13)에 의해 왼쪽으로부터 오른쪽으로 주사되는데, 광빔의 진행 경로가 더 길어지면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 감광 드럼(15)면 상의 주사 시작 위치와 주사 종료 위치가 각각 왼쪽과 오른쪽으로 더 치우치게 된다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 진행 경로가 더 긴 빔2에 의해 감광 드럼(15)면 상에 결상되는 주사폭(L2)는 진행 경로가 더 짧은 빔1에 의해 감광 드럼(15)면 상에 결상되는 주사폭(L1) 보다 수~수십㎛ 정도 더 길게 된다.

이에 따라, 화상의 중심 구간에서는 빔1과 빔2의 주(主)주사 위치가 일치하지만, 주사 구간의 양쪽 끝부분으로 갈수록 빔2가 더 바깥쪽의 주주사 위치에 화점을 형성하게 된다. 그 결과, 전체적인 인쇄 화상을 보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 반복적인 화점 찌글거림이 미세하게 발생함을 알 수 있다. 특히, 주사 구간의 양쪽 끝으로 갈수록 찌글거림은 더 커지게 된다. 이로 인해, 종래의 멀티빔 광 주사 장치는 보다 빠른 인쇄 속도를 제공하지만, 인쇄 품질은 떨어지게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 복수의 빔들이 감광 드럼면에 경사지게 입사하면서 발생하는 반복적인 주사 편차를 최소화 함으로써 보다 향상된 인쇄 속도와 인쇄 품질을 제공할 수 있는 멀티빔 광 주사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 복수의 광빔을 방출하는 광원부, 상기 복수의 광빔에 노광되어 정전잠상을 표면에 형성하는 감광드럼, 및 상기 복수의 광빔을 상기 감광 드럼면에 경사지게 주사하여 결상시키기 위한 광학부를 포함하는 멀티빔 광 주사 장치에 있어서, 상기 멀티빔 광 주사 장치는, 상기 감광 드럼면에 경사지게 입사하는 복수의 광빔들 사이의 빔 진행 거리의 차이로 인한 반복적인 주(主)주사 위치 편차를 보정하기 위하여, 상기 광학부와 감광 드럼 사이에 상기 감광 드럼과 평행하게 배치된 주주사 편차 보정용 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 편차 보정용 미러는 부주사 방향의 곡율을 갖는 실린더 형태의 오목 미러인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 광학부로부터의 광빔이 상기 편차 보정용 미러에 경사지게 입사되고, 상기 편차 보정용 미러에서 반사된 광빔이 상기 감광 드럼에 경사지게 입사되도록 상기 편차 보정용 미러가 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 편차 보정용 미러 또는 감광 드럼의 곡률 Z(r)은, 다음의 수식:

을 만족하며, 여기서, r은 오목 미러 또는 감광 드럼의 반경, c는 중심 곡률, K는 비구면 계수인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 편차 보정용 미러의 비구면 계수를 K₁, 감광 드럼의 비구면 계수를 K₂라 할 때, K₁ - K₂ ≤ 0 을 만족한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티빔 광 주사 장치의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 이러한 멀티빔 광 주사 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티빔 광 주사 장치는 크게 복수의 광빔을 방출하는 광원부(40), 상기 복수의 광빔을 주사하여 결상시키기 위한 광학부(48), 상기 광학부(48)에서 주사되는 광빔을 반사시켜 감광 드럼(46)에 경사지게 입사시키는 주주사 편차 보정용 미러(45) 및 상기 복수의 광빔에 노광되어 정전잠상을 표면에 형성하는 감광드럼(46)을 포함한다. 여기서, 상기 주주사 편차 보정용 미러(45)는 실린더 형태의 오목 미러로서 상기 감광 드럼(46)과 평행하게 배치된다. 한편, 광학부(48)는, 예컨대, 복수의 광빔을 방출하는 하나의 레이저로 구성될 수도 있고, 또는 하나의 광빔을 방출하는 복수의 레이저로 구성될 수도 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광학부(48)는 콜리메이팅 렌즈(41), 실린드리컬 렌즈(42), 회전 다면경(43) 및 주사 렌즈(44)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 멀티빔 광 주사 장치의 동작을 살펴 보면 다음과 같다. 먼저, 상기 광원부(40)으로부터 방출된 복수의 광빔은 콜리메이팅 렌즈(41)에 의해 평행빔으로 변환된다. 그런 후, 상기 평행빔은 구경 조리개(도시되지 않음)에 의해 빔 형태가 제한되어 실린드리컬 렌즈(42)를 통과한다. 이때, 상기 평행빔은 실린드리컬 렌즈(42)에 의해 부주사 방향을 중심으로 회전 다면경(43) 상에 수렴된다. 상기 수렴된 복수의 광빔은 고속으로 회전하는 회전 다면경(43)에 의해 주주사 방향(즉, 용지의 가로 방향)으로 편향되면서 주사 렌즈(44)를 거쳐 상기 편차 보정용 미러(45)면의 법선 방향에 대해 경사지게 소정의 각도로 입사한다. 그리고, 상기 편차 보정용 미러(45)에 의해 반사된 복수의 광빔은 다시 상기 감광 드럼(46)면의 법선 방향에 대해 경사지게 소정의 각도로 입사하여 정전잠상을 형성한다. 이때, 본 발명에 따르면, 상기 편차 보정용 미러(45)와 감광 드럼(46) 사이의 기하학적인 입사구조에 의해 주주사 방향의 편차를 최소화하게 된다. 즉, 복수의 광빔이 편차 보정용 미러(45)면에 경사지게 입사하게 되면서 발생하는 광빔들 사이의 진행 거리 차이는 상기 감광 드럼(46)에 광빔이 경사지게 입사되면서 상쇄된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 편차 보정의 원리를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 빔1과 빔2가 편차 보정용 미러(45)에 경사지게 입사하면서, 빔1이 빔2 보다 거리 D만큼 더 진행하게 된다. 즉, 거리 D만큼의 경로차가 발생한다. 편차 보정용 미러(45)에 의해 반사된 빔1과 빔2는 다시 감광 드럼(46)에 경사지게 입사하게 된다. 도시된 바와 같이, 이번에는 빔2가 빔1에 비해 거리 D만큼 더 진행하게 된다. 따라서, 결과적으로 빔1과 빔2 사이의 진행 거리의 차이는 상쇄되어, 광원부(40)로부터 방출된 두 빔은 감광 드럼(46)에 입사할 때까지 동일한 거리를 진행하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 경우에는, 복수의 광빔 사이의 진행 거리에 차이가 생기면서, 주주사 방향의 주사 위치가 각 광빔마다 다르게 된다. 그 결과, 전체적으로 화상이 찌글거리게 되는 현상이 발생한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 복수의 광빔들의 진행 거리가 동일하기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이 주주사 방향의 주사 위치가 항상 동일하게 된다. 따라서, 종래와 같은 화상의 찌글거림이 발생하지 않는다.

도 5a의 경우에는, 빔1과 빔2가 편차 보정용 미러(45)의 중심축 아래 부분에서 반사되어 감광 드럼(46)의 중심축 아래 부분으로 입사하였다. 반대로, 도 5b는 빔1과 빔2가 편차 보정용 미러(45)의 중심축 위 부분에서 반사되어 감광 드럼(46)의 중심축 위 부분으로 입사하는 경우이다. 이 경우, 빔2가 빔1 보다 거리 D만큼 더 진행하게 된다. 즉, 거리 D만큼의 경로차가 발생한다. 편차 보정용 미러(45)에 의해 반사된 빔1과 빔2는 다시 감광 드럼(46)에 경사지게 입사하게 된다. 도시된 바와 같이, 이번에는 빔1이 빔2에 비해 거리 D만큼 더 진행하게 된다. 따라서, 결과적으로 빔1과 빔2 사이의 진행 거리의 차이는 상쇄되어, 광원부(40)로부터 방출된 두 빔은 감광 드럼(46)에 입사할 때까지 동일한 거리를 진행하게 된다. 그 결과, 종래와 같은 화상의 찌글거림이 발생하지 않는다.

한편, 상기 편차 보정용 미러(45)가 상술한 바와 같이 광빔의 진행 거리 차이를 보정할 수 있도록 하기 위해서, 실린더 형태의 상기 편차 보정용 미러(45)는 도 4에서와 같이 감광 드럼(46)과 평행하게 배치되어야 하며, 부주사 방향으로 곡율을 갖는 오목 미러인 것이 바람직하다. 이때, 편차 보정용 미러(45)에 의해 반사될 때 복수의 광빔 사이의 진행 거리의 차이가 충분히 크게 할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 편차 보정용 미러(45)의 곡률은 상기 감광 드럼(46)의 곡률 보다 크거나 적어도 같아야 한다. 일반적으로, 실린더 형태의 편차 보정용 오목 미러(45)와 감광 드럼(46)의 곡률 Z(r)은 다음과 같이 구해진다.

여기서, r은 직경이고, c는 중심곡률, K는 비구면 계수(Conic Constant)이다. 이와 같은 일반적인 곡률 공식에서 편차 보정 미러(45)의 곡률이 감광 드럼(46)의 곡률 보다 크거나 적어도 같아야 하므로 다음과 같은 관계를 만족하여야 한다. 즉,

K₁ - K₂ ≤ 0

여기서, K₁은 편차 보정용 미러(45)의 비구면 계수이고, K₂는 감광 드럼(46)의 비구면 계수이다. 일반적으로, 감광 드럼(46)은 원통형이므로 비구면 계수 K₂가 0(zero)가 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광빔이 감광 드럼에 입사하기 전에 오목한 편차 보정용 미러에 광빔을 경사지게 입사시킨다. 그런 후, 상기 편차 보정용 미러에서 반사된 광빔을 광빔이 감광 드럼에 경사지게 입사함으로써 복수의 광빔들 사이의 진행 거리의 차이를 상쇄한다. 따라서, 본 발명에서는 복수의 광빔들의 진행 거리가 동일하기 때문에, 주주사 방향의 주사 위치가 항상 동일하게 된다. 그 결과, 종래와 같은 화상의 찌글거림이 발생하지 않으며, 인쇄 품질을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 멀티빔 광 주사 장치를 개략적으로 도시한다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 멀티빔 광 주사 장치에서 두 개의 광빔이 드럼면에 할 때의 경로 차이 및 그로 인한 주주사 방향의 주사폭의 차이를 도시한다.

도 3은 종래의 멀티빔 광 주사 장치에 의한 주주사 위치 편차를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 멀티빔 광 주사 장치를 개략적으로 도시한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 멀티빔 광 주사 장치에서 종래의 경로 차이로 인한 문제를 보정하는 원리를 도시하는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 멀티빔 광 주사 장치에서 주주사 위차 편차가 보정된 상태를 도시한다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

40.....광원 41.....콜리메이팅 렌즈

42.....실린드리컬 렌즈 43.....회전 다면경

44.....주사 렌즈 45.....오목 미러

46.....감광 드럼

Claims (5)

1. 복수의 광빔을 방출하는 광원부, 상기 복수의 광빔에 노광되어 정전잠상을 표면에 형성하는 감광드럼, 및 상기 복수의 광빔을 상기 감광 드럼면에 경사지게 주사하여 결상시키기 위한 광학부를 포함하는 멀티빔 광 주사 장치에 있어서,

   상기 감광 드럼면에 경사지게 입사하는 복수의 광빔들 사이의 빔 진행 거리의 차이로 인한 반복적인 주(主) 주사 위치 편차를 보정하기 위하여, 상기 광학부와 감광 드럼 사이에 상기 감광 드럼과 평행하게 배치된 주 주사 편차 보정용 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광 주사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 편차 보정용 미러는 부(部) 주사 방향의 곡율을 갖는 실린더 형태의 오목 미러인 것을 특징으로 하는 멀티빔 광 주사 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 광학부로부터의 광빔이 상기 편차 보정용 미러에 경사지게 입사되고, 상기 편차 보정용 미러에서 반사된 광빔이 상기 감광 드럼에 경사지게 입사되도록 상기 편차 보정용 미러가 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광 주사 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 편차 보정용 미러 또는 감광 드럼의 곡률 Z(r)은 다음의 수식을 만족하며, 여기서, r은 오목 미러 또는 감광 드럼의 반경, c는 중심 곡률, K는 비구면 계수인 것을 특징으로 하는 멀티빔 광 주사 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 편차 보정용 미러의 비구면 계수를 K₁, 감광 드럼의 비구면 계수를 K₂라 할 때, K₁ - K₂ ≤ 0 을 만족하는 것을 특징으로 하는 멀티빔 광 주사 장치.