KR20090016533A

KR20090016533A - 화상형성장치와 그 제어방법

Info

Publication number: KR20090016533A
Application number: KR1020070080975A
Authority: KR
Inventors: 이종민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-08-11
Filing date: 2007-08-11
Publication date: 2009-02-16
Also published as: US20090041488A1

Abstract

화상데이터에 기초하여 광을 발광하는 광발생부와, 광발생부가 발광하는 광을 주사하여 화상을 형성하는 화상형성부와, 광발생부가 발광하는 광의 광량을 감지하는 감지부와, 감지된 광량이 소정 목표값에 도달하도록 화상데이터를 조정하여 광발생부에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치가 개시되어 있다. 이에 의하여 발생되는 광량을 자동으로 조정하여 화상의 품질을 높일 수있다.

Description

화상형성장치와 그 제어방법{Image Forming Apparatus and Control Method Thereof}

본 발명은 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 광주사장치로부터 발생되는 광을 주사하여 화상을 형성하는 화상형성장치에 관한 것이다.

종래의 디지털 복사기, 레이저 프린터, 팩시밀리 등의 화상형성장치로 이용되는 광주사장치는, 다각형 밀러에 의해 레이저 빔을 주사해, 감광체상에 화상을 형성하기 위한 레이저 다이오드(Laser Diode, 이하 LD)를 이용하고 있다.

도 1a는 일반적인 광주사장치를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도 1a를 참조하면, 종래의 광주사장치는 빔을 생성 조사하는 광원(1)과, 이 광원(1)에서 출사된 빔이 피노광체(15)에 주주사(main scanning) 되도록 입사빔을 편향시키는 빔편향기(7)와, 이 빔편향기(7)에서 편향되는 빔을 피노광체(15)에 등속으로 결상 주사시키는 f-θ렌즈(11)를 포함한다. 또한, 광원(1)과 상기 빔편향기(7) 사이의 광로 상에는 콜리메이팅렌즈(3)와, 이 평행광을 정형하는 실린더렌즈(5)가 구비되어 있다.

상기 콜리메이팅렌즈(3)는 상기 광원(1)에서 조사된 발산빔을 집속시켜 평행광이 되도록 한다. 여기서, 상기 콜리메이팅렌즈(3)는 상기 광원(1)의 앞에 위치함에 있어서, 소망하는 광학적 성능을 유지하기 위하여 광축 정렬이 요구된다.

이상과 같이 반도체 레이저를 광원으로 하는 LD 주사장치에서는 균일한 화상 패턴을 형성하기 위해서는 광강도를 일정하게 유지하는 것이 필요하고, 그 때문에 LD의 발광 출력을 제어하기 위한 APC(Auto Power Control)회로가 제안되고 있다.

종래의 화상형성자치는 도 1b에 도시된 바와 같이, 원하는 출력화상의 농도를 위해 주사장치의 목표광량을 정하게 되고, 광원(11)으로부터 발생되는 광을 모니터링하고 주사장치를 제조하는 과정에서 주사장치 내 별도의 가변저항(12)을 이용하여, 광원(11)이 목표광량에 해당하는 값을 발광하도록 조정함는 단계를 가진다. 이에 따라, 작업자 오류에 의한 광량 오차를 유발하며 이에 대한 오류 확인을 위하여 광량 조정공정 외에 별도의 제조공정을 추가하게 된다.

특히, 멀티빔 레이저를 이용하는 경우 그 빔수에 해당하는 만큼의 별도의 가변저항이 필요하고 따라서 주사장치의 공간제약, 재료비의 상승, 또한 각 반도체레이저의 광량이 다른 경우 화상 품질의 저하를 야기할 수 있으며 조정 편이성 측면에서도 일일이 조정해야 한다는 불편함이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 광발생부가 발생하는 광량을 자동으로 조정하여 생산의 편의성을 높이고, 생산공정상의 오류를 최소화할 수 있는 화상형성장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 광발생부가 복수 개인 경우 각 광원간의 광량차를 최소화함으로써 화상의 품질을 높일 수 있는 화상형성장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 화상형성장치는, 화상데이터에 기초하여 광을 발광하는 광발생부와; 상기 광발생부가 발광하는 광을 주사하여 화상을 형성하는 화상형성부와; 상기 광발생부가 발광하는 광의 광량을 감지하는 감지부와; 상기 감지된 광량이 소정 목표값에 도달하도록 상기 화상데이터를 조정하여 상기 광발생부에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 목표값과 상기 감지된 광량의 오차가 0에 수렴하도록 상기 화상데이터를 조정할 수 있다.

그리고, 상기 감지부는 상기 광발생부가 발광하는 광을 수광하여 전류를 발생하며, 상기 광발생부가 광을 발광하기 위한 동기신호를 검출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 광량을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 컨버터 및 상기 목표값에 수렴하는 화상데이터에 대응하는 전류값을 인가하기 위한 D/A 컨버터를 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 화상형성장치의 제어방법은, 광발생부가 발광하는 광의 광량을 감지하는 단계와; 상기 감지된 광량을 소정의 목표값과 비교하는 단계와; 상기 감지된 광량이 상기 목표값에 도달하도록 상기 광발생부이 입력 되는 화상데이터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 광발생부의 화상데이터를 조정하는 단계는, 상기 목표값과 상기 감지된 광량의 오차가 0에 수렴하도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 광발생부가 발광하는 광량을 감지하는 단계는, 상기 광발생부가 발광하는 광을 수광하여 전류를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감지된 광량을 상기 목표값에 도달하도록 조정하는 단계는, 상기 감지한 광량을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 변환단계와, 상기 목표값에 수렴하는 화상데이터에 대응하는 전류값을 인가하기 위한 D/A 변환단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 광발생부가 발생하는 광량을 자동으로 조정하여 생산의 편의성을 높이고, 생산공정상의 오류를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 광발생부가 복수 개인 경우 각 광원간의 광량차를 최소화함으로써 화상의 품질을 높일 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성장치(100)는 광발생부(110), 감지부(120), 제어부(130) 및 화상형성부(140)를 포함하여 구성된다.

광발생부(110)는 소정의 화상데이터를 입력받아 이에 대응하는 광을 발생한다. 본 발명에 따른 광발생부(110)는 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 다이오드 모듈인 것을 일례로 한다.

여기서, 본 발명에 따른 화상데이터는 화상형성장치(100)의 스펙에 따라 레이저 다이오드가 발광하는 광량을 확인하기 위한 테스트값인 것을 일례로 한다.

감지부(120)는 광발생부(110)의 레이저 다이오드가 발광하는 광을 수광한다. 본 발명에 따른 감지부(120)는 화상형성장치(110)에 마련된 동기신호검출부로 구현되는 것을 일례로 하며, 광발생부(110)의 외부에 마련된다. 그리고, 본 발명에 따른 감지부(120)는 가변저항이 아닌 고정저항에 의해 광발생부(110)로부터의 광량을 감지하는 것이 바람직하다.

제어부(130)는 화상데이터에 대응하여 광을 발생시키고, 발광된 광을 주사하여 화상을 형성하도록 화상형성부(140)를 제어한다. 본 발명에 따른 제어부(130)는 광발생부(110)의 광량을 조정하기 위해, 소정의 데이터에 의해 광발생부(110)가 광을 발광하면, 감지부(120)로부터 수광된 광량에 따라 광발생부(110)가 발생하는 광량을 조정하여 광발생부(110)가 목표값에 대응하는 광량의 광을 발광하도록 한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 광을 발광하는 광원(111)인 레이저는 레이저다이오드와 포토다이오드를 포함하여 구성된다. 데이터(113)가 입력되면 자동 전원 제어(APC: Auto Power Control)(112)을 통해 출력화상의 농도에 따른 전류가 레이저에 입력되고 광원(111)은 이에 대응하는 광량의 광을 발생한다.

감지부(120)는 광원(111)이 발광하는 광량을 감지하여 제어부(130)에 인가한다. 본 발명에 따른 감지부(111)는 광주사장치의 광원(111)의 수평 동기신호(122)를 생성하기 위한 수평동기신호검출부로 구현되는 것을 일례로 하며, 도 3a에 도시된 바와 같이, 감지부(120)는 수광소자(121), 예를 들어 포토 다이오드 및 저항과 트랜지스터로 구성된다.

감지부(120)의 포토 다이오드에 광원이 발광한 광이 수광되면 전류가 흐르게 되고 이는 감지부(120)의 저항과 트랜지스터를 통하여 아날로그 전압으로 변환한다. 여기서, 생성된 아날로그 전압은 수평동기신호 검출을 위한 트랜지스터의 베이스(Base)와 에미터(Emitter) 간의 전압이 되며, 이는 제어부(130)에 포함된 A/D 컨버터(131)로 인가되어 디지털 제어기에서 인식할 수 있는 2진 값으로 변환된다.

제어부(130)는 감지부(120)가 감지한 광원(111)의 광량을 목표값과 비교하고 광원(111)이 발광하는 광량이 목표값에 도달하도록 광원에 인가되는 데이터를 조정한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 원하는 출력화상의 농도를 설정하기 위한 주사장치의 목표값인 타겟 광량을 정하게 되고 타겟 광량에 맞는 기준값을 설정하는데, 구체적으로 제어부(130)는 주사장치 외부에 구성된 수평동기신호발생부에 마련된 핀다이오드(121)에서 레이저광 수광에 따른 전압값에 따라 현재의 광량을 인식하게 되며, 인식된 광량에 대응하는 목표값을 설정한다. 그리하여, 제어부(130)는 인식된 광량과 목표값에 대응하는 광량의 차이를 산출하여 PI제어기(132)에 입력하고, 오차가 0이 되기 위한 제어전압값이 주사장치 내의 반도체 레이저출력제어장치의 DAC(133) 입력 전압값이 되도록 조정하게 된다.

여기서, 제어부(130)는 감지부(120)가 감지한 아날로그 전압을 A/D 컨버터(131)를 통해 디지털 값으로 변경한다. 또한, 설정된 기준값과 감지된 광량의 오 차를 구한 후, PI 제어기(132)에 오차를 입력한다. 다음으로 오차가 “0”이 되도록 제어기 알고리즘을 동작하고 제어 알고리즘에 의해서 구해진 2진값을 D/A 컨버터(133)를 통하여 전압으로 환산 후 이 전압(DAC 전압)으로 반도체레이저를 구동하게 된다. 이로써, 광발생부(110)에 가변저항이 마련되어 있는 경우 이를 제조공정에서 일일이 수동으로 조정하지 않아도 광발생부(110)가 목표값에 대응하는 광량을 발생할 수 있도록 자동으로 광량을 조정하는 것이 가능하다.

이하, PI제어기(132)의 동작에 대해 상세히 설명한다. 레퍼런스 레지스터에 반도체레이저 기준 광량값과 일치하는 모니터 전류값을 입력한 후 감산기에서는 기준 값에서 피드백받은 실제값을 감산함으로써 오차E(error)를 구한다. PI 제어기(132)의 동작은 아래와 같은 방정식에 의해 정해질 수 있다.

(식1)

y = Kp * E + Ki*∫Edt

감산기에서 구한 오차 E에 비례상수 Kp를 곱하고, 오차 E의 누적값에 적분상수 Ki를 곱한 후 두 항을 더하면 반도체레이저를 구동하는 새로운 전압값이 생성된다. 이때 누적오차를 구하는 방법으로 SE(Sum of Error)=E+SE를 상세히 기술하면, SE[n] = SE[n-1] + E[n]으로 n은 현재, n-1은 한 스텝 전을 의미한다. 만일 3번의 누적오차를 구한다면 아래와 같은 연산이 진행된다.

SE[3] = SE[2] + E[3]

SE[2] = SE[1] + E[2]

SE[1] = SE[0] + E[1] : SE[0] = 0

여기서, PI제어기(132)의 비례상수가 소수인 경우에는 디지털 계산이 어렵기 때문에 안정한계방법(Stability Limit Method)에 의해 PI제어기(132)의 비례상수가 각각 Kp=0.057이고, Ki=0.002인 경우 이들에 비례상수 1000을 곱하여 Kp와, Ki를 각각 57과 2로 하여 정수계산을 가능하게 할 수 있다.

이와 같은 과정을 거쳐, 제어부(130)는 목표광량을 발광할 수 있는 전압값을 조정하여 데이터로서 광발생부(110)에 인가한다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 화상형성장치(100)의 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 소정의 데이터에 따라 광발생부(110)가 광을 발광하면(S101), 감지부(120)의 수광소자(121)가 광을 수광하고(S103) 수광소자(121)에는 전류가 발생하게 된다(S105).

한편, 감지부(120)의 회로를 통해 수광한 광에 대응하는 아날로그전압이 생성되고(S107), 제어부(130)는 A/C 콘버터(131)를 통해 아날로그전압을 디지털값으로 변환한다(S109).

여기서, 제어부(130)는 목표광량을 발광하기 위한 목표값을 설정하고(S111), 목표값과 감지된 광을 비교하여(S113) 오차를 구한다. 단계 S113에서 구해진 오차는 PI제어부(132)로 입력되고(S115), PI제어를 통해 오차가 0에 도달하게 되면(S117), 구해진 값을 D/A 변환하여(S119), 레이저모듈을 구동하기 위한 구동전압으로 광발생부에 인가한다(S121).

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지 식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1a는 일반적인 광주사장치를 도시한 도면이고,

도 1b는 종래의 주사장치의 광량을 조절하기 위한 회로를 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 제어블록도이고,

도 3a는 본 발명에 따른 화상형성장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 3b는 본 발명에 따른 주사장치의 광량을 조절하기 위한 회로를 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 화상형성장치의 제어흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 화상형성장치 110: 광발생부

120: 감지부 130: 제어부

140: 화상형성부

Claims

화상형성장치에 있어서,

화상데이터에 기초하여 광을 발광하는 광발생부와;

상기 광발생부가 발광하는 광을 주사하여 화상을 형성하는 화상형성부와;

상기 광발생부가 발광하는 광의 광량을 감지하는 감지부와;

상기 감지된 광량이 소정 목표값에 도달하도록 상기 화상데이터를 조정하여 상기 광발생부에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 광발생부는 상기 화상데이터의 색상에 대응하여 복수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 목표값과 상기 감지된 광량의 오차가 0에 수렴하도록 상기 화상데이터를 조정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 감지부는 상기 광발생부가 발광하는 광을 수광하여 전류를 발생하며, 상기 광발생부가 광을 발광하기 위한 동기신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 화 상형성장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 광량을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 컨버터 및 상기 목표값에 수렴하는 화상데이터에 대응하는 전류값을 인가하기 위한 D/A 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 감지부는 고정된 값을 가지는 저항에 의해 상기 광량을 감지하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
화상형성장치의 제어방법에 있어서,

광발생부가 발광하는 광의 광량을 감지하는 단계와;

상기 감지된 광량을 소정의 목표값과 비교하는 단계와;

상기 감지된 광량이 상기 목표값에 도달하도록 상기 광발생부이 입력되는 화상데이터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 광발생부는 상기 화상데이터의 색상에 대응하여 복수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 광발생부의 화상데이터를 조정하는 단계는, 상기 목표값과 상기 감지된 광량의 오차가 0에 수렴하도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 광발생부가 발광하는 광량을 감지하는 단계는, 상기 광발생부가 발광하는 광을 수광하여 전류를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 감지된 광량을 상기 목표값에 도달하도록 조정하는 단계는, 상기 감지한 광량을 디지털 값으로 변환시키는 A/D 변환단계와, 상기 목표값에 수렴하는 화상데이터에 대응하는 전류값을 인가하기 위한 D/A 변환단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제7항에 있어서,

상기 광발생부가 발광하는 광량을 감지하는 단계는, 고정된 값을 가지는 저 항에 의해 상기 광량을 감지하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.