KR20090117663A - 광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치 - Google Patents

광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

광주사 장치는 대향 주사 유닛들에서 발생되는 불필요한 광을 효과적으로 차광하고, 간단한 구성으로 고품질의 화상을 형성한다. 장치는 회전 다면경을 개재하여 배치된 두개의 주사 유닛들을 포함하고, 각각의 주사 유닛은, 광원으로부터의 빔을 회전 다면경에 가이드하는 입사 광학계와, 편향된 빔이 주사면 상에 결상하도록 하는 결상 광학 소자를 포함하는 결상 광학계를 포함한다. 주사 유닛들 중 하나는, 다른 하나의 주사 유닛의 결상 광학 소자의 광학면들에서 반사되어, 상기 하나의 주사 유닛의 주사면을 향해 진행하는 불필요한 광을 차광하기 위한 부재를 포함한다. 다면경의 외접원의 반경을 rp, 다면경의 회전 중심으로부터 상기 하나의 주사 유닛의 차광 부재까지의 거리를 L, 다면경 구동 회로 기판의 길이를 A라고 할 때, rp < L ≤ A/2의 조건이 만족된다.
광주사 장치, 화상 형성 장치, 대향 주사 유닛들, 다면경, 광 차광 부재

Description

광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치{OPTICAL SCANNING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전자 사진 프로세스를 채택한 레이저 빔 프린터, 디지털 복사기, 또는 다기능 프린터 등과 같은 컬러 화상 형성 장치에 적합한 것이다.
디지털 복사기 또는 레이저 빔 프린터(LBP) 등과 같은 화상 형성 장치는 화상을 형성하기 위해 통상적으로 광주사 장치를 사용하였다.
이러한 종류의 광주사 장치에 있어서는, 장치 전체의 소형화를 도모하기 위한 유닛으로서, 복수의 광빔들을 동일한 광편향기에 의해 주사하고, 상기 광편향기의 양측에 배치된 결상 광학계에 의해 각각 다른 피 주사면상에 광빔들을 유도하는 대향 주사 유닛을 사용한다.
이러한 대향 주사 유닛을 사용한 다양한 광주사 장치가 종래부터 제안되어 있다(일본특허출원공개공보 제2003-202512호 및 일본특허출원공개공보 제2005-4050호 참조).
일본특허출원공개공보 제2003-202512호 및 일본특허출원공개공보 제2005- 4050호에 있어서는, 주사를 위해 공유되는 광편향기(회전 다면경)에 대하여 대칭 방향들로 광빔들을 편향하는 주사되는 광주사 장치를 개시하고 있다.
도 20은 일본특허출원공개공보 제2003-202512호의 도 1에 도시되어 있는 광주사 장치의 주요부 개략도이다. 도 20에 도시된 광편향기를 공유하는 타입의 광주사 장치에 있어서는, 한쪽의 광주사 장치(제1 스캐너 SK11)로 화상을 형성할 때, 다음과 같은 문제점을 갖는다. 즉, 제1 결상 렌즈계 SL11의 제1 결상 렌즈(91)의 렌즈 표면(91a)에서 반사된 불필요한 광(고스트 광) Rf가 다른 쪽의 광주사 장치(제2 스캐너 SK12)의 결상 렌즈계 SL12를 투과하여, 감광 드럼면(99)에 입사한다.
마찬가지로, 제2 결상 렌즈계 SL12의 제1 결상 렌즈(92)의 렌즈 표면에서 반사되어 제1 결상 렌즈계 SL11에 입사하는 불필요한 광이 있다.
렌즈 표면 상에 반사 방지막을 피착함으로써 불필요한 광을 저감할 수 있다. 그러나, 최근, 광주사 장치의 경량화 및 저비용화를 위해 많이 사용되고 있는 플라스틱 렌즈의 경우에는, 반사 방지막을 피착하는 것이 어렵다. 따라서, 반사 방지막 이외의 수단을 사용해서 불필요한 광을 저감시키는 방법이 요구된다.
한개의 광편향기를 사용해서 4 컬러의 컬러 화상을 형성하는 광주사 장치를 용이하게 실현하기 위해, 광편향기의 편향면에 대하여 부주사 단면내에서 광빔들을 경사 방향으로부터 입사시키는, 부주사 단면내 경사 입사 광학계가 채용되어 왔다.
도 21은 일본특허출원공개공보 제2005-4050호의 도 1에 도시된 회전 다면경(polygon mirror)(201) 주변의 주요부의 사시도이다.
일본특허출원공개공보 제2005-4050호에서 논의된 대향 주사 유닛 및 부주사 단면내 경사 입사 광학계는, 결상 광학 소자들(202a, 202b)에 불필요한 광의 입사를 방지하기 위해 배치된 불필요한 광 차광 부재(206)를 포함한다. 구체적으로, 부주사 단면 내에서 화상 형성용의 실제 광빔들로부터 공간적으로 분리된 불필요한 광은 불필요한 광 차광 부재(206)를 사용하여 차광된다.
불필요한 광 차광 부재(206)는 피주사 표면(도시되지 않음)에 불필요한 광이 도달하는 것을 방지한다.
최근, 광주사 장치를 소형화하기 위해서, 광주사 장치의 광학 소자들이 밀집해서 배치되어, 복잡한 배열을 초래한다. 광학 소자들을 탑재하는 상자(케이싱)의 부적당한 조립 정밀도는, 광학 소자들의 탑재 정밀도의 저하시키는 경향이 있었다.
광주사 장치를 더 소형화하기 위해, 광학 상자와 불필요한 광 차광 부재는 일체적으로 형성되었다.
전형적으로, 불필요한 광은 불필요한 광 차광 부재에 입사하여 차광된다. 그러나, 광학 소자(광학 부재)가 바람직한 위치로부터 시프트되면, 광학 소자의 표면에서 반사된 불필요한 광은, 예측된 광로로부터 벗어나 버린다. 따라서, 불필요한 광 차광 부재에 입사하지 않고, 광로 상에 먼저 배치되어 있는 피 주사 표면에 도달할 수 있다. 그 결과, 화상 형성 동안, 화상의 농도 변동 등과 같은 화상 불량이 발생할 수 있다.
일본특허출원공개공보 제2005-4050호에서는, 도 21에 있어서, 예를 들어 결상 광학 소자(202b)에 탑재 오차가 발생하여, 결상 광학 소자(202b)가 부주사 단면 내에 있어서 틸트된다고 가정된다. 이 경우, 결상 광학 소자(202b)의 입사면에서 반사된 불필요한 광은 불필요한 광 차광 부재(206)의 개구(206a)를 통과한다. 개구(206a)를 통과한 불필요한 광은, 결상 광학 소자(202a)에 입사하고, 피주사면(도시되지 않음)에 도달한다. 그 결과, 화상 형성 동안, 화상의 농도 변동 등과 같은 화상 불량이 발생한다.
피주사면에 가까운 위치에 결상 광학 소자가 배치될 때, 그 결상 광학 소자의 입사면에서 반사된 불필요한 광은, 광학 기준축에 가까운 위치를, 상기 광학 기준축에 대하여 대략 평행하게 통과한다.
광학 기준축은, 입사 광학계로부터 출사된 광빔들의 주 빔이 광편향기의 편향면에 편향되어져서 피주사면의 중심으로 입사할 때, 부주사 단면 내에 있어서, 광 빔들의 주 빔(주 광선)의 상기 편향면에의 입사점을 통과하고, 부주사 단면 내의 상기 편향면에 대하여 수직한 축이다.
따라서, 불필요한 광의 예상치 않은 변동을 차단하거나, 다른 광학 소자에서 반사된 불필요한 광을 차광하기 위해, 불필요한 광 차광 부재의 개구(개구부)가 가능한 한 좁혀질 필요가 있다.
그러나, 불필요한 광 차광 부재의 개구를 지나치게 좁혀버리면, 감광 드럼 표면 상에 잠상을 형성하기 위한 실 광빔(real light beams)의 일부도 차광해버렸다.
본 발명은 대향 주사 유닛이 사용될 때에 발생되는 임의의 불필요한 광을 효 과적으로 차광할 수 있고, 또한 간단한 구성으로 고품질의 화상을 형성할 수 있는 광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 광주사 장치는,
부주사 단면 내에 있어서 회전 다면경을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 두개의 주사 유닛들을 포함하고,
대향하는 두개의 주사 유닛들 각각은,
광원으로부터 출사된 광빔을 상기 회전 다면경의 편향면에 입사시키는 입사 광학계, 및
상기 회전 다면경의 편향면에 편향 주사된 광빔을 피주사면 상에 결상시키도록 구성된 결상 광학 소자를 포함하는 결상 광학계를 포함하고,
상기 회전 다면경의 편향면에 입사하는 광빔은, 상기 부주사 단면에서 상기 회전 다면경의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사하고,
상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 하나는, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 다른 하나의 주사 유닛의 결상 광학 소자의 광학면에서 반사되고, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 피주사면을 향해 진행하는 불필요한 광을 차광하도록 구성된 불필요한 광 차광 부재를 포함하고,
상기 회전 다면경의 외접원의 반경을 rp, 상기 회전 다면경의 회전 중심으로부터 상기 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재까지의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 거리를 L, 상기 회전 다면경을 구동하는 구동 회로 기판의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 길이를 A라고 할 때,
rp < L ≤ A/2의 조건이 만족된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광주사 장치에 있어서,
상기 불필요한 광 차광 부재는, 상기 구동 회로 기판이 고정된 광학 상자와 일체적으로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광주사 장치에 있어서, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 각각은 두개의 스테이션들을 포함하고, 상기 두개의 스테이션들 각각의 광원으로부터 출사되는 광빔은, 부주사 단면 내에 있어서 상기 회전 다면경의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광주사 장치에 있어서, 상기 두개의 스테이션들의 광원들로부터 출사되는 광빔들은 부주사 단면 내에 있어서 상기 회전 다면경의 동일한 편향면에 입사한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광주사 장치에 있어서, 상기 회전 다면경의 동일한 편향면에 편향 주사되는 광빔들은, 상기 두개의 스테이션들에 의해 공유되는 결상 광학 소자를 통과한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 광주사 장치에 있어서,
상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 다른 하나의 주사 유닛은, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 결상 광학 소자의 광학면에서 반사되어, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 피주사면을 향해 진행하는 불필요한 광을 차광하는 불필요한 광 차광 부재를 포함 하고,
상기 회전 다면경의 회전 중심으로부터 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재까지의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 거리를 L'이라 할 때,
A/2 < L'의 조건이 만족되고,
상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재의 부주사 방향의 개구 폭은, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재의 부주사 방향의 개구 폭보다 더 좁다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화상 형성 장치는,
전술한 구성의 광주사 장치와,
피주사면에 배치된 감광 부재와,
상기 광주사 장치에 의해 광빔으로 주사함으로써 상기 감광 부재 상에 형성된 정전 잠상을 토너 상으로서 현상하도록 구성된 현상기와,
현상된 토너 상을 전사재에 전사하도록 구성된 전사기, 및
전사된 토너 상을 전사재에 정착시키도록 구성된 정착기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화상 형성 장치는,
전술한 구성의 광주사 장치와,
외부 기기로부터 입력된 코드 데이터를 화상 신호로 변환하고, 변환된 화상 신호를 상기 광주사 장치에 입력하도록 구성된 프린터 콘트롤러를 포함한다.
본 발명은 대향 주사 유닛이 사용될 때에 발생하는 불필요한 광을 효과적으로 차광할 수 있고, 또한 간단한 구성으로 고품질의 화상을 형성할 수 있는 광주사 장치 및 그것을 사용한 화상 형성 장치를 달성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들은 첨부 도면들을 참조하여 하기의 바람직한 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들을 참조하여 하기에서 설명된다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부주사 방향의 주요부 단면도(부주사 단면도)이다.
하기의 설명에 있어서, 부주사 방향(Z 방향)은, 편향 유닛의 회전축과 평행한 방향이다.
주주사 단면은, 부주사 방향(편향 유닛의 회전축과 평행한 방향)에 수직인 단면이다.
주주사 방향(Y 방향)은, 편향 유닛으로 편향 주사되는 광빔들이 주주사 단면에 투사되는 방향이다.
부주사 단면은, 주주사 방향에 수직인 단면이다.
광학 기준축 C0는, 입사 광학계로부터 출사된 광빔 중의 주 광빔이 광편향기의 편향면에 편향 주사되어 피주사면 중심으로 입사할 때, 부주사 단면내에 있어 서, 광빔의 주 광빔(주 광선)의 편향면에의 입사점을 통과하고, 편향면에 대하여 수직한 축이다.
도 1은 제1 및 제2 광주사 장치 M1, M2를 도시한다.
본 실시예에 있어서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 두개의 광주사 장치들 M1, M2를 병렬로 배치함으로써, 4 컬러(Y, M, C, 및 K)의 화상들로 컬러 화상을 형성하는 컬러 화상 형성 장치를 구성한다.
제1 광주사 장치 M1은 광편향기(회전 다면경)(5)를 개재하여 서로 대향하도록 배치된 2개의 주사 유닛 U1, U2를 포함한다. 제2 광주사 장치 M2는 광편향기(5)을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 2개의 주사 유닛 U3, U4를 포함한다.
제1 주사 유닛 U1은 옐로우(Y)용의 제1 스테이션 S1을 포함하고, 제2 주사 유닛 U2는 마젠타(M)용의 제2 스테이션 S2을 포함한다. 제3 주사 유닛 U3은 시안(C)용의 제3 스테이션 S3을 포함하고, 제4 주사 유닛 U4는 블랙(K)용의 제4 스테이션 S4를 포함한다.
또한, 제1, 제2 광주사 장치 M1, M2는 구성 및 광학적 작용이 유사하다. 따라서, 제1 광주사 장치 M1을 중심으로 설명한다. 제1 광주사 장치 M1의 부재들과 유사한 제2 광주사 장치 M2의 부재들은 유사한 참조 번호들에 의해 지시되고, 필요에 따라 제2 광주사 장치 M2의 각 부재에 대해서 설명된다.
제1 광주사 장치 M1에 있어서, 제1 스테이션 S1과 제2 스테이션 S2는 구성 및 광학적 작용이 유사하다. 따라서, 제1 스테이션 S1을 중심으로 설명된다. 제1 스테이션 S1의 부재들과 유사한 제2 스테이션 S2의 부재들은 별도의 괄호를 붙여서 지시된다. 필요에 따라서 제2 스테이션 S2의 각 부재에 대해서 설명된다.
편향 유닛으로서 기능하는 회전 다면경(광편향기)(5)은, 모터 등과 같은 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 일정 속도로 회전되고, 제1과 제2(제3과 제4)의 2개의 스테이션들 S1과 S2(S3과 S4)에 의해 공유된다.
결상 광학계(6)(6')는, 플라스틱 재료로 형성된 제1 결상 광학 소자로서 기능하는 제1 결상 렌즈(주사 렌즈)(6a)(6a')와, 플라스틱 재료로 형성된 제2 결상 광학 소자로서 기능하는 제2 결상 렌즈(주사 렌즈)(6b)(6b')를 포함한다. 결상 광학계(6)(6')는 3개 또는 그 이상의 결상 광학 소자들을 포함할 수도 있다.
결상 광학계(6)(6')는 회전 다면경(5)에 의해 편향 주사된 화상 정보에 근거하는 광빔을 주주사 단면내에 있어서 피주사면(후술됨)인 감광 드럼 표면(7a)(7b) 상에 스폿상(spot-image)으로 결상시킨다. 부주사 단면 내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면과 감광 드럼 표면(7a)(7b)은 그들 간에 광학적 공액 관계(optical conjugate relationship)를 갖도록 구성되어, 광면 탱글 에러 보정(optical face tangle error correction) 기능을 제공한다.
기록 매체들로서 기능하는 감광 드럼들(7a 내지 7d)은 각각 Y(옐로우), M(마젠타), C(시안), 및 K(블랙) 컬러용의 감광 드럼들(피주사면들)이다.
반사 부재로서 기능하는 반사 미러(8)(8')는 평면 미러를 포함하고, 제1 결상 렌즈(6a)(6a')를 통과한 광빔을 제2 결상 렌즈(6b)(6b')로 되돌린다. 반사 미러(8)(8')는 주주사 단면내 또는 부주사 단면내에 있어서 파워를 가질 수 있다.
불필요한 광 차광 부재(10)(10')는 제2 (제1)의 스테이션 S2(S1)의 결상 렌 즈면(광학면)에서 반사된 불필요한 광(반사광)을 차광하며, 회전 다면경(5)과 제1 결상 렌즈(6a)(6a') 사이에 배치된다. 불필요한 광 차광 부재(10)(10')는 회전 다면경(5)의 편향면에 편향 주사되어, 피주사면(7a)(7b)에 입사하는 주사 광빔의 광로로부터 부주사 방향으로 이격되어 배치된다.
본 실시예에 있어서, 불필요한 광 차광 부재(10)(10')는 회전 다면경(5)을 개재하여 그 양측에 각각 배치되고, 회전 다면경(5)과 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)를 수용하는 광학 상자(20)와 일체적으로 형성된다.
불필요한 광 차광 부재(10)(10')는 구동 회로 기판(50)이 고정된 광학 상자와 일체적으로 형성된다.
불필요한 광은, 하나의 주사 유닛 내의 결상 광학계의 결상 광학 소자의 표면에서 반사되어, 회전 다면경(5)을 개재하여 대향 배치된 다른 하나의 주사 유닛 내의 결상 광학계에 입사하여, 상기 다른 하나의 주사 유닛 내의 피주사면에 입사하는 광빔이다. 불필요한 광 차광 부재(10)(10')는 개구를 갖는 차광 부재 또는 부주사 방향으로 분리된 2개에 차광 부재들을 포함한다.
구동 회로 기판(50)은 회전 다면경(5)을 회전시키고 구동한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 광주사 장치 M1의 제1 스테이션 S1의 주주사 방향의 주요부의 단면도(주주사 단면도)이며, 전개된 광로를 도시한다. 도 2에 있어서는, 도 1에 도시된 불필요한 광 차광 부재와 반사 미러가 생략되어 있다.
도 2는 광주사 장치 M1의 스테이션 S1만을 도시한다. 광주사 장치 M1의 스테이션 S2와, 광주사 장치 M2의 스테이션 S3, S4는 구성 및 광학적 작용이 스테이 션 S1과 유사하다.
도 2에 있어서, 광원(1a)은 반도체 레이저를 포함한다.
개구 조리개(2a)는 광원(1a)으로부터 출사된 발산 광빔을 특정한 빔 형상으로 성형한다. 집광 렌즈(애너모포틱 렌즈(anamorphotic lens))(3a)는 주주사 방향(주주사 단면내)과 부주사 방향(부주사 단면내) 간에 상이한 굴절력(파워)을 갖는다. 따라서, 개구 조리개(2a)를 통과한 발산 광빔은 주주사 방향에서는 평행 광빔(혹은 수렴 광빔)으로, 부주사 방향에서는 수렴 광빔으로 변환된다.
개구 조리개(2a)와 집광 렌즈(3a)는 입사 광학계 LA의 요소들 중 일 요소를 구성한다. 입사 광학계 LA는, 광원(1a)으로부터 출사된 광빔을 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 가이드한다.
2개의 광학 소자들(콜리메이터 렌즈와 실린더 렌즈)은 집광 렌즈(3a)를 구성할 수 있다.
편향 유닛으로서 기능하는 광편향기(5)는 외접원의 직경이 34㎜인 5면의 회전 다면경을 포함하고, 구동 유닛(도시되지 않음)인 모터에 의해 도 2 중 화살표 A로 지시된 방향으로 일정 속도(일정 각속도)로 회전된다.
본 실시예에서는, 광빔은 주주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히(경사지게)(유한한 각도로) 입사한다.
그러나, 부주사 단면내에 있어서, 광빔은 회전 다면경(5)의 편향면의 법선에 대해 경사지게(유한한 각도로) 회전 다면경(5)의 편향면에 입사하지 않는다. 즉, 부주사 단면내에 있어서는, 회전 다면경(5)의 편향면에 입사하는 광빔과 회전 다면 경(5)의 편향면의 법선 사이의 각도가 제로이다.
결상 광학계(6)는 집광 기능(condensing function)과 후술하는 fθ 특성을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 결상 광학계(6)는 주주사 방향(주주사 단면내)과 부주사 방향(부주사 단면내) 간에 상이한 파워를 갖는 결상 광학 소자들인 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)를 포함한다.
본 실시예에 있어서, 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)는 플라스틱 재료로 형성되고, 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 의해 편향 주사된 화상 정보에 근거하는 광빔을 피주사면인 감광 드럼(7a) 상에 결상시킨다. 부주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면(5a)과 감광 드럼면(7a)은 그들 사이에 공액 관계를 갖도록 구성되어, 편향면(5a)의 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)가 광면 탱글 에러를 보상한다.
제1 결상 렌즈(6a)는, 그의 광축상의 주주사 단면내 및 부주사 단면내에 있어서 포지티브의 파워를 갖는다.
제2 결상 렌즈(6b)는, 그의 광축상의 주주사 단면내에 있어서 네거티브의 파워를 갖고, 부주사 단면내에 있어서 포지티브의 파워를 갖는다.
fθ 특성은 필드각(주사각)으로 입사하는 광빔이, 상면(image plane)(피주사면(7a))상에서, 광축으로부터의 높이를 Y라고 하고, 상수를 f라고 할 때, Y=f×θ의 위치에 결상하는 관계를 의미한다. 다시 말해서, fθ 특성은 단위 필드각(unit field angle)당 주사되는 주사 폭(주사 속도)가 주사면상 전역에 걸쳐 동등하다는 특성을 의미한다. 상수 f는 fθ 계수로서 일컬어진다. 결상 광학계(6)에 입사하는 광빔들이 평행 광빔들일 때, 상수 f는 결상 광학계(6)의 근축 초점 길이 f와 같 은 값이 된다.
감광 드럼 표면(감광 드럼)(7a)은 피주사면이다.
본 실시예에서는, 광원(1a)으로부터 출사되어 화상 정보에 근거하여 광변조된 발산 광빔이 개구 조리개(2a)에 의해 규제되어 집광 렌즈(3a)에 입사한다. 집광 렌즈(3a)에 입사된 광빔은 그로부터 주주사 단면내에 있어서는 평행 광빔으로서 출사한다.
부주사 단면내에 있어서는, 광빔은 수렴되어 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 선상(line image)(주주사 방향으로 길이 방향의 선상)으로서 결상된다. 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 편향 주사된 광빔은 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)를 통해 감광 드럼면(7a) 상에 스폿상(spot-image)을 결상한다.
그런 다음, 회전 다면경(5)을 화살표 A로 지시된 방향으로 회전시킴으로써, 감광 드럼면(7a)이 화살표 B로 지시된 방향(주주사 방향)으로 광주사된다. 따라서, 기록 매체로서 기능하는 감광 드럼면(7a) 상에 화상이 기록된다.
본 실시예에서는, A3 사이즈(ISO 216) 상당의 인자 폭(printing width)이 주사되는 것을 상정하고, 피주사면(7a)의 유효 주사 폭은 310㎜로 설정되어 광학계를 구성한다. 그러나, 본 발명은 이 크기로 제한되는 것이 아니고, 이것보다 큰 사이즈나 또는 작은 사이즈도 취급할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)의 굴절면의 형상들은 이하의 표현식에 의해 나타내어진다. 광축과의 교점에 원점이 설정되고, 광축 방향이 X축으로서 설정되고, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축이 Y축으로서 설 정되고, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축이 Z축으로서 설정된다고 가정한다. 이 경우, 주주사 방향에 대응하는 모선 방향(meridian line)은 다음 식에 의해 표현된다.
Figure 112009027849249-PAT00001
···(a)
단, R은 광축상의 모선의 곡률 반경을, K, B4, B6, B8, 및 B10은 비구면 계수들을 나타낸다.
부주사 방향에 대응하는 시상선(자선)(sagittal line) 방향(광축을 포함하는 방향으로서, 주주사 방향에 직교하는 방향)은 다음 식에 의해 표현된다.
Figure 112009027849249-PAT00002
···(b)
여기서 주주사 방향에서 광축으로부터 Y 거리만큼 이격된 위치의 부주사 방향에 대한 곡률 반경(시상선 곡률 반경) r'은 다음의 식에 의해 표현된다.
Figure 112009027849249-PAT00003
단, r0는 광축상의 시상선 곡률 반경을, D2, D4, D6, D8, D10은 계수들을 나타 낸다.
광축으로부터 벗어난 시상선 곡률 반경 r'은, 각각의 위치에 있어서의 모선의 법선을 포함하고 주주사 방향과 수직한 평면내에 정의된다. 형상 표현식에 있어서의 다항식은 10차까지의 함수에 의해 표현된다. 그러나, 더 크거나 더 작은 차수가 사용될 수도 있다. 표면 형상을 나타내는 표현식이 표면 표현용의 동등한 자유도를 갖는 표현식이기만 하다면, 본 발명의 효과를 문제 없이 얻을 수 있다.
표 1과 표 2는 제1 실시예에 따른 주사계의 광학 소자들의 광학 배치와 결상 광학 소자들(주사 렌즈들)(결상 렌즈들)의 표면 형상들의 수치들을 나타낸다. 표 2에 있어서, 제1 면(R1)은 제1 결상 렌즈(6a)의 입사면이고, 제2 면(R2)은 제1 결상 렌즈(6a)의 출사면이고, 제3 면(R3)은 제2 결상 렌즈의 입사면이고, 제4 면(R4)은 제2 결상 렌즈의 출사면이다. 또한, E-x는 10-x을 의미한다.
비구면 계수들 B4u로부터 B10u와, D2u로부터 D10u는 주주사 단면내와 부주사 단면내에 있어서, 광축에 대해 광원(1)의 대향측 상의 렌즈 표면의 형상들을 특정한다. 비구면 계수들 B41로부터 B101과, D21로부터 D101은 주주사 단면내와 부주사 단면내에 있어서 광축에 대해 광원(1)측의 렌즈 표면의 형상들을 특정한다.
본 실시예에서는 광원(1)으로부터 출사된 광빔이 주주사 단면내에 있어서, 결상 광학계(6)의 광축에 대하여 각도를 가지고 광편향기(5)의 편향면(5a)에 입사한다. 따라서, 광편향기(5)의 회전에 수반되는 편향면의 앞-뒤 위치 편차(sagitta)는, 주사 개시측과 종료측 간에 비대칭적으로 발생한다.
이 비대칭적인 사지타(sagitta)에 기인한 상면 만곡, 스폿 직경의 변동이 광축에 대하여 주주사 방향으로 비대칭으로 변화되는 것을 양호하게 보상하기 위해, 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)는, 부주사 방향의 곡률 반경이 광축에 대하여 주주사 방향을 따라 비대칭적으로 변화되는 면들을 갖는다.
부주사 단면내의 비구면 계수들 D2u로부터 D10u와 D2l로부터 D10l은 제2 내지 제4 면에 있어서 상이하다. 이것은 부주사면내의 곡률이 렌즈면의 유효 직경내에 있어서 축상으로부터 축외를 향하는 광축에 대해 비대칭적으로 변화되는 것을 나타낸다.
Figure 112009027849249-PAT00004
Figure 112009027849249-PAT00005
본 실시예에 있어서, 제1 결상 렌즈(6a)의 입사면(제1 면) 및 출사면(제2 면)은 주주사 단면내(주주사 방향)에서 10차까지의 함수에 의해 표현되는 비구면(비원호) 형상들을 갖는다. 부주사 단면내(부주사 방향)에서는, 입사면(제1 면)은 구면 형상을 갖고, 출사면(제2 면)은 주주사 방향으로 곡률이 변화되는 구면 형상을 갖는다.
제2 결상 렌즈(6b)의 입사면(제3 면) 및 출사면(제4 면)은 주주사 단면내에서 10차까지의 함수에 의해 표현되는 비구면(비원호) 형상들을 갖는다. 부주사 단면내(부주사 방향)에서는, 입사면(제3 면), 출사면(제4 면) 모두가 주주사 방향으로 곡률이 변화되는 구면 형상들로 형성된다. 부주사 단면내의 광학 파워는 주주사 방향에서 축상으로부터 축외를 향해서 감소됨으로써, 부주사 방향의 상면 만곡(field curvature)을 성공적으로 조정한다.
본 실시예에서, 제1, 제2 결상 렌즈(6a, 6b)는 전술한 바와 같이 플라스틱 재료(수지)로 형성된다. 그러나, 재료는 플라스틱 재료로 제한되지 않고, 글래스 재료도 사용될 수 있다.
도3a 내지 3d는 본 실시예에 있어서의 기하 수차를 도시한다.
도3a 내지 3d로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 수차는 실용상 문제가 없는 레벨까지 조정된다. 상 높이에 따라 부주사 방향의 배율의 변화는 2% 이하로 억제된다. 따라서, 상 높이에 의한 부주사 방향의 스폿상의 변화가 억제되어, 높은 결상 성능이 얻어질 수 있다. 상 높이에 따라 부주사 방향의 배율의 변화는 10% 이하로 제한되는 것이 바람직하고, 5% 이하로 제한되는 것이 더 바람직하다.
도 1, 도 4a, 4b, 및 도 5를 참조하여, 본 실시예의 목적을 달성하기 위한 수단과 그 효과에 대해 설명된다.
도 4b는 본 실시예에 따른 회전 다면경 주변의 주주사 단면을 도시하고, 도 4a는 도 4b의 부주사 단면을 도시한다.
도 5는 본 실시예에 따른 주사 광빔과 불필요한 광 차광 부재 간의 관계를 도시하는데, 즉 불필요한 광 차광 부재(10)가 회전 다면경(5)에 대해 근접 배치될 때, 또는 멀리 배치될 때, 주사 광빔 Ra와 불필요한 광 차광 부재 사이의 관계를 도시한다. 도 4a, 4b, 및 도 5에 있어서, 도 1에 도시한 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들이 병기된다.
본 실시예에서는, 상술한 도 1에 도시된 바와 같이, 제1, 제2(제3, 제4)의 스테이션 S1, S2(S3, S4)는 회전 다면경(5)의 회전축을 중심으로 해서 대칭적으로 양측에 각각 2개씩 배치됨으로써, 소위 대향 주사 유닛들을 구성한다. 이에 따라, 4 컬러(옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K))의 화상 형성 장치에 탑재가능한 광주사 장치가 구성된다.
대향 주사 유닛들에서는, 전술한 바와 같이, 결상 렌즈면(광학면)에 의한 반사광(불필요한 광)이, 회전 다면경(5)에 대하여 대칭으로 배치된 다른 쪽의 결상 렌즈를 투과하여, 다른 피주사면에 도달한다.
따라서, 본 실시예에서는, 회전 다면경(5)과 제1 결상 렌즈(6a)(6a') 사이에, 불필요한 광 차광 부재(10)(10')가, 피주사면에 입사되는 주사 광빔(실제 광빔) Ra의 광로로부터 부주사 방향으로 이격한 위치에 배치되어, 결상 렌즈면에서 반사된 불필요한 광을 차광한다.
더 확실하게 불필요한 광을 차광하기 위해서는, 실제 광빔이 차광되지 않는 범위 내에서 가능한 한 부주사 단면내에 있어서의 불필요한 광 차광 부재(10)(10')의 개구 폭 W를 좁힐 필요가 있다.
본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 편향면이 틸트된 때에도, 피주사면상에서의 광빔의 도달 위치가 부주사 방향으로 변동되지 않도록 하기 위해, 편향면과 피주사면이 그들 사이에 공액 관계를 갖도록 구성됨으로써, 편향면의 광면 탱글 에러가 보상된다.
다시 말해서, 도 5에 도시된 바와 같이, 편향 직후의 주사 광빔 Ra는 부주사 단면내에 있어서는 거의 점상(point image)을 형성하고, 그 후의 주사 광빔 Ra의 폭은 부주사 단면내에 있어서 파워를 갖는 결상 렌즈(6a)를 통과할 때까지는 단조적으로 증가한다.
결국, 주사 광빔 Ra를 차광하지 않고서 불필요한 광 차광 부재(10)의 부주사 단면내의 개구 폭 W를 좁히기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 불필요한 광 차광 부재(10)를 가능한 한 회전 다면경(5)에 가깝게 할 필요가 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 하기의 조건식(1)을 만족시킴으로써, 주사 광빔 Ra를 차광하지 않고서 불필요한 광 차광 부재가 불필요한 광을 더 효과적으로 차광한다.
구체적으로, 본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 외접원 반경을 rp(㎜)로 나타내고, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 제2 주사 유닛 U2 내에 배치된 불필요한 광 차광 부재(10')까지 결상 광학계(6')의 광축 방향에서의 거리를 L(㎜)로 나타내고, 구동 회로 기판(50)의 결상 광학계(6')의 광축 방향의 길이를 A(㎜)로 나타낸다.
거리 L은, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재들 중 하나까지의 거리일 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 주사 유닛 U2내에 배치된 불필요한 광 차광 부재(10') 까지의 거리이다.
이 경우, 각 소자들은 다음의 조건을 만족시키도록 설정된다.
rp < L ≤ A/2 ... (1)
L이 조건식(1)의 하한값 이하이면, 불필요한 광 차광 부재(10')가 회전 다면경(5)과 간섭하기 때문에 바람직하지 않다. L이 조건식(1)의 상한값 이상이면, 불필요한 광 차광 부재(10')의 부주사 단면내의 개구 폭 W가 크게 증가하여, 불필요한 광을 차광할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.
회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 제1 주사 유닛 U1의 불필요한 광 차광 부재(10)까지의 결상 광학계의 광축 방향의 거리를 L'로 나타내고, 회전 다면경(5)을 구동하는 구동 회로 기판(50)의 결상 광학계의 광축 방향의 길이를 A로 나타낸다고 가정한다. 이 경우, 다음의 조건이 만족된다.
A/2 <L'
제2 주사 유닛 U2의 불필요한 광 차광 부재(10')의 부주사 방향의 개구 폭은, 제1 주사 유닛 U1의 불필요한 광 차광 부재(10)의 부주사 방향의 개구 폭보다 좁게 형성된다.
본 실시예에 있어서, 회전 다면경(5)의 외접원 반경 rp, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재(10')까지의 거리 L, 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)의 길이 A는 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 19㎜
A= 42㎜
이들은 조건식(1)을 만족시킨다.
본 실시예의 광주사 장치의 불필요한 광 차광 부재의 개구 폭이 종래의 광주사 장치의 것과 비교된다.
도 6a, 6b는 종래의 광주사 장치의 주요부 단면도들이다. 도 6b는 주주사 단면을 도시하고, 도 6a는 도 6b의 부주사 단면을 도시한다.
도 6a, 6b에 있어서, 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 23㎜
A= 42㎜
도 6a, 6b의 종래예에 도시된 바와 같이, L이 조건식(1)의 상한값 이상인 경우에는, 불필요한 광 차광 부재(11), (11')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭들 W은 2.42㎜이다. 이에 대해, 본 발명의 실시예에서는, 상기 조건식(1)을 만족시킴으로써, 도 4a에 도시된 바와 같이, 불필요한 광 차광 부재(10')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 2.28㎜이고, 따라서 실제 광빔을 차광하지 않고서 개구를 통과하는 불필요한 광이 차광될 수 있다.
이 경우, 불필요한 광 차광 부재(10)의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭은 증가된다. 그러나, 불필요한 광 차광 부재(10')의 개구 폭 W가 좁아질 때, 불필요한 광을 차광하는 효과는 증대된다.
그러나, 제조를 쉽게 하기 위해서, 불필요한 광 차광 부재(10')와 광학 상자는 플라스틱 재료 등으로 일체적으로 형성되고, 회전 다면경(5)의 회전축 틸트를 저감시키기 위해 회전 다면경(5)의 회전 및 구동을 위한 구동 회로 기판(50)은 크게 형성된다. 사출 성형(injection molding)에 의해 일체적으로 형성할 경우, 형(mold)은 일방향으로 당겨지기 때문에, 불필요한 광 차광 부재(10)는 복잡한 형상을 가지면 안된다. 즉, 불필요한 광 차광 부재(10')는 회전 다면경(5)의 회전축 방향과 평행한 평탄한 판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 불필요한 광 차광 부재(10')를 회전 다면경(5)의 회전축에 근접 배치하기 위해서, 도 4a와 4b에 도시된 바와 같이, 회전 다면경(5)의 회전축에 대하여 구동 회로 기판(50)이 결상 광학계의 광축 방향으로 편심(편이)(eccentric)되도록 배치된다. 따라서, 조건식(1)을 만족시킴으로써 불필요한 광 차광 부재(10')가 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 회전 다면경(5)의 회전축에 대하여 구동 회로 기판(50)이 편심된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 불필요한 광 차광 부재(10')가 회전 다면경(5)에 근접 배치될 수만 있다면, 임의의 구성이 채택될 수 있다.
회전 다면경(5)을 개재하여 그 양측에 불필요한 광 차광 부재(10)(10')를 배치함으로써, 예상치 못하게 발생되는 불필요한 광을 확실하게 차광할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 대향 주사 유닛들에 있어서도 불필요한 광이 효과적으로 차광될 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는 간단한 구성으로, 또한 컬러 LBP, 컬러 복사기에 있어서의 화상 성능의 임의의 열화 없이, 고품질의 화상을 얻을 수 있는 광주사 장치 및 컬러 화상 형성 장치를 달성할 수 있다.
본 실시예에서는, 광원(1a)은 단일 발광 유닛(발광점)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 제한되지 않고, 광원(1a)은 복수의 발광 유닛들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 결상 광학계(6)(6')는 2개의 결상 광학 소자들(결상 렌즈들)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 1개, 또는 3개 이상의 결상 광학 소자들을 포함할 수 있다.
<제2 실시예>
도 7b는 본 발명의 제2 실시예의 회전 다면경 주변의 주주사 단면을 도시하고, 도 7a는 도 7b의 부주사 단면도를 도시한다. 도 7a, 7b에 있어서, 상기 도 4a, 4b에 도시된 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들이 병기된다.
제2 실시예는 전술한 제1 실시예와는, 불필요한 광 차광 부재(10')가 회전 다면경(5)에 대하여 한 쪽(제2(제4)의 주사 유닛 U2(U4)측)에만 배치된다는 점이다. 그 밖의 구성들 및 광학적 작용들은 제1 실시예와 유사하고, 이에 따라 유사한 효과들이 얻어진다.
구체적으로, 본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 회전축에 대하여 회전 다면경(5)의 회전 및 구동을 위한 구동 회로 기판(50)이 더욱 편심되게 하여, 불필요한 광 차광 부재(10')를 회전 다면경(5)의 회전축에 근접 배치시켜, 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W가 좁게 설정되는 구성을 채택한다. 따라서, 회전 다면경(5)에 대하여 한 쪽(제2(제4)의 주사 유닛 U2(U4)측)에만 불필요한 광 차광 부재(10)가 배치될 때에도 불필요한 광이 확실하게 차광될 수 있다.
불필요한 광 차광 부재(10')의 형성도 용이해진다. 불필요한 광 차광 부재(10')와 광학 상자가 일체적으로 형성되지 않고 별개의 부재들로 구성될 때에는, 조립 공정의 수가 삭감된다.
본 실시예에서는, 상기 조건식(1)을 충족시키도록, 회전 다면경(5)의 외접 원의 반경 rp, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재(10')까지의 거리 L, 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)의 길이 A가 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 19㎜
A= 42㎜
이들은 조건식(1)을 만족시킨다.
이 경우에, 불필요한 광 차광 부재(10')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 2.28㎜이며, 이것은 불필요한 광을 어떠한 문제도 없이 차광할 수 있게 해준다.
본 실시예에서는, 주사 유닛 U2(U4)측에 불필요한 광 차광 부재가 배치된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 불필요한 광 차광 부재가 주사 유닛 U1(U3)측에 설치될 수 있다.
<제3 실시예>
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부주사 방향의 주요부 단면(부주사 단면)을 도시한다. 도 8에 있어서 도 1에 도시된 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들이 병기된다.
제3 실시예는, 제1 광주사 장치 M1만이 사용되고, 주사 유닛들 U1, U2 각각이 복수(본 실시예에서는 2개)의 스테이션들을 포함하고, 광편향기(5)의 동일한 편향면에 대하여 부주사 단면내에 있어서 복수의 광빔들이 다른 각도로 입사한다는 점에서, 제1 실시예와 다르다. 또한, 제3 실시예는, 스테이션들 S1 내지 S4의 결상 광학계들을 구성하는 결상 렌즈들의 표면 형상들이 변경되고, 불필요한 광 차광 부재들(12)(12')의 위치들과 형상들이 변경된다는 점에서, 제1 실시예와 다르다. 그 밖의 구성 및 광학적 작용은 제1 실시예와 유사하고, 이에 따라 유사한 효과들이 얻어진다.
구체적으로, 도 8은 제1, 제2 주사 유닛 U1, U2을 포함하는 광주사 장치 M1을 도시한다. 제1 주사 유닛 U1은 옐로우(Y), 마젠타(M)용의 제1, 제2 스테이션 S1, S2를 포함하는 하나의 주사 유닛이다. 제2 주사 유닛 U2은 시안(C), 블랙(K)용의 제3, 제4 스테이션 S3, S4을 포함하는 다른 하나의 주사 유닛이다.
제1, 제2 주사 유닛 U1, U2는 구성 및 광학적 작용에 있어서 서로 유사하다. 따라서, 제1 주사 유닛 U1을 중심으로 설명된다. 제1 주사 유닛 U1의 부재들과 유사한 제2 주사 유닛 U2의 부재들에 대해서는 별개의 괄호를 붙여서 지시한다. 필요에 따라서 제2 주사 유닛 U2의 각 부재에 대해서 설명된다.
편향 유닛으로서 기능하는 회전 다면경(광편향기)(5)은 모터 등과 같은 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 일정 속도로 회전되고, 제1, 제2 주사 유닛 U1, U2에 의해 공유된다.
결상 광학계(61)(61')는 플라스틱 재료로 형성된 제1 결상 광학 소자인 제1 결상 렌즈(61a)(61a')와 플라스틱 재료로 형성된 제2 결상 광학 소자인 제2 결상 렌즈(61b)(61b')를 포함한다. 결상 광학계(61)(61')는 3개 이상의 결상 광학 소자들을 포함할 수도 있다.
결상 광학계(61)(61')는 회전 다면경(5)에 의해 편향 주사된 화상 정보에 근거하는 광빔을 주주사 단면내에 있어서 피주사면들(후술됨)로서의 감광 드럼면들(7a, 7b)(7c, 7d) 상에 스폿상으로 결상한다. 부주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면(5a)(5b)과 감광 드럼면들(7a, 7b)(7c, 7d)은 그들 사이에 광학적 공액 관계를 갖도록 구성됨으로써, 광면 탱글 에러 보정 기능을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 제1 결상 렌즈(61a)(61a')는 제1(제2)의 주사 유닛U1(U2)을 구성하는 2개의 스테이션 S1, S2(S3, S4)에 의해 공유된다.
기록 매체들로서 기능하는 감광 드럼들(7a 내지 7d)은 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K) 컬러용의 감광 드럼들(피주사면들)이다.
반사 부재들(반사 미러들)(8a, 8b, 8c, 및 8d)(8e, 8f, 8g, 및 8h)은 각각, 평면 미러를 포함하여, 제1, 제2 결상 렌즈(61a, 61b)(61a', 61b')를 통과한 광빔들을 대응하는 감광 드럼면들(7a, 7b)(7c, 7d)에 되돌린다. 반사 미러들(8a, 8b, 8c)(8e, 8f, 8g)은 각각 주주사 단면내 또는 부주사 단면내에 있어서 파워를 가질 수 있다.
불필요한 광 차광 부재(12)(12')는 제1(제2)의 주사 유닛 U1(U2)내에서, 회전 다면경(5)의 편향면(5a)(5b)으로 편향 주사되어 피주사면들(7a, 7b)(7c, 7d)에 입사하는 주사 광빔의 광로로부터 부주사 방향으로 이격되어 배치된다.
본 실시예에 있어서, 불필요한 광 차광 부재(12)(12')는, 회전 다면경(5)을 개재하여 그 양측에 배치되고, 회전 다면경(5)과 제1, 제2 결상 렌즈(61a, 61b)(61a', 61b') 등을 수용하는 광학 상자(20)와 일체적으로 형성된다.
불필요한 광 차광 부재(12)(12')는 결상 광학 소자(61')(61)의 면에서 반사된 불필요한 광(플레어 광 또는 고스트 광 등)을 차광하면서, 회전 다면경(5)에 의해 편향 주사된 광빔을 통과시킨다.
본 실시예에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 주사 유닛 U1, U2이 회전 다면경(5)의 회전축을 중심으로 해서 대칭적으로 양측에 각각 2개씩 배치되어, 대향 주사 유닛들을 구성한다. 이에 따라, 4 컬러(옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K))의 컬러 화상 형성 장치에 탑재가능한 광주사 장치가 구성될 수 있다.
본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 편향면에 입사하는 광빔은, 주주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사한다.
본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 편향면에 입사하는 광빔은, 부주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사한다.
제1 주사 유닛 U1에 있어서는, 부주사 단면내에 있어서, 광학 기준축 C0에 대하여 상하 방향으로부터 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)의 법선에 대해 2개의 광원들(도시되지 않음)로부터 출사된 2개의 광빔들이 편향면(5a)에 비스듬히 경사 입사된다.
제2 주사 유닛 U2에 있어서는, 부주사 단면내에 있어서 광학 기준축 C0에 대해 상하 방향으로부터 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5b)의 법선에 대해 2개의 광원들(도시되지 않음)로부터 출사된 2개의 광빔들이 편향면(5b)에 비스듬히 경사 입사된다.
편향면(5a)(5b)에 대하여 상방으로부터 비스듬히 경사 입사한 광빔은 비스듬히 경사지게 하방으로, 그리고 비스듬히 하방으로부터 경사 입사한 광빔은 비스듬히 경사지게 상방으로 반사된다. 결상 광학계(61)(61')에 의해 대응하는 반사 미러(8a 내지 8d)(8e 내지 8h)를 통해서 광로가 분리된다.
분리된 4개의 광빔들은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K)용의 대응하는 감광 드럼면들(7a 내지 7d) 상에 가이드됨으로써, 컬러 화상을 형성한다.
이렇게 도 8에 있어서는, 상술한 바와 같이, 제1, 제2 주사 유닛 U1, U2이 회전 다면경(5)을 공유하도록 배치된다. 주사 유닛 U1, U2로부터의 복수의 광빔들은, 각 주사 유닛 U1, U2를 주사하기 위해, 회전 다면경(5)의 서로 상이한 편향면(5a, 5b)에 각각 가이드된다. 주사 유닛 U1, U2에 있어서의 복수의 광빔들은 서로 다른 피주사면들(7a 내지 7d)에 입사하여 컬러 화상을 형성한다.
본 실시예에서는 동일한 편향면(5a)(5b)에 편향 주사된 2개의 광빔들이 모두 제1 결상 렌즈(61a)(61a')를 통과한다. 따라서, 결상 렌즈의 개수가 감소되어 결상 광학계(6)(6')를 구성함에 따라, 소형화를 가능하게 한다.
도 9는 도 8에 도시된 제1 주사 유닛 U1의 주주사 방향의 주요부 단면도(주주사 단면도)로서, 전개된 광로를 도시한다. 도 9에 있어서는 도 8에 도시된 불필요한 광 차광 부재와 반사 미러가 생략되어 있다.
도 9는 제1 주사 유닛 U1만을 도시한다. 제2 주사 유닛 U2의 구성 및 광학적 작용은 제1 주사 유닛 U1과 유사하다.
도 9에 있어서, 광원들(1a, 1b)은 각각 반도체 레이저를 포함한다.
개구 조리개들(2a , 2b)은 각각 복수의 광원들(1a, 1b)로부터 출사된 발산 광빔을 특정한 빔 형상으로 성형한다. 집광 렌즈들(애너모포틱 렌즈들)(3a, 3b)은 각각, 주주사 방향(주주사 단면내)과 부주사 방향(부주사 단면내) 간에 상이한 굴절력(파워)(refractive powers)을 갖는다. 따라서, 개구 조리개들(2a, 2b)을 통과한 발산 광빔은 주주사 방향에서는 평행 광빔(혹은 수렴 광빔)으로, 부주사 방향에서는 수렴 광빔으로 변환된다.
개구 조리개들(2a, 2b)과, 집광 렌즈들(3a, 3b)은 입사 광학계 LA의 부품을 구성한다.
입사 광학계 LA는, 복수의 광원들(1a, 1b)로부터 출사된 복수의 광빔들을 부주사 단면내에 있어서 서로 다른 각도들로 편향 유닛(5)의 동일한 편향면(5a)에 가이드한다.
2개의 광학 소자들(콜리메이터 렌즈와 실린더 렌즈)은 집광 렌즈(3a 또는 3b)를 구성할 수 있다. 또한, 집광 렌즈들(3a, 3b)은 서로 일체화될 수 있다.
편향 유닛인 광편향기(5)는, 외접원의 직경이 34㎜인 5면 회전 다면경을 포함하고, 구동 수단(도시되지 않음)인 모터에 의해 도면 중 화살표 A로 지시된 방향으로 일정 속도(일정 각속도)로 회전된다. 결상 광학계(61)는 집광 기능과 fθ 특성들을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 결상 광학계(61)는 주주사 방향(주주사 단면내)과 부주사 방향(부주사 단면내) 간에 서로 상이한 파워들을 갖는 결상 광학 소자들인 제1, 제2 결상 렌즈들(주사 렌즈들)(61a, 61b)을 포함한다.
본 실시예에 있어서의 제1, 제2 결상 렌즈들(61a, 61b)은 플라스틱 재료로 형성되고, 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)에 의해 편향 주사된 화상 정보에 근거하는 복수의 광빔들을 서로 다른 피주사면들인 감광 드럼면(7a, 7b) 상에 결상시킨다. 부주사 단면내에 있어서 회전 다면경(5)의 편향면(5a)과 감광 드럼면(7a, 7b)은 그들 사이에 공액 관계를 갖도록 구성됨으로써, 제1, 제2 결상 렌즈들(61a, 61b)은 편향면(5a)의 광면 탱글 에러를 보상한다.
제1 결상 렌즈(61a)는, 그의 광축상에서 주주사 단면내 및 부주사 단면내에 있어서 포지티브의 파워들을 갖는다.
제2 결상 렌즈(61b)는, 그의 광축상에서는 주주사 단면내에 있어서 네가티브의 파워를 갖고, 부주사 단면내에 있어서 포지티브의 파워를 갖는다.
감광 드럼면들(감광 드럼들)(7a, 7b)은 피주사면들이다.
본 실시예에서는, 화상 정보에 따라서 2개의 광원들(1a, 1b)로부터 출사되어 광변조된 2개의 발산 광빔들이 대응하는 개구 조리개들(2a, 2b)에 의해 규제되어, 집광 렌즈(3a, 3b)에 입사한다. 집광 렌즈들(3a, 3b)에 입사된 광빔들은 주주사 단면내에 있어서는 평행 광빔으로서 출사한다.
부주사 단면내에 있어서는, 집광 렌즈(3a, 3b)에 입사된 광빔들은 수렴되어 서로 다른 각도로 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)에 선상(주주사 방향으로 길이 방향의 선상)으로서 결상된다. 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 편향 주사된 2개의 광빔들은 제1, 제2 결상 렌즈(61a, 61b)를 통해서 서로 상이한 감광 드럼면들(7a, 7b) 상에 스폿상으로 결상된다.
회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 대하여, 부주사 단면내에 있어서 상방으로부터 경사 입사한 광원(1a)으로부터의 광빔은 비스듬히 하방으로 경사 반사되고, 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 대하여 하방으로부터 경사 입사한 광원(1b)으로부터의 광빔은 상방으로 비스듬히 경사 반사된다.
그런 다음, 회전 다면경(5)을 화살표 A에 의해 지시된 방향으로 회전시킴으로써, 감광 드럼면들(7a, 7b)이 화살표 B에 의해 지시된 방향(주주사 방향)으로 광주사된다. 이에 따라, 기록 매체로서 기능하는 감광 드럼면들(7a, 7b) 상에 화상이 기록된다.
본 실시예에서는, A3 사이즈(ISO 216) 상당의 인자 폭이 주사되는 것을 상정하고, 피주사면들(7a, 7b)에 있어서의 유효 주사 폭은 310㎜로 설정되어, 광학계를 구성한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되는 것이 아니고, 이보다 더 큰 사이즈 또는 더 작은 사이즈도 취급할 수 있다.
표 3과 표 4는 제3 실시예에 따른 주사계의 광학 소자들의 광학 배치 및 결상 광학 소자들(주사 렌즈들)의 면 형상들의 수치들을 나타낸다.
Figure 112009027849249-PAT00006
Figure 112009027849249-PAT00007
본 실시예에 있어서, 제1 결상 렌즈(61a)의 입사면(제1 면)(R1) 및 출사면(제2 면)(R2)은 주주사 단면내(주주사 방향)에서는 10차까지의 함수에 의해 표현되는 비구면(비원호) 형상들을 갖는다. 부주사 단면내(부주사 방향)에서는, 입사면(제1 면)은 구면 형상을, 출사면(제2 면)은 주주사 방향으로 곡률이 변화되는 구면 형상을 갖는다.
제2 결상 렌즈(61b)의 입사면(제3 면)(R3) 및 출사면(제4 면)(R4)은 주주사 단면내에서 10차까지의 함수에 의해 표현되는 비구면(비원호) 형상들을 갖는다. 부주사 단면내(부주사 방향)에서는 입사면(제3 면), 출사면(제4 면) 모두가 주주사 방향으로 곡률이 변화되는 구면 형상들로 형성된다. 부주사 단면내의 파워가 주주사 방향에서 축상으로부터 축외를 향해 감소함으로써, 부주사 방향의 상면 만곡을 양호하게 조정할 수 있다.
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 제1, 제2 결상 렌즈(61a, 61b)가 플라스틱 재료(수지)로 형성된다. 그러나, 플라스틱 재료에 제한되지 않고, 글래스 재료도 사용될 수 있다.
도 10a 내지 10d는 본 실시예에 있어서의 기하 수차들을 도시한다.
도 10a-10d로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각 수차는 실용상 문제가 없는 레벨까지 조정된다. 상 높이에 의한 부주사 배율의 변화는 2% 이하로 제한된다. 이에 의해, 상 높이에 따른 부주사 방향의 스폿상의 변화가 억제되어, 높은 결상 성능이 얻어질 수 있다. 상 높이에 의한 부주사 배율의 변화는 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 더욱 바람직하다.
도 11은 피주사면들(7a, 7b)에서의 주사선 만곡들을 도시한다. 도 12는 피주사면(7)에서의 각각의 상 높이의 결상 스폿을 도시한다.
제2 결상 렌즈(61b)를 부주사 방향으로 편심되게 함으로써, 광빔이 부주사 단면내에 있어서 제2 결상 렌즈(61b)의 광축으로부터 가까운 위치를 지나가게 되어, 주사선의 만곡 및 결상 스폿의 회전이 억제된다. 따라서, 본 실시예의 광주사 장치를 포함하는 컬러 화상 형성 장치에 있어서 컬러 어긋남이 눈에 뜨이지 않게 된다.
도 8, 도 13a , 13b, 및 도 14를 참조하여, 본 실시예의 목적을 달성하기 위한 수단과 그 효과에 대해 설명된다.
도 13b는 본 실시예에 따른 회전 다면경 주변의 주주사 단면을 도시하고, 도 13a는 도 13b의 부주사 단면을 도시한다.
도 14는 본 실시예에 따른 주사 광빔과 불필요한 광 차광 부재 간의 관계를 도시한다. 도 14는 불필요한 광 차광 부재(12)를 회전 다면경(5)에 대하여 근접시켜 배치했을 때, 또는 멀리 이격시켜 배치했을 때의 주사 광빔 Ra와 불필요한 광 차광 부재 간의 관계를 도시한다. 도 13a , 13b, 및 도 14에 있어서, 도 1에 도시된 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들 및 부호들이 병기된다.
본 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)(5b)에 편향 반사된 복수의 광빔들을 복수의 피주사면(7a, 7b)(7c, 7d)에 가이드하기 위해, 광로 내에서 광빔 분리가 수행될 필요가 있다. 따라서, 광빔은 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)(5b)에 대하여 부주사 단면내에서 경사 입사된다(경사 입사 광학계).
경사 입사 광학계를 사용하는 대향 주사 유닛들에서는, 전술한 바와 같이, 결상 렌즈의 표면에서 반사된 반사광(불필요한 광)이, 회전 다면경(5)에 대하여 대칭적으로 배치된 다른 쪽의 결상 렌즈를 투과하고, 다른 쪽의 피주사면에 도달된다.
따라서, 본 실시예에서는, 회전 다면경(5)과 결상 렌즈(61a)(61a') 사이에서, 피주사면에 입사되는 주사 광빔 Ra의 광로로부터 부주사 방향으로 이격한 위치에, 결상 렌즈면에서 반사된 불필요한 광을 차광하는 불필요한 광 차광 부재(12)(12')가 배치된다.
그러나, 더 확실하게 불필요한 광을 차광하기 위해서는, 실제 광빔을 차광하지 않는 정도에서 가능한 한 부주사 단면내에 있어서의 불필요한 광 차광 부재(12)(12')의 개구 폭 W를 좁히는 것이 필요하다.
본 실시예에서는, 복수의 광원들로부터 출사된 복수의 광빔들이 회전 다면경(5)의 동일한 편향면(5a)(5b)의 법선에 대하여 부주사 단면내에 있어서 상이한 각도들로 입사된다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 편향 후, 각각의 주사 광빔 Ra의 이격량은, 주사 광빔 Ra가 부주사 단면내에 있어서 파워를 갖는 결상 렌즈(61a)를 통과할 때까지 계속해서 증가한다.
결국은, 실제 광빔을 차광하지 않고서 불필요한 광 차광 부재(12)의 부주사 단면내의 개구 폭 W를 좁히기 위해서는, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 불필요한 광 차광 부재(12)를 가능한 한 회전 다면경(5)에 가깝게 해야 된다.
본 실시예에서는, 상기 언급된 조건식(1)을 만족시키도록, 회전 다면경(5)의 외접원 반경 rp, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재(12')까지의 거리 L, 및 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)의 길이 A가 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 19㎜
A= 42㎜
이들은 조건식(1)을 만족시킨다.
거리 L은, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터, 불필요한 광 차광 부재들 중 어느 하나까지의 거리일 수 있다. 본 실시예에서는, 거리 L은 제2 주사 유닛 U2 내에 배치된 불필요한 광 차광 부재(12')까지의 거리이다.
본 실시예의 광주사 장치의 불필요한 광 차광 부재의 개구 폭과 종래의 광주사 장치의 것이 비교된다.
도 15a와 15b는 종래의 광주사 장치의 주요부 단면도들이다. 도 15b는 그의 주주사 단면을 도시하고, 도 15a는 도 15b의 부주사 단면을 도시한다.
도 15a, 15b에서는 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 23㎜
A= 42㎜
도 15a, 15b의 종래예에 도시된 바와 같이, L이 조건식(1)의 상한값 이상인 경우에는 불필요한 광 차광 부재(13),(13')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 3.64㎜이다. 이에 대해, 본 실시예에서는, 상기 조건식(1)을 만족시킴으로써, 도 13a에 도시된 바와 같이, 불필요한 광 차광 부재(12')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 3.08㎜이고, 개구내를 통과했던 불필요한 광이, 실제 광빔이 차광되지 않으면서, 차광될 수 있다.
전술한 제1, 2 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 편향면(5a)에 대하여 부주사 단면내에 있어서 각도를 가지지 않고 광빔이 입사한다. 이에 대해, 본 실시예의 경우와 같이, 부주사 단면내에 있어서 동일한 편향면에 복수의 광빔들이 상이한 각도를 가지고 경사 입사할 때에는, 도 14에 도시된 바와 같이 회전 다면경(5)과 결상 렌즈(61a) 사이의 공간의 부주사 단면내에 있어서의 복수의 광빔들의 양단부들간에 이루는 각도가 크다. 따라서, 조건식(1)을 만족시킴으로써, 불필요한 광 차광 부재(12)의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W를 좁히는 효과가 더 커진다.
제조를 쉽게 하기 위해서, 불필요한 광 차광 부재(12)와 광학 상자는 플라스틱 재료로 일체적으로 형성된다. 회전 다면경의 회전축의 틸트를 저감시키기 위해서, 회전 다면경(5)의 회전 및 구동을 위한 구동 회로 기판(50)은 크게 형성된다.
따라서, 불필요한 광 차광 부재(12')가 회전 다면경(5)의 회전축에 근접 배치되기 위해서, 도 13a, 13b에 도시된 바와 같이, 회전 다면경(5)의 회전축에 대하여 구동 회로 기판(50)은 결상 광학계의 광축 방향으로 편심(편이)되어 배치된다. 따라서, 상기 조건식(1)을 만족시킴으로써 불필요한 광 차광 부재(12')의 배치가 용이해진다.
회전 다면경(5)을 개재하여 그 양측에 불필요한 광 차광 부재(12)(12')를 배치함으로써, 예측할 수 없이 발생되는 불필요한 광을 확실하게 차광할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 경사 입사 광학계를 사용하는 대향 주사 유닛들에 있어서 불필요 광을 효과적으로 차광할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는 간단한 구성으로, 컬러 LBP 또는 컬러 복사기에 있어서의 화상 성능의 열화 없이, 고품질의 화상을 얻을 수 있는 광주사 장치 및 컬러 화상 형성 장치를 달성할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 광원들(1a, 1b)이 각각 단일의 발광 유닛를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 광원들(1a, 1b)은 복수의 발광 유닛들을 포함할 수 있다. 또 본 실시예에서는, 결상 광학계(61)(61')는 2개의 결상 광학 소자들(결상 렌즈들)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않고, 결상 광학계(61)(61')는 1개, 혹은 3개 이상의 결상 광학 소자들을 포함할 수 있다.
<제4 실시예>
도 16b는 본 발명의 제4 실시예의 회전 다면경 주변의 주주사 단면을 도시하고, 도 16a는 도 16b의 부주사 단면을 도시한다. 도 16a, 16b에 있어서, 도 13a, 13b에 도시된 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들 및 부호들이 병기된다.
제4 실시예는, 불필요한 광 차광 부재(12')가 회전 다면경(5)에 대하여 한 쪽(제2 주사 유닛 U2측)에만 배치된다는 점에서, 제3 실시예와 상이하다. 그 밖의 구성 및 광학적 작용은 제3 실시예와 유사하고, 따라서 유사한 효과들이 얻어진다.
구체적으로, 본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 회전축에 대하여 회전 다면경(5)의 회전 및 구동을 위한 구동 회로 기판(50)을 더 편심되게 배치하여 불필요한 광 차광 부재(12')를 회전 다면경(5)의 회전축에 근접 배치시켜, 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W이 좁게 설정되는 구성을 채택한다. 이에 따라, 회전 다면경(5)에 대하여 한 쪽(제2 주사 유닛 U2측)에만 불필요한 광 차광 부재(12')가 배치된 때에도 불필요 광이 확실하게 차광될 수 있다.
불필요한 광 차광 부재(12')의 형성도 용이해진다. 불필요한 광 차광 부재(12)와 광학 상자가 일체적으로 형성되지 않고, 서로 별개의 부재들로 구성될 경우에는, 조립 공정의 개수가 삭감될 것으로 기대된다.
본 실시예에서는 상기 조건식(1)을 충족시키도록 회전 다면경(5)의 외접원 반경 rp, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재(12')까지의 거리 L, 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)의 길이 A가 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 19㎜
A= 42㎜
이들은 조건식(1)을 만족시킨다.
이 경우, 불필요한 광 차광 부재(12')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 2.28㎜이고, 이것은 불필요한 광을 문제 없이 차광할 수 있게 해준다.
본 실시예에서는, 주사 유닛 U2측에 불필요한 광 차광 부재가 배치된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 불필요한 광 차광 부재(12')가 주사 유닛 U1측에 설치될 수도 있다.
<제5 실시예>
도 17b는 본 발명의 제5 실시예의 회전 다면경 주변의 주주사 단면을 도시하고, 도 17a는 도 17b의 부주사 단면을 도시한다. 도 17a, 17b에 있어서, 도 16a, 16b에 도시된 소자들과 유사한 소자들에는 유사한 참조 번호들과 부호들이 병기된다.
제5 실시예는, 불필요한 광 차광 부재들(14, 14')이 광학 부재를 수용하는 광학 상자와 일체적으로 형성되지 않고, 광학 상자를 클로즈하는 덮개 부재(17)와 일체적으로 형성된다는 점에서, 제3 실시예와 상이하다. 그 밖의 구성 및 광학적 작용은 제3 실시예와 유사하고, 유사한 효과가 얻어진다.
도 17a에 있어서, 광학 상자를 클로즈하는 덮개 부재(17)는 불필요한 광 차광 부재(14, 14')와 일체적으로 형성된다.
본 실시예에서는, 불필요한 광 차광 부재들(14, 14')을 덮개 부재(17)와 일체적으로 형성함으로써, 불필요한 광 차광 부재들(14, 14')과 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)과의 간섭을 방지한다. 따라서, 불필요한 광 차광 부재들(14, 14')은 회전 다면경(5)의 회전축에 근접 배치될 수 있다. 따라서, 부주사 단면내에 있어서의 불필요한 광 차광 부재(14')의 개구 폭 W를 좁힘으로써, 실제 광빔이 차광되지 않으면서, 불필요한 광이 확실하게 차광될 수 있다.
본 실시예에서는, 회전 다면경(5)의 외접원의 반경 rp, 회전 다면경(5)의 회전 중심으로부터 불필요한 광 차광 부재(14)까지의 거리 L, 회전 다면경(5)의 구동 회로 기판(50)의 길이 A가 다음과 같이 설정된다.
rp= 17㎜
L= 18.7㎜
A= 42㎜
이들은 조건식(1)을 만족시킨다.
이 경우, 불필요한 광 차광 부재(14')의 부주사 단면내에 있어서의 개구 폭 W는 3.03㎜이며, 이것은 불필요한 광을 문제없이 차광할 수 있게 해준다.
[화상 형성 장치]
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 도시하는, 부주사 방향의 주요부 단면도이다. 이 화상 형성 장치(104)에는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 기기(117)로부터 코드 데이터 Dc가 입력된다. 이 코드 데이터 Dc는, 화상 형성 장치 내의 프린터 콘트롤러(111)에 의해, 화상 데이터(도트 데이터) Di로 변환된다. 이 화상 데이터 Di는, 제1 내지 제5 실시예 중 임의의 것에 설명된 구성을 갖는 광주사 유닛(100)에 입력된다. 화상 데이터 Di에 따라서 변조된 광빔(103)이 광주사 유닛(100)으로부터 출사된다. 감광 드럼(101)의 감광면이 광빔(103)에 의해 주주사 방향으로 주사된다.
정전 잠상 담지체(감광체)로서 기능하는 감광 드럼(101)은, 모터(115)에 의해 시계 방향으로 회전된다. 이 회전에 따라, 감광 드럼(101)의 감광면이 광빔(103)에 대하여, 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 이동된다. 감광 드럼(101)의 상방에는, 감광 드럼(101)의 표면을 균일하게 대전(chaging)시키는 대전 롤러(102)가 그 표면에 접촉되도록 제공된다. 대전 롤러(102)에 의해 대전된 감광 드럼(101)의 표면에는, 상기 광주사 유닛(100)에 의해 주사되는 광빔(103)이 조사된다.
앞서 설명된 바와 같이, 광빔(103)은, 화상 데이터 Di에 기초하여 변조된다. 감광 드럼(101)의 표면이 광빔(103)으로 조사됨으로써, 정전 잠상이 형성된다. 정전 잠상은, 상기 광빔(103)의 조사 위치로부터 감광 드럼(101)의 회전 방향의 하류측에서 감광 드럼(101)에 접촉하도록 준비된 현상기(107)에 의해 토너 상으로서 현상된다.
현상기(107)에 의해 현상된 토너 상은, 감광 드럼(101)의 하방에서, 감광 드럼(101)에 대향하도록 준비된 전사 롤러(전사기)(108)에 의해 전사재인 용지(112) 상에 전사된다. 용지(112)는 감광 드럼(101)의 전방(도 18의 우측)의 용지 카세트(109) 내에 수납된다. 용지(112)는 또한 수동적으로 급지될 수도 있다. 용지 카세트(109)의 단부에는, 급지 롤러(110)가 제공된다. 용지 카세트(109)내에 수납된 용지(112)는 급지 롤러(110)에 의해 반송로 보내진다.
상기와 같은 동작에 의해, 미정착 토너 상이 전사된 용지(112)는 또한 감광 드럼(101) 후방(도 18의 좌측)에 배치된 정착기에 반송된다. 정착기는 정착 히터(도시되지 않음)를 갖는 정착 롤러(113)와, 정착 롤러(113)에 압접되도록(press-contact) 제공된 가압 롤러(114)로 형성된다. 전사부로부터 반송되어 온 용지(112)가 정착 롤러(113)와 가압 롤러(114) 사이의 압접부에서 가압되면서 가열됨으로써, 용지(112) 상의 미정착 토너 상이 정착된다. 정착 롤러(113)의 후방에는 배출 롤러(116)가 제공된다. 정착된 용지(112)는 배출 롤러(116)에 의해 화상 형성 장치의 외부로 배출된다.
도 18에 있어서는 도시되지 않았으나, 프린터 컨트롤러(111)는, 상술한 데이터의 변환 뿐만 아니라, 모터(115)에 의해 나타낸 화상 형성 장치 내의 각부의 제어나, 후술하는 광주사 유닛 내의 다면(polygon) 모터 등의 제어를 수행한다.
본 발명에서 사용되는 화상 형성 장치의 기록 밀도는, 특별히 제한되지는 않는다. 기록 밀도가 증가할 때에는, 고화질이 요구된다. 그러므로, 1200dpi 이상의 화상 형성 장치의 경우에 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 구성은 더욱 효과를 발휘한다.
[컬러 화상 형성 장치]
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 화상 형성 장치를 도시하는 주요부 개략도이다.
본 실시예는, 광주사 장치에 의해 4빔이 주사되어 각각 상 담지체로서 기능하는 감광체들 상에 화상 정보를 각각 병렬로 기록하는 탠덤(tandem) 타입의 컬러 화상 형성 장치를 설명한다. 도 19에 있어서, 컬러 화상 형성 장치(60)는, 제1 내지 제5 실시예 중 임의의 것에서 설명된 구성을 갖는 광주사 장치(200)와, 각각 상 담지체로서 기능하는 감광 드럼들(21, 22, 23, 24)과, 현상기들(31, 32, 33, 34)과, 반송 벨트(51)를 포함한다.
도 19에 있어서, 컬러 화상 형성 장치(60)에는, 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 외부 기기(52)로부터 레드(R), 그린(G), 및 블루(B)의 각 컬러의 신호가 입력된다. 이 컬러 신호들은, 컬러 화상 형성 장치 내의 프린터 콘트롤러(53)에 의해, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(B)의 각 화상 데이터(도트 데이터)로 변환된다.이것들의 화상 데이터는, 광주사 장치(200)에 입력된다. 각 화상 데이터에 따라서 변조된 광빔들(41, 42, 43, 44)은 광주사 장치(200)로부터 출사된다. 감광 드럼들(21, 22, 23, 24)의 감광면은 이 광빔들에 의해 주주사 방향으로 주사된다.
본 실시예의 컬러 화상 형성 장치에 따르면, 광주사 장치(200)는 4빔을 주사하는데, 그 각각은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(B)의 각 컬러에 대응한다. 화상 신호들(화상 정보)은 각각 병렬로 감광 드럼(21, 22, 23, 24) 표면들에 기록되어, 컬러 화상을 고속으로 프린트한다.
본 실시예의 컬러 화상 형성 장치에 따르면, 상술한 바와 같이, 광주사 장치(200)에 의해 각각의 화상 데이터에 기초한 광빔들을 사용하여 각 컬러의 잠상들이 각각 대응하는 감광 드럼들(21, 22, 23, 24) 상에 형성된다. 그 후, 기록재 상에 다중 전사가 수행되어 풀컬러의 화상을 생성한다.
상기 외부 기기(52)로서는, 예를 들어 CCD 센서를 포함하는 컬러 화상 판독 장치가 사용될 수 있다. 이 경우에는, 컬러 화상 판독 장치와 컬러 화상 형성 장치(60)가 컬러 디지털 복사기를 구성한다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 청구항들의 범위는 그러한 변형들 및 등가의 구성 및 작용 등을 모두 포괄하도록 최광의로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광주사 장치의 부주사 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도이다.
도 3a, 3b, 3c, 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기하 수차 및 부주사 배율의 균일성을 도시한다.
도 4a, 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 주요부 단면도 및 부주사 주요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광빔과 불필요한 광 차광 부재 간의 관계를 도시한다.
도 6a, 6b는 종래의 광주사 장치의 부주사 단면도들이다.
도 7a, 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도 및 부주사 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광주사 장치의 부주사 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도이다.
도 10a, 10b, 10c, 10d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기하 수차 및 부주사 배율의 균일성을 도시한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광주사 장치의 주사선 만곡을 도시한다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광주사 장치의 스폿상을 도시한다.
도 13a, 13b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도 및 부주사 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예의 광빔과 불필요한 광 차광 부재 간의 관계를 도시한다.
도 15a, 15b는 종래의 광주사 장치의 부주사 단면도들이다.
도 16a, 16b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도 및 부주사 단면도이다.
도 17a, 17b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광주사 장치의 주주사 단면도 및 부주사 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 주요부 개략도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 화상 형성 장치의 주요부 개략도이다.
도 20은 종래의 광주사 장치의 주주사 단면도이다.
도 21은 종래의 광주사 장치의 부주사 단면도이다.

Claims (8)

  1. 광주사 장치로서,
    부주사 단면 내에 있어서 회전 다면경을 개재하여 서로 대향하도록 배치된 두개의 주사 유닛들을 포함하고,
    대향하는 두개의 주사 유닛들 각각은,
    광원으로부터 출사된 광빔을 상기 회전 다면경의 편향면에 입사시키는 입사 광학계와,
    상기 회전 다면경의 편향면에 편향 주사된 광빔을 피주사면 상에 결상시키도록 구성된 결상 광학 소자를 포함하는 결상 광학계
    를 포함하고,
    상기 회전 다면경의 편향면에 입사하는 광빔은, 상기 부주사 단면내에서 상기 회전 다면경의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사하고,
    상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 하나는, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 다른 하나의 주사 유닛의 결상 광학 소자의 광학면에서 반사되고, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 피주사면을 향해 진행하는 불필요한 광을 차광하도록 구성된 불필요한 광 차광 부재를 포함하고,
    상기 회전 다면경의 외접원의 반경을 rp, 상기 회전 다면경의 회전 중심으로부터 상기 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재까지의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 거리를 L, 상기 회전 다면경을 구동하는 구동 회로 기판의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 길이를 A라고 할 때,
    rp < L ≤ A/2의 조건이 만족되는, 광주사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불필요한 광 차광 부재는 상기 구동 회로 기판이 고정된 광학 상자와 일체적으로 형성되는, 광주사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 각각은 두개의 스테이션들을 포함하고, 상기 두개의 스테이션들 각각의 광원으로부터 출사되는 광빔은 부주사 단면 내에 있어서 상기 회전 다면경의 편향면의 법선에 대하여 비스듬히 입사하는, 광주사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 두개의 스테이션들의 광원들로부터 출사되는 광빔들은 부주사 단면 내에 있어서 상기 회전 다면경의 동일한 편향면에 입사하는, 광주사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 다면경의 동일한 편향면에 편향 주사되는 광빔들은 상기 두개의 스테이션들에 의해 공유되는 결상 광학 소자를 통과하는, 광주사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 다른 하나의 주사 유닛은, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 결상 광학 소자의 광학면에서 반사되어, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 피주사면을 향해 진행하는 불필요한 광을 차광하는 불필요한 광 차광 부재를 포함하고,
    상기 회전 다면경의 회전 중심으로부터 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재까지의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 거리를 L'이라 할 때,
    A/2 < L'의 조건이 만족되고,
    상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재의 부주사 방향의 개구 폭은, 상기 대향하는 두개의 주사 유닛들 중 상기 다른 하나의 주사 유닛의 불필요한 광 차광 부재의 부주사 방향의 개구 폭보다 더 좁은, 광주사 장치.
  7. 화상 형성 장치로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 광주사 장치와,
    피주사면에 배치된 감광 부재와,
    상기 광주사 장치에 의해 광빔으로 주사함으로써 상기 감광 부재 상에 형성 된 정전 잠상을 토너 상으로서 현상하도록 구성된 현상기와,
    현상된 토너 상을 전사재에 전사하도록 구성된 전사기와,
    전사된 토너 상을 전사재에 정착시키도록 구성된 정착기
    를 포함하는 화상 형성 장치.
  8. 화상 형성 장치로서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 광주사 장치와,
    외부 기기로부터 입력된 코드 데이터를 화상 신호로 변환하고, 변환된 화상 신호를 상기 광주사 장치에 입력하도록 구성된 프린터 콘트롤러
    를 포함하는 화상 형성 장치.
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