KR20150005107A - 광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치 - Google Patents

광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치가 개시된다. 개시된 광속제한소자는 광학주사장치의 광속을 제한하는 소자로서, 개구를 갖는 몸체부 및 개구의 일부분의 광 투과를 차단하는 광차단부를 포함하며, 개구는 광차단부에 의해 광이 차단되는 차단영역과 개구에서 차단영역을 제외한 나머지 영역인 투과영역을 포함한다.

Description

광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치{, optical scanning unit employing the same, and electrophotography type image forming apparatus}
본 개시는 광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치에 관한 것이다.
레이저 프린터나 디지털 복사기, MFP(다기능 프린터) 등과 같은 전자사진방식의 화상형성장치는 광학주사장치를 통해 감광체에 광을 주사(scanning)함으로써 정전잠상을 형성하며, 형성된 정전잠상은 토너와 같은 현상제를 이용하여 현상화상으로 현상되고, 현상화상은 인쇄매체 상에 전사되는 구조를 지닌다.
전자사진방식의 화상형성장치에 적용되는 광학주사장치에 대하여 지속적으로 고해상도 결상특성이 요구되고 있으며, 이와 함께 결상영역 부근에 배치되는 감광체의 배치오차에 대하여 더욱 큰 공차가 요구된다.
전자사진방식의 화상형성장치에 적용되는 광학주사장치에서는 편향기로 광속이 입사하기 전에 주주사 및 부주사 방향으로 적정한 크기의 광학개구를 갖는 광속제한소자를 배치하여 결상되는 영역에서 설계된 광학 빔경을 획득하여 왔다. 일반적인 광속제한소자의 광학개구는 원형, 타원형, 사각형 등의 형상이며 개구 내부에 광속의 투과 진폭 및 위상을 변환하는 구조를 갖고 있지 않다. 일반적인 형태의 광학개구를 사용할 때, 결상면에서의 해상도를 높이기 위하여 광학계의 파장을 줄이거나 광학계의 N.A.(개구수)를 크게 하는 것에 의존하였다. 그러나, 광학계의 초점심도는 N.A.의 제곱에 반비례하기 때문에 N.A.를 크게 하면 초점심도가 작아지는 문제가 생긴다. 따라서 초점영역에 배치되는 감광체의 배치에 대한 허용공차가 감소하게 되는 문제가 있다.
본 발명에서는 광학주사장치의 고비용화를 초래하지 않고, 초점영역에서의 해상도를 향상하고 광학심도 공차를 충분히 확보할 수 있는 광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 광속제한소자는 광학주사장치의 광속을 제한하는 소자로서, 개구를 갖는 몸체부; 및 상기 개구의 일부분의 광 투과를 차단하는 광차단부;를 포함하며, 상기 개구는 상기 광차단부에 의해 광이 차단되는 차단영역과 상기 개구에서 상기 차단영역을 제외한 나머지 영역인 투과영역을 포함한다.
상기 차단영역은 상기 개구의 중심부에 위치하며 상기 투과영역은 상기 차단영역을 둘러싸고 있을 수 있다.
상기 투과영역의 최외곽 형상은 원형, 타원형 및 사각형 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 원형, 타원형 및 사각형 중 어느 하나일 수 있다.
상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 서로 다른 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 투과영역의 최외곽 형상은 원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 타원형 혹은 사각형일 수 있다. 다른 예로, 상기 투과영역의 최외곽 형상은 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 원형 혹은 사각형일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 투과영역의 최외곽 형상은 사각형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 원형 혹은 타원형일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 투과영역의 최외곽 형상은 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 원형일 수 있다.
상기 투과영역의 최외곽 형상은 제1 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 제2 타원형이며, 상기 제1 타원형의 장축과 상기 제2 타원형의 장축은 서로 다른 방향일 수 있다. 가령, 상기 제1 타원형은 부주사 방향으로 장축이 형성되며, 상기 제2 타원형은 주주사 방향으로 장축이 형성될 수 있다. 또는 상기 제1 타원형은 주주사 방향으로 장축이 형성되며, 상기 제2 타원형은 부주사 방향으로 장축이 형성될 수도 있다.
상기 투과영역의 최외곽 형상은 제1 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 제2 타원형이며, 상기 제1 타원형의 이심률과 상기 제2 타원형의 이심률은 서로 다를 수도 있다.
상기 투과영역의 지름 방향의 주주사 방향의 폭과 부주사 방향의 폭은 서로 다를 수도 있다.
상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 동형일 수도 있다. 가령, 상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 모두 원형일 수 있다. 또는, 상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 이심률과 장축 및 단축 방향이 같은 타원형일 수도 있다.
상기 투과영역은 투과되는 광속의 위상을 서로 다르게 하는 제1 투과영역과 제2 투과영역을 포함할 수도 있다. 이때, 상기 제1 투과영역은 상기 차단영역을 둘러싸며, 상기 제2 투과영역은 상기 제1 투과영역을 둘러쌀 수 있다. 이와 같이, 투과영역에 위상차를 둠으로써 사이드로브(sidelobe)의 악영향을 최소화하며, 차단영역을 다소 축소시키더라도 해상도의 저하를 막고, 차단영역에 의한 광량 손실을 최소화할 수 있다.
상기 차단영역의 최외곽 형상, 상기 제1 투과영역의 최외곽 형상, 및 상기 제2 투과영역의 최외곽 형상은 동형일 수 있다.
상기 차단영역의 최외곽 형상, 상기 제1 투과영역의 최외곽 형상, 및 상기 제2 투과영역의 최외곽 형상 중 적어도 2개는 서로 다른 형상일 수도 있다.
상기 차단영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 상기 제1 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 상기 제2 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ3m이라 할 때, ρ1m<ρ2m<ρ3m, 0.3≤ρ1m/ρ3m≤0.7, 0.5≤ρ1m/ρ3m≤0.9를 만족할 수도 있다. 또한, 상기 차단영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 상기 제1 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ2s이라 하고, 상기 제2 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ3s이라 할 때, ρ1s<ρ2s<ρ3s, 0.3≤ρ1s/ρ3s≤0.7, 0.5≤ρ1s/ρ3s≤0.9를 만족할 수 있다.
상기 차단영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 상기 차단영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 상기 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 상기 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ2s이라 할 때, 0.3≤ρ1m/ρ2m≤0.7 및 0.3≤ρ1s/ρ2s≤0.7를 만족할 수 있다.
상기 몸체부는 투명 기판이며, 상기 광차단부는 상기 투명 기판상에 형성될 수 있다. 가령, 상기 광차단부는 도금, 아노다이징, 스퍼터링, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 중 어느 한 가지 또는 두 가지의 방법을 함께 사용하여 상기 투명 기판상에 형성할 수 있다.
상기 몸체부의 개구는 구멍이며 상기 광차단부는 상기 몸체부로부터 길게 연장된 지지보에 의해 지지될 수 있다., 이때, 상기 지지보의 폭을 d라 하고, 상기 투과영역의 최외곽 반경을 ρ라 할 때, 0<d/ρ≤0.3을 만족할 수 있다. 이러한 광속제한소자의 몸체부와 광차단부는 일체로 형성될 수 있다. 가령, 몸체부와 광차단부는 프레스 혹은 사출 방식으로 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르는 광학주사장치, 화상신호에 따라 광을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광속을 편향 주사시키기 위한 편향기; 상기 광원에서 출사된 광속을 상기 편향기로 입사시키는 입사 광학계; 및 상기 편향기에 의해 편향된 광속을 피결상면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며, 상기 입사 광학계는 광속을 제한하는 광속제한소자를 포함하며, 광속제한소자는 개구를 갖는 몸체부 및 상기 개구의 일부분의 광 투과를 차단하는 광차단부를 포함하며, 상기 개구는 상기 광차단부에 의해 광이 차단되는 차단영역과 상기 개구에서 상기 차단영역을 제외한 나머지 영역인 투과영역을 포함한다.
상기 입사 광학계는 상기 광원에서 출사한 광속을 평행광으로 정형하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈를 경유한 광속을 상기 편향기의 반사면상에 주주사 방향 및 부주사 방향 중 어느 한 방향으로 집속시키는 실린드리컬 렌즈를 더 포함하며, 상기 광속제한소자는 상기 콜리메이터 렌즈와 상기 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르는 전자사진방식의 화상형성장치는 상담지체; 상기 상담지체의 피결상면에 광빔을 주사하여 정전잠상을 형성하는 광학주사장치; 및 상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상장치;를 포함한다.
개시된 실시예에 의한 광속제한소자를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치는 해상도를 좀 더 높게 구현하면서 초점영역에서의 심도특성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광학주사장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 광학주사장치에 채용되는 일 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 광속제한소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 광속제한소자에서 투과영역의 위치에 따른 결상면에서의 빔강도 분포를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2의 광속제한소자의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교예의 광속제한소자의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 광속제한소자의 차단영역의 크기에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 비교예의 광속제한소자의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 16은 도 15의 광속제한소자의 개략적인 측단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 도면이다.
도 18a 내지 도 18c는 도 17를 참조한 실시예 및 비교예에서의 광속제한소자의 위상변조 여부에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자의 개략적인 사시도이다.
도 20a 내지 도 20c는 도 19의 광속제한소자의 지지보의 폭의 크기에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 21은 일 실시예에 따른 전자사진방식의 화상형성장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광학주사장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 광학주사장치(100)는 광빔(L)을 출사하는 광원(10)을 포함한다. 광원(10)으로서는 레이저 다이오드가 채용될 수 있다. 광원(10)은 화상신호에 따라 변조되는 광빔(L)을 출사할 수 있다.
광원(10)에서 출사된 광빔(L)은 편향기(50)에 의해 편향되어 주사된다. 편향기(50)는 예를 들어 회전축을 중심으로 등속 회전하는 복수의 반사면, 즉 편향면(51)을 가지는 회전 다면경일 수 있다. 편향기(50)는 다른 예로 멤스(Microelectromechanical Systems; MEMS) 미러일 수도 있다.
광원(10)과 편향기(50) 사이의 광경로 상에는 입사 광학계가 마련된다. 입사 광학계는 광빔(L)의 광속을 제한하는 광속제한소자(30)를 포함할 수 있다. 또한, 입사 광학계는 콜리메이터 렌즈(20) 및 실린드리컬 렌즈(40)를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(20)는 광원(110)에서 출사된 광빔(L)을 평행광 혹은 수렴광으로 만들어 주는 집광 렌즈이다. 광속제한소자(30)는 평행광 혹은 수렴광으로 정형된 광빔(L)의 광속을 제한하도록 콜리메이터 렌즈(20)에 후속하여 배치될 수 있다. 실린드리컬 렌즈(40)는 광속제한소자(30)에 후속하여 배치될 수 있다. 실린드리컬 렌즈(40)는 광빔(L)을 부주사 방향으로 긴 선형으로 집속시킴으로써, 편향기(50)의 편향면(51)에 광빔(L)을 거의 선형으로 결상시키는 아나모픽 렌즈(anamorphic lens)이다. 광학계의 설계에 따라서는 실린드리컬 렌즈(40)는 광빔(L)을 주주사 방향으로 긴 선형으로 결상시킬 수도 있다.
편향기(50)와 감광드럼(80) 사이의 광경로 상에는 결상 광학계(60)가 마련된다. 감광드럼(80)은 피결상면을 갖는 상담지체의 일예이다. 결상 광학계(60)는 편향기(50)에서 편향 주사되는 광빔(L)을 감광드럼(80)의 피결상면에 결상시킨다. 이러한 결상 광학계(60)는 광빔(L)이 피결상면에 수렴 기능과 함께 등속 주사되도록 보정하는 fθ 특성을 갖는 하나 혹은 복수의 원환체 렌즈들로 이루어질 수 있다. 일 예로, 결상 광학계(60)는 제1 주사 광학소자(61)와 제2 주사 광학소자(62)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 주사 광학소자(61)는 주주사 방향으로 정의 굴절력(power)를 갖고, 부주사 방향으로 거의 영(0)의 굴절력을 갖도록 설계되며, 제2 주사 광학소자(62)는 결상 광학계에서 요구되는 부주사 방향의 굴절력을 대부분을 갖도록 설계될 수 있다. 결상 광학계(60) 내부 혹은 결상 광학계(60)와 감광드럼(80) 사이에는 광경로를 적절하게 변경할 수 있는 반사미러(70)가 더 개재될 수 있다.
또한, 편향기(50)에서 편향 주사되는 광빔(L)의 동기 신호를 검출하는 동기검출광학계(90)가 마련될 수 있다. 동기검출광학계(90)는 편향기(50)에서 편향 주사되는 광빔(L)의 시작단을 집속하는 동기검출렌즈와 집속된 동기검출센서를 포함할 수 있다.
도 2는 본 실시예의 광학주사장치(100)에 채용되는 일 실시예에 따른 광속제한소자(30)의 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 광속제한소자(30)는 광빔(L)의 광속 단면(즉, 직경과 형상)을 제한하여 소정의 빔경을 갖도록 하는 소자이다. 광속제한소자(30)는 중심부에 위치하는 원형의 차단영역(305)과 차단영역(305)을 둘러싸는 원형 띠 형상의 투과영역(303)을 포함할 수 있다. 이러한 광속제한소자(30)는 투명기판(301)의 입사면 혹은 출사면에 투과영역(303)의 외곽영역(302)과 차단영역(305)을 광차단부를 형성하여 제조될 수 있다. 가령, 광차단부는 도금, 아노다이징, 스퍼터링, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 중 어느 한 가지 또는 두 가지의 방법을 함께 사용하여 투명기판(301)상에 형성할 수 있다.
투과영역(303)의 최외곽 형상과 차단영역(305)의 최외곽 형상은 모두 원형일 수 있다. 즉, 본 실시예의 광속제한소자(30)는 주주사 방향의 개구크기와 부주사 방향의 개구크기가 같은 원형 타입이다. 이때, 차단영역(305)의 최외곽의 반경을 ρ1이라 하고, 투과영역(303)의 최외곽의 반경을 ρ2이라 할 때, 차단영역(305)의 최외곽의 반경 ρ1와, 투과영역(303)의 최외곽의 반경 ρ2은 결상면상에서의 요구되는 광학적 해상도와 초점심도에 의해 결정될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 차단영역(305)이 커질 수도록 광학적 해상도는 향상되나, 1차 사이드로브의 광강도 크기가 상승하는 경향을 나타낸다. 또한 광속제한소자(30)에서의 차단율이 높아질수록 결상면으로 전달되는 광량이 작아지므로 광효율과 결상특성 개선효과를 동시에 고려하여 광속제한소자(30)의 차단율을 결정할 필요가 있다. 이러한 점들을 고려하여, 본 실시예의 광속제한소자(30)의 차단영역(305)과 투과영역(303)은 하기의 수학식 1을 만족하도록 형성될 수 있다.
Figure pat00001
도 3 및 도 4를 참조하여, 투과영역(303) 및 차단영역(305)의 크기 관계에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 실시예의 광속제한소자(30)의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 실시예의 광속제한소자(30)에서 투과영역(303)의 위치에 따른 결상면에서의 빔강도 분포를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 3에서 광속제한소자(30)의 개구상에서 임의의 위치가 갖는 반경을 ε으로 나타내고 최대반경을 ρ로 표현하는 경우, 투과영역(303)은 ε의 범위로 표시할 수 있다. 도 4를 참조하면, 광속제한소자(30)의 중심부 0.0ρ≤ε≤0.1ρ의 영역에서만 광이 투과하는 경우, 광빔의 빔강도는 직경방향에 대해 완만하게 감소함을 볼 수 있다. 투과영역(303)이 0.45ρ≤ε≤0.55ρ인 경우, 빔강도는 직경방향으로 대략 0~60μm에서 메인스폿이 형성되고, 직경방향으로 대략 60~140μm에서 첫번째 사이드로브가 형성됨을 볼 수 있다. 한편, 투과영역(303)이 0.9ρ≤ε≤1.0ρ인 경우, 빔강도는 직경방향으로 대략 0~40μm에서 메인스폿이 형성되고, 직경방향으로 대략 40~80μm에서 첫번째 사이드로브가 형성됨을 볼 수 있다. 즉, 광학개구의 유효영역에 대하여 내측을 투과하는 광선에 비하여 투과영역(303)의 외측영역을 투과하는 광선은 결상면에서 더욱 작은 빔스폿 지름을 작게 만듬을 볼 수 있다. 투과영역을 투과하는 광선이 개구의 중심으로부터 더욱 외측으로 떨어진 위치를 지나가게 될 때, 전파벡터가 고주파 성분을 갖게 되므로, 결상면에서 고주파 전파벡터를 갖는 광선에 의한 광강도가 크게 나타날 때 광학계의 분해능은 높아지게 된다고 이해될 수 있다. 즉, 도 4는 원형 광학개구를 사용한 경우, 투과하는 광선의 유효광학개구영역에서의 위치에 따른 결상면에서의 해상도 변화를 나타낸다.
도 4에서 나타나는 바와 같이 광속제한소자(30)의 중심으로부터 떨어진 영역으로 광선이 투과될수록 결상면에서의 해상도가 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 수학식 1에서와 같이 광속제한소자(30)의 중심부를 통과하는 광속을 차단하고 중심으로부터 떨어진 투과영역(303)에서만 광빔을 투과하도록 함으로써, 결상면에서의 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 실시예의 광속제한소자(30)의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다. 한편, 도 6은 비교예의 광속제한소자의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 5 및 도 6 각각은, 결상면상에 놓인 경우인 z=0.0*fd인 경우와, 결상면상에서 벗어난 경우인 z=0.5*fd, z=1.0*fd, z=1.5*fd, 및 z=2.0*fd인 경우에 대해 직경방향의 빔 강도를 분포를 도시한다.
도 5의 그래프는 광속제한소자(30)의 차단영역(305)이 0.0ρ≤ε≤0.5ρ이고 투과영역(303)이 0.5ρ≤ε≤1.0ρ이고, 결상광학계(60)의 주주사 및 부주사 F/#가 40인 경우에 얻어졌다. 한편, 도 6의 비교예는 광속제한소자의 차단영역이 없는 경우, 즉 광속제한소자가 단순 원형 개구인 경우이다.
광학계의 결상영역에서의 초점심도 길이는 파장에 비례하고 광속제한소자(30)의 개구(N.A.)의 제곱에 반비례한다는 점이 알려져 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 개구의 최외곽 크기, 즉 투과영역(303)의 최외곽 크기를 변경하지 아니하므로, 결상영역에서의 광축방향으로의 위치에 따라서도 해상도가 거의 변하지 않는다. 이와는 대조적으로 도 6에 도시된 비교예에서는 광속제한소자의 개구의 모든 영역을 광빔의 투과영역으로 사용함에 따라, 결상영역의 광축방향 위치에 따라 해상도가 크게 변화되는 것을 알 수 있다. 즉, 도 5에 나타난 것과 같이 차단영역(305)을 0.0ρ≤ε≤0.5ρ으로 함으로써 결상영역의 저주파수 영역에 해당하는 광속제한소자(30)의 광학개구를 적절히 차단한 경우, 도 6에 나타난 비교예의 경우와 비교하여, 해상도 자체가 10% 가량 개선되는 효과와 함께 결상영역에서의 광학심도 공차가 2배 이상 확보 된 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 본 실시예의 광속제한소자(30)의 광학적 특성은 다음과 같이 이해될 수 있다. 광학개구의 중심영역을 투과하는 광속에 의해 초점영역에서 유도되는 최대 광강도의 크기가 광축방향을 따라 초점영역 내에서 급격히 변하지 않는다. 따라서 광학개구 상에서 반경방향을 따르는 투과영역을 지난 광속이 결상영역에서 선형적으로 더해질 때 기하광학적 결상위치로부터 광축방향으로 멀리 떨어질수록 광학개구의 중심영역을 투과하는 광선이 형성하는 광강도가 보다 외부영역을 투과한 광선에 비하여 주요한 성분이 된다. 또한, 기하광학적 결상위치 부근에서는 광축과 직교하는 방향으로 진동하는 전자기파의 수직성분의 크기가 주요하고 광축방향으로 진동하는 전자기파 성분이 기여하는 바가 작지만, 기하광학적 결상위치로부터 광축방향으로 멀어질수록 광축방향으로 진동하는 전자기파 성분의 기여도가 점진적으로 커진다. 따라서, 본 실시예와 같이 광학개구를 투과하는 광선 중 결상영역에서 비교적 낮은 해상도를 유발하는 입사광속(즉, 중심부를 지나는 광속)을 차단하게 되면 결상영역에서의 해상도가 향상되고 초점영역에서의 심도공차를 종래의 경우에 비하여 더욱 확보하는 것이 가능해진다.
한편, 도 5에서 1차 사이드로브 성분은, 도 6의 비교예에서의 1차 사이드로브 성분과 비교하여 10%가량으로 크게 발생하나, 이는 감광드럼(80)에서의 노광감도 조정을 통하여 이에 의한 결상특성의 저하를 충분히 막을 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 광속제한소자(31)의 개략적인 도면이다. 도 7에서 X축은 주주사 방향을 나타나고, Y축은 부주사 방향을 나타낸다. 본 명세서에서, 주주사 방향(X)이라 함은 광빔(도 1의 L)이 편향기(도 1의 50)의 회전에 의해 편향되는 방향을 의미한다. 따라서, 주주사 방향(X)은 편향기(50)의 회전축에 직교한다. 편향기(50)에 입사되기 전의 광빔(L)에 대한 주주사 방향(X)은, 광빔(L)의 진행방향과 편향기(50)의 회전축에 동시에 직교하는 방향으로 정의될 수 있다. 한편, 부주사 방향(Y)이라 함은 광빔(L)의 진행방향과 주주사 방향(X)에 동시에 직교하는 방향으로 정의될 수 있다. 부주사 방향(Y)은 후술하는 바와 같이 감광드럼(도 1의 80)의 회전에 의해 피결상면이 이동하는 방향에 상응한다.
본 실시예의 광속제한소자(31)는 중심부에 위치하는 타원형의 차단영역(315)과 차단영역(315)을 둘러싸는 타원 띠 형상의 투과영역(313)을 포함할 수 있다. 투과영역(313)의 최외곽 형상과 차단영역(315)의 최외곽 형상은 모두 이심률과 장축 및 단축 방향이 일치하는 동형의 타원형상일 수 있다. 본 실시예의 광속제한소자(31)는 광속제한소자(31)의 이후에 배치되는 광학계의 주주사 및 부주사 배율에 차이가 있는 경우에 적용될 수 있다. 달리 말하면, 본 실시예의 광속제한소자(31)는 피결상면 상에 요구되는 빔스폿 크기가 주주사 방향(X) 및 부주사 방향(Y)으로 다른 경우에 적용될 수 있다.
차단영역(315)의 최외곽의 주주사 방향(X)으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 차단영역(315)의 최외곽의 부주사 방향(Y)으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 투과영역(313)의 최외곽의 주주사 방향(X)으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 투과영역(313)의 최외곽의 부주사 방향(Y)으로의 반경을 ρ2s이라 할 때, 차단영역(315)의 최외곽의 반경 ρ1m, ρ1s, 투과영역(313)의 최외곽의 반경 ρ2m, ρ2s는 결상면상에서의 요구되는 광학적 해상도와 초점심도에 의해 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 차단영역(315)이 커질수록 광학적 해상도는 향상되나, 1차 사이드로브의 광강도 크기가 상승하는 경향을 나타낸다. 또한 광속제한소자(31)에서의 차단율이 높아질수록 결상면으로 전달되는 광량이 작아진다. 따라서, 광효율과 결상특성 개선효과를 동시에 고려하여 광속제한소자(31)의 차단율을 결정할 필요가 있다. 이러한 점들을 고려하여, 본 실시예의 광속제한소자(31)의 차단영역(315)과 투과영역(313)은 하기의 수학식 2를 만족하도록 형성될 수 있다.
Figure pat00002
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 광속제한소자(31)의 타원형상의 장축이 주주사 방향(X)에 위치하고, 단축이 부주사 방향(Y)에 위치할 수 있다. 이 경우, 결상면상에서의 광빔은 주주사 방향(X)으로의 고주파 성분이 좀 더 확보되고 저주파 성분은 좀 더 억제되므로, 주주사 방향(X)으로의 해상도를 좀 더 확보할 수 있게 되며 부주사 방향(Y)으로의 사이드로브는 점 더 억제될 수 있다. 광학적 설계의 필요에 따라, 부주사 방향(Y)으로의 해상도를 좀 더 확보할 필요가 있는 경우라면, 광속제한소자(31)의 타원형상의 장축을 부주사 방향(Y)에 위치시키고, 단축을 주주사 방향(X)에 위치시킬 수도 있을 것이다.
예컨대, 타원형상으로 광학개구를 구성하는 경우, 주주사 및 부주사 방향(X, Y)으로의 개구의 길이를 ρm와 ρs라 하고, 광학계의 주주사 및 부주사 배율을 M m, M s, 주주사 및 부주사의 결상면상에서의 F/#를 FNO m, FNO s 라하면 하기의 수학식 3과 같은 관계를 갖는다.
Figure pat00003
가령, 결상면상에서의 주주사 및 부주사의 F/#의 설계사양이 FNOm = 58.4, FNOs =63이고, 주주사 및 부주사의 배율이 Mm = 12.4, Ms = 7.0 인 경우, 상기 식의 우변의 값은 1.9가 된다. 따라서 이 경우 타원형상 개구의 장축 및 단축의 관계는 ρm?1.9ρs 와 같다. 이때, 장축 방향으로 0.5ρm 보다 작고 단축 방향으로 0.5ρs보다 작은 영역을 차광하고 나머지 영역을 투과하도록 진폭변조를 수행하는 경우(즉, ρ1m=0.5ρm, ρ2m=ρm, ρ1s=0.5ρs, ρ12s=ρs인 경우), 상술한 바와 같이 결상 해상도 향상 및 결상심도 특성을 향상 시킬 수 있다. 결상면 상에서 주주사 방향(X) 및 부주사 방향(Y)으로 다른 빔스폿 프로파일이 요구되는 경우, (예를 들어 부주사 방향(Y)으로는 개선된 결상심도특성이 요구되고 주주사 방향(X)으로는 빔프로파일 상에서 작은 사이드로브 특성이 요구되는 경우) ρ1m과 ρ1s가 서로 다른 값을 갖도록 구성할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 실시예의 광속제한소자(31)의 차단영역(315)의 크기에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이며, 도 9는 비교예의 광속제한소자의 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 8c 및 도 9 각각은, 결상면상에 놓인 경우인 z=0.0*fd인 경우와, 결상면상에서 벗어난 경우인 z=0.5*fd, z=1.0*fd, z=1.5*fd, 및 z=2.0*fd인 경우에 대해 직경방향의 빔 강도를 분포를 도시한다. 도 8a 내지 도 8c의 그래프는 각각 광속제한소자(31)의 차단영역(315)의 개구 전체 영역에 대하여 35%, 50%, 60%인 경우에 해당된다. 또한, 도 8a 내지 8c의 그래프는 광속제한소자(31) 이후에 존재하는 광학계의 주주사 배율과 부주사 배율이 서로 다르며, 결상광학계(60)의 주주사 및 부주사 F/#가 40인 경우에 얻어졌다. 한편, 도 9의 비교예는 광속제한소자의 차단영역이 없는 경우, 즉 광속제한소자가 단순 타원형 개구인 경우이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 광속제한소자(31)의 차단영역(315)에 의한 차단율이 높아질수록 결상영역에서 광축방향의 위치가 많이 변화할수록 광강도분포의 변화가 작아지나, 1차 사이드로브의 광강도 크기가 상승하는 경향을 나타낸다. 또한 광속제한소자(31)에서의 차단율이 높아질수록 결상면으로 전달되는 광량이 작아진다. 따라서 광효율과 결상특성 개선효과를 동시에 고려하여 광속제한소자(31)의 차단율을 결정할 필요가 있다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 개구의 최외곽 크기, 즉 투과영역(303)의 최외곽 크기를 변경하지 아니하므로, 결상영역에서의 광축방향으로의 위치에 따라서도 해상도가 거의 변하지 않는다. 이와는 대조적으로 도 9에 도시된 비교예에서는 광속제한소자의 개구의 모든 영역을 광빔의 투과영역으로 사용함에 따라, 결상영역의 광축방향 위치에 따라 해상도가 크게 변화되는 것을 알 수 있다. 가령, 도 8b에 나타난 것과 같이 차단영역(315)에 의한 차단율을 대략 50%로 한 경우, 도 9에 나타난 비교예의 경우와 비교하여, 해상도 자체가 10% 가량 개선되는 효과와 함께 결상영역에서의 광학심도 공차가 2배 이상 확보된 것을 확인할 수 있다.
도 10 내지 도 14는 또 다른 실시예들에 따른 다양한 광속제한소자(32, 33, 34, 35, 36)의 개략적인 형상을 도시한다. 도 10 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(32, 33, 34, 35, 36)의 투과영역의 최외곽 형상과 차단영역의 최외곽 형상은 서로 다른 형상일 수 있다. 또는, 도 10 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(32, 33, 34, 35, 36)의 투과영역의 지름 방향의 주주사 방향(X)의 폭과 부주사 방향(Y)의 폭은 서로 다를 수도 있다.
가령, 도 10에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(32)는 투과영역(323)의 최외곽 형상은 주주사 방향(X)으로 장축인 타원형이고, 차단영역(325)의 최외곽 형상은 원형일 수 있다.
또 다른 예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(33)는 투과영역(333)의 최외곽 형상은 주주사 방향(X)으로 장축인 타원형상이고, 차단영역(335)의 최외곽 형상은 부주사 방향(Y)으로 장축인 타원형일 수 있다. 경우에 따라서, 투과영역(333)의 최외곽 형상은 부주사 방향(Y)으로 장축인 타원형상이고, 차단영역(335)의 최외곽 형상은 주주사 방향(X)으로 장축인 타원형일 수도 있다. 또는, 투과영역(333) 및 차단영역(335)의 최외곽 형상은 모두 주주사 방향(X) 혹은 부주사 방향(Y)으로 장축인 타원형상이나 서로 이심률이 다른 타원형일 수도 있다.
또 다른 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(34)는 투과영역(343)의 최외곽 형상은 원형이고, 차단영역(345)의 최외곽 형상은 주주사 방향(X)으로 장축인 타원형일 수 있다.
또 다른 예로, 도 13에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(35)는 투과영역(353)의 최외곽 형상은 원형이고, 차단영역(355)의 최외곽 형상은 부주사 방향(Y)으로 장축인 타원형일 수 있다.
또 다른 예로, 도 14에 도시된 바와 같이, 광속제한소자(36)는 투과영역(363)의 최외곽 형상은 주주사 방향(X)으로 장축인 타원형이고, 차단영역(365)의 부주사 방향(Y)으로 장방형일 수 있다.
상기 광속제한소자(32, 33, 34, 35, 36)은 광학주사장치(100)의 요구되는 광학적 특성에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
도 10 내지 도 14는 예시적으로 주어진 것이며, 다양한 변형예가 가능할 것이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자(37)의 개략적인 도면이며, 도 16은 본 실시예의 광속제한소자(37)의 개략적인 측단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 실시예의 광속제한소자(37)는 투과되는 광속의 위상을 서로 다르게 하는 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374)을 포함한다는 점을 제외하고는 전술한 실시예들의 광속제한소자와 유사하다. 즉, 광속제한소자(37)는 외곽영역(372)에 광차단물질이 도포되어 개구를 정의하며, 중심부의 차단영역(375)에도 광차단물질이 도포된다. 한편, 외곽영역(372)과 차단영역(375) 사이에는 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374)이 마련된다. 이때, 제1 투과영역(373)은 차단영역(375)을 둘러싸며, 제2 투과영역(374)은 제1 투과영역(373)을 둘러쌀 수 있다.
제2 투과영역(374)을 투과하는 광속의 위상은 제1 투과영역(373)을 투과하는 광속의 위상과 소정의 위상차를 가질 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 투과영역(373, 374)에 위상차를 둠으로써 사이드로브의 악영향을 최소화하며, 차단영역(375)을 다소 축소시키더라도 해상도의 저하를 막고, 차단영역에 의한 광량 손실을 최소화할 수 있다.
제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374)의 위상차는 다양한 방식으로 구현할 수 있다. 일 예로, 도 16에 도시되듯이, 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374)에 높이차 h를 줌으로써, 제1 투과영역(373)를 통과하는 광선과 제2 투과영역(374)를 통과하는 광선에 위상차를 줄 수 있다. 다른 예로, 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374) 중 어느 한 쪽에 소정의 굴절율을 갖는 물질을 도포함으로써, 제1 투과영역(373)를 통과하는 광선과 제2 투과영역(374)를 통과하는 광선에 위상차를 줄 수도 있다.
또한, 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374) 사이의 위상차는 광학적 설계(즉, 요구되는 결상심도특성, 사이드로브 특성 등)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 투과영역(373)과 제2 투과영역(374) 사이의 위상차는 λ/2, λ/4, λ/8 등의 다양한 값을 가질 수있다.
도 15는 차단영역(373)의 최외곽 형상, 제1 투과영역(373)의 최외곽 형상, 및 제2 투과영역(374)의 최외곽 형상은 원형인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 17은 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자(38)의 개략적인 도면이다. 도 17을 참조하면, 본 실시예의 광속제한소자(38)는 차단영역(385)의 최외곽의 주주사 방향(X)으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 제1 투과영역(383)의 최외곽의 주주사 방향(X)으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 제2 투과영역(384)의 최외곽의 주주사 방향(X)으로의 반경을 ρ3m이라 할 때, 하기의 수학식 4를 만족할 수 있다.
Figure pat00004
또한, 차단영역(385)의 최외곽의 부주사 방향(Y)으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 제1 투과영역(383)의 최외곽의 부주사 방향(Y)으로의 반경을 ρ2s이라 하고, 제2 투과영역(384)의 최외곽의 부주사 방향(Y)으로의 반경을 ρ3s이라 할 때, 하기의 수학식 5를 만족할 수 있다.
Figure pat00005
전술한 바와 같이, 결상면 상에서 주주사 방향(X) 및 부주사 방향(Y)으로 다른 빔스폿 프로파일이 요구되는 경우(예를 들어 부주사 방향(Y)으로는 개선된 결상심도특성이 요구되고 주주사 방향(X)으로는 빔프로파일 상에서 작은 사이드로브 특성이 요구되는 경우), 상기 차단영역(385)의 반경 ρ1m과 ρ1s는 서로 다를 수 있다. 또한, 상기 제1 투과영역(383)의 반경 ρ2m과 ρ2s는 서로 다를 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 투과영역(384)의 반경 ρ2m과 ρ2s는 서로 다를 수 있다. 즉, 도 17에 도시되는 바와 같이, 차단영역(383)의 최외곽 형상, 제1 투과영역(383)의 최외곽 형상, 및 제2 투과영역(384)의 최외곽 형상이 타원형일 수 있다.
도 18a 내지 도 18c는 본 실시예 및 비교예에서 광속제한소자의 위상변조 여부에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 18a은 ρ1m=0.5ρm, ρ2m=ρ3m=ρm이고, ρ1m=0.5ρm, ρ2m=ρ3m=ρm인 경우(즉, 0.5ρm 및 0.5ρs 이하의 영역은 광이 차단되고, 0.5ρm 및 0.5ρs 이상의 영역은 광이 투과하는 단순진폭변조의 경우)의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다. 이 경우의 광속제한소자는, 도 7을 참조하여 설명할 실시예의 광속제한소자(31)로 이해될 수 있다.
도 18b는 ρ1m=0.5ρm, ρ2m=0.7ρm, ρ3m=ρm이고, ρ1m=0.5ρm, ρ2m=0.7ρm, ρ3m=ρm이면서 제1 및 제2 투과영역(383, 384) 사이에 λ/4가 있는 경우(즉, 0.5ρm 및 0.5ρs 이하의 영역은 광이 차단되고, 0.5ρm 및 0.5ρs 이상의 영역은 광이 투과하되 0.7ρm 및 0.7ρs 이상의 영역에 대하여는 λ/4 만큼의 위상변조를 수행하는 경우)의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
한편, 도 18c는 ρ1m=0.5ρm, ρ2m=0.8ρm, ρ3m=ρm이고, ρ1m=0.5ρm, ρ2m=0.8ρm, ρ3m=ρm이면서 제1 및 제2 투과영역(383, 384) 사이에 λ/8가 있는 경우 (즉, 0.5ρm 및 0.5ρs 이하의 영역은 광이 차단되고, 0.5ρm 및 0.5ρs 이상의 영역은 광이 투과하되 0.8ρm 및 0.8ρs 이상의 영역에 대하여는 λ/8 만큼의 위상변조를 수행하는 경우)의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 18a는 광속제한소자에 의한 단순진폭변조만이 있는 경우이고, 도 18b 및 도 18c는 광속제한소자에 의한 진폭변조 및 위상변조가 있는 경우로 이해될 수 있다.
도면을 참조하면, 결상면 근방(z=0.0*fd, z=0.5*fd, z=1.0*fd)인 경우에서는 어느 경우에나 비슷한 태양을 보여주고 있다. 다만, 결상면에서 멀어지게 되면(특히, z=2.0*fd인 경우)에서는 단순진폭변조의 경우 1차 사이드로브가 커지고 있는 반면에 진폭변조 및 위상변조가 있는 경우는 결상면에서 멀어지더라도 1차이상의 사이드로브가 잘 억제되므로, 결상심도 특성이 단순진폭변조를 수행한 경우보다 개선되고 있음을 확인할 수 있다.
본 실시예는 차단영역, 제1 투과영역, 및 제2 투과영역이 타원인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 그밖에 다양한 형상의 조합으로, 차단영역, 제1 투과영역, 및 제2 투과영역을 형성할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명한 광속제한소자들의 투과영역을 분할하여 위상차를 둘 수 있을 것이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 광속제한소자(39)의 개략적인 사시도이다. 본 실시예의 광속제한소자(39)는 몸체부(391)에 구멍을 뚤어 투과영역(393)을 형성하며, 구멍의 중앙부는 남겨두어 차단영역(395)을 형성한다. 차단영역(395)으로 남겨진 광차단부는 몸체부(391)의 개구 외곽으로부터 연장되는 지지보(397)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 광속제한소자(39)는 프레스 혹은 사출 방식에 의해 일체로 형성될 수 있다. 지지보(397)의 폭을 d라 하고, 상기 투과영역의 최외곽 반경을 ρ라 할 때, 0<d/ρ≤0.3을 만족할 수 있다.
　도 20a 내지 도 20c는 본 실시예의 광속제한소자(39)의 지지보(397)의 폭의 크기에 따른 결상면상의 광강도 분포의 특성을 나타내는 그래프이다. 　도 20a, 도 20b 및 도 20c은 지지부(397)의 폭 d가 각각 0, 0.1ρ, 0.2ρ인 경우이다. 여기서, 도 20a는 지지보가 없는 경우로서, 도 2를 참조하여 설명한 광속제한소자(30)로 이해될 수 있다.
도면을 참조하면, 지지보(397)의 폭이 개구 반경 ρ의 0.1배 또는 0.2배인 경우, 지지보가 없는 경우와 매우 유사한 광학적 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 전자사진방식의 화상형성장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예의 화상형성장치(200)는 광학주사장치(100), 감광 드럼(220), 현상 장치(240)를 포함한다.
감광 드럼(220)은 상담지체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주면에 소정 두께의 감광층이 형성된 것이다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 상담지체로서 벨트 형태의 감광 벨트가 채용될 수도 있다. 감광 드럼(220)의 외주면은 전술한 실시예들에서 언급된 피결상면이 된다.
감광 드럼(220)의 외주면에서 광학주사장치(100)에 의해 노광되는 위치의 상류측에는 대전 롤러(230)가 마련된다. 대전 롤러(230)는 감광 드럼(220)에 접촉되어 회전되면서 그 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전 롤러(230)에는 대전바이어스가 인가된다. 대전 롤러(230) 대신에 코로나 대전기(미도시)가 사용될 수도 있다.
광학주사장치(200)는 제어부(105)에 의해 제어되며, 균일한 전위를 가지도록 대전된 감광드럼(220)의 피결상면에 화상정보에 따라 변조된 광(L)을 주사하여 정전잠상을 형성한다. 이러한 광학주사장치(100)는 전술한 실시예들의 광속 제한 소자를 채용한 광학주사장치일 수 있다.
현상유닛(240)은 현상롤러(242)와 토너수용부(244)를 포함한다. 토너수용부(244)에 수용된 토너는 현상롤러(242)의 표면에 부착되어 감광드럼(220)과 현상롤러(242)가 대면된 현상닙으로 이동되며, 현상롤러(242)에 인가된 현상 바이어스에 의하여 감광드럼(220)에 형성된 정전잠상에 부착된다. 즉, 현상 장치(240)는 토너를 감광 드럼(210)에 공급하여 토너 화상을 형성시킨다. 공급되는 토너의 색상에 따라 인쇄매체에 전사될 토너화상의 색상이 결정된다.
감광드럼(320)과 대면되게 위치한 전사롤러(350)에는 전사바이어스가 인가된다. 급지롤러(260)는 전사롤러(250)와 감광드럼(220)이 대면된 전사닙으로 기록매체인 용지(P)를 이송한다. 전사롤러(250)에 인가된 전사바이어스의 정전 인력에 의하여 감광드럼(220)에 부착된 토너화상이 기록매체인 용지(P)로 전사된다. 용지(P)로 전사된 토너화상은 정착롤러(270) 및 가압롤러(280)로부터 열과 압력을 받아 용지(P)에 정착되어 인쇄가 완료된다. 용지는 배출롤러(290)에 의하여 배출된다.
본 실시예의 전자사진방식의 화상형성장치는 단색 화상을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 광속제한소자는 공지된 다양한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치에 적용될 수 있다. 가령, 칼라화상을 인쇄하기 위하여, 광학주사장치(100), 감광 드럼(220) 및 현상 장치(240)는 각 칼라별로 마련될 수 있다. 각 칼라별로 마련된 광학주사장치(100)는 전술한 실시예들의 광학주사장치(100)일 수 있다. 나아가, 광학주사장치(100)는 4개의 광빔을 4개의 감광 드럼에 각각 주사하여, 4개의 감광 드럼 및 현상장치에 공용될 수도 있다.
전술한 본 발명인 광속제한소자, 이를 채용한 광학주사장치 및 전자사진방식의 화상형성장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 광학주사장치 10: 광원
20: 콜리메이터 렌즈
30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39: 광속제한소자
40: 실린드리컬 렌즈 50: 편향기
60: 결상 광학계 80: 감광드럼
90:동기검출광학계 301: 투명기판
303, 313, 323, 333, 345, 355, 365, 375, 385, 395: 투과영역
305, 315, 325, 335, 345, 355, 365, 374, 375, 384, 385, 395: 차단영역
301: 투명기판 391: 몸체부
397: 지지보

Claims (25)

  1. 광학주사장치의 광속을 제한하는 광속제한소자에 있어서,
    개구를 갖는 몸체부; 및
    상기 개구의 일부분의 광 투과를 차단하는 광차단부;를 포함하며,
    상기 개구는 상기 광차단부에 의해 광이 차단되는 차단영역과 상기 개구에서 상기 차단영역을 제외한 나머지 영역인 투과영역을 포함하는 광속제한소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차단영역은 상기 개구의 중심부에 위치하며 상기 투과영역은 상기 차단영역을 둘러싸는 광속제한소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 최외곽 형상은 원형, 타원형 및 사각형 중 어느 하나인 광속제한소자.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽 형상은 원형, 타원형 및 사각형 중 어느 하나인 광속제한소자.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 서로 다른 형상인 광속제한소자.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 최외곽 형상은 제1 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 제2 타원형이며, 상기 제1 타원형의 장축과 상기 제2 타원형의 장축은 서로 다른 방향인 광속제한소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 타원형은 부주사 방향으로 장축이 형성되며, 상기 제2 타원형은 주주사 방향으로 장축이 형성되는 광속제한소자.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 타원형은 주주사 방향으로 장축이 형성되며, 상기 제2 타원형은 부주사 방향으로 장축이 형성되는 광속제한소자.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 최외곽 형상은 제1 타원형이며, 상기 차단영역의 최외곽 형상은 제2 타원형이며, 상기 제1 타원형의 이심률과 상기 제2 타원형의 이심률은 서로 다른 광속제한소자.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 지름 방향의 주주사 방향의 폭과 부주사 방향의 폭은 서로 다른 광속제한소자.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역의 최외곽 형상과 상기 차단영역의 최외곽 형상은 동형인 광속제한소자.
  12. 제2 항에 있어서,
    상기 투과영역은 투과되는 광속의 위상을 서로 다르게 하는 제1 투과영역과 제2 투과영역을 포함하는 광속제한소자.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 투과영역은 상기 차단영역을 둘러싸며, 상기 제2 투과영역은 상기 제1 투과영역을 둘러싸는 광속제한소자.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽 형상, 상기 제1 투과영역의 최외곽 형상, 및 상기 제2 투과영역의 최외곽 형상은 동형인 광속제한소자.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽 형상, 상기 제1 투과영역의 최외곽 형상, 및 상기 제2 투과영역의 최외곽 형상 중 적어도 2개는 서로 다른 형상인 광속제한소자.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 상기 제1 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 상기 제2 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ3m이라 할 때, ρ1m<ρ2m<ρ3m, 0.3≤ρ1m/ρ3m≤0.7, 0.5≤ρ2m/ρ3m≤0.9를 만족하는 광속제한소자.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 상기 제1 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ2s이라 하고, 상기 제2 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ3s이라 할 때, ρ1s<ρ2s<ρ3s, 0.3≤ρ1s/ρ3s≤0.7, 0.5≤ρ2s/ρ3s≤0.9를 만족하는 광속제한소자.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 차단영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ1m이라 하고, 상기 차단영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ1s이라 하고, 상기 투과영역의 최외곽의 주주사 방향으로의 반경을 ρ2m이라 하고, 상기 투과영역의 최외곽의 부주사 방향으로의 반경을 ρ2s이라 할 때, 0.3≤ρ1m/ρ2m≤0.7 및 0.3≤ρ1s/ρ2s≤0.7를 만족하는 광속제한소자.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체부는 투명 기판이며,
    상기 광차단부는 상기 투명 기판상에 형성된 광속제한소자.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 개구는 구멍이며 상기 광차단부는 상기 몸체부로부터 길게 연장된 지지보에 의해 지지되는 광속제한소자.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 지지보의 폭을 d라 하고, 상기 투과영역의 최외곽 반경을 ρ라 할 때, 0<d/ρ≤0.3을 만족하는 광속제한소자.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 몸체부와 광차단부는 일체로 형성된 광속제한소자.
  23. 화상신호에 따라 광을 출사하는 광원;
    상기 광원에서 출사된 광속을 편향 주사시키기 위한 편향기;
    상기 광원에서 출사된 광속을 상기 편향기로 입사시키는 입사 광학계; 및
    상기 편향기에 의해 편향된 광속을 피결상면에 결상시키는 결상 광학계;를 포함하며,
    상기 입사 광학계는 제 1항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 기재된 광속제한소자를 포함하는 광학주사장치.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 입사 광학계는 상기 광원에서 출사한 광속을 평행광으로 정형하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈를 경유한 광속을 상기 편향기의 반사면상에 주주사 방향 및 부주사 방향 중 어느 한 방향으로 집속시키는 실린드리컬 렌즈를 더 포함하며,
    상기 광속제한소자는 상기 콜리메이터 렌즈와 상기 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 상에 배치되는 광학주사장치.
  25. 상담지체;
    상기 상담지체의 피결상면에 광빔을 주사하여 정전잠상을 형성하는 것으로서, 제24 항에 기재된 광학주사장치; 및
    상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상 장치;를 포함하는 전자사진방식의 화상형성장치.
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