KR890002332B1 - 레이저 프린터의 전기적 f.θ보정계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레이저 프린터의 전기적 f.θ보정계

제 1 도는 레이저 프린터 개략도.

제 2 도는 프린터의 스캐닝 시스템도.

제 3 도는 본 발명에 따른 전기적 보정계 블럭도.

제 4 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 각부 출력파형도.

제 5 도는 본 발명에 따른 클럭선택용 펄스발생장치도.

제 6 도는 본 발명에 따른 펄스발생장치의 쵸퍼(chopper)부.

제 7 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 구동펄스검출부(20)와 구동펄스 발생기(3)를 구체적으로 나타내는 회로도.

제 8 도는 주사광학계 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전다면경 2 : 구동펄스검출부

3 : 구동펄스발생기 4 : 카운터

5 : 클럭발생부 6 : 래치회로

7 : 레이저 빔 드라이버 8 : 액츄에이터

9 : 시준렌즈 10 : 버퍼회로

11 : 감광드럼 12 : 반사경

13 : 포토다이오드 14 : 증폭기

15 : 수평동기펄스발생기 16 : 지연회로

본 발명은 레이저 프린터에 있어서 f.θ보정계에 관한 것으로, 특히 전기적으로 f.θ보정법에 의한 등속주사에 의해 화상왜곡을 제거한 레이저 프린터의 전기적 f.θ보정계에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 프린터(Laser Printer)방식은 제 1 도에 도시한 개략도와 같이 초정밀 광학계와 가시광 반도체 레이저 결합에 의하여 고품질의 고속인자(분당 A4 용지 20매이상)를 얻을 수 있는 일종의 전자사진 방식의 프린터이다. 상기 광학계 구성은 발진파장과 감광체의 분광 감도와의 관계에서 필요로 하는 레이저 출력을 결정하며, 장치의 크기와 인자속도가 좌우된다.

여기서 장파장에서는 감광체 감도가 떨어지므로 감광체의 감도가 높은 가시광을 발진하는 레이저가 요즘에 많이 응용되었으며, 또한 전기적 신호로 전송된 인쇄정보에 따라 회전 다면경(Polygon Mirror)의 편향기와, 인자 품질을 높이기 위한 보정계를 구성하여 레이저 프린터에 사용되었다.

그러나 레이저 주사광학계에서 감광체에 촛점을 맺도록 직선주사시키는 것과 레이저광을 등속주사시키는 것이 중요한 기술로 알려져 있었다.

왜냐하면, 회전다면경을 통해 주사된 빔이 촛점면에서 원호를 형성하는 것은 감광드럼(Drum)상에 직선 촛점면을 형성시키지 못하기 때문이다. 이에 따라 등속회전하는 다면경을 통한 빔이 주사면(드럼)상에서 등록주사되지 않으므로 프린팅에서 심한 왜곡이 발생된다.

따라서 이를 보정하기 위해 상술한 등록주사의 기술적인 문제가 요구되었던 것으로, 제 2 도를 참조하여 구체적으로 설명하면, 일반렌즈에서 촛점거리를 f라 하고, 광선과 광축이 이루는 각을 θ라 할때 무한원점에 있는 물체의 상높이(H)=f·tanθ로 된다.

즉, 여기서 레이저 프린터에서 회전 거울이 항상 일정한 각속도(등각 속도)로 회전하고 있을때 (각속도 : 회전의 중심과 물체의 연결한 선분이 기선과 이루는 각의 시각적 변환율) 제 2 도에 도시한 바와같이 상의 높이(H)는 광선과 광축이 이루는 각(θ)이 제로(0)일때, 초점거리(f)와 관계없이 제로(0)가 된다. 그러나 광선과 광축이 이루는 각(θ)이 커진다는 뜻은 광축으로부터 멀어진다는 뜻이므로 tanθ의 값이 커져 H=f·tanθ의 관계에 의해 상의 높이(H)는 커진다. 이때 주사속도는 주기(T)=

(V : 주사속도, H : 상의 높이)…(1)식의 관계에서 우선

(dl : 상의 높이의 변화량, dt : 시간의 변화량)…(2)식으로 정의할 수 있으므로

…(3) 여기서 θ=0일때 V=Vo라 하면

로 되어

…(4)식으로 된다.

상기 (4)식을 (1)식에 대입하면

…(5)으로 된다. 따라서 상기 (5)식에 의해 주기(T)와 주사각도(θ)의 비례관계에 의해 광축으로 부터 주사각도(θ)가 커지면 주사속도가 빨라짐을 알수있고 이에따라 투영면의 주사선상에 나타나는 상의 도트(dot)당의 간격을 광축으로부터 멀어질수록 일정하게 유지시키지 못하고, 원호를 그리는 방법처럼 주사되어 상이 왜곡된다.

그러므로, 제 2 도와 같이 회전거울에서 반사된 레이저 빔이 감광체상에서 주사위치가 등거리가 되도록 보정할 필요가 있는데, 이를 f.θ보정이라하며, 종래의 이 f.θ보정은 여러장의 볼록렌즈와 오목렌즈를 조합한 광학적인 보정을 방법에 의해 수행해왓던 것으로 회전다면경에서 반사된 레이저광이 구면의 곡율 중심에서 발광한 것처럼 되는 굴절률을 택함으로써 f.θ특성을 얻는 f.θ렌즈가 사용되었다.

그러나 f.θ특성때문에 렌즈가 1-9때까지 사용되고, 이는 또한 고도의 정밀가공과 설계기술이 요구되며, f.θ렌즈가 전량수입품으로 고가이다. 그리고 조정이 복잡하여 고정밀성을 갖지 못하는 결점과 광학계 또한 복잡하게 구성되므로 원가상승과 더불어 시스템을 저가로 공급할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 f,θ보정방법을 전기적으로 간단히 해결할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 보정회로와 등속보정에 대응한 홈을 판 쵸퍼(chopper)판을 회전다면경축에 설치하여 등속주사를 가능토록 하는 회로를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 광학계가 판단하여 광로의 조립과 조정이 용이한 레이저 프린터 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 보이스(Voice)코일 모터로 구동되는 레이저 다이오드 작동기(Actuator)에 의해 발생되는 레이저 변조빔이 감광면에 촛점이 직선화되며 등속주사가 가능토록 한 장치를 제공함에 있다.

따라서 상기 목적을 수행하기 위한 본 발명의 목적은 레이저빔은 편향시키기 위한 회전다면경의 회전축에 등속보정에 대응한 간격으로 홈을 형성한 쵸퍼(chopper)를 부착하여, 회전다면경의 회전에 따라 상기 쵸퍼가 회전될때 상기의 회전하는 쵸퍼홈으로부터 소정의 펄스를 검출하는 구동펄스 검출부와, 상기 구동펄스검출부에 검출된 신호에 의해 구동펄스가 발생되는 구동펄스발생기와, 상기 구동펄스발생기에서 출력된 펄스를 계수하는 카운터와, 상기 카운터에서 계수된 신호에 의해 순차적으로 주사각(θ)에 대응한 주기로 구동단을 선택하여 발생된 클럭신호를 출력하는 클럭발생부와, 화상정보가 내장되어 있는 버퍼회로와, 상기 버퍼회로의 출력데이터를 상기 클럭발생부로부터 주어진 각도동안 입력되는 클럭에 따라 화상정보를 차례로 인에이블하여 래치하는 래치회로와, 상기 래치회로의 출력을 드라이브하는 레이저 빔 드라이버와, 상기 레이저 빔 드라이버에서 출력되는 신호로 보이스 코일모터(Voice Coil Motor)의 코일에 전류를 흘러 광축방향으로 생기는 힘에 의해 광원이 이동되어 변조된 레이저빔이 발생되는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에서 발생된 레이저 변조빔이 평행광이 되게하는 시준렌즈와, 상기 시준렌즈를 통한 평행광이 감광드럼에 촛점을 맺히게 하는 결상렌즈와, 한 라인을 스캔(Scan)한 후 반사경에 위해 반사된 빔이 검출되는 포토다이오드부와, 상기 검출된 빔을 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력을 받아 동기펄스가 발생되는 수평동기펄스발생기와, 전체적인 동기를 위해 지연동기 펄스가 발생되어 상기 카운터를 리세트시키는 지연회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 3 도는 본 발명에 따른 전기적 보정계 블럭도로서 회전다면경(1)의 회전축에 등속보정에 대응한 홈을 형성한 쵸퍼를 설치하여 회전에 따라 포토카플러에 의해 쵸퍼홈으로부터 소정의 펄스를 검출하는 구동펄스 검출부(2)와, 상기 구동펄스검출부(2)에서 검출된 신호에 의해 펄수가 발생되는 구동펄수발생기(3)와, 상기 구동펄스발생기(3)의 펄스를 계수하는 카운터(4)와, 상기 카운터(4)에서 계수된 신호에 따라 순차적으로 주사각(θ)에 대응한 주기로 구동단의 3-스테이트버퍼(3-B1),(3-B2)…(3-Bn)게이트 인에이블단을 선택하여 각 클럭발생기(CG1-CGn)에서 발생된 클럭이 선택출력되도록 하는 클럭발생부(5)와, 화상정보가 저장되어 있는 버퍼회로(10)와, 상기 클럭발생부(5)에서 출력된 신호를 클럭으로 받아 주어진 각도동안 상기 버퍼회로(10)의 화상정보를 차례로 인에이블하는 래치회로(6)와, 상기 래치회로(6)의 출력이 레이저 빔을 구동하기 위한 충분한 신호가 되도록 완충하는 레이저 빔 드라이버(7)와, 상기 레이저 빔 드라이버(7)로부터 완충된 신호에 의해 레이저 다이오드를 장치한 가동부에 감은 코일에 전류를 흘러 광축방향으로 생기는 힘에 의해 레이저에 변위가 주어져 즉, 촛점거리를 변화시키므로서 드럼상에 촛점이 일정 스포트(spot)되는 경우로 맺히도록 변조된 레이저 빔을 발생되는 액츄에이터(8)와, 상기 액츄에이터(8)에서 발생된 레이저 빔이 평행광이 되도록 하는 시준렌즈(9)와, 감광드럼(11)에서 촛점이 맺히게 되는 결상렌즈(20)와, 한 라인(Line)을 스캔한 후, 반사경(12)에 의해 반사된 빔을 검출하는 포토다이오드(13)와, 상기 검출된 빔신호를 증폭하는 증폭기(14)와, 상기 증폭기(14)의 출력신호를 받아 동기펄스가 발생되는 수평동기 펄스발생기(15)와, 전체적인 동기를 위해 지연동기 펄스가 발생되어 상기 카운터(4)를 리세트시키는 지연회로(16)로 구성된다.

제 4 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 각부 출력 파형예시도로 (a)파형은 수평동기 펄스발생기(15)에서 출력되는 동기펄스파형이고, (b)파형은 지연회로(16)에서 출력되어 카운터(4)에 인가되는 리세트신호이며, (c)파형은 구동펄스발생기(3)에서 출력되는 펄스신호이고, (d)파형은 클럭발생부(5)에서 출력되는 출력파형이고, (e)파형은 버퍼회로(10)에서 출력되는 신호이고, (f)파형은 래치회로(6)에서 출력되는 신호이며, (g)파형의 (가)-(라)파형은 상기 클럭발생부(5)의 3-스테이트버퍼(3-B1)(3-B2)…(3-Bn)를 통해 출력되는 클럭발생기(CG1-CGn)의 각부 출력 파형이다.

제 5 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 구동펄스검출부(2)를 구체적으로 도시한 것으로, 부호 18이 쵸퍼이고, 부호19가 포토카플러이며, 부호17은 모터로서 회전시 모터축에 일체로 상기 쵸퍼(18)및 회전다면경(1)이 같이 작동되도록 구성되고, 제 6 도는 본 발명에 따른 제 5 도의 쵸퍼(18)을 나타낸 것으로 등속보정에 대응한 간격으로 홈이 파여져 있으며, 제 7 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 구동펄스검출부(2) 및 구동펄스 발생기(3)의 회로를 구체적으로 나타낸 회로도로서 캐패시터(C1)과 병렬로 저항(R1)을 접속하고, 저항(R2)과 가변저항(VR1)의 직렬로 포토카플러(PT1)를 접속한 수 상기 포토카플러(PT1) 출력단을 캐패시터(C2) 저항(R2)을 병렬로 접속하고, 이 출력단을 전계효과 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속하고, 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)단에 출력을 분할하는 저항(R3)과 저항(R4)를 연결하고, 이 트랜지스터(Q2)콜렉터단에 분배저항(R5,R6)을 접속하며, 이어서 저항(R6)을 통해 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속하여, 트랜지스터(Q3)의 콜렉터에서 구동펄스신호를 얻도록 구성되며, 포토카플러(PT1)는 구동펄스검출부(2)에 대응된다.

제 8 도는 주사광학계(Optical Scanning System)로 1는 주사선상 좌측 출발단의 거리, L은 주사선의 전폭, θ는 광빔주사각, ro는 주사면과 드럼의 최단거리를 나타낸 것이다.

따라서 본 발명을 상술한 도면에 의거 실시예를 구체적으로 설명하면 제 8 도는 주사광학계에서 광빔주사각 (θ)=00°일때의 속도(vo)라 할때 주사선상(L)의 임의의 점에서의 광스포트(Spot) 속도

로 표현된다.

한편 주사선상의 한점에 해당하는 데이타를 읽어내는 주기를 T라하면 주사선상에 1도트(Dot)당 간격을 일정하게 유지하기 위해 VT를 일정하게 제어하면 된다. 즉

가 되며 여기서 주기(T)=ToCOS²θ함수로 제어하면 주사선상에 등속주사시킬 수 있게 된다. 따라서 주사각과 클럭주기를 적당한 간격으로 나누어 임의의 각에서는 이에 대응하는 클럭이 각각 클럭발생기에서 발생되며, 각각의 클럭발생기는 제 5 도에서와 같이 회전다면경(1)과 일체화된 모터(17)의 축에 등속보정에 대응한 간격으로 홈을 형성한 쵸퍼(18)를 설치한다. 상기 모터(17)회전시 쵸퍼(18)와 회전다면경(1)이 동시에 회전되면서 포토카플러(19) 사이를 쵸퍼(18)의 홈이 지나므로 등속보정에 따른 원하는 펄스를 제 7 도의 포토카플러(PT1)에서 검출되어 진다.

이 신호검출은 제 3 도의 구동펄스검출부(2)에 대응되며, 여기서 검출된 출력이 미분되어 스파이크(Spike)파형이 전계효과 트랜지스터(Q1)의 게이트에 구동신호를 인가하고, 상기 트랜지스너(Q2,Q3)를 통해 펄스가 출력되는데, 이에 대응한 것이 제 3 도의 구동펄스발생기(3)에 대응하고, 이 출력파형이 제 4(c) 도와 같은 원하는 파형이 (a)의 동기신호와 함께 펄스열이 계속되고 이 발생클럭을 링(Ring)카운터인 카운터(4)에 입력하여 계수를 한다. 상기 카운터(4)는 다수의 출력부하단(n)을 구성하여 순차적으로 각 출력부하단(n)의 카운터출력이 클럭발생기(5)의 3-스테이트버퍼(3-B1),(3-B2)…(3-Bn)의 게이트 인에이블에 인가되어 순차적으로 선택 인에이블된다. 이때 제 4(a) 도-제4(d)도의 파형과 같이 주파수에 차이가 있으면서 각 클럭발생기(CG1-CGn)에서 발생된 선택 클럭이 출력되어, 이미 주어진 각도동안 제 3 도의 래치회로(6)의 클럭단에 인가되어 있으므로 이 주기로 버퍼회로(10)에 저장된 화상정보를 차례로 인에이블한다. 이때 래치회로(6)을 통해 레이저 빔 드라이버(7)에 의해 드라이브되어 이 출력이 보이스 코일(Voice Coil)모터로 구동되는 액츄에이터(8)에 입력되어 촛점면을 직선화한다. 상기 액츄에이터(8)는 레이저 다이오드를 장치한 가동부에 감은 코일에 전류를 흘림으로써 광축방향으로 힘에 위해 레이저를 변위시킨다.

즉, 가동부는 플렉서(Flexute)로 지지되며, 이는 축방향에서는 탄성계수가 작으므로 레이저 다이오드에는 축방향으로만 변위가 주어지며 액츄에이터(8)에는 주사각(θ)에 따라 필요한 변위량이 얻어지도록 구동전류를 흘려주며, 구동주파수[

(m : 가동부질량, cm : 플렉서 굴곡)]가 결정된다.

즉, 상의 주사선 높이를 H라 할때 H=f·θ가 되어 Hαθ식과 같이 비례되므로 전기적 보정방법으로 드럼상의 등속주사가 가능토록하며 이어서 변조된 빔을 시준렌즈(9)를 통해 평행광이 되어 결상렌즈(20)를 통해 감광드럼(11)에 촛점이 맺히도록 등속주사되므로 왜곡없는 화상이 되며, 또한 데이타 독출주기에 따라 광출력(Power)를 제어하여 광빔주사각에 따라 제어하면 완전 무왜곡 화상으로 프린팅할 수 있다.

한편, 한 라인 스캔한 후 반사경(12)에 의해 반사된 빔이 포토다이오드(13)에 의해 검출되며, 이는 다시 증폭기(14)에 의해 증폭되고 수평동기 펄스발생기(15)에 의해 동기펄스가 발생하며 이는 전체적인 동기를 위해 지연회로(16)에 위해 지연동기 펄스가 발생되어 카운터(4)를 리세트시킨다.

상술한 바와같이, f.θ렌즈를 사용하지 않는데서 광학계가 간단하며, 광로의 조립, 조정이 용이하고, 부품을 국산으로 대체 가능한데서 원가절감을 이룰 수 있으며, 고정밀한 레이저 프린터 시스템을 저가로 구성할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 레이저 빔을 편향시키기 위한 회전다면경(1)과, 레이저 빔이 평행광이 되도록 하는 시준렌즈(9)와, 감광드럼(11) 및 한 라인 스캔후 반사경(12)에 의해 반사된 빔이 포토다이오드(13)에 의해 검출되어 이 신호를 증폭기(14)에서 증폭하여 수평동기 펄스가 발생되어 전체적인 동기를 위해 지연동기 펄스가 발생되어 상기 카운터(4)를 리세트시키도록 하는 지연회로(16)와, 상기 시준렌즈(9)를 통해 드럼(11)상에 광스포트가 등속주사가 되도록 하는 결상렌즈(20)를 구비한 레이저 프린터에 있어서, 상기 회전다면경(1)의 구동모터축에 설치된 등속보정에 대응한 홈을 판 쵸퍼(18)의 회전에 의해 보정에 따른 소정의 펄스를 검출하는 구동펄스 검출부(2)와, 상기 구동펄스검출부(2)출력에 의해 펄스를 발생하는 구동펄스발생기(3)와, 상기 구동펄스발생기(3)에서 발생된 펄스신호를 계수하는 카운터(4)와, 상기 카운터(4)에서 출력되는 순차선택신호에 따라 보정빔 주사각(θ)에 대응한 주기로 3-스테이트버퍼(3-B1),(3-B2)…(3-Bn)를 구동하여 펄스를 발생하는 클럭발생부(5)와, 화상정보가 내장되어 있는 버퍼회로(10)와, 상기 클럭발생부(5)의 출력신호에 의해 상기 버퍼회로(10)화상정보를 차례로 인에이블시키는 래치회로(6)와, 상기 래치회로(6)의 출력을 드라이버하는 레이저 빔 드라이버(7)와, 상기 레이저 빔 드라이버(7)의 출력신호에 의해 변조된 레이저 빔이 발생되는 액츄에이터(8)로 구성됨을 특징으로 하는 레이저 프린터의 전기적 f.θ보정계.
2. 제 1 항에 있어서, 구동펄스발생기(3)가 회전다면경(1)을 구동시키는 모터(17)축에 등속보정에 대응한 홈을 판 쵸퍼(18)를 부착하여 구동펄스를 발생시키는 레이저 프린터의 전기적 f.θ보정계.

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