KR100580206B1

KR100580206B1 - 화상형성장치의 광파워 제어장치

Info

Publication number: KR100580206B1
Application number: KR1020040096157A
Authority: KR
Inventors: 한석균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-16

Abstract

본 발명은 화상형성장치의 광주사장치(LSU; Laser Scanning Unit)에 포함되는 레이저 다이오드를 구동하는 구동 디바이스의 증폭율 편차에 상관없이 토너 세이브 모드(Toner Save Mode)에서 안정된 광파워를 출력하여 토너 세이브 모드에서도 안정된 화상을 출력할 수 있도록 한 화상형성장치의 광파워 제어장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 화상형성장치에서 광주사장치의 광파워를 제어하는 제어장치에 있어서, 레이저 다이오드와 포토 다이오드로 이루어진 레이저 다이오드 모듈; 상기 레이저 다이오드 모듈을 구동하기 위한 구동 트랜지스터; 상기 레이저 다이오드 모듈의 광파워를 제어하기 위한 광파워 제어기(APC; Auto Power Controller); 상기 구동 트랜지스터의 에미터 전압을 피드백하여 상기 광파워 제어기에 제공하기 위한 에미터 전압 제공 디바이스;를 포함하고, 상기 광파워 제어기는 실험실에서 측정한 기준 구동 트랜지스터의 기준 에미터 전압을 저장하고, 상기 화상형성장치의 토너 세이브 모드 동작시 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에미터 전압을 비교하여 상기 피드백 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 작은 경우 상기 광파워를 상기 기준 에미터 전압에 상응하는 광파워로 증가시키는 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성장치의 광파워 제어장치{Laser beam power controller of image forming apparatus}

도 1a는 증폭율(hfe)이 220 이상인 레이저 다이오드 구동 트랜지스터를 사용했을 때의 실제 측정한 비디오 파형도.

도 1b는 증폭율이 180 이하인 레이저 다이오드 구동 트랜지스터를 사용했을 때의 실체 측정한 비디오 파형도.

도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치의 구성도.

도 3은 도 2에 도시된 광파워 제어기의 내부 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 레이저 다이오드 모듈 12 : 레이저 다이오드

100 : 광파워 제어기 110 : 기준 에미터 전압 저장부

120 : 에미터 전압 비교부 130 : 기준 광파워 저장부

200 : 디지털/아날로그(D/A) 변환기

300, 400 : 제1, 2 아날로그/디지털(A/D) 변환기

Q1 : 레이저 다이오드 구동 트랜지스터

Q2 : FET VR : 가변저항

본 발명은 인쇄기기를 포함하는 화상형성장치의 광파워 제어장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 화상형성장치의 광주사장치(LSU; Laser Scanning Unit)에 포함되는 레이저 다이오드를 구동하는 구동 디바이스의 증폭율 편차에 상관없이 토너 세이브 모드(Toner Save Mode)에서 안정된 광파워를 출력하여 토너 세이브 모드에서도 안정된 화상을 출력할 수 있도록 한 화상형성장치의 광파워 제어장치에 관한 것이다.

당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 일반적인 광주사장치로서 LSU(Laser Scanning Unit)는 복사기, 프린터, 팩시밀리, 복합기 등과 같이 인쇄용지에 화상을 형성하여 인쇄하는 화상형성장치에 적용되어, 레이저 다이오드와 같은 광원으로부터 출사된 광빔을 화상형성장치의 감광매체에 주사하여 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성토록 하는 장치이다.

상기와 같은 광주사장치를 포함하는 화상형성장치는 통상적으로, 레이저 다이오드와 포토 다이오드(PD; Photo Diode)로 이루어지는 레이저 다이오드 모듈과; 상기 포토 다이오드를 통과하여 흐르는 모니터 전류를 전압으로 환산하여 레이저 다이오드 모듈에서 발생하는 광파워를 조절케 하는 가변저항 소자; 화상형성을 위한 비디오 신호와 상기 포토 다이오드의 전압 레벨을 비교하여 온/오프를 결정하는 비교소자; 및 상기 레이저 다이오드를 구동하는 구동 디바이스; 등을 구비하여 이루어지는 광파워 제어장치를 포함한다.

상기한 광파워 제어장치에서 레이저 다이오드를 직접 구동하는 구동 디바이스는 고속용 스위칭 트랜지스터 또는 FET 등으로 구성되는 데, 상기 고속용 스위칭 트랜지스터의 경우 실제 증폭율(hfe) 사양(spec.)은 160~320 정도이다. 이와 같은 레이저 다이오드 구동 트랜지스터의 증폭율은 정상적인 화상형성시(프린트시), 증폭율에 차이가 발생하더라도 화상에 영향을 줄 만큼 큰 차이를 내진 않는다. 그러나, 토너 세이브 모드(Toner Save Mode)로 프린트시, 비디오 신호를 반으로 줄임으로써, 즉 온 타임(On Time)을 반으로 줄임으로써 현상기에 달라붙는 토너의 양이 감소하여 토너 세이브를 구현하기 때문에, 토너 세이브 모드로 인쇄할 때 레이저 다이오드 구동 트랜지스터로 증폭율이 200 이하인 구동 트랜지스터를 사용하는 경우 광주사장치의 광파워에 영향을 미처 실제 화상의 품질이 현격히 떨어지는 현상이 나타나는 문제점이 있었다. 참고로, 증폭율이 220 이상인 레이저 다이오드 구동 트랜지스터를 사용했을 때의 실제 측정한 비디오 파형을 도 1a에 나타내 보였고, 증폭율이 180 이하인 레이저 다이오드 구동 트랜지스터를 사용했을 때의 실체 측정한 비디오 파형을 도 1b에 나타내 보였다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화상형성장치의 광주사장치에 포함되는 레이저 다이오드를 구동하는 구동 디바이스의 증폭율 편차에 상관없이 토너 세이브 모드(Toner Save Mode)에서 안정된 광파워를 출력하여 토너 세이브 모드에서도 안정된 화상을 출력할 수 있도록 한 화상형성장치의 광파워 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 화상형성장치에서 광주사장치의 광파워를 제어하는 제어장치에 있어서, 레이저 다이오드와 포토 다이오드로 이루어진 레이저 다이오드 모듈; 상기 레이저 다이오드 모듈을 구동하기 위한 구동 트랜지스터; 상기 레이저 다이오드 모듈의 광파워를 제어하기 위한 광파워 제어기; 상기 구동 트랜지스터의 에미터 전압을 피드백하여 상기 광파워 제어기에 제공하기 위한 에미터 전압 제공 디바이스;를 포함하고, 상기 광파워 제어기는 실험실에서 측정한 기준 구동 트랜지스터의 기준 에미터 전압을 저장하고, 상기 화상형성장치의 토너 세이브 모드 동작시 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에미터 전압을 비교하여 상기 피드백 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 작은 경우 상기 광파워를 상기 기준 에미터 전압에 상응하는 광파워로 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저 다이오드 모듈을 경유한 전류를 모니터하기 위한 전류 모니터 디바이스; 상기 구동 트랜지스터의 베이스 단을 제어하기 위한 구동 트랜지스터 제어소자; 상기 광파워 제어기에서 제공되는 이진(binary) 광파워 값을 전압으로 변환하여 상기 구동 디바이스 제어소자에 인가하기 위한 디지털/아날로그(D/A) 변환기; 상기 전류 모니터 디바이스에 걸리는 전압값을 피드백하여 상기 광파워 제어기에 제공하기 위한 아날로그/디지털 변환기;를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 기준 구동 트랜지스터는 증폭율 이 220 이상인 트랜지스터이고; 상기 전류 모니터 디바이스는 가변저항으로, 그 일단은 상기 레이저 다이오드 모듈에 접속되고 그 타단은 상기 아날로그/디지털 변환기에 접속되고; 상기 구동 트랜지스터 제어소자는 FET이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광파워 제어기는, 상기 기준 에미터 전압을 저장하기 위한 기준 에미터 전압 저장부; 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에이터 전압을 비교하기 위한 에미터 전압 비교부; 상기 레이저 다이오드 모듈의 기준 광량 값을 저장하는 기준 광파워 저장부; 및 상기 각 부를 제어하며 상기 디지털/아날로그 디바이스에 이진 광파워 값을 제공하는 제어부;를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 제어부의 내부 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치는, 레이저 다이오드(12)와 포토 다이오드(14)로 이루어진 레이저 다이오드 모듈 (10)과; 레이저 다이오드 모듈(10)을 구동하기 위한 구동 트랜지스터(Q1); 레이저 다이오드 모듈(10)의 광파워를 제어하기 위한 광파워 제어기(APC; Auto Power Controller)(100); 구동 트랜지스터(Q1)의 에미터 전압을 피드백하여 광파워 제어기(100)에 제공하기 위한 에미터 전압 제공 디바이스로서 제2 아날로그/디지털(A/D) 변환기(400);를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치는, 레이저 다이오드 모듈(10)의 포토 다이오드(14)를 경유한 전류를 모니터하기 위한 전류 모니터 디바이스로서 가변저항(VR)과; 구동 트랜지스터(Q1)의 베이스 단을 제어하기 위한 구동 트랜지스터 제어소자로서 FET(Q2); 광파워 제어기(100)에서 제공되는 이진 광파워 값을 전압으로 변환하여 FET(Q2)에 인가하기 위한 디지털/아날로그(D/A) 변환기(200); 가변저항(VR)에 걸리는 전압값을 피드백하여 광파워 제어기(100)에 제공하기 위한 제1 아날로그/디지털(A/D) 변환기(300);를 포함한다. 도 2에서 미설명된 도면부호들 R1~R4 등은 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치를 구성하기 위한 주변소자들이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명에 따른 광파워 제어기(100)는 특징적으로 실험실에서 측정한 기준 구동 트랜지스터의 기준 에미터 전압을 저장하고, 상기 화상형성장치의 토너 세이브 모드 동작시 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에미터 전압을 비교하여 상기 피드백 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 작은 경우 상기 광파워를 상기 기준 에미터 전압에 상응하는 광파워로 증가시킨다. 이를 위해 광파워 제어기(100)는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 기준 에미터 전압을 저장하기 위한 기준 에 미터 전압 저장부(110)와; 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에이터 전압을 비교하기 위한 에미터 전압 비교부(120); 레이저 다이오드 모듈(10)의 기준 광량 값을 저장하는 기준 광파워 저장부(130); 및 상기 각 부(110, 120, 130)를 제어하며 D/A 변환기(200)에 이진(binary) 광파워 값을 제공하는 제어부(140);를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 기준 구동 트랜지스터는 증폭율이 220 이상인 트랜지스터로 한정한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

사용자가 종이에 인쇄하는 토너의 양을 조절하여 소모품 유지비를 절감하기 위해 토너 세이브 모드를 선택하면, 광파워 제어기(100)에서 미리 설정된 광파워에 해당하는, 즉 토너 세이브 모드에 해당하는 전압이 D/A 변환기(200)로 출력된다. 상기 토너 세이브 모드에 해당하는 전압이 D/A 변환기(200)에 인가되면, D/A 변환기(200)는 FET(Q2)의 베이스에 일정 전원을 인가한다. FET(Q2)에 일정 전원이 인가되면, FET(Q2)는 턴-온되고, FET(Q2)가 턴-온되면, 구동 트랜지스터(Q1)의 베이스에 일정전원이 인가되어 구동 트랜지스터(Q1)도 턴-온된다.

구동 트랜지스터(Q1)가 턴-온되면, 구동 트랜지스터(Q1)는 아래의 공식에 따라 레이저 다이오드 모듈(10)의 레이저 다이오드(12)에 증폭된 전류를 인가한다.

Ie = (1+hfe)*Ib

상기 공식에서 Ie는 구동 트랜지스터의 에미터 전류이고, Ib는 베이스 전류, hfe는 구동 트랜지스터의 증폭율이다.

상기 공식에 의해 증폭된 전류가 레이저 다이오드(12)에 인가되면, 레이저 다이오드(12)는 발광하게 되고, 이에 따라 포토 다이오드(14)는 레이저 다이오드(12)의 발광 광량 만큼 온(ON)되어, 모니터 전류(Im)를 가변저항(VR)을 통해 흐르게 한다. 모니터 전류(Im)는 가변저항(VR)에 의해 전압으로 변환되며, 이는 레이저 다이오드 모듈(10)에서 발생하는 광파워 값에 대응한다. 가변저항(VR)에 의해 전압으로 환산된 광파워 값은 제1 A/D 변환기(300)를 통해 광파워 제어기(100)에 입력된다.

제1 A/D 변환기(300)를 통해 상기 광파워 값이 광파워 제어기(100)에 입력되면, 광파워 제어기(100)의 에미터 전압 비교부(120)는 제2 A/D 변환기(400)를 통해 피드백된 구동 트랜지스터(Q1)의 에미터 전압을, 증폭율 220 이상의 기준 구동 트랜지스터를 실험실에서 측정한 기준 에미터 전압과 비교하여, 상기 피드백된 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 작은 경우, 제어부(140)는 기준 광파워 저장부(130)에 저장된 기준 광파워 값을 이용하여 레이저 다이오드 모듈(10)의 광파워를 증가시켜 에미터 전압을 기준 값에 일치시킨다. 즉, 제1 A/D 변환기(300)에 인가되는 광파워 값은 광파워 제어기(100)의 기준 광파워 값과 동일하게 되도록 제어된다. 한편, 상기 피드백된 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 크거나 같으면, 제어부(140)는 현재 상태를 유지한다.

이로써, 본 발명은 토너 세이브 모드에서 안정된 광파워를 출력하여 안정된 화상을 출력하게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 화상형성장치의 광파워 제어장치는, 광주사장치(LSU; Laser Scanning Unit)에 포함되는 레이저 다이오드 모듈을 구동하는 구동 디바이스의 증폭율 편차에 상관없이 토너 세이브 모드(Toner Save Mode)에서 안정된 광파워를 출력하여 토너 세이브 모드에서도 안정된 화상을 출력할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims

화상형성장치에서 광주사장치의 광파워를 제어하는 제어장치에 있어서,

레이저 다이오드와 포토 다이오드로 이루어진 레이저 다이오드 모듈;

상기 레이저 다이오드 모듈을 구동하기 위한 구동 트랜지스터;

상기 레이저 다이오드 모듈의 광파워를 제어하기 위한 광파워 제어기;

상기 구동 트랜지스터의 에미터 전압을 피드백하여 상기 광파워 제어기에 제공하기 위한 에미터 전압 제공 디바이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 광파워 제어기는 실험실에서 측정한 기준 구동 트랜지스터의 기준 에미터 전압을 저장하고, 상기 화상형성장치의 토너 세이브 모드 동작시 상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에미터 전압을 비교하여 상기 피드백 에미터 전압이 상기 기준 에미터 전압 보다 작은 경우 상기 광파워를 상기 기준 에미터 전압에 상응하는 광파워로 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 레이저 다이오드 모듈을 경유한 전류를 모니터하기 위한 전류 모니터 디바이스;

상기 구동 트랜지스터의 베이스 단을 제어하기 위한 구동 트랜지스터 제어소자;

상기 광파워 제어기에서 제공되는 이진 광파워 값을 전압으로 변환하여 상기 구동 디바이스 제어소자에 인가하기 위한 디지털/아날로그(D/A) 변환기;

상기 전류 모니터 디바이스에 걸리는 전압값을 피드백하여 상기 광파워 제어기에 제공하기 위한 아날로그/디지털 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 기준 구동 트랜지스터는 증폭율이 220 이상인 트랜지스터인 것을 특징 으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 광파워 제어기는,

상기 기준 에미터 전압을 저장하기 위한 기준 에미터 전압 저장부;

상기 기준 에미터 전압과 상기 피드백 에이터 전압을 비교하기 위한 에미터 전압 비교부;

상기 레이저 다이오드 모듈의 기준 광량 값을 저장하는 기준 광파워 저장부; 및

상기 각 부를 제어하며 상기 디지털/아날로그 디바이스에 이진 광파워 값을 제공하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 광파워 제어장치.