KR101814121B1 - 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 - Google Patents
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Abstract
전자 사진 방식의 화상 형성 장치가 개시된다. 개시된 화상 형성 장치는 제1 및 제2 광빔을 주사하는 광 주사 장치와 광 주사 장치에서 주사되는 제1 광빔의 일부를 수광하여 제1 수평 동기 신호를 생성하는 동기 신호 검출부와, 광 주사 장치를 제어하는 비디오 신호 처리부;를 포함하며, 비디오 신호 처리부는 동기 신호 검출부로부터 전달받은 제1 수평 동기 신호에 동기 신호 오프셋을 카운트한 뒤 제2 광빔에 대한 제2 수평 동기 신호를 발생하는 제2 수평 동기 신호 발생부와, 입력데이터로부터 비디오 데이터를 생성하고 제1 및 제2 수평 동기 신호에 동기되어 광 주사 장치를 제어하는 비디오 컨트롤러를 구비한다.
Description
본 개시는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 복수의 광빔을 주사하는 광 주사 장치를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치는 광 주사 장치를 이용하여 감광 드럼에 광빔을 주사하여 정전 잠상을 형성하고, 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하고, 현상된 토너상(toner image)를 인쇄매체에 전사하여 황상을 형성한다. 광 주사 장치가 감광 드럼에 광빔을 정확한 타이밍으로 주사하기 위하여, 주사되는 광빔의 수평 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출 장치가 필요하다.
통상적으로 칼라 화상을 구현하기 위하여 광 주사 장치는 하나 또는 두 개의 회전 다면경을 이용하여 복수의 광빔들을 주사하게 되는데, 회전 다면경의 중심으로 기준으로 광빔들이 좌우 대칭되게 입사되도록 광원들이 배치된다. 가령, 하나의 회전 다면경을 사용하는 경우에는 회전 다면경의 중심을 기준으로 좌, 우 각각에 2 칼라씩 광빔들이 입사되도록 광원들을 배치하고, 두 개의 회전 다면경을 사용하는 경우에는 각 회전 다면경의 중심을 기준으로 좌, 우 각각에 1 칼라씩 광빔들이 입사되도록 광원들을 배치한다. 하나의 회전 다면경을 갖는 광 주사 장치에서 종래의 동기 신호 검출 장치는 2개의 빔 검출 센서를 사용하여 수평 동기 신호를 검출하고, 두 개의 회전 다면경을 갖는 광 주사 장치에서 종래의 동기 신호 검출 장치는 4개의 빔 검출 센서를 사용하여 수평 동기 신호를 검출한다. 검출된 수평 동기 신호들은 비디오 컨트롤러(Printer Video Controller: PVC)에 전달된다. 비디오 컨트롤러는 전달받은 각각의 수평 동기 신호를 기준으로 각각의 비디오 데이터를 광 주사 장치내의 광원 구동부(Laser Diode Driver: LDD)에 전송하고, 광원 구동부는 그에 따라 광원을 온/오프 제어하여 광빔이 출사하도록 한다.
복수의 광빔에 대응하여 빔 검출 센서를 복수개 마련하게 되면, 부품수의 증가에 따라 재료비가 증가하고 불량요인이 증가하게 될 뿐만 아니라, 온도 변화로 감도 특성이 변화하거나 센서 검출면이 더러워지는 등의 불균일한 변화가 발생하여 각각의 빔 검출 센서의 검출 타이밍에 미묘한 어긋남이 생기고 화질저하가 발생하게 되는 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 화상 형성 장치를 제시하고자 한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 화상 형성 장치는 제1 및 제2 광빔을 주사하는 광 주사 장치; 광 주사 장치에서 주사되는 제1 광빔의 일부를 수광하여 제1 수평 동기 신호를 생성하는 동기 신호 검출부; 및 동기 신호 검출부로부터 제1 수평 동기 신호가 전달되면 동기 신호 오프셋을 카운트한 뒤 제2 광빔에 대한 제2 수평 동기 신호를 발생하는 제2 수평 동기 신호 발생부와, 제1 및 제2 수평 동기 신호에 기초하여 광 주사 장치에 비디오 데이터를 전달하는 비디오 컨트롤러를 구비한 비디오 신호 처리부;를 포함한다.
동기 신호 오프셋은 광 주사 장치 내의 제1 및 제2 광빔의 기하학적 배치 관계에 의해 결정될 수 있다.
광 주사 장치는, 제1 및 제2 광빔을 출사하는 광원부; 복수의 반사면을 가지는 광편향기; 및 광원부에서 출사된 제1 및 제2 광빔을 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함할 수 있다. 입사광학계는 콜리메이팅 렌즈, 실린드리컬 렌즈, 및 개구 소톱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 광 주사 장치는 광편향기에 의해 편향된 제1 및 제2 광빔을 서로 다른 피주사면에 각각 결상시키는 결상광학계를 더 포함할 수 있다.
광편향기는 회전 다면경일 수 있다. 이러한 회전 다면경은 적어도 5개의 반사면을 가질 수 있다. 동기 신호 오프셋은 광편향기의 회전속도, 광편향기에 입사되는 제1 및 제2 광빔의 입사각도, 광편향기의 외접경의 크기, 광편향기에 입사되는 제1 및 제2 광빔의 광편향기의 중심으로부터의 거리, 및 광편향기의 반사면 개수로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 변수에 의해 결정될 수 있다.
광원부 및 입사광학계는 제1 및 제2 광빔이 광편향기의 중심을 기준으로 양쪽에서 주사되도록 배치될 수 있다.
동기 신호 검출부는 광 주사 장치의 광편향기의 개수와 같은 개수의 빔 검출 센서를 구비할 수 있다.
광 주사 장치는, 제1 내지 제4 광빔을 출사하는 광원부; 복수의 반사면을 가지는 하나의 광편향기; 및 광원부에서 출사된 제1 및 제3 광빔을 광편향기의 일 반사면으로 입사시키고, 광원부에서 출사된 제2 및 제4 광빔을 광편향기의 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며, 동기 신호 검출부는 제1 광빔의 일부를 수광하는 하나의 빔 검출 센서를 구비할 수 있다.
또는, 광 주사 장치는, 제1 내지 제4 광빔을 출사하는 광원부; 복수의 반사면을 각각 가지는 제1 및 제2 광편향기; 및 광원부에서 출사된 제1 및 제2 광빔을 제1 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키고, 광원부에서 출사된 제3 및 제4 광빔을 제2 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며, 동기 신호 검출부는 제1 광빔의 일부를 검출하는 제1 빔 검출 센서와 제3 광빔의 일부를 검출하는 제2 빔 검출 센서를 구비할 수 있다.
비디오 신호 처리부는 중앙 연산 장치이거나 하이퍼 프린트 비디오 컨트롤러일 수 있다.
개시된 실시예에 의한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 하나의 회전 다면경에 하나의 빔 검출 센서를 사용하므로 재료비가 절감되며, 부품수의 줄임에 따라 불량 요인을 감소시킬 수 있다. 나아가, 하나의 회전 다면경에 하나의 빔 검출 센서를 사용하므로 복수의 빔 검출 센서을 사용할 때 발생될 수 있는 수평 동기 신호의 검출 타임의 어긋남과 이에 의해 발생되는 화상저하 등의 문제점을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치에서 동기 신호 검출 장치 및 이것이 적용되는 광 주사 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 화상 형성 장치의 블록도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 화상 형성 장치에서 광 주사 장치의 광학적 배치를 도시한다.
도 5는 수평 동기 신호 처리의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 회전 다면경의 회전에 따라 주사되는 광빔을 도시한다.
도 7은 수평 동기 신호 처리를 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치에서 동기 신호 검출 장치 및 이것이 적용되는 광 주사 장치를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 화상 형성 장치의 블록도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 화상 형성 장치에서 광 주사 장치의 광학적 배치를 도시한다.
도 5는 수평 동기 신호 처리의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 회전 다면경의 회전에 따라 주사되는 광빔을 도시한다.
도 7은 수평 동기 신호 처리를 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치에서 동기 신호 검출 장치 및 이것이 적용되는 광 주사 장치를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치를 개략적으로 보여준다.
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.
본 명세서에서 주주사 방향이라 함은 광편향기(도 1의 140)에 의해 편향되어 주사되는 광빔의 주사방향으로 정의되며, 부주사 방향이라 함은 광편향기(140)에 의해 편향되는 광빔 중 중심광빔(도 1의 CB)의 진행방향과 주주사 방향에 동시에 수직한 방향으로 정의된다. 부주사 방향은 광편향기(140)의 회전축 방향과 같다. 한편, 주주사 평면은 광편향기(140)에 의해 편향되어 주사되는 광빔이 휩쓰는 평면으로 정의되며, 부주사 평면은 주주사 방향에 수직한 평면으로 정의된다. 광빔의 광경로는 반사미러와 같은 광경로 변경부재에 의해 변경될 수 있으므로, 주주사 방향 및 부주사 방향은 광경로가 변경됨에 따라 바뀔 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서, 광 주사 장치(100)와 비디오 신호 처리부(200)를 도시하며, 도 2는 이러한 화상 형성 장치의 블록도를 도시한다. 도 1에 도시된 광 주사 장치(100)는 주주사 평면에서 본 광학적 배치이며, 편의상 결상광학계(150)는 광경로가 접히지 않는 상태로 도시된다. 도 3은 본 실시예의 광 주사 장치(100)의 부주사 평면에서 본 개략적인 광학적 배치를 도시하며, 편의상 광 주사 장치(100)의 전체 광학계 역시 광경로가 접히거나 편향되지 않은 상태로 도시된다. 도 4는 광 주사 장치(100)에서 결상광학계 배치의 구체적인 일 예를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 화상 형성 장치는 광 주사 장치(100)와, 광 주사 장치(100)에 비디오 데이터를 전송하는 비디오 신호 처리부(200)를 포함한다.
광 주사 장치(100)는 광원부(110), 광편향기(140), 및 동기 신호 검출부(160)를 포함한다.
광원부(110)는 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 화상정보에 따라 변조되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 방출하는 것으로, 예를 들어 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저 다이오드일 수 있다.
제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 광편향기(100)가 양측으로 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주사하도록 배치된다. 예를 들어, 도 1에 도시되듯이, 제1 및 제3 광원(110a, 110c)은 광편향기(100)의 우측으로 제1 및 제2 광빔(L1, L2)이 주사되도록 배치되고, 제2 및 제4 광원(110b, 110d)은 광편향기(100)의 좌측으로 제2 및 제4 광빔(L2, L4)이 주사되도록 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)이 광편향기(140)에 서로 평행하게 입사되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 광방출면이 같은 방향을 향하도록 배치되므로, 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)은 하나의 회로기판(170) 상에 용이하게 설치될 수 있다. 회로기판(170)에는 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)을 구동하는 광원 구동부(도 4의 190)나 광파워 조정을 위한 가변저항 등을 구성하는 회로소자들(175)이 실장되어 있을 수 있다. 이와 같이 광원부(110)가 하나의 회로기판(170) 상에 설치됨으로써, 회로기판(170)에 실장되는 전자부품들(175)의 개수를 줄이고 광 주사 장치(100)의 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 물론, 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)의 배치는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제3 광원(110a, 110c)이 설치되는 기판과 제2 및 제4 광원(110b, 110d)이 설치되는 기판이 서로 분리되어 있을 수도 있다.
광편향기(140)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 각기 제1 내지 제4 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 주주사 방향으로 편향하여 주사하는 장치이다. 광편향기(140)는 6개의 반사면을 갖는 다면경(polygon mirror)(즉, 육면경(hexagon mirror))이 스핀들 모터와 같은 (도시되지 않은) 구동 수단에 의해 일정 속도로 회전되는 회전 다면경일 수 있다.
광편향기(140)가 시계방향으로 회전한다고 할 때, 제1 및 제3 광빔(L1, L3)은 광편향기(140)의 일 반사면(140a)에서 반사되어 제1 및 제3 피주사면(S1, S3)에 일 방향(171)으로 주사되고, 제2 및 제4 광빔(L2, L4)은 광편향기(140)의 다른 반사면(140b)에서 반사되어 제2 및 제4 피주사면(S2, S4)에 상기 방향(171)에 반대되는 방향(172)으로 주사될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 광빔(L1, L2)과 제3 및 제4 광빔(L3, L4)이 광편향기(140)를 중심으로 반대칭 주사되는 구조를 갖는다. 여기서, 광편향기(140)의 일 반사면(140a)은 어느 특정 반사면을 지칭하는 것이 아니고 제1 및 제3 광빔(L1, L3)의 입사 위치에 놓이는 반사면을 지칭한다. 타 반사면(140b) 역시 제2 및 제4 광빔(L2, L4)의 입사 위치에 놓이는 반사면을 지칭한다.
제1 및 제3 광원(110a, 110c)은 도 3에 도시된 바와 같이, 부주사 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 이 경우, 도 1에서 도시된 바와 같이 주주사 평면상에서는 제1 및 제3 광원(110a, 110c)이 서로 겹쳐져 보이게 된다. 제2 및 제4 광원(110b, 110d) 역시 부주사 방향으로 나란히 배치되어, 도 1에서는 제2 및 제4 광원(110b, 110d)이 서로 겹쳐져 보이게 된다. 나아가, 도 3에 도시되듯이, 광편향기(140)에 입사되는 제1 및 제3 광빔(L1, L3)은 광편향기(140)의 일 반사면(140a)에 부주사 방향으로 서로 다른 각도로 경사 입사될 수 있으며, 제2 및 제4 광빔(L2, L4)은 광편향기(140)의 타 반사면(140b)에 부주사 방향으로 서로 다른 각도로 경사 입사될 수 있다. 경우에 따라서는 제1 및 제3 광빔(L1, L3)은 광편향기(140)의 일 반사면(140a)에 평행 입사될 수 있으며, 제2 및 제4 광빔(L2, L4) 역시 광편향기(140)의 타 반사면(140b)에 평행 입사될 수 있다.
광원부(110)와 광편향기(140) 사이의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 광경로 상에는 입사광학계(120)가 마련될 수 있다. 입사광학계(120)는 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d), 실린드리컬 렌즈(125ac, 125bd), 및 슬릿(123a, 123b, 123c, 123d) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(121a, 121b, 121c, 121d)는 광원부(110)로부터의 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 각각 평행광 혹은 수렴광으로 만들어 주는 집광 렌즈이다. 실린드리컬 렌즈(125ac, 125bd)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주주사방향 및/또는 부주사방향에 대응되는 방향으로 집속시킴으로써, 광편향기(140)의 반사면에 선형으로 결상시키는 왜상 렌즈(anamorphic lens)이다. 이때, 제1 광빔(L1)과 제3 광빔(L3)은 도 3에 도시된 바와 같이 부주사 방향으로 소정 간격 이격된 채, 서로 인접하여 광편향기(140)로 입사될 수 있으므로, 제1 광빔(L1)과 제3 광빔(L3)에 대해 하나의 실린드리켈 렌즈(125ac)가 공용될 수 있다. 마찬가지로, 제2 광빔(L2)과 제4 광빔(L4)에 대해 하나의 실린드리켈 렌즈(125bd)가 공용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로 상에 실린드리컬 렌즈(125ac, 125bd)가 개별적으로 마련될 수도 있을 것이다. 슬릿(123a, 123b, 123c, 123d)은 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 직경과 형상을 조절한다.
결상광학계(150)는 수렴 기능과 fθ특성을 갖는 주사 광학 수단으로, 광편향기(140)에 의해 편향되는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)이 각각 제1 내지 제4 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 결상되게 한다. 이러한 결상광학계(150)는 제1 군의 결상광학렌즈(151ac, 151bd) 및 제2 군의 결상광학렌즈(153a, 153b, 153c, 153d)를 포함할 수 있다. 제1 군의 결상광학렌즈(151ac, 151bd) 및 제2 군의 결상광학렌즈(153a, 153b, 153c, 153d) 각각은 일례로 그 양면이 원환체 표면을 갖는 원환체 렌즈가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 광빔(L1)과 제3 광빔(L3)은 광편향기(140)의 근방에서 서로 인접하므로, 광편향기(140)에 인접하여 위치하는 제1 군의 일 결상광학렌즈(151ac)는 광편향기(140)에서 반사되는 제1 광빔(L1)과 제3 광빔(L3)에 대해 공용될 수 있다. 마찬가지로, 제1 군의 다른 결상광학렌즈(151cd) 역시 광편향기(140)에서 편향되는 제2 광빔(L2)과 제4 광빔(L4)에 대해 공용될 수 있다. 경우에 따라서, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로상에 개별적으로 제1 군의 결상광학렌즈(151ac, 151bd)가 마련될 수 있음은 물론이다. 나아가, 본 실시예는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로상에 2매의 렌즈가 배치된 결상광학계(150)를 예로 들어 설명하고 있으나, 이는 일 예시일 뿐이며, 결상광학계의 광학적 구성은 다양하게 변형될 수 있다. 가령, 결상광학계(150)는 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각의 광경로에 1매 또는 3매 이상의 렌즈가 배치되어 구성될 수도 있다.
도 4는 본 실시예의 광 주사 장치(100)에서 결상광학계 배치의 구체적인 일 예를 도시한다. 광 주사 장치(100)를 이루는 광학부품들은 하우징(180) 내에 밀폐되며, 창(window)(181)을 통해 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)은 외부로 주사된다. 이러한 광 주사 장치(100)는 후술하는 바와 같이 화상 형성 장치에 채용되어, 제1 내지 제4 피주사면(S1, S2, S3, S4)에 해당되는 감광드럼들(도 9의 31)에 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주사한다. 이때, 감광드럼들(31)의 위치는 화상 형성 장치 내의 기구적 배치에 의해 제한될 수 있으므로, 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 결상광학계(150) 상의 광경로는 미러(M1, M2, M3, M4, M5, M6)에 의해 감광드럼들(31)의 배치에 대응하여 적절히 설계될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 실시예의 동기 신호 검출부(160)는 하나의 빔 검출 센서(161)를 구비한다. 빔 검출 센서(161)는 예를 들어 포토 다이오드이거나 포토 센서 IC일 수 있다.
빔 검출 센서(161)는 광편향기(140)에서 주사되는 제1 광빔(L1)의 일 주사 주기의 시작단을 검출하도록, 광편향기(140)의 일 반사면(140a)에서 반사되는 제1 광빔(L1)의 일 주사 구간의 시작단 직전의 제1 광빔(이하, 동기 검출용 광빔)(L1′)이 향하는 위치에 배치될 수 있다. 빔 검출 센서(161)에 검출되는 동기 검출용 광빔)(L1′)은 제1 광빔(L1)의 주사 시작을 의미하는 수평 동기 신호(이하, 제1 수평 동기 신호)로 변환된다. 전술한 바와 같이, 주주사 평면에서 보았을 때, 제3 광빔(L3)은 제1 광빔(L1)과 함께 광편향기(140)에 함께 입사되고 주사되므로, 제3 광빔(L3)은 제1 광빔(L1)과 같은 동기를 갖는다. 즉, 빔 검출 센서(161)에서 검출되는 제1 수평 동기 신호는 제3 광빔(L3)의 수평 동기 신호이기도 하다.
본 실시예는, 하나의 광편향기(140)에 대해 하나의 빔 검출 센서(161)를 구비하고, 후술하는 바와 같이 하나의 빔 검출 센서(161)로서 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 전체에 대한 동기신호를 처리하도록 함으로써, 동기 신호 검출부(160)의 구성을 간략히 하여 재료비를 절감하고 불량 요소를 감소시킬 수 있다. 종래의 광 주사 장치에서 복수의 빔 검출 센서가 마련된 경우, 온도 변화로 복수의 빔 검출 센서의 감도 특성이 서로 다르게 변화하거나 빔 검출 센서의 검출면이 더러워지는 등의 불균일한 변화가 발생되어 빔 검출 센서 각각의 동기 신호 검출 타이밍에 미묘한 어긋남이 생기고 화상의 화질저하가 발생될 수 있는데, 본 실시예는 하나의 빔 검출 센서(161)를 구비함으로써 복수의 빔 검출 센서를 구비함에 따른 문제점들을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 동기 검출용 광빔(L1′)은 제1 광원(110a)에 인접한 위치로 향하게 되므로, 빔 검출 센서(161)를 광원부(110)와 함께 하나의 회로기판(170)에 설치할 수 있다. 이와 같이, 하나의 회로기판(170)으로 광원부(110)와 빔 검출 센서(161)를 동시에 설치함으로써, 부품수를 줄여 제조원가를 절감시키고 조립을 간편하게 할 수 있다. 빔 검출 센서(161)가 설치되는 회로기판과 광원부(110)가 설치되는 회로기판(170)이 분리될 수 있음은 물론이다.
빔 검출 센서(161)와 광편향기(140) 사이에는 동기 검출용 광빔(L1′)을 빔 검출 센서(161)에 집속하게 하는 동기 검출 렌즈(165)가 개재될 수 있다. 경우에 따라서는 광경로 변경부재(예를 들어, 미러)(미도시)가 동기 검출용 광빔(L1′)의 광경로 상에 배치되어, 빔 검출 센서(161)의 배치를 좀 더 자유롭게 할 수 있다.
빔 검출 센서(161)에서 검출되는 제1 수평 동기 신호는 A/D 변환을 거쳐 비디오 신호 처리부(200)에 전달된다.
도 2를 참조하면, 비디오 신호 처리부(200)는 제2 수평 동기 신호 발생부(210)와 비디오 컨트롤러(220)를 포함한다. 비디오 신호 처리부(200)는 화상 형성 장치의 메인 보드내의 중앙 연산 장치(CPU)이거나 하이퍼 프린트 비디오 컨트롤러(Hyper Print Video Controller; HPVC)일 수 있다.
제2 수평 동기 신호 발생부(210)는 빔 검출 센서(161)로부터 전송받은 제1 수평 동기 신호(Hsync1)를 입력받아, 제2 수평 동기 신호(Hsync2)를 발생한다.
도 5는 수평 동기 신호 처리의 일 예를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 비디오 컨트롤러(220)는 빔 검출 센서(161)에서 검출된 제1 및 제2 수평 동기 신호(Hsync1, Hsync2)를 기준으로 제1 내지 제4 비디오 데이터(VDO1, VDO2, VDO3, VDO4)를 광원 구동부(190)에 전달한다. 제1 내지 제4 비디오 데이터(VDO1, VDO2, VDO3, VDO4)는 일 예로 각각 흑색(K), 시안(C), 마젠타(M), 엘로우(Y)의 색상에 대응되는 비디오 데이터일 수 있다. 광원 구동부(190)는 제1 및 제2 수평 동기 신호(Hsync1, Hsync2)에 동기되어 전달받은 제1 내지 제4 비디오 데이터(VDO1, VDO2, VDO3, VDO4)에 따라 제1 내지 제4 광원(도 1의 110a, 110b, 110c, 110d)을 제어하여 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)이 출사하도록 한다. 이때, 제2 수평 동기 신호(Hsync2)는 제1 수평 동기 신호(Hsync1)와 시간 T만큼의 시간차를 두고 발생된다. 이때, 시간 T는 제2 수평 동기 신호(Hsync2)를 발생하기 위해 제1 수평 동기 신호(Hsync1)를 기준으로 카운팅되는 동기 신호 오프셋으로 이해될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 회전 다면경의 회전에 따라 주사되는 광빔의 경로를 예시적으로 도시하는 것으로, 동기 신호 오프셋을 설명한다. 도 6a 내지 도 6c에서 광편향기(140)는 시계방향으로 각속도 ω로 회전한다. 한편, 광편향기(140)의 반사면들(예를 들어, M1이나 M3) 각각은 유효 주사 영역(R2)과 유효 주사 영역(R2)의 시작단에 인접한 동기 반사 영역(R1)으로 나뉘어질 수 있다. 여기서, 참조번호 M1이나 M3는 어느 특정 반사면을 지칭하는 것이 아니고 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 입사 위치에 놓이는 반사면을 지칭한다.
도 6a를 참조하면, 광편향기(140)의 제1 반사면(M1)의 동기 반사 영역(R1)에 제1 광빔(L1)이 입사하고, 제2 광빔(L2)은 제2 반사면(M2)에 입사한다. 동기 반사 영역(R1)에서 반사된 제1 광빔(L1)은 동기 검출용 광빔(L1′)으로서 빔 검출 센서(도 1의 161)로 입사되어 제1 동기 검출 신호를 발생시킨다. 도 6b를 참조하면, 광편향기(140)가 시계방향으로 약간 회전하게 되면, 제1 반사면(M1)의 유효 주사 영역(R2)의 시작지점이 제1 광빔(L1)이 조사되는 위치로 이동되며, 제1 광빔(L1)은 유효 주사 영역(R2)에서 반사되어 제1 피주사면(도 1의 S1)으로 향하게 된다. 도 6b에서 제2 광빔(L2)은 아직 유효하게 주사되고 있지 않다. 도 6c는 광편향기(140)가 시계방향으로 θ만큼 더 회전하여 제3 반사면(M3)의 유효 주사 영역(R2)의 시작지점이 제2 광빔(L2)이 조사되는 위치로 이동된 것을 나타낸다. 제2 광빔(L2)은 제3 반사면(M3)의 유효 주사 영역(R2)에서 반사되어 제2 피주사면(도 1의 S2)으로 향하게 된다.
도 6b가 제1 광빔(L1)의 유효한 주사의 시작을 나타내고 도 6c가 제2 광빔(L2)의 유효한 주사의 시작을 나타낸다고 할 때, 시간 θ/ω는 제1 광빔(L1)의 주사와 제2 광빔(L2)의 주사의 시간차가 되며, 제1 수평 동기 신호에 대한 가상적인 제2 수평 동기 신호의 동기 신호 오프셋(즉, 도 5에서 T)에 해당된다. 각도 θ는 광편향기(140)의 외접경, 광편향기(140)의 반사면의 개수, 광편향기(140)로의 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 입사각도, 광편향기(140) 중심으로부터의 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 거리 등의 기하학적 배치와 관련된 설계 변수에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 동기 신호 오프셋 T는 광편향기(140)의 회전 속도 ω와 광편향기(140)를 중심으로 한 기하학적 설계변수에 의해 결정될 수 있다..
다음으로, 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하여 본 실시예의 화상 형성 장치의 동작을 설명하기로 한다.
먼저 화상 형성 장치의 비디오 신호 처리부(200)에 인쇄 명령이 입력되면, 광 주사 장치(100)의 광편향기(140)를 구동하는 모터를 구동하여 모터의 상태를 체크한다. 광편향기(140)의 모터 구동이 정상이면, 비디오 신호 처리부(200)는 광원부(110)의 전원 인가 신호를 이네이블(enable)하고 샘플 및 홀딩 신호(sample & hold signal)을 이네이블하여, 광원부(110)가 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)을 출력하도록 한다(S10). 출력된 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)은 광편향기(140)에 의해 편향되어 제1 내지 제4 피주사면(S1, S2, S3, S4)로 주사된다. 이때, 제1 광빔(L1)의 주사 시작단에 해당되는 동기 검출용 광빔(L1′)은 빔 검출 센서(161)로 향하게 되며, 빔 검출 센서(161)는 제1 수평 동기 신호(Hsync1)를 검출한다(S20). 검출된 제1 수평 동기 신호(Hsync1)는 비디오 신호 처리부(200)의 제2 수평 동기 신호 발생부(210)와 비디오 컨트롤러(220)에 입력된다. 비디오 컨트롤러(220)는 제1 수평 동기 신호(Hsync1)에 기초하여 제1 및 제3 비디오 데이터를 광원 구동부(220)로 전달한다(S30). 광원 구동부(220)는 제1 및 제3 비디오 데이터에 따라 제1 및 제3 광원(110a, 110c)를 구동한다. 한편, 제2 수평 동기 신호 발생부(210)는 제1 수평 동기 신호(Hsync1)가 입력되면, 전술한 바와 같은 소정의 오프셋을 주어 가상의 제2 수평 동기 신호(Hsync2)를 발생시키고 이를 비디오 컨트롤러(220)에 입력한다(S40). 비디오 컨트롤러(220)는 제2 수평 동기 신호(Hsync2)에 기초하여 제2 및 제4 비디오 데이터를 광원 구동부(220)로 전달한다(S50). 광원 구동부(220)는 제2 및 제4 비디오 데이터에 따라 제2 및 제4 광원(110b, 110d)를 구동한다. 이와 같은 동작은 주사가 종료될 때까지 반복하여 이루어지며(S60), 주사가 종료되면 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)의 출력을 정지시킨다(S70).
도 1이나 도 6a 내지 도 6c는 광편향기(140)의 반사면이 6개인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광편향기(140)의 반사면의 개수가 5개 이상이면서 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4)이 서로 평행하게 주사되도록 제1 내지 제4 광원(110a, 110b, 110c, 110d)이 배치되는 경우, 서로 다른 반사면에서 편향 주사하는 복수의 광빔(예를 들어, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2))의 주사시작 시점이 서로 다르게 되는 바, 본 실시예에서와 같은 방식으로 제2 수평 동기 신호를 연산함으로써, 하나의 빔 검출 센서(160)로서 제1 내지 제4 광빔(L1, L2, L3, L4) 각각에 대한 수평 동기 신호를 구할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 화상 형성 장치는 제1 및 제2 서브 광 주사 모듈(101,102)을 갖는 광 주사 장치(100′)와, 광 주사 장치(100′)에 비디오 데이터를 전송하는 비디오 신호 처리부(200′)를 포함한다.
제1 서브 광 주사 모듈(101)은 하나의 광편향기(141)로서 제1 및 제2 광빔(L1, L2)을 주사하고, 제2 서브 광 주사 모듈(102) 역시 하나의 광편향기(142)로서 제3 및 제4 광빔(L3, L4)을 주사한다. 전술한 실시예에서는 하나의 광편향기(도 1의 140)로서 4개의 광빔(L1, L2, L3, L4)을 주사하기 때문에 하나의 빔 검출 센서(161)만이 필요하지만, 본 실시예에서는 2개의 광편향기(141, 142)가 각각 2개씩의 광빔(L1, L2; L3, L4)을 주사하기 때문에 2개의 빔 검출 센서(161a, 161b)를 필요로 한다는 점에서 차이가 있다.
제1 서브 광 주사 모듈(101)은 전술한 실시예에서의 광 주사 장치(100)에서 제3 및 제4 광원(110c, 110d)과 이들과 관련된 광학부품들이 없다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 제2 서브 광 주사 모듈(102)은 제1 서브 광 주사 모듈(101)에서 제1 및 제2 광빔(L1, L2)을 대신하여 제3 및 제4 광빔(L3, L4)을 주사한다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서, 제1 및 제2 서브 광 주사 모듈(101, 102) 자체의 세부적인 구성에 대한 설명은 생략한다.
비디오 신호 처리부(200′)는 제1 서브 광 주사 모듈(101)에서 검출된 제1 광빔(L1)에 대한 수평 동기 신호가 입력되면, 동기 신호 오프셋을 카운트한 뒤 제2 광빔(L2)에 대한 가상적인 수평 동기 신호를 발생시키며, 입력된 검출된 제1 광빔(L1)에 대한 수평 동기 신호와 제2 광빔(L2)에 대한 가상적인 수평 동기 신호에 기초하여 상응하는 비디오 데이터를 광 주사 장치(100′)로 전송한다. 동기 신호 오프셋은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이 광편향기(141)의 외접경, 광편향기(141)의 반사면의 개수, 광편향기(141)로의 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 입사각도, 광편향기(140) 중심으로부터의 제1 및 제2 광빔(L1, L2)의 거리 등의 기하학적 배치와 관련된 설계 변수나 광편향기(141)의 회전속도에 의해 결정된다. 마찬가지로, 비디오 신호 처리부(200′)는 제2 서브 광 주사 모듈(102)에서 검출된 제3 광빔(L3)에 대한 수평 동기 신호가 입력되면, 동기 신호 오프셋을 카운트한 뒤 제4 광빔(L4)에 대한 가상적인 수평 동기 신호를 발생시키며, 입력된 검출된 제3 광빔(L3)에 대한 수평 동기 신호와 제4 광빔(L4)에 대한 가상적인 수평 동기 신호에 기초하여 상응하는 비디오 데이터를 광 주사 장치(100′)로 전송한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 화상 형성 장치는 광 주사 장치(100, 100′), 현상장치(300), 전사장치(400), 및 정착장치(500)를 구비한다.
광 주사 장치(100, 100′)는 전술한 실시예들의 광 주사 장치가 채용될 수 있다. 컬러화상을 인쇄하기 위하여, 광 주사 장치(100, 100′)는 복수의 광빔을 주사한다. 즉, 광 주사 장치(100, 100′)는 전술한 실시예들에서 설명한 바와 같이 하나의 광편향기(도 1의 140) 혹은 두 개의 광편향기(도 8의 141, 142)을 통해 흑색(K), 시안(C), 마젠타(M), 엘로우(Y)의 색상에 대응되는 광빔들을 주사하며, 현상장치(300)는 흑색(K), 시안(C), 마젠타(M), 엘로우(Y)의 색상별로 하나씩 마련될 수 있다. 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 광 주사 장치(100, 100′)는 빔 검출 센서(도 1의 161, 도 8의 161a, 161b)의 개수를 최소화함으로써, 광 주사 장치(100, 100′)의 구성을 컴팩트하게 할 수 있다.
현상장치들(300)은 복수의 광빔에 대응되어 컬러별로 마련되며, 탬덤(tandem) 형으로 배치될 수 있다. 현상장치들(300)은 정전잠상이 형성되는 화상수용체인 감광드럼(31)과 정전잠상을 현상시키기 위한 현상롤러(32)를 각각 구비한다.
감광드럼(31)은 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주면에 소정 두께의 감광층이 형성된 것이다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 감광체로서 벨트 형태의 감광 벨트가 채용될 수도 있다. 감광드럼(31)의 외주면은 피노광면(도 1 또는 도 8의 S1, S2, S3, S4)이 된다. 감광드럼(31)의 외주면에서 광 주사 장치(100, 100′)에 의해 노광되는 위치의 상류측에는 대전 롤러(33)가 마련된다. 대전 롤러(33)는 감광드럼(31)에 접촉되어 회전되면서 그 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전 롤러(33)에는 대전바이어스가 인가된다. 대전 롤러(33) 대신에 코로나 대전기(미도시)가 사용될 수도 있다.
현상롤러(32)는 그 외주에 토너를 부착시켜 감광드럼(31)으로 공급한다. 현상롤러(32)에는 토너를 감광드럼(31)으로 공급하기 위한 현상바이어스가 인가된다. 도시되지는 않았지만, 현상장치들(300)에는 그 내부에 수용된 토너를 현상롤러(32)로 부착시키는 공급롤러, 현상롤러(32)에 부착된 토너의 양을 규제하는 규제수단, 그 내부에 수용된 토너를 공급롤러 및/또는 현상롤러(32) 쪽을 이송시키는 교반기 등이 더 설치될 수 있다.
전사장치(400)는 용지반송벨트(41)와 4개의 전사롤러(42)를 포함할 수 있다. 용지반송롤러(41)는 현상장치(300)의 외부로 노출된 감광드럼(31)의 외주면과 대면된다. 용지반송벨트(41)는 다수의 지지롤러들(43, 44, 45, 46)에 의해 지지되어 순환주행된다. 4개의 전사롤러(42)는 용지반송벨트(41)를 사이에 두고 각 현상장치(300)의 감광드럼(31)과 대면되는 위치에 배치된다. 전사롤러(42)에는 전사바이어스가 인가된다
상술한 바와 같은 구성에 의한 컬러 화상 형성 과정을 설명한다.
현상장치(300)의 감광드럼(31) 각각은 대전롤러(23)에 인가된 대전바이어스에 의하여 균일한 전위로 대전된다. 광 주사 장치(100, 100′)은 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 색상의 화상정보에 대응되는 4개의 광을 현상장치(300)의 각 감광드럼(31)으로 주사하여 정전잠상을 형성시킨다. 현상롤러(32)에는 현상바이어스가 인가된다. 그러면 현상롤러(32)의 외주에 부착된 토너가 정전잠상으로 부착되어 현상장치(300)의 각 감광드럼(31)에 각각 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 색상의 토너화상이 형성된다.
토너를 최종적으로 수용하는 매체, 예를 들면 용지(P)는 픽업롤러(61)에 의하여 카세트(60)로부터 인출된다. 용지는 이송롤러(62)에 의하여 용지반송벨트(61)로 인입된다. 용지(P)는 정전기적인 힘에 의하여 용지반송벨트(61)의 표면에 부착되어 용지반송벨트(61)의 주행 선속도와 동일한 속도로 이송된다.
예를 들면, 현상장치(300)의 일 감광드럼(31)의 외주면에 형성된 시안(C)색상의 토너화상의 선단이 전사롤러(42)와 대면된 전사닙으로 도달되는 시점에 맞추어 용지(P)의 선단이 전사닙에 도달된다. 전사롤러(42)에 전사바이어스가 인가되면 감광드럼(31)에 형성된 토너화상은 용지(P)로 전사된다. 용지(P)가 이송됨에 따라 현상장치(300)의 감광드럼(31)들에 형성된 마젠타(M), 옐로우(Y), 블랙(K) 색상의 토너화상은 순차적으로 용지(P)에 중첩 전사되어, 용지(P)에는 컬러 토너화상이 형성된다.
용지(P)에 전사된 컬러 토너화상은 정전기적인 힘에 의하여 용지(P)의 표면에 유지된다. 정착장치(500)는 열과 압력을 이용하여 컬러토너화상을 용지(P)에 정착시킨다. 정착이 완료된 용지(P)는 배출롤러(63)에 의하여 화상 형성 장치 밖으로 배출된다.
전술한 본 발명인 전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 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, 100′ : 광 주사 장치 110 : 광원부
120 : 입사광학계 140, 141, 142 : 광편향기
150 : 결상광학계 160 : 동기 신호 검출부
161 : 빔 검출 센서 165 : 동기 검출 렌즈
170 : 회로기판 180: 하우징
200 : 비디오 신호 처리부 300 : 현상장치
400 : 전사장치 500 : 정착장치
L1, L2, L3, L4 : 광빔 S1, S2, S3, S4 : 피주사면
120 : 입사광학계 140, 141, 142 : 광편향기
150 : 결상광학계 160 : 동기 신호 검출부
161 : 빔 검출 센서 165 : 동기 검출 렌즈
170 : 회로기판 180: 하우징
200 : 비디오 신호 처리부 300 : 현상장치
400 : 전사장치 500 : 정착장치
L1, L2, L3, L4 : 광빔 S1, S2, S3, S4 : 피주사면
Claims (11)
- 제1 및 제2 광빔을 주사하는 광 주사 장치;
상기 광 주사 장치에서 주사되는 제1 광빔의 일부를 수광하여 제1 수평 동기 신호를 생성하는 동기 신호 검출부; 및
상기 동기 신호 검출부로부터 제1 수평 동기 신호가 전달되면 동기 신호 오프셋을 카운트한 뒤 상기 제2 광빔에 대한 제2 수평 동기 신호를 발생시키는 제2 수평 동기 신호 발생부와, 상기 제1 및 제2 수평 동기 신호에 기초하여 상기 광 주사 장치에 비디오 데이터를 전달하는 비디오 컨트롤러를 구비한 비디오 신호 처리부;를 포함하며,
상기 광 주사 장치는 제1 및 제2 광빔을 출사하는 광원부, 복수의 반사면을 가지는 광편향기, 및 상기 광원부에서 출사된 제1 및 제2 광빔을 상기 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계를 포함하며,
상기 광편향기는 회전 다면경이며,
상기 광편향기는 반사면의 개수가 적어도 5개이며,
상기 동기 신호 오프셋은 상기 광편향기의 회전속도, 상기 광편향기에 입사되는 제1 및 제2 광빔의 입사각도, 상기 광편향기의 외접경의 크기, 상기 광편향기에 입사되는 제1 및 제2 광빔의 상기 광편향기의 중심으로부터의 거리, 및 상기 광편향기의 반사면 개수에 의해 결정되는 화상 형성 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 동기 신호 오프셋은 상기 광 주사 장치 내의 제1 및 제2 광빔의 기하학적 배치 관계에 의해 결정되는 화상 형성 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 광원부 및 상기 입사광학계는 제1 및 제2 광빔이 상기 광편향기의 중심을 기준으로 양쪽에서 주사되도록 배치되는 화상 형성 장치. - 제1 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 동기 신호 검출부는 상기 광 주사 장치의 광편향기의 개수와 같은 개수의 빔 검출 센서를 구비하는 화상 형성 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 광 주사 장치는,
제1 내지 제4 광빔을 출사하는 광원부;
복수의 반사면을 가지는 하나의 광편향기; 및
상기 광원부에서 출사된 제1 및 제3 광빔을 상기 광편향기의 일 반사면으로 입사시키고, 상기 광원부에서 출사된 제2 및 제4 광빔을 상기 광편향기의 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며,
상기 동기 신호 검출부는 상기 제1 광빔의 일부를 수광하는 하나의 빔 검출 센서를 구비하는 화상 형성 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 광 주사 장치는,
제1 내지 제4 광빔을 출사하는 광원부;
복수의 반사면을 각각 가지는 제1 및 제2 광편향기; 및
상기 광원부에서 출사된 제1 및 제2 광빔을 상기 제1 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키고, 상기 광원부에서 출사된 제3 및 제4 광빔을 상기 제2 광편향기의 서로 다른 반사면으로 입사시키는 입사광학계;를 포함하며,
상기 동기 신호 검출부는 상기 제1 광빔의 일부를 검출하는 제1 빔 검출 센서와 상기 제3 광빔의 일부를 검출하는 제2 빔 검출 센서를 구비하는 화상 형성 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 비디오 신호 처리부는 중앙 연산 장치이거나 하이퍼 프린트 비디오 컨트롤러인 화상 형성 장치.
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- 2012-03-30 US US13/435,438 patent/US8736923B2/en active Active
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