CN2669214Y - 激光扫瞄装置的改良结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是有关一种激光扫瞄装置(LSU，LaserScanningUnit)的改良结构，主要包括一半导体激光、一准直镜、一微机电摆动式反射镜(MEMSoscillatorymirror)、及一fθ－镜片(或fsinθ_镜片)，其是于一LSU模块结构中准直镜及fθ_镜片之间，利用一微机电摆动式反射镜(MEMSoscillatorymirror)取代现有旋转式多面镜(polygonmirror)，以控制激光束的投射方向，使LSU模块中可免设置一柱面镜，并避免现有多面镜高速旋转的噪音，及减少激活待机时间，且使扫瞄方向(scandirection)可双向来回进行而提高扫瞄频率，以简化组装构件及增进扫瞄效率。
Description
技术领域
本实用新型是提供一种激光扫瞄装置(LSU，LaserScanningUnit)的改良结构，尤指一种在准直镜及fθ_镜片之间，利用一可简谐性运动(harmonicmotion)的微机电(MEMS，MicroElectronicMechanicalSystem)摆动式反射镜(MEMSoscillatorymirror)来控制激光束的投射方向，使激光扫瞄装置(LSU)中可免除柱面镜的设置，并简化组装构件及增进扫瞄效率。
背景技术
目前激光束扫瞄LBP(LaserBeamPrinter)的应用技术中，已包括有：美国US 5,128,795、US 5,162,938、US 5,329,399、US 5,710,654、US 5,757,533、US 5,619,362、US 5,721,631、US 5,553,729、US 5,111,219、US 5,995,131，及日本4-50908、日本5-45580等多件专利，，其中，所使用的激光扫瞄装置LSU(Laser Scanning Unit)模块大都是利用一高速旋转(如40000/min)的多面镜(polygon mirror)(如四或六面)以操控激光束的扫瞄动作(laser beam scanning)，兹以一现有的激光扫瞄装置(LSU)1说明一般LSU的结构型态及光学路径如下：如图1、图1(A)、图1(B)所示，以一半导体激光10作光源而发出激光束(laser beam)，该激光束可先经一细孔(aperture)11再经过一准直镜(collimator)12，而准直镜12可使激光束形成平行光束，平行光束再经过一柱面镜(cylindrical lens)13，而该柱面镜13主要作用是使前述平行光束在副扫瞄方向(sub-major scanning direction)Y轴上的宽度能沿着主扫瞄方向(major scanning direction)X轴(如箭头所示)的平行方向聚焦而形成一线状成像(line image)(在图1(B)中聚焦成一点)：又利用一可高速旋转的多面镜(polygonal mirror)14，使其上均匀连续布设的多面反射面15恰位于或接近于上述线状成像(line image)的焦点位置；而多面镜14是用以控制激光束的投射方向，其上连续的复数反射面15在高速旋转时可将入射至反射面15上的激光束沿着主扫瞄方向(X轴)的平行方向以同一转角速度(angular velocity)偏斜反射至一fθ镜片16上；而该fθ镜片16是设置于多面镜14旁侧，可为单件式镜片结构(single-element scanning lens)如图1所示，或为两件式镜片结构(如US 5,995,131专利图所示)，而fθ镜片16通常是使经由多面镜14上反射面15而射入的激光束能聚焦成一圆形光点并投射在一光接收面(photoreceptor drum)17上，以达成线性扫瞄(scanning linearity)的要求；然上述的现有激光扫瞄装置(LSU)在使用上会有下列问题：
(1)、现有LSU所使用的旋转式多面镜14(polygon mirror)，制作难度高而价格不低，相对增加LSU的成本。
(2)、由于现有多面镜14须具高度旋转(如40000/min)功能，精密度要求又高，致一般多面镜14上反射面15的镜面Y轴宽度极薄，使现有LSU中均须增设一柱面镜(cylindrical lens)13以使激光束经过该柱面镜13能聚焦成一线(Y轴上成一点)而再投射在多面镜14的镜面15上，致增加构件及组装作业。
(3)、现有多面镜14须高度旋转(如40000/min)，致旋转噪音相对提高，而且多面镜14从激活至工作转速须耗费较长时间，增加开机后的等待时间。
(4)、现有LSU的组装结构中，投射至多面镜14反射面15的激光束中心轴并非正对多面镜14的中心转轴，致在设计相配合的fθ-镜片时，须同时考虑多面镜14的离轴偏差问题(deviation)，增加fθ-镜片的设计及制作上麻烦。
实用新型内容
本实用新型主要目的乃在于提供一种激光扫瞄装置(LSU，LaserScanning Unit)的改良结构，其是利用一微机电(Micro ElectronicMechanic System)摆动式反射镜(MEMS oscillatory mirror)，以取代现有的旋转式多面镜(polygon mirror)，使LSU模块中可免设置一使激光束能在Y轴聚焦的柱面镜，以简化组装构件，并避免旋转噪音及减少激活时耗。
本实用新型再一目的乃在于提供一种激光扫瞄装置(LSU，LaserScanning Unit)的改良结构，其是利用该微机电摆动式反射镜(MEMSoscillatory mirror)的简谐(harmonic)运动方式，使扫瞄方向(scandirection)可双向来回进行，使同一运转速度之下，微机电摆动式反射镜的双向扫幅速度可两倍于多面镜的单向扫幅速度，相对增加扫瞄频率而增进扫瞄效率。
本实用新型再一目的乃在于提供一种激光扫瞄装置(LSU，LaserScanning Unit)的改良结构，其中，可使激光束中心轴正对该微机电反射镜(MEMS mirror)的机械中心(即反射镜的摆动中心)，以消除现有者多面镜的离轴偏差(deviation)，以便可简化fθ-镜片的设计及制作。
一种激光扫瞄装置的改良结构，主要包括一半导体激光、一准直镜、一微机电摆动式反射镜、及一fθ-镜片，是于准直镜及fθ-镜片之间设置一微机电摆动式反射镜。
所述激光扫瞄装置的改良结构，其中该fθ-镜片可由一fsinθ-镜片取代，以配合该微机电摆动式反射镜的简谐运动。
所述激光扫瞄装置的改良结构，其中该fθ-镜片可为单件式镜片结构或为两件式镜片结构。
为使本实用新型更加明确详实，兹配合下列图标将本实用新型的结构及其技术特征详述如后：
附图说明
图1：是现有一激光扫瞄装置模块的立体示意图；
图1(A)：是图1光学路径的上视示意图；
图1(B)：是图1光学路径的一侧视示意图，(图1(A)的垂直向视图)；
图2：是本实用新型激光扫瞄装置模块的立体示意图；
图2(A)：是图2光学路径的上视示意图；
图2(B)：是图2光学路径的一侧视示意图，(图2(A)的垂直向视图)；
图2(C)：是本实用新型微机电摆动式反射镜一实施的立体示意图。
具体实施方式
参考图2、2(A)、2(B)、2(C)所示，本实用新型激光扫瞄装置(LSU，Laser Scanning Unit)2，主要包括一半导体激光20、一准直镜21、一微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatory mirror)22、及一fθ镜片23，而其特征在于：利用该微电摆动式反射镜22以取代现有激光扫瞄装置(LSU)中所使用的旋转式多面镜(polygon mirror)，使半导体激光20所发出的激光束可经过准直镜21以形成平行光束，而平行光束并不必再经过一柱面镜(cylindrical lens)，而可直接投射至微机电摆动式反射镜(MEMSoscillatory mirror)22上，而微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatorymirror)22在某一摆动幅度下可进行简谐运动，以可控制该入射激光束的反射方向，使激光束反射至位于旁侧的fθ镜片23，而达成一激光扫瞄装置(LSU，LaserS canning Unit)所要求的线性扫瞄(scanning linearity)功效。
又针对本实用新型激光扫瞄装置(LSU，Laser Scanning Unit)2模块中该微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatory mirror)22所形成的简谐(harmonic)运动方式，可利用两种方法来达成线性扫瞄(scanninglinearity)的要求：
(a)、电子方面调整(electrical modulation)：即调整激光的输入信号(input signal)，使其与该微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatorymirror)22的简谐运动(harmonic motion)同步。
(b)、光学方面调整(optical modulation)：即针对fθ-镜片予以改变设计(改变参数，将参数θ变为参数sinθ)，使fθ-镜片改变成一种“fsinθ-镜片”，以能配合该微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatory mirror)22的简谐运动(harmonic motion)。
而依目前电子技术或fθ-镜片的模造技术而言，上述(a)、(b)两种调整方法均能达成。
而本实用新型在一激光扫瞄装置(LSU)结构中利用一微机电摆动式反射镜(MEMS oscillatory mirror)22来取代现有的旋转式多面镜(polygonmirror)，至少可达成下列优点：
(1)、在激光扫瞄装置(LSU)模块中不须再设置一柱面镜(cylindricallens)，可使fθ-镜片的光学设计将更坚固(more robus)且更高公差(higher tolerance)。
(2)、激光束中心轴与微机电摆动式反射镜的机械中心不再有现有多面镜(polygon mirror)的离轴偏差问题(deviation)，因此在设计fθ-镜片时，可只考虑对称性光学区域(symmetric optical field)，而可简化fθ-镜片的设计及制作。
(3)、微机电摆动式反射镜的简谐运动(harmonic motion)激活后可马上达成工作转速，几乎没有待机时间，而且可具较高运转速度，甚至比多面镜马达(polygon motor)使用气式轴承马达(air-bearing molor)还高，故微机电摆动式反射镜微机电反射镜的扫幅效率较佳。
(5)、微机电摆动式反射镜的简谐运动(harmonic motion)是在某一定摆动幅度下的正反向摆动，使扫瞄方向(scan direction)可双向来回进行，致同一运转速度之下，微机电摆动式反射镜的双向扫幅速度可两倍于多面镜的单向扫幅速度，相对增进扫幅效率。
综上所述，本实用新型的确能由上述所揭露的结构达到所预期的功效，且本实用新型申请前未见于刊物亦未公开使用，诚已符合专利的新颖、进步等要件。
但，上述所揭的图式及说明，仅为本实用新型的实施例而已，非为限定本实用新型的实施例。
Claims (3)
1、一种激光扫瞄装置的改良结构，主要包括一半导体激光、一准直镜、一微机电摆动式反射镜、及一fθ-镜片，其特征在于，是于准直镜及fθ-镜片之间设置一微机电摆动式反射镜。
2、如权利要求1所述激光扫瞄装置的改良结构，其特征在于，所述该fθ-镜片可由一fsinθ-镜片取代，以配合该微机电摆动式反射镜的简谐运动。
3、如权利要求1所述激光扫瞄装置的改良结构，其特征在于，所述该fθ-镜片可为单件式镜片结构或为两件式镜片结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2003201243328U CN2669214Y (zh) | 2003-12-04 | 2003-12-04 | 激光扫瞄装置的改良结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU2003201243328U CN2669214Y (zh) | 2003-12-04 | 2003-12-04 | 激光扫瞄装置的改良结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2669214Y true CN2669214Y (zh) | 2005-01-05 |
Family
ID=34439300
Family Applications (1)
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| CNU2003201243328U Expired - Fee Related CN2669214Y (zh) | 2003-12-04 | 2003-12-04 | 激光扫瞄装置的改良结构 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2669214Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104094162A (zh) * | 2011-12-02 | 2014-10-08 | 杰瑞·G·奥格伦 | 动态控制沉浸或抬头显示操作的宽视场3d立体视觉平台 |
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2003
- 2003-12-04 CN CNU2003201243328U patent/CN2669214Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104094162A (zh) * | 2011-12-02 | 2014-10-08 | 杰瑞·G·奥格伦 | 动态控制沉浸或抬头显示操作的宽视场3d立体视觉平台 |
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