KR0156490B1

KR0156490B1 - 광 주사장치

Info

Publication number: KR0156490B1
Application number: KR1019940031911A
Authority: KR
Inventors: 이철우; 강동훈; 박창진
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-12-15
Also published as: US5640265A; JPH08271820A; KR960018641A

Abstract

주사 렌즈는 F-Θ 기능이 부여된 축대칭 비구면 렌즈를 사용하고, 회전다면경과 상기의 축대칭 비구면 렌즈사이에는 원통형 렌즈를 설치하여 렌즈의 제작 및 조립/조정을 용이하게 하는 광 주사장치가 개시되는 바, 이는 사출이 가능한 플라스틱 재질을 사용한 두매의 렌즈로 주사 광학계를 형성하고, 이 두매의 렌즈중 원통형 렌즈는 회전 다면경과 주사 렌즈사이에 위치시켜 부주사 방향으로 광을 결상시키고, 주사 렌즈는 상기 원통형 렌즈와 결상면사이에 위치시켜 주사방향으로 광을 결상시키도록 함과 동시에 상기 주사방향과 부주사 방향의 배율을 서로 독립적으로 사용함으로써, 렌즈의 소형화가 가능하여 렌즈의 제작 및 조립/조정이 용이하고 제작비가 절감되며 금형 제작과 사출이 용이해진다.

Description

광 주사장치

제1도는 종래의 광 주사장치의 사시도.

제2도는 이 발명에 따른 광 주사장치의 사시도.

제3도 (a)는 이 발명에 따른 광 주사장치에서 주사방향을 나타낸 평면도.

(b)는 이 발명에 따른 광 주사장치에서 부주사방향을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원 20 : 콜리메이터 렌즈

25 : 슬릿 30 : 원통형 렌즈

40 : 회전 다면경 50 : 원통형 렌즈

60 : 주사 렌즈 70 : 결상면

이 발명은 레이저 빔 프린트등에 사용되는 광 주사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축대칭 비구면 렌즈로서 f-theta(F-Θ) 기능을 부여하고, 회전 다면경과 상기의 축대칭 비구면 렌즈사이에 원통형 렌즈를 설치함으로써, 렌즈의 제작 및 조립/조정을 용이하게 하는 광 주사장치에 관한 것이다.

최근에 레이저를 사용하는 여러 설비가 개발되었는데, 레이저 프린터, 레이저 측정장치(Laser Scanning Micrometer; LCM), 형상 발생기(Pattern Generator)등이 그 예이다. 또한, 레이저를 응용하는 광학계는 대략 레이저 발생기, 레이저 편향기, 레이저 주사 렌즈계, 수광부등으로 구성된다.

또한, 복사기나 프린터등의 화상 형성장치에서는 화상담지체(畵像擔持體)로된 감광체상에 화상의 정전잠상(靜電潛像)을 형성하는 수단으로서, 최근들어, 레이저 빔을 많이 이용하고 있다.

즉, 이와 같은 장치에 있어서는 반도체 레이저 다이오드등의 레이저 발광장치에서 발광된 레이저 빔을 콜리메이터 렌즈나 프리즘 콤플렉스등을 통해 평행광으로 하여 고속 회전하는 다면의 회전경으로 유도하고, 다시 편향경의 회전으로 레이저 빔의 반사방향을 변화시켜 감광체상의 길이방향으로 주사해줌으로써 감광체상에 정전잠상을 형성하도록 되어 있다.

이러한 광 주사장치로는 특개평 2-161410호 공보에 개시된 장치가 있다. 그래서, 상기 공보에 개시된 장치를 광 주사장치의 종래예로서 제1도에 의거하여 설명한다.

제1도를 보면, 광원(1)으로부터 나온 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)(2), 슬리트(Slit)(3), 원통형 렌즈(Cylindrical Lens)(4)를 지나 회전 다면경(Pollygon Mirror)(5)의 회전에 따라 반사된 후 주사 렌즈인 회전 비대칭의 비구면 F-Θ 렌즈(6')를 통하여 결상면(감광 드럼면)(9)에 주사되도록 결합 구성된다.

여기서, 레이저 광 주사를 위한 주사 렌즈(F-Θ렌즈)(6')는 제1면과 제2면이 구면 또는 평면으로 된 회전 대칭축을 갖는 제1렌즈(6)와, 원통형 렌즈로된 제3면과 수차 보정을 위해 회전축 비대칭의 비구면으로된 제4면을 가진 제2 렌즈(7)에 의해서 구성되어 있다.

또한, 상기된 주사 렌즈(6')는 구면 제1면과 제2면으로서 회전 다면경(5)이 등각 회전을 할 때 결상면(9)에서의 스포트(SPOT)의 궤적은 등선운동을 한다.

한편, 상기의 회전 다면경(5)과 제1 렌즈(6)를 지난 후 결상면(9) 전에 위치된 제2 렌즈(7)의 원통형 제3면과 비구면 제4면에 의하여 상기의 회전 다면경(5)의 떨림의 영향을 보정한다.

그러나, 상기된 제1도는 다음의 문제점을 갖고 잇다. 첫째, 제3면과 제4면의 위치가 주사 렌즈와 결상면 사이에 위치되는 관계로 렌즈의 크기가 커지게 되어 습도 또는 온도에 의한 수축/팽창의 영향을 많이 받게 되며 전체적으로 광학계의 크기가 커지게 된다.

둘째, 제3면과 제4면은 원통형 렌즈와 비구면 렌즈로 구성되기 때문에 금형을 사용하더라도 두 개의 면축(面軸)을 일치시키기 어려워 렌즈 제작 또는 조립시 양품율이 저하되기 쉽다.

이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 축대칭 비구면 렌즈로서 F-Θ 기능을 부여하고, 회전 다면경과 상기 축대칭 비구면 렌즈사이에 원통형 렌즈를 사용함으로써, 원통형 렌즈의 길이를 최소화하여 렌즈의 제작 및 조립/조정이 용이하도록 하면서 재료비를 절감시키는 광 주사장치를 제공함에 있다.

이 발명의 다른 목적은 축대칭 비구면 렌즈의 배율과 상기 원통형 렌즈의 배율을 서로 독립적으로 하여 주사방향과 이에 직각되는 부주사 방향의 렌즈 조립과 조정이 용이하도록 한 광 주사장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 광 주사장치의 특징은, 레이저 빔 프린트나 바 코드 스캐너등에 사용되는 광 주사장치에 있어서, 레이저 다이오드로 된 광원, 콜리메이터 렌즈, 슬릿, 제1 원통형 렌즈, 회전 다면경, 상기 회전 다면경과 결상면사이에 설치되어 주사/부주사방향으로 독립적인 배율을 갖는 두매의 렌즈로 된 주사 광학수단으로 구성되고, 상기 주사 광학수단은, 상기 회전 다면경으로부터 가까운 곳에 위치되어 부주사방향으로 광을 결상시키는 제2 원통형 렌즈와, 상기 제2 원통형 렌즈와 결상면사이에 설치되어 주사방향으로 광을 결상시키는 주사 렌즈로 구성되는 점에 있다.

이하, 이 발명에 따른 광 주사장치의 바람직한 일 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 이 발명에 따른 광 주사장치의 사시도이고, 제3도 (a)는 상기 제2도의 광 주사장치에서 주사방향의 렌즈의 형상을 나타낸 평면도이고, 제3도 (b)는 상기 제2도의 광 주사장치에서 부주사 방향의 렌즈의 형상을 나타낸 단면도이다.

제2도 및 제3도를 보면, 레이저 다이오드로 된 광원(10), 콜리메이터 렌즈(20), 슬릿(25), 제1 원통형 렌즈(30), 회전 다면경(40), 상기 회전 다면경(40)으로부터 가까운 곳에 위치되어 부주사방향으로 광을 결상시키는 제2 원통형 렌즈(50), 상기 제2 원통형 렌즈와 결상면(70) 사이에 설치되어 주사방향으로 광을 결상시키는 주사 렌즈(60)로 결합 구성되어 있다.

여기서, 상기 제2 원통형 렌즈(50)를 회전 다면경(40)과 주사 렌즈(60)사이에 위치시킴으로써, 원통형 렌즈의 길이를 최소화하여 렌즈의 소형화가 가능해진다. 그리고, 상기 주사 렌즈(60)는 F-Θ 기능이 부여된 축대칭 비구면으로 하여 금형 제작과 사출을 용이하게 한다.

즉, 상기 주사 렌즈(60)는 직교하는 좌표에 있어서 곡율값이 서로 다른 렌즈가 아닌 광축에 대칭하여 곡율이 동일한 축대칭 렌즈를 사용하였으며, 이러한, 렌즈의 구조는 1차적으로 결상면(70)에서 인쇄되는 방향으로 F-Θ 기능을 갖도록 하였으며, 빔을 주사하는 회전 다면경(40)의 진동에 의한 경사를 보정하는 용도로서 구면 제2 원통형 렌즈(50)를 설치하였다.

이때, 상기 제2 원통형 렌즈(50)와 주사 렌즈(60)는 주사/부주사방향으로 배율을 갖으며, 주사방향과 부주사방향의 배율을 서로 독립적으로 함으로서 렌즈의 조립을 용이하도록 한다.

그리고, 상기 제2 원통형 렌즈(50)의 곡율은 구면으로 구성되고, 회전 다면경(40) 방향으로 동시에 볼록한 형태를 갖도록 한다.

그리고, 상기 축대칭 비구면 주사 렌즈(60)는 원추 상수(CONIC CONSTANT S)를 사용함은 물론 비구면 전개 계수를 8차까지하여 사용한다.

또한, 상기 회전 다면경(40)과 제2 원통형 렌즈(50) 사이의 거리(a) 그리고, 제2 원통형 렌즈(50)와 축대칭 비구면 주사 렌즈(60) 사이의 거리(b), 이들의 비율은 a:b=10:1보다 작도록 한다.

한편, 상기 축대칭 비구면 주사 렌즈(60)의 원추 상수는 하나가 마이너스(-)값을 갖도록 하며, 곡율은 회전 다면경(40) 방향으로 동시에 볼록한 형태를 갖도록 한다.

그리고, 상기 축대칭 비구면 주사 렌즈(60)의 회전 다면경(40) 방향의 면과 결상면(70) 방향의 면의 곡율 반경은 절대값으로서, 결상면(70) 방향의 곡율 반경을 크게 하여 사용하도록 한다.

이와같이 구성된 이 발명에서 광원(10)으로부터 출사된 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(20)에 의하여 평행하게 된 후, 슬릿(25)을 통과하고 제1 원통형 렌즈(30)에 의하여 주사 방향으로 평행하게, 그리고, 주사 방향과 직각인 부주사방향으로는 수렴되는 광으로 된다.

이후, 이 광빔은 스핀들 모터(도시되지 않았음)의 축상에 고착되어 회전되는 회전 다면경(40)에 의하여 편향된 후 제2 원통형 렌즈(50)와 축대칭 비구면 주사 렌즈(60)에 의하여 결상면(감광 드럼면)(70)에 미소한 크기의 스포트(SPOT)로 결상된다.

또한, 상기 주사방향으로 평행하고 부주사방향으로는 수속된 광이 동시에 상기 감광 드럼면(70)에 결상되기 위한 렌즈의 곡율은 하기의 표1과 같다.

이상에서와 같이 이 발명에 따른 광 주사장치에 의하면, 사출이 가능한 플라스틱 재질을 사용한 두매의 렌즈로 주사 광학계를 형성하고, 이 두매의 렌즈중 원통형 렌즈는 회전 다면경과 주사 렌즈사이에 위치시켜 부주사방향으로 광을 결상시키고, 주사 렌즈는 상기 원통형 렌즈와 결상면사이에 위치시켜 주사방향으로 광을 결상시키도록 함과 동시에 상기 주사방향과 부주사방향의 배율을 서로 독립적으로 사용함으로써, 렌즈의 소형화가 가능하여 렌즈의 제작 및 조립/조정이 용이하고 제작비가 절감되며 금형 제작과 사출이 용이해지는 효과가 있다.

Claims

레이저 빔 프린트나 바 코드 스캐너등에 사용되는 광 주사장치에 있어서, 레이저 다이오드로 된 광원, 콜리메이터 렌즈, 슬릿, 제1 원통형 렌즈, 회전 다면경, 상기 회전 다면경과 결상면 사이에 설치되어 주사/부주사방향으로 독립적인 배율을 갖는 두매의 렌즈로 된 주사 광학수단으로 구성하고, 상기 주사 광학수단은, 상기 회전 다면경으로부터 가까운 곳에 형성하여 부주사방향으로 광을 결상시키는 제2 원통형 렌즈와, 상기 제2 원통형 렌즈와 결상면 사이에 설치하여 주사방향으로 광을 결상시키는 주사 렌즈로 구성되고, 상기 주사 렌즈는, F-Θ 기능이 부여된 축대칭 비구면 렌즈로 구성됨과 동시에 원추 상수와 8차까지의 비구면 전개 계수를 가지며, 상기 제2 원통형 렌즈의 곡율은, 회전다면경 방향으로 동시에 볼록한 구면으로 구성됨을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 원추 상수중 하나가 마이너스 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈의 곡율은, 회전 다면경 방향으로 동시에 볼록한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 회전 다면경과 제2 원통형 렌즈사이의 거리(a), 그리고, 제2 원통형 렌즈와 주사 렌즈사이의 거리(b)의 비율은 a:b=10:1보다 작도록 함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 광학수단의 재질은, 사출 성형이 가능한 플라스틱을 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈의 회전 다면경 방향의 면과 결상면 방향의 면의 곡율 반경은 절대값으로서, 결상면 방향의 곡율 반경을 크게 하여 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.