KR100306750B1 - 레이저 스케닝 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 스케닝 장치에 관한 것으로, 본 발명의 레이저 스케닝 장치는 레이저 빔을 발산하는 레이저 다이오드(100), 레이저 다이오드(100)로부터 발산된 레이저 빔을 스케닝 방향으로 안내하는 원추형 미러(120), 이 원추형 미러(120)가 내측에 위치하며 원추형 미러(120)로부터 안내된 레이저 빔이 스케닝 방향으로 진행하도록 하는 다수의 투과공(131)이 형성된 회전체(130)를 구비하되, 회전체(130)의 외측에는 회전체(130)의 내측 중심부분으로 연장되어 원추형 미러(120)가 회전체(130) 내부의 중심부분에 고정 위치할 수 있도록 하는 장착부재(160)가 마련된 것으로, 이러한 본 발명에 따른 레이저 스케닝 장치는 종래의 폴리건 미러를 사용하지 않기 때문에 종래 폴리건 미러면의 기울어짐에 의한 서브-스케닝 방향의 위치 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따른 실린더 렌즈를 불필요로 하는 이점이 있으며, 또한 광원으로부터 회전체까지의 레이저빔 주사거리를 최소로 하여 레이저 스케닝 장치의 크기를 축소할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 레이저 스캐닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저빔을 스캐닝 방향으로 안내하기 위한 회전체를 개선한 레이저 스캐닝 장치의 회전체에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 스캐닝 장치는 레이저 프린트, 모사전동기 등에 사용되는 것으로, 결상면에 원하는 화상을 점상으로 형성하기 위해 결상면에 레이저 빔을 주사하거나, 작성한 원고 등의 화상을 읽어들이기 위해 레이저 빔으로 원고를 주사하는 광학장치이다.
이러한 레이저 스캐닝 장치의 종래의 것은 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 발광하는 발광원이 레이저 다이오드(10)와 레이저 빔을 광축에 평행하게 진행시키는 콜리메이트 렌즈(11), 평행한 레이저 빔을 서브-스캐닝 방향(sub-scanning direction)으로 접속하는 실린더렌즈(12)를 구비한다.
그리고 실린더렌즈(12)를 거친 레이저 빔을 서브-스캐닝 방향의 수직방향, 즉 메인-스캐닝 방향(main-scanning direction)으로 편향시키는 폴리건 미러(13)가 마련되고, 이 폴리건 미러(13)를 회전시키는 구동모터(14)와 폴리건 미러(13)로부터 반사된 레이저 빔을 감광드럼(16)의 표면에 점상으로 결상시키는 결상용 렌즈군(15)(f-θ lens)이 마련된다. 그리고 결상용 렌즈군(15)에서 진행한 레이저 빔을 감광드럼(16)으로 반사시키는 반사미러(17)가 각각 장착되어 있다.
한편, 이러한 종래의 레이저 스캐닝 장치에서 폴리건 미러(13)는 회전방향에 대해 수직하게 배치된 여러개의 반사면을 갖는 다각형의 형태로서 레이저빔을 스캐닝 방향으로 반사시켜 그 한 면이 일정각도로 회전하는 동안 감광드럼(16)상에 한 라인의 화상정보를 기록하도록 하는데, 이러한 레이저 스캐닝 장치의 성능은 폴리건 미러(13)의 면균일도, 면과 면이 이루는 각도의 정확성 그리고 회전방향에 대한 면의 수직성 등에 의해 크게 좌우되므로 폴리건 미러(13)의 각각의 반사면에 대하여 상당히 큰 정밀도를 요하게 되고 이로 인해 상당히 높은 제조비용이 요구되는 문제점이 있었다.
또한 폴리건 미러(13)의 크기를 줄이기 위해 레이저 빔이 반사하는 유효 면길이를 최소로 함에 따라 폴리건 미러(13)의 회전축과 광축을 항상 적절한 편차를 유지시킬 수 있도록 하여야 하기 때문에 각각의 장치의 정확한 조립성이 요구되어 그 조립효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 보다 단순한 구조로 구성되어 종래의 폴리건 미러보다 저렴한 제조비용이 소모되며 더욱이 종래의 폴리건 미러의 기능을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 회전체가 마련된 레이저 스캐닝 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 레이저 스캐닝 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 장치의 측면상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전체에서의 레이저 다이오드와 콜리메이터 렌즈 그리고 원추형 미러가 설치된 상태를 도시한 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 회전체에 레이저 다이오드와 콜리메이터 렌즈 그리고 원추형 미러의 결합상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 회전체의 개략적인 작동상태도이다.
( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )
100...레이저 다이오드
110...콜리메이터 렌즈
120...원추형 미러
130...회전체
160...장착부재
170...결상용 렌즈군
190...감광드럼
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저 빔을 발산하는 광원, 상기 광원으로부터 발산된 레이저 빔을 스캐닝 방향으로 편향시키는 편향수단, 상기편향수단이 내측에 위치하며 상기 편향수단으로부터 스캐닝 방향으로 편향된 레이저 빔이 스캐닝 방향으로 진행하도록 하는 다수의 투과공이 형성된 회전체, 상기 회전체를 회전시키도록 상기 회전체의 일측에 결합된 구동모터, 상기 구동모터에 의하여 회전 구동하는 상기 회전체의 투과공을 투과한 레이저 빔을 결상면에 결상시키는 결상수단을 포함한다.
그리고 상기 안내수단은 소정각도의 경사면을 가진 원추형 미러를 포함하고, 상기 회전체의 외측에는 상기 회전체의 내측 중심부분으로 연장되어 상기 원추형 미러가 상기 회전체 내부의 중심부분에 고정 위치할 수 있도록 하는 장착부재가 마련된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 레이저 스캐닝 장치는 도 2와 도 3에 도시된 바와 전체적으로 회전체(130), 결상용 렌즈군(170)(f-θ lens), 반사미러(180) 그리고 감광드럼(190)으로 구비되어 있다.
먼저 회전체(130)는 저면이 폐쇄되어 있고 상부가 개구된 원통형상으로 마련되며 측벽에는 6개의 투과공(131)이 형성되어 있는데, 이 각각의 투과공(131)은 도 6에서와 같이 회전체(130)의 원주면을 따라 서로간의 이격 각도(θ₂)가 60°의 간격으로 이격되어 모두 등각을 이루도록 되어 있다. 그리고 회전체(130)의 하부에는 회전체(130)를 회전 구동시키기 위한 구동모터(140)가 장착되어 있다.
다음으로 회전체(130)의 상측과 내측으로는 발광원인 레이저 다이오드(100)와 이 레이저 다이오드(100)에서 주사된 레이저 빔을 평행하게 진행시키는 콜리메이터 렌즈(110), 그리고 콜리메이터 렌즈(110)를 통과하는 레이저 빔이 회전체(130)의 투과공(131)을 통하여 결상용 렌즈군(170)으로 진행하도록 안내하기 위한 원추형 미러(120)가 장착되며 결상용 렌즈군(170)을 거친 레이지 빔을 수평방향으로 반사시켜주는 수평동기미러(200)와 이 수평동기미러(200)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여 동기를 맞추어주는 광센서(210)가 장착된다.
여기서 원추형 미러(120)는 그 상부, 즉 최초 레이저 빔이 수광되는 부분으로 꼭지점이 위치하도록 하여야 하고, 주사된 레이저 빔이 수직방향으로 반사되도록 하기 위하여 표면의 경사각도(θ₁)가 45°를 이루고 있어야 한다.(도 5참조)
그리고 이러한 레이저 다이오드(100), 콜리메이터 렌즈(110) 그리고 원추형 미러(120)는 모두 하나의 장착부재(160)에 의하여 함께 고정 장착되어 있다. 이 장착부재(160)는 회전체(130)와 회전체(130)를 구동시키는 브라켓(150)에 일체로 장착되어 상부(161)가 회전체(130)의 상부 중앙부위로 절곡되어 형성되어 있고, 또한 상부(161)로부터 하측, 즉 회전체(130)의 내부 중심부분으로 축심을 따라 연장된 지지부(162)를 형성하고 있다. (도 4참조)
이 지지부(162)는 최 하단으로 원추형 미러(120)가 안착되도록 원형의 바닥부(163)를 형성하고 있는데, 이 바닥부(163)는 회전체(130)의 바닥면과 소정간격 이격되어 위치하여야 한다. 그리고 이 바닥부(163)의 외주단에는 상단으로 절곡 돌출되어 원추형 미러(120)의 외면을 둘러싸는 차단판(164)을 형성하고 있다. 이 차단판(164)은 원추형 미러(120)로부터 반사된 레이저 빔이 스캐닝 방향 외로 진행하는 것을 차단하기 위한 것이며, 이 차단판(164)의 스캐닝 방향은 절개 개방되어 개방부(164a)를 형성하고 있다. (도 5참조)
그리고 차단판(164)의 내면에는 원추형 미러(120)에 의하여 방사상으로 진행하는 레이저 빔이 차단판(164)의 내면으로부터 반사되는 것을 차단할 수 있도록 하기 위하여 광흡수효율이 우수한 광흡수체(166)가 부착되어 있는데, 이 광흡수체(166)로는 에너지 흡수효율이 우수한 백금흑(platinum black)등의 흑체를 사용하여 적용할 수 있고, 또는 절연체에 다수의 미세한 세공을 형성하여 구현할 수 있다.
다음으로 지지부(162)의 상측으로는 콜리메이터 렌즈(110)가 설치되기 위한 원형의 고리형성으로 된 콜리메이터 렌즈 설치고리(165)가 형성되어 있다. 따라서 콜리메이터 렌즈(110)는 이 설치고리(165)에 끼워짐에 따라 원추형 미러(120)의 축심으로 레이저 빔을 평행하게 진행시킬 수 있도록 한다.
마지막으로 레이저 다이오드(100)는 콜리메이터 렌즈(110)의 설치부분의 상측, 즉 장착부재(160)의 상부(161)에 형성된 설치홀(167)에 관통 설치되어 있는데, 이 또한 회전체(130), 원추형 미러(120) 그리고 콜리메이터 렌즈(110)와 함께 축심상에 위치하도록 되어 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 레이저 스캐닝 장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 레이저 스캐닝 장치는 먼저 레이저 다이오드(100)로부터 레이저 빔이 회전체(130)의 중심축상으로 주사된다. 이때의 주사된 레이저 빔은 먼저 콜리메이터 렌즈(110)를 거치면서 회전체(130)의 중심으로 평행하게 진행하면서 원추형 미러(120)의 상단 꼭지점 부분으로 수광되게 된다.
그리고 이 원추형 미러(120)에서 반사되는 레이저 빔은 도 6에 도시된 바와 같이 원추형 미러(120)의 경사면이 45°의 각도를 이루고 있기 때문에 주사된 방향의 수직방향, 즉 스캐닝 방향으로 반사되게 된다. 이때 이 반사된 레이저 빔은 원추형 미러(120)로부터 방사상으로 반사되게 되는데, 이때의 반사된 레이저 빔들의 대부분은 원추형 미러(120)의 외측에 설치된 차단판(164)으로 진행하게 되면서 대부분이 광흡수체(166)에 흡수되게 되고, 차단판(164)에 형성된 개방부(164a)로 진행한 레이저 빔만이 회전체(130)의 내면으로 진행하게 된다.
이때 회전체(130)의 내면으로 진행한 레이저 빔은 회전체(130)가 구동모터(140)에 의하여 스캐닝 방향으로 회전 구동함에 따라 투과공(131)을 통하여 회전체(130)의 외부로 투과 진행하게 되고, 계속해서 회전체(130)의 투과공(131)을 통과한 레이저 빙은 결상용 렌즈군(170)을 거치면서 반사미러(180)에 의하여 반사된 후 감광드럼(190)으로 진행하게 되어 스캐닝이 이루어지도록 한다.
한편, 회전체(130)의 내면에도 차단판(164)의 내면에서도 차단판(164)의 투과공(164a)을 통과한 레이저 빔이 일부 반사될 수 있기 때문에 전술한 바와 같은 광흡수체가 설치되는 것이 보다 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 장치는 종래의 폴리건 미러를 사용하지 않기 때문에 종래 폴리건 미러면의 기울어짐에 의한 서브-스캐닝 방향의 위치 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따른 실린더 렌즈를 불필요한 이점이 있으며, 또한 광원으로부터 회전체까지의 레이저빔 주사거리를 최소로 하여 레이저 스캐닝 장치의 크기를 축소할 수 있을 뿐만 아니라 이에 따른 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
Claims (7)
- 레이저 빔을 발산하는 광원,상기 광원으로부터 발산된 레이저 빔을 스캐닝 방향으로 안내하는 안내수단,상기 안내수단이 내측에 위치하며 상기 안내수단으로부터 안내된 레이저 빔이 투과하는 다수의 투과공이 형성된 회전체,상기 회전체를 회전시키도록 상기 회전체의 일측에 결합된 구동모터,상기 구동모터에 의하여 회전 구동하는 상기 회전체의 투과공을 투과한 레이저 빔을 결상면에 결상시키는 결상수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 안내수단은 소정각도의 경사면을 가진 원추형 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 회전체의 외측에는 상기 회전체의 내측 중심부분으로 연장되어 상기 원추형 미러가 상기 회전체 내부의 중심부분에 고정 위치할 수 있도록 하는 장착부재가 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 광원은 상기 장착부재에 고정 설치되되 상기 원추형 미러의 중심부로 레이저 빔이 주사되도록 상기 원추형 미러의 축심의 연장선상에마련된 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 광원과 상기 원추형 미러 사이에는 상기 광원으로부터 주사된 레이저 빔을 상기 원추형 미러로 평행하게 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈가 마련되되, 상기 장착부재에는 상기 콜리메이터 렌즈가 장착되도록 하는 설치고리가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 3항 내지 제 5항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장착부재는 상기 원추형 미러에 의하여 반사된 레이저 빔이 상기 스캐닝 방향 외의 방향으로 진행하는 것을 차단할 수 있도록 상기 스캐닝 방향으로 절개 개방된 개방부가 형성되어 상기 원추형 미러의 외측을 둘러싸도록 된 차단판을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 차단판의 상기 원추형 미러의 외면과 마주하는 면에는 상기 원추형 미러로부터 반사된 빛을 흡수하는 광흡수체가 마련된 것을 특징으로 하는 레이저 스캐닝 장치.
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