KR100349940B1 - 회전 홀로그램 디스크를 이용한 스캐닝 장치 - Google Patents

Abstract

보다 큰 스캔폭을 스캔하거나, 고속으로 스캔할 수 있는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝장치가 개시된다. 개시된 본 발명은, 레이저 광원과, 상기 레이저 광원에서 발광된 빔을 평행빔으로 만드는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 빔을 회절시키는 것으로써, 내주홀로그램 과 외주홀로그램으로 구성된 회전홀로그램디스크와, 상기 회전홀로그램디스크의 내주홀로그램에서 회절되어 나온 1차 회전빔을 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램으로 입사시키는 반사거울, 및 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램에서 나온 2차 회절빔의 휨을 제거하며, 초점을 형성하는 고정홀로그램을 포함한다. 여기서, 상기 회전홀로그램디스크는, 투과형 내주홀로그램과 반사형 외주홀로그램으로 구성된다.

Description

회전 홀로그램 디스크를 이용한 스캐닝 장치{Apparatus for scanning with a rotatable hologram disc}

본 발명은 전자사진 방식 화상형성장치 등에 채용되어 사용되는 빔 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 회전홀로그램디스크를 사용하여 광원으로부터 발광된 빔을 회절시켜 감광매체로 주사시키는 스캐닝장치에 관한 것이다.

일반적으로, 빔 스캐닝 장치는 전자사진방식 화상형성장치에 채용되어 감광벨트와 같은 감광매체에 레이저 스캐닝 유니트 등과 같은 광원으로부터 발광된 빔을 주사하여 정전잠상을 형성한다. 최근 멀티 광 스캐닝 장치 개발의 일환으로서 종래의 회전다면경을 사용하여 빔을 주사하던 방식에서 벗어나 회전하는 편향디스크를 채용하여 광원으로부터 나온 빔을 회절 편향시키는 빔 스캐닝장치가 소개되었는데 그 개략적인 구성이 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 상기 빔 스캐닝장치는 광원(1), 상기 광원(1) 전단에 설치된 인스캔 커렉터 홀로그램(In-scan corrector hologram,3), 상기 인스캔 커렉터 홀로그램(3)의 상부에 회전가능하도록 설치된 스캐닝 디스크(Scanning disc,4), 상기 스캐닝 디스크(4)에서 나온 회절빔의 경로를 변경시키는 곡면미러 (Corved mirror,6) 및 상기 곡면미러(6)에서 반사된 빔을 감광매체(8)에 초점이 일치하도록 하는 크로스 커랙터 홀로그램(Cross corrector hologram,7)을 포함한다. 상기 광원(1)으로 부터 발광된 빔은 상기 인스캔 커랙터 홀로그램(3)의 집속에 의해 평행빔이 되어 상기 스캐닝 디스크(4)에 입사되고, 스캐닝 디스크(4)의 회전에 의해 회절된 빔은 상기 곡면미러(6)와 크로스 커랙터 홀로그램(7)에 의해 보우 (Bow), 수차 등이 제거된 뒤 감광매체(8)에 주사된다.

또 다른 회절 현상을 이용한 빔 스캐닝 장치의 예는, 도 2에 나타낸 바와 같이 회전홀로그램 디스크(10)와 고정홀로그램(20)을 구비한다. 즉 광원(미도시)에서 입사된 빔(11)이 회전홀로그램디스크(10)에 의해 회절되고, 그 회절된 빔(12)이 고정홀로그램(20)에 의해 다시 회절빔(13)으로 되어 감광매체(30)의 화상형성영역(15)에 주사되게 된다.

상기와 같은 빔 스캐닝 장치에 있어서는, 주사할 스캔폭이 정해지면 그에 따라 홀로그램 디스크의 섹터 크기 및 그 수량이 결정된다. 또한, 폴리건 미러를 사용하는 광학 스캐닝 장치에서는 폴리건 미러의 사용각도에 따라 폴리건 미러의 크기 및 면의 수가 결정된다.

한편, 현재의 스캐닝 장치의 기술동향을 살펴보면, 일반적으로 스캐닝 장치는 A4 크기의 용지에 대응하는 것이 사용되고 있으나, 시장의 요구에 따라, 점차로 A3 크기에 대응하는 스캐닝 장치 및 고속도의 스캐닝이 가능한 스캐닝 장치가 개발되고 있는 추세이다.

그런데, A3에 대응하는 스캐닝 장치의 스캔폭은 A4에 대응하는 스캔폭보다 크게 되므로 상기와 같은 종래의 빔 주사장치에서는 A3용 스캐닝 장치의 스캔각도가 A4용 스캐닝 장치의 스캔각도보다 커야한다. 이 스캔각도를 크게 하기위해서는 회전홀로그램디스크의 홀로그램의 섹터수를 늘려야 하지만, 여기에는 일정한 한계가 있다는 문제점이 있다. 또한, 폴리건 미러를 사용하는 경우는 폴리건 미러의 면수를 늘려야 하나, 이 또한 제작상 한계가 있어 일정 수량이상으로 늘리기가 곤란하다.

그리고, 스캐닝 속도를 높이기 위하여, 상기와 같은 종래의 빔 스캐닝 장치에서는 유체/기체 베어링이 적용된 고속회전 모터를 사용하여 고속화를 이룰 수 있지만 회전속도를 올리는데 있어서 아직까지 기술적인 한계가 존재하고, 또한 모터의 가격이 비싸진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전홀로그램디스크에 동심원을 이루도록 내주 및 외주홀로그램을 형성하여 스캔각도를 보다 크게 하여 큰 스캔폭에 대응 가능하며, 한편으로는 종래와 동일한 모터를 사용하는 경우에도 종래보다 고속의 스캔이 가능한 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝장치를제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 각각 종래 스캐닝장치의 광학계 유형을 개략적으로 나타내 보인 구성도,

도 3은 종래 스캐닝장치의 회전홀로그램디스크에 의한 스캔 각도를 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스캐닝장치의 광학계를 개략적으로 나타내 보인 구성도,

도 5는 도 4에 도시된 회전홀로그램디스크를 발췌하여 도시한 개략적 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 스캐닝장치의 회전홀로그램디스크에 의한 스캔 각도를 보여주는 도면,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스캐닝장치의 광학계를 나타내는 개략적 구성도,

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스캐닝장치의 광학계를 나타내는 개략적 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1;광원 3;인스캔 커렉터 홀로그램

4;스캐닝 디스크 6;곡면미러

7;크로스 스캔 커렉터 홀로그램 10;회전홀로그램

20;고정홀로그램 50;레이저 광원

51;콜리메이터 60;회전홀로그램디스크

61;모터 63;내주홀로그램

65,65a;외주홀로그램 67;반사층

70;곡면반사거울 72;반사수단

80;고정홀로그램 90;감광매체

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝장치는, 레이저 광원; 상기 레이저 광원에서 발광된 빔을 평행빔으로 만드는 콜리메이터; 상기 콜리메이터를 통과한 빔을 회절시키는 것으로써, 내주홀로그램 과 외주홀로그램으로 구성된 회전홀로그램디스크; 상기 회전홀로그램디스크의 내주홀로그램에서 회절되어 나온 일차 회전빔을 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램으로 입사시키는 반사거울; 및 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램에서 나온 이차 회절빔의 휨을 제거하며, 초점을 형성하는 고정홀로그램;을 포함한다.

여기서, 상기 회전홀로그램디스크는, 투과형 내주홀로그램과 반사형 외주홀로그램으로 구성된다.

또한, 상기 회전홀로그램디스크가 투과형 내주 및 외주홀로그램으로 된 경우는 상기의 구성요소외에 상기 외주홀로그램을 투과한 빔을 상기 고정홀로그램으로 입사시키는 반사수단을 포함한다.

또 다른 적용예로서, 상기 회전홀로그램디스크는, 내주 및 외주홀로그램이 투과형이며, 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램이 있는 면의 반대편에 외주홀로그램에 대응하는 반사층이 형성된 것을 사용한다.

상기 회전홀로그램디스크는, 내주 및 외주홀로그램의 함수식을 각각 다른 것이나 또는 동일한 것을 사용할 수 있다.

반사거울은, 구면이거나 곡면(Cylinderical lens) 또는 평면의 형태를 갖는 거울이 적용된다.

고정홀로그램은, 단면/양면에 홀로그램이 형성된 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝장치의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 일 실시예는, 레이저 광원인 레이저 다이오드(50), 상기 레이저 다이오드(50)의 전단에 설치되어 있는 콜리메이터(Collimator) 렌즈(51)와, 상기 콜리메이터 렌즈(51)의 상부에 설치되며 빔을 스캔할 수 있도록 회절시켜 주는 것으로써, 내주 및 외주 홀로그램(63,65)이 형성된 회전홀로그램디스크(60)와, 상기 회전홀로그램디스크(60)의 내주 및 외주 홀로그램(63,65)의 상부에 설치되는 곡면 반사거울(70)과, 상기 회전홀로그램디스크(60)의 상측에 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램(65)에서 회절되어 나온 빔의 경로상에 설치된 고정홀로그램(80)을 포함한다.

여기서, 상기 회전홀로그램디스크(60)에 형성된 내주 및 외주 홀로그램(63,65)은 도너츠모양으로 2개의 홀로그램이 동심원을 이루며, 안쪽의 내주홀로그램(63)은 투과형이고, 바깥쪽의 외주홀로그램(65)은 반사형으로 구성된다. 이 반사형 홀로그램은 홀로그램 표면의 반사물질에 의해 반사하는 형식이다. 상기 내주 및 외주홀로그램(63,65)은 형상을 동일하게 하거나 다르게 형성할 수 있다. 또한, 상기 회전홀로그램디스크(60)의 하부의 중심에는 모터(61)의 축이 연결되어 홀로그램디스크(60)를 회전시키게 된다.

상기 곡면반사거울(70)은 광학계의 설계에 따라 구면반사거울이나 평면반사거울을 사용할 수 있다.

본 발명에 의해 빔이 스캔되는 작용을 설명하면 다음과 같다.

레이저 광원(50)에서 발광된 빔은 콜리메이터 렌즈(51)를 통과하면서 집속되어 평행빔으로 만들어 지고, 이 평행빔이 회전홀로그램디스크(60)의 내주홀로그램(63)에 입사된다. 상기 내주홀로그램(63)에 입사된 빔은 내주홀로그램(63)에 의해 회절되어 나오는데 이를 1차 회절빔이라 한다. 상기 1차 회절빔은 다시 곡면 반사거울(70)에 의해 외주홀로그램(65)으로 입사되어 회절되어 나오게 되는데 이를 2차 회절빔이라 한다. 상기 곡면 반사거울(70)은 1차 회절빔이 외주홀로그램(65)으로 일정한 각도로 입사될 수 있도록 보정하는 작용을 한다. 또한, 상기 외주홀로그램(65)은 반사형이기 때문에 회절 및 반사의 기능을 갖고 있다. 상기 외주홀로그램(65)에서 반사된 2차 회절빔은 고정홀로그램(80)에 의해 빔이 활처럼 휘는 현상인 보우(Bow)와 수차가 제거되어 감광매체(90)의 상면에 초점을 형성하게 된다. 상기 고정홀로그램(80)은 단면 또는 양면으로 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 의한 회전홀로그램디스크(60)의 내주 및 외주홀로그램의 형태를 도시한 것으로 내주 및 외주의 홀로그램(63,65)은 빔의 성능 및 광학계에 따라 함수식을 동일하거나 다르게 하여 형성할 수 있다. 즉 홀로그램의 크기와 피치를 같은 함수식에 의해 형성할 수 도 있고, 서로 다른 함수식을 사용하여 회절빔의 성능을 변경할 수도 있다.

도 5는 종래의 회전홀로그램디스크(60')에 의한 회절시의 스캔각을 도시한것으로 이 때의 스캔각도를 θ_a라 한다. 도 6은 본 발명에 의한 회전홀로그램디스크(60)에 의한 회절시의 스캔각을 도시한 것으로, 도 5와 같은 섹터의 크기를 갖는 내주 및 외주홀로그램에 의해 회절된 빔의 스캔각도를 θ_b라 하면 θ_a<θ_b가 된다. 따라서 본 발명의 회전홀로그램디스크를 사용한 스캐닝 장치는 기존의 스캐닝 장치에 비해 스캔폭이 커지게 된다. 즉, A4 사이즈의 용지에 대응되는 스캐닝 장치로 A3 사이즈의 용지에 대응할 수 있게 된다. 또한 스캔폭을 일정하게 하면 회전홀로그램디스크의 섹터 수를 증대시킬 수 있게 된다. 섹터 수의 증대는 모터(61) 회전속도가 동일할 경우 스캔속도를 올리게 되어 인쇄속도를 증대시킬 수 있게 된다. 즉 동일한 모터에 대해 고속스캐닝이 가능하게 되는 효과가 생긴다.

또한 본 발명에 의한 회전홀로그램디스크(60)는 2개의 홀로그램 즉, 내주홀로그램(63)과 외주홀로그램(65)이 형성되어 있으므로 상기 2개의 홀로그램 중 하나의 홀로그램에 수차를 보정하는 기능을 부가할 수 있다. 이 경우 다른 광학부품 예컨대, 상기 고정홀로그램(80)에서 수차보정기능을 삭제할 수 있게 되므로 고정홀로그램(80)의 제작이 훨씬 용이하게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예인 제 1 실시예를 보여주는 도면이다. 기본적인 구성은 본 발명의 기본 실시예인 도 3의 경우와 유사하나, 회전홀로그램디스크 (60)의 내주홀로그램(63) 뿐만 아니라 외주홀로그램(65a)도 투과형 홀로그램으로 구성되는 것이 기본 실시예와 상이 하다. 여기에 상기 외주홀로그램(65a)에서 투과된 빔을 반사하여 고정홀로그램으로 입사시켜주는 반사수단(72)을 포함하고 있다.본 실시예에 의한 작용을 살펴보면, 광원(50)에서 발광된 빔은 콜리메이터(51)에 의해 집속되어 회전홀로그램디스크(60)의 내주홀로그램(63)을 투과하면서 1차로 회절된다. 이 1차 회절빔이 곡면반사거울(70)에 의해 반사되어 외주홀로그램(65a)으로 입사되어 투과하면서 2차로 회절된다. 이 2차 회절빔이 반사수단(72)에 의해 반사되어 고정홀로그램(80)에 입사되어 정형화된 후 정전매체(90)의 상면에 초점을 형성하게 된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예로서 제 2 실시예를 나타낸다. 발명의 구성은 상기 제 1 실시예와 유사하나, 반사수단이 별도로 빔의 경로상에 설치되는 것이 아니고, 회전홀로그램디스크(60)의 외주홀로그램(65a)이 부착된 면의 반대측면에 외주홀로그램(65a)에 대응되는 위치에 반사층(67)이 부착되어 있는 것이 상기 제 1 실시예와 상이하다. 당해 실시예의 작용을 도면을 참조하여 설명하면, 광원(50)에서 발광된 빔이 곡면반사거울(70)에 의해 외주홀로그램(65a)에 입사되는 과정까지는 상기 제 1 실시예와 동일하다. 외주홀로그램(65a)에 입사된 1차 회절빔은 외주홀로그램(65)을 투과하면서 한 번 회절되고, 이 회절된 빔이 상기 회전홀로그램디스크(60)에 부착된 반사층(67)에 의해 반사되어 다시 외주홀로그램(65a)에 입사되어 다시 회절하게 된다. 즉, 상기 제 1 실시예와 달리 2차 회절빔이 외주홀로그램 (65a)을 2번 투과하게 되므로 2번 회절하는 효과가 있다. 상기 외주홀로그램(65a)에서 나온 2차 회절빔은 고정홀로그램(80)에 의해 정형화된 후 상면에 초점을 형성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내주 및 외주 홀로그램이 형성된 회전홀로그램디스크를 이용하여 종래보다 큰 스캔폭을 스캔할 수 있으며, 또한 스캔폭을 종래와 동일하게 하는 경우는 모터의 회전속도를 크게 하지 않고도 고속의 스캔이 가능하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (11)

1. 레이저 광원;

   상기 레이저 광원에서 발광된 빔을 평행빔으로 만드는 콜리메이터;

   상기 콜리메이터를 통과한 빔을 회절시키는 것으로써, 내주홀로그램 과 외주홀로그램으로 구성된 회전홀로그램디스크;

   상기 회전홀로그램디스크의 내주홀로그램에서 회절되어 나온 1차 회절빔을 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램으로 입사시키는 반사거울; 및

   상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램에서 나온 2차 회절빔의 휨을 제거하며, 초점을 형성하는 고정홀로그램;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전홀로그램디스크는,

   투과형 내주홀로그램과 반사형 외주홀로그램으로 구성된 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   투과형 내주 및 외주홀로그램으로 된 회전홀로그램디스크와,

   상기 외주홀로그램을 투과한 빔을 상기 고정홀로그램으로 입사시키는 반사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전홀로그램디스크는,

   내주 및 외주홀로그램이 투과형이며, 상기 회전홀로그램디스크의 외주홀로그램이 있는 면의 반대편에 외주홀로그램에 대응하는 반사층이 형성된 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전홀로그램디스크는,

   내주 및 외주홀로그램의 함수식이 각각 다른 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 회전홀로그램디스크는,

   내주 및 외주홀로그램의 함수식이 동일한 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 반사거울이 구면인 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 반사거울이 곡면인 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 반사거울이 평면인 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 고정홀로그램이 단면 홀로그램인 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 고정홀로그램이 양면 홀로그램인 것을 특징으로 하는 회전홀로그램디스크를 이용한 스캐닝 장치.