KR100601720B1

KR100601720B1 - Scanning optical lens for light scanning unit

Info

Publication number: KR100601720B1
Application number: KR1020050006099A
Authority: KR
Inventors: 이승환; 김욱배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-22
Filing date: 2005-01-22
Publication date: 2006-07-18

Abstract

위치결정부로 인한 응력집중의 영향을 감소시켜 광학 성능을 향상시킨 광주사장치용 주사광학렌즈가 개시되어 있다. Disclosed is a scanning optical lens for a light scanning device which reduces the influence of stress concentration due to the positioning portion and improves optical performance.

이 주사광학렌즈는 빔편향기에 의해 편향된 광을 감광체에 결상시키는 광주사장치용 주사광학렌즈로 상기 광이 들어오는 입사면; 상기 입사된 광이 나가는 출사면; 상기 입사면과 출사면 중 적어도 한 면의 상하부에 돌출되어 형성된 리브; 상기 리브에 형성된 위치결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The scanning optical lens comprises: an incident surface on which the light enters a scanning optical lens for an optical scanning device that forms light deflected by a beam deflector on a photosensitive member; An exit surface from which the incident light exits; Ribs protruding from the top and bottom of at least one of the entrance and exit surfaces; And a positioning part formed on the rib.

상기 구성에 의한 주사광학렌즈는 위치결정부의 주위에 발생하는 응력집중의 영향이 주사광학렌즈의 유효면에 미치지 않게 하거나 감소하게 함으로써, 주사광학렌즈의 복굴절을 감소시키고 광학 성능을 향상시킬 수 있다.According to the above-described configuration, the scanning optical lens can reduce or reduce the birefringence of the scanning optical lens and improve optical performance by making the influence of stress concentration occurring around the positioning portion less than or less than the effective surface of the scanning optical lens.

Description

Scanning optical lens for light scanning device

도 1은 일반적인 광주사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing an optical arrangement of a general optical scanning device.

도 2는 종래의 광주사장치용 주사광학렌즈를 보인 사시도이다.2 is a perspective view showing a conventional scanning optical lens for a light scanning device.

도 3은 종래 기술에 의한 광주사장치용 주사광학렌즈의 복굴절을 보여주기 위한 사진이다.3 is a photograph for showing the birefringence of the scanning optical lens for a light scanning device according to the prior art.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈를 보인 평면도이다.4A is a plan view showing a scanning optical lens for a light scanning device according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈를 보인 사시도이다.4B is a perspective view illustrating a scanning optical lens for a light scanning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈를 보인 평면도이다.5 is a plan view showing a scanning optical lens for a light scanning device according to another embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉<Brief description of the major symbols in the drawings>

16, 41, 51...주사광학렌즈 16, 41, 51 ... scan optical lens

43, 53...입사면43, 53

44, 54...출사면44, 54 ...

25, 46, 56...리브25, 46, 56 ... rib

26, 47, 57...위치결정부 26, 47, 57 ... Positioning part

본 발명은 광주사장치용 주사광학렌즈에 관한 것으로서, 상세하게는 위치결정부로 인한 응력집중의 영향을 감소시켜 광학 성능의 악화를 막는 형상부를 갖는 광주사장치용 주사광학렌즈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical lens for a scanning device, and more particularly, to a scanning optical lens for a scanning device having a shape that reduces the influence of stress concentration due to the positioning unit and prevents deterioration of optical performance.

일반적으로, 광주사장치(Laser scanning unit; LSU)는 레이저 프린터, 디지털 복사기, 바코드 리더, 팩시밀리 등의 기기에 채용되는 것으로, 빔편향기에 의한 주주사와, 감광체의 회전에 의한 부주사를 통하여 피노광면에 잠상(latent image)을 형성한다.In general, a laser scanning unit (LSU) is employed in devices such as laser printers, digital copiers, bar code readers, and facsimile machines, and includes a main scan by a beam deflector and a sub scan by a rotation of a photoreceptor. To form a latent image.

도 1은 이러한 광주사장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 광주사장치는 크게 광원(11), 콜리메이팅 렌즈(12), 슬릿(13), 실린드리컬 렌즈(14), 빔편향기(15), 주사광학렌즈(16), 감광체(18) 및 동기신호 검출장치(19,20,21)로 구성된다. 광원(11)으로부터 방출된 광은 콜리메이팅 렌즈(12)에 의해 평행빔으로 변환되고, 평행빔은 슬릿(13)에 의해 빔 형태가 제한되어 실린드리컬 렌즈(14)를 통과한다. 이 평행빔은 실린드리컬 렌즈(14)에 의해 부주사 방향을 중심으로 수렴된다. 그런 후, 수렴된 광은 고속으로 회전하는 빔편향기(15)에 의해 주주사 방향으로 편향되면서 상기 주사광학렌즈(16)를 거쳐 감광체(18)에 결상된다.Figure 1 schematically shows such a photowangju. As shown in FIG. 1, in general, the optical scanning device is largely divided into a light source 11, a collimating lens 12, a slit 13, a cylindrical lens 14, a beam deflector 15, and a scanning optical lens 16. ), Photosensitive member 18, and synchronization signal detecting devices 19, 20, and 21. The light emitted from the light source 11 is converted into parallel beams by the collimating lens 12, and the parallel beams are restricted by the slit 13 to pass through the cylindrical lens 14. This parallel beam is converged by the cylindrical lens 14 about the sub-scanning direction. Then, the converged light is imaged on the photosensitive member 18 via the scanning optical lens 16 while being deflected in the main scanning direction by the beam deflector 15 rotating at a high speed.

여기서, 소위 에프-세타 렌즈(f-θ lens)로도 불리는 주사광학렌즈(16)는 광의 초점을 감광체(18)상에 맞추는 역할을 한다. 이때, 상기 빔편향기(15)에서 반사된 등속도의 광이 주주사방향으로 균일하게 편향될 수 있도록, 상기 주사광학렌즈(16)는 광축에 대해 일정한 굴절률을 가지며 수차를 보정할 수 있어야 한다. 또한, 상기 주사광학렌즈(16)는 상기 빔편향기(15)에서 편향된 광의 오차를 보정하는 역할도 수행한다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 상기 주사광학렌즈(16)의 입사면과 출사면의 곡률은, 주주사방향을 따라 연속적으로 변하도록 설계된다.Here, the scanning optical lens 16, also called a f-theta lens, serves to focus the light on the photosensitive member 18. In this case, the scanning optical lens 16 should have a constant refractive index with respect to the optical axis and be able to correct the aberration so that the light of the constant velocity reflected by the beam deflector 15 can be uniformly deflected in the main scanning direction. In addition, the scanning optical lens 16 also serves to correct an error of light deflected by the beam deflector 15. In order to perform this function, the curvature of the incident surface and the exit surface of the scanning optical lens 16 is designed to continuously change along the main scanning direction.

한편, 도 2는 위치결정부(26)를 명확히 보이기 위하여 상기 주사광학렌즈(16)의 저면을 위로 하여 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면 이와 같은 주사광학렌즈(16)에는 렌즈 유효면을 보호하기 위하여 형성된 리브(25)와, 돌기나 홈과 같은 위치결정부(26)가 있다. 상기 위치결정부(26)는 상기 주사광학렌즈(16)를 광주사장치의 프레임에 고정할 때 상기 주사광학렌즈(16)의 안착 부분을 결정하는 가이드 역할을 하며, 상기 주사광학렌즈(16)의 좌,우 방향으로의 움직임을 방지한다.2 is a perspective view showing the bottom surface of the scanning optical lens 16 upward to clearly show the positioning unit 26. Referring to FIG. 2, the scanning optical lens 16 includes a rib 25 formed to protect the lens effective surface, and a positioning unit 26 such as a protrusion or a groove. The positioning unit 26 serves as a guide for determining a seating portion of the scanning optical lens 16 when the scanning optical lens 16 is fixed to the frame of the optical scanning device, and the scanning optical lens 16 To prevent movement in the left and right directions.

이와 같은 주사광학렌즈(16)는 통상적으로 사출성형으로 제작되는데, 상기 주사광학렌즈(16) 위에 형성된 돌기나 홈과 같은 위치결정부(26) 주변으로 상기 주사광학렌즈(16)의 사출성형시 응력집중이 유발된다. Such a scanning optical lens 16 is typically manufactured by injection molding, and when the injection optical lens 16 is injection molded around a positioning unit 26 such as a protrusion or a groove formed on the scanning optical lens 16. Stress concentration is caused.

도 3은 종래의 기술에 의한 주사광학렌즈의 복굴절을 보여주기 위하여 상기 주사광학렌즈의 입사면(도 2의 22)을 편광판 위에 올려놓고 출사면 쪽(23)에서 상기 위치결정부(26)의 주변을 사진 촬영한 것이다. 도 3에서 보듯이 주사광학렌즈의 사출성형시 위치결정부 주변에서의 응력집중으로 인하여 상기 주사광학렌즈에 복굴 절이 생기게 되어, 상기 주사광학렌즈의 광학 성능이 저하되는 문제점이 있다.FIG. 3 shows an incident surface (22 of FIG. 2) of the scanning optical lens on the polarizing plate to show the birefringence of the scanning optical lens according to the prior art, It was a picture of the surroundings. As shown in FIG. 3, birefringence is generated in the scanning optical lens due to the stress concentration around the positioning part during injection molding of the scanning optical lens, thereby deteriorating the optical performance of the scanning optical lens.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 주사광학렌즈의 유효면을 보호하며 주사광학렌즈의 사출성형시 응력집중에 의한 영향을 최소화하도록 된 구조의 주사광학렌즈를 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a scanning optical lens having a structure which protects the effective surface of the scanning optical lens and minimizes the influence of stress concentration during injection molding of the scanning optical lens. There is a purpose.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈는 빔편향기에 의해 편향된 광을 감광체에 결상시키는 광학소자로서, 상기 광이 들어오는 입사면; 상기 입사된 광이 나가는 출사면; 상기 입사면과 출사면 중 적어도 한 면의 상하부에 돌출되어 형성된 리브; 상기 리브에 형성된 위치결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a scanning optical lens for an optical scanning device according to the present invention is an optical element for forming the light deflected by the beam deflector on the photosensitive member, the light incident surface; An exit surface from which the incident light exits; Ribs protruding from the top and bottom of at least one of the entrance and exit surfaces; And a positioning part formed on the rib.

상기 위치결정부는 상기 입사면 또는 출사면에서 상기 리브의 선단까지의 거리가 최대가 되는 곳에 위치하는 것이 바람직하다.Preferably, the positioning portion is located where the distance from the entrance face or the exit face to the tip of the rib becomes maximum.

상기 위치결정부는 하나 이상의 홈 또는 돌기가 될 수 있다.The positioning portion may be one or more grooves or protrusions.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈의 구조 및 동작에 대해 보다 상세히 설명한다. 여기에서 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the structure and operation of the scanning optical lens for a light scanning device according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광주사장치용 주사광학렌즈(41)의 평면도이며, 도 4b는 상기 주사광학렌즈(41)와 상기 주사광학렌즈(41)가 안착하는 프레임(48)의 일부를 도시한 사시도이다.4A is a plan view of a scanning optical lens 41 for a light scanning apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a view of a frame 48 on which the scanning optical lens 41 and the scanning optical lens 41 are seated. It is a perspective view which shows a part.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 주사광학렌즈(41)는 빔편향기(도1의 15)에 의해 편향된 광을 감광체(도1의 18)에 결상시키는 것으로서 광주사장치에 사용된다. 상기 주사광학렌즈(41)는 적절한 광학설계에 따라 형성된 비구면 형상의 입사면(43) 및 출사면(44)을 가지고 있으며, 상기 주사광학렌즈(41)의 유효면을 보호하기 위하여 형성된 리브(46)와 상기 리브(46)에 형성된 상기 주사광학소자(41)의 위치결정부(47)를 포함한다. 상기 주사광학렌즈(41)는 빔편향기와(도1의 15)와 감광체(도1의 18) 사이에 위치하며 광주사장치의 프레임(48) 위에 설치된다. 상기 프레임(48)은 광주사장치의 하우징이 될 수도 있고, 별도의 광학소자 고정기구가 더 구비될 수도 있다. 4A and 4B, the scanning optical lens 41 is used in the optical scanning device as to form light deflected by the beam deflector (15 in FIG. 1) onto the photosensitive member (18 in FIG. 1). The scanning optical lens 41 has an aspherical incidence surface 43 and an emitting surface 44 formed according to an appropriate optical design, and has a rib 46 formed to protect an effective surface of the scanning optical lens 41. ) And the positioning unit 47 of the scanning optical element 41 formed in the rib 46. The scanning optical lens 41 is positioned between the beam deflector (15 in FIG. 1) and the photosensitive member (18 in FIG. 1) and is installed on the frame 48 of the optical scanning device. The frame 48 may be a housing of the optical scanning device, or may be further provided with a separate optical device fixing mechanism.

상기 유효면은 상기 입사면(43)과 출사면(44)에서 입사빔이 주주사방향 및 부주사방향으로 편향되어 지나가는 면을 의미한다. 상기 리브(46)는 이러한 유효면을 보호하기 위하여 도 4a에서 보듯이 상기 입사면(43)과 출사면(44) 중 적어도 한 면의 상하면에 돌출된 형태로 되며, 상기 위치결정부(47)는 상기 유효면에 영향을 미치지 않도록 상기 리브(46)에 형성된다. 종래의 리브는 유효면을 보호하는 역할만을 하므로 리브의 강도가 작아도 상관없다. 그러나, 본 발명에 따르는 상기 리브(46)는 그 위에 형성된 상기 위치결정부(47)가 상기 주사광학렌즈(41)의 주주사방향으로의 움직임을 방지하는 역할도 해야 하므로 이를 위한 적당한 강도를 가지는 것이 바람직하다.The effective plane means a plane through which the incident beam is deflected in the main and sub-scanning directions in the entrance plane 43 and the exit plane 44. In order to protect the effective surface, the rib 46 is formed to protrude on the upper and lower surfaces of at least one of the entrance surface 43 and the exit surface 44, as shown in Figure 4a, the positioning unit 47 Is formed in the rib 46 so as not to affect the effective surface. Since the conventional ribs only serve to protect the effective surface, the strength of the ribs may be small. However, since the rib 46 according to the present invention should also serve to prevent the positioning portion 47 formed thereon from preventing movement of the scanning optical lens 41 in the main scanning direction, the rib 46 has a suitable strength for this. desirable.

상기 위치결정부(47)는 상기 리브(46)의 일부를 오목하게 하여 형성한 홈이다. 상기 위치결정부(47)는 상기 주사광학렌즈(41)를 상기 프레임(48)에 고정할 때 상기 주사광학렌즈(41)의 안착 부분을 결정하는 가이드 역할을 하며, 상기 프레임(48)에 형성된 돌기(49)와 요철로 맞물려 상기 주사광학렌즈(41)의 좌,우 방향의 움직임을 방지한다. 도 4a 및 도 4b의 실시예에서는 상기 위치결정부(47)가 홈의 형태로 도시되었으나 돌기가 될 수도 있으며, 이 경우 상기 프레임(48)에는 위치결정하기 위한 홈이 형성된다.The positioning portion 47 is a groove formed by recessing a part of the rib 46. The positioning unit 47 serves as a guide for determining a mounting portion of the scanning optical lens 41 when the scanning optical lens 41 is fixed to the frame 48, and formed in the frame 48. The protrusion 49 is engaged with the protrusions and protrusions to prevent movement of the scanning optical lens 41 in the left and right directions. In the embodiment of FIGS. 4A and 4B, the positioning unit 47 is illustrated in the form of a groove, but may be a protrusion. In this case, a groove for positioning is formed in the frame 48.

상기 주사광학렌즈(41)는 빔편향기(도1의 15)에서 반사된 등속도의 광이 주주사방향으로 균일하게 편향되어 상기 광의 초점을 감광체(도1의 18)상에 맺도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 입사면(43)과 출사면(44)은 광학설계에 따라 다양한 비구면 곡면으로 형성된다. 본 발명의 따른 주사광학렌즈의 위치결정부(47)의 형성위치는 상기 주사광학렌즈의 형상과 관계가 있게 되므로, 적어도 한 개 이상의 위치결정부(47)를 형성하되 그 위치는 렌즈 설계에 따라 다를 수 있다. The scanning optical lens 41 serves to uniformly deflect the light at the constant velocity reflected by the beam deflector (15 in FIG. 1) in the main scanning direction to focus the light on the photosensitive member (18 in FIG. 1). . To this end, the incident surface 43 and the exit surface 44 are formed of various aspherical curved surfaces according to the optical design. Since the formation position of the positioning portion 47 of the scanning optical lens according to the present invention is related to the shape of the scanning optical lens, at least one positioning portion 47 is formed, the position of which depends on the lens design. can be different.

도 4a에서는 출사면(44)보다 입사면(43)의 굴곡의 폭이 더 큰 경우를 보이는데, 이 경우 상기 위치결정부(47)는 상기 주사광학렌즈(41)의 입사면(43)에서 상기 리브(46)의 선단까지의 거리(D1)가 최대가 되는 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 주사광학렌즈(41)를 사출성형할 때에, 상기 위치결정부(47)의 주변에 발생하는 응력집중으로 인한 상기 유효면에의 영향을 최소화시키기 위함이다. 상기 거리(D1)가 최대인 곳의 상기 리브(46)에 위치결정부를 형성한다면 상기 유효면과 직접 관계가 없는 부분이므로 응력집중에 의한 복굴절의 영향을 피할 수 있기 때문이다.In FIG. 4A, the bend width of the incident surface 43 is larger than that of the exit surface 44. In this case, the positioning unit 47 is disposed at the incident surface 43 of the scanning optical lens 41. It is preferable to be located where the distance D1 to the tip of the rib 46 becomes maximum. This is to minimize the influence on the effective surface due to the stress concentration occurring around the positioning portion 47 when injection-molding the scanning optical lens 41. This is because if the positioning portion is formed in the rib 46 where the distance D1 is the maximum, the portion having no direct relationship with the effective surface can avoid the influence of birefringence due to stress concentration.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주사광학소자를 도시한다. 여기서 주 사광학소자의 구조 및 동작 역시 그 주된 것은 앞의 도 4a의 실시예에 따른 주사광학소자의 구조 및 동작과 동일하므로 생략하기로 하고 위치결정부의 위치를 상세히 설명하기로 한다.5 shows a scanning optical device according to another embodiment of the present invention. The structure and operation of the main optical optical element are also the same as the structure and operation of the scanning optical element according to the embodiment of FIG. 4A, and thus the description thereof will be omitted and the position of the positioning unit will be described in detail.

도 5에서는 입사면(53)보다 출사면(54)의 굴곡의 폭이 더 큰 경우를 보이는데, 이 경우 위치결정부(57)는 상기 출사면(54)에서 리브(56)의 선단까지의 거리(D2)가 최대가 되는 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 주사광학렌즈(51)를 사출성형할 때에, 상기 위치결정부(57)의 주변에 발생하는 응력집중으로 인한 상기 유효면에의 영향을 최소화시키기 위함이다.In FIG. 5, the width of the bend of the exit surface 54 is larger than that of the entrance surface 53. In this case, the positioning unit 57 is the distance from the exit surface 54 to the tip of the rib 56. It is preferable to be located where (D2) becomes the maximum. This is to minimize the influence on the effective surface due to the stress concentration occurring around the positioning unit 57 when the injection optical lens 51 is injection molded.

도 4a나 도 5에서 상기 위치결정부(47,57)의 형태는 홈으로 도시하였으나 이는 일례이고, 돌기 등의 형태를 취할 수 있다. 또한 상기 위치결정부의 개수는 설계에 따라 하나 이상이 될 수 있으며, 나아가 상기 위치결정부는 상기 리브의 상하부 중 어느 한쪽에만 위치할 수도 있고, 리브의 상하부 모두에 위치할 수도 있다.In FIG. 4A and FIG. 5, the positions of the positioning units 47 and 57 are shown as grooves, but this is an example and may take the form of protrusions. In addition, the number of the positioning portion may be one or more, depending on the design, and furthermore, the positioning portion may be located only on either one of the upper and lower portions of the rib, or may be located on both the upper and lower portions of the rib.

상기한 바와 같이 주사광학렌즈의 위치결정부를 리브에 형성함으로써 상기 위치결정부 주위에 발생하는 응력집중의 영향이 상기 주사광학렌즈의 유효면에 미치지 않게 하거나 감소하게 한다.By forming the positioning portion of the scanning optical lens on the rib as described above, the effect of stress concentration occurring around the positioning portion is made to be less or less than the effective surface of the scanning optical lens.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주사광학렌즈는 위치결정부의 주위에 발생하는 응력집중의 영향이 주사광학렌즈의 유효면에 미치지 않게 하거나 감소하게 함으로써, 주사광학렌즈의 복굴절을 감소시키고 광학 성능을 향상시킬 수 있다. 그럼으로써 빔편향기에서 반사된 등속도의 광이 주주사방향으로 균일하게 편 향되어 감광체에 올바로 잠상을 형성하게 할 수 있다.As described above, the scanning optical lens according to the present invention reduces or decreases the birefringence of the scanning optical lens by reducing or reducing the influence of stress concentration occurring around the positioning portion on the effective surface of the scanning optical lens. Can improve. As a result, the uniform velocity of light reflected by the beam deflector can be uniformly deflected in the main scanning direction so that the latent image can be correctly formed on the photoreceptor.

이러한 본원 발명인 주사광학장치는 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.The scanning optical device of the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings for clarity, but this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

Claims

In the scanning optical lens for optical scanning device for forming the light deflected by the beam deflector on the photosensitive member,

An incident surface on which the light enters;

An exit surface from which the incident light exits;

Ribs protruding from the top and bottom of at least one of the entrance and exit surfaces;

And a positioning portion formed on the rib.

The method of claim 1,

And the positioning portion is positioned at a position where the distance from the entrance face or the exit face to the tip of the rib becomes maximum.

The method according to claim 1 or 2,

And the positioning portion is one or more grooves or projections.