KR100657257B1

KR100657257B1 - 광주사 장치

Info

Publication number: KR100657257B1
Application number: KR1020000055200A
Authority: KR
Inventors: 엄재용; 정승태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2006-12-14
Also published as: KR20020022420A; JP2002131678A; US6509997B2; US20020054414A1; JP3497145B2

Abstract

순환형 유체관 내에서 일정한 속도로 이동하는 버블에 의해 산란된 빔을 결상시켜 스캐닝하도로 된 광주사 장치가 개시되어 있다.

이 광주사 장치는, 광원과; 입사광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅 렌즈와; 선형의 상이 형성되도록 하는 실린드리컬 렌즈와; 상이 맺히는 감광매체;를 포함하는 광주사 장치에 있어서, 유체와; 이 유체가 가득차 있는 순환형 유체관과; 이 유체관에 버블을 공급하고 유체를 소정의 속도로 흐르도록 하는 펌프와; 광원으로부터 입사되어 콜리메이팅 렌즈 및 실린드리컬 렌즈를 통과한 빔이 버블에 의해 산란된 후 이 산란된 빔을 감광매체에 결상해주는 결상 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 하여 광주사 장치의 부피를 작게 할 수 있고, 제조가 용이하여 생산성을 높일 수 있다.

Description

광주사 장치{Optical scanning apparatus}

도 1은 종래의 광주사 장치를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광주사 장치의 개략적인 도면,

도 3은 본 발명에 따른 광주사 장치의 유체관을 나타낸 도면,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 광주사 장치의 버블을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 바람직한 다른 실시예에 따른 광주사 장치의 유체관을 나타낸 도면.

<도면중 주요 부분에 대한 설명>

10...광원 15...콜리메이팅 렌즈

20...실린드리컬 렌즈 25...유체

30...유체관 30a...주사 대응선

35...버블 40...펌프

45...결상 렌즈 50...감광벨트

55...주사선 60...위치 검출 센서

65...콘트롤러 75...속도 검출 센서

d...주사 대응선 길이 D...주사선 길이

본 발명은 광주사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체관 내에서 일정한 속도로 이동하는 버블에 의해 산란된 빔을 이용하여 스캐닝하는 광주사 장치에 관한 것이다.

광주사 장치는 인쇄기에 채용되어 감광벨트와 같은 감광 매체에 예컨대, 레이저 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 장치이다. 특히, 흑백 인쇄에서 칼라 인쇄로의 수요가 증대되면서 칼라 프린터에 채용되는 스캐닝 장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 칼라 레이저 프린터에서는 스캐닝 장치가 예를 들어, Y(yellow), M(magenta), C(cyan), BK(black)의 4색에 대하여 각각 구비되어 있다.

도 1을 참조하면, 일반적인 광주사 장치는 광원(100)과, 모터(미도시)에 의해 회전되어 상기 광원(100)으로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경(105)과, 이 회전 다면경(105)에 의해 반사된 광이 감광 매체 예컨대, 감광 벨트(110) 상의 스캐닝 라인(118)에 각각 적당한 스폿을 형성하도록 하는 f-θ렌즈(115)와, 이 f-θ렌즈(115)와 상기 감광 벨트(110) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 f-θ렌즈(115)를 통과한 광의 경로가 감광 벨트(110) 상의 주사선(118)쪽으로 형성되도록 입사광을 반사하는 반사 거울(120)을 포함한다. 상기 광원(100)을 온-오프 제어함으로써 상기 감광 벨트(110)에 소정의 상이 정전점상으로 형성된다.

한편, 상기 광원(100)과 회전 다면경(105) 사이의 광경로 상에는, 입사광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅 렌즈(122)와, 상기 회전 다면경(105)의 반사면 에 선형의 상이 형성되도록 하기 위한 실린드리컬 렌즈(135)가 각각 배치되어 있다. 도면 부호 125는 주사선(118)이 시작되는 위치를 검출하기 위한 센서를 나타낸다.

여기에서, 상기 광원(100)으로부터 출사된 광은 상기 콜리메이팅 렌즈(122)에 의해 평행광으로 변환되며, 이 평행광은 실린드리컬 렌즈(135)를 거쳐 회전 다면경(105)에 의해 반사된다. 그리고, 상기 회전 다면경(105)에 의해 반사된 광은 상기 f-θ렌즈(115)를 통과한 후, 상기 반사 거울(120)에 의해 경로가 변환되어서 감광 벨트(110)의 주사선(118) 중 어느 한 지점에 스폿이 형성되도록 한다.

이와 같이, 종래의 광주사 장치에서는 f-θ렌즈(115)와 회전 다면경(105) 등 복잡한 구조로 되어 있어 부피가 클 뿐만 아니라, f-θ렌즈의 경우 대부분 비구면 형상으로 되어 있어 가공이 매우 어렵고 단가가 비싸다. 또한 가공의 어려움으로 인해 제품 불량률이 높고 그로 인해 칼라 레지스트레이션 성능 저하 등의 문제가 초래된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 순환형 유체관 내에서 버블이 일정한 속도로 회전되고, 그 버블에 의해 산란되는 빔에 의해 스캐닝되도록 되어 있어, 부피가 작고 가공이 용이하며 생산 비용이 저렴한 광주사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 광주사 장치는, 상기한 목적을 달성하기 위하여 광을 조사하 는 광원과; 순환형 유체관과; 상기 유체관 내부에 수용되며 상기 광원으로부터 입사되는 입사광을 투과시키는 유체와; 상기 유체관 내부에 수용되며 입사광을 산란시키는 적어도 하나의 버블과; 상기 유체관의 일측에 설치되어, 상기 버블이 소정의 속도로 순환되도록 하는 펌프와; 상기 광원에서 입사되어 상기 버블에서 산란된 빔을 소정 주사선을 따라 결상시키는 결상 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사 장치는, 광을 조사하는 광원(10)과, 이 광원(10)에서 나온 빔을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅 렌즈(15) 및 광을 집속시키는 실린드리컬 렌즈(20)를 포함한다.

또한, 유체(25)가 가득찬 순환형 유체관(30)이 구비되어 있고, 상기 유체관(30) 내부에 버블(35)이 수용되고 이 버블(35)을 소정의 속도로 순환시키는 펌프(40)가 상기 유체관(30)의 주변에 설치된다. 그리고, 상기 유체관(30)의 전방에는 결상 렌즈(45)가 구비되어 있어, 상기 버블(35)에서 산란되어 나온 빔을 결상시켜 감광매체(50)에 스캐닝되도록 한다.

상기 펌프(40)는 상기 유체(25)가 일정한 속도(v)로 흐르도록 콘트롤러(43)에 의해 제어한다. 그러면, 상기 버블(35)이 상기 유체(25)의 흐름에 따라 이동하게 된다. 상기 유체관(30)은 그 내부에 들어있는 유체(25)가 순환할 수 있도록 중앙부가 뚫려 있는 순환형 관으로 되어 있다.

상기 유체관(30)에서 스캐닝이 시작되는 지점과 끝나는 지점을 각각 sp, ep라 할 때, 이 sp와 ep 사이의 유체관(30a)은 직선형으로 되어 있어야 한다. 이는 상기 감광매체(50)에 주사선(55)이 직선으로 나타나도록 하기 위해 요구되는 것이 다. 여기에서, 상기 sp와 ep 사이의 유체관을 주사 대응선(30a)이라 하고, 그 길이를 d라고 한다. 이 길이 d는 상기 결상 렌즈(45)의 배율과 주사선(55)의 길이에 따라 결정된다. 상기 결상 렌즈(45)의 배율을 a라 하고 주사선(55)의 길이를 D라 하면, 다음과 같은 관계가 성립한다.

예를 들어, 상기 결상 렌즈(45)의 배율이 10이라고 하면, 상기 유체관(30a)의 주사 대응선(30a)의 길이(d)는 D의 1/10으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 광원(10)에서 빔을 출사시키거나 중단시키는 시점을 제어하기 위해 주사 시작 지점(sp)에 상기 버블(35)이 도착할 시점과 주사 종결 지점(ep)에 상기 버블(35)이 도착될 시점을 검출할 것이 요구된다. 따라서, 상기 주사 시작 지점(sp) 직전의 위치에 위치검출센서(60)를 구비하여 버블(35)이 그 지점을 통과할 때를 검출하고 그 지점으로부터 주사 시작 지점(sp)까지의 거리 및 상기 버블(35)의 이동 속도에 의해 상기 버블(35)이 상기 주사 시작 지점(sp)에 도달할 시점을 알 수 있다. 또한, 상기 주사 대응선(30a)의 길이(d)를 알고 있으므로 상기 버블(35)의 속도를 v라고 할 때, d/v에 의해 스캐닝 종결 시점도 알 수 있다.

이에 상기 광원(10)을 제어하는 콘트롤러(65)가 마련되고, 상기 위치검출센서(60)에서 검출된 데이터는 상기 콘트롤러(65)에 보내져 이 콘트롤러(65)에서 명령되어지는 시점에 광원(10)에서 빔을 내보내거나 중단하게 된다.

이상과 같이 하여 스캐닝이 시작된 후, 스캐닝 과정에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴본다.

빔이 버블(35)에 반사되어 산란될 때, 상기 주사선(55)에 영향을 미치는 버블 영역을 유효 영역(A)이라고 한다. 빔이 이 유효 영역(A)에 반사되어 산란되고, 산란된 빔은 결상렌즈(45)를 통과해 감광매체(50)에서 반대 방향으로 상이 맺히게 된다. 여기에서 상기 감광매체(50)에 맺히는 스폿 크기는 빔 크기와 밀접한 관계를 갖는다. 예를 들어 상기 결상 렌즈(45)의 배율이 10이라면 빔의 크기가 5㎛일 때, 상면에 맺히는 스폿 크기는 약 50㎛ 정도가 된다. 또한, 주사선(55)의 길이(d)가 약 300mm이면, 상기 유체관(30)의 주사 대응선(30a)의 길이(d)는 30mm 정도가 되어야 한다. 그리고, 상기 스캐닝 속도를 V라 하면, 상기 버블(35)의 속도 v는 상기 속도 V의 1/10이 되도록 한다.

여기에서 상기 버블(35)의 속도(v) 및 크기는 상기 펌프(40)에 의해 조절이 가능하다. 또한, 상기 버블(35)은 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 입사광을 소정의 각도로 산란시키도록 광원과 마주하는 면이 구면을 갖는 것으로 그 단면이 원(35) 또는 타원(36)인 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 그리고 상기 버블(35)은 유체관(30)의 측벽에 밀착되도록 배치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 버블(35)이 유체관(30) 내에서 이동할 때, 유속에 의한 변형을 최소화하기 위해서이다. 그러나 상기 버블(35)의 모양이 변형된다 하더라도 상기 빔이 반사되는 유효영역은 변함이 없으므로 스캐닝에 크게 영향을 미치지는 않는다.

한편, 상기 버블(35)이 이동하면서 상기 실린드리컬 렌즈(20)로부터 버블(35)까지의 거리도 변하게 되므로 버블이 받는 광량이 변하게 된다. 따라서 상 기 콘트롤로(65)에 의해 광량을 조절하도록 한다. 또는 상기 콜리메이팅 렌즈(15)와 실린드리컬 렌즈(20) 사이에 줌렌즈(미도시)를 설치하여 실린드리컬 렌즈의 초점거리를 조절하여 버블이 수광하는 광량을 일정하게 하는 방법이 있다. 이에 의해 스캐닝시 광분포가 균일하게 나타나도록 할 수 있다.

또한, 상기 유체관(30)의 한지점에 상기 버블(35)의 이동 속도(v)를 측정할 수 있는 속도 감지 센서(75)를 구비하여 이에 의해 측정된 버블(35)의 이동 속도를 상기 펌프(40)의 콘트롤러(43)에 보낸다. 그러면 상기 버블(35)이 상기 유체관(30)을 1회전 할 때마다 버블(35)의 속도를 일정하게 제어하여 스캐닝 속도 및 성능을 일정하게 유지하도록 할 수 있다.

한편, 상기 버블(35)은 공기 방울과 같은 기체형이거나 상기 유체(25)와 다른 종류의 액체형이거나 고체형일 수 있다.

도 6은 유체관(30) 내에 버블이 두 개로 제1버블(80)과 제2버블(83)이 있는 경우를 도시한 것이다. 버블이 두 개인 경우에는 버블이 하나일 때보다 두배의 속도로 스캐닝을 할 수 있다. 이 경우, 버블의 이동 메카니즘을 살펴보면, 상기 제1버블(80)이 유체관(30)의 주사 대응선(30a)을 통과할 때 제2버블(83)은 그 맞은편 선(30b)을 지나가도록 하는 것이다. 예를 들어, 상기 제1버블(80)이 주사 시작 지점(sp)에 도착하면, 상기 제2버블(83)은 그 대각선 방향의 코너에 위치되도록 하여 상기 제1버블(80)이 상기 유체관(30)의 주사 대응선(30a)을 이동하는 동안 상기 제2버블(83)은 그 맞은편 선(30b)을 이동하도록 한다. 이렇게 두 개의 버블을 점대칭으로 이동시킴으로써 스캐닝 간격을 조절할 수 있다.

여기에서, d'는 주사 대응선을 나타낸다. 이때에도 상기 위치 검출 센서(60), 속도 감지 센서(75)는 상기한 바와 동일하게 작용한다. 이와 같이 하여 스캐닝 속도를 증가시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 순환형 유체관 내에서 이동하는 버블에 의해 산란된 빔을 결상시켜 스캐닝하도로 되어 있어, 광주사 장치의 부피가 작고 제조가 용이하여 생산성이 향상되고 비용이 저감되는 이점이 있다.

Claims

광을 조사하는 광원과;

순환형 유체관과;

상기 유체관 내부에 수용되며 상기 광원으로부터 입사되는 입사광을 투과시키는 유체와;

상기 유체관 내부에 수용되며 입사광을 산란시키는 적어도 하나의 버블과;

상기 유체관의 일측에 설치되어, 상기 버블이 소정의 속도로 순환되도록 하는 펌프와;

상기 광원에서 입사되어 상기 버블에서 산란된 빔을 소정 주사선을 따라 결상시키는 결상 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항에 있어서, 상기 버블은,

기체형, 액체형 또는 고체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 버블은,

상기 광원과 마주하는 면이 구면으로 되어 있어 소정의 각도로 빔을 산란시킬 수 있도록 그 단면이 원형 또는 타원형으로 된 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 버블은,

상기 유체관의 측벽에 밀착되도록 배치되어 이동시 그 형상의 변형을 최소화하도록 된 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 버블의 위치를 검출하여 스캐닝이 시작되는 시점을 결정하도록 하는 위치 검출 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유체관에서 스캐닝이 시작되는 지점을 sp라 하고, 스캐닝이 종결되는 지점을 ep라고 할 때 이 sp와 ep 사이의 주사 대응선 길이를 d라 하고, 주사선의 길이를 D라 하며, 상기 결상렌즈의 배율이 a일 때, 상기 d는 하기 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.

<수학식>
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 버블의 속도를 감지하는 속도 감지 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 7항에 있어서, 상기 펌프는 상기 속도 감지 센서로부터 버블 속도를 수신하여 버블 속도가 소정의 속도로 유지되도록 제어하는 콘트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
제 1항에 있어서, 상기 광원과 유체관 사이의 광경로 상에는 입사광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅 렌즈와; 이 콜레메이팅 렌즈에서 집속된 광을 정형하는 실린드리컬 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.