KR19990018444A - 스캐닝 광학 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템은, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 소정 방향으로 반사시키는 회전 다면경과, 상기 회전 다면경으로부터의 광이 감광 매체 상의 스캐닝 라인의 소정 지점에 스폿을 형성하도록 하는 f-θ 렌즈와, 상기 f-θ 렌즈를 투과한 광을 상기 감광 매체로 반사시키는 반사 거울을 구비하는 스캐닝 광학 시스템에 있어서, 상기 광원, f-θ 렌즈 및 반사 거울이 각각 복수개 마련되어 있는 것에 그 특징이 있다. 이에 따르면, 각각의 단위 장치들을 모두 설치할 필요가 없으므로, 제조 원가를 낮출 수 있으며, 그 효율성도 높일 수 있다.

Description

스캐닝 광학 시스템
본 발명은 레이저 프린터 등에 채용되는 스캐닝(scanning) 광학 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 하나의 스캐닝 모터로 복수의 빔을 스캐닝할 수 있도록 된 스캐닝 광학 시스템에 관한 것이다.
도 1에는 종래의 스캐닝 광학 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 스캐닝 광학 시스템은 광원(110)과, 모터(121)에 의해 회전되면서, 광원(110)으로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경(120)과, 이 회전 다면경에 의해 반사된 광이 감광 매체, 예컨대 감광 벨트(100) 상의 스캐닝 라인에 각각 적당한 스폿(spot)을 형성하도록 하는 f-θ 렌즈(140)와, 이 f-θ 렌즈(140)와 감광 벨트(100) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 f-θ 렌즈(140)를 통과한 광의 경로가 감광 벨트(100) 상의 스캐닝 라인(도 1의 점선)쪽으로 형성되도록 입사광을 반사하는 반사 거울(150)을 포함하여 구성된다. 상기 f-θ 렌즈(140)에 있어서의 f는 초점을 의미하고, θ는 주사각을 의미한다.
한편, 상기 광원(110)과 회전 다면경(120) 사이의 광경로 상에는, 입사광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅(collimating) 렌즈(131)와, 회전 다면경(120)의 반사면에 선형의 상이 형성되도록 하기 위한 실린드리컬(cylindrical) 렌즈(133)가 각각 배치되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 스캐닝 광학 시스템의 동작 과정은 다음과 같다.
광원(110)으로부터 출사된 광은 콜리메이팅 렌즈(131)에 의해 평행광으로 변환되며, 이 평행광은 실린드리컬 렌즈(133)를 거쳐 회전 다면경(120)에 의해 반사된다. 상기 회전 다면경(120)에 의해 반사된 광은 f-θ 렌즈(140)를 통과한 후, 반사 거울(150)에 의해 경로가 변환되어서 감광 매체(100)의 스캐닝 라인 중 어느 한 지점에 스폿이 형성되도록 한다.
그런데, 이와 같은 종래 스캐닝 광학 시스템이 사용되는 장치, 예컨대 칼라 레이저 프린터에서는 이러한 스캐닝 광학 시스템이 각 색상, 예컨대, Y(yellow), M(magenta), C(cyan) 및 BK(black)에 대하여 각각 구성되어야 한다. 따라서, 그와 같은 광학 시스템을 구성하는 각 구성 요소들도 각 색상별로 각각 설치되어야 하고, 그로 인하여 제품의 생산 원가가 상승하고, 구조가 복잡해져 유지 보수가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 하나의 모터 축에 설치되어 회전하는 1개 또는 2개의 회전 다면경을 통하여 적어도 4개의 광원을 사용하여 스캐닝이 이루어지도록 하는 스캐닝 광학 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 스캐닝 광학 시스템을 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템을 나타내 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100, 200, 300...감광 벨트
110, 210, 220, 230, 240, 310, 320, 330, 340...광원
131, 211, 221, 231, 241, 311, 321, 331, 341...콜리메이팅 렌즈
133, 212, 222, 232, 242, 312, 322, 332, 342...실린드리컬 렌즈
120, 250, 351, 352...회전 다면경
121, 251, 353...모터
140, 213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343...f-θ 렌즈
150, 214, 224, 234, 244, 314, 324, 334, 344...반사 거울
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템은, 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 반사시키는 회전 다면경과, 상기 회전 다면경으로부터의 광이 감광 매체 상의 스캐닝 라인의 소정 지점에 스폿을 형성하도록 하는 f-θ 렌즈와, 상기 f-θ 렌즈를 투과한 광을 상기 감광 매체로 반사시키는 반사 거울을 구비하는 스캐닝 광학 시스템에 있어서, 상기 광원, f-θ 렌즈 및 반사 거울이 각각 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 4개가 마련되어 있되, 2개씩 1조를 이루어 각 조의 광원이 상, 하로 각각 배치되어 있으며, 상기 f-θ 렌즈는 4개가 마련되어 있되, 2개씩 1조를 이루어 각 조의 f-θ 렌즈가 상, 하로 각각 배치되어 있으며, 상기 반사 거울은 4개가 마련되어 있되, 2개씩 동일 수평면 상에 상호 대향하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 회전 다면경은, 그 외주에 다수의 반사면을 갖되, 상기 반사면의 상측과 하측에서 소정의 입사광을 반사시키도록 된 것이 바람직하며, 상기 회전 다면경을 회전시키는 모터의 동축 상에 소정 간격으로 이격되어 2개가 설치되어 있는 것이 더 바람직하다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템은, 4 개의 광원, 예컨대 제1, 제2, 제3 및 제4 레이저 다이오드(210)(220)(230)(240)와, 모터(251)에 의해 회전하면서 상기 레이저 다이오드들로부터 출사되는 각각의 레이저 광들을 반사시키는 회전 다면경(250)과, 이 회전 다면경(250)에 의해 반사된 각각의 레이저 광이, 감광 매체(200)의 각 스캐닝 라인(A)(B)(C)(D)의 소정 영역에 스폿을 형성하도록 하는 제1, 제2, 제3 및 제4 f-θ 렌즈(213)(223)(233)(243)와, 회전 다면경(250)에서 반사되어 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 f-θ 렌즈(213)(223)(233)(243)를 투과한 레이저 광을 감광 매체(200)의 각 스캐닝 라인(A)(B)(C)(D) 쪽으로 각각 반사시키는 제1, 제2, 제3 및 제4 반사 거울(214)(224)(234)(244)을 포함하여 구성된다.
상기 각각의 레이저 다이오드(210)(220)(230)(240)와 회전 다면경(250) 사이의 광경로 상에는, 각각 입사광이 평행광으로 변환되도록 하는 콜리메이팅 렌즈(211)(221)(231)(241)와, 회전 다면경(250)의 반사면에 선형의 상이 형성되도록 하는 실린드리컬 렌즈(212)(222)(232)(242)가 각각 배치되어 있다.
상기 4 개의 레이저 다이오드(210)(220)(230)(240)는 2개씩 1조를 이루어 각 조의 레이저 다이오드가 상, 하로 각각 배치되어 있으며, 각각 소정의 입력 신호에 대응되는 온/오프 동작에 따라 레이저 광을 출사한다. 상기 회전 다면경(250)은 그 외주면에 다수의 반사면을 갖고 있으며, 다수의 레이저 광을 반사시키기 위해서 높이가 높아진 점에 그 특징이 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 다이오드(210) 및 제4 레이저 다이오드(240)로부터의 각 레이저 광은 회전 다면경(250)의 하부 반사면에서 반사되며, 제2 레이저 다이오드(220) 및 제3 레이저 다이오드(230)로부터의 각 레이저 광은 회전 다면경(250)의 하부 반사면에서 반사된다. 상기 4개의 f-θ 렌즈(213)(223)(233)(243)는 2개씩 1조를 이루어 각 조의 f-θ 렌즈가 상, 하로 각각 배치되어 있으며, 회전 다면경(250)에서 반사된 각 광들이 감광 벨트(200) 상의 각 스캐닝 라인의 소정 지점에, 즉 제1 레이저 다이오드(210)에서 출사된 광은 라인 A의 소정 지점에, 제2 레이저 다이오드(220)에서 출사된 광은 라인 B의 소정 지점에, 제3 레이저 다이오드(230)에서 출사된 광은 라인 C 쪽으로, 그리고 제4 레이저 다이오드(240)에서 출사된 광은 라인 D의 소정 지점에 적당한 스폿이 형성되도록 한다. 상기 4개의 반사 거울(214)(224)(234)(244)은 2개씩 동일 수평면 상에 상호 대향하도록 배치되어 있으며, 회전 다면경(250)에서 반사된 각 광이 감광 벨트(200)의 각 스캐닝 라인(A)(B)(C)(D) 쪽으로 경로가 형성되도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 스캐닝 광학 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
소정의 입력 신호에 따라 제1 레이저 다이오드(210)에서 출사된 제1 레이저 광은 제1 콜리메이팅 렌즈(211)에 의해 평행광으로 변환된다. 그리고, 제1 실린드리컬 렌즈(212)를 거쳐 회전 다면경(250)의 상부 반사면에서 반사된다. 회전 다면경(250)에서 반사된 레이저 광은 제1 f-θ 렌즈(213)를 통과하고, 제1 반사 거울(214)에 의해 감광 벨트의 제1 스캐닝 라인(A) 상의 소정 지점에 스폿을 형성시킨다. 한편, 서로 다른 입력 신호에 의한 온/오프 동작에 따라 제2, 제3 및 제4 레이저 다이오드(220)(230)(240)에서 각각 출사되는 각 레이저 광은 이미 상술한 바와 같은 과정에 의해 감광 매체(200)의 각 스캐닝 라인(B)(C)(D)의 소정 지점에 스폿을 형성시킨다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템에 의하면, 4개의 레이저 다이오드(210)(220)(230)(240)로부터 출사된 각 레이저 광이 하나의 회전 다면경(250)을 이용하여 서로 다른 라인에 대해 스캐닝할 수 있다.
도 3에는 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 광학 시스템은 상기 도 2의 스캐닝 광학 시스템과 그 구성에 있어서 기본적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 있어서, 참조 부호 300은 감광 벨트를, 310, 320, 330 및 340은 레이저 다이오드를, 311, 321, 331 및 341은 콜리메이팅 렌즈를, 312, 322, 332 및 342는 실린드리컬 렌즈를, 351 및 352는 동축 상에 소정 간격 이격되어 설치되어 있는 회전 다면경을, 353은 모터를, 313, 323, 333 및 343은 f-θ 렌즈를, 314, 324, 334 및 344는 반사 거울을 각각 나타낸다.
이 다른 실시예의 특징은, 도시된 바와 같이, 회전 다면경(351)(352)이 2개의 별개의 구조체로 구성되는 점이다. 따라서, 이 다른 실시예의 경우는 상기 도 2의 실시예의 경우에 비해 광학 시스템을 이루는 각 구성 요소들의 상, 하 설치 높이를 보다 자유롭게 조정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 회전 다면경(351)(352)은 이 회전 다면경을 회전시키는 모터(353)의 동축 상에 소정 간격으로 이격되어 2개가 설치되어 있으므로, 도 2의 실시예에 따른 스캐닝 광학 시스템에서와 같이, 하나의 모터(353)에 의해 여러 라인을 스캐닝할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 스캐닝 광학 시스템은, 높이가 높은 회전 다면경의 상부와 하부 및 양 측면을 함께 사용하여 복수의 광원으로부터 출사되는 광들이 스캐닝할 수 있으므로 각각의 구성 요소들을 모두 설치할 필요가 없다. 따라서, 제조 원가를 낮출 수 있으며, 그 효율성도 높일 수 있다. 또한, 동일한 회전축을 갖는 두 개의 회전 다면경을 사용하여 복수의 광원으로부터 출사되는 광들이 스캐닝할 수 있으므로, 필요한 모터의 개수를 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 소정 방향으로 반사시키는 회전 다면경과, 상기 회전 다면경으로부터의 광이 감광 매체 상의 스캐닝 라인의 소정 지점에 스폿을 형성하도록 하는 f-θ 렌즈와, 상기 f-θ 렌즈를 투과한 광을 상기 감광 매체로 반사시키는 반사 거울을 구비하는 스캐닝 광학 시스템에 있어서,
    상기 광원, f-θ 렌즈 및 반사 거울이 각각 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 4개가 마련되어 있되, 2개씩 1조를 이루어 각 조의 광원이 상, 하로 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 f-θ 렌즈는 4개가 마련되어 있되, 2개씩 1조를 이루어 각 조의 f-θ 렌즈가 상, 하로 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사 거울은 4개가 마련되어 있되, 2개씩 동일 수평면 상에 상호 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전 다면경은,
    그 외주에 다수의 반사면을 갖되, 상기 반사면의 상측과 하측에서 소정의 입사광을 각각 반사시키도록 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 다면경은,
    그 회전 다면경을 회전시키는 모터의 동축 상에 소정 간격으로 이격되어 2개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 광학 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190025115A (ko) * 2017-08-29 2019-03-11 전자부품연구원 회전형 스캐닝 라이다
KR20190044995A (ko) * 2017-10-23 2019-05-02 주식회사 유진로봇 이동성 거울을 이용한 광 송수신기, 3차원 거리 측정 장치, 및 이동체

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KR20190025115A (ko) * 2017-08-29 2019-03-11 전자부품연구원 회전형 스캐닝 라이다
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