KR19990036778A - 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치 - Google Patents

Abstract

레이저광선으로 패턴을 형성하는 장치는, 레이저광선을 방출하는 레이저광원(1), 방출된 레이저광을 광수신기의 표면상으로 투사하도록 반사하는 다면경(4), fθ렌즈(5) 및 광수신기 드럼(6)을 포함한다. 광감쇠판(9)은 다면경(4)과 광수신기 드럼(6)간 레이저광의 광경로상에 제공된다. 광수신의 표면으로부터 다면경(4)으로 반사되고, 다면경에 의해 광수신기 드럼(6)상으로 다시 투사되도록 재반사되는 레이저광선의 양은, 레이저광선의 두 번째 반사로 인한 다중상 발생이 억제되도록 광감쇠판(9)에 의해 충분히 감소된다.

Description

레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치

본 발명은 광수신기의 표면으로 투사되는 레이저광으로 잠상을 형성하는 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게, 본 발명은 광수신기의 표면에서 광수신기의 잠상 생성을 감소시킴으로써 질이 향상된 패턴을 생성할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의해 계획된 장치의 전형적인 예는 다면경을 사용하고 레이저 프린터 등에서 사용하기 위한 레이저 주사 기록 장치이다. 도 5에 도시된 바와같이, 반도체 레이저 디바이스와 같은 레이저 광원(1)은 레이저광을 방출한다. 방출된 레이저광은 단면이 타원형인 평행광선이 형성되도록 콜리메이터(collimator) 렌즈(2)를 통하여 통과한다. 이후 평행광선은 광선 형성 프리즘(3)을 통해 통과하여 원형 광선으로 형성되고, 회전 다면경(4)의 특정 표면상으로 투사된다. 다면경(4)이 회전함에 따라, 다면경은 자신의 회전방향쪽으로 레이저광의 반사각을 변경시킨다. 게다가, 반사된 광은 fθ 렌즈 어셈블리(5)(이 경우에, 2개의 렌즈(5A 및 5B)로 구성된다)를 통하여 통과하고, 광수신기 드럼(6)의 표면상(즉, 광수신기의 표면상으로)으로 투사된다, fθ 렌즈 어셈블리를 통과한 이 광은 수평 주사를 실행하는 광수신기 드럼(6)의 회전축을 따라 또한 주사된다. 광수신기 드럼(6)이 자신의 축을 따라 회전하기 때문에, 수직 주사도 실행된다. 이 2가지 종류의 주사는 광수신기의 표면상에 특정 패턴을 생성하기 위해 함께 동작한다. fθ 렌즈 어셈블리(5)는, 다면경(4)으로부터의 레이저광의 반사각 변경에 따라 변하는 주사 속도가 광수신기의 표면상에서 균등하도록 제공된다.

다면경을 사용하는 레이저 주사 기록장치에서 나타나는 문제점은 광수신기의 표면상에서 형성된 잠상은 다중상을 갖는다는 것이다. 도 5에서, 다면경으로부터 광수신기 드럼(6)으로 레이저광이 이동하는 성질을 고려해보자. 다면경(4)으로부터 반사된 레이저광은 fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통하여 통과하고 광수신기 드럼(6)상으로 투사된다. 이에 따라, 밑줄로 도시된 바와 같이, 그 레이저광은 역반사되어 fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과하여 다면경(4)으로 돌아간다. 레이저광은 다시 다면경(4)으로부터 반사되어 또다른 밑줄로 표시된 경로를 따라 이동하며, fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과하고, 광수신기 드럼상(6)으로 투사되어 광수신기의 표면상에 다중상 패턴이 형성된다.

다면경(4)은 고속으로 회전하고, 따라서 레이저광이 거울로 재반사되었을 때, 거울의 재반사면은 첫번째 반사가 발생했을때와 상이한 각위치로 회전하였다. 따라서, 다면경(4)으로부터의 레이저광의 두 번째 반사가 첫 번째 반사에 대한 광 축으로부터 축방향을 따라 상쇄된다. 이것은, 회전하는 거울(4)의 각위치 변화로 인해, 첫 번째 반사된 광으로부터의 위치와 상이한 광수신기 드럼(6)상의 위치에서 패턴이 도시됨을 의미한다. 그 결과, 다중상은 실상과 겹쳐지고 원하는 패턴과 상이한 패턴이 생성된다. 따라서, 그 결과로 나타나는 프린터에 의해 생성된 상의 질은 떨어진다.

상기 설명은 이중 반사에 의해 형성된 2개의 패턴이 겹쳐져 다중상을 발생시킨다고 가정된다.

3개 이상의 반사가 발생하면, 3개 이상의 패턴이 겹쳐져 상당히 부자연스러운 패턴이 생성되는 다중상이 발생될 것이다.

본 발명의 목적은 고화질의 패턴을 생성하기 위해 광수신기 표면으로 레이저광의 다중 투사를 제거하는 장치를 제작하는 것이다.

레이저광선으로 패턴을 생성하는 본 발명의 장치는, 레이저 광원, 광 반사소자, 및 광 감쇠소자를 포함한다. 그 레이저 광원은 레이저광을 방출한다. 광 반사소자에 의해 레이저광이 반사되고 광수신기의 표면으로 투사된다. 광 감쇠소자는 광 반사소자 및 광수신기의 표면간 레이저광의 광경로상에 위치한다.

바람직하게, 광 감쇠소자는 0.2초과 0.7미만의 광 투과율(ρ)을 구비한다.

광 감쇠소자는 특정한 광 투과율을 가진 투명판으로 구성될 수 있다. 상기 장치는, 레이저광이 등속도로 광수신기의 표면으로 주사되도록 fθ 렌즈가 다면경 및 광수신기의 표면사이에 제공되는 것이라면, 그 fθ 렌즈는 광 감쇠소자를 포함한다. 필요하다면, fθ 렌즈의 표면에는 감소된 광 전송이 가능하도록 코팅처리가 될 수 있다.

상기 설명은, (1997년 10월 3일에 출원된) 일본 특허출원번호 제 97-270880 호에 포함된 내용에 관한 것으로, 단지 예를 든 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 레이저 스캔 기록장치의 개략적인 구조를 도시하는 투시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 필수부품의 정면도이다.

도 3은 레이저광이 장치에서 어떻게 감쇠되는지를 도시한 개략도이다.

도 4a 및 4b는 fθ렌즈가 광감쇠소자로서 사용되는 2개의 수정된 예를 도시한 단면도이다.

도 5는 연관된 레이저 스캔 기록장치의 개략적인 배치를 도시하는 평면도이다.

레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치는 첨부도면에 따라 설명될 것이다.

도 1은 레이저 주사 기록 장치의 개략적인 구조를 도시하는 투시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 장치 일부의 정면도이다. 레이저 광원으로서 이용되는 반도체 레이저(1)는 레이저광을 방출한다. 레이저광의 광경로상에는, 방출된 레이저광을 평행광선으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(2), 및 레이저광선을 형성하는 원주형 렌즈(3)가 제공된다. 형성된 레이저광선은 다면경(4)으로 투사된다. 다면경(4)은 등변 다각 단면도를 구비한 프리즘이며, 고려중인 장치에서 면이 6개인 측면은 반사면으로서 작용한다. 다면경(4)은 중심축(4a)에 대해 시계방향으로 회전하도록 구동된다. 다면경(4)의 반사측면으로 투사되는 상기 형성된 레이저광선은 이 측면에 의해 반사된다. 다면경(4)이 회전함에 따라, 반사된 레이저광선은 굴절되고 1개 이상의 렌즈 부품으로 만들어진 fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과하며 레이저광선은 광수신기 드럼(6)의 표면상으로(즉, 광수신기의 표면상으로) 투사된다. 그 결과, 레이저광선은 "수평" 주사를 실행하기 위해 광수신기 드럼(6)의 축방향을 따라 광수신기의 표면으로 주사된다.

fθ 렌즈 어셈블리(5)는 반사된 레이저광선의 굴절동안 광수신기 드럼(6)의 표면상에 균등한 주사속도로 각속도를 수정한다. 도시된 경우에서, fθ 렌즈 어셈블리(5)는, 다면경(4)과 근접하여 위치한 제 1 렌즈(5A) 및 광수신기 드럼(6)과 근접하여 위치한 제 2 렌즈(5B)인 두 개의 렌즈 부품으로 만들어진다. 광수신기 드럼(6)은 "수직" 주사를 실행하기 위해 자신의 축을 중심으로 회전한다. fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과하는 레이저광선의 일부는, 패턴이 그려지는 광수신기 드럼(6)의 영역밖에 위치한 반사경(7)에 의해 반사되고, 반사된 광선은 광수신 장치로 구성된 광선 감지기(8)에 의해 수신된다. 레이저광 주사용 수평 동기 신호를 발생시키기위해 광선 감지기(8)는 제어회로(도시되지 않음)에 연결된다.

광도를 감소시키는 광감쇠판(9)은 다면경(4)과 fθ 렌즈 어셈블리(5)의 제 1 렌즈(5A)간 제공된다. 광감쇠판(9)은 수지 또는 유리로 형성된, 특정한 광 투과율을 가진 편평한 판이다. 판(9)은, 반사된 레이저광선이 광감쇠판(9)을 통해 통과하는 방식으로 다면경(4)으로부터 fθ 렌즈 어셈블리(5)로 반사된 레이저광선의 광경로상에 위치한다.

상기 설명한 구조를 가진 장치는 다음 방식으로 동작한다. 반도체 레이저(1)로부터 방출된 레이저광은 콜리메이터 렌즈(2) 및 원주형 렌즈(3)를 통해 통과하고 평행 원형광선으로 변환된다. 이 평행 원형광선은 다면경(4)상에 투사되며 이 광선이 회전하는 다면경(4)에 의해 굴절될 때 다면경으로부터 반사된다. 반사된 레이저광선은 그 양이 조금 감소되도록 광감쇠판(9)을 통해 통과한다. 이후, 레이저광선은 굴절방향을 따라 속도가 균등하도록 fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과한다; 레이저광선은 광수신기의 표면으로 수평주사를 실행하기 위해 광수신기 드럼(6)상으로 다시 투사된다. 광수신기 드럼(6)의 회전으로 인해 수직주사와 결합된 상기 수평주사는 잠상이 광수신기 드럼(6)의 표면상에서 원하는 패턴으로 형성되게 한다. 광수신기 드럼(6)으로부터 반사된 레이저광선은 다면경(4)에 이를때까지 복귀경로상에서 이동하며, 다면경으로부터 다시 반사되고 광수신기 드럼(6)상으로 투사된다.

도 3에 개략적으로 도시된 바와같이, 우선 광수신기의 표면으로부터 반사된 레이저광(이후 L1으로 표시된 제 1 레이저광이라 한다)은 복귀경로상으로 이동하며, fθ 렌즈 어셈블리(5) 및 광감쇠판(9)을 통해 통과한다. 이후 레이저광은 다면경(4)으로부터 광수신기 드럼(6)으로 다시 반사된다. 제 2 레이저광(L2)은, fθ 렌즈 어셈블리(5)를 통해 통과하여 광수신기 드럼(6)상으로 투사되기 전에 광감쇠판(9)을 통해 다시 통과한다. 따라서, 제 1 레이저광(L1)은 광감쇠판(9)을 통해 오직 한번만 통과하는 반면 제 2 레이저광(L2)은 광감쇠판(9)을 통해 세 번 통과되고, 그결과 제 1 레이저광(L1)보다 많은 양의 제 2 레이저광(L2)이 광감쇠판(9)에 의해 감쇠된다. 따라서, 광수신기의 표면상에서 제 2 레이저광(L2)의 양에 대한 제 1 레이저광(L1) 양의 비율은, 제 2 레이저광(L2)으로 인한 잠상 발생이 억제되도록 충분히 증가된다.

광감쇠판(9)이 0.7의 광 투과율(ρ)을 구비한다고 가정하자. 우선 다면경(4)으로부터 반사된 레이저광의 양이 I₀으로 표현되고 광수신기의 표면상에 투사되는 제 1 레이저광(L1)의 양이 I₁으로 표현된다면, 다음과 같은 관계가 된다:

I₁= 0.7I₀

광감쇠판(9)을 통해 세 번 광이 통과한후 광수신기의 표면상에 투사되는 제 2 레이저광(L2)의 양이 I₂으로 표현되면, 다음과 같은 관계가 된다:

I₂= (0.7)³I₀

(간략히 설명하기위해, 광수신기의 표면 및 다면경 반사면상에서 광이 반사에 의해 감쇠되지 않는다고 가정됨을 주의하라. 즉 시스템에서 일어나기 쉬운 다른 감쇠가 실제로 발생하더라도, 간략화된 등식에서는 그 감쇠 효과가 생략된다)

따라서, 제 1 레이저광의 양과 제 2 레이저광의 양의 비율(R₁₂)은 아래와 같이 표현된다.

R₁₂= (0.7)³I₀/0.7I₀

= (0.7)²I ≃ 0.5

따라서, 제 2 레이저광의 양인 I₂는, 제 1 레이저광의 양인 I₁양의 약 절반이다. 이 차이는 잠상발생이 만족할만큼 억제되기 때문에 발생한다.

일반적으로, 제 2 레이저광의 양은 ρ²곱하기 제 1 레이저광의 양과 같고, ρ는 광감쇠판(9)의 광 투과율을 나타낸다.

제 1 레이저광의 양, 광을 수신하는 광수신기 드럼(6)의 감도 특성 및 광수신기의 표면상에서 잠상에 의해 형성된 가시상의 밀도를 포함하는 모든 관련된 인자를 고려할 때, 잠상이 거의 인지되지 않고 발생되는 비율(R₁₂)을 제공하는 값으로 광감쇠판(9)의 광 투과율은 조절될 수 있다. 본 발명에 의해 실행된 실험에 따라, 광 투과율(ρ)은 0.2초과 0.7미만이 바람직하다는 것이 발견되었다. ρ이 0.7이상이면, 잠상을 억제하는 광감쇠판의 효과는 비실용적으로 작다. ρ이 0.2이하이면, 광감쇠판은 잠상을 억제하는데 상당히 효과적이지만, 반면에, 반도체 레이저(1)의 발광효율(이용)은 비실용적으로 낮다.

광감쇠판(9)은 다면경(4)과 광수신기 드럼(6)간 광경로상의 어떠한 위치에서도 제공될 수 있다. 판(9)이 다면경에 근접해 위치할수록, 판의 크기는 더 작아야 한다는 것이 주의된다. 상기 설명한 장치에서, 광감쇠소자로서 작용하는 광감쇠판(9)은 fθ 렌즈 어셈블리와 독립적인 것이다. 그러나, 본 발명은 그러한 구성으로 제한된 것이 아니다. fθ 렌즈 어셈블리가 특정 광 투과율을 구비하도록 조절될 수 있다면, fθ 렌즈 어셈블리는 광감쇠소자로서 사용될 수 있으며 이 경우에 별도로 독립적인 광감쇠판이 제공될 필요가 없다. fθ 렌즈 어셈블리 자체가 광감쇠소자로서 사용된다면, 특정한 광 투과율을 설정하기 위해 어셈블리의 개별적인 부품에는 막(광감쇠 fθ 렌즈 소자(5)에 미리 형성되어 붙어있는 또는 부착된 하나의 얇은 층) 또는 코팅(fθ 렌즈 소자(5)의 표면에 직접 붙어있는 컴포지션)이 제공될 수 있다. 도 4(a) 및 4(b)는 광감쇠막 또는 코팅이 제공되는 두가지 방식을 도시한다. 도 4a에서, 특정 광 투과율을 구비한 막(10)은 fθ 렌즈 소자(5)의 표면에 부착되어 있다. 도 4b에서, 유사한 광 감쇠를 얻기위해 광 투과율이 감소되게 하는 코팅(11)이 fθ 렌즈 소자(5)의 표면상에 제공된다.

상기 설명한 배치는, 광경로상에 제공되는 광반사소자를 구비하며, 특정 패턴을 형성하기 위해 소자로부터 반사된 레이저광이 광수신기의 표면에 도달할 수 있는, 다른 어떠한 형태의 장치에도 적용될 수 있다는 것이 또한 주의된다.

상기 설명한 바와같이, 본 장치는, 레이저광원, 방출된 레이저광이 광수신기의 표면상으로 투사되게 하는 광반사소자, 및 광반사소자와 광수신기의 표면간 제공되는 광감쇠소자를 포함한다. 이 배치로 인하여, 광수신기의 표면으로부터 광반사소자로 반사되고, 이후, 광수신기의 표면상으로 다시 투사되도록 재반사되는 레이저광의 양은 광감쇠소자에 의해 충분히 감소된다. 따라서 레이저광의 제 2 반사로 인한 잠상발생은 고화질의 패턴이 생성되기위해 효과적으로 억제된다. 광감쇠소자가 광감쇠판으로 구성된다면, 광감쇠소자는 레이저광선으로 패턴을 형성하는 현존 장치의 광시스템으로 삽입될 필요가 있으며, 원하는 배치가 상당히 쉽게 실현될 수 있다. 광감쇠소자가 fθ 렌즈로 구성된다면, 다른 부품을 추가하지않고 원하는 배치가 실현될 수 있다.

광수신기의 표면으로부터 광반사소자로 반사되고, 이후, 광수신기의 표면상으로 다시 투사되도록 재반사되는 레이저광의 양은 광감쇠소자에 의해 충분히 감소된다. 따라서 레이저광의 제 2 반사로 인한 잠상발생은 고화질의 패턴이 생성되기위해 효과적으로 억제된다.

Claims (13)

1. 레이저광을 방출하는 레이저광원;

   상기 레이저광을 반사하고 광수신기의 표면상으로 투사하는 광반사소자; 및

   상기 레이저광의 광경로상에 위치한 광감쇠소자를 상기 광반사소자와 상기 광수신기의 표면사이에 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광감쇠소자는 0.2 초과 0.7 미만의 광 투과율(σ)을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광반사소자는, 상기 레이저광이 상기 광수신기의 표면으로 주사되도록 회전하기 위해 구동되는 다면경을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광반사소자는, 상기 레이저광이 상기 광수신기의 표면으로 주사되도록 회전하기 위해 구동되는 다면경을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 광감쇠소자는 특정한 광 투과율을 구비하는 광 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 광감쇠소자는 특정한 광 투과율을 구비하는 광 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 광감쇠소자는 특정한 광 투과율을 구비하는 광 투과판을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 광감쇠소자를 형성하며, 레이저광선이 광수신기의 표면으로 등속도로 주사되게 하는 fθ렌즈가 상기 다면경 및 상기 광수신기의 표면사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 광감쇠소자를 형성하며, 레이저광선이 광수신기의 표면으로 등속도로 주사되게 하는 fθ렌즈가 상기 다면경 및 상기 광수신기의 표면간 제공되는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 fθ렌즈의 표면에는 광 투과율이 감소될 수 있는 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 fθ렌즈의 표면에는 광 투과율이 감소될 수 있는 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 fθ렌즈의 표면은 광 투과율이 감소될 수 있는 막으로 덮여있는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 fθ렌즈의 표면은 광 투과율이 감소될 수 있는 막으로 덮여있는 것을 특징으로 하는 레이저광선으로 패턴을 생성하는 장치.