KR20040003158A - Unification lens and optical scanning apparatus employing it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 서로 다른 기능을 하는 복수의 렌즈를 통합시킨 통합 렌즈 및 이를 적용한 주사 광학장치에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated lens incorporating a plurality of lenses having different functions and a scanning optical device using the same.
일반적으로, LSU(Laser Scanning Unit)와 같은 주사 광학장치는 복사기, 프린터, 팩시밀리 등과 같이 인쇄용지에 화상을 인쇄하는 화상기록장치에 적용되어, 레이저 다이오드와 같은 광원으로부터 출사된 광빔을 화상형성장치의 감광매체에 주사하여 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성하는 장치이다.In general, a scanning optical device such as a laser scanning unit (LSU) is applied to an image recording device that prints an image on printing paper such as a copier, a printer, a facsimile, and the like, so that a light beam emitted from a light source such as a laser diode may be used. It is a device for forming an electrostatic latent image by scanning on a photosensitive medium.
도 1은 종래의 주사 광학장치를 보인 도면이다.1 is a view showing a conventional scanning optical device.
도 1을 참조하면, 종래의 주사 광학장치는, 반도체 레이저(2)로부터 출사된 발산하는 레이저빔을 평행 또는 수렴 레이저빔으로 변환하는 콜리메이팅렌즈(3)와, 부주사 방향으로만 굴절력을 가지는 실린더 렌즈(5)와, 광빔을 편향시키기 위한 다면경(7)과 피주사면인 감광 드럼(1)면 사이에 배치된 에프-세타(f-θ) 렌즈(9)와, 동기 검출을 위해 포토 센서(17)에 광빔을 모아주는 빔 검출렌즈(15)를 비롯한 다수의 렌즈를 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional scanning optical apparatus has a collimating lens 3 for converting a diverging laser beam emitted from a semiconductor laser 2 into a parallel or converging laser beam, and a refractive power only in the sub-scanning direction. A f-theta (f-θ) lens 9 disposed between the cylinder lens 5, the multi-faceted mirror 7 for deflecting the light beam and the photosensitive drum 1 surface to be scanned, and a photo for synchronous detection The sensor 17 is provided with a plurality of lenses including a beam detection lens 15 for collecting light beams.
도 1에서 참조번호 10은 에프-세타 렌즈(9)를 경유한 주사 광빔을 감광 드럼(1)면 쪽으로 반사시키기 위한 반사 미러, 참조번호 11은 다면경(7)에서 편향 반사된 광빔의 일부가 상기 빔 검출렌즈(17)쪽으로 향하도록 반사시키는 반사미러이다.In Fig. 1, reference numeral 10 denotes a reflecting mirror for reflecting the scanning light beam via the F-theta lens 9 toward the surface of the photosensitive drum 1, and reference numeral 11 denotes a part of the light beam deflected and reflected by the multi-face mirror 7 It is a reflecting mirror that is reflected toward the beam detection lens 17.
도 1에 보여진 바와 같이, 종래의 주사 광학장치는 에프-세타 렌즈(9), 실린더 렌즈(5), 콜리메이팅렌즈(3), 빔 검출렌즈(17) 등의 독립된 다수의 렌즈를 구비하고 있기 때문에, 이들 렌즈를 주사 광학장치의 프레임(미도시)에 광학적으로 제 위치에 정렬된 상태로 위치 고정을 위해 조립할 때, 조립 공수가 많고 조립 공차에 의한 불량이 발생할 확률이 높다.As shown in FIG. 1, the conventional scanning optical apparatus has a plurality of independent lenses such as the F-theta lens 9, the cylinder lens 5, the collimating lens 3, the beam detection lens 17, and the like. Therefore, when these lenses are assembled for position fixing in a state of being optically aligned in position with a frame (not shown) of the scanning optical device, the number of assembling operations is high and a defect by assembly tolerance is likely to occur.
또한, 다수의 렌즈를 각각 사출에 의해 따로 제작하여야 하므로 원가 상승의원인이 되고 있다.In addition, since a plurality of lenses must be manufactured separately by injection, it is a cause of cost increase.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일부 렌즈를 통합함으로써 레이 아웃의 간소화, 조립 공수의 감소에 의한 불량 감소 및 원가 절감등을 실현할 수 있도록 된 주사 광학장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a scanning optical apparatus that can realize layout simplification, defect reduction due to reduction of assembly labor, and cost reduction by integrating some lenses. There is a purpose.
도 1은 종래의 주사 광학장치를 보인 도면,1 is a view showing a conventional scanning optical device,
도 2는 본 발명에 따른 통합 렌즈를 적용한 주사 광학장치를 개략적으로 보인 도면.2 is a schematic view of a scanning optical apparatus employing an integrated lens according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20...광원 30...콜리메이팅렌즈20 ... light source 30 ... collimating lens
50...통합 렌즈 51...결상 렌즈부50 ... integrated lens 51 ... imaging lens
53...실린더 렌즈부 55...빔 검출렌즈부53 ... cylinder lens unit 55 ... beam detection lens unit
70...광 편향기 70a...편향면70 ... optical deflector 70a ... deflection plane
90...포토 센서 95...감광 매체90 photo sensor 95 photosensitive media
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통합 렌즈는, 광 편향기에서 편향된 광빔을 피주사면 상에 결상시키기 위한 결상 렌즈부와; 광원쪽에서 입사된 광빔을 상기 광 편향기의 편향면에 주주사 방향으로 긴 선형으로 결상시키도록, 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부의 일측에 형성된 실린더 렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An integrated lens according to the present invention for achieving the above object comprises: an imaging lens unit for imaging the light beam deflected in the optical deflector on the scan surface; And a cylindrical lens unit formed at one side of the imaging lens unit in the main scanning direction so as to form the light beam incident from the light source side in a long linear direction in the main scanning direction on the deflection surface of the optical deflector.
여기서, 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부의 반대측에 상기 광 편향기에 편향된 광빔을 동기 검출을 위한 포토센서에 입력시키기 위한 빔 검출렌즈부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to further include a beam detection lens unit for inputting a light beam deflected by the optical deflector to the photosensor for synchronous detection on the opposite side of the imaging lens unit in the main scanning direction.
대안으로, 상기 실린더 렌즈부는, 상기 광 편향기에 편향된 광빔을 동기 검출을 위한 포토센서에 입력시키기 위한 빔 검출렌즈로서 기능을 겸하도록 될 수도 있다.Alternatively, the cylinder lens unit may serve as a beam detection lens for inputting a light beam deflected by the optical deflector into a photosensor for synchronous detection.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통합 렌즈는, 광 편향기에서 편향된 광빔을 피주사면 상에 결상시키기 위한 결상 렌즈부와; 상기 광 편향기에 편향된 광빔을 동기 검출을 위한 포토 센서에 입력시키기 위해 주주사 방향으로 상기결상 렌즈부의 일측에 형성된 빔 검출렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An integrated lens according to the present invention for achieving the above object comprises: an imaging lens unit for imaging the light beam deflected in the optical deflector on the scan surface; And a beam detection lens unit formed at one side of the imaging lens unit in the main scanning direction to input the light beam deflected by the optical deflector to the photo sensor for synchronous detection.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주사 광학장치는, 광원과; 상기 광원으로부터 출사된 광빔을 편향시키기 위한 다수의 편향면을 갖는 광 편향기와; 상기 광 편향기에서 편향된 광빔을 피주사면 상에 결상시키기 위한 결상 렌즈부와, 상기 광원쪽에서 입사된 광빔을 상기 편향면에 주주사 방향으로 긴 선형으로 결상시키도록 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부의 일측에 형성된 실린더 렌즈부를 포함하는 통합 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 한다.A scanning optical device according to the present invention for achieving the above object, the light source; An optical deflector having a plurality of deflection surfaces for deflecting the light beam emitted from the light source; An imaging lens unit for forming an optical beam deflected by the optical deflector on the scan surface, and an image forming lens unit on one side of the imaging lens unit in the main scanning direction to form an optical beam incident from the light source side in a long linear direction in the main scanning direction And an integrated lens including a cylinder lens unit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주사 광학장치는, 광원과; 상기 광원으로부터 출사된 광빔을 편향시키기 위한 다수의 편향면을 갖는 광 편향기와; 상기 광 편향기에서 편향된 광빔을 피주사면 상에 결상시키기 위한 결상 렌즈부와, 상기 광 편향기에 편향된 광빔을 동기 검출을 위한 포토 센서에 입력시키기 위해 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부 일측에 형성된 빔 검출렌즈부를 구비하는 통합 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A scanning optical device according to the present invention for achieving the above object, the light source; An optical deflector having a plurality of deflection surfaces for deflecting the light beam emitted from the light source; An imaging lens unit for imaging the light beam deflected by the optical deflector on the scan surface, and a beam detection lens formed on one side of the imaging lens unit in the main scanning direction to input the light beam deflected by the optical deflector to the photo sensor for synchronous detection And an integrated lens having a portion.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 통합 렌즈 및 이를 채용한 주사 광학장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of an integrated lens and a scanning optical device employing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 통합 렌즈를 적용한 주사 광학장치를 개략적으로 보인 도면이다.2 is a schematic view of a scanning optical apparatus employing an integrated lens according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 주사 광학장치는, 광원(20)과, 상기 광원(20)으로부터 출사된 광빔을 편향시키기 위한 다수의 편향면(70a)을 갖는 광 편향기(70)와, 서로 다른 기능을 하는 복수의 렌즈가 통합된 구조의 통합 렌즈(50)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the scanning optical device according to the present invention includes a light deflector 70 having a light source 20, a plurality of deflection surfaces 70a for deflecting the light beam emitted from the light source 20, A plurality of lenses having different functions are configured to include an integrated lens 50 of an integrated structure.
상기 광원(20)은 하나 또는 복수의 발광점을 가지는 단일 광원(20)이나 복수의 광원(20)으로 이루어질 수 있다. 이러한 광원(20)으로는 레이저 광빔을 출사하는 예컨대, 반도체 레이저를 구비할 수 있다.The light source 20 may be composed of a single light source 20 or a plurality of light sources 20 having one or a plurality of light emitting points. The light source 20 may include, for example, a semiconductor laser that emits a laser light beam.
상기 광 편향기(70)는 모터와 같은 구동 수단에 의해 화상 형성동작 동안 한 방향으로 일정속도로 회전 구동되며, 다수의 편향면(70a)을 가진다. 상기 광 편향기(70)로는 도 2에 도시된 바와 같이 입사된 광빔을 편향 반사시키는 다수의 반사면(편향면(70a))을 가지는 다면 반사경(polygon mirror)을 구비할 수 있다.The optical deflector 70 is rotationally driven at a constant speed in one direction during an image forming operation by a driving means such as a motor, and has a plurality of deflection surfaces 70a. As shown in FIG. 2, the optical deflector 70 may include a polygon mirror having a plurality of reflection surfaces (deflection surfaces 70a) for deflecting and reflecting the incident light beam.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 통합 렌즈(50)는 상기 광 편향기(70)에서 편향된 광빔을 피주사면인 화상기록장치의 감광매체(95) 예컨대, 감광 드럼의 화상 기록면 상에 결상시키기 위한 결상 렌즈부(51)와, 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부(51)의 일측에 형성된 실린더 렌즈부(53)와, 주주사 방향으로 상기 결상 렌즈부(51)의 반대측에 형성된 빔 검출렌즈부(55)를 포함한다.According to the first embodiment of the present invention, the integrated lens 50 forms the light beam deflected by the optical deflector 70 on the photosensitive medium 95 of the image recording apparatus, for example, the image recording surface of the photosensitive drum. An imaging lens unit 51 for forming an image, a cylinder lens unit 53 formed on one side of the imaging lens unit 51 in the main scanning direction, and a beam detection lens unit formed on an opposite side of the imaging lens unit 51 in the main scanning direction. And 55.
상기 결상 렌즈부(51) 즉, 에프-세타 렌즈부는, 광 편향기(70)의 편향면(70a)에서 편향된 광빔을 피주사면 즉, 감광매체(95)의 화상 형성면상에 결상시키기 위한 렌즈 구조로 되어 있다.The imaging lens unit 51, that is, the F-theta lens unit, has a lens structure for imaging the light beam deflected from the deflection plane 70a of the optical deflector 70 onto the scan plane, that is, the image forming surface of the photosensitive medium 95. It is.
상기 결상 렌즈부(51)는 광 편향기(70)와 피주사면인 감광 매체(95) 사이의 중간으로부터 광 편향기(70) 쪽으로 배치되며, 광 편향기(70)의 편향면(70a)에서 편향된 광빔을 주주사 방향과 부주사 방향으로 서로 다른 굴절력으로 결상시킨다.The imaging lens portion 51 is disposed toward the optical deflector 70 from the middle between the optical deflector 70 and the photosensitive medium 95 as the scan surface, and at the deflection surface 70a of the optical deflector 70. The deflected light beam is imaged with different refractive powers in the main and sub-scanning directions.
상기 실린더 렌즈부(53)는 주주사 방향과 부주사 방향으로 서로 다른 굴절력을 가져 광빔을 주주사 방향으로 광 편향기(7)의 편향면(7a)에 긴 선형으로 결상시킨다.The cylinder lens portion 53 has different refractive powers in the main scanning direction and the sub scanning direction to form a light beam in a long linear shape on the deflection surface 7a of the optical deflector 7 in the main scanning direction.
예를 들어, 상기 실린더 렌즈부(53)는 부주사 방향으로만 소정의 굴절력을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 실린더 렌즈부(53)는 입사된 광빔을 주주사 방향으로는 그 상태 그대로 투과시키고, 부주사 방향으로는 수렴시켜, 광 편향기(70)의 편향면(70a)에 거의 선형 상(주주사 방향으로 긴 선형 상)으로 결상시키게 된다.For example, the cylinder lens unit 53 may be formed to have a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. The cylinder lens portion 53 transmits the incident light beam as it is in the main scanning direction, converges in the sub scanning direction, and is almost linear to the deflection surface 70a of the optical deflector 70 (in the main scanning direction). Long linear phase).
상기 빔 검출렌즈부(55)는 광 편향기(70)의 편향면(70a)에서 편향된 광빔의 일부를 동기 검출을 위한 포토 센서(90)에 입력시키기 위한 것이다. 이 빔 검출렌즈(55)는 입사되는 광빔을 모아줌으로써 동기 검출을 위한 포토 센서(17)에 보다 큰 광량이 수광되도록 한다.The beam detection lens unit 55 is for inputting a part of the light beam deflected from the deflection plane 70a of the optical deflector 70 to the photo sensor 90 for synchronous detection. The beam detection lens 55 collects the incident light beam so that a larger amount of light is received by the photo sensor 17 for synchronous detection.
여기서, 상기 결상 렌즈부(51)의 양쪽에 빔 검출렌즈부(55)와 실린더 렌즈부(53)를 각각 구비하는 대신에, 상기 통합 렌즈(50)의 한쪽 끝면에 실린더 렌즈와 빔 검출렌즈의 기능을 동시에 할 수 있는 렌즈부를 구비하는 것도 가능하다.Here, instead of providing the beam detection lens unit 55 and the cylinder lens unit 53 on both sides of the imaging lens unit 51, the one end surface of the integrated lens 50 of the cylinder lens and the beam detection lens, respectively. It is also possible to have a lens section capable of functioning at the same time.
또한, 상기 통합 렌즈(50)는 결상 렌즈부(51)와 실린더 렌즈부(53)로만 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 본 발명에 따른 주사 광학장치는 별도로 독립된 빔 검출렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the integrated lens 50 may be composed of only an imaging lens unit 51 and a cylinder lens unit 53. In this case, it is preferable that the scanning optical device according to the present invention includes a separate beam detection lens.
또한, 상기 통합 렌즈(50)는 결상 렌즈부(51)와 빔 검출렌즈부(55)로만 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 본 발명에 따른 주사 광학장치는 별도로 독립된 실린더 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the integrated lens 50 may be configured only of the imaging lens unit 51 and the beam detection lens unit 55. In this case, it is preferable that the scanning optical device according to the present invention has a separate cylinder lens.
상기와 같은 다양한 실시예의 통합 렌즈 및 이를 적용한 주사 광학장치의 광학적 구조는 도 2의 광학적 도시 및 상술한 설명으로부터 충분히 유추할 수 있으므로, 그 도시는 생략한다.Since the optical structure of the integrated lens of the various embodiments as described above and the scanning optical apparatus using the same can be sufficiently inferred from the optical illustration of FIG. 2 and the above description, the illustration is omitted.
상기와 같은 통합 렌즈(50)에 의하면, 결상 렌즈, 실린더 렌즈 및 빔 검출렌즈 중에서 적어도 두 개 이상의 렌즈가 통합된 구조이므로, 주사 광학장치를 구성하는 독립된 렌즈 수를 줄일 수 있어, 이러한 렌즈를 제작하기 위한 사출 공정수를 줄일 수 있으므로, 원가 절감에 크게 기여할 수 있다.According to the integrated lens 50 as described above, since at least two or more lenses of the imaging lens, the cylinder lens, and the beam detection lens are integrated, the number of independent lenses constituting the scanning optical device can be reduced, thereby manufacturing such lenses. Since the number of injection processes can be reduced, it can greatly contribute to cost reduction.
한편, 본 발명에 따른 주사 광학장치는, 상기 광원(20)과 통합 렌즈(50)의 실린더 렌즈부(53) 사이에, 상기 광원(20)으부터 발산광 형태로 출사되는 광빔을 수렴광이나 평행광 형태로 바꾸어주는 렌즈 즉, 콜리메이팅렌즈(30)를 더 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 주사 광학장치는 광원(20)쪽에서 입사되는 광빔의 크기를 제한하는 구경 조리개(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the scanning optical device according to the present invention, between the light source 20 and the cylinder lens portion 53 of the integrated lens 50, the light beam emitted in the form of divergent light from the light source 20 converged light or A lens for converting the light into parallel light, that is, the collimating lens 30 may be further provided. In addition, the scanning optical device according to the present invention may further include an aperture stop (not shown) for limiting the size of the light beam incident from the light source 20.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 주사 광학장치는 다음과 같이 광원(20)으로부터 출사된 광빔을 피주사면(10) 상에 주주사 방향으로 주사한다.The scanning optical apparatus according to the present invention as described above scans the light beam emitted from the light source 20 in the main scanning direction on the scan surface 10 as follows.
즉, 광원(20)으로부터 출사된 광빔을 콜리메이팅렌즈(30)에 의해 집속되어 수렴광이나 발산광 형태로 변환되고 통합 렌즈(50)의 실린더 렌즈부(53)로 입사된다. 실린더 렌즈부(53)에 입사된 광빔은 주주사 방향으로는 그대로 투과되고 부주사 방향으로는 수렴되어 광 편향기(70)의 편향면(70a) 예컨대, 다면 반사경의 반사면 상에 거의 선형 상(주주사 방향으로 긴 선형 상)으로 결상된다.That is, the light beam emitted from the light source 20 is focused by the collimating lens 30, converted into convergent light or divergent light, and is incident on the cylinder lens part 53 of the integrated lens 50. The light beam incident on the cylinder lens portion 53 is transmitted as it is in the main scanning direction and converges in the sub-scanning direction so that a substantially linear image (e.g., on the reflective surface 70a of the light deflector 70, for example, the reflective surface of the multi-faceted reflector) It is formed into a linear shape long in the main scanning direction.
그리고, 회전하는 광 편향기(70)의 편향면(70a)에 의해 편향된 광빔(예컨대, 다면 반사경의 반사면에서 편향 반사된 광빔)은 주주사 방향과 부주사 방향으로 서로 다른 굴절력을 갖는 통합 렌즈(50)의 결상 렌즈부(51)를 거쳐 피주사면인 감광 매체(10) 상으로 유도된다. 상기와 같이 주주사 방향으로 감광 매체(10) 상에 광빔이 주사되면, 감광 매체(10) 상에 정전잠상이 형성되고, 이에 의해 화상기록을 행하게 된다.In addition, the light beam deflected by the deflecting surface 70a of the rotating optical deflector 70 (for example, the light beam deflected and reflected on the reflecting surface of the multi-faceted reflector) has an integrated lens having different refractive powers in the main and sub-scanning directions. 50 is guided onto the photosensitive medium 10 as the scanning surface via the imaging lens section 51. When the light beam is scanned on the photosensitive medium 10 in the main scanning direction as described above, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive medium 10, thereby performing image recording.
한편, 광 편향기(70)의 편향면(70a)에 의해 편향된 광빔은 광 편향기(70)의 회전에 따라 주기적으로 통합 렌즈(50)의 빔 검출렌즈부(55)로 입사되고, 빔 검출렌즈부(55)에 입사되어 모아진 광빔은 포토 센서(90)에 수광된다. 이 포토 센서(90)의 광/전 변환 신호는 동기 검출을 위해 사용된다.On the other hand, the light beam deflected by the deflection surface 70a of the optical deflector 70 is incident on the beam detection lens unit 55 of the integrated lens 50 periodically according to the rotation of the optical deflector 70, and the beam detection is performed. The light beams incident on the lens unit 55 and collected are received by the photo sensor 90. The photo / electric conversion signal of this photo sensor 90 is used for synchronous detection.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 통합 렌즈는 주사 광학장치에서 사용되는 결상 렌즈, 실린더 렌즈 및 빔 검출렌즈 중에서 적어도 두 개 이상의 렌즈가 단일체로 통합된 구조이므로, 본 발명에 따른 통합 렌즈를 적용하는 주사 광학장치를 구성하는 독립된 렌즈 수를 줄일 수 있다.As described above, the integrated lens according to the present invention has a structure in which at least two or more lenses of the imaging lens, the cylinder lens, and the beam detection lens used in the scanning optical device are integrated into a single unit, and thus, the scan to apply the integrated lens according to the present invention The number of independent lenses constituting the optical device can be reduced.
따라서, 본 발명에 따른 통합 렌즈를 적용하면, 레이 아웃의 간소화, 조립 공수의 감소에 의한 불량 감소 및 원가 절감 등을 실현할 수 있다.Therefore, by applying the integrated lens according to the present invention, it is possible to simplify the layout, reduce defects and reduce costs by reducing the number of assembly operations.
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2002
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