KR20050114414A - Apparatus and method for molding f-θlens - Google Patents
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Abstract
에프-세타 렌즈의 유효 경면부를 동일한 압력으로 성형하여 성형 정밀도가 향상될 수 있도록 함과 아울러 연속 성형 공정으로 성형 속도를 향상시킬 수 있도록 된 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an F-theta lens forming apparatus and a method for forming an effective mirror portion of an F-theta lens at the same pressure so that molding precision can be improved and a molding speed can be improved by a continuous molding process.
개시된 에프-세타 렌즈 성형장치는, 고온의 액상 수지를 연속적으로 압출시키는 압출기와; 압출기에서 출사된 액상 수지가 냉각되면서 통과되는 소정 형상의 성형홈을 구비한 성형다이와; 성형다이에 대해 승강 및 회전 가능하게 설치되어, 성형다이를 통과하는 수지의 통과 위치에 따라 높낮이를 달리하면서 가압하여 소망하는 에프-세타 렌즈 형상으로 수지를 성형하는 제1성형 가압롤러와; 성형된 수지를 소정 크기로 절단하는 절단기;를 포함하여, 복수의 에프-세타 렌즈를 연속적으로 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.The disclosed f-theta lens forming apparatus includes an extruder for continuously extruding a high temperature liquid resin; A molding die having a molding groove having a predetermined shape through which the liquid resin emitted from the extruder is cooled; A first molding pressing roller rotatably mounted and raised relative to the molding die to pressurize while varying the height according to the passing position of the resin passing through the molding die to mold the resin into a desired f-theta lens shape; And a cutter for cutting the molded resin into a predetermined size. A plurality of F-theta lenses may be continuously formed.
또한, 개시된 에프-세타 렌즈 성형방법은, 고온의 액상 수지를 연속적으로 압출하는 단계와; 압출된 수지의 통과위치에 따라 높낮이를 바꾸어 가면서 수지를 성형하는 단계와; 성형된 수지를 소정 크기로 절단하는 단계;를 포함하여, 복수의 에프-세타 렌즈를 연속적으로 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.In addition, the disclosed f-theta lens molding method includes the steps of continuously extruding a high temperature liquid resin; Molding the resin while changing the height according to the passage position of the extruded resin; And cutting the molded resin to a predetermined size. The plurality of F-theta lenses may be continuously formed.
Description
본 발명은 적어도 일면이 곡면으로 된 에프-세타(f-θ) 렌즈를 성형하는 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 에프-세타 렌즈의 유효 경면부를 동일한 압력으로 성형하여 성형 정밀도가 향상될 수 있도록 함과 아울러 연속 성형 공정으로 성형 속도를 향상시킬 수 있도록 된 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an F-theta lens forming apparatus and method for forming an f-theta (f-θ) lens having at least one curved surface. The present invention relates to an F-theta lens forming apparatus and method which can improve the molding speed and improve the molding speed by a continuous molding process.
일반적으로 에프-세타 렌즈는 광주사장치 등에 채용되어 입사된 빔을 집속시키고 수차를 보정하여 피노광체 상에 맺히도록 한다. 이 에프-세타 렌즈는 적어도 일면 즉, 입광면 및/또는 출광면이 곡률 형상을 가진다.In general, the F-theta lens is employed in an optical scanning device and the like to focus an incident beam and to correct aberration so as to be formed on an object to be exposed. At least one surface of the F-theta lens, that is, the light incident surface and / or the light exit surface has a curvature shape.
광주사장치는 레이저 프린터, 디지털 복사기, 팩시밀리 등의 기기에 채용되는 것으로, 빔편향기에 의한 주주사와, 피노광체의 회전에 의한 부주사를 통하여 피노광체에 대해 잠상(latent image)을 형성한다.Gwangju scanning device is employed in devices such as laser printers, digital copiers, facsimile, etc., and forms a latent image for the exposed object through the main scanning by the beam deflector and the sub-scanning by the rotation of the exposed object.
도 1을 참조하면, 종래의 광주사장치는 빔을 생성 조사하는 광원(1)과, 이 광원(1)에서 출사된 빔이 피노광체(15)에 주주사(main scanning) 되도록 입사빔을 편향시키는 빔편향기(7)와, 이 빔편향기(7)에서 편향되는 빔에 포함된 광학수차를 보정하는 에프-세타 렌즈(11)를 포함한다. 또한, 광원(1)과 상기 빔편향기(7) 사이의 광로 상에는 광원(1)에서 조사된 발산빔을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(3)와, 이 평행광을 정형하는 실린더렌즈(5)가 더 구비되어 있다. Referring to FIG. 1, a conventional optical scanning device includes a light source 1 for generating and irradiating a beam, and a beam piece for deflecting an incident beam such that the beam emitted from the light source 1 is main scanned on the exposed object 15. The fragrance 7 and the F-theta lens 11 which correct | amend the optical aberration contained in the beam deflected by this beam deflector 7 are included. Further, on the optical path between the light source 1 and the beam deflector 7, a collimating lens 3 for focusing the diverging beam irradiated from the light source 1 to be parallel light, and a cylindrical lens for shaping the parallel light. (5) is further provided.
상기 에프-세타 렌즈(11)로서, 2매 내지 3매의 유리 가공렌즈가 사용되어 왔으나, 최근들어 저가화 추세에 따라 1매의 플라스틱 재질로 대체되고 있다.As the F-theta lens 11, two to three glass-finished lenses have been used, but in recent years, it has been replaced by one plastic material in accordance with the trend of low cost.
플라스틱 재질로 구성되는 경우는 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 성형장치를 통하여 고온의 액상의 플라스틱 수지를 금형 내에 압입 충전한 후 이를 냉각하여 성형한다.In the case of a plastic material, the high temperature liquid plastic resin is press-filled into a mold through a molding apparatus having a structure as shown in FIG. 2 and then cooled and molded.
도 2를 참조하면, 종래의 실린더렌즈 성형장치는 고온의 액상 수지를 주입하는 압출기(21)와, 이 압출기(21)에서 토출된 수지를 공급 받아 에프-세타 렌즈(12)를 성형하는 금형(25)을 포함한다.Referring to FIG. 2, a conventional cylinder lens forming apparatus includes an extruder 21 for injecting a high temperature liquid resin and a mold for molding an F-theta lens 12 by receiving a resin discharged from the extruder 21 ( 25).
상기 금형(25)은 2개의 부품으로 구성되는 것으로, 그 내부에 성형하고자 하는 에프-세타 렌즈(12)에 대응되는 형상을 가지는 하나 또는 복수의 성형공간(26)과, 상기 압출기(21)에서 사출된 수지가 상기 성형공간(26)에 주입되도록 하는 주입경로(27)를 가진다. 따라서 주입경로(27)를 통하여 성형공간(26)에 주입되는 수지(23)는 상기 성형공간(26)의 형상에 대응되는 외형을 유지한 채로 냉각되면서, 에프-세타 렌즈(11')가 된다. 이와 같이 성형된 에프-세타 렌즈(12)는 주입경로(27)에 대응되는 부분을 절단함에 의하여, 도 3에 도시된 바와 같이 게이트(12a)를 가지는 구조의 에프-세타 렌즈(11')가 된다. 상기 게이트(12a)는 상기 에프-세타 렌즈(11)의 측벽에 돌출 형성된 것으로, 상기 주입경로(27)와 성형공간(26) 사이의 경계 부분에 대응되는 부분이다.The mold 25 is composed of two parts, one or a plurality of molding spaces 26 having a shape corresponding to the F-theta lens 12 to be molded therein, and the extruder 21 It has an injection path 27 to inject the injected resin into the molding space (26). Therefore, the resin 23 injected into the molding space 26 through the injection path 27 is cooled while maintaining the external shape corresponding to the shape of the molding space 26 to become the F-theta lens 11 '. . The F-theta lens 12 formed as described above is cut by a portion corresponding to the injection path 27, so that the F-theta lens 11 ′ having the gate 12a as shown in FIG. 3 is formed. do. The gate 12a protrudes from the side wall of the F-theta lens 11 and corresponds to a boundary portion between the injection path 27 and the molding space 26.
한편, 상기한 바와 같이 구성된 에프-세타 렌즈(12)는 상기 게이트(12a)가 형성된 쪽으로부터 그 반대쪽으로 수지(23)를 주입함으로써, 성형됨에 의하여 압력 차이 및 곡률 반경의 차이가 발생되는 문제점이 있다. On the other hand, the f-theta lens 12 configured as described above has a problem in that the pressure difference and the radius of curvature are generated by injecting the resin 23 from the side on which the gate 12a is formed to the opposite side. have.
도 3은 도 2의 성형장치에 의해 성형된 에프-세타 렌즈와, 이 에프-세타 렌즈의 각 부분별 굴절률 분포를 보인 개략적인 도면이다. 도 3을 참조하면, 주입 경로를 통하여 게이트(12a) 쪽에서 그 반대편 쪽으로 수지가 주입되므로, 그 길이방향(x축 방향)으로 압력 차이가 발생된다. 즉, 게이트(12a) 쪽의 압력이 높고, 그 반대편 쪽으로 갈수록 압력이 점점 낮아짐을 알 수 있다. 이와 같은 사출 압력의 차이로 인하여, 굴절률의 중심과 에프-세타 렌즈 중심 사이에 △X의 편차가 발생된다. 즉, 성형이 완료된 후 게이트(12a)측의 내부 굴절률과 그 반대측의 내부 굴절률의 차가 커지게 된다. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an F-theta lens molded by the molding apparatus of FIG. 2 and a refractive index distribution of each part of the F-theta lens. Referring to FIG. 3, since resin is injected from the gate 12a side to the opposite side through the injection path, a pressure difference occurs in the longitudinal direction (x-axis direction). That is, it can be seen that the pressure on the side of the gate 12a is high and the pressure gradually decreases toward the opposite side. Due to this difference in injection pressure, a deviation of ΔX occurs between the center of the refractive index and the center of the F-theta lens. That is, after molding is completed, the difference between the internal refractive index on the side of the gate 12a and the other side becomes large.
따라서, 게이트(12a) 반대측의 굴절률 구배가 게이트(12a)측에 비하여 더 커지게 되어, 게이트(12a) 반대측의 초점거리가 게이트(12a)측에 비하여 더 길어지게 됨으로써, 광주사장치의 성능에 나쁜 영향을 주게 되는 문제점이 있다. 또한, 비연속적으로 에프-세타 렌즈(12)를 성형 제조함으로써, 생산성이 떨어지는 단점이 있다.Therefore, the refractive index gradient on the opposite side of the gate 12a becomes larger than the gate 12a side, and the focal length on the opposite side of the gate 12a becomes longer than on the gate 12a side, resulting in the performance of the optical scanning device. There is a problem that is adversely affected. In addition, by manufacturing the f-theta lens 12 discontinuously, there is a disadvantage in that the productivity is low.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 에프-세타 렌즈의 유효 경면부를 동일한 압력으로 성형하여 성형 정밀도가 향상될 수 있도록 함과 아울러 연속 성형 공정으로 성형 속도를 향상시킬 수 있도록 된 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the effective mirror portion of the F-theta lens can be molded at the same pressure to improve the molding precision and to improve the molding speed by the continuous molding process. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for forming an F-theta lens.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 일면이 곡면으로 된 에프-세타 렌즈를 성형하는 에프-세타 렌즈 성형장치에 있어서, 고온의 액상 수지를 연속적으로 압출시키는 압출기와; 상기 압출기에서 출사된 액상 수지가 냉각되면서 통과되는 소정 형상의 성형홈을 구비한 성형다이와; 상기 성형다이에 대해 승강 및 회전 가능하게 설치되어, 상기 성형다이를 통과하는 수지의 통과 위치에 따라 높낮이를 달리하면서 가압하여 소망하는 에프-세타 렌즈 형상으로 수지를 성형하는 제1성형 가압롤러와; 성형된 수지를 소정 크기로 절단하는 절단기;를 포함하여, 복수의 에프-세타 렌즈를 연속적으로 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is an F-theta lens forming apparatus for molding an F-theta lens having at least one surface, the extruder for continuously extruding a high temperature liquid resin; A molding die having a molding groove having a predetermined shape through which the liquid resin emitted from the extruder is cooled; A first molding pressing roller rotatably mounted and rotatable with respect to the molding die to pressurize while varying the height according to the passing position of the resin passing through the molding die to mold the resin into a desired f-theta lens shape; And a cutter for cutting the molded resin into a predetermined size. A plurality of F-theta lenses may be continuously formed.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적어도 일면이 곡면으로 된 에프-세타 렌즈를 성형하는 에프-세타 렌즈 성형 방법은, 고온의 액상 수지를 연속적으로 압출하는 단계와; 승강 가능하게 배치된 제1가압 성형롤러를 준비하고, 압출된 수지의 통과위치에 따라 높낮이를 바꾸어 가면서 일차적으로 성형하는 단계와; 승강 가능하게 배치된 제2가압 성형롤러를 준비하고, 일차적으로 성형된 수지를 재차 성형하는 단계와; 재차 성형된 수지를 소정 크기로 절단하는 단계;를 포함하여, 복수의 에프-세타 렌즈를 연속적으로 성형할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다. In addition, an F-theta lens molding method for forming an F-theta lens having at least one curved surface according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of: continuously extruding a high temperature liquid resin; Preparing a first press-molding roller arranged to be moved up and down, and forming the first press while changing the height according to the passing position of the extruded resin; Preparing a second press-molding roller arranged to be elevated and remolding the first molded resin; Re-cutting the molded resin to a predetermined size; characterized in that it is possible to continuously mold a plurality of F-theta lens.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an F-theta lens forming apparatus and method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치는 압출기(30)와, 일차적으로 성형하는 성형다이(40) 및 제1성형 가압롤러(50) 및, 절단기(70)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the f-theta lens forming apparatus according to the embodiment of the present invention includes an extruder 30, a forming die 40 and a first forming pressure roller 50 to be primarily molded, and a cutter 70. It includes.
상기 압출기(30)는 고온의 액상 수지(37)를 연속적으로 압출시키는 것으로, 하우징(31)과, 이 하우징(31) 내부에 액상 수지를 주입하는 주입부(33) 및 상기 하우징(31) 내부에 회전 가능하게 설치되어 주입된 수지를 상기 성형다이(40) 쪽으로 출사하는 공급부(35)를 포함한다.The extruder 30 continuously extrudes a high temperature liquid resin 37, a housing 31, an injection part 33 for injecting a liquid resin into the housing 31, and an interior of the housing 31. And a supply unit 35 rotatably installed at the ejecting resin injected into the molding die 40.
상기 성형다이(40)는 상기 압출기(30)에서 출사된 액상 수지(37)가 냉각되면서 통과되는 소정 형상의 성형홈(41)을 구비한다. 도 5를 참조하면, 상기 성형홈(41)은 성형될 에프-세타 렌즈의 외형 특히, 평행 사이의 너비에 대응되는 폭을 가지는 것으로, 상기 성형다이(40) 내부를 관통하여 형성된다. 따라서, 상기 성형홈(41)의 일단부를 통하여 주입된 수지는 성형홈(41)에 대응되는 형상을 유지한 채로, 타단부로 향하면서 냉각되어 에프-세타 렌즈(100)에 대응되는 형상으로 일차적으로 성형된다.The molding die 40 includes a molding groove 41 having a predetermined shape through which the liquid resin 37 emitted from the extruder 30 is cooled while passing. Referring to FIG. 5, the forming groove 41 has a width corresponding to the outer shape of the F-theta lens to be molded, in particular, the width between the parallel, and is formed through the inside of the forming die 40. Therefore, the resin injected through one end of the molding groove 41 is cooled while being directed to the other end while maintaining the shape corresponding to the molding groove 41 and is primarily in the shape corresponding to the F-theta lens 100. Is molded into.
상기 제1성형 가압롤러(50)는 상기 성형다이(40)에 대해 승강 및 회전 가능하게 설치된다. 이 제1성형 가압롤러(50)는 상기 성형홈(41)을 통과하는 수지(37)의 통과 위치에 따라 높낮이를 달리하면서 가압하여, 곡면부에 대응되는 부분을 성형한다. The first molding pressure roller 50 is installed to be elevated and rotatable with respect to the molding die 40. The first forming pressure roller 50 is pressed while varying the height depending on the passing position of the resin 37 passing through the forming groove 41, thereby forming a portion corresponding to the curved portion.
도 5를 참조하면, 상기 제1성형 가압롤러(50)는 제1 및 제2성형롤러(51)(55)를 포함한다. 상기 제1성형롤러(51)는 회전 가능하게 설치된 것으로, 그 외주면에는 에프-세타 렌즈(100)의 제1곡면(101)에 대응되는 제1인입홈(51a)이 형성되어 있다. 상기 제2성형롤러(55)는 상기 제1성형롤러(51)에 대해 소정 간격 이격 배치된 상태로 회전 가능하게 설치되는 것으로, 그 외주면에는 상기 에프-세타 렌즈(100)의 제2곡면(103)에 대응되는 제2인입홈(55a)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 및/또는 제2성형롤러(51)(55)는 화살표 방향으로 승강 가능하게 상기 성형다이(40)에 설치되어, 성형 수행시 그 회전축을 중심으로 회전됨과 아울러 승강되면서 그 내부 공간으로 주입된 수지(37)를 성형하고자 하는 에프-세타 렌즈(100)의 곡률에 대응되는 형상으로 성형한다. Referring to FIG. 5, the first forming pressure roller 50 includes first and second forming rollers 51 and 55. The first forming roller 51 is rotatably installed, and a first retracting groove 51a corresponding to the first curved surface 101 of the F-theta lens 100 is formed on the outer circumferential surface thereof. The second molding roller 55 is rotatably installed in a state in which the second molding roller 55 is spaced apart from the first molding roller 51, and a second curved surface 103 of the F-theta lens 100 is formed on an outer circumferential surface thereof. The second inlet groove 55a corresponding to) is formed. Here, the first and / or second molding rollers 51 and 55 are installed on the molding die 40 so as to be able to move up and down in the direction of the arrow, and are rotated about the rotation axis when the molding is performed and ascend and move therein. The resin 37 injected into the space is molded into a shape corresponding to the curvature of the F-theta lens 100 to be molded.
여기서, 상기 제1 및/또는 제2성형롤러(51)(55)는 하기의 수학식 1 및 2로 표현된 함수를 만족하도록 제1 및 제2인입홈(51a)(55a)의 곡면이 형성되고, 승강 운동한다. 즉, 에프-세타 렌즈(100)는 그 길이방향을 y라 할 때, 이 길이방향 y에 따라 수직방향의 곡률 r과 두께 z0가 달라지도록 설계되어, 수학식 1과 같은 함수 형태를 가진다.The first and / or second forming rollers 51 and 55 may have curved surfaces of the first and second inlet grooves 51a and 55a to satisfy a function represented by Equations 1 and 2 below. And lift and exercise. That is, the f-theta lens 100 is designed such that the curvature r in the vertical direction and the thickness z 0 vary depending on the length y when the length direction is y, and has a function form as shown in Equation (1).
그리고, 상기 제1 및 제2성형롤러(51)(55) 가공시 그 곡률 반경 r은 반경 방향 각 θ의 함수로 되고, 수학식 2의 관계를 만족한다. In addition, when the first and second forming rollers 51 and 55 are processed, the radius of curvature r becomes a function of the radial angle θ, and satisfies the relationship of equation (2).
따라서, 상기 제1 및 제2성형롤러(51)(55)는 상기 수학식 1 및 2를 토대로, 그 각도에 따라 반경 방향 각 θ에 따라 곡률반경 r이 달라지게 가공된다. 상기한 바와 같이 가공된 제1 및 제2성형롤러(51)(55)를 z0에 따라 승강시킴으로써, 소망하는 에프-세타 렌즈(100)를 성형할 수 있다.Therefore, the first and second forming rollers 51 and 55 are machined to have a radius of curvature r different according to the radial angle θ according to their angles based on Equations 1 and 2 above. The desired F-theta lens 100 can be formed by elevating the first and second forming rollers 51 and 55 processed as described above according to z 0 .
여기서, 상기 제1 및/또는 제2성형롤러(51)(55)의 승강 운동은 캠구동기구 등에 의해 구현 가능한 것으로, 그 구성 자체는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the lifting motion of the first and / or second forming rollers 51 and 55 may be implemented by a cam driving mechanism or the like, and since the configuration itself is widely known, a detailed description thereof will be omitted.
상기 성형다이(40)에서 연속적으로 압출되는 고화된 수지는 에프-세타 렌즈형상을 가지게 되고, 온도가 낮아지면서 수축하게 된다. The solidified resin continuously extruded from the molding die 40 has an F-theta lens shape and shrinks as the temperature decreases.
이때, 에프-세타 렌즈의 성형 정밀도를 높이기 위하여, 본 발명은 상기 성형다이(40)와 상기 절단기(60) 사이에 제2성형 가압롤러(60)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2성형 가압롤러(60)는 상기 제1성형 가압롤러(50)에 의해 성형된 수지를 가압하여 재차 성형한다. At this time, in order to increase the molding precision of the F-theta lens, the present invention preferably further comprises a second forming pressure roller 60 between the forming die 40 and the cutter (60). The second molding press roller 60 presses the resin formed by the first molding press roller 50 and molds again.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 제2성형 가압롤러(60)는 상호 마주하게 배치되며, 각각 회전 가능하게 설치된 제3 및 제4성형롤러(61)(65)를 포함한다. 4 and 6, the second forming pressure rollers 60 are disposed to face each other, and include third and fourth forming rollers 61 and 65 rotatably installed, respectively.
상기 제3 및 제4성형롤러(61)(65) 각각의 외주면에는 에프-세타 렌즈(100)의 제1 및 제2곡면(101)(103) 각각에 대응되는 제3 및 제4인입홈(61a)(65a)이 각각 형성되어 있다. 상기 제1 및/또는 제2성형롤러(61)(65)는 화살표 방향으로 승강 가능하게 설치되어, 성형 수행시 그 회전축을 중심으로 회전됨과 동시에 승강되면서 상기 성형다이(40) 및 상기 제1성형 가압롤러(50)에 의해 일차적으로 성형된 수지(37)를 재차 성형한다. 이와 같이, 제2성형 가압롤러(60)를 더 구비하여 재차 성형함으로써, 그 가공 정밀도를 높일 수 있다. On the outer circumferential surface of each of the third and fourth forming rollers 61 and 65, third and fourth retracting grooves corresponding to each of the first and second curved surfaces 101 and 103 of the F-theta lens 100 are formed. 61a) 65a are formed, respectively. The first and / or second forming rollers 61 and 65 are installed to be elevated in the direction of the arrow, and are rotated about the rotational axis at the time of performing the molding and are simultaneously elevated to form the molding die 40 and the first molding. The resin 37 primarily molded by the pressure roller 50 is again molded. In this way, by further molding the second molding press roller 60, the processing accuracy can be increased.
특히, 상기 제2성형 가압롤러(60)의 표면 온도를 유리 천이 온도로 근처 값으로 설정하는 경우, 성형되는 렌즈의 전사성을 향상시킬 수 있다.In particular, when the surface temperature of the second forming pressure roller 60 is set to a near value as the glass transition temperature, the transferability of the molded lens can be improved.
여기서, 상기 제3 및/또는 제4성형롤러(61)(65)의 승강 운동은 제1 및/또는 제2성형롤러(51)(55)와 마찬가지로 캠구동기구 등에 의해 구현 가능한 것으로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제3 및 제4인입홈(61a)(65a)의 형상 및 승강 운동은 수학식 1 및 2를 토대로 설명된 바와 같은 방식으로 설정된다.Here, the lifting motion of the third and / or fourth forming rollers 61 and 65 may be implemented by a cam driving mechanism or the like, similarly to the first and / or second forming rollers 51 and 55. The description will be omitted. Further, the shape and the lifting motion of the third and fourth inlet grooves 61a and 65a are set in the manner as described based on the equations (1) and (2).
상기 절단기(70)는 상기 가압 성형롤러(50)를 통과하면서 성형이 완료된 수지(37')를 소정 크기로 절단한다. 따라서, 상기한 성형장치를 이용하여 에프-세타 렌즈(100)를 성형하는 경우, 복수의 에프-세타 렌즈(100)를 연속적으로 완성할 수 있다. 여기서, 상기 제2가압 성형롤러(60)에서 절단기(70) 사이의 거리 및 그 구간의 온도를 조절함에 의하여, 재차 성형된 수지(37')의 냉각 속도를 조절하는 것이 가능하다. The cutter 70 cuts the resin 37 'that has been molded to a predetermined size while passing through the pressure forming roller 50. Therefore, when the F-theta lens 100 is molded by using the above-described molding apparatus, the plurality of F-theta lenses 100 may be continuously completed. Here, by adjusting the distance between the second press-forming roller 60 and the cutter 70 and the temperature of the section, it is possible to adjust the cooling rate of the molded resin 37 'again.
이하, 상기한 성형장치를 이용한 성형방법을 살펴보기로 한다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 성형 방법은 압출 단계와, 일차 성형 단계와, 재차 성형 단계 및 재차 성형된 수지를 각 에프-세타 렌즈에 맞는 크기로 절단하는 단계를 포함한다. 상기 압출 단계는 상기 압출기(30)를 통하여 고온의 액상 수지(37)를 상기 성형다이(40) 쪽으로 연속적으로 압출한다.Hereinafter, a molding method using the molding apparatus will be described. Referring to FIG. 4, the molding method according to the present embodiment includes an extrusion step, a primary molding step, a molding step again, and a step of cutting the molded resin to a size suitable for each F-theta lens. The extruding step continuously extrudes the hot liquid resin 37 toward the molding die 40 through the extruder 30.
일차 성형단계는 압출된 수지를 성형홈(41)를 통과시키면서 제1 및 제2성형롤러(51)(55)를 포함하는 제1가압 성형롤러(50)를 회전 및 승강시킴으로써, 에프-세타 렌즈에 대응되는 형상으로 일차 성형하는 과정 및 냉각하는 과정으로 이루어진다.The primary molding step is the f-theta lens by rotating and elevating the first pressure forming roller 50 including the first and second forming rollers 51 and 55 while passing the extruded resin through the forming groove 41. It consists of a process of primary molding into a shape corresponding to the and a process of cooling.
재차 성형단계는 소정 간격 이격 배치된 제3 및 제4성형롤러(61)(65)를 포함하는 제2가압 성형롤러(60)에 의해 수행된다. 즉, 제3 및 제4성형롤러(61)(65) 사이에 마련된 공간은 가공 후 에프-세타 렌즈(100)에 대응되는 형상을 가지며, 이 공간에서의 가압력에 의해 수지(37')가 재차 성형된다. 이어서, 절단단계를 통하여 에프-세타 렌즈(100)에 맞는 크기로 절단함으로써, 연속적으로 에프-세타 렌즈(100)를 성형할 수 있다.The molding step is performed again by the second press-molding roller 60 including the third and fourth forming rollers 61 and 65 spaced apart by a predetermined interval. That is, the space provided between the third and fourth forming rollers 61 and 65 has a shape corresponding to the F-theta lens 100 after processing, and the resin 37 'is again caused by the pressing force in this space. Molded. Subsequently, the F-theta lens 100 may be continuously formed by cutting to a size suitable for the F-theta lens 100 through a cutting step.
상기한 바와 같이 완성된 에프-세타 렌즈(100)는 그 성형 공정 상의 차이점으로 인하여, 종래의 에프-세타 렌즈와는 달리 게이트(도 3의 12a)를 가지지 않는다. 또한, 수지를 이송하는 방식으로 에프-세타 렌즈(100)를 성형함으로써, 각 에프-세타 렌즈(100)의 길이방향으로의 압력이 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 도 7을 참조하면, 이송 방향에 의하여 에프-세타 렌즈(100)를 성형하므로, 이송방향과 같은 방향의 길이방향(x축 방향)으로 압출 압력이 일정하다. 따라서, 상기 에프-세타 렌즈(100)의 굴절률 분포도 그 중심을 기준으로 대칭을 이루게 된다.The F-theta lens 100 completed as described above does not have a gate (12a in FIG. 3) unlike the conventional F-theta lens due to differences in its molding process. In addition, by molding the F-theta lens 100 in a manner of transferring the resin, the pressure in the longitudinal direction of each F-theta lens 100 can be kept constant. That is, referring to FIG. 7, since the F-theta lens 100 is molded in the conveying direction, the extrusion pressure is constant in the longitudinal direction (x-axis direction) in the same direction as the conveying direction. Therefore, the refractive index distribution of the F-theta lens 100 is also symmetrical with respect to the center thereof.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법은 연속적으로 성형 공정을 수행하므로, 비연속적 성형장치에 비하여 각 에프-세타 렌즈의 성형 시간을 대폭 단축할 수 있다. 예를 들어, 1 미크론 이하의 정밀도를 유지하면서 두께가 15mm, 길이가 100mm 정도인 에프-세타 렌즈를 성형하는 경우, 종래의 비연속식 사출 성형 방식에 의하는 경우 대략 300초 정도의 사출 시간이 필요하다. 반면, 본 발명에 따른 성형장치의 경우 수지를 1 mm/sec의 성형속도로 성형할 경우 300초 동안 대략 3개 정도의 에프-세타 렌즈를 성형할 수 있어서, 생산성을 3배 정도 높일 수 있다.Since the f-theta lens molding apparatus and method according to the present invention configured as described above performs the molding process continuously, it is possible to significantly shorten the molding time of each f-theta lens compared to the non-continuous molding apparatus. For example, in the case of molding an F-theta lens having a thickness of about 15 mm and a length of about 100 mm while maintaining a precision of 1 micron or less, an injection time of about 300 seconds is achieved by a conventional discontinuous injection molding method. need. On the other hand, in the molding apparatus according to the present invention, when the resin is molded at a molding speed of 1 mm / sec, about three F-theta lenses may be molded for 300 seconds, thereby increasing productivity by three times.
또한, 본 발명에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치 및 방법은 에프-세타 렌즈 전체에 대해 균일한 압력을 가하면서 가공하므로, 곡률 반경을 일정하게 유지할 수 있어서, 광학적 성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 가압 성형롤러에서 절단기 사이의 구간의 온도를 조절하여 냉각 속도를 조절함으로써, 급속한 냉각에 의해 발생하는 잔류응력, 내부 굴절률 불균일, 성형 불량을 방지할 수 있다.In addition, the F-theta lens forming apparatus and method according to the present invention is processed while applying a uniform pressure to the entire F-theta lens, it is possible to maintain a constant radius of curvature, thereby improving optical performance. Then, by adjusting the temperature of the section between the cutter in the pressure forming roller to control the cooling rate, it is possible to prevent residual stress, internal refractive index unevenness, molding failure caused by rapid cooling.
도 1은 일반적인 레이저 주사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 사시도.1 is a schematic perspective view showing an optical arrangement of a general laser scanning device.
도 2는 종래의 에프-세타 렌즈 성형장치를 보인 개략적인 단면도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing a conventional f-theta lens forming apparatus.
도 3은 도 2의 성형장치에 의해 성형된 에프-세타 렌즈와, 이 에프-세타 렌즈의 각 부분별 굴절률 분포를 보인 개략적인 도면.FIG. 3 is a schematic view showing an F-theta lens formed by the molding apparatus of FIG. 2 and a refractive index distribution of each part of the F-theta lens. FIG.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치를 보인 개략적인 단면도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a f-theta lens forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 성형 다이 및 제1성형 가압롤러를 보인 개략적인 단면도.5 is a schematic cross-sectional view showing the forming die and the first forming pressure roller of FIG.
도 6은 도 4의 제2성형 가압롤러를 보인 정면도.Figure 6 is a front view showing a second forming pressure roller of Figure 4;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에프-세타 렌즈 성형장치에 의해 성형된 에프-세타 렌즈와, 이 에프-세타 렌즈의 각 부분별 곡률 반경 편차를 보인 개략적인 도면.FIG. 7 is a schematic diagram showing an F-theta lens formed by an F-theta lens molding apparatus according to an embodiment of the present invention, and a variation in radius of curvature for each part of the F-theta lens. FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
30...압출기 31...하우징30 Extruder 31 Housing
33...주입부 35...공급부33 ... injection 35 ... supply
40...성형다이 41...성형홈 40 Molding die 41 Molding groove
50...제1가압 성형롤러 51...제1성형롤러50 ... 1st pressure forming roller 51 ... 1st forming roller
55...제2성형롤러 60...제2가압 성형롤러55 ... 2nd Molding Roller 60 ... 2nd Pressing Roller
61...제3성형롤러 65...제2성형롤러61 ... 3rd Molding Roller 65 ... 2nd Molding Roller
70...절단기 100...에프-세타 렌즈70 ... Cutter 100 ... F-Theta Lens
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2004
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