KR900004951B1 - 레이저 빔 프린타의 스캔닝 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레이저 빔 프린타의 스캔닝 시스템

제1도는 종래의 레이저빔 프린타의 광학계 구성도.

제2도는 종래의 레이저빔 프린타의 광학계에서 물체와 영상의 관계도.

제3도는 본 발명에 따른 레이저빔 프린타의 전체 시스템 구성도.

제4도는 본 발명에 따른 레이저빔 프린타의 보상회로도.

제5도는 제4도의 동작에 따른 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 데이터 처리부 2 : 레이저 구동부

3 : 다이오드레이저 4 : 실린더형 렌즈

5 : 폴리곤 미러 6 : 토릭렌즈

7 : 복사기 드럼 8 : 보상회로부

9 : 대물렌즈 10 : 영상렌즈

11 : 진동미러 12 : 압전소자

13 : 앰프 14 : 사인파발생기

15 : 발진기 16 : SIPO쉬프트 레지스터

17 : SIPO쉬프트 레지스터 18 : 펄스발생기

19 : 롬 20 : 카운터

21 : 발진기 22 : 프린팅 데이터

본 발명은 레이저 빔 프린타의 빔스캔닝(Beam Scanning) 광학계에 관한 것으로, 특히 원가가 높은 폴리곤 미러(Poligon Mirror)를 사용하지 않은 레이저 빔 프린타의 빔스캔닝 시스템에 관한 것이다.

종래의 레이저 빔 프린타의 빔스캔닝 광학계는 제1도에서 보는 바와같이 컴퓨터에서 출력되는 프린팅 데이터(Printing Date)(22)는 데이터 처리부(Date Processing부)(1)에서 처리되어 라인스캔닝(Line Scanning)에 적합한 스캔신호(a)로 변환되고, 상기의 온(ON)/오프(OFF) 스캔신호로서 레이저 구동부(2)를 콘트롤하여 다이오드 레이저(Diode Laser)(3)의 온/오프를 제어하며, 상기 다이오드 레이저(3)에서는 레이저 빔이 방사된다.

이 다이오드 레이저(3)에서 방사되는 레이저 빔은 실린더형 렌즈(Cylindrical Lens)(4)와 폴리곤 미러(5) 및 토릭(Toric)렌즈(6) 등을 거쳐 복사기 드럼(7)위에 접속된다.

이때 폴리곤 미러(5)의 회전에 따른 미러면의 불안정한 요동(Wobbling)과 그로인해 복사기 드럼(7)상의 집속점이 상하로 변이하는 것을 방지하며 폴리곤 미러(5)의 회전중심으로부터 거울면 까지의 거리가 일정하지 않기 때문에 일어나는 형상 등을 줄이기 위해 다이오드 레이저(3)와, 폴리곤 미러(5) 및 복사기 드럼(7)상에서의 물체(Object)와 영상(Image)의 형태가 제2도에 도시된 바와같이 되도록한다.

이를 위해서 실린더형 렌즈(4)와 토릭렌즈(6)는 모두 비점수차(Astigmatism: 1점에서 나온 빛이 렌즈 등을 통과한 뒤 公心光線束이 되지 않는 수차를 말하며 비점수차가 있는 볼록렌즈에서는 像이 직선이 되는 점이 2개 있다)를 줄일 수 있어야 하고 이를 위해서 실린더형 렌즈(4), 토릭렌즈(6)는(한개의 렌즈는 아님) 토로이달 써피스(Toroidal Surface)를 포함한 f-θ렌즈가 되어야 한다.

이와같이하여 폴리곤 미러(5)상에서는 라인 이메지(Line Image)가 형성되고, 거울의 요동에 따른 스캔 포인트(Scan Point)의 변이를 방지할 수 있게 된다. 그러나 이와같은 종래의 광학계에서는 실린더형 렌즈(4)와 토릭렌즈(6)등이 제조원가가 워낙 고가이고, 폴리곤 미러(5)의 원가도 고가이기 때문에 제품화 하는데 문제점이 될뿐만 아니고 레이저 다이오드(3)의 구경(Aperture)과 폴리곤 미러(5)의 반사면 까지의 거리가 조금씩 달라지기 때문에 초점의 깊이(Depth of Focus)가 커야 하는 문제가 있었던 것이다.

따라서 본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결한 것으로 제3도에 따라 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스캔닝의 광학계는 다이오드 레이저(3), 대물렌즈(Objective Lens)(9), 영상 렌즈(Imaging Lens),(10), 진동미러(11), 복사기 드럼(7) 등으로 구성되고, 진동미러(11)의 진동을 위한 구동부는 압전소자(12), 앰프(13), 싸이파 발생기(14) 등으로 구성되며, 컴퓨터에서 출력되는 프린팅 데이터(22)로서 다이오드 레이저(3)의 온/오프를 콘트롤 하는 부분은 데이터 처리부(1), 보상회로부(8) 레이저 구동부(2) 등으로 구성되며, 다이오드 레이저(3)의 구경(Aperture)에서 방사되는 레이저 빔은 대물렌즈(9)에 의해 집속되고 영상렌즈(10)에 의해 가느다란 평행광으로 변환된후 진동미러(11)에서 반사되어 복사기 드럼(7)위로 스캔(Scan)된다.

이때 진동미러(11)는 압전(Piezo electric)소자(12)의 진동에 의해 그 기울어진 각도 θ가 변하게 되는데 압전소자(12)의 진동폭 A와 진동중심 까지의 거리 D는

이 되며 tan 2θ=X/L이므로 스캔위치 X는

의 관계가 성립된다.

따라서 압전소자(12)의 주파수 특성 및 최대 진폭 등을 고려할 때 선형조사(Linear scan)를 위해서라면(그 진도파형이 톱니파 인 것이 좋다.) 실제로는 낮은 주파수 특성만을 가지므로 수평스캔의 일차 고조파(Harmonics)만으로 구동시키도록 하는 것이다.

즉

이 되도록 한다. 그 결과 스캔위치 X의 시간(t)에 대한 관계는 식(1)(2)(3)을 정리하여

로 주어짐을 알 수 있다.

즉 스캔위치 X는 시간(t)에 1차적으로 비례하지 않으므로 이를 보정하기 위한 것이 보상회로부(8)인데 다음의 두가지의 역할을 수행하게 된다.

첫 번째로 식(4)에서 얻어지는 것과 같이 스캔위치 X가 시간(t)에 1차적으로 비례하지 않으므로 dx/dt에 비례하여 온/오프 신호를 출력한다.

즉 dx/dt가 커지는 시점에서는 스캔포지션의 변이가 빠르므로 이때에는 신호의 출력을 많이 내어주고 그렇지 않을 경우에는 천천히 내어주게 한다.

두 번째로 사인파 발생기(14)에서 출력된 사인파(b)는 앰프(13)에서 증폭된후 압전소자(12)에 인가되므로 반사경(11)의 진동형태가 정현파(Sine Wave)에 의해 스캔방향이 "좌→우→좌→"등으로 지그-재크 형태가 된다. 이것을 감안하여 첫 번째 1라인스캔에서는 신호순서를 제대로 하여 다음번 1라인스캔에서는 반대순서로 신호를 출력한다. 이를 위한 보상회로(8)는 제4도와 같은 구성으로서, SIPO(Serial Input Parallel OutPut) 쉬프트 레지스터(16)과 PISO(Parallel Input Serial Output) 쉬프트 레지스터(17)의 두 쉬프트 레지스터와 SIPO 쉬프트 레지스터(16)에 크록펄스를 출력하는 발진기(15)와, PISO쉬프트 레지스터(17)를 구동하는 크록펄스를 만들어 내기 위한 크록을 출력하는 발진기(21), 카운터(20), 롬(Rom)(19), 펄스발생기(18)와, 수평 동기신호(C)에 의해서 신호 출력순서(L/R : Left/Right)를 바꿔주기 위한 (T)플립플롭(23) 등으로 구성되어 있다.

이 회로의 동작상태를 설명하면 먼저 1수평 스캔신호(a)의 동기신호(C)속에 10개의 크록펄스가 발생하므로 1수평스캔신호(a)속에서 10개의 데이터가 SIPO쉬프트 레지스터(16)에 순차적으로 서입(Writein)된다.

즉, 동기신호와 동기신호 사이에서는 "로우(Low)"상태이므로 이때에 SIPO쉬프트 레지스터(16)는 서입 가능하게 되고(WE : Write-Enable), 따라서 데이터가 읽혀져 들어온다(Data in)

또한 동기신호(C)=1이 되면 SIPO쉬프트 레지스터(16)는 독출기능(RE : Read Enable)하게 되고 PISO쉬프트 레지스터(17)는 서입가능(WE : Write-Enable)하게 되어 1개의 데이터가 SIPO쉬프트 레지스터(16)에서 PISO쉬프트 레지스터(17)로 동시에 이전된다.

한편 발진기(21)에서의 크록주파수는 발진기(15)보다 훨씬 높은데 그 주파수의 최저값은 식(4)에 의해 dx/dt가 최대가 되는 시간간격보다도 더짧은 주기를 갖는다는 조건에 의해 결정된다.

이와같은 발진기(21)의 크록펄스로서 카운팅데이터를 출력하는 카운터(20)의 값에 따라 현재의 스캔타임(조사기간) t를 입력으로 받는 롬(19)은 어느시간에 데이터를 출력해야 하는지에 대한 것을 기억하고 있다가 그에 해당하는 카운터 데이터를 받을때마다 "1"을 출력하고 펄스발생기(18)을 거쳐서 PISO쉬프트 레지스터(17)의 출력을 시행한다. 그 결과 제5도에 표시된 바와같이 불평등 시간대 T1T2≠…≠T5의 펄스를 클록으로 하는 PISO쉬프트 레지스터(17)는 T1≠T2≠…≠T5등의 불평등시간 간격으로 데이터를 출력(Data out)한다.

한편 동기신호(C)에 의해 동작하는 티 플립플롭(23)의 동작에 의해 PISO쉬프트레지스터(17)는 쉬프트 레프트(Shift Left) 쉬프트 라이트(Shift Right)(L/R)가 콘트롤 되므로 한 수평스캔 주기 마다 출력되는 데이터의 순서가 바뀐다.

한편 이 동기신호(C)는 압전소자(12)의 구동회로인 사인파 발생기(14)와의 동기를 위해 사인파 발생기(14)에 입력이 된다.

따라서 본 발명에 따른 레이저 빔 프린타의 스캐닝 시스템은 고가인 폴리곤미러나 토릭렌즈와 같은 고가품의 부품을 사용하지 않아서 저가이면서 품질좋은 레이저 빔 프린타의 빔스캔닝 광학계를 형성할 뿐만 아니라 압전소자(12)의 진동폭을 조정하여 스캔폭을 조정할 수 있는 등 여러 가지 장점이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 프린타에 프린트데이터(22)가 입력되면 데이터 처리부(1)는 사인파 발진기(14)와 앰프(13) 및 압전소자(12)를 차례로 거쳐 진동미러(11)에 동기신호(C)를 인가하여 진동시킴과 동시에 동기신호(C)와 스캔신호(a)를 보상회로부(8)에 인가하여 발진기(15)로 부터 클럭이 인가되는 SIPO쉬프트 레지스터(16)에 스캔신호(a)를 인가하고 동기신호(C)를 리드/라이트 인에이블 단자(RE/WE)에 인가하며 동시에 SIPO쉬프트 레지스터(16)에 접속된 PISO쉬프트 레지스터(17)의 리드/라이트 인에이블 단자(RE/WE)에 동기신호(C)를 인가하고 동기신호(C)를 클럭으로 하는 티 플립플롭(23)으로부터 출력(Q)를 인가받아 출력순서(L/R)가 바뀌고, 발진기(21)로부터 클럭을 인가받아 동기신호에 의해 리셋되는 카운터(20)와 롬(19) 및 펄스발생기(18)를 통해 클록신호를 PISO쉬프트 레지스터(17)의 크록단에 인가하여 보상된 스캔신호(d)를 레이저구동부(2)에 인가하고, 다이오드 레이저(3)에서 대물렌즈(9)와 영상렌즈(10)을 거쳐 진동미러(11)에 반사되어 복사기 드럼(7)에 전사되도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 빔 프린타의 스캔닝 시스템.

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