KR940003637B1

KR940003637B1 - Laser printing apparatus using hologram lattice

Info

Publication number: KR940003637B1
Application number: KR1019920005323A
Authority: KR
Inventors: 김영근
Original assignee: 김영근
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1994-04-25
Also published as: KR930020313A

Abstract

Installing a cylindrical body of holographic grating within a rotary photosensitive drum (30) for laser beam scanning, this apparatus enables to provide a simple, low cost, and compact laser printer. The grating cylindrical body and the rotary photosensitive drum are driven by different drivers. A laser beam, launched from a laser beam generating apparatus (10), passes through a reflecting mirror (47), runs parallel to the rotary shaft, and reaches the holographic grating surface (40) of cylindrical body for a route changed laser beam (60) to scan the inner surface of the rotary photosensitive drum after fixed trajectory.

Description

Laser Printing Device Using Hologram Grid

제1도는 종래의 레이저프린팅장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional laser printing apparatus.

제2도는 본 발명에 따른 레이저프린팅장치에 사용되는 격자원통체의 축방향정면도.2 is an axial front view of a lattice cylinder used in the laser printing apparatus according to the present invention.

제3도는 제2도의 측면도.3 is a side view of FIG.

제4도는 홀로그램격자성형의 설명도.4 is an explanatory diagram of holographic lattice forming.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 설명도.5 is an explanatory view of a device according to the present invention.

제6도는 제5도의 축방향정면도.6 is an axial front view of FIG.

제7도는 제6도의 A부분 상세단면도.7 is a detailed cross-sectional view of portion A of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 레이저빔 발생장치 30 : 회전감광드럼10: laser beam generator 30: rotating photosensitive drum

32 : 절연층 33 : 광전도반도체32: insulating layer 33: photoconductive semiconductor

34 : 투명전극층 35 : 투명지지층34: transparent electrode layer 35: transparent support layer

40 : 홀로그램격자면 31,43 : 회전축40: hologram grid surface 31, 43: axis of rotation

50,60 : 레이저빔 70 : 격자원통체50,60: laser beam 70: lattice cylinder

본 발명은, 레이저프린팅장치에 관한 것으로서, 특히 나선상의 홀로그램격자(Blazed Holographic Grating)가 형성되어 있는 격자원통체를 사용하여 회전감광드럼의 내표면에 레이저빔을 주사하는 레이저프린팅 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser printing apparatus, and more particularly, to a laser printing apparatus for scanning a laser beam on an inner surface of a rotating photosensitive drum using a lattice cylinder having a spiral holographic grating formed thereon.

종래의 레이저프린팅장치는, 제1도에서 볼 수 있는 바와 같이, 레이저빔발생장치(10)의 소정의 주사폭을 얻기 위한 회전다면경(20)을 구비하고, 레이저빔의 경로와 주사면에서의 스폿형상을 보정하기 위해 집광렌즈, F렌즈, 트로이달렌즈 등 여러형태의 렌즈(15,17)와 반사거울(19)을 구비한 복합광학시스템을 포함하고 있다. 레이저빔 발생장치로부터 발생되는 레이저빔은 반사거울(19) 및 렌즈시스템(15)를 통하여 회전다면경(20)으로 입사되고, 회전다면경(20)에서 반사된 레이저빔은 회전다면경이 회전함에 따라 그 입사각 및 반사각이 변화하여 렌즈(17)를 통해 공간상의 정해진 궤적을 따라 회전감광드럼(30)의 표면에 주사된다.The conventional laser printing apparatus, as shown in FIG. 1, has a rotating polygon mirror 20 for obtaining a predetermined scanning width of the laser beam generating apparatus 10, and in the path and the scanning surface of the laser beam. To correct the spot shape of the condenser lens, F It includes a complex optical system having various types of lenses 15 and 17, such as a lens and a troidal lens, and a reflecting mirror 19. The laser beam generated from the laser beam generator is incident on the rotating mirror 20 through the reflection mirror 19 and the lens system 15, and the laser beam reflected by the rotating mirror 20 is rotated when the rotating mirror is rotated. As a result, the incident angle and the reflected angle are changed and scanned through the lens 17 on the surface of the rotation photosensitive drum 30 along a predetermined trajectory in space.

이와같은 종래의 레이저프린팅장치에 있어서는, 회전다면경(20)에 의한 레이저빔의 주사범위가 회전감광드럼의 유효프린트길이를 포함할 수 있어야 하므로 회전다면경과 회전감광드럼(30) 사이에 상당히 넓은 공간이 필요로 하게 되며, 회전감광드럼(30)의 외표면상에 정확한 주사궤적과 적절한 스폿형상을 형성하기 위하여 중간에 여러개의 렌즈들로 구성된 복잡한 광학시스템이 설치되어야 한다. 이에 의해 프린팅장치의 전체적 부피가 커지고 제조비용이 증가하게 된다는 문제점이 있었다.In such a conventional laser printing apparatus, since the scanning range of the laser beam by the rotating polygon mirror 20 should be able to include the effective print length of the rotating photosensitive drum, it is considerably wider between the rotating multifaceted mirror and the rotating photosensitive drum 30. Space is required, and a complex optical system composed of several lenses must be installed in order to form an accurate scan trajectory and an appropriate spot shape on the outer surface of the rotating photosensitive drum 30. Thereby, there is a problem that the overall volume of the printing apparatus is increased and the manufacturing cost increases.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기와 같츤 문제점들을 해소하여, 저렴한 제조비용으로 간단한 구조와 최적의 공간활용을 가능하게 한 홀로그램격자를 이용한 레이저프린팅장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser printing apparatus using a hologram lattice that solves the problems described above and enables a simple structure and optimal space utilization at a low manufacturing cost.

상기 목적은, 본 발명에 따라 레이저빔발생수단을 구비한 레이저프린팅장치에 있어서, 외측으로부터 순차적으로 절연층, 광전도반도체층, 투명전극층 및 투명지지층으로 이루어진 층상구조를 가지며 종측선에 대해 회전구동되는 중공원통형의 회전감광드럼, 상기 회전감광드럼의 내부에 설치되고, 상기 회전감광드럼의 회전축선과 일치하거나 평행한 회전축에 대해 회전구동되며, 상기 레이저빔발생수단으로부터 입사된 레이저빔의 진행방향을 소정각도로 변경하여 상기 회전감광드럼의 내표면상의 유효궤적에 주사하는 나선형의 홀로그램격자가 형성된 원통면을 구비한 격자원통체를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램격자를 이용한 레이저프린팅장치에 의해 달성된다.The above object is a laser printing apparatus having a laser beam generating means according to the present invention, which has a layered structure consisting of an insulating layer, a photoconducting semiconductor layer, a transparent electrode layer, and a transparent support layer sequentially from the outside, and rotates about a longitudinal line. The rotating photosensitive drum of the hollow-cylindrical cylinder, which is installed inside the rotating photosensitive drum, is rotated about a rotating axis coinciding with or parallel to the rotating axis of the rotating photosensitive drum, and moves the laser beam incident from the laser beam generating means. It is achieved by a laser printing apparatus using a hologram lattice, comprising a lattice cylinder having a cylindrical surface formed with a spiral hologram lattice scanning at an effective trajectory on the inner surface of the rotating photosensitive drum at a predetermined angle. .

그리고, 레이저빔은 상기 홀로그램격자로부터 상기 회전감광드럼의 내표면에 수직으로 주사되는 것이 바람직하다. 이것은, 격자원통체와 회전감광드럼의 상대적 위치를 적절히 선택하거나, 이들간의 레이저빔주사경로내에 반사경등의 경로조정수단을 채용함으로써 가능하다.The laser beam is preferably scanned perpendicularly to the inner surface of the rotating photosensitive drum from the hologram grating. This can be done by appropriately selecting the relative positions of the grating cylinder and the rotating photosensitive drum, or employing path adjusting means such as a reflector in the laser beam scanning path therebetween.

이하에서, 본 발명에 따른 홀로그램격자를 이용한 레이저프린팅장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a laser printing apparatus using a hologram grid according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도와 제3도는 본 발명에 따른 레이저프린팅장치에 사용되는 격자원통체(70)를 각각 정면도와 측면도로서 도시한 것으로서, 격자원통체(70)는 그 외표면에 나선형의 홀로그램격자면(40)이 형성되어 있다. 이 홀로그램격자면(40)은, 격자원통체(70)의 외표면을 반경방햐으로 일정깊이 나선형으로 절취하여 형성된 단계상의 벽면(40)으로서, 이벽표면(40)상에 홀로그램격자가 형성된다. 홀로그램격자면(40)은 예를들어 축선 방향에서 입사되는 레이저빔(50)을 일정의 원하는 방향 예를들어 축선에 수직인 방향으로 꺽어 주사하는 역할을 한다. 홀로그램격자는 그 특성상 격자원통체(70)의 길이나 나선형격자면의 기울기등에 관계없이 입사된 레이저빔(50)과 그로부터 주사되는 레이저빔(60) 사이의 각도를 원하는 대로 선택할 수 있다. 따라서, 제3동 나타낸 것처럼 격자원통체의 구조에 상관없이 축에 수직한 방향을 갖도록 할 수 있다. 제2도에서는 격자 원통체의 표면에 형성될 홀로그램격자의 유효영역에 대한 형성각이고, β는 여유각을 나타내는 것이다.2 and 3 show, respectively, a front view and a side view of the grating cylindrical body 70 used in the laser printing apparatus according to the present invention. The grating cylindrical body 70 has a spiral holographic lattice surface 40 on its outer surface. ) Is formed. The hologram lattice surface 40 is a stepped wall surface 40 formed by spirally cutting the outer surface of the lattice cylindrical body 70 in a constant depth radially, and a hologram lattice is formed on the two wall surfaces 40. The hologram grid 40 serves to scan the laser beam 50 incident in the axial direction, for example, in a predetermined desired direction, for example, in a direction perpendicular to the axis. The hologram lattice can select the angle between the incident laser beam 50 and the laser beam 60 scanned therefrom as desired, regardless of the length of the grating cylindrical body 70, the slope of the helical lattice plane, or the like. Therefore, as shown in the third column, it is possible to have a direction perpendicular to the axis irrespective of the structure of the lattice cylinder. In FIG. Is the angle of formation of the effective area of the hologram lattice to be formed on the surface of the lattice cylinder, and β represents the clearance angle.

제4도는 상기와 같은 홀로그램격자의 성형에 대한 설명도이다. 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2도 및 제3도 도시한 바와같은 격자면(40)에 감광체가 미리 도포되어 있는 격자원통체(70)의 회전축(43)과 평행하게 수평거울(80)을 이동시킬 수 있는 장치가 마련되어 있고, 레이저빔 발생장치(10)로부터 발사된 레이저빔음 빔스플리터(90)에 의하여 둘로 분리되어 하나의 빔은 격자원통체(70)의 회전축방향을 따라 격자면(40)에 입사되게 하고, 다른 하나의 빔은 수평이동거울(80)을 통해 격자원통체(70)의 축방향에 수직하는 방향으로 격자원통체(70)의 격자면(40)에 입사되어 동일한 위치에서 만나도록 되어 있다. 레이저빔 발생장치(10)로부터 레이저를 발사하면서, 격자원통체(70)를 회전시킴과 동시에 수평이동거울(80)도 측방으로 이동하도록 함으로써, 레이저빔들이 일치하게 되는 위치가 이동하며 나선형의 격자면(40)을 따라서 연속적인 홀로그램상이 만들어지게 된다. 이때 수평이동거울이 이동구간 및 나선형 격자면(40)의 구간은, 격자원통체(70)에 의해 주사되는 회전감광드럼상의 유효프린팅 영역과 형성된 다음, 상기 감광체를 현상하고 이온에칭을 시킴으로써 원하는 홀로그램격자가 만들어진다.4 is an explanatory diagram for forming the hologram lattice as described above. As can be seen from this figure, the horizontal mirror 80 is parallel to the axis of rotation 43 of the grating cylindrical body 70 in which the photosensitive member is previously applied to the grating surface 40 as shown in FIGS. 2 and 3. ) Is provided, and is separated into two by the laser beam sound beam splitter 90 emitted from the laser beam generator 10 so that one beam is located along the direction of the axis of rotation of the grating cylinder 70. The other beam is incident on the grating plane 40 of the grating cylindrical body 70 in a direction perpendicular to the axial direction of the grating cylindrical body 70 through the horizontally moving mirror 80 It is supposed to meet at the same location. While firing the laser from the laser beam generator 10, by rotating the lattice cylinder 70 and the horizontal moving mirror 80 also moves laterally, the position where the laser beams coincide is moved and the spiral lattice Along the face 40 a continuous hologram image is made. At this time, the horizontal mirror is a moving section and the section of the helical grid surface 40 is formed with the effective printing area on the rotating photosensitive drum scanned by the lattice cylinder 70, and then the desired hologram by developing and photo-etching the photosensitive member The grid is made.

제5도 및 제6도는, 본 발명에 따라, 상기와 같이 만들어진 홀로그램격자를 구비한 격자원통체(70)를 회전감광드럼(30)내에 설치한 상태의 설명도로서 각각 반경방향 및 측방향에서 본 상태를 도시한 것이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 격자원통체(70)는 그 회전축(43)이 회전감광드럼(30)의 회전축(31)과 평행하게 되도록 하여 회전감광드럼(30)의 내부에 설치되며, 이들 격자원통체(70)와 회전감광드럼(30)은 도시않은 구동수단에 의해 별개로 회전 구동된다. 레이저빔 발생장치(10)로부터 발사된 레이저빔(50)은 반사거울(47)을 거쳐 격자원통체(70)의 회전축(43)에 평행하게 입사되어 격자원통체(70)의 홀로그램격자면(40)에 이르며, 여기서 경로 변경된 레이저빔(60)은 정해진 궤적을 따라 회전감광드럼(30)의 내표면상에 주사되도록 구성되어 있다. 이때 홀로그램격자면(40)으로부터 주사되는 레이저빔(60)은 바람직하게, 제6도에서 볼 수 있는 바와 같이, 회전감광드럼(30)의 축심(31)과 주사점(P)을 있는 직선경로를 따르도록 되어 있다. 이에 따라 레이저빔(60)은 회저감광드럼(30)의 내표면에 수직으로 주사되게 된다. 제5도에서의 점선부분은 격자원통체(70)의 회전에 따라 레이저빔의 주사경로가 변경되는 것을 나타낸 것이다.'5 and 6 are explanatory views of a state in which the lattice cylindrical body 70 having the hologram lattice made as described above is provided in the rotary photosensitive drum 30 according to the present invention, respectively, in radial and lateral directions, respectively. This state is shown. As can be seen in these figures, the lattice cylinder 70 is installed inside the rotating photosensitive drum 30 such that the rotating shaft 43 is parallel to the rotating shaft 31 of the rotating photosensitive drum 30. These grating cylinders 70 and the rotation photosensitive drum 30 are separately driven to rotate by driving means (not shown). The laser beam 50 emitted from the laser beam generator 10 is incident in parallel to the rotational axis 43 of the grating cylindrical body 70 via the reflecting mirror 47 to form the hologram lattice surface of the grating cylindrical body 70 ( 40, wherein the rerouted laser beam 60 is configured to be scanned on the inner surface of the rotating photosensitive drum 30 along a predetermined trajectory. In this case, the laser beam 60 scanned from the holographic lattice surface 40 is preferably a straight path having an axis center 31 and a scanning point P of the rotation photosensitive drum 30 as shown in FIG. It is supposed to follow. Accordingly, the laser beam 60 is scanned perpendicularly to the inner surface of the gray low photosensitive drum 30. The dotted line in FIG. 5 shows that the scanning path of the laser beam is changed as the lattice cylinder 70 rotates.

한편, 회전감광드럼의 외표면에 레이저빔을 주사하는 일반적인 레이저프린팅장치에 있어서는, 감광드럼이, 지지구조물을 형성하고 전하의 방출경로가 되는 금속판층과, 이 금속판층의 외면에 중착되는 광전도반도체막 및 반도체막의 외표면측에 감광면을 형성하는 절연층으로 이루어진 층상구조를 이루고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 레이저프린팅장치에 있어서는, 회전감광드럼(30)의 내표면상에 레이저빔이 주사되므로, 종래와 같은 감광드럼의 구조에 의하면 레이저빔이 금속층을 통과할 수 없기 때문에, 제7도와 같은 층상구조를 가져야 한다.On the other hand, in a general laser printing apparatus which scans a laser beam on an outer surface of a rotating photosensitive drum, the photosensitive drum includes a metal plate layer which forms a supporting structure and serves as an emission path of electric charges, and photoconductivity intermediated on the outer surface of the metal plate layer. The layered structure consists of a semiconductor film and the insulating layer which forms a photosensitive surface in the outer surface side of a semiconductor film. However, in the laser printing apparatus according to the present invention, since the laser beam is scanned on the inner surface of the rotating photosensitive drum 30, according to the structure of the conventional photosensitive drum, the laser beam cannot pass through the metal layer. It should have a layered structure equal to 7 degrees.

제7도는 제6도의 “A”확대단면도로서, 본 발명의 회전감광드럼(30)의 층상구조를 나타낸 것이다. 여기서 볼 수 있는 바와 같이, 내측에 레이저빔이 통과할 수 있는 예를 들어 유리로 이루어진 투명의 지지층(35)이 형성되어 있고, 이 투명지지층(35)상에 전하의 방출 및 레이저빔의 토오가를 가능하게 하는 투명전극층(34)이 형성되어 있다. 이 투명전극층(34)은, 레이저빔에 대한 우수한 투과성 및 낮은 비저항등의 요건을 만족하는, 예를 들어 증착등에 의해 형성될 수 있는 ITO(Iudium-tin-oxide) 막이나 ZnO 막등으로 이루어진다.FIG. 7 is an enlarged sectional view "A" of FIG. 6, showing the layered structure of the rotating photosensitive drum 30 of the present invention. As can be seen here, a transparent support layer 35 made of, for example, glass, through which the laser beam can pass, is formed, and on this transparent support layer 35 the discharge of charge and the laser beam The transparent electrode layer 34 is formed to enable the. This transparent electrode layer 34 is made of, for example, an ITO (Iudium-tin-oxide) film or ZnO film that can be formed by evaporation or the like, which satisfies the requirements of excellent transmittance to laser beam and low specific resistance.

상기와 같이 구성된 본 발명에 레이저프린팅장치의 작동을 제5도 및 제6도를 참조하여 설명하면, 레이저빔 발생장치(10)로부터 나오는 레이저빔은 반사거울(47)을 통해 격자원통체(70)의 축방향을 따라 그에 평행하게 입사하여 홀로그램격자면(40)에 의해 축(43)에 수직한 방향으로 꺾이게 된다. 이때 격자원통체(70)가 회전하게 되면, 입사되는 레이저빔(50)이 만나게 되는 나선형 홀로그램격자면(40)상의 위치가 바뀌게 되고, 이에따라 홀로그램 격자면(40)으로부터 회전감광드럼(30)의 내표면에 수직으로 주사되는 레이저빔(60)은 축방향을 따라서 측방으로 이동하며 소정의 궤적을 그리게 된다.Referring to FIGS. 5 and 6, the operation of the laser printing apparatus according to the present invention configured as described above, the laser beam coming from the laser beam generator 10 is the lattice cylinder 70 through the reflection mirror 47 Incident in parallel with the axial direction of the c) is bent in a direction perpendicular to the axis 43 by the hologram grid surface 40. At this time, when the grating cylindrical body 70 rotates, the position on the spiral holographic lattice surface 40 where the incident laser beam 50 meets is changed, and accordingly, the rotation photosensitive drum 30 is moved from the holographic lattice surface 40. The laser beam 60 scanned perpendicularly to the inner surface moves laterally along the axial direction and draws a predetermined trajectory.

이와 같이 격자원통체(70)로부터 최종 주사되는 레이저빔(60)이 회전감광드럼(30)의 표면에 수직의 방향을 가지고 축방향을 따라 좌우로 이동가능하며, 특히 격자원통체(70)가 회전감광드럼(30)의 내부에 설치되어 있기 때문에, 레이저빔을 회전감광드럼(30)에 주사하는 데 필요한 장치와 회전감광드럼(30) 사이의 공간이 최소로 되게 된다.In this way, the laser beam 60 finally scanned from the grating cylindrical body 70 can move left and right along the axial direction with a direction perpendicular to the surface of the rotational photosensitive drum 30, and in particular, the grating cylindrical body 70 Since it is provided inside the rotating photosensitive drum 30, the space required between the apparatus for scanning the laser beam to the rotating photosensitive drum 30 and the rotating photosensitive drum 30 is minimized.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저프린팅장치는, 레이저빔의 주사를 위해 홀로그램격자가 형성된 원통체를 회전감광드럼의 내부에 설치함으로써, 간단한 구조와 저렴한 비용으로 효율적인 공간활용을 가능하게 한 우수한 효과를 제공한다.As described above, the laser printing apparatus according to the present invention provides a cylindrical structure in which a hologram lattice is formed inside a rotating photosensitive drum for scanning a laser beam, thereby enabling a simple structure and efficient use of space at low cost. Provide effect.

Claims

A laser printing apparatus having a laser beam generating means, comprising: a hollow photosensitive drum having a layered structure consisting of an insulating layer, a photoconducting semiconductor layer, a transparent electrode layer, and a transparent support layer sequentially from the outside and rotatingly driven about a vertical axis; It is installed inside the rotating photosensitive drum, and is rotated about a rotating axis coinciding with or parallel to the rotating axis of the rotating photosensitive drum, and changes the traveling direction of the laser beam incident from the laser beam generating means at a predetermined angle to rotate the rotating photosensitive. And a lattice cylinder having a cylindrical surface formed with a spiral hologram grid that scans the effective trajectory on the inner surface of the drum.

The laser printing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is scanned perpendicularly to the inner surface of the rotating photosensitive drum from the hologram lattice.