KR940007282B1 - 홀로그램 보정렌즈계를 갖는 레이저 프린터용 광학장치계 - Google Patents

홀로그램 보정렌즈계를 갖는 레이저 프린터용 광학장치계 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

홀로그램 보정렌즈계를 갖는 레이저 프린터용 광학장치계
제1도는 종래의 레이저 프린터용 레이저 빔 주사장치의 평명 개략도.
제2도의 (a) 및 (b)는 종래 보정렌즈계에서 원환체 표면을 가진 렌즈의 주사평면과 이 주사평면에 수직인 면에서의 구성을 설명하는 개략도.
제3도는 본 발명의 레이저 빔 주사장치의 측면개략도.
제4도는 본 발명의 레이저 빔 주사장치의 평면개략도.
제5도의 (a)와 (b)는 홀로그래픽 광학 소자의 제작방법을 도시한 개략도.
제6도는 본 발명의 볼록렌즈(6)의 제작방법을 도시한 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광원 2 : 콜리메이터
3 : 원통형 렌즈 4 : 회전다면경
5 : 오목렌즈 6 : 볼록렌즈
7 : 드럼 8 : 레이저 빔
9 : 모터 10 : 홀로그래픽 광학소자(HOE)
W1, W2 : 평행광 W3 : 원통형렌즈 C2에 집속되는 광
W4 : 원통형렌즈 C1에 의해 집속되는 광
본 발명은 홀로그램을 이용하는 레이져 주사장치에 관한 것으로, 특히 레이저 광원에서의 레이저 빔 주사시 발생하는 수치를 보정하여 레이저 프린터에 적당하도록 된 보정 광학계에 관한 것이다.
첨부된 도면 제1도에 도시된 바와같이 종래에 사용되어왔던 레이져 빔 주사계는 광원(1), 콜리메이터(2), 원통집속렌즈(3), 회전다면경(4), 오목렌즈(5)와 볼록렌즈(6)으로 된 보정렌즈계 및 드럼(7)으로 구성된다. 여기서, 보정렌즈계는 제2도의 (A), (B)에 도시되는 것처럼 하나의 오목렌즈(5)와, 주사평면과 수직평면에서의 곡률반경의 관계가 R1≠R1' 및 R2=R2'의 조건을 만족하는 원환체면을 가지는 볼록렌즈(6)으로 구성된다.
이러한 구성의 종래의 레이저 빔 주사계에 따르면, 레이저 광원(1)로 부터 방출된 레이져 빔(8)은 콜리메이터(2)에 의해 콜리메이팅되고, 원통형 집속렌즈(3)에 의해 회전다면경(4)의 경면상에 집속된다. 집속된 레이저 빔은 회전다면경의 회전에 따라 보정렌즈(5, 6)를 통과한후, 드럼면(7)상으로 집속 주사된다. 이때, 보정렌즈계(5, 6)는 회전다면경의 경면기울기에 의해 레이져 빔이 주사평면과 수직인 방향으로 미세이동하는 것을 방지하고, 레이저 빔이 드럼상에 주사될때의 속도를 일정하도록 F-θ특성기능을 수행한다. 여기서 F는 볼록렌즈의 유효초점거리이며,θ는 회전다면경의 회전각을 말한다.
그러나, 종래의 장치는 상술한 바와같이 레이저 빔이 주사평면과 수직인 방향으로 미세이동하는 것을 방지하고, 드럼상에서 주사속도를 일정하계 유지시키기 위하여 적어도 렌즈의 한면에 원환체면을 가지는 렌즈로 보정렌즈계를 구성해야하는데, 이 원환체면을 지닌 렌즈의 가공처리가 매우 힘들고, 이에 따라 가격이 비싸 제품가격을 상승시키는 주요 원인이 된 것이 사실이다.
이상과 같은 종래 기술의 문제점을 극복하고자 창출된 본 발명은 제2도 및 제4도에 도시된 바와같이 레이저 광원(1), 콜리메이터(2), 원통형집속렌즈(3), 회전다면경(4), 보정렌즈계(5, 6, 10) 및 드럼(7)으로 구성되며 레이저 광원(1)으로 부터 방출된 레이저 빔은 콜리메이터(2)에 의해 콜리메이팅되고, 원통형 집속렌즈(3)에 의해 회전다면경(4)의 경면에 집속되면서,θ1의 각도로 입사하도록 구성되어 있다. 본 발명의 보정렌즈계는 오목렌즈(5)와 홀로그래픽 광학소지(Holohraphic Optical Element, HOE; 10)가 레이저 빔의 입사측에 부착된 볼록렌즈(6)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
제4도 내지 6도에 도시된 바와같이, 본 발명의 보정렌즈계 HOE(10)는 종래장치의 보정렌즈계에서 사용되는 볼록렌즈(6)과 같은 성능을 가지도록 자외선 접착제를 HOE(10)와 볼록렌즈(6)사이에 개재하여 접합시킴으로서 제조된다. 도면중, T는 볼록렌즈(6) 두께이고, n은 렌즈(6)의 굴절률이고 R2는 볼록렌즈(6)의 곡률반경을 의미한다. HEO(10)의 제작은 제5도의 (a), (b)의 도시처럼, 볼록렌즈(6)와 HOE(10)를 접합시켰을때, 제1도에 도시된 종래의 볼록렌즈(6)의 주사평면에서의 촛점길이(f1)과 주사평면과 수직인 면에서의 촛점길이(f2)가 하기식(1)과 (2)의 두 조건을 만족시키기 위하여 2개의 원통형 렌즈 C1, C2의 파워(촛점길이의 역수, 1/f)가 서로 직교하도록 제작한다. 즉,
따라서, 본 발명의 홀로그램판(10)의 제작방법은 먼저 종래장치에서의 (1)의 조건을 만족시키기 위해 원통형 렌즈 C1의 촛점위치와 홀로그램판 사이의 거리 F1을 R1/2과 같게하고, 식(2)의 조건을 만족시키기위해 원통형 렌즈 C2의 촛점위치와 홀로그램판(10) 사이의 거리 F2를 R'1/2와 같게하여 홀로그래픽광학소자(10)를 제작한다(제5도 참조). 여기서 제작된 HOE(10)는 주사평면상에서는 촛점길이가 F1이 되고, 주사평면과 수직인 면에서는 촛점길이가 F2가 되는 광학적 특성을 지니게 되며 볼록렌즈(6)과 결합될 때에는결합된 렌즈의 파우어가 하기식 (3) 및 (4)가 된다.
식중, N은 굴절률이고, HF1은 HOE의 주사평면에서의 촛점길이이고, HF2는 HOE의 주사평면과 수직인방향에서의 촛점길이를 나타낸다.
따라서, F1=R1/2, F2=Rl'/2가 되므로 상기식 (3) 및 (4)는 상기식 (1) 및 (2)와 각각 일치하게 되므로, 종래장치의 보정렌즈계에서 사용한 원환체면을 가지는 볼록렌즈(6)과 똑같은 광학적 특성을 가지게 된다. 제5도에서, W1 및 W2는 평행광이고, W3는 원통형렌즈인 C2에 의해 주사평면과 수직방향으로 집속되는 광이며, W4는 원통형렌즈인 C1에 의해 주사평면상에서 집속되는 광을 의미하며,θ3는 참조광(reference wave)으로 사용되는 집속광인 W3가 이루는 각도이다. 또한, 제3도의θ, θ2와 제5도(A)의θ3는 모두 같다.
이하 본 발명에 의한 보정렌즈계의 동작을 상세히 설명한다.
제5도와 같이 제작원 홀로그램판(10)에 평행광을 θ3의 입사각으로 입사시키면 주사평면과 수직인방향(제5도의 a)의 F2위치와 주사평면 방향의 F1(제5도의 b)위치에 집속된다. 즉, F1, F2가 각 방향에서의HOE(10)의 촛점거리가 된다.
레이저 광원(1)로부터 방출된 레이저 빔은 콜리메이터(2)에 의해 콜리메이팅되고, 원통형 렌즈(3)에 의해 회전다면경(4)의 경면상에 θ1의 입자각으로 집속되어 입사된다. 입사된 레이저 빔은 회전다면경(4)의 회전에 따라 입사각과 동일한 반사각을 가지고 보정렌즈계(5, 6, 10)의 오목렌즈(5)에 먼저 입사되며, 이 오목렌즈(5)를 통과한 레이저 빔은 다시 θ2의 입사각으로 HOE(10)와 볼록렌즈(6)가 결합된 결합렌즈에 입사된후 드럼(7)면상으로 주사하게 된다. 이때 회전다면경(4)의 경면 기울기에 대해 레이저 빔이 주사평면과 수직인방향으로의 미세이동보정과 드럼면상에서의 일정한 주사속도 유지는 종래기술의 장치와 동일하게 본 발명의 보정렌즈계에 의해 실시된다.
이상, 상기에서 설명한 바와같이, 본 발명은 오목렌즈(5)와 한장의 홀로그램판(10)과 볼록렌즈(6)를 결합하여 구성원 결합렌즈로 된 보정렌즈계로 구성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 보정렌즈계로서도 종래 장치에서 수행하는 보정기능을 가능하게 하면서도 제품의 가격을 낮출 수 있다는데 장점을 가지고 있다.

Claims (3)

  1. 레이저 광원(1)으로부터의 레이저 빔을 사준하는 콜리메이터(2), 상기 콜리메이팅로 부터의 레이저 빔을 집속하여 전달하는 집속렌즈(3), 상기 집속렌즈(3)로부터의 빔을 경면으로 전달받는 회전다면경(4), 상기 회전다면경(4)의 경면에서 반사되는 빔을 하나의 홀로그램판(10) 및 볼록렌즈(6)로 결합되어 이루어진 보정렌즈계로서 드럼(7)상에 집속시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 홀로그램보정렌즈를 갖는 레이저프린터장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 홀로그램판(10)은
    (여기서, HF1 : 홀로그램판의 주사평면에서의 초점거리, HF2 : 홀로그램판의 주사평면에 수직인 면에서의초점거리, N : 볼록렌즈의 굴절율, F1 : 주사평면에서의 원통렌즈의 초점위치와 홀로그램판 사이의 거리, F2 : 주사평면에 수직인 방향에서의 원통렌즈의 초점거리와 홀로그램판사이의 거리. T : 볼록렌즈의 두께, R2 : 주사평면에서의 볼록렌즈의 곡률반경, R2 : 주사평면에 수직인 면에서의 볼록렌즈의 곡률반경)인 것을 특징으로 하는 홀로그램보정렌즈를 갖는 레이저 프린터장치.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 홀로그램판(10)을 오목렌즈(5)와 볼록렌즈(6)사이에 설치하되 오목렌즈(3)로부터 빔이 입사되는 측에 위치하도록 일측이 평면이 볼록렌즈(6)의 평면측에 부착되는 것을 특징으로 하는 홀로그램보정렌즈를 갖는 레이저 프린터장치.
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