KR940008682B1 - 주사광학장치 및 이 장치의 광학계의 사용되는 합성수지렌즈 - Google Patents

주사광학장치 및 이 장치의 광학계의 사용되는 합성수지렌즈 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

주사광학장치 및 이 장치의 광학계의 사용되는 합성수지렌즈
제1도는 종래의 주사광학장치의 평면도.
제 2도는 종래의 주사광확장치의 단면도.
제3도는 본 발명의 주사광학장치의 제1실시예의 평면도.
제4도는 제3도의 a-a 단면도.
제5도는 본 발명의 주사광학장치의 제2실시예의 평면도.
제6도는 본 발명의 주사광학장치의 제3실시예에 있어서의 렌즈의 단면도.
제7도는 본 발명의 주사광학장치의 제4실시예의 사시도.
제8도는 제7도의 주사용 합성수지렌즈의 사시도.
제9도는 제7도의 주사용 합성수지렌즈의 단면도.
제10도, 제11도 및 제13도는 주사용 합성수지렌즈를 확고하게 결합하기 위한 방법의 예시도.
제12도, 제14도 및 제15도는 본 발명의 주사용 합성수지렌즈의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 레이저진동자 3 : 콜리머이터렌즈
4,42 : 원통형렌즈 5,43 : 다각형 렌즈
6 : 구형렌즈 8 : 반사경
11,21,31 : 광학박스
17,27,37,45,47,48,50 : 합성수지렌즈(또는 원환체렌즈 또는 주사렌즈)
17a,27a,37a : 원통형광안내구멍 17b,27b : 오목렌즈면
17c,27c,37c : 장착용평면부 21b : 고정부
37b : 볼록렌즈면 41 : 레이저부
44 : 고정베이스부 46 : 광동전체드럼
45a∼45d,47a,48a∼48c : 장착대
45a'∼45d',47a',48a'∼48c' : 접착제도포영역
51 : 돌출부 52 : 접착면
본 발명은 레이저비임프린터등의 정보기록장치에 사용되는 주사광학장치에 관한 것이다.
제1도는 정보기록장치의 주사광학장치의 평면도, 제2도는 그의 단면도이다. 동도면에 있어서, 광학박스(1)의 측벽부에는 레이저진동자(2), 콜리메이터렌즈(3) 및 원통형렌즈(4)가 고정되어 있고, 그 내부에는 다각형 거울(5)이 장착되어 있다. 광비임의 방출방항에는 구형렌즈(6), 원환체렌즈(7) 및 반사경(8)이 순차배치되어 있다.
레이저진동자(2)에 의해 방출된 레이저비임은 콜리메이터렌즈(3) 및 원통형렌즈(4)를 통과하여 다각형거울(5)에 의해 편향되고 구형렌즈(6) 및 원환체렌즈(7)에 의해 fθ보정되고, 그결과 주사광비임은 반사경(8)에 의해 반사되어 정보기록매체인 광도전체드럼으로 향하게 된다.
종래의 주사광학장치에 있어서, 구형렌즈(6) 및 원환체렌즈(7)는 유리로 이루어져 있으며, 이 유리제 렌즈는 자외선 경화성 접착제에 의해 광학박스(1)에 고정되어 있으므로, 접착제의 경화는 자외선을 이 렌즈를 개제해서 조사하므로써 촉진다.
최근, 렌즈의 생선성향상, 중량의 감량화, 비용저감화 및 구형이 아닌 평면에 의한 성능향상을 위하여 합성수지제의 렌즈가 종종 사용되고 있다. 합성수지재료로서는 양호한 광록성, 습기 및 물리적 강도에 의한 치수의 작은 변화라는 관점에서 폴리카아보네이트수지가 바람직하다.
그러나, 폴리카아보네이트수지는 유리보다 자외선투과율이 적어 유리투과율의 1/4 또는 1/5만을 지닌다. 종래의 유리렌즈에 있어서 그대로 자외선경화성 접착제에 의해 고정되어 있는 경우, 다음과 같은 문제점이 발생된다. 즉, 자외선 조사시간이 길어져 작업성이 저하되고, 접착제는 불균일한 조사에 의해 균일하게 경화되지 않는다. 또 가외선의 세기가 너무 높으면, 폴리카아보네이트는 광산화반응에 의해 열화된다.
본 발명의 목적은 종래기술에서의 상기 문제점을 해결하여 짧은 시간내에 합성수지렌즈의 접착이 가능한 신뢰성이 고도로 높은 주사광학장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 광학계에 합성수지렌즈를 사용하는 본 발명의 주사광학장치에서는 접착제의 경화를 촉진시키는 광선을 안내하기 위한 안내구멍이 합성수지렌즈의 장착대에 형성되어 있다.
본 발명의 주사광학장치에 있어서, 경화촉진용 광선은, 렌즈가 장착된 경우 렌즈고정용 접착제의 경화를 촉진시키도록 안내구멍을 항하게 된다.
또, 상기 목적을 달성하기 위하여, 주사광학장치의 레이저주사용의 본 발명의 합성수지렌즈는 자외선경화성 접착제에 의해 주사광학장치의 고정베이스부에 확고하게 접착되어 있으며, 렌즈의 유효면적을 초과하여 돌출된 일체로 성형된 얇은 장착대를 가진다.
주사광학장치의 레이저주사용의 본 발명의 합성수지렌즈에 있어서, 자외선경화성 접착제는 돌출성형된 장착대의 뒤면 또는 앞면에 도포되며, 렌즈의 고정베이스부상에 위치결정되고, 자외선은 얇은 평면부로 수직으로 조사된다. 이러한 방식에 있어서, 렌즈는 단시간내에 고정베이스부에 확고하게 접착된다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 주사광학장치의 평면도이다. 광학박스(11)의 측벽상에는 레이저진동자(2)가 안쪽으로 장착되어 있고, 이 레이저진동자(2)의 광축상에는 콜리메이터렌즈(3) 및 원통형렌즈(4)가 순차 배치되어 있으며, 그 연장선상에 다각형 거울(5)이 배치되어 있다. 이 다각형 거울(5)의 반사경로를 따라 구형렌즈(6), 원환체렌즈(17) 및 반사경(8)이 순차 배치되어 있다.
원환체렌즈(17)는 폴리카아보네이트수지로 이루어져 있으며, 오른쪽단부 및 왼쪽단부에서 유효면적을 넘어서 형성된 상부면으로부터 바닥면까지 이르는 원통형 광안내구멍(17a)을 가진다. 제4도에 도시한 바와같이, 광안내구멍(17a)의 바닥부에는 오목렌즈면(17b)이 형성되어. 원환체렌즈(17)의 바닥부인 장착용평면부(17c)에 대향하고 있다.
원환체렌즈(17)를 광학박스(11)에 장착하기 위해서는, 광학박스(11)상의 소정위치 즉 원환체렌즈(17)의 장착위치에 소량의 자외선경화성 접착제를 적하하여, 장착용 평면부(17c)가 접착제상에 붙도록 원환체렌즈(17)를 위치시키고, 자외선을 광안내구멍(17a)을 통하여 아래쪽으로 조사한다. 이 자외선은 오목렌즈면(17b)에 의해 확대되어, 장착용 평면부(17c)를 조사하여 경화를 촉진시킨다. 상부면으로부터 바닥면(17c)에 도달하는 원통형 안내구멍(17a)이 합성수지렌즈 즉 원환체렌즈(17)의 유효면적을 넘어서 왼쪽단부 및 오른쪽단부근방에 형성되어 있고, 광학박스(11)의 안쪽바닥면과 원환체렌즈(17)의 바닥면(17c)사이에 자외선경화성 접착제를 도포하고, 자외선을 안내구멍(17a)을 통해서 아래쪽으로 조사하여 상기 렌즈(17)를 고정한다. 자외선이 안내구멍(17a)의 바닥면(17b)으로부터 바닥면(17c)으로 합성수지를 통과하는 동안, 짧은 거리이므로 거의 감쇠되지 않고 접착제를 조사하여 경화시킨다.
제5도는 본 발명의 제2실시예의 광학박스(21)의 내부측면도이다. 폴리카아보네이트수지제의 원환체렌즈(27)에는 이 렌즈의 오른쪽단부 및 왼쪽단부에서 원환체렌즈(27)의 유효면적을 넘어서 광축에 평행하게 뒤면으로부더 앞면으로 연장된 원통형광안내구멍(27a)이 형성되어 있다. 그의 바닥면에 오목렌즈면(27b)이다. 장착용평면부(27c)는 광안내구멍(27a)의 뒤쪽면의 오른쪽 및 왼쪽단부 즉 원환체렌즈(27)의 앞면에 형성되어 있으며, 광학박스(21)의 바닥부로부터 돌출된 고정부(21a)의 뒤면에 접착되어 있다.
본 실시예에 있어서, 원환체렌즈(27)는 고정부(21a)에 도포된 자외선경화성 접착제를 개재해서 장착용평면부(27c)와 맞닿고 있으며, 자외선은 광안내구멍(27a)을 통해서 수평으로 항하게 된다.
제6도는 본 발명의 제3실시예에 있어서의 원환체렌즈부근의 단면도이다. 광안내구멍(37a)은 제1실시예에서와 마찬가지로 원환체렌즈(37)내에 수직으로 형성되어 있으나, 원환체렌즈(37c)의 바닥면은, 입사되는 자외선이 원환체렌즈(37)의 장착용평면부(37c)에 접속되도록 볼록렌즈면(37b)이다.
자외선은 볼록렌즈면(37b)에 의해 접속되도록, 광학박스(31)에의 접착면적이 적을지라도 자외선의 정확하고 유효한 방사가 달성된다. 자외선의 유효방사는 구멍의 바닥부의 렌즈작용에 의해 달성된다.
상기 실시예의 어느것에 있어서든지, 폴리카아보네이트수지내의 자외선의 광경로길이는 짧게 되어 있으므로, 접착제의 경화시간이 단축되고 불균일한 방사에 의한 경화되지 않은 영역은 거의 나타나지 않는다.
이상 상기 실시예에서는 원환체렌즈에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 기타의 합성수지렌즈에도 적용할수 있다.
본 발명의 주사광학장치에 있어서는, 합성수지내의 광경로길이가 합성수지렌즈의 장착대내의 안내구멍의 깊이에 의해 저감되므로, 접착면에 보다 강한 경화촉진용 광선을 조사할 수 있다. 따라서, 렌즈고착시간이 단축되고 신뢰성이 향상된다.
본 발명의 레이저비임프린터용의 주사광학장치의 제4실시예에 있어서는, 제7도에 도시한 바와같이, 레이저광원 및 콜리메이터렌즈로 이루어진 레이저부(41)로부터 방사된 광선은 원통형렌즈(42)를 통과하여 회전식 다각형 거울(43)에 의해 편향되어 고정베이스부(44)에 고정된 원환체렌즈를 포함하는 주사렌즈(45)에 의해 광도전체드럼(46)위로 접속된다.
후에 설명한 주사용 합성수지렌즈는 제7도에 도시한 레이저비임프린터의 주사광학장치내에 사용된다.
제8도는 제7도의 주사용 합성수지렌즈의 사시도이고, 제9도는 동 단면도이다. 주사렌즈(45)의 유효면적을 넘어서 얇은 주사렌즈(45)의 대향종단부에는 혀모양의 장착대(45a)∼(45d)가 돌출되어 있다.
이 주사렌즈(45)를 고정베이스부(44)에 확고하게 결합시키기 위해서는, 제10도에 도시한 바와같은 장착대(45a) ∼(45d)의 뒤쪽면상의 접착제도포영역(45a') ∼(45d')에 접착제를 도포하고, 렌즈를 고정베이스부(44)에 위치결정한 후, 광파이버(F)를 개제해서 상부에서부터 장착대(45a)∼(45d)로 자외선(V)을 조사한다.
자외선경화성 접착제를 사용하는 경우, 자외선광원으로서는 보통파장이 거의 357mm, 광파우어가 대략 200W∼1KW인 수은관이 사용된다. 따라서, 두께가 거의 13mm인 종래의 주사렌즈에 대해서는, 접착재료의 투과율이 1%이하이고, 조사시간도 대략 1∼2분이 소요된다. 그러나 장착대(45a)∼(45d)의 돌출길이가 L1=5mm, 두께가 L2=2∼3mm인 본 발명의 주사렌즈(45)에 있어서는. 자외선 투과율이 20∼30%이고, 접착제의 고착시간도 수초이내면 완성된다. 그러므로, 자외선의 조사시간이 현저하게 단축되고, 자외선의 불균일한 조사도 제거된다. 주사렌즈(45)의 돌출부의 두께(12)는 1∼5mm인 것이 바람직하다. 고착작업시의 작업성을 향상하기 의해서 돌출부의 길이(L1)가 1mm이상, 바람직하게는 3mm이상인 경우에는 장착작업이 용이해진다.
제11도에 도시한 바와같이, 주사렌즈(45)는 고정베이스(44)내에 구멍을 형성하므로서 확고하게 되며, 장착대(45a) ∼(45d)의 앞면상의 접착제도포영역(45a') ∼(45d')에 접착제를 인가하여 고정베이스부(44)에 렌즈를 접착시켜도 된다. 이경우, 자외선(V)은 광파이버(F)를 개재해서 주사렌즈(45)의 뒤면쪽으로부터 조사되며, 상기 설명한 접착발식에서와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다. 광파이버(F)의 위치는 비교적 자유도가 크며, 주사렌즈(45)의 높이를 감축할 수 있다. 따라서, 이 방법은, 광학설계시 주사렌즈(45)의 허용높이가 작은 경우에도 유효하다.
제12도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 주사렌즈(47)의 사시도이다. 주사렌즈(47)의 바닥부에서 수평으로 연장된 후 수직으로 연장된 얇은 장착대(47a)가 주사렌즈(47)와 일체로 형성되어 있다. 주사렌즈(47)를 고정베이스부(44)에 확고하게 접착시키기 위해서는, 장착대(47a)의 윤곽과 일치하는 단차부(44b)를 제13도에 도시한 바와같이 고정베이스부(44) 상에 형성하고, 접착제 도포영역(47a')으로서는 단차부(44b)와 대향하는 장착대(47a)의 영역을 이용해서 렌즈를 접착시킨다.
주사렌즈(47)의 수직위치결정은 장착대(47a)의 형성에 의해 접착제없이 달성된다. 이 방법은 광학설계시 주사렌즈(47)의 허용높이가 작은 경우에도 유효하다. 또, 장착대(47a)는 상기 설명한 바와같이 주사렌즈(47)의 길이방항으로 연장해도 되며, 렌즈를 확고하게 고착시키기 위한 필요면적이 확실하기만 하다면 길이방항으로 부분적으로 연장해도 된다.
제14도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 주사렌즈(48)의 사시도이다. 주사렌즈의 유효면적을 넘어 길이방항의 대향단부에서 돌출하도록 2개의 얇은 장착대(48a),(48b)가 주사렌즈(48)와 일체로 형성되어 있다. 또, 상기 장착대(48a),(48b)와 수직인 평면에 돌출하도록 얇은 장착대(48c)가 주사렌즈(48)의 바닥부 이외의 측면에서 일체로 형성되어 있다.
고정베이스부(44)에 주사렌즈(48)를 확고하게 결합시키는 위해서는, 장착대(48c)와 맞닿는 돌출부(44c)를 고정베이스부(44)에 형성하고, 장착대(48a)∼(48c)의 뒤면을 접착제 도포영역(48a)∼(48c')으로서 사용한다. 위치결정정밀도 및 접착강도의 신뢰성은, 주사렌즈(48)의 바닥부외에 사이드평면상에 장착대(48c)를 형성하므로써 향상된다.
본 발명의 레이저주사용 합성수지렌즈에는, 렌즈의 유효면적을 넘어 연장된 얇은 장착대가 일체로 성형되어 있다. 이 장착대의 뒤면 또는 앞면에 자외선경화성 접착제를 도포하고 렌즈를 고정베이스부에 위치결정하여, 자외선을 얇은 평면에 수직으로 조사한다. 이러한 방법에 있어서는, 접착이 단시간내에 완성되고, 공정수가 감소되며, 비용이 절감된다. 또, 장착대가 돌출형성되어 있으므로, 접착제는 균일하게 경화되고 경화후의 접착변형은 렌즈의 유효투과면적에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 광학특성의 저하를 방지할 수 있다.
제15도는 본 발명의 또다른 실시예에 있어서의 주사렌즈의 사시도이다. 상기 실시예들과의 달리, 합성수지렌즈(50)의 접착면(52)은, 합성수지렌즈(50)의 중앙바닥부에서 돌출되어 있는 얇은 돌출부(51)의 바닥면이다. 이 합성수지렌즈(50)는 상기 실시예에서 설명한 방식으로 위치결정되고, 자외선경화성 접착제는 얇은 돌출부(51)의 바닥면에 도포된다. 접착용의 돌출부(51)는 광축근방에서 렌즈의 길이방항으로 돌출되도록 일체로 성형되어 있다.
본 실시예에 있어서, 합성수지렌즈(50)는 접착영역(52)에 의한 협소한 면적분의 접착으로 고정베이스부(44)에 고착되므로, 변형이 발생되지 않는다. 또, 유효렌즈영역에의 변형의 악영향은, 얇은 돌출부(51)와 유효렌즈영역사이의 거리를 증가시키므로써 억제된다. 돌출부(51)는 얇기 때문에, 자외선의 투과율은 높고, 접착시간도 단축시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 합성수지렌즈(50)의 돌출부(51)의 두께는 1mm∼5mm인 것이 바람직하다. 또, 돌출부의 길이가 1mm이상이면 장착작업은 용이하며, 3mm 이상인 경우에는 고착작업의 작업성을 향상시킬 수 있으므로 보다 바람직하다.
상기 실시예에서는, 단지 1개의 얇은 돌출부만이 사용하므로, 소형의 합성수지렌즈를 얻을 수 있다.

Claims (28)

  1. 접착제경화 촉진용의 광을 안내하기 위한 안내구멍이 그의 장착영역에 형성되어 있는 합성수지렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내구멍의 바닥부가 렌즈모양인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안내구멍이 상기 렌즈의 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 복수개의 안내구멍이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 렌즈가 원환체렌즈인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  7. 광원과, 상기 광원으로부터 방사된 광선을 편향시키는 편향기와, 상기 편향기에 의해 편향된 광성을 소정방향으로 향하도록 하는 합성수지렌즈와, 접착제경화촉진용 광을 안내하기 위한 안내구멍이 그의 장착영역에 형성되어 있는 상기 합성수지렌즈와, 상기 합성수지렌즈를 장착하기 위한 베이스부로 구성된 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안내구멍의 바닥부가 렌즈모양인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 안내구멍이 상기 렌즈의 단부에 형성되어 있는 겻을 특징으로 하는 주사광학장치.
  11. 제7항에 있어서, 복수개의 안내구멍이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 렌즈가 원환체렌즈인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  13. 합성수지렌즈의 유효면적을 넘어서 돌출하고 있는 얇은 장착영역을 가지는 합성 수지렌즈와, 접착제경화촉진용 광이 조사될 상기 장착영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  15. 제13항에 있어서, 단일의 장착영역이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  16. 제13항에 있어서, 복수의 장착영역이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  17. 제13항에 있어서, 상기 렌즈가 원환체렌즈인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  18. 제13항에 있어서, 장기 장착영역의 두께가 1mm∼5mm인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  19. 제13항에 있어서, 장기 장착영역의 길이가 1mm이상인 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  20. 제13항에 있어서, 장기 장착영역이 상기 렌즈의 바닥부 및 측면부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치의 광학계에 사용되는 합성수지렌즈.
  21. 광원과, 상기 광원으로부터 방사된 광선을 편향시키는 편향기와, 상기 편향기에 의해 편향된 광선을 소정방항으로 항하도록 하는 합성수지렌즈와, 상기 렌즈의 유효면적을 넘어서 돌출하고 있는 얇은 장착영역을 가지는 상기 합성수지렌즈와, 접착제 경화촉진용 광이 조사될 상기 장착영역과, 상기 합성수지렌즈를 장착하기 위한 베이스부로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  23. 제21항에 있어서, 단일의 장착영역이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  24. 제21항에 있어서, 복수의 장착영역이 상기 렌즈에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 렌즈가 원환체렌즈인 것을 특징으로 하는 주사광학장치·
  26. 제21항에 있어서, 상기 장착영역의 두께가 1mm∼5mm인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 장착영역의 길이가 1mm이상인 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
  28. 제21항에 있어서, 상기 장착영역이 상기 렌즈의 바닥부 및 측면부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학장치.
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