KR0144427B1

KR0144427B1 - 광 주사장치

Info

Publication number: KR0144427B1
Application number: KR1019940032729A
Authority: KR
Inventors: 이철우; 강동훈; 박창진
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-10-01
Also published as: JPH08278459A; KR960018642A; US5748356A

Abstract

토릭 형상을 갖는 비구면 렌즈 1매로서 F-θ 기능을 부여함과 동시에 회전 다면경의 면흔들림을 보정하는 광 주사장치가 개시되는바, 이는 레이저 다이오드와 콜리메이터 및 복합 프리즘 그리고 회전 다면경과 주사 렌즈계로 구성되는 광 주사 장치에 있어서, 상기 복합 프리즘은 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드사이에 설치함과 동시에 원통형 렌즈의 기능을 갖게하고, 상기 주사 렌즈는 주사/부주사 방향으로 배율을 갖는 비구면 렌즈 한매로 구성하여 F-θ 기능을 부여함과 동시에 회전 다면경의 면흔들림을 보정하도록 하므로서, 렌즈 매수를 최소화하여 렌즈의 제작 및 조립/조정을 용이하게 하고 가격을 절감시킨다.

Description

광 주사장치

제1도는 종래의 광 주사장치의 사시도.

제2도는 이 발명에 따른 광 주사장치의 사시도.

제3도는 이 발명에 따른 광 주사장치의 평면도.

제4도는 이 발명에 따른 주사 렌즈의 평면도와 측면도.

제5도는 이 발명에 따른 주사 렌즈의 사시도.

제6도는 이 발명에 따른 주사 렌즈에서 광의 주사 상태를 나타낸 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원 20 : 콜리메이터 렌즈

30 : 복합 프리즘 40 : 회전 다면경

50 : 주사 렌즈 60 : 반사경

65 : 슬릿 70 : 광 검출기

80 : 결상면 90 : 감광 드럼

이 발명은 레이저 빔 프린트등에 사용되는 광 주사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토릭 형상을 갖는 비구면 렌즈 1매로서 F-θ 기능을 부여함과 동시에 회전 다면경의 면흔들림을 보정하는 광 주사장치에 관한 것이다.

최근에 레이저를 사용하는 여러 설비가 개발되었는데, 레이저 프린터, 레이저 측정 장치(Laser Scanning Micrometer:LCM), 형상 발생기(Pattern Generator) 등이 그 예이다. 또한, 레이저를 응용하는 광학계는 대략 레이저 발생기, 레이저 편향기, 레이저 주사 렌즈계, 수광부등으로 구성된다. 또한, 복사기나 프린터등의 화상 형성 장치에서는 화상 담지체(畵像擔持體)로 된 감광체상에 화상의 정전잠상(靜電潛像)을 형성하는 수단으로서, 최근들어, 레이저 빔을 많이 이용하고 있다. 즉, 이와 같은 장치에 있어서는 반도체 레이저 다이오드등의 레이저 발광 장치에서 발광된 레이저 빔을 콜리메이터 렌즈나 프리즘 콤플렉스등을 통해 평행광으로 하여 고속 회전하는 다면 편향경으로 유도하고, 다시 편향경의 회전으로 레이저 빔의 반사 방향을 변화시켜 감광체상의 길이 방향으로 주사해 주므로서 감광체상에 정전잠상을 형성하도록 되어 있다.

이러한 광 주사 장치로는 특개편 2-161410호 공보에 개시된 장치가 있다. 그래서, 상기 공보에 개시된 장치를 광 주사장치의 종래예로서 제1도에 의거하여 설명한다. 제1도를 보면, 광원(1)으로부터 나온 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)(2), 슬리트(Slit)(3), 원통형 렌즈(Cylindrical Lens)(4)를 지나 회전 다면경(Pollygon Mirror)(5)의 회전에 따라 반사된 후 주사 렌즈인 회전 비대칭의 비구면 F-θ 렌즈(6')를 통하여 결상면(감광 드럼면)(9)에 주사되도록 결함 구성된다. 여기서, 레이저 광 주사를 위한 주사 렌즈(F-θ 렌즈)(6')는 제1면과 제2면이 구면 또는 평면으로 된 회전 대칭축을 갖는 제1렌즈(6)와, 원통형 렌즈로 된 제3면과 수차 보정을 위해 회전축 비대칭의 비구면으로된 제4면을 가진 제2렌즈(7)에 의해서 구성되어 있다. 또한, 상기된 주사 렌즈(6')의 구면 제1면과 제2면으로서 회전 다면경(5)이 등각 회전을 할 때 결상면(9)에서의 스포트(SPOT)의 궤적은 등선 운동을 한다. 한편, 상기의 회전 다면경(5)과 제1렌즈(6)를 지난 후 결상면(9) 전에 위치된 제2렌즈(7)의 원통형 제3면과 비구면 제4면에 의하여 상기의 회전 다면경(5)의 떨림의 영향을 보정한다.

그러나, 상기된 제1도는 다음의 문제점을 갖고 있다. 첫째, 제3면과 제4면의 위치가 주사 렌즈와 결상면 사이에 위치되는 관계로 렌즈의 크기가 커지게 되어 습도 또는 온도에 의한 수축/팽창의 영향을 많이 받게 되며 전체적으로 광학계의 크기가 커지게 된다. 둘째, 제3면과 제4면은 원통형 렌즈와 비구면 렌즈로 구성되기 때문에 금형을 사용하더라도 두개의 면축(面軸)을 일치시키기 어려워 렌즈 제작 또는 조립시 양품율이 저하되기 쉽다.

이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 토릭 형상을 갖는 비구면 렌즈 1매로서 f-theta(F-θ) 기능을 부여함과 동시에 회전 다면경의 면흔들림을 보정하도록 하므로서 렌즈 제작을 용이하게 하고, 가격을 절감시키는 광주사장치를 제공함에 있다.

이 발명의 다른 목적은 광원인 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드 사이에 프리즘을 설치하고, 동시에 프리즘에 원통형 렌즈의 기능도 갖게 하므로서, 렌즈의 조립/조정을 용이하게 하고 가격을 다운시키는 광 주사장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 광주사장치의 특징은, 광원과 콜리메이터 및 복합 프리즘 그리고 회전 다면경과 주사 렌즈계로 구성되는 광 주사장치에 있어서, 상기 복합 프리즘은 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드 사이에 설치하고, 주사 렌즈는 주사/부주사 방향으로 배율을 갖는 한매의 렌즈로 구성하는데 있다.

이하, 이 발명에 따른 광 주사장치의 바람직한 일 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 이 발명에 따른 광 주사장치의 사시도이고, 제3도는 평면도이다.

제2도 및 제3도를 보면, 레이저 다이오드로 도시된 광원(10), 콜리메이터 렌즈(20), 편향 프리즘과 원통형 렌즈의 형상을 갖는 복합 프리즘(30), 회전 다면경(40), 주사 렌즈(50)로 결합 구성되어 있으며, 주사되는 광 신호의 시작점을 찾기 위하여 주사되는 광의 일부를 검출하는 반사경(60), 슬릿(65) 및 광 검출기(70)를 형성한다. 이때, 상기 복합 프리즘(30)은 조립/조정을 용이하게 하기 위하여 상기 광원(10)과 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경(40)과 광원(10) 사이에 설치된다. 동시에, 상기 복합 프리즘(30)에 원통형 렌즈의 기능도 갖게 한다. 그리고, 상기 주사 렌즈(50)는 제5도에 나타낸 사시도에서와 같이 한개로 구성되는데, 직교하는 좌표에 있어서 곡율값이 서로 다른 렌즈가 아닌 광축에 대칭하여 곡율이 동일한 축대칭 렌즈를 사용하는 것 외에 한개의 주사 렌즈가 갖는 두면은 비구면을 갖도록 한다. 또한, 상기 주사 렌즈(50)의 구조는 1차적으로 결상면(80)에서 인쇄되는 방향으로 비구면으로서 F-θ 렌즈의 기능을 갖도록 형성하고, 빔을 주사하는 회전 다면경(40)의 진동에 의한 경사를 보정하는 용도로서 구면 렌즈를 형성한다. 즉, 상기 주사 렌즈(50)는 주사/부주사 방향으로 배율을 갖는 한매의 렌즈로 구성되며, 이때의 한매의 주사 렌즈(50)는 광편향 방향으로는 주사 방향으로 광을 주사하되 회전 다면경(40)의 편향 각도와 상기 주사되는 길이가 선형적으로 비례하는 기능, 그리고, 이 주사 방향과 직각인 부주사 방향으로는 구면 렌즈의 형상을 갖도록 구성된다. 제6도는 상기 주사 렌즈(50)의 광 주사 상태를 도시한 평면도로서, 상기 주사 렌즈(50)의 주사 방향의 렌즈면 두개는 원추 상수(CONIC CONSTANT)와 8차까지의 비구면 전개 계수를 갖도록 하고, 부주사 방향의 렌즈면 두개는 구면 렌즈를 사용하며, 축대칭 비구면 렌즈의 원추 상수는 적어도 그 어느 하나가 음(-)의 값을 갖도록 한다. 그리고, 상기 부주사 방향으로의 두개의 곡율은 회전 다면경(40) 방향으로 동시에 오목하다. 그리고, 상기 주사 렌즈(50)의 두께, 그리고, 회전 다면경(40)과 이 주사 렌즈(50)의 첫번째 면까지의 거리 비율은 0.5에서 1.5 사이로 한다. 또한, 상기 주사 렌즈(50)의 재질은 폴리메틸메타크릴산염(Polymethylmethacrylate ; PMMA) 또는 PC의 플라스틱을 소재로 한다. 그리고, 상기 주사 렌즈(50)에서 주사 방향의 렌즈 곡율은 회전 다면경(40)에 대하여 각각 양(+)의 부호와 음(-)의 부호를 갖도록 한다. 한편, 축대칭 비구면 렌즈의 회전 다면경(40) 방향의 면과 결상면(80) 방향의 면의 곡율 반경은 절대값으로서, 결상면(80) 방향의 곡율 반경을 크게 하여야 한다.

이와같이 구성된 이 발명에서 광원(10)으로부터 출사된 레이저 광은 콜리메이터 렌즈(20)에 의하여 평행하게 된 후, 편향 프리즘과 원통형 렌즈의 형상을 갖는 복합 프리즘(30)에 의하여 주사방향으로는 평행, 그리고, 이 방향에 직각인 부주사 방향으로는 수속되는 광으로 된다. 이후, 이 광빔은 스핀들 모터(도시되지 않았음)의 축상에 고착되어 회전되는 회전 다면경(40)에 의하여 반사된 후 주사 방향으로는 F-θ 기능을 갖고 부주사 방향으로는 구면 렌즈의 형상을 갖는 주사 렌즈(50)에 의하여 감광 드럼(90)의 결상면(80)에 결상된다. 한편, 주사되는 광의 일부를 반사경(60)과 광 검출기(70)로서 검출하여 주사되는 광 신호의 시작점을 찾는다. 또한, 상기의 주사 방향으로 평행하고 부주사 방향으로는 수속된 광이 동시에 상기의 감광 드럼(90)의 결상면(80)에 결상되기 위한 비구면 토릭 단옥렌즈의 곡율은 하기의 표1과 같으며, 주사 방향과 부주사 방향의 렌즈 형상을 각각 제4도에 도시하였다.

이상에서와 같이 이 발명에 따른 광 주사 장치에 의하면 사출이 가능한 플라스틱 재질을 사용한 토릭 형상을 갖는 비구면 렌즈 1매로서 F-θ 기능을 부여함과 동시에 회전 다면경의 면흔들림을 보정하도록 하고, 또한, 광원인 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드 사이에 프리즘을 설치하고, 동시에 프리즘에 원통형 렌즈의 기능도 갖게 하므로서, 렌즈 매수를 최소화하여 렌즈의 제작 및 조립/조정을 용이하게 하고 가격을 절감시키는 효과가 있다.

Claims

광원과 콜리메이터 및 복합 프리즘 그리고 회전 다면경과 주사 렌즈계로 구성되는 광 주사장치에 있어서, 상기 복합 프리즘은 레이저 다이오드와 광축이 직각을 이루도록 회전 다면경과 레이저 다이오드 사이에 설치하고, 주사 렌즈는 주사/부주사 방향으로 배율을 갖는 한매의 렌즈로 구성함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 복합 프리즘은, 원통형 렌즈의 기능을 갖추도록 함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈는, 주사 방향으로는 광을 주사하되 상기 회전 다면경의 평향 각도와 상기 주사되는 길이가 선형적으로 비례하는 기능, 그리고, 이 주사 방향과 직각인 부주사 방향을는 구면 렌즈의 형상을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제3항에 있어서, 상기 주사 방향의 렌즈면 두개는, 원추 상수와 8차까지의 비구면 전개 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제4항에 있어서, 상기 원추 상수는, 적어도 그 어느 하나가 마이너스(-) 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제3항에 있어서, 상기 주사 방향의 렌즈 곡율은, 회전 다면경에 대하여 각각 양(+)의 부호와 음(-)의 부호를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제3항에 있어서, 부주사 방향의 렌즈면 두개는, 구면 렌즈를 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제3항에 있어서, 부주사 방향의 두개의 곡율은, 회전 다면경 방향으로 동시에 오목한 형상을 갖도록 함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈는, 상기 주사 렌즈의 두께, 그리고, 회전 다면경과 이 주사 렌즈의 첫번째 면까지의 거리 비율은 0.5에서 1.5사이인 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈의 재질은, 폴리메틸메타크릴산염을 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈의 재질은, 플라스틱을 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사 렌즈는, 축대칭 비구면 렌즈의 회전 다면경 방향의 면과 결상면 방향의 면의 곡율 반경은 절대값으로서, 결상면 방향의 곡율 반경을 크게 하여 사용함을 특징으로 하는 광 주사장치.