KR100529339B1 - 광주사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광주사장치에 관하여 개시한다. 개시된 광주사장치는 폴리곤 미러 및 에프-쎄타 렌즈 사이에 배치되어서 광원으로부터의 레이저 광을 폴리곤 미러에 일부 반사시키는 빔 스프리터를 구비한다. 상기 빔 스프리터로부터 반사된 광은 폴리곤 미러에서 반사되어서 에프 쎄타 렌즈로 입사되며, 상기 폴리곤 미러 사이의 입사광 및 반사광의 경로가 동일 평면상에 있으며, 상기 입사광의 경로는 상기 반사광의 경로와 대략 반대방향인 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 폴리곤 미러의 반사면의 주주사방향의 길이를 감소시키면서도 부주사방향의 길이는 증가시키지 않음으로써 고속 주사가 가능하고 소음이 적은 광주사장치가 구현된다.

Description

광주사장치{Laser scanning unit}
본 발명은 레이저 프린터 등에 사용되는 광주사장치(laser scanning unit)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리곤 미러에 입사되는 레이저 광을 광주사방향과 반대 방향으로 변환하는 빔 스프리터를 구비한 광주사장치에 관한 것이다.
예컨대 레이저 프린터와 같은 인쇄기기에는, 감광체에 광을 주사함으로써 감광체의 표면에 인쇄하고자 하는 이미지에 대응되는 정전잠상(latent electrostatic image)을 형성시키는 광주사장치가 구비되어 있다.
이러한 광주사장치는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 광학계를 구비하고 있다. 즉, 레이저 광을 출사시키는 레이저 다이오드(1)와, 출사된 레이저 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이터 렌즈(2), 콜리메이터 렌즈(2)의 전면에 부착되어 통과하는 레이저 광을 제한하는 슬릿(3), 슬릿(3)을 통과한 레이저 광을 수평방향으로 등선속으로 이동시켜 스캐닝하는 폴리곤미러(5), 레이저 광을 상기 폴리곤미러(5)의 표면에 수평방향의 선형으로 결상시키는 실린더 렌즈(4), 폴리곤미러(5)를 등속으로 회전시키는 모터(6), 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 폴리곤미러(5)에서 반사된 등속도의 광을 주주사방향으로 편광시키고 수차를 보정하여 스캐닝면상에 초점을 맞추는 에프 쎄타(fθ)렌즈(7), 그 fθ렌즈(7)를 통과한 레이저 광을 결상면인 감광드럼(9)의 표면으로 반사시키는 반사미러(8), 레이저 광을 수광하여 수평 동기를 맞추어 주기 위한 광센서(11), 상기 동기신호 검출용 광센서(11) 측으로 레이저 광을 반사시켜주는 동기신호 검출용 반사미러(10) 등의 광학요소들이 광학계를 이루고 있다. 상기 폴리곤 미러(5)를 화살표 A 방향으로 회전시키면, 레이저 광은 화살표 B 방향(주주사방향)으로 광주사하여 감광드럼(9)의 표면에 화상정보를 기록한다.
한편, 프린터의 고속 인쇄를 위해서는 폴리곤 미러(5)를 고속으로 회전하거나, 또는 폴리곤 미러(5)의 반사면 수를 증가시켜야 한다.
그러나, 상기 폴리곤 미러(5)를 고속으로 회전시키는 경우에는 모터(6)로부터의 소음이 커지는 문제가 있다. 그리고, 상기 폴리곤 미러(5)의 반사면 수를 증가시키는 경우에는 폴리곤 미러(5)의 반사면의 주주사방향 길이가 일정한 상태에서 반사면 수의 증가로 폴리곤 미러(5)가 커지는 문제가 있다.
일본공개특허 제2001-183595호에는 폴리곤 미러의 반사면의 수가 증가되어도 폴리곤 미러의 크기를 줄일 수 있도록 폴리곤 미러의 반사면의 주주사방향에서의 길이를 줄인 광주사장치가 개시되어 있다.
도 2 및 도 3은 일본공개특허 제2001-183595호에 개시된 광주사장치의 개략적인 구성을 보여주는 평면도 및 측면도이며, 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, fθ렌즈(7) 및 반사미러(8) 사이에 반사미러(20)가 배치된다. 레이저 다이오드(1)로부터 콜리메이터 렌즈(2), 슬릿(3) 및 실린더 렌즈(4)를 통과한 레이저 광은 반사미러(20)에서 반사되어서 fθ 렌즈(7)의 상부로 입사되며, fθ 렌즈(7)를 통과한 레이저 광은 폴리곤 미러(5)의 반사면에 입사된다. 폴리곤 미러(5)의 반사면에서 반사된 레이저 광은 다시 fθ 렌즈(7)의 하부를 통과하여 반사미러(8)에서 광경로가 꺽여서 감광드럼(9)의 표면에 결상된다. 따라서, 레이저 광은 도 2에서 보듯이 주주사방향에서 보면 폴리곤 미러(5)에 수직으로 입사되므로 폴리곤 미러(5)의 반사면에서의 주주사방향 길이가 짧게 설계될 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러(5)의 반사면의 수를 증가시켜도 폴리곤 미러(5)의 주주사방향의 평면에서의 크기를 줄일 수 있다.
한편, 도 3에서 보듯이, 레이저 다이오드(1)로부터의 레이저 광이 fθ 렌즈(7)를 2차례 통과하므로 양질의 화상을 얻기 위해서는 fθ 렌즈(7)의 부주사방향의 형상이 복잡해지는 문제가 발생된다. 즉, 레이저 광이 fθ 렌즈(7)의 중심이 아닌 상부 및 하부를 통과하므로 피치 에러를 방지하기 위해서 fθ 렌즈(7)를 정밀하게 제작하여야 한다. 또한, fθ 렌즈(7)의 정밀 제작을 위해서 부주사방향에서의 유효경 길이를 충분하게 하여야 하므로, fθ 렌즈(7)의 부주사 방향 길이가 증가되는 문제가 발생된다.
또한, 부주사방향에서 보면, 레이저 광이 폴리곤 미러(5)의 반사면에 경사지게 입사되어서 경사되게 반사되므로 폴리곤 미러(5)의 반사면의 부주사방향에서의 길이가 증가되는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 광원으로부터의 레이저 광이 부주사방향에서 폴리곤 미러의 반사면에 수직으로 입사되며, 주주사방향에서 폴리곤 미러의 반사면으로부터의 광 반사경로에 반대방향으로 폴리곤 미러로 입사되는 광주사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광주사장치는,
광원;
상기 광원으로부터의 광을 집속하는 콜리메이터 렌즈;
상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 선형으로 결상시키는 실린더 렌즈;
상기 실린더 렌즈를 통과한 광 중 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 빔 스프리터;
상기 빔 스프리터로부터 반사된 광을 그 반사면에서 편향시키는 폴리곤 미러; 및
상기 폴리곤 미러에서 편향된 광을 감광체 상에 결상시키는 에프-쎄타 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 빔 스프리터는, 상기 폴리곤 미러 및 상기 에프-쎄타 렌즈 사이에서 상기 폴리곤 미러 및 상기 에프-쎄타 렌즈와 동일 수평면 상에 배치된다.
상기 빔 스프리터로부터 반사되어 상기 폴리곤 미러의 반사면으로 입사되는 광 경로와, 상기 폴리곤 미러로부터 반사되어서 상기 빔 스프리터를 통과하는 광 경로는 동일 평면에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 빔 스프리터는 하프 미러인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사장치의 광학계 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
광주사장치는, 레이저 광을 출사시키는 레이저 다이오드(101)와, 출사된 레이저 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이터 렌즈(102), 콜리메이터 렌즈(102)의 전면에 부착되어 통과하는 레이저 광을 제한하는 슬릿(103), 슬릿(103)을 통과한 레이저 광을 수평방향의 선형으로 결상시키는 실린더 렌즈, 실린더 렌즈를 통과한 레이저 광 중 일부는 투과하고 일부는 반사시키는 빔 스프리터(120), 빔 스프리터(120)로부터 반사된 레이저 광을 받아서 수평방향으로 등선속으로 이동시켜 스캐닝하는 폴리곤미러(105), 폴리곤미러(105)를 등속으로 회전시키는 모터(106), 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 폴리곤미러(105)에서 반사된 등속도의 광을 주 스캐닝방향으로 편광시키고 수차를 보정하여 스캐닝면상에 초점을 맞추는 fθ렌즈(107), 그 fθ렌즈(107)를 통과한 레이저 광을 결상면인 감광드럼(109)의 표면으로 반사시키는 반사미러(108), 레이저 광을 수광하여 수평 동기를 맞추어 주기 위한 광센서(111), 상기 동기신호 검출용 광센서(111) 측으로 레이저 광을 반사시켜주는 동기신호 검출용 반사미러(110) 등의 광학요소들을 구비한다. 상기 폴리곤 미러(105)를 화살표 A 방향으로 회전시키면, 레이저 광은 화살표 B 방향(주주사방향)으로 광주사하여 감광드럼(109)의 표면에 화상정보를 기록한다.
상기 빔 스프리터(120)는 입사된 광 중 일부는 반사시키고, 일부는 투과시키며, 바람직하게는 50% 투과시키는 하프 미러를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 빔 스프리터(120)는, 폴리곤 미러(105) 및 에프-쎄타 렌즈(107) 사이에서, 폴리곤 미러(105) 및 에프-쎄타 렌즈(107)와 동일 수평면 상에 배치되된다. 즉, 빔 스프리터(120)로부터 반사되어 폴리곤 미러(105)의 반사면으로 입사되는 광 경로와, 폴리곤 미러(105)로부터 반사되어서 빔 스프리터(120)를 통과하는 광 경로는 동일 평면에 형성된다. 또한, 폴리곤 미러(105)로 입사되는 광의 경로는 상기 폴리곤 미러(105)로부터의 광 반사경로와 대략 반대 방향이 된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사 장치의 작용을 설명하기 위한 평면도 및 측면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, fθ렌즈(107) 및 폴리곤 미러(105) 사이에 빔 스프리터(120)가 배치된다. 레이저 다이오드(101)로부터 콜리메이터 렌즈(102), 슬릿(103) 및 실린더 렌즈(103)를 통과한 레이저 광은 빔 스프리터(120)에서 반사되어서 폴리곤 미러(105)의 반사면에 입사된다. 폴리곤 미러(105)의 반사면에서 반사된 레이저 광은 fθ 렌즈(107)의 중앙부를 통과하여 반사미러(108)에서 광경로가 꺽여서 감광드럼(109)의 표면에 결상된다. 따라서, 레이저 광은 도 5에서 보듯이 주주사방향에서 보면 폴리곤 미러(105)에 광 반사경로와 대략 정반대방향의 경로로 입사되므로 레이저 광의 스폿이 반사되는 폴리곤 미러(105)의 반사면은 주주사방향 길이가 짧게 설계될 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러(105)의 반사면의 수를 증가시켜도 폴리곤 미러(105)의 주주사방향의 평면에서의 크기를 줄일 수 있다.
도 6을 참조하면, 레이저 다이오드(101)로부터의 레이저 광은 빔 스프리터(120)에서 반사되어서 폴리곤 미러(105)의 반사면으로 입사시 그 광경로가 폴리곤 미러(105)이 반사면에 수직이 된다. 또한, 폴리곤 미러(105)로부터 반사된 레이저 빔은 빔 스프리터(120)에서 일부 투과되어서 fθ 렌즈(107)의 중앙부를 통과한다. fθ 렌즈(107)를 통과한 광은 반사미러(108)에서 반사되어서 감광드럼(109)의 표면에 결상된다. 이때 폴리곤 미러(105)로부터 반사미러(108) 까지의 레이저 광의 경로도 폴리곤 미러(105)에 입사되는 광의 경로와 동일 평면 상에 있게 된다.
본 발명에 따른 광주사장치의 폴리곤 미러(105)는 주주사방향에서의 길이가 종래 보다 짧게 설계가 가능하므로, 그 반사면수를 증가시켜도 폴리곤 미러(105)의 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러(105)의 회전속도를 증가시키지 않고도 주사 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 레이저 광의 경로가 폴리곤 미러(105)와 동일한 평면 상에 있으므로 폴리곤 미러(105)의 부주사방향에서의 길이를 증가시킬 필요가 없으며, fθ 렌즈(107)도 부주사방향에서의 유효 길이를 증가시킬 필요가 없다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광주사장치는 광원으로부터 폴리곤 미러에 입사되는 레이저 광의 입사경로가 상기 폴리곤 미러로부터의 광 반사경로에 대략 반대방향이며, 상기 광 반사경로와 동일한 평면에 형성되도록 빔 스프리터를 설치하여 상기 폴리곤 미러의 반사면의 주주사방향의 길이를 감소시키면서도 부주사방향의 길이는 증가시키지 않음으로써 고속 주사가 가능하고 소음이 적게 된다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 광주사장치의 내부 광학계 배치 구조를 보여주는 구성도이다.
도 2 및 도 3은 일본공개특허 제2001-183595호에 개시된 광주사장치의 개략적인 구성을 보여주는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사장치의 광학계 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사 장치의 작용을 설명하기 위한 평면도 및 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 레이저 다이오드 102: 콜리메이터 렌즈
103: 슬릿(slit) 104: 실린더 렌즈
105: 폴리곤 미러 106: 구동 모터
107: 에프 쎄타 렌즈 108: 결사용 반사미러
109: 감광드럼 110: 동기신호 검출용 반사미러
111: 동기신호 검출용 광센서 120: 빔 스프리터

Claims (4)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 집속하는 콜리메이터 렌즈;
    상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 선형으로 결상시키는 실린더 렌즈;
    상기 실린더 렌즈를 통과한 광 중 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 빔 스프리터;
    상기 빔 스프리터로부터 반사된 광을 그 반사면에서 편향시키는 폴리곤 미러; 및
    상기 폴리곤 미러에서 편향된 광을 감광체 상에 결상시키는 에프-쎄타 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스프리터는, 상기 폴리곤 미러 및 상기 에프-쎄타 렌즈 사이에서, 상기 폴리곤 미러 및 상기 에프-쎄타 렌즈와 동일 수평면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스프리터로부터 반사되어 상기 폴리곤 미러의 반사면으로 입사되는 광 경로와, 상기 폴리곤 미러로부터 반사되어서 상기 빔 스프리터를 통과하는 광 경로는 동일 평면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스프리터는 하프 미러인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
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