KR20230013957A

KR20230013957A - 편향기의 틸트에 의한 빔 스폿의 왜곡을 줄일 수 있는 광주사 장치

Info

Publication number: KR20230013957A
Application number: KR1020210095081A
Authority: KR
Inventors: 구종욱
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-01-27
Also published as: WO2023003598A1

Abstract

개시된 광주사 장치는, 광원부로부터의 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사시키는 편향기와 편향기가 조립되는 프레임을 구비한다. 편향기에는 적어도 3개의 제1체결부가 마련되며, 프레임에는 적어도 세 개의 제1체결부에 대응되는 적어도 3개의 제2체결부가 마련된다. 적어도 세 개의 제2체결부 중 편향기의 회전축에 가까운 두 제2체결부를 연결하는 제1선과 적어도 세 개의 제2체결부 중 다른 제2체결부로부터 상기 제1선에 내린 수선을 제2선이라 한다. 적어도 세 개의 제2체결부의 위치는, 상기 제1선과 상기 제2선 중 짧은 선인 조립 기준선이 상기 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되는 방향을 향하도록 결정된다.

Description

편향기의 틸트에 의한 빔 스폿의 왜곡을 줄일 수 있는 광주사 장치{optical scanner to reduce deterioration of beam spot due to tilt of optical deflector}

전자사진방식 화상형성장치는 감광체에 형성된 정전잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상시키고, 토너 화상을 인쇄 매체로 전사한 후에 정착시킴으로써 화상을 인쇄한다. 전자사진 화상형성장치에는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광체에 조사하는 광주사 장치가 채용된다. 광주사 장치는 광원부로부터 조사된 광을 편향기를 이용하여 주주사 방향으로 편향시킨다. 편향기는 모터와, 모터의 회전축에 결합되는 편향 미러를 구비한다. 편향 미러를 광원부로부터 조사되는 광을 반사시키는 반사면을 구비한다. 편향 미러가 회전됨에 따라서 광과 반사면이 이루는 각도가 변하므로, 광이 주주사 방향으로 주사될 수 있다. 반사면에 의하여 반사된 광은 에프-쎄타(fθ)렌즈(결상 광학계)에 의하여 감광체에 스폿(spot) 형태로 결상된다.

도 1은 광주사 장치의 일 예의 개략적인 사시도이다.
도 2는 두 체결부 사이의 거리에 따른 편향기의 틸트량의 관계를 보여준다.
도 3은 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 4는 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 6은 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 θ1의 변화에 따라 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 θ1의 변화에 따라 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 부주사 방향(X)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 θ1이 각각 -25°인 경우와 45°인 경우 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 θ1이 각각 -80°인 경우와 45°인 경우 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 편향기의 일 예의 개략적인 사시도이다.
도 12는 틸트 방향 조정부의 일 예의 개략적인 구성도이다.
도 13은 틸트 방향 조정부의 일 예의 개략적인 구성도이다.

전자사진방식 화상형성장치는 광주사 장치를 이용하여 화상신호에 따라 변조된 광을 감광체에 주사하여 정전잠상을 형성하고, 정전잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상한 후에, 토너 화상을 인쇄 매체에 전사하여 정착시켜 화상을 인쇄한다. 광주사 장치는 광을 주주사 방향으로 편향시키는 편향기와, 편향된 광을 감광체(피노광체)에 등속 주사하여 결상시키는 결상 광학계를 구비한다. 편향기의 틸트는 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 형상에 영향을 미칠 수 있다. 빔 스폿의 왜곡을 줄이기 위하여 결상 광학계의 광진행 방향의 두께를 두껍게 하는 방안이 고려될 수 있다. 광원으로부터 피노광체에 이르는 광로 길이를 길게 하여 편향기의 틸트에 따른 빔 스폿 형상의 민감도를 줄이는 방안이 고려될 수도 있다. 이들 방안의 경우 결상 광학계의 가격 상승, 광주사 장치 전체의 크기 증가로 인한 비용 상승 등을 초래할 수 있다.

본 예의 광주사 장치는, 편향기의 조립 방향을 최적화하여 편향기의 틸트에 의한 빔 스폿 왜곡을 줄인다. 편향기는 광주사 장치의 프레임에 체결되는 적어도 3개 체결부를 구비할 수 있다. 체결부들 사이에 높이 차이가 있으면, 편향기가 틸트된다. 편향기의 틸트 방향은 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 왜곡량에 영향을 미친다. 편향기의 틸트에 의하여 빔 스폿의 왜곡이 발생되는 이유는 편향기의 반사면과 반사면에 입사되는 광빔 사이의 입사 틸트 각도(반사면의 두께 방향의 각도)가 변하기 때문이다. 편향기를 광주사 장치의 프레임에 결합할 때에 편향기의 틸트 방향이 주주사 방향에 수직한 선을 기준으로 하여 특정 각도 범위 이내가 되도록 조립 방향을 조절하면, 입사 틸트 각도의 변화를 최소화하여 빔 스폿의 왜곡이 최소화될 수 있다.

일 예로서, 편향기에는 다수의 제1체결부가 마련된다. 프레임에는 다수의 제1체결부에 대응되는 다수의 제2체결부가 마련된다. 제1체결부와 제2체결부는 각각 적어도 3개일 수 있다. 제1체결부는 편향기, 예를 들어 구동 모터와 회전 다면경을 지지하는 지지 부재에 마련되는 체결홀일 수 있다. 제2체결부는 예를 들어 나사 등의 체결 부재가 체결되는 체결 보스일 수 있다. 다수의 체결 보스 중 편향기의 회전축에 가까운 두 체결 보스를 연결하는 제1선과 다른 체결 보스로부터 제1선에 내린 수선을 제2선이라 한다. 제1선과 제2선 중 짧은 선을 조립 기준선이라 한다. 다수의 체결 보스의 위치는 조립 기준선이 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되는 방향을 향하도록 결정될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 결상 광학계의 광 진행 방향의 두께, 광로 길이 등을 조정하지 않고 편향기의 틸트에 따른 빔 스폿의 형상 왜곡을 최소화할 수 있다.

일 예로서, 조립 기준선은 주주사 방향에 직교하는 제3선을 기준으로 하여 광원부의 반대쪽 사분면을 향할 수 있다. 조립 기준선이 제3선과 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 -90°≤θ1≤-15°를 만족할 수 있다. 여기서, 음의 부호는 제3선을 기준으로 하여 광원부의 반대쪽을 나타낸다. 조립 기준선이 제3선을 기준으로 하여 광원부 쪽을 향할 수도 있다. 이 경우, 조립 기준선이 제3선과 이루는 각도(θ1)은 75°≤θ1≤90°을 만족할 수 있다.

일 예로서, 광주사 장치는 다수의 제1체결부 중 적어도 하나의 높이를 조절하는 높이 조절부를 구비할 수 있다. 높이 조절부는 다수의 제1체결부 중 편향기의 회전축에 가까운 두 제1체결부의 높이를 조절할 수 있다. 일 예로서, 높이 조절부는, 편향기에 체결 보스로부터 이격되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재와, 체결홀을 통과하여 체결 보스에 체결되는 체결 부재를 포함할 수 있다. 체결 부재의 체결량을 조절함으로써 제1체결부(체결홀)의 높이가 조절될 수 있다. 이에 의하여, 편향기의 틸트량 및 틸트 방향을 조절할 수 있다.

일 예로서, 광주사 장치는, 편향기의 회전축의 기울어진 방향이 주주사 방향에 직교하는 제3선에 대하여 이루는 각도를 θ2라 할 때, -90°≤θ2≤-15° 또는 75°≤θ2≤90°를 만족할 수 있다. 틸트 방향 조정부를 이용하여 다수의 제1체결부(체결홀) 중 적어도 하나의 높이를 조절함으로써 -90°≤θ2≤-15° 또는 75°≤θ2≤90°를 만족하도록 편향기를 프레임에 조립할 수 있다. 여기서, 음의 부호는 제3선을 기준으로 하여 광원부의 반대쪽을 나타낸다. 이하에서, 광주사 장치의 예들을 설명한다. 동일한 기능을 하는 부재는 동일한 참조부호로 표시하고 중복되는 설명은 생략된다.

도 1은 광주사 장치의 일 예의 개략적인 사시도이다. 도 1을 참조하면, 광주사 장치(1)는 광빔(LB)을 방출하는 광원부(20), 광빔(LB)을 주주사 방향(Y)으로 편향 주사시키는 편향기(10), 편향된 광빔(LB)을 피노광체(40)에 등속 주사하여 결상시키는 결상 광학계(24)를 포함할 수 있다. 광빔(LB)은 반사경(25)에 의하여 반사되어 프레임(30)에 마련된 개구부(31)를 통과하여 피노광체(40)에 입사될 수 있다. 편향기(10)는 프레임(30)에 체결되는 적어도 세 개의 체결부(12, 13, 14)를 구비한다.

일 예로서, 광원부(20)는 광원(21), 제1광학부재(22), 및 제2광학부재(23)를 포함할 수 있다. 광원(21)은 예를 들어 레이저 광원일 수 있다. 제1광학부재(22)는 광원(21)으로부터 조사되는 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있다. 제2광학부재(23)는 평행광을 후술하는 편향기(10)의 반사면(16a)에 집광한다. 제2광학부재(23)는 예를 들어 부주사 방향(X)의 굴절력을 갖는 실린드리컬 렌즈를 포함할 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 제1광학부재(22)와 제2광학부재(23)는 1매의 플라스틱 아나모픽 렌즈에 의하여 구현될 수도 있다.

편향기(10)는 모터(15)와, 모터(15)의 회전축(15a)에 결합되는 회전 다면경(16)을 포함할 수 있다. 회전 다면경(16)은 하나 이상의 반사면(16a)을 구비한다. 편향기(10)는 모터(15)가 지지되는 지지 플레이트(11)를 포함할 수 있다. 지지 플레이트(11)는 프레임(30)에 체결된다. 지지 플레이트(11)에는 다수의 제1체결부가 마련될 수 있다. 프레임(30)에는 다수의 제1체결부에 대응되는 다수의 제2체결부가 마련될 수 있다. 예를 들어 광주사 장치(1)는 적어도 3개의 제1체결부와 이에 대응되는 적어도 3개의 제2체결부를 포함할 수 있다. 제1체결부는 예를 들어 체결홀일 수 있다. 지지 플레이트(11)에는 체결홀(12)(13)(14)이 마련된다. 제1체결부는 예를 들어 체결 보스일 수 있다. 예를 들어 프레임(30)에는 체결홀(12)(13)(14)에 대응되는 3개의 체결 보스(32)(33)(34)가 마련될 수 있다. 체결 부재(50), 예를 들어 나사를 체결홀(12)(13)(14)을 관통하여 체결 보스(32)(33)(34)에 체결함으로써 편향기(10)가 프레임(30)에 조립될 수 있다.

광원부(20)로부터 조사된 광빔(LB)은 편향기(10)에 의하여 주주사 방향(Y)으로 편향된다. 결상 광학계(24)는 편향기(10)에 의하여 편향된 광빔(LB)을 피노광체(40)의 외주면, 즉 피주사면에 결상시킨다. 결상 광학계(24)의 광축은 주주사 방향(Y)와 직교하는 Z 방향이다. 결상 광학계(24)는 광빔(LB)을 피노광체(40)에 등속 주사하여 결상시키는 에프-세타(f-θ)렌즈일 수 있다. 결상 광학계(24)는 결상 광학계(24)와 광 편향기(10) 사이의 거리, 편향기(10)와 피노광체(40) 사이의 거리 등의 요인을 고려한 광학적 형상을 가질 수 있다.

체결홀(12)(13)(14)에 대응되는 체결 보스(32)(33)(34)의 높이는 동일한 것이 이상적이나, 제조 오차, 프레임(30)의 사출 성형 조건 등에 따라서 체결 보스(32)(33)(34)의 높이가 동일하지 않을 수 있다. 이 경우, 편향기(10)가 프레임(30)에 조립되면 편향기(10)가 틸트될 수 있다. 편향기(10)의 틸트는 결상 광학계(24)에 입사되는 광빔(LB)의 부주사 방향(X)의 입사 위치와, 반사면(16a)으로부터 피노광체(40)에 이르는 광경로에 영향을 미친다. 따라서, 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿이 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 광주사 장치(1)는 피노광체(40) 상의 빔 스폿이 소정의 기준 직경을 가지도록 광학적으로 설계되는데, 피노광체(40) 상에서 주주사 방향(Y)의 위치에 따라서 빔 스폿의 직경이 불균일해질 수 있다. 이러한 빔 스폿의 직경의 불균일은 화상형성장치에 의하여 인쇄된 화상의 농도 불균일을 유발하여 인쇄 화상의 품질을 저하시킬 수 있다.

편향기(10)의 틸트량은 편향기(10)의 회전축(15a)에 가까운 두 제2체결부(체결 보스)의 높이 차이에 의존될 수 있다. 또한 두 제2체결부 사이의 거리가 가까울수록 편향기(10)의 틸트량이 커질 수 있다. 도 2는 두 제2체결부 사이의 거리에 따른 편향기(10)의 틸트량의 관계를 보여준다. 도 2에서 편향기(10)는 선 A1, A2로 모식적으로 도시된다. 도 2를 참조하면, 세 개의 제1체결부, 예를 들어 체결 보스(32a)(32b)(32c)가 도시되어 있다. 체결 보스(32a)(32b) 사이의 높이 차이와 체결 보스(32a)(32c) 사이의 높이 차이는 h1으로서 동일하다. 체결 보스(32a)(32b) 사이의 거리 d1은 체결 보스(32a)(32c) 사이의 거리 d2 보다 작다. 편향기(10)가 체결 보스(32a)(32b)에 체결될 때의 편향기(10)의 틸트 각도를 t1, 편향기(10)가 체결 보스(32a)(32c)에 체결될 때의 편향기(10)의 틸트 각도를 t2라 하면, t1>t2가 된다. 즉, 두 제2체결부 사이의 거리가 가까울수록 두 제2체결부 사이의 높이 차이가 편향기(10)의 틸트량에 크게 영향을 미친다. 또한, 두 제2체결부의 위치가 편향기(10)의 회전축에 가까울수록 두 제2체결부 사이의 높이 차이가 편향기(10)의 틸트량에 크게 영향을 미친다.

편향기(10)의 틸트 방향은 광원부(20)에서 조사되어 편향기(10)의 반사면(16a)에 입사되는 광빔(LB)의 입사 틸트 각도에 영향을 미친다. 이러한 점을 감안하면, 편향기(10)를 프레임(30)에 조립할 때에 편향기(10)의 틸트에 상대적으로 큰 영향을 미치는 두 제2체결부를 선택하고, 두 제2체결부를 연결하는 선이 적절한 방향을 향하도록 함으로써, 반사면(16a)에 입사되는 광빔(LB)의 입사 틸트 각도의 변화를 최소화하여 피노광체(40)에서의 빔 스폿의 왜곡을 최소화할 수 있다. 본 예의 광주사 장치(1)에 따르면, 적어도 세 개의 제2체결부 중 편향기(10)의 회전축(15a)에 가까운 두 제2체결부를 연결하는 제1선과 적어도 세 개의 제2체결부 중 다른 제2체결부로부터 상기 제1선에 내린 수선을 제2선이라 할 때, 편향기(10)가 프레임(30)에 조립될 때에 제1선과 제2선 중 짧은 선인 조립 기준선이 향하는 방향이 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 경의 오차가 기준 오차 이내가 되도록 결정된다. 빔 경의 기준 오차는 인쇄 화상에서 나타나는 농도 불균일의 정도를 감안하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 빔 경의 기준 오차는 약 15% 정도일 수 있다. 편향기(10)의 조립 방향은 다수의 제2체결부의 위치에 의하여 결정될 수 있다. 이하에서 실시예를 설명한다.

도 3은 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 3에서 Y-Z 평면은 주주사 평면이다. 도 3을 참조하면, 세 개의 체결 보스(32)(33)(34) 중에서 체결 보스(32)(33)가 상대적으로 편향기(10)의 회전축(15a)에 가깝다. 체결 보스(32)(33)를 연결하는 선을 제1선(L1)이라 한다. 나머지 체결 보스(34)에서 제1선(L1) 또는 제1선(L1)의 연장선에 내린 수선이 제2선(L2)이다. 도 3에서 제1선(L1)의 길이가 제2선(L2)의 길이보다 짧다. 따라서, 제1선(L1)이 조립 기준선이 된다. 이하에서, 제1선(L1)을 조립 기준선(L1)이라 한다. 체결 보스(32)(33)(34)의 위치는 조립 기준선(L1)이 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되는 방향을 향하도록 결정된다. 기준 오차는 예를 들어 약 10㎛일 수 있다.

체결 보스(32)(33)(34)의 위치를 결정할 때에,, 조립 기준선(L1)이 반사면(16a)에의 광빔(LB)의 입사점을 원점(OP)으로 하고 주주사 방향(Y)과 직교하는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽 사분면(QA)을 향하도록 결정될 수 있다. 체결홀(12)(13)(14)이 각각 체결 보스(32)(33)(34)에 대응되도록 편향기(10)를 프레임(30)에 올려 놓고 체결홀(12)(13)(14)을 관통하여 체결 부재(50)를 체결 보스(32)(33)(34)에 체결하면, 편향기(10)는 조립 기준선(L1) 방향으로 기울어진다. 편향기(10)가 기울어지는 방향이 사분면(QA)를 향하는 경우에는 편향기(10)의 틸트에 의한 반사면(16a)과 광원부(20)로부터 조사되는 광빔(LB) 사이의 입사 틸트 각도 변화, 다시 말하면 반사면(16a)과 광빔(LB)이 이루는 주주사 평면(YZ)에 직교하는 방향(X)의 각도의 변화가 상대적으로 작다. 다만, 광빔(LB)이 반사면(16a)에 입사되는 위치가 주주사 평면(YZ)에 직교하는 방향(X)으로 변하게 된다. 이에 의하여 피노광체(40)에 결상되는 빔 스폿이 왜곡될 수 있다. 따라서, 사분면(QA) 내에서 조립 기준선(L1)과 제3선(L3)과의 각도 범위를 기준 오차를 감안하여 결정할 필요가 있다.

조립 기준선(L1)과 제3선(L3)이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1이 약 -90°가 되면 광원부(20)로부터 조사되는 광빔(LB)의 편향기(10)의 반사면(16a)에의 입사 틸트 각도가 거의 변하지 않는다. 따라서, 피노광체(40)에서의 빔 스폿의 직경 오차가 거의 없게 된다. 여기서 각도 앞의 음의 부호는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽을 의미한다. θ1의 절대값이 90보다 작아지면 피노광체(40)에 결상되는 빔 스폿의 직경 왜곡이 발생되기 시작한다. θ1의 범위는 빔 스폿의 직경 왜곡, 즉 빔 스폿의 직경 오차가 소정의 기준 오차 이내가 되도록 결정될 수 있다. 기준 오차는 예를 들어 10㎛일 수 있다. 일 예로서, θ1은 아래의 수식1을 만족할 수 있다.

-90°≤θ1≤-15° -----(수식1)

도 4는 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 4에서 Y-Z 평면은 주주사 평면이다. 도 4를 참조하면, 체결 보스(32')(33')(34') 중에서 체결 보스(32')(33')가 상대적으로 편향기(10)의 회전축(15a)에 가깝다. 체결 보스(32')(33')를 연결하는 선을 제1선(L1)이라 한다. 나머지 체결 보스(34')에서 제1선(L1) 또는 제1선(L1)의 연장선에 내린 수선이 제2선(L2)이다. 도 4에서 제2선(L2)의 길이가 제1선(L1)의 길이보다 짧다. 따라서, 제2선(L2)이 조립 기준선이 된다. 체결 보스(32)(33)(34)의 위치를 결정할 때에, 조립 기준선(L2)이 반사면(16a)에의 광빔(LB)의 입사점을 원점(OP)으로 하고 주주사 방향(Y)과 직교하는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽 사분면(QA)을 향하도록 결정될 수 있다. 조립 기준선(L2)과 제3선(L3)이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 위의 수식1을 만족할 수 있다. 체결홀(12')(13')(14')이 각각 체결 보스(32')(33')(34')에 대응되도록 편향기(10)를 프레임(30)에 올려 놓고 체결홀(12')(13')(14')을 관통하여 체결 부재(50)를 체결 보스(32')(33')(34')에 체결하면, 편향기(10)는 조립 기준선(L2) 방향으로 기울어진다.

전술한 바와 같이 조립 기준선(L2)이 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽인 사분면(QA)를 향하는 경우, θ1의 변화에 따라서 광빔(LB)과 반사면(16a)가 이루는 입사 틸트 각도에 변화가 크지 않다. 따라서, 빔경 오차가 기준 오차 이내가 되는 θ1의 범위가 비교적 넓다. 따라서, 조립 기준선(L2)이 사분면(QA)를 향하는 경우, 편향기(10) 및 광주사 장치(1)의 부품들의 배치 자유도가 확장될 수 있다.

경우에 따라서, 조립 기준선이 반사면(16a)에의 광빔(LB)의 입사점을 원점(OP)으로 하고 주주사 방향(Y)과 직교하는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20) 쪽의 사분면(QB)을 향하도록 배치될 수 있다. 도 5는 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 5에서 Y-Z 평면은 주주사 평면이다. 도 5를 참조하면, 세 개의 체결 보스(32)(33)(34) 중에서 체결 보스(32)(33)가 상대적으로 편향기(10)의 회전축(15a)에 가깝다. 체결 보스(32)(33)를 연결하는 선을 제1선(L1)이라 한다. 나머지 체결 보스(34)에서 제1선(L1) 또는 제1선(L1)의 연장선에 내린 수선이 제2선(L2)이다. 도 5에서 제1선(L1)의 길이가 제2선(L2)의 길이보다 짧다. 따라서, 제1선(L1)이 조립 기준선이 된다. 체결 보스(32)(33)(34)의 위치를 결정할 때에, 조립 기준선(L1)이 반사면(16a)에의 광빔(LB)의 입사점을 원점(OP)으로 하고 주주사 방향(Y)과 직교하는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20) 쪽의 사분면(QB)을 향하도록 결정될 수 있다. 이때, 조립 기준선(L1)의 방향은 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되도록 결정된다. 조립 기준선(L1)과 제3선(L3)이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1의 범위는 빔 스폿의 직경 오차가 소정의 기준 오차 이내가 되도록 결정될 수 있다. 기준 오차는 예를 들어 10㎛일 수 있다. 일 예로서, θ1은 아래의 수식2를 만족할 수 있다.

75°≤θ1≤90° -----(수식2)

도 6은 제2체결부의 위치를 결정하는 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 6에서 Y-Z 평면은 주주사 평면이다. 도 6을 참조하면, 세 개의 체결 보스(32')(33')(34') 중에서 체결 보스(32')(33')이 상대적으로 편향기(10)의 회전축(15a)에 가깝다. 체결 보스(32')(33')를 연결하는 선을 제1선(L1)이라 한다. 나머지 체결 보스(34')에서 제1선(L1) 또는 제1선(L1)의 연장선에 내린 수선이 제2선(L2)이다. 도 6에서 제2선(L2)의 길이가 제1선(L1)의 길이보다 짧다. 따라서, 제2선(L2)이 조립 기준선이 된다. 체결 보스(32')(33')(34')의 위치를 결정할 때에, 조립 기준선(L2)이 반사면(16a)에의 광빔(LB)의 입사점을 원점(OP)으로 하고 주주사 방향(Y)과 직교하는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽 사분면을 향하도록 결정될 수 있다. 조립 기준선(L2)과 제3선(L3)이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 위의 수식2을 만족할 수 있다.

편향기(10)는 조립 기준선 방향으로 기울어진다. 편향기(10)가 기울어지는 방향이 광원부(20) 쪽의 사분면(QB)를 향하는 경우에는 편향기(10)의 틸트에 의한 반사면(16a)과 광원부(20)로부터 조사되는 광빔(LB) 사이의 입사 틸트 각도 변화, 다시 말하면 반사면(16a)과 광빔(LB)이 이루는 주주사 평면(YZ)에 직교하는 방향의 각도의 변화가 상대적으로 크다. 따라서, 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되는 θ1의 범위가 비교적 좁다.

도 7은 θ1의 변화에 따라 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 8은 θ1의 변화에 따라 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 부주사 방향(X)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 7과 도 8에서 기준 해상도는 600dpi 이며, 빔 스폿의 기준 직경은 약 70㎛이다. 도 7과 도 8에서 가로축은 피노광체(40) 상의 주주사 방향(Y)의 위치이다. 가로축에서 음의 부호는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽을 의미한다. 세로축은 빔 스폿의 직경을 나타낸다. 도 7과 도 8을 참조하면, θ1이 수식1 또는 수식2의 범위를 만족할 때에 빔경의 오차가 약 10㎛ 이내가 됨을 알 수 있다.

도 9는 θ1이 각각 -25°인 경우와 45°인 경우 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 10은 θ1이 각각 -80°인 경우와 45°인 경우 피노광체(40) 상에 결상되는 빔 스폿의 주주사 방향(Y)의 직경을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 9와 도 10을 참조하면, θ1이 45°인 경우에 주주사 방향(Y)의 빔 스폿의 직경의 최대 오차가 20㎛ 정도가 되며, 주주사 방향(Y)의 위치에 따라 빔 스폿의 직경 편차가 매우 크게 나타난다. 이에 대하여, θ1이 수식1을 만족하는 -25°인 경우와 수식2를 만족하는 80°인 경우에는 주주사 방향(Y) 전체에 걸쳐서 빔 스폿의 직경의 오차가 10㎛ 이내가 됨을 알 수 있다.

빔 스폿의 직경 오차는 편향기(10)를 프레임(30)에 조립하는 과정에서 편향기(10)의 틸트에 의하여 발생될 수 있으며, 편향기(10) 자체의 제조 과정에서 회전축(15a)의 틸트에 의하여 발생될 수도 있다. 회전축(15a)의 틸트 방향이 소정의 방향을 향하도록 편향기(10)를 프레임(30)에 조립함으로써 회전축(15a)의 틸트로 인한 빔경 오차를 줄일 수 있다. 도 11은 편향기(10)의 일 예의 개략적인 사시도이다. 도 11을 참조하면, 편향기(10)의 제조 과정에서 회전축(15a)이 틸트될 수 있다. 이 경우, 회전축(15a)의 틸트 방향이 주주사 방향(Y)에 직교하는 제3선(L3)에 대하여 이루는 각도(θ2)가 수식3 또는 수식4를 만족하도록 편향기(10)를 프레임(30)에 조립할 수 있다. 여기서 음의 부호는 제3선(L3)을 기준으로 하여 광원부(20)의 반대쪽을 나타낸다.

-90°≤ θ2≤-15°---(수식3)

75°≤ θ2≤90°---(수식4)

예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 회전축(15a)을 주주사 평면(또는 스캔 평면)(Y-Z 평면)에 투영한 선(L4)과 주주사 방향(Y)에 직교하는 제3선(L3)이 이루는 각도가 θ2이며, θ2는 전술한 수식3 또는 수식4를 만족한다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 1 내지 도 10에서 설명한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 11에 도시된 광주사 장치(1)는 편향기(10)의 틸트 방향을 조정하는 틸트 방향 조정부를 구비할 수 있다. 예를 들어, 편향기(10)를 프레임(30)에 조립한 후에, 편향기(10)의 다수의 제1체결부 중 적어도 하나의 높이를 조절하여 수식3 또는 수식 4를 만족하도록 할 수 있다. 틸트 방향 조정부는 다수의 제1체결부 중 적어도 하나의 상기 제2체결부에 대한 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 틸트 방향 조정부는 다수의 제1체결부, 예를 들어 세 개의 체결홀(12")(13")(14") 중에서 편향기(10)의 회전축(15a)에 가까운 두 개의 체결홀의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 실시예에서 체결홀(12")(13")의 높이를 조절할 수 있다. 틸트 방향 조정부는 다수의 제1체결부, 예를 들어 세 개의 체결홀(12")(13")(14") 모두의 높이를 조절할 수도 있다.

도 12와 도 13은 틸트 방향 조정부(높이 조절부)의 일 예의 개략적인 구성도들이다. 도 12와 도 13을 참조하면, 틸트 방향 조정부의 일 예는, 편향기(10)에 체결 보스(32")(33")(34")로부터 이격되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재, 및 체결홀(12")(13")(14")을 통과하여 체결 보스(32")(33")(34")에 체결되는 체결 부재(50)를 포함할 수 있다. 탄성 부재는 도 12에 도시된 바와 같이 지지 플레이트(11)의 하면과 프레임(30) 사이에 개재되는 U자 형 판스프링(60)일 수 있다. 탄성 부재는 도 13에 도시된 바와 같이 지지 플레이트(11)의 하면과 프레임(30) 사이에 개재되는 압축 코일 스프링(65)일 수도 있다. 탄성 부재의 형태는 판스프링이나 코일 스프링에 한정되지 않는다. 체결 부재(50)는 체결 보스(32)에 체결되는 나사일 수 있다. 체결 부재(50)를 체결홀(12")(13")(14")을 통과하여 체결 보스(32")(33")(34")에 체결한다. 이때, 체결 부재(50)의 체결량을 조절함으로써 프레임(30)에 대한 체결홀(12")(13")(14")의 높이를 조절할 수 있다. 체결 부재(50)의 체결량을 작게 하면 프레임(30)으로부터 체결홀(12")(13")(14")까지의 높이가 높아지며, 체결 부재(50)의 체결량을 크게 하면 프레임(30)으로부터 체결홀(12")(13")(14")까지의 높이가 낮아진다. 이와 같은 구성에 의하여, 편향기(10)의 회전축(15a)의 틸트 방향을 수식3 또는 수식 4를 만족하도록 조정하여, 피노광체(40)에서의 빔 스폿의 직경 오차를 줄일 수 있다.

도 12 및 도 13에 도시된 틸트 방향 조정부는 도 3 내지 도 6에서 편향기(10)의 틸트량을 줄이기 위하여 적용될 수 있다. 이 경우 틸트 방향 조정부는 높이 조절부라 칭한다. 높이 조절부는 다수의 제1체결부, 예를 들어 적어도 세 개의 제1체결부 중 적어도 하나의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 높이 조절부는 다수의 제1체결부, 예를 들어 세 개의 체결홀 중에서 편향기(10)의 회전축(15a)에 가까운 두 개의 체결홀의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 5에 도시된 실시예에서 체결홀(12)(13)의 높이를 조절할 수 있다. 도 4, 도 6에 도시된 실시예에서 체결홀(12')(13')의 높이를 조절할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 편향기(10)의 틸트량을 줄여 피노광체(40)에서의 빔 스폿의 직경 오차를 줄일 수 있다.

본 개시는 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

광빔을 방출하는 광원부;
상기 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사시키는 것으로서, 적어도 3개의 제1체결부를 갖는 편향기;
편향된 상기 광을 피노광체에 등속 주사하여 결상시키는 결상 광학계;
상기 적어도 세 개의 제1체결부에 대응되는 적어도 3개의 제2체결부를 갖는 프레임;를 포함하며,
상기 적어도 세 개의 제2체결부 중 상기 편향기의 회전축에 가까운 두 제2체결부를 연결하는 제1선과 상기 적어도 세 개의 제2체결부 중 다른 제2체결부로부터 상기 제1선에 내린 수선을 제2선이라 하면,
상기 적어도 세 개의 제2체결부의 위치는 상기 제1선과 상기 제2선 중 짧은 선인 조립 기준선이 상기 피노광체 상에 결상되는 빔 스폿의 직경 오차가 기준 오차 이내가 되는 방향을 향하도록 결정되는 광주사 장치.
제1항에 있어서,
상기 조립 기준선은 상기 주주사 방향에 직교하는 제3선을 기준으로 하여 상기 광원부의 반대쪽 사분면을 향하는 광주사 장치.
제2항에 있어서,
상기 조립 기준선이 상기 제3선과 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 아래의 수식1을 만족하는 광주사 장치.
-90°≤θ1≤-15°---(수식1)
여기서, 음의 부호는 상기 제3선을 기준으로 하여 상기 광원부의 반대쪽을 나타낸다.
제1항에 있어서,
상기 조립 기준선은 상기 주주사 방향에 직교하는 제3선을 기준으로 하여 상기 광원부 쪽의 사분면을 향하며,
상기 조립 기준선이 상기 제3선과 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 아래의 수식2를 만족하는 광주사 장치.
75°≤θ1≤90°---(수식2)
제1항에 있어서,
상기 적어도 세 개의 제1체결부 중 적어도 하나의 높이를 조절하는 높이 조절부;를 포함하는 광주사 장치.
제5항에 있어서,
상기 높이 조절부는 상기 적어도 세 개의 제1체결부 중 상기 편향기의 회전축에 가까운 두 제1체결부의 높이를 조절하는 광주사 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1체결부는 체결홀을 포함하며,
상기 제2체결부는 상기 체결홀에 대응되는 체결 보스를 포함하며,
상기 높이 조절부는,
상기 편향기에 상기 체결 보스로부터 이격되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재;
상기 체결홀을 통과하여 상기 체결보스에 체결되는 체결 부재;를 포함하는 광주사 장치.
광빔을 방출하는 광원부;
상기 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사시키는 것으로서, 상기 프레임에 체결되는 다수의 체결홀을 갖는 편향기;
상기 다수의 체결홀에 대응되는 다수의 체결 보스를 갖는 프레임;를 포함하며,
상기 다수의 체결 보스 중 상기 편향기의 회전축에 가까운 두 체결 보스를 연결하는 제1선과 상기 다수의 체결 보스 중 다른 체결 보스로부터 상기 제1선에 내린 수선인 제2선 중 길이가 짧은 조립 기준선과 상기 주주사 방향에 직교하는 제3선이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, θ1은 아래의 수식1 또는 수식2를 만족하는 광주사 장치.
-90°≤θ1≤-15°---(수식1)
75°≤θ1≤90°---(수식2)
여기서, 음의 부호는 상기 제3선을 기준으로 하여 상기 광원부의 반대쪽을 나타낸다.
제8항에 있어서,
상기 다수의 체결홀 중 적어도 하나의 높이를 조절하는 높이 조절부;를 포함하는 광주사 장치.
제9항에 있어서,
상기 높이 조절부는 상기 다수의 체결홀 중 상기 편향기의 회전축에 가까운 두 체결홀의 높이를 조절하는 광주사 장치.
제9항에 있어서,
상기 높이 조절부는,
상기 편향기에 상기 체결 보스로부터 이격되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재;
상기 체결홀을 통과하여 상기 체결 보스에 체결되는 체결 부재;를 포함하는 광주사 장치.
광빔을 방출하는 광원부;
상기 광빔을 주주사 방향으로 편향 주사시키며, 다수의 제1체결부를 구비하는 편향기;
상기 다수의 제1체결부에 대응되는 제2체결부가 마련된 프레임;
편향된 상기 광을 피노광체에 등속 주사하여 결상시키는 결상 광학계;
상기 편향기의 회전축의 기울어진 방향을 조정하는 틸트 방향 조정부;를 포함하며,
상기 편향기의 회전축의 기울어진 방향이 상기 주주사 방향에 직교하는 제3선에 대하여 이루는 각도를 θ2이라 할 때, θ2은 아래의 수식3 또는 수식4 만족하는 광주사 장치.
-90°≤θ2≤-15°---(수식3)
75°≤θ2≤90°---(수식4)
여기서, 음의 부호는 상기 제3선을 기준으로 하여 상기 광원부의 반대쪽을 나타낸다.
제12항에 있어서,
상기 틸트 방향 조정부는 상기 다수의 제1체결부 중 적어도 하나의 상기 제2체결부에 대한 높이를 조절하는 광주사 장치.
제13항에 있어서,
상기 틸트 방향 조정부는 상기 다수의 제1체결부 중 상기 편향기의 상기 회전축에 가까운 두 제1체결부의 높이를 조절하는 광주사 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1체결부는 체결홀을 포함하며,
상기 제2체결부는 상기 체결홀에 대응되는 체결 보스를 포함하며,
상기 틸트 방향 조정부는,
상기 편향기에 상기 체결 보스로부터 이격되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재;
상기 체결홀을 통과하여 상기 체결 보스에 체결되는 체결 부재;를 포함하는 광주사 장치.