TWM253133U - Structure improvement of laser scan unit - Google Patents
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M253133 四、創作說明(1) 【技術領域】 4 本創作係提供一種雷射掃目g裝置(L S U,L a s e r S c a η n i n g U η i t )之改良結構,尤指一種在準直鏡及f (9 -鏡片之間,利 用一可簡諳性運動(harmonic motion)之微機電(MEMS , Micro Electronic Mechanical System)擺動式反射鏡 (MEMS oscillatory mirror)來控制雷射光束之投射方向, 使雷射掃瞄裝置(LSU )中可免除柱面鏡之設置,並簡化組裝 構件及增進掃目苗效率者。 【先前技術】 按’目前雷射光束掃瞒器LBP(Laser Beam Printer)之® 應用技術中,已包括有:美國US 5, 128, 795、US5, 162, 938 、US 5,329,399 、US 5,710,654 、US 5,757,533 、US 5,619 362 、US 5,721,631 、US 5,553,729 、US 5,111,219 、US 5, 995, 131,及日本4-50908、日本5-45580等多件專利,其 中’所使用之雷射掃瞒裝置LSU (Laser Scanning Unit)模 組大都是利用一高速旋轉(如4〇〇〇〇/min)之多面鏡 (polygon mirror )(如四或六面)以操控雷射光束之掃瞄 動作(laser beam scanning),玆以一習用之雷射掃瞄裝置 (LSU ) 1說明一般LSU之結構型態及光學路徑如下:如第1、 1 A、1 B圖所示,以一半導體雷射丨〇作光源而發出雷射光束 翁 (laser beam) ’該雷射光束可先經一細孔(aper^ure) 11 再經過一準直鏡(collimator) 12,而準直鏡12可使雷射光 束形成平行光束,平行光束再經過一柱面鏡(cyl indr i cal
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lens ) 13,而該柱面鏡1 3主要作用係使前述平行光束在副掃 瞄方向(sub-major scanning direction)Y軸上之寬度能沿 著主掃瞄方向(major scanning direction)X軸(如箭頭所 示)之平行方向聚焦而形成一線狀成像(1 i n e i m a g e )(在 第1 B圖中聚焦成一點);又利用一可高速旋轉之多面鏡 (polygonal mirror) 14,使其上均勻連續佈設之多面反射 面15恰位於或接近於上述線狀成像(iine image)之焦點位 置;而多面鏡1 4係用以控制雷射光束之投射方向,其上連續 之複數反射面1 5在高速旋轉時可將入射至反射面1 5上之雷射 光束沿著主掃瞄方向(X軸)之平行方向以同一轉角速度 (angular velocity )偏斜反射至一 f0鏡片16上;而該f<9 鏡片1 6係設置於多面鏡1 4旁側,可為單件式鏡片結構 (single— element scanning lens)如第1 圖所示,或為兩件 式鏡片結構(如US 5, 995,131專利圖所示),而藉f 0鏡片16 通常是使經由多面鏡1 4上反射面1 5而射入之雷射光束能聚焦 成一圓形光點並投射在一光接收面(photoreceptor drum) 17上,以達成線性掃瞄(scanning linearity)之要求;然 上述之習用雷射掃瞄裝置(L S U )在使用上會有下列問題: (1) 、習用LSU所使用之旋轉式多面鏡14 (polygon m i r r 〇 r ),製作難度高而價格不低,相對增加L S U之成本。
(2) 、由於習用多面鏡14須具高度旋轉(如4〇〇〇〇/min )功能,精密度要求又高,致一般多面鏡14上反射面15之之 鏡面Y轴寬度極薄,使習用LSU中均須增設一柱面鏡 (c y 1 i n d r i c a 1 1 e n s ) 1 3以使雷射光束經過該柱面鏡1 3能聚
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t 線(Y轴上成一點)而再投射在多面鏡1 4之鏡面1 5上, 致^加構件及組裝作業。 。) 驾用夕面鏡14須高度旋轉(如40000/min),致旋 f =音相對提高,而且多面鏡1 4從啟動至工作轉速須耗費較 長日π間’增加開機後之等待時間。 ^4)"、習用LSU之組裝結構中,投射至多面鏡14反射面15 之雷射光束中心軸並非正對多面鏡丨4之中心轉軸,致在設計 相配合之f 6» -鏡片時,須同時考慮多面鏡丨4之離軸偏差問題 (deviation ),增加f 0 _鏡片之設計及製作上麻煩。 【内容】 故本創作主要目的乃在於提供一種雷射掃瞄裝置(LSU ,Laser Scanning Uni t )之改良結構,其係利用一微機電 (Micro Electronic Mechanic System)擺動式反射鏡 (MEMS oscillatory mirror),以取代習用之旋轉式多面鏡 (polygon mirror),使LSU模組中可免設置一使雷射光束能 在Y轴聚焦之柱面鏡,藉以簡化組裝構件,並避免旋轉噪音 及減少啟動時耗者。 本創作再一要目的乃在於提供一種雷射掃瞄裝置(LSU, L a s e r S c a η n i n g U n i t)之改良結構,其係利用該微機電擺動 式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)之簡譜(harmonic) 運動方式,使掃瞄方向(scan direction)可雙向來回進行 ,使同一運轉速度之下,微機電擺動式反射鏡之雙向掃幅速 度可兩倍於多面鏡之單向掃幅速度,相對增加掃瞄頻率而增
M253133 沒、創作說明(4) 進掃瞄效率者。 本創作又一要目的乃在於提供一種雷射掃瞄裝置(LSU ,Laser Scanning Uni t )之改良結構,其中,可使雷射光 束中心軸正對該微機電反射鏡(Μ E M S m i r r 〇 r )之機械中心 (即反射鏡之擺動中心),藉以消除習用者多面鏡之離軸偏 差(deviation ),俾可簡化f 0 —鏡片之設計及製作。 為使本創作更加明確詳實,茲配合下列圖示將本創作之 結構及其技術特徵詳述如後: 【實施方式】 參考第2、2A、2B、2C圖所示,本創作雷射掃瞄裝置 (LSU,Laser Scanning Unit) 2,主要包括一半導體雷射 20、一準直鏡21、一微機電擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror) 22、及一 f<9 鏡片 23,而其特徵在於 :利用該微機電擺動式反射鏡2 2以取代習用雷射掃瞄裝置 (LSU )中所使用之旋轉式多面鏡(polygon mirror),使 半導體雷射20所發出之雷射光束可經過準直鏡21以形成平行 光束,而平行光束並不必再經過一枉面鏡(cylindrical lens ),而可直接投射至微機電擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)22上,而微機電擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror) 22在某一擺動幅度下可進行簡諧運 動,藉以可控制該入射雷射光束之反射方向,使雷射光束反 射至位於旁側之f 6»鏡片23,而達成一雷射掃瞄裝置(LSU, Laser Scanning Unit)所要求之線性掃瞄(scanning
第9頁 M253133 四、創作說明(5) 1 inearity )功效。 . 症十對本創作雷射掃目苗裝置(LSU,Laser Scanning Uni七)2模組中該微機電擺動式反射鏡(MEMS osci 1 latory mirr〇r) 22所形成之簡諧(harmonic)運動方式,可利用兩 種方法來達成線性掃猫(s c a n n丨n g 1丨n e a『丨t y )之要求: (a) 、電子方面調整(electricai modulation):即 調整雷射之輸入訊號(input signal ),使其與該微機電擺 動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)22之簡諧運動 (harmonic motion )同步。 (b) 、光學方面調整(0ptiCal modulation):即針對 f 6» -鏡片予以改變設計(改變參數,將參數6»變為參數s i η 0 ),使f 0 -鏡片改變成一種” f s i η <9 -鏡片π ,以能配合該微 機電擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)22之簡諧運 動(harmonic motion ) 〇 而依目前電子技術或f 0 -鏡片之模造技術而言,上述 (a ) 、 ( b )兩種調整方法均能達成。 而本創作在一雷射掃瞄裝置(L SU )結構中利用一微機電 擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)22來取代習用之 旋轉式多面鏡(polygon mirror),至少可達成下列優點: (1 )、在雷射掃瞄裝置(LSU )模組中不須再設置一柱 面鏡(cylindrical lens) ’可使f /9 -鏡片之光學設§十將更 堅固(more robust)且更高公差(higher tolerance) ° (2 )、雷射光束中心軸與微機電擺動式反射鏡之機械' 心不再有習用多面鏡(polygon mirror)之離軸偏差問題
第10頁 M253133 四、創作說明(6) ^ (deviation),因此在設計f 0 —鏡片時,可只考慮對稱性光 學區域(symmetric optical field),而可簡化-鏡片之 設計及製作。 (3 )、微機電擺動式反射鏡之簡諧運動(harm〇nic mot ion )啟動後可馬上達成工作轉速,幾乎沒有待機時間, 而且叮具較南運轉速度,甚至比多面鏡馬達m〇t〇r )使用氣式軸承馬達(a i r — b e a r i n g m 〇 t 〇 r )還高,故微機電 擺動式反射鏡微機電反射鏡之掃幅效率較佳。 (4 ) /微機電擺動式反射鏡之簡諧運動(harm〇nic motion )係在某一定擺動幅度丁之正反向擺動,使掃瞄方向 (scan direction)可雙向來回進行,致同一運轉速度之下 ,微機電擺動式反射鏡之雙向掃幅速度可兩 向掃幅速度、,相對增進掃幅效率。 夕面鏡之早 綜上所述,本創作的確能藉由上述所揭露之結構達到所 ” ί ί Ϊ:i本創作申請前未見於刊物亦未公開使用,誠 已付合專幻之新穎、進步等要件。
惟’ ί ΐ f揭之圖式及說明,僅為本創作之實施例而已 ,非為限疋本創作之實施例;大凡熟悉該項技藝之人士,JL 戶二本m ΐ徵範疇’所作之其它等效變化;修飾,皆^ 涵盍在以下本案之申請專利範圍内。
第11頁 M253133 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖:係習知一雷射掃瞄裝置模組之立體示意圖。 第1 A圖:係第1圖光學路徑之上視示意圖。 第1 B圖:係第1圖光學路徑之一侧視示意圖。 (第1A圖之垂直向視圖) 第2圖 ··係本創作雷射掃瞄裝置模組之立體示意圖。 第2 A圖:係第2圖光學路徑之上視示意圖。 第2 B圖:係第2圖光學路徑之一側視示意圖。 (第2A圖之垂直向視圖)。
第2 C圖:係本創作微機電擺動式反射鏡一實施之立體示意圖 【圖號簡單說明】 2 雷射掃目苗裝置(LSU,Laser Scanning Unit) 20 半導體雷射 2 1 準直鏡 22 微機電擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror) 23 f 0鏡片
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Claims (1)
- M253133 五、申請專利範圍 1 、一種雷射掃瞄裝置(LSU,Laser Scanning Unit)之改 良結構,主要包括一半導體雷射、一準直鏡、一微機電 擺動式反射鏡(MEMS oscillatory mirror)、及一f 0 -鏡片lens),其係於準直鏡及ί0 -鏡片之間設置 一微機電擺動式反射鏡,藉以使半導體雷射所發出之雷 射光束經準直鏡鏡形成平行光束後,可直接投射至該微 機電擺動式反射鏡上,而藉該微機電擺動式反射鏡在某 一擺動幅度下進行簡諧運動,以控制該雷射光束之反射 方向而反射至f(9鏡片,而達成雷射掃瞄裝置所要求之 線性掃瞄效果者。 2、如申請專利範圍第1項所述雷射掃瞄裝置之改良結構,譬 其中於該準直鏡及該微機電擺動式反射鏡之間可免設置 一柱面鏡。 3 、如申請專利範圍第1項所述雷射掃瞄裝置之改良結構, 其中該雷射光束中心軸可對準該微機電擺動式反射鏡之 機械中心。 4、如申請專利範圍第1項所述雷射掃瞄裝置之改良結構, 其中該半導體雷射之輸入訊號(input signal)可作調 整,使其與該微機電擺動式反射鏡之簡諧運動同步者。 5 、如申請專利範圍第1項所述雷射掃瞄裝置之改良結構, 其中該f0 -鏡片可由一 fsin<9-鏡片取代,以配合該微籲 機電擺動式反射鏡之簡諧運動。 6 、如申請專利範圍第1項所述雷射掃瞄裝置之改良結構, 其中該f 0 -鏡片可為單件式鏡片結構(single-element第13頁 M253133 五、申請專利範圍 scanning lens)或為兩件式鏡片結構。 HIM
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US7649664B1 (en) | 2008-09-23 | 2010-01-19 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Two-element F-θ lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
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US7821721B2 (en) | 2008-08-05 | 2010-10-26 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Two-element f-θ lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
US7852566B2 (en) | 2008-03-26 | 2010-12-14 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Single F-theta lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
US7924486B2 (en) | 2008-05-09 | 2011-04-12 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | MEMS scan controller with inherent frequency and method of control thereof |
US8031388B2 (en) | 2008-08-05 | 2011-10-04 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Two-element f-θ lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
US8031387B2 (en) | 2008-08-05 | 2011-10-04 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Two-element fθ lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
-
2003
- 2003-11-25 TW TW92220847U patent/TWM253133U/zh not_active IP Right Cessation
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US7852566B2 (en) | 2008-03-26 | 2010-12-14 | E-Pin Optical Industry Co., Ltd. | Single F-theta lens used for micro-electro mechanical system (MEMS) laser scanning unit |
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