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KR100335624B1 - 레이저빔주사장치 - Google Patents

레이저빔주사장치 Download PDF

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KR100335624B1
KR100335624B1 KR1019950001220A KR19950001220A KR100335624B1 KR 100335624 B1 KR100335624 B1 KR 100335624B1 KR 1019950001220 A KR1019950001220 A KR 1019950001220A KR 19950001220 A KR19950001220 A KR 19950001220A KR 100335624 B1 KR100335624 B1 KR 100335624B1
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laser beam
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photosensitive drum
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삼성전기주식회사
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
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    • G—PHYSICS
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Abstract

레이저 빔 주사장치가 개시되어 있다.
이 레이저 빔 주사장치는 크게 광원(20)과, 이 광원(20)에서 조사된 빔을 편향시키는 빔편향기(26)와, 이 빔편향기(26)에서 편향 조사되는 빔으로 부터 프린팅 및 감광을 진행하는 감광드럼(29)으로 이루어져 있다. 또한, 해상도를 높이기 위해 빔편향기와 감광드럼 사이에 f-θ렌즈(30)를 구비하였다. 이 f-θ렌즈(30)는 주로 구면수차등의 수차보정을 하는 제1렌즈(31)와, 이 제1렌즈(31)를 통과한 편향빔이 등선 등각으로 주사되도록 보정하는 제2렌즈(32)로 이루어져 있다. 이 f-θ렌즈(30)는 유리소재보다 그 가격이 저렴한 플라스틱 소재로 되어 있으며, 제2렌즈(32)의 빔 출사면을 구면으로 하여 제작상이 어려움을 해결하였다.

Description

레이저 빔 주사장치
본 발명은 레이저 프린터 또는 캐릭터 리더등에서 사용되는 레이저 빔 주사장치에 관한 것으로서 상세하게는, 감광드럼에 주사되는 빔의 특성이 향상되어 고해상도의 출력을 얻도록 등각-등선 렌즈인 f-θ렌즈를 개량한 레이저 빔 주사장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 빔 주사장치는 레이저 빔 편향기에 의한 주주사와 감광드럼의 회전을 통한 부주사에 의하여 기록매체에 화상을 형성한다.
제1도는 종래의 레이저 빔 주사장치의 광학적 구성을 보인 배치도이다.
이 도면을 참조하여 그 구조를 살펴보면, 레이저 빔을 출사하는 광원(1)과, 이 광원(1)에서 출사된 빔을 감광드럼(8)에 주주사하도록 편향시키는 빔편향기(5)와, 이 빔편향기 (5)에서 편향 주사되는 광신호에 포함된 에러를 보정하는 f-θ렌즈(7)로 이루어져 있다. 또한, 상기 광원(1)과 빔편향기(5) 사이에는 광원(1)에서 출사된 빔을 평행빔으로 바꾸어주는 콜리메이팅 렌즈(4)를 구비하였다. 그리고, 상기 광원의 종류에 따라 광변조기(2)가 더 채용될 수 있으며, 광경로를 변환하기 위한 반사경(3)이 구비될 수도 있다. 상기 빔편향기(5)로는 고속 주사를 수행하기 위하여 통상 다반사면을 가지는 회전다면경(6)을 채용하였다.
상기 회전다면경(6)에 입사되는 빔(9)의 방향은 일정하며, 상기 회전다면경(6)은 한 방향으로 회전되므로 이 회전다면경(6)의 반사면과 상기 입사빔의 사이각에 따라 회전다면경(6)에서 반사되어 감광드럼(8)에 주사되는 빔(10)의 방향이 결정된다.
상기 회전다면경(6)의 제작시 그 오차로 인한 반사면의 기울어짐 또는 축의 시프트(shift)등으로 인하여 영상 형성시에 주사선의 얼룩을 발생하게 하여 고해상도를 실현하는데 장애 요인이 된다. 일반적으로, 이를 보정하기 위하여 f-θ렌즈(7)와 실린드리컬 렌즈(미도시)를 채용하였다.
상기 실린드리컬 렌즈는 상기 회전다면경(6)의 반사면의 기울어짐에 의해 감광드럼(8) 상에서 주사된 광스폿의 위치가 부주사방향으로 흔들리는 것을 보정하도록 상기 반사면으로 입사되는 광이 그 반사면에 대하여 수평한 빔이 되도록 한다. 따라서, 반사면이 기울어짐으로 반사광이 수평면을 벗어나도, 광스폿이 형성되는 감광드럼면에서는 같은 위치에 집광되도록 한다. 이 경우 평행한 빔이 입사되면 렌즈의 비곡면을 통과한 빛은 결상면에 집광되지 않기 때문에, 회전다면경 전방에도 실린드리컬 렌즈를 위치시켜, 원형의 단면을 갖는 빔이 상기 감광드럼에 주사되도록 하였다.
또한, 해상도를 높이기 위해 채용된 f-θ렌즈(7)는 상기 빔편향기(5)에서 편향되어 상기 감광드럼으로 주사되는 광의 경로가 등간격을 유지하도록 하고, 상기 빔편향기의 제작 오차로 인해 발생되는 빔의 왜곡과 수차등을 보정한다.
제2도의 (가)(나)는 레이저 빔 주사장치의 f-θ렌즈를 보다 구체적으로 보인 단면도 및 사시도이다.
이 도면을 참조하여 종래의 레이저 빔 주사장치의 단점을 설명하면, 다음과 같다. 상기 f-θ렌즈(7)는 제1렌즈(7a)와 제2렌즈(7b)로 이루어진 2매 렌즈이다. 상기 제2렌즈(7b)의 빔 출사면(S)는 점선으로 도시한 구면(R)과 다른 곡률을 가지는 비구면이다. 렌즈면을 비구면으로 가공하는 것은 그 기술적인 면에서 매우 어렵다. 또한, 렌즈부재로 유리등의 재질을 사용하는 경우는 그 가격이 고가라는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 구면을 가지는 f-θ렌즈를 채용하여 손쉬운 가공이 가능하도록 하고, 이 f-θ렌즈가 대체로 플라스틱등의 비교적 가격이 저렴한 재질로 된 레이저 빔 주사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
광원과, 이 광원에서 출사된 빔을 다양한 각으로 편향 시키는 빔편향기와, 상기 빔편향기에서 반사 편향되는 빔이 등선 등각을 유지하도록 보정하는 f-θ 렌즈와, 이 f-θ렌즈를 통과 주사되는 빔과 그 자체의 회전으로부터 프린팅 또는 감광을 진행하는 감광드럼으로 이루어진 레이저 빔 주사장치에 있어서,
상기 f-θ렌즈는 빔이 입사되는 입사측과 출사되는 출사측면이 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면이 구면인 제1렌즈와, 상기 제1렌즈와 이웃하여 동일 광축상에 위치하고 상기 제1렌즈에서 출사된 빔이 입사되는 입사면은 평면 또는 음의 굴절면이고 출사되는 출사면은 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면이 구면인 제2렌즈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
제3도의 (가)(나)는 본 발명에 따른 레이저 빔 주사장치의 광학적 배치를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이 레이저 빔을 조사하는 광원(20)과, 상기 광원(20)에서 조사된 빔을 여러 방향으로 편향시키는 회전다면경등의 빔편향기(26)와, 이 빔편향기에서 편향된 빔에 포함된 구면수차등의 수차보정과 주사빔이 등선 등각을 유지하도록 보정하는 f-θ렌즈(30)와, 주사되는 빔으로 부터 프린팅 및 감광을 수행하는 감광드럼(29)이 구비되어 있다. 또한, 상기 f-θ렌즈(30)와 상기 감광드럼(29) 사이에는 상기 감광드럼을 보호하기 위한 수단으로 커버유리(28)가 구비되어 있다
상기 f-θ렌즈는 제4도의 (가)(나)를 통하여 나타낸 바와 같이 각각 플라스틱 소재로 된 굴절율이 1.48±15%인 제1렌즈(31)와 제2렌즈(32)로 이루어진 2매 렌즈이다. 여기서, 15%는 렌즈 제작공정상 주어지는 허용오차이다. 상기 제1렌즈(91)는 주로 빔편향기 (25)에서 편향된 빔에 포함된 비점수차의 보정 및 빔을 집속한다. 렌즈의 두께가 두꺼울수록 수차조절이 편리하다. 상기 제2렌즈(32)는 주사되는 빔이 등선 및 등각을 유지하도록 보정한다. 상기 제1렌즈(31)가 상기 빔편향기쪽에 위치하며, 이 빔편향기에서 편향된 빔이 입사되는 입사면(R2) 및 출사되는 출사면(R4)은 모두 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면은 구면이다. 상기 제2렌즈(32)는 상기 제1렌즈(31)에 대하여 소정 간격 이격되어 동일 광축상에 배치되며, 빔이 입사되는 입사면은 주주사 방향으로는 평면이고, 부주사 방향으로는 음의 굴절면을 가지며, 출사되는 면은 음의 굴절면을 가지며 빔이 출사되는 출사면은 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면은 구면이다. 특히, 상기 제2렌즈(32)의 출사면(R8)은 구면으로 되어 있어서, 이 렌즈의 제작이 용이하다. 여기서, 음의 굴절면이란 음(오목)의 곡률을 가지는 곡면을 의미한다.
상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈의 초점거리를 각각 f1, f2라 하고, 이 둘 사이의 거리를 d이라고 하면, 두 렌즈의 합성초점거리 f는 아래와 같다.
여기서, f1은 양의 부호에서 주사되는 광의 최적치가 존재하고, f2는 음의 부호에서 주사되는 광의 최적치가 존재한다. 그러므로 가능한 합성 초점거리 f를 크게하기 위하여 d을 작게할 필요가 있다.
따라서, 상기 d는 시뮬레이션을 통하여 살펴보면, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이의 간격은 상기 두 렌즈의 두께중 최소 두께의 10% 이내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1렌즈에서 발생된 수차의 조절을 편리하게 하기 위하여 상기 제1렌즈의 두께가 상기 제2렌즈의 두께보다 더 두꺼운 것이 바람직하다.
상기 광원과 상기 감광드럼 사이의 광축상에는 주사되는 광에 포함된 수차들을 보정하여 이 광의 특성을 향상하여 고해상도의 프린팅 또는 감광을 진행하기 위하여 하나 또는 그 이상의 실린드리컬 렌즈를 더 구비할 수 있다.
제3도 및 제4도에 도시된 부호 R1 내지 R12는 순서대로 빔편향기의 편향면, f-θ렌즈의 입사 및 출사면, 커버유리의 입출사면과, 감광드럼의 기록면을 나타내고, 표에 나타낸 데이타를 통하여 각 면의 곡률과, 각 렌즈의 두께, 굴절률을 나타내었다.
따라서, 본 발명에 따른 레이저 빔 주사장치는 채용된 f-θ렌즈의 곡면이 구면이어서 가공이 용이하고, 그 재질이 플라스틱등의 소재여서 가격이 매우 저렴하며, 표에 나타낸 바와 같은 곡률 및 굴절률을 가지고 고해상도의 프린팅 또는 감광을 진행하는 등 매우 유용하다.
제1도는 종래의 레이저 빔 주사장치의 광학적인 구성을 보인 배치도.
제2도의 (가)(나)는 종래의 레이저 빔 주사장치에 채용된 f-θ렌즈의 광학적인 구성을 보인 배치도.
제3도의 (가)(나)는 본 발명에 따른 레이저 빔 주사장치의 광학적 구성을 보인 배치도.
제4도의 (가)(나)는 본 발명에 따른 레이저 및 주사장치에 채용된 f-θ렌즈의 광학적 구성을 보인 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20... 광원 22 ... 콜리메이팅 렌즈
24... 실린드리컬 렌즈 26... 빔편향기
28... 커버유리 29... 감광드럼
30... f-θ렌즈

Claims (5)

  1. 광원과, 이 광원에서 출사된 빔을 다양한 각으로 편향 시키는 빔편향기와, 상기 빔편향기에서 반사 편향되는 빔이 등선 등각을 유지하도록 보정하는 f-θ 렌즈와, 이 f-θ렌즈를 통과 주사되는 빔과 그 자체의 회전으로부터 프린팅 또는 감광을 진행하는 감광드럼으로 이루어진 레이저 빔 주사장치에 있어서,
    상기 f-θ렌즈는 빔이 입사되는 입사측과 출사되는 출사측면이 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면이 구면인 제1렌즈와, 상기 제1렌즈와 이웃하여 동일 광축상에 위치하고 상기 제1렌즈에서 출사된 빔이 입사되는 입사면은 평면 또는 음의 굴절면이고 출사되는 출사면은 음의 굴절면을 가지며 그 굴절면이 구면인 제2렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 빔 주사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 f-θ렌즈는 굴절율이 1.48(편차 15%)인 플라스틱으로 된 것을 특징으로 하는 레이저 빔 주사장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 f-θ렌즈의 제1렌즈와 제2렌즈 사이의 간격은 상기 제1 및 제2렌즈 각각의 두께에 비교하여 그 최소두께의 10%이내 인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 주사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 f-θ렌즈를 이루는 제1렌즈의 두께가 제2렌즈의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 레이저 빔 주사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 감광드럼 사이의 광축상에는 주사되는 광에 포함된 수차들을 보정하기 위하여 하나 또는 그 이상의 실린드리컬 렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 빔 주사장치.
KR1019950001220A 1995-01-24 1995-01-24 레이저빔주사장치 KR100335624B1 (ko)

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