[논문]레이저 주사광학계용 F-Theta Lens 개발

김병근; 이경섭; 정상화; 김상석; 김혜정; 김정호

레이저 주사광학계용 F-Theta Lens 개발
Development of F-theta lens for Laser Scanning Unit (LSU) 원문보기

김병근 (동신대학교 대학원) , 이경섭 (동신대학교) , 정상화 (조선대학교) , 김상석 (한국광기술원) , 김혜정 (한국광기술원) , 김정호 (한국광기술원)

The global consumption of aspheric surfaces will expand rapidly on the Electronics and Optical Components, Information and Communications, Aerospace and Defense, and Medical optics markets etc. We must research on market, technology forecast and analysis of aspheric surfaces that is a principle step of ultra precision machine technology with a base one of optical elements. Especially, F-theta lens is one of the important parts in LSU(Laser scanning unit) because it affects on the optical performance of LSU dominantly. The core is most of important to produce plastic F-theta lens by plastic injection molding method, which is necessary to get the ultra-precision aspheric and non-axisymmetric machine processing technology.

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문제 정의

이 중 특히 F-theta 렌즈는 주사광학계 LSU2J 핵심광부품이며, 레이저 프린트의 성능을 좌우하는 중요한 역할을 하는 광학렌즈로서 광학계의 소형, 경량화를 위해서는 렌즈의 매수가 점점 삭감하는 추세이며, 2' 3매의 F-theta 렌즈에서 1매 구성의 렌즈로 바뀌고 있는 실정이다. 본 연구에서는 초정밀 가공을 이용하여 LBP와 디지털 복사기에 채택되고 있는 레이저 주사광학계(LSU) 의 핵심 부품인 F-theta 렌즈를 사출할 수 있는 자유곡면 형상을 지닌 F-theta 렌즈 코어를 제작하여 측정, 평가하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 그림 1에 나타낸 한국광기술원 초정밀가공팀이 보유하고 있는 초정밀자유곡면가공기(일본, Nachi사 ASP-30)를 이용하여 F-theta Lens Co「e를 가공하였으며 3차원 비구면 형상 측정 장비(일본 마쯔시타(松下) UA3P)를 사용하여 비축 비대칭 비구면의 형상측정을 수행하였다

대상 데이터

본 연구개발에서는 주사광학계 F-theta 렌즈의 코어을 가공하기 위하여 한국광기 술원 초정 밀가공팀에 구축도 어진 초정밀자유곡면가공기(일 丄 Nachi사 ASP-30)를 이용하였다. 이 가공기는 3축 짂교슬라이드와 주축을 갖추고 동시 3축 제어에 의해서 자유곡면 가공이 가능한 초정일가공기이다.

데이터처리

184(Y축)를 얻어낼 수 있었으며, 이는 F-theta lens 양산容 금형코어 규격에 만족한 값이다. 이러한 측정값은 자유곡면가공기내 기상계측기를 통해 측정한 값으로서 이 값에 대한 최종검증을 위해 한국광기술원에서 보유하고 있는 시험인증용 3차원 형상 측정기 (UA3P, Panasonic 社)을 이용하여 코어를 측정하고 기상계측기의 결과와 비교하였다. UA3P를 이용한 F-theta lens 코어 츢정 결과, 가공 후 측정값과 크게 차이가 없음을 알 수 있다.

성능/효과

이러한 F-theta lens 코어의 -가공결과는; 광학''설겨i적인 관점에서 볼 때 F-theta 렌즈의 형상오차는 약 0.2 p m 이하를 만족하고 있으며 설계 허용한도는 현재의 가공 및 사출성형 기술로서 충분히 달성 할 수 있는 수준임을 본 연구를 통하여 알 수 있었다. 또한, 본 연구를 통해 개발되어진 F-thet근 lens 코어는 실제 레이저프린터에 사용될 수 있는 F-theta lens 양산이 가능하며, 국내 전문양산업체에서 실제 제품화되고 있다.
2 p m 이하를 만족하고 있으며 설계 허용한도는 현재의 가공 및 사출성형 기술로서 충분히 달성 할 수 있는 수준임을 본 연구를 통하여 알 수 있었다. 또한, 본 연구를 통해 개발되어진 F-thet근 lens 코어는 실제 레이저프린터에 사용될 수 있는 F-theta lens 양산이 가능하며, 국내 전문양산업체에서 실제 제품화되고 있다.
본 연구에서는 그림 3에 나타낸 바와 같이 최종 정삭가공을 통해 P-V 0.179um(X축), 0.184(Y축)를 얻어낼 수 있었으며, 이는 F-theta lens 양산容 금형코어 규격에 만족한 값이다. 이러한 측정값은 자유곡면가공기내 기상계측기를 통해 측정한 값으로서 이 값에 대한 최종검증을 위해 한국광기술원에서 보유하고 있는 시험인증용 3차원 형상 측정기 (UA3P, Panasonic 社)을 이용하여 코어를 측정하고 기상계측기의 결과와 비교하였다.

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