KR100313361B1 - 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈을 개시한다.

본 발명은, 회로기판과; 회로기판에 홀더를 통해 고정 설치되며, 빔을 정형화시키는 콜리메이트 렌즈와; 콜리메이트 렌즈를 지지하고 있는 홀더의 내면과 회로기판 사이에 위치되며, 소정파장의 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드를 회로기판을 중심으로 상,하로 슬라이딩 가능하도록 탄력적으로 지지하는 탄력 지지수단;을 포함하여 된 것으로서, 콜리메이트 렌즈를 홀더를 통해 회로기판에 고정시키고, 레이저 다이오드 모듈을 탄성 지지수단에 지지시킨채 회로기판을 중심으로 상,하 및 좌,우 방향으로 이동시키면서 초점과 광축을 조절하도록 된 것이어서, 부품수 감소에 따른 단가절감을 도모한 이점이 있으며, 특히 초점과 광축 조절이 용이하여 작업성을 향상시킨 이점이 있다.

Description

광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈{Laser diode module of an optical scanning device}

본 발명은 광 주사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감광드럼상에 초점을 형성하기 위한 발광부인 레이저 다이오드 모듈(laser diode module)에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 프린터에 적용되고 있는 광 주사장치의 구조를 보면, 도 1 및 도 2에 나타내 보인 바와 같이, 대략 직사각형의 하우징(1)을 구비하며, 이 하우징(1)의 내부에는 발광부 즉, 광원인 레이저 다이오드 모듈이 위치된다.

이 레이저 다이오드 모듈은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드(3)와, 이 레이저 다이오드(3)로부터 주사된 빔을 평행광으로 정형시키는 콜리메이터 렌즈(4) 그리고 정형된 평행광의 일부만을 통과시키기 위한 장방형 구멍(5a)이 형성된 슬릿(slit;5)으로 이루어진다.

그리고 슬릿(5)을 통과한 빔의 경로상에는 주사된 빔을 부주사방향으로 수렴하기 위한 실린드리컬 렌즈(6)와, 고속으로 회전되면서 실린드리컬 렌즈(6)를 통과한 빔을 일정의 화각으로 반사 시키기 위한 다수의 반사면을 갖는 폴리건 미러(7)가 위치된다.

또한 폴리건 미러(7)의 전방에는 감광드럼(9)상에 빔을 스폿(spot)하기 위한 것으로서, 토릭렌즈(8a)와 비구면렌즈인 포커싱렌즈(8b)로 이루어진 f-θ렌즈 즉, 주사렌즈(8)가 위치된다.

이와같은 구성을 갖는 광 주사장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

레이저 모듈을 구성하고 있는 레이저 다이오드(3)로부터 빔이 주사되면, 이 빔은 콜리메이터렌즈(4)를 거치면서 수평의 주주사(main scanning direction)와 수직의 부주사(sub scanning direction)가 평행한 평행빔으로 정형된 다음 슬릿(5)의 장방형 구멍(5a)과 실린드리컬 렌즈(6)를 통과하면서 부주사방향으로 수렴된다.

이와같이 부주사방향으로 수렴된 빔은 고속으로 회전하고 있는 폴리건 미러(7)에서 일정의 화각을 갖는 상태로 반사되고, 토릭렌즈(8a)와 포커싱렌즈(8b)로 이루어진 주사렌즈(8)에 의해 주주사방향으로 수렴된 상태로 감광드럼(9)상에 초점이 맺혀 원하는 화상(畵像)을 얻게된다.

한편, 이와같은 광 주사장치에 있어서, 특히 레이저 다이오드 모듈은 그 조립 상태에 따라 각 렌즈들의 조립 위치 그리고 감광드럼(9)상에 맺히는 초점의 상태가 좌,우되는 것이기 때문에 매우 고정밀도의 조립을 요구하고 있다.

도 3 및 도 4에는 일반적인 레이저 다이오드 모듈의 조립 상태를 나타내 보였다.

레이저 다이오드(3)는 기판(10)상에 위치되며, 이 기판(10)에는 전면 내주면에 나사산(11a)이 형성된 케이스(11)가 결합된다.

케이스(11)의 나사산(11a)으로는 전방에 소정깊이의 삽입홈(12a)이 형성된 홀더(12)가 나사 결합되며, 이 홀더(12)의 삽입홈(12a)으로는 고정구(13)를 통해 콜리메이터 렌즈(4)가 내장된다.

또한 홀더(12)의 전방에는 장방형 구멍(5a)이 형성된 슬릿(5)이 결합된다.

이때 케이스(10)의 후면과 홀더(12)의 후면 사이에는 외부로 부터의 충격등에 의해 홀더(12)가 유동되는 것이 방지되도록 홀더(12)를 외측방향으로 탄성지지하는 스프링(14)이 개재된다.

이와같은 구성을 갖는 레이저 다이오드 모듈은, 콜리메이터렌즈(4)가 내장된 홀더(12)를 케이스(11)를 따라 전,후진 시킴으로써 콜리메이터렌즈(3)의 광축거리를 조정하게 된다.

그리고 도 3(a) 내지 도 3(c)에 나타내 보인 바와 같이 기판(10)상에 고정스크류(s)를 통해 고정된 레이저 다이오드(3)를 고정스크류(s)의 풀고 조이는 과정을 통해 기판(10)을 중심으로 상,하 및 좌,우 방향으로 이동시킴으로써 레이저 다이오드(3)의 광축이 조정된다.

그러나 이와같은 종래 레이저 다이오드 모듈에 있어서는, 다음에 열거하는 많은 문제점을 내재하고 있다.

첫째, 콜리메이터 렌즈(4)가 내장되는 홀더(12)와 케이스(11) 그리고 콜리메이터렌즈(4)를 홀더(12)상에 위치 고정시키기 위한 고정구(13)와 스프링(14)등 다수의 부품이 필요함으로써 부품수 증가에 따른 단가상승과 조립 작업성의 저하를 초래하였다.

둘째, 케이스(11)를 중심으로 홀더(12)를 전,후 방향으로 이송시키기 위해서는 별도로 홀더(12)를 조정할 수 있는 공구가 필요로 하여 이 또한 단가상승을 초래하는 요인이 되었다.

셋째, 홀더(12)가 스프링(14)과 고정구(13)를 통해 어느정도 유동이 방지된 상태를 유지하는 것이지만, 계속되는 외부로 부터의 충격이나 어느 일정시간이 경과된 후에 스프링(14)의 탄성력이 변화됨으로써 홀더(12)의 유동이 초래되어 콜리메이터 렌즈(4)와 레이저 다이오드(3)간의 광축 거리가 변화되는 문제점이 야기된다.

넷째, 케이스(11)내주면과 홀더(12)의 외주면을 나사가공 하는 과정에서 가공 오차가 발생되고, 이에따라 생산되는 부품의 품질이 균일화 되지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 도 5에 나타내 보인 바와 같은 레이저 다이오드 모듈이 제안되어 있다.

이는, 배럴형 가이드 면(21)을 갖는 슬라이더(slider;20)를 구비하며, 이 슬라이더(20)의 배럴형 가이드 면(21)을 따라서는 내면에 콜리메이트 렌즈(31)가 결합된 렌즈 홀더(lens holder;30)가 위치된다.

그리고 회로기판(40)상에는 레이저 다이오드(50)가 케이스(60)에 의해 지지설치된다.

이러한 구성을 갖는 레이저 다이오드 모듈은, 레이저 다이오드(50)를 케이스(60)를 통해 회로기판(40)상에 위치시킨후, 상,하 및 좌,우 방향으로 이동시키면서 광축(光軸)을 조정하게 되고, 이와같이 광축을 조정한 상태에서, 콜리메이트 렌즈(31)가 내장된 렌즈 홀더(30)를 슬라이더(20)의 가이드 면(21)을 따라 이송시키면서 초점을 조절한후, 본딩 고정하도록 되어 있다.

그러나 이와같은 레이저 다이오드 모듈은 많은 구성부품이 필요로 함으로써 부품수 증가에 따른 단가상승을 초래하는 문제점이 야기되며, 특히 초점(焦點) 조절후 렌즈 홀더(30)를 슬라이더(20)상에 본딩 고정하는 과정에서, 경시변화에 따른 초점이 변형되는 문제점이 야기된다.

본 발명은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 부품수 감소에 따른 단가절감을 도모할 수 있으며, 특히 초점변화를 미연에 방지할 수 있는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 일반적인 광 주사장치를 개념적으로 나타낸 평면도 및 정면도,

도 3(a) 내지 도 3(c)은 종래 레이저 다이오드 모듈의 좌측면도, 정면도 및 우측면도,

도 4는 종래 레이저 다이오드 모듈의 다른 실시예를 보인 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈의 분리 사시도,

도 7은 결합 상태의 단면도,

도 8은 결합상태의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 회로기판 200 : 콜리메이트 렌즈

300 : 홀더 310 : 지지편

320 : 고정편 400 : 레이저 다이오드

500 : 탄력 지지수단 510 : (원통형)바디

520 : 탄성편

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈은, 회로기판과; 상기 회로기판에 홀더를 통해 고정 설치되며, 빔을 정형화시키는 콜리메이트 렌즈와; 상기 콜리메이트 렌즈를 지지하고 있는 홀더의 내면과 회로기판 사이에 위치되며, 소정파장의 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드를 상기 회로기판을 중심으로 상,하로 슬라이딩 가능하도록 탄력적으로 지지하는 탄력 지지수단;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 상기 콜리메이트 렌즈를 지지하는 홀더는, 상기 콜리메이트 렌즈의 외주면을 지지하도록 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성되는 지지편과; 상기 지지편 사이에서 이들을 일체로 연결하며, 상기 지지편의 연장 방향과 반대되는 방향으로 연장 형성되어 상기 회로기판에 고정되는 복수의 고정편;으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 탄력 지지수단은, 상기 레이저 다이오드의 전면이 끼워 삽입되도록 내면에 홈이 형성된 원통상의 바디와; 상기 바디로부터 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성되며, 상기 회로기판상에 탄력적으로 지지설치되는 탄성편;으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 홀더의 지지편과 상기 탄력 지지수단의 탄성편은 각각 동일 개수로 연장 형성되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 탄력 지지수단의 탄성편은 상기 홀더의 지지편 사이로 배열 설치되는 것에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈의 분리 사시도이고, 도 7은 결합 상태의 단면도이며, 도 8은 결합상태의 평면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈은, 소정의 패턴(도시되지 않음)이 형성된 회로기판(100)을 구비한다.

회로기판(100)에는 콜리메이트 렌즈(200)가 홀더(holder;300)를 통해 고정 설치된다.

콜리메이트 렌즈(200)를 지지하고 있는 홀더(300)의 구조를 보면, 콜리메이트 렌즈(200)의 외주면을 지지하도록 지지편(310)이 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성된다.

그리고 이들 지지편(310)들 사이로는 고정편(320)이 연장 형성되는 바, 이 고정편(320)은 지지편(310)들을 일체로 연결시키는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 회로기판(100)을 향해 즉, 지지편(310)의 연장 방향과 반대되는 방향으로 소정길이로연장 형성되어 이에 납땜등을 통해 고정 설치된다.

이와같이 콜리메이트 렌즈(200)를 지지하고 있는 홀더(300)와 회로기판(100) 사이에는 소정파장의 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드(laser diode;400)가 위치되는 바, 특히 이 레이저 다이오드(400)는 탄력 지지수단(500)을 통해 회로기판(100)상에 상,하로 슬라딩 가능하도록 설치된다.

즉, 본원발명에서는 콜리메이트 렌즈(200)가 고정되고, 레이저 다이오드(400)를 상,하로 슬라이딩 이송시키면서 초점을 맞추도록 된 것이다.

한편, 전술한 레이저 다이오드(400)를 회로기판(100)을 중심으로 하여 상,하로 슬라이딩 가능하게 지지하고 있는 탄력 지지수단(500)의 상세한 구조를 보면, 크게 원통형 바디(510)와 복수의 탄성편(520)으로 이루어진다.

원통형 바디(510)는 실질적으로 레이저 다이오드(400)의 전면이 끼워 삽입되는 부분으로써 이를 위하여 중심면에는 홈(511)이 형성된다.

탄성편(520)은 원통형 바디(510)로부터 일체로 회로기판(100)을 향해 연장 형성되는 것으로서, 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성된다.

즉, 탄성편(520)은 전술한 콜리메이트 렌즈(200)를 지지하고 있는 홀더(300)의 지지편(310)과 동일 개수로 연장 형성된다.

또한 이들 홀더(300)의 지지편(310)과 탄성지지수단(500)의 탄성편(520)은 설치시 서로 간에 간섭되지 않도록 도 8에 나타내 보인 바와 같이, 서로간이 교차되도록 배열 설치된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈의 조립 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저 콜리메이트 렌즈(200)를 지지하고 있는 홀더(300)를 회로기판(100)상에 위치 고정시킨다.

즉, 홀더(300)를 구성하고 있는 고정편(320)을 회로기판(100)상에 위치시키고 이를 납땜등을 통해 위치 고정시킨다.

이때 홀더(300)의 고정편(320)을 회로기판(100)상에 위치 고정시킴에 있어서는, 홀더(300)의 지지편(310)에 결합된 콜리메이트 렌즈(200)의 수평 상태를 고려하여 고정시킨다.

이와같이 콜리메이트 렌즈(200)를 지지하고 있는 홀더(300)를 회로기판(100)상에 위치 고정시킨 상태에서 레이저 다이오드(400)를 지지하고 있는 탄성지지수단(500)을 회로기판(100)상에 위치시킨다.

탄성지지수단(500)을 회로기판(100)상에 위치시킨후, 먼저 홀더(300)를 통해 회로기판(100)상에 위치 고정된 콜리메이트 렌즈(200)와의 초점 조절을 행하고 동시에 광축을 조절한다.

즉, 도 7에 화살표로 나타내 보인 바와 같이 회로기판(100)상에 탄력적으로 접촉되어 있는 탄성지지수단(500)을 구성하고 있는 탄성편(520)을 회로기판(100)을 향해 가압하는 것으로 통해 탄성지지수단(500)의 원통형 바디(510)에 끼워 삽입된 레이저 다이오드(400)와 회로기판(100)에 위치 고정된 콜리메이트 렌즈(200)간의 거리를 조절할 수 있게된다.

즉, 초점을 조절할 수 있게되는 것이다.

이때 초점을 조절하면서 이를 상,하 및 좌,우 방향으로 회전시키는 것을 통해 광축 조절도 용이하게 행할 수 있게된다.

한편, 이와같은 탄성편(520)의 가압 동작 및 상,하 좌,우 방향으로의 회전동작은 도시되지는 않았지만 전용 지그를 사용하여 동시에 가압할 수 있도록 함이 바람직할 것이다.

이와같이 레이저 다이오드(400)와 콜리메이트 렌즈(200)간의 초점 조절 및 광축 조절이 완료된 상태에서 도 7에 나타내 보인 바와 같이 회로기판(100)의 외측으로 노출된 레이저 다이오드(200)의 리드선을 납땜 하고, 탄성편(520)을 회로기판(100)에 납땜하는 것을 통해 완성된 레이저 다이오드 모듈을 얻게된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈에 의하면, 콜리메이트 렌즈를 홀더를 통해 회로기판에 고정시키고, 레이저 다이오드 모듈을 탄성 지지수단에 지지시킨채 회로기판을 중심으로 상,하 및 좌,우 방향으로 이동시키면서 초점과 광축을 조절하도록 된 것이어서, 부품수 감소에 따른 단가절감을 도모한 이점이 있으며, 특히 초점과 광축 조절이 용이하여 작업성을 향상시킨 이점이 있다.

Claims (5)

1. 회로기판과;

   상기 회로기판에 홀더를 통해 고정 설치되며, 빔을 정형화시키는 콜리메이트 렌즈와;

   상기 콜리메이트 렌즈를 지지하고 있는 홀더의 내면과 회로기판 사이에 위치되며, 소정파장의 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드를 상기 회로기판을 중심으로 상,하로 슬라이딩 가능하도록 탄력적으로 지지하는 탄력 지지수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 콜리메이트 렌즈를 지지하는 홀더는, 상기 콜리메이트 렌즈의 외주면을 지지하도록 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성되는 지지편과;

   상기 지지편 사이에서 이들을 일체로 연결하며, 상기 지지편의 연장 방향과 반대되는 방향으로 연장 형성되어 상기 회로기판에 고정되는 복수의 고정편;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄력 지지수단은, 상기 레이저 다이오드의 전면이 끼워 삽입되도록 내면에 홈이 형성된 원통상의 바디와;

   상기 바디로부터 적어도 3개 이상 등간격으로 연장 형성되며, 상기 회로기판상에 탄력적으로 지지설치되는 탄성편;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더의 지지편과 상기 탄력 지지수단의 탄성편은 각각 동일 개수로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 탄력 지지수단의 탄성편은 상기 홀더의 지지편 사이로 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.