KR100498040B1 - 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈은, 레이저 다이오드와; 콜리메이터 렌즈가 설치되는 콜리메이터 렌즈 홀더와; 콜리메이터 렌즈 홀더의 전방에 위치되며, 실린드리컬 렌즈가 고정되는 지지부와 하부면이 테이퍼 형상으로 형성되는 고정부를 포함하는 실린드리컬 렌즈 홀더와; 실린드리컬 렌즈 홀더의 고정부가 슬라이딩 이동 가능하게 고정되며, 고정부의 하부면과 대응되는 테이퍼 형상으로 형성되는 서브 프레임과; 실린드리컬 렌즈 홀더를 슬라이딩 이동 가능하게 안내하는 가이드 유닛; 및 실린드리컬 렌즈 홀더를 서브 프레임상에 고정시키는 체결 유닛;을 포함한다. 본 발명에 의하면, 실린드리컬 렌즈의 중심부와 광축에 위치 편차가 있더라도 실린드리컬 렌즈 홀더를 광축방향을 따라 이동시킴으로써 간단하게 그 위치 편차를 최소화 할 수 있으며, 또한, 제조시 실린드리컬 렌즈의 중심이 어긋나는 편심이 발생되어도 이를 조정할 수 있다. 또한, 이에 따라 불량 발생으로 인한 생산성 저하 및 불량품의 폐기에 따른 제작 원가 상승 요인을 억제할 수 있다.

Description

광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈 {A Laser Diode Module For A Laser Scanning Unit}

본 발명은 전자사진방식 화상형성장치의 광 주사장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이저 빔을 감광체상으로 스폿시키는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는 광 주사장치에 의한 레이저 빔 주사로 감광체에 형성된 정전잠상을 토너로 현상하여 가시화상을 형성한 후, 이 가시화상을 인쇄용지에 전사하여 소망하는 화상을 출력한다.

도 1은 이와 같은 광 주사장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광 주사장치에 사용되는 종래의 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광 주사장치는, 프레임(10)과, 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드 모듈(20)과, 레이저 빔을 감광드럼(5)을 향하여 전반사시키는 폴리건 미러 조립체(30)와, 레이저 빔을 안정되게 감광드럼(5)에 스폿시키기 위한 f.θ렌즈(40)를 구비한다.

프레임(10)은 레이저 다이오드 모듈(20), 폴리건 미러 조립체(30) 및 f.θ렌즈(40) 등이 설치 고정되는 것으로서 일반적으로 캐비넷 형상으로 형성된다.

레이저 다이오드 모듈(20)은 프레임(10)의 일측에 위치되며, 광원으로 사용되는 레이저 빔을 출사시키는 레이저 다이오드(21), 레이저 다이오드(21)에서 출사된 레이저 빔을 광축에 대해 평행광으로 만들어 주는 콜리메이터 렌즈(23)와, 콜리메이터 렌즈(23)를 통한 평행광을 부주사 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 만들어주는 실린드리컬 렌즈(25)를 포함한다.

폴리곤 미러 조립체(30)는 실린드리컬 렌즈(25)를 통한 수평방향의 선형광을 등선속으로 이동시켜 스캐닝하는 폴리곤 미러(31)와, 이 폴리곤 미러(31)를 등속도로 회전시키는 폴리곤 미러 구동용 모터(33)가 설치된다.

f.θ렌즈(40)는 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 폴리곤 미러(31)에서 반사된 등속도의 광을 주 스캐닝방향으로 편광시키고 수차를 보정하여 스캐닝면상에 초점을 맞춘다.

결상용 반사미러(50)는 f.θ렌즈(40)를 통한 레이저 빔을 소정의 방향으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(5)의 표면에 점상으로 결상시킨다. 수평동기 미러(60)는 f.θ렌즈(40)를 통한 레이저 빔을 수평방향으로 반사시키며, 광센서(65)는 수평동기 미러(60)에서 반사된 레이저 빔을 수광하여 동기를 맞춘다.

이와 같이 구성되는 광 주사장치에 대하여 간단히 설명하면, 비디오 신호에 따라 레이저 다이오드(21)가 발광되어 출사되는 레이저 빔은 콜리메이터 렌즈(23)에 의해 평행광으로 변환되며, 이 평행광은 실린드리컬 렌즈(25)를 통과하면서 주주사방향의 특성은 동일하게 유지되나 부주사 평면에 대해서는 폴리곤 미러(31)에 결상된다. 폴리곤 미러(31)에서 반사된 레이저 빔은 f.θ렌즈(40)를 통과하여 주주사 및 부주사 평면에서 소정의 형태를 이루며 감광드럼(5)상에 결상되어 화상에 대응하는 정전잠상의 이미지를 형성시킨다.

이와 같은 광 주사장치에 의하여 양질의 화상을 얻기 위해서는 레이저 다이오드(21)로부터 f.θ렌즈(40) 까지의 광경로(광축)가 일직선상에 위치되어야 한다. 따라서, 이를 위하여 콜리메이터 렌즈(23) 및 실린드리컬 렌즈(25)를 일정한 위치에서 고정시키는 별도의 콜리메이터 렌즈 홀더(27) 및 실린드리컬 렌즈 홀더(29)가 설치된다.

이러한 부품들은 통상 사출성형 또는 프레스가공으로 제작된 프레임(10)에 장착된다. 그러나, 프레임(10)은 사출 및 프레스 공정의 특성상 비교적 큰 치수편차를 가지며, 실린드리컬 렌즈(25)의 사출성형시 그 중심이 어긋나는 편심이 자주 발생된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 광축이 정확히 실린드리컬 렌즈(25)의 중심을 통과하지 않고 광원의 진행방향이 어긋나게 됨으로써, 광축 변화, 빔경불량 및 조악한 화상 등이 발생되었다.

또한, 실린드리컬 렌즈 홀더(29)의 높이에 대한 유지기간이 길지 않아서 프레임(10) 등의 사출조건이 다른 프레임과 사출 부품을 사용할 때마다 광원부에 대한 조정 조건을 그에 맞게 바꿔야 하였다.

종래의 실린드리컬 렌즈 홀더(29)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(25)가 고정되는 지지부(29a)와 프레임(10)상에 슬라이딩 가능하게 설치되는 고정부(29b)를 포함하여 구성된다. 그러나, 이와 같은 실린드리컬 렌즈 홀더(29)는 광축 방향으로는 슬라이딩 이동가능하나 그 수직방향으로는 이동할 수 없는 구조를 가지고 있어서, 광축과 실린드리컬 렌즈(25)의 중심을 조정하기 위하여, 레이저 다이오드(21)와 콜리메이터 렌즈(23)를 사전에 조립한 후 프레임(10)의 사출성형 상태를 고려하여 광축을 조정하는 별도의 콜리메이터 조정공정이 필요하다. 그러나, 프레임의 치수편차가 큰 경우 또는 불규칙적으로 변화하는 콜리메이터 조정공정의 광축설정 및 관리가 곤란하며, 실제로 빔경검사 또는 최종 화상평가공정에서 발생되는 불량발생 원인의 대부분을 광축 설정 조건의 부적합이 점유하고 있다.

이에 대해서는 광축조건을 변화시킨 콜리메이터 조립체로 교체하는 교정방법이 있으나, 교체에 따른 비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 별도의 콜리메이터 조정공정이 필요없이, 실린더 렌즈의 위치를 전후, 상하 방향으로 용이하게 조정하여 광원에 대한 광축위치의 이탈을 최소화할 수 있는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈은, 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드와; 상기 레이저 다이오드의 전방에 위치되며 콜리메이터 렌즈가 설치되는 콜리메이터 렌즈 홀더와; 상기 콜리메이터 렌즈 홀더의 전방에 위치되며, 실린드리컬 렌즈가 고정되는 지지부와 하부면이 테이퍼 형상으로 형성되는 고정부를 포함하는 실린드리컬 렌즈 홀더와; 상기 실린드리컬 렌즈 홀더의 고정부가 슬라이딩 이동 가능하게 고정되며, 상기 고정부의 하부면과 대응되는 테이퍼 형상으로 형성되는 서브 프레임과; 상기 실린드리컬 렌즈 홀더를 슬라이딩 이동 가능하게 안내하는 가이드 유닛; 및 상기 실린드리컬 렌즈 홀더를 상기 서브 프레임상에 고정시키는 체결 유닛;을 포함한다.

또한, 상기 체결 유닛은, 상기 실린드리컬 렌즈 홀더의 고정부를 관통하여 광축 방향으로 연장 형성되는 장공과, 상기 프레임의 상기 장공과 대응되는 위치에 형성되는 스크류 공과, 상기 장공과 스크류 공을 스크류 체결하는 스크류;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 실린드리컬 렌즈 홀더의 하부면과 프레임의 테이퍼 형상은 광 진행방향으로 형성된다.

상기 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 보다 명백해질 것이다. 참고로 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 종래와 그 구성 및 작용이 동일한 참조부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 나타낸 평면도 및 측면도이다.

도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저 다이오드 모듈(100)은, 레이저 다이오드(21), 콜리 메이트 렌즈 홀더(27), 실린드리컬 렌즈 홀더(101) 및 서브 프레임(103)을 포함한다.

레이저 다이오드(21)는, 회로기판상에 설치되어 소정 파장의 레이저 빔을 주사한다.

콜리 메이트 렌즈 홀더(27)는, 이 레이저 다이오드(21)의 전방에 위치되며, 레이저 다이오드(21)로부터 주사된 레이저 빔을 정형화시키는 콜리메이터 렌즈(23)가 설치된다.

실린드리컬 렌즈 홀더(101)는, 콜리메이터 렌즈 홀더(27)의 전방에 위치되며, 레이저 빔을 감광드럼(5)으로 스폿시키는 실린드리컬 렌즈(25)가 고정되는 지지부(101a)와 하부면이 테이퍼 형상으로 형성되는 고정부(101b)를 포함하여 구성된다. 실린드리컬 렌즈(25)는, 콜리메이터 렌즈(27)를 통한 평행광을 부주사 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 만들어주는 것이다.

실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 지지부(101a)는 실린드리컬 렌즈(25)를 광축 방향에 대한 직각도가 변하지 않도록 장착하여, 실린드리컬 렌즈(25)와 서브 프레임(103)간 고정위치를 맞춘다. 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 고정부(101b)는 서브 프레임(103)상에 슬라이딩 이동 가능하게 고정되어 실린드리컬 렌즈(25)와 광축의 위치 편차를 조정할 수 있으며, 그 하부면은 테이퍼 형상으로 형성되며 상부면은 광축과 평행하게 형성된다. 지지부(101a)는 이러한 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 평행한 상부면에 직각으로 설치되거나 일체로 형성된다. 따라서, 지지부(101a)에 장착된 실린드리컬 렌즈(25)와 광축은 직교하게 된다.

한편, 서브 프레임(103)의 실린드리컬 렌즈 홀더(101)와 대향되는 부분은, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 하부면에 대응하는 테이퍼 형상으로 형성되며, 이에 의하여 서브 프레임(103)과 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 결합시 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 상부면이 광축과 평행하게 된다. 이와 같이 형성된 양 부재간 테이퍼 형상에 의하여, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)가 광축 방향으로 이동할 때, 그 테이퍼 형상면을 따라서 상승하거나 하강하게 되며, 지지부(101a)도 광축과 직교하는 방향, 즉 상하로 이동하게 되어 광축과 실린드리컬 렌즈(25)간 광축 위치 편차를 조정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)가 서브 프레임(103)상을 이동할 때, 그 이동을 가이드하도록 가이드 유닛(105)이 구비된다. 가이드 유닛(105)은, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 광축방향을 따라 양측면에 설치되어 실린드리컬 렌즈 홀더(101)가 그 폭방향으로는 오차없이 이동될 수 있게 가이드 한다. 따라서, 고정부(101b)가 가이드 유닛(105)에 의하여 안내되면서 슬라이딩 이동될 때 상, 하로 위치가 조정됨으로써, 광축간 위치 편차가 있는 경우 이를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 체결 유닛(107)은, 실린더 렌즈 홀더(101)의 고정부(101b)를 관통하여 광축 방향으로 연장 형성되는 장공(107a)과 서브 프레임(103)의 장공과 대응되는 위치에 형성되는 스크류 공(107b)과, 장공(107a)과 스크류 공(107b)을 스크류 체결하는 스크류(107c)를 포함한다. 이에 의하여, 실린드리컬 렌즈(25)와 광축간 위치 편차가 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 이동에 의하여 조정된 후, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)가 서브 프레임(103)상에 고정된다.

도 4a 및 도 4b는 실린드리컬 렌즈 홀더와 프레임간의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a에서 실린드리컬 렌즈(25)와 광축간 위치 편차가 있으며, 이에 따라 레이저 빔의 진행방향이 어긋나게 되어 화상불량의 발생원인이 되는 것을 나타내며, 도 4b에서 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 고정부(101b)가 화살표 방향으로 이동함으로써 그 지지부(101a)가 수직방향으로 상승함에 따라 실린드리컬 렌즈(25)와 광축간 위치 편차가 최소화되는 것을 보여준다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저 다이오드 모듈(100)을 구비한 광 주사장치의 작동에 대하여, 도 1, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다.

광 주사장치는 캐비닛 형상의 프레임(10)을 구비하며, 이 프레임(10)의 일측에는 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드 모듈(100)이 위치된다.

이 레이저 다이오드 모듈(100)의 레이저 다이오드(21)에서 주사된 레이저 빔은 콜리메이터 렌즈 홀더(27)에 설치된 콜리메이터 렌즈(23)에 의하여 정형화된다. 이와 같이 정형화된 평행광은 실린드리컬 렌즈(25)를 통과하면서 부주사 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 된다. 이 실린드리컬 렌즈(25)는 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 지지부(101a)에 장착되며, 고정부(101b)가 가이드 유닛(105)에 의하여 안내되면서 슬라이딩 이동될 때 상, 하로 위치가 조정될 수 있다.

이러한 구조를 갖는 레이저 다이오드 모듈(100)의 전방에는 빔을 감광드럼(5)을 향해 전반사시키는 폴리건 미러 조립체(30)가 위치되며, 그리고 레이저 빔을 안정되게 감광드럼(5)에 스폿시키는 f.θ렌즈(40)가 순차적으로 위치된다.

이러한 구성을 갖는 광 주사장치는, 레이저 다이오드(21)로부터 주사된 빔을 콜리메이터 렌즈(23)와 실린드리컬 렌즈(25) 등을 거쳐 폴리건 미러(31)로 주사시키고, 이 폴리건 미러(31)가 고속으로 회전하면서 f.θ렌즈(40)를 통해 감광드럼(5)상으로 스폿시킴으로써 스캐닝 동작을 행하게 된다.

이때, 실린드리컬 렌즈(25)의 중심부와 광축이 일치하지 않는 경우, 체결 유닛(107)의 체결력을 해제한 후, 스크류(107c) 및 가이드 유닛(105)에 의하여 안내되면서 고정부(101b)에 형성된 장공(107a)을 따라 고정부(101b)를 광축방향으로 이동시킨다. 고정부(101b) 및 서브 프레임(103)의 테이퍼 형상에 의하여 지지부(101a)는 상, 하 방향으로 이동되면서 지지부(101a)에 지지된 실린드리컬 렌즈(25)도 함께 이동된다. 이러한 상, 하 방향으로의 이동으로 실린드리컬 렌즈(25)의 중심부와 광축이 일치되면, 실린드리컬 렌즈 홀더(101)의 이동을 멈추고 체결 유닛(107)에 의하여 고정부(101b)를 서브 프레임(103)상에 고정시킴으로써, 실린드리컬 렌즈의 중심과 광축을 일치하도록 레이저 다이오드 모듈을 간단하게 세팅하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 실린드리컬 렌즈의 중심부와 광축에 위치 편차가 있더라도 실린드리컬 렌즈 홀더를 광축방향을 따라 이동시킴으로써 간단하게 그 위치 편차를 최소화 할 수 있으며, 또한, 제조시 실린드리컬 렌즈의 중심이 어긋나는 편심이 발생되어도 이를 조정할 수 있다. 또한, 이에 따라 불량 발생으로 인한 생산성 저하 및 불량품의 폐기에 따른 제작 원가 상승 요인을 억제할 수 있다.

이상, 본 발명을 설명하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 본 발명을 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 전자사진방식 화상형성장치의 광주사 장치를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 종래 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 나타낸 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 나타낸 도면,

도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시도니 레이저 다이오드 모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 레이저 다이오드 모듈 21 : 레이저 다이오드

23 : 콜리메이터 렌즈 25 : 실린드리컬 렌즈

27 : 콜리메이터 렌즈 홀더 100 : 레이저 다이오드 모듈

101 : 실린드리컬 렌즈 홀더 101a : 지지부

101b : 고정부 103 : 서브 프레임

105 : 가이드 유닛 107 : 체결유닛

Claims (3)

1. 레이저 빔을 주사하는 레이저 다이오드;

   상기 레이저 다이오드의 전방에 위치되며 콜리메이터 렌즈가 설치되는 콜리메이터 렌즈 홀더;

   상기 콜리메이터 렌즈 홀더의 전방에 위치되며, 실린드리컬 렌즈가 고정되는 지지부와 하부면이 테이퍼 형상으로 형성되는 고정부를 포함하는 실린드리컬 렌즈 홀더;

   상기 실린드리컬 렌즈 홀더의 고정부가 슬라이딩 이동 가능하게 고정되며, 상기 고정부의 하부면과 대응되는 테이퍼 형상으로 형성되는 서브 프레임;

   상기 실린드리컬 렌즈 홀더를 슬라이딩 이동 가능하게 안내하는 가이드 유닛; 및

   상기 실린드리컬 렌즈 홀더를 상기 서브 프레임상에 고정시키는 체결 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 체결 유닛은,

   상기 실린드리컬 렌즈 홀더의 고정부를 관통하여 광축 방향으로 연장 형성되는 장공과, 상기 서브 프레임의 상기 장공과 대응되는 위치에 형성되는 스크류 공과, 상기 장공과 스크류 공을 스크류 체결하는 스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 테이퍼 형상은 광 진행방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치의 레이저 다이오드 모듈.