KR100584582B1

KR100584582B1 - 광주사장치

Info

Publication number: KR100584582B1
Application number: KR1020030072991A
Authority: KR
Inventors: 키쿠찌쓰쓰무
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2006-05-30
Also published as: KR20040087247A; US6922269B2; US20040196519A1; JP2004309635A

Abstract

출력 품질을 손상시키지 않고, 구성이 간단하며, 저렴한 멀티 빔형의 광주사장치가 개시되어 있다.

이 개시된 광주사장치는 파장이 다른 코히어런트광을 출사하는 복수의 광원을 근접 배치하여 각 광원의 광축이 거의 평행하게 배치되고 각 광축을 중심으로 확산각을 가지고 광을 조사하는 복합 광원과, 이 복합 광원을 구성하는 각 광원의 광축의 대략 중심축 상에 배치되어 복합 광원으로부터의 출사된 광빔을 대략 평행화하는 콜리메이터 렌즈, 콜리메이터 렌즈로부터 출사된 광빔을 집광하는 실린더 렌즈, 및 실린더 렌즈에 의해 집광된 광빔을 노광체의 노광면에서의 주주사 방향으로 주사하는 회전다면경을 포함하는 광학계를 가지고, 복합 광원을 구성하는 각 광원은 기판 상에 각 광원의 여기 발광부가 기체층을 사이에 두고 인접 배치된다.

Description

광주사장치{Light scanning unit}

도 1은 종래의 복합 광원을 나타낸 정면도이다.도 2는 도 1의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 광주사장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 도 2에 도시된 광주사장치에서의 복합 전원을 나타낸 정면도이다.

도 5는 도 4의 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10...복합 광원 12...콜리메이터 렌즈

14...실린더 렌즈 16...회전다면경

18...하프 미러 20...제1 F-θ렌즈

22...제1대역통과필터 24...제2 F-θ렌즈

26...미러 28...제2대역통과필터

30, 32, 60, 62...피노광체 40...F-θ렌즈

42...파장 보정 렌즈 50...이색 미러

100...기판 110, 112...레이저 다이오드 칩

111, 113...여기 발광부 114...기체층

본 발명은 광주사장치에 관한 것으로, 상세하게는 피노광체를 복수개 갖는 칼라 프린터 등의 전자사진장치의 노광장치에 사용하기에 적합한 광주사장치에 관한 것이다.

전자사진방식의 노광장치는, 크게 레이저 다이오드를 이용하는 것과 발광 소자(이하, LED라 함)를 이용하는 것으로 분류할 수 있다. LED를 이용한 노광장치에서는 피노광체에 기입하는 화상의 화소 1도트에 하나의 LED를 대응시켜 노광하도록 하고 있고, 통상은 다수의 LED를 늘어놓은 LED헤드라 불리는 광원을 사용한다.

이 광원은 LED가 복수개 형성된 LED 칩을 기판 상에 늘어 놓아 다수의 LED열을 형성하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 대해서는 일본국 공개특허공보 특개평10-35011호(발명의 명칭 : 발광다이오드 및 그 제조방법, 공개일 : 1998년 2월 10일)에 개시되어 있다. 이 개시된 장치는 LED와 피노광체의 피노광면 사이에는 광학계를 배치하여 결상면 상에 광을 집광시켰다.

또한, 레이저 다이오드를 이용하는 노광 장치에서는 하나의 레이저 빔을 광주사 수단을 이용하여 피노광체의 노광면 상의 주주사 방향으로 주사한다.

이 노광 장치에서는 피노광면 상에서 동일한 주사 속도 및 빔 형상을 유지하기 위해 F-θ렌즈를 이용한다. 이와 같은 구성에 대해서는 일본국 공개특허공보 특개평9-96769호(발명의 명칭 : 광주사장치의 광축조정방법, 광축조정장치 및 광주사장치, 공개일 : 1997년 4월 8일)에 개시되어 있다.이 개시된 장치를 살펴보면, 레 이저 다이오드로부터 출사된 레이저 빔은 확산광이기 때문에 콜리메이터 렌즈에 의해 평행광으로 한다. 이 평행광은 슬릿 등에서 빔 형상이 제한되고, 실린더 렌즈로 회전다면경의 반사면 상에서 부주사 방향으로 집광시킨다. 이어서 광주사 수단인 회전다면경에 주주사 방향으로 주사된 광이 F-θ렌즈(또는 렌즈군)에 의해 피노광체의 노광면 상에 집광되고, 등속 주사된다.

상기한 노광장치 중 발광 소자를 이용하는 것에서는 노광 장치를 소형화할 수 있는 이점이 있다. 그러나, (1) 다수의 LED 칩을 기판 상에 정밀하게 배치해야 하고, (2) 회로가 복잡하며, (3) 광학계의 특성상, LED 칩과 피노광체의 노광면에 이르는 광학계의 거리가 정밀해야 하고, (4) LED 칩간의 광량의 불균일 정도가 크기 보정이 필요하다는 등의 문제점이 있다.또한, 레이저 다이오드를 광원으로 하여 회전다면경 등으로 주사하는 광학계는 하나의 광원을 주사하기 위해 노광면에서의 광량 얼룩이 적고, 회로가 단순하며, 광택적으로 초점 심도가 깊기 때문에 노광면과의 거리 정밀도가 비교적 낮은 등의 이점이 있다. 한편, 최근 전자 사진 프린터는 칼라화가 급속히 진행하고 있다. 특히 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙의 4색의 화상을 하나의 화상으로 모으기 위해 종래의 블랙/화이트에 비하여 4회 화상을 형성할 필요가 있다.

전자 사진 방식의 칼라 프린터에서는 싱글 패스 방식과 멀티 패스 방식의 2종류가 있다. 싱글 패스 방식은 1 드럼에 1 노광장치를 장착하고, 4색의 현상기에서 각각 현상하여 중간 전사체 등에 화상을 중첩하여 일괄적으로 종이로 전사하는 방식이다.

멀티 패스 방식은 4개의 현상기와 4개의 노광 장치, 4색의 현상기를 장착하여 기구적으로는 종래의 블랙/화이트 방식의 프린터를 4개 중첩한 구조가 된다.

싱글 패스 방식은 4회 화상을 중첩하기 위해 출력 속도가 1/4가 되어, 저속이 되는 점과, 현상기 등을 이동하는 기구가 복잡하다는 문제점이 있다. 하지만, 드럼, 노광 장치를 하나로 구성할 수 있는 이점이 있다.

멀티 패스 방식은 인쇄 속도가 빠르지만, 노광 장치나 감광체가 4개 필요하여 복잡해지는 단점이 있었다.

그런데, 동일 기판 상에 복수의 파장의 다른 광빔을 출사하는 레이저 다이오드를 형성한 복합 광원이 종래로부터 각종 장치에서 사용되고 있다. 특히 광픽업에서는 다른 파장의 광빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 갖는 복합 광원을 광원으로서 사용하고, 각각 다른 광학계에서 다른 미디어에 대하여 데이터의 읽고 쓰기가 행해지고 있었다.

따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 하나의 기판(50) 상에 복수의 레이저 다이오드 칩(60, 62)를 반도체 프로세스에 일체적으로 형성하여 원가 절감을 꾀하여 왔다. 여기서, 도 1은 복합 전원의 정면도이고, 도 2는 그 측면도이며, 60A, 62A는 여기 발광부이다.

이와 같은 복합 광원을 사용하는 광픽업에서는 동시에 하나의 기록매체 만을 탑재할 수 있다. 따라서, 그 기록매체의 종류를 인식한 후, 그 기록매체에 기입된 데이터의 재생에 사용되는 파장의 광빔을 출사하는 레이저 다이오드는 연속 발광시키고, 사용되지 않는 파장의 광빔을 출사하는 레이저 다이오드는 소등하고 있다.

한편, 상술한 복합 전원을 광 프린터에서 사용하는 경우는 복수의 피노광체(감광 드럼)에 다른 화상 정보를 동시에 기입할 필요가 있기 때문에, 파장이 다른 복수의 광빔을 출사하는 레이저 다이오드를 동시에 구동하여 발광시킬 필요가 있다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 동일 기판 상에 형성된 인접하는 2개의 레이저 다이오드를 동시에 구동하는 경우에 인접하는 레이저 다이오드의 크로스 토크의 영향을 받아 발광 특성이 열화되는 경우가 있다. 이는 발열에 의한 발광부 재료의 특성 변화나 전극 등의 회로의 저항치 변화에 의해 발광 특성이 변화되어 버리는 것 등이 원인이다.

따라서, 동일 기판 상에 형성된 파장의 다른 광빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 갖는 복합 광원을 프린터의 광원으로서 이용하는 경우, 복수의 레이저 다이오드를 동시 구동하여 발광 시키면 인쇄 품질이 열화되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 멀티 패스 방식의 전자 사진 칼라 프린터의 노광 장치의 단점을 감안하여 안출된 것으로서, 파장이 다른 광빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 갖는 복합 광원을 프린터의 광원으로서 이용하고, 복수의 레이저 다이오드를 동시에 구동하는 경우에도 출력 품질을 손상시키지 않으면서도, 구성이 간단하고, 가격이 저렴한 멀티 빔형 광주사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위여, 본 발명에 따른 광주사장치는, 파장이 다른 코 히어런트 광을 출사하는 복수의 광원을 근접 배치하여 각 광원의 광축이 거의 평행하게 배치되고 각 광축을 중심으로 확산각을 가지고 광을 조사하는 복합 광원과; 상기 복합 광원을 구성하는 각 광원의 광축의 대략 중심축 상에 배치되어 상기 복합 광원으로부터의 출사된 광빔을 거의 평행화하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈로부터 출사된 광빔을 집광하는 실린더 렌즈와, 상기 실린더 렌즈에 의해 집광된 광빔을 노광체의 노광면에서의 주주사 방향으로 주사하는 회전다면경을 포함하는 광학계;를 구비하고, 상기 복합 광원을 구성하는 각 광원은, 기판 상에 상기 각 광원의 여기 발광부가 기체층을 사이에 두고 인접 배치되는 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명에 따른 복합 광원은, 복수의 다른 광원으로서의 레이저 다이오드 칩을 상기 기판 상에 접착함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 복합 광원을 구성하는 각 광원으로서의 각 레이저 다이오드 칩을 반도체 기판 상에 순차적으로 재료를 적층하여 형성하고, 상기 각 레이저 다이오드 칩의 여기 발광부 사이는 적층시키지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 복수의 레이저 다이오드 칩의 인접하는 레이저 다이오드 칩 사이에 있어서, 그 칩 간격 D2는 10㎛ 이상 1mm 이하이고, 상기 여기 발광부의 간격 D1은 60㎛ 이상 1mm 이하인(단, D1 > D2임) 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광주사장치는 복수(본 실시예 있 어서는 2개)의 다른 파장의 코히어런트 광을 출사하는 복합 광원(10)과, 콜리메이터 렌즈(12)와, 실린더 렌즈(14)와, 회전다면경(16)과, 하프 미러(18)와, 제1 에프-세타(F-θ) 미러(20)와, 제1대역통과필터(22)와, 제2 F-θ렌즈(24)와, 미러(26) 및, 제2대역통과필터(28)를 포함한다.

상기 복합 광원(10)의 구성은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같다. 도 4는 복합 광원(10)의 정면도를 나타낸 것이고, 도 5는 그 측면도를 나타낸 것이다. 복합 광원(10)은 본 실시 형태에서는 2개의 다른 파장의 레이저광(코히어런트 광)을 출사하는 멀티 빔 레이저 다이오드이고, 2개의 다른 파장(예컨대, 파장이 650nm과 780nm)의 광속을 출사하는 2개의 레이저 다이오드 칩(110)(112)(본 발명의 광원에 해당)이 기판(100) 상에 근접 배치되도록 구성되어 있다. 도면부호 111 및 113 각각은 레이저 다이오드 칩(110)(112)에서의 광빔을 출사하는 여기 발광부이다. 여기서, 2개의 레이저 다이오드 칩(110)(112)의 여기 발광부 간격 즉, 광축간 거리(D1)는 바람직하게는 60㎛ 이상 1mm 이하이다. 그리고, 레이저 다이오드 칩(110)(112)의 칩 간격(D2)은 바람직하게는, 10㎛ 이상 1mm 이하이다. 다만, D1>D2의 관계를 만족한다. 이는 상기 복합 광원(10)으로부터 출사되는 복수의 광빔이 하나의 광학계에서 공용화 할 수 있도록 하기 위한 조건이다.

이와 같이 기판(100) 상에 광원으로서의 레이저 다이오드 칩(110)(112) 각각의 여기 발광부(111)(113)가 기체층(114)을 사이에 두고 인접하도록 배치되어 있다.

2개의 레이저 다이오드 칩(110)(112)은 기판(100) 상에 상기 위치 관계가 되 도록 접착되어 있다.

또한, 본 실시예에서는 기판(100) 상에 2개의 레이저 다이오드 칩(110)(112)을 접착하여 기판(100)에 탑재하고 있다. 한편, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 복합 광원을 구성하는 각 광원으로서의 각 레이저 다이오드 칩을 반도체 기판 상에 순차적으로 재료를 적층시켜 형성하고, 상기 각 레이저 다이오드 칩의 여기 발광부 사이는 적층시키지 않도록 하여 복합 광원(10)을 구성하는 등의 변형예가 가능하다.

상기 콜리메이터 렌즈(12)는 복합 광원(10)으로부터 출사된 광빔을 평행광으로 한다.

또한 실린더 렌즈(14)는 회전다면경(16)의 반사면 상에 광빔을 집광시키는 기능을 가진다. 이 실린더 렌즈(14)는 투과하는 광빔에 대하여 피노광체(30)(32)의 부주사 방향으로만 집속 기능을 하도록 파워를 가지고, 주주사 방향으로는 파워를 가지지 않다. 여기서, 피노광체(30)(32)의 부주사방향은 피노광체(30)(32)의 회전 방향을 말하며, 주주사방향은 피노광체(30)(32)의 축방향을 가리킨다. 회전다면경(16)은 구동 수단(미도시)에 의해 일정 각속도로 회전 구동되고, 그 회전에 따라, 입사된 광빔을 피노광체(30)(32)의 피노광면의 주주사 방향으로 주사하는 기능을 가지고 있다.

제1 F-θ렌즈(20)는 단파장(650nm)의 광빔을 피노광체(30)의 피노광면에 집광하고, 등속 주사하도록 조사하는 기능을 갖는다. 또한, 제2 F-θ렌즈(24)는, 장파장(780nm)의 광속을 피노광체(32)의 피노광면에 집광하고, 등속 주사하도록 조사 하는 기능을 가진다. 또한 제1대역통과필터(22)는 단파장(650nm)의 광빔 만을 투과시키는 기능을 가지며, 제2대역통과필터(28)는 장파장(780nm)의 광빔만을 투과시키는 기능을 가지고 있다.

또한, 하프 미러(18)와 제1대역통과필터(22) 및, 하프 미러(18)와 제2의 대역통과필터(28)는 각각 다른 파장마다 광빔을 분리하는 본 발명의 광학 소자에 해당한다. 또한 피노광체(30, 32)는 예컨대 감광체 드럼이고, 구동 수단(미도시)에 의해 부주사 방향으로 회전 구동되게 되어 있다. 상기 구성에 있어서, 복합 광원(10)으로부터 2개의 다른 파장의 광빔이 각각 변조 수단(미도시)에 의해, 다른 화상 등의 정보에 따라 강도 변조되어 출사된다. 이러한 2개의 광빔은 광축을 중심으로 확산각을 가지고 출사된다.복합 광원(10)으로부터 출사된 광빔은 콜리메이터 렌즈(12)에 의해 평행광이 되고, 이 평행광이 된 광빔은 실린더 렌즈(14)에 의해 집속되어 회전다면경(16)의 반사면 상에 집광된다.

회전다면경(16)에 의해 반사된 광빔은 하프 미러(18)에 의해 2분할된다. 이 2분할된 광빔 중 일방의 광빔은 제1 F-θ렌즈(20), 제1대역통과필터(22)를 통해 피노광체(30)의 피노광면에 조사되고, 회전다면경(16)의 회전에 따라 피노광체(30)의 피노광면 상에서 주주사 방향으로 주사된다. 여기서, 제1대역통과필터(22)로부터 단파장(650nm)의 광빔만이 투과되므로, 단파장(650nm)의 광빔이 제1 F-θ렌즈의 작용에 의해 피노광체(30)의 피노광면에 집광되고, 이 피노광면의 주주사 방향으로 등속 주사되게 된다.

또한, 하프 미러(18)에서 2분할된 광빔 중 타방의 광빔은 제2 F-θ렌즈(24), 미러(26), 제2대역통과필터(28)를 통해 피노광체(32)의 피노광면에 조사되고, 회전다면경(16)의 회전에 따라 피노광체(32)의 피노광면 상에서 주주사 방향으로 주사된다. 여기서, 제2대역통과필터(22)로부터 장파장(780nm)의 광빔 만이 투과되기 때문에, 장파장(780nm)의 광빔이 제2 F-θ렌즈(24)의 작용에 의해 피노광체(30)의 피노광면에 집광되고, 이 피노광면의 주주사 방향으로 등속 주사되게 된다.이와 같이 구성함으로써, 피노광체(30)의 피노광면에는 단파장의 광빔에 의해, 피노광체(32)의 피노광면에는 장파장의 광빔에 의해, 각각 다른 화상 등의 정보가 기입되게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 광주사장치는 파장이 다른 복수의 광빔을 출사하는 복합 광원을 광원으로 하며, 광주사장치의 광학계를 파장이 다른 광빔에서 공용화함으로써, 광주사장치의 구성을 간략화할 수 있고, 저렴한 광주사장치를 실현할 수 있다.

또한 복합 광원을 구성하는 복수의 각 광원(레이저 다이오드 칩)은 근접한 상태에서 또한 기판 상에 상기 각 광원의 여기 발광부가 기체층을 사이에 두고 인접하도록 배치되어 있으므로, 인접하는 복수의 광원을 동시 구동하더라도 크로스 토크가 발생하지 않아 출력 품질이 열화되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

파장이 다른 코히어런트 광을 출사하는 복수의 광원을 근접 배치하여 각 광 원의 광축이 거의 평행하게 배치되고 각 광축을 중심으로 확산각을 가지고 광을 조사하는 복합 광원과;

상기 복합 광원을 구성하는 각 광원의 광축의 대략 중심축 상에 배치되어 상기 복합 광원으로부터의 출사된 광빔을 거의 평행화하는 콜리메이터 렌즈와, 상기 콜리메이터 렌즈로부터 출사된 광빔을 집광하는 실린더 렌즈와, 상기 실린더 렌즈에 의해 집광된 광빔을 노광체의 노광면에서의 주주사 방향으로 주사하는 회전다면경을 포함하는 광학계;를 구비하고,

상기 복합 광원을 구성하는 각 광원은,

기판 상에 상기 각 광원의 여기 발광부가 기체층을 사이에 두고 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제1항에 있어서, 상기 복합 광원은,

복수의 다른 광원으로서의 레이저 다이오드 칩을 상기 기판 상에 접착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제1항에 있어서,

상기 복합 광원을 구성하는 각 광원으로서의 각 레이저 다이오드 칩을 반도체 기판 상에 순차적으로 재료를 적층하여 형성하고, 상기 각 레이저 다이오드 칩의 여기 발광부 사이는 적층시키지 않도록 한 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

복수의 레이저 다이오드 칩의 인접하는 레이저 다이오드 칩 사이에 있어서, 그 칩 간격 D2는 10㎛ 이상 1mm 이하이고, 상기 여기 발광부의 간격 D1은 60㎛ 이상 1mm 이하인(단, D1 > D2임) 것을 특징으로 하는 광주사장치.