KR20010090428A - 다중 빔, 다이오드 펌핑 화상 형성 장치 - Google Patents

다중 빔, 다이오드 펌핑 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

하나의 레이저 결정이 대체로 열 혼선 없이 개별적인 시준된 출력을 얻기 위해 다수의 펌핑 광원으로 구동되어, 펌핑 광원의 작용은 상기 결정을 구동하는 다른 구동 광원의 작용과 불리하게 간섭하지 않는다. 즉, 하나의 결정 영역으로부터 나오는 화상 형성 출력은 다른 영역의 화상 형성 출력을 지우거나 또는 변경시키지 않을 것이다.

Description

다중 빔, 다이오드 펌핑 화상 형성 장치{MULTIPLE-BEAM, DIODE-PUMPED IMAGING SYSTEM}
레이저 에너지원을 이용하는 화상 형성 장치는 광섬유 장치를 이용하여 목표점에 레이저 출력을 빈번하게 송출한다. 이는 설계자가 기록 매체에 바로 인접하게 레이저를 물리적으로 위치시켜야 하는 필요성을 없앤다. 예를 들어, 미국 특허 제5,351,617호와 제5,385,092호(이들의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조됨)는 석판 인쇄판 구조물 상에 화상을 인가하는 레이저의 이용을 개시한다. 이들 특허에 개시된 바와 같이, 레이저 출력은 광섬유와 포커싱 렌즈 조립체에 의해 원격 발생되어 기록 블랭크로 보내진다.
많은 형태의 기록 매체 상에 방사선을 초점 맞출때 만족할만한 초점 깊이, 즉 기록 표면 상의 완벽한 초점으로부터 허용 가능한 편차를 유지하는 것이 중요하다. 적절한 초점 깊이는 화상 형성 장치의 구성과 이용에 중요하다. 유효 초점 깊이가 작을수록 정상 사용에 수반될 수 있는 정렬 변화로 인해 기계적 미세 조절에 대한 필요성과 성능 악화에 대한 취약성이 증가한다. 초점 깊이는 출력 빔 발산(divergence)을 최소로 유지함으로써 최대화된다.
렌즈는 렌즈가 수정하는 방사선의 휘도를 변경할 수 없고 렌즈는 광학 경로를 변경시킬 수만 있으므로, 빔 발산을 감소시키려는 광학적 노력 또한 에너지 밀도를 감소시킨다. 따라서, 광학 수정은 초점 깊이와 에너지 손실 사이의 고유한 이율배반성을 나타낸다. 미국 특허 제5,822,345호는 빔 발산은 대체로 거의 없고 상당한 에너지 밀도를 갖는 레이저 방사선을 스스로 방출하는 레이저 결정을 광학적으로 펌핑하는 데에 반도체 또는 다이오드 레이저의 발산 출력을 이용하는 접근법을 개시한다. 레이저 결정은 발산하는 도입 방사선을 보다 높은 휘도를 갖는 단일 모드 출력으로 변환시킨다. 레이저 결정의 출력은 화상 형성 기능을 수행하도록 기록 매체의 표면 상에 초점 맞춰진다.
미국 특허 제5,822,345호에 설명된 장치는 각 다이오드 펌핑 광원에 대해 분리된 결정을 채용한다. 이는 레이저 결정의 성질과 그 작동으로 인해 통상 필요하다. 광학적 여기의 부재 시에 이들 광학-이득 결정으로부터 형성된 공진 캐비티는 편평한 단일체(monolith)이다. 그러나, 광학 에너지가 이러한 결정의 단부면으로 송출되면, 이 면과 대향 면은 굽혀지며 이는 벌크 열 렌징(bulk thermal lensing) 효과라 한다. 회절이 제한된 광원의 출력 발산에 가능한 한 근접한 출력 발산을 갖는 (바람직하게는 최하위 순위 기본 TEMOO모드인) 작동의 단일 횡단 모드를 얻기 위해, 결정은 벌크 열 렌징의 원인이 되는 설계에 의해 실시되어야 한다.
이러한 현상은 단일 레이저 결정으로부터 다수의 독립적인 출력을 얻는 것을 더욱 어렵게 만든다. 각 펌핑 광원의 에너지가 결정면들 중 하나 상의 별개의 영역에 제한된다 하더라도, 하나의 영역 내로 레이저를 송출하는 데 요구되는 열 렌징 작용은 통상 다른 영역에 영향을 미쳐서 상호 간섭으로 이어진다. 이 상태는 "열 혼선(crosstalk)"으로 알려져 있다. 따라서, 종래 기술의 현 상태는 각 레이저 채널에 대해 분리된 결정을 사용하는 것을 제안해서, 결정과 그 장착에 대해서 뿐만 아니라 분리된 포커싱 조립체에 대해서도 추가되는 비용으로 이어진다.
또한, 미국 특허 제5,351,617호와 제5,385,092호 (그리고 보다 적절하게는 미국 특허 제5,764,274호)에 설명된 구성은 광섬유에 다이오드 레이저 패키지를 영구적으로 부착하는 것을 고려한다. 이는 섬유의 단부면 내로의 레이저 에너지의 효율적 결합에 대한 필요에서 기인한다. 따라서, 구성 요소들은 작동 중에 그들 사이의 정렬이 교란되지 않게 유지되도록 영구적으로 결합된다. 다이오드가 고장이 나면 다이오드 뿐만 아니라 전체 광섬유 조립체가 교체되어야 한다. 이러한 요구는 섬유가 용이하게 분리 및 교체되는 SMA 커넥터 등을 이용하는 포커싱 조립체에 결합되므로, 미국 특허 제5,764,274호에 설명된 장치에 있어서 중요하지 않다. 그러나, 접근이 더 어렵운 섬유 출력부를 갖거나 또는 더 많은 관련 장착 작업이 요구되는 장치에 있어서, 광섬유의 입력측에 영구적인 다이오드 부착은 명백하게 바람직하지 못한 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 디지털 인쇄 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 석판 인쇄(lithographic printing) 부재와 같은 기록 매체의 화상 형성을 위한 시스템에 관한 것이다.
도1은 대표적인 실시예에서 본 발명의 기본 구성 요소의 개략적인 평면도이다.
도2는 실질적인 혼선이 없는 네 개의 분리된 입력을 수신하도록 된 결정의등각도이다.
도3은 섬유가 구조체 내에 부분적으로 삽입되어 있는 상태에서의, 광섬유를 레이저 펌핑 다이오드에 제거 가능하게 결합하기 위한 제1 구조체의 단면도이다.
도4은 섬유가 구조체로부터 제거되어 있는 상태에서의, 광섬유를 구동 다이오드에 제거 가능하게 결합하기 위한 제2 구조체의 단면도이다.
제1 태양에 있어서, 본 발명은 실질적인 열 혼선이 없는 별개의 시준 출력을얻도록 다중 펌핑 광원으로 단일 레이저 결정을 구동하는 능력을 제공한다. 본원에서 사용된 "실질적인 열 혼선"라는 용어의 의미는 화상 형성과 관련된 관점에서 이해되어야 한다. 기본적으로, 하나의 펌핑 광원의 작용은 동일한 결정을 구동하는 다른 펌핑 광원의 작용을 불리하게 간섭하지 않는다. 즉, 하나의 결정 영역으로부터 방출된 화상 형성 출력은 다른 영역의 화상 형성 출력을 지우거나 변경시키지 않는다. 본 출원은 또한 "화상 형성 출력"을 구성하는 것에도 관련된다. 석판 인쇄 환경에 있어서, "화상 형성 출력"은 잉크 또는 유체에 대해 (판의 성질에 따라) 잉크가 접착되지 않는 판의 친화력을 변경시키는 인쇄 판 상의 화상 스폿(spot)을 생성한다. 따라서, 레이저 출력이 판에 물리적 영향을 다소 주더라도, 판이 사용될 때 그 영향이 석판 인쇄 기능 결과로 변화되지 않는다면 "화상 형성 출력"이 아니다. 결과적으로, 화상 형성 출력의 수준에 이르지 못하는 사소한 열 혼선 (또는 그의 소멸(defeat))은 "실질적 열 혼선"으로 보지 않는다.
본 발명의 이러한 태양에 따르면, 열 렌징(lensing)과 관련된 열을 특정 결정 영역으로 제한하는 것 뿐만 아니라 이들 영역을 가능한 한 가장 높은 정도로 열기계학적으로(thermomechanically) 분리시키기 위한 수단이 취해진다. 따라서, 제1 실시예에서, 레이저 결정의 전방면 (즉, 펌핑 광원과 대면하는 측면)에는 일련의 평행한 홈들과, 홈들에 수직으로 결정의 전방면을 가로질러 연장되는 한 쌍의 이격된 금속 스트립이 제공된다. 스트립과 홈은 이들이 한정하는 영역을 열기계학적으로 분리시키고, 펌핑 광원 출력이 스트립과 홈에 의해 경계가 형성된 영역의 중심의 전방 결정면에 부딪치도록 펌핑 광원과 정렬된다.
이러한 형태의 구성은 결정으로 펌핑 에너지를 유도하는 섬유의 영구적인 장착을 포함한다. 따라서, 제2 태양에 있어서, 본 발명은 섬유의 입력 단부에 펌핑 레이저 다이오드의 제거 가능한 부착을 제공한다. 일 실시예에서, 이는 사파이어 창과, 창에 대해 섬유의 (입력) 단부면을 위치시키는 장착부를 이용하여 수행된다. 다른 실시예에서, 펌핑 레이저 출력은 결정의 전방면에 대해 맞대어지는 다른 단부면을 갖는 섬유 내로 결합된다.
예를 들어, 적절한 장치는 레이저 다이오드와, 레이저 다이오드와 연결된 (예를 들어, 다이오드 출력 슬릿에 영구적으로 부착된) 마이크로렌즈와, 일 측면이 마이크로 렌즈와 연결된 (예를 들어, 다이오드 슬릿에 대향하는 렌즈에 영구적으로 부착된) 사파이어 창과, 단부면이 사파이어 창의 자유면과 접촉하여 레이저 다이오드로부터 섬유의 단부면으로 연장되는 연속 광 경로를 생성하도록 광섬유를 제거 가능하게 수용하는 장착부를 포함한다. (예를 들어, SMA 커넥터와 같이) 섬유를 동축적으로 둘러싸는 나사산이 형성된 칼라를 포함하는 커넥터 내에 유지되는 광섬유용으로 적절한 장착부는 칼라를 수용하기 위한 외부 나사산을 갖는 튜브형 스템과, 통과하는 섬유를 수용하는 보어를 포함한다. 사파이어 창은 장착부의 후방에 위치되고, 장착부 내의 요소들의 관계는 섬유가 커텍터 내로 또는 커넥터를 넘어서 돌출하는 거리, 즉 커넥터가 부착되었을 때, 섬유의 단부면이 사파이어 창의 자유면과 확실하게 접촉하는 것을 보장하는 거리에 기초한다.
제3 태양에 있어서, 본 발명은 화상 형성 인공물을 감소시키기 위해 화상 형성 장치의 전형적인 어레이 구조를 이용한다. 본 발명의 이러한 태양은 (예를 들어, 각 그룹이 다중 출력을 생성하는 다중 펌핑 레이저 결정으로 구성된) 하나 이상의 그룹으로 조직되고 회전 드럼 상에 초점이 맞춰지는 화상 형성 출력의 모든 시리즈에 적합하다. 드럼이 회전하는 각 시간마다, 그룹의 각 출력은 (인가되는 화상에 대응하는 데이터에 따라) 화상 포인트의 칼럼 또는 "띠(swath)"를 생성한다. 인접한 띠들 사이의 거리는 화상 해상도에 대응하고, 출력은 드럼이 회전을 종료하는 각 시간마다 다음 띠를 시작하는 양만큼 인덱싱된다. 본 발명은 특정 출력과 관련된 가시적 인공물의 주기성을 혼란시키기 위해 가변 인덱싱을 사용하고, 이에 의해 시각 충격을 감소시킨다. 특히, 레이저 결정의 각 그룹의 출력은 각 그룹 내의 인접한 출력 빔들 사이의 영역이 완전히 스캐닝될 때까지 해상도 거리만큼 먼저 인덱싱된다. 그 다음, 각 그룹이 그룹의 첫번째와 마지막 출력 사이의 훨씬 더 큰 거리만큼 인덱싱되거나 (또는 출력 그룹에 의해 스캐닝된 화상 형성 영역의 축방향 폭에 의해 드럼 상의 기록 매체에 대해 표시된) 후에, 각 그룹은 전처럼 해상도 거리만큼 다시 인덱싱된다. 이러한 과정은 인접한 그룹들 사이의 화상 형성되지 않은 모든 영역이 완전히 스캐닝될 때까지 계속된다.
첨부된 도면을 참고하여 이하 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명의 장점 및 특징이 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 기본적인 구성 요소들이 개략적을 도시되어 있다. 석판 인쇄판 블랭크 또는 다른 그래픽-기술 구조물과 같은 기록 매체(50)가 화상 형성 과정 중에 지지체에 부착된다. 도시된 실시예에서, 그러한 지지체는 기록 매체(50)가 둘러싸여서 화살표에 의해 지시된 것처럼 회전하는 실린더(52)이다. 필요하다면, 실린더(52)는 종래의 석판 인쇄기의 설계에 간단하게 합체될 수 있어서, 인쇄기의 인쇄판 실린더로서 사용된다. 실린더(52)는 프레임 내에 지지되어 표준 전기 모터 또는 다른 종래의 수단에 의해 회전된다. 실린더(52)의 모난 부분이 검출기(55)에 연결된 샤프트 엔코더에 의해 모니터된다. 이하에서 설명되는 본 발명의 광학 요소들은 리드 스크루 상에서 이동하기 위한 기록 헤드와 실린더(52)가 회전할 때 기록 매체(50)를 횡단하는 안내 바 조립체 내에 장착될 수 있다. 기록 헤드의 축방향 이동은 스테퍼 모터의 회전으로부터 발생되고, 이는 리드 스크루를 회전시키며 실린더(52) 위에서의 각 경로 이후에 기록 헤드를 인덱싱한다.
화상 형성 방향 스캐닝을 실행하기 위해 기록 매체(50)에 부딪히는 화상 형성 방사선은 일련의 펌핑 레이저 다이오드(60)에서 시작되고, 이들 다이오드들 중네 개가 대표적으로 D1, D2, D3, D4로 표시되어 있다. 이하에서 논의될 광학 요소들은 레이저 출력을 작은 크기로서 기록 매체(50) 상으로 집중시켜서, 높은 효과적인 에너지 밀도를 생성한다. 제어기(65)가 레이저(60)의 출력이 기록 매체(50)에 대향하는 적절한 지점으로 유도될 때 화상 형성 분출을 생성하도록 (이하에서 더욱 상세히 설명될) 전체적으로 67로 표시된 일련의 레이저 구동기를 작동시킨다.
제어기(65)는 두 개의 공급원으로부터 데이터를 수신한다. 실린더(52)의 모난 부분은 레이저 출력에 대해서 검출기(55)에 의해 계속적으로 모니터되고, 검출기는 그러한 위치를 표시하는 신호를 제어기(65)에 제공한다. 또한, (예를 들어, 컴퓨터와 같은) 화상 데이터 공급원(70) 또한 데이터 신호를 제어기(65)에 공급한다. 화상 데이터는 기록 매체(50) 상에서 화상 스폿이 기록될 지점을 한정한다. 따라서, 제어기(65)는 기록 매체(50)의 스캐닝 중에 적절한 시간에 적절한 레이저 구동기를 작동시키기 위해 (검출기(55)에 의해 보고된) 레이저(60) 및 기록 매체(50)의 초점이 맞춰진 출력의 순간 상대 위치를 화상 데이터와 연관시킨다. 이러한 장치를 실시하는 데 필요한 구동기 및 제어 회로는 스캐너 및 플로터 기술 분야에 널리 알려져 있고, 적절한 설계는 미국 특허 제5,385,092호 및 미국 특허 제5,174,205호에 설명되어 있으며 이들 모두는 본원에서 전체적으로 참조되었다.
각 레이저(60)의 출력은 광섬유(721, 722, 723, 724)에 의해 섬유를 수용하기 위해, 일련의 평행한 홈(77)들을 갖는 정렬 벤치(75)로 안내된다. 금속 또는 실리콘과 같은 재료로부터 제조될 수 있는 벤치(75)는 레이저(60)의 출력을 레이저 결정(80)의 전방면(80f) 상에서 적절한 지점으로 유도하도록 레이저 결정과 정렬된다. 이하에서 설명될 레이저 결정(80)의 구조 때문에, 각 레이저(60)는 실질적인 열 혼선 없이 레이저 결정(80)으로부터 분리된 출력을 방출한다.
그것은 기록 매체(50)에 실제로 도달하는 결정(80)의 방출이다. 제1 렌즈 어레이(82)는 결정(80) 상으로 레이저 출력(D1- D4)을 집중시키고, 제2 렌즈 어레이(84)는 포커싱 렌즈(85) 상으로 결정(80)으로부터의 출력을 집중시킨다. 포커싱 렌즈는 결국 입사 빔을 더 집중시켜서 기록 매체(50)의 표면 상에서 상호 근접하게 모으기 위해 입사 빔을 축소시킨다. 결정(80)으로부터의 빔들 사이의 초기 피치 또는 간격(P)과 기록 매체(50) 상에서 이들의 최종 간격 사이의 관계는 Pf= P/D에 의해 주어지고, 여기서 Pf는 최종 간격이고 D는 렌즈(85)의 축소 비율이다. 예를 들어, 벤치(75)의 홈(77)들은 400 ㎛로 이격될 수 있고, 이는 또한 피치(P)를 결정한다. 렌즈(85)의 축소 비율은 4:1이고, 스폿들은 기록 매체(50)의 표면 상에서 100 ㎛로 이격된다.
현재 이용 가능한 레이저 결정의 특성이 주어지면, 결정 마다 네 개의 펌핑 광원이 양호한 구조이다. 그러나, 다른 구조도 당연히 가능하다. 상용의 화상 형성 장치 대부분은 네 개이상의 동시에 작동 가능한 레이저 빔을 필요로 한다. 따라서, 동일하거나 분리된 광학 요소(82, 85)를 통해 초점이 맞춰지고 모두가 동일한 리드 스크루에 의해 전진되는 (예를 들어, 각각이 네 개의 펌핑 입력을 수신하는) 다중 결정을 갖는 기록 헤드를 채용할 수 있다. 일련의 다중 펌핑 레이저 결정을 사용하는 것 또한 이하에서 설명되는 것처럼, 화상 형성 인공물을 최소화하는 데 양호하다.
다양한 레이저 결정이 요구되는 화상 형성 파장으로 효과적으로 레이저를 방출시키며 시준된 출력을 생성하는 한 본 발명에서 사용될 수 있다. 양호한 결정은 통상 Nd:YVO4, Nd:YLF, Nd:YAG 결정을 포함하는 네오디뮴(Nd)인 희토류 원소로 도핑된다. 그러나, 유익한 결과가 다른 레이저 결정으로도 획득될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도2를 참조하면, 레이저 결정(80)이 다중 펌핑 광원으로부터의 에너지를 수용하고 이에 응답해서 실질적인 열 혼선이 없이 별개의 출력을 제공하도록 되어 있다. 결정(80)은 일련의 평행한 종방향 홈(100) 및 단부면(80f) 내로 절결된 횡방향 홈(101)을 갖는다. 홈(100, 101)들은 예를 들어, 2 - 10 ㎛의 깊이이며 100 ㎛로 이격될 수 있다. (보통, 결정(80)은 0.5 - 2.0 mm의 두께이며, 편광 벡터(Vp)는 도시된 것처럼 배치되어 있다.)
한 쌍의 금속 스트립(1021, 1022)이 홈(101)에 평행하게 결정(80)의 면(80f)을 가로질러 연장되고, 금속 스트립(1023, 1024)의 대응 쌍이 결정(80)의 후방면을 가로질러 연장된다. 금속 스트립(102)은 예를 들어, 높이가 0.8 ㎛이고 두께가 0.005 ㎛인 금일 수 있고, 진공 증착 또는 다른 적절한 수단에 의해 도포될 수 있다. 이들의 목적은 (본원에서 전체적으로 참조된 1997년 11월 7일에 출원되어 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제08/966,492호에 개시된 것과 같이) 결정(80)의 접촉된 영역들을 히트 씽크 장치에 열적으로 결합시키는 것이다.
홈(100, 101)들은 네 개의 경계가 형성된 영역의 시리즈를 형성한다. 펌핑 레이저의 출력은 바람직하게는 이러한 영역들의 중심점(105)으로 유도된다. 이에 응답해서, 결정(80)은 실질적인 열 혼선이 없이 네 개의 분리된 출력을 생성한다.
레이저 다이오드의 그룹화된 구조는 화상 형성 인공물을 최소화하는 데 유익하게 사용된다. 화상 형성 인공물은 인접한 화상 형성 장치에 의해 화상 형성된 구역들 사이의 경계에서 발생해서 장치간 공간 내에서 약간의 결함을 반사시키는 경향이 있다. 이러한 결함들의 시각 효과는 각 어레이 내의 장치간 공간 및 어레이들 사이의 공간을 상이한 양의 인덱싱을 허용하도록 이용함으로써 감소되거나 제거될 수 있다. 가변 인덱싱은 화상 형성 에러의 주기성을 혼란시켜서, 눈에 덜 띄게 만든다.
예를 들어, 도1에 도시된 어레이가 단일 기록 헤드 내의 다수의 어레이들 중 하나이며, 각 어레이 내의 피치(P)가 400 ㎛이고, 렌즈(85)의 축소 비율이 기록 매체(50)의 표면 상에서 100 ㎛로 이격된 스폿을 생성하도록 4:1이라고 가정해 보자. 또한, 요구되는 도트 해상도 (즉, 기록 매체(50) 상에서 인접한 도트들 사이의 간격)이 20 ㎛이라고 가정해 보자. 실린더(52)가 회전할 때마다, 네 개의 다이오드(60) 각각은 화상 포인트의 칼럼 또는 "띠"를 생성한다. 1회전 후에 어레이는 (해상도 또는 "스폿-피치" 거리인) 20 ㎛만큼 인덱싱되고, (20 ㎛로 이격된 네 개의 칼럼이 도포되도록) 어레이가 네번 인덱싱 된 후에 어레이에 의해 스캐닝된 전체 구역이 화상 형성된다. 그 다음 기록 헤드는 화상 형성 구역의 폭을 나타내는 거리인 300 ㎛만큼 인덱싱된다. 어레이들 사이의 간격이 보통은 구역 폭보다 대체로 크기 때문에, 각 어레이는 스캐닝 과정 중에 다수의 구역 폭으로 인덱싱된다. 이러한 (즉, 해상도와 구역 폭 거리 모두에서의) 가변 인덱싱 때문에, 화상 형성 에러는 통상 예를 들어, 장치들이 해상도 거리에 의해서만 인덱싱되는 시스템과 비교해서 눈에 덜 띈다.
도3은 레이저 다이오드(D1- D4)들 중 하나를 그들 각각의 섬유(721- 724, 도1 참조)에 제거 가능하게 결합시키는 것을 용이하게 하는 제1 장착 구조체를 도시한다. 구조체(150)는 레이저 다이오드(155)의 출력을 다이오드에 영구적으로 부착될 필요가 없는 광섬유의 단부면으로 안내한다. 장착 구조체(150)는 다이오드 패키지(155)를 수용하기 위한 내부 공동을 갖는 하우징(158)을 포함하고, 다이오드 패키지는 하우징 내에 영구적으로 부착된다. 하우징(158)은 다이오드(155)에 대한 전기 접속을 용이하게 하는 도시되지 않은 적절한 개구를 포함한다.
다이오드(155)는 레이저 방사선이 방출되는 방출 슬릿(160)을 갖는다. 방사선은 슬릿(16)을 빠져나갈 때 분산되어, 슬릿 에지에서 발산한다. 통상, 단축 또는 "고속"축을 따른 ("개구수" 또는 NA로 표현되는) 분산이 주요 관심사이고, 이러한 분산은 발산-감소 렌즈(165)를 사용하여 감소된다. 양호한 형상은 원통형 렌즈이지만, 그러나 반구형 단면을 갖거나 또는 고속축과 저속축 모두를 교정하는 렌즈와 같은 다른 광학 장치 또한 유익하게 사용될 수 있다.
렌즈(165)는 슬릿(160)에서 다이오드(155)에 직접 접착될 수 있다.렌즈(165)의 전방에서 튜브형 카트리지(170)의 단부에서 유지되는 사파이어 창(168)이 있어서, 카트리지의 단부면을 형성한다. 카트리지(170)는 하우징(158)의 내부 공동 내에 수납되고, 양호하게는 창(168)의 외부면이 원통형 렌즈(165)의 평평면과 접촉하여 (접착될 수도) 있도록 공동 내에 접착된다. 카트리지(170) 및 하우징(158)은 양호하게는 금속이다.
카트리지(170)는 자유롭게 회전하는 나사 칼라(184)를 포함하는 SMA (또는 예를 들어 ST 또는 FC와 같은 유사한) 커넥터 패키지(182) 내에서 종료되는 광섬유 케이블(180)을 수용하는 나사 스템(175)을 포함한다. 케이블(180)은 칼라(184) 내에서 시작해서 칼라를 넘어서 돌출하고, 단부면(180f)에서 종료된다. (광섬유는 케이블(180) 내에 있으며 점선으로 표시되어 있다.) 스템(175)의 길이는 칼라(184)가 스템 위로 완전히 나사 결합된 상태에서 케이블(180)의 단부면(180f)이 사파이어 창(168)의 내부면과 접촉하도록 선택된다. 따라서, 다이오드(155)가 고장나면, 다이오드를 제거하기 위해 광케이블 조립체를 분해할 필요가 없다. 대신에, 광케이블 조립체는 커넥터(182)를 탈착시킴으로써 간단하게 제거되고, 다이오드 구조체가 교체된다.
도4는 레이저 다이오드(D1- D4)들 중 하나를 그들 각각의 섬유(721- 724, 도1 참조)에 제거 가능하게 결합시키는 것을 용이하게 하는 제2 장착 구조체를 도시한다. 다시 한번, 도시된 구조체(200)는 레이저 다이오드(155)의 출력을 다이오드에 영구적으로 부착될 필요가 없는 광섬유의 단부면으로 안내한다. 장착구조체(200)는 다이오드 패키지(155)를 수용하기 위한 내부 공동을 갖는 하우징(210)을 포함하고, 다이오드 패키지는 하우징 내에 영구적으로 부착된다. 하우징(200)은 다이오드(155)에 대한 전기 접속을 용이하게 하는 도시되지 않은 적절한 개구를 포함한다.
다이오드(155)의 방출 슬릿(160)은 다시 원통형 렌즈일 수 있는 발산-감소 렌즈(165)로 유도된다. 렌즈(165)는 하우징(210) 내에 내장된 세라믹 슬리브(218)를 통해 하우징(210)을 빠져나가는 광섬유의 길이(215)에 접착된다. 하나 이상의 안내 슬롯 또는 채널(222)을 내부에 갖는 튜브형 스템(220)이 하우징(210)으로부터 돌출되어 슬리브(218)와 동심을 이룬다. 광섬유 케이블(180)은 (커넥터(225)가 스템(220) 내에 간편하게 수용될 수 있도록) 스템(220)의 내부 직경과 대체로 정합하는 직경을 가진 림(rim) 또는 플랜지를 구비한 단부(227)를 갖는 커넥터(225) 내에서 종료된다. 핀(230)이 플랜지(227)로부터 반경방향으로 돌출되어, 커넥터(225)가 스템(220) 내에서 축방향으로 이동할 때 안내 슬롯(222) 내에 끼워 맞춰진다. 케이블(180) 내에 유지되는 광섬유는 커넥터(225) 내에 내장된 세라믹 슬리브(235)를 통해 커넥터(225)로부터 시작된다.
안내 슬롯(222)의 깊이는, 핀(230)이 슬롯의 종단(終端)부에 도달하기 전에 세라믹 슬리브(235)의 단부면이 슬리브(218)의 단부면과 기계적으로 접촉해서 광섬유(215)를 케이블(180) 내에서 유지되는 광섬유와 정렬시키도록 선택된다. 하나 또는 양쪽 단부면이 연결부를 통한 적절한 광 전달을 보장하기 위해 (예를 들어, 디카하이드로나프탈렌(decahydronaphthalene)의 시스트랜스 혼합물과 같은)굴절율-정합 유체로 코팅될 수 있다.
상용 인쇄 환경의 심한 진동에도 불구하고 슬리브(218, 235)들의 단부면들 사이의 기계적 접촉의 유지를 보장하기 위해서, 커넥터(225)는 일단부가 플랜지(227)에 대해 접하는 스프링(237)을 구비할 수 있다. 스프링(237)의 타단부는 장착 구조체(200)를 향해 압박되는 (도시되지 않은) 기계 부재에 의해 결합된다. 결과적으로 스프링(237)의 스프링 상수에 의해 크기가 결정된 축방향 힘이 플랜지(227)로 전달되어, 슬리브(218, 235)들의 단부면들 사이의 접촉을 유지한다. 스프링(237)의 스프링 상수는 슬리브(218, 235)의 손상, 또는 다부면들의 기울어짐 또는 이동이 없이 신뢰할 수 있는 접촉을 보장하기 위해 선택된다.
따라서, 다양한 디지털 화상 형성 환경에 적용 가능한 다중 빔, 다이오드 펌핑 레이저 시스템의 설계 및 작동에 대한 새롭고 유용한 접근법을 개발했다는 것을 알 수 있다. 본원에서 사용된 용어 및 표현은 제한적이지 않게 설명하는 용어들로 사용되었으며, 이러한 용어 및 표현을 사용하는 데 있어서 도시되고 설명된 특징 또는 특징의 일부의 등가물을 배제하는 것이 아니며, 다양한 변경이 청구된 발명의 범위 내에서 가능하다는 것을 알 수 있다.

Claims (21)

  1. a) 각 어레이의 광원들은 광원 이격 거리만큼 서로로부터 이격되어 출력을 발생시키며, 각 어레이는 제1 광원과 마지막 광원 사이의 거리와 같은 구역 폭을 갖는, 다수의 화상 형성 출력 광원을 각각 포함하는 적어도 하나의 어레이와,
    b) 스폿 피치 거리만큼 이격된 일련의 화상 형성 스폿들로서 기록 구조물에 출력을 초점맞추기 위한 수단과,
    c) 상기 광원 이격 거리를 통해 각 어레이를 인덱싱함으로써 이미지 스폿들을 연속 증분으로 스폿 피치 거리를 통해 이동시키기 위한 수단과,
    d) 상기 광원 이격 거리를 통한 인덱싱을 따라 구역 폭만큼 각 어레이를 인덱싱하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인접 어레이들의 대응 광원은 어레이 이격 거리만큼 이격되고, 상기 어레이 이격 거리는 구역 폭의 수배만큼 어레이가 인덱싱될 수 있도록 구역 폭보다 충분히 큰 것을 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원들은 동일선 상에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록 구조물을 지지하기 위한 회전 가능 드럼과, 화상을 표시하는 패턴으로 상기 광원들을 선택적으로 작동시키기 위한 수단을 더 포함하며,
    상기 어레이는 기록 구조물의 화상 형성 영역의 광원들에 의해 스캐닝을 수행하도록 드럼의 완전한 회전에 따라 인덱싱되는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초점 맞춤 수단은 축소 배율을 가지며, 상기 광원 이격 거리는 축소 배율에 의해 결정된 양만큼 스폿 피치 거리를 초과하는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  6. 다수의 방사 펌핑 광원과,
    상기 펌핑 광원들에 응답하여 저 분산 방사를 발생시켜 실질적인 열 혼선 없이 각 펌핑 광원에 응답하여 별개의 출력을 발생시키기 위한 레이저 결정과,
    기록 면에 상기 결정으로부터의 출력을 초점맞추기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  7. 제6항에 있어서, 네 개의 방사 펌핑 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 레이저 결정은 전방면 및 후방면을 가지며, 상기 전방면은 펌핑 광원들에 대향되며 내부에 일련의 평행한 홈들을 가지며, 펌핑 광원들은 홈들 사이에서 전방면에 부딪히는 출력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서, 홈들에 수직하게 전방면을 가로질러 연장되는 한 쌍의 이격된 금속 스트립을 더 포함하며, 펌핑 광원 출력은 금속 스트립들 사이에서 전방면에 부딪히는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 홈들에 수직하게 후방면을 가로질러 연장되는 한 쌍의 이격된 금속 스트립을 더 포함하며, 결정 출력은 금속 스트립들 사이의 전방면으로부터 나오는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  11. 제6항에 있어서, 출력은 어레이로 구성되고 출력 광원 이격 거리만큼 서로로부터 이격되며, 상기 어레이는 제1 광원과 마지막 광원 사이의 거리와 동일한 구역 폭을 가지며,
    상기 장치는, 스폿 피치 거리만큼 이격된 일련의 화상 형성 스폿들로서 기록 구조물에 출력을 초점맞추기 위한 수단과, 광원 이격 거리를 통해 어레이를 인덱싱함으로써 연속 증분으로 스폿 피치 거리를 통해 이미지 스폿들을 이동시키는 수단과, 광원 이격 거리를 통한인덱싱을 따라 구역 폭만큼 어레이를 인덱싱하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 어레이는 구역 폭의 수배만큼 인덱싱되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  13. 제11항에 있어서, 출력은 동일선 상에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기록 구조물을 지지하기 위한 회전 가능 드럼과, 화상을 표시하는 패턴으로 상기 광원들을 선택적으로 작동시키기 위한 수단을 더 포함하며,
    상기 어레이는 기록 구조물의 화상 형성 영역의 광원들에 의해 스캐닝을 수행하도록 드럼의 완전한 회전에 따라 인덱싱되는 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  15. 제6항에 있어서, 레이저 결정은 Nd:YVO4인 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  16. 제6항에 있어서, 레이저 결정은 Nd:YLF인 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  17. 제6항에 있어서, 레이저 결정은 Nd:YAG인 것을 특징으로 하는 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 장치.
  18. 광섬유를 다이오드에 제거 가능하게 결합시키는 것을 용이하게 하는 레이저 다이오드 패키지에 있어서,
    레이저 다이오드와,
    레이저 다이오드와 연결된 마이크로렌즈와,
    제1 및 제2 측면을 가지며 제1 측면이 마이크로렌즈와 연결된 사파이어 창과,
    단부면이 사파이어 창의 제2 면과 접촉하도록 광섬유를 제거 가능하게 수납하고 광섬유가 이렇게 수납되면서 연속 광 경로가 레이저 다이오드로부터 광섬유의 단부면까지 연장되도록 하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 광섬유는 광섬유를 동심으로 둘러싸는 나사 슬리브를 포함하는 커넥터 내에 유지되며,
    광섬유를 제거 가능하게 수납하기 위한 수단은, 광섬유를 수납하기 위한 구멍 및 슬리브를 수납하기 위한 외부 나사를 갖는 튜브형 스템과, 사파이어 창을 포함하고 슬리브가 스템의 외부 나사에 수납되면서 광섬유의 단부면이 사파이어 창의 제2 면과 접하게 되도록 스템으로부터 이격된 후방벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  20. 광섬유 연장부를 다이오드에 제거 가능하게 결합시키는 것을 용이하게 하는 레이저 다이오드 패키지에 있어서,
    레이저 다이오드와,
    레이저 다이오드와 연결된 마이크로렌즈와,
    제1 및 제2 단부를 가지며 제1 단부는 마이크로렌즈를 나오는 방사를 받으며 제2 단부는 패키지로부터 나오는 연결 광섬유와,
    연결 광섬유의 제2 단부와 광섬유 연장부의 일단부를 정렬하여 그 사이의 접촉을 유지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 패키지.
  21. 각 어레이의 광원들은 광원 이격 거리만큼 서로로부터 이격되어 출력을 발생시키며, 각 어레이는 제1 광원과 마지막 광원 사이의 거리와 동일한 구역 폭을 갖는, 다수의 화상 형성 출력 광원을 각각 포함하는 적어도 하나의 어레이에 의해 레이저 응답 기록 구조물 화상 형성 방법에 있어서,
    스폿 피치 거리만큼 이격된 일련의 화상 형성 스폿들로 기록 구조물에 출력을 초점맞추는 단계와,
    광원 이격 거리를 통해 각 어레이를 인덱싱함으로써 이미지 스폿이 연속 증분으로 스폿 피치 거리를 통해 이동되는 단계와,
    광원 이격 거리를 통한 인덱싱을 따른 구역 폭에 의해 각 어레이를 인덱싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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