KR200447902Y1 - 마이크로 전자 기계 시스템 발진 레이저 스캐닝 유닛 - Google Patents

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KR200447902Y1 KR2020070018133U KR20070018133U KR200447902Y1 KR 200447902 Y1 KR200447902 Y1 KR 200447902Y1 KR 2020070018133 U KR2020070018133 U KR 2020070018133U KR 20070018133 U KR20070018133 U KR 20070018133U KR 200447902 Y1 KR200447902 Y1 KR 200447902Y1
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Abstract

마이크로 전자 기계 시스템 제어 모듈과 프리스캔 모듈과 포스트스캔 모듈로 구성된 마이크로 전자 기계 시스템 발진 레이저 스캐닝 유닛(LSU)이 개시된다. 마이크로 전자 기계 시스템 제어 모듈은 레이저 소스와 마이크로 전자 기계 시스템 발진 미러로 구성된다. 레이저 소스와 마이크로 전자 기계 시스템 발진 미러는, 레이저 빔이 타깃면의 일측으로부터 방출되어 프리스캔 모듈의 반사 미러에 의해 역전된 후 마이크로 전자 기계 시스템 발진 미러의 발진 회전축 뿐만 아니라 중심축에 의하여 형성된 평면을 따라 이동한 다음 마이크로 전자 기계 시스템 발진 미러의 중심으로 들어가도록 타깃면과는 반대쪽의 동일한 측면에 정렬된다. 이에 따라 타깃면 상에 형성된 스캐닝 스폿은 중심축에 대해 모두 대칭적이다. 따라서, 마이크로 전자 기계 시스템 발진 미러의 유효 영역이 감소되고 나아가 스캐닝 효율을 개선시킬 뿐만 아니라 비용을 저감시킨다. 더욱이, fθ 렌즈의 디자인이 더 간단해지며 LSU의 볼륨이 감소된다.
마이크로 전자 기계 시스템, MEMS, 제어 모듈, 발진 레이저, 스캐닝, 렌즈

Description

마이크로 전자 기계 시스템 발진 레이저 스캐닝 유닛{MICRO ELECTRONIC MECHANICAL SYSTEM OSCILLATING LASER SCANNING UNIT}
본 고안은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS : Micro Electronic Mechanical System, 이하 'MEMS'라 함) 발진 레이저 스캐닝 유닛(LSU : laser scanning unit)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 광을 광학적으로 스캐닝하고 이를 이용하여 레이저 프린터, 스캐너 및 다기능 프린터(MFP : mult-function printer)에 사용되는 타깃 대상 드럼에 투사하는 레이저 스캐닝 유닛에 관한 것이다.
현재 이용가능한 대부분의 LSU는 레이저 빔의 반사 방향을 제어하기 위해 고속으로 회전하는 다각형 미러를 사용한다. 그러나, 작업 회전 속도의 제한, 높은 제조 비용, 고 소음과 크롤링 스타트업으로 인해, 이러한 LSU는 고속과 고정밀도의 요구조건을 충족할 수 없다.
최근에, 토션 발진기(torsion oscillator)가 알려지고 있으나 아직까지는 이미징 시스템, 스캐너, 레이저 프린터 또는 다기능 프린터(MFP)의 LSU에 점진적으로 적용되지 못하고 있다. 주된 원인은 이들이 여전히 공진 주파수 불안정성과 같은 일부 문제를 가지고 있기 때문이다. 그러나, 토션 발진기의 원리에 기초하여 개발 된 MEMS(micro electronic mechanic system) 발진 미러는 종래의 다각형 미러보다 더 높은 스캐닝 효율을 가지고 있다. 콤팩트하고 가벼우며 튼튼하고 빠른 공진 주파수의 잇점으로 인해, 이 다각형 미러는 장래에 MEMS 발진 미러에 의해 대체되어 갈 것으로 예상된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 스캐닝 유닛(LSU)에서, MEMS 발진 미러는, 주로, 회로 보드, 토션 발진기 및 반사 미러를 포함한다. 공진 자계(resonance magnetic field)에 의하여 구동되는 반사 미러는 대칭 축으로서 Y 축과 함께 X 축을 따라 발진한다. 레이저 빔이 MEMS 발진 미러의 반사 미러면으로 방사될 때, MEMS 발진 미러는 시간에 따라 변하는 미러 면의 다른 회전각과 함께 다른 각도에 있는 Z 축 쪽으로 이 입사하는 레이저 빔을 반사한다. 이에 따라 고 해상도와 큰 회전 각도의 특징이 달성된다. 그러므로, 이것은 US 특허 번호 5,408,352호, US 특허 번호 5,867,297호, US 특허 번호 6,947,189호, US 특허 번호 7,190,499호, TW 특허 M253133호 및 JP 2006-201350호 등에 널리 적용되어 왔다.
다각형 미러나 MEMS 발진 미러에 입사하는 레이저 빔에는 2가지 배치(placement)가 존재하나, 이들은 각각 다음과 같은 단점을 가지고 있다:
(1) 레이저 광이 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다각형 미러나 MEMS 발진 미러에 비스듬히 입사하는 경우:
개시된 장치에서 대만 특허 번호 M253133호, US 특허 번호 7,184,187호, US 특허 번호 7,190,499호, US 특허 번호 6,956,597호 및 US 출원 공개 번호 2006/0050346호를 참조하면, 레이저 빔은 다각형 미러나 MEMS 발진 미러 상에 비스 듬히 집광된다. US 출원 공개 번호 2006/0033021호에는 레이저 빔이 반사 미러에 의해 반사된 후 MEMS 발진 미러(또는 다각형 미러)에 비스듬히 입사한다. 반사된 레이저 빔이 편차를 야기하는 데에는 2가지 원인이 있다. 첫 번째 원인은 레이저 소스와 MEMS 발진 미러(또는 다각형 미러) 사이에 조립 공차(assembly tolerance)가 있다는 것이며 이는 불일치하는 입사각을 야기한다. 나아가, 다각형 미러나 MEMS 발진 미러를 통해 스캐닝 한 후에, 스캐닝 빔에는 편차가 발생된다. 이것을 처리하는 종래 기술은 정밀 조정을 복수회하여 레이저 소스와 광의 방출 각을 교정하는 것이다. 이것은 시간과 비용을 낭비한다. 두 번째 원인은 스캐닝 각도와 시간 사이의 관계이다. 다각형 미러에 의해 반사된 후, 레이저 빔의 스캐닝 각도와 시간 사이의 관계는 선형적이다. 그러나, MEMS 발진 미러에 의해 반사된 후, 스캐닝 각도와 시간 사이의 관계는 본질적으로 비선형이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 레이저 빔(P1)은 프리스캔 모듈의 반사 미러에 의해 반사된 후 스캐닝을 반사하기 위해 MEMS 발진 미러(P2)에 비스듬히 입사한다. 이후 스캐닝 빔(P3)은 fθ 또는 f-sinθ 렌즈(P4)에 들어가며 스캐닝을 수행하기 위해 타깃 면(P5)으로 투사된다. 중심축(P6)의 좌측과 우측 상에 스캐닝 빔(P3)의 입사각이 fθ나 f-sinθ 렌즈(P4)에 들어가면서 상이하기 때문에, 이것은 도 4에 도시된 바와 같이 Y 축의 편차(θ1≠θ2)라고 불리운다. 이 편차를 제거하는 종래 기술의 방법은 좌측과 우측 상에 광학면을 형성하는 여러 굴곡면에 의하는 것이다. 선형 fθ 렌즈가 US 특허 번호 6,330,524호 또는 TW 특허 번호 I250781호에 개시된 바와 같이 보상을 위해 디자인되고 제조된다. 그러나, 여전히 비스듬한 것(skew)이나 굴곡(bow)이 생성되는 문제 점이 있다. US 특허 번호 6,232,991호를 참조하면, 종래 기술은 이 굴곡을 해결하고자 시도했다. 그러나, 렌즈 제조의 어려움과 비용이 모두 증가하였다.
(2) 레이저 광이 다각형 미러나 MEMS 발진 미러에 정면으로 입사하는 경우:
JP 특허 번호 08-334716호와, JP 특허 번호 2006-276133호, US 특허 번호 6,690,498호 및 US 출원 공개 번호 2007/0002446호를 참조하면, 반사 미러를 통한 레이저 광은 다각형 미러에 정면으로 입사한다. 그러나, 일반적으로 6각형 미러인 다각형 미러는 회전축의 외부 에지 상에 배치된다. 레이저 광이 다각형 미러에 정면으로 입사하면, 미러의 각 포인트와 회전 축 사이의 거리는 불일치하여 레이저 빔의 반사 포인트가 동일한 포인트가 아니게 된다. 이것은 Y 축의 편차를 야기한다. 나아가, US 2006/0279826호를 참조하면, 레이저 광이 MEMS 발진 미러에 직접 집광된다. MEMS 발진 미러가 프리즘이기 때문에, 가우시안 분포를 갖는 레이저 빔은 발진 프리즘의 상부 내부로 투사되고 2개의 광 빔으로 반사된다. 프리즘의 상부의 변위로 인해, 반사된 광 빔은 새로운 가우시안 분포를 가지게 된다. 그리고, 반사된 광 빔의 사이즈 뿐만 아니라 반사 포인트가 반사 미러의 이동과 함께 변경된다.
Y 축에서 오프셋은 MEMS 발진 미러의 중심축에 대해 스폿이 비대칭인 것을 야기한다. 이것은 스캐닝 이미지의 좌측과 우측 상에 상이한 해상도를 야기한다. fθ나 f-θ 렌즈는 보상을 위해 좌측과 우측에 대해 상이한 광학면을 형성하도록 사용될 수 있다. 그러나, US 특허 번호 6,232,991호에 언급된 바와 같이, 비스듬한 것이나 굴곡의 문제가 여전히 존재한다. 광 스폿 편차에 대해, 이것은 fθ 렌즈에 의해 형성되는 광학면에 의하여 보상될 수 없다.
더욱이, 컬러 프린터나 스캐너에 적용되는 LSU는 4개의 컬러, 즉 흑색, 자홍색, 황색 및 청록색을 디스플레이하기 위한 스캐닝 광학 요소의 4개의 세트를 요구한다. 예를 들어, US 2006/027982호에 개시된 디바이스는 레이저 소스의 2개의 세트와 MEMS 발진 미러의 2개의 세트를 포함한다. 대만 특허 번호 I268867호를 참조하면, 개시된 장치는 레이저 소스의 4개의 세트와 MEMS 발진 미러의 4개의 세트로 이루어진다. MEMS 발진 미러의 높은 비용으로 인해, 단 하나의 MEMS 발진 미러만을 갖는 컬러 레이저 스캐너를 개발하는 것이 필요하다.
따라서, 본 고안의 주요 목적은 MEMS 제어 모듈, 프리스캔 모듈, 포스트스캔 모듈 및 하우징으로 구성되는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛을 제공하는 것이다.
MEMS 제어 모듈은 레이저 소스와 MEMS 발진 미러로 구성된다. MEMS 발진 미러 뿐만 아니라 레이저 소스는, MEMS 발진 미러의 발진 회전 축과 중심 축에 의해 형성된 평면을 따라 프리스캔 모듈의 반사 미러에 의해 역방향으로 입사하는 레이저 빔이 MEMS 발진 미러의 중심에 들어가도록 타깃면과 반대쪽의 동일한 측면 상에 배열된다. 이후 반사된 레이저 빔은 MEMS 발진 미러의 중심 축에 대칭적인 스캐닝 방향으로 상기 포스트 스캔 모듈 내부의 fθ 렌즈 세트에 들어가며, 레이저 빔의 스폿의 사이즈는 MEMS 발진 미러의 축에 대칭적이다.
따라서, fθ 렌즈 세트의 디자인은 간단해질 수 있으며 장치의 볼륨이 감소될 수 있다. 나아가, 본 고안은 적어도 다음과 같은 잇점을 가진다:
(1) 종래 레이저 빔이 MEMS 발진 미러에 비스듬히 입사하여 레이저 빔에 비대칭 문제가 발생하여 스폿이 확대되거나 광학 디자인이 어려워지게 되는 문제점이 있었으나, 본 고안에서는, 레이저 빔이 Z 축을 따라 대칭으로 MEMS 발진 미러에 정면으로 입사하므로, 레이저 빔이 비대칭으로 되는 문제가 발생하지 않아 스폿이 확대되거나 광학 디자인이 어려워지는 문제점이 제거될 수 있다.
(2) 본 고안의 MEMS 발진 미러의 광학 구경은 MEMS 발진 미러에 비스듬히 입사하는 디자인의 유효 직경(D)보다 더 작다. 따라서, MEMS 발진 미러의 제조 비용이 감소될 뿐만 아니라, 본 고안의 스캐닝 주파수는 반사면의 감소와 향상된 신뢰성으로 인해 더 증가될 수 있다.
(3) 레이저 소스, MEMS 발진 미러 및 센서가 동일한 측면 상에 모두 배열되기 때문에, 이들이 하나의 제어 보드 상에서 조립되고 통합된 MEMS 제어 모듈을 형성할 수 있다. 그러므로, 제조, 조립, 교정 및 유지 보수 동작이 간단해질 수 있고 비용이 보다 효과적으로 감소될 수 있다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 본 고안에 따른 MEMS 발진 LSU는 MEMS 제어 모듈(1)과, 프리스캔 모듈(2)과, 포스트 스캔 모듈(3)과, 하우징(4)을 포함한다. MEMS 제어 모듈(1)은 레이저 소스(11)와, MEMS 발진 미러(12)와, 센서(14)와, 제어 보드(인쇄 회로 기판)(13)를 포함하는 반면, 프리스캔 모듈(2)은 콜리메이터 렌즈(21)와, 실린더 렌즈(22)와, 반사 미러(23)를 포함한다. 본 고안은, 레이저 소스(11)와 MEMS 발진 미러(12)가, 레이저 소스(11)로부터 방출되는 레이저 광(111)이 콜리메이터 렌즈(21)를 통과한 후 형성된 평행 광빔 실린더 렌즈(22)를 통과하여 집광된 후에 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 반사 미러(23)로 투사되도록 타깃면(5)과는 반대쪽의 동일한 측에 배치되는 것을 특징으로 한다. 그 다음에, 레이저 광(111)의 방향은 반사 미러(23)에 의해 역전되어 레이저 빔(112)을 형성한다. MEMS 발진 미러(12)의 중심축(121)(Z 축)과 MEMS 발진 미러의 발진 회전 축(123)(Y 축)에 의해 형성된 평면(Y-Z 평면)을 따라 입사하는 레이저 빔(112)이 MEMS 발진 미러(12)의 중심(122)으로 들어가 집광된다. 스캐닝된 후에, 레이저 빔(112)은 스캐닝 빔(113)으로 되며, 이 스캐닝 빔(113)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 포스트 스캔 모듈(3)의 fθ 렌즈(31)(32)로 들어간다.
도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 역방향이란 레이저 빔(112)이 반사 미러(23)로부터 MEMS 발진 미러(12)의 중심(122)으로 가는 축을 의미하며; 레이저 소스(11)로부터 콜리메이터 렌즈(21)나 실린더 렌즈(22)를 거쳐 반사 미러(23)로 가는 레이저 광(111)의 축은 X 축의 편차 없이 동일한 Y-Z 평면 상에 위치된다.
포스트 스캔 모듈은 fθ 렌즈(31)(32)와 동기 렌즈(Synchronizing Mirror)(34)를 포함한다. fθ 렌즈(31)(32)는 MEMS 발진 미러(12)에 의하여 형성된 스캐닝 빔을 이미징 빔(114)으로 변환하는데 사용되며, 여기서 스캐닝 각도와 시간이 선형으로 변환된다. 이미지는 타깃면(5) 상에 형성된다. 동기 미러(33)(34)는 타깃면(5)의 이미지 범위 중에서 동기 스캐닝 빔(115/116)을 도 7에 도시된 바와 같이 MEMS 제어 모듈(1)로 다시 반사하기 위한 것이다. 센서(14)(15)는 반사된 광 빔을 전기 신호로 변환하며, 이 전기 신호는 MEMS 제어 모듈(1)에 의해 처리되어 전송된다. 나아가, fθ 렌즈(31)(32)는, 도면에 도시된 바와 같이, 단일 부재의 형태나, 제 1 fθ 렌즈(31)와 제 2 fθ 렌즈(32)를 갖는 복수의 부재 형태로 디자인 될 수 있다. 이와 유사하게, 동기 미러(33)(34)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 단일 부재의 형태나, 제 1 동기 미러(33)와 제 2 동기 미러(34)를 갖는 복수의 부재 형태일 수 있다. 센서(14)(15)의 수는 동기 미러(33)(34)의 수에 대응하여 존재한다. 센서(14)(15)는 단일 센서이거나 제 1 센서(14)와 제 2 센서(15)에 대응하는 2개의 센서일 수 있으며 MEMS 제어 모듈(1) 상에 배치된다. 하우징(4)은 모든 부품을 수용하고 이 부품을 위치시키며 이 부품의 위치와 정밀도를 유지하기 위해 부품들을 분리시키는데 사용된다.
MEMS 발진 미러의 광학 구경(clear aperture)(D)과 입사하는 레이저 광의 빔 사이즈(d) 사이의 관계는 다음과 같다:
Figure 112007080637678-utm00001
,
여기서, Φ는 레이저 빔(112)과 MEMS 발진 미러(12) 사이의 각도이다. 그리하여, 본 고안은, 레이저 빔(112)이 MEMS 발진 미러(12)에 수직으로 투사되어 입사하는 각도 (Φ)는 90도에 가까우며 D는 d에 가깝다. 따라서, MEMS 발진 미러(12)의 반사면은 상당히 작은 사이즈이어서 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 한편, 레이저 광 이 MEMS 발진 미러(12)에 비스듬히 입사하면, 이 각도(Φ)는 90도보다 작아지고 MEMS 발진 미러(12)의 광학 구경(D)은 d보다 더 커진다. 따라서, MEMS 발진 미러(12)의 반사면은 감소된 사이즈일 수 없다.
본 고안은 적어도 다음과 같은 잇점을 가진다:
(1) 도 11에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(111)이 MEMS 발진 미러(12)에 비스듬히 입사할 때 비대칭 문제가 발생하여 스폿이 확대되거나 광학 디자인이 어려워지게 된다; 그러나, 본 고안에서는, 레이저 빔(111)이 Z 축을 따라 대칭을 야기하는 MEMS 발진 미러(12)에 정면으로 입사한다.
(2) 본 MEMS 발진 미러(12)의 광학 구경(D)은 MEMS 발진 미러에 비스듬히 입사하는 디자인의 유효 직경(D)보다 더 작다. 따라서, MEMS 발진 미러(12)의 제조 비용이 감소된다. 나아가, 본 스캐닝 주파수는 반사면의 감소와 향상된 신뢰성으로 인해 더 가속된다.
(3) 레이저 소스(11), MEMS 발진 미러(12) 및 센서(14)(15)가 동일한 측면 상에 모두 배열되기 때문에, 이들이 하나의 제어 보드(13) 상에서 조립될 수 있어 통합된 MEMS 제어 모듈(1)을 형성할 수 있다. 그러므로, 제조, 조립, 교정 및 유지 보수 동작이 간단해질 수 있고 비용이 보다 효과적으로 감소된다.
레이저 소스(11)와, MEMS 발진 미러(12)와, 제어 보드(13)와, 센서(14)로 구성된 MEMS 제어 모듈(1)을 갖는 MEMS 발진 LSU의 표준 조립 및 정렬 절차는, 다음 단계, 즉,
레이저 소스(11), MEMS 발진 미러(12), 제어 보드(13) 및 센서(14)(15)를 디 자인된 각도와 위치에 따라 정렬하여 조립한 후 교정된 모듈을 형성하기 위해 교정용 광학 도구에 의하여 콜리메이터 렌즈(21) 뿐만 아니라 레이저 소스(11)를 조정하는 단계와;
반사 미러(23)와 정렬하기 위해 콜리메이터 렌즈(21)와 실린더 렌즈(22)를 교정하는 단계와;
레이저 광이 역방향으로 입사하게 한 다음, MEMS 발진 미러(12)의 중심축(121)(Z 축)과 MEMS 발진 미러(12)의 발진 회전 축(123)(Y 축)에 의해 한정된 평면(Y-Z 평면)을 따라 레이저 빔이 입사하게 하고 MEMS 발진 미러(12)의 중심(122)으로 들어가도록 교정을 수행하기 위해 반사 미러(23)의 반사 각도를 조정하는 단계와;
MEMS 발진 미러(12)의 중심축과 정렬하기 위해 fΦ 렌즈(31){제 1의 fΦ 렌즈(31)와 제 2의 fΦ 렌즈(32)와 같은 것}의 중심축을 조정하고 MEMS 발진 미러(12)의 반사면과 정렬하기 위해 fΦ 렌즈(31)의 축방향 면을 조정하는 단계와;
레이저 빔이 제어 보드(13) 상에 있는 센서(14)(15)로 반사되도록 서로 정렬하기 위해 적어도 동기 미러(33)(34)와 센서(14)(15)를 조정하는 단계;를 포함한다.
전술된 바와 같은 조립 방법은 적어도 다음과 같은 잇점을 가지고 있다:
(1) 종래의 조립 방법의 복잡하고 반복된 교정이 회피되어 조립과 교정(정렬)이 보다 편리하고 신속히 이루어진다.
(2) 콜리메이터 렌즈(21)와 MEMS 제어 모듈(1)의 정렬이 LSU의 볼륨에 의해 영향을 받지 않으므로, 모듈은 조립되기 전에 미리 교정될 수 있다. 따라서, LSU의 조립이 보다 신속하고 편리하다.
(3) 컬러풀한 LSU에 대해, 복수의 레이저 소스(도 11에서 11a 내지 11d로 도시됨) 세트로부터 방출된 레이저 광은 역전되어 MEMS 발진 미러(12)로 투사된다. 따라서, 단 하나의 MEMS 발진 미러(12)만이 4개의 컬러를 스캐닝하는데 필요하다. 4개의 컬러 MEMS 제어 모듈(1)이 조립 전에 교정될 수 있다. 그러므로, 광학 요소의 비용이 획기적으로 감소된다.
도 8을 참조하면, 상기 실린더 렌즈(22)와 상기 반사 미러(23)는 반사 실린더 렌즈(24)를 디자인 할 때 통합될 수 있다. 반사 실린더 렌즈(25)의 일 측면은 오목한 실린더 렌즈인 반면, 다른 측면은 반사 막으로 코팅되어 있어, 이 렌즈는 반사 기능과 집광 기능을 모두 구비하고 있다. 조립되는 동안, 반사 실린더 렌즈(24)는 레이저 빔(112)이 MEMS 발진 미러(12)의 중심축(Z 축)(121)과 MEMS 발진 미러(12)의 발진 회전축(Y 축)(123)에 의해 한정된 평면(Y-Z 평면)을 따라 이동하며 MEMS 발진 미러(12)의 중심(122)으로 들어가도록 정렬된다. 반사 실린더 렌즈(24)가 반사 미러(23) 뿐만 아니라 실린더 렌즈(22)의 기능을 구비하고 있기 때문에, 더 적은 수의 광학 요소를 통해 광학 경로를 효과적으로 단축시킬 수 있다. 따라서, LSU의 볼륨이 이에 대응하여 감소될 뿐만 아니라 비용도 절감된다.
MEMS 발진 미러(12)의 배열 위치는 레이저 소스(11)(X-Y 평면)의 동일한 측면, Z 축의 동일한 배치에 위치된다. MEMS 발진 미러(12)와 레이저 소스(11)는 동일한 제어 보드(13) 상에 배열되거나 상이한 제어 보드(13)의 동일한 측면 상에 각 각 배열된다.
LSU를 디자인하는 동안, 하우징(4) 내부에 배열된 각 광학 요소의 위치와 각도는 광학 경로에 따라 결정된다. 이것은 광학 경로의 계산 결과에 따르는 것을 의미하며 광학 요소의 슬롯(41)이나 받침대(42)는 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(4) 내부에 미리 설정된다. 따라서, 각 광학 요소는 각 슬롯(41)이나 받침대(42) 위에 장착되어, 이들이 신속히 조립되고 공차 범위 내에 유지되게 위치될 수 있다.
MEMS 발진 미러(12)는 온도에 의해 영향을 받기 쉬운 공진 주파수 상에서 발진한다. 따라서, 본 고안의 MEMS 발진 LSU 내부의 fΦ 렌즈(31)에 의해 발생된 열은 방출되어야 한다. 하우징(4)에서 fΦ 렌즈(31)의 받침대(42)는 알루미늄과 같은 높은 열 방산 효율을 갖는 금속으로 만들어지며 금속 하우징(4)의 베이스에 연결되어 fΦ 렌즈(31)에 의해 발생된 열이 알루미늄 받침대(42)를 통해 열 방산을 위해 하우징(4)으로 전달된다.
도 12를 참조하면, 컬러 레이저 프린터나 스캐너에 적용되는 본 고안의 MEMS 발진 LSU는 MEMS 제어 모듈(1)과, 프리스캔 모듈(2)과, 포스트 스캔 모듈(3)과 다른 요소를 수용하기 위한 정밀 하우징(4)을 포함한다. MEMS 제어 모듈(1)은 제어 보드(13)와, 레이저 소스(11a 내지 11d)와, MEMS 발진 미러(12)로 이루어진다. 프리스캔 모듈(2)은 복수의 콜리메이터 렌즈(21)와, 복수의 실린더 렌즈(22)와, 복수의 반사 미러(23)로 이루어지고; 포스트 스캔 모듈(3)은 복수의 fΦ 렌즈(31a 내지 31d)로 이루어진다. 레이저 소스(11a 내지 11d) 및 MEMS 발진 미러(12)는 타깃면(5a 내지 5d)과는 반대쪽의 동일한 측면 상에 배치되며 MEMS 발진 미러(12)의 위 아래에 각각 배치된다.
이 기술 분야에 숙련된 자에게는 추가적인 잇점 및 변형이 용이하게 일어날 수 있을 것이다. 그러므로, 본 고안은 더 넓은 측면에서 본 명세서에 도시되고 기술된 특정 상세사항과 대표적인 장치로만 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 청구범위와 그 균등물에 의해 한정된 일반적인 고안의 개념의 사상이나 범위를 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 이루어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 고안은 MEMS에 이용가능하다.
도 1은 종래 기술의 MEMS 발진 LSU의 평면도를 도시하는 개략도.
도 2는 종래 기술의 다른 MEMS 발진 LSU의 사시도.
도 3은 종래 기술의 또 다른 MEMS 발진 LSU의 사시도.
도 4는 도 3에서 MEMS 발진 미러에 의해 형성된 비대칭 레이저 빔을 도시하는 개략도.
도 5는 본 고안에 따른 실시예(단일 컬러)의 측면도를 도시하는 개략도.
도 6은 도 5의 실시예의 평면도의 상부 부분을 도시하는 개략도.
도 7은 도 5의 실시예의 평면도의 하부 부분을 도시하는 개략도.
도 8은 도 5의 실시예의 사시도.
도 9는 도 5의 실시예의 레이저 빔이 MEMS 발진 미러로 직접 투사되는 것을 도시하는 사시도.
도 10은 도 5의 실시예의 MEMS 발진 미러에 의해 형성된 대칭적인 레이저 빔 을 도시하는 사시도.
도 11은 도 5의 실시예(단일 컬러)의 반사 실린더 렌즈의 측면도를 도시하는 개략도.
도 12는 본 고안에 따른 다른 실시예(복수의 컬러)의 측면도를 도시하는 개략도.

Claims (7)

  1. MEMS(마이크로 전자 기계 시스템:Micro Electronic Mechanical System) 제어 모듈과, 프리스캔 모듈(Pre-scan Module)과, 포스트스캔 모듈(Post-scan Module)을 포함하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛(LSU : laser scanning unit)으로서,
    상기 MEMS 제어 모듈은, 타깃면(target surface)의 반대측 상에 배치되며, 하나 또는 복수의 레이저 소스와, MEMS 발진 미러와, 제어 보드를 포함하며; 상기 레이저 소스는 상기 프리스캔 모듈에 입사하는 레이저 빔을 방출하며; 상기 MEMS 발진 미러는 상기 입사하는 레이저 빔을 발진에 의하여 상기 포스트스캔 모듈로 반사하며; 상기 제어 보드는 MEMS 발진 미러 뿐아니라 레이저 소스의 제어를 위한 전자 신호를 생성 및 수신하며;
    상기 프리스캔 모듈은, 레이저 소스로부터 MEMS 발진 미러의 중심축과 MEMS 발진 미러의 발진 회전 축에 의해 형성된 평면을 따라 입사하는 입사 레이저 빔의 방향을 MEMS 발진 미러의 중심으로 역전시키는 하나 또는 복수의 반사 미러를 포함하며; 상기 포스트 스캔 모듈은 MEMS 발진 미러에 의하여 반사된 레이저 빔에 대응하는 하나 또는 복수의 fθ 렌즈를 포함하여 반사된 레이저 빔이 상기 fθ 렌즈에 입사한 후 일정한 선형 스캐닝을 위해 상기 타깃면으로 투사되게 하는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리스캔 모듈은 하나 또는 복수의 콜리메이터 렌 즈(collimator lens)와, 하나 또는 복수의 실린더 렌즈(cylinder lens)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프리스캔 모듈은 하나 또는 복수의 콜리메이터 렌즈와, 하나 또는 복수의 실린더 렌즈를 더 포함하며; 상기 콜리메이터 렌즈는 상기 레이저 소스로부터 레이저 빔을 수신하여 상기 실린더 렌즈에 입사하는 평행 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 포스트 스캔 모듈의 fθ 렌즈는 단일 부재의 fθ 렌즈이거나 복수개의 fθ 렌즈인 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서, MEMS 제어 모듈은 하나 또는 복수의 센서를 더 포함하며; 상기 포스트 스캔 모듈은 이 센서에 대응하는 하나 또는 복수의 동기 미러(Synchronizing Mirror)를 포함하며; 상기 센서는 레이저 소스, 상기 MEMS 발진 미러 및 상기 제어 보드와 동일한 측면 상에 배치되며; 상기 동기 미러는 fθ 렌즈의 후면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 MEMS 발진 LSU는, 상기 MEMS 제어 모듈과 상기 프리스캔 모듈과 상기 포스트 스캔 모듈의 각 광학 요소를 수용하기 위해 이 광학 요소를 위한 슬롯이나 받침대를 갖게 배치된 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하우징 전체 또는 부분은 금속으로 만들어지며 상기 fθ 렌즈의 슬롯이나 받침대는 열을 전달하기 위해 상기 fθ 렌즈에 의해 발생된 열을 상기 받침대나 슬롯을 통해 상기 하우징의 금속 부분으로 전도하기 위하여 전도성 금속이나 물질에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 MEMS 발진 레이저 스캐닝 유닛.
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