KR20160078597A - 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기는 몰딩부의 표면에 형성된 미세요철부에 의하여 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 난반사로 인한 오동작을 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기는 포토다이오드와 함께 신호증폭출력소자를 구비하여 레이저 빔의 이동경로를 파악할 수 있게 되어 레이저 출력변화와 신호의 흔들림에 의한 영향을 받지 않게 되어 정밀도를 20μm 이내로 줄일 수 있어 레이저 빔 프린터의 인쇄품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다. 또한 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법은 종래와 같이 레이저 검출기 제조 후 별도의 공정, 즉 난반사 방지 테이프를 부착하는 별도의 공정을 거치지 않고 몰딩부의 표면에 미세요철부를 형성할 수 있으므로 제품의 수율이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있게 된다.

Description

레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법{Laser Detecter for Laser Beam Printer and manufacturing method the same}

본 발명은 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 포토다이오드에서 검출된 레이저 검출신호를 증폭하여 출력하는 신호증폭출력소자를 더 포함함으로써 정밀도를 향상시킴과 아울러 레이저 검출기를 제조한 후에 별도의 공정을 거치지 않고서도 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 제품 수율을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 빔 프린터는 레이저 다이오드를 포함하는 광원(1)에서 출사된 레이저 빔(L)은 콜리메이팅 렌즈(Collimating Lens)(2)에 의하여 평행광으로 시준되며, 평행광은 실린드리컬 렌즈(Cylidrical Lens)(3)에 의해 회전다면경(4)에 집속되어 회전다면경(4)에 의해 반사되며, 포커스 렌즈(5)와 미러(6)를 통해 대전되어 있는 감광드럼(7)에 주사되고, 이후, 현상, 전사, 정착, 청소, 제전 과정을 통해 1회의 출력이 이루어진다.

여기서 회전다면경(4)에서 반사되는 레이저 빔은 감광드럼(7)을 향하는 주(主)주사빔(L1)과 주주사방향을 벗어난 부주사방향으로 반사되는 부(副)주사빔(L2)으로 구분할 수 있는데 이러한 부주사방향에 부주사빔을 검출하는 레이저 검출기(10)를 설치하여 주사 시작점과 끝점을 검출하고 그 검출신호를 신호처리기(Signal Processor)에 전달함으로써 정확한 인쇄가 이루어지도록 한다(이상, 도 9 참조).

이때, 부주사빔은 복수개의 미러(8)와 디텍트 렌즈(Detect Lens)(9)를 통하여 레이저 검출기(10)로 입사된다.

종래의 레이저 검출기(10)는 도 10에 도시한 바와 같이, 양측에 복수개의 리드(12)가 구비된 리드프레임(Lead Frame)(11)과, 상기 리드프레임(11)의 상면에 다이 어태치먼트(Die Attachment)에 의하여 다이본딩(Die Bonding)됨과아울러 와이어(Wire)(W)에 의하여 와이어본딩(Wire Bonding)되는 포토다이오드(13)와, 상기 포토다이오드(13)를 보호하기 위한 몰딩부(14)를 포함하여 구성된다.

그러나 종래의 레이저 검출기(10)는 단품 포토다이오드(13)와 주변 부가회로(미도시)를 구비하는 것으로서 레이저 빔의 출력변화와 신호의 흔들림을 감안한 정밀도가 100μm 이내이다.

또한 종래의 레이저 검출기(10)는 포토다이오드(13)에 대한 레이저 빔의 입사방향이 리드프레임(11)의 일측 리드(12)가 위치하는 방향으로 되기 때문에 도 11의 "A"부분에서 레이저 빔의 난반사가 발생하게 되어 주사 시작점과 끝점에 대한 검출 오차가 커지게 되어 정상 신호보다 출력이 앞당겨지게 되며, 결과적으로는 출력하고자 하는 화상이 앞당겨지는 문제점이 있다.

난반사가 발생하는 이유는 빛의 특성상 성질이 서로 다른 두 물질의 경계면에서 빛이 반사되며 이때 입사광선은 두 물질의 경계면과 수직인 법선을 중심으로 입사각과 동일하게 반사각을 형성하면서 반사하게 되는바, "A"부분은 금속재질의 리드프레임(11)과 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound) 재질의 몰딩부(14) 사이에 위치하는 부분으로서 빛의 특성상 반사가 일어나게 되며, 리프프레임(11)과 몰딩부(14)의 표면이 평활하기 때문에 리드프레임(11)과 몰딩부(14) 사이에서 반사된 빛이 계속해서 반사에 반사를 거듭하게 되어 난반사를 발생시키게 되는 것이다.

또한 종래의 레이저 검출기(10)는 도 11에 도시한 바와 같이, 레이저 빔의 스캔 범위 내에 리드프레임(11)의 리드(12)가 위치하기 때문에 상술한 난반사가 발생하게 된다.

또한 빛의 특성상 매질에 비스듬하게 입사된 빛은 매질로부터 다른 매질로 진행할 때 매질의 밀도 차이에 의하여 빛의 좌우에 속도 차이가 생겨서 빛이 꺾이게 되는 굴절 현상이 발생한다.

또한 빛의 입사각이 임계각보다 큰 경우, 빛은 모두 계면에서 반사되며, 이 경우 내부에서 전반사가 일어나게 된다.

따라서 포토다이오드(13)을 보호하기 위하여 에폭시 몰딩 컴파운드로 성형된 몰딩부(14)에 임계각보다 큰 각도로 입사된 레이저 빔은 몰딩부(14)를 투과한 레이저 빔이 몰딩부(14)의 내부에서 빠져나오지 못하고 반복하여 내부 전반사를 일으키게 된다.

따라서 종래에는 레이저 빔의 난반사를 방지하기 위하여 리드프레임(11)의 리드(12)에 검은(Black) 색상의 난반사 방지 테이프를 부착하여 사용하고 있다.

리드프레임(11)의 리드(12)에 난반사 방지 테이프를 부착하게 되면, 빛의 특성상 검은 색상은 빛을 흡수하는 성질을 가지고 있는바, 이러한 검은 색상의 난반사 방지 테이프를 리드프레임(11)과 몰딩부(14) 사이에 부착함으로써 리드프레임(11)과 몰딩부(14) 사이로 입사되는 레이저 빔이 검은 색상의 난반사 방지 테이프에 의하여 흡수되어 레이저 빔의 반사가 이루어지지 않게 되어 결과적으로 난반사를 방지하게 되는 것이다.

그러나 레이저 검출기(10)를 제조한 후에 별도의 공정으로 리드프레임(11)의 리드(12)에 난반사 방지 테이프를 부착하여야 하므로 제품 수율이 저하되고 제조원가 상승을 초래하게 되는 문제점이 있다.

따라서 포토다이오드에서 검출된 레이저 검출신호를 증폭하여 출력하는 신호증폭출력소자를 더 포함함으로써 정밀도를 향상시킴과 아울러 레이저 검출기를 제조한 후에 별도의 공정을 거치지 않고서도 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 제품 수율을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 개발이 필요하다.

대한민국 특허 공개 제10-1998-0030974호(1998.07.25. 공개) "광 주사장치" 대한민국 특허 등록 제10-0057292호(1992.12.11. 등록) "복합기능 레이저 프린터"

따라서 본 발명의 목적은 제조한 후에 별도의 공정을 거치지 않고서도 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 제품 수율을 향상시키고 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 복수개의 리드를 가지는 리드프레임과; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되는 포토다이오드와; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 보호하는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부의 표면은 미세요철부가 형성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기를 제공한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 복수개의 리드를 가지는 리드프레임과; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되는 포토다이오드와; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되며 포토다이오드의 검출신호를 증폭하여 출력하기 위한 신호증폭출력소자와; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 보호하는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부의 표면은 미세요철부가 형성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기를 제공한다.

리드프레임에 포토다이오드를 다이본딩 및 와이어본딩하는 단계; 캐비티의 내면이 미세요철면으로 형성된 금형을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드가 다이본딩 및 와이어본딩된 리드프레임을 금형의 캐비티 내에 삽입하는 단계; 상기 금형의 캐비티 내에 에폭시 수지를 주입하여 리드프레임과 포토다이오드가 매설되고 표면에 미세요철부가 형성된 된 몰딩부를 성형하는 단계;를 포함하여 구성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법을 제공한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 리드프레임에 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 다이본딩 및 와이어본딩하는 단계; 캐비티의 내면이 미세요철면으로 형성된 금형을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자가 다이본딩 및 와이어본딩된 리드프레임을 금형의 캐비티 내에 삽입하는 단계; 상기 금형의 캐비티 내에 에폭시 수지를 주입하여 리드프레임과 포토다이오드 및 신호증폭출력소자가 매설되고 표면에 미세요철부가 형성된 된 몰딩부를 성형하는 단계;를 포함하여 구성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기에 의하면, 몰딩부의 표면에 형성된 미세요철부에 의하여 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 난반사로 인한 오동작을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기에 의하면, 포토다이오드와 함께 신호증폭출력소자를 구비하여 레이저 빔의 이동경로를 파악할 수 있게 되어 레이저 출력변화와 신호의 흔들림에 의한 영향을 받지 않게 되어 정밀도를 20μm 이내로 줄일 수 있어 레이저 빔 프린터의 인쇄품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법에 의하면, 종래와 같이 레이저 검출기 제조 후 별도의 공정, 즉 난반사 방지 테이프를 부착하는 별도의 공정을 거치지 않고 몰딩부의 표면에 미세요철부를 형성할 수 있으므로 제품의 수율이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 1은 레이저 검출기의 사시도,
도 2는 레이저 검출기의 종단 정면도,
도 3은 레이저 검출기의 종단 측면도,
도 4는 레이저 검출기의 평면도,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법을 설명하기 위한 공정도로서,
도 5는 리드프레임에 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 다이본딩한 상태를 보인 사시도,
도 6은 캐비티 내면이 미세요철면으로 형성된 금형을 준비한 상태를 보인 사시도,
도 7은 열린 금형에 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 위치시킨 상태를 보인 사시도,
도 8은 금형을 닫고 수지를 주입하여 몰딩부를 성형하는 상태를 보인 사시도,
도 9은 일반적인 레이저 빔 프린터의 광학계를 보인 개략도,
도 10은 종래 레이저 검출기의 종단 정면도,
그리고,
도 11은 종래 레이저 검출기의 평면도이다.

이하, 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기 및 그 제조방법을 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 바람직한 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기(100)는, 복수개의 리드(120)을 가지는 리드프레임(110)과; 상기 리드프레임(100)에 다이본딩 및 와이어본딩되는 포토다이오드(130)와; 상기 리드프레임(100)에 다이본딩 및 와이어본딩되는 신호증폭출력소자(140)와; 상기 포토다이오드(130)와 신호증폭출력소자(140)를 보호하는 몰딩부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 리드프레임(100)는 통상적인 구리합금이 사용되며, 양측에 복수개의 리드(120)가 형성된다. 상기 리드(120)의 하단부에는 은(Ag)로 된 리드 플레이팅(Lead Plating)(121)이 도금된다.

상기 포토다이오드(130)와 신호증폭출력소자(140)는 각각 은(Ag)과 에폭시 수지로 이루어진 다이 어태치먼트(Die Attachment)(131, 141)에 의하여 다이본딩(Die Bonding)됨과 아울러 와이어(W)에 의하여 와이어본딩(Wire Bonding)된다.

상기 포토다이오드(130)는 통상적인 포토다이오드가 사용되며, 신호증폭출력소자(140)는 포토다이오드(130)의 검출신호를 증폭하여 출력하는 주문형 반도체 소자(ASIC)가 사용된다.

상기 몰딩부(150)는 에폭시수지로 성형되는 것으로, 성형과정에서 리드(120)를 제외한 리프프레임(110)과 포토다이오드(130), 신호증폭출력소자(140), 와이어(W)가 인서트(Insert)되어 보호되도록 구성되는 것이다.

또한 상기 몰딩부(150)의 표면은 미세요철부(151)가 형성된다. 상기 미세요철부(151)는 별도의 공정을 추가하는 일이 없이 금형에 의하여 성형하는 과정에서 표면에 미세요철부(151)가 형성되도록 하는 것이다.

상기 미세요철부(151)는 1차적으로 발생하는 리드(120)에 의한 레이저 빔의 난반사 영향을 배제하고, 레이저 빔이 입사시 몰딩부(150)의 측면 및 후면 부분에서 내주 전반사로 인한 오동작을 방지하기 위한 것이다.

도 3에서 SS는 감지면(Sensing Surface)을 보인 것이고, 도4에서 AAC는 활성영역중심(Active Area Center)들 보인 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기는 몰딩부(150)의 표면에 형성된 미세요철부(151)에 의하여 입사되는 레이저 빔의 난반사를 방지할 수 있어 난반사로 인한 오동작을 방지할 수 있다.

또한 포토다이오드(130)와 함께 신호증폭출력소자(140)를 구비하여 레이저 빔의 이동경로를 파악할 수 있게 되어 레이저 출력변화와 신호의 흔들림에 의한 영향을 받지 않게 되어 정밀도를 20μm 이내로 줄일 수 있어 레이저 빔 프린터의 인쇄품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 의한 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법을 보인 공정도이다.

제1 단계로, 리드프레임(110)에 포토다이오드(130)와 신호증폭출력소자(140)를 다이 어태치먼트(131, 141)에 의하여 다이본딩하고, 와이어(W)(도 2 참조)에 의하여 와이어본딩한다.

제2 단계로, 몰딩부(150)를 성형하기 위한 금형(160)을 준비한다. 상기 금형(160)은 몰딩부(150)를 성형하는 과정에서 몰딩부(150)의 표면에 미세요철부(151)가 형성되도록 하기 위하여 캐비티(Cavity) 내면을 미세요철면(161)으로 형성한다.

금형(160)의 캐비티 내면에 미세요철면(161)으로 형성하는 방법으로는 금형을 제작하는 데에 통상적으로 사용되는 방전가공 방법을 사용한다. 방전가공은 가공 전극과 공작물(금형재료)을 방전액에 담그고 50~300V의 전압과 0.1A~500A의 전류를 걸어주면 표면에서 방전이 일어나며, 이때 방전액 및 공작물의 표면이 용융되어 증발하며, 용융부의 대부분이 제거되고, 일부는 공작물의 바닥이나 주변에 크레이터(Crater)를 형성하게 된다. 본 발명에 의하여 금형을 제조함에 있어서는 상술한 과정을 빠르게 반복함으로써 최종적으로 제조되는 금형(160)의 캐비티 내면에 미세요철부(161)를 형성할 수 있다.

제3 단계로, 포토다이오드(130)와 신호증폭출력소자(140)가 다이본딩 및 와이어본딩된 리드프레임(110)을 금형(160)의 캐비티 내에 삽입한다. 이때 리드(120)는 금형(160)에 삽입되지 않고 외부로 노출되도록 한다.

제4 단계로, 금형(160)의 캐비티 내에 에폭시 수지를 주입하여 리드프레임(110)과 포토다이오드(130) 및 신호증폭출력소자(140)가 매설된 몰딩부(150)를 성형한다.

이때 금형(160)의 캐비티 내면에는 미세요철부(161)가 형성되어 있으므로 성형되는 몰딩부(150)의 표면에 미세요철부(151)가 형성된다.

이와 같이 본 발명의 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법에 의하면 종래와 같이 레이저 검출기 제조 후 별도의 공정, 즉 난반사 방지 테이프를 부착하는 별도의 공정을 거치지 않고 몰딩부(150)의 표면에 미세요철부(151)를 형성할 수 있으므로 제품의 수율이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있게 된다.

또한 본 고안에서는 리드프레임(110)의 리드(120)가 레이저 빔의 입사 방향에 대하여 양측으로 배치되어 있기 때문에 리드프레임(110)의 리드(120)가 레이저 빔의 스캔 범위를 벗어난 위치에 있게 되어 난반사를 확실하게 방지할 수 있게 된다.

즉, 몰딩부(150)의 표면에 미세요철부(151)를 형성하게 되면, 레이저 빔이 입사되는 경계면의 형태가 다양하고 불규칙하게 이루어지게 되며, 이에 따라 몰딩부(150)의 표면에서 반사되는 레이저 빔의 반사각이 서로 다르게 되어 몰딩부(150)와 리드프레임(110)의 리드(120) 사이에서 반복적인 반사가 일어나는 현상을 대폭 줄일 수 있게 된다.

또한 레이저 빔이 임계각보다 큰 입사각으로 입사된 경에도 내부에서 반사되어 다시 몰딩부(150)의 표면에 이르렀을 때 반드시 임계각보다 큰 각도를 이루지 않게 되어 레이저 빔이 바깥으로 계외로 빠져나올 수 있게 되므로 내부 전반사를 방지 또는 최소화할 수 있게 된다.

이상의 실시예에서는 포토다이오드(130)와 신호증폭출력소자(140)가 구비된 예를 들어 설명하였으나, 신호증폭출력소자(140)를 제외한 경우에도 몰딩부(150)의 표면에 형성된 미세요철부(151)에 의한 난반사 방지 작용에 의하여 난반사 방지 테이프를 부착하는 별도의 공정을 거치지 않고서도 레이저 빔의 난반사에 의한 오동작을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 레이저 검출기 110 : 리드프레임
120 : 리드 130 : 포토다이오드
140 : 신호증폭출력소자 150 : 몰딩부
151 : 미세요철부 160 : 금형
161 : 미세요철부

Claims (4)

1. 복수개의 리드를 가지는 리드프레임과; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되는 포토다이오드와; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 보호하는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부의 표면은 미세요철부가 형성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기.
   
2. 복수개의 리드를 가지는 리드프레임과; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되는 포토다이오드와; 상기 리드프레임에 다이본딩 및 와이어본딩되며 포토다이오드의 검출신호를 증폭하여 출력하기 위한 신호증폭출력소자와; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 보호하는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부의 표면은 미세요철부가 형성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기.
   
3. 리드프레임에 포토다이오드를 다이본딩 및 와이어본딩하는 단계; 캐비티의 내면이 미세요철면으로 형성된 금형을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드가 다이본딩 및 와이어본딩된 리드프레임을 금형의 캐비티 내에 삽입하는 단계; 상기 금형의 캐비티 내에 에폭시 수지를 주입하여 리드프레임과 포토다이오드가 매설되고 표면에 미세요철부가 형성된 된 몰딩부를 성형하는 단계;를 포함하여 구성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법.
   
4. 리드프레임에 포토다이오드와 신호증폭출력소자를 다이본딩 및 와이어본딩하는 단계; 캐비티의 내면이 미세요철면으로 형성된 금형을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드와 신호증폭출력소자가 다이본딩 및 와이어본딩된 리드프레임을 금형의 캐비티 내에 삽입하는 단계; 상기 금형의 캐비티 내에 에폭시 수지를 주입하여 리드프레임과 포토다이오드 및 신호증폭출력소자가 매설되고 표면에 미세요철부가 형성된 된 몰딩부를 성형하는 단계;를 포함하여 구성되는 레이저 빔 프린터용 레이저 검출기의 제조방법.

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