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KR20000023098A - 멀티 빔 주사 장치 - Google Patents

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KR20000023098A
KR20000023098A KR1019990038917A KR19990038917A KR20000023098A KR 20000023098 A KR20000023098 A KR 20000023098A KR 1019990038917 A KR1019990038917 A KR 1019990038917A KR 19990038917 A KR19990038917 A KR 19990038917A KR 20000023098 A KR20000023098 A KR 20000023098A
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KR
South Korea
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laser
light source
semiconductor laser
source unit
holder
Prior art date
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KR1019990038917A
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모기신
나루게야수따까
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미다라이 후지오
캐논 가부시끼가이샤
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Priority claimed from JP35535398A external-priority patent/JP4336405B2/ja
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Abstract

멀티 빔 주사 장치는 복수의 레이저 빔을 발생시키는 멀티 빔 반도체 레이저, 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더, 멀티 빔 반도체 레이저와 레이저 홀더를 갖는 멀티 빔 광원 유닛, 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 복수의 레이저 빔을 주사하여 주사되는 면에 결상하는 주사 결상 유닛, 및 주사 결상 유닛 및 멀티 빔 광원 유닛을 지지하는 하우징을 포함한다. 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 레이저 빔들 간의 빔 간격을 조정하기 위해 선정된 회전 각도 또는 근사한 각도의 경사로 레이저 홀더에 고정된다.

Description

멀티 빔 주사 장치{MULTI-BEAM SCANNING APPARATUS}
본 발명은 레이저 빔 프린터, 디지탈 복사기 등에 사용되는 멀티 빔 주사 장치에 관한 것이다.
최근, 레이저 빔 프린터 등의 전자 사진 장치에 있어서, 복수의 레이저 빔을 이용하여 복수의 라인을 동시에 기록하는 멀티 빔 주사 장치가 개발되었다.
멀티 빔 주사 장치는 서로 이격되어 있는 복수의 레이저 빔을 동시에 주사한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 멀티 빔 주사 장치에 있어서, 멀티 빔 광원부(101)의 광원으로서 작용하는 멀티 빔 반도체 레이저(111)는 2개의 레이저 빔 P1및 P2를 발광한다. 레이저 빔 P1및 P2는 콜리메이터 렌즈(112)에 의해 평행화되고, 원통형 렌즈(102)를 통해 회전 다면경(103)의 반사면(103a)에 조사되며, 결상 렌즈(104)를 통해 회전 드럼(105) 상의 감광체 상에 결상된다.
2개의 레이저 빔 P1및 P2는 회전 다면경(103)의 반사면(103a) 상에 입사하여, 주 주사 방향으로 주사되고, 회전 다면경(103)의 회전에 의한 주주사 및 회전 드럼(105)의 회전에 의한 부주사를 따라 감광체 상에 정전 잠상을 형성한다.
원통형 렌즈(102)는, 레이저 빔 P1및 P2을 회전 다면경(103)의 반사면(103a) 상에 선형적으로 집광한다. 상기 방식으로 감광체 상에 결상된 점상이, 회전 다면경(103)의 표면 경사로 인해, 왜곡되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 결상 렌즈(104)는, 구면 렌즈와 원환체 렌즈로 구성된다. 결상 렌즈(104)는, 원통형 렌즈(102)와 유사하게, 감광체 상의 점상 왜곡 방지 기능과, 상기 점상이 감광체 상에서 주 주사 방향으로 등속도로 주사되도록 보정하는 기능을 갖는다.
2개의 레이저 빔(P1및 P2)은, 각각 주 주사면(X-Y 면) 의 말단에서 검출 미러(106)에 의해 분리되고, 주 주사면의 반대측의 광센서(107)에 도입되어, 제어기(도시되지 않음)에서 기록 개시 신호로 변환되어 멀티 빔 반도체 레이저(111)에 송신된다. 멀티 빔 반도체 레이저(111)는 기록 개시 신호를 수신하여 2개의 빔 P1및 P2의 기록 변조를 개시한다.
2개의 레이저 빔 P1및 P2의 기록 변조 타이밍을 조정함으로써, 회전 드럼(105) 상의 감광체 상에 형성된 정전 잠상의 기록 개시 (기록) 위치를 제어한다.
원통형 렌즈(102), 회전 다면경(103), 결상 렌즈(104) 등은, 광 박스(108)의 저벽 상에 장착된다. 각 광학 부품을 광학 박스(108)에 장착한 후에, 광학 박스(108)의 상부 개구를 덮개 (도시되지 않음)로 폐쇄한다.
상술한 바와 같이, 멀티 빔 반도체 레이저(111)는 레이저 빔 P1및 P2를 동시에 발광한다. 멀티 빔 반도체 레이저(111)는 레이저 홀더(111a)를 통해 콜리메이터 렌즈(112)를 내장한 렌즈 배럴(112a)과 일체적으로 결합되고, 이 총합체는 레이저 구동 회로 기판(113)와 함께 광학 박스(108)의 측벽(108a)에 장착된다.
멀티 빔 광원 유닛(101)을 장착할 때, 멀티 빔 반도체 레이저(111)를 보호 지지하는 레이저가 광학 박스(108)의 측벽(108a)에 형성된 개구(108b)에 삽입된다. 레이저 홀더(111a)는 콜리메이터 렌즈(112)의 렌즈 배럴(112a)에 고정되고, 콜리메이터 렌즈(112)의 촛점과 광축이 조절되며, 렌즈 배럴(112a)이 레이저 홀더(111a)에 고착된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 레이저 홀더(111a)를 선정된 각도 θ로 회전시켜서 레이저 빔 P1및 P2의 발광점들을 연결하는 직선, 즉 레이저 어레이 N의 경사 각도를 조정한다. 특히, 도 2b에 도시된 바와 같이, 멀티 빔 반도체 레이저(111)에 의해 발생된 레이저 빔들 P1및 P2간의 빔 간격을 조정하여. 회전 드럼(105) 상의 결상점 A1 및 A2의 주 주사 방향의 피치 S와 부 주사 방향의 피치, 즉, 선 간격 T를 설계치와 일치시킨다. 이러한 조정 이후에, 레이저 홀더(111a)를 나사 등을 이용하여 광 학 박스(108)의 측벽(108a)에 고정시킨다.
그러나, 종래 기술에서는, 멀티 빔 광원 유닛을 광학 박스에 고정하려고 하면, 전체 멀티 빔 광원 유닛을 레이저 구동 히로 기판과 함께 선정된 각도 θ로 회전시켜서, 선 간격 T를 얻는다. 이렇게 하기 위해서는, 넓은 면적의 레이저 구동 회로 기판을 회전시킬 정도의 충분한 공간이 광학 박스 외부에 준비되어야 하고, 이는 전체 장치의 크기를 소형화하기가 곤란하다.
또한, 선 간격 T의 조정은, 오차 허용치가 수 ㎛ 이하로 엄격하다. 멀티 빔 광원 유닛을 광학 박스에 조립할 때 각 조정 범위가 넓으면, 고정밀도의 조정을 단시간 내에 종료하는 것이 어렵다. 높은 작업 효율과 신뢰도로 멀티 빔 광원 유닛을 조립할 수가 없다.
본 발명은 종래의 결점을 제거하기 위해 이루어진 것으로서, 장치의 소형화가 가능하고, 빔 간격의 조정 작업을 단시간 내에 고정밀도로 행할 수 있는 멀티 빔 주사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따르면, 멀티 빔 반도체 레이저 및 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더를 구비한 멀티 빔 광원 유닛, 상기 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발광된 복수의 레이저 빔을 주사하여 주사된 표면상에 결상시키는 주사 결상 수단, 및 상기 주사 결상 수단 및 멀티 빔 광원 유닛을 지지하는 하우징을 포함하고, 상기 멀티 빔 반도체 레이저가, 상기 복수의 레이저 빔의 빔 간격을 조정하기 위한 선정된 회전 각도 또는 근사하는 회전 각도로 상기 레이저 홀더에 고정되는 멀티 빔 주사 장치가 제공된다.
멀티 빔 주사 장치에서는, 멀티 빔 반도체 레이저가 양호하게는 레이저 홀더의 기준면에 대하여 경사를 갖고 고정된 레이터 어레이를 갖는다.
멀티 빔 반도체 레이저는 양호하게는 복수의 정렬 발광점을 갖는다.
멀티 빔 반도체 레이저는 양호하게는 복수의 2차원 어레이 발광점을 갖는다.
레이저 홀더는 양호하게는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하는 렌즈 배럴과 결합된다.
멀티 빔 반도체 레이저를 레이저 홀더에 고정한 후 하우징에 레이저 홀더를 장착할 때, 전체 멀티 빔 광원 유닛을 경사 (회전) 시켜서 빔 간격을 조정한다. 그러나, 이러한 구성에서는, 정밀한 각도 조정이 어렵고 장 시간을 요한다. 또한, 멀티 빔 광원 유닛 상에 장착된 넓은 면적의 레이저 구동 회로 기판을 회전시키기 위해 여분의 공간이 필요하다. 이를 피하기 위해서는, 멀티 빔 반도체 레이저를 레이저 홀더에 조립하는 장치 조립 단계에서, 빔 간격의 조정에 필요한 각도 또는 근사한 각도로 멀티 빔 반도체 레이저를 회전시킨다. 이런 상태에서, 멀티 빔 반도체 레이저를 레이저 홀더에 고정하여 장치화한다.
하우징에 멀티 빔 광원 유닛을 장착할 때, 부품 정밀도 등에 기인하는 작은 오차를 최종적으로 조정하기 위해 빔 광원 유닛 전체를 작은 각도로 회전시킨다.
하우징에 멀티 빔 광원 유닛을 장착할 때 최종 각도 조정이 작은 각도 범위 내에서 행해지기 때문에, 각도를 고정밀도로 신속하게 조정할 수 있다.
넓은 면적의 레이저 구동 회고 기판을 크게 경사시킬 필요가 없기 때문에, 장치 전체를 소형화할 수 있다.
본 발명은 종래의 결점을 제거하기 위한 것으로, 구조면에서 멀티 빔 광원 유닛의 설치 위치 정밀도를 용이하게 확보할 수 있고, 멀티 빔 선 간격의 조정 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 멀티 빔 광원 유닛을 효율적으로 장착할 수 있고, 장착시에 어떠한 오차도 없이 고화질을 유지할 수 있는 저렴하고, 고성능의 멀티 빔 주사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따르면, 멀티 빔 반도체 레이저와 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더를 구비한 멀티 빔 광원 유닛, 상기 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 방출된 복수의 레이저 빔을 주사될 표면 상에 결상하는 주사 결상 수단, 상기 주사 결상 수단 및 멀티 빔 광원 유닛을 보유 지지하는 하우징, 및 복수의 고정부를 갖고 있고, 멀티 빔 광원 유닛의 회전 각도를 조정한 후에 멀티 빔 광원 유닛을 하우징에 고정하는 고정 수단을 포함하고, 멀티 비 광원의 회전 중심과 멀티 빔 반도체 레이저의 복수의 발광점이 복수의 고정부들중 두 개를 연결하는 직선 또는 복수의 고정부 모두를 연결하는 직선에 의해 정해진 평면 영역 상에 배치되는 멀티 빔 주사 장치가 제공된다.
고정 수단은 양호하게는 적어도 3개의 고정부를 갖는다.
고정 수단은 양호하게는 나사로 조여지는 고정부를 갖는다.
고정 수단은 양호하게는 접착제에 의해 접착되는 고정부를 갖는다.
멀티 빔 반도체 레이저는 양호하게는 복수의 정렬 발광점을 갖는다.
멀티 빔 반도체 레이저는 양호하게는 복수의 2차원 어레이 발광점을 갖는다.
레이저 홀더는 양호하게는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하는 렌즈와 결합된다.
하우징에 멀티 빔 반도체 레이저를 장착할 때, 멀티 빔 광원 유닛 전체를 회전시켜 선 간격을 조정한다. 그 다음, 나사 등을 이용하여 멀티 빔 광원 유닛을 하우징에 고정시킨다. 따라서, 멀티 빔 광원 소스를 하우징에 매우 견고하고 안정적으로 고정시킬 수 있다.
따라서, 멀티 빔 광원 유닛을 하우징에 고정시킨 후에 쇼크 등으로 인한 멀티 빔 광원 유닛의 회전 이동이 발생하지 않는다.
나사로 조이는 동작을 하는 동안 프리 런닝(free runing)으로 인한 멀티 빔 광원 유닛의 회전 각도의 이동과 같은 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 조립 효율 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 멀티 빔 주사 장치를 도시하는 평면도.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 멀티 빔 주사 장치의 선 간격 조정을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 멀티 빔 주사 장치를 도시하는 개략적 평면도.
도 4는 도 3의 장치의 멀티 빔 반도체 레이저의 멀티 빔 광원 유닛의 제1 실시예를 도시하는 확대된 사시도.
도 5a 및 도 5b는 선 간격 조정을 설명하는 도면.
도 6은 광학 박스에 임시 고정된 레이저 홀더를 도시하는 사시도.
도 7은 최종 선 간격 조정을 설명하는 도면.
도 8은 멀티 빔 광원 유닛의 제2 실시예를 도시하는 개략도.
도 9는 레이저 구동 회로 기판과 함께 도 8의 멀티 빔 반도체 레이저를 도시하는 개략도.
도 10은 멀티 빔 광원 유닛의 제3 실시예를 도시하는 개략도.
도 11a 및 도 11b는 멀티 빔 광원 유닛의 제4 실시예를 도시하는 도면으로서, 도 11a는 3개의 고정부의 레이아웃의 평면도이고, 도 11b는 고정부를 도시하는 단면도.
도 12는 멀티 빔 광원 유닛의 제5 실시예를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 멀티 빔 광원 유닛
2 : 원통형 렌즈2
3 : 회전 다면경
4 : 결상 렌즈
5 : 회전 드럼
6 : 검출 미러
7 : 광센서
8 : 광학 박스
11a : 레이저 홀더
12 : 콜리메이터 렌즈
12a : 렌즈 배럴
13 : 레이저 구동 회로 기판
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티 빔 주사 장치를 도시한다. 이 멀티 빔 주사 장치에서는, 멀티 빔 광원 유닛(1)의 광원으로서 작용하는 멀티 빔 반도체 레이저(11)가 2개의 레이저 빔 P1및 P2을 발생한다. 레이저 빔 P1및 P2은 콜리메이터 렌즈(12)에 의해 집광되어 원통형 렌즈(2)를 통해 회전 다면경(3)의 반사면(3a)에 조사되어 회전 다면경(3)과 함께 주사 결상 수단을 구성하는 결상 렌즈(4)를 통해 주사될 표면으로서 작용하는 회전 드럼(5) 상의 감광체 상에 결상된다.
2개의 레이저 빔 P1및 P2은 회전 다면경(3)의 반사면(3a)에 입사하여, 주 주사 방향으로 주사되고, 회전 다면경(3)의 회전에 의해 주 주사 방향으로 그리고 회전 드럼(5)의 회전에 의해 부 주사 방향으로 감광체 상에 정전 잠상을 형성한다.
원통형 렌즈(2)는 회전 다면경(3)의 반사면(3a) 상에 레이저 빔 P1및 P2을 선형적으로 집광한다. 원통형 렌즈(2)는, 상기한 방식으로 감광체 상에 형성된 점상이 회전 다면경(3)의 표면 경사로 인해 왜곡되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 결상 렌즈(4)는 구면 렌즈와 원환체 렌즈로 구성된다. 결상 렌즈(4)는 원통형 렌즈(2)와 유사하게, 감광체 상의 점상의 왜곡을 방지하는 기능과, 감광체 상의 점상을 주 주사 방향으로 일정한 속도로 주사하는 보정 기능을 갖는다.
2개의 레이저 빔(P1및 P2)은, 각각 주 주사면(X-Y 면) 의 말단에서 검출 미러(6)에 의해 분리되고, 주 주사면의 반대측의 광센서(7)에 도입되어, 제어기(도시되지 않음)에서 기록 개시 신호로 변환되어 멀티 빔 반도체 레이저(11)에 송신된다. 멀티 빔 반도체 레이저(11)는 기록 개시 신호를 수신하여 2개의 빔 P1및 P2의 기록 변조를 개시한다.
2개의 레이저 빔 P1및 P2의 기록 변조 타이밍을 조정함으로써, 회전 드럼(5) 상의 감광체 상에 형성된 정전 잠상의 기록 개시 (기록) 위치를 제어한다.
원통형 렌즈(2), 회전 다면경(3), 결상 렌즈(4) 등은, 광학 박스(8)의 저벽 상에 장착된다. 각 광학 부품을 광학 박스(108)에 장착한 후에, 광학 박스(8)의 상부 개구를 덮개 (도시되지 않음)로 폐쇄한다.
상술한 바와 같이, 멀티 빔 반도체 레이저(11)는 레이저 빔 P1및 P2를 동시에 발광한다. 멀티 빔 반도체 레이저(11)는 레이저 홀더(11a)를 통해 콜리메이터 렌즈(12)를 내장한 렌즈 배럴(12a)과 일체적으로 결합되고, 이 총합체는 레이저 구동 회로 기판(13)과 함께 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 장착된다.
멀티 빔 광원 유닛(1)을 장착할 때, 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 보호 지지하는 레이저 홀더(11a)가 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 형성된 개구(8b)에 삽입된다. 레이저 홀더(11a)는 콜리메이터 렌즈(12)의 렌즈 배럴(12a)에 고정되고, 콜리메이터 렌즈(12)의 촛점 조정 및 광축 조정과 같은 3차원 조정이 행해지고, 렌즈 배럴(12a)이 레이저 홀더(11a)에 고착된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 멀티 빔 반도체 레이저(11)는 스템(21)과 일체인 대좌(pedestal; 21a)에 고정된 레이저 칩(22), 레이저 칩(22) 상의 2개의 발광점(22a 및 22b)으로부터 발생된 레이저 빔 P1및 P2의 발광량을 모니터링하는 광다이오드(23), 및 레이저 칩(22) 등을 통전하는 통전 단자(24)를 포함한다. 레이저 칩(22) 등은 캡(25)으로 덮여진다.
레이저 홀더(11a)에 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 장착하는 장치 조립 단계에서, 멀티 빔 반도체 레이저(11)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 레이저 홀더(11a)의 기준면 V에 대하여 선정된 회전 각도 θ 또는 근사한 각도로 회전함으로써, 직선의 경사 각도에 앞서서, 즉, 레이저 빔 P1및 P2의 발광점을 연결하는 레이저 어레이 N을 조절한다. 특히, 멀티 빔 반도체 레이저(11)에 의해 발생된 레이저 빔들 P1및 P2간의 빔 간격을 조정하여, 회전 드럼(5) 상의 결상점 A1및 A2의 주 주사 방향의 피치 S와 부 주사 방향의 피치, 즉, 선 간격 T를 사전에 설계치와 일치시킨다 (도 5b 참조). 이러한 조정 후에, 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 레이저 홀더(11a)에 고정시켜서 장치를 완성한다.
상술한 바와 같이, 콜리메이터 렌즈(12)의 렌즈 배럴(12a)을 레이저 홀더(11a)에 고착한 후에, 레이저 홀더(11a)를, 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 홀더(11a)의 슬롯에 끼워지는 나사(11b)로 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 임시로 고정시킨다. 레이저 빔 P1및 P2을 발광하는 동안, 레이저 홀더(11a)를 작은 각도 Δθ로 회전시켜 선 간격 T를 최종적으로 조정하여 각 장치의 정밀도와 멀티 빔 반도체 레이저(11) 자체의 끼워지는 부분에 있어서의 오차를 보상한다. 실제로, 도 7의 파선으로 표시한 바와 같이, 이러한 조정은 레이저 구동 회로 기판(13)을 레이저 홀더(11a)에 장착한 후에 행한다. 최종 조정시에, 나사(11b)를 조여서 레이저 홀더(11a)를 광학 박스(8)에 고정시킨다.
회전 드럼 상의 선 간격 T를 서브마이크론 정도의 정밀도로 조정해야 한다. 제1 실시예에서, 멀티 빔 반도체 레이저를 레이저 홀더에 장착한 경우, 레이저 어레이 N을 선정된 경사 각도 θ로 또는 그와 근사하에 대강 조정한다. 레이저 홀더를 레이저 구동 히로 기판과 함께 광학 박스에 장착한 경우, 각도를 최종적으로 약간씩 조정하여 조립 오차 등을 보정한다. 따라서, 최종 선 간격 조정 정밀도가 매우 높아지고, 조정 시간이 광학 박스 상의 종래긔 광범위한 각도 조정에 비교해서 매우 단축될 수 있다. 또한, 넓은 면적의 레이저 구동 회로 기판을 광학 박스 외측에서 회전시킬 필요가 없고, 장치를 소형화할 수 있다.
그 결과, 이 실시예는 저렴하면서도, 소형이고 고정밀도의 멀티 빔 주사 장치를 실현할 수 있다.
이 실시예는 2개의 발광점을 갖는 레이저 칩을 이용한다는 점에 유의한다. 그러나, 발광점, 즉, 레이저 빔의 수는 임의로 변경할 수 있다. 레이저 구동 회로 기판, 렌즈 배럴, 콜리메이터 렌즈 등의 조립 수순 또한 임의로 변경할 수 있다. 레이저 홀더를 나사와 같은 조임 수단 뿐만 아니라 접착과 같은 다른 방법에 의해서도 광학 박스에 고정시킬 수 있다.
도 8은 멀티 빔 광원 유닛의 제2 실시예를 도시한다. 이 멀티 빔 광원 유닛은 기준면 V을 단부면으로 갖는 사각형의 레이저 홀더(11a) 대신에 디스크 형태의 레이저 홀더(31a)를 사용한다. 이 경우, 레이저 홀더(31a)에 멀티 빔 반도체 레이저(31)를 장착할 때 회전 각도 θ를 갖는 기준면 U를 레이저 홀더(31a)의 원주 부분의 금이 새겨진 부분으로 정한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 구동 회로 기판(33)을 레이저 홀더(31a) 상에 장착하여 상부 단면(33a)이 광학 박스 (도시되지 않음)의 부착 기준으로서 역할을 하도록 한다.
복수의 발광점 각각이 정렬되어 있는 에지 발광형 멀티 빔 반도체 레이저(11 및 31)를 복수의 발광점(42a 내지 42d)이, 도 10에 도시된 바와 같이, 2차원적으로 어레이되어 있는 표면 발광형 레이저 칩(42)을 갖는 멀티 빔 반도체 레이저(41)로 교체할 수 있다. 이 멀티 빔 반도체 레이저(41)는 발광점 모두가 콜리메이터 렌즈의 광축에 대해 폐쇄될 수 있기 때문에 광 이탈을 감소시킬 수 있다. 위치 홀(41b)을 디스크 형태의 레이저 홀더(41a)에 형성하여 빔 간격 T1내지 T3을 조절하기 위한 회전 각도 θ를 조절하는데 사용되는 위치 기준으로 한다.
표면 발광형 레이저는 발광점의 위치의 자유도를 증가시켜서 장착 공차의 분포를 용이하게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 멀티 빔 주사 장치에서는, 멀티 빔 반도체 레이저(11)에 의해 발생된 2개의 레이저 빔 P1및 P2를 광학 박스(8) 내측의 회전 다면경에 의해 주사하여, 결상 렌즈를 통해 회전 드럼 상의 감광체 상에 결상한다. 감광체 상의 선 간격 T 등을 조정하기 위해, 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 레이저 홀더(11a) 내에 장착하려고 하는 경우, 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 회전시켜 레이저 어레이 N을 선정된 경사 각도 θ로 경사지게 한다. 그 다음, 멀 티 빔 반도체 레이저(11)를 레이저 홀더(11a)에 고정시킨다. 광학 박스(8)에 멀티 빔 광원 유닛(1)을 장착할 때, 멀티 빔 광원 유닛(1) 전체를 약간씩만 경사지게 하여부품 정밀도 등을 보상한다.
이러한 구성으로, 본 발명은 다음과 같은 효과를 나타낸다.
멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 복수의 레이저 빔들 간의 빔 간격을 단시간 내에 고정밀도로 조정할 수 있다. 따라서, 장치가 고해상도를 얻을 수 있고, 조립 가격이 크게 저감될 수 있으며, 장치 전체가 소형화될 수 있다.
이하, 본 발명의 제4 실시예를 상세하게 설명한다. 도 11a 및 도 11b는 멀티 빔 광원 유닛의 제4 실시예를 도시하는 개략도이다. 멀티 빔 주사 장치의 전체 구성은 도 3에 도시된 것과 같고, 이에 대한 설명은 생략한다. 멀티 빔 광원 유닛에 대해 설명한다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 콜리메이터 렌즈(12)의 렌즈 배럴(12a)을 레이저 홀더(11a)에 고정시킨 후에, 레이저 홀더(11a)를 레이저 홀더(11a) 내의 홀에 끼워지는 고정 수단으로서 역할을 하는 나사(14) (도 11a 및 도 11b 참조)로 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 임시 고정시킨다. 레이저 빔 P1및 P2를 발생시키면서, 레이저 홀더(11a)를 회전시켜 경사 각도 θ를 조정함으로써, 도 5a에 도시된 바와 같이, 선 간격 T를 조정한다.
이러한 조정은 멀티 빔 반도체 레이저(11)에 의해 발생된 2개의 빔들 P1및 P2간의 빔 간격을 조정기 위한 것, 즉, 주 주사 방햐의 회전 드럼(5) 상의 결상점 A1및 A2들 간의 피치 S와 부 주사 방향의 선 간격 T의 피치를 설계치와 일치시키기 위한 것이다.
각도 조정 이후에, 나사(14)를 조여서 레이저 홀더(11a)를 광학 박스(8)에 고정시킨다.
이러한 구성에서는, 스폿 위치, 즉 서브 마이크론 정도로 변위되는 2개의 결상점 A1및 A2를 CCD 카메라 등으로 관찰하면서 레이저 홀더(11a)를 회전시킨다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 3개의 나사(14)를 이용하여 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 레이저 홀더(11a)를 고정시킨다. 고정부(14a 내지 14c)는 레이저 빔 P1및 P2의 발광점을 둘러싼 나사(14)로 조여진다. 즉, 3개의 나사(14)를 고정부(14a 내지 14c)를 연결하는 직선 L1내지 L3상에 또는 직선 L1내지 L3에 의해 정의된 평면 영역 N(음영 부분) 내에 레이저 빔 P1및 P2를 배치하도록 되어 있다.
레이저 홀더(11a)는 원통형 보스(11c)를 갖는다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 보스(11c)를 레이저 홀더(11a)를 회전시키기 위해 광학 박스(8)의 측벽(8a) 내의 원통형 개구(8b)에 끼운다. 회전의 중심 O을 또한 고정부(14a 내지 14c)를 연결하는 직선 L1 내지 L3 상에 또는 직선 L1 내지 L3에 의해 정의된 평면 영역 N 내에 배치한다.
이러한 레이아웃으로, 2개의 빔 P1및 P2의 발광점이 항상 고정부들(14a 내지 14c) 간의 간격을 주 주사 및 부 주사 성분로 변환함으로써 얻어진 길이로 정의된 범위 내에 있게 한다. 회전의 중심 O을 포함하는 넓은 범위가 멀티 빔 광원 유닛(1)의 수직 및 수평 경사를 효율적으로 방지하도록 고정되는 것이 확고하게 될 수 있다.
특히 고정 수단으로서 나사(14)를 사용할 때, 레이저 홀더(11a) 및 광학 박스(8)의 측벽(8a)을 조임면 M에 대하여 서로 압압한다. 클리어린스 K를 각도 조정 회전을 위한 조정 마진으로 설정한다. 레이저 홀더(11a)는 이 범위 내에서 움직인다.
나사(14)의 고정부(14a 내지 14c)의 조임면 M은 레이저 홀더(11a)와 측벽(8a)이 조임 압력 발생 위치에서 서로 접촉하기 때문에 최고의 조임 신뢰도와 최고의 안정성을 제공한다. 만약, 조임면 M이 나사(14)의 위치와 완전하게 일치하지 않는다고 해도, 이들이 서로 근접하게 되어 있는 한 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것에 유의한다. 조임면 M의 위치 및 형상 그리고 조임면 M의 수는 제한되지 않는다.
제4 실시예는 고정 수단으로서 나사를 채택하였으나 자외선 경화형 접착제 등을 접착 수단으로서 사용할 수 있다. 방광점의 수는 제한되지 않고 2개 이상으로 임의로 설치할 수 있다. 콜리메이터 렌즈를 자외선 경화형 수지로 렌즈 배럴에 접착시키는 것이 바람직하기는 하나, 다른 접착제를 이용할 수 있다.
제4 실시예에 따르면, 3개 이상의 고정부의 나사를 이용하여 멀티 빔 광원 유닛을 광학 박스의 측벽에 고정시킨다. 멀티 빔 광원의 회전 중심과 각각의 레이저 빔의 발광점을 고정부를 연결하는 직선 상에 또는 고정부 모두를 연결하는 직선에 의해 정의된 평면 영역 내에 배치시킨다. 따라서, 멀티 빔 광원 유닛을 광학 박스 내에 안정적으로 그리고 견고하게 장착할 수 있다.
제4 실시예는 고정밀도의 선 간격 조정시의 멀티 빔 광원 유닛의 회전 이동, 및 조정시의 조임 중의 자유도와 같은 문제를 효율적으로 피할 수 있는 저려하고, 고성능의 멀티 빔 주사 장치를 실현할 수 있다.
도 12는 멀티 빔 광원 유닛의 제5 실시예를 도시한다. 멀티 빔 반도체 레이저(11)의 발광점의 위치가 낮은 부품 정밀도로 인해 레이저 홀더(11a)의 회전 중심 O으로부터 크게 오프셋되고, 멀티 빔 반도체 레이저(11)는 레이저 홀더(11a)에서 다시 조정된다. 이를 실현하기 위해, 상대 위치를 조정하기 위한 조정 수단(15)을 이용하여 레이저 홀더(11a)에 나사(16)로 고정시킨다.
조정 부재(15)는 회전 중심 O을 통과하기 위해 레이저 빔 P1및 P2를 연결하는 레이저 어레이를 조정하도록 레이저 홀더(11a)에 대하여 함께 상대적으로 이동한다. 그 다음, 조정 수단(15)을 나사(16)에 의해 레이저 홀더(11a)에 고정시킨다.
발광점의 위치적 정밀도가 부품마다 다르다고 해도, 도 11a에 도시된 바와 같이, 조정 부재(15)가 고정부(14a 내지 14c)를 연결하는 직선 L1내지 L3상에 또는 직선 L1내지 L3모두에 의해 정의된 평면 영역 N 내에 상기 발광점들을 배치하도록 발광점을 위치를 조정할 수 있다.
멀티 빔 반도체 레이저의 패키지 형상은 광범위하게 선택될 수 있다.
복수의 발광점이 정렬되어 있는 에지 발광형 멀티 빔 반도체 레이저(11)를 복수의 발광점(42a 내지 42d)이 도 10에 도시된 바와 같이 2차원적으로 어레이되어 있는 표면 발광형 칩(42)을 갖는 멀티 빔 반도체 레이저(41)로 교체할 수 있다. 이 멀티 빔 반도체 레이저(41)는 모든 발광점을 콜리메이터 렌즈의 광축에 근접하게 할 수 있기 때문에 광 이탈을 감소시킬 수 있다. 위치 홀(41b)을 선 간격 T1내지 T3을 조정하기 위한 경사 각도 θ를 조정하도록 사용되는 위치 기준으로서 디스크형 레이저 홀더(41a)에 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 멀티 빔 주사 장치에서는, 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 2개의 레이저 빔 P1및 P2를 광학 박스(8) 내측의 회저 다면경에 의해 주사하여, 결상 렌즈를 통해 회전 드럼 상의 감광체 상에 결상한다. 감광체 상의 선 간격 등을 조정하기 위해, 레이저 홀더(11a)를 선정된 각도로 회전시킨 후에 광학 박스(8)의 측벽(8a)에 고정시킨다. 고정부(14a 내지 14c)를 레이저 빔 P1및 P2의 발광점 및 회전 중심 O이 고정부(14a 내지 14c)를 연결하는 직선 상에 또는 이 직선들에 의해 정의된 평면 영역 N 내에 배치되도록 설치한다. 레이저 홀더(11a)는 높은 위치 정밀도로 견고하게 그리고 안정적으로 장착된다.
이러한 구성으로, 본 발명은 다음과 같은 효과를 나타낸다.
멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 복수의 레이저 빔들 간의 선 간격을 고정밀도로 조정할 수 있고, 레이저 홀더를 견고하게 그리고 안정적으로 장착할 수 있다.
본 발명은 어떠한 멀티 빔 선 간격 오차도 없는, 저렴하고 고성능의 멀티 빔 주사 장치를 실현할 수 있다.

Claims (26)

  1. 멀티 빔 주사 장치에 있어서,
    멀티 빔 반도체 레이저;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더(laser holder);
    상기 멀티 빔 반도체 레이저 및 상기 레이저 홀더를 갖는 멀티 빔 광원;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 복수의 레이저 빔을 주사하여 주사면에 결상하는 주사 결상 수단; 및
    상기 주사 결상 수단 및 상기 멀티 빔 광원 유닛을 지지하는 하우징
    을 포함하고, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 상기 복수의 레이저 빔들 간의 빔 간격을 조정하기 위해 선정된 회전 각도 또는 근사한 각도의 경사로 상기 레이저 홀더에 고정되는 멀티 빔 주사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 상기 레이저 홀더의 기준면에 대하여 경사를 가지면서 고정된 레이저 어레이를 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 정렬된 발광점을 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 2차원적으로 어레이된 발광점을 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하는 렌즈 배럴(lens barrel)과 일체화되어 있는 멀티 빔 주사 장치.
  6. 멀티 빔 광원 유닛에 있어서,
    복수의 레이저 빔을 발생시키는 멀티 빔 반도체 레이저;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더; 및
    상기 멀티 빔 반도체 레이저 및 상기 레이저 홀더를 갖는 멀티 빔 광원 유닛
    을 포함하고, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 상기 복수의 레이저 빔들 간의 빔 간격을 조정하기 위해 선정된 회전 각도 또는 근사한 각도의 경사로 상기 레이저 홀더에 고정되어 있는 멀티 빔 광원 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 상기 레이저 홀더의 기준면에 대하여 경사를 가지면서 고정된 레이저 어레이를 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  8. 제6항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 정렬된 발광점을 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  9. 6항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 2차원적으로 어레이된 발광점을 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  10. 제6항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하는 렌즈 배럴과 일체화되어 있는 멀티 빔 광원 유닛.
  11. 멀티 빔 주사 장치에 있어서,
    멀티 빔 반도체 레이저;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저 및 상기 레이저 홀더를 갖는 멀티 빔 광원 유닛;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저에 의해 발생된 복수의 레이저 빔을 주사하여 주사면에 결상하는 주사 결상 수단;
    상기 주사 결상 수단 및 상기 멀티 빔 광원 유닛을 지지하는 하우징; 및
    상기 멀티 빔 광원 유닛을 상기 하우징에 고정하고, 복수의 고정부를 갖는 고정 수단
    을 포함하고, 상기 멀티 빔 광원 유닛의 회전 중심과 상기 멀티 빔 반도체 레이저의 복수의 발광점이 복수의 고정부들중 적어도 2개를 연결하는 직선 또는 복수의 고정부 모두를 연결하는 직선으로 정의된 평면 영역 상에 위치하는 멀티 빔 주사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고정 수단은 적어도 3개의 고정부를 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 고정 수단은 나사로 조여지는 고정부를 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 고정 수단은 접착제로 접착되는 고정부를 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 정렬된 발광점을 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 2차원적으로 어레이된 발광점을 갖는 멀티 빔 주사 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 상기 멀티 빔 반도체 레이저의 상대 위치를 조정하기 위한 조정 부재를 포함하는 멀티 빔 주사 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하는 렌즈 배럴과 일체화되어 있는 멀티 빔 주사 장치.
  19. 멀티 빔 광원 유닛에 있어서,
    복수의 레이저 빔을 발생시키는 멀티 빔 반도체 레이저;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저를 보유 지지하는 레이저 홀더;
    상기 멀티 빔 반도체 레이저 및 상기 레이저 홀더를 갖는 멀티 빔 광원 유닛;
    상기 멀티 빔 광원 유닛을 지지하는 하우징; 및
    상기 멀티 빔 광원 유닛을 상기 하우징에 고정하고, 복수의 고정부를 갖는 고정 수단
    을 포함하고, 상기 멀티 빔 광원 유닛의 회전 중심과 상기 멀티 빔 반도체 레이저의 복수의 발광점이 복수의 고정부들중 적어도 2개를 연결하는 직선 또는 복수의 고정부 모두를 연결하는 직선으로 정의된 평면 영역 상에 위치하는 멀티 빔 광원 유닛.
  20. 제19항에 있어서, 상기 고정 수단은 적어도 3개의 고정부를 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  21. 제19항에 있어서, 상기 고정 수단은 나사로 조여지는 고정부를 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  22. 제19항에 있어서, 상기 고정 수단은 접착제로 접착되는 고정부를 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  23. 제19항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 정렬된 발광점을 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  24. 제19항에 있어서, 상기 멀티 빔 반도체 레이저는 복수의 2차원적으로 어레이된 발광점을 갖는 멀티 빔 광원 유닛.
  25. 제19항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 상기 멀티 빔 반도체 레이저의 상대 위치를 조정하기 위한 조정 부재를 포함하는 멀티 빔 광원 유닛.
  26. 제19항에 있어서, 상기 레이저 홀더는 콜리메이터 렌즈를 보유 지지하기 위한 렌즈 배럴과 일체화되어 있는 멀티 빔 광원 유닛.
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