KR100632238B1

KR100632238B1 - 복합재료 폴리곤 미러

Info

Publication number: KR100632238B1
Application number: KR1020040014052A
Authority: KR
Inventors: 이대길; 방경근; 김병철
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2006-10-11
Also published as: KR20050088653A

Abstract

본 발명은 레이저 프린터의 레이저 스캔닝 장치(Laser scanning unit)에 사용되는 복합재료 폴리곤 미러에 관한 것으로서, 레이지 스캐닝 장치의 발광 다이오드(100)로부터 주사되는 레이저를 감광드럼(500) 방향으로 반사시키도록 구성된다. 즉, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(210, 220, 230, 240)는 섬유강화 복합재료로 성형 제작되는 폴리곤 몸체(212, 222, 232, 242)와; 레이저가 반사되도록 폴리곤 몸체(212, 222, 232, 242)의 외면에 코팅 또는 부착되는 금속소재의 반사체(211, 221, 231, 241)를 포함한다. 따라서, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러는 종래기술에 따른 알루미늄 소재의 폴리곤 미러에 비해 경량화되어 구동모터의 부하가 감소됨으로써, 최대 회전속도가 상승되면서 고해상도의 인쇄작업이 가능해지는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 종래기술과 달리 폴리곤 몸체의 외면에 금속박막 또는 압출성형된 형태의 반사체가 형성됨으로써, 경량이면서도 반사면의 편평도가 양호해져서, 정밀가공 또는 연삭작업을 필요로 하는 종래에 비해 생산성이 향상되는 장점이 있다.

Description

복합재료 폴리곤 미러{Composite Polygon Mirror}

도 1은 통상적인 레이저 프린터에서의 레이저 스캐닝 장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 스캐닝 장치에 사용되는 복합재료 폴리곤 미러의 도면이고,

도 3은 도 2에 도시된 복합재료 폴리곤 미러에서 구동축이 일체로 형성된 상태를 나타낸 도면이고,

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스캐닝 구조에 사용되는 복합재료 폴리곤 미러의 도면들이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 발광 다이오드

200, 210, 220, 230, 240 : 폴리곤 미러

212, 222, 232, 242 : 폴리곤 몸체

224, 234, 244 : 구동축

300 : 초점렌즈

400 : 반사미러

500 : 감광드럼

본 발명은 레이저 프린터의 레이저 스캐닝 장치(Laser scanning unit)에 사용되는 폴리곤 미러에 관한 것이며, 특히, 종래와 달리 섬유강화 복합재료가 폴리곤 몸체로 제조됨으로써 최대 회전속도가 상승되고, 폴리곤 몸체의 반사면이 표면코팅되거나 반사체가 부착됨으로써 반사면의 편평도와 치수 정밀도가 향상되는 복합재료 폴리곤 미러에 관한 것이다.

도 1은 통상적인 레이저 프린터에서의 레이저 스캐닝 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 레이저 프린터는 컴퓨터 본체로부터 인쇄할 데이터 자료를 전달받아서, 크리닝, 대전, 노광, 현상, 전사, 정착이라는 6단계를 통해서 인쇄작업을 수행하게 된다.

보다 자세하게 설명하면, 레이저 프린터에서의 청소단계는 인쇄할 데이터가 전송되는 경우에 인쇄작업의 준비과정으로서 감광드럼(500)에 물리적 또는 전기적인 청소를 행한다. 청소단계가 완료된 후에는 토너가 감광드럼(500)에 보다 용이하게 밀착되도록, 감광드럼(500)에 전압이 대전되는 대전단계와, 인쇄할 데이터에 대한 입력화상 신호가 전달됨에 따라 발광 다이오드(100)에서 방사된 레이저가 감광드럼(500)에 결상되는 노광단계가 각각 실행된다. 그러면, 현상단계에서는 데이터가 결상된 감광드럼(500)에 토너가 묻혀지고, 전사단계에서는 감광드럼(500)에 결착된 토너가 종이에 전사된다. 그런 다음에 레이저 프린터의 정착단계에서는 종이에 전사된 토너가 영구적으로 고착되도록 정착롤러로 압착 경화되어, 최종적인 인쇄물로 생산된다.

이 때, 레이저 프린터의 노광단계에서는 발광 다이오드(100)에서 주사된 레이저가 다음과 같은 광학기구를 통해 감광드럼(500)에 반사 전달된다. 즉, 발광 다이오드(100)에서 주사된 레이저는 폴리곤 미러(200)에서 주 스캐닝 방향으로 편광되고, 스캐닝 면상에서 초점이 조정되도록 초점렌즈(300)에서 구면수차가 보정되며, 결상용 반사미러(400)에서 감광드럼(500)의 표면에 점상으로 결상된다.

그리고, 노광단계에서의 폴리곤 미러(200)는 회전하는 감광드럼(500)에 데이터에 관한 상이 정확하게 결상되도록, 감광드럼(500)과 연동되게 회전되어야 한다. 특히, 폴리곤 미러(200)는 그 회전속도가 빨라질수록 감광드럼에 데이터 상이 보다 촘촘한 간격으로 결상될 수 있기 때문에, 보다 빠른 회전을 위해서 종래에 비해 경량화되면서도, 그 반사 표면의 편평도가 정밀하게 제작되는 것이 바람직하다.

이런 조건을 만족하기 위해, 종래기술에 따른 폴리곤 미러(200)는 경량이면서도 표면의 정밀가공이 가능한 알루미늄에 의해서 통상적으로 제작된다. 이 때, 상기 알루미늄으로 제작된 폴리곤 미러(200)는 큰 열팽창계수 성질로 인해 주조가공이 어렵기 때문에, 기계가공 및 연삭에 의해 제작된다. 하지만, 종래의 알루미늄으로 제작된 폴리곤 미러(200)는 정밀가공에 소요되는 시간이 길고, 연삭에 의한 재료의 소모가 많아서 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

그래서, 폴리곤 미러에 관한 종래기술에는 상기 알루미늄 폴리곤 미러(200) 의 문제점을 극복하기 위한 다음과 같은 특허기술들이 제시되었다. 일본특허 제63143522호, 일본특허 제6110002호, 일본특허 제5072494호, 일본특허 제3189610호, 일본특허 제2210317호에는 플라스틱을 사출 성형함으로써, 상기 알루미늄 소재의 폴리곤 미러보다 경량화되면서도 제조공정상 생산성이 향상되는 플라스틱 폴리곤 미러들이 공지되어 있다. 하지만, 상기 특허기술들에 공지된 플라스틱 폴리곤 미러는 통상적으로 제조과정에서 열가소성 수지의 수축율에 의해 치수정밀도가 낮아지며, 반사면 편평도의 향상을 위해서 여러 단계의 가공절차가 필요한 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 섬유강화 복합재료로 제작됨으로써, 종래기술에 따른 알루미늄 소재의 폴리곤 미러에 비해 경량화되고, 그로 인한 최대 회전속도의 상승으로 인해 인쇄물의 해상도가 향상되며, 섬유강화 복합재료가 기계가공절차없이 일체 성형됨으로써, 생산성도 향상되는 복합재료 폴리곤 미러를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복합재료 폴리곤 몸체의 외면에 금속박막 형태로 표면코팅되거나 반사체가 부착됨으로써, 기계적 가공 또는 연마공정이 없이도 반사면의 편평도가 종래에 비해 향상되면서 생산성도 향상되는 복합재료 폴리곤 미러를 제공하는 데 그 다른 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합재료 폴리곤 미 러는 레이저 스캐닝 장치의 발광 다이오드로부터 주사되는 레이저가 감광드럼에 반사되도록, 섬유강화 복합재료로 성형 제작되는 폴리곤 몸체와; 상기 폴리곤 몸체의 외면에 코팅 또는 부착되는 금속소재의 반사체를 포함한다.

아래에서는 본 발명에 따른 복합재료 폴리곤 미러의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 스캐닝 장치에 사용되는 복합재료 폴리곤 미러의 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 복합재료 폴리곤 미러에서 구동축이 일체로 형성된 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(210, 220)는 종래기술에 따른 알루미늄 소재의 폴리곤 미러에 비해 경량인 열경화성 수지 섬유강화 복합재료가 폴리곤 몸체(212, 222)로 성형 제작되고, 상기 폴리곤 몸체(212, 222)의 외면에 금속 소재의 반사체(211, 221)가 박막상태로 코팅된다. 그러면, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(210, 220)는 종래기술의 알루미늄 소재의 폴리곤 미러와 동일한 형상으로 제조되면서도 보다 경량화되기 때문에, 최대 회전속도가 상승되어, 인쇄물의 해상도가 높아진다.

상기 복합재료 폴리곤 미러(210, 220)의 폴리곤 몸체(212, 222)는 통상적으로 다각기둥 형상으로 성형되는데, 도 2에 도시된 복합재료 폴리곤 미러(210)에는 폴리곤 몸체(212)의 내부 축 중심에 구동모터에 연결된 구동축이 결합되도록 제1 체결구멍(213)이 형성되고, 도 3에 도시된 복합재료 폴리곤 미러(220)에는 폴리곤 몸체(222)와 구동축(224)이 동일한 소재로 일체 성형된다.

이와 같은 폴리곤 몸체(212, 222)에는 에폭시 수지 또는 페놀 수지와 같은 열경화성 수지 또는 상기 열경화성 수지를 기지로 하는 섬유강화 복합재료로 성형된다. 즉, 본 발명의 폴리곤 몸체(212, 222)는 열경화성 수지만으로도 성형되거나, 성형된 후에 수축되는 열경화성 수지의 성질을 고려하여 열경화성 수지를 기반으로 한 섬유강화 복합재료로 성형된다. 이 때, 섬유강화 복합재료에는 유리섬유, 탄소섬유, 휘스커(whisker), 장섬유 또는 유리비드(glass bead) 등이 사용된다.

그리고, 폴리곤 몸체(212, 222)에는 발광 다이오드에서 주사되는 레이저를 반사하는 반사체(211, 221)가 그 외면에 코팅되는데, 상기 반사체(211, 221)에는 반사율이 우수한 고순도의 구리, 니켈, 크롬, 금, 은, 알루미늄 등의 금속소재가 사용된다. 이 때, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(210, 220)는 코팅공정의 온도가 높으면서도, 반사체(211, 221)의 모재가 저온으로 유지되도록, 다음과 같은 방법에 의해서 폴리곤 몸체(212, 222)의 외면에 반사체(211, 221)가 코팅된다. 이런 반사체(211, 221)의 코팅방법에는 다양한 종류의 금속을 양질의 박막형태로 증착할 수 있는 전자빔 기상증착법(E-Beam evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 플라즈마 용사코팅법(Plasma thermal spray) 등이 가장 양호하게 사용되며, 내열성 수지가 폴리곤 몸체(212, 222)에 사용되는 경우에 구리 패이스트(Paste)가 도포되는 전기 도금법 또는 무전해 도금법(Electroless plating) 등이 사용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(210, 220)는 상기 이외의 방법에도 폴리곤 몸체(212, 222)의 외면에 금속 박막형태의 반사체(211, 221)가 접착제에 의해 접합되거나, 금형 내부에서 동시경화법에 의해 일체로 접합될 수도 있다. 이렇 게 반사체(211, 221)가 폴리곤 몸체(212, 222)에 결합되는 경우에는 보다 양호한 접합을 위해서 계면활성제가 반사체(211, 221)의 내면 또는 폴리곤 몸체(212, 222)의 표면에 도포되거나, 편평도의 향상을 위해서 반사체(211, 221)의 표면이 플라즈마 표면처리될 수도 있다.

아래에서는 도 4 및 도 5에 도시된 다른 실시예에 따른 레이저 스캐닝 장치에 사용되는 복합재료 폴리곤 미러(230, 240)에 대해 설명하겠다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(230, 240)는 레이저 스캐닝 장치에서 다수 개의 발광 다이오드(100)가 사용되는 경우에 알루미늄이 압출 성형된 반사체(231, 241)가 폴리곤 몸체(232, 242)의 외면에 결합된다.

그리고, 도 4에 도시된 복합재료 폴리곤 미러(230)의 폴리곤 몸체(232)는 도 2에 도시된 폴리곤 몸체와 같이 그 내부 축 중심에 구동축(234)이 결합되기 위한 제2 체결구멍이 형성되고, 도 5에 도시된 복합재료 폴리곤 미러(240)의 폴리곤 몸체(242)는 도 3에 도시된 폴리곤 몸체와 같이 구동축(244)과 일체로 성형된다.

그리고, 상기 복합재료 폴리곤 미러(230, 240)는 가장 양호한 실시예로 압출성형된 반사체(231, 241)가 폴리곤 몸체(232, 242)에 다음과 같은 공정에 의해 접합된다. 즉, 반사체(231, 241)는 알루미늄의 압출공정에 의해 상기 복합재료 폴리곤 미러(230, 240)와 동일한 다각기둥 형상으로 제작된다. 그리고, 반사체(231, 241)의 중공형 내부에는 섬유강화 복합재료가 주입되어, 복합재료 경화공정에 의해 일체로 성형된다. 또한, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러(230, 240)는 반사체(231, 241)의 표면 편평도를 향상시키기 위해, 반사체(231, 241)의 표면이 입자의 충돌에 의해 물리적으로 연마되거나, 플라즈마에 의해 식각된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러는 종래기술에 따른 알루미늄 소재의 폴리곤 미러에 비해 경량화되어 구동모터의 부하가 감소됨으로써, 최대 회전속도가 상승되면서 고해상도의 인쇄작업이 가능해지는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 종래기술과 달리 폴리곤 몸체의 외면에 금속박막 또는 압출성형된 형태의 반사체가 결합됨으로써, 경량이면서도 반사면의 편평도가 양호해져서, 정밀가공 또는 연삭작업을 필요로 하는 종래에 비해 생산성이 향상되는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 복합재료 폴리곤 미러에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

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레이저 프린터의 감광드럼과 연동 회전하면서 발광 다이오드로부터 주사되는 레이저를 반사시키도록, 다각기둥 형상으로 성형되는 폴리곤 몸체와 상기 폴리곤 몸체의 외면에 부착되는 금속소재의 반사체를 포함하는 폴리곤 미러에 있어서,

상기 폴리곤 몸체는 열경화성 수지를 기지로 하는 섬유강화 복합재료로 성형 제작되고; 상기 폴리곤 몸체의 섬유강화 복합재료에는 유리섬유, 탄소섬유, 휘스커(whisker), 장섬유, 유리 비드(glass bead) 중에서 어느 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
삭제
청구항 3에 있어서, 상기 폴리곤 몸체는 다각기둥 형상으로 성형되며, 구동모터에 연결되는 구동축이 축 중심에 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
청구항 3에 있어서, 상기 반사체는 상기 레이저를 반사할 수 있는 구리, 니켈, 크롬, 금, 은, 알루미늄 중 어느 하나의 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
청구항 3 또는 청구항 6에 있어서, 상기 반사체는 금속박막 형태로 상기 폴리곤 몸체의 외면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
청구항 3 또는 청구항 6에 있어서, 상기 반사체는 금속 박막형태로 분리 제작되고, 상기 폴리곤 몸체에 부착 결합되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
청구항 3에 있어서, 상기 반사체는 압출성형에 의해 제작되는 알루미늄 판(Aluminum Plate)인 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.
청구항 3 또는 청구항 9에 있어서, 상기 반사체는 그 표면이 입자의 충돌에 의해 연마되거나, 플라즈마에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 복합재료 폴리곤 미러.