KR100693037B1

KR100693037B1 - 소음 저감용 공명기 및 이를 채용한 광학 주사 장치

Info

Publication number: KR100693037B1
Application number: KR1020040069362A
Authority: KR
Inventors: 김중권
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2007-03-12
Also published as: US20060050346A1; KR20060020515A

Abstract

본 발명은 소음 저감용 공명기 및 이를 채용한 광학 주사 장치에 관한 것으로서, 격벽에 의해 구획된 둘 이상의 동일 또는 상이한 체적의 공간을 가지며, 일면이 개방된 케이스와, 상기 케이스의 개방면에 고정되며, 상기 각각의 공간을 외부로 연통시키는 둘 이상의 상이한 단면적의 홀을 갖는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기를 제공한다.

본 발명에 의하면, 하나의 주파수 대역이 아닌 다수의 주파수 대역에 대해서 효과적으로 소음을 저감시킬 수 있으므로 종래에 비해서 적은 동작 소음을 갖는 화상 형성 장치를 제공할 수 있게 된다. 또한, 광학 주사 장치 본체에 공명기를 일체화하며, 광학 주사 장치 본체에 형성되는 리브를 활용하여 공명기를 구성하였으므로, 부품수를 줄일 수 있고 제조가 용이하게 된다.

화상 형성 장치. 광학 주사 장치, 다면경, 공명기, 주파수, 소음.

Description

소음 저감용 공명기 및 이를 채용한 광학 주사 장치{Noise reducing resonator and the laser scanning unit with the same}

도 1은 종래의 레이저 스캐닝 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 레이저 스캐닝 유닛 중 다면경 부분을 도시한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 다면경 주위의 공명기 내벽을 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 소음 저감용 공명기의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 실시예를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 소음 저감용 공명기가 장착된 광학 주사 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 … 광학 주사 장치, 12 … 광원,

14 … 다면경, 16 … 결상렌즈,

110 … 케이스, 112 … 격벽,

114 … 제1 체결홀, 116 … 흡음재,

120 … 커버, 124 … 제2 체결홀,

150 … 본체, 210 … 제1 리브,

212 … 제2 리브.

본 발명은 소음 저감용 공명기 및 이를 채용한 광학 주사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전 방식의 화상 형성 장치에서 감광체를 노광시키기 위한 광학 주사 장치에서 발생되는 소음을 저감시키기 위한 공명기 및 상기 공명기가 일체화되어 장착된 광학 주사 장치에 관한 것이다.

화상 형성 장치 중 소위 레이저 프린터와 같은 정전 방식의 화상 형성 장치는 빠른 속도와 고품질의 인쇄물을 얻을 수 있고, 유지비가 저렴한 장점으로 인해 주로 대용량의 인쇄 작업이 필요한 기업체나 일부 개인 사용자들에 의해 널리 사용되고 있다.

상기 정전 방식의 화상 형성 장치는 레이저 빔 등의 빛을 감광 드럼에 조사하여 정전 잠상을 형성한 후, 토너 등의 현상제를 공급 롤러 및 현상 롤러에 의해 감광 드럼의 표면에 도포하여 현상한 후 인쇄 매체로 전사하고 이를 정착하여 인쇄물을 출력하는 방식을 사용하게 되며, 레이저 빔 등의 빛을 감광 드럼에 조사하기 위해 사용되는 것이 광학 주사 장치이다.

도 1은 종래의 일반적인 광학 주사 장치(10)를 개략적으로 도시한 것이다. 퍼스널 컴퓨터와 같은 호스트로부터 전송된 인쇄 데이터를 프린터의 비디오 컨트롤러부(미도시)가 비트맵 데이터로 전환하여, 이를 기초로 광원(12)를 온오프시키게 된다. 이 때, 상기 광원(12)로는 레이저 다이오드 또는 LED(light emitting diode) 등이 사용된다. 따라서, 상기 광원(12)는 비디오 컨트롤러부의 신호에 의해서 온/오프(ON/OFF)를 반복하게 되며, 이 과정에서 발생된 빛은 다면경(14)에 도달하게 된다.

상기 다면경(14)은 도시된 바와 같은 정육각형 또는 정팔각형 등의 다각형 형태이며, 도시되지 않은 구동 수단에 의해 고속으로 회전하고 있다. 상기 광원(12)에 의해 조사된 빛이 다면경(14)의 일면에 접촉하게 되면 반사되어 결상렌즈(16)로 전달되는데 다면경(14)의 회전 각도에 따라서 반사된 빛이 결상렌즈(16)의 각기 다른 부분으로 전달된다. 따라서, 다면경의 하나의 변은 상기 결상렌즈(16)의 전체 길이에 대응되며, 이는 곧 감광 드럼의 길이에 대응된다. 즉, 다면경의 하나의 변은 인쇄 매체의 폭 방향 라인에 대응된다.

한편, 상기 다면경(14)은 인쇄 속도의 향상을 위해 매우 고속으로 회전하며, 이를 위한 구동 모터의 동작음 등의 소음이 발생한다. 따라서, 종래부터 이러한 소음을 제거하기 위한 기술들이 제안되어 왔다.

도 2에는 이러한 소음 제거기를 갖는 광학 주사 장치의 일 예가 도시되어 있다. 도 2에서는 이해를 돕기 위해 광학 주사 장치 중 다면경 부분만을 도시하였다. 즉, 상기 광학 주사 장치의 케이스(20)의 저면에 다면경(14)을 회전시키기 위한 구동 모터(17)를 장착하고, 양자는 구동축(18)에 의해 연결되어 있다. 한편, 상기 다 면경(14)의 상부에는 일정한 체적의 공간을 갖는 공명기(20)를 장착하고 다면경이 위치하는 공간과 홀(22)을 통해 연통되도록 하였다. 그리고, 상기 공명기(20)는 볼트(24)에 의해 결합된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 공명기(20)의 내벽에 다공성의 흡음재(20a)를 부착하였다.

상기 기술에서는 공명기의 공명과 흡음재에 의해 소음이 저감된다. 즉, 상기 공명기는 그 공진 주파수에 근접한 주파수 대역의 음파를 공명 에너지로 변환하는 것으로 감쇠하며, 아울러, 다공성 흡음재에 의해 음파를 감쇠하도록 하여 소음을 저감케 한 것이다.

그러나, 상기 기술은 하나의 주파수 대역만 공명기를 이용하여 소음을 저감하기 때문에 고속 구동 모터의 경우 큰 효과를 볼 수 없다. 즉, 고속 구동 모터의 소음은 구동모터 1차 회전 성분에 의하여 주로 발생되지만, 회전체의 경우 1차 회전뿐만 아니라 2차, 3차, 4차 성분 등 많은 주파수 성분을 가지는 소음이 발생하게 된다. 따라서, 종래 기술의 경우 하나의 주파수 성분만을 감소시키는 공명기를 적용하였기 때문에 소음 저감에 있어서 큰 효과를 볼 수 없게 된다.

또한, 다면경에 공명기를 부착하였기 때문에 다면경을 밀폐하여야 하고, 다면경에서 반사되는 빛을 투과시키기 위해서 투명한 재질의 플라스틱을 사용하여야 하는 바, 장기간의 사용시 상기 투명한 플라스틱 자체가 오염될 수 있으며, 이로 인해 광원이 오염되어 인쇄 품질을 저하시키게 된다. 아울러, 도시된 바와 같이 다수의 부품이 소요되기 때문에 부품수의 증가로 조립이 곤란하고 생산성이 저하되며, 제품 단가를 상승시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래에 비해 증가된 수의 주파수 성분의 소음을 저감시킬 수 있는 소음 저감용 공명기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

또한, 본 발명은 다면경을 밀폐시키지 않아도 소음을 저감시킬 수 있어 투명 재질의 케이스를 사용할 필요가 없는 소음 저감용 공명기를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 본체 내부에 소음 저감용 공명기를 일체화할 수 있어, 제조가 용이하고 제품 단가를 낮출 수 있는 광학 주사 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 격벽에 의해 구획된 둘 이상의 동일 또는 상이한 체적의 공간을 가지며, 일면이 개방된 케이스와; 상기 케이스의 개방면에 고정되며, 상기 각각의 공간을 외부로 연통시키는 둘 이상의 상이한 단면적의 홀을 갖는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기를 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 양태로 격벽에 의해 구획된 둘 이상의 상이한 체적의 공간을 가지며, 일면이 개방된 케이스와, 상기 케이스의 개방면에 고정되며, 상기 각각의 공간을 외부로 연통시키는 둘 이상의 동일한 단면적의 홀을 갖는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기를 제공한다.

즉, 상기 각각의 공간이 하나의 공명기의 역할을 하는 것이며, 각각의 공간의 체적과 홀의 단면적 및 깊이를 조절하여 소멸시킬 수 있는 소음의 주파수를 조절할 수 있게 된다. 이는 특정한 주파수를 갖는 소음에 대해 상기 주파수와 일치하는 고유 진동수를 갖는 공명기를 사용하면, 공명기 내부에서 주파수가 일치하는 소음이 공명하여 가운데 공기가 심하게 요동되며, 이러한 공기의 운동에너지에 의해 음향에너지가 흡수되어 결국 소음이 저감된다.

여기서, 공명기의 고유 진동수는 다음의 공식을 이용해 계산할 수 있다.

f : 공명 주파수

c : 음속

S : 홀의 단면적

V : 공명기의 내부 공간의 체적

l_e : 홀의 깊이

따라서, 상기 격벽에 의해 정해지는 공간과 이를 덮는 커버가 하나의 공명기가 되는 것이며, 공간의 체적, 커버에 형성된 홀의 단면적 및 깊이를 조절하여 광학 주사 장치 내에서 발생되는 다양한 주파수의 소음을 모두 저감시킬 수 있게 된다. 일반적으로, 광학 주사 장치의 내부에서 발생되는 소음은 다면경과 공기간의 마찰력에 의하여 발생되는 소음, 구동 모터를 구동하기 위하여 필요한 회로부, 다면경을 구동 모터에 지지하기 위하여 필요한 베어링의 소음 및 구동 모터의 회전에 의하여 발생된 진동이 광학 주사 장치와 공진되어 발생되는 소음 등의 여러 가지 소음이 발생하게 된다. 이러한, 소음은 하나의 주파수 대역을 갖는 순음이 아니라 2개 이상의 주파수 대역을 가지는 혼음의 성격을 띠게 되므로, 본 발명에서와 같이 하나의 케이스 내에 다수의 공간을 갖는 공명기를 활용하여 이러한 혼음을 저감할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 광학 주사 장치를 동작시킨 후 여기서 발생되는 소음을 분석하여 그 주파수 대역을 파악한 후 상기 공식에 의해 공명기의 체적, 홀의 단면적 및 깊이 등을 조절하여 소음을 저감할 수 있다.

여기서, 상기 케이스에 형성된 공간이 모두 동일한 체적을 갖도록 하고, 상기 각각의 홀의 단면적 및 깊이를 달리하여 소음의 주파수 대역과 일치시킬 수도 있으며, 반대로 상기 각각의 홀을 동일한 단면적 및 깊이를 갖도록 한 후, 상기 각각의 공간의 체적을 달리하여 소음의 주파수 대역과 일치시킬 수도 있다. 물론, 양자를 병행할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 격벽에 의해 형성된 공간의 내부에는 흡음재를 부착하는 것이 좋다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 공명기를 내부에 장착한 광학 주사 장치를 제공한다.

본 발명의 광학 주사 장치는 본체, 상기 본체에 장착되는 광원, 상기 본체에 회전가능하게 장착되어 상기 광원에서 조사된 빛을 반사시키는 다면경 및 상기 다면경에서 반사된 빛을 외부로 조사시키는 결상렌즈를 포함하는 광학 주사 장치에 있어서, 상기 본체의 내부에 격벽을 형성하여, 상기 격벽에 의해 구획되는 둘 이상의 공간을 형성하고, 상기 각각의 공간의 개방면에 부착되며, 상기 공간을 외부로 연통시키는 홀을 갖는 커버를 추가적으로 포함할 수 있다.

즉, 공명기를 별도로 구성하는 것이 아니라, 광학 주사 장치의 본체 내에 일체로 형성함으로써 제조를 용이하게 하고 부품수를 절감할 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 격벽은 본체의 저면에서 돌출되는 리브로 이루어지는 것이 좋다.

한편, 상기 공명기 역시 격벽에 의해 형성되는 공간이 모두 동일한 체적을 갖도록 하고, 상기 각각의 홀의 단면적 및 깊이를 달리하여 소음의 주파수 대역과 일치시킬 수도 있으며, 반대로 상기 각각의 홀을 동일한 단면적 및 깊이를 갖도록 한 후, 상기 각각의 공간의 체적을 달리하여 소음의 주파수 대역과 일치시킬 수도 있다. 물론, 양자를 병행할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 격벽에 의해 형성된 공간의 내부에는 흡음재가 추가적으로 부착되는 것이 좋다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소음 저감용 공명기 및 광학 주사 장치의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공명기의 일 실시예(100)가 도시되어 있다. 상기 실시예(100)는 크게 케이스(110)와 커버(120)로 이루어진다. 상기 케이스(110)는 플라스틱 사출물로 이루어지는 직사각형의 박스 형태를 가지며 일면은 개방되어 있다. 여기서, 상기 케이스(110)는 반드시 직사각형일 필요는 없으며, 원형 또는 다각형 등의 여러 형태를 가질 수도 있다.

상기 케이스(110)의 내부에는 격벽(112)이 형성되어 있다. 상기 격벽(112)은 상기 케이스(110)의 내부에서 서로 직교하면서 교차하게 되며, 이로 인해 상기 케이스(110)의 내부는 체적을 달리하는 다수의 공간(V1, V2, V3 ...)으로 구획되고, 상기 각각의 공간들은 모두 다른 체적 및 형태를 갖는다. 물론, 상기 격벽(112)이 반드시 서로 직교할 필요는 없으며 임의의 각도롤 가지고 교차할 수도 있다. 또한, 상기 케이스(110)의 개방면의 꼭지점 부위에는 볼트나 스크류 등이 삽입되기 위한 제1 체결홀(114)이 형성되어 있다. 또한, 상기 각각의 공간의 내벽면에는 다공성 재질로 이루어지는 도 5에 도시된 바와 같이 흡음재(116)가 부착된다.

한편, 상기 커버(120)는 얇은 판재로 이루어지며, 그 표면에는 커버(120)를 관통하는 다수의 홀(H1, H2, H3 ...)을 갖는다. 상기 각각의 홀은 상기 다수의 공간마다 하나씩 배치되며, 커버(120)가 상기 케이스(110)와 결합된 경우 커버(120)에 의해 각각의 공간들은 밀폐되며, 상기 홀들을 통해서만 외부와 연통된다. 상기 커버(120)의 꼭지점에는 상술한 제1 체결홀(114)과 정렬되는 제2 체결홀(124)이 형성되어, 상기 제1 및 제2 체결홀(114, 124)을 통해 볼트 또는 스크류로 고정할 수 있다. 여기서, 상기 커버(120)와 케이스(110)는 반드시 볼트나 스크류에 의해서만 고정되는 것은 아니며, 접착제 등에 의해 부착될 수도 있고, 후크 등의 고정구를 사용하여 체결될 수도 있다.

상기 각각의 공간(V1, V2, V3 ...)과 홀(H1, H2, H3 ...)은 하나의 주파수 대역의 소음을 저감하기 위한 공명기가 된다. 따라서, 상기 실시예(100)는 상기 공간의 개수 만큼에 해당되는 공명기를 갖게 되며, 각각의 공명기들은 모두 다른 고유 진동수를 갖는다. 상술한 바와 같이, 상기 고유 진동수는 저감하고자 하는 소음 의 주파수 대역과 일치하며, 이는 상기 공간의 체적과 홀의 단면적 및 깊이에 의해 정해진다.

일 예로, 공간(V1)과 홀(H1)에 의해 이루어지는 공명기를 사용하여 1000Hz의 주파수 대역을 갖는 소음을 저감하고자 하는 경우에, 음속을 340m/s로 가정하면, 상기 공식에 의거하여 상기 공간의 체적 및 홀의 단면적과 깊이를 각각 6.3㎤, 0.14㎠ 및 0.65㎝ 정도로 조절할 수 있다.

이러한 방식을 통해, 광학 주사 장치에서 발생되는 소음을 분석하여, 각각의 주파수 대역에 맞게 상기 공간의 체적 및 홀의 단면적과 깊이를 설정하여 다수의 주파수 대역을 갖는 소음을 저감할 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 주사 장치의 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예에서 광원나 다면경 등의 구성 요소는 이해를 돕기 위해 생략되어 있다. 즉, 도 6에서는 광학 주사 장치의 본체(150)만이 도시되어 있다.

상기 본체(150)는 강도를 향상시키기 위해 다수의 리브가 형성되어 있는데, 그 중 일부에는 사각형의 박스 형태로 돌출되는 제1 리브(210)와, 상기 제1 리브(210)의 내부에 형성되며, 제1 리브(210)의 내부를 다수의 공간으로 구획하는 제2 리브(212)가 도시되어 있다. 여기서, 상기 제1 리브(210)는 상술한 공명기의 실시예 중 케이스(110)의 역할을 하는 것이며, 제2 리브(212)는 격벽(112)의 역할을 하게 된다. 아울러, 상기 제1 및 제2 리브(210, 212)들은 본체(150)의 강도를 향상시키는 역할도 겸하게 된다. 또한, 상기 제2 리브(212)에 의해 형성되는 공간들은 상술한 공명기의 내부 공간과 동일한 역할을 하게 된다.

따라서, 상기 제1 및 제2 리브(210, 212)들은 본체(150)의 제조시에 일체로 형성되게 된다. 한편, 상기 제1 및 제2 리브(210, 212)들의 상부에는 커버(220)가 부착된다. 상기 커버(220) 역시 상술한 공명기에서의 커버와 동일한 역할을 하며, 표면을 관통하는 다수의 홀(224)을 갖는다. 여기서, 상기 홀(224)은 반드시 원형일 필요는 없으며, 삼각형이나 사각형과 같은 다각형일 수도 있다.

상기 커버(220)는 볼트나 스크류 등의 고정구를 사용해 고정될 수도 있으며, 접착제 등에 의해 부착될 수도 있다. 상기와 같은 본체(150)의 내부에 광원와 다면경 및 결상렌즈 등을 설치한 후 본체(150)의 상부에 별도의 커버(미도시)를 덮어 밀폐시키면 다면경이나 다면경을 회전시키기 위한 구동 모터의 회전에 의해 발생되는 소음은 상기 각각의 공간이 형성하는 공명기에 의해 저감된다. 아울러, 상기 공간 내에도 상술한 공명기의 실시예에서와 같이 흡음재가 부착될 수 있다. 따라서, 상기 실시예에서는 다면경만을 밀폐시키기 위한 별도의 구조물이 불필요하므로 종래에서와 같이 다면경 내부로 빛을 투과시키기 위한 투명창 등을 설치할 필요가 없게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 하나의 주파수 대역이 아닌 다수의 주파수 대역에 대해서 효과적으로 소음을 저감시킬 수 있으므로 종래에 비해서 적은 동작 소음을 갖는 화상 형성 장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 광학 주사 장치 본체에 공명기를 일체화하며, 광학 주사 장치 본체에 형성되는 리브를 활용하여 공명기를 구성하였으므로, 부품수를 줄일 수 있고 제조 가 용이하게 된다.

Claims

격벽에 의해 구획된 둘 이상의 동일 또는 상이한 체적의 공간을 가지며, 일면이 개방된 케이스와;

상기 케이스의 개방면에 고정되며, 상기 각각의 공간을 외부로 연통시키는 둘 이상의 상이한 단면적의 홀을 갖는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기.
삭제
격벽에 의해 구획된 둘 이상의 상이한 체적의 공간을 가지며, 일면이 개방된 케이스와;

상기 케이스의 개방면에 고정되며, 상기 각각의 공간을 외부로 연통시키는 둘 이상의 동일한 단면적의 홀을 갖는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 격벽에 의해 형성된 공간의 내부에는 흡음재가 추가적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기.
제1항 또는 제3항을 따른 공명기를 장착한 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
본체와;

상기 본체에 장착되는 광원와;

상기 본체에 회전가능하게 장착되어 상기 광원에서 조사된 빛을 반사시키는 다면경과;

상기 다면경에서 반사된 빛을 외부로 조사시키는 결상렌즈를 포함하는 광학 주사 장치에 있어서,

상기 본체의 내부에 격벽을 형성하여, 상기 격벽에 의해 구획되는 둘 이상의 공간을 형성하고,

상기 각각의 공간의 개방면에 부착되며, 상기 공간을 외부로 연통시키는 홀을 갖는 커버를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
제6항에 있어서,

상기 격벽은 본체의 강도를 증가시키기 위한 리브인 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
제6항에 있어서,

상기 케이스에 형성된 공간은 동일한 체적을 가지며, 상기 각각의 홀은 단면적 및 깊이를 달리하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
제6항에 있어서,

상기 각각의 홀은 동일한 단면적 및 깊이를 가지며, 상기 각각의 공간의 체적을 달리하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
제6항에 있어서,

상기 격벽에 의해 형성된 공간의 내부에는 흡음재가 추가적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 케이스는 플라스틱 사출에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 공명기.
제 5 항에 있어서, 상기 격벽에 의해 형성된 공간의 내부에는 흡음재가 추가적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 광학 주사 장치.