KR100744195B1 - 폴리곤 미러와 이의 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 폴리곤미러의 가공소재 중앙부에 관통공을 형성하는 소재 가공단계와, 각도 분할이 가능한 각도 분할축에 가공소재에 형성된 관통홀을 이용하여 가공소재를 클램핑하는 소재 고정단계와, 3축 제어가 가능한 주축에 설치된 플라이 커터를 이용하여 폴리곤 미러의 가공소재 외주면에 각도분할축에 대해 평행하거나 소정의 각도로 경사진 기준 경면을 형성하는 기준 경면 가공단계와, 상기 기준 경면에 대해 소정의 각도로 폴리건 미러의 가공소재를 회전시키는 소재 회전단계와, 상기 회전된 폴리곤 미러의 가공소재의 외주면에 각 각도분할 축에 대해 평행하거나 경사진 경면을 가공하는 경면가공단계를 포함한다.

폴리곤 미러, 경사 경면, 가공,

Description

폴리곤 미러와 이의 가공방법{polygon mirror and working methode of the same}

도 1은 폴리곤 미러의 사용상태를 개략적으로 나타내 보인 광주사장치의 사 시도,

도 2는 본 발명에 따른 폴리곤 미러 가공방법에 의해 가공된 경사 경면을 가진 폴리곤 미러를 일부절제 사시도,

도 3은 본 발명에 다른 가공방법에 의해 가공된 폴리곤 미러의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 폴리곤 미러의 가공방법을 나타내 보인 블록도,

도 5는 폴리곤 미러의 가공방법을 구현하기 위한 장치를 개략적으로 나타내 보인 사시도.

본 발명은 폴리곤 미러와 이의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 경사진 경면을 가진 폴리곤 미러와 이의 제조방법에 관한 것이다.

주사광학장치는 복사기, 프린터, 팩시밀리 등과 같이 인쇄 용지에 화상을 인쇄하는 화상 기록 장치, 특히 레이저빔 프린터(LBP)등에 널리 이용되는데, 이러한 주사광학장치는 미국특허 제5,128,795호, 제5,162,938호, 제5,329,399호, 제5,710,654호, 제5,757,533호, 제5,619,362호, 제5,721,631호, 제5,553,729호, 제5,111,219호, 제5,995,131호 등에 개시되어 있다.

상기 광주사장치의 대다수는 고속회전(예: 4000/분)하는 4면, 6면, 8면 또는 16면의 폴리곤 미러가 이용된다.

이러한 폴리곤 미러는 다수의 사각형 미러면을 가지는 미러 본체를 구비하며, 주사 광학 장치에 광빔을 편향시키는 광 편향기로 사용된다. 이 폴리곤 미러는 화상 형성 동작동안 모터 등의 구동수단에 의하여 일정속도로 회전된다. 주사 광학 장치는 폴리곤 미러를 회전시킴으로써 피주사면상에 주사방향으로 광빔을 주사하게 되고 이에 의하여 감광 드럼 상에 화상 기록을 행하게 된다.

상기의 폴리곤 미러는 서브 미크론의 정밀도와 반사율을 갖는 초정밀 가공품으로서 생산 공정 관리가 까다롭고 고순도 알루미늄을 이용한 초정밀 가공공정으로서 가공시간이 길어 생산가격이 높고, 막대한 시설 투자가 필요하여 제조단가가 높으며, 수요에 비하여 공급이 부족한 편이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라스틱 성형법, 프레스 가공법, 다이캐스팅법 등으로 폴리곤 미러의 형상을 만든 후 표면에 경면 코팅을 실시하여 폴리곤 미러를 제조하는 방법에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

그러나 폴리곤 미러를 플라스틱 재료로 성형하는 경우, 성형후 수축되면서 나타나는 변형량으로 인하여 폴리곤 미러의 표면정밀도를 만족시킬 수 없다. 따라서 플라스틱 재료에 구상 세라믹 입자를 혼합하고 이를 성형하여 플라스틱 수축시 세라믹 입자에 의하여 형상을 유지할 수 있도록 성형하는 방법이 제안되었다. (일본 특개평 01-113718) 그러나, 상기한 바와 같이 구상 세라믹 입자를 이용하는 경우, 치수 정밀도 및 형상 정밀도는 만족시킬 수 있으나, 약 40,000 rpm 정도로 고속회전하는 경우, 회전력에 의하여 발생되는 인장하중을 구상의 세라믹 입자들을 수용할 수 없다. 특히 바인더 역할을 하는 고분자의 인장강도는 회전력에서 발생 되는 인장강도를 견디기엔 대부분 너무 낮기 때문에 이러한 폴리곤 미러는 20,000 rpm 이하의 회전시에 만 사용해야 하는 문제점이 있다.

따라서 상기의 폴리곤 미러의 가공효율을 높이기 위한 구조적으로 안정감이 있는 고순도 알루미늄의 초정밀 가공에 따른 생산성을 향상시키기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 본 출원인도 이러한 가공방법을 연구한 결과물로써 출원을 하기에 이르렀다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고순도의 알루미늄을 이용하여 경면들의 가공효율을 높일 수 있으며, 경사경면의 가공이 가능한 폴리곤 미러의 가공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 경사면의 가공각도의 제어가 가능하며, 빔의 주사폭을 넓힐 수 있는 폴리곤 미러를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폴리곤 미러의 가공방법은, 폴리곤미러의 가공소재 중앙부에 관통공을 형성하는 소재 가공단계와,

각도 분할이 가능한 각도 분할축에 가공소재에 형성된 관통홀을 이용하여 가공소재를 클램핑하는 소재 고정단계와,

3축 제어가 가능한 주축에 설치된 플라이 커터를 이용하여 폴리곤 미러의 가공소재 외주면에 각도분할축에 대해 평행하거나 소정의 각도로 경사진 기준 경면을 형성하는 기준 경면 가공단계와,

상기 기준 경면에 대해 소정의 각도로 폴리건 미러의 가공소재를 회전시키는 소재 회전단계와,

상기 회전된 폴리곤 미러의 가공소재의 외주면에 각 각도분할 축에 대해 평행하거나 경사진 경면을 가공하는 경면가공단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 기준경면 가공단계와, 경면가공단계에 있어서, 상기플라이 커터가 설치된 주축의 이송궤적은 각도분할축에 대해 수직으로 이송되는 수직이송단계와 수평이송단계의 반복으로 이루어진다.

상기 목적을 달성하기 위한 폴리곤 미러는 중심부에 단차진 관통공이 형성된 본체와, 상기 본체의 외주면에 관통공의 중심축에 대해 경사진 복수개의 경사경면을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 본체의 외주면에 연속 형성된 경사 경면은 16개로 이루어짐이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 폴리곤 미러(10)는 주사광학장치(20) 등에 이용되는 것으로, 회전모터(21)에 설치되어 레이저 발생수단(22)으로부터 주사되는 빔을 피주사면 상에 주사방향으로 주사하게 되고 이에 의하여 감광 드럼(23)상에 화상 기록을 행하게 된다.

이러한 폴리곤 미러(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본체(11)의 중 앙부에 단차진 관통공(12)이 형성되고, 상기 본체(11)의 외주면에는 도 2에 도시된 바와 같이 관통공(12)의 중심축(c)에 대해 경사진 복수개의 경사 경면(12)이 형성되거나 도 3에 도시된 바와 같이 관통공(12)의 중심축(c)에 평행한 경면(14)이 형성된다. 상기 경사경면(13)이나 경면(14)은 폴리곤 미러(10)가 설치되는 장치에 따라 달라질 수 있으나 16개의 경사면을 형성함이 바람직하다. 여기에서 상기 경사경면의 각도와 경사방향은 다르 다르게 하여 주사폭을 넓히는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 폴리곤 미러의 가공방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폴리곤 미러를 가공하기 위해서는 폴리곤 미러를 가공하기 위한 원소재를 가공하는 소재가공단계(101)를 수행한다. 이 가공소재단계(101)는 판상의 소재를 원형으로 절취한 후 외주면을 황삭하고, 동일한 두께를 가지도록 상하면을 가공한다. 그리고 중앙부에 단차진 관통공을 형성하는 단계를 수행한다.

상기와 같이 소재 가공단계가 완료되면 이 소재를 가공을 위한 전용장치에 소재를 고정하는 소재 고정단계를 수행한다. 이 소재 고정단계(102)는 각도 분할이 가능한 각도 분할축(31)의 단부에 설치된 클램프(32)를 분리하고, 이 각도 분할축(31)에 가공소재(15)의 관통공을 지지시킨 후 클램핑하여 폴리곤 미러의 가공소재(15)의 중심과 관통공의 중심이 일치하도록 고정한다. 이때에 상기 가공소재(15)의 고정은 상기 실시예에 의해 한정되지 않고 각도 분할축(31)이 관통공의 중심을 일치시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기와 같이 폴리곤 미러 가공소재(15)의 장착이 완료되면, 3축 제어가 가 능한 주축(33)에 설치된 플라이 커터(34)를 이용하여 가공소재(15)의 외주면에 각도 분할축(22)에 대해 평행 평행하거나 소정의 각도로 경사진 기준 경면을 형성하는 기준 경면 형성단계(103)를 수행한다.

상기 기준 경면에 대해 소정의 각도로 폴리건 미러의 가공소재를 회전시키는 소재 회전단계(104)를 수행하게 되는데, 이 소재 회전단계(104)는 각도분할축(31)를 이용하여 소정의 각도 즉, 외부면에 형성하고자 하는 경면의 갯 수로 분할된 각도만큼 회전시킨다.

이 상태에서 회전된 폴리곤 미러의 가공소재(15)를 상기 플라이 컷터(34)를 이용하여 각도 분할축(31)에 대해 평행하거나 경사진 경면을 가공하는 경면가공단계(105)를 수행한다.

한편, 상기 기준경면 가공단계(104)와, 경면가공단계(105)에 있어서, 상기 플라이 커터가 설치된 주축의 이송궤적은 각도 분할축에 대해 수직으로 이송되는 수직이송단계와 수평이송단계의 반복으로 이루어지는데, 이에 한정되지는 않는다.

상술한 바와 같은 방법을 가공이 완료되면 상기 각도 분할축으로부터 폴리곤 미러를 분리하고 이를 세척한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리곤 미러는 빔의 주사 범위를 확장시킬 수 있다. 특히 이의 가공방법은 알루미늄 소재를 이용한 초정밀 가공에 따른 대량생산이 가능하여 생산원가를 절감할 수 있으며, 폴리곤 미러의 중심으로부터 각 경사면까지의 거리가 일정하게 가공할 수 있어 광반사에 따른 오차를 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 중심부에 단차진 관통공이 형성된 본체와, 상기 본체의 외주면에 관통공의 중심축에 대해 경사진 복수개의 경사경면을 구비하는 폴리곤 미러 가공방법에 있어서,

   폴리곤미러의 가공소재 중앙부에 관통공을 형성하는 소재 가공단계와,

   각도 분할이 가능한 각도 분할축에 가공소재에 형성된 관통홀을 이용하여 가공소재를 클램핑하는 소재 고정단계와,

   3축 제어가 가능한 주축에 설치된 플라이 커터를 이용하여 폴리곤 미러의 가공소재 외주면에 각도분할축에 대해 소정의 각도로 경사진 기준 경면의 형성 시 상기 플라이 커터가 설치된 주축의 이송궤적을 각도 분할축에 대해 이송하는 수직이송단계와 수평이송단계를 포함하는 기준 경면 가공단계와,

   상기 기준 경면에 대해 소정의 각도로 폴리건 미러의 가공소재를 회전시키는 소재 회전단계와,

   상기 회전된 폴리곤 미러의 가공소재의 외주면에 각 각도분할 축에 대해 경사진 경면의 가공하는 것으로, 플라이 커터가 설치된 주축의 이송궤적을 각도 분할축에 대해 수직으로 수직이송단계와 수평이송단계를 가진 경면가공단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 폴리곤 미러 가공방법.
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