KR101009227B1 - 스캐너모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스캐너모터는 스캐너모터를 전체적으로 지지하기 위한 것으로, 상면에 회로기판이 설치되며 중앙부위에 베어링홀더가 고정되게 결합되는 베이스플레이트와, 상기 스캐너모터를 회전가능하게 수직방향으로 축지지하는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링과 베어링홀더 및 상기 베어링홀더의 외주면에 장착되어 전기력을 발생시키는 스테이터와, 다면경을 탑재하도록 상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입고정되는 로터케이스와, 상기 다면경을 안정되게 지지하도록 상기 로터케이스의 상부에 등간격으로 3개 돌기형성된 반원형상의 돌기부 및 상기 돌기부 사이에서 오목하게 형성되어 외부응력을 흡수하는 오목부를 포함한다.

스캐너모터, 로터케이스, 돌기부, 오목부, 단부, 응력

Description

스캐너모터{Scanner Motor}

본 발명은 스캐너모터에 관한 것이다.

본 발명은 레이저빔 프린터나 스캐너와 같은 광학기술을 이용한 출력장치에 사용되어 다면경을 회전시키는 스캐너모터에 관한 것이다. 광학기술을 이용한 출력장치시장이 더욱 소형화, 고속화됨에 따라 다면경와 같은 핵심부품인 광학반사장치를 구동하기 위한 액츄에이터에 요구되는 성능은 더욱 높아지고 있다.

최근 가장 요구되는 성능은 구동시 회전축의 회전중심과 다면경와 같은 광학반사유닛의 수평도이다. 또한, 이러한 성능과 함께 제작비용감소도 중요한 고려사항이다.

스캐너모터는 레이저빔 프린터 등에 설치되어 광원에서 오는 광빔을 편향시켜 주사하도록 다면경을 고속으로 회전시키기 위한 장치로, 고속으로 회전되는 다면경이 스캐너모터에 고정되게 결합되어야 하며, 이러한 종래의 스캐너모터가 다음의 도 7에 개략적으로 도시되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스캐너모터(10)는 스캐너모터(10)의 상부에 설치되는 다면경(11), 다면경(11)을 하우징샤프트(13)에 고정하기 위한 스프링(12)으로 구성되어 있으며, 이와 같은 종래기술은 KR 2003-84148호에도 기재되어 있다.

스캐너모터(10)는 베어링홀더(미도시)의 외주면에 설치되어 외부전원이 인가되는 스테이터(미도시)와 하우징샤프트(13)의 내주면에 설치되는 로터마그네트(15)과의 사이에 형성되는 힘으로 하우징샤프트(13)를 회전시킨다.

하우징샤프트(13)는 다면경(11)을 탑재하기 위한 것이며, 하우징샤프트(13)의 하부에는 로터케이스(14)가 장착된다.

하우징샤프트(13)는 전체적으로 원판형상으로 다면경(11)이 탑재되며, 중앙부위에 회전축(16)이 고정되게 삽입설치된다. 하우징샤프트(13)의 상부에는 스프링(12)이 눌러져 다면경(11)의 상부를 고정시킨다.

로터케이스(14)는 하우징샤프트(13)의 하측면에 코킹공정을 통하여 고정되게 결합되며 그 내주벽에 스테이터(미도시)에 마주하게 로터마그네트(15)가 설치된다.

다면경(11)은 스캐너모터(10)의 하우징샤프트(13)에 고정되게 설치되어 회전되며, 레이저빔 프린터 등의 장치에서 레이저빔을 반사시킨다. 여기서, 다면경(11)은 하우징샤프트(13)에 설치되는 스프링(12)에 의하여 상면의 적어도 일부가 압박되어 하우징샤프트(13)에 고정된다.

그러나, 상술한 구성을 갖는 스캐너모터(10)는 회전축(16)과 다면경(11)의 수평도를 확보하기 위해 다면경(11)의 지지부인 하우징샤프트(13)를 기계가공방식으로 제작된 부품을 사용하고 있으며, 스프링(12)과 다면경(11) 사이의 체결력이 낮기 때문에 외부로부터 인가되는 강한 충격에 의하여 스프링(12) 및 다면경(11)이 이탈가능하였다.

또한, 스캐너모터(10)의 고속회전시 다면경(11)의 부상력에 의하여 스프링(12)이 변형될 수 있으며, 이로 인하여 스캐너모터(10)의 전체 밸런스가 틀어지는 등 스캐너모터(10)의 안정된 구동특성을 얻을 수 없었다.

따라서, 다면경(11)의 이탈을 방지할 수 있으며, 다면경(11)을 견고하게 고정시킴으로써 다면경(11)의 밸런스를 안정되게 유지할 수 있으며 부품의 제조비용도 줄일 수 있는 스캐너모터에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 다면경을 안정하게 지지할 수 있고, 내부응력을 흡수하여 회전체의 변형량을 최소화할 수 있으며 고강도체결이 가능할 뿐 아니라 제작단가를 줄일 수 있는 스캐너모터를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스캐너모터를 전체적으로 지지하기 위한 것으로, 상면에 회로기판이 설치되며 중앙부위에 베어링홀더가 고정되게 결합되는 베이스플레이트와, 상기 스캐너모터를 회전가능하게 수직방향으로 축지지하는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링과 베어링홀더 및 상기 베어링홀더의 외주면에 장착되어 전기력을 발생시키는 스테이터와, 다면경을 탑재하도록 상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입고정되는 로터케이스와, 상기 다면경을 안정되게 지지하도록 상기 로터케이스의 상부에 등간격으로 3개 돌기형성된 반원형상의 돌기부 및 상기 돌기부 사이에서 오목하게 형성되어 외부응력을 흡수하는 오목부를 포함한다.

여기서, 상기 로터케이스는 철계의 자성재료를 이용하여 프레스방식으로 제작되며 상기 로터케이스상부와 로터케이스측부와 로터케이스하부가 컵형상으로 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오목부는 원형 또는 부채형상 또는 봉형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터케이스는 상기 돌기부의 원주지름보다 내경부에 하측방향으로 형성된 환상의 단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축과 상기 로터케이스의 사이는 용접기로 융착고정되어 상기 로터케이스의 이탈을 막는 결합부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 로터케이스상부에 등간격으로 형성된 돌기부와, 돌기부의 돌기방향과 반대방향으로 오목형성된 오목부와, 돌기부의 원주지름보다 내경부에 하측방향으로 형성된 환상의 단부를 포함하는 로터케이스가 구비되어 회전시에도 다면경을 안정되게 지지하여 평면도를 유지할 수 있다.

또한, 오목부는 레이저용접기와 같이 고강도체결을 위한 용접을 할 때 발생되는 응력을 흡수하여 압축하중 및 원심력에 의한 로터케이스의 변형량을 줄일 수 있고, 정하중과 주속에 따른 3점 돌기부의 변위량(변형랑)도 줄일 수 있다.

또한, 철계의 자성재료인 로터케이스를 단시간에 체결가공할 수 있으며, 기계가공으로 제작되는 하우징샤프트가 불필요하므로 제작단가를 줄일 수 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되 어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 스캐너모터에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 스캐너모터(100)는 고정부 및 고정부에 의해 회전가능하게 지지되는 회전부를 포함한다.

고정부는 베이스플레이트(110), 베어링홀더(120), 베어링(130) 및 스테이터(121)를 갖는다.

베이스플레이트(110)는 스캐너모터(100)를 전체적으로 지지하기 위한 것으로, 상면에 스테이터(121)를 전기적으로 제어하기 위한 회로기판(미도시)이 설치되며, 중앙부위에 베이스플레이트(110)의 상면 및 하면으로부터 단차지도록 베어링홀더(120)가 고정되게 결합된다.

베어링홀더(120)는 그 내부에 수용되는 베어링(130)을 고정되게 지지하기 위 한 것으로, 전체적으로 중공원통형으로 베이스플레이트(110)에 고정되게 결합되며, 외주면에는 스테이터(121)가 설치된다.

베어링(130)은 그 내경부에 삽입되는 회전축(140)을 회전가능하게 지지하기 위한 것으로, 중공원통형으로 형성되고 그 외주면이 베어링홀더(120)의 내주면에 밀착되게 설치된다.

또한, 베어링(130)은 회전축(140)과의 사이에 회전을 원활하게 하기 위한 윤활제를 내포하고 있다.

스테이터(121)는 외부전원을 인가받아 전기장을 형성하기 위한 것으로, 코어 및 코어에 권선되는 코일로 이루어진다.

코어는 베어링홀더(120)의 외주면에 고정되게 설치되며, 스캐너모터(100)의 박형화를 이루기 위해 베이스플레이트(110)에 거의 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.

코일은 외부전원으로 전기장을 형성함으로써 로터케이스(170)의 로터마그네트(177)와 마주보게 배치되며 로터마그네트(177)의 사이에 형성되는 힘으로 로터케이스(170)를 회전시킨다.

한편, 회전부는 회전축(140), 다면경(160), 로터케이스(170) 및 고정부재(180)를 갖는다.

회전축(140)은 회전부 전체를 축지지하기 위한 것으로, 베어링(130)의 내경부에 삽입되어 베어링(130)에 의해 회전가능하게 지지된다.

다면경(160)은 광원(미도시)에서 오는 광빔을 편향시켜 주사하기 위한 것으로, 로터케이스상부(171)에 장착되며, 회전축(140)과 다면경(160)의 사이에는 다면경(160)의 설치위치를 결정해주는 다면경가이드(150)가 장착된다.

로터케이스(170)는 회전축(140)의 외주부에 삽입고정되며 상부에 다면경(170)이 안착되고 내부면에는 환형의 로터마그네트(177)가 설치되어 스테이터(121)와 마주본다.

로터케이스(170)는 철계의 자성재료를 이용하여 프레스방식에 의해 제작된 컵형상의 자성재료이므로, 종래 기계가공방식으로 제작된 하우징샤프트를 사용하지 않으므로 하우징샤프트를 사용할 때보다 비용을 줄일 수 있다.

로터케이스(170)는 로터케이스상부(171), 로터케이스측부(172), 로터케이스하부(173)가 일체형으로 이루어진다.

로터케이스상부(171)의 중앙부에는 다면경(160)의 방향으로 돌기된 반원형상의 돌기부(174)가 형성되며, 돌기부(174)의 상부에 다면경(160)이 안착된다.

돌기부(174)는 등간격으로 3개 이상 형성되어 다면경(160)을 안정적으로 지지할 수 있게한다.

또한, 돌기부(174)의 사이에 돌기부(174)의 돌기방향과 반대방향으로 오목형성되어 외부응력을 흡수하는 오목부(175)가 형성된다.

돌기부(174)와 오목부(175)의 구성과 형상에 대한 자세한 설명은 추후 도 2와 도 3을 참조로 더욱 자세히 설명하기로 한다.

로터케이스측부(172)는 다면경(170)을 지지하는 로터케이스상부(171)의 상측단으로부터 아래로 연장되는 지지부로, 로터케이스상부(171)와 로터케이스측부(172)는 스캐너모터(100)의 고속회전시 다면경(170)에 인가되는 부상력에 의하여 휘어지거나 변형되지 않을 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

로터케이스하부(173)는 로터케이스측부(172)의 하측단으로부터 수평방향으로 연장되며 로터케이스하부(173)의 끝단부는 회전축(140)과의 이탈을 방지하기 위해 설치된 스토퍼(111)와 계합되는 계합부(176)를 갖는다.

고정부재(180)는 다면경(160)을 로터케이스상부(171)에 고정시키기 위한 것으로, 다면경(160)을 로터케이스상부(171) 쪽으로 압박하여 회전시에도 다면경(160)의 이탈을 방지한다. 고정부재(180)는 탄성부재가 사용되는바, 일반적으로 스프링이 사용된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로터케이스(170)는 철계의 자성재료를 이용하여 프레스가공된 컵형상이며, 로터케이스상부(171)는 다면경(160)이 안정되게 안착되도록 원주상에 등간격으로 반원형상의 돌기부(174)가 형성된다.

돌기부(174)는 로터케이스상부(171)에서 다면경(160)쪽을 향하여 반원형상으로 형성되며, 적어도 3개가 서로 등간격을 이루도록 방사방향으로 형성된다.

돌기부(174)는 최소의 개수로 최대의 평면도를 유지하기 위하여 서로 120°간격을 이루며 3개가 배치되는 것이 가장 바람직하다.

본 실시예에서 돌기부(174)은 모두 3개가 형성되어 있으나, 돌기부(174)의 수량은 본 실시예에 한정되지 않으며, 다면경(160)의 체결력을 조절하기 위하여 수량을 조절할 수 있다.

돌기부(174)는 다면경(160)을 고정하는 고정부재(180)의 하중에 의해 다면경(160)이 로터케이스(170)의 상부에서 비뚤어지는 것을 막아주며 다면경(160)이 회전시에도 항상 평면을 유지하도록 한다.

로터케이스(170)의 상부에는 돌기부(174) 뿐 아니라, 돌기부(174)의 사이에서 돌기부(174)와는 반대방향으로 오목형성된 오목부(175)가 형성된다.

오목부(175)는 등간격으로 3개 이상형성되며, 형상의 한정은 없으나 원형 또는 부채형상 또는 봉형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

로터케이스(170)가 회전시 원심력에 의해 로터마그네트(177)의 외주부에 응력이 더해져 로터케이스(170)가 외측으로 변형이 발생되는데, 이때 오목부(175)는 응력을 흡수하여 돌기부(174)에 변형이 생기는 것을 막고 다면경(160)이 평면도를 유지하며 안정되게 회전할 수 있게 한다.

단부(176)는 로터케이스(170)를 회전축(140)에 레이저용접을 하여 체결할 때 용접부의 응력으로 돌기부(174)가 변형되는 것을 방지하기 위해 형성된 것으로, 돌기부(174)의 원주지름보다 내경부에 하측방향으로 형성된 환상의 단이다.

단부(176)는 회전축(140)과 로터케이스(170)의 결합부(190)가 돌기부(174)의 높이보다 낮아지도록 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 로터케이스(170)는 상부가 직각평면을 가지는 지그(141)의 중앙공에 거꾸로 삽입함으로써 돌기부(174)와 회전축(140)의 직각도를 형성한다.

로터케이스(170)의 중앙부와 회전축(140)이 만나는 부분은 용접기(191)로 융착고정하여 로터케이스(170)의 이탈을 막거나, 접착제를 이용하여 결합고정한 결합부(190)가 형성된다.

용접기(191)는 고강도체결에 유리한 레이저용접기 등이 사용될 수 있다.

결합부(190)는 로터케이스(170)가 회전축(140)으로부터 이탈됨이 없이 안정되게 회전하도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 스캐너모터(100)는 로터케이스상부(171)에 등간격으로 형성된 돌기부(174)와, 돌기부(174) 사이에 돌기부(174)의 돌기방향과 반대방 향으로 오목형성된 오목부(175)와, 돌기부(174)의 원주지름보다 내경부에 하측방향으로 형성된 단부(176)를 포함하는 로터케이스(170)가 구비되어 다면경(160)을 안정되게 지지하며 회전시에도 평면도를 유지시킬 수 있다.

또한, 오목부(175)는 레이저용접기와 같이 고강도체결을 위한 용접을 할 때 발생되는 응력을 흡수하여 로터케이스(170)의 변형과 3점 돌기부(174)의 변위량을 줄일 수 있다.

도 5는 3점 돌기부(174)의 직경이 φ18 내지 20 인 경우 정하중에 의한 3점 돌기부(174)의 변위량을 나타낸 그래프이다.

다면경(160)은 축수직방향의 정하중이 가해지는 고정부재(180)에 의해 고정되며, 고정부재(180)의 정하중은 다면경(160) 및 회전체의 변형을 초래한다. 따라서, 본 발명은 회전체의 특성이 변하기 않도록 2kgf 이상의 정하중이 가해지는 고정부재(180)로 다면경(160)을 고정한다.

고정부재(180)의 정하중이 클수록 다면경(160)의 이동을 방지할 수 있으나, 로터케이스(170)에 가해지는 하중도 증가되므로 다면경(160)을 지지하는 로터케이스(170) 및 돌기부(174)가 하부방향으로 변형될 가능성이 높다.

이와 같이 로터케이스(170) 및 돌기부(174)의 변위량이 커짐에 따라 다면경(170)의 변형도 커지므로 결국, 스핀들모터(100)의 전체적인 구동특성의 변형이 초래된다.

따라서, 본 발명은 돌기부(174)의 사이에 오목부(175)를 형성함으로써 도 5 의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 돌기부(174)의 변위량을 확연히 줄일 수 있다.

한편, 회전에 따라 발생되는 원심력의 영향도 고려할 필요가 있으므로, 도 6은 로터케이스(170)의 외경이 φ25이고 3점 돌기부(174)의 직경이 φ18 내지 20인 경우, 로터케이스(170)의 외경의 주속과 3점 돌기부(174)의 변위량을 나타낸 그래프이다.

로터케이스(170)의 외경치수에 따른 원심력은 다르지만 주로 사용되는 소형 다면경의 외경치수는 φ20 정도이고, 이 경우 로터케이스(170)의 외경은 φ25 정도이다.

도 6에 나타난 바와 같이, 종래 기술에 따른 스핀들모터는 로터케이스(170)의 외경의 주속이 20m/sec 이상일 때부터 3점 돌기부(174)의 변위량이 증가하기 시작하며, 주속이 30m/sec 이상일 때에는 3점 돌기부(174)의 변위량이 2㎛를 초과해버린다. 이럴경우, 정밀가공된 다면경(160)가 변형되어 모터의 중요특성이 변형된다.

반면, 본 발명은 그래프에 도시된 바와 같이 돌기부(174) 사이에 오목부(175)를 형성함으로써 돌기부(174)의 변위량이 확연히 줄었다.

도 5 및 도 6에서 보여지는 바와 같이, 로터케이스상부(171)에 등간격으로 형성된 돌기부(174)와, 돌기부(174) 사이에서 돌기부(174)의 돌기방향과 반대방향으로 오목형성된 오목부(175)와, 돌기부(174)의 원주지름보다 내경부에 하측방향으 로 형성된 단부(176)를 포함하는 본 발명의 로터케이스(170)는, 종래기술에 따른 로터케이스에 비하여 정하중과 로터케이스의 주속에 따른 3점 돌기부(174)의 변위량이 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스핀들 모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스캐너모터를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스캐너모터의 로터케이스의 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 스캐너모터의 측면확대도,

도 4는 본 발명에 따른 스캐너모터와 지그의 측면도,

도 5는 본 발명에 따른 스핀들모터의 정하중에 의한 3점 돌기부의 변위량을 나타낸 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 스핀들모터의 로터케이스 외경의 주속과 3점 돌기부의 변위량을 나타낸 그래프,

도 7은 종래기술에 따른 스캐너모터의 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 스캐너모터 110: 베이스플레이트

120: 베어링홀더 130: 베어링

140: 회전축 150: 다면경가이드

160: 다면경 170: 로터케이스

174: 돌기부 175: 오목부

176: 단부 180: 고정부재

Claims (5)

1. 스캐너모터를 전체적으로 지지하기 위한 것으로, 상면에 회로기판이 설치되며 중앙부위에 베어링홀더가 고정되게 결합되는 베이스플레이트;

   상기 스캐너모터를 회전가능하게 수직방향으로 축지지하는 회전축;

   상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입된 베어링과 베어링홀더 및 상기 베어링홀더의 외주면에 장착되어 전기력을 발생시키는 스테이터;

   다면경을 탑재하도록 상기 회전축의 외주면에 회전가능하게 삽입고정되는 로터케이스;

   상기 다면경을 안정되게 지지하도록 상기 로터케이스의 상부에 등간격으로 3개 돌기형성된 반원형상의 돌기부; 및

   상기 돌기부 사이에서 오목하게 형성되어 외부응력을 흡수하는 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너모터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 로터케이스는 철계의 자성재료를 이용하여 프레스방식으로 제작되며 상기 로터케이스상부와 로터케이스측부와 로터케이스하부가 컵형상으로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 스캐너모터.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 오목부는 원형 또는 부채형상 또는 봉형상인 것을 특징으로 하는 스캐너모터.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 로터케이스는 상기 돌기부의 원주지름보다 내경부에 하측방향으로 형성된 환상의 단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너모터.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전축과 상기 로터케이스의 사이는 용접기로 융착고정되어 상기 로터케이스의 이탈을 막는 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 스캐너모터.

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