KR200162040Y1 - 레이저스캐닝장치의 반구형 베어링구조 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 반구형 베어링에 관한 것으로, 본 고안의 목적은 고정부에 걸리는 다면경, 부시 등에 의한 스러스트 하중에 대한 지지력을 증가시켜 회전이 원활한 반구형 베어링을 제공하는데 있다.
본 고안은 반구형 베어링에서 반구형 고정부(41)의 상부에 평탄면(41b)을 형성하고, 부시(42)의 홈에도 평탄면(41b)에 대응하는 대응면(42b)을 형성하여 준다.
따라서, 다면경(14) 등에 의한 레이디얼 하중과 스러스트 하중, 특히 스러스트 하중을 평탄면(41b)에 의해 충분히 지지하여 강성을 향상시키고, 고정부(41)가 파손되는 것을 방지하는 이점이 있다.
또한, 고정부(41)가 각방향의 하중을 충분히 지지해 주므로 회전이 원활해지고, 안정적으로 지지되므로 진동을 방지하는 이점이 있다.

Description

반구형 베어링
본 고안은 베어링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 스캐닝 장치(LASER Scanning Unit)에서 다면경을 회전시키는 모터 등에 설치되는 베어링의 구조를 개선하여 미세한 회전을 원활하게 하는 반구형 베어링에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전 또는 왕복운동을 하는 축을 지지하고, 이러한 운동을 원활하게 시키는 장치로, 여러 종류의 베어링 중 반구형 베어링은 레이디얼(radial) 하중과 스러스트(thrust) 하중을 동시에 지지하여 레이저 스캐닝 장치, 하드디스크(hard disk) 등에서 작은 부피의 베어링을 요할 때 주로 사용된다. 이 가운데 레이저 스캐닝 장치(LASER Scanning Unit)는 2차원의 화면이나 인쇄된 데이터를 광학적으로 주사(走査)하여 아나로그나 디지털 신호를 발생함으로써 화상 등을 통해 재현해 내는 장치로, 이러한 레이저 스캐닝 장치의 일반적인 내부구조는 도 1에 도시한 바와 같다.
이에 도시한 바와 같이, 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 모아 평행한 레이저 광선으로 바꾸어 주는 시준렌즈(collimate lens,2)가 마련된다. 이러한 평행광선으로 선형의 상이 만들어지도록 하우징(10) 내부에 위치한 도 2에 도시된 다면경(polygon mirror,14)이 마련되며, 다면경(14)과 시준렌즈(2)사이에는 다면경(14)에 선형의 상을 만들기 위해 원통렌즈(cylindrical lens,3)가 설치된다.
그리고, 다면경(14)에서 반사된 광선을 이용하여 인쇄정보 패턴을 기록하는 매체로 감광드럼(4)이 마련되는데, 이 다면경(14)과 감광드럼(4)사이에는 구면렌즈(5), 원환체렌즈(toric lens,6), 수평동기경(7), 검지센서(8), 반사경(9) 등이 순차적으로 마련되어 있다. 이 가운데 레이저 광선이 다면경(14)에 의해 감광드럼(4)의 축방향과 일치되도록 등선속도로 이동되는 사이에 원환체렌즈(6)에 의해 초점이 맺혀지고, 반사경(9)에 의해 감광드럼(4)의 원하는 위치로 반사된다. 이 때, 감광드럼(4)위의 시작위치를 벗어난 광선이 수평동기경(7)에 반사되어 검지센서(8)에 입력됨으로써 감광드럼(4)에 시작위치를 일치시킨다.
한편, 감광드럼(4)의 축방향과 일치하도록 등선속도로 광선을 이동시켜주면서 면이 바뀔때마다 광선을 개행시키게 되는 다면경(14)은 모터(20)에 의해 회전된다. 모터(20)는 하우징(10) 내부에 설치되는데, 하우징(10)은 원통상의 측면프레임(12)과, 이 측면프레임(12)의 상하면을 밀폐하는 상, 하부프레임(11,13)으로 구성된다. 이 가운데 측면프레임(12)의 상측에는 하우징(10)의 내부에 설치된 다면경(14)에 광선이 다다르고 다시 반사되어 나갈 수 있도록 장방형의 구멍(12a)이 형성되어 있다. 이러한 하우징(10) 내부에는 다면경(14)의 하부에 이를 회전시키는 앞서 언급한 모터(20)가 설치된다. 모터(20)는 하부프레임(13)에 고정되며, 측면프레임(12)의 내주면을 따라 설치되는 고정자(21)와, 고정자(21)의 상측에 위치하여 고정자(21)와 상호작용하도록 회전자(22)를 구비한다. 또한, 회전자(22)의 상측에 설치되어 회전자(22)와 함께 회전하는 영구자석(22a)과 이에 상응하게 측면프레임(12) 내주면에 고정설치된 보조고정자석(23)이 마련된다. 이와 같이 구성된 모터(20)의 회전자(22)가 원활하게 회전할 수 있도록 반구형상의 고정부(31)와 이와 맞물려 회전하도록 반구형상의 홈(32a)이 형성된 부시(32)를 갖춘 반구형 베어링(30)이 설치된다. 반구형 베어링(30)은 레이디얼(radial) 하중과 스러스트(thrust) 하중을 함께 지지해주므로 각방향으로 각각의 베어링을 사용할 필요가 없어 부피를 작게 사용할 수 있다. 이러한 반구형 베어링(30)의 고정부(31) 저면이 하부프레임(13)에 고정되고, 이와 맞물린 부시(32)는 다면경(14)의 하면에 결합되면서 모터(20)의 회전자(22)의 중심부와 결합되어 회전자(22)와 함께 회전한다. 또한, 고정부(31) 외면에는 고정부(31)와 부시(32)사이에 공기를 유입시켜 회전이 용이하도록 고정부(31)의 정상부위를 중심으로 나선형으로 배열된 다수개의 그루브(groove,31a)가 형성되어 있다.
그러나, 감광드럼으로 주사되는 주사선이 미소하기 때문에 다면경의 회전 또한, 섬세해야 하며, 이를 회전시키는 모터와 베어링은 더더욱 회전이 미세해야 한다. 하지만, 다면경이나 부시로 인해 주로 하향으로 힘을 받는 고정부는 레이디얼 하중에 비해 스러스트 하중이 클 뿐 아니라, 부시와의 접촉부위가 곡면으로 형성되어 정상부위에 특히 많은 하중이 작용하여 무리가 가는 문제가 발생한다. 이렇게 고정부가 국부적으로 힘을 받으므로 마모되거나 파손되어 부시의 자중 등 축 부하를 충분히 지지하지 못하는 문제가 발생한다.
또한, 미세한 회전을 요하는 다면경은 진동에 대해 민감하므로 고정부에서 부시와 다면경 등의 하중을 충분히 흡수하지 못하면 다면경의 회전이 불균일하며, 진동이 발생될 수 있다.
본 고안의 목적은 고정부에 걸리는 다면경, 부시 등에 의한 스러스트 하중에 대한 지지력을 증가시켜 회전이 원활한 반구형 베어링을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 레이저 스캐닝 장치의 내부구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 종래 모터의 구조를 보인 측단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 모터의 구조를 보인 측단면도이다.
도 4는 본 고안에 따른 고정부의 평탄면을 보인 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10...하우징 14...다면경 20...모터
40...반구형 베어링 41...고정부 41b...평탄면
42...부시 42a...홈 42b...대응면
본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 반구형상의 고정부와 고정부에 상응하는 홈을 가진 부시를 구비한 반구형 베어링에 있어서, 고정부의 상부에는 평탄면이 형성되며, 부시의 홈에는 평탄면에 대응되는 평평한 대응면이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 고안이 적용되는 일반적인 레이저 스캐닝 장치(LASER Scanning Unit)는 도 1에 도시한 바와 같이, 데이터에 따라 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 모아 평행한 레이저 광선으로 바꾸어 주는 시준렌즈(collimate lens,2)가 마련된다. 이러한 평행광선으로 선형의 상이 만들어지도록 하우징(10) 내부에 위치한 도 3에 도시된 다면경(polygon mirror)이 마련되며, 다면경과 시준렌즈(2)사이에는 다면경에 선형의 상을 만들기 위해 원통렌즈(cylindrical lens,3)가 설치된다.
그리고, 원통렌즈(3)에서 다면경을 거쳐 나온 광선을 이용하여 인쇄정보 패턴을 기록하는 매체로 감광드럼(4)이 마련되는데, 이 다면경과 감광드럼(4)사이에는 구면렌즈(5), 원환체렌즈(toric lens,6), 수평동기경(7), 검지센서(8), 반사경(9) 등이 순차적으로 마련되어 있다. 이 가운데 감광드럼(4)으로 다면경에 의해 등선속도로 이동되는 광선은 구면렌즈(5)를 거쳐 감광드럼(4)에 초점이 맺혀지는데, 이 광선은 반사경(9)에 의해 감광드럼(4)의 원하는 위치로 반사되어 진다. 그리고, 감광드럼(4)위의 시작위치를 일치시키기 위해 수평동기경(7)과 검지센서(8)가 사용된다.
이와 같이 구성된 레이저 스캐닝 장치는 반도체 레이저(1)에서 주사된 광을 시준렌즈(3)를 거치면서 평행한 광선으로 보내며, 이 광선은 원통렌즈(2)를 통과하면서 시준렌즈(3)에서 평행하게 나온다. 이러한 광선중 직각방향의 광선은 다면경(14)에 집광되고, 수평방향의 광선은 그대로 투과되어 다면경(14)에 선형의 상을 형성한다. 또한, 이러한 과정에서 나온 레이저 광선이 다면경(14)에 의해 감광드럼(4)의 축방향과 일치되도록 등선속도로 이동되면서 원환체렌즈(6)에 의해 초점이 맺혀지고, 반사경(9)에 의해 감광드럼(4)의 원하는 위치로 반사된다. 이 때, 감광드럼(4) 위의 시작위치를 벗어난 광선이 수평동기경(7)에 반사되어 검지센서(8)에 입력됨으로써 감광드럼(4)상에 시작위치를 일치시킬 수 있다.
한편, 본 고안에 따른 다면경(14)을 회전시키는 모터(20)가 내장된 하우징(10)은 원통상의 측면프레임(12)을 구비하고, 이 측면프레임(12)의 상하면을 밀폐하도록 결합되는 상, 하부프레임(11,13)이 마련된다. 이 가운데 측면프레임(12)의 상측에는 하우징(10)의 내부에 설치된 다면경(14)에 광선이 다다르고 다시 반사되어 나갈 수 있도록 장방형의 구멍(12a)이 형성되어 있다. 이러한 하우징(10) 내부 상부에는 반도체 레이저(1)의 레이저 광선을 감광드럼(4)으로 반사시키는 다면경(14)이 설치되고, 이 다면경(14)의 하부에는 다면경(14)이 레이저 광선을 감광드럼(4)에 등선속도로 이동되도록 회전시키는 모터(20)가 설치된다. 이 모터(20)는 하부프레임(13)에 고정되며, 측면프레임(12)의 내주면을 따라 설치되는 고정자(21)와, 이와 상호작용하도록 고정자(21) 상부에 소정간격을 갖고 위치한 회전자(22)를 구비한다. 이 회전자(22)의 상부에는 별도의 영구자석(22a)이 설치되어 있으며, 영구자석(22a)에 상응하게 측면프레임(12)의 내주면에는 보조고정자석(23)이 설치되어 있다.
이러한 모터(20)가 다면경(14)을 회전시키는데 있어 주사선이 섬세하기 때문에 그 회전은 미세하게 이루어져야 한다. 이를 위해 다면경(14)이 좀더 원활한 회전을 하도록 반구형 베어링(40)이 설치된다. 이 반구형 베어링(40)은 하부프레임(13)의 상면에 고정되는 고정부(41)와, 이와 결합되어 모터(20)의 회전자(22)와 함께 회전운동하는 부시(42)를 구비한다. 이 가운데 고정부(41)는 반구형상으로, 그 외면에 고정부(41)와 부시(42)사이에 공기를 유입시켜 회전이 용이하도록 고정부(41)의 정상부위를 중심으로 나선형으로 퍼진 다수개의 그루브(groove,41a)가 형성되어 있으며, 본 고안의 특징적인 요소로, 고정부(41)의 상부에 평탄면(41b)이 형성되어 있다. 이는 레이디얼 하중과 스러스트 하중을 함께 지지하는 역할을 하는 반구형상의 고정부(41)가 특히, 스러스트 하중에 의해 무리함을 감소시키기 위해 스러스트 하중을 분산시킬 수 있도록 그 지지면적을 넓혀 준 것이다. 또한, 부시(42)는 모터(20)의 회전자(22)와 다면경(14)의 하부에 부착되어 회전자(22)의 회전력을 다면경(14)에 전달시켜 주는 역할을 하는데, 회전이 용이하도록 부시(42)의 하부에는 고정부(41)가 삽입결합되는 홈(42a)이 형성된다. 그리고, 이 홈(42a)에는 고정부(41)의 평탄면(41b)에 대응하도록 평평하게 형성된 대응면(42b)이 형성된다. 또한, 평탄면(41b)과 대응면(42b)사이에 공기층을 형성하여 회전이 더욱 원활해질 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이, 평탄면(41b)에는 그루브(41a)가 형성된다.
이와 같이 구성된 모터(20)에 전원이 인가되면 영구자석 등에 의한 상호작용으로 회전자(22)는 회전하게 되고, 이와 함께 부시(42)가 회전함으로써 다면경(14) 또한 회전한다. 이 때, 부시(42)와 다면경(14) 등의 자중이 고정부(41)에 전달되지만, 레이디얼 하중에 비해 크게 작용하는 스러스트 하중도 평탄면(41b)에 분산되어 지지되므로, 회전이 원활하게 이루어 질 수 있다.
본 고안은 반구형 베어링에서 반구형 고정부의 상부에 평탄면을 형성하고, 부시의 홈에도 평탄면에 대응하는 대응면을 형성하여 준다.
따라서, 다면경 등에 의한 레이디얼 하중과 스러스트 하중, 특히 스러스트 하중을 평탄면에 의해 충분히 지지하여 강성을 향상시키고, 고정부가 파손되는 것을 방지하는 이점이 있다.
또한, 고정부가 각방향의 하중을 충분히 지지해 주므로 회전이 원활해지고, 안정적으로 지지되므로 진동을 방지하는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 반구형상의 고정부와 상기 고정부에 상응하는 홈을 가진 부시를 구비한 반구형 베어링에 있어서, 상기 고정부(41)의 상부에는 평탄면(41b)이 형성되며, 상기 부시(42)의 홈(42a)에는 상기 평탄면(41b)에 대응되는 평평한 대응면(42b)이 형성된 것을 특징으로 하는 반구형 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평탄면에는 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 반구형 베어링.
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