KR20050092883A - 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치 - Google Patents

유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치 Download PDF

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Abstract

베어링 내에 샤프트 삽입시 베어링 내의 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출 경로가 개선된 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치가 개시되어 있다.
개시된 유체동압베어링은 샤프트가 회전 가능하게 결합되는 곳으로 그 내부에 오일이 채워지는 중공과, 이 중공의 일단에 단차지게 마련된 제1 및 제2장착홈을 가지는 베어링하우징과; 제1장착홈의 직경에 비하여 상대적으로 작은 장경을 가지는 것으로 샤프트의 단부에 일면이 접촉되도록 제1장착홈에 설치되어 샤프트를 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 플레이트와; 스러스트 플레이트 및/또는 제1장착홈에 형성되어 중공 내부의 공기가 배출되는 제1공기배출경로와; 제2장착홈에 설치되어 스러스트 플레이트의 하부를 지지하는 캠부재와; 캠부재에 형성되는 것으로 스러스트 플레이트와 제1장착홈 사이의 공간을 통하여 제1공기배출경로와 연결되어 제1공기배출경로를 통하여 전달된 공기를 외부로 배출하는 제2공기배출경로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치{Hydrodynamic bearing and apparatus for driving polygonal mirror using the same}
본 발명은 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치에 관한 것으로서, 상세하게는 베어링 내에 샤프트 삽입시 베어링 내의 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출 경로가 개선된 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유체동압베어링은 고속의 회전력을 제공하는 모터에 채용되어 샤프트를 안정적으로 고속 회전 가능하게 지지한다. 따라서, 이 유체동압베어링은 인쇄 수행시 고속의 정속 회전이 요구되는 레이저 인쇄기기의 폴리곤미러장치에 채용된다.
한편, 레이저 인쇄기기는 기술의 발달과 더불어 수요자의 요구에 부응하기 위하여, 인쇄 속도가 점점 빨라지는 추세에 있다. 이에 따라 폴리곤미러장치는 폴리곤미러를 그 회전속도가 대략 30,000 rpm 이상으로 고속회전 할 것과, 장시간 동작 가능할 것이 요구된다.
이러한 요구에 만족하기 위하여, 유체동압베어링은 그 내부에 샤프트 삽입시 상기 샤프트에 소정량의 유막이 형성되어야 하는 바, 하우징 내부에 공기가 잔존하는 경우 유막 형성에 방해요소로 작용한다. 따라서, 샤프트 삽입시 상기 하우징 내부의 공기를 배출할 필요가 있다.
이와 관련하여, 일본 특개2001-50257호(발명의 명칭 : 동압유체베어링 장치 및 전동기, 공개일 : 2003년 2월 23일)에 공기 배출 구조를 가지는 유체동압베어링이 개시된 바 있다.
도 1을 참조하면, 개시된 유체동압베어링은 샤프트(1)를 회전 가능하게 지지하는 것으로, 내부에 오일(5)이 채워진 중공(13)을 가지는 하우징(11)과, 상기 샤프트(1)가 끼워진 상태에서 중공(13)의 일 단부를 막아주는 캡부재(7)를 포함한다. 상기 하우징(11)에는 상기 중공(13)과 외부를 관통하여, 통기구멍(15)이 마련되어 있다. 따라서, 상기 중공(13)에 오일(5)을 주입한 상태에서 샤프트(1)를 결합하는 경우, 상기 통기구멍(15)을 통하여 중공(13) 내에 존재하는 공기가 외부로 유출시킴으로써, 중공(13) 내의 공기를 제거할 수 있다.
또한, 통기구멍(15)의 개구단부(15a)는 상기 하우징(11)에 형성된 경사면(11a)에 의해 확개되어 있다. 따라서, 개구단부(15a)를 확개시킨 경사면(11a)에 있어서, 표면장력에 의하여 오일(5)의 계면이 유지되므로, 여분의 오일(5)이 개구단부(15a) 내측에 유지되도록 할 수 있다.
한편, 종래의 유체동압베어링은 상기한 통기구멍(15)을 가공함에 있어서, 하우징(11) 내부에서 샤트트의 결합 방향과 나란한 방향과 이에 직교하는 방향으로 가공하여야 한다. 하지만, 유체동압베어링을 소형(수 mm 높이)으로 가공하는 경우, 마이크론 크기의 직경을 가지는 통기구멍을 가공하여야 하는 바, 가공이 매우 어렵고, 제조 비용이 크게 상승하고, 생산 효율이 저하되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 샤프트 삽입 공정시 중공 내의 공기가 배기되는 경로를 확보하면서도 그 가공이 용이한 구조의 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유체 동압에 의하여 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 유체동압베어링에 있어서, 상기 샤프트가 회전 가능하게 결합되는 곳으로, 그 내부에 오일이 채워지는 중공과, 상기 중공의 일단에 단차지게 마련된 제1 및 제2장착홈을 가지는 베어링 하우징과; 상기 제1장착홈의 직경에 비하여 상대적으로 작은 장경을 가지는 것으로, 상기 샤프트의 단부에 일면이 접촉되도록 상기 제1장착홈에 설치되어 상기 샤프트를 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 플레이트와; 상기 스러스트 플레이트 및/또는 상기 제1장착홈에 형성되어, 상기 중공 내부의 공기가 배출되는 제1공기배출경로와; 상기 제2장착홈에 설치되어, 상기 스러스트 플레이트의 하부를 지지하는 캡부재와; 상기 캡부재에 형성되는 것으로, 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈 사이의 공간을 통하여 상기 제1공기배출경로와 연결되어, 상기 제1공기배출경로를 통하여 전달된 공기를 외부로 배출하는 제2공기배출경로;를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유체동압베어링을 채용한 폴리곤미러장치는, 베이스와; 상기한 유체동압베어링과; 상기 유체동압베어링에 회전 가능하게 설치되는 샤프트와; 상기 유체동압베어링과 상기 샤프트에 걸쳐 설치되어, 전자기력에 의해 상기 샤프트를 회전 구동시키는 구동원과; 상기 샤프트에 설치되는 것으로, 입사광을 편향 주사시키는 폴리곤미러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체동압베어링을 보인 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 유체동압베어링 및 샤프트를 보인 분리 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 2의 공기 배출 경로를 보인 개략적인 도면이며, 도 5는 도 2의 유체동압베어링을 보인 단면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체동압베어링은 유체 동압에 의하여 샤프트(21)를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징(31)과, 상기 샤프트(21)를 축 방향으로 지지하는 스러스트(thrust) 플레이트(41)와, 이 스러스트 플레이트(41)를 지지하는 캡부재(45) 및, 상기 베어링 하우징(31) 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기배출경로를 포함한다.
상기 베어링 하우징(31)은 상기 샤프트(21)가 결합되는 곳으로 내부에 오일이 채워지는 중공(33)과, 이 중공(33)의 일단에 단차지게 형성된 제1 및 제2장착홈(35)(37)을 구비한다. 상기 중공(33)의 내측벽에는 샤프트(21)의 회전시 유체 동압을 야기하는 V형 그루부(33a)가 형성되어 있다. 상기 제1장착홈(35)과 제2장착홈(37)은 서로 다른 직경을 가지는 원형 상의 홈으로 되어 있다.
상기 제1장착홈(35)은 상기 제2장착홈(37)에 비하여 상대적으로 작은 직경을 가지는 것으로, 그 내부에는 상기 스러스트 플레이트(41)가 결합된다. 상기 스러스트 플레이트(41)는 상기 샤프트(21)와 마주하는 면이 상기 샤프트(21)의 라운드지게 형성된 일단부에 접촉되어, 상기 샤프트(21)를 축방향으로 지지한다. 여기서, 상기 제1장착홈(35)의 직경에 비하여 상기 스러스트 플레이트(41)의 직경이 작게 형성되어 있어서, 공차 관리 및 결합을 용이하게 할 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, 상기 스러스트 플레이트(41)의 직경에 갭 gT1 및 gT2를 합산한 값이 상기 제1장착홈(35)의 직경이 된다. 여기서, 상기 갭 gT1 및 gT2의 크기는 상기 스러스트 플레이트(41)의 장착 상태에 따라 그 값이 변할 수 있다. 한편, 어느 경우이든 상기 제1장착홈(35)과 상기 스러스트 플레이트(41)의 둘레 사이의 적어도 일부에는 갭이 형성된다. 또한, 상기 스러스트 플레이트(41)는 절단면을 가지는 원판 형상의 구조를 가진다. 상기 절단면은 상호 대칭되게 형성된 제1 및 제2절단면(41a)(41b)으로 구성되는 것이 바람직하다. 이 제1 및 제2절단면(41a)(41b)의 양측 각각과 상기 제1장착홈(35)의 측벽(A) 사이에는 공간이 형성된다. 상기한 갭 및 공간은 후술하는 제1공기배출경로로 이용되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 제2장착홈(37)은 소정 깊이 t1을 가지는 것으로, 그 내부에는 소정 두께 t2를 가지는 상기 캡부재(45)가 결합된다. 이 캡부재(45)는 상기 스러스트 플레이트(41)와 함께 상기 중공(33) 내의 오일이 외부로 유출되지 않도록 하며, 상기 스러스트 플레이트(41)를 지지한다. 또한, 상기 캡부재(45)는 인입 형성된 인입면을 가지는 원판 형상의 구조를 가진다. 상기 인입면은 상호 대칭되게 형성된 제1 및 제2인입면(45a)(45b)으로 구성되는 것이 바람직하다. 이 제1 및 제2인입면(45a)(45b)의 양측 각각과 상기 제2장착홈(37)의 측벽(B) 사이에는 홈부가 형성된다. 이 홈부는 후술하는 제2공기배출경로로 이용되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 상기 베어링 하우징(31)은 상기 제1 및 제2장착홈(35)(37) 둘레에 위치되는 것으로, 외부로 돌출 형성된 코킹부(39)를 포함한다.
상기 공기배출경로는 상기 샤프트(21)를 상기 중공(33)에 결합시, 상기 중공(33) 내의 오일 배출을 최소화하면서, 상기 중공(33) 내의 공기를 외부로 배출하기 위한 경로이다. 이 공기배출경로는 그 경로가 마련된 위치에 따라 제1 및 제2공기배출경로로 구분된다. 상기 제1공기배출경로는 상기 스러스트 플레이트(41)의 외주에 형성되는 적어도 2개의 공간부(51)(55)를 포함한다. 이 공간부(51)(55)는 상기 스러스트 플레이트(41)의 외주와 상기 제1장착홈(35) 사이에 형성된 갭 gT1, gT2 중 적어도 일부와 상기 중공(33)이 공간적으로 연결되도록 한다.
이를 위하여, 상기 공간부(51)(55)의 적어도 일부는 상기 제1장착홈(35)에 대해 상기 스러스트 플레이트(41) 결합시 상기 중공(33)과 연결된다. 여기서, 상기 공간부는 도 2 및 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 스러스트 플레이트(41)의 중심을 기준으로 대칭되도록 상기 스러스트 플레이트(41)의 양측 각각에 마련된 제1공간부(51) 및 제2공간부(55)로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 대칭적으로 제1 및 제2공간부(51)(55)를 형성함으로써, 상기 스러스트 플레이트(41)의 결합 방향 및 결합 위치에 관계없이 항상 공간이 형성된다. 이와 관련된 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 제2공기배출경로는 상기 캡부재(45)의 외주에 형성된 적어도 2개의 홈부(61)(65)를 포함한다. 이 홈부(61)(65)는 상기한 갭 gT1, gT2 중 적어도 일부가 외부와 공간적으로 연결되도록 한다. 여기서, 상기 홈부는 상기 캡부재(45)의 중심을 기준으로 대칭되도록 상기 캡부재(45)의 양측 각각에 마련된 제1홈부(61) 및 제2홈부(65)로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 도 3을 참조하면 상기 스러스트 플레이트(41)의 일 단부와 상기 제1홈부(61) 사이에 형성된 공간은 gc1의 폭을 가지고, 스러스트 플레이트(41)의 다른 단부와 상기 제2홈부(65) 사이에 형성된 공간은 gc2의 폭을 가진다. 여기서, 폭 gc1 및 gc2는 가변적인 것으로, 상기 캡부재(45)의 장착위치에 관계없이, 적어도 어느 한 부분은 공간이 형성된다.
이와 같이 대칭적으로 제1 및 제2홈부(61)(65)를 형성함으로써, 상기 제2배출경로는 상기 캡부재(45)의 결합 방향 및 결합 위치에 관계없이 항상 상기 제1공기배출경로와 공간적으로 연결된다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면서 제1 및 제2공기배출경로에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 4a 내지 도 4c 각각은 코킹되기 이전의 제1 및 제2장착홈(35)(37) 각각에 스러스트 플레이트(41)와 캡부재(45)가 장착된 모습을 보인 도면으로서, 점으로 표시된 부분이 공기의 배출 모습을 나타낸 것이다.
여기서, 도면부호 A는 제1장착홈(35)의 내측벽을 나타낸 것이고, 도면부호 B는 제2장착홈(37)의 내측벽을 나타낸 것이다.
도 4a는 제1 및 제2장착홈(35)(37) 각각에 스러스트 플레이트(41)와 캡부재(45) 각각이 편심없이 배치된 모습을 나타낸 것이다. 이 경우, 중공에 대해 샤프트를 삽입하는 경우 중공 내부의 공기는 제1공간부(51)와 제2공간부(55)로 확장되고, 제1장착홈(35)과 상기 스러스트 플레이트(41) 사이의 갭을 통하여 이동된다. 이 이동된 공기는 제1 및 제2홈부(61)(65)를 통하여 외부로 배출된다.
도 4b는 제1장착홈(35)에 스러스트 플레이트(41)가 편심되게 배치되고, 제2장착홈(37)에 캡부재(45)가 편심없이 배치된 모습을 나타낸 것이다. 이 경우 제1공간부(51)에는 공기 이동경로가 형성되지 않는 반면, 제2공간부(55)에는 상대적으로 넓은 공기 이동경로가 마련된다. 따라서, 상기 중공에 샤프트를 삽입하는 경우 중공 내부의 공기는 제2공간부(55)로 확장되고, 제1장착홈(35)과 상기 스러스트 플레이트(41) 사이의 갭을 통하여 이동된다. 이 이동된 공기는 제1 및 제2홈부(61)(65)를 통하여 외부로 배출된다.
도 4c는 제1장착홈(35)에 스러스트 플레이트(41)가 편심없이 배치되고, 제2장착홈(37)에 캡부재(45)가 편심되게 배치된 모습을 나타낸 것이다. 이 경우 제1홈부(61)는 막혀있게 되어 공기 이동경로가 형성되지 않는 반면, 제2홈부(66)는 개구된다. 따라서, 중공에 대해 샤프트를 삽입하는 경우 중공 내부의 공기는 제1공간부(51)와 제2공간부(55)로 확장되고, 제1장착홈(35)과 상기 스러스트 플레이트(41) 사이의 갭을 통하여 이동된다. 그리고, 이 이동된 공기는 제2홈부(65)를 통하여 외부로 배출된다.
상기한 동기배출경로는 스러스트 플레이트(41) 및 캡부재(45) 모두가 편심되게 배치된 경우 및 그 장착방향이 바뀐 상태로 장착된 경우에도 형성된다.
따라서, 상기 제1 및 제2장착홈(35)(37) 내에 상기 스러스트 플레이트(41)와 상기 캡부재(45) 각각을 설치한 후, 공기를 배출한 후에는 코킹(caulking) 및 밀봉 공정을 통하여, 오일이 유출되지 않도록 한다.
도 5를 참조하면, 코킹(caulking) 공정을 통하여 상기 코킹부(39)를 구부림으로써, 상기 스러스트 플레이트(41)와 캡부재(45)를 고정시킬 수 있다. 이때, 상기 캡부재(45)의 두께 t2는 상기 제2장착홈의 깊이 t1 보다 두껍게 형성되어, 일 부분이 상기 제2장착홈(37) 외부로 노출 된 것이 바람직하다(도 4 참조). 따라서, 코킹시 캡부재(45)가 상기 코킹부(39)에 의해 움직이지 않게 고정될 수 있다. 이와 같은 코킹 공정 후에는 자외선 경화 수지 등의 밀봉부재(49)를 통하여 코킹부위를 밀봉한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체동압베어링의 스러스트 플레이트를 보인 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체동압베어링의 공기 배출 경로를 보인 개략적인 도면이다.
본 실시예에 따른 유체동압베어링은 스러스트 플레이트의 형상을 변경하여 제1공기배출경로를 다르게 형성한 점에 특징이 있다. 한편, 다른 구성요소는 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명된 제1실시예에 따른 유체동압베어링과 실질상 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 스러스트 플레이트(141)는 샤프트(도 2의 21)와 마주하는 면이 상기 샤프트(21)의 라운드지게 형성된 일단부에 접촉되어, 상기 샤프트(21)를 축방향으로 지지한다. 여기서, 상기 제1장착홈(도 2의 35)의 직경에 비하여 상기 스러스트 플레이트(141)의 직경이 작게 형성되어 있어서, 공차 관리 및 결합을 용이하게 할 수 있다. 이 스러스트 플레이트(141)는 국부적으로 인입절단면을 가지는 원판 형상의 구조를 가진다. 상기 인입절단면은 상호 대칭되게 형성된 제1 및 제2인입절단면(141a)(141b)으로 구성되는 것이 바람직하다. 이 제1 및 제2인입절단면(141a)(141b)의 양측 각각과 상기 제1장착홈(35)의 측벽(A) 사이에 제1 및 제2공간부(151)(155) 각각이 형성된다. 따라서, 상기 제1 및/또는 제2공간부(151)(155)는 상기 제1장착홈(35)에 대한 상기 스러스트 플레이트(141)의 장착 위치에 무관하게 상기 중공(33)과 공간적으로 연결된다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같은 공기배출경로를 통하여, 외부로 공기를 배출할 수 있다. 도 7은 제1 및 제2장착홈 각각에 스러스트 플레이트(141)와 캡부재(45) 각각이 편심없이 배치된 모습을 나타낸 것이다. 여기서, 도면부호 A는 제1장착홈의 내측벽을 나타낸 것이고, 도면부호 B는 제2장착홈의 내측벽을 나타낸 것이다.
이 경우, 중공에 대해 샤프트를 삽입하는 경우 중공 내부의 공기는 제1공간부(151)와 제2공간부(155)로 확장되고, 제1장착홈의 내측벽 A와 상기 스러스트 플레이트(141) 사이의 갭을 통하여 이동된다. 이 이동된 공기는 제1 및 제2홈부(61)(65)를 통하여 외부로 배출된다.
상기한 동기배출경로는 스러스트 플레이트(141) 및/또는 캡부재(45)가 편심되게 배치된 경우 및 그 장착방향이 바뀐 상태로 장착된 경우에도 형성된다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체동압베어링을 보인 분리 사시도이고, 도 9는 도 8의 유체동압베어링 및 샤프트를 보인 분리 단면도이며, 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체동압베어링의 공기 배출 경로를 보인 개략적인 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 유체동압베어링은 유체 동압에 의하여 샤프트(21)를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징(231)과, 상기 샤프트(21)를 축 방향으로 지지하는 스러스트(thrust) 플레이트(241)와, 이 스러스트 플레이트(241)를 지지하는 것으로 제1 및 제2인입절단면(245a)(245b)를 가지는 캡부재(245) 및, 상기 베어링 하우징(231) 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기배출경로를 포함한다. 상기 공기배출경로는 상기 샤프트(21)를 상기 중공(233)에 결합시, 상기 중공(233) 내의 오일 배출을 최소화하면서, 상기 중공(233) 내의 공기를 외부로 배출하기 위한 경로이다. 이 공기배출경로는 그 경로가 마련된 위치에 따라 제1 및 제2공기배출경로로 구분된다.
상기 베어링 하우징(231)은 상기 샤프트(21)가 결합되는 곳으로 내부에 오일이 채워지는 중공(233)과, 이 중공(233)의 일단에 단차지게 형성된 제1 및 제2장착홈(235)(237)을 구비한다. 상기 제1장착홈(235)과 제2장착홈(237)은 서로 다른 직경을 가지는 원형 상의 홈으로 되어 있다.
본 실시예에 따른 공기동압베어링은 제1공기배출경로를 변경한 점에 특징이 있는 것으로, 다른 구성요소는 실질상 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명된 제1 및 제2실시예에 따른 공기동압베어링과 실질상 동일한 구조를 가진다. 따라서, 제1공기배출경로를 형성하기 위한 구성 즉, 제1장착홈(235) 및 스러스트 플레이트(241)를 제외한 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1장착홈(235)은 상기 제2장착홈(237)에 비하여 상대적으로 작은 직경을 가지는 것으로, 그 내부에는 상기 스러스트 플레이트(241)가 결합된다. 여기서, 상기 스러스트 플레이트(241)는 제1실시예에 따른 스러스트 플레이트(도 2의 41)와는 달리 절단면을 가지지 않는 원판 형상의 구조를 가진다. 여기서, 상기 제1장착홈(235)의 바닥면에는 제1공기배출경로를 이루는 적어도 2개의 그루브(237a)(237b)가 형성되어 있다. 상기 그루브(237a)(237b)는 상기 제1장착홈(237)에 대해 상기 스러스트 플레이트(241) 설치시, 상기 중공(233)이 상기 스러스트 플레이트(241)와 상기 제1장착홈(235)의 내측벽(A) 사이의 공간과 연결되도록 한다.
이와 같이, 그루브(237a)(237b)를 형성함으로써, 상기 스러스트 플레이트(41)의 결합 방향 및 결합 위치에 관계없이 항상 공간이 형성되어, 상기 제2공기배출경로와 더불어 공기 배출경로를 확보할 수 있다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같은 공기배출경로를 통하여, 외부로 공기를 배출할 수 있다. 도 10은 제1 및 제2장착홈 각각에 스러스트 플레이트(241)와 캡부재(245) 각각이 편심없이 배치된 모습을 나타낸 것이다. 여기서, 도면부호 A는 제1장착홈의 내측벽을 나타낸 것이고, 도면부호 B는 제2장착홈의 내측벽을 나타낸 것이다.
이 경우, 중공에 대해 샤프트를 삽입하는 경우 중공 내부의 공기는 두 그루브(237a)(237b)로 확장되고, 제1장착홈의 내측벽 A와 상기 스러스트 플레이트(241) 사이의 갭을 통하여 이동된다. 이 이동된 공기는 제1 및 제2인입면(245a)(245b)와 상기 제2장착홈의 내측벽 B 사이에 형성된 공간을 통하여 외부로 배출된다.
상기한 동기배출경로는 스러스트 플레이트(241) 및/또는 캡부재(245)가 편심되게 배치된 경우 및 그 장착방향이 바뀐 상태로 장착된 경우에도 형성된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 폴리곤미러장치를 보인 개략적인 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폴리곤미러장치는 베이스(301)와, 이 베이스(301)에 고정 설치되는 유체동압베어링(330)과, 상기 유체동압베어링(330)에 회전 가능하게 설치되는 샤프트(321)와, 구동원(350) 및, 폴리곤미러(360)를 포함한다.
상기 유체동압베어링(330)은 그 내부에 오일이 채워지는 중공 및 코킹부(339)를 가지는 베어링 하우징(331)과, 상기 중공의 일단에 결합 설치되는 스러스트 플레이트(341) 및 캡부재(345)를 포함한다. 또한, 상기 유체동압베어링(330)은 상기 중공 내에 잔류하는 공기를 배출하기 위한 공기배출경로를 포함한다.
상기 공기배출경로는 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명된 구성과 실질상 동일한 구성을 가지는 것으로, 그 구성 및 작용에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 샤프트(321)는 상기 중공에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상기 구동원(350)에 의해 회전 구동된다.
상기 구동원(350)은 상기 베어링 하우징(331)과 상기 샤프트(321)에 걸쳐 설치되어, 전자기력에 의해 상기 샤프트(321)를 회전 구동시킨다. 이 구동원(350)은 스테이터 코어(351), 로터 프레임(353), 로터 하우징(355) 및 마그네트(357)를 포함하여 구성된다. 상기 스테이터 코어(351)는 상기 베어링 하우징(331)의 외주에 고정 설치되는 것으로 그 외주에 권선된 코일(352)을 포함한다. 상기 로터 프레임(353)은 상기 샤프트(321)에 설치되는 것으로, 그 외주에 상기 폴리곤미러(360)가 마련된다. 상기 로터 하우징(355)은 상기 로터 프레임(353)에 결합되는 것으로, 상기 스테이터 코어(351)의 둘레를 감싸도록 설치된다. 상기 마그네트(357)는 상기 로터 하우징(355) 내에 결합 설치되는 것으로, 상기 스테이터 코어(351)에 마주하게 위치된다.
상기 폴리곤미러(360)는 상기 로터 프레임(353)의 외주에 설치되는 것으로, 상기 구동원(350)에 의해 회전 구동되면서, 그 측벽에 마련된 각 반사경(361)으로 입사된 빔을 편향 주사시킨다.
상기한 바와 같이, 구성된 폴리곤미러장치는 상기 코일(352)에 전류를 인가하는 경우, 상기 마그네트(357)와의 상호 전자기력에 의해 상기 로터 하우징(355), 로터 프레임(355) 및 샤프트(321)가 회전되고, 이에 따라 폴리곤미러(360)가 회전 구동되면서 입사된 빔을 편향 주사시킨다. 이 폴리곤미러장치가 고속 인쇄장치에 채용되는 경우 폴리곤미러는 대략 30,000 rpm 이상의 고속으로 회전한다. 이 때, 유체동압베어링은 상기한 공기배출경로를 통하여 상기 중공 내부의 공기를 효과적으로 배제시킴으로써, 상기 샤프트를 안정적으로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체동압베어링 및 이를 채용한 폴리곤미러장치는 중공 내부의 공기를 배출시킬 수 있는 구조를 가짐으로써, 중공 내부에서 정상적인 유막이 형성되도록 한다. 이에 따라 대략 30,000 rpm 이상의 고속 회전시에도 샤프트를 효과적으로 지지할 수 있다.
또한, 스러스트 플레이트, 제1장착홈의 바닥면, 캡부재의 형상을 일부 변경하는 것에 의하여, 스러스트 플레이트 및 캡부재의 장착 위치 및 방향에 관계없이 항상 상기한 공기배출구조를 형성할 수 있어서 제조 비용을 절감할 수 있음과 아울러, 제조시 조립 공수를 대폭 줄일 수 있다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 아래의 특허 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 공기배출 구조를 가지는 유체동압베어링을 보인 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체동압베어링을 보인 분리 사시도.
도 3은 도 2의 유체동압베어링 및 샤프트를 보인 분리 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 공기배출경로를 보인 개략적인 도면.
도 5는 도 2의 유체동압베어링을 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체동압베어링의 스러스트 플레이트를 보인 평면도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 유체동압베어링의 공기 배출 경로를 보인 개략적인 도면.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체동압베어링을 보인 분리 사시도.
도 9는 도 8의 유체동압베어링 및 샤프트를 보인 분리 단면도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체동압베어링의 공기 배출 경로를 보인 개략적인 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 폴리곤미러장치를 보인 개략적인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21...샤프트 31,231...베어링 하우징
33, 233...중공 35...제1장착홈
37...제2장착홈 39,339...코킹부
41, 141, 241, 341...스러스트 플레이트
45, 245, 245...캡부재 51...제1공간부
55...제2공간부 61...제1홈부
65...제2홈부 301...베이스
330...유체동압베어링 350...구동원
360...폴리곤미러

Claims (13)

  1. 유체 동압에 의하여 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 유체동압베어링에 있어서,
    상기 샤프트가 회전 가능하게 결합되는 곳으로, 그 내부에 오일이 채워지는 중공과, 상기 중공의 일단에 단차지게 마련된 제1 및 제2장착홈을 가지는 베어링 하우징과;
    상기 제1장착홈의 직경에 비하여 상대적으로 작은 장경을 가지는 것으로, 상기 샤프트의 단부에 일면이 접촉되도록 상기 제1장착홈에 설치되어 상기 샤프트를 스러스트 방향으로 지지하는 스러스트 플레이트와;
    상기 스러스트 플레이트 및/또는 상기 제1장착홈에 형성되어, 상기 중공 내부의 공기가 배출되는 제1공기배출경로와;
    상기 제2장착홈에 설치되어, 상기 스러스트 플레이트의 하부를 지지하는 캡부재와;
    상기 캡부재에 형성되는 것으로, 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈 사이의 공간을 통하여 상기 제1공기배출경로와 연결되어, 상기 제1공기배출경로를 통하여 전달된 공기를 외부로 배출하는 제2공기배출경로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1공기배출경로는 상기 스러스트 플레이트의 외주에 형성되는 적어도 2개의 공간부를 포함하여,
    상기 제1장착홈에 대해 상기 스러스트 플레이트를 설치시, 상기 공간부의 적어도 일부가 상기 중공과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공간부는 상기 스러스트 플레이트의 중심을 기준으로 대칭되도록 상기 스러스트 플레이트의 양측 각각에 마련된 제1 및 제2공간부를 포함하여,
    상기 제1 및 제2공간부 중 적어도 어느 한 공간부가 상기 중공과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트는 대칭적으로 절단된 제1 및 제2절단면을 가지는 원판형상으로서,
    상기 제1 및 제2공간부 각각은 제1 및 제2절단면의 양측 각각과 상기 제1장착홈의 측벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스러스트 플레이트는 대칭적으로 인입 형성된 제1 및 제2인입절단면을 가지는 원판형상으로서,
    상기 제1 및 제2공간부 각각은 상기 제1 및 제2인입절단면 각각과 상기 제1장착홈의 측벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1공기배출경로는 상기 제1장착홈의 바닥면에 형성되는 적어도 2개의 그루브를 포함하여,
    상기 제1장착홈에 대해 상기 스러스트 플레이트를 설치시, 상기 중공이 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈의 측벽 사이의 공간과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2공기배출경로는 상기 캡부재의 외주에 형성된 적어도 2개의 홈부를 포함하여,
    상기 제2장착홈에 대해 상기 캡부재를 설치시, 상기 홈부의 적어도 일부가 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈의 측벽 사이의 공간과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 캡부재의 중심을 기준으로 대칭되도록 상기 캡부재의 양측 각각에 마련된 제1 및 제2홈부를 포함하여,
    상기 제1 및 제2홈부 중 적어도 어느 한 홈부가 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈의 측벽 사이의 공간과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캡부재는 대칭적으로 인입 형성된 제1 및 제2인입면을 가지는 원판형상으로서,
    상기 제1 및 제2홈부 각각은 상기 제1 및 제2인입면 각각과 상기 제2장착홈의 측벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 유체동압베어링.
  10. 베이스와;
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 것으로 제1 및 제2공기배출경로를 포함하는 유체동압베어링과;
    상기 유체동압베어링에 회전 가능하게 설치되는 샤프트와;
    상기 유체동압베어링과 상기 샤프트에 걸쳐 설치되어, 전자기력에 의해 상기 샤프트를 회전 구동시키는 구동원과;
    상기 샤프트에 설치되는 것으로, 입사광을 편향 주사시키는 폴리곤미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리곤미러장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2공기배출경로는 상기 캡부재의 외주에 형성된 적어도 2개의 홈부를 포함하여,
    상기 제2장착홈에 대해 상기 캡부재를 설치시, 상기 홈부의 적어도 일부가 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈의 측벽 사이의 공간과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 폴리곤미러장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 캡부재의 중심을 기준으로 대칭되도록 상기 캡부재의 양측 각각에 마련된 제1 및 제2홈부를 포함하여,
    상기 제1 및 제2홈부 중 적어도 어느 한 홈부가 상기 스러스트 플레이트와 상기 제1장착홈의 측벽 사이의 공간과 연결되도록 된 것을 특징으로 하는 폴리곤미러장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캡부재는 대칭적으로 인입 형성된 제1 및 제2인입면을 가지는 원판형상으로서,
    상기 제1 및 제2홈부 각각은 상기 제1 및 제2인입면 각각과 상기 제2장착홈의 측벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 폴리곤미러장치.
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