(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の樹脂層を積層して形成される光反射面を備え、
前記複数の光反射面を形成する最表面側の樹脂層のみが非晶質フッ素樹脂層であり、
前記非晶質フッ素樹脂層の下地となる樹脂層は、フルオレン樹脂層であることを特徴と
するポリゴンミラー。
【請求項２】
請求項１に記載のポリゴンミラーを備えたスキャナユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のスキャナユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、レーザビームプリンタ等の光走査装置に用いられるポリゴンミラー、及びこのポリゴンミラーを備えたスキャナユニット、並びに、このスキャナユニットを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザビームプリンタ等の光走査装置には、回転多面鏡であるポリゴンミラーによってレーザ光束を走査するスキャナユニットが搭載されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のポリゴンミラーは、例えば、レーザ光束の入射角によって反射率が変化する場合があり、高精度な光走査の実現が難しい。
【０００５】
本発明は、広い入射角範囲に対応できるポリゴンミラー及びスキャナユニット並びに画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のポリゴンミラーは、複数の樹脂層を積層して形成される光反射面を備え、
前記複数の光反射面を形成する最表面側の樹脂層のみが非晶質フッ素樹脂層であり、
前記非晶質フッ素樹脂層の下地となる樹脂層は、フルオレン樹脂層であることを特徴とする。
かかる本発明の態様では、フルオレン樹脂層を下地とすることで、非晶質フッ素樹脂の使用量を削減でき、広い入射角度範囲に対応したポリゴンミラーを低コストで実現できる。
【００１０】
なお、本発明は、上述したポリゴンミラーを備えたスキャナユニット、あるいはこのスキャナユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置についても広く対象とする。
かかる本発明の態様では、小型で高精度な光走査を実現できるスキャナユニット、画像形成装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広い入射角範囲に対応できるポリゴンミラー及びスキャナユニット並びに画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光走査装置の要部構成例を示す概略図。
【図２】回転湿式成膜法を説明する図。
【図３】回転湿式成膜法による反射面の液溜まりを表した模式図。
【図４】本発明に係わる２層の光学膜を逆回転で成膜した反射面を表した模式図。
【図５】本発明に係わる実施例１、２と比較例１、２の比較図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
本発明は、光を反射するポリゴンミラーであり、複数の樹脂層を積層して形成される光反射面を備えたことを特徴とする。このようなポリゴンミラーは、複数の樹脂層を積層して光反射面を形成しているので、膜厚分布が抑えられ、広い入射角度範囲に対応できる。
【００１４】
ここで、本発明のポリゴンミラーは、複数の樹脂層における積層界面が、光反射面に対して傾斜している。これは、複数の樹脂層のそれぞれがポリゴンミラーの本体下地面に対して傾斜した傾斜面を形成し、これを交互に組み合わせて、１つ１つの樹脂膜の膜厚分布を平均化して、平坦な光反射面を形成することが可能となる。
【００１５】
例えば、ポリゴンミラーは、回転中心を有する多角形の回転体を回転させながら各面に樹脂層を形成する。このとき、回転方向において樹脂層が傾斜して形成されるが、回転方向を逆回転させて複数の樹脂層を重ねることにより、結果的に回転体の下地面に対して樹脂層で形成された反射面が実質的に平行な面となる。このとき、複数の樹脂層の積層界面は、傾斜した面となる。
【００１６】
なお、本発明のポリゴンミラーは、複数の光反射面を形成する最表面側の樹脂層のみを非晶質フッ素樹脂層とするのが好ましい。これにより、比較的高価な非晶質フッ素樹脂の使用量を削減できるため、広い入射角度範囲に対応したポリゴンミラーを低コストで実現できる。
【００１７】
また、本発明のポリゴンミラーは、上記非晶質フッ素樹脂層の下地となる樹脂層が、フルオレン樹脂層であることが好ましい。フルオレン樹脂層を下地とすることで、耐久性に優れ、且つ非晶質フッ素樹脂の使用量を削減でき、広い入射角度範囲に対応したポリゴンミラーを低コストで実現できる。
【００１８】
なお、本発明は、上述したポリゴンミラーを備えたスキャナユニット、あるいはこのスキャナユニットを備えた画像形成装置、より具体的には、レーザビームプリンタにおいて適用可能である。そして、本発明のポリゴンミラーは、広い入射角度範囲に対応できることから、小型化にも有利であり、また高精度な光走査を実現できる。
【００１９】
以下、本発明の形態を具体的に説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態では、例えば、電子写真機器等に用いられる光走査装置に搭載される反射型ポリゴンミラーにおいて、ポリゴンミラーの光反射面を２層の光学膜によって形成したポリゴンミラーである。本実施形態のポリゴンミラーは、例えば、レーザビームプリンタ等の光走査装置に対して回転多面鏡として搭載される。詳細には、ポリゴンミラーを介して像担持体面上を、光変調された光束で光走査し、画像情報の書き込みや読み出し等を行う。ここで、図１に光走査装置の概略図を示す。図１において、半導体レーザ等の光源部１より射出した光束をコリメータレンズ２により平行光束とし副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ８３で集光し、ポリゴンミラー等からなる光偏向器４の偏向反射面４ａへ線状に入射させている。コリメータレンズ２とシリンドリカルレンズ８３とは結像光学系を構成している。偏向反射面４ａで反射偏向させた光束を走査レンズ８７を構成する球面よりなる負の屈折力のレンズ８７ｂとで被走査面８９上に導光しスポットを形成する。そして偏向器４を、回転軸８２中心にモータ８５により矢印８６方向に回転させることにより、被走査面８９上における偏向走査面を矢印９０方向（主走査方向）に光走査する。
【００２１】
そして、このような光走査装置に搭載される本実施形態の反射型ポリゴンミラーは、２層の光学膜で光反射面を形成することにより、反射面の膜厚のバラツキを抑制することができ、入射する光の入射角度・位置による反射率の依存性を抑えることができる。これにより、膜厚形成時の厳密な制御が不要となる。２層の光学膜は、安価に抑えられる湿式成膜法を用いるのが好ましい。
【００２２】
ここで、湿式成膜法とは、所望の膜質または膜質の前駆体を含む溶液を基材に塗布し、溶液の溶媒を除去あるいは前駆体を反応させて基材に所望の膜を形成する方法、又は溶液中で基材と溶液中の物質との反応により所望の膜を形成する方法である。
【００２３】
湿式成膜法としては、例えば、ディップコートやスピンコートに代表される溶液湿式成膜法や、特にポリゴンミラー基材がアルミニウムの場合には陽極酸化法を用いて酸化アルミ被膜を形成することも可能であるが、特に設備費の負担の少ない溶液湿式成膜法を用いることが望ましい。
【００２４】
溶液湿式成膜法とは、膜を形成する物質を溶媒に溶解した溶液を、膜を形成しようとする面に塗布し、これを乾燥又は焼成して膜を得る方法である。上記のディップコートやスピンコートは１面若しくは平行した２面を成膜することに向いているが、ポリゴンミラーにみられる多面体の成膜には反射面を回転の半径方向にとる回転成膜法が最も望ましい。反射面を回転の半径方向にとるという意味は、反射面の法線が回転半径方向に一致することである。
【００２５】
回転湿式成膜法は、塗布液をポリゴンミラーの反射面に塗布する塗布工程と、これに引き続いてポリゴンミラーの回転数を制御しつつ回転させ、所望の膜厚を得る膜厚制御工程を有する。塗布液に含まれる溶剤を飛ばして膜を乾燥・定着させる焼成工程も有する。なお、図２には、ポリゴンミラー４ｂを塗布液５に接触させながら回転させて所定の膜厚の表層を形成する塗布工程について、その概略図を示す。
【００２６】
基材上に２層の光学膜が形成されるポリゴンミラーにおいて、回転成膜後に反射面端部が溶液の液溜まりしない均一な膜を生産性良く形成するためには、１層目と最表層の塗布方向は逆回転であることが最も望ましい。この手法で成膜することで膜厚のバラツキは小さくなり、高品質な膜が安定して得られるため、製造不良損失が低下し、ポリゴンミラーを生産性良く且つ総合的に安価に製造することが可能となる。例えば、図３に示すように、ポリゴンミラー４ｂの表層に塗布膜５ａを形成した後、このポリゴンミラー４ｂを逆回転させ、図４に示すように、塗布膜５ａ上に塗布膜５ｂを形成する。このとき、塗布膜５ａと塗布膜５ｂとの界面には、光反射面４ａに対して傾斜した積層界面５ｃが形成される。これにより、光反射面４ａは、ポリゴンミラー４ａ本体の表面と実質的に平行な面となる。
【００２７】
ここで、膜内で多重反射を起こさないような膜厚であれば、ブリュースター角より狭い入射角範囲では膜厚が厚くなると反射率は低くなる傾向にある。一方、ブリュースター角より広い入射角範囲では膜厚が厚くなると反射率は高くなる傾向にある。
【００２８】
つまり、ブリュースター角の反射率を得られる膜厚は各入射角に対して理論的に求められるため、その膜厚を反射面に忠実に形成させることが、反射率の角度依存性を抑制するという観点から、特に望ましい。
【００２９】
例えば、ｐ偏光の入射角をブリュースター角より狭い範囲に限定した場合、均一膜厚で反射率の一様性を実現することは容易である。このとき、ブリュースター角より広角側では急激に反射率が上昇する。そこで、異なる屈折率の膜を前記手法で形成することで理想的な膜形状に近似することができる。
【００３０】
ここで、上記の２層の光学膜が形成される基材としては、例えば、アルミニウム、プラスチック、ガラス等、ポリゴンミラーに用いることができるものであれば、本発明による特段の制限はない。
【００３１】
また、ポリゴンミラーの反射面に成膜する膜材料は、使用条件における耐久性を考慮して適宜決定できるが、例えば、非晶質フッ素樹脂、フルオレン骨格を有する樹脂などの熱硬化樹脂及び光硬化樹脂などを使用することができる。それらの中でも、オゾンや水に対して不活性であり、水分の影響による腐蝕及び基材の腐蝕がみられない非晶質フッ素樹脂が最表層にあることが特に望ましい。
【００３２】
さらに、フルオレン骨格を有する樹脂（フルオレン樹脂）は、１つの炭素原子に４つの芳香環が結合した構造（カルド構造）を持つため、つまり、カルド構造中の芳香環が互いに異なる面を向くことでポリマー全体が光学異方性を打ち消しあい、アモルファス性が向上する為に高屈折及び低複屈折を発現する。高屈折であれば、膜厚は薄くできるため、フルオレン樹脂を用いることで全膜厚を薄くすることが可能であり、膜厚制御が容易となる。
【００３３】
成膜過程では、溶媒の蒸発速度について遅い方が望ましい。例えば、溶媒の蒸発速度は溶媒の沸点が高いほど遅くなるため、特に溶媒の沸点は１８０℃以上が望ましい。また、基材に変形を与えることのない温度で蒸発する溶媒が望ましい。例えば、アルミニウム基材を用いた場合には溶媒の沸点は２８０℃以下であることが望ましい。溶媒に関する他の物性としては、環境による構造の変化が少ないこと且つ作業環境上無臭であることが好ましい。
【００３４】
本発明における光偏向器の形態としては、本発明のポリゴンミラーを有すること以外は、本発明による特段の制限はなく、電子写真機器に用いることのできる光走査装置であれば、いかなる形態も取り得る。
【００３５】
本発明の光走査装置の形態としては、光偏向器を備える以外は、特に本発明による制限は無く、電子写真機器に用いることのできる光走査装置であれば、いかなる形態も取り得る。
【００３６】
例えば、光走査装置は、光源、光源から出射された光を集光して結像する結像光学系、結像された光を反射して偏向する光偏向器、および偏向された光を被走査面に導く走査レンズを備える。本発明の光走査装置は、このような構成において光偏向器が上述のポリゴンミラーを備えるものである。
【００３７】
本発明の電子写真機器の形態としては、上記光走査装置を備える以外は、特に本発明による制限は無く、例えば、本発明の電子写真機器は電子写真装置を含み、その構成としては、感光体を帯電させる手段、帯電した感光体を露光して潜像を形成する露光手段、該潜像にトナーを供給してトナー像を形成するトナー像形成手段、該トナー像を転写材に転写する転写手段、および該感光体表面の残留物や異物を除去するクリーニング手段を有するものであり、該露光手段として上記光走査装置を備えるものである。
【００３８】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
本実施例においては、対向する２面に反射面を持つアルミニウム製ポリゴンミラーに回転湿式成膜法（図２参照）により、１層目にフルオレン骨格を有する樹脂膜、最表層に非晶質フッ素樹脂膜を塗布方向を逆回転にすることにより形成し、ポリゴンミラーの要求特性である入射角度・位置による反射率の一様性が得られることを示す。回転湿式成膜法における溶剤は、フルオレン骨格を有する樹脂はＰＧＭＥＡ、非晶質フッ素樹脂はＴＨＦを用いる。
【００４０】
（実施例１）
４つの反射面を有するアルミニウムから成るポリゴンミラーを図２に示すように１０枚軸に通す。次に、基材との密着性を上げる為、プラズマ処理を１０秒間行った。続いて、１．５ｗｔ％のフルオレン骨格を有する樹脂液（ＥＧ−２００：大阪ガスケミカル社製）を満たした液槽にポリゴンミラーの反射面を４０ｒｐｍで１０秒間浸し、液槽から引き上げた後、４０００ｒｐｍで７０秒間一方向に回転させて薄い液膜を形成し、１８０℃で３０分間焼成をかけた。
【００４１】
次に、前記樹脂膜との密着性を高める為の前処理としてプライマー（ＣＴ−Ｐ１０：旭硝子社製）処理を行い、１ｗｔ％の非晶質フッ素樹脂液（ＣＴＬ−８０９Ａ：旭硝子社製）を満たした液槽にポリゴンミラーの反射面を４０ｒｐｍで１０秒間浸し、液槽から引き上げた後、４０００ｒｐｍで７０秒間反対方向に回転させて薄い液膜を形成し、１８０℃で３０分間焼成をかけた。
【００４２】
以上から、反射面にはおよそ膜厚５０ｎｍのフルオレン骨格を有する樹脂膜とおよそ膜厚３０ｎｍの非晶質フッ素樹脂膜が４つの反射面に形成され、１０°と７０°の入射角における反射率の変化は２％以内となった。また、このようにして得たポリゴンミラーを結露耐久試験及びオゾン耐久試験を行った結果、反射率の低下はみられない為、前記２層の光学膜はポリゴンミラーの反射面の塗布膜として非常に有効である。
【００４３】
（実施例２）
４つの反射面を有するアルミニウムから成るポリゴンミラーを図２に示すように１０枚軸に通す。次に、基材との密着性を上げるため、プラズマ処理を１０秒間行った。続いて、１．８ｗｔ％のフルオレン骨格を有する樹脂液（ＥＧ−２００：大阪ガスケミカル社製）を満たした液槽にポリゴンミラーの反射面を４０ｒｐｍで１０秒間浸し、液槽から引き上げた後、４０００ｒｐｍで７０秒間一方向に回転させて薄い液膜を形成し、１８０℃で３０分間焼成をかけた。
【００４４】
次に、樹脂膜との密着性を高める為の前処理としてプライマー（ＣＴ−Ｐ１０：旭硝子社製）処理を行い、０．２ｗｔ％の非晶質フッ素樹脂液（ＣＴＬ−８０９Ａ：旭硝子社製）を満たした液槽にポリゴンミラーの反射面を４０ｒｐｍで１０秒間浸し、液槽から引き上げた後、４０００ｒｐｍで７０秒間反対方向に回転させて薄い液膜を形成し、１８０℃で３０分間焼成をかけた。
【００４５】
以上から、反射面にはおよそ膜厚６０ｎｍのフルオレン骨格を有する樹脂膜とおよそ膜厚５ｎｍの非晶質フッ素樹脂膜が４つの反射面に形成され、１０°と７０°の入射角における反射率の変化は２％以内となった。また、このようにして得たポリゴンミラーを結露耐久試験及びオゾン耐久試験を行った結果、反射率の低下はみられない為、前記２層の光学膜はポリゴンミラーの反射面の塗布膜として非常に有効である。
【００４６】
比較例として、比較例１に非晶質フッ素樹脂膜を単層にしたポリゴンミラー、比較例２にアクリル樹脂を単層にしたポリゴンミラーの入射角による反射率、膜厚分布、コスト、品質を評価した。反射率は、１０°〜７０°の入射角における反射率の最大値と最小値の差を比較した。膜厚分布は、反射面の膜厚にバラツキが無いか比較した。コストは、製造に係わる全コストを比較した。品質は、成膜に係わる反射率不良、例えば、絶対値が規格反射率より低い、若しくは入射角による反射率のバラツキが２％以内にあるか比較した。図５に前記実施例１、実施例２、比較例１、比較例２を示す。
【００４７】
図５からわかるように、実施例１及び２は、比較例１、２に比べ、膜厚分布も均一性がある為、入射角による反射率の最大値と最小値の差が小さく制御でき、入射角による反射率バラツキが抑えられ、品質が安定する。また、コストが高い非晶質フッ素樹脂の膜厚を薄くできる為、生産コストを下げることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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