(57)【要約】【課題】ポリゴンミラーとフランジ部材とを接着しても、その接着が容易に剥がれることがなく、ポリゴンミラーの光学特性（反射面の倒れ角）を安定して保証できる高信頼性を有するポリゴンミラー。【解決手段】正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーにおいて、鏡面加工され前記反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、前記加工基準面と平行で且つ粗面加工されポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面と、を有すること。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーにおいて、
鏡面加工され前記反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、前記加工基準面と平行で且つ粗面加工されポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面と、を有することを特徴とするポリゴンミラー。
【請求項２】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の表面粗さＲａが、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラー。
０．２μｍ≦Ｒａ≦２０μｍ
但し、Ｒａ：算術平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）
【請求項３】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の外周若しくは内周の少なくとも何れか一方に沿って輪状の長溝を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリゴンミラー。
【請求項４】
ベース部材と、
正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを保持して前記ベース部材に対して回転するフランジ部材と、
を備えた光偏光装置において、
前記ポリゴンミラーは、鏡面加工されて前記反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、前記加工基準面と平行で且つ粗面加工されポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面と、を有し、
前記ポリゴンミラーの組立基準面を前記フランジ部材に当接させて接着したことを特徴とする光偏光装置。
【請求項５】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の表面粗さＲａが、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光偏光装置。
０．２μｍ≦Ｒａ≦２０μｍ
但し、Ｒａ：算術平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）
【請求項６】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の外周若しくは内周の少なくとも何れか一方に沿って輪状の長溝を設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光偏光装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか１項に記載の光偏光装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
正多角形に粗加工されたポリゴンミラーの素材における一方の端面を加工機に固定する工程と、
前記一方の端面に対して裏面側に位置する他方の端面を鏡面加工して、加工基準面を形成する工程と、
前記加工基準面を形成した端面の前記加工基準面とは異なる面を前記加工基準面と平行に粗面加工して前記加工基準面より回転軸方向に窪ませ、ポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面を形成する工程と、
前記加工基準面を加工機に固定して、前記一方の端面を前記加工基準面と平行になるように鏡面加工する工程と、
前記各工程で加工された複数の素材を回転軸方向に積載し、各周面の反射面を鏡面加工する工程と、
を備えたことを特徴とするポリゴンミラーの製造方法。
【請求項９】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の表面粗さＲａが、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載のポリゴンミラーの製造方法。
０．２μｍ≦Ｒａ≦２０μｍ
但し、Ｒａ：算術平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）
【請求項１０】
前記ポリゴンミラーの組立基準面の外周若しくは内周の少なくとも何れか一方に沿って輪状の長溝を設ける工程を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のポリゴンミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ、若しくはこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置、または、バーコードリーダー等に用いられる光偏光装置、該光偏光装置を備えた画像形成装置、及び光偏光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置等においては、読み取った情報を基に、レーザー光を光偏光装置における高速回転するポリゴンミラーに入射させ、その反射光を走査して感光体に投影し、画像記録を行っている。このようなポリゴンミラーを用いた光偏光装置が多数の特許公報に開示されている。この一例として、図６に示す光偏光装置がある。（例えば、特許文献１参照）
以下に、図６、及びポリゴンミラーを図６の下方から見た斜視図である図７を参照して、特許文献１に記載の光偏光装置について説明する。
【０００３】
正多角形に形成された外周面にレーザー光を反射して偏光するための反射面７２ａを設けたポリゴンミラー７２は、外筒軸受７３と一体化したフランジ部材７１に挿着され、組立基準面７２ｂにてフランジ部材７１に接着されてフランジ部材７１に保持され一体化し、ミラーユニット７０を形成している。一方、ベース部材６０には、外筒軸受７３とラジアル方向に嵌合する内筒軸受６５と、外筒軸受７３とスラスト方向に当接する上スラスト軸受６６と下スラスト軸受６４とが挿着され、小ネジ６８によって固定板６７をベース部材６０に固定することにより、ミラーユニット７０はスラスト方向に位置決めされている。また、ベース部材６０には、固定ヨーク６１が固定され、更にマグネットコイル６２が配置されたプリント配線基板６３が固定されている。一方、フランジ部材７１にはマグネットコイル６２と対向する磁石７７が固定されている。
【０００４】
これにより、マグネットコイル６２に通電すると磁石７７との相互作用によって、ミラーユニット７０は各軸受を介してベース部材６０に対して高速回転する。
【０００５】
一方、ポリゴンミラーをフランジ部材に接着することなしに板バネでポリゴンミラーをフランジ部材に圧着して固定する光偏光装置が特許文献２等に記載されている。
【０００６】
しかし、板バネを用いずに特許文献１の如くポリゴンミラーをフランジ部材に接着する構成にした方が部品点数が少なくて済むので、光偏光装置が小型化し、且つ低コストになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−４８９９６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−４８９９７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ポリゴンミラー７２の組立基準面７２ｂは、組立基準面７２ｂに対して直角になるように反射面７２ａを加工するときの加工基準面でもあるので、精密に平面加工されていて、鏡面に近い表面粗さで加工されている（ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定する算術平均粗さＲａで０．０６μｍ以下）。また、ポリゴンミラー７２を保持するフランジ部材７１の保持面７１ａも外筒軸受７３の回転軸に対して直交して精密に平面加工されている。そして、前述の如く、ポリゴンミラー７２の組立基準面７２ｂをフランジ部材７１の保持面７１ａに当接させて接着している。
【００１０】
一方、光偏光装置の使用時にはポリゴンミラー７２が高速で回転するので、光偏光装置は６０〜７０℃の温度に上昇するが、非使用時には常温に戻る。このように温度変化が生じ、ポリゴンミラー７２とフランジ部材７１の収縮率の違いによって、ポリゴンミラー７２の組立基準面７２ｂとフランジ部材７１の保持面７１ａとの接着が剥がれる恐れがある。
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ポリゴンミラーとフランジ部材とを接着しても、その接着が温度変化等によって容易に剥がれることがなく、ポリゴンミラーの光学特性（反射面の倒れ角）を安定して保証できる高信頼性を有するポリゴンミラー、光偏光装置、画像形成装置、及びポリゴンミラーの製造方法を提案することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記の何れかの手段により達成される。
【００１３】
▲１▼正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーにおいて、鏡面加工され前記反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、前記加工基準面と平行で且つ粗面加工されポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面と、を有することを特徴とするポリゴンミラー。
【００１４】
▲２▼ベース部材と、正多角形に形成されて各周面に反射面を有するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを保持して前記ベース部材に対して回転するフランジ部材と、を備えた光偏光装置において、前記ポリゴンミラーは、鏡面加工されて前記反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、前記加工基準面と平行で且つ粗面加工されポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面と、を有し、前記ポリゴンミラーの組立基準面を前記フランジ部材に当接させて接着したことを特徴とする光偏光装置。
【００１５】
▲３▼▲２▼に記載の光偏光装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
▲４▼正多角形に粗加工されたポリゴンミラーの素材における一方の端面を加工機に固定する工程と、前記一方の端面に対して裏面側に位置する他方の端面を鏡面加工して、加工基準面を形成する工程と、前記加工基準面を形成した端面の前記加工基準面とは異なる面を前記加工基準面と平行に粗面加工して前記加工基準面より回転軸方向に窪ませ、ポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面を形成する工程と、前記加工基準面を加工機に固定して、前記一方の端面を前記加工基準面と平行になるように鏡面加工する工程と、前記各工程で加工された複数の素材を回転軸方向に積載し、各周面の反射面を鏡面加工する工程と、を備えたことを特徴とするポリゴンミラーの製造方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
先ず、光偏光装置を有するビーム走査光学装置の一実施の形態を、図１を参照して説明する。
【００１７】
図１において、１はポリゴンミラー１ａを備えた光偏光装置、２は半導体レーザ、３はビーム整形用光学系のコリメータレンズ、４は第１シリンドリカルレンズ、５，６はｆθレンズ、７は第２シリンドリカルレンズ、８はミラー、９はカバーガラス、１０は感光体ドラムをそれぞれ示している。また、１１は同期検知用のインデックスミラー、１２は同期検知用のインデックスセンサである。
【００１８】
半導体レーザ２から出射したビーム光は、コリメータレンズ３により平行光となり、第１結像光学系の第１シリンドリカルレンズ４を経て、光偏光装置１において等速で高速回転するポリゴンミラー１ａの反射面に入射する。ポリゴンミラー１ａの反射面で反射した反射光はｆθレンズ５，６、第２シリンドリカルレンズ７から成る第２結像光学系を透過し、ミラー８、カバーガラス９を介して感光体ドラム１０の周面上に所定のスポット径で主走査が行われる。主走査方向は図示しない調整機構によって微調整がなされ、１ライン毎の同期検知は走査開始前のビームをインデックスミラー１１を介してインデックスセンサ１２に入射することによって行われる。
【００１９】
かかるビーム走査光学装置において、感光体ドラム１０上に良好な潜像を得るためには、ポリゴンミラー１ａが正多角形に形成されて複数の高精度の反射面を有していて、回転軸に対して傾きなく、且つ回転軸方向への位置ずれがなく高速回転することが求められる。
【００２０】
次に、前述のビーム走査光学装置に搭載される光偏光装置、及びポリゴンミラーについて、図２乃至図４を参照して詳細に説明する。図２は光偏光装置の縦断面図、図３はポリゴンミラーの断面図、図４はポリゴンミラーを下方から見た斜視図である。
【００２１】
図２において、２０はベース部材であり、アルミニュウム等の金属から形成されて後述する各部材を保持し、前述のビーム走査光学装置に固定される。ベース部材２０の上面には固定ヨーク２１が固定され、更に複数のマグネットコイル２２が同一面上に配置されたプリント配線基板２３が固定されている。
【００２２】
３１はフランジ部材であり、アルミニュウム、真鍮若しくはステンレス等から形成されて、円盤状のフランジ３１ａと、円筒状の円筒部３１ｂとからなり、フランジ３１ａの上面にはポリゴンミラー３２を保持する保持面３１ｃを有している。そして、フランジ部材３１における円筒部３１ｂの中央に設けた孔に、外筒軸受３３を焼き嵌めや圧入によって嵌入し一体化する。
【００２３】
なお、フランジ部材３１と軸受３３を最初から一体に形成してもよい。
ポリゴンミラー３２はアルミニュウム等の金属により高精度の正多角形に形成されていて、各周面にレーザー光を反射して偏光するための反射面３２ａを設けている。このポリゴンミラー３２をフランジ部材３１における円筒部３１ｂの外周部に挿入し、保持面３１ｃにポリゴンミラー３２の組立基準面３２ｂを当接させ、接着剤４０で固定する。なお、フランジ部材３１の保持面３１ｃは回転軸に垂直で鏡面に近い表面粗さに加工されているが、後述するようにポリゴンミラー３２の組立基準面３２ｂは粗面加工されているので、接着剤４０が粗面の窪みに浸透し、組立基準面３２ｂは保持面３１ｃに確実に固定される。従って、温度変化があってもポリゴンミラー３２はフランジ部材３１より容易に剥がれることがない。
【００２４】
また、ポリゴンミラー３２は後述するように、反射面３２ａを加工するための基準となる加工基準面３２ｄを、組立するときの基準となる組立基準面３２ｂとは別個に有していて、加工基準面３２ｄと組立基準面３２ｂとが平行に形成されているので、ポリゴンミラー３２をフランジ部材３１に接着したときに反射面３２ａの倒れ角を良好に保つことができる。
【００２５】
フランジ部材３１の下部には、マグネットコイル２２と対向して回転トルクを発生させる永久磁石３４が接着剤によって接着されている。
【００２６】
このようにして、フランジ部材３１、ポリゴンミラー３２、外筒軸受け３３、及び永久磁石３４によってミラーユニット３０が構成されている。
【００２７】
一方、ベース部材２０の中央には軸部２０ａが立設していて、軸部２０ａに下スラスト軸受２４を嵌入し、更に、内筒軸受２５を嵌入する。続いて、内筒軸受２５にミラーユニット３０の外筒軸受３３を嵌入し、軸部２０ａに上スラスト軸受２６を嵌入して、小ねじ２７を軸部２０ａに螺着して固定する。なお、内筒軸受２５、外筒軸受３３、下スラスト軸受２４及び上スラスト軸受２６は、アルミナ、窒化珪素等のセラミックにより形成されている。
【００２８】
このようにして、ミラーユニット３０を保持する外筒軸受３３は、内筒軸受２５によってラジアル軸受が形成されてラジアル動圧回転が行われ、下スラスト軸受２４と上スラスト軸受２６によってスラスト軸受が形成されてスラスト動圧回転が行われる。そして、動圧発生溝が下スラスト軸受２４の軸受面、上スラスト軸受２６の軸受面若しくは内筒軸受２５の外周面の少なくとも何れか一つに形成されている。このために、高速回転によって発生する風が動圧発生溝に流入して、動圧発生溝にて生ずる強力な風圧によって固定した各軸受と外筒軸受３３との間に３〜１０μｍ程度の間隙が生じ、両者の間の抵抗が減少するので、ミラーユニット３０は非接触状態になって円滑な高速回転が可能になる。
【００２９】
以上の如く光偏光装置が形成されるが、ミラーユニット３０が高速回転するので、気流の乱れによる耳障りな風切り音や、振動による騒音が発生する。特に、静粛が要求されるオフィス等では静音化対策が必要である。そこで、ベース部材２０に対向するカバーを設け、ミラーユニット３０等を被覆することが望ましい。
【００３０】
なお、特開平１１−８４２９６号公報に記載の如きカバーを設けてもよい。
その他に、ポリゴンミラーをフランジ部材により強固に接合するために、ポリゴンミラーを図５の如く形成してもよい。図５（ａ）は図２と同様の光偏光装置の縦断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ部拡大図である。
【００３１】
図５におけるポリゴンミラー５２は、組立基準面５２ｂの外周及び内周に沿って輪状の長溝５２ｅ，５２ｆが形成されている。従って、組立基準面５２ｂとフランジ部材３１の保持面３１ｃとを接着する接着剤４０が長溝５２ｅ，５２ｆに回り込むので、ポリゴンミラー５２をフランジ部材３１に更に強固に接着することができる。
【００３２】
なお、輪状の長溝５２ｅ，５２ｆは必ずしも組立基準面５２ｂの外周及び内周の両方に沿っていなくても、外周若しくは内周の何れか一方に沿っていればよい。
【００３３】
次に、ポリゴンミラー３２の製造方法を図３及び図４を参照して説明する。
▲１▼正多角形に粗加工されたポリゴンミラーの素材における一方の端面３２ｃをポリゴンミラーの加工機に固定する。
【００３４】
▲２▼端面３２ｃに対して裏面側に位置する他方の端面を切削加工により鏡面加工して、加工基準面３２ｄを形成する。
【００３５】
▲３▼加工基準面３２ｄを形成した端面の加工基準面３２ｄとは異なる面を多結晶ダイヤモンドバイトにより切削加工して、加工基準面３２ｄと平行で、且つ、加工基準面３２ｄより回転軸方向に数１０μｍ窪ませ、更に算術平均粗さＲａが０．２μｍ以上、２０μｍ以下の粗面になるように組立基準面３２ｂを形成する。
【００３６】
但し、算術平均粗さＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定されている表面粗さである。
【００３７】
▲４▼以上の如く加工した素材を加工機から外して、上述とは逆に加工基準面３２ｄを加工機に固定する。そして、一方の端面３２ｃを加工基準面３２ｄと平行になるように鏡面加工する。
【００３８】
▲５▼以上の如く加工した複数の素材を積載し、加工基準面３２ｄと垂直になるように各周面の反射面３２ａを鏡面加工することにより、ポリゴンミラー３２が完成する。
【００３９】
なお、以上の加工方法において、加工基準面３２ｄと組立基準面３２ｂとを同じ側の端面に位置させたが、互いに異なる側の端面に位置させてもよい。
【００４０】
また、組立基準面３２ｂの表面粗さが算術平均粗さＲａで０．２μｍ以上、２０μｍ以下の粗面になるように加工したが、この根拠を表１に基づいて説明する。
【００４１】
【表１】
2004361795.tif 000003
【００４２】
先ず、組立基準面３２ｂの表面粗さをバイト送り速度、切り込み量、旋盤回転数等によって変化させ、異なる表面粗さのポリゴンミラー３２を各々１０個作製した。そして、一液エポキシ系の接着剤であるスリーボンド２２０４（Ｒ）を用いて組立基準面３２ｂをフランジ部材３１の保持面３１ｃに接着した。続いて、ヒートショックテスト（−３０℃〜７５℃、各１時間保持、５０サイクル）を行って、ポリゴンミラー３２の剥離強度（Ｎ）をヒートショック前後で測定した。
【００４３】
この結果、組立基準面３２ｂの表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０９μｍの場合はヒートショック後に剥離強度が大きく低下する。また、組立基準面３２ｂの表面粗さが算術平均粗さＲａで２５．１μｍの場合はヒートショック前後共、剥離強度が小さい。これは、表面粗さが大きすぎると、気泡が接着面に混入するためであると推定する。従って、組立基準面３２ｂの表面粗さが算術平均粗さＲａで０．１６μｍ以上、２１．８μｍ以下、即ち、０．２μｍ以上、２０μｍ以下である場合に剥離強度が最も良好になる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のポリゴンミラー、光偏光装置、画像形成装置、及びポリゴンミラーの製造方法によれば、ポリゴンミラーは反射面を加工するときの基準面となる加工基準面と、ポリゴンミラーを組み立てるときの基準面となる組立基準面とを平行になるように別個に有し、加工基準面を鏡面加工し、組立基準面を粗面加工している。従って、反射面を高精度に加工できると共に、ポリゴンミラーを組み立てるためにポリゴンミラーとフランジ部材を接着したときに、接着剤がポリゴンミラーの組立基準面における粗面の窪みに浸透するので、組立基準面がフランジ部材の保持面に確実に固定される。依って、温度変化があってもポリゴンミラーとフランジ部材の接着が容易に剥がれることがなく、且つ、ポリゴンミラーの光学特性（反射面の倒れ角）を安定して保証できる高信頼性を有するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光偏光装置を有するビーム走査光学装置の斜視図である。
【図２】光偏光装置の縦断面図である。
【図３】ポリゴンミラーの断面図である。
【図４】ポリゴンミラーを下方から見た斜視図である。
【図５】ポリゴンミラーの断面図と接着部の拡大図である。
【図６】従来の光偏光装置の縦断面図である。
【図７】従来のポリゴンミラーを下方から見た斜視図である。
【符号の説明】
１ａ，３２，５２，７２  ポリゴンミラー
２０，６０  ベース部材
３０，７０  ミラーユニット
３１，７１  フランジ部材
３１ｃ  保持面
３２ａ，７２ａ  反射面
３２ｂ，５２ｂ，７２ｂ  組立基準面
３２ｃ  端面
３２ｄ  加工基準面
４０  接着剤
【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】
2004361795.tif 000008
【図６】
2004361795.tif 000009
【図７】
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