(57)【要約】【課題】ポリゴンミラーの回転数が５０，０００ｒｐｍ以上の超高速回転になっても、ポリゴンミラーのずれを防止でき、且つ充分な耐久性が得られる光偏光装置。【解決手段】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、前記ポリゴンミラーを前記フランジ部材に押圧する押圧部材と、を備えた光偏光装置において、前記ポリゴンミラーを保持する前記フランジ部材の保持面、若しくは該保持面によって保持される前記ポリゴンミラーの被保持面の少なくとも何れか一方が粗面処理され、且つ前記保持面と前記被保持面とが接着剤にて接着されていること。【選択図】        図１
2004354696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記ポリゴンミラーを前記フランジ部材に押圧する押圧部材と、
を備えた光偏光装置において、
前記ポリゴンミラーを保持する前記フランジ部材の保持面、若しくは該保持面によって保持される前記ポリゴンミラーの被保持面の少なくとも何れか一方が粗面処理され、且つ前記保持面と前記被保持面とが接着剤にて接着されていることを特徴とする光偏光装置。
【請求項２】
前記粗面処理がブラスト処理であることを特徴とする請求項１に記載の光偏光装置。
【請求項３】
粗面処理された前記保持面若しくは前記被保持面の表面粗さＲｙが、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光偏光装置。
３μｍ≦Ｒｙ≦２０μｍ
但し、Ｒｙ：最大高さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）
【請求項４】
前記接着剤のヤング率が１，４００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光偏光装置。
【請求項５】
請求項１〜４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６】
軸受にフランジ部材を嵌入して一体化する工程と、
複数の反射面を有するポリゴンミラーを保持すべく設けられた前記フランジ部材の保持面を、前記軸受の回転軸と垂直面となるように平面加工する工程と、
前記フランジ部材の保持面を粗面処理する工程と、
前記フランジ部材の保持面と、該保持面によって保持される前記ポリゴンミラーの被保持面との間に接着剤を塗布する工程と、
前記ポリゴンミラーを前記フランジ部材に押圧する押圧部材を装着する工程と、を有することを特徴とする光偏光装置の製造方法。
【請求項７】
前記粗面処理がブラスト処理であることを特徴とする請求項６に記載の光偏光装置の製造方法。
【請求項８】
粗面処理された前記保持面の表面粗さが、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光偏光装置の製造方法。
３μｍ≦Ｒｙ≦２０μｍ
但し、Ｒｙ：最大高さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）
【請求項９】
前記接着剤のヤング率が１，４００ＭＰａであることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の光偏光装置の製造方法。
【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５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５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、押さえ板７５により支持された板バネ７４によって押圧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、ネジ６８によって固定された固定板６７によって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】
ここで、ポリゴンミラー７２は被保持面７２ｂ（加工基準面）にてフランジ部材７１の保持面７１ｃにより保持されているが、被保持面７２ｂはポリゴンミラー７２の反射面７２ａの倒れ角を良好な値にするために高精度に加工する必要があり、従来は保持面７１ｃ及び被保持面７２ｂの表面粗さ（Ｒｙ）が１μｍ以下の鏡面になるように機械加工していた。ところが、このように鏡面加工された保持面７１ｃ及び被保持面７２ｂを当接させてポリゴンミラー７２とフランジ部材７１を固定すると、高速回転による遠心力でポリゴンミラー７２がずれてしまい、ミラーユニット７０が回転するときにバランスが悪くなって振動が増加してしまう恐れがあった。
【０００６】
そこで、特許文献１においては、保持面７１ｃと被保持面７２ｂの一方、または両方の表面粗さ（Ｒｙ）が、３μｍ≦Ｒｙ≦２０μｍとなるように、表面処理を施している。なお、ＲｙはＪＩＳＢ０６０１で定義される最大高さである。このように構成することにより、高速回転した場合にポリゴンミラー７２に遠心力が作用しても、保持面７１ｃと被保持面７２ｂとの間に生ずる摩擦力によって、ポリゴンミラー７２はずれ難くなり、不要に振動しなくなった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−４８９９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年は画像記録の高速化や高精密化が要求され、このためにポリゴンミラーもより高速で回転することが必要になってきた。そして、ポリゴンミラーの回転数が５０，０００〜６０，０００ｒｐｍの超高速回転になっても、ポリゴンミラーのずれがなく、且つ充分な耐久性を有することが要求されるようになった。
【０００９】
この点において、前述の特許文献１に記載の発明ではポリゴンミラーの回転数が５０，０００ｒｐｍ程度まではポリゴンミラーのずれを防止できるが、５０，０００ｒｐｍを超えるとポリゴンミラーのずれが発生する恐れがあることが、発明者の検討により判明した。
【００１０】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ポリゴンミラーの回転数が５０，０００ｒｐｍ以上の超高速回転になっても、ポリゴンミラーのずれを防止でき、且つ充分な耐久性が得られる光偏光装置、画像形成装置、及び光偏光装置の製造方法を提案することを目的とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
▲１▼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、前記ポリゴンミラーを前記フランジ部材に押圧する押圧部材と、を備えた光偏光装置において、前記ポリゴンミラーを保持する前記フランジ部材の保持面、若しくは該保持面によって保持される前記ポリゴンミラーの被保持面の少なくとも何れか一方が粗面処理され、且つ前記保持面と前記被保持面とが接着剤にて接着されていることを特徴とする光偏光装置。
【００１３】
▲２▼▲１▼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。
▲３▼軸受にフランジ部材を嵌入して一体化する工程と、複数の反射面を有するポリゴンミラーを保持すべく設けられた前記フランジ部材の保持面を、前記軸受の回転軸と垂直面となるように平面加工する工程と、前記フランジ部材の保持面を粗面処理する工程と、前記フランジ部材の保持面と、該保持面によって保持される前記ポリゴンミラーの被保持面との間に接着剤を塗布する工程と、前記ポリゴンミラーを前記フランジ部材に押圧する押圧部材を装着する工程と、を有することを特徴とする光偏光装置の製造方法。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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について、図２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である。
【００１９】
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。
【００２０】
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の下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。
【００２１】
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の被保持面３２ｂを当接させる。なお、ポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂは反射面３２ａを加工するときの基準面でもあり、鏡面加工されている。
【００２２】
続いて、円筒部３１ｂの外周部にステンレス鋼板、リン青銅鋼板若しくはベリリウム鋼板をプレス加工して形成した板バネ３４（押圧部材）を挿入し、ミラー押さえ板３５を小ねじ３６によってフランジ部材３１の円筒部３１ｂに締結固定する。これによって、押圧部材３４がポリゴンミラー３２を押圧し、ポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂがフランジ部材３１の保持面３１ｃに圧着するが、過大な応力がポリゴンミラー３２に付加されることがなく、ポリゴンミラー３２の変形が防止されている。
【００２３】
また、ミラー押さえ板３５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３７が接着剤によって接着されている。
【００２４】
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、板バネ３４、ミラー押さえ板３５、小ネジ３６及び永久磁石３７によってミラーユニット３０が構成されている。
【００２５】
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、プレート２７を貫通した小ねじ２８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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
次に、ミラーユニット３０の製造方法を図３及び図４を参照して説明する。図３はミラーユニット３０の拡大断面図、図４はフランジ部材３１の保持面３１ｃとポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂの接合部の拡大図である。
【００２９】
先ず、外筒軸受２３は、予め上端面２３ａ及び下端面２３ｂが中心軸に対して直角になるように鏡面加工されていて、且つ、内周面２３ｃ及び外周面２３ｄは中心軸に対して同心となるように鏡面加工されている。この外筒軸受２３をフランジ部材３１の中央の孔に焼き嵌めや圧入によって嵌入し、双方を一体化する。
【００３０】
次に、フランジ部材３１の保持面３１ｃを外筒軸受２３の上端面２３ａ若しくは下端面２３ｂを基準にして、上端面２３ａ及び下端面２３ｂと平行面となるように平面加工する。これにより外筒軸受２３の回転軸と垂直な保持面３１ｃが得られる。
【００３１】
続いて、フランジ部材３１の保持面３１ｃ以外をマスキングしてブラスト処理を施し、保持面３１ｃを粗面に加工する。
【００３２】
続いて、フランジ部材３１の保持面３１ｃに接着剤を塗布し、ポリゴンミラー３２をフランジ部材３１の円筒部３１ｂに挿入して、フランジ部材３１の保持面３１ｃにポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂを圧着して接合する。なお、場合によってはポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂに接着剤を塗布してもよい。
【００３３】
最後に、板バネ３４をフランジ部材３１の円筒部３１ｂに挿入し、小ねじ３６によってミラー押さえ板３５をフランジ部材３１の円筒部３１ｂに締結固定する。なお、ミラー押さえ板３５とフランジ部材３１の円筒部３１ｂとの接合部に接着剤を塗布すれば、ミラー押さえ板３５はより強固にフランジ部材３１に固定される。
【００３４】
この結果、板バネ３４によってフランジ部材３１の保持面３１ｃにポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂが押圧されるので、図４に示す如く、保持面３１ｃにおけるブラスト処理されて突出した部分が被保持面３２ｂに食い込み、保持面３１ｃにおけるブラスト処理されて窪んだ部分に接着剤４０が流入する。
【００３５】
従って、フランジ部材３１の保持面３１ｃとポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂとの接合は非常に強固なものとなり、ポリゴンミラー３２が５０，０００ｒｐｍ以上の超高速回転をしてもポリゴンミラー３２がフランジ部材３１に対してずれることがなく、且つ充分な耐久性が得られる。
【００３６】
なお、以上の製造方法において、フランジ部材３１にブラスト処理を施すのではなく、ポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂにブラスト処理を施しても同様の効果が得られる。
【００３７】
また、保持面３１ｃと被保持面３２ｂの双方にブラスト処理を施してもよい。その他に、フランジ部材３１の保持面３１ｃを鏡面加工せずに、切削加工によって粗面に加工してもよい。
【００３８】
次に、フランジ部材３１の保持面３１ｃの粗面を変化させたときの、初期状態の倒れ角（ポリゴンミラーの傾き）及び振動変化（バランス）への影響を表１に基づいて説明する。
【００３９】
【表１】
2004354696.tif 000003
【００４０】
表１はフランジ部材を９種類の方法で粗面処理したものであり、その各々の方法について表面粗さＲｙ（μｍ）を測定した後、前述の方法で組み立てて、ポリゴンミラーの初期状態での倒れ角（秒）、及び６０，０００ｒｐｍで１，０００時間回転させたときの振動変化（ｍ／ｓ２）を測定した。なお、粗面処理する前の表面粗さ（Ｒｙ）は０．１μｍ以下の鏡面であり、ポリゴンミラーを接着する接着剤はセメダインスーパーＸを用いた。また、サンプル数は各々１０台で、各値は平均値である。
【００４１】
この結果、転造したフランジ部材▲１▼は加工面が粗すぎて、ポリゴンミラーが大きく傾いた。また、ブラスト処理せずに鏡面若しくは鏡面に近くなるように切削加工したフランジ部材▲７▼〜▲９▼はブラスト処理したものの如く突出した部分がないので、ポリゴンミラーに食い込むことがなく、接着のみではポリゴンミラーのずれを抑えきれないことが分かった。なお、実用的にはポリゴンミラーの初期状態での倒れ角は１５０秒以下、振動変化は２ｍ／ｓ２以下であることが望ましい。
【００４２】
従って、ブラスト処理したフランジ部材▲２▼〜▲６▼が、倒れ角が小さく、且つ振動変化も少なくて、良好である。
【００４３】
依って、フランジ部材の保持面の表面粗さが、３μｍ≦Ｒｙ≦２０μｍになるように処理することが望ましい。
【００４４】
なお、ＲｙはＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定された最大高さであり、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である。
【００４５】
続いて、フランジ部材３１の保持面３１ｃとポリゴンミラー３２の被保持面３２ｂとの接合に用いる接着剤を変化させたときの、振動変化（バランス）への影響、及びミラーユニット３０に組み立てた後のポリゴンミラー３２の反射面３２ａの平面性を表２に基づいて説明する。
【００４６】
【表２】
2004354696.tif 000004
【００４７】
表２は４種類の接着剤を用いたものであり、その接着剤についてヤング率（ＭＰａ）を測定した後、前述の方法で組み立てて、６０，０００ｒｐｍで１，０００時間回転させたときの振動変化（ｍ／ｓ２）、及びポリゴンミラーの反射面の平面性を測定した。なお、粗面処理する前の表面粗さ（Ｒｙ）は０．１μｍ以下の鏡面であり、フランジ部材の保持面の表面粗さ（Ｒｙ）は６．７μｍ（ブラスト処理、砥粒＃２３０）であり、接着剤は組立後に８０℃で硬化させた。また、サンプル数は各々１０台で、各値は平均値である。
【００４８】
この結果、何れも振動変化は２ｍ／ｓ２以下で良好であるが、接着剤▲４▼のときはポリゴンミラーの平面性がλ／４以上で良くなく、接着剤▲１▼〜▲３▼のときは振動変化及び平面性の双方が良好である。これは、接着剤▲１▼〜▲３▼が柔軟性のある接着剤なので、接着剤自身が変形することで、接着剤硬化時の収縮やフランジ部材の熱変形がポリゴンミラーの反射面に伝わらないからであり、この結果、反射面の平面性が良好に保たれる。
【００４９】
従って、接着剤としてはヤング率が１，４００ＭＰａ以下のものを使用することが望ましい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の光偏光装置、画像形成装置、及び光偏光装置の製造方法によれば、ポリゴンミラーの回転数が５０，０００ｒｐｍ以上の超高速回転になっても、ポリゴンミラーがずれることを防止でき、且つ充分な耐久性が得られる。
【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】ミラーユニットの拡大断面図である。
【図４】フランジ部材の保持面とポリゴンミラーの被保持面の接合部の拡大図である。
【図５】従来の光偏光装置の縦断面図である。
【符号の説明】
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，７１ｃ  保持面
３２，７２  ポリゴンミラー
３２ｂ，７２ｂ  被保持面
３３，７３  外筒軸受
３４，７４  板バネ
【図１】
2004354696.tif 000005
【図２】
2004354696.tif 000006
【図３】
2004354696.tif 000007
【図４】
2004354696.tif 000008
【図５】
2004354696.tif 000009