(57)【要約】【課題】金属加工品の外形寸法公差を狭めることなく回転中心位置及び鏡面加工面を揃えることが可能な位置決め方法を用いて回転子を製造し、該製造により低コストなポリゴンスキャナユニットを提供する。【解決手段】固定治具５０上に第１金属加工品５１、第１金属加工品５１上に中間部材５３、中間部材５３上に第２金属加工品５４を回転軸２の軸方向に重ねて取り付ける。そして、両金属加工品の側面５１ｄ及び側面５４ｂに突き立てスライド５６及び５７を当接させ、第１金属加工品５１のミラー面９ａ及び第２金属加工品５４のミラー面９ａに対して、平面部材１１Ａの平面部１２Ａ及び平面部材１１Ｂの平面部１２Ｂを押し付けて両金属加工品を回転させ、接触面とは別のミラー面を切削工具の回転円盤に正対させる。【選択図】図３
2007225892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面加工される複数の側面部を周方向に有する正多角柱状の水平面部と、前記水平面部の重心を前記側面部と平行に通る回転軸を中心に配した中空円筒形状のロータ部と、を有する回転子を前記回転軸の軸方向に複数個重ね合わせた回転子の製造方法において、
前記回転子と同数の独立して稼動する平面部材を用いて前記各回転子の側面部を揃え、前記側面部を切削する切削手段により鏡面加工することを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項２】
前記平面部材は、前記回転子の側面部と面接触する面接触部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転子の製造方法。
【請求項３】
前記平面部材は、前記回転子の側面部に前記面接触部を押し付けて前記回転子を回転させ位置決めし、面接触する側面部とは別の前記側面部を前記切削手段に正対させることを特徴とする請求項２に記載の回転子の製造方法。
【請求項４】
前記平面部材は、前記回転軸と直交する方向に平行移動して前記回転子を位置決めすることを特徴とする請求項３に記載の回転子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４に記載の回転子の製造方法を使用して製造されたポリゴンミラーを搭載することを特徴とするポリゴンスキャナユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のポリゴンスキャナユニットを搭載することを特徴とするレーザスキャンユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザスキャンユニットを搭載する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、回転子の製造方法、ポリゴンスキャナユニット、レーザスキャンユニット及び画像形成装置に関し、特に複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の光偏向器として用いられるポリゴンスキャナの回転子の製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置等に用いられるポリゴンミラーは、回転軸及びマグネットとともに回転子を構成し、画像形成装置等においては固定子に対して回転軸を中心に回転することが知られている。また、特許文献１にあるように、このポリゴンミラーの光反射面が鏡面加工によって加工されることも知られている。また、同文献では、部品点数の増加や高精度な接着の必要性がなく高耐久性を有し、製造が容易で回転体側面の歪曲の発生を防止できる回転多面鏡が提案されている。
【０００３】
さて、図６は、ポリゴンミラーの従来例を示す分解斜視図である。画像形成装置等で用いられるポリゴンミラーとして、例えば図６に示すようなものが知られている。ポリゴンミラー１は、回転軸２及びマグネット３とともに回転子４を構成し、画像形成装置等においては不図示の固定子に対して回転軸２を中心に回転する。ポリゴンミラー１の基部５の外周にある６つの側面９ａ〜９ｆは鏡面加工された平滑な光反射面（鏡面）であり、その鏡面加工は次に示す図７の加工装置１０により行われる。
【０００４】
図７は、鏡面加工用の加工装置を示す概略断面図である。加工装置１０は、第１金属加工品２３を保持する受け台１４と、加圧治具１９により保持された第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の側面（鏡面加工前の側面）９ａ〜９ｆ（図６）を切削する切削工具１７と、この切削工具１７に対し第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の側面を平行に揃える平面部材１１を備える。
【０００５】
保持装置１６は、角度割出し盤１３の上面にベースプレート２０が設けられ、その上面には凸部２０ａが設けられている。受け台１４の底部には凹部１４ａが設けられ、この凹部１４ａが凸部２０ａに係合して位置決めされている。受け台上面１４ｂは平滑かつ角度割出し盤１３に平行に仕上げられており、第１金属加工品２３の加工基準面である筒状部６（図６）の筒状部底面６ａが当接されるようになっている。
【０００６】
また、受け台上面１４ｂの中央部には逃げ穴１５が形成されており、固定治具２１が嵌合されている。固定治具２１は、図８により明瞭に示すように、筒状の本体の上部にフランジ状の先端部２１ａを有しており、この先端部２１ａと第１金属加工品２３の内周面２３ａを嵌め合せることによって位置決めすることができる。
【０００７】
切削工具１７は、第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４を鏡面加工するために軸線Ｏ1を中心に鉛直面内で回転する回転円盤１８にバイト２２が取り付けられて構成されている。平面部材１１は、受け台上面１４ｂに垂直な平面部１２を有し、水平方向に稼動するように設けられている。水平方向に稼動することによって、第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の側面に平面部１２を押し当てることによって、第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の側面を揃える。
【０００８】
図８は図７の加工装置における第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の周辺を拡大して示す概略断面図で、図９は金属加工品上方の加圧装置を示す概略図である。
【０００９】
図８は、第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の位置決め方法も示している。まず、固定治具２１の先端部２１ａを第１金属加工品２３の内周面２３ａと嵌合させることで第１金属加工品２３の回転軸の中心と角度割り出し盤１３の軸線Ｏ2に一致させ、かつ、第１金属加工品２３の姿勢を水平にする。次に、第１金属加工品２３の上面の溝内周面２３ｃに第２金属加工品２４の内周面２４ａを嵌合させることで第２金属加工品２４の軸心と第１金属加工品２３の回転軸の中心を一致させ、第１金属加工品２３の溝底部２３ｄに第２金属加工品２４の加工基準面である筒状部底面６ａを当接させることで姿勢を水平にする。
【００１０】
続いて、取り付けられた第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４は、平面部材１１（図７）の平面部１２を一方の側面に押し当てることにより、第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の他方の側面９ａを切削工具１７の回転円盤１８に正対させる。そして、弾性部材２５を第２金属加工品２４の筒状部６に重なり合うようにポリゴンミラーの基部５上に載せて、後述するように、加圧装置３１（図９）を駆動させて加圧治具稼動部２７（図９）を下方に移動させ、加圧治具１９をゆっくり下降させる。その際に周壁部１９ｂの底面１９ａが弾性部材２５を押圧するように弾性部材２５の位置を微調整する。
【００１１】
第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４の側面９ａと回転円盤１８（図７）との距離関係を微調整し、その後に回転円盤１８を回転させ、両者を相対的に移動させつつ側面９ａをバイト２２（図７）により切削して側面９ａを鏡面加工する。以降、第１金属加工品２３をクランプしたまま角度割出し盤１３を分割回転させて側面９ｂ、９ｃ、…９ｆを順次回転円盤１８に正対させ、各側面９ｂ、９ｃ、…９ｆを上記同様の手順で鏡面加工し、加工終了後、加圧装置３１を上昇させて第１金属加工品２３及び第２金属加工品２４のクランプを解放することにより回転子４（図６）が得られる。
【００１２】
図９について説明すると、保持治具２９は、円筒形状の棒状部材２６を有しており、油、空気等の圧力で棒状部材２６を上下方向に移動する構造となっており、棒状部材２６の先端部２６ａには加圧治具稼動部２７が締結されている。加圧治具稼動部２７には支持棒２８が取り付けられ、保持治具２９に取り付けられたスライドガイド３２を介して加圧治具稼動部２７が上下に移動する。この棒状部材２６と平行するように支持棒２８が設けられて構成されている。これにより、加圧装置３１にて加圧治具稼動部２７が上下方向に移動し、規定されるストロークの分だけ上下方向に稼動可能となっている。
【００１３】
ところで、近年、画像形成装置等については、低コスト化と高性能化（高画質化）の要求が厳しく、これに用いられる回転子についても低コストで高精度であることが求められている。例えば、回転子の回転中心からミラー面までの距離公差について、要求値は、今までの５０μｍから３０μｍへと引き上げられている。
【００１４】
そのため、回転子の回転中心からミラー面までの距離公差を満足するには治具の回転中心と回転子の回転中心を揃える必要があるが、複数個の回転子を平面部材で突き当て治具に押し当てて位置を揃えようとすると、外形の小さい回転子は、外形寸法のばらつきにより、位置合せのための平面部材に届かず回転中心位置が揃わないため、回転子の回転中心からミラー面までの距離公差の要求値を満足できない。また、平面部材に届かない回転子もあることから面が揃わないため、鏡面加工時に挽き残ることもあり、金属加工品の外形寸法公差を狭め、同じような寸法の金属加工品に対して鏡面加工を行う必要が生じる。
【特許文献１】特開２００１−２２８４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、金属加工品の外形寸法公差を狭めて対応すると、金属加工品の部品単価が上がるため回転子のコストが上昇してしまい、要求される低コスト化に反することになる。そこで、本発明は、金属加工品の外形寸法公差を狭めることなく回転中心位置及び鏡面加工面を揃えることが可能な位置決め方法を用いて回転子を製造し、該製造により低コストなポリゴンスキャナユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、鏡面加工される複数の側面部を周方向に有する正多角柱状の水平面部と、前記水平面部の重心を前記側面部と平行に通る回転軸を中心に配した中空円筒形状のロータ部と、を有する回転子を前記回転軸の軸方向に複数個重ね合わせた回転子の製造方法において、前記回転子と同数の独立して稼動する平面部材を用いて前記各回転子の側面部を揃え、前記側面部を切削する切削手段により鏡面加工することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回転子の製造方法において、前記平面部材は、前記回転子の側面部と面接触する面接触部を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、請求項２に記載の回転子の製造方法において、前記平面部材は、前記回転子の側面部に前記面接触部を押し付けて前記回転子を回転させ位置決めし、面接触する側面部とは別の前記側面部を前記切削手段に正対させることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の回転子の製造方法において、前記平面部材は、前記回転軸と直交する方向に平行移動して前記回転子を位置決めすることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１から４に記載の回転子の製造方法を使用して製造されたポリゴンミラーを搭載することを特徴とするポリゴンスキャナユニットである。
【００２１】
また、請求項６記載の発明は、請求項５に記載のポリゴンスキャナユニットを搭載することを特徴とするレーザスキャンユニットである。
【００２２】
また、請求項７記載の発明は、請求項６に記載のレーザスキャンユニットを搭載することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、金属加工品の外形寸法公差を狭めることなく回転中心位置及び鏡面加工面を揃えることが可能な位置決め方法を用いて回転子を製造することができ、該製造により低コストなポリゴンスキャナユニットが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態において用いられる金属加工品（ポリゴンミラー）の一例を示す分解斜視図である。当該金属加工品は、正多角柱状の水平面部に相当する基部５と中空円筒形状のロータ部に相当する筒状部６とからなり、基部５は、外周に６つの側面９ａ〜９ｆを有し、上部に突出部を有している。本実施形態では、以下に述べるように、外形寸法にばらつきのある金属加工品に対してその回転中心位置及び鏡面加工面を揃えて鏡面加工を行う。
【００２６】
図２は本実施形態における鏡面加工用の加工装置を示す概略断面図で、図５は本実施形態における金属加工品上方の加圧装置を示す概略断面図である。本実施形態の加工装置は、回転子の形状や外形寸法がそれぞれ異なる場合であっても、複数個の回転子を重ね合わせて一度に鏡面加工を行うことができる構成となっている。
【００２７】
本実施形態の加工装置が従来のものと異なる点は、金属加工品のみを回転軸の軸方向に重ね合わせるのではなく間に中間部材を介在させる点、金属加工品の筒状部６側面に該軸方向と直交する方向から当接させる突き立てスライドを有する点、金属加工品の基部５外周の側面に該軸方向と直交する方向から押し付けて金属加工品を回転させる平面部材を金属加工品に応じて複数有する点である。従来と共通する構成の説明は極力省略し、相違する点について詳細に述べることとする。
【００２８】
図３は、図２に示した加工装置の第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４の周辺を拡大して示す概略断面図で、第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４は、以下のように位置決めされる。
【００２９】
まず、固定治具５０の先端部５０ａに第１金属加工品５１の内周面５１ａを滑合させ、受け台上面５２に第１金属加工品５１の筒状部６（図１）の底面を当接させ取り付けて位置決めを行う。中間部材５３は、その外周縁上面５３ａとその下方に位置する底面５３ｂとを互いに平行状態とし、かつ、外周縁上面５３ａ及び底面５３ｂの両面は平滑に加工されており、上面の中央に突出した先端部５３ｃ及び中空円筒状の内周面５３ｄは同軸で平滑に加工されている。
【００３０】
次に、第１金属加工品５１の突出部外周面５１ｂに中間部材５３の内周面５３ｄを滑合させ、第１金属加工品５１の外周縁上面５１ｃに中間部材５３の底面５３ｂを当接させて、第１金属加工品５１の上部に中間部材５３を取り付けて位置決めする。また、第１金属加工品５１の突出部外周面５１ｂと中間部材５３の内周面５３ｄには、固定位置決め時に水平方向に移動できるようにクリアランスが設けてある。
【００３１】
次に、中間部材５３の上面中央から突出した先端部５３ｃの外周に第２金属加工品５４の内周面５４ａを滑合させ、中間部材５３の外周縁上面５３ａに第２金属加工品５４の筒状部６の底面を当接させることにより、中間部材５３の上部で第２金属加工品５４を取り付けて位置決めする。また、第２金属加工品５４の内周面５４ａと中間部材５３の先端部５３ｃには固定位置決め時に水平方向に移動できるようにクリアランスが設けてある。
【００３２】
そして、上述したように複数個の金属加工品を重ね合わせた状態で、後退している突き当てスライド５７及び突き当てスライド５６を搭載した突き当て治具５８を金属加工品の軸線Ｏ2に対して直交する方向に水平移動させ、第２金属加工品５４の筒状部６の外周面５４ｂと第１金属加工品５１の筒状部６の外周面５１ｄに、突き当てスライド５７と突き当てスライド５６を当接させる。
【００３３】
突き当て治具５８において、突き当てスライド５７及び突き当てスライド５６は、突き当て基準面５７ｂであらかじめ突出しており、突出量が軸線Ｏ2に対して整列度３μｍ以下で設定されている。全ての当接面が一致するとき、第２金属加工品５４と第１金属加工品５１は、クリアランス範囲内で金属加工部品の軸線Ｏ2に対して直交方向に水平移動し位置決めされる。
【００３４】
このとき、突き当て基準面５７ｂと突き当てスライド５７及び突き当てスライド５６との位置関係は、突き当て面５７ａ及び突き当て面５６ａと外周面５４ｂ及び外周面５１ｄの当接面で３μｍ以下の精度を確保しており、軸線Ｏ2に対して第２金属加工品５４と第１金属加工品５１の軸線Ｏ2は５０μｍ以下で一致させることが可能となる。
【００３５】
そして、平行部材１１Ａを軸線Ｏ2に対して直交する方向に水平移動させ、鏡面加工する側面と面接触する面接触部に相当する平面部１２Ａを第１金属加工品５１の基部５（図１）外周の側面に押し付け、第１金属加工品５１を回転させ位置決めを行う。また、第２金属加工品５４に対しても同様で、平行部材１１Ｂを軸線Ｏ2に対して直交する方向に水平移動させ、第２金属加工品５４の基部５外周の側面に平面部１２Ｂを押し付け回転させ、第２金属加工品５４の位置決めを行う。
【００３６】
なお、平行部材は、各金属加工品に対応してその数だけ設けられ、金属加工品のそれぞれの外形寸法に合わせて水平移動させ、位置決めを行うことが可能である。
【００３７】
図４は、図３で拡大した加工装置の概略図を上方から見たものである。図４に示すように、突き立てスライド５７で当接された第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４の基部５外周の側面に対して、平面部材１１の平面部１２を押し当てることにより、金属加工品を回転させて鏡面加工される基部５外周の接触面とは別の側面を切削工具１７の回転円盤１８に正対させる。
【００３８】
上述したような位置決め方法により、複数個の金属加工品を重ねて加工処理することができ、また、金属加工品の外形寸法にばらつきがある場合であっても、その回転中心位置及び鏡面加工面を高精度に揃えて鏡面加工の処理を行うことが可能となる。
【００３９】
そして、位置決めしてから鏡面加工するまで動作については従来と同様で、弾性部材２５を第２金属加工品５４の基部５上に載せ、弾性部材２５の位置を微調整しながら加圧装置３１（図５）を駆動させた後、第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４の基部５外周の側面９ａと回転円盤１８（図２）との距離関係を微調整し、両者を相対的に移動させつつ側面９ａをバイト２２により切削して鏡面加工する。
【００４０】
以降、第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４をクランプしたまま角度割出し盤１３を分割回転させて側面９ｂ、９ｃ、…９ｆを順次回転円盤１８に正対させ、各側面９ｂ、９ｃ、…９ｆを上記同様の手順で鏡面加工し、加工終了後、加圧装置３１を上昇させ第１金属加工品５１及び第２金属加工品５４のクランプを解放することにより回転子４が得られる。
【００４１】
このようにして複数個の金属加工品を回転軸方向に重ね合わせて高精度に回転中心位置及び鏡面加工面を位置決めすることができ、また金属加工品の形状や外形寸法に関係なく１度の鏡面加工にて複数個の回転子を得ることができるようになる。
【００４２】
補足として述べると、本実施形態における金属加工品の各部位は、軸線Ｏ2に対して同軸加工が施されており、軸線Ｏ2と各外周の突き当て面及び内周面は平行かつ垂直に平滑加工されている。
【００４３】
また、金属加工品のミラー面に鏡面加工を施した後に回転軸等を焼き嵌めて圧入すると、内部応力の発生によりミラー面の形状が変化するため鏡面品質の悪化につながる。そこで、鏡面加工前に回転軸等を焼き嵌め圧入して、貫通穴のない状態の形状で鏡面加工することにより、内部応力の影響を受けずに所望の鏡面品質を得ることができる。また、貫通穴のない形状にすることにより、回転子の剛性が向上し、切削抵抗等の応力によるミラー面変形量を低減することができ、ミラー面の鏡面品質を向上させることができる。
【００４４】
そして、各々の回転子の外周面に当接させて回転子の軸線からのミラー面の距離を高精度に一致させることが可能となり、回転子の品質を向上させ、ポリゴンスキャナユニットの性能向上となる。
【００４５】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【００４６】
上記の実施形態によれば、回転子の数に合わせて平行部材を用意することで、側面部の寸法精度の影響を受けずに回転子の中心位置と取付け角度を揃えることができ、金属加工品の要求精度が低くなることから金属加工品の部品単価を下げることが可能となる。
【００４７】
また、上記の実施形態によれば、部品要求仕様の目標値である、回転子の回転中心からミラー面までの距離公差３０μｍが達成可能な高品位なポリゴンスキャナユニットを提供することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態によれば、部品要求仕様の目標値である、回転子の回転中心からミラー面までの距離公差３０μｍが達成可能となることで、ビーム径の要求仕様を満足する高品位なレーザスキャンユニットを提供することができる。
【００４９】
また、上記の実施形態によれば、レーザスキャンユニットのビーム径要求仕様を満足することで、カラー階調の要求仕様を満足する高品位な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態における金属加工品（ポリゴンミラー）の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における鏡面加工装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態における鏡面加工装置の金属加工品の周辺を拡大した概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態における鏡面加工装置の上面図である。
【図５】本発明の実施形態における加圧装置の概略断面図である。
【図６】従来における金属加工品の一例を示す分解斜視図である。
【図７】従来における鏡面加工装置の概略断面図である。
【図８】従来における鏡面加工装置の金属加工品の周辺を拡大した概略断面図である。
【図９】従来における加圧装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    ポリゴンミラー
２    回転軸
３    マグネット
４    回転子
５    基部
６    筒状部
１０    加工装置
１１Ａ，１１Ｂ    平面部材
１２Ａ，１２Ｂ    平面部
１３    角度割出し盤
１４    受け台
１５    逃げ穴
１６    保持装置
１７    切削工具
１８    回転円盤
１９    加圧治具
２０    ベースプレート
２２    バイト
５０    固定治具
５１    第１金属加工品
５３    中間部材
５４    第２金属加工品
５６，５７    突き立てスライド
５８    突き立て治具
Ｏ1，Ｏ2    軸線
【図１】
2007225892.tif 000003
【図２】
2007225892.tif 000004
【図３】
2007225892.tif 000005
【図４】
2007225892.tif 000006
【図５】
2007225892.tif 000007
【図６】
2007225892.tif 000008
【図７】
2007225892.tif 000009
【図８】
2007225892.tif 000010
【図９】
2007225892.tif 000011