JP2000292732A - 光走査装置用回転多面鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の静的精度を維持することのできる回
転多面鏡を容易且つ安価に供給すること、およびモータ
取付穴精度、モータ取付基準面精度、およびモータ取付
穴とモータ取付基準面との関係精度を両立させた回転多
面鏡を安価に供給すること。 【解決手段】 光走査装置で光源からの平行光ビームを
主走査方向に偏光する手段として使用される回転多面鏡
において、中心にモータ取付軸穴１１が形成され、モー
タ取付基準面１２を規制する一面を備えるとともに、軸
対称形状の円弧状の外周部１３を備えた剛性を有する材
料より成る筒状体の中心コア１と、該中心コア１の外側
に配設され、円弧状の内周部２１を備え回転多面鏡とし
ての光学的特性の外側壁２２を備えた合成樹脂より成る
光学面コア２とから成る光走査装置用回転多面鏡。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中心にモータ取付
軸穴が形成されモータ取付基準面を規制する一面を備え
円弧状の外周部を備えた剛性を有する材料より成る筒状
体の中心コアと、該中心コアの外側に回転多面鏡として
の光学的特性を備えた合成樹脂より成る光学面コアとか
ら成る光走査装置用回転多面鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光走査装置に使用される回転多面
鏡（ポリゴンミラー）においては、要求される精度を満
たすためにガラス基材を研磨加工又はアルミ基材を切削
加工等して製作されていた。

【０００３】ところが最近は、コスト低減や軽量化を目
的として、基材にプラスチックを使用し、射出成形や射
出圧縮成形法等で製造されている。

【０００４】しかし基体にプラスチックを使用すると、
回転時の遠心力やモータへの取付時のネジやバネの締付
力によって光学面が変形し、成形品では確保されていた
精度が変化して、本来必要とする品質が実際の使用時に
は得られないという問題がある。

【０００５】またモータ取付軸穴精度、モータ取付基準
面精度およびモータ取付軸穴とモータ取付基準面との関
係精度をプラスチック樹脂成形において得ることは、上
記成形におけるヒケやウエルドの問題があり、難しい問
題があった。

【０００６】さらに前記問題点を解決する方法として、
強度を有するプラスチック材料を選択して成形する方法
が考えられるが、強度を有するとともに必要な光学面精
度を充分確保できる特性の材料は現在のところ市販材料
では見つかっていない。

【０００７】また回転多面鏡に要求される精度、つまり
従来の加工方法で得られている精度をプラスチック樹脂
成形において、全て満足させることは難しく、使用範囲
が限定される要因の１つになっている。

【０００８】そこで機械的強度を有する樹脂製の回転鏡
を得る手段として、図１７に示すようにボビン状溝Ｂが
形成された円筒状の金属スリーブＳの外周面に樹脂製反
射面Ｒを一体化して形成する方法（特開平６−４３３７
７）が開示されている。

【０００９】また別の解決手段として、図１８に示すよ
うに剛性を有する多面体の中心コアＣと光学的特性を備
えた剛性樹脂の光学面コアＨとから成る複合構造（特開
平９−６１７４３）が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の金属スリー
ブＳの外周面に樹脂製反射面を一体化して形成する方法
においては、ボビン状溝Ｂを必要とするために、金属ス
リーブＳのコストが高くなること、また成形時にボビン
溝Ｂの空気の逃げが悪いために、ウエルドの発生や金属
スリーブＳと樹脂の界面に気泡が残り、光学面精度に影
響を与えることが懸念されるという問題があった。

【００１１】また従来の多面体の中心コアＣと光学的特
性を備えた光学面コアＨとから成る複合構造において
は、前記中心コアＣが多面体であるため、バランスを取
るために中心コアＣと光学面コアＨとの位置合わせをす
る必要があるという問題があった。

【００１２】また上記位置合わせをするためには、金型
に位置決め構造を設け、成形時に位置合わせをする必要
があり、コストアップの要因となっているとともに、中
心コアＣの外形形状が多面体であるために、金型製作の
費用が高くなるという欠点を有していた。

【００１３】そこで本発明者は、光走査装置で光源から
の平行光ビームを主走査方向に偏光する手段として使用
される回転多面鏡において、回転多面鏡としての光学的
特性の外側壁を備えた合成樹脂より成る光学面コアの内
側に配設され、中心にモータ取付軸穴が形成された剛性
を有する材料より成る中心コアに、モータ取付基準面を
規制する一面とともに円弧状の外周部に形成するという
技術的思想に着眼した。

【００１４】本発明は、上記着眼した技術的思想に基づ
く回転多面鏡であって、上述した従来技術の問題点を解
消するものであり、光学面が形成される基体にプラスチ
ックを使用して成形される回転多面鏡において、回転時
の遠心力やモータへの取付力等の外力がかかった場合に
おいても、成形品の静的精度を維持することのできる回
転多面鏡を容易且つ安価に供給すること、およびモータ
取付穴精度、モータ取付基準面精度、およびモータ取付
穴とモータ取付基準面との関係精度を両立させた回転多
面鏡を安価に供給することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の光走査装置用回転多面鏡は、光走査装置
で光源からの平行光ビームを主走査方向に偏光する手段
として使用される回転多面鏡において、中心にモータ取
付軸穴が形成され、モータ取付基準面を規制する一面を
備えるとともに、円弧状の外周部を備えた剛性を有する
材料より成る筒状体の中心コアと、該中心コアの外側に
配設され、回転多面鏡としての光学的特性の外側壁を備
えた合成樹脂より成る光学面コアとから成るものであ
る。

【００１６】本発明（請求項２に記載の第２発明）の光
走査装置用回転多面鏡は、前記第１発明において、前記
中心コアが、前記モータ取付軸穴と同軸的な円弧状の外
周部を備えたものである。

【００１７】本発明（請求項３に記載の第３発明）の光
走査装置用回転多面鏡は、前記第２発明において、前記
中心コアが、軸対称形状の筒状体によって構成されてい
るものである。

【００１８】本発明（請求項４に記載の第４発明）の光
走査装置用回転多面鏡は、前記第３発明において、前記
中心コアが、横断面形状が軸方向に一様である筒状体に
よって構成されているものである。

【００１９】本発明（請求項５に記載の第５発明）の光
走査装置用回転多面鏡は、前記第４発明において、前記
光学面コアの内外径の差が、前記中心コアの外径の１／
９ないし１／４の範囲内に設定されているものである。

【００２０】本発明（請求項６に記載の第６発明）の光
走査装置用回転多面鏡は、前記第５発明において、前記
中心コアと前記光学面コアの間に、前記中心コアを構成
する材料と前記光学面コアを構成する材料のそれぞれの
線膨張係数の間の線膨張係数の材料より成る中間コアを
介挿したものである。

【００２１】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
光走査装置用回転多面鏡は、中心にモータ取付軸穴が形
成され、モータ取付基準面を規制する一面を備えるとと
もに円弧状の外周部が形成された前記中心コアの外側
に、回転多面鏡としての光学的特性の外側壁を備えた合
成樹脂より成る光学面コアが配設されるものであるの
で、バランスを取るために中心コアと光学面コアとの位
置合わせを容易にするため、回転時の遠心力やモータへ
の取付力等の外力がかかった場合においても、成形品の
静的精度を維持することのできる回転多面鏡を容易且つ
安価に製造供給するという効果を奏する。

【００２２】上記構成より成る第２発明の光走査装置用
回転多面鏡は、前記第１発明において、前記中心コア
が、前記モータ取付軸穴と同軸的な円弧状の外周部を備
えているため、前記中心コアの前記モータ取付軸穴と同
軸的な円弧状の前記外周部の外側に回転多面鏡としての
光学的特性を備えた光学面コアが同軸的に配設されるた
め、前記中心コアと光学面コアとの係合面の成形を容易
にするとともに、バランスを取るために中心コアと光学
面コアとの位置合わせを不要にするため、回転時の遠心
力やモータへの取付力等の外力がかかった場合において
も、成形品の静的精度を維持することのできる回転多面
鏡を容易且つ安価に製造供給するという効果を奏する。

【００２３】上記構成より成る第３発明の光走査装置用
回転多面鏡は、前記第２発明において、前記中心コア
が、軸対称形状の筒状体によって構成されているので、
前記中心コアと光学面コアとの係合面の成形を容易にす
るとともに、回転時の遠心力やモータへの取付力等の外
力がかかった場合においても、成形品の静的精度を維持
することのできる回転多面鏡を容易且つ安価に製造供給
するという効果を奏する。

【００２４】上記構成より成る第４発明の光走査装置用
回転多面鏡は、前記第３発明において、前記中心コア
が、横断面形状が軸方向に一様である筒状体によって構
成されているので、回転時に軸方向の力が作用しないた
め、安定した回転を可能にして、成形品の静的精度を維
持することのできる回転多面鏡を容易且つ安価に製造供
給するという効果を奏する。

【００２５】上記構成より成る第５発明の光走査装置用
回転多面鏡は、前記第４発明において、前記光学面コア
の内外径の差が、前記中心コアの外径の１／９ないし１
／４の範囲内に設定されているので、前記光学面コアの
回転による遠心力および成形性の問題を解消するという
効果を奏する。

【００２６】上記構成より成る第６発明の光走査装置用
回転多面鏡は、前記第５発明において、前記中心コアと
前記光学面コアの間に、前記中心コアを構成する材料と
前記光学面コアを構成する材料のそれぞれの線膨張係数
の間の線膨張係数の材料より成る中間コアを介挿したの
で、前記中心コアを構成する材料の線膨張係数と前記光
学面コアを構成する材料の線膨張係数との差によって生
ずる問題を大幅に改善するという効果を奏する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００２８】（実施形態）本実施形態の光走査装置用回
転多面鏡は、図１および図２に示されるように光走査装
置で光源からの平行光ビームを主走査方向に偏光する手
段として使用される回転多面鏡において、中心にモータ
取付軸穴１１が形成され、モータ取付基準面１２を規制
する一面を備えるとともに、軸対称形状の円弧状の外周
部１３を備えた剛性を有する材料より成る筒状体の中心
コア１と、該中心コア１の外側に配設され、円弧状の内
周部２１を備え回転多面鏡としての光学的特性の外側壁
２２を備えた合成樹脂より成る光学面コア２とから成る
ものである。

【００２９】１は、中心コアであり、使用される条件下
においても十分な剛性を有する材料（樹脂材料、セラミ
ック材料、金属材料等）で形成し、モータ取付軸穴１１
の寸法精度は中心コア１で確保する。

【００３０】前記中心コア１を樹脂で構成する場合は、
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ、ＧＦ入り）、フ
ェノール樹脂（ウィスカー）、ポリエーテルエーテルケ
トン（ＰＥＥＫ、ＧＦ入り）、ポリエーテルスルフォン
（ＰＥＳ、ＧＦ入り）、ポリイミド（ＰＩ），ポリアミ
ドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）そ
の他が用いられる。

【００３１】また前記モータ取付軸穴１１と前記モータ
取付基準面１２の精度および両者の関係精度も中心コア
１で確保する。

【００３２】前記中心コア１は、回転軸について回転対
象である軸対称形状の外側壁形状と、回転軸について回
転対象である円柱又は円錐形状の内側形状で構成され
る。

【００３３】２は、光学面コアであり、光学時特性を満
足させることのできるポリカーボネート（ＰＣ）、アク
リル（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥ
ＥＫ）、商品名ゼオネックス（日本ゼオン、非晶質ポリ
オレフィン）その他の樹脂材料で構成され、前記中心コ
ア１の外側に一体的に形成される。

【００３４】光学面コア２は、６面柱体、８面柱体、１
２面柱体、１５面柱体、３０面柱体その他が用いられ、
対向する面の間の距離である面間距離は２２ｍｍから６
０ｍｍの間の任意の寸法が採用可能であり、厚さ４ｍ
ｍ、５ｍｍその他のものが採用可能である。

【００３５】樹脂の厚さは、薄い方が回転時の遠心力に
対して有利であるが、成形性を考慮したうえで前記光学
面コアの内外径の差が、前記中心コアの外径の１／９な
いし１／４の範囲内の所定値に決定される。

【００３６】前記中心コア１の外周面と前記光学面コア
２の内周面との界面は、必要に応じて接着剤を塗布した
り、凹凸形状を設ける等をして密着力を向上させる。

【００３７】また、前記中心コア１の収縮率が前記光学
面コア２の収縮率より十分に大きいときは、収縮力とア
ンカー効果で固定することも可能である。前記光学面コ
ア２の光学面である外側壁には、必要に応じて反射膜３
を付加する。

【００３８】

【実施例】以下本発明の実施例につき、具体的に説明す
る。

【００３９】（第１実施例）本第１実施例の光走査装置
用回転多面鏡は、図３ないし図６に示されるように光走
査装置で光源からの平行光ビームを主走査方向に偏光す
る手段として使用される回転多面鏡において、中心にモ
ータ取付軸穴１１が形成され、モータ取付基準面１２を
規制する一面を備えるとともに、中心のモータ取付軸穴
１１と同軸的に軸対称形状の円弧状の外周部１３を備え
た剛性を有する材料より成る筒状体の中心コア１と、該
中心コア１の外側に配設され、円弧状の内周部２１を備
え回転多面鏡としての光学的特性の外側壁２２を備えた
合成樹脂より成る光学面コア２とから成るものであ
る。。

【００４０】前記中心コア１は、図３に示されるように
内外壁が同軸的に形成された内外周壁によって構成さ
れ、肉厚が一様で横断面形状が軸方向において同一の中
空円筒体によって構成されている。

【００４１】図４および図５を用いて、面間距離２５ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍ、モータ軸穴φ１６ｍｍの１２面金型の
製作例を説明する。

【００４２】前記中心コア１として、剛性を有する金属
材料であるアルミニウムを切削加工して、外径φ２２．
５ｍｍで中心にモータ取付用のφ１６ｍｍの精度穴を設
けた、厚さ５ｍｍのドーナツ形状の中空円筒体を製作す
る。

【００４３】中心のモータ取付軸穴１１の精度、モータ
取付基準面１２の精度および中心のモータ取付軸穴１１
とモータ取付基準面１２の関係精度は、取付けられるモ
ータ軸の精度および光走査装置の要求性能によって決定
されるので、それに合致した精度で前記中心コア１を製
作する。

【００４４】また前記中心コア１は、必要に応じて外周
壁１３には、装着する樹脂製の光学面コア２との密着性
を向上させるために、後工程で接着剤を塗布したり、表
面に凹凸を設けたり、表面を粗くする等をしても良い
が、本実施例では、機械加工の一般切削目の状態とし
た。

【００４５】次に射出成形法、射出圧縮成形法、圧縮成
形法等の樹脂成形法によって前記中心コア１をインサー
トして成形を行う。この際、中心コア１は軸回転対称形
であるので、光学面となる金型と位置決めをする必要は
ない。

【００４６】本第１実施例では、射出圧縮成形法でＢａ
の外側に光学特性を満足させることのできる熱可塑性樹
脂（非晶質ポリオレフィン樹脂）を約２ｍｍの厚さで付
加して、光学面コア２を形成した。

【００４７】次に真空蒸着装置を用いて、前記光学面コ
ア２の光学面である外側壁２２に反射膜３と保護膜４を
形成した。

【００４８】これで複合構造の光走査用回転多面鏡を用
いて、図６に示されるように光走査装置が完成される。

【００４９】すなわち本光走査装置は、図６に示される
ように固定軸１０に対して非接触で回転する回転軸７
に、前記光学面コア２を外周に一体的に固着した前記中
心コア１より成る光走査用回転多面鏡の前記モータ取付
軸穴１１を支持して、モータＭによって光走査用回転多
面鏡が回転駆動されるように構成される。

【００５０】上述のように製作された本第１実施例の光
走査用回転多面鏡は、上述の装置における実使用におい
て、光走査装置の必要な精度が得られた。

【００５１】すなわち本第１実施例の光走査用回転多面
鏡は、前記中心コア１が中空円筒体によって構成されて
いるので、光学面が形成される基体にプラスチックを使
用して成形される回転多面鏡において、回転時の遠心力
やモータへの取付力等の外力がかかった場合において
も、成形品の静的精度を維持することのできる回転多面
鏡を容易且つ安価に供給すること、およびモータ取付穴
精度、モータ取付基準面精度、およびモータ取付穴とモ
ータ取付基準面との関係精度を両立させた回転多面鏡を
安価に製造供給するという効果を奏する。

【００５２】上述した第１実施例においては、中空円筒
体の中心コア１について説明したが、それ以外にも以下
のような形態の中心コアを採用することが出来る。

【００５３】例えば図７に示されるものは、中心コア１
の外周壁１３は円筒体であるが、内周壁１１は円錐台状
に形成され、肉厚が一様でなく横断面形状が軸方向にお
いて直線的に変化するように構成されている。

【００５４】図８に示されるものは、中心コア１の外周
壁１３は円錐台状に形成され、内周壁１１は円筒体状で
あり、肉厚が一様でなく横断面形状が軸方向において直
線的に変化するように構成されている。

【００５５】図９に示されるものは、中心コア１の外内
周壁１３、１１がそれぞれ円錐台状に形成され、肉厚が
一様でなく横断面形状が軸方向において直線的に変化す
るように構成されている。

【００５６】図１０に示されるものは、中心コア１の外
周壁１３を球体によって構成し、内周壁１１は円筒体状
であり、肉厚が円弧状に変化して、横断面形状が軸方向
において曲線的に変化するように構成されている。

【００５７】図１１に示されるものは、中心コア１の外
周壁１３を２／３の球体によって構成し、内周壁１１は
円筒体状であり、肉厚が円弧状に変化して、横断面形状
が軸方向において曲線的に変化するように構成されてい
る。

【００５８】図１２に示されるものは、中心コア１の外
周壁１３を１／２の球体によって構成し、内周壁１１は
円筒体状であり、肉厚が円弧状に変化して、横断面形状
が軸方向において曲線的に変化するように構成されてい
る。

【００５９】図１３（Ａ）、（Ｂ）に示されるものは、
中心コア１の外周壁１３は楕円筒体であるが、内周壁１
１は円筒体状であり、肉厚が角度によって異なり、軸方
向においては一様であり、横断面形状は軸方向において
同一である。

【００６０】図１４（Ａ）、（Ｂ）に示されるものは、
中心コア１の外周壁１３は基本的には円筒体であるが９
０度毎に切欠Ｋが形成され、内周壁１１は円筒体状であ
り、肉厚が９０度毎に異なる部分があり、軸方向におい
ては一様であり、横断面形状は軸方向において同一であ
る。

【００６１】（第２実施例）本第２実施例の光走査装置
用回転多面鏡は、図１５および図１６に示されるように
前記中心コア１と前記光学面コア２の間に、前記中心コ
ア１を構成する材料と前記光学面コア２を構成する材料
のそれぞれの線膨張係数の間の線膨張係数の材料より成
る中間コア３１を介挿した点が相違点であり、以下相違
点を中心に説明する。

【００６２】上記構成より成る第２実施例の光走査装置
用回転多面鏡は、前記中心コア１と前記光学面コア２の
間に、前記中心コア１を構成する材料と前記光学面コア
２を構成する材料のそれぞれの線膨張係数の間の線膨張
係数の材料より成る中間コア３１を介挿したので、前記
中心コア１を構成する材料の線膨張係数と前記光学面コ
ア２を構成する材料の線膨張係数との差によって生ずる
熱応力その他の問題を解消するという効果を奏する。

【００６３】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態および第１実施例の光走査用
回転多面鏡を示す平面図である。

【図２】本実施形態および第１実施例の光走査用回転多
面鏡を示す断面図である。

【図３】本実施形態および第１実施例における中心コア
を示す斜視図である。

【図４】本第１実施例の光走査用回転多面鏡の製作手順
を説明するための平面図である。

【図５】本第１実施例の光走査用回転多面鏡の製作手順
を説明するための断面図である。

【図６】本第１実施例の光走査用回転多面鏡が組み込ま
れた光走査装置を示す断面図である。

【図７】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図で
ある。

【図８】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図で
ある。

【図９】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図で
ある。

【図１０】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図
である。

【図１１】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図
である。

【図１２】本発明のその他の中心コアの例を示す斜視図
である。

【図１３】本発明のその他の中心コアの例を示す平面図
および断面図である。

【図１４】本発明のその他の中心コアの例を示す平面図
および断面図である。

【図１５】本発明の第２実施例の光走査用回転多面鏡を
示す平面図である。

【図１６】本第２実施例の光走査用回転多面鏡を示す断
面図である。

【図１７】従来の回転鏡を示す断面図である。

【図１８】従来の回転多面鏡を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 中心コア ２ 光学面コア １１ モータ取付軸穴 １２ モータ取付基準面 １３ 外周部 ２１ 内周部 ２２ 外側壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 良太 三重県鈴鹿市伊船町1900番地 鈴鹿富士ゼ ロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H045 AA03 AA13 5C072 AA03 BA04 DA21 DA23 HA13 HB15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光走査装置で光源からの平行光ビームを
   主走査方向に偏光する手段として使用される回転多面鏡
   において、 中心にモータ取付軸穴が形成され、モータ取付基準面を
   規制する一面を備えるとともに、円弧状の外周部を備え
   た剛性を有する材料より成る筒状体の中心コアと、 該中心コアの外側に配設され、回転多面鏡としての光学
   的特性の外側壁を備えた合成樹脂より成る光学面コアと
   から成ることを特徴とする光走査装置用回転多面鏡。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記中心コアが、前記モータ取付軸穴と同軸的な円弧状
   の外周部を備えたことを特徴とする光走査装置用回転多
   面鏡。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記中心コアが、軸対称形状の筒状体によって構成され
   ていることを特徴とする光走査装置用回転多面鏡。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記中心コアが、横断面形状が軸方向に一様である筒状
   体によって構成されていることを特徴とする光走査装置
   用回転多面鏡。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記光学面コアの内外径の差が、前記中心コアの外径の
   １／９ないし１／４の範囲内に設定されていることを特
   徴とする光走査装置用回転多面鏡。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記中心コアと前記光学面コアの間に、前記中心コアを
   構成する材料と前記光学面コアを構成する材料のそれぞ
   れの線膨張係数の間の線膨張係数の材料より成る中間コ
   アを介挿したことを特徴とする光走査装置用回転多面
   鏡。