JP2010072094A - ポリゴンミラースキャナ、ポリゴンミラースキャナの製造方法、光走査デバイス及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を複雑にしたり、コストをむやみに高騰させることなく、回転多面鏡とロータに塗布したバランスウェイトの剥離と風切り音を防止できるポリゴンミラースキャナを提供する。
【解決手段】回転自在に軸支されたロータ１１と、ロータ１１の外周から突設された第一のフランジ１２と、第一のフランジ１２の外周面の周方向に沿って配置された複数の鏡面からなる回転多面鏡１４と、第一のフランジ１２の軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重り（５１）が配置される第一のバランス修正溝１５と、第一のフランジ１２と軸方向位置を異ならせてロータ１１から突設された小径の第二のフランジ１６と、第二のフランジ１６の軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重り（５２）が配置される第二のバランス修正溝１７と、第一のバランス修正溝１５内及び第二のバランス修正溝１７内に成膜された接着強化膜６１、６２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は光学走査デバイスや画像形成装置等に使用される光書き込み用のポリゴンミラースキャナに関する。

複写機等のポリゴンスキャナ装置に用いられる回転多面鏡は、回転自在に軸支されたロータの外周面から突設したフランジの外周面の周方向に鏡面を有する構成である。回転多面鏡は、回転軸、ロータヨーク、マグネット等とともに制御基板に組付けられ、ポリゴンスキャナ装置の回転子を構成する。
一方、固定子は、ロータの内周面に固定されたマグネットと所定距離だけ離間して対向する巻線コイルと、巻線コイルの通電を切り換える制御装置と、制御装置を配置した基板とを備える。基板上において回転子の回転軸を支持し、回転多面鏡を回転駆動することにより、光ビームを走査するためのモータとして機能する。
回転子を高速回転駆動させると、部品の加工誤差や組立精度などに起因して回転不均衡が生じ、振動や騒音の原因となる。この振動や騒音を低減するためにポリゴンミラースキャナではバランス修正が行われる。
バランス修正は、例えば特許文献１に記載されているように、回転多面鏡の上面及びロータの外周縁にバランス修正用の溝（環状凹所）を形成し、その溝内に紫外線硬化型接着剤からなるバランスウェイトを塗布することにより行われる。
ロータの回転が高速化すると、バランスウェイトにかかる遠心力が増大し、バランスウェイトが剥離したり飛散し易くなるため、特許文献２乃至５ではバランス修正用の溝の形状を工夫したり、溝側面の表面粗さを変更したりして、遠心力によるバランスウェイトの剥離と飛散を防ぎ、振動による画質劣化や騒音等のトラブルが少なくなるような光変更走査装置を提供している。
特開平５−２７３４８８号公報 特開２０００−２７５５６１公報 特開２０００−３３８４４３公報 特開平１１−３１６３５２号公報 特開２００１−２８１５９１公報

ここで、上記従来技術における、バランスウェイトの塗布状態について説明する。図４は、従来技術におけるバランスウェイトの塗布状態について説明するための部分拡大図であり、（ａ）は第一のフランジのバランス修正溝周辺の部分拡大断面図、（ｂ）は第二のフランジのバランス修正溝周辺の部分拡大断面図である。
（ａ）に示す第一のフランジ１００は、外周面が鏡面加工された回転多面鏡１０１を有し、第一のフランジ１００の上面にはバランス修正用のバランス修正溝１０２を有する。バランス修正溝１０２内に配置されたバランスウェイト１０３は、バランス修正溝１０２内で広がらずに塊となって固着している。このため、バランスウェイト１０３とバランス修正溝１０２との接触面積が小さく、密着性が低下し、接着強度が不十分となり、高速回転時に剥離して飛散してしまう虞がある。

また、バランスウェイト１０３は広がらずに塊となっているため、バランスウェイト１０３の底面とバランスウェイト１０３の側面とが成す接触角αはほぼ９０度に近い。そのため、バランスウェイト１０３の上部はバランス修正溝１０２内に収まらず、第一のフランジ１００の上面から突出し、風切り音等の騒音を発生させるという問題がある。
（ｂ）に示すように、ロータ１１０の外周面から突出した第二のフランジ１１１の上面にバランス修正用のバランス修正溝１１２を有する。バランス修正溝１１２内に配置されたバランスウェイト１１３は、（ａ）と同様に、バランス修正溝１１２内で広がらずに塊となって固着している。このため、バランスウェイト１１３とバランス修正溝１１２との接触面積が小さく、密着性が低下し、接着強度が不十分となり、高速回転時に剥離して飛散してしまう虞がある。また、バランスウェイト１１３の底面とバランスウェイト１１３の側面とが成す接触角βがほぼ９０度に近いため、バランスウェイト１１３の上部はバランス修正溝１１２内に収まらず、第二のフランジ１１１の上面から突出し、風切り音等の騒音を発生させるという問題がある。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、製造工程を複雑にしたり、部品コストを高くしたりすることなく、回転子に付着させたバランスウェイトの剥離を防止し、回転中の風切り音等の騒音を低減することができる高性能で信頼性の高いポリゴンミラースキャナを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転自在に軸支されたロータと、前記ロータの外周から突設された第一のフランジと、前記第一のフランジの外周面の周方向に沿って配置された複数の鏡面からなる回転多面鏡と、前記第一のフランジの軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重りが配置される第一のバランス修正溝と、前記第一のフランジと軸方向位置を異ならせて前記ロータから突設された小径の第二のフランジと、前記第二のフランジの軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重りが配置される第二のバランス修正溝と、前記第一のバランス修正溝内及び前記第二のバランス修正溝内に成膜された接着強化膜と、を備えるポリゴンミラースキャナを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記接着強化膜は、ミラー表面に成膜されたコーティング膜と同材質である請求項１に記載のポリゴンミラースキャナを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記コーティング膜は、前記ミラーの反射率を増加させる増反射膜である請求項１又は２に記載のポリゴンミラースキャナを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記増反射膜は、二酸化ケイ素層を含む請求項３に記載のポリゴンミラースキャナを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のポリゴンミラースキャナの製造方法において、前記接着強化膜の成膜は同一工程で行われることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項２乃至４に記載のポリゴンミラースキャナの製造方法において、前記接着強化膜と前記コーティング膜の成膜は同一工程で行われることを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４に記載のポリゴンミラースキャナを備える光学走査デバイスを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光学走査デバイスを備える画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、第一及び第二のバランス修正溝内に接着強化膜を成膜したので、バランスウェイトが良く濡れ広がって接着面積が拡大する。従って、バランスウェイトの接着強度が高くなり、高速回転時におけるバランスウェイトの剥離を防止できる。さらに、バランスウェイトが良く濡れ広がるので、バランスウェイトの最大高さが抑えられ、バランス修正溝の上面部からバランスウェイトがはみ出なくなり、回転中の風切り音などの騒音を低減することができる。

〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係るポリゴンミラースキャナの断面図である。まず、ポリゴンミラースキャナの基本構成について説明する。
ポリゴンミラースキャナ１は、軸受部により軸支されて自在に回転する回転子１０と、回転子１０の回転軸２１を支持する軸受装置３０と、固定された固定子４０とから構成される。
回転子１０は、円筒状のロータ１１と、ロータ１１の外周面から径方向に突設された大径の第一のフランジ１２と、第一のフランジ１２の外周面の周方向に沿って配置された複数の側面部１３と、側面部１３を鏡面加工して平滑化したミラー面からなる回転多面鏡１４と、第一のフランジ１２の回転軸先端部２１ａ側の面上に平面視環状かつ断面視凹形状に形成された第一のバランス修正溝１５と、第一のフランジ１２よりも回転軸後端部２１ｂ寄りに配置され、ロータ１１の外周面から突設された小径の第二のフランジ１６と、第二のフランジ１６の回転軸先端部２１ａ側の面上に平面視環状かつ断面視略凹形状に形成された第二のバランス修正溝１７と、第二のフランジ１６よりも回転軸先端部２１ａ側においてロータ１１の外周側面の全周にわたって形成された凹部１８と、第一のフランジ１２の回転軸先端部２１ａ側の面の中央部から軸方向に突出した先端部１９と、ロータ１１の内径と略同径の外径を有する円筒形状であるとともにロータ１１と同心となるようにその内周面に固着されたマグネット２０と、先端部１９と固着されてロータ１１と第一のフランジ１２と先端部１９とマグネット２０とを回転自在に軸支する回転軸２１と、を備える。

第一のフランジ１２は、平面視正多角形（例えば正六角形）の盤状体である。また、第二のバランス修正溝１７は、外周寄りを浅く内周寄りを深く切り欠かれている。先端部１９の中央で第一のフランジ１２の重心位置には嵌合穴が設けられ、回転軸２１はその嵌合穴に嵌合される。
なお、上述の回転子１０のうちマグネット２０と回転軸２１とを除く各部分は、第二のフランジ１６の底面を基準底面として一体形成される。その際、凹部１８を形成することによって回転子１０が軽量化される。

軸受装置３０は、ロータ１１内部（内周面側）に配置され、回転軸後端部２１ｂと当接して回転軸２１のスラスト荷重を受けるスラスト軸受３１と、回転軸２１が挿通固定されるラジアル軸受３２と、ラジアル軸受３２を支持するステータヨーク３３とを備える。
ラジアル軸受３２は、すべり軸受から構成され、例えば含油軸受等が使用され、ステータヨーク３３の小径部３３ａの内周面に圧入または接着により固定されている。
また、スラスト軸受３１は、すべり軸受から構成され、例えば、摺動性、耐磨耗性の良いポリイミド等の樹脂板からなり、ステータヨーク３３の小径部３３ａの下方にある大径部３３ｂ内に設けられた凹部に圧入または接着されることにより固定されている。
固定子４０は、小径部３３ａの外周面に巻きめぐらされた巻線コイル４１と、制御装置（不図示）が載置される制御基板４２とを備える。制御基板４２は、軸受装置３０を基板平面に対して垂直に固定する。
巻線コイル４１は、制御基板４２に固定されても良い。また、巻線コイル４１の外周の円筒面４１ａは、マグネット２０の内周の円筒面２０ａと、所定間隔を保ちつつ対向している。制御基板４２に載置された制御装置から巻線コイル４１への通電を切り換えることにより回転子１０が回転駆動して、光ビームを走査するためのモータとして働く。

このとき、回転子１０が高速回転駆動すると、部品の加工誤差や組立精度などに起因して回転不均衡が発生する。この回転時の振動や騒音を抑制するために、第一のバランス修正溝１５にバランスウェイト５１を塗り、第二のバランス修正溝１７にバランスウェイト５２を塗り、回転子１０の回転不均衡を低減させる。
本実施形態は、第一のバランス修正溝と第二のバランス修正溝の内部に接着強化膜を塗布して、バランスウェイトがよく濡れ広がるようにした点に特徴がある。図２は、第一の実施形態について説明するための部分拡大図であり、（ａ）は第一のバランス修正溝周辺の拡大図、（ｂ）は第二のバランス修正溝周辺の拡大図である。
本実施形態においてはバランスウェイト５１、５２として紫外線硬化型接着剤を用いた例により説明するが、上記以外の接着剤、例えば電子線硬化型接着剤や熱硬化型接着剤等を用いても実施可能である。

（ａ）においては、第一のバランス修正溝１５内に接着剤の親水特性を向上させる接着強化膜６１を成膜した後に、紫外線硬化型接着剤からなるバランスウェイト５１を塗布した。図示するように、接着強化膜６１を成膜することでバランスウェイト５１が濡れ広がり、第一のバランス修正溝１５内における接着面積が広がっている。このため、バランスウェイト５１が硬化した後に強い接着強度が得られ、回転子１０の高速回転時に剥離することがない。
さらに、バランスウェイト５１が濡れ広がることで、バランスウェイト５１と第一のバランス修正溝１５とが形成する接触角θが小さくなるので、バランスウェイト５１の最大高さが第一のバランス修正溝１５の溝深さよりも小さくなる。バランスウェイト５１上面部分が第一のバランス修正溝１５からはみ出なくなるので、回転子１０の回転中に発生する風切り音等が低減される。

また、（ｂ）においては、第二のバランス修正溝１７内に親水特性を向上させる接着強化膜６２を成膜した後に、紫外線硬化型接着剤からなるバランスウェイト５２を塗布した。図示するように、第二のバランス修正溝１７内に接着強化膜６２を成膜することで、バランスウェイト５２が濡れ広がり、第二のバランス修正溝１７内における接着面積が広がっている。このため、バランスウェイト５２が硬化した後に高い接着強度が得られ、回転子１０の高速回転時に剥離することがない。
さらに、バランスウェイト５２が濡れ広がることで、バランスウェイト５２と第二のバランス修正溝１７とが形成する接触角φが小さくなるので、バランスウェイト５２の最大高さが第二のバランス修正溝１７の溝深さよりも小さくなる。バランスウェイト５２上面部分が第二のバランス修正溝１７からはみ出なくなるので、回転子１０の回転中に発生する風切り音等が低減される。

以上のように、本実施形態によれば、第一及び第二のバランス修正溝内に親水特性を向上させる接着強化膜を成膜した後に、接着剤からなるバランスウェイトを配置したので、バランスウェイトがバランス修正溝内によく濡れ広がり、バランスウェイト硬化後に強い接着強度が得られ、高速回転時におけるバランスウェイトの剥離を防止できる。さらに、バランスウェイトがよく濡れ広がるので、バランスウェイトの最大高さが抑えられ、バランス修正溝の深さ方向の上面部よりバランスウェイトがはみ出ることがなくなり、回転中の風切り音などの騒音を低減でき、高性能で信頼性の高い光学特性の安定したポリゴンミラースキャナを提供できる。

〔第二の実施形態〕
本発明の第二の実施形態について図３に基づいて説明する。図３は、本発明の第二の実施形態について説明するための、第一のバランス修正溝周辺の部分拡大図である。第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、鏡面加工を施した面に成膜されたコーティング膜と同材質の膜をバランス修正溝内に成膜した点に特徴がある。
図３に示すように、第一のバランス修正溝１５内には接着強化膜７１が成膜され、鏡面加工された側面部１３には光の反射率を増幅させるための増反射膜７２（コーティング膜）が成膜されている。接着強化膜７１と増反射膜７２には、接着剤を濡れ広がらせる親水特性向上機能と増反射機能の両方の機能を有する材料を用いる。具体的には、例えば膜材料に二酸化ケイ素を用いることができる。接着強化膜７１と増反射膜７２に同材質の膜を用いれば、側面部１３に成膜すると同時に、第一のバランス修正溝１５内にも成膜することができる。また、第二のバランス修正溝１７にも、同時に同材質の膜を成膜することができる。

このように、成膜材料に親水特性向上機能と増反射機能の両方を備えた材料を用いることで、増反射膜を成膜すると同時に接着強化膜を成膜することができる。従って、製造工程が複雑にならず、部品コスト、成膜回数等の工数や治具台数を低減できることにより、安価で高精度なポリゴンミラースキャナを提供できる。
また、接着強化膜は単層膜であっても多層膜であっても上述の効果を得ることができる。しかし、多層膜とする場合は、最終層膜（最後にコーティングする膜）を増反射膜と同じ材質の膜、例えばＳｉＯ２膜とすることが好ましい。
また、上述のポリゴンミラースキャナを光学走査デバイスに搭載すれば、高精度な光学走査デバイスを提供することができる。また、この光学走査デバイスを画像形成装置に搭載すれば、高画質な画像を得ることができる。

本発明の第一の実施形態に係るポリゴンミラースキャナの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るポリゴンミラースキャナの部分拡大断面図である。 本発明の第二の実施形態に係るポリゴンミラースキャナの部分拡大断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来のポリゴンミラースキャナの問題点について説明するための部分拡大断面図である。

符号の説明

１…ポリゴンミラースキャナ、１０…回転子、１１…ロータ、１２…第一のフランジ、１３…側面部、１４…回転多面鏡、１５…第一のバランス修正溝、１６…第二のフランジ、１７…第二のバランス修正溝、１８…凹部、１９…先端部、２０…マグネット、２０ａ…円筒面、２１…回転軸、２１ａ…回転軸先端部、２１ｂ…回転軸後端部、３０…軸受装置、３１…スラスト軸受、３２…ラジアル軸受、３３…ステータヨーク、３３ａ…小径部、３３ｂ…大径部、４０…固定子、４１…巻線コイル、４１ａ…円筒面、４２…制御基板、５１、５２…バランスウェイト、６１、６２、７１…接着強化膜、７２…増反射膜

Claims (8)

1. 回転自在に軸支されたロータと、前記ロータの外周から突設された第一のフランジと、前記第一のフランジの外周面の周方向に沿って配置された複数の鏡面からなる回転多面鏡と、前記第一のフランジの軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重りが配置される第一のバランス修正溝と、前記第一のフランジと軸方向位置を異ならせて前記ロータから突設された小径の第二のフランジと、前記第二のフランジの軸方向一端面に形成されてバランス修正用の重りが配置される第二のバランス修正溝と、前記第一のバランス修正溝内及び前記第二のバランス修正溝内に成膜された接着強化膜と、を備えることを特徴とするポリゴンミラースキャナ。
2. 前記接着強化膜は、ミラー表面に成膜されたコーティング膜と同材質であることを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラースキャナ。
3. 前記コーティング膜は、前記ミラーの反射率を増加させる増反射膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリゴンミラースキャナ。
4. 前記増反射膜は、二酸化ケイ素層を含むことを特徴とする請求項３に記載のポリゴンミラースキャナ。
5. 請求項１に記載のポリゴンミラースキャナの製造方法において、前記接着強化膜の成膜は同一工程で行われることを特徴とするポリゴンミラースキャナの製造方法。
6. 請求項２乃至４に記載のポリゴンミラースキャナの製造方法において、前記接着強化膜と前記コーティング膜の成膜は同一工程で行われることを特徴とするポリゴンミラースキャナの製造方法。
7. 請求項１乃至４に記載のポリゴンミラースキャナを備えることを特徴とする光学走査デバイス。
8. 請求項７に記載の光学走査デバイスを備えることを特徴とする画像形成装置。

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