JP2021187037A - ポリゴンミラー、光偏向器、光走査装置、画像形成装置、金型、及び樹脂体の製造方法 - Google Patents
ポリゴンミラー、光偏向器、光走査装置、画像形成装置、金型、及び樹脂体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】樹脂体の側面の形状精度を高める。【解決手段】ポリゴンミラーは、樹脂体30を有する。樹脂体30は、四角柱状である。樹脂体30は、天面301、底面302及び側面351〜354を含む。各側面351〜354には、反射膜が設けられる。天面301は、外形が多角形の平面310と、平面310に対して凹み、平面310の対角線L11,L12と交差しないように配置された、平面310の各辺S11,S12,S13,S14に沿う溝311〜314と、を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、ポリゴンミラーに関する。
レーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置は、画像信号に応じて光源から出射したレーザ光を光変調し、光変調されたレーザ光を、ポリゴンミラーを有する光偏向器で偏向走査する。光偏向器で走査されたレーザ光は、fθレンズなどの走査レンズによって、像担持体の一例である感光ドラム上に結像される。これにより、感光ドラムの表面には、静電潜像が形成される。感光ドラム上の静電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙等のシートに転写し、シート上のトナーを加熱し定着させることでシートに画像が形成される。
この種の装置に用いられるポリゴンミラーは、アルミニウム等の金属を精密旋盤等の精密加工機で所定の形状に機械加工したものが一般的である。
一方、特許文献1には、ポリゴンミラーの基体を樹脂で形成するもの提案されている。樹脂製のポリゴンミラーは、金属製のポリゴンミラーに対し、コストを低減することができ、また、形状に自由度を持たせることができる。
ポリゴンミラーにおける樹脂製の基体である樹脂体は、金型を用いて射出成形により形成される。具体的には、金型内のキャビティに溶融樹脂を充填し、金型内で溶融樹脂を冷却固化させて樹脂体を形成し、樹脂体を金型から離型させる。樹脂体は、側面を有する角柱形状に形成される。樹脂体の側面には、光を反射させるための反射膜が設けられる。このため、側面には、高い形状精度が要求される。
そこで本発明は、樹脂体の側面の形状精度を高めることを目的とする。
本発明のポリゴンミラーは、第1底面、第2底面及び側面を含む角柱状の樹脂体と、前記側面に設けられた反射膜と、を備え、前記第1底面は、外形が多角形の第1平面と、前記第1平面に対して凹み、前記第1平面の対角線と交差しないように配置された、前記第1平面の各辺に沿う少なくとも1つの第1溝と、を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、樹脂体の側面の形状精度が高まる。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る画像形成装置100を示す断面模式図である。画像形成装置100は、電子写真式である。図1の画像形成装置100は、プリンタであるが、これに限定するものではなく、複写機、ファクシミリ、複合機等であってもよい。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る画像形成装置100を示す断面模式図である。画像形成装置100は、電子写真式である。図1の画像形成装置100は、プリンタであるが、これに限定するものではなく、複写機、ファクシミリ、複合機等であってもよい。
画像形成装置100は、記録材であるシートPに画像を形成する画像形成部110を備える。画像形成部110は、光走査装置101、プロセスカートリッジ102、転写部の一例である転写ローラ107、及び定着器108を有する。プロセスカートリッジ102は、像担持体の一例である感光ドラム103、帯電部111、及び現像部112を有する。
光走査装置101は、得られた画像情報に基づいたレーザ光Lを出射し、プロセスカートリッジ102の感光ドラム103上に照射することで、感光ドラム103の表面をレーザ光Lで走査する。これにより、感光ドラム103上に潜像が形成され、この潜像がプロセスカートリッジ102によって現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化される。
一方、シート積載板104上に積載されたシートPは、給送ローラ105によって1枚ずつ分離されながら給送され、搬送ローラ106によって感光ドラム103と転写ローラ107とのニップ部に搬送される。ニップ部に搬送されたシートP上には、感光ドラム103上に形成されたトナー像が転写ローラ107によって転写される。
未定着のトナー像が転写されたシートPは、さらに下流側の定着器108に搬送される。定着器108は、内部に加熱体を有し、シートPを加熱及び加圧することにより、トナー像を画像としてシートPに定着させる。その後、シートPは、排出ローラ109によって機外に排出される。
図2(a)は、第1実施形態に係る光走査装置101を模式的に示す斜視図である。光走査装置101は、筺体203と、筺体203に支持された、光源201、シリンドリカルレンズ202、fθレンズ205、及び光偏向器の一例であるスキャナモータ1と、を有する。筺体203には、光学絞り204が形成されている。光源201から出射されたレーザ光Lは、シリンドリカルレンズ202によって集光され、光学絞り204によって所定のビーム径に制限される。
光学絞り204を通過したレーザ光Lは、スキャナモータ1によって偏向され、fθレンズ205を通過後、図1の感光ドラム103上に集光し静電潜像を形成する。
なお、光源201やシリンドリカルレンズ202、スキャナモータ1等は筺体203に収容されている。筺体203の開口部は、樹脂や金属製の光学蓋(不図示)によって閉塞される。
図2(b)は、第1実施形態に係るスキャナモータ1の断面図である。図2(b)には、スキャナモータ1を回転中心を含む面で切断したスキャナモータ1の切断面を模式的に図示している。スキャナモータ1は、板金で構成された基板4、基板4に固定された軸受スリーブ5、ロータマグネット6を有するロータ7、及び軸受スリーブ5に回転可能に支持され、ロータ7と一体の回転軸8を備える。また、スキャナモータ1は、ロータ7と一体の台座2、基板4に固定されたステータコイル9、及び台座2を介して回転軸8に固定されたポリゴンミラー3を備える。ロータ7及びステータコイル9で、ポリゴンミラー3を回転駆動する駆動源の一例であるモータ10が構成されている。ポリゴンミラー3は、回転することにより、図2(a)に示すレーザ光Lを偏向するものである。ポリゴンミラー3は、樹脂で形成された基体である樹脂体30と、樹脂体30の各側面に形成された反射膜31と、を有する。
図3(a)及び図3(b)は、第1実施形態に係るポリゴンミラー3における樹脂体30の斜視図である。図3(a)は、ポリゴンミラー3における樹脂体30の上面斜視図、図3(b)は、ポリゴンミラー3における樹脂体30の下面斜視図である。図4(a)は、第1実施形態に係る樹脂体30の断面図である。図4(a)には、図3(a)のIV−IV線に沿う樹脂体30の断面を図示している。図4(b)は、図4(a)に示す樹脂体30の要部の拡大図である。
樹脂体30は、角柱状、第1実施形態では四角柱状の樹脂体である。樹脂体30の樹脂材料には、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリカーボネート、あるいは、アクリルを用いるのが好ましい。樹脂体30は、第1底面である天面301と、第2底面である底面302と、複数、第1実施形態では4つの側面351〜354と、を有する。各側面351〜354は平面である。各側面351〜354には、図2(a)及び図2(b)に示す反射膜31が設けられている。
天面301は、第1平面である平面310を有する。平面310は、外形が多角形であり、複数の辺を有する。本実施形態では平面310は、外形が四角形であり、4つの辺S11〜S14を有する。
底面302は、第2平面である平面320を有する。平面320は、外形が多角形であり、複数の辺を有する。本実施形態では平面320は、平面310と同様、外形が四角形であり、4つの辺S21〜S24を有する。即ち、平面310の外形と平面320の外形とは合同である。
複数の辺S11〜S14,S21〜S24は、同一の長さである。よって、各平面310,320の外形は、正方形である。辺S11,S21の長さ方向を、方向X1とする。辺S12,S22の長さ方向を、方向X2とする。辺S13,S23の長さ方向を、方向X3とする。辺S14,S24の長さ方向を、方向X4とする。平面310と平面320とは平行である。平面310と垂直な方向を方向Z1とする。よって、方向Z1は、平面320と垂直な方向でもある。
平面310は、四角形であるので、2つの対角線L11,L12がある。平面320は、四角形であるので、2つの対角線L21,L22がある。2つの対角線L11,L12の交点と、2つの対角線L21,L22の交点とを通過する仮想線C0が、樹脂体30の回転中心線である。仮想線C0を含む位置に、円柱状の貫通孔16が形成されている。つまり、貫通孔16の中心線が仮想線C0である。貫通孔16には、図2(b)に示す回転軸8が挿入される。
天面301は、平面310に対して凹む、平面310の各辺S11〜S14に沿う少なくとも1つの第1溝を有する。各辺S11〜S14に沿う少なくとも1つの第1溝は、本実施形態では1つの第1溝である。即ち、辺S11に沿う少なくとも1つの第1溝は、1つの溝311である。また、辺S12に沿う少なくとも1つの第1溝は、1つの溝312である。また、辺S13に沿う少なくとも1つの第1溝は、1つの溝313である。また、辺S14に沿う少なくとも1つの第1溝は、1つの溝314である。
溝311は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S11との間に配置されている。溝312は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S12との間に配置されている。溝313は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S13との間に配置されている。溝314は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S14との間に配置されている。
底面302は、平面320に対して凹む、平面320の各辺S21〜S24に沿う少なくとも1つの第2溝を有する。各辺S21〜S24に沿う少なくとも1つの第2溝は、本実施形態では1つの第2溝である。即ち、辺S21に沿う少なくとも1つの第2溝は、1つの溝321である。また、辺S22に沿う少なくとも1つの第2溝は、1つの溝322である。また、辺S23に沿う少なくとも1つの第2溝は、1つの溝323である。また、辺S24に沿う少なくとも1つの第2溝は、1つの溝324である。
溝321は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S21との間に配置されている。溝322は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S22との間に配置されている。溝323は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S23との間に配置されている。溝324は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S24との間に配置されている。
溝311は、辺S11の近傍に配置されている。溝312は、辺S12の近傍に配置されている。溝313は、辺S13の近傍に配置されている。溝314は、辺S14の近傍に配置されている。溝321は、辺S21の近傍に配置されている。溝322は、辺S22の近傍に配置されている。溝323は、辺S23の近傍に配置されている。溝324は、辺S24の近傍に配置されている。
各溝311〜314は、対角線L11,L12と交差しない位置に配置されている。各溝321〜324は、対角線L21,L22と交差しない位置に配置されている。天面301は、仮想線C0に関して回転対称な形状である。また、天面301は、対角線L11,L12に関して線対称な形状である。底面302は、仮想線C0に関して回転対称な形状である。また、底面302は、対角線L21,L22に関して線対称な形状である。天面301と底面302とは、仮想線C0に直交する仮想面に関して面対称な形状である。
次に、樹脂体30を製造するのに用いる金型について説明する。図5は、第1実施形態に係る金型140の断面模式図である。図5には、型締めした状態の金型140を図示している。金型140は、樹脂体30を形成するためのキャビティ50を有する。金型140を型締めした状態で、キャビティ50が画成される。図6(a)及び図6(b)は、第1実施形態に係る金型におけるキャビティ50の斜視図である。図6(a)は、キャビティ50の上面斜視図、図6(b)は、キャビティ50の下面斜視図である。
キャビティ50は、角柱状、第1実施形態では四角柱状の空間である。金型140は、樹脂体30の天面301を転写する、第1底面形成面である天面形成面501と、樹脂体30の底面302を転写する、第2底面形成面である底面形成面502と、を有する。また、金型140は、樹脂体30の複数の側面351〜354を転写する、複数、第1実施形態では4つの側面形成面551〜554を有する。これら複数の面501,502,551〜554でキャビティ50が画成される。各側面形成面551〜554は平面である。
金型140は、ランナストリッパプレート141と、固定側型板142と、可動側型板143と、を有する。ランナストリッパプレート141と固定側型板142とでランナ580が画成される。
固定側型板142は、上記した天面形成面501と、キャビティ50に溶融樹脂を注入するための複数のゲート571〜574と、金型穴1421と、アンギュラピン1422と、を含む。金型穴1421は、樹脂体30の貫通孔16と同軸に設けられている。つまり、金型穴1421の中心線が仮想線C0である。本実施形態におけるゲートの数は、側面形成面551〜554と同数の4つであるのが好ましい。これにより、後述する射出工程において、樹脂体30の圧力分布の対称性が高くなり、光の反射面となる側面351〜354の形状精度が高まる。
また、各ゲート571〜574と各側面形成面551〜554とは、金型穴1421の中心軸線である仮想線C0まわりの位相が一致しているのが好ましい。これにより、射出工程において、樹脂体30の圧力分布の対称性が更に高くなり、光の反射面となる側面351〜354の形状精度が更に向上する。また、ゲート571〜574間に発生するウェルドを、図2(a)のレーザ光Lの走査範囲外である側面351〜354の端部に誘導することができる。
可動側型板143は、可動側コア1431と、スライドコア144と、エジェクタプレート145と、を有する。可動側コア1431は、上記した底面形成面502と、金型軸1432を含む。スライドコア144は、側面形成面551〜554を含み、可動側型板143の開閉移動に伴って、アンギュラピン1422に案内されて仮想線C0と直交する方向にスライドする。金型軸1432は、樹脂体30の貫通孔16を形成するためのものである。
エジェクタプレート145は、側面形成面551〜554と同数の4本のエジェクタピン1451を有していることが好ましい。これにより、金型140から樹脂体30を離型させる工程においてエジェクタピン1451を突出させた際に、力を樹脂体30に均等に伝えることができ、離型に伴う樹脂体30の変形を抑えることができる。
天面形成面501は、平面310を形成する第1平面形成面である平面形成面510を有する。平面形成面510は、外形が多角形であり、複数の辺を有する。本実施形態では平面形成面510は、外形が四角形であり、4つの辺S51〜S54を有する。
底面形成面502は、平面320を形成する第2平面形成面である平面形成面520を有する。平面形成面520は、外形が多角形であり、複数の辺を有する。本実施形態では平面形成面520は、平面形成面510と同様、外形が四角形であり、4つの辺S61〜S64を有する。即ち、平面形成面510の外形と平面形成面520の外形とは合同である。
複数の辺S51〜S54,S61〜S64は、同一の長さである。よって、各平面形成面510,520の外形は、正方形である。辺S51,S61の長さ方向を、方向X51とする。辺S52,S62の長さ方向を、方向X52とする。辺S53,S63の長さ方向を、方向X53とする。辺S54,S64の長さ方向を、方向X54とする。平面形成面510と平面形成面520とは平行である。平面形成面510と垂直な方向を方向Z5とする。よって、方向Z5は、平面形成面520と垂直な方向でもある。
平面形成面510は、四角形であるので、2つの対角線L51,L52がある。平面形成面520は、四角形であるので、2つの対角線L61,L62がある。
天面形成面501は、平面形成面510に対して突出する、平面形成面510の各辺S51〜S54に沿う少なくとも1つの第1突出部を有する。各辺S51〜S54に沿う少なくとも1つの第1突出部は、本実施形態では1つの第1突出部である。即ち、辺S51に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部511である。また、辺S52に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部512である、また、辺S53に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部513である。また、辺S54に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部514である。各突出部511〜514は、樹脂体30の各溝311〜314を形成する突出部である。
突出部511は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S51との間に配置されている。突出部512は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S52との間に配置されている。突出部513は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S53との間に配置されている。突出部514は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S54との間に配置されている。
底面形成面502は、平面形成面520に対して突出する、平面形成面520の各辺S61〜S64に沿う少なくとも1つの第2突出部を有する。各辺S61〜S64に沿う少なくとも1つの第2突出部は、本実施形態では1つの第2突出部である。即ち、辺S61に沿う少なくとも1つの第2突出部は、1つの突出部521である。また、辺S62に沿う少なくとも1つの第2突出部は、1つの突出部522である、また、辺S63に沿う少なくとも1つの第2突出部は、1つの突出部523である。また、辺S64に沿う少なくとも1つの第2突出部は、1つの突出部524である。各突出部521〜524は、樹脂体30の各溝321〜324を形成する突出部である。
突出部521は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S61との間に配置されている。突出部522は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S62との間に配置されている。突出部523は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S63との間に配置されている。突出部524は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S64との間に配置されている。
突出部511は、辺S51の近傍に配置されている。突出部512は、辺S52の近傍に配置されている。突出部513は、辺S53の近傍に配置されている。突出部514は、辺S54の近傍に配置されている。突出部521は、辺S61の近傍に配置されている。突出部522は、辺S62の近傍に配置されている。突出部523は、辺S63の近傍に配置されている。突出部524は、辺S64の近傍に配置されている。各突出部511〜514は、対角線L51,L52と交差しない位置に配置されている。各突出部521〜524は、対角線L61,L62と交差しない位置に配置されている。
次に、ポリゴンミラー3の製造方法について説明する。図7(a)〜図7(c)及び図8(a)〜図8(c)は、第1実施形態に係るポリゴンミラー3における樹脂体30の製造方法の各工程を示す説明図である。図7(a)に示す型開き工程において、金型140を型開きする。次に、図7(b)に示す型締め工程において、金型140を型締めする。このとき、可動側型板143の金型軸1432が固定側型板142の金型穴1421と嵌合されることで、固定側型板142と可動側型板143との位置が合わせられ、金型140内にキャビティ50が画成される。
次に、図7(c)に示す射出工程において、不図示の射出成型機により、ランナ580及び図6(a)のゲート571〜574を通じてキャビティ50に溶融樹脂M1を射出する。
次に、図8(a)に示す冷却工程において、金型140を、溶融樹脂M1の温度よりも低い所定温度に設定することで、溶融樹脂M1を冷却固化させ、樹脂体30を形成する。金型140は、例えば水冷式であり、水により所定温度に冷却される。
樹脂体30を十分に冷却した後、図8(b)に示す型開き工程において、金型140を開く。このとき、樹脂体30の天面301から固定側型板142の天面形成面501が離間し、樹脂体30の図3(a)及び図3(b)に示す側面351〜354からスライドコア144の図6(a)及び図6(b)に示す側面形成面551〜554が離間する。また、樹脂体30に接続されたランナ32が、ランナストリッパプレート141によって樹脂体30から分離される。
そして図8(c)に示す離型工程において、エジェクタプレート145を可動側コア1431に向けて前進させてエジェクタピン1451を可動側コア1431から突出させ、可動側コア1431の底面形成面502から樹脂体30の底面302を離間させる。これにより、樹脂体30を金型140から離型させる。
その後、蒸着工程において、図3(a)及び図3(b)に示す樹脂体30の側面351〜354にアルミニウム等の金属を蒸着することで、側面351〜354に、光の反射面となる図2(a)及び図2(b)の反射膜31を形成する。これにより、ポリゴンミラー3が製造される。
ここで、仮に突出部511〜514,521〜524が無い金型を用いて、溝311〜314,321〜324が無い比較例の樹脂体を製造する場合について説明する。冷却工程において、樹脂体の側面における長さ方向の中央部と端部とで樹脂の固化速度に差が生じる。つまり、側面における長さ方向の端部の方が中央部よりも相対的に早く固化する。このため、側面における長さ方向の端部が中央部よりも樹脂密度が高くなり、比較例の樹脂体を金型から離型させた場合、側面の端部が中央部に対して反り上がるように、比較例の樹脂体の側面に変形が生じる。
そこで、第1実施形態では、樹脂体30の側面351〜354における樹脂密度を均一にするために、突出部511〜514,521〜524を有する金型140を用いて樹脂体30を成形する。樹脂体30の天面301及び底面302において、対角線L11,L12,L21,L22と交差しない溝311〜314,321〜324により、側面351〜354における方向X1〜X4の中央部近傍の表面積が増える。これにより、側面351〜354における方向X1〜X4の中央部の冷却固化が促進され、側面351〜354における方向X1〜X4の端部と中央部との樹脂の固化速度の差が小さくなる。これにより、側面351〜354における方向X1〜X4の端部と中央部との樹脂の密度差を低減することができ、側面351〜354の方向X1〜X4の形状誤差を低減することができる。これにより、樹脂体30の側面351〜354の形状精度が高まる。
本実施形態では、樹脂体30の各溝311〜314は、各溝311〜314が沿う各辺S11〜S14に平行に直線状に延びる溝である。同様に、樹脂体30の各溝321〜324は、各溝321〜324が沿う各辺S21〜S24に平行に直線状に延びる溝である。即ち、金型140の各突出部511〜514は、各突出部511〜514が沿う各辺S51〜S54に平行に直線状に延びる突出部である。同様に、金型140の各突出部521〜524は、各突出部521〜524が沿う各辺S61〜S64に平行に直線状に延びる突出部である。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
また、第1実施形態では、樹脂体30を方向Z1に視て、1辺S11に沿う溝311と1辺S21に沿う溝321とが重なり合う。また、樹脂体30を方向Z1に視て、1辺S12に沿う溝312と1辺S22に沿う溝322とが重なり合う。また、樹脂体30を方向Z1に視て、1辺S13に沿う溝313と1辺S23に沿う溝323とが重なり合う。また、樹脂体30を方向Z1に視て、1辺S14に沿う溝314と1辺S24に沿う溝324とが重なり合う。即ち、型締めされた金型140を方向Z5に視て、1辺S51に沿う突出部511と1辺S61に沿う突出部521とが重なり合う。また、型締めされた金型140を方向Z5に視て、1辺S52に沿う突出部512と1辺S62に沿う突出部522とが重なり合う。また、型締めされた金型140を方向Z5に視て、1辺S53に沿う突出部513と1辺S63に沿う突出部523とが重なり合う。また、型締めされた金型140を方向Z5に視て、1辺S54に沿う突出部514と1辺S64に沿う突出部524とが重なり合う。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
また、第1実施形態では、各溝311〜314の深さが同じであり、深さをD1とする。また、各溝321〜324の深さが同じであり、深さをD2とする。第1実施形態では、溝311の深さD1と溝321の深さD2とが同じである。また、溝312の深さD1と溝322の深さD2とが同じである。また、溝313の深さD1と溝323の深さD2とが同じである。また、溝314の深さD1と溝324の深さD2とが同じである。深さD1,D2は、例えば0.4mmである。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
樹脂体30の各辺S11〜S14,S21〜S24の長さLは、10mm以上30mm以下であるのが好ましく、例えば14.1mm、外接円の直径にしてφ20mmが好ましい。また、樹脂体30の厚みZは、0.5mm以上10mm以下であるのが好ましく、例えば2mmが好ましい。
また、貫通孔16と天面301側の各溝311〜314の間には、樹脂の注入口である4つのゲート571〜574に対応するゲート痕171〜174がある。各ゲート痕171〜174と貫通孔16との距離は同一である。また、各側面351〜354と各ゲート痕171〜174との相対位置は一致している。各側面351〜354と各ゲート痕171〜174とは、仮想線C0に対して回転対称である。
各溝311〜314の側壁面及び各溝321〜324の側壁面は、各側面351〜354を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。溝311〜314,321〜324の構成は、略同一であるため、溝311,321について具体的に説明する。
溝311は、辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びるように形成されている。溝311は、側面351に沿う一対の側壁面3111,3112を有する。各側壁面3111,3112が、側面351を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。また、溝321は、辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びるように形成されている。溝321は、側面351に沿う一対の側壁面3211,3212を有する。各側壁面3211,3212が、側面351を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。
ここで、溝311が辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びるとは、溝311の一対の側壁面3111,3112のうち、少なくとも側壁面3111が辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びることである。溝321についても同様であり、溝321が辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びるとは、溝321の一対の側壁面3211,3212のうち、少なくとも側壁面3111が辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びることである。他の溝312〜314,322〜324についても同様である。
所定角度θは、樹脂体30の冷却性、樹脂体30の離型の容易性、及び樹脂体30の剛性に鑑みて、5度以上45度以下であるのが好ましい。所定角度θは、例えば30度である。所定角度θが5度よりも小さいと、離型工程において、離型される樹脂体30の変形が懸念される。また、所定角度が45度よりも大きいと、溝311,321において最も深い部分が、側面351から遠ざかることになるので、側面351の冷却効果が低い。
方向Z1に視て重なり合う溝311と溝321との間の樹脂体30の厚みをT、方向Z1に視て重なり合う溝311及び溝321の各々の溝幅をWとする。同様に、方向Z1に視て重なり合う溝312と溝322との間の樹脂体30の厚みをT、方向Z1に視て重なり合う溝312及び溝322の各々の溝幅をWとする。同様に、方向Z1に視て重なり合う溝313と溝323との間の樹脂体30の厚みをT、方向Z1に視て重なり合う溝313及び溝323の各々の溝幅をWとする。同様に、方向Z1に視て重なり合う溝314と溝324との間の樹脂体30の厚みをT、方向Z1に視て重なり合う溝314及び溝324の各々の溝幅をWとする。各側面351〜354の形状精度と、樹脂体30の剛性とに鑑みて、厚みTと溝幅Wとは、1≦W/T≦2.5の関係を満たすのが好ましい。
溝幅Wが狭い、即ちW/T<1であると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、溝幅Wが広い、即ち2.5<W/Tであると、樹脂体30の剛性低下が顕著となる。同様に、厚みTが厚い、即ちW/T<1であると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、厚みTが薄い、即ち2.5<W/Tであると、樹脂体30の剛性低下が顕著となる。
厚みZが2.0mmであり、かつ溝311の深さD1及び溝321の深さD2が各々0.4mmであれば、厚みTは1.2mmである。厚みTを1.2mm、溝幅Wを1.8mmとしたとき、厚みTに対する溝幅Wの比W/Tは、1.5(=1.8/1.2)mmとなり、1≦W/T≦2.5の関係を満たす。
また、溝311と辺S11との間隔、溝312と辺S12との間隔、溝313と辺S13との間隔、溝314と辺S14との間隔の各々をDとする。また、溝321と辺S21との間隔、溝322と辺S22との間隔、溝323と辺S23との間隔、溝324と辺S24との間隔の各々をDとする。各側面351〜354の形状精度と、樹脂体30の剛性とに鑑みて、厚みTと間隔Dとは、0.3≦D/T≦1の関係を満たすのが好ましい。間隔Dが広い、即ち1<D/Tであると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、間隔Dが狭い、即ちD/T<0.3であると、樹脂体30の剛性低下が顕著となる。
厚みTを1.2mm、間隔Dを0.5mmとしたとき、厚みTに対する間隔Dの比D/Tは、0.42(=0.5/1.2)mmとなり、0.3≦D/T≦1の関係を満たす。
図9(a)〜図9(d)は、第1実施形態に係るシミュレーション結果を示すグラフである。図9(a)は、比W/Tと、側面351の温度差との関係を示すグラフである。図9(b)は、比W/Tと、樹脂体30を回転させたときの側面351の変形との関係を示すグラフである。図9(c)は、比D/Tと、側面351の温度差との関係を示すグラフである。図9(d)は、比D/Tと、樹脂体30を回転させたときの側面351の変形との関係を示すグラフである。
図9(a)及び図9(c)に示すグラフにおける縦軸は、側面351における方向X1の中央部と端部との温度差を示し、溝がない比較例の樹脂体の側面における中央部と端部との温度差を1とした比で示している。
図9(b)及び図9(d)に示すグラフにおける縦軸は、側面351における方向X1の中央部に対する端部の変位量を示し、溝がない比較例の樹脂体の側面における中央部に対する端部の変位量を1とした比で示している。
図9(a)に示すグラフから、比W/Tが大きいほど、即ち厚みTに対して溝幅Wが広いほど、冷却工程における温度差が低減されることがわかる。一方、図9(b)に示すグラフから、比W/Tが大きいほど、即ち溝幅Wが広いほど、樹脂体30を回転させた時の変位量が大きくなる。
以上のことから、側面351における温度差を低減し、側面351における変位量を低減するには、1≦W/T≦2.5を満たすのが好ましく、1.5≦W/T≦2を満たすのがより好ましい。
図9(c)に示すグラフから、比D/Tが小さいほど、即ち厚みTに対して間隔Dが狭いほど、冷却工程における温度差が低減されることがわかる。一方、図9(d)に示すグラフから、比D/Tが小さいほど、即ち厚みTに対して間隔Dが狭いほど、変位量が大きくなる。
以上のことから、側面351における温度差を低減し、側面351における変位量を低減するには、0.3≦D/T≦1を満たすのが好ましく、0.4≦D/T≦0.5を満たすのがより好ましい。
[第2実施形態]
第2実施形態に係るポリゴンミラーについて説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。図10(a)及び図10(b)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの斜視図である。図10(a)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの上面斜視図、図10(b)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの下面斜視図である。図11(a)は、第2実施形態に係る樹脂体30Aの断面図である。図11(a)には、図11(a)のXI−XI線に沿う樹脂体30Aの断面を図示している。図11(b)は、図11(a)に示す樹脂体30Aの要部の拡大図である。第2実施形態では、画像形成装置におけるポリゴンミラーの樹脂体の構成が、第1実施形態と異なる。即ち、第1実施形態では、1辺に沿う溝の数が1つである場合について説明したが、第2実施形態では、1辺に沿う溝の数が複数である。
第2実施形態に係るポリゴンミラーについて説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。図10(a)及び図10(b)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの斜視図である。図10(a)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの上面斜視図、図10(b)は、第2実施形態に係るポリゴンミラーにおける樹脂体30Aの下面斜視図である。図11(a)は、第2実施形態に係る樹脂体30Aの断面図である。図11(a)には、図11(a)のXI−XI線に沿う樹脂体30Aの断面を図示している。図11(b)は、図11(a)に示す樹脂体30Aの要部の拡大図である。第2実施形態では、画像形成装置におけるポリゴンミラーの樹脂体の構成が、第1実施形態と異なる。即ち、第1実施形態では、1辺に沿う溝の数が1つである場合について説明したが、第2実施形態では、1辺に沿う溝の数が複数である。
樹脂体30Aは、角柱状、第2実施形態では四角柱状の樹脂体である。樹脂体30Aの樹脂材料には、熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリカーボネート、あるいは、アクリルを用いるのが好ましい。樹脂体30Aは、第1底面である天面301Aと、第2底面である底面302Aと、第1実施形態と同様に、複数、第2実施形態では4つの側面351〜354と、を有する。各側面351〜354は平面である。各側面351〜354には、図2(a)及び図2(b)に示す反射膜31が設けられる。
天面301Aは、第1平面である平面310Aを有する。平面310Aは、外形が多角形であり、複数の辺を有する。第2実施形態では平面310Aは、外形が四角形であり、第1実施形態と同様に、4つの辺S11〜S14を有する。
底面302Aは、第2平面である平面320Aを有する。平面320Aは、外形が多角形であり、複数の辺を有する。本実施形態では平面320Aは、平面310Aと同様、外形が四角形であり、第1実施形態と同様に、4つの辺S21〜S24を有する。即ち、平面310Aの外形と平面320Aの外形とは合同である。
複数の辺S11〜S14,S21〜S24は、同一の長さである。よって、各平面310A,320Aの外形は、正方形である。辺S11,S21の長さ方向を、方向X1とする。辺S12,S22の長さ方向を、方向X2とする。辺S13,S23の長さ方向を、方向X3とする。辺S14,S24の長さ方向を、方向X4とする。平面310Aと平面320Aとは平行である。平面310Aと垂直な方向を方向Z1とする。よって、方向Z1は、平面320Aと垂直な方向でもある。
平面310Aは、四角形であるので、第1実施形態と同様に、2つの対角線L11,L12がある。平面320Aは、四角形であるので、第1実施形態と同様に、2つの対角線L21,L22がある。2つの対角線L11,L12の交点と、2つの対角線L21,L22の交点とを通過する仮想線C0が、樹脂体30Aの回転中心線である。仮想線C0を含む位置に、円柱状の貫通孔16が形成されている。つまり、貫通孔16の中心線が仮想線C0である。貫通孔16には、図2(b)に示す回転軸8が挿入される。
天面301Aは、平面310Aに対して凹む、平面310Aの各辺S11〜S14に沿う少なくとも1つの第1溝を有する。各辺S11〜S14に沿う少なくとも1つの第1溝は、複数、第2実施形態では3つの第1溝である。即ち、辺S11に沿う少なくとも1つの第1溝は、3つの溝3111,3112,3113である。また、辺S12に沿う少なくとも1つの第1溝は、3つの溝3121,3122,3123である。また、辺S13に沿う少なくとも1つの第1溝は、3つの溝3131,3132,3133である。また、辺S14に沿う少なくとも1つの第1溝は、3つの溝3141,3142,3143である。
3つの溝3111,3112,3113は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S11との間に配置されている。3つの溝3121,3122,3123は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S12との間に配置されている。3つの溝3131,3132,3133は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S13との間に配置されている。3つの溝3141,3142,3143は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S14との間に配置されている。
底面302Aは、平面320Aに対して凹む、平面320Aの各辺S21〜S24に沿う少なくとも1つの第2溝を有する。各辺S21〜S24に沿う少なくとも1つの第2溝は、複数、第2実施形態では3つの第2溝である。即ち、辺S21に沿う少なくとも1つの第2溝は、3つの溝3211,3212,3213である。また、辺S22に沿う少なくとも1つの第2溝は、3つの溝3221,3222,3223である。また、辺S23に沿う少なくとも1つの第2溝は、3つの溝3231,3232,3233である。また、辺S24に沿う少なくとも1つの第2溝は、3つの溝3241,3242,3243である。
3つの溝3211,3212,3213は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S21との間に配置されている。3つの溝3221,3222,3223は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S22との間に配置されている。3つの溝3231,3232,3233は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S23との間に配置されている。3つの溝3241,3242,3243は、貫通孔16、即ち仮想線C0と、辺S24との間に配置されている。
溝3111,3112,3113のうち溝3111は、辺S11の近傍に配置されている。溝3121,3122,3123のうち溝3121は、辺S12の近傍に配置されている。溝3131,3132,3133のうち溝3131は、辺S13の近傍に配置されている。溝3141,3142,3143のうち溝3141は、辺S14の近傍に配置されている。溝3211,3212,3213のうち溝3211は、辺S21の近傍に配置されている。溝3221,3222,3223のうち溝3221は、辺S22の近傍に配置されている。溝3231,3232,3233のうち溝3231は、辺S23の近傍に配置されている。溝3241,3242,3243のうち溝3241は、辺S24の近傍に配置されている。
各溝3111〜3113,3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143は、対角線L11,L12と交差しない位置に配置されている。各溝3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243は、対角線L21,L22と交差しない位置に配置されている。天面301Aは、仮想線C0に関して回転対称な形状である。また、天面301Aは、対角線L11,L12に関して線対称な形状である。底面302Aは、仮想線C0に関して回転対称な形状である。また、底面302Aは、対角線L21,L22に関して線対称な形状である。天面301Aと底面302Aとは、仮想線C0に直交する仮想面に関して面対称な形状である。
次に、樹脂体30Aを製造するのに用いる金型について説明する。図12(a)及び図12(b)は、第2実施形態に係る金型140Aにおけるキャビティ50Aの斜視図である。図12(a)は、キャビティ50Aの上面斜視図、図12(b)は、キャビティ50Aの下面斜視図である。金型140Aは、樹脂体30Aを形成するためのキャビティ50Aを有する。金型140Aを型締めした状態で、キャビティ50Aが画成される。
キャビティ50Aは、角柱状、第2実施形態では四角柱状の空間である。金型140Aは、樹脂体30Aの天面301Aを転写する、第1底面形成面である天面形成面501Aと、樹脂体30Aの底面302Aを転写する、第2底面形成面である底面形成面502Aと、を有する。また、金型140Aは、樹脂体30Aの複数の側面351〜354を転写する、複数、第2実施形態では4つの側面形成面551〜554を有する。これら複数の面501A,502A,551〜554でキャビティ50Aが画成される。各側面形成面551〜554は平面である。
金型140Aは、上記した天面形成面501Aと、キャビティ50Aに溶融樹脂を注入するための複数のゲート571〜574と、を含む。ゲートの数は、側面形成面551〜554と同数の4つであるのが好ましい。これにより、後述する射出工程において、樹脂体30Aの圧力分布の対称性が高くなり、光の反射面となる側面351〜354の形状精度が高まる。
また、各ゲート571〜574と各側面形成面551〜554とは、仮想線C0まわりの位相が一致しているのが好ましい。これにより、射出工程において、樹脂体30Aの圧力分布の対称性が更に高くなり、光の反射面となる側面351〜354の形状精度が更に向上する。また、ゲート571〜574間に発生するウェルドを、図2(a)のレーザ光Lの走査範囲外である側面351〜354の端部に誘導することができる。
天面形成面501Aは、平面310Aを形成する第1平面形成面である平面形成面510Aを有する。平面形成面510Aは、外形が多角形であり、複数の辺を有する。第2実施形態では平面形成面510Aは、外形が四角形であり、4つの辺S51〜S54を有する。
底面形成面502Aは、平面320Aを形成する第2平面形成面である平面形成面520Aを有する。平面形成面520Aは、外形が多角形であり、複数の辺を有する。第2実施形態では平面形成面520Aは、平面形成面510Aと同様、外形が四角形であり、4つの辺S61〜S64を有する。即ち、平面形成面510Aの外形と平面形成面520Aの外形とは合同である。
複数の辺S51〜S54,S61〜S64は、同一の長さである。よって、各平面形成面510A,520Aの外形は、正方形である。辺S51,S61の長さ方向を、方向X51とする。辺S52,S62の長さ方向を、方向X52とする。辺S53,S63の長さ方向を、方向X53とする。辺S54,S64の長さ方向を、方向X54とする。平面形成面510Aと平面形成面520Aとは平行である。平面形成面510Aと垂直な方向を方向Z5とする。よって、方向Z5は、平面形成面520Aと垂直な方向でもある。
平面形成面510Aは、四角形であるので、2つの対角線L51,L52がある。平面形成面520Aは、四角形であるので、2つの対角線L61,L62がある。
天面形成面501Aは、平面形成面510Aに対して突出する、平面形成面510Aの各辺S51〜S54に沿う少なくとも1つの第1突出部を有する。各辺S51〜S54に沿う少なくとも1つの第1突出部は、複数、第2実施形態では3つの第1突出部である。即ち、辺S51に沿う少なくとも1つの第1突出部は、3つの突出部5111,5112,5113である。また、辺S52に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部5121,5122,5123である、また、辺S53に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部5131,5132,5133である。また、辺S54に沿う少なくとも1つの第1突出部は、1つの突出部5141,5142,5143である。各突出部5111〜5113,5121〜5123,5131〜5133,5141〜5143は、樹脂体30Aの各溝3111〜3113,3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143を形成する突出部である。
突出部5111,5112,5113は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S51との間に配置されている。突出部5121,5122,5123は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S52との間に配置されている。突出部5131,5132,5133は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S53との間に配置されている。突出部5141,5142,5143は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S54との間に配置されている。
底面形成面502Aは、平面形成面520Aに対して突出する、平面形成面520Aの各辺S61〜S64に沿う少なくとも1つの第2突出部を有する。各辺S61〜S64に沿う少なくとも1つの第2突出部は、複数、第2実施形態では3つの第2突出部である。即ち、辺S61に沿う少なくとも1つの第2突出部は、3つの突出部5211,5212,5213である。また、辺S62に沿う少なくとも1つの第2突出部は、3つの突出部5221,5222,5223である、また、辺S63に沿う少なくとも1つの第2突出部は、3つの突出部5231,5232,5233である。また、辺S64に沿う少なくとも1つの第2突出部は、3つの突出部5241,5242,5243である。各突出部5211〜5213,5221〜5223,5231〜5233,5241〜5243は、樹脂体30Aの各溝3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243を形成する突出部である。
突出部5211,5212,5213は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S61との間に配置されている。突出部5221,5222,5223は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S62との間に配置されている。突出部5231,5232,5233は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S63との間に配置されている。突出部5241,5242,5243は、金型軸1432、即ち仮想線C0と、辺S64との間に配置されている。
突出部5111,5112,5113のうち突出部5111は、辺S51の近傍に配置されている。突出部5121,5122,5123のうち突出部5121は、辺S52の近傍に配置されている。突出部5131,5132,5133のうち突出部5131は、辺S53の近傍に配置されている。突出部5141,5142,5143のうち突出部5141は、辺S54の近傍に配置されている。突出部5211,5212,5213のうち突出部5211は、辺S61の近傍に配置されている。突出部5221,5222,5223のうち突出部5221は、辺S62の近傍に配置されている。突出部5231,5232,5233のうち突出部5231は、辺S63の近傍に配置されている。突出部5241,5242,5243のうち突出部5241は、辺S64の近傍に配置されている。各突出部5111〜5113,5121〜5123,5131〜5133,5141〜5143は、対角線L51,L52と交差しない位置に配置されている。各突出部5211〜5213,5221〜5223,5231〜5233,5241〜5243は、対角線L61,L62と交差しない位置に配置されている。
第2実施形態のポリゴンミラーの製造方法は、第1実施形態と同様であるため、省略する。第2実施形態では、樹脂体30Aの側面351〜354における樹脂密度を均一にするために、上述の突出部を有する金型140Aを用いて樹脂体30Aを成形する。樹脂体30Aの天面301A及び底面302Aにおいて、対角線L11,L12,L21,L22と交差しない溝により、側面351〜354における方向X1〜X4の中央部近傍の表面積が増える。これにより、側面351〜354における方向X1〜X4の中央部の冷却固化が促進され、側面351〜354における方向X1〜X4の端部と中央部との樹脂の固化速度の差が小さくなる。これにより、側面351〜354における方向X1〜X4の端部と中央部との樹脂の密度差を低減することができ、側面351〜354の方向X1〜X4の形状誤差を低減することができる。これにより、樹脂体30Aの側面351〜354の形状精度が高まる。
第2実施形態では、樹脂体30Aの各溝3111〜3113,3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143は、各溝が沿う各辺S11〜S14に平行に直線状に延びる溝である。同様に、樹脂体30Aの各溝3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243は、各溝が沿う各辺S21〜S24に平行に直線状に延びる溝である。即ち、金型140Aの各突出部5111〜5113,5121〜5123,5131〜5133,5141〜5143は、各突出部が沿う各辺S51〜S54に平行に直線状に延びる突出部である。同様に、金型140Aの各突出部5211〜5213,5221〜5223,5231〜5233,5241〜5243は、各突出部が沿う各辺S61〜S64に平行に直線状に延びる突出部である。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
第2実施形態では、樹脂体30Aを方向Z1に視て、1辺S11に沿う各溝3111〜3114と1辺S21に沿う各溝3211〜3214とが重なり合う。また、樹脂体30Aを方向Z1に視て、1辺S12に沿う各溝3121〜3124と1辺S22に沿う各溝3221〜3224とが重なり合う。また、樹脂体30Aを方向Z1に視て、1辺S13に沿う各溝3131〜3134と1辺S23に沿う各溝3231〜3234とが重なり合う。また、樹脂体30Aを方向Z1に視て、1辺S14に沿う各溝3141〜3144と1辺S24に沿う各溝3241〜3244とが重なり合う。即ち、型締めされた金型140Aを方向Z5に視て、1辺S51に沿う各突出部5111〜5114と1辺S61に沿う各突出部5211〜5214とが重なり合う。また、型締めされた金型140Aを方向Z5に視て、1辺S52に沿う各突出部5121〜5124と1辺S62に沿う各突出部5221〜5224とが重なり合う。また、型締めされた金型140Aを方向Z5に視て、1辺S53に沿う各突出部5131〜5134と1辺S63に沿う各突出部5231〜5234とが重なり合う。また、型締めされた金型140Aを方向Z5に視て、1辺S54に沿う各突出部5141〜5144と1辺S64に沿う各突出部5241〜5244とが重なり合う。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
また、第2実施形態では、樹脂体30Aは、複数の辺の各々に沿う複数の溝を有するため、溝を形成することによる樹脂体30Aの剛性低下を抑制することができる。これにより、ポリゴンミラーをスキャナモータ1に組み込んで回転駆動させたときの各側面351〜354の変形を抑制することができる。
また、第2実施形態では、各溝3111〜3113,3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143の深さが同じであり、深さをD1とする。また、各溝3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243の深さが同じであり、深さをD2とする。第2実施形態では、溝3111〜3113の深さD1と溝3211〜3213の深さD2とが同じである。また、溝3121〜3123の深さD1と溝3221〜3223の深さD2とが同じである。また、溝3131〜3133の深さD1と溝3231〜3233の深さD2とが同じである。また、溝3141〜3143の深さD1と溝3241〜3243の深さD2とが同じである。深さD1,D2は、例えば0.4mmである。これにより、各側面351〜354における各方向X1〜X4の固化速度が均一となり、各側面351〜354の形状精度が更に高まる。
樹脂体30Aの各辺S11〜S14,S21〜S24の長さLは、10mm以上30mm以下であるのが好ましく、例えば14.1mm、外接円の直径にしてφ20mmが好ましい。また、樹脂体30Aの厚みZは、0.5mm以上10mm以下であるのが好ましく、例えば2mmが好ましい。
また、貫通孔16と天面301A側の各溝3113〜3143との間には、樹脂の注入口である4つのゲート571〜574に対応するゲート痕171〜174がある。各ゲート痕171〜174と貫通孔16との距離は同一である。また、各側面351〜354と各ゲート痕171〜174との相対位置は一致している。各側面351〜354と各ゲート痕171〜174とは、仮想線C0に対して回転対称である。
各溝3111〜3113,…,3141〜3143の側壁面及び各溝3211〜3213,…,3241〜3243の側壁面は、各側面351〜354を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。溝3111〜3113,3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143,3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243の構成は、略同一であるため、溝3111,3211について具体的に説明する。
溝3111は、辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びるように形成されている。溝3111は、側面351に沿う一対の側壁面3111,3112を有する。各側壁面3111,3112が、側面351を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。また、溝3211は、辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びるように形成されている。溝3211は、側面351に沿う一対の側壁面3211,3212を有する。各側壁面3211,3212が、側面351を基準に、抜き勾配となるように所定角度θで傾斜しているのが好ましい。
ここで、溝3111が辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びるとは、溝3111の一対の側壁面3111,3112のうち、少なくとも側壁面3111が辺S11と平行に辺S11に沿って直線状に延びることである。溝3211についても同様であり、溝321が辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びるとは、溝3211の一対の側壁面3211,3212のうち、少なくとも側壁面3111が辺S21と平行に辺S21に沿って直線状に延びることである。他の溝についても同様である。
所定角度θは、樹脂体30Aの冷却性、樹脂体30Aの離型の容易性、及び樹脂体30Aの剛性に鑑みて、5度以上45度以下であるのが好ましい。所定角度θは、例えば30度である。所定角度θが5度よりも小さいと、離型工程において、離型される樹脂体30Aの変形が懸念される。また、所定角度が45度よりも大きいと、溝3111,3211において最も深い部分が、側面351から遠ざかることになるので、側面351の冷却効果が低い。
方向Z1に視て重なり合う溝3111〜3113,…,3141〜3143と溝3211〜3213,…,3241〜3243との間の樹脂体30Aの厚みをTとする。各溝3111,3112,3113の幅を、各W1,W2,W3とする。複数の溝3111,3112,3113の幅の合計をWとする。W=W1+W2+W3である。溝3121〜3123,3131〜3133,3141〜3143,3211〜3213,3221〜3223,3231〜3233,3241〜3243についても同様である。各側面351〜354の形状精度と、樹脂体30Aの剛性とに鑑みて、厚みTと溝幅の合計Wとは、1≦W/T≦2.5の関係を満たすのが好ましい。
溝幅の合計Wが狭い、即ちW/T<1であると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、溝幅の合計Wが広い、即ち2.5<W/Tであると、樹脂体30Aの剛性低下が顕著となる。同様に、厚みTが厚い、即ちW/T<1であると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、厚みTが薄い、即ち2.5<W/Tであると、樹脂体30Aの剛性低下が顕著となる。
厚みZが2.0mmであり、かつ深さD1及び深さD2が各々0.4mmであれば、厚みTは1.2mmである。厚みTを1.2mm、各溝幅W1,W2,W3を0.6mm、即ち溝幅の合計Wを1.8mmとしたとき、厚みTに対する溝幅の合計Wの比W/Tは、1.5(=1.8/1.2)mmとなり、1≦W/T≦2.5の関係を満たす。
溝3111〜3113のうち辺S11に最も近い溝は、溝3111である。溝3121〜3123のうち辺S12に最も近い溝は、溝3121である。溝3131〜3133のうち辺S13に最も近い溝は、溝3131である。溝3141〜3143のうち辺S14に最も近い溝は、溝3141である。溝3211〜3213のうち辺S21に最も近い溝は、溝3211である。溝3221〜3223のうち辺S22に最も近い溝は、溝3221である。溝3231〜3233のうち辺S23に最も近い溝は、溝3231である。溝3241〜3243のうち辺S24に最も近い溝は、溝3241である。
溝3111と辺S11との間隔、溝3121と辺S12との間隔、溝3131と辺S13との間隔、溝3141と辺S14との間隔の各々をDとする。また、溝3211と辺S21との間隔、溝3221と辺S22との間隔、溝3231と辺S23との間隔、溝3241と辺S24との間隔の各々をDとする。各側面351〜354の形状精度と、樹脂体30Aの剛性とに鑑みて、厚みTと間隔Dとは、0.3≦D/T≦1の関係を満たすのが好ましい。間隔Dが広い、即ち1<D/Tであると、冷却工程において、各側面351〜354の中央部における冷却効果が小さい。逆に、間隔Dが狭い、即ちD/T<0.3であると、樹脂体30Aの剛性低下が顕著となる。
厚みTを1.2mm、間隔Dを0.5mmとしたとき、厚みTに対する間隔Dの比D/Tは、0.42(=0.5/1.2)mmとなり、0.3≦D/T≦1の関係を満たす。
図13(a)〜図13(d)は、第2実施形態に係るシミュレーション結果を示すグラフである。図13(a)は、比W/Tと、側面351の温度差との関係を示すグラフである。図13(b)は、比W/Tと、樹脂体30Aを回転させたときの側面351の変形との関係を示すグラフである。図13(c)は、比D/Tと、側面351の温度差との関係を示すグラフである。図13(d)は、比D/Tと、樹脂体30Aを回転させたときの側面351の変形との関係を示すグラフである。
図13(a)及び図13(c)に示すグラフにおける縦軸は、側面351における方向X1の中央部と端部との温度差を示し、溝がない比較例の樹脂体の側面における中央部と端部との温度差を1とした比で示している。
図13(b)及び図13(d)に示すグラフにおける縦軸は、側面351における方向X1の中央部に対する端部の変位量を示し、溝がない比較例の樹脂体の側面における中央部に対する端部の変位量を1とした比で示している。
図13(a)に示すグラフから、比W/Tが大きいほど、即ち厚みTに対して溝幅の合計Wが広いほど、冷却工程における温度差が低減されることがわかる。一方、図13(b)に示すグラフから、比W/Tが大きいほど、即ち溝幅の合計Wが広いほど、樹脂体30Aを回転させた時の変位量が大きくなる。
以上のことから、側面351における温度差を低減し、側面351における変位量を低減するには、1≦W/T≦2.5を満たすのが好ましく、1.5≦W/T≦2を満たすのがより好ましい。また、第1実施形態の図9(b)に示すグラフと第2実施形態の図13(b)に示すグラフとを比較すると、図13(b)に示すグラフの方が、図9(b)に示すグラフよりも、比W/Tの変化に対する変位量の変化が小さい。つまり、1つの辺に沿う溝の数が1本の場合よりも、複数本の場合の方が、比W/Tの増加に伴う回転駆動時の樹脂体の変形量の増加を抑制することができる。
図13(c)に示すグラフから、比D/Tが小さいほど、即ち厚みTに対して間隔Dが狭いほど、冷却工程における温度差が低減されることがわかる。一方、図13(d)に示すグラフから、比D/Tが小さいほど、即ち厚みTに対して間隔Dが狭いほど、変位量が大きくなる。
以上のことから、側面351における温度差を低減し、側面351における変位量を低減するには、0.3≦D/T≦1を満たすのが好ましく、0.4≦D/T≦0.5を満たすのがより好ましい。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
上述の実施形態では、ポリゴンミラーの樹脂体が4つの側面を有する四角柱である場合について説明したが、これに限定するものではない。樹脂体は、4つ以上の側面を有する角柱であればよい。特に、樹脂体は、四角柱、五角柱、又は六角柱であるのが好ましい。
また、上述の実施形態では、樹脂体の天面及び底面の外形が正四角形、つまり各辺の長さが同一である場合について説明したが、これに限定するものではない。天面及び底面が四角形以上の多角形であればよく、各辺の長さが異なっていてもよい。ただし、画像形成装置においては、正多角形であるのが好ましい。
また、上述の実施形態では、天面及び底面の両方が溝を有する場合について説明したが、天面及び底面のいずれか一方のみが、溝を有する場合であってもよい。ただし、上述の実施形態で説明したように、天面及び底面の両方が溝を有するのが好ましい。
また、上述の実施形態では、1辺に沿う溝が、当該1辺と平行である場合について説明したが、これに限定するものではない。また、溝は、全体に亘って直線状になっていなくてもよく、一部分、例えば長さ方向の中央部のみが直線状であってもよい。その際、溝の長さ方向の端部は、湾曲していてもよい。
また、上述の第2実施形態では、好適な例として各辺に沿う溝の数が3つの場合について説明したが、これに限定するものではなく、各辺に沿う溝の数は2つ以上であればよい。
3…ポリゴンミラー、30…樹脂体、31…反射膜、301…天面(第1底面)、302…底面(第2底面)、310…平面(第1平面)、311…溝(第1溝)、312…溝(第1溝)、313…溝(第1溝)、314…溝(第1溝)、320…平面(第2平面)、321…溝(第2溝)、322…溝(第2溝)、323…溝(第2溝)、324…溝(第2溝)、351〜354…側面
Claims (20)
- 第1底面、第2底面及び側面を含む角柱状の樹脂体と、
前記側面に設けられた反射膜と、を備え、
前記第1底面は、外形が多角形の第1平面と、前記第1平面に対して凹み、前記第1平面の対角線と交差しないように配置された、前記第1平面の各辺に沿う少なくとも1つの第1溝と、を有する、
ことを特徴とするポリゴンミラー。 - 前記第2底面は、外形が多角形の第2平面と、前記第2平面に対して凹み、前記第2平面の対角線と交差しないように配置された、前記第2平面の各辺に沿う少なくとも1つの第2溝と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の各辺に沿う前記少なくとも1つの第1溝は、1つの第1溝であり、
前記第2平面の各辺に沿う前記少なくとも1つの第2溝は、1つの第2溝である、
ことを特徴とする請求項2に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の各辺に沿う前記1つの第1溝は、当該1つの第1溝が沿う前記第1平面の辺に平行に直線状に延びる溝であり、
前記第2平面の各辺に沿う前記1つの第2溝は、当該1つの第2溝が沿う前記第2平面の辺に平行に直線状に延びる溝である、
ことを特徴とする請求項3に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て、前記第1平面の1辺に沿う前記1つの第1溝と、前記第2平面の1辺に沿う前記1つの第2溝とが重なり合う、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の1辺に沿う前記1つの第1溝の深さと、前記第2平面の1辺に沿う前記1つの第2溝の深さが同じである、
ことを特徴とする請求項5に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て重なり合う前記1つの第1溝と前記1つの第2溝との間の前記樹脂体の厚みをT、前記第1平面に垂直な方向に視て重なり合う前記1つの第1溝及び前記1つの第2溝の各々の溝幅をWとしたとき、
1≦W/T≦2.5
を満たす、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て重なり合う前記1つの第1溝と前記1つの第2溝との間の前記樹脂体の厚みをT、前記1つの第1溝と当該1つの第1溝が沿う前記第1平面の辺との間隔、及び前記1つの第2溝と当該1つの第2溝が沿う第2平面の辺との間隔の各々をDとしたとき、
0.3≦D/T≦1
を満たす、
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の各辺に沿う前記少なくとも1つの第1溝は、当該少なくとも1つの第1溝が沿う前記第1平面の辺と直交する方向に並んで配置された複数の第1溝であり、
前記第2平面の各辺に沿う前記少なくとも1つの第2溝は、当該少なくとも1つの第2溝が沿う前記第2平面の辺と直交する方向に並んで配置された複数の第2溝である、
ことを特徴とする請求項2に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の各辺に沿う前記複数の第1溝は、当該複数の第1溝が沿う前記第1平面の辺に平行に直線状に延びる溝であり、
前記第2平面の各辺に沿う前記複数の第2溝は、当該複数の第2溝が沿う前記第2平面の辺に平行に直線状に延びる溝である、
ことを特徴とする請求項9に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て、前記第1平面の1辺に沿う前記複数の第1溝と、前記第2平面の1辺に沿う前記複数の第2溝とが重なり合う、
ことを特徴とする請求項9又は10に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面の1辺に沿う前記複数の第1溝の各々の深さと、前記第2平面の1辺に沿う前記複数の第2溝の各々の深さが同じである、
ことを特徴とする請求項11に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て重なり合う前記複数の第1溝と前記複数の第2溝との間の前記樹脂体の厚みをT、前記複数の第1溝の幅の合計、及び前記複数の第2溝の幅の合計の各々をWとしたとき、
1≦W/T≦2.5
を満たす、
ことを特徴とする請求項11又は12に記載のポリゴンミラー。 - 前記第1平面に垂直な方向に視て重なり合う前記複数の第1溝と前記複数の第2溝との間の前記樹脂体の厚みをT、前記第1平面の1辺と、前記複数の第1溝のうち当該複数の第1溝が沿う前記第1平面の1辺に最も近い第1溝との間隔、及び前記第2平面の1辺と、前記複数の第2溝のうち当該複数の第2溝が沿う前記第2平面の1辺に最も近い第2溝との間隔の各々をDとしたとき、
0.3≦D/T≦1
を満たす、
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のポリゴンミラー。 - 請求項1乃至14のいずれか1項に記載のポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動源と、を備える、
ことを特徴とする光偏向器。 - 光源と、
前記光源から出射された光を偏向する請求項15に記載の光偏向器と、を備える、
ことを特徴とする光走査装置。 - シートに画像を形成する画像形成部を備え、
前記画像形成部が、
像担持体と、
前記像担持体の表面を光で走査する請求項16に記載の光走査装置と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 第1底面形成面、第2底面形成面及び側面形成面を含み、前記第1底面形成面、前記第2底面形成面及び前記側面形成面で角柱状のキャビティを画成する金型であって、
前記第1底面形成面は、外形が多角形の第1平面形成面と、前記第1平面形成面に対して突出し、前記第1平面形成面の対角線と交差しないように配置された、前記第1平面形成面の各辺に沿う少なくとも1つの第1突出部と、を有する、
ことを特徴とする金型。 - 前記第2底面形成面は、外形が多角形の第2平面形成面と、前記第2平面形成面に対して突出し、前記第2平面形成面の対角線と交差しないように配置された、前記第2平面形成面の各辺に沿う少なくとも1つの第2突出部と、を有する、
ことを特徴とする請求項18に記載の金型。 - ポリゴンミラーに用いる樹脂体を製造する製造方法であって、
請求項18又は19に記載の金型の前記キャビティに溶融樹脂を射出する工程と、
前記金型に射出された前記溶融樹脂を、前記金型の内部で冷却して固化させることで、前記樹脂体を形成する工程と、
前記金型から前記樹脂体を離型させる工程と、を備える、
ことを特徴とする製造方法。
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