JP3351126B2 - 合成樹脂製ポリゴンミラー及びその射出成形型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザープリンターや
複写機等の画像形成装置に用いられる合成樹脂製ポリゴ
ンミラー及びその射出成形型に係り、詳しくは、画像形
成装置の感光体表面を画像情報に応じて露光し、感光体
表面に所望の静電潜像を形成する光走査装置に利用され
る合成樹脂製ポリゴンミラー及びその射出成形型に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリゴンミラー１は、図１０に示
すように、多角柱形状に形成され、その上面の中心から
下面の中心までを貫通する円筒形状の中心孔４と、その
外側面に複数個の反射面３とを有する。

【０００３】そして、例えば、図９に示すように、上記
ポリゴンミラー１は、回転軸に取り付けられた台座１１
と板ばね１２とで挟持されることで該回転軸２に対して
固定され、上記モータ１３の駆動により回転軸と共に回
転される。また、光走査装置は、例えば、図９に示すよ
うに、光ビームを発する半導体レーザー１４と、該光ビ
ームを平行光束に変換するコリメータレンズ１５と、該
平行光束の光ビームを回転しながら偏向して等角速度の
平行光束に変換するポリゴンミラー１と、該等角速度の
平行光束を等線速度に変換して集束するｆθレンズ１６
と、その集束する光ビームを感光体ドラム１８の方向に
反射する平面ミラー１７とから構成されている。なお、
図内の破線は光ビームの経路を示している。更に、上記
感光体ドラム１８よりもポリゴンミラー１の回転方向上
流側に図示外の受光素子を配設し、その受光素子に上記
光ビームが入射するタイミングから一定時間の後に１走
査分の画像情報を光ビームに重畳することで、上記感光
体ドラム１８の回転軸方向の走査を行う（以下、主走査
とよぶ）。そして、例えば図１１（ａ）に示す４つの反
射面３を有するポリゴンミラー１の場合には、ポリゴン
ミラーが１回転する間に４本の主走査が行われ、ポリゴ
ンミラー１が複数回回転して感光体ドラム１８上に所望
の静電潜像が形成される（図１１（ｂ）を参照）。な
お、画像情報は、１主走査分毎に時系列的に光ビームに
重畳され、上記ポリゴンミラー１が回転しながら該光ビ
ームを偏向することで主走査方向に並んだ複数の画素と
して該感光体ドラム１８上に結像する。

【０００４】従来、このようなポリゴンミラーにはアル
ミ材が用いられ、ダイヤモンド工具により外側面等を旋
削して上述した形状に形成すると共に、各外側面に反射
膜と保護膜又は保護膜のみを塗布して反射面を形成して
いた。しかしながら、ポリゴンミラーには、中心孔の真
円度、内径、あるいは、各反射面の表面粗さ、平面度、
回転軸に対する傾き、回転軸に対する距離、更に、それ
らのパラメータの反射面間の誤差、隣接する反射面のそ
れぞれの垂線がなす中心角等に高い精度が要求されるの
で、加工精度を上げるためにアルミ材の旋削加工に非常
に長い時間を必要とした。

【０００５】そこで、ポリカーボネート、ポリメチルメ
タクリレート、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた
射出成形法あるいは射出圧縮成形法によってポリゴンミ
ラーを形成し、その外側面にアルミ、金、銅等の金属を
真空蒸着法でコーティングして反射面を形成するポリゴ
ンミラーの製造方法が特開平４−１７６６２２号公報に
提案されている。そして、この方法では、金型の表面粗
さがポリゴンミラーに転写されるので、ポリゴンミラー
の反射面に対応する成型金型の型面を反射面に要求され
る表面粗さ精度以上の鏡面に仕上げておけば、旋削加工
を行うことなく容易に所要の表面粗さ精度の反射面をポ
リゴンミラーに形成することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記合
成樹脂製ポリゴンミラーは成型金型から取り出された後
の冷却により収縮する。この為、その収縮量を見込んで
成形金型を形成して、例えば中心孔の真円度や内径を上
記アルミ材と同等の精度に仕上げることは困難である。
従って、図１２（ａ）に示すように、中心孔４とモータ
の回転軸２との間には隙間が形成され易い。また、合成
樹脂は金属に比べて線膨張係数が大きいため、モータの
発熱が回転軸を介して上記ポリゴンミラー１に伝わる
と、該回転軸２よりも中心孔４の方が膨張し、上記中心
孔４とモータの回転軸２との間の隙間は広がってしま
う。そして、中心孔４とモータの回転軸３との間に隙間
が形成されると、ポリゴンミラー１は偏心した状態で回
転し、振動を伴って回転するので、画像情報が重畳され
た光ビームがポリゴンミラー１に入射されるタイミング
における該光ビームに対してなす角度が各反射面３毎に
異なってしまう。その結果、図１２（ｂ）に示すよう
に、光ビームの感光体１８上の結像位置が反射面３毎に
主走査方向にずれてしまい、感光体１８上に形成される
静電潜像は乱れてしまう。

【０００７】そこで、中心孔を単なる円筒形状に形成す
るのではなく、該円筒形状の中心孔に多数の突起を連接
して配列して、従来上記中心孔に駆動モータの回転軸を
圧入した際に生じていた反射面の弾性変形を防止しなが
ら、中心孔に回転軸を圧入する合成樹脂製ポリゴンミラ
ーが実開平１−１２８３２０号公報に開示されている。

【０００８】しかしながら、上記ポリゴンミラーを上方
から見て、各反射面と回転中心とを結んで想定される三
角形の中には連接した複数個の突起が位置する（以下、
これらの突起をその反射面に対応する突起とよぶ）。ま
た、合成樹脂は冷却される時に厚みのある部位の方向に
薄い部位が引っ張られるようにして収縮するので、反射
面に対応して複数の突起が連接されている場合、各反射
面には冷却されると突起の配列に応じた局所的な湾曲が
連続して形成され、反射面全体が波打った面形状になっ
てしまう。そして、波打った面形状の反斜面は、反斜面
が平面である場合とは異なる方向に光ビームを反射し、
また、その異なり方も光ビームを偏向する部位によって
異なるため、感光体上に結像する画素の主走査方向の並
びには上記面形状の波打ち具合に応じた疎密が生じた
り、感光体上に結像する画素に濃度むらが生じ、感光体
上に形成される静電潜像は乱れてしまう。

【０００９】また、反射面に対応する突起の数が各反射
面毎に異なっているので、上記各反射面の面形状は反射
面毎に異なった波打ち方をしており、画像情報が重畳さ
れた光ビームがポリゴンミラーに入射されるタイミング
における該光ビームに対して反射面がなす角度が各反射
面毎に異なってしまう。その結果、光ビームの感光体上
の結像位置が反射面毎に主走査方向にずれてしまい、感
光体上に形成される静電潜像は乱れてしまう。

【００１０】従って、本発明の目的は、回転駆動軸と隙
間を生じることなく嵌合すると共に、各反射面の面形状
が揃っている合成樹脂製のポリゴンミラー及びその射出
成形型を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、光
ビームを反射する複数の反射面を連ねた多角形状に形成
されると共に、回転駆動軸が適合する中心孔が形成され
た合成樹脂製ポリゴンミラーにおいて、上記中心孔の内
径を上記回転駆動軸の外形よりも大きく形成すると共
に、上記中心孔の内周面には上記回転駆動軸に当接する
複数個の突起を上記反射面の分割角度毎に配設した合成
樹脂製ポリゴンミラーである。

【００１２】また、本発明の合成樹脂製ポリゴンミラー
を製造するための射出成形型は、溶融樹脂のスプルが形
成された固定型と、型締めした際に上記固定型と相俟っ
てキャビティを形成する可動型と、上記スプルに対向し
て上記可動型からキャビティに突出してゲートを形成す
ると共に、上記ポリゴンミラーの中心孔に形成される突
起に対応した凹溝が外周面に形成され、且つ、上記固定
型に向けて進退自在に配設されて、進出した際には上記
固定型のスプルと嵌合して上記ゲートを切断するコアピ
ンとから構成される。

【００１３】本発明において、上記突起は、その先端部
が上記駆動回転軸に当接する高さを有すればよく、例え
ば、先端部に上記回転駆動軸に当接する凹面が形成され
ていても、先端部が鋭利に尖っていてもよい。また、上
記突起の駆動回転軸方向の幅は、中心孔内周面の全幅に
亘って形成されていても、ポリゴンミラーの上面近傍及
び／又は下面近傍が面取りされていてもよい。

【００１４】そして、複数の突起は反射面の分割角度、
つまり３６０°を反射面の数で割った角度毎に中心孔の
内周面に並べて配設されていればよく、例えば、反射面
と直交し且つ回転中心を含む平面が中心孔の内周面と交
わる部位に各突起が配設されていても、また、互いに隣
り合う２つの反射面の交線と回転中心とを含む平面が中
心孔の内周面と交わる部位に各突起が配設されていても
よい。前者の場合には、反射面が上記平面と交わる部
位、つまり反射面の中央部に対応する位置だけに突起が
形成されることになる。その為、射出成型後にポリゴン
ミラーが収縮した時、突起の影響により反射面に湾曲が
生じたとしても、各反斜面はその中央部を中心として左
右が対称な面形状に形成される。また、後者の場合に
は、突起が各角部にだけ対応して形成され、各反射面に
対応する位置に形成されないので、射出成型後にポリゴ
ンミラーが収縮しても、前者の場合と比べて突起の影響
による反射面の湾曲が生じ難い。

【００１５】また、上記中心孔は、その内径が上記回転
駆動軸の外周よりも大きく形成されていればよく、円筒
形状に形成されていても、ポリゴンミラーの外形と相似
する多角形状に形成されると共に、互いに対応する中心
孔の角部とポリゴンミラーの外形の角部とが回転中心を
含む同一平面上に位置する形状に形成されてもよい。後
者の場合には、反射面とそれに対向する中心孔の内周面
との間の厚みが均一なるので、射出成型後にポリゴンミ
ラーが収縮した時、上記均一な厚みの部分は等しく収縮
し、反斜面全体の湾曲を抑えることができる。

【００１６】

【作用】本発明のポリゴンミラーは、中心孔の内径を上
記回転駆動軸の外形よりも大きく形成すると共に、上記
中心孔の内周面に上記回転駆動軸に当接する複数個の突
起を配設したので、上記突起の先端を上記回転駆動軸に
当接させて該駆動軸にしっかりと嵌合する。また、各突
起を反射面の分割角度毎に配設し、つまり各反射面に対
して同じ位置関係になるように突起を配設した。その
為、射出成型後にポリゴンミラーが収縮して突起の影響
が反射面に生じても、各反斜面には突起の影響が同じよ
うに作用するので、各反射面は同じ面形状に形成され
る。

【００１７】更に、本発明の射出成形型によれば、コア
ピンの外周面に上記ポリゴンミラーの突起に対応した凹
溝を形成したため、本発明のポリゴンミラーを容易に一
体成形で形成することができる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。

【００１９】実施例１ 本実施例に係るポリゴンミラー１は、図１（ａ）に示す
ように、無機物質充填材を含有しないポリカーボネート
樹脂からなり、光ビームを反射する４面の反射面３を連
ねた４角形状に形成されると共に、モータの回転軸の外
形よりも大きい内径に形成された中心孔４と、上記中心
孔の内周面６上に９０°毎に設けられ、上記回転軸に当
接する４個の突起５とを有する。また、具体的には、こ
のポリゴンミラー１は、モータの回転軸方向の高さ４ｍ
ｍ、外接円直径が３２ｍｍの４角柱形状を有し、直径１
０ｍｍの円筒形状の中心孔４と、反射面３と直交し回転
軸の中心を含む平面が交わる上記中心孔４の内周面６の
各部位に配設された突起５とを有する。

【００２０】そして、４個の突起５を、それらの先端部
を結んで形成される内接円７（図１（ａ）の一点鎖線を
参照）の径がモータの回転軸の外径よりも小さくなる高
さに形成すると共に、上記中心孔４に回転軸を圧入する
ことで、ポリゴンミラー１をモータの回転軸に隙間無く
嵌合した。また、上記内接円７をモータの回転軸の外径
よりも１０〜１５μｍ程度小さくなるように形成したた
め、長時間連続使用したり、また、環境温度を−１０〜
７０°Ｃに変化させたりして中心孔の大きさを変化させ
ても、ポリゴンミラー１はモータの回転軸に隙間無く嵌
合していた。更に、各突起５は、回転軸が圧入された際
に反射面３に歪みが生じないように、上記回転軸２との
接触面積が少なくなる曲面形状に形成されている。ま
た、図１（ｂ）に示すように、各突起５の上記回転軸方
向の一端には圧入し易いように面取りが施されている。

【００２１】上記ポリゴンミラー１は、射出圧縮成形法
により形成し、また、反射面３の反射効率を向上するた
めに、各反射面３にアンダーコート膜、Ｃｕ膜、ＳｉＯ
２膜を順次積層した。

【００２２】上記射出圧縮成形法には、図５に示すよう
に、内部空間２０に溶融状態にある上記ポリカーボネー
ト樹脂を保持し、それを射出するスクリュ２１を有する
加熱シリンダ２２と、成形金型とを有する射出圧縮成形
装置を使用する。上記成形金型は、加熱シリンダ２２か
ら射出された上記樹脂を成型する４角柱形状のキャビテ
ィ２３、該キャビティ２３内に進退する圧縮コア２４及
びコアピン２５を有する可動側金型２６と、それらの間
に固定して配設され、中心にゲートとなる孔２７を有す
るスプルブシュ２８を有する固定側金型２９とからな
る。ここでは、上記コアピン２５は、図６に示すよう
に、円柱形状の側面にその柱軸方向に伸在する４本のＵ
溝２５ａを９０°毎に４本形成した形状である。また、
上記スプルブシュ２８は、その一側面側に、円筒形状の
孔と、その側面９０°毎に４本の突起２８ａとが形成し
てあり、その部分に上記コアピン２５の先端が嵌合する
ようになっている（図７を参照）。

【００２３】更に、上記射出圧縮成形法の工程を説明す
ると、先ず、図８に示すように、可動側金型２６のキャ
ビティ２３側を固定側金型２９に密着させた後（図８
（ａ）を参照）、加熱シリンダ２２内の溶融状態にある
上記ポリカーボネート樹脂を射出してゲート２７から該
キャビティ２３内に充填する。このとき、コアピン２５
は、幅８ｍｍで厚さ０．２ｍｍのゲートを形成する為
に、その先端がキャビティ２３内に突出した状態になっ
ている（図８（ｂ）を参照）。次に、コアピン２５をス
プルブシュ２８に嵌合するまで移動して、ゲート２７を
遮断する（図８（ｃ）を参照）。更に、圧縮コア２４を
所定量だけ移動してキャビティ２３に充填された溶融状
態の合成樹脂を圧縮して、可動側金型２６の表面に施し
た鏡面を合成樹脂表面に転写する（図８（ｄ）を参
照）。最後に、上記ポリカーボネート樹脂が冷却される
のを待ってから、可動側金型２６を固定側金型２から離
し、圧縮コア２５を更に移動し、キャビティ２３から成
形体を離脱させてポリゴンミラー１の成形工程を終了す
る。これにより、コアピンのＵ溝に対応する突起５が形
成された中心孔４を有するポリゴンミラー１を成形する
ことができた。なお、これらコアピン２５とスプルブシ
ュ２８の形状を変えて任意の中心孔４形状及び突起５形
状を形成することができる。

【００２４】このようにして成形した上記ポリゴンミラ
ー１は、射出成形後にポリゴンミラー１が収縮しても、
各反射面はその中央部を中心として左右が対称に湾曲し
た面形状に形成されており、また、反射面毎の面形状も
揃っていた。

【００２５】そして、上記ポリゴンミラー１を使用して
画像形成を行ったところ、各反射面３による感光体上の
主走査方向の結像位置を揃えることができ、良好な静電
潜像を形成することができた。

【００２６】実施例２ 図２に示すように、上記４個の突起５を、互いに隣り合
う２つの反射面３の交線と回転中心とを含む平面が交わ
る部位に配設した以外は実施例１と同様である。そし
て、本実施例のポリゴンミラーは、突起５を角部に対応
させて配設しているので、実施例１のポリゴンミラーが
有する上記効果に加え、射出成型後にポリゴンミラーが
収縮しても、実施例１のものよりも突起の影響による反
射面の湾曲が少なかった。また、上記ポリゴンミラー１
を使用して画像形成を行ったところ、各反射面３による
感光体上の主走査方向の結像位置を揃えることができ、
良好な静電潜像を形成することができた。

【００２７】実施例３ 図３に示すように、中心孔４が、ポリゴンミラー１の外
形と相似する４角形状に形成されると共に、互いに対応
する中心孔４の角部とポリゴンミラー１の外形の角部と
が回転中心を含む同一平面上に位置するように形成した
以外は実施例２と同様である。そして、本実施例のポリ
ゴンミラーは、反射面とそれに対向する中心孔の内周面
との間の厚みを均一に形成しているので、実施例２のポ
リゴンミラーが有する上記効果に加え、射出成型後にポ
リゴンミラーが収縮しても、上記均一な厚みの部分が等
しく収縮し、実施例２のものよりも反斜面全体の湾曲が
少なかった。また、上記ポリゴンミラー１を使用して画
像形成を行ったところ、各反射面３による感光体上の主
走査方向の結像位置を揃えることができ、良好な静電潜
像を形成することができた。

【００２８】なお、例えば、図４（ａ）に示すように、
ポリゴンミラー１を６角柱形状に形成したり、中心孔４
を６角形に形成したり、図４（ｂ）に示すように、上記
突起５の形状を先端が鋭利な３角形形状に形成したり、
あるいは、図４（ｃ）に示すように、上記突起５の形状
を４角形形状に形成したりしても、また、上記突起５の
面取りをしなくてもこれらの結果に変わりがなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の合成樹脂
製のポリゴンミラーは、中心孔の内周面上に突起を設け
たので、回転駆動軸と隙間を生じることなく嵌合する。
また、各反射面に対して同じ位置関係になるように突起
を配設したので、射出成型後にポリゴンミラーが収縮し
て突起の影響が反射面に生じても、各反斜面には突起の
影響が同じように作用するので、各反射面の形状を揃え
ることができる。

【００３０】また、本発明の射出成形型によれば、コア
ピンの外周面に上記ポリゴンミラーの突起に対応した凹
溝を形成したため、本発明のポリゴンミラーを容易に一
体成形で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係るポリゴンミラーの上
面図（ａ）と側面図（ｂ）。

【図２】 本発明の実施例２に係るポリゴンミラーの上
面図。

【図３】 本発明の実施例３に係るポリゴンミラーの上
面図。

【図４】 本発明の実施例を変形したポリゴンミラーの
上面図。

【図５】 本発明の射出圧縮成形型と加熱シリンダの要
部断面図。

【図６】 本発明の射出圧縮成形型に組み込まれたコア
ピンの斜視図。

【図７】 本発明の射出圧縮成形型に組み込まれたスプ
ルブシュの斜視図。

【図８】 本発明の射出圧縮成形型による射出圧縮成形
工程図。

【図９】 従来のポリゴンミラーの斜視図。

【図１０】 光走査装置の模式図。

【図１１】 （ａ）理想的なポリゴンミラーの上面図及
び（ｂ）そのポリゴンミラーによる主走査の感光体ドラ
ム上の結像位置。

【図１２】 （ａ）中心孔と回転軸との間に隙間が生じ
たポリゴンミラーの上面図及び（ｂ）そのポリゴンミラ
ーによる主走査の感光体ドラム上の結像位置。

【符号の説明】

１：ポリゴンミラー、３：反射面、４：中心孔、５：突
起、６：内周面。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを反射する複数の反射面を連ね
   た多角形状に形成されると共に、回転駆動軸が適合する
   中心孔が形成された合成樹脂製ポリゴンミラーにおい
   て、上記中心孔の内径を上記回転駆動軸の外形よりも大
   きく形成すると共に、上記中心孔の内周面には上記回転
   駆動軸に当接する複数個の突起を上記反射面の分割角度
   毎に配設したことを特徴とする合成樹脂製ポリゴンミラ
   ー。
2. 【請求項２】 各突起は、反射面と直交し且つ回転中心
   を含む平面上に位置していることを特徴とする請求項１
   記載の合成樹脂製ポリゴンミラー。
3. 【請求項３】 各突起は、互いに隣り合う２つの反射面
   の交線と回転中心とを含む平面上に位置していることを
   特徴とする請求項１記載の合成樹脂製ポリゴンミラー。
4. 【請求項４】 中心孔はポリゴンミラーの外形と相似す
   る多角形状に形成され、互いに対応する中心孔の角部と
   ポリゴンミラーの外形の角部とが回転中心を含む同一平
   面上に位置していることを特徴とする請求項１記載の合
   成樹脂製ポリゴンミラー。
5. 【請求項５】 請求項１記載の合成樹脂製ポリゴンミラ
   ーを製造するための射出成形型であって、溶融樹脂のス
   プルが形成された固定型と、型締めした際に上記固定型
   と相俟ってキャビティを形成する可動型と、上記スプル
   に対向して上記可動型からキャビティに突出してゲート
   を形成すると共に、上記ポリゴンミラーの中心孔に形成
   される突起に対応した凹溝が外周面に形成され、且つ、
   上記固定型に向けて進退自在に配設されて、進出した際
   には上記固定型のスプルと嵌合して上記ゲートを切断す
   るコアピンとから構成されることを特徴とする射出成形
   型。