JPS6125131B2

JPS6125131B2 -

Info

Publication number: JPS6125131B2
Application number: JP52053788A
Authority: JP
Inventors: Fuisuri Teiboru
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1986-06-14
Also published as: DE2722821C2; DE2722821A1; FR2351771B1; JPS52141238A; US4101365A; GB1577888A; FR2351771A1; CA1095208A; NL7705500A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高速多面多角形走査器を製造するため
の方法に関する。

通常の回転多面鏡から成る多面走査器は光源お
よびフオトセルの間で光学的走査を行うために公
知技術において用いられている。典型的には、光
は例えば45゜の角度で銀被覆鏡を照射し、その面
で反射された光がその面から走査される物体の方
向へ向けられる。通常、物体はこの光をフオトセ
ル上に同じ光路に沿つて戻すように反射する。走
査の持続期間は、面が光線を走査すべき物体に沿
つて移動させている時間に等しい。物体のこの走
査路が次に光線路に進入する面の走査路とは区別
されていることが一般に好ましい。

テレビジヨン装置に関連して、一方向に沿つて
像走査をする、すなわち線走査をする為にミラ
ー・プリズムを用いることは知られている。像蓄
積装置によつて作動するテレビジヨン、カメラの
出現以来、このようなミラー・プリズムに対する
必要性が大きく増大して来ている。最近、テレビ
ジヨン・カメラは赤外領域、例えば２〜5.5ミク
ロンの波長範囲で作動するように設計されてい
る。この波長内で作動するテレビジヨン・カメラ
は像を走査するために反射鏡または同様の偏向光
学装置を必要とする。通常一つの装置、例えば光
偏向鏡が垂直走査分割を行う為に用いられる。ガ
ラスで作られた鏡の如き平面鏡を数枚用いて構成
されて全体的にプリズムとされた回転ミラー・プ
リズムがシヤフトまたは他の回転支持体上にこれ
らを適当に取り付けることによつて通常用いられ
ている。これらの機械的に構成された回転プリズ
ムは光学的性質および機械的信頼性の両方に関し
て多くの欠点を有することが見い出されている。
特に、プリズムが所定の寸法の多角形状を正確に
形成するように数枚の平面鏡を取り付けることが
機械的に難しいことが見い出されている。光路の
長さが短い場合には面の僅かな不整合は実用上ほ
とんど問題にならないことが知られている。しか
しながら、走査鏡および走査される物体間の距離
が数メートルである場合、面の僅かな不整合によ
り、走査路が一方の面と他の面とで変化するよう
なことが生じる。コード化されて帯状に配列され
た標識を走査する時、このような結果は特に不利
である。面と面の不整合がある場合、一方の面は
帯状のコードを完全に走査するが、次の面はこの
帯状のコードと整合しないで全く走査しないか又
はその一部を走査するだけである。

さらに、鏡は高速回転による応力を受けた場合
に、鏡がそれらの空間的位置を正確に保持するよ
うに鏡を取り付けることは難しい。この取付に関
する前述の問題は、回転するミラー・プリズムに
接近する人に傷害を与える危険を有し、この回転
プリズムに接近することはしばしば避けられない
ことである。明らかに、万一鏡面プリズムが破壊
すれば、側に立つている人物に重大な傷害を与え
る破片を飛散させる。

このように、多くの方法が多面走査器を製造す
るために研究されて、構成材料は大きな密度比係
数、小さな熱膨張係数、小さなポアソン比、及び
良好な加工性を有するように、又高品質の光学面
を形成する為に磨くことが可能な物質で被覆出
来、そして容易に磨き得る性質を有するようにな
されて来た。不運なことに、このような材料的規
制を与えることによつて容易には入手できない材
料が必要となつた。現在では、材料制約の観点か
ら見れば、走査器はガラス、ステンレス鋼、ベリ
リウムおよび炭化クロムから製作されている。後
者の二つの材料は最も広く使われている。何故な
らば、これらは材料としての制約の要求事項に大
体良く合致するからである。これらの二つの材料
の中で、ベリリウムは前述した材料制約に於る材
料上の要求事項を最も良く満足していることが見
い出され、また従つて用いられる場合には最も優
れた方法で行い得るということが見い出されてい
る。しかしながら多面走査器の全部または一部を
形成するためにベリリウムを使用することはさら
に他の問題を生ずるのであり、これらの問題の中
には法外な材料コストの問題があり、又材料を望
みの形状に加工することが非常に困難であるとい
う問題がある。炭化クロムの走査器はベリリウム
の走査器ほど高価ではないが、大変密度が高く、
従つて走査器の全体的構造においてより重く、よ
りコストの高い駆動モーターおよび軸受を必要と
するのである。

それ故に従来の走査装置よりも安価に、非常に
容易に正確に機械加工できる多面走査装置を提供
する明白な必要性があり、このような走査装置は
従来利用可能とされていた法外な費用が正当化さ
れ得る軍事的や開発的研究以外の非常に多くの応
用例においてこのような走査器の使用を考慮出来
るようになすのである。

それ故に本発明の目的は前述せる欠点を解消し
た新規な高速多面多角形走査器の製造方法を提供
することにある。

本発明の他の目的は高回転速度で作動可能な新
規な高速多面多角形走査器の製造方法を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は面間が正確に整合されるこ
とを特徴とする新規な高速多面多角形走査器の製
造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は比較的実施容易な技術で異
る面の正確な整合を達成できる新規な高速多面多
角形走査器の製造方法を提供することにある。

本発明の方法のこれらおよび他の目的は、全体
的に言えば、射出モールド成形によつてアクリル
樹脂製の高速多面多角形走査器を形成することに
よつて達成される。射出モールド成形されるアク
リルは低コストの中程度の品質のレンズの製造に
用いられている。しかしながら、アルミニウムの
如き薄いフイルム被覆に対してアクリルは接着性
が悪いのでアクリルを光学的反射材として用いる
ことは実用的ではない。アクリル基材に対する保
護被膜としてマグネシウム・フルオライドを付与
することが行わるようになつて以来、米国特許第
4259370号明細書に詳細に記載された技術を用い
てアクリル基材に適当な反射材すなわち適当な反
射特性を有する面を適当に付着することが可能と
なつている。

例えば、射出モールド成形される高速多面多角
形走査器を形成するうえで用いられる二つの方法
は、正しい面形状を有するダイ空間に配置された
アルミニウム・ボスを形成する段階を含む。高速
走査を行う応用機器のために適な機械的性質およ
び適当な光学的性質を有する適当に寸法決めされ
た射出リングを形成するようにアルミニウムボス
は寸法決めされる。アクリルはアルミニウム・ボ
スとダイ空間の間の間隙に射出モールド成形され
る。出来上つた部材が室温で歪のないリングを形
成するように、アルミニウムデイスクは約260℃
（500〓）まで、例えばまたアクリルの若干大きな
収縮率に適合させるために、モールド成形温度よ
り大体38℃（100〓）高い温度まで予熱されねば
ならない。使用アルミニウムの物理性質にはほと
んど影響を与えない。アルミニウム・デイスク部
品にモールド成形アクリルを嵌合させたことを示
す走査器の形状は第１図に示され、後で詳しく説
明される。複雑でなく安価な第１の方法の変形例
においてはアルミニウムを使用せず固体のアクリ
ル射出モールド成形走査器を形成するようになさ
れる。

他の具体例において、アクリル・リングは個々
にモールド成形され、次に前述せるアルミニウム
合金から製作されたアルミニウム・ボス上にセメ
ント上で接着される。後述する第２図において、
この方法および形状の詳細が説明される。

両方の場合とも、アクリルはマグネシウム・フ
ルオライドで被覆され、望まれるならばアルミニ
ウムの鏡状仕上げ面が付与されて処理が完了する
のであつて、この仕上げ面は一般に一酸化けい素
を保護被覆として有している。アルミニウム・デ
イスクは、より早い回転が可能であるけれども約
123000rpmの実用速度で回転可能である。アクリ
ル・デイスクの強度および他の特性はアルミニウ
ム・デイスクとは全く異つている。アルミニウ
ム・アクリル多角形体が回転し得る最高のrpmは
第１の方法によつて製造された走査器に対しては
約40000rpmより幾分低く、第２の方法によつて
製造された走査器に対しては約40000rpmより若
干高い。この違いは、第１の方法においてアクリ
ルの強度の一部分がデイスク上にリングを保持す
るために用いられ、一方第２の方法において、リ
ングの強度がアクリルを所定位置に固定するため
に用いられるセメントによつて高められていると
いうことに起因する。この強度は次の如き方程式
から導かれる。

Ｓ（ｔ）＝ｒｗ^２／４Ｇ〔（３＋μ）b²＋（１−μ
）ａ〕Ｓ（ｔ）は穴における最大接像応力（単位Kg／mm²）（PSI）ｒは立方cm当りの重量（weight／inch³）
（0.05）Ｇは重力定数ｗは角速度（radian／sec）しかしながら中程度および低い速度の走査を行う
応用例に対しては、走査器はアルミニウム合金の
予成形体を必要とせずに射出モールド成形された
アクリルから製作され得ることは注目されるべき
である。

本発明の方法の全体的な前提が説明されてきた
が、しかし本発明の詳細は図面に関連してさらに
明確に理解されるであろう。

第１図において、アルミニウムデイスク３０に
正確に機械加工されたアルミニウム合金は、周囲
に適当な面形状を有するアクリル・リング３１を
デイスク３０の周辺部にモールド成形されてい
る。アクリル・リング３１は通常の射出成形技術
を用いてモールド成形され、この技術が必要とさ
れる形状を有するダイ型の空間に溶融された状態
の予熱したアクリルを押し込む段階を含む。アク
リル・リングの適当な面形状はダイ型の空間に正
確な面を形成することによつて達成される。アル
ミニウム・デイスクの予成形体３０は軸線２の取
付穴を有する円形デイスクの形状に機械加工され
る。

第２図に示されるアクリルリングは個々にモー
ルド成形されて、セメント４１を用いて前述せる
予成形されたアルミニウム合金デイスク３０に接
着される。1.5゜〜２゜の傾斜角がモールド成形
されたアクリル・リング４０およびアルミニウム
予成形体３０の間に存在する。再び述べれば、ア
ルミニウム予成形体３０は回転転旋盤によつて周
囲部分を削除したデイスク形状を有し、アクリ
ル・リングのための空間を形成するようになつて
いる。

第３図において、レーザー５は変調器６を通し
て光を放射し、この光が反射鏡７によつて光線拡
大器８へ反射される。拡大光線はモーター９によ
つて高速度回転されている走査器の走査面４に当
る。走査光線は次に収剣レンズ１０を通り、受光
面１１に導かれる。

第１図および第２図の両図に示される如き具体
例において、次にアクリルはマグネシウム被覆３
２が施され、次にアルミニウム３３で被覆され、
次に一酸化珪素の保護被覆または他の適当な保護
被覆３４で仕上げられる。各場合において、マグ
ネシウム・フルオライドは適当な技術によつて塗
布され、適切な面形状に保持されることを確実に
するようになつている。典型的なこのような技術
はとりわけ真空蒸発技術を含む。アルミニウムは
通常常の技術を用いて真空蒸着され鏡状の仕上げ
面を生じ、このような方法が適当で正確な面形状
を保護し保持するのである。典型的技術は特に真
空中での蒸発を含む。

その後SiO保護被覆は面形状を保護する適当な
通常の技術を用いて付与される。典型的方法は特
に真空中での蒸発を含む。

アクリル面に与えられる仕上げの被覆例えば
SiOまたはMgF₂の保護被覆のいずれかで続いて
覆われるアルミニウム被覆は、1963年アカデミ
ー・プレスの応用光学および光工学の301頁以降
にピー・ボイマイスターによつて略述された技術
を用いて蒸着される。

このように形成された高速多面多角形走査器は
いかなる適当な通常の高速走査器の応用例におい
ても用いられ得るのである。

この装置の典型的応用例は飛点を生じる如き方
法でレーザーのような光線を偏向させることを含
む。この輝点が走査器の回転によつて濃淡領域を
有する物体―文書を横切つて移動される場合、光
検出器（付近に配置されている）は輝点が暗い領
域にある場合低いかまたは無の電気信号を与え、
輝点が文書の明るい領域にある場合、強い電気信
号を与える。この型式の走査装置は複写装置およ
び光学文字読み取り器において用いられる。この
装置がアルフアベツト及び数字を翻訳するために
用いられている（他の装置および手段と共に用い
られる）が故に、この装置は「読取装置」として
も知られている。高速多面多角形走査器を用いる
他の装置はいわゆる「書込み」装置である。光線
の静止通路（走査器の前）において、変調器とし
て知られる光スイツチが電子写真受光器上に像を
「書込む」ために用いられるという点を除いて、
全体の構成は全体的に同じである。変調器に入る
信号は「読取り」ステーシヨン、或いは計算機の
プリンターとともに使用される文字発生時の両方
から来ることができる。

本発明の詳細をさらに説明するために、後述す
る例が示されるが本発明の特徴を制限するもので
はない。部および百分率は重量で表わされてお
り、そうでない場合は指示される。

例アルミニウムの前もつて成形されたデイスクは
次の如き寸法を有している。すなわち外径5.08cm
（2″）、内径1.905cm（3/4″）、厚さ0.953（3/8″）
のものがモールド型の所定位置に保持され、一方
モールド成形用アクリル樹脂が適当な面形状を有
するダイの空間に射出されるよになつている。射
出後ダイは冷却され、部品は取り出される。アク
リル・リングはアクリル付着物の大きな収縮から
生じた力によつてアルミニウム・デイスク上の固
く保持される。マグネシウム・フルロライドの
100Åの層がアクリル上に均一に真空蒸着され、
次に100Åのアルミニウムがマグネシウム・フル
オライドの粘着性被覆の上に真空蒸着される。次
に200ÅのSiOが鏡状アルミニウム面に真空蒸着
されアルミニウム面を保護するようになつてい
る。数個のデイスクがMgF₂、アルミニウムおよ
びSiOとともにロツド上に組立てられ真空室に配
置される。室は必要な真空度までポンプで引か
れ、MgF₂、アルミニウムおよびSiOはこれらを
融点以上に加熱することによつて蒸発する。蒸発
の間、部品は回転している。

例アクリル・リングは次の如き正確な寸法にモー
ルド成形される。すなわち面間を横断する直径が
7264cm（2860″）であり、内側の直径が5872cm
（2312″）であり、厚さが0.953cm（0375″）であ
る。アクリル・リングは通常の技術を用いて必要
とされる形状および精度を有するダイ空間で射出
モールド成形することによつて製造される。

次にこのリングはサマーズ・ラボラトリイ・イ
ンコーポレーシヨンのUV―71の如き紫外感光性
セメントを用いて予成形デイスク上にセメントで
接着される。アクリル・リングおよびアルミニウ
ム・デイスクの間の厚さは近似的に0.15mm
（0.006″）の厚さである。セメントは医学用噴射
ニードルによつてアルミニウム・デイスク上に塗
布される。アクリル・リングが所定位置に位置決
めされ、3600Å領域に放射するキセノン光源によ
つて固化された後、次にマグネシウム・フルオラ
イドの100Åの被覆がリング上に塗布され、アル
ミニウムの100Åの鏡状仕上げ面がマグネシウ
ム・フルオライドで被覆された面上に蒸着され、
次にこのアルミ面が例の如く200ÅのSiOの保
護被覆で覆われる。アルミニウム・デイスクの正
確な製作のためにここで用いられた方法とアクリ
ル・リングを適切な面形状に射出モールド成形
し、このアクリル面に塗布する方法と、粘着的に
被覆されたアクリル・リング上にアルミニウムを
塗布する方法と、SiOで保護被覆する方法とは例
の方法と実質的に同じである。

本発明の具体例が用いられた条件および材料に
関して明らかにされたけれども、前述せる典型的
材料のいずれも適当ならば同様の結果を生むもの
と置き換え得るのである。本発明の処理を実行す
るために用いられる段階に加えて、他の段階また
は修正した方法を望むならば用いることができ
る。さらに、装置の使用目的に対し装置の性質を
高め、装置に相乗効果を与え、または望ましい効
果を与えるような他の材料を本発明の装置に組入
れることができる。

当業者は本発明の教示に基づいて他の変更例を
思いつくであろうが、これらの変更例は本発明の
範囲内に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム・デイスク上に直接モー
ルド成形され、周囲に正しい面形状を有するアク
リル・リングを示す断面図。第２図はアクリル・
リングが個々にモールド成形され、次にアルミニ
ウムの予成形デイスク上にセメントで接着される
ようになつている具体例を示す断面図。第３図は
第１図および第２図に示された高速多面多角形走
査器を用いている通常の高速走査構成体を示す斜
視図。３０…アルミニウム・デイスク、３１，４０…
アクリルリング、３２…マグネシウム・フルオラ
イド被覆、３３…アルミニウム被覆、３４…一酸
化けい素保護膜。

Claims

【特許請求の範囲】１高速多面多角形走査器を製造する方法であつ
て、適当な面形状を有するダイ空間を形成し、ア
ルミニウムのボスを前記空間内に配置し、前記ア
ルミニウム・ボスが高速走査を行う応用装置に関
し適当な機械的光学的性質を有する適当に寸法決
めされた射出リングを得るための間隙を形成する
如く寸法決めされており、アルミニウム・ボスお
よびダイ空間の間の間隙にアクリルを射出モール
ド成形し、前記ダイ空間から射出モールド成形さ
れたアクリル走査器を取り出し、前記アクリル走
査器の周面をマグネシウム・フルオライドで被覆
し、然る後高速多面多角形走査器を形成するため
に前記マグネシウム・フルオライドで被覆された
アクリル走査器の表面にアルミニウムの鏡状仕上
げ面を付与する如き諸段階を含むことを特徴とす
る高速多面多角形走査器の製造方法。２特許請求の範囲第１項記載の方法において、
保護被覆が仕上げのアルミニウム被覆に付与され
ていることを特徴とする高速多面多角形走査器の
製造方法。３特許請求の範囲第２項記載の方法において、
前記保護被覆が一酸化けい素を含んでいることを
特徴とする高速多面多角形走査器の製造方法。４高速多面多角形走査器を製造する方法であつ
て、適当な面形状を有するダイ空間を形成し、前
記ダイ空間内にアクリルを射出モールド成形し、
前記射出モールド成形された多面アクリル部材を
前記ダイ空間から取り外し、前記アクリル部材の
面をマグネシウム・フルオライドで被覆し、然る
後に高速多面走査器を形成するために前記走査器
のマグネシウム被覆された面にアルミニウムの鏡
状仕上面を付与する如き諸段階から成ることを特
徴とする高速多面多角形走査器製造方法。５特許請求の範囲第４項記載の方法において、
保護被覆がアルミニウム仕上面に付与されている
ことを特徴とする高速多面多角形走査器の製造方
法。６特許請求の範囲第５項記載の方法において、
前記保護被覆が一酸化けい素から成ることを特徴
とする高速多面多角形走査器製造方法。