JP4178733B2

JP4178733B2 - 光偏向装置

Info

Publication number: JP4178733B2
Application number: JP2000254734A
Authority: JP
Inventors: 晋松井; 智渋谷; 浩志小林; 尚司上村
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP2001154138A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡を回転させ、光ビーム走査を行う光偏向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタやデジタル複写機等の電子写真方式による画像形成装置では感光体ドラムに画像を書き込むために光ビーム走査を行う光偏向装置が用いられている。かかる光偏向装置は、マグネットを固定したポリゴンミラーを軸受けを介して回転自在に設け、マグネットと対向してコイルを基板上に設けたものが公知である（例えば特開平８−１２１４７１号公報参照）。
【０００３】
ところが、ポリゴンロータユニット部にマグネットを接着剤で固定した場合、温度変動等が生じたとき各部品にひずみが生じミラーの平面性が悪化する、という問題があった。また、この温度変動でひずみに変化が生じ、ポリゴンミラーのバランスにも変動が生じ、バランスの変化が大きくなると、振動が大きくなる結果、画像形成装置の画像品質の悪化や騒音問題のおそれが生じていた。また、温度変動が生じると、接着剤の接合部分の強度が低下し易いという問題があった。更に、この接着剤として嫌気性接着剤をアミン系有機物を含有する硬化促進剤とともに使用すると、場合によって接着剤の接合部分が剥がれ易くなったりして接合強度が低下してしまう問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来の問題に鑑み、温度変動等が生じてもポリゴンミラーのミラー平面性及びバランス特性を改善できる光偏向装置を提供することを目的とする。
【０００５】
また、温度変動等が生じても光偏向装置の各部品を接着剤で接合した接合部分の接合強度の低下を防止できまた接着剤の接合部分が剥がれ易くなる等の不具合を防止し接合強度の低下を防止できる光偏向装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明者らは、鋭意研究の結果、光偏向装置において温度変動が生じると、各部品の熱膨張差等に起因してひずみが生じ、ミラーの平面性、バランス及び接合強度に悪影響を与え、このため各部分を接着剤で接合する場合に、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤を用いることにより温度変動による各部分のひずみを効果的に吸収できること、また接着剤と各部品との熱膨張係数の差を考慮し温度が特に高くなったときに各部材の隙間を接着剤の膨張で補うことが有効であることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００８】
即ち、本発明の光偏向装置は、ベース部材と、前記ベース部材に固定されたコイルと、前記ベース部材に対し回転するロータユニットとを備える光偏向装置であって、前記ロータユニットが、ポリゴンミラーを有する回転体と、前記回転体に設けられた軸受けと、前記コイルに対向するように前記回転体に固定された磁石とを備え、前記磁石と前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記回転体の熱膨張係数が前記磁石の熱膨張係数よりも大きく、前記磁石と前記回転体とが、硬化後の熱膨張係数が前記回転体の熱膨張係数よりも大きい接着剤により接合されていることを特徴とする。
【００１１】
この光偏向装置によれば、接着剤の熱膨張係数が最も大きく、高温時に磁石と回転体との間に隙間が生じても接着剤の膨張で補うことができる。このため、温度変動時において特に高温時の接着剤の接合強度の低下を防止できる。
【００１２】
この場合、前記接着剤の硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下であることにより、上述のように、温度変動が生じても、磁石とポリゴンミラーを有する回転体との熱膨張差によるひずみを接着剤の変形で吸収するため、ポリゴンミラーのミラー平面性を改善でき、また、バランス特性の変化が小さい。更に、温度変動による接着剤の接合部分の強度低下を防止できる。
【００１３】
また、本発明の更に別の光偏向装置は、ベース部材と、前記ベース部材に固定されたコイルと、前記ベース部材に対し回転するロータユニットとを備える光偏向装置であって、前記ロータユニットが、ポリゴンミラーを有する回転体と、前記回転体に設けられた軸受けと、前記コイルに対向するように前記回転体に固定された磁石とを備え、前記軸受けと前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記回転体の熱膨張係数が前記軸受けの熱膨張係数よりも大きく、前記軸受けと前記回転体とが、硬化後の熱膨張係数が前記回転体の熱膨張係数よりも大きい接着剤により接合されていることを特徴とする。
【００１６】
この光偏向装置によれば、接着剤の熱膨張係数が最も大きく、高温時に軸受けと回転体との間に隙間が生じても接着剤の膨張で補うことができる。このため、温度変動時において特に高温時の接着剤の接合強度の低下を防止できる。
【００１７】
この場合、前記接着剤の硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下であることにより、上述のように、温度変動が生じても、軸受けとポリゴンミラーを有する回転体との熱膨張差によるひずみを接着剤の変形で吸収するため、ポリゴンミラーのミラー平面性を改善でき、また、バランス特性の変化が小さい。更に、温度変動による接着剤の接合部分の強度低下を防止できる。
【００１８】
また、前記軸受けと前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合されていることに加えて、前記磁石と前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合されていることを特徴とする。
【００１９】
また、前記軸受けと前記回転体とが、硬化後の熱膨張係数が前記回転体の熱膨張係数よりも大きい接着剤により接合されていることに加えて、前記磁石と前記回転体とが、硬化後の熱膨張係数が前記回転体の熱膨張係数よりも大きい接着剤により接合されていることを特徴とする。これにより、温度変動時において特に高温時の接着剤の接合強度の低下を一層防止できる。
【００２０】
この場合、前記軸受けと前記回転体とを接合する前記接着剤及び前記磁石と前記回転体とを接合する前記接着剤の硬化後のヤング率がともに１００Ｎ／平方ｍｍ以下であることにより、ポリゴンミラーのミラー平面性を更に改善でき、また、バランス特性が変化しない。更に、温度変動による接着剤の接合部分の強度低下を一層防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による第１の実施の形態（光偏向装置）について図面を用いて説明する。
【００２７】
〈第１の実施の形態〉
図１は本発明の第１の実施の形態を示す第１の光偏向装置の断面図であり、図２は第２の光偏向装置の断面図である。
【００２８】
図１の第１の光偏向装置１０は、ベース部材としてのベース板１１と、ベース板１１のプリント基板１２上に形成されて固定されたコイル１３と、ベース板１１に対して回転するロータユニット１４とを備える。ロータユニット１４は、ミラー面１７ａの形成されたポリゴンミラー１７とポリゴンミラー１７の押さえ板１６とポリゴンミラー１７を固定するフランジ１８とを有する回転体１５と、フランジ１８の内周面１８ｂに設けられた軸受け２０と、コイル１３に対向するようにフランジ１８の凹部１８ａにはめ込まれて固定された磁石２２とを備え、一体に回転する。
【００２９】
磁石２２はフランジ１８の凹部１８ａにはめ込まれて接着剤層２３を介して固定されている。また、軸受け２０はフランジ１８の内周面１８ｂに接着剤層２４を介して固定されている。接着剤層２３，２４は硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤から形成され、接着剤の熱膨張係数はフランジ１８の熱膨張係数よりも大きい。また、フランジ１８の熱膨張係数は磁石２２、軸受け２０の熱膨張係数よりも大きい。
【００３０】
また、ベース板１１の中心軸１１ａの下部には下スラスト軸受け２１ｂが固定され、中心軸１１ａに貫通して軸受け１９が固定され、更に中心軸１１ａの上部には上スラスト軸受け２１ａが固定板２５によりねじ止めで固定されている。凹部２６が上スラスト軸受け２１ａと下スラスト軸受け２１ｂと軸受け１９とから形成されている。フランジ１８に接着剤層２４を介して固定された軸受け２０が凹部２６内に隙間を介して位置しており、コイル１３への通電時に磁石２２との相互作用により回転体１５とともに回転するときに、凹部２６との間にエアギャップを形成しながら高速回転することができる。
【００３１】
次に、図２の第２の光偏向装置について説明する。この光偏向装置３０は、ベース部材としてのベース板３１と、ベース板３１のプリント基板３２上に形成されて固定されたコイル３３と、ベース板３１に対して回転するロータユニット３４とを備える。ロータユニット３４は、図１の場合とは異なりフランジとミラー押え板が省略され、ミラー面３５ａの形成された回転体としてのポリゴンミラー３５と、その下面の凹部３５ａにコイル１３に対向するようにはめ込まれて固定された磁石３２と、ポリゴンミラー３５の内周面３５ｂに設けられた軸受け４０とを備え、一体に回転する。
【００３２】
磁石３２は凹部３５ａにはめ込まれて接着剤層４３を介して固定されている。また、軸受け４０はポリゴンミラー３５の内周面３５ｂに接着剤層４４を介して固定されている。接着剤層４３，４４は硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤から形成され、接着剤の熱膨張係数はポリゴンミラー３５の熱膨張係数よりも大きい。また、ポリゴンミラー３５の熱膨張係数は磁石３２、軸受け４０の熱膨張係数よりも大きい。
【００３３】
また、ベース板３１の中心軸３１ａの下部には下スラスト軸受け４１ｂが固定され、中心軸３１ａに貫通して軸受け３９が固定され、更に中心軸３１ａの上部には上スラスト軸受け４１ａが固定板４５によりねじ止めで固定されている。凹部４６が上スラスト軸受け４１ａと下スラスト軸受け４１ｂと軸受け３９とから形成されている。ポリゴンミラー３５に接着剤層４４を介して固定された軸受け４０が凹部４６内に隙間を介して位置しており、コイル３３への通電時に磁石３２との相互作用によりポリゴンミラー３５とともに回転するときに、凹部４６との間にエアギャップを形成しながら高速回転することができる。
【００３４】
以上のような光偏向装置において、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤を用いることにより、磁石２２，３２と回転体１５・ポリゴンミラー３５との接着剤の接合部分及び回転体１５・ポリゴンミラー３５と軸受け２０，４０との接着剤の接合部分は柔軟性がありかつ変形し易いので、温度変動による各部分のひずみを効果的に吸収でき、温度変動が生じても、熱膨張差によるひずみを接着剤の変形で吸収する。このため、ポリゴンミラーのミラー平面性を改善でき、また、バランス特性が変化しない。また接着剤と各部品との熱膨張係数の差を考慮し温度が特に高くなったときに各部材の隙間を接着剤の膨張で補うから、温度変動による接着剤の接合部分の強度低下を防止できる。
【００３５】
次に、上述の光偏向装置を画像形成装置の光走査光学ユニットに組み込んだ例を図３により説明する。この光走査光学ユニットは、基台１００の上に固定されポリゴンミラー３５を有する図２の光偏向装置３０、半導体レーザ発光体１Ａ、コリメータレンズ（ビーム整形用光学系）２００、第１シリンドリカルレンズ５０、ｆθレンズ７０、第２シリンドリカルレンズ６０、反射ミラー９０、タイミング検出用のミラー１１０、及び同期検知器１２０をそれぞれ備える。半導体レーザ発光体１Ａから出射したビームは、コリメータレンズ２００により平行光とされ、第１結像光学系の第１シリンドリカルレンズ５０を経てポリゴンミラー３５に入射する。この反射光は、ｆθレンズ７０、第２シリンドリカルレンズ６０から成る第２結像光学系を透過し、反射ミラー９０を介して、画像形成装置の感光体ドラム１０１の周面上に、所定のスポット径で主走査方向に走査される。１ライン毎の同期検知は、走査開始前の光束をミラー１１０を介して同期検知器１２０に入射させることにより行い、これに同期して感光体ドラム１０１は副走査方向に回転する。
【００３６】
以上のようにして、感光体ドラム１０１上に画像を書き込むことができるが、この場合、光偏向装置３０のポリゴンミラー３５のミラー面３５ａは、装置内温度に変動があってもミラー平面性が良好であり、またバランス特性に変化がなく振動発生のおそれがないから、画像形成装置において温度変動時の画像品質の悪化や騒音問題のおそれを未然に防止することができる。
【００３７】
【実施例】
次に、上述の光偏向装置１０，３０を表１のような接着剤を用いて実際に実施例１，２，３として作製し、これらの実施例を後述の４つの項目を設定して評価した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
また、磁石２２，３２は、ネオジウム・鉄・ボロン系材料からなり、その熱膨張率は−０．０８×１０^-5であり、軸受け２０，４０は、アルミナセラミック系材料からなり、その熱膨張率は０．７８×１０^-5であり、また、回転体（フランジ１８，ポリゴンミラー１７，３５，押さえ板１６）はアルミニウムからなり、その熱膨張率は２．７×１０^-5であった。
【００４０】
作製した光偏向装置を次の４つの項目で評価した。
（１）ミラー平面性
（２）バランス特性の温度変化
（３）ヒートサイクル接合強度低下特性
（４）高温時接着強度低下特性
（１）ミラー平面性はレーザ干渉計（波長λ＝６３３ｎｍ）でミラー面１７ａ、３５ａの凹凸を評価した。（２）バランス特性の温度変化は２５℃と７５℃で測定したバランス値の差で評価した。（３）ヒートサイクル接合強度低下特性は０℃から７５℃との間の温度変化を５００サイクル繰り返した後で、接合強度を２５℃で測定し評価した。（４）高温時接着強度低下特性は２５℃での接合強度に対する７５℃での接合強度との比を強度低下率として評価した。各項目（１）〜（４）の評価基準は後述の表２に示す通りである。
【００４１】
〈実施例１〉
図１，図２の光偏向装置１０，３０における磁石２２，３２の接着剤層２３，４３を表１の接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを用いて形成し、磁石２２，３２の接着剤の接合部分について評価するため、図１の光偏向装置１０を構造▲１▼とし軸受け２０とフランジ１８とを焼きばめで固定したものをバランス特性の温度変化、ヒートサイクル接合強度低下特性及び高温時接着強度低下特性について評価し、また、図２の光偏向装置３０を構造▲２▼とし中心の軸部分（軸受け２０等）のないものをミラー平面性について評価した。これらの評価結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】

【００４３】
表２から分かるように、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤Ａ，Ｂにより磁石を接合した場合に、ミラー平面性、バランス特性の温度変化及びヒートサイクル接合強度低下特性が良好であり、特に、硬化後のヤング率が２０Ｎ／平方ｍｍの接着剤Ａの場合、非常に良好であった。また、接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのように、磁石を接合する接着剤の熱膨張係数が回転体の熱膨張係数よりも大きい場合、高温時接着強度低下特性が良好であった。また、接着剤Ｆでは熱膨張係数が回転体よりも小さくしかもヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以上であり、いずれの評価項目も実用限度以下であった。
【００４４】
〈実施例２〉
次に、実施例２として図１及び図２の接着剤層２４，４４を実施例１と同様の接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを用いて形成し、接着剤層２４，４４の接合部分を評価するため、構造▲１▼では磁石２２を接着剤Ａで接着したものをバランス特性の温度変化、ヒートサイクル接合強度低下特性及び高温時接着強度低下特性について評価し、構造▲２▼では磁石無しのものをミラー平面性について評価した。それらの評価結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】

【００４６】
表３に示すように、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤Ａ，Ｂの場合に、ミラー平面性、バランス特性の温度変化及びヒートサイクル接合強度低下特性が良好であり、特に、硬化後のヤング率が２０Ｎ／平方ｍｍの接着剤Ａの場合、ミラー平面性及びヒートサイクル接合強度低下特性が非常に良好であった。また、接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのように、回転体を接合する接着剤の熱膨張係数が回転体の熱膨張係数よりも大きい場合、高温時接着強度低下特性が良好であった。また、接着剤Ｆでは熱膨張係数が回転体、接着剤、磁石の順で大きくしかもヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以上であり、いずれの評価項目も実用限度またはそれ以下であった。
【００４７】
〈実施例３〉
次に、実施例３として図１及び図２の接着剤層２３，２４，４３，４４を実施例１と同様の接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを用いて形成し、構造▲１▼についてバランス特性の温度変化、ヒートサイクル接合強度低下特性及び高温時接着強度低下特性について評価し、構造▲２▼ではミラー平面性について評価した。それらの評価結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】

【００４９】
表４に示すように、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤Ａ，Ｂの場合に、ミラー平面性、バランス特性の温度変化及びヒートサイクル接合強度低下特性が良好であり、特に、硬化後のヤング率が２０Ｎ／平方ｍｍの接着剤Ａの場合、ミラー平面性及びヒートサイクル接合強度低下特性が非常に良好であった。また、接着剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのように、磁石及び回転体を接合する接着剤の熱膨張係数が回転体の熱膨張係数よりも大きい場合、高温時接着強度低下特性が良好であった。また、接着剤Ｆでは熱膨張係数が回転体、接着剤、磁石の順で大きくしかもヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以上であり、殆どの評価項目が実用限度以下であった。
【００５０】
次に、接着方法を説明する。この接着方法は、アクリル系嫌気性接着剤を塗布した面とアミン系有機物を含有する硬化促進剤を塗布した面とを貼り合わせる際に、硬化促進剤の塗布面における紫外線（４００ｎｍ以下の波長の光の照射量）の照射量を１５００ｍＪ／平方ｃｍ以下、好ましくは１０００ｍＪ／平方ｃｍ以下に制限するものである。
【００５１】
即ち、アミン系有機物を含有する硬化促進剤の塗布面への紫外線の積算照射量（照射量及び照射時間）を硬化促進剤の劣化が生じない範囲にすることにより、貼り合わせ面における未硬化を効果的に防止することができる。この接着方法は、具体的には、硬化促進剤を塗布した面を管理する際に、この管理環境の紫外線強度を測定し、１５００ｍＪ／平方ｃｍ以下、好ましくは１０００ｍＪ／平方ｃｍ以下になるように、カーテン等の遮光手段により日光等の光を制限しまた暴露時間を制限することにより実行可能である。
【００５２】
これにより、接着剤において未硬化部分が無くなり、例えば上述の図１，図２の光偏向装置では磁石剥がれ・未硬化接着剤の飛散などを防止できる。このため、接着剤による接合工程において製品の収率・品質の向上を実現できる。
【００５３】
【実施例】
アクリル系嫌気性接着剤として商品名「ロックタイト３３４」を、硬化促進剤として、アミン系有機物の変性ジヒドロピリジンを含有する、商品名「ロックタイト７３８６」を使用し、２枚のアルミニウム板の一方にアクリル系嫌気性接着剤ロックタイト３３４を塗布し、他方に硬化促進剤ロックタイト７３８６を塗布した。この後、硬化促進剤を塗布したアルミニウム板を、フィルタで４００ｎｍ以上の光をカットした日光に暴露した後、両者を貼り合わせてから、剥離テストを行った。その結果を表５に示す。なお、硬化条件は２２℃，２４時間であり、接着剤膜厚は５０μｍ、光量は１．２ｍＷ・ｃｍ^-2であった。
【００５４】
【表５】

【００５５】
表５から、４００ｎｍ以上の光をカットした光の積算照射量が７２０ｍＪ・ｃｍ^-2程度以下では全面的に硬化し、１４４０ｍＪ・ｃｍ^-2程度では、一部未硬化現象が生じるが使用は可能であるが、２１６０ｍＪ・ｃｍ^-2程度以上になると、全面的に未硬化であることが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度変動等が生じてもポリゴンミラーのミラー平面性及びバランス特性を改善できる光偏向装置を提供できる。
【００５７】
また、光偏向装置において温度変動等が生じても各部品を接着剤で接合した接合部分の接合強度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す第１の光偏向装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す第２の光偏向装置の断面図である。
【図３】図２の光偏向装置を配置した画像形成装置の光走査光学ユニットの要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，３０光偏向装置
１７，３５ポリゴンミラー
１７ａ，３５ａミラー面
２２，４２磁石
１１，３１ベース板（ベース部材）
２３，３３コイル
１６ミラー押さえ板
１８フランジ
２０，４０軸受け
２３，２４，４３，４４接着剤層

Claims

ベース部材と、前記ベース部材に固定されたコイルと、前記ベース部材に対し回転するロータユニットとを備える光偏向装置であって、
前記ロータユニットが、ポリゴンミラーを有する回転体と、前記回転体に設けられた軸受けと、前記コイルに対向するように前記回転体に固定された磁石とを備え、
前記磁石と前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合され、
該接着剤の硬化後の熱膨張係数が、前記磁石および前記回転体の熱膨張係数より大きいことを特徴とする光偏向装置。
前記回転体の熱膨張係数が前記磁石の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
前記軸受けと前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下である接着剤により接合され、
該接着剤の硬化後の熱膨張係数が、前記軸受けおよび前記回転体の熱膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向装置。
ベース部材と、前記ベース部材に固定されたコイルと、前記ベース部材に対し回転するロータユニットとを備える光偏向装置であって、
前記ロータユニットが、ポリゴンミラーを有する回転体と、前記回転体に設けられた軸受けと、前記コイルに対向するように前記回転体に固定された磁石とを備え、
前記軸受けと前記回転体とが、硬化後のヤング率が１００Ｎ／平方ｍｍ以下の接着剤により接合され、
該接着剤の硬化後の熱膨張係数が、前記軸受けおよび前記回転体の熱膨張係数より大きいことを特徴とする光偏向装置。
前記回転体の熱膨張係数が前記軸受けの熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の光偏向装置。