多面轉鏡的製作方法
2023-06-17 20:32:46 1
專利名稱：多面轉鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於雷射印表機和數字複印機等的光偏轉器等的多面轉鏡。
背景技術：
眾所周知，多面轉鏡其輪廓為正多邊形的旋轉體的外周面為反射面，隨著旋轉體旋轉，反射雷射等光束的反射面依次變換，通過這樣光束在一定範圍內來回掃描。已知該多面轉鏡的製造方法有，一種是用銑床和車床等對金屬材料進行切割加工，製得形狀接近最終產品的坯料，然後再對該坯料進行精加工的方法；另一種是利用衝床對壓延材料進行衝孔，形成坯料，再對坯料進行精加工的方法。
此外，本申請的申請人提出了由以鋁合金粉為主組分的燒結材料製得多面轉鏡的坯料的方法(日本專利第3000339號)。利用該方法，通過鋁合金粉的加壓成形和燒結，就可製得精度良好的多面轉鏡的坯料。另外，該方法還具備材料損失極少和生產率較高等優點。
近年來，人們要求用於雷射印表機和數字複印機的光偏轉器使用反射率更高的多面轉鏡。例如，要求其反射面的反射率在85％左右以上。這是因為如果反射率較低，則由於必須通過提高光源的輸出功率補償因反射面的反射而產生的光量損失，因此光源的使用壽命縮短，或者必須設置具有較高輸出功率的光源等。
但是，由鋁合金的燒結體製得的多面轉鏡的外周面上形成的反射面的反射率很難達到85％以上。即由於鋁合金的燒結體製得的多面轉鏡的反射面上容易出現微小的孔，因此很難提高反射面的反射率。
發明的內容鑑於上述情況，本發明的目的是提供高反射率的燒結體形成的多面轉鏡。
為了解決上述問題，本發明的由燒結體形成的多面轉鏡的特徵是，前述燒結體由以銅粉為主組分的混合粉末燒結形成，該燒結體對應於純銅的重量密度比在75％以上。
採用以銅粉為主組分的燒結體形成的反射面對700nm以上的半導體雷射，即對包括780nm波長的波長區域內的雷射束的反射率非常高。因此，能夠很容易製得適用於以內裝的半導體雷射為光源的光學設備的具有高反射率的反射面的多面轉鏡。
前述燒結體對應於純銅的重量密度比最好是在80～93％的範圍內，更理想的是接近90％。這樣能夠使多面轉鏡的反射面的反射率得到提高。此外，多面轉鏡本身的強度和剛性也將有所提高，重量平衡和旋轉平衡也會更好。
本發明的特徵還在於使前述混合粉末中包含7重量％～20重量％的作為添加材料的錫粉。特別好的是包含約10重量％的錫粉。錫具有燒結材料的粘合劑的作用，其含量如果不足7重量％，則燒結體的強度會下降，如果超過20重量％，則反射面的反射率會下降。
此外，本發明的特徵還在於使前述混合粉末中包含0.1～5重量％的鎳粉。特別好的是包含1.0重量％左右的鎳粉。鎳的作用是能夠填滿燒結體表面的微細孔，即，填滿反射面上形成的微細孔。其含量如果不足0.1重量％，則燒結體的強度會下降，如果超過5重量％，則反射面的反射率會下降。
本發明的另一特徵是，多面轉鏡的形成反射面的外周側部分由燒結體形成，其內側部分由陶瓷製品等構成的基材形成。即，本發明具備基材、在該基材外周通過嵌入成形構成一體化的由燒結體形成的筒狀部件、在該筒狀部件的多邊形外周面通過鏡面拋光形成的多個反射面。前述燒結材料可採用上述構成的材料。
該複合結構的多面轉鏡不僅具備以銅粉為主組分的燒結體形成的多面鏡的作用和效果，而且通過對基材特性進行選擇，能夠獲得各種效果。例如，選擇輕量基材時能夠製得整體慣性較小的多面轉鏡。此外，如果選擇價格較低廉的基材，就能夠進一步降低多面轉鏡的製作成本。
圖1為本發明的一例多面轉鏡的立體圖。
圖2為圖1的多面轉鏡的製作步驟的簡單示意圖。
圖3為本發明的另一例多面轉鏡的平面圖。
圖中，1為多面轉鏡，2為反射面，3為安裝孔，10為複合結構的多面轉鏡，12為反射面，20為燒結體，30為基材。
具體實施例方式
以下，參考附圖，對採用本發明的多面轉鏡的例子進行說明。
首先，圖1為表示本例多面轉鏡的立體圖。如圖所示，多面轉鏡1是具有一定厚度的正六角形，形成其外周面的六個面為反射面2，其中心形成了安裝在旋轉軸(未圖示)上用的安裝孔3。當然，作為本發明對象的多面轉鏡的形狀不一定為正六角形，還可以是其他正多邊形。
上述構成的多面轉鏡1由燒結體形成。該燒結體由以銅粉為主組分的混合粉末燒結而成，其對應於純銅的重量密度比在75％以上。更好的是上述重量密度比在80～93％的範圍內，特別好的是接近90％。這樣就能夠使多面轉鏡1的反射面2的反射率提高至85％以上。此外，通過增加重量密度，能夠使多面轉鏡1本身的強度和剛性也會得到提高，其結果是，重量平衡和旋轉平衡更好。
本例的燒結用混合粉末中除了銅粉之外，還包含7重量％～20重量％作為添加材料的錫粉。錫起到燒結材料的粘合劑的作用，其含量如果不足7重量％，則得不到添加的效果，反之如果超過20重量％，則會導致反射面2的反射率下降，都不理想。特別好的情形是包含10重量％的錫，這樣就能夠獲得具備高反射率的反射面的多面轉鏡，且其本身的強度和剛性也較高。
此外，本例的燒結用混合粉末中包含0.1重量％～5重量％的鎳粉。鎳不僅起到燒結材料的粘合劑的作用，還可填滿燒結體表面的微細孔，即具有填滿反射面2上形成的微細孔的作用。其含量如果不足0.1重量％，則燒結體的強度會下降，如果超過5重量％，則反射面的反射率反而會下降，都不理想。特別好的情況是包含近1.0重量％的鎳，這樣就能夠獲得具備高反射率的反射面的多面轉鏡，且其本身的強度和剛性也較高。
以下，參考圖2的簡要工藝圖，對以銅為主組分的混合粉末進行燒結製得多面轉鏡的例子進行說明。
首先，在銅粉中混入作為添加材料的10重量％錫粉、1.0重量％鎳粉及其他添加材料，製得重量密度約為89％的燒結用銅粉為主組分的金屬混合粉末(步驟ST1原料粉末混合)。然後，將該金屬混合粉末裝入成形用金屬模中，加壓成形，製得形狀和多面轉鏡1的坯料相同的成形體(步驟ST2成形)。在真空中對所得成形體進行燒結獲得燒結體(步驟ST3燒結)。對燒結體進行淬火處理提高其硬度(步驟ST4熱處理)。進行精壓加工，對多面轉鏡1中央形成的安裝孔3的內周面的表面進行塑性加工，提高該安裝孔的圓度(步驟ST5精壓)。用超聲波清洗機等對經過精壓加工的燒結體進行清洗，獲得和多面轉鏡1的最終形狀近似的坯料(步驟ST6和7清洗和製成坯料)。
然後，對坯料的兩個端面(多面轉鏡的兩面4和5所對應的面)進行研磨(步驟ST8基準面加工)。對坯料的外周面(形成多面轉鏡的各反射面2的面)進行鏡面加工，形成反射面2(步驟ST9鏡面加工)。再次對該表面經過精加工的坯料進行清洗(步驟ST10清洗)。最後在成為反射面的外周面上蒸鍍玻璃等保護膜，得到多面轉鏡(步驟ST11蒸鍍)。
圖3表示本發明的多面轉鏡的另一例子，圖中所示的多面轉鏡10的形成反射面12的外周側部分由燒結體20形成，內側部分由陶瓷製基材30形成，它們是一體化的複合結構。
即，燒結體20是正六角形的筒狀體，基材30是具有一定厚度的正六角形，基材30外周和燒結體20通過嵌入成形構成一體化。與上述實施例的情況相同，燒結體20是以銅粉為主組分的燒結體。
該複合結構的多面轉鏡10不僅具備以銅粉為主組分的燒結體形成的多面鏡的作用和效果，而且，通過對基材特性進行選擇，能夠獲得各種效果。例如，由於本例中是在輕量陶瓷基材外周和壁厚較薄的金屬燒結體構成一體化，所以能夠製得整體慣性較小的多面轉鏡。此外，如果選擇價格較低廉材料製得基材，則能夠進一步降低多面轉鏡的製作成本。
如上所述，本發明的多面轉鏡至少其形成反射面的外周部分由以銅粉為主組分的燒結體形成。所以，和鋁合金的燒結體相比，能夠很容易製得具備高反射率的反射面的多面轉鏡。
此外，通過提高燒結體對應於純銅的重量密度比，能夠獲得強度和硬度得到提高、且重量平衡和旋轉平衡理想的多面轉鏡。
另外，使銅粉中含有作為添加材料的適量的錫及/或鎳，這樣能夠獲得強度和硬度優異的具有高反射率的反射面的多面轉鏡。
此外，由於多面轉鏡中採用了燒結體，所以具備減少材料浪費、簡化加工步驟、使加工精度更穩定的優點。因此，能夠以較高的原料利用率，以較低的成本製得多面轉鏡。
權利要求
1.由燒結體形成的多面轉鏡，其特徵在於，前述燒結體由以銅粉為主組分的混合粉末燒結而成，所述燒結體對應於純銅的重量密度比在75％以上。
2.如權利要求1所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有7重量％～20重量％的錫粉。
3.如權利要求1所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有0.1重量％～5重量％的鎳粉。
4.如權利要求1所述的多面轉鏡，其中，前述燒結體對應於純銅的重量密度比在80％～93％的範圍內。
5.如權利要求4所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有7重量％～20重量％的錫粉。
6.如權利要求4所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有0.1重量％～5重量％的鎳粉。
7.如權利要求4所述的多面轉鏡，其中，前述燒結體對應於純銅的重量密度比接近90％。
8.如權利要求7所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有10重量％左右的錫粉和1.0重量％左右的鎳粉。
9.如權利要求1所述的多面轉鏡，其中，在所述多面轉鏡的反射面上通過蒸鍍形成了保護膜。
10.如權利要求1所述的多面轉鏡，其中，所述多面轉鏡的反射面可反射波長在700nm以上的雷射。
11.多面轉鏡，其特徵在於，具備基材、在該基材外周通過嵌入成形構成一體化的由燒結體形成的筒狀部件、在該筒狀部件的多邊形外周面通過鏡面拋光形成的多個反射面，前述燒結體由以銅粉為主組分的混合粉末燒結而成，所述燒結體對應於純銅的重量密度比在75％以上。
12.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有7重量％～20重量％的錫粉。
13.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有0.1重量％～5重量％的鎳粉。
14.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，前述燒結體對應於純銅的重量密度比在80％～93％的範圍內。
15.如權利要求14所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有7重量％～20重量％的錫粉。
16.如權利要求14所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有0.1重量％～5重量％的鎳粉。
17.如權利要求14所述的多面轉鏡，其中，前述燒結體對應於純銅的重量密度比接近90％。
18.如權利要求17所述的多面轉鏡，其中，前述混合粉末中含有10重量％左右的錫粉和1.0重量％左右的鎳粉。
19.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，前述基材由陶瓷製成。
20.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，在所述多面轉鏡的反射面上通過蒸鍍形成了保護膜。
21.如權利要求11所述的多面轉鏡，其中，所述多面轉鏡的反射面可反射波長在700nm以上的雷射。
全文摘要
本發明涉及高反射率的由燒結體形成的多面轉鏡。該多面轉鏡1由以銅粉為主組分的燒結體形成。該燒結體對應於純銅的重量密度比接近90%。含有10重量%左右的錫和1.0重量%左右的鎳作為添加材料。因為由燒結體形成,所以材料浪費較少,製作工藝簡單且精度較高。此外,由於以銅為主組分的燒結體對包括780nm在內的波長區域的雷射光束的反射率較高,所以,可作為裝有雷射光源的雷射印表機等的光偏轉器用多面轉鏡使用。
文檔編號G02B26/12GK1349123SQ0113547
公開日2002年5月15日 申請日期2001年10月12日 優先權日2000年10月17日
發明者石塚豐 申請人:株式會社三協精機製作所