JP2002048998A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2002048998A
JP2002048998A JP2000237430A JP2000237430A JP2002048998A JP 2002048998 A JP2002048998 A JP 2002048998A JP 2000237430 A JP2000237430 A JP 2000237430A JP 2000237430 A JP2000237430 A JP 2000237430A JP 2002048998 A JP2002048998 A JP 2002048998A
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optical scanning
scanning device
electrode
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幸人 佐藤
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智宏 中島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve manufacturing efficiency by realizing small modularization of an optical scanner and to simplify a manufacturing process. SOLUTION: In an optical scanner module which deflects and scans luminous flux from a semiconductor laser, the board of a light source part for mounting the semiconductor laser and the board of a deflection part for holding a deflection means having a deflection surface to deflect the luminous flux are stacked, a reflecting surface is provided oppositely to the deflection surface, and the luminous flux is reflected more than once between the reflecting surface and the deflection surface to scan.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル複写機、及
びレーザプリンタ等の書込系に用いられ、マイクロマシ
ニング技術を応用した微小光学系を有する光走査装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device which is used in a writing system such as a digital copying machine and a laser printer and has a micro optical system to which a micro machining technology is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術において、光走査装置はパッ
ケージングされた半導体レーザとカップリングレンズと
の配置を調整組立した光源部、精密機械加工によるポリ
ゴンミラーやガルバノミラー等の偏向器、複数枚で構成
される走査レンズからなり、光学ハウジングの所定の取
付部にこれらの位置関係を高精度に管理しながら組付が
行われるが、手作業に頼っているため小型化に限界があ
り、組付に多大なコストがかかるという欠点がある。
2. Description of the Related Art In the prior art, an optical scanning device is composed of a light source unit in which the arrangement of a packaged semiconductor laser and a coupling lens is adjusted and assembled, a deflector such as a polygon mirror or a galvanometer mirror by precision machining, a plurality of optical scanning devices. The lens is assembled while maintaining the positional relationship with high precision at a predetermined mounting portion of the optical housing.However, since it depends on manual work, there is a limit to miniaturization. There is a disadvantage in that it takes a lot of cost to attach.

【0003】従来技術における光走査装置の構成例を図
1、図2を用いて説明する。まず、図1はポリゴンミラ
ーを用いた例を示す。同図において、半導体レーザ(L
D)101は保持部材102の裏側に形成した嵌合穴に
圧入され、カップリングレンズ103が保持部材の貫通
穴出口部に形成した円筒面の一部を切り出した形状の突
起にUV接着される。また、LD駆動基板106にはL
Dを変調起動する回路が実装されLDのリードをその回
路にハンダ接合して光源ユニットをなす。光源ユニット
からはカップリングレンズの配置調節により略平行光束
が射出される。シリンダレンズ104は副走査方向にの
み曲率を有しポリゴンミラー107の反射面上にて主走
査方向に線状となるよう集束し、面倒れ補正光学系の一
部を構成する。ポリゴンミラー107はモータ108に
より一定方向に回転されビームを走査する。走査された
ビームは結像レンズ110により、ミラー111を介し
て被走査面114(感光体面)にスポット状に結像され
る。ミラー113は走査開始側でビームを折り返し、セ
ンサ基板109上に実装されたフォトセンサ108に入
射させ、この検出時刻を基準に画像記録のタイミングを
とる。
A configuration example of a conventional optical scanning device will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. First, FIG. 1 shows an example using a polygon mirror. In the figure, a semiconductor laser (L
D) 101 is press-fitted into a fitting hole formed on the back side of the holding member 102, and the coupling lens 103 is UV-bonded to a projection formed by cutting out a part of a cylindrical surface formed at a through-hole exit portion of the holding member. . The LD drive substrate 106 has L
A circuit for starting modulation of D is mounted, and a lead of the LD is soldered to the circuit to form a light source unit. A substantially parallel light beam is emitted from the light source unit by adjusting the arrangement of the coupling lens. The cylinder lens 104 has a curvature only in the sub-scanning direction, and converges on the reflection surface of the polygon mirror 107 so as to be linear in the main scanning direction, and constitutes a part of a surface tilt correction optical system. The polygon mirror 107 is rotated in a certain direction by a motor 108 and scans a beam. The scanned beam is formed as an image of a spot on the surface to be scanned 114 (photosensitive member surface) via the mirror 111 by the imaging lens 110. The mirror 113 folds the beam on the scanning start side, makes the beam incident on the photo sensor 108 mounted on the sensor substrate 109, and sets the image recording timing based on the detection time.

【0004】これら光源ユニット、モータ、結像レン
ズ、ミラー、センサ基板は光学ベース112に高精度に
位置決めされ一体的に支持される。
The light source unit, the motor, the imaging lens, the mirror, and the sensor substrate are positioned with high precision on the optical base 112 and are integrally supported.

【0005】図2はガルバノミラー115を用いた例で
あり、ガルバノミラーを使用すること以外は図1と同様
の構成である。図1においてポリゴンミラーが一定方向
にビームを走査するのに対し、図2におけるガルバノミ
ラー115は矢印方向に往復回転してビームを双方向に
走査する。
FIG. 2 shows an example using a galvanomirror 115. The configuration is the same as that of FIG. 1 except that a galvanomirror is used. 1, the polygon mirror scans the beam in a fixed direction, while the galvanometer mirror 115 in FIG. 2 reciprocates in the direction of the arrow to scan the beam in both directions.

【0006】上記のような構成に対し、近年シリコンマ
イクロマシニング技術を利用した光走査デバイスの研究
が進められており、特許2722630号、特許266
8725号や特開平4−96014に開示されるように
半導体レーザチップ、軸受一体の偏向器を単一のシリコ
ン基板上に集積した光走査装置の提案がなされている。
In recent years, research on an optical scanning device using silicon micromachining technology has been advanced for the above-mentioned configuration. Japanese Patent No. 2722630 and Japanese Patent No. 266
As disclosed in Japanese Patent No. 8725 and JP-A-4-96014, there has been proposed an optical scanning device in which a semiconductor laser chip and a deflector integrated with a bearing are integrated on a single silicon substrate.

【0007】半導体製造プロセスを用いるためきわめて
高い位置精度が確保でき、人手を介さず複数個同時に製
造できるという利点がある。
Since a semiconductor manufacturing process is used, there is an advantage that extremely high positional accuracy can be ensured, and a plurality of semiconductor devices can be manufactured simultaneously without manual operation.

【0008】一方、半導体製造プロセスを用いた偏向器
として、特許2722314号にはシリコン基板上に一
体的にガルバノミラーを形成した偏向器が、また、特開
平5−142405には表面に回折格子を形成した偏向
器が開示されている。
On the other hand, as a deflector using a semiconductor manufacturing process, Japanese Patent No. 2722314 discloses a deflector in which a galvanometer mirror is integrally formed on a silicon substrate, and JP-A-5-142405 discloses a diffraction grating on the surface. A formed deflector is disclosed.

【0009】ところで、ミラーを揺動させる機構とし
て、上記特許2722314号に示すような電磁力を用
いるものの他、IBM J.Res.Develop Vol.24 (1980)に掲
載されている光走査装置のように、同一直線上に設けら
れた2本の梁で支持されたミラー基板を、ミラー基板に
対向する位置に設けた電極との間の静電引力で、2本の
梁をねじり回転軸として往復振動させるものがある。マ
イクロマシニング技術で形成されるこの光走査装置は、
従来のモーターを使ったポリゴンミラーの回転による光
走査装置と比較して、構造が簡単で半導体プロセスでの
一括形成が可能なため、小型化が容易で製造コストも低
く、また単一の反斜面であるため複数面による精度のば
らつきがなく、さらに往復走査であるため高速化にも対
応できる等の効果が期待できる。
Incidentally, as a mechanism for swinging the mirror, in addition to a mechanism using electromagnetic force as shown in the above-mentioned Japanese Patent No. 2722314, an optical scanning device disclosed in IBM J. Res. Develop Vol. 24 (1980) can be used. Then, the mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line is reciprocated using the two beams as a torsion rotation axis by an electrostatic attraction between an electrode provided at a position facing the mirror substrate. Some cause it to vibrate. This optical scanning device formed by micromachining technology,
Compared to a conventional optical scanning device that rotates a polygon mirror using a motor, its structure is simpler and it can be formed in a single process in a semiconductor process, so it is easy to reduce the size and manufacturing cost. Therefore, there is no variation in accuracy due to a plurality of surfaces, and furthermore, the effect of being able to cope with high-speed operation due to reciprocal scanning can be expected.

【0010】このような静電駆動のねじり振動型光走査
装置としては、特許第2924200号に開示される、
梁をS字型として剛性を下げ、小さな駆動力で大きな振
れ角が得られるようにしたもの、特開平7−92409
に開示される、梁の厚さをミラー基板、フレーム基板よ
りも薄くしたもの、特許第3011144号、あるいは
The 13th Annual International Workshop on MEMS200
0 (2000) 473-478 に開示される、固定電極をミラー部
の振動方向に重ならない位置に配置したもの、また、Th
e 13th Annual International Workshop on MEMS2000
(2000) 645-650にも記載されるように、対向電極をミラ
ーの振れの中心位置から傾斜させて設置することで、ミ
ラーの振れ角を変えずに駆動電圧を下げたものがある。
Japanese Patent No. 2924200 discloses such an electrostatically driven torsional vibration optical scanning device.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-92409, in which the beam is made S-shaped to reduce rigidity so that a large deflection angle can be obtained with a small driving force.
Disclosed in Japanese Patent No. 3011144, in which the thickness of the beam is made thinner than the mirror substrate and the frame substrate.
The 13th Annual International Workshop on MEMS200
0 (2000) 473-478, in which the fixed electrode is arranged at a position that does not overlap in the vibration direction of the mirror section,
e 13th Annual International Workshop on MEMS2000
As described in (2000) 645-650, there is a device in which the driving voltage is lowered without changing the deflection angle of the mirror by installing the counter electrode inclined from the center position of the deflection of the mirror.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】シリコンマイクロマシ
ニング技術を利用した光走査装置においては、単一のシ
リコン基板上に光走査に関わるすべての機能を作り込む
には製造プロセス上制限があり、単純に従来と同じレイ
アウトで一次元的に配置するだけでは基板サイズ的にも
無駄が多い。
In an optical scanning device using a silicon micromachining technology, there is a limitation in a manufacturing process for forming all functions related to optical scanning on a single silicon substrate. Simply arranging one-dimensionally with the same layout as the conventional one is wasteful in terms of substrate size.

【0012】また、薄膜形成とエッチングによるトリミ
ングの繰り返しのため、ある程度厚みが必要な機能に対
しては非常に効率が悪いという欠点がある。
Further, there is a disadvantage in that the efficiency of the function requiring a certain thickness is very low due to the repetition of trimming by thin film formation and etching.

【0013】一方、半導体レーザや偏向器においては各
々外部からの電源供給や制御信号のやり取りが必要であ
るが、光走査装置が小型化されることで電気配線の扱い
がかえって厄介になるという問題がある。
On the other hand, semiconductor lasers and deflectors require external power supply and exchange of control signals, respectively. However, the miniaturization of the optical scanning device makes handling of electrical wiring rather troublesome. There is.

【0014】また、光学性能の劣化や短絡の要因となる
塵やほこりへの対策も当然必要になり、シリコン基板の
ままでは画像形成装置等への組み込みはできない。
In addition, it is naturally necessary to take measures against dust and dust which cause deterioration of optical performance and short-circuit, so that the silicon substrate cannot be incorporated in an image forming apparatus or the like.

【0015】以上のように画像形成装置に用いる光走査
装置として小型にまとめるには多くの課題がある。
As described above, there are a number of problems in reducing the size of an optical scanning device used in an image forming apparatus.

【0016】また、2本の梁でミラー基板を両側がら保
持し、この梁をねじり回転軸としてミラー基板を静電引
力により往復振動させる偏向器では、ミラー基板を一方
の共通電極として、ねじり回転軸の両側にある駆動のた
めの他方の2つの電極を、ミラー基板の平面側に対向さ
せるものとミラー基板の端面側に対向させるものがあ
る。
In a deflector that holds the mirror substrate on both sides with two beams and reciprocates the mirror substrate by electrostatic attraction using the beams as a torsional rotation axis, the mirror substrate is used as one common electrode and the torsional rotation is performed. The other two electrodes for driving on both sides of the shaft are opposed to the plane side of the mirror substrate and to the end surface side of the mirror substrate.

【0017】一般的に静電引力は印加電圧を一定とした
場合、電極間距離の2乗に反比例し、電極面積に比例す
る。従って、ミラー基板のミラー面と反対側の平面に対
向して電極を設けた場合、電極面積を広くとることによ
り静電引力を大きくすることができる。しかし、より大
きな静電引力を得るために電極間距離を短くすると、電
極がミラー基板の振動方向に近接するため変位の妨げに
なり、ミラー部の振れ角が電極に接触しない範囲に制限
されてしまう。一方、電極をミラー基板の端面側に設け
た場合、電極間距離を短くすることにより静電引力を大
きくすることができる。この場合、電極どうしが接触し
ない位置にあるため、ミラー基板の変位を妨げることは
ないが、共通電極であるミラー基板の端面の厚さは数1
0um程度しかないため電極面積を大きくとることがで
きない。対向する電極どうしを櫛歯状に折り曲げたとし
ても高周波数で振動する基板の強度上その面積には限界
がある。このように、静電駆動のねじり振動ミラーで
は、大きな静電引力すなわち近接した大面積の駆動電極
と、大きなミラー基板の振れ角を両立させることが難し
い。
Generally, when the applied voltage is constant, the electrostatic attractive force is inversely proportional to the square of the distance between the electrodes, and is proportional to the electrode area. Therefore, when the electrodes are provided to face the plane of the mirror substrate opposite to the mirror surface, the electrostatic attraction can be increased by increasing the electrode area. However, if the distance between the electrodes is shortened to obtain a larger electrostatic attraction, the electrodes are close to the direction of vibration of the mirror substrate, which hinders displacement, and the deflection angle of the mirror portion is limited to a range where the electrodes do not contact the electrodes. I will. On the other hand, when the electrodes are provided on the end face side of the mirror substrate, the electrostatic attraction can be increased by shortening the distance between the electrodes. In this case, since the electrodes are located at positions where they do not contact each other, the displacement of the mirror substrate is not hindered.
Since it is only about 0 μm, the electrode area cannot be made large. Even if opposing electrodes are bent into a comb shape, the area of the substrate vibrating at a high frequency is limited due to the strength of the substrate. As described above, it is difficult for an electrostatically driven torsional vibrating mirror to have both a large electrostatic attraction, that is, a large large-area driving electrode and a large deflection angle of a mirror substrate.

【0018】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、シリコンマイクロマシニング技術を利用した光走
査装置における上記の欠点を改善し、光走査装置として
小型モジュール化を実現するとともに、製作工程を簡素
化することにより生産効率を向上させること目的とす
る。また、偏向器の可動部を小型、軽量化し、負荷を低
減することで消費電力の低減をはかる。更に、振れ角が
大きく安定した振動が得られる静電駆動のねじり振動型
の偏向器を有する光走査装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to improve the above-mentioned drawbacks in an optical scanning device using silicon micromachining technology, to realize a small module as an optical scanning device, and to realize a manufacturing process. The purpose is to improve production efficiency by simplifying. In addition, the power consumption can be reduced by reducing the size and weight of the movable part of the deflector and reducing the load. It is a further object of the present invention to provide an optical scanning device having an electrostatically driven torsional vibration type deflector capable of obtaining a stable vibration with a large deflection angle.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、光源からの光束を偏向させて走査する光走査装置モ
ジュールにおいて、光束を偏向させる偏向面を有する偏
向手段と、偏向手段を回転軸支して保持する偏向部基板
とを配備し、前記偏向面と対向して前記偏向部基板と一
体的に反射面を設け、該反射面と前記偏向面との間で複
数回光束を反射させて走査する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device module for scanning by deflecting a light beam from a light source, a deflecting device having a deflecting surface for deflecting the light beam, and rotating the deflecting device. A deflecting unit substrate that is supported by being supported and provided, a reflecting surface is provided integrally with the deflecting unit substrate so as to face the deflecting surface, and the light beam is reflected a plurality of times between the reflecting surface and the deflecting surface. And scan.

【0020】請求項2に記載の発明は、光源からの光束
を偏向させて走査する光走査装置モジュールにおいて、
光源を実装する光源部基板と、光束を偏向させる偏向面
を有する偏向手段を保持した偏向部基板とを積み重ねて
配備し、前記偏向面と対向して反射面を設け、該反射面
と前記偏向面との間で複数回光束を反射させて走査す
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device module for deflecting and scanning a light beam from a light source.
A light source unit substrate on which a light source is mounted and a deflecting unit substrate holding a deflecting unit having a deflecting surface for deflecting a light beam are stacked and provided, and a reflecting surface is provided opposite to the deflecting surface, and the reflecting surface and the deflecting surface are deflected. Scanning is performed by reflecting a light beam a plurality of times with the surface.

【0021】上記の発明によれば、偏向器の少ない回転
角でより大きな走査角が得られ、偏向器速度を低減でき
るので、可動部を薄型化でき加工時間が短縮されて組立
効率を向上することができる。また、光源部基板を積み
重ねて配備することで偏向面へ光ビームを精度良く入射
させることができる。また、騒音や振動を低減すること
ができる。
According to the above invention, a larger scanning angle can be obtained with a small rotation angle of the deflector, and the speed of the deflector can be reduced. Therefore, the movable portion can be thinned, the processing time can be shortened, and the assembling efficiency can be improved. be able to. Further, by stacking and arranging the light source unit substrates, the light beam can be accurately incident on the deflection surface. In addition, noise and vibration can be reduced.

【0022】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
の記載において、前記反射面と前記偏向面との間隔を
g、該偏向面への副走査方向での光束入射角度をβ、入
射する光束の副走査光束径を2ω とするとき、 g・tanβ>ω で表される関係を満たし、該偏向面での反射点を副走査
方向に順次移動して走査するようにしたものである。
The invention described in claim 3 is the first or second invention.
In the description, the distance between the reflecting surface and the deflecting surface
g, when the incident angle of the light beam in the sub-scanning direction on the deflection surface is β, and the diameter of the incident light beam in the sub-scanning direction is 2ω, the relationship represented by g · tan β> ω is satisfied, and The scanning is performed by sequentially moving the reflection points in the sub-scanning direction.

【0023】本発明によれば、主走査方向での必要幅を
最小限とすることができるので、可動部が小型化でき、
加工時間が短縮されて組立効率を向上することができ
る。
According to the present invention, the required width in the main scanning direction can be minimized, so that the movable portion can be reduced in size.
Processing time is shortened, and assembling efficiency can be improved.

【0024】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3
のうちいずれか1項の記載において、前記反射面と前記
偏向面との間隔について、光束の入射側の間隔より射出
側の間隔を広くしたものである。
[0024] The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
In the description of any one of the above, the interval between the reflecting surface and the deflecting surface is wider on the exit side than on the incident side of the light beam.

【0025】本発明によれば、射出側における光ビーム
の副走査方向角度を拡大し前記反射面エッジとのマージ
ンを広げることができるので、入射角度の誤差があって
も確実に光ビームを射出できる上、反射面の設置精度を
緩和でき組立効率を向上することができる。
According to the present invention, since the angle of the light beam in the sub-scanning direction on the emission side can be enlarged and the margin with the edge of the reflection surface can be widened, the light beam can be reliably emitted even if there is an error in the incident angle. In addition, the installation accuracy of the reflection surface can be reduced, and the assembly efficiency can be improved.

【0026】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4
のうちいずれか1項の記載において、前記光源を実装す
る光源部基板を、偏向部基板と積み重ねて配備し、前記
反射面を前記光源部基板に設けるようにする。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
In any one of the above, the light source unit substrate on which the light source is mounted is stacked and provided on the deflection unit substrate, and the reflection surface is provided on the light source unit substrate.

【0027】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至4
のうちいずれか1項の記載において、前記反射面は前記
光源部基板と一体的に設けたものである。
[0027] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 4.
In the description of any one of the above, the reflection surface is provided integrally with the light source unit substrate.

【0028】上記発明によれば、厄介な調整作業を行な
わなくても積層により反射面と偏向面の配置精度が確保
できるので、組立効率を向上することができる。すなわ
ち、図1、2で示したような多数の部品を平面上で精度
良く組み立てる多大な労力を無くすことが可能となる。
According to the above-mentioned invention, since the arrangement accuracy of the reflecting surface and the deflecting surface can be ensured by lamination without performing a troublesome adjustment operation, the assembling efficiency can be improved. That is, it is possible to eliminate a great deal of labor for accurately assembling a large number of components on a plane as shown in FIGS.

【0029】請求項7に記載の発明は、請求項1乃至4
のうちいずれか1項の記載において、前記偏向面へ入射
する光束の光束径を規制するアパーチャを、前記反射面
と一体的に設けるようにする。
[0029] The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 4.
In any one of the above, an aperture for regulating the diameter of a light beam incident on the deflection surface is provided integrally with the reflection surface.

【0030】本発明によれば、光ビームの偏向面への入
射位置精度および反射面との配置精度を厄介な調整作業
を行なわなくても積層により確保できるので、組立効率
を向上することができる。
According to the present invention, the accuracy of the incident position of the light beam on the deflecting surface and the accuracy of the arrangement of the light beam on the reflecting surface can be ensured by lamination without troublesome adjustment work, so that the assembling efficiency can be improved. .

【0031】請求項8に記載の発明は、請求項1又は2
の記載において、前記偏向手段は、同一直線上に設けら
れた2本の梁で支持されたミラー基板と、ミラー基板に
対向して設けた電極との間の静電引力で、2本の梁をね
じり回転軸としてミラー基板を往復振動させる手段とを
有し、ミラー基板におけるミラー面の反対側の面に対向
する基板面と、ミラー基板端面に対向するフレーム端面
とに電極を設けるようにする。
The invention described in claim 8 is the first or second invention.
In the above description, the deflecting means is configured to perform two beams by an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided to face the mirror substrate. Means for reciprocatingly oscillating the mirror substrate with the torsion rotation axis, and electrodes are provided on the substrate surface facing the surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface and the frame end surface facing the mirror substrate end surface. .

【0032】本発明によれば、上記の効果に加え、偏向
手段においてミラー基板端面とそれに対向するフレーム
内枠表面に形成された電極が近接しているため低い電圧
でミラー基板を励振させることができる。さらに共振周
波数で駆動させたときにはミラー基板の振れ幅が大きく
なり、ミラー基板端部がより面積の大きなミラー面の反
対側に対向する電極面にも近接するため、ミラー基板端
面とミラー基板平面に対向した電極の駆動により振動維
持をより安定化することができる。
According to the present invention, in addition to the above effects, the mirror substrate can be excited with a low voltage because the end surface of the mirror substrate and the electrode formed on the surface of the inner frame facing the mirror substrate are close to each other in the deflecting means. it can. Furthermore, when driven at the resonance frequency, the deflection width of the mirror substrate increases, and the mirror substrate end portion is close to the electrode surface opposite to the mirror surface having a larger area. The maintenance of the vibration can be further stabilized by driving the opposed electrodes.

【0033】請求項9に記載の発明は、請求項8の記載
において、前記ミラー基板のミラー面側にフレームを設
け、該フレームには、ミラー基板に入射する光束が通過
する開口部と、ミラー基板で偏向した光束が通過する開
口部と、ミラー面に対向する反射面とを設けるようにす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in accordance with the eighth aspect, a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, wherein the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes, and a mirror. An opening through which a light beam deflected by the substrate passes and a reflection surface facing the mirror surface are provided.

【0034】本発明によれば、反射基板の開口部を通っ
て斜め方向から入射し、往復振動するミラー基板表面の
ミラー面で偏向走査された光が、対向して設けられた反
射基板のミラー面との間で複数回往復した後、反射基板
の開口部を通って出射されるので、非平行なミラー間の
多重反射により反射ごとに光の反射角度が広がり、同じ
ミラー基板の振れ角でビームの走査角をより大きくする
ことができる。したがって高周波数での広範囲の光走査
が可能となる。
According to the present invention, light incident obliquely through the opening of the reflecting substrate and deflected and scanned by the mirror surface of the mirror substrate surface which reciprocates and vibrates is reflected by the reflecting substrate mirror. After multiple round trips to and from the surface, the light is emitted through the opening in the reflective substrate, so that the multiple reflections between the non-parallel mirrors increase the light reflection angle for each reflection, resulting in the same deflection angle of the mirror substrate. The scanning angle of the beam can be made larger. Therefore, light scanning over a wide range at a high frequency becomes possible.

【0035】請求項10に記載の発明は、請求項1又は
2の記載において、前記偏向手段は、同一直線上に設け
られた2本の梁で支持されたミラー基板と、ミラー基板
に対向して設けた電極との間の静電引力で、2本の梁を
ねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させる手段と
を有し、ミラー基板のミラー面側にフレームを設け、該
フレームには、ミラー基板に入射する光束が通過する開
口部と、ミラー基板で偏向した光束が通過する開口部
と、ミラー面に対向する反射面と、ミラー面に対向する
電極とを設け、ミラー基板端面に対向する位置に電極を
設けるようにする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the deflecting means is a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line, and a mirror substrate facing the mirror substrate. Means for reciprocatingly oscillating the mirror substrate using the two beams as torsional rotation axes by electrostatic attraction between the provided electrodes, and a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate. An opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes, an opening through which a light beam deflected by the mirror substrate passes, a reflecting surface facing the mirror surface, and an electrode facing the mirror surface are provided, and are opposed to the mirror substrate end surface. The electrode is provided at the position where the electrode is to be formed.

【0036】本発明によれば、電極が反射基板上に設け
られているので、電極基板を別途設ける必要がなく、構
造が簡単で低コストに製造でき、上記と同様の効果を得
ることが可能となる。
According to the present invention, since the electrodes are provided on the reflection substrate, there is no need to separately provide an electrode substrate, the structure is simple, the manufacturing can be performed at low cost, and the same effects as described above can be obtained. Becomes

【0037】請求項11に記載の発明は、請求項1乃至
10のうちいずれか1項に記載の光走査装置モジュール
と、走査開始側及び終端側で光束を検出する同期検知セ
ンサと、走査レンズとを有することを特徴とする光走査
装置である。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device module according to any one of the first to tenth aspects, a synchronous detection sensor for detecting a light beam on the scanning start side and the end side, and a scanning lens. An optical scanning device comprising:

【0038】請求項12に記載の発明は、像担持体と、
像担持体の主走査方向に並置された請求項1乃至10の
うちいずれか1項に記載の光走査装置モジュールとを有
することを特徴とする光走査装置である。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an image carrier,
An optical scanning device comprising: the optical scanning device module according to any one of claims 1 to 10, which is arranged in the main scanning direction of the image carrier.

【0039】請求項13に記載の発明は、請求項11又
は12に記載の光走査装置を有することを特徴とする画
像形成装置である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having the optical scanning device according to the eleventh or twelfth aspect.

【0040】本発明によれば、組立効率を向上を向上さ
せた精度の高い光走査装置を用いた画像形成装置を提供
することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus using a high-precision optical scanning device with improved assembly efficiency.

【0041】請求項14に記載の発明は、同一直線上に
設けられた2本の梁で支持されたミラー基板と、ミラー
基板に対向して設けた電極との間の静電引力で、2本の
梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させる光
走査装置モジュールにおいて、ミラー基板におけるミラ
ー面の反対側の面に対向する基板面と、ミラー基板端面
に対向するフレーム端面とに電極を有する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate is used. An optical scanning device module for reciprocatingly oscillating a mirror substrate with a torsion beam as a torsion rotation axis has electrodes on a substrate surface facing a surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface and a frame end surface facing the mirror substrate end surface. .

【0042】本発明によれば、ミラー基板端面とそれに
対向するフレーム内枠表面に形成された電極が近接して
いるため低い電圧でミラー基板を励振させることができ
る。さらに共振周波数で駆動させたときにはミラー基板
の振れ幅が大きくなり、ミラー基板端部がより面積の大
きなミラー面の反対側に対向する電極面にも近接するた
め、ミラー基板端面とミラー基板平面に対向した電極の
駆動により振動維持をより安定化することができる。
According to the present invention, the mirror substrate can be excited with a low voltage because the electrode formed on the end surface of the mirror substrate and the surface of the frame inner frame facing the mirror substrate are close to each other. Furthermore, when driven at the resonance frequency, the deflection width of the mirror substrate increases, and the mirror substrate end portion is close to the electrode surface opposite to the mirror surface having a larger area. The maintenance of the vibration can be further stabilized by driving the opposed electrodes.

【0043】請求項15に記載の発明は、請求項14の
記載において、ミラー基板のミラー面の反対側の面に対
向する基板面における前記電極を、前記ねじり回転軸を
中心に傾斜させるようにする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of the fourteenth aspect, the electrodes on the substrate surface opposite to the mirror surface of the mirror substrate are tilted about the torsional rotation axis. I do.

【0044】本発明によれば、ミラー面の反対側に対向
する電極面がミラー基板の変位にならう方向に傾斜して
形成されているため、ミラー基板が傾いたときに端部を
含めてミラー基板全体が電極面に近接するため、請求項
14で記述した効果よりもさらにミラー基板の振動維持
を安定化することができる。
According to the present invention, since the electrode surface facing the opposite side of the mirror surface is formed so as to be inclined in a direction following the displacement of the mirror substrate, when the mirror substrate is inclined, the electrode surface including the end portion is included. Since the entire mirror substrate is close to the electrode surface, the vibration maintenance of the mirror substrate can be more stabilized than the effect described in claim 14.

【0045】請求項16に記載の発明は、請求項14の
記載において、ミラー基板のミラー面側にフレームを設
け、該フレームには、ミラー基板に入射する光束が通過
する開口部と、ミラー基板で偏向した光束が通過する開
口部と、ミラー面に対向する反射面とを設けたものであ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in accordance with the fourteenth aspect, a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, and the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes; An aperture through which the light beam deflected by the above passes and a reflection surface facing the mirror surface are provided.

【0046】本発明によれば、反射基板の開口部を通っ
て斜め方向から入射し、往復振動するミラー基板表面の
ミラー面で偏向走査された光が、対向して設けられた反
射基板のミラー面との間で複数回往復した後、反射基板
の開口部を通って出射されるので、非平行なミラー間の
多重反射により反射ごとに光の反射角度が広がり、同じ
ミラー基板の振れ角でビームの走査角をより大きくする
ことができる。したがって高周波数での広範囲の光走査
が可能となる。
According to the present invention, light incident obliquely through the opening of the reflective substrate and deflected and scanned by the mirror surface of the mirror substrate surface which reciprocates and vibrates is reflected by the mirror of the reflective substrate provided opposite to the mirror substrate. After multiple round trips to and from the surface, the light is emitted through the opening in the reflective substrate, so that the multiple reflections between the non-parallel mirrors increase the light reflection angle for each reflection, resulting in the same deflection angle of the mirror substrate. The scanning angle of the beam can be made larger. Therefore, light scanning over a wide range at a high frequency becomes possible.

【0047】請求項17に記載の発明は、同一直線上に
設けられた2本の梁で支持されたミラー基板と、ミラー
基板に対向して設けた電極との間の静電引力で、2本の
梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させる光
走査装置モジュールにおいて、ミラー基板のミラー面側
にフレームを設け、該フレームには、ミラー基板に入射
する光束が通過する開口部と、ミラー基板で偏向した光
束が通過する開口部と、ミラー面に対向する反射面と、
ミラー面に対向する電極とを設け、ミラー基板端面に対
向する位置に電極を設ける。
According to a seventeenth aspect of the present invention, an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate is used. In an optical scanning device module for reciprocatingly oscillating a mirror substrate using a beam as a torsion rotation axis, a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, and the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes, and a mirror. An opening through which a light beam deflected by the substrate passes, a reflecting surface facing the mirror surface,
An electrode facing the mirror surface is provided, and the electrode is provided at a position facing the mirror substrate end surface.

【0048】本発明によれば、上記の効果が得られると
共に、電極が反射基板上に設けられているので、電極基
板を別途設ける必要がなく、構造が簡単で低コストに製
造できる。
According to the present invention, the above effects can be obtained, and since the electrodes are provided on the reflective substrate, there is no need to separately provide an electrode substrate, so that the structure can be manufactured simply and at low cost.

【0049】請求項18に記載の発明は、請求項14乃
至17のうちいずれか1項の記載において、ミラー基板
端面に対向する前記電極を、該ミラー基板端面と重なら
ない部位に形成するようにする。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in any one of the fourteenth to seventeenth aspects, the electrode facing the mirror substrate end face is formed at a portion that does not overlap the mirror substrate end face. I do.

【0050】本発明によれば、電極がミラー端面と重な
っている部位がないため、そこで生じるミラー基板の変
位を妨げる静電引力がなく、より低電圧でのミラー基板
の励振が可能である。
According to the present invention, since there is no portion where the electrode overlaps with the mirror end surface, there is no electrostatic attraction that hinders the displacement of the mirror substrate, and the excitation of the mirror substrate at a lower voltage is possible.

【0051】請求項19に記載の発明は、請求項14乃
至17のうちいずれか1項の記載において、ミラー基板
端面とそれに対向する前記電極とを、互いに櫛歯状にし
たものである。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in any one of the fourteenth to seventeenth aspects, the mirror substrate end face and the electrode facing the mirror substrate have a comb tooth shape.

【0052】本発明によれば、対向電極の面積が大きく
なるため、より低い電圧でミラー基板を励振させること
ができる。
According to the present invention, since the area of the counter electrode is increased, the mirror substrate can be excited with a lower voltage.

【0053】請求項20に記載の発明は、請求項14乃
至17のうちいずれか1項の記載において、ミラー基板
端面に対向するように設けた電極と、ミラー面の反対側
に対向する面に設けた電極又はミラー面に対向する面に
設けた電極とを導通させず、各々の電極への電圧の印加
タイミングをずらして駆動するようにする。
According to a twentieth aspect of the present invention, in any one of the fourteenth to seventeenth aspects, the electrode provided to face the mirror substrate end face and the electrode facing the mirror face opposite to the mirror face are provided. The electrodes provided or the electrodes provided on the surface facing the mirror surface are not electrically connected, and the electrodes are driven with the timing of applying the voltage to each electrode shifted.

【0054】本発明によれば、各々の電圧の印加タイミ
ングをミラー基板の振動による変位と合わせることがで
きるので、ミラー基板のより安定した駆動ができる。
According to the present invention, the application timing of each voltage can be matched with the displacement due to the vibration of the mirror substrate, so that the mirror substrate can be driven more stably.

【0055】請求項21に記載の発明は、請求項16の
記載において、ミラー基板のミラー面に対向する面と、
ミラー面の反対側に対向する面と、ミラー基板端面に対
向する面とにそれぞれ電極を設け、各々の電極を導通さ
せず、各々の電極への電圧の印加タイミングをずらして
駆動するようにする。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the sixteenth aspect, a surface of the mirror substrate facing the mirror surface includes:
Electrodes are provided on the surface facing the opposite side of the mirror surface and the surface facing the mirror substrate end surface, respectively, so that the electrodes are not conducted, and the electrodes are driven with the voltage application timing shifted to each electrode. .

【0056】本発明によれば、各々の電圧の印加タイミ
ングをミラー基板の振動による変位と合わせることがで
き、さらに上下の電極での静電引力を利用できるので、
ミラー基板のより安定した駆動が、より低い電圧で可能
となる。
According to the present invention, the application timing of each voltage can be matched with the displacement due to the vibration of the mirror substrate, and the electrostatic attraction of the upper and lower electrodes can be used.
More stable driving of the mirror substrate is possible at a lower voltage.

【0057】請求項22に記載の発明は、請求項14乃
至21のうちいずれか1項に記載の光走査装置モジュー
ルを、光を透過させ、電極を取り出すことが可能な減圧
容器内に設けたことを特徴とする光走査装置モジュール
である。
According to a twenty-second aspect of the present invention, the optical scanning device module according to any one of the fourteenth to twenty-first aspects is provided in a decompression container through which light can be transmitted and an electrode can be taken out. An optical scanning device module, comprising:

【0058】本発明によれば、ミラー基板の振動の際の
空気抵抗がなくなるため、より高周波数での駆動が可能
となる。
According to the present invention, since air resistance during vibration of the mirror substrate is eliminated, driving at a higher frequency becomes possible.

【0059】請求項23に記載の発明は、光束を偏向面
で反射させ走査する偏向手段が設けられた第1の基板
と、該偏向面に対向した位置に反射面が設けられた第2
の基板と、該偏向面と該反射面との距離を規定する第3
の基板とを設け、レーザー光を偏向面と反射面との間で
複数回反射させて走査することを特徴とする光走査装置
モジュールである。
According to a twenty-third aspect of the present invention, a first substrate provided with a deflecting means for reflecting and scanning a light beam on a deflecting surface, and a second substrate provided with a reflecting surface at a position facing the deflecting surface.
And a third substrate defining a distance between the deflection surface and the reflection surface.
An optical scanning device module comprising: a substrate; and a laser beam that is reflected a plurality of times between the deflecting surface and the reflecting surface for scanning.

【0060】本発明によれば、第1の基板の偏向面と第
2の基板の反射面をそれぞれの基板表面に形成したうえ
で、両者間の距離は別基板で規定しているため、偏向面
と反射面としてミラー研磨された基板表面を利用でき
る。
According to the present invention, the deflecting surface of the first substrate and the reflecting surface of the second substrate are formed on the respective substrate surfaces, and the distance between the two is defined by another substrate. A mirror-polished substrate surface can be used as the surface and the reflection surface.

【0061】請求項24に記載の発明は、請求項14乃
至23のうちいずれか1項に記載の光走査装置モジュー
ルと、走査開始側及び終端側で光束を検出する同期検知
センサと、走査レンズとを有することを特徴とする光走
査装置である。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device module according to any one of the fourteenth to twenty-third aspects, a synchronization detection sensor for detecting a light beam on the scanning start side and the end side, and a scanning lens. An optical scanning device comprising:

【0062】請求項25に記載の発明は、像担持体と、
像担持体の主走査方向に並置された請求項14乃至23
のうちいずれか1項に記載の光走査装置モジュールとを
有することを特徴とする光走査装置である。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided an image carrier,
24. Arranged in the main scanning direction of the image carrier.
An optical scanning device comprising the optical scanning device module according to any one of the above.

【0063】請求項26に記載の発明は、請求項24又
は25のうちいずれか1項に記載の光走査装置を有する
ことを特徴とする画像形成装置である。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the optical scanning device according to any one of the twenty-fourth and twenty-fifth aspects.

【0064】請求項27に記載の発明は、光源を実装す
る光源部基板と、光束を偏向させる偏向面を有する偏向
手段を保持した偏向部基板とを積み重ねて配備し、前記
偏向面と対向して反射面を設け、該反射面と前記偏向面
との間で複数回光束を反射させて走査する光走査装置モ
ジュールにおける偏向手段の制御方法であって、ミラー
基板の端面に対向する第1の電極に電圧を印加し、引き
続きミラー面に対向する第1の電極又はミラー面の反対
側に対向する第1の電極に電圧を印加し、その電圧を解
除した後、ミラー基板の端面に対向する第2の電極に電
圧を印加し、引き続きミラー面に対向する第2の電極又
はミラー面の反対側に対向する第2の電極に電圧を印加
する。本発明によれば、光走査装置モジュールの動作を
確実に制御することができる。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, a light source unit substrate on which a light source is mounted and a deflecting unit substrate holding a deflecting unit having a deflecting surface for deflecting a light beam are stacked and provided, and are opposed to the deflecting surface. A method of controlling a deflecting means in an optical scanning device module that scans by reflecting a light beam a plurality of times between the reflecting surface and the deflecting surface, the method comprising: A voltage is applied to the electrode, and subsequently a voltage is applied to the first electrode facing the mirror surface or the first electrode facing the opposite side of the mirror surface, and after releasing the voltage, the voltage faces the end surface of the mirror substrate. A voltage is applied to the second electrode, and subsequently a voltage is applied to the second electrode facing the mirror surface or the second electrode facing the opposite side of the mirror surface. According to the present invention, the operation of the optical scanning device module can be reliably controlled.

【0065】請求項28に記載の発明は、同一直線上に
設けられた2本の梁で支持されたミラー基板と、ミラー
基板に対向して設けた電極との間の静電引力で、2本の
梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させる光
走査装置モジュールにおける制御方法であって、ミラー
基板の端面に対向する第1の電極に電圧を印加し、引き
続きミラー面に対向する第1の電極又はミラー面の反対
側に対向する第1の電極に電圧を印加し、その電圧を解
除した後、ミラー基板の端面に対向する第2の電極に電
圧を印加し、引き続きミラー面に対向する第2の電極又
はミラー面の反対側に対向する第2の電極に電圧を印加
する。本発明によれば、光走査装置モジュールの動作を
確実に制御することができる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate is used. A method for controlling an optical scanning device module in which a mirror substrate is reciprocally oscillated using a beam as a torsion rotation axis, wherein a voltage is applied to a first electrode facing an end surface of the mirror substrate, and a first electrode facing the mirror surface is continuously applied. After applying a voltage to the first electrode facing the mirror surface or the first electrode facing the opposite side of the mirror surface and releasing the voltage, a voltage is applied to the second electrode facing the end surface of the mirror substrate, and then facing the mirror surface. A voltage is applied to the second electrode or the second electrode facing the opposite side of the mirror surface. According to the present invention, the operation of the optical scanning device module can be reliably controlled.

【0066】[0066]

【発明の実施の形態】図3に本発明の第1の実施例にお
ける光走査モジュールの斜視図を示す。なお、本明細書
において、図3に示すように各部が一体となった構成を
光走査モジュール又は光走査装置モジュール、もしくは
光走査装置という。また、後述する図7に示すような装
置は光走査装置という。また、ミラーを偏向させる部分
の構成は、偏向器又は光走査装置、もしくは光走査装置
モジュールという。
FIG. 3 is a perspective view of an optical scanning module according to a first embodiment of the present invention. In this specification, a configuration in which each unit is integrated as shown in FIG. 3 is referred to as an optical scanning module, an optical scanning device module, or an optical scanning device. An apparatus as shown in FIG. 7, which will be described later, is called an optical scanning apparatus. The configuration of the portion that deflects the mirror is called a deflector, an optical scanning device, or an optical scanning device module.

【0067】図3に示すように、本発明の第1の実施例
における光走査モジュールは、各基板を積み重ねて構成
される。図4には積み重ねた状態での断面図を示す。以
下、図3及び図4を参照して第1の実施例における光走
査モジュールについて説明する。
As shown in FIG. 3, the optical scanning module according to the first embodiment of the present invention is configured by stacking respective substrates. FIG. 4 shows a cross-sectional view in a stacked state. Hereinafter, the optical scanning module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0068】セラミック成形による電極基板201には
リード端子202が一体的に形成され、一対のマグネッ
ト203を配備してなる。第1のシリコン基板204に
は2本のねじり梁205により軸支されたミラー部20
6を異方性エッチングにより形成する。ミラー部206
の周縁には金属被膜を蒸着することでコイル部が形成さ
れており、同コイルに電流を流すことでその外側に配備
された前記マグネット203との電磁力によりねじり梁
205を回転軸として振幅する。中央部は同金属被膜に
より反射面となっている。尚、ミラー部206において
偏向速度を共振周波数と一致するようにねじり梁205
の太さを設定すればより低負荷でミラー部206を振幅
させることができる。
A lead terminal 202 is integrally formed on an electrode substrate 201 formed by ceramic molding, and a pair of magnets 203 is provided. The mirror section 20 pivotally supported by two torsion beams 205 is provided on the first silicon substrate 204.
6 is formed by anisotropic etching. Mirror unit 206
A coil portion is formed by evaporating a metal film on the periphery of the torsion beam 205. By passing a current through the coil, an electromagnetic force is applied to the torsion beam 205 by the electromagnetic force with the magnet 203 disposed outside the coil portion, and the amplitude is set to the rotation axis. . The central portion is a reflection surface made of the metal film. Note that the torsion beam 205 is adjusted so that the deflection speed in the mirror unit 206 matches the resonance frequency.
By setting the thickness of the mirror section 206, the mirror section 206 can be oscillated with a lower load.

【0069】第2のシリコン基板207には金属被膜を
蒸着することで図示しない配線パターンが形成され、前
記したリード端子202とワイヤーボンディング等によ
り接続がなされる。
An unillustrated wiring pattern is formed on the second silicon substrate 207 by depositing a metal film, and is connected to the lead terminal 202 by wire bonding or the like.

【0070】半導体レーザチップ208はシリコン基板
上にエピタキシャル技術を用い直接AlGaAs層を堆
積させ、半導体レーザを構成するクラッド層、活性層を
実装面に平行に形成できるが、本実施例ではファーフィ
ールドパターンの狭い側を副走査方向とするため別体で
製造した複数の発光源を有する半導体レーザアレイチッ
プを実装面に垂直に発光源が配列するようにサブマウン
トを介して実装している。一方、半導体レーザの背面光
を検出するモニタ用のフォトダイオード209はシリコ
ン基板上に直接GaAs層を堆積させて形成している。
The semiconductor laser chip 208 can be formed by directly depositing an AlGaAs layer on a silicon substrate by using an epitaxial technique to form a cladding layer and an active layer constituting a semiconductor laser in parallel with the mounting surface. A semiconductor laser array chip having a plurality of light emitting sources manufactured separately so as to make the narrow side of the laser light into the sub-scanning direction is mounted via a submount so that the light emitting sources are arranged perpendicular to the mounting surface. On the other hand, the monitoring photodiode 209 for detecting the back light of the semiconductor laser is formed by directly depositing a GaAs layer on a silicon substrate.

【0071】カップリングレンズ210は実装面に平行
な方向と垂直な方向とで曲率が異なる円筒状のアナモフ
ィックレンズであり、シリコン基板上に形成したV溝2
11に円周部の一部を当接して設置する。尚、V溝はカ
ップリングレンズ210の中心軸と半導体レーザの放射
中心とが一致するように形成されている。
The coupling lens 210 is a cylindrical anamorphic lens having different curvatures in a direction parallel to the mounting surface and a direction perpendicular to the mounting surface.
A part of the circumference is abutted on 11 and installed. The V-groove is formed so that the center axis of the coupling lens 210 coincides with the radiation center of the semiconductor laser.

【0072】半導体レーザは2個の発光源が14μmの
間隔で形成され、被走査面上では各ビームスポットが実
装面と垂直な方向(副走査方向)に所定の間隔で配列し
て2ラインを同時に走査する。
In the semiconductor laser, two light emitting sources are formed at an interval of 14 μm. On the surface to be scanned, each beam spot is arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the mounting surface (sub-scanning direction) to form two lines. Scan simultaneously.

【0073】フレーム212は単結晶Si基板を用い異
方性エッチングによりカップリングレンズ210から射
出した光ビームを前記基板上に形成したアパーチャ21
3を通して前記ミラー部206へと導く反射部214お
よび半導体レーザの背面光をフォトダイオード209へ
と導く反射部215が形成される。
The frame 212 uses a single-crystal Si substrate and anisotropically etches the light beam emitted from the coupling lens 210 on the aperture 21 formed on the substrate.
3, a reflecting portion 214 for guiding the mirror portion 206 to the mirror portion 206 and a reflecting portion 215 for guiding the back light of the semiconductor laser to the photodiode 209 are formed.

【0074】ミラー部206で偏向走査された光ビーム
は図4に示すように第2のシリコン基板207の裏側に
数100μm(g)の間隔をもって対向して設けた反射
部216との間で実施例ではN=4回往復して反射させ
て、開口217を通過して射出される。本実施例の場
合、ミラー部206の回転角(振れ角)は約3°であり
4回の反射により走査角を3°×2N=24°まで拡大
させている。
The light beam deflected and scanned by the mirror unit 206 is applied to a reflection unit 216 provided opposite to the back side of the second silicon substrate 207 at an interval of several 100 μm (g) as shown in FIG. In the example, the light is reciprocated N = 4 times, reflected, and emitted through the opening 217. In the case of the present embodiment, the rotation angle (shake angle) of the mirror unit 206 is about 3 °, and the scanning angle is increased to 3 ° × 2N = 24 ° by four reflections.

【0075】ここで、副走査方向に順次移動して射出す
るには、反射部215とミラー部206との間隔をg、
ミラー部206への光ビームの副走査方向入射角度を
β、入射する副走査方向での光束径を2ω(実施例では
アパーチャ213の径)とすると少なくとも g・ta
nβ>ω なる関係とすることで回転軸に対称に走査角
が得られるようにしている。
Here, in order to sequentially move and emit light in the sub-scanning direction, the distance between the reflection unit 215 and the mirror unit 206 should be g,
Assuming that the incident angle of the light beam on the mirror unit 206 in the sub-scanning direction is β and the light beam diameter in the sub-scanning direction is 2ω (the diameter of the aperture 213 in the embodiment), at least g · ta
By setting nβ> ω, the scanning angle can be obtained symmetrically with respect to the rotation axis.

【0076】また、実施例では略平行に対向したが、光
ビームの入射側(g0)よりも射出側(g1)の間隔を
僅かに広く(g0≦g1)設定することにより射出側で
の光ビームの反射部216のエッジ部との干渉に対する
マージンを広げることができる。
Further, in the embodiment, the light beams are substantially parallel to each other. However, by setting the interval on the emission side (g1) slightly larger (g0 ≦ g1) than the light beam incidence side (g0), the light on the emission side is set. A margin for interference between the beam and the edge of the reflecting portion 216 can be increased.

【0077】一般に記録速度を上げるには走査周波数を
大きくするため共振点を高める必要があるが、それに伴
ってねじり梁も太くなるので回転角は小さくなる。従っ
て、この回転角の縮小分を補うよう反射回数を増やすこ
とで走査レンズの画角を変えずに対応できる。記録速度
を下げる場合はその逆である。
In general, in order to increase the recording speed, it is necessary to raise the resonance point in order to increase the scanning frequency. However, since the torsion beam also becomes thicker, the rotation angle becomes smaller. Accordingly, by increasing the number of reflections to compensate for the reduction in the rotation angle, it is possible to cope without changing the angle of view of the scanning lens. The opposite is true when lowering the recording speed.

【0078】封止板218は透明部材よりなり光ビーム
を被走査面上に結像する走査レンズの一部を構成するレ
ンズの機能、例えばミラー部206への斜入射に伴う走
査線曲がりの補正機能をその射出窓219に持たせてい
る。実施例ではガラス基板の表面を濃度変化をもたせた
フォトリソグラフィにより非球面形状の開口部を形成し
ているが、回折格子や分布屈折率レンズであっても、ま
た、レンズ部のみを貼り合せてもよい。当然、封止板2
18をレンズ機能をもたない平板ガラスとし走査レンズ
を別途配備してもよい。
The sealing plate 218 is made of a transparent member and functions as a lens constituting a part of a scanning lens for forming an image of a light beam on a surface to be scanned, for example, correction of a scanning line bending due to oblique incidence on the mirror unit 206. The function is given to the emission window 219. In the embodiment, the opening of the aspherical shape is formed by photolithography in which the surface of the glass substrate has a change in concentration. However, even in the case of a diffraction grating or a distributed refractive index lens, only the lens portion is bonded. Is also good. Naturally, the sealing plate 2
The scanning lens 18 may be separately provided as a flat glass having no lens function.

【0079】図中、220、221は各々半導体レーザ
208、コイル部への電流供給を制御する回路で、各基
板上に直接形成している。
In the figure, 220 and 221 are circuits for controlling the current supply to the semiconductor laser 208 and the coil portion, respectively, and are formed directly on each substrate.

【0080】上記した電極基板201、第1のシリコン
基板204、第2のシリコン基板207、フレーム21
2、封止板218を順次積層して接合することで光走査
モジュールを構成する。
The above-mentioned electrode substrate 201, first silicon substrate 204, second silicon substrate 207, frame 21
2. The optical scanning module is configured by sequentially stacking and joining the sealing plates 218.

【0081】第1の実施例における偏向器は、電磁力を
利用してミラー部を振動させる方式であるが、静電力を
利用してミラー部を振動させる構成とすることもでき
る。その場合、マグネット203は不要である。また、
静電力を利用した偏向器の構成については、後述する第
3〜第10の実施例において詳細に説明する。
The deflector in the first embodiment is of the type in which the mirror is vibrated by using an electromagnetic force, but may be configured to vibrate the mirror by using an electrostatic force. In that case, the magnet 203 is unnecessary. Also,
The configuration of the deflector using the electrostatic force will be described in detail in third to tenth embodiments described later.

【0082】次に、光走査モジュールの第2の実施例に
ついて説明する。
Next, a description will be given of a second embodiment of the optical scanning module.

【0083】図5、図6に第2の実施例における光走査
モジュールの斜視図、及び断面図を示す。
FIGS. 5 and 6 are a perspective view and a sectional view of an optical scanning module according to the second embodiment.

【0084】セラミック成形による電極基板301には
リード端子302が一体的に形成される。第1のシリコ
ン基板303には図6に示すように基板上に堆積させた
多結晶Si層から偏向ディスク部304をエッチングに
より切り出しステータ部322と分離した後に軸受のク
リアランス部だけに酸化膜を形成し、さらに多結晶Si
を堆積して軸部323を形成するという工程をへて軸支
部を一体的に形成している。
A lead terminal 302 is integrally formed on an electrode substrate 301 formed by ceramic molding. On the first silicon substrate 303, as shown in FIG. 6, the deflection disk portion 304 is cut out from the polycrystalline Si layer deposited on the substrate by etching and separated from the stator portion 322, and then an oxide film is formed only on the clearance portion of the bearing. And polycrystalline Si
To form a shaft portion 323 to form a shaft support portion.

【0085】前記ステータ部322には金属被膜を蒸着
することで固定子となる複数の電極306が放射状に形
成され、偏向ディスク304の円周にもそれと対向して
電極307が形成されており、固定子への電流の印加を
順次切り換えることにより電極間の静電力によって駆動
する。
A plurality of electrodes 306 serving as a stator are radially formed on the stator portion 322 by depositing a metal film, and an electrode 307 is also formed on the circumference of the deflection disk 304 so as to face the same. The drive is performed by the electrostatic force between the electrodes by sequentially switching the application of the current to the stator.

【0086】偏向ディスク304には前記エッチングに
より周方向に向けて凹凸を形成して回折格子305と
し、前記金属被膜で同時にコートされる。入射した光ビ
ームはディスクの回転につれて変化する格子の角度に応
じてその約1.5倍の走査角で走査できるが、第1の実
施例と同様、ディスク面と対向して後述する基板308
の下面に反射面を設けN=2回反射させることで走査角
を拡大している。
[0086] The deflection disk 304 is formed into a diffraction grating 305 by forming irregularities in the circumferential direction by the etching, and is simultaneously coated with the metal film. The incident light beam can be scanned at a scanning angle of about 1.5 times that of the grating according to the angle of the grating that changes with the rotation of the disk.
A reflection surface is provided on the lower surface of the lens and reflection is performed twice (N = two times) to increase the scanning angle.

【0087】回折格子305表面は円周方向に複数領域
に等角度に分割され、本実施例では1回転で6面分の走
査を行う。一般に記録速度を上げるには面数を増やせば
良いが、1面あたりの回転角が縮小してしまう。従っ
て、第1の実施例と同様、これを補うよう反射回数を増
やすことで走査レンズの画角を変えずに対応できる。
The surface of the diffraction grating 305 is divided into a plurality of regions in the circumferential direction at equal angles, and in this embodiment, scanning for six surfaces is performed in one rotation. Generally, the recording speed can be increased by increasing the number of surfaces, but the rotation angle per surface is reduced. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to cope with this by increasing the number of reflections to compensate for this without changing the angle of view of the scanning lens.

【0088】第2のシリコン基板308には同様に金属
被膜を蒸着することで図示しない配線パターンが形成さ
れ、前記したリード端子とワイヤーボンディング等によ
り接続がなされる。
A wiring pattern (not shown) is similarly formed on the second silicon substrate 308 by vapor deposition of a metal film, and is connected to the above-mentioned lead terminals by wire bonding or the like.

【0089】半導体レーザチップ309は第1の実施例
と同様、別体で製造した複数の発光源を有する半導体レ
ーザアレイチップを用いるが、実装面に垂直に発光源が
配列するようサブマウント325を介して実装してな
る。
As in the first embodiment, the semiconductor laser chip 309 uses a semiconductor laser array chip having a plurality of light emitting sources manufactured separately, but the submount 325 is arranged so that the light emitting sources are arranged perpendicular to the mounting surface. Implemented via

【0090】半導体レーザの背面光を検出するモニタ用
のフォトダイオード310はシリコン基板上に直接形成
している。カップリングレンズ311は実装面に平行な
方向と垂直な方向とで曲率が異なる円筒状のアナモフィ
ックレンズとし、シリコン基板上に形成したV溝312
に円周部の一部を当接して設置する。尚、V溝はカップ
リングレンズ311の中心軸と半導体レーザの放射中心
とが一致するように形成されている。
The monitoring photodiode 310 for detecting the back light of the semiconductor laser is formed directly on the silicon substrate. The coupling lens 311 is a cylindrical anamorphic lens having different curvatures in a direction parallel to the mounting surface and in a direction perpendicular to the mounting surface, and has a V-groove 312 formed on a silicon substrate.
And a part of the circumference is abutted. The V-groove is formed so that the center axis of the coupling lens 311 coincides with the radiation center of the semiconductor laser.

【0091】半導体レーザは2個の発光源が14μmの
間隔で形成され、被走査面上では各ビームスポットが実
装面と垂直な方向(副走査方向)に所定の間隔で配列し
て2ラインを同時に走査する。
In the semiconductor laser, two light emitting sources are formed at an interval of 14 μm. On the surface to be scanned, each beam spot is arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the mounting surface (sub-scanning direction) to form two lines. Scan simultaneously.

【0092】フレーム313には、カップリングレンズ
311から射出した光ビームを前記基板上に形成したア
パーチャ316を通して偏向器である偏向ディスク30
4へと導く反射部314および半導体レーザの背面光を
フォトダイオード310へと導く反射部315が形成さ
れる。本実施例では第1の実施例と同様、単結晶Si基
板を用い異方性エッチングにより反射部を形成した。ア
パーチャ316では光ビームの光束径を整形し、外乱光
を遮断する。
The light beam emitted from the coupling lens 311 is passed through the aperture 316 formed on the substrate to the frame 313 and the deflection disk 30 serving as a deflector.
4 and a reflecting portion 315 for guiding the back light of the semiconductor laser to the photodiode 310 are formed. In this embodiment, as in the first embodiment, a reflection portion was formed by anisotropic etching using a single crystal Si substrate. The aperture 316 shapes the light beam diameter of the light beam and blocks disturbance light.

【0093】偏向ディスク304で偏向走査された光ビ
ームは基板に設けた開口317を通過して射出される。
The light beam deflected and scanned by the deflection disk 304 is emitted through an opening 317 provided in the substrate.

【0094】封止板318は透明部材よりなり光ビーム
を被走査面上に結像する走査レンズの一部を構成するレ
ンズの機能をその射出窓319に持たせている。
The sealing plate 318 is made of a transparent member, and the exit window 319 has the function of a lens constituting a part of a scanning lens that forms a light beam on a surface to be scanned.

【0095】図中、320、321は各々半導体レーザ
309、固定子電極306への電流供給を制御する回路
で、各基板上に直接形成している。
In the figure, reference numerals 320 and 321 denote circuits for controlling current supply to the semiconductor laser 309 and the stator electrode 306, respectively, and are formed directly on each substrate.

【0096】上記した電極基板301、第1のシリコン
基板303、第2のシリコン基板304、フレーム31
3、封止板318を順次積層して接合することで光走査
モジュールを構成する。
The above-mentioned electrode substrate 301, first silicon substrate 303, second silicon substrate 304, frame 31
3. An optical scanning module is formed by sequentially laminating and joining the sealing plates 318.

【0097】次に、上記の第1、第2の実施例で説明し
た光走査モジュールを使用した光走査装置の例について
説明する。図7に示す光走査装置においては、光走査モ
ジュールは、主走査を複数領域に分割し各領域に対して
各々光走査モジュールを割り当てるよう一つの電装基板
402上に複数個配列される。電装基板には各走査開始
側および終端側で光ビームを検出する同期検知センサ4
03および前記制御回路220、221の周辺回路等が
形成されており、各光走査モジュール間の走査線の角
度、走査位置を合わせて位置決めされハンダ付け固定さ
れる。
Next, an example of an optical scanning device using the optical scanning module described in the first and second embodiments will be described. In the optical scanning device shown in FIG. 7, a plurality of optical scanning modules are arranged on one electrical board 402 such that the main scanning is divided into a plurality of areas and the optical scanning modules are assigned to each area. A synchronization detection sensor 4 for detecting a light beam on each scanning start side and end side is provided on the electrical board.
03 and peripheral circuits of the control circuits 220 and 221 are formed, and are positioned and fixed by soldering so as to match the angle and scanning position of the scanning line between the optical scanning modules.

【0098】各光走査モジュールから射出した光ビーム
は走査レンズ404を介して被走査面上に結像する。走
査レンズは各々のレンズ部が一体的に樹脂成形されてお
り前記同期検知センサ403へは光走査モジュールから
射出した光ビームを走査レンズ近傍に配備されたミラー
405で戻して入射させる。
The light beam emitted from each optical scanning module forms an image on the surface to be scanned via the scanning lens 404. Each lens portion of the scanning lens is integrally formed of resin, and a light beam emitted from the optical scanning module is returned to the synchronization detection sensor 403 by a mirror 405 provided near the scanning lens to be incident.

【0099】尚、本実施例では主走査を複数に分割し2
本のビームで走査したが、全走査幅を1つの光走査モジ
ュールで走査しても、また、1ビームの半導体レーザを
用いても構成は同様である。
In this embodiment, the main scan is divided into a plurality of
Although the scanning is performed by using one beam, the configuration is the same even when the entire scanning width is scanned by one optical scanning module or when a one-beam semiconductor laser is used.

【0100】図7に示したような光走査装置は、例え
ば、図8〜図10に示す画像形成装置に用いられる。図
8はデジタル複写機、図9はレーザプリンタ、図10は
普通紙ファクシミリの構成を示す。
The optical scanning device as shown in FIG. 7 is used, for example, in the image forming apparatus shown in FIGS. 8 shows the configuration of a digital copying machine, FIG. 9 shows the configuration of a laser printer, and FIG. 10 shows the configuration of a plain paper facsimile.

【0101】各図において500は画像形成装置本体、
501は図7に示したような光走査装置、502は用紙
を収容するカセット、504はカセットから用紙を1枚
ずつ取り出す給紙ローラ、506は搬送タイミングをコ
ントロールするレジストローラ、508は転写帯電器、
510はプロセスカートリッジで感光体ドラム512、
現像ローラ513、帯電ローラ514等が一体化されて
いる。また、516はハロゲンヒータが内蔵された定着
ローラ、518は加圧ローラで定着器を構成する。さら
に、520は搬送ローラ、522は排紙ローラである。
In each figure, reference numeral 500 denotes an image forming apparatus main body;
Reference numeral 501 denotes an optical scanning device as shown in FIG. 7, reference numeral 502 denotes a cassette for accommodating paper, reference numeral 504 denotes a paper feed roller for taking out paper one by one from the cassette, reference numeral 506 denotes a registration roller for controlling conveyance timing, and reference numeral 508 denotes a transfer charger. ,
510, a process cartridge which is a photosensitive drum 512;
The developing roller 513, the charging roller 514, and the like are integrated. Reference numeral 516 denotes a fixing roller having a built-in halogen heater, and 518 denotes a pressure roller, which constitutes a fixing device. Further, 520 is a transport roller, and 522 is a paper discharge roller.

【0102】光走査装置501は画像信号に応じて半導
体レーザが変調され、帯電ローラ514によって一様に
帯電された感光体ドラム512上に潜像を形成し、現像
ローラ513から供給されるトナーによって顕像化され
る。一方、給紙ローラ504によって取り出された用紙
はレジストローラ506によって光走査装置501の画
像書き出しのタイミングに合わせて搬送されトナー像が
転写される。転写された画像は定着ローラ516により
定者されて排紙される。
The optical scanning device 501 forms a latent image on the photosensitive drum 512 uniformly charged by the charging roller 514 by modulating the semiconductor laser in accordance with the image signal, and uses the toner supplied from the developing roller 513. It is visualized. On the other hand, the sheet taken out by the sheet feeding roller 504 is conveyed by the registration roller 506 in synchronization with the image writing timing of the optical scanning device 501, and the toner image is transferred. The transferred image is fixed by the fixing roller 516 and discharged.

【0103】特に図8において511は読取装置本体で
あり、原稿台に固定された原稿の読み取り部523にお
ける画像を結像レンズ524を介してCCD等の光電変
換素子525上に結像させ、ミラー群522を移動して
順次、電子データに変換する。また、第2の用紙カセッ
ト504‘を備えている。
In particular, in FIG. 8, reference numeral 511 denotes a reading apparatus main body, which forms an image on a reading section 523 of a document fixed on a document table on a photoelectric conversion element 525 such as a CCD via an image forming lens 524, and a mirror. The group 522 is moved and sequentially converted into electronic data. Further, a second paper cassette 504 'is provided.

【0104】また、図10において527は原稿の読み
取り装置で、原稿台515から給紙ローラ529によっ
て送り出された原稿の画像は搬送ローラ対526、52
8により搬送されながら順次電子データに変換する。
In FIG. 10, reference numeral 527 denotes a document reading device. The image of the document sent out from the document table 515 by the paper feed roller 529 is transported by a pair of transport rollers 526 and 52.
8 and sequentially converted into electronic data while being conveyed.

【0105】さて、前述したように、第1の実施例にお
ける偏向器は、静電力を利用した機構でもよい。ここ
で、振れ角が大きく安定した振動が得られる静電駆動の
偏向器(以下、光走査装置という)について、第3〜第
10の実施例として説明する。これらは全て第1の実施
例に示す光走査モジュールにおける一部として使用可能
である。また、それに限らず、他の構成の中でも使用可
能である。
As described above, the deflector in the first embodiment may be a mechanism using electrostatic force. Here, electrostatically driven deflectors (hereinafter, referred to as optical scanning devices) capable of obtaining a stable vibration with a large deflection angle will be described as third to tenth embodiments. These can all be used as a part in the optical scanning module shown in the first embodiment. Further, the present invention is not limited to this, and can be used in other configurations.

【0106】本発明の第3の実施例における光走査装置
の構成を図11に示す。aは光走査装置全体の正面図、
bは駆動電極を含んだ光走査装置中央の断面図である。
FIG. 11 shows the configuration of an optical scanning device according to the third embodiment of the present invention. a is a front view of the entire optical scanning device,
b is a cross-sectional view of the center of the optical scanning device including the driving electrodes.

【0107】ミラー基板601は同一直線上に設けられ
た2本のねじり梁602、603でその中央部分を支持
されている。2本のねじり梁602、603は、ミラー
基板が必要とする振れ角が得られるような剛性となるよ
うに、断面寸法、形状、長さが設定され、ミラー部の外
側に設けられた共通のフレーム内枠604に固定されて
いる。ミラー基板601のねじり梁に支持されていない
両側の端面606は、ミラー部の外側に設けられたフレ
ーム内枠604に近接対向して形成されている。
The mirror substrate 601 is supported at its center by two torsion beams 602 and 603 provided on the same straight line. The two torsion beams 602 and 603 are set to have a cross-sectional dimension, a shape, and a length so as to have rigidity such that a deflection angle required by the mirror substrate is obtained. It is fixed to the inner frame 604. The end surfaces 606 on both sides of the mirror substrate 601 which are not supported by the torsion beams are formed so as to be close to and opposed to the frame inner frame 604 provided outside the mirror portion.

【0108】フレームは一体構造をなすフレーム内枠6
04と外枠605からなり、内枠はその端面の一部が電
極となっており、外枠は内枠よりも厚くその下側を電極
基板612に接合されている。フレームは絶縁材料60
7で被覆されており、ミラー基板端面606に近接対向
した位置にあるフレーム内枠端面の絶縁材料上には、そ
れぞれ電極608、609が形成されている。フレーム
内枠604はミラー基板よりも厚くなっているため、ミ
ラー基板端面に近接対向して設けられた電極608、6
09は、端面の厚さ方向にミラー基板端面と重ならない
部分にまで引き出されている。フレーム外枠605のミ
ラー面側の一部には絶縁材料で被覆されておらずフレー
ムが露出した部分が設けられ、その部分には電極引き出
し用のパット610が形成されている。ミラー基板60
1上には使用する光に対して十分な反射率をもつミラー
611が形成されている。
The frame is an integral frame inner frame 6
04 and an outer frame 605. The inner frame has a part of an end surface serving as an electrode. The outer frame is thicker than the inner frame and the lower side thereof is joined to the electrode substrate 612. Frame is made of insulating material 60
7, electrodes 608 and 609 are formed on the insulating material on the end face of the frame inner frame at a position close to and opposed to the end face 606 of the mirror substrate. Since the frame inner frame 604 is thicker than the mirror substrate, the electrodes 608 and 6 provided in close proximity to the mirror substrate end surface are provided.
Reference numeral 09 extends to a portion that does not overlap the mirror substrate end surface in the thickness direction of the end surface. A portion of the frame outer frame 605 on the mirror surface side is provided with a portion where the frame is exposed without being covered with an insulating material, and a pad 610 for leading out an electrode is formed in that portion. Mirror substrate 60
On the mirror 1, a mirror 611 having a sufficient reflectance for the light to be used is formed.

【0109】フレーム外枠605の下は電極基板612
に接合されており、電極基板612上には絶縁材料61
3が形成されており、その上のミラー基板601のミラ
ー面の反対側に対向する面には、ミラーの振れの中心位
置の両側に2つの電極614、615が形成されてお
り、2つの電極はそれぞれフレーム外側まで引き出さ
れ、フレーム外側では電極取り出しの端子616、61
7となっている。フレームと電極基板の接合位置では導
電性材料618を介して電極基板上の電極とフレーム端
面の電極が導通している。
Below the frame outer frame 605 is an electrode substrate 612.
And an insulating material 61 on the electrode substrate 612.
3 is formed, and two electrodes 614 and 615 are formed on both sides of the center position of the deflection of the mirror on the surface of the mirror substrate 601 on the surface opposite to the mirror surface. Are drawn out to the outside of the frame, and the terminals 616 and 61 for extracting electrodes are taken out of the frame.
It is 7. At the joint position between the frame and the electrode substrate, the electrode on the electrode substrate and the electrode on the end face of the frame are electrically connected via the conductive material 618.

【0110】次に、本発明の第3の実施例における光走
査装置の製造方法を図12を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0111】ミラー基板、ねじり梁、フレームには高精
度の微細加工が容易で、基板自体を共通の導電性材料と
して使用できる低抵抗のシリコン基板を用いる。
For the mirror substrate, the torsion beam, and the frame, a low-resistance silicon substrate that can be easily processed with high precision and can use the substrate itself as a common conductive material is used.

【0112】厚さ200umの両面研磨された2枚のシ
リコン基板701、702の両面にそれぞれ厚さ1um
のSiO2膜を熱酸化によって形成し、そのうちの一方
のシリコン基板701のSiO2膜を片面だけふっ酸で
エッチング除去する。この際、SiO2を残しておく面
はレジストで保護しておく。そして、両シリコン基板を
硫酸と過酸化水素水の混合液等を用いて十分な洗浄を行
った後、シリコン基板701のシリコン表面とシリコン
基板702のSiO2膜表面をSiO2膜703を介し
て接触させ、500℃の減圧雰囲気下で仮接合したあ
と、窒素雰囲気中1100℃で直接接合する(a)。次
に、接合された2枚のうちのシリコン基板702の表面
のSiO2膜をふっ酸でエッチング除去し、厚さ80u
mまでCMP(Chemical Mechanical Polishing)で高精
度に研磨する。ここで得られたシリコン基板の厚さがミ
ラー基板の厚さとなる。その後、研磨面のシリコンを熱
酸化し、再び表面に厚さ1umのSiO2膜704を形
成する(b)。
Each of the two silicon substrates 701 and 702 having a thickness of 200 μm and having both sides polished has a thickness of 1 μm on both surfaces.
Is formed by thermal oxidation, and the SiO2 film of one of the silicon substrates 701 is etched away with hydrofluoric acid only on one side. At this time, the surface on which SiO2 is to be left is protected with a resist. After sufficiently cleaning both silicon substrates using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, the silicon surface of the silicon substrate 701 is brought into contact with the SiO2 film surface of the silicon substrate 702 via the SiO2 film 703. After temporary bonding under a reduced pressure atmosphere of 500 ° C., direct bonding is performed at 1100 ° C. in a nitrogen atmosphere (a). Next, the SiO 2 film on the surface of the silicon substrate 702 of the two bonded substrates is etched away with hydrofluoric acid to have a thickness of 80 u.
Polishing with high precision by CMP (Chemical Mechanical Polishing) up to m. The thickness of the silicon substrate obtained here becomes the thickness of the mirror substrate. After that, the silicon on the polished surface is thermally oxidized to form a SiO2 film 704 having a thickness of 1 μm on the surface again (b).

【0113】次に、シリコン基板701上のSiO2膜
705を、レジストをマスクとしてふっ酸でエッチング
することにより、フレーム外枠形状にパターニングする
(c)。次に、フレーム外枠形状にパターニングしたS
iO2膜705をマスクとして、シリコン基板701を
100umの深さまで85℃、30%のKOH水溶液で
異方性エッチングする(d)。ここでは異方性エッチン
グ液としてKOH溶液を用いたが、シリコンとSiO2
のエッチング選択比が十分大きい他の異方性エッチング
液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用してもよい。
また、ここではSiO2を異方性エッチング時のマスク
材料として使用しているが、シリコンのエッチング液に
エッチングされない他の薄膜材料、例えばSiN膜、S
iN/SiO2二層膜等を使用してもよい。次に異方性
エッチングによって一段低くなったシリコン基板701
の表面を熱酸化し、厚さ1umのSiO2膜706を形
成する(e)。
Next, the SiO 2 film 705 on the silicon substrate 701 is patterned into a frame outer frame shape by etching it with hydrofluoric acid using a resist as a mask (c). Next, S patterned in the outer frame shape of the frame
Using the iO2 film 705 as a mask, the silicon substrate 701 is anisotropically etched with a 30% KOH aqueous solution at 85 ° C. to a depth of 100 μm (d). Here, a KOH solution was used as an anisotropic etching solution, but silicon and SiO 2 were used.
Other anisotropic etchants having a sufficiently high etching selectivity, such as TMAH and hydrazine, may be used.
Although SiO2 is used here as a mask material for anisotropic etching, another thin film material that is not etched by a silicon etchant, such as a SiN film or S
An iN / SiO2 bilayer film or the like may be used. Next, the silicon substrate 701 lowered one step by anisotropic etching
Is thermally oxidized to form a SiO2 film 706 having a thickness of 1 μm (e).

【0114】次に、異方性エッチングによって一段低く
なったシリコン基板701上のSiO2膜706を、レ
ジストをマスクとしてふっ酸でエッチングすることによ
り、フレーム内枠形状にパターニングする(f)。そし
て、SiO2が除去されたシリコン基板の内側の部分
を、フレーム内枠形状にパターニングしたSiO2膜7
07をマスクとして、ICP−RIE等のエッチング速
度が大きく異方性の高いドライエッチングで接合面のS
iO2膜703が現れるまでエッチング除去する。ここ
で形成したシリコン基板701の端面708は、一部を
フレーム側の電極形成面として用いる(g)。次にドラ
イエッチングで得られたシリコン基板701の端面70
8を熱酸化し、表面に厚さ1umのSiO2膜709を
形成する(h)。
Next, the SiO2 film 706 on the silicon substrate 701, which has been lowered one step by anisotropic etching, is patterned into a frame shape by etching with hydrofluoric acid using a resist as a mask (f). Then, an inner portion of the silicon substrate from which the SiO2 has been removed is patterned into an inner frame shape of the SiO2 film 7.
07 as a mask, the etching rate of ICP-RIE or the like is large and the anisotropic dry etching
Etching is removed until the iO2 film 703 appears. Part of the end surface 708 of the silicon substrate 701 formed here is used as an electrode formation surface on the frame side (g). Next, the end face 70 of the silicon substrate 701 obtained by dry etching
8 is thermally oxidized to form a 1 μm thick SiO 2 film 709 on the surface (h).

【0115】次に、シリコン基板701側の面の熱酸化
膜上に、Ti薄膜300Åをスパッタ法で成膜したあ
と、Pt薄膜1200Åをスパッタ法で成膜する。な
お、Ti薄膜は酸化膜上でのPt薄膜の密着性を向上さ
せるためのものである。また、ここではPt薄膜710
は電極材料として用いているが、他に導電性の高い薄膜
であれば、Au、Ti、Al等の他の材料を使用しても
よい。成膜方法としてここではスパッタ法を用いている
が、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の方法
で成膜してもよい。成膜の際、電極以外の領域には金属
薄膜が形成されないように、金属性のステンシルマスク
で遮蔽する。(i)次に、シリコン基板702側に形成
されているSiO2膜704をレジストをマスクとして
ふっ酸でエッチングすることにより、フレーム内枠、ミ
ラー基板、梁形状にパターニングする(j)。次に、S
iO2膜704をマスクとしてシリコン基板702を、
ICP−RIE等のエッチング速度が大きく異方性の高
いドライエッチングで接合面のSiO2膜703が現れ
るまでエッチング除去し、続いて接合面のSiO2膜7
03、金属薄膜710もドライエッチングで除去するこ
とにより、フレーム、ミラー基板、梁を貫通形成する。
(k,l)次に、シリコン基板702のSiO2膜70
4を介した表面に、ミラー面となる金属薄膜711を成
膜する(m)。ここでは金属薄膜としてAlをスパッタ
法により成膜したが、使用するレーザー光に対し必要十
分な反射率が得られる金属薄膜ならばAu等の他の材料
も選択可能であり、成膜法もスパッタ法に限らず真空蒸
着法等も利用できる。
Next, a Ti thin film 300 is formed on the thermal oxide film on the side of the silicon substrate 701 by sputtering, and a Pt thin film 1200 is formed by sputtering. The Ti thin film is for improving the adhesion of the Pt thin film on the oxide film. Here, the Pt thin film 710 is used.
Is used as an electrode material, but other materials such as Au, Ti, and Al may be used as long as they are thin films having high conductivity. Although a sputtering method is used here as a film forming method, a film may be formed by another method such as a vacuum evaporation method and an ion plating method. At the time of film formation, it is shielded with a metallic stencil mask so that a metal thin film is not formed in a region other than the electrode. (I) Next, the SiO2 film 704 formed on the silicon substrate 702 side is etched with hydrofluoric acid using a resist as a mask, thereby patterning into a frame inner frame, a mirror substrate, and a beam shape (j). Next, S
The silicon substrate 702 is formed using the iO2 film 704 as a mask.
An etching rate such as ICP-RIE is high and anisotropic dry etching is performed to remove the SiO2 film 703 on the bonding surface by dry etching, and then the SiO2 film 7 on the bonding surface is removed.
03. The metal thin film 710 is also removed by dry etching to form a frame, a mirror substrate, and a beam through.
(K, l) Next, the SiO2 film 70 of the silicon substrate 702
Then, a metal thin film 711 to be a mirror surface is formed on the surface via 4 (m). Here, Al was formed as a metal thin film by a sputtering method, but other materials such as Au can be selected as long as the metal thin film can provide a necessary and sufficient reflectance to a laser beam to be used. Not only the method but also a vacuum deposition method can be used.

【0116】このようにして作製した、ねじり梁で支持
されたミラー基板が固定されているフレームと、電極基
板を導電性接着剤716で接着する(n)。このとき、
フレームと基板は接着層を介さないで直接接触するよう
に、接着剤はフレームに形成された凹部に設ける。電極
基板712は絶縁材料として表面に熱酸化によるSiO
2膜713を形成したシリコン基板を用いる。なお、表
面が絶縁性であれば他にガラス基板等を利用してもよ
い。この基板表面に、電極714、715となる金属薄
膜を成膜して作製する。この際、電極以外の領域には金
属薄膜が成膜されないように、金属性のステンシルマス
クで遮蔽する。
The electrode substrate and the frame, to which the mirror substrate supported by the torsion beams thus manufactured is fixed, are adhered by the conductive adhesive 716 (n). At this time,
The adhesive is provided in a recess formed in the frame so that the frame and the substrate are in direct contact with each other without an intervening adhesive layer. The electrode substrate 712 is made of SiO.sub.
A silicon substrate on which the two films 713 are formed is used. If the surface is insulating, a glass substrate or the like may be used instead. A metal thin film to be the electrodes 714 and 715 is formed on the surface of the substrate. At this time, a metal stencil mask is used to shield the metal thin film from being formed in a region other than the electrode.

【0117】本発明の第3の実施例における光走査装置
の動作を図11を用いて次に説明する。2本のねじり梁
で支持されたミラー基板601を共通の電極として、電
極引出しパット610と、電極基板上に設けられた一方
の電極614から引き出された電極引出しパット616
の間に30Vの電圧を印加する。
The operation of the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Using the mirror substrate 601 supported by the two torsion beams as a common electrode, an electrode extraction pad 610 and an electrode extraction pad 616 extracted from one electrode 614 provided on the electrode substrate.
During this time, a voltage of 30 V is applied.

【0118】このとき、電極614はフレーム内枠端面
の電極608と導通しているため、フレーム内枠端面の
電極608とそれに近接対向して設けられたミラー基板
端面606との間に静電引力が働く。電極基板上に設け
られた電極614とミラー基板601の間にも静電引力
が発生するが、電極間の距離が端面の電極間と比べて大
きいためその力は端面電極間の静電引力よりも小さく、
ミラー基板を励振動作させるのは主として端面電極間の
静電引力である。このとき、フレーム内枠端面の電極6
08は、それに近接対向して設けられたミラー基板端面
606よりもミラーの振動方向に広く形成されているた
め、フレーム内枠端面の電極が広くなっている下側方向
にミラー基板端面は引き寄せられ、ねじり梁602、6
03を軸としてミラー基板601が回転する。電圧印加
をやめると、電極基板601は2本の梁602、603
のねじり剛性によって静電引力で引き寄せられた方向と
反対方向にもどされ、水平位置に達したあと慣性力でそ
の位置をこえてそれよりも上方に回転する。
At this time, since the electrode 614 is electrically connected to the electrode 608 on the end face of the frame inside the frame, the electrostatic attractive force is applied between the electrode 608 on the end face of the frame inside the frame and the mirror substrate end face 606 provided so as to be close to and opposed to the electrode 608. Works. Electrostatic attraction also occurs between the electrode 614 provided on the electrode substrate and the mirror substrate 601, but since the distance between the electrodes is larger than that between the electrodes on the end face, the force is larger than the electrostatic attraction between the end face electrodes. Is also small,
Excitation of the mirror substrate is mainly caused by electrostatic attraction between the end face electrodes. At this time, the electrode 6 on the end face of the inner frame
08 is formed wider in the mirror oscillation direction than the mirror substrate end surface 606 provided in close proximity to the mirror substrate end surface 606, so that the mirror substrate end surface is drawn in the downward direction where the electrodes on the inner frame end surface are wider. , Torsion beams 602, 6
The mirror substrate 601 rotates around 03 as an axis. When the application of the voltage is stopped, the electrode substrate 601 has two beams 602 and 603.
Due to the torsional rigidity, it is returned in the direction opposite to the direction attracted by the electrostatic attraction, and after reaching the horizontal position, rotates above the position due to the inertial force.

【0119】ここで、電極基板が水平に位置したとき、
電極引出しパット610と、電極基板上に設けられた他
方の電極615から引き出された電極引出しパット61
7の間に30Vの電圧を印加する。このとき、電極61
5はフレーム内枠端面の電極609と導通しているた
め、フレーム内枠端面の電極609とそれに近接対向し
て設けられたミラー基板端面606との間に静電引力が
働く。このとき、フレーム内枠端面の電極609は、そ
れに近接対向して設けられたミラー基板端面606より
もミラーの振動方向に広く形成されているため、フレー
ム内枠端面の電極が広くなっている下側方向にミラー基
板端面は引き寄せられ、ねじり梁602、603を軸と
してミラー基板601が前述の電極608に電圧を印加
したときと反対方向に回転する。この反対方向への回転
のための静電引力が、前述の電極608への電圧印加を
やめたときに、他端がねじり剛性と慣性力で水平位置よ
りも上方へ回転する力と重畳されることになる。
Here, when the electrode substrate is positioned horizontally,
An electrode extraction pad 610 and an electrode extraction pad 61 extracted from the other electrode 615 provided on the electrode substrate.
A voltage of 30 V is applied during 7. At this time, the electrode 61
5 is electrically connected to the electrode 609 on the end face of the frame inner frame, so that an electrostatic attractive force acts between the electrode 609 on the end face of the frame inner frame and the mirror substrate end face 606 provided in close proximity thereto. At this time, the electrode 609 on the end face of the inner frame of the frame is formed wider in the direction of the mirror oscillation than the end face 606 of the mirror substrate provided so as to be close to the lower end of the frame. The mirror substrate end face is attracted in the lateral direction, and the mirror substrate 601 rotates around the torsion beams 602 and 603 in the direction opposite to when the voltage is applied to the electrode 608. The electrostatic attraction for the rotation in the opposite direction is superimposed on the force for rotating the other end upward from the horizontal position due to torsional rigidity and inertia when the application of the voltage to the electrode 608 is stopped. become.

【0120】このようにして電極パット610を共通電
極として、引き出し電極616、617への電圧印加を
交互に行うことで、ねじり梁を軸としてミラー基板を往
復振動させることができる。この往復振動の駆動周波数
をミラー基板の共振周波数に設定すると、ミラー基板の
振れ幅は大きくなり、電極基板上の電極614、615
に近接する位置までミラー基板端部を変位させることが
できる。電極614、615は面積がフレーム内枠端面
の電極608、609と比較して面積が大きいため、同
じ距離まで近接させることができればより静電引力は大
きい。ミラー基板端部が共振で電極614、615と近
接位置に達することで、電極614、615もミラー基
板の駆動に寄与し、端部と平面部の両電極により振動維
持をより安定させることができる。
As described above, by alternately applying a voltage to the extraction electrodes 616 and 617 using the electrode pad 610 as a common electrode, the mirror substrate can be reciprocated around the torsion beam. When the driving frequency of the reciprocating vibration is set to the resonance frequency of the mirror substrate, the deflection width of the mirror substrate increases, and the electrodes 614 and 615 on the electrode substrate are increased.
Can be displaced to a position close to the mirror substrate. The area of the electrodes 614 and 615 is larger than the area of the electrodes 608 and 609 on the end face of the inner frame of the frame. Therefore, if the electrodes can be brought close to the same distance, the electrostatic attraction is larger. Since the mirror substrate ends reach the positions close to the electrodes 614 and 615 by resonance, the electrodes 614 and 615 also contribute to the driving of the mirror substrate, and the vibration can be more stably maintained by both the end and the flat surface electrodes. .

【0121】次に、本発明の第4の実施例における光走
査装置を説明する。本実施例における光走査装置の構成
は電極基板の傾斜部を除いては第3の実施例の構成と同
じである。したがって、電極基板の傾斜部の構成のみを
駆動電極を含んだ中央の断面図13を用いて説明する。
Next, an optical scanning device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the optical scanning device in this embodiment is the same as that of the third embodiment except for the inclined portion of the electrode substrate. Therefore, only the configuration of the inclined portion of the electrode substrate will be described with reference to the central sectional view 13 including the drive electrode.

【0122】電極基板812はフレーム外枠の下に接合
されており、電極基板はミラーの振れの中心位置の下を
尾根の頂上としてミラーの振れ方向に傾斜している。電
極基板上には絶縁材料813が形成されており、その上
のミラー基板のミラー面の反対側に対向する面には、ミ
ラーの振れの中心位置の両側に2つの電極814、81
5が形成されており、2つの電極はそれぞれフレーム外
側まで引き出され、フレーム外側では電極取り出しの端
子816、817となっている。フレームと電極基板の
接合位置では導電性材料818を介して電極基板上の電
極とフレーム端面の電極が導通している。
The electrode substrate 812 is joined below the outer frame of the frame, and the electrode substrate is inclined in the direction of the mirror shake with the center of the mirror shake below the top of the ridge. An insulating material 813 is formed on the electrode substrate, and two electrodes 814 and 81 are provided on both sides of the center position of the deflection of the mirror on the surface of the mirror substrate on the opposite side to the mirror surface.
5 are formed, and the two electrodes are respectively drawn out to the outside of the frame, and the outside of the frame serves as electrode extraction terminals 816 and 817. At the joining position between the frame and the electrode substrate, the electrode on the electrode substrate and the electrode on the end face of the frame are electrically connected via the conductive material 818.

【0123】本発明の第4の実施例における光走査装置
の製造方法は電極基板の傾斜部を除いては第1の実施例
の製造方法と同一である。したがって、電極基板の傾斜
部の製造方法のみを図14を用いて説明する。
The manufacturing method of the optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the manufacturing method of the first embodiment except for the inclined portion of the electrode substrate. Therefore, only the method of manufacturing the inclined portion of the electrode substrate will be described with reference to FIG.

【0124】まず、厚さ525umのシリコン基板90
1上に厚さ100umのドライフィルムレジスト902
を形成する(a)。次に、開口率に分布をもたせたフォ
トマスクを使用することにより、ドライフィルムレジス
トの露光深さに分布をもたせる。分布形状は、電極形状
が傾斜するように設計する。このドライフィルムレジス
トを現像することで、電極形状を反映したドライフィル
ムレジスト形状903を形成する(b)。このドライフ
ィルムレジストをマスクとしてシリコン基板901をド
ライエッチングすることで、レジストとシリコンのエッ
チング選択比に応じて、ドライフィルムレジスト形状が
シリコン基板に転写される(c)。
First, a 525 μm-thick silicon substrate 90
100 μm thick dry film resist 902
Is formed (a). Next, the exposure depth of the dry film resist is made to have a distribution by using a photomask having a distribution of the aperture ratio. The distribution shape is designed so that the electrode shape is inclined. By developing this dry film resist, a dry film resist shape 903 reflecting the electrode shape is formed (b). By dry-etching the silicon substrate 901 using this dry film resist as a mask, the shape of the dry film resist is transferred to the silicon substrate according to the etching selectivity between the resist and silicon (c).

【0125】次に、シリコン基板表面に絶縁材料として
熱酸化によるSiO2膜904を形成する(d)。この
基板表面に、電極905、906となる金属薄膜を成膜
して作製する(e)。この際、電極以外の領域には金属
薄膜が成膜されないように、金属性のステンシルマスク
で遮蔽する。
Next, an SiO 2 film 904 is formed as an insulating material on the surface of the silicon substrate by thermal oxidation (d). On the surface of the substrate, a metal thin film to be the electrodes 905 and 906 is formed and manufactured (e). At this time, a metal stencil mask is used to shield the metal thin film from being formed in a region other than the electrode.

【0126】本発明の第4の実施例における光走査装置
の動作を図13を用いて次に説明する。
The operation of the optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0127】本実施例における光走査装置の動作は、第
3の実施例における光走査装置の動作と基本的には同じ
である。電極パットを共通電極として、引き出し電極8
16、817への30Vの電圧印加を交互に行うこと
で、ねじり梁を軸としてミラー基板は往復振動し、この
往復振動の駆動周波数をミラー基板の共振周波数に設定
すると、ミラー基板の振れ幅は大きくなり、電極基板上
の電極814、815に近接する位置までミラー基板端
面を変位させることができる。電極814、815は面
積がフレーム内枠端面の電極808、809と比較して
面積が大きくかつ、ミラー基板の変位にならうように傾
斜して形成されており、第3の実施例の電極よりもミラ
ー基板が傾いたときに近接する電極面積が大きいためよ
り静電引力は大きく、ミラー基板をより安定して振動維
持することができる。
The operation of the optical scanning device in this embodiment is basically the same as the operation of the optical scanning device in the third embodiment. Using the electrode pad as a common electrode, the extraction electrode 8
By alternately applying a voltage of 30 V to the mirror substrate 16 and 817, the mirror substrate reciprocates around the torsion beam. When the driving frequency of the reciprocating vibration is set to the resonance frequency of the mirror substrate, the deflection width of the mirror substrate becomes As a result, the mirror substrate end face can be displaced to a position close to the electrodes 814 and 815 on the electrode substrate. The electrodes 814 and 815 are larger in area than the electrodes 808 and 809 on the end face of the inner frame of the frame, and are formed to be inclined so as to follow the displacement of the mirror substrate. Also, when the mirror substrate is tilted, the electrostatic attraction is larger because the area of the electrodes approaching when the mirror substrate is tilted is larger, and the mirror substrate can be more stably vibrated.

【0128】次に、本発明の第5の実施例における光走
査装置を説明する。
Next, an optical scanning device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0129】本実施例における光走査装置の構成は、ミ
ラー基板の上に反射基板が設けられていることを除いて
は第3の実施例の構成と同じである。したがって、ミラ
ー基板上の反射基板の構成のみを駆動電極を含んだ中央
の断面図である図15を用いて説明する。
The configuration of the optical scanning device of this embodiment is the same as that of the third embodiment except that a reflection substrate is provided on a mirror substrate. Therefore, only the configuration of the reflection substrate on the mirror substrate will be described with reference to FIG.

【0130】フレーム外枠の上にはミラー基板と反射基
板の間のスペーサとして厚さ200umのシリコン基板
1001が接合されている。スペーサであるシリコン基
板1001の上には厚さ525umのシリコン基板から
異方性エッチングによって形成された反射基板のフレー
ム1002が接合されている。反射基板のフレームの内
側は異方性エッチングによって形成した厚さ200um
のダイアフラム1003となっており、ダイアフラムに
は異方性エッチングによって形成したミラー基板に入射
するビームが通過する開口部1004と、ミラー基板で
偏向したビームが通過する開口部1005と、ミラー基
板のミラー面に対向した位置にスパッタ法によってAl
を成膜した反射基板のミラー面1006が設けられてい
る。
A 200 μm thick silicon substrate 1001 is joined on the outer frame of the frame as a spacer between the mirror substrate and the reflection substrate. A reflective substrate frame 1002 formed by anisotropic etching from a 525 μm-thick silicon substrate is joined to a silicon substrate 1001 as a spacer. The inside of the frame of the reflective substrate is 200 μm thick formed by anisotropic etching.
The diaphragm 1003 has an opening 1004 through which a beam incident on a mirror substrate formed by anisotropic etching passes, an opening 1005 through which a beam deflected by the mirror substrate passes, and a mirror of the mirror substrate. Al at the position facing the surface by sputtering
Is provided with a mirror surface 1006 of a reflective substrate on which is formed.

【0131】ここで異方性エッチングはSiO2膜をマ
スクとして85℃、30%のKOH水溶液で行った。な
お、シリコンとSiO2のエッチング選択比が十分大き
い他の異方性エッチング液、例えばTMAH、ヒドラジ
ン等を使用してもよい。また、ここではSiO2を異方
性エッチング時のマスク材料として使用しているが、シ
リコンのエッチング液にエッチングされない他の薄膜材
料、例えばSiN膜、SiN/SiO2二層膜等を使用
してもよい。また、ここでは金属薄膜としてAlをスパ
ッタ法により成膜したが、使用するレーザー光に対し必
要十分な反射率が得られる金属薄膜ならばAu等の他の
材料も選択可能であり、成膜法もスパッタ法に限らず真
空蒸着法等も利用できる。
The anisotropic etching was performed at 85 ° C. with a 30% aqueous KOH solution using the SiO 2 film as a mask. Note that another anisotropic etchant having a sufficiently large etching selectivity between silicon and SiO2, such as TMAH or hydrazine, may be used. Further, although SiO2 is used here as a mask material for anisotropic etching, another thin film material that is not etched by a silicon etchant, for example, a SiN film, a SiN / SiO2 bilayer film, or the like may be used. . Further, here, Al was formed as a metal thin film by a sputtering method, but other materials such as Au can be selected as long as the metal thin film can provide a necessary and sufficient reflectance to a used laser beam. Not only the sputtering method but also a vacuum evaporation method can be used.

【0132】本実施例における光走査装置のミラー部の
動作は、第3の実施例における光走査装置の動作と同じ
であるが、ミラー部と反射基板による光の挙動が異な
る。反射基板の開口部1004を通って15°斜め方向
から入射し、往復振動するミラー部表面のミラー面で偏
向走査された光は、200μm厚のスペーサを介して対
向して設けられた反射基板のミラー面との間で4回往復
した後、反射基板の開口部1005を通って出射され
る。その際、非平行なミラー間の4回の多重反射により
反射ごとに光の反射角度が広がり、ミラー基板の駆動周
波数を5kHz、振れ角を3°としたとき、ビームの走
査角24°を得ることができる。
The operation of the mirror section of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as the operation of the optical scanning device according to the third embodiment, but the behavior of light by the mirror section and the reflection substrate is different. The light that is incident at an angle of 15 ° through the opening 1004 of the reflective substrate and that is deflected and scanned by the mirror surface of the mirror part surface that reciprocates vibrates. After reciprocating four times with the mirror surface, the light is emitted through the opening 1005 of the reflection substrate. At this time, the reflection angle of the light spreads for each reflection due to the four multiple reflections between the non-parallel mirrors, and when the driving frequency of the mirror substrate is 5 kHz and the deflection angle is 3 °, a beam scanning angle of 24 ° is obtained. be able to.

【0133】続いて、本発明の第6の実施例における光
走査装置の構成を図16に示す。aは光走査装置全体の
正面図、bは駆動電極を含んだ光走査装置中央の断面図
である。
Next, FIG. 16 shows the configuration of an optical scanning device according to a sixth embodiment of the present invention. 1A is a front view of the entire optical scanning device, and FIG. 2B is a sectional view of the center of the optical scanning device including a driving electrode.

【0134】ミラー基板1101は同一直線上に設けら
れた2本のねじり梁(図示せず)でその中央部分を支持
されている。2本のねじり梁は、ミラー部の外側に設け
られた共通のフレーム内枠1104に固定されている。
ミラー基板1101のねじり梁に支持されていない両側
の端面1106は、ミラー部の外側に設けられたフレー
ム内枠1104に近接対向して形成されている。
The mirror substrate 1101 is supported at its center by two torsion beams (not shown) provided on the same straight line. The two torsion beams are fixed to a common frame inner frame 1104 provided outside the mirror section.
The end surfaces 1106 on both sides of the mirror substrate 1101 that are not supported by the torsion beams are formed to be close to and opposed to the frame inner frame 1104 provided outside the mirror portion.

【0135】フレームは2枚のシリコン基板1102、
1103を酸化膜1110を介して張合わせて形成され
ており、一体構造をなすフレーム内枠1104と外枠1
105からなる。内枠はその端面の一部が電極となって
おり、外枠は内枠よりも厚くなっている。フレームは絶
縁材料1107で被覆されており、ミラー基板端面11
06に近接対向した位置にあるフレーム内枠端面の絶縁
材料上には、それぞれ電極1108、1109が形成さ
れている。フレーム内枠はミラー基板よりも厚くなって
いるため、ミラー基板端面に近接対向して設けられた電
極は、端面の厚さ方向にミラー基板端面と重ならない部
分にまで引き出されている。フレーム外枠のミラー面と
反対側の一部は絶縁材料で被覆されておらずフレームが
露出した部分が設けられ、その部分には電極引き出し用
のパット(図示せず)が形成されている。ミラー基板1
101上には使用する光に対して十分な反射率をもつミ
ラー1111が形成されている。
The frame is composed of two silicon substrates 1102,
An inner frame 1104 and an outer frame 1 are formed by bonding an inner layer 1103 with an oxide film 1110 therebetween.
105. The inner frame has a part of an end surface serving as an electrode, and the outer frame is thicker than the inner frame. The frame is covered with an insulating material 1107, and the mirror substrate end face 11
Electrodes 1108 and 1109 are formed on the insulating material on the end face of the inner frame at a position close to and opposing to 06. Since the frame inner frame is thicker than the mirror substrate, the electrodes provided in close proximity to the mirror substrate end face are drawn out to a portion that does not overlap the mirror substrate end face in the thickness direction of the end face. A portion of the frame outer frame opposite to the mirror surface is not covered with an insulating material and is provided with a portion where the frame is exposed, and a pad (not shown) for leading out an electrode is formed in that portion. Mirror substrate 1
On the mirror 101, a mirror 1111 having a sufficient reflectance for the light to be used is formed.

【0136】フレーム外枠の上には厚さ525umのシ
リコン基板から異方性エッチングによって形成された反
射基板のフレーム1112が接合されている。反射基板
のフレームの内側は異方性エッチングによって形成した
厚さ200umのダイアフラム1113となっており、
ダイアフラムには異方性エッチングによって形成したミ
ラー基板に入射するビームが通過する開口部1114
と、ミラー基板で偏向したビームが通過する開口部11
15と、ミラー基板のミラー面に対向した位置にスパッ
タ法によってAlを成膜した反射基板のミラー面111
6が設けられている。
A frame 1112 of a reflection substrate formed by anisotropic etching from a silicon substrate having a thickness of 525 μm is joined on the frame outer frame. The inside of the frame of the reflective substrate is a diaphragm 1113 having a thickness of 200 μm formed by anisotropic etching.
The diaphragm has an opening 1114 through which a beam incident on a mirror substrate formed by anisotropic etching passes.
And the opening 11 through which the beam deflected by the mirror substrate passes
15 and a mirror surface 111 of a reflective substrate in which Al is formed by sputtering at a position facing the mirror surface of the mirror substrate.
6 are provided.

【0137】反射基板上には絶縁材料1117が形成さ
れており、その上のミラー基板のミラー面側に対向する
面には、両側に2つの電極1118、1119が形成さ
れており、2つの電極はそれぞれミラー基板のフレーム
外枠の外側まで引き出され、フレーム外側では電極取り
出しの端子1120、1121となっている。フレーム
と電極基板の接合位置では導電性材料1122を介して
電極基板上の電極とフレーム端面の電極が導通してい
る。
An insulating material 1117 is formed on the reflection substrate, and two electrodes 1118 and 1119 are formed on both sides of a surface of the mirror substrate on the surface facing the mirror surface. Are drawn out to the outside of the frame outer frame of the mirror substrate, and outside the frame are electrode extraction terminals 1120 and 1211. At the joining position between the frame and the electrode substrate, the electrode on the electrode substrate and the electrode on the end face of the frame are electrically connected via the conductive material 1122.

【0138】本発明の第6の実施例における光走査装置
の製造方法を図17を用いて説明する。
A method for manufacturing an optical scanning device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0139】ミラー基板、ねじり梁、フレームには高精
度の微細加工が容易で、基板自体を共通の導電性材料と
して使用できる低抵抗のシリコン基板を用いている。
For the mirror substrate, the torsion beam, and the frame, a low-resistance silicon substrate that can be easily processed with high precision and can use the substrate itself as a common conductive material is used.

【0140】厚さ200umの両面研磨されたシリコン
基板1201と厚さ525umの両面研磨されたシリコ
ン基板1202の両面にそれぞれ厚さ1umのSiO2
膜を熱酸化によって形成する。そのうちの一方のシリコ
ン基板1201のSiO2膜を片面だけふっ酸でエッチ
ング除去する。この際、SiO2を残しておく面はレジ
ストで保護しておく。そして、両シリコン基板を硫酸と
過酸化水素水の混合液等を用いて十分な洗浄を行った
後、シリコン基板1201のシリコン表面とシリコン基
板1202のSiO2膜表面をSiO2膜1203を介
して接触させ、500℃の減圧雰囲気下で仮接合したあ
と、窒素雰囲気中1100℃で直接接合する(a)。
Both sides of a 200 μm-thick double-side polished silicon substrate 1201 and a 525 μm-thick double-side polished silicon substrate 1202 are coated on both sides with a 1 μm-thick SiO 2
The film is formed by thermal oxidation. The SiO 2 film of one of the silicon substrates 1201 is etched away on one side only with hydrofluoric acid. At this time, the surface on which SiO2 is to be left is protected with a resist. After sufficiently cleaning both silicon substrates using a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, the silicon surface of the silicon substrate 1201 and the SiO2 film surface of the silicon substrate 1202 are brought into contact with each other via the SiO2 film 1203. After temporary bonding under a reduced pressure atmosphere of 500 ° C., direct bonding is performed at 1100 ° C. in a nitrogen atmosphere (a).

【0141】次に、シリコン基板1202上のSiO2
膜1205を、レジストをマスクとしてふっ酸でエッチ
ングすることにより、フレーム外枠形状にパターニング
し(b)、次に、フレーム外枠形状にパターニングした
SiO2膜1205をマスクとして、シリコン基板12
02を145umの深さまで85℃、30%のKOH水
溶液で異方性エッチングする(c)。ここでは異方性エ
ッチング液としてKOH溶液を用いたが、シリコンとS
iO2のエッチング選択比が十分大きい他の異方性エッ
チング液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用しても
よい。また、ここではSiO2を異方性エッチング時の
マスク材料として使用しているが、シリコンのエッチン
グ液にエッチングされない他の薄膜材料、例えばSiN
膜、SiN/SiO2二層膜等を使用してもよい。次に
異方性エッチングによって一段低くなったシリコン基板
1202の表面を熱酸化し、厚さ1umのSiO2膜1
206を形成する(d)。
Next, the SiO 2 on the silicon substrate 1202
The film 1205 is patterned into a frame outer frame by etching with hydrofluoric acid using a resist as a mask (b), and then the silicon substrate 12 is patterned using the SiO2 film 1205 patterned into the frame outer frame as a mask.
02 is anisotropically etched to a depth of 145 μm with a 30% KOH aqueous solution at 85 ° C. (c). Here, a KOH solution was used as an anisotropic etching solution, but silicon and S
Other anisotropic etchants having a sufficiently high etching selectivity of iO2, such as TMAH and hydrazine, may be used. Although SiO2 is used here as a mask material for anisotropic etching, other thin film materials that are not etched by a silicon etchant, for example, SiN
A film, a SiN / SiO2 bilayer film or the like may be used. Next, the surface of the silicon substrate 1202, which has been lowered one step by anisotropic etching, is thermally oxidized to form a 1 μm thick SiO 2 film 1.
206 is formed (d).

【0142】次に、シリコン基板1201上のSiO2
膜1207を、レジストをマスクとしてふっ酸でエッチ
ングすることにより、フレーム外枠形状にパターニング
する(e)。次に、フレーム外枠形状にパターニングし
たSiO2膜1207をマスクとして、シリコン基板1
201を100umの深さまで85℃、30%のKOH
水溶液で異方性エッチングする(f)。ここでは異方性
エッチング液としてKOH溶液を用いたが、シリコンと
SiO2のエッチング選択比が十分大きい他の異方性エ
ッチング液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用して
もよい。また、ここではSiO2を異方性エッチング時
のマスク材料として使用しているが、シリコンのエッチ
ング液にエッチングされない他の薄膜材料、例えばSi
N膜、SiN/SiO2二層膜等を使用してもよい。次
に異方性エッチングによって一段低くなったシリコン基
板1201の表面を熱酸化し、厚さ1umのSiO2膜
1208を形成する(g)。
Next, the SiO 2 on the silicon substrate 1201 is
The film 1207 is patterned into a frame outer frame shape by etching with hydrofluoric acid using a resist as a mask (e). Next, using the SiO2 film 1207 patterned into the outer frame shape of the frame as a mask, the silicon substrate 1
201 to a depth of 100 um at 85 ° C, 30% KOH
Perform anisotropic etching with an aqueous solution (f). Here, a KOH solution was used as the anisotropic etching solution, but another anisotropic etching solution having a sufficiently large etching selectivity between silicon and SiO 2, for example, TMAH, hydrazine or the like may be used. Further, here, SiO2 is used as a mask material at the time of anisotropic etching, but other thin film materials that are not etched by a silicon etchant, for example, Si
An N film, a two-layer SiN / SiO 2 film, or the like may be used. Next, the surface of the silicon substrate 1201 lowered by one step by anisotropic etching is thermally oxidized to form a 1 μm thick SiO 2 film 1208 (g).

【0143】次に、異方性エッチングによって一段低く
なったシリコン基板1201上のSiO2膜1208
を、レジストをマスクとしてふっ酸でエッチングするこ
とにより、フレーム内枠形状にパターニングし(h)、
SiO2が除去されたシリコン基板の内側の部分を、フ
レーム内枠形状にパターニングしたSiO2膜1209
をマスクとして、ICP−RIE等のエッチング速度が
大きく異方性の高いドライエッチングで接合面のSiO
2膜1203が現れるまでエッチング除去する。ここで
形成したシリコン基板1201の端面1210は、一部
をフレーム側の電極形成面として用いる(i)。次に、
ドライエッチングで得られたシリコン基板1201の端
面1210を熱酸化し、表面に厚さ1umのSiO2膜
1211を形成する(j)。
Next, the SiO 2 film 1208 on the silicon substrate 1201 lowered by one step by anisotropic etching
By etching with a hydrofluoric acid using a resist as a mask, thereby patterning into a frame shape in a frame (h),
SiO2 film 1209 obtained by patterning the inner portion of the silicon substrate from which SiO2 has been removed into an inner frame shape.
Using a mask as a mask, dry etching with a large etching rate such as ICP-RIE and anisotropic
Etching is removed until the two films 1203 appear. Part of the end surface 1210 of the silicon substrate 1201 formed here is used as an electrode formation surface on the frame side (i). next,
The end surface 1210 of the silicon substrate 1201 obtained by dry etching is thermally oxidized to form a 1 μm thick SiO 2 film 1211 on the surface (j).

【0144】次に、シリコン基板1201側の面の熱酸
化膜上に、Ti薄膜300Åをスパッタ法で成膜したあ
と、Pt薄膜1200Åをスパッタ法で成膜する。な
お、Ti薄膜は酸化膜上でのPt薄膜の密着性を向上さ
せるためのものである。また、ここではPt薄膜121
2は電極材料として用いているが、他に導電性の高い薄
膜であれば、Au、Ti、Al等の他の材料を使用して
もよい。成膜方法としてここではスパッタ法を用いてい
るが、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の方
法で成膜してもよい。成膜の際、電極以外の領域には金
属薄膜が形成されないように、金属性のステンシルマス
クで遮蔽する。(k)次に、シリコン基板1202側に
形成されているSiO2膜1206をレジストをマスク
としてふっ酸でエッチングすることにより、フレーム内
枠、ミラー基板、梁形状にパターニングする(l)。次
に、SiO2膜1206をマスクとしてシリコン基板1
202を、ICP−RIE等のエッチング速度が大きく
異方性の高いドライエッチングで接合面のSiO2膜1
203が現れるまでエッチング除去し、続いて接合面の
SiO2膜1203、金属薄膜1212もドライエッチ
ングで除去することにより、フレーム、ミラー基板、梁
を貫通形成する。(m,n)このようにして作製した、
ねじり梁で支持されたミラー基板が固定されているフレ
ーム外枠と、反射基板を導電性接着剤1213で接着す
る(o)。このとき、フレームと基板は接着層を介さな
いで直接接触するように、接着剤はフレームに形成され
た凹部に設ける。
Next, after a Ti thin film 300 Å is formed on the thermal oxide film on the side of the silicon substrate 1201 by a sputtering method, a Pt thin film 1200 成膜 is formed by a sputtering method. The Ti thin film is for improving the adhesion of the Pt thin film on the oxide film. Also, here, the Pt thin film 121 is used.
Although 2 is used as an electrode material, other materials such as Au, Ti, and Al may be used as long as they are thin films having high conductivity. Although a sputtering method is used here as a film forming method, a film may be formed by another method such as a vacuum evaporation method and an ion plating method. At the time of film formation, it is shielded with a metallic stencil mask so that a metal thin film is not formed in a region other than the electrode. (K) Next, the SiO2 film 1206 formed on the silicon substrate 1202 side is etched with hydrofluoric acid using a resist as a mask, thereby patterning into an inner frame, a mirror substrate, and a beam shape (l). Next, using the SiO 2 film 1206 as a mask, the silicon substrate 1
202 is subjected to dry etching with a high etching rate such as ICP-RIE and a high anisotropy to form the SiO2 film 1
The frame, the mirror substrate, and the beam are formed by removing the SiO2 film 1203 and the metal thin film 1212 on the bonding surface by dry etching. (M, n)
The outer frame of the frame, to which the mirror substrate supported by the torsion beams is fixed, and the reflective substrate are bonded with a conductive adhesive 1213 (o). At this time, the adhesive is provided in a concave portion formed in the frame so that the frame and the substrate are in direct contact with each other without an adhesive layer.

【0145】反射基板のフレームの内側の厚さ200u
mのダイアフラム1214は異方性エッチングによって
形成する。また、ダイアフラムに形成されているミラー
基板に入射するビームが通過する開口部1215と、ミ
ラー基板で偏向したビームが通過する開口部(図示せ
ず)は、同じく異方性エッチングによって形成する。ミ
ラー基板のミラー面に対向した位置に設けられた反射基
板のミラー面(図示せず)と反射基板の電極1216、
1217はスパッタ法によってAlを成膜する。この
際、ミラーと電極以外の領域には金属薄膜が成膜されな
いように、金属性のステンシルマスクで遮蔽する。ここ
で異方性エッチングはSiO2膜をマスクとして85
℃、30%のKOH水溶液で行う。なお、シリコンとS
iO2のエッチング選択比が十分大きい他の異方性エッ
チング液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用しても
よい。また、ここではSiO2を異方性エッチング時の
マスク材料として使用しているが、シリコンのエッチン
グ液にエッチングされない他の薄膜材料、例えばSiN
膜、SiN/SiO2二層膜等を使用してもよい。ま
た、ここでは金属薄膜としてAlをスパッタ法により成
膜したが、使用するレーザー光に対し必要十分な反射率
が得られる金属薄膜ならばAu等の他の材料も選択可能
であり、成膜法もスパッタ法に限らず真空蒸着法等も利
用できる。
Thickness 200 u inside the frame of the reflection substrate
The m diaphragm 1214 is formed by anisotropic etching. An opening 1215 through which a beam incident on a mirror substrate formed on the diaphragm passes and an opening (not shown) through which a beam deflected by the mirror substrate passes are formed by anisotropic etching. A mirror surface (not shown) of the reflection substrate provided at a position facing the mirror surface of the mirror substrate and an electrode 1216 of the reflection substrate;
Reference numeral 1217 forms an Al film by a sputtering method. At this time, a metal stencil mask is used to shield the metal thin film from being formed in a region other than the mirror and the electrode. Here, the anisotropic etching is performed using the SiO2 film as a mask for 85.
C., 30% KOH aqueous solution. Note that silicon and S
Other anisotropic etchants having a sufficiently high etching selectivity of iO2, such as TMAH and hydrazine, may be used. Although SiO2 is used here as a mask material for anisotropic etching, other thin film materials that are not etched by a silicon etchant, for example, SiN
A film, a SiN / SiO2 bilayer film or the like may be used. Further, here, Al was formed as a metal thin film by a sputtering method, but other materials such as Au can be selected as long as the metal thin film can provide a necessary and sufficient reflectance to a used laser beam. Not only the sputtering method but also a vacuum evaporation method can be used.

【0146】本実施例における光走査装置のミラー部の
動作は、第1の実施例における光走査装置の動作と同じ
であり、ミラー部と反射基板による光の挙動は第3の実
施例と同じであるため説明は省略する。第6の実施例で
は、電極が反射基板上に設けられているので、電極基板
を別途設ける必要がなく、構造が簡単で低コストに製造
できる。
The operation of the mirror section of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as the operation of the optical scanning device according to the first embodiment, and the behavior of light by the mirror section and the reflection substrate is the same as that of the third embodiment. Therefore, the description is omitted. In the sixth embodiment, since the electrodes are provided on the reflective substrate, there is no need to separately provide an electrode substrate, and the structure is simple and the manufacturing can be performed at low cost.

【0147】次に、本発明の第7の実施例について説明
する。第7の実施例おける光走査装置の駆動電極を含ん
だ中央の断面図構成を図18に示す。本実施例における
光走査装置の構造は、第6の実施例における光走査装置
の構造とフレーム内枠端面の電極形状を除いて同じであ
るので、ここでは構造の異なる部分のみ図示した。第7
の実施例では、フレーム内枠端面の絶縁材料上、端面の
厚さ方向にミラー基板端面と重ならない部分に、それぞ
れ電極1301、1302が形成されている。第7の実
施例によれば、電極がミラー端面と重なっている部位が
ないため、そこで生じるミラー基板の変位を妨げる静電
引力がなく、より低電圧でのミラー基板の励振が可能で
ある。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 shows a cross-sectional configuration at the center including the drive electrodes of the optical scanning device in the seventh embodiment. The structure of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as the structure of the optical scanning device according to the sixth embodiment except for the shape of the electrodes on the end faces of the inner frame of the frame. Seventh
In the embodiment of the present invention, electrodes 1301 and 1302 are formed on the insulating material on the end surface of the inner frame and on the portion that does not overlap the mirror substrate end surface in the thickness direction of the end surface. According to the seventh embodiment, since there is no portion where the electrode overlaps the mirror end surface, there is no electrostatic attraction that hinders the displacement of the mirror substrate generated at that portion, and it is possible to excite the mirror substrate at a lower voltage.

【0148】次に、本発明の第8の実施例について説明
する。本発明の第8の実施例における光走査装置の駆動
電極を含んだ中央の断面図構成を図19に示す。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 19 shows a cross-sectional configuration of the center including the drive electrodes of the optical scanning device according to the eighth embodiment of the present invention.

【0149】本実施例における光走査装置の構造は、第
6の実施例における光走査装置の構造と反射基板に設け
られている電極形状を除いて同じであるので、ここでは
構造の異なる部分のみ図示した。第8の実施例において
は、反射基板上の電極1403、1404はフレーム内
枠端面の電極1401、1402と導通しておらず、そ
れぞれに独立して電圧を印加することができる。
The structure of the optical scanning device in this embodiment is the same as that of the optical scanning device in the sixth embodiment except for the shape of the electrodes provided on the reflection substrate. Illustrated. In the eighth embodiment, the electrodes 1403 and 1404 on the reflection substrate are not electrically connected to the electrodes 1401 and 1402 on the end faces of the inner frame of the frame, and a voltage can be applied to each of them independently.

【0150】続いて、本発明の第9の実施例について説
明する。本発明の第9の実施例における光走査装置の駆
動電極を含んだ中央の断面図構成を図20に示す。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 20 shows a cross-sectional view of the configuration including the drive electrodes of the optical scanning device according to the ninth embodiment of the present invention.

【0151】本実施例における光走査装置の構造は、第
5の実施例における光走査装置の構造と反射基板に電極
が設けられていることを除いて同じであるので、ここで
は構造の異なる部分のみ図示した。第9の実施例では、
反射基板上の電極1503、1504はフレーム内枠端
面の電極1501、1502と導通しておらず、それぞ
れに独立して電圧を印加することができる。
The structure of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as that of the optical scanning device according to the fifth embodiment except that electrodes are provided on the reflective substrate. Only illustrated. In the ninth embodiment,
The electrodes 1503 and 1504 on the reflective substrate are not electrically connected to the electrodes 1501 and 1502 on the end surface of the inner frame of the frame, and a voltage can be applied to each of them independently.

【0152】次に、本発明の第10の実施例について説
明する。第10の実施例における光走査装置の駆動電極
を含んだ中央の断面図構成を図21に示す。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 21 shows a cross-sectional configuration at the center including the drive electrodes of the optical scanning device according to the tenth embodiment.

【0153】本実施例における光走査装置の構造は、第
3の実施例における光走査装置の構造とは、ミラー基板
端面とそれに対向するフレーム内枠端面の電極形状を除
いて同じであるので、ここでは構造の異なる部分のみ図
示した。ミラー基板端面1601は櫛歯状に折れ曲がっ
て加工されており、フレーム内枠1602の端面の絶縁
材料上には、ミラー基板端面に対向して櫛歯状に折れ曲
がった電極1603、1604が形成されている。櫛歯
状にすることによって、対向電極の面積が大きくなるた
め、より低い電圧でミラー基板を励振させることができ
る。
The structure of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as the structure of the optical scanning device according to the third embodiment, except for the electrode shapes of the mirror substrate end face and the frame inner frame end face opposed thereto. Here, only portions having different structures are shown. The mirror substrate end surface 1601 is bent and processed in a comb-like shape, and electrodes 1603 and 1604 bent in a comb-like shape are formed on the insulating material on the end surface of the frame inner frame 1602 so as to face the mirror substrate end surface. I have. The comb-teeth shape increases the area of the counter electrode, so that the mirror substrate can be excited with a lower voltage.

【0154】次に、本発明の第3〜第10の実施例の光
走査装置の動作を制御する書込制御部とミラーを揺動さ
せる電極との接続構成を図22に示す。図22では、上
記の第6の実施例に近い構成を例にとっているが、他の
実施例においても原理は同様である。この書込制御部
は、例えば、図3における221として具備することが
できる。
Next, FIG. 22 shows a connection configuration between a write control unit for controlling the operation of the optical scanning device according to the third to tenth embodiments of the present invention and an electrode for swinging the mirror. In FIG. 22, a configuration close to that of the sixth embodiment is taken as an example, but the principle is the same in other embodiments. This writing control unit can be provided, for example, as 221 in FIG.

【0155】図23に、各電極に電圧をかけるタイミン
グを示すタイミングチャートを示す。ここでは、このタ
イミングチャートを参照して動作を説明する。
FIG. 23 is a timing chart showing the timing of applying a voltage to each electrode. Here, the operation will be described with reference to this timing chart.

【0156】揺動ミラーの支持基板には回転軸をはさん
で対称に端面に対向する電極1a、1bとミラー面に対
向する電極2a、2bが設けられる。ミラーは定常状態
では水平(θ=0)で、まず、電極1aに電圧をかける
ことにより静電引力でミラーを支持する梁をねじってミ
ラーは右回転に傾き、引き続き電極2aに電圧をかける
ことにより、梁の復元力と静電引力とが釣り合う角度
(−θ)まで回転する。この時点で電圧を解除するとミ
ラーは定常状態に戻ろうとするが、さらに電極1bに電
圧をかけると水平を越えて左回転し引き続き電極2bに
電圧をかけることにより、梁の復元力と静電引力とが釣
り合う角度(+θ)まで回転する。この動作を繰り返す
ことによりミラーは往復振動する。
The supporting substrate of the oscillating mirror is provided with electrodes 1a and 1b opposed to the end face symmetrically with respect to the rotation axis and electrodes 2a and 2b opposed to the mirror surface. The mirror is horizontal in the steady state (θ = 0). First, by applying a voltage to the electrode 1a, the beam that supports the mirror is twisted by electrostatic attraction to tilt the mirror clockwise, and then a voltage is applied to the electrode 2a. As a result, the beam rotates to an angle (-θ) at which the restoring force of the beam and the electrostatic attraction balance. When the voltage is released at this point, the mirror tries to return to the steady state. However, when the voltage is further applied to the electrode 1b, the mirror rotates left beyond the horizontal and continues to apply the voltage to the electrode 2b, so that the restoring force of the beam and the electrostatic attractive force are obtained. Rotate to the angle (+ θ) where By repeating this operation, the mirror reciprocates.

【0157】上記角度−θを起点として+θに達するま
でを一走査とし、電圧が解除された時点からLD170
1を点灯させセンサ1703にてビームを検出して同期
信号を発生し画像記録が行われる。
Starting from the angle -θ until reaching + θ, one scan is defined as one scan.
1 is turned on, a beam is detected by the sensor 1703, a synchronization signal is generated, and image recording is performed.

【0158】さて、本発明の第1、第2の実施例では、
ミラー部(偏向面という)と、偏向面に対向した位置に
配置される反射面との間でレーザー光を2回以上反射さ
せたうえで走査するようにしているが、ここで反射回数
を規定するためには、偏向面、反射面の間の距離と反射
面の寸法を正確に規定する必要がある。そこで、偏向面
あるいは反射面を設ける基板に、その深さで距離が規定
できるように凹型形状を形成した場合、エッチングある
いは研磨等によって形成する凹型形状の底面は荒れてい
るため、そのままでは底面を偏向面あるいは反射面とし
て使用できず、研磨による平坦化も難しい。
By the way, in the first and second embodiments of the present invention,
Scanning is performed after the laser beam is reflected at least twice between the mirror section (referred to as a deflecting surface) and a reflecting surface disposed at a position facing the deflecting surface. For this purpose, it is necessary to accurately define the distance between the deflecting surface and the reflecting surface and the dimensions of the reflecting surface. Therefore, when a concave shape is formed on a substrate on which a deflecting surface or a reflecting surface is provided so that the distance can be defined by its depth, the bottom surface of the concave shape formed by etching or polishing is rough, so the bottom surface is left as it is. It cannot be used as a deflecting surface or a reflecting surface, and it is difficult to flatten by polishing.

【0159】このような問題を解決した対向ミラーを設
けた光走査装置の実施例について第11〜第12の実施
例として次に説明する。第11〜第12の実施例は、第
1、第2の実施例における光走査モジュールにおけるミ
ラー部と反射面とを構成するための部分に使用するが、
その他の構成においても使用できる。
Embodiments of an optical scanning device provided with a counter mirror which solves such a problem will be described below as the eleventh to twelfth embodiments. The eleventh to twelfth embodiments are used for a part for forming a mirror unit and a reflection surface in the optical scanning module in the first and second embodiments.
It can be used in other configurations.

【0160】図24に本発明の第11の実施例における
光走査装置の正面図と断面図を示す。
FIG. 24 shows a front view and a sectional view of an optical scanning device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【0161】本発明の光走査装置の偏向手段であるとこ
ろの第1のシリコン基板1801にはシリコンフレーム
1802と一体成形された2本のねじり梁1803とそ
れにより支持されたミラー部1804が形成されてお
り、ミラー部表面は偏向面1805として金属薄膜が成
膜されている。第1のシリコン基板1801において、
その駆動手段に関係する部分は、図中には示していな
い。なお、前述したように、ミラー部の駆動手段として
は電磁力あるいは静電引力を利用することができ、前者
の場合、2本の梁で支持されたミラー部を磁界中に設置
し、ミラー部に形成されたコイルに電流を流すことで発
生する電磁力でミラー部を往復振動させる。また、後者
の場合、2本の梁で支持されたミラー部背面の対向する
位置にギャップを隔てて2つの電極を設け、ミラー部と
対向電極間に電圧を印加することで発生する静電引力で
ミラー部を往復振動させる。このとき、駆動周波数がミ
ラー部の共振周波数となるようにねじり梁とミラーの構
造、寸法を設計することにより、ミラーの振れ幅を大き
くすることができる。
On the first silicon substrate 1801, which is the deflecting means of the optical scanning device of the present invention, there are formed two torsion beams 1803 integrally formed with the silicon frame 1802 and the mirror portion 1804 supported thereby. On the mirror surface, a metal thin film is formed as a deflection surface 1805. In the first silicon substrate 1801,
Parts related to the driving means are not shown in the figure. As described above, an electromagnetic force or an electrostatic attractive force can be used as a driving means of the mirror unit. In the former case, a mirror unit supported by two beams is installed in a magnetic field, and the mirror unit is driven. The mirror section is reciprocally oscillated by an electromagnetic force generated by applying a current to the coil formed in the mirror section. In the latter case, two electrodes are provided with a gap at opposing positions on the back of the mirror section supported by two beams, and an electrostatic attractive force generated by applying a voltage between the mirror section and the opposing electrode is generated. To reciprocate the mirror. At this time, by designing the structure and dimensions of the torsion beam and the mirror so that the driving frequency becomes the resonance frequency of the mirror section, the deflection width of the mirror can be increased.

【0162】第11の実施例における光走査装置の第2
のシリコン基板1806には、金属薄膜が成膜された多
重反射のための反射面1807が設けられている。さら
に、第2のシリコン基板1806には、図24の光走査
装置の正面図にも示したように、第1のシリコン基板1
801の偏向面1805へのレーザー光入射のための開
口部1808と、多重反射した後の偏向面からのレーザ
ー光出射のための開口部1809が形成されている。入
射開口部1808はレーザー光を入射できるだけの広さ
があればよいが、出射開口部1809はレーザー光が偏
向面の振動により広域にわたって走査されて出射される
ので、レーザー光を妨げることがないように、特にレー
ザー光の走査方向側(レーザー光の進行方向とほぼ直交
方向)には十分広くとる必要がある。レーザー光の進行
方向側にはレーザー光の広がりの幅を考慮した広さがあ
ればよい。
The second embodiment of the optical scanning device according to the eleventh embodiment
The silicon substrate 1806 is provided with a reflection surface 1807 on which a metal thin film is formed for multiple reflection. Further, as shown in the front view of the optical scanning device in FIG. 24, the first silicon substrate 1806
An opening 1808 for inputting laser light to the deflection surface 1805 of the 801 and an opening 1809 for emitting laser light from the deflection surface after multiple reflection are formed. The entrance opening 1808 only needs to be wide enough to allow the laser beam to enter, but the exit opening 1809 does not obstruct the laser beam because the laser beam is scanned and emitted over a wide area by the vibration of the deflecting surface. In particular, it is necessary to make the width sufficiently large in the scanning direction side of the laser light (in a direction substantially orthogonal to the traveling direction of the laser light). It suffices that the width of the laser light in the traveling direction is considered in consideration of the width of the spread of the laser light.

【0163】偏向面1804の設けられた第1のシリコ
ン基板1801と反射面1807の設けられた第2のシ
リコン基板1806の間には、偏向面1804と反射面
1807の距離を規定する第3のガラス基板1810が
設けられている。この厚さ100umのガラス基板は、
第1のシリコン基板1801のフレーム1802上に接
合されており、フレーム内側の可動部すなわち2本のね
じり梁1803とそれにより支持されたミラー部180
4は貫通されている。したがって、この第3のガラス基
板の厚さ100umがそのまま偏向面1804と反射面
1807の距離を規定している。
Between the first silicon substrate 1801 provided with the deflecting surface 1804 and the second silicon substrate 1806 provided with the reflecting surface 1807, a third defining the distance between the deflecting surface 1804 and the reflecting surface 1807. A glass substrate 1810 is provided. This 100 um thick glass substrate
The first silicon substrate 1801 is joined on the frame 1802, and the movable portion inside the frame, that is, two torsion beams 1803 and the mirror portion 180 supported thereby.
4 is penetrated. Therefore, the thickness of 100 μm of the third glass substrate directly defines the distance between the deflection surface 1804 and the reflection surface 1807.

【0164】第2のシリコン基板1806の開口部18
08を通って入射し、第1のシリコン基板1801に形
成された往復振動するミラー部表面1805で偏向走査
されたレーザー光は、図24中の破線に示すように10
0μmの間隔をもって対向して設けた第2のシリコン基
板の反射面との間で4回往復した後、第2のシリコン基
板の開口部1809を通って出射される。その際、入射
開口部から出射開口部までに設けられた反射面の寸法
と、反射面から偏向ミラー部表面までの距離が正確に規
定されているため、ミラー部の回転角(振れ角)を3°
としたとき4回の反射が得られ、走査角は24°まで拡
大される。
Opening 18 of second silicon substrate 1806
In FIG. 24, the laser beam incident on the first silicon substrate 1801 and deflected and scanned by the reciprocatingly oscillating mirror portion surface 1805 formed on the first silicon substrate 1801,
After reciprocating four times with a reflection surface of a second silicon substrate provided at an interval of 0 μm, the light is emitted through an opening 1809 of the second silicon substrate. At this time, since the dimensions of the reflection surface provided from the entrance opening to the exit opening and the distance from the reflection surface to the surface of the deflecting mirror unit are accurately defined, the rotation angle (deflection angle) of the mirror unit is reduced. 3 °
Then, four reflections are obtained, and the scanning angle is enlarged to 24 °.

【0165】本発明の光走査装置の製造方法を図25を
用いて説明する。まず、厚さ525umの両面研磨され
たシリコンウエハ1901の両面に、シリコンのエッチ
ングマスクとして厚さ1.5umのSiO2膜1902
を熱酸化法で形成する(a)。ここではSiO2をマス
ク材料として使用しているが、シリコンのエッチング液
にエッチングされない他の薄膜材料、例えばSiN膜、
SiN/SiO2二層膜等を使用してもよい。このSi
O2膜の片面側を、入射開口部、出射開口部が形成され
るようにレジストをマスクとしてフッ酸の緩衝溶液でエ
ッチングすることによりパターニングする(b)。次
に、このSiO2膜をエッチングマスクとして、異方性
エッチング液でシリコンウエハを裏面のSiO2膜に達
するまでエッチングする(c)。異方性エッチング液と
して、ここではKOH溶液を用いたが、シリコンとSi
O2のエッチング選択比が十分大きい他の異方性エッチ
ング液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用してもよ
い。次に、エッチングマスクとして使用したSiO2膜
を両面ともフッ酸でエッチング除去する(d)。
A method for manufacturing the optical scanning device according to the present invention will be described with reference to FIG. First, a 1.5 μm thick SiO 2 film 1902 was formed on both sides of a 525 μm thick double-side polished silicon wafer 1901 as a silicon etching mask.
Is formed by a thermal oxidation method (a). Here, SiO2 is used as a mask material, but other thin film materials that are not etched by a silicon etchant, such as a SiN film,
A SiN / SiO2 bilayer film or the like may be used. This Si
One side of the O2 film is patterned by etching with a buffer solution of hydrofluoric acid using a resist as a mask so as to form an entrance opening and an exit opening (b). Next, using the SiO2 film as an etching mask, the silicon wafer is etched using an anisotropic etching solution until the silicon wafer reaches the SiO2 film on the back surface (c). Although a KOH solution was used here as an anisotropic etching solution, silicon and Si
Other anisotropic etchants having a sufficiently high etching selectivity of O2, such as TMAH and hydrazine, may be used. Next, both surfaces of the SiO2 film used as the etching mask are removed by etching with hydrofluoric acid (d).

【0166】このようにして作製した第2のシリコン基
板を、次に偏向面と反射面の距離を規定する第3の基板
となる厚さ1mmガラス基板1903と接合する
(e)。このとき、ガラス基板としてほう珪酸ガラスを
使用し、接合方法は陽極接合とすることができる。陽極
接合はガラス基板とシリコン基板を400〜500℃に
加熱しながら数100Vの電圧を両基板間に印加するこ
とで直接接合する方法である。本方法は接着剤等の介在
物なしに両基板を接合できるため、光偏向装置組み立て
後の偏向面と反射面の距離を正確に規定することができ
る。
The second silicon substrate thus manufactured is bonded to a 1 mm-thick glass substrate 1903 serving as a third substrate for defining the distance between the deflecting surface and the reflecting surface (e). At this time, borosilicate glass is used as the glass substrate, and the bonding method can be anodic bonding. Anodic bonding is a method in which a glass substrate and a silicon substrate are heated to 400 to 500 ° C. and a voltage of several hundred volts is applied between the two substrates to directly bond the substrates. According to this method, since the two substrates can be joined without any intervening material such as an adhesive, the distance between the deflecting surface and the reflecting surface after assembling the optical deflecting device can be accurately defined.

【0167】次に、ガラス基板をCMP(Chemical Mech
anical Polishing)で高精度に研磨することにより厚さ
を100umとする(f)。このときの厚さが偏向面と
反射面の距離となる。
Next, the glass substrate was subjected to CMP (Chemical Mech).
The thickness is reduced to 100 μm by highly accurate polishing using anical polishing (f). The thickness at this time is the distance between the deflection surface and the reflection surface.

【0168】次に、ガラス基板1903にメッキの電極
としてのAu1904をスパッタ成膜し(g)、レジス
ト1905のパターニングにより領域を限定たのち
(h)、ガラス基板1903に厚さ1umのNi膜19
06を電解めっきで形成する(i)。なお、ここでは電
解めっきで1umの厚いNiを形成しているが、厚いマ
スク材料を効率よく形成することができる方法ならば他
の方法でもよい。次に、レジスト1905を除去した後
(j)、Niをマスクとしてドライエッチングによりガ
ラス基板を反射面となるシリコン基板に達する直前まで
エッチングし、最後に残したガラス層はフッ酸によりエ
ッチング除去する(k)。シリコン基板に達する際のエ
ッチングをウェットエッチングとしたのは、よりシリコ
ンとのエッチング選択比をとることで反射面の平坦性を
確保するためである。次にマスクとして使用したNiと
Auをそれぞれ専用のエッチング液でエッチング除去す
る(l)。このようにして形成されたシリコン平坦面に
レーザーの反射材料としてAl1907をマスクスパッ
タ法で形成する(m)。ここでは金属薄膜としてAlを
スパッタ法により成膜したが、使用するレーザー光に対
し必要十分な反射率が得られる金属薄膜ならばAu等の
他の材料も選択可能であり、成膜法もスパッタ法に限ら
ず真空蒸着法等も利用できる。以上の工程で、偏向面と
反射面の距離を規定する第3のガラス基板が接合され、
入射開口部、出射開口部、及び反射面が形成された第2
のシリコン基板が完成した。
Next, Au 1904 as an electrode for plating is formed on the glass substrate 1903 by sputtering (g), and the area is limited by patterning a resist 1905 (h). Then, a 1 μm thick Ni film 19 is formed on the glass substrate 1903.
06 is formed by electrolytic plating (i). Although 1 μm thick Ni is formed by electrolytic plating here, another method may be used as long as a thick mask material can be efficiently formed. Next, after the resist 1905 is removed (j), the glass substrate is dry-etched using Ni as a mask until the glass substrate reaches the silicon substrate serving as the reflection surface, and the glass layer remaining at the end is removed by etching with hydrofluoric acid ( k). The reason why the etching when reaching the silicon substrate is wet etching is to secure the flatness of the reflection surface by increasing the etching selectivity with silicon. Next, Ni and Au used as masks are removed by etching with respective etching liquids (l). Al1907 is formed as a laser reflecting material on the flat silicon surface thus formed by a mask sputtering method (m). Here, Al was formed as a metal thin film by a sputtering method, but other materials such as Au can be selected as long as the metal thin film can provide a necessary and sufficient reflectance to a laser beam to be used. Not only the method but also a vacuum deposition method can be used. In the above steps, the third glass substrate that defines the distance between the deflection surface and the reflection surface is joined,
A second aperture formed with an entrance aperture, an exit aperture, and a reflective surface;
Is completed.

【0169】本実施例では、第1のシリコン基板190
8のレーザー光を繰り返し走査する偏向手段としては、
2本の梁で支持されそのねじりで往復振動するミラーを
使用する。本ミラーはシリコン基板の一部を異方性エッ
チング薄板化し、その部分をドライエッチングで所望の
形状で貫通することで形成することができる。駆動方法
は電磁力でも静電引力でもよく、前者の場合、2本の梁
で支持されたミラー部を磁界中に設置し、ミラー部裏面
に形成されたコイルに電流を流すことで発生する電磁力
でミラー部を往復振動させる。また、後者の場合、2本
の梁で支持されたミラー部背面の対向する位置にギャッ
プを隔てて2つの電極を設け、ミラー部と対向電極間に
電圧を印加することで発生する静電引力でミラー部を往
復振動させる。いずれも、偏向面はシリコン基板の研磨
された平坦面側に形成されており、2本の梁を固定する
フレームの表面も平坦でミラー面と同一面内にある。こ
の第1のシリコン基板の製造工程は既存の技術に従うも
のであり、本発明の主要な部分ではないため詳細な説明
は省略する。
In this embodiment, the first silicon substrate 190
As the deflection means for repeatedly scanning the laser light of No. 8,
A mirror supported by two beams and reciprocatingly oscillated by the torsion is used. This mirror can be formed by thinning a part of a silicon substrate by anisotropic etching and penetrating the part in a desired shape by dry etching. The driving method may be an electromagnetic force or an electrostatic attractive force. In the former case, an electromagnetic force is generated by installing a mirror portion supported by two beams in a magnetic field and flowing a current through a coil formed on the back surface of the mirror portion. The mirror is reciprocated by force. In the latter case, two electrodes are provided with a gap at opposing positions on the back of the mirror section supported by two beams, and an electrostatic attractive force generated by applying a voltage between the mirror section and the opposing electrode is generated. To reciprocate the mirror. In any case, the deflection surface is formed on the polished flat surface side of the silicon substrate, and the surface of the frame for fixing the two beams is also flat and in the same plane as the mirror surface. Since the manufacturing process of the first silicon substrate follows the existing technology and is not a main part of the present invention, a detailed description is omitted.

【0170】このねじり振動するミラー、すなわち偏向
面が設けられた第1のシリコン基板に、反射面が設けら
れた第2のシリコン基板を、第3のガラス基板を介して
陽極接合する(n)。ここでも接着剤等の介在物なしに
両基板を接合するため、光偏向装置組み立て後の偏向面
と反射面の距離をガラス基板の厚さによって正確に規定
することができる。
Anodically bonding the torsionally vibrating mirror, ie, the first silicon substrate provided with the deflection surface, to the second silicon substrate provided with the reflection surface via a third glass substrate (n) . Also in this case, since the two substrates are joined without any inclusion such as an adhesive, the distance between the deflecting surface and the reflecting surface after assembling the optical deflecting device can be accurately defined by the thickness of the glass substrate.

【0171】図26に本発明の第12の実施例における
光走査装置の断面図を示す。
FIG. 26 is a sectional view of an optical scanning device according to the twelfth embodiment of the present invention.

【0172】本発明の光走査装置の偏向手段であるとこ
ろの第1のシリコン基板2001にはシリコンフレーム
2002と一体成形された2本のねじり梁2003とそ
れにより支持されたミラー部2004が形成されてお
り、ミラー部表面は偏向面2005として金属薄膜が成
膜されている。第1のシリコン基板において、その駆動
手段に関係する部分は、図中には示していない。
On the first silicon substrate 2001, which is the deflecting means of the optical scanning device of the present invention, there are formed two torsion beams 2003 integrally formed with the silicon frame 2002 and a mirror portion 2004 supported thereby. On the mirror surface, a metal thin film is formed as a deflection surface 2005. The portion of the first silicon substrate related to the driving means is not shown in the drawing.

【0173】第11の実施例と同様、ミラー部の駆動手
段としては電磁力あるいは静電引力を利用することがで
き、前者の場合、2本の梁で支持されたミラー部を磁界
中に設置し、ミラー部に形成されたコイルに電流を流す
ことで発生する電磁力でミラー部を往復振動させる。ま
た、後者の場合、2本の梁で支持されたミラー部背面の
対向する位置にギャップを隔てて2つの電極を設け、ミ
ラー部と対向電極間に電圧を印加することで発生する静
電引力でミラー部を往復振動させる。このとき、駆動周
波数がミラー部の共振周波数となるようにねじり梁とミ
ラーの構造、寸法を設計することにより、ミラーの振れ
幅を大きくすることができる。
As in the eleventh embodiment, an electromagnetic force or an electrostatic attraction can be used as the mirror driving means. In the former case, the mirror supported by two beams is installed in a magnetic field. Then, the mirror portion is reciprocally oscillated by an electromagnetic force generated by passing a current through a coil formed in the mirror portion. In the latter case, two electrodes are provided with a gap at opposing positions on the back of the mirror section supported by two beams, and an electrostatic attractive force generated by applying a voltage between the mirror section and the opposing electrode is generated. To reciprocate the mirror. At this time, by designing the structure and dimensions of the torsion beam and the mirror so that the driving frequency becomes the resonance frequency of the mirror section, the deflection width of the mirror can be increased.

【0174】第12の実施例における光走査装置の第2
のシリコン基板2006には、金属薄膜が成膜された多
重反射のための反射面2007が設けられている。さら
に、第2のシリコン基板2006には、図24の光走査
装置の正面図にも示したように、第1のシリコン基板2
001の偏向面2005へのレーザー光入射のための開
口部2008と、多重反射した後の偏向面からのレーザ
ー光出射のための開口部2009が形成されている。入
射開口部2008はレーザー光を入射できるだけの広さ
があればよいが、出射開口部2009はレーザー光が偏
向面の振動により広域にわたって走査されて出射される
ので、レーザー光を妨げることがないように、特にレー
ザー光の走査方向側(レーザー光の進行方向とほぼ直交
方向)には十分広くとる必要がある。レーザー光の進行
方向側にはレーザー光の広がりの幅を考慮した広さがあ
ればよい。
The second embodiment of the optical scanning device according to the twelfth embodiment
The silicon substrate 2006 is provided with a reflection surface 2007 on which a metal thin film is formed for multiple reflection. Further, as shown in the front view of the optical scanning device in FIG. 24, the first silicon substrate 2
An opening 2008 for entering a laser beam into the deflecting surface 2005 and an opening 2009 for emitting a laser beam from the deflecting surface after multiple reflection are formed. The entrance opening 2008 only needs to be wide enough to allow laser light to enter, but the exit opening 2009 does not obstruct the laser light because the laser light is scanned and emitted over a wide area by the vibration of the deflecting surface. In particular, it is necessary to make the width sufficiently large in the scanning direction side of the laser light (in a direction substantially orthogonal to the traveling direction of the laser light). It suffices that the width of the laser light in the traveling direction is considered in consideration of the width of the spread of the laser light.

【0175】偏向面2005の設けられた第1のシリコ
ン基板2001と反射面2007の設けられた第2のシ
リコン基板2006は、第1のシリコン基板の外側に設
けられた第3のシリコン基板2010によってその偏向
面2005と反射面2007の距離を規定されている。
この厚さ300umのシリコン基板2010は、第1の
シリコン基板2001と同一のガラス支持基板2011
上に接合されている。したがって、偏向面2005と反
射面2007の距離はこの第3のガラス基板2010の
厚さ300umと第1のシリコン基板の厚さによって規
定されている。
A first silicon substrate 2001 provided with a deflection surface 2005 and a second silicon substrate 2006 provided with a reflection surface 2007 are formed by a third silicon substrate 2010 provided outside the first silicon substrate. The distance between the deflection surface 2005 and the reflection surface 2007 is defined.
The 300 μm-thick silicon substrate 2010 is the same glass support substrate 2011 as the first silicon substrate 2001.
Are joined on top. Therefore, the distance between the deflecting surface 2005 and the reflecting surface 2007 is defined by the thickness 300 μm of the third glass substrate 2010 and the thickness of the first silicon substrate.

【0176】第2のシリコン基板2006の開口部20
08を通って入射し、第1のシリコン基板2001に形
成された往復振動するミラー部表面2005で偏向走査
されたレーザー光は、図26中に示すように100μm
の間隔をもって対向して設けられた第2のシリコン基板
の反射面との間で4回往復した後、第2のシリコン基板
の開口部2009を通って出射される。その際、入射開
口部から出射開口部までに設けられた反射面の寸法と、
反射面から偏向ミラー部表面までの距離が正確に規定さ
れているため、ミラー部の回転角(振れ角)を3°とし
たとき4回の反射が得られ、走査角は24°まで拡大さ
れる。
Opening 20 of second silicon substrate 2006
08, the laser beam deflected and scanned by the reciprocatingly oscillating mirror portion surface 2005 formed on the first silicon substrate 2001 has a thickness of 100 μm as shown in FIG.
After reciprocating four times with the reflecting surface of the second silicon substrate provided oppositely with an interval of, the light is emitted through the opening 2009 of the second silicon substrate. At that time, the dimensions of the reflection surface provided from the entrance opening to the exit opening,
Since the distance from the reflecting surface to the surface of the deflecting mirror section is accurately specified, four reflections are obtained when the rotation angle (deflection angle) of the mirror section is 3 °, and the scanning angle is enlarged to 24 °. You.

【0177】第12の実施例の光走査装置の製造方法を
図27を用いて説明する。まず、厚さ525umの両面
研磨されたシリコンウエハ2101の両面に、シリコン
のエッチングマスクとして厚さ1.5umのSiO2膜
2102を熱酸化法で形成する(a)。ここではSiO
2をマスク材料として使用しているが、シリコンのエッ
チング液にエッチングされない他の薄膜材料、例えばS
iN膜、SiN/SiO2二層膜等を使用してもよい。
このSiO2膜の片面側を、入射開口部、出射開口部が
形成されるようにレジストをマスクとしてフッ酸の緩衝
溶液でエッチングすることによりパターニングする
(b)。次にこのSiO2膜をエッチングマスクとして
異方性エッチング液でシリコンウエハを裏面のSiO2
膜に達するまでエッチングする(c)。異方性エッチン
グ液として、ここではKOH溶液を用いたが、シリコン
とSiO2のエッチング選択比が十分大きい他の異方性
エッチング液、例えばTMAH、ヒドラジン等を使用し
てもよい。次に、エッチングマスクとして使用したSi
O2膜を両面ともフッ酸でエッチング除去する(d)。
A method for manufacturing the optical scanning device according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. First, a 1.5 μm thick SiO 2 film 2102 is formed as a silicon etching mask on both surfaces of a 525 μm thick double-side polished silicon wafer 2101 by thermal oxidation (a). Here, SiO
2 is used as a mask material, but is not etched by a silicon etchant.
An iN film, a SiN / SiO 2 bilayer film, or the like may be used.
One side of this SiO2 film is patterned by etching with a buffer solution of hydrofluoric acid using a resist as a mask so that an entrance opening and an exit opening are formed (b). Next, using the SiO2 film as an etching mask, a silicon wafer
Etch until reaching the film (c). Although the KOH solution is used here as the anisotropic etchant, another anisotropic etchant having a sufficiently high etching selectivity between silicon and SiO2, such as TMAH or hydrazine, may be used. Next, Si used as an etching mask
Both surfaces of the O2 film are removed by etching with hydrofluoric acid (d).

【0178】このようにして作製した第2のシリコン基
板を、次に、偏向面と反射面の距離を規定する第3の基
板となる厚さ525umの熱酸化膜付きシリコン基板2
103と接合する(e)。このときの接合方法は直接接
合とした。直接接合は表面を清浄化したシリコン基板ど
うしを900 〜1100℃に加熱することで直接接合
する方法である。本方法は接着剤等の介在物なしに両基
板を接合できるため、光偏向装置組み立て後の偏向面と
反射面の距離を正確に規定することができる。次に、シ
リコン基板をCMP(Chemical Mechanical Polishing)
で高精度に研磨することにより厚さを300umとする
(f)。このときの厚さと、第1のシリコン基板の厚さ
の差が偏向面と反射面の距離となる。
The second silicon substrate fabricated in this manner is then replaced with a 525 μm-thick silicon substrate with a thermal oxide film serving as a third substrate for defining the distance between the deflection surface and the reflection surface.
(E). The joining method at this time was direct joining. Direct bonding is a method of directly bonding silicon substrates whose surfaces have been cleaned to 900 to 1100 ° C. by heating. According to this method, since the two substrates can be joined without any intervening material such as an adhesive, the distance between the deflecting surface and the reflecting surface after assembling the optical deflecting device can be accurately defined. Next, the silicon substrate is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing).
The thickness is reduced to 300 μm by polishing with high precision (f). The difference between the thickness at this time and the thickness of the first silicon substrate is the distance between the deflection surface and the reflection surface.

【0179】次に、接合された基板全体に熱酸化法でS
iO2膜2104を形成し(g)、第3のシリコン基板
のSiO2膜を、第2のシリコン基板が収納されるよう
な開口部が形成されるようにレジストをマスクとしてフ
ッ酸の緩衝溶液でエッチングすることによりパターニン
グする(h)。次に、このSiO2膜をエッチングマス
クとして異方性エッチング液でシリコンウエハを接合界
面のSiO2膜に達するまでエッチングする(i)。異
方性エッチング液として、ここではKOH溶液を用いた
が、シリコンとSiO2のエッチング選択比が十分大き
い他の異方性エッチング液、例えばTMAH、ヒドラジ
ン等を使用してもよい。
Next, S is applied to the entire bonded substrate by a thermal oxidation method.
An iO2 film 2104 is formed (g), and the SiO2 film of the third silicon substrate is etched with a buffer solution of hydrofluoric acid using a resist as a mask so that an opening for accommodating the second silicon substrate is formed. (H). Next, using the SiO2 film as an etching mask, the silicon wafer is etched with an anisotropic etching solution until the silicon wafer reaches the SiO2 film at the bonding interface (i). Although the KOH solution is used here as the anisotropic etchant, another anisotropic etchant having a sufficiently high etching selectivity between silicon and SiO2, such as TMAH or hydrazine, may be used.

【0180】次に、エッチングマスクとして使用したS
iO2膜を両面ともフッ酸でエッチング除去する
(j)。このようにして形成された第2基板のシリコン
平坦面にレーザーの反射材料としてAlをマスクスパッ
タ法で形成した(k)。ここでは金属薄膜としてAlを
スパッタ法により成膜したが、使用するレーザー光に対
し必要十分な反射率が得られる金属薄膜ならばAu等の
他の材料も選択可能であり、成膜法もスパッタ法に限ら
ず真空蒸着法等も利用できる。以上の工程で、偏向面と
反射面の距離を規定する第3のシリコン基板が接合され
た、入射開口部、出射開口部、及び反射面が形成された
第2のシリコン基板が完成した。
Next, S used as an etching mask
Both sides of the iO2 film are removed by etching with hydrofluoric acid (j). On the silicon flat surface of the second substrate thus formed, Al was formed as a laser reflection material by a mask sputtering method (k). Here, Al was formed as a metal thin film by a sputtering method, but other materials such as Au can be selected as long as the metal thin film can provide a necessary and sufficient reflectance to a laser beam to be used. Not only the method but also a vacuum deposition method can be used. Through the above steps, the second silicon substrate having the entrance opening, the exit opening, and the reflection surface formed thereon, to which the third silicon substrate defining the distance between the deflection surface and the reflection surface is joined.

【0181】第1のシリコン基板のレーザー光を繰り返
し走査する偏向手段としては、2本の梁で支持されその
ねじりで往復振動するミラーを使用した。本ミラーはシ
リコン基板の一部を異方性エッチング薄板化し、その部
分をドライエッチングで所望の形状で貫通することで形
成することができる。駆動方法は電磁力でも静電引力で
もよく、前者の場合、2本の梁で支持されたミラー部を
磁界中に設置し、ミラー部裏面に形成されたコイルに電
流を流すことで発生する電磁力でミラー部を往復振動さ
せる。また、後者の場合、2本の梁で支持されたミラー
部背面の対向する位置にギャップを隔てて2つの電極を
設け、ミラー部と対向電極間に電圧を印加することで発
生する静電引力でミラー部を往復振動させる。いずれ
も、偏向面はシリコン基板の研磨された平坦面側に形成
されており、2本の梁を固定するフレームの表面も平坦
でミラー面と同一面内にある。この第1のシリコン基板
の製造工程は既存の技術に従うものであり、本発明の主
要な部分ではないため詳細な説明は省略する。
As a deflecting means for repeatedly scanning the laser beam on the first silicon substrate, a mirror supported by two beams and reciprocatingly vibrating by its torsion was used. This mirror can be formed by thinning a part of a silicon substrate by anisotropic etching and penetrating the part in a desired shape by dry etching. The driving method may be an electromagnetic force or an electrostatic attractive force. In the former case, an electromagnetic force is generated by installing a mirror portion supported by two beams in a magnetic field and flowing a current through a coil formed on the back surface of the mirror portion. The mirror is reciprocated by force. In the latter case, two electrodes are provided with a gap at opposing positions on the back of the mirror section supported by two beams, and an electrostatic attractive force generated by applying a voltage between the mirror section and the opposing electrode is generated. To reciprocate the mirror. In any case, the deflection surface is formed on the polished flat surface side of the silicon substrate, and the surface of the frame for fixing the two beams is also flat and in the same plane as the mirror surface. Since the manufacturing process of the first silicon substrate follows the existing technology and is not a main part of the present invention, a detailed description is omitted.

【0182】このねじり振動するミラー、すなわち偏向
面が設けられた第1のシリコン基板2106を、基準面
となるガラス基板2107に陽極接合し(l)、つづけ
て第2のシリコン基板を第3のシリコン基板を介して同
じ基準面となるガラス基板に陽極接合する(m)。いず
れも接着剤等の介在物なしに基板を接合するため、光偏
向装置組み立て後の偏向面と反射面の距離を第1のシリ
コン基板と第3のシリコン基板の厚さの差よって正確に
規定することができる。
The torsionally vibrating mirror, that is, the first silicon substrate 2106 provided with the deflecting surface is anodically bonded to the glass substrate 2107 serving as the reference surface (l). Anodically bonded to a glass substrate serving as the same reference plane via a silicon substrate (m). In any case, since the substrates are bonded without any inclusions such as an adhesive, the distance between the deflecting surface and the reflecting surface after assembling the optical deflector is accurately defined by the difference in thickness between the first silicon substrate and the third silicon substrate. can do.

【0183】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能である。
As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously changed without departing from the gist of the present invention.

【0184】[0184]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、光走査
装置として小型モジュール化を実現するとともに、製作
工程を簡素化することにより生産効率を向上させること
が可能となる。また、偏向器の可動部を小型、軽量化
し、負荷を低減することで消費電力の低減を図ることが
でき、振れ角が大きく安定した振動が得られる静電駆動
のねじり振動型の偏向器を有する光走査装置を提供する
ことが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a compact module as an optical scanning device and to improve the production efficiency by simplifying the manufacturing process. In addition, by reducing the size and weight of the movable part of the deflector and reducing the load, power consumption can be reduced, and an electrostatically driven torsional vibration deflector that provides a large deflection angle and stable vibration can be obtained. It is possible to provide an optical scanning device having the same.

【0185】すなわち、図3に示したように光源部基板
を積み重ねて配備することで偏向面へ光ビームを精度良
く入射させることができる一方、偏向器の少ない回転角
でより大きな走査角が得られ、偏向器速度を低減できる
ので、可動部を薄型化でき加工時間が短縮されて組立効
率を向上することができ、厄介な調整作業を行なわなく
ても積層により反射面と偏向面の配置精度が確保できる
ので、組立効率を向上することができる。
That is, by arranging the light source unit substrates in a stacked manner as shown in FIG. 3, the light beam can be made incident on the deflecting surface with high accuracy, while a larger scanning angle can be obtained with a small rotation angle of the deflector. As the speed of the deflector can be reduced, the moving parts can be made thinner, the processing time can be shortened, the assembly efficiency can be improved, and the arrangement accuracy of the reflecting surface and the deflecting surface can be achieved by laminating without troublesome adjustment work. Can be secured, so that the assembly efficiency can be improved.

【0186】また、ミラーの偏向器において、ミラー基
板におけるミラー面の反対側の面に対向する基板面と、
ミラー基板端面に対向するフレーム端面とに電極を設け
ることにより、ミラー基板端面とそれに対向するフレー
ム内枠表面に形成された電極が近接しているため低い電
圧でミラー基板を励振させることができる。さらに共振
周波数で駆動させたときにはミラー基板の振れ幅が大き
くなり、ミラー基板端部がより面積の大きなミラー面の
反対側に対向する電極面にも近接するため、ミラー基板
端面とミラー基板平面に対向した電極の駆動により振動
維持をより安定化することができる。
In the mirror deflector, a substrate surface opposite to a surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface is provided;
By providing electrodes on the end face of the frame facing the end face of the mirror substrate, the mirror substrate can be excited with a low voltage because the end face of the mirror substrate and the electrode formed on the surface of the inner frame of the frame facing the end face are close to each other. Furthermore, when driven at the resonance frequency, the deflection width of the mirror substrate increases, and the mirror substrate end portion is close to the electrode surface opposite to the mirror surface having a larger area. The maintenance of the vibration can be further stabilized by driving the opposed electrodes.

【0187】更に、偏向部基板の偏向面と光源部基板の
反射面をそれぞれの基板表面に形成したうえで、両者間
の距離は別基板で規定することにより、偏向面と反射面
として、ミラー研磨された基板表面を利用できる。
Further, the deflecting surface of the deflecting unit substrate and the reflecting surface of the light source unit substrate are formed on the respective substrate surfaces, and the distance between the two is specified by another substrate. A polished substrate surface is available.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来技術における光走査装置の構成例である
(ポリゴンミラーを用いた例)。
FIG. 1 is a configuration example of an optical scanning device according to a conventional technique (an example using a polygon mirror).

【図2】従来技術における光走査装置の構成例である
(ガルバノミラーを用いた例)。
FIG. 2 is a configuration example of an optical scanning device according to a conventional technique (an example using a galvanometer mirror).

【図3】本発明の第1の実施例における光走査モジュー
ルの斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the optical scanning module according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例における光走査モジュー
ルの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of the optical scanning module according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例における光走査モジュー
ルの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of an optical scanning module according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例における光走査モジュー
ルの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an optical scanning module according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の光走査モジュールからなる光走査装置
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an optical scanning device including the optical scanning module of the present invention.

【図8】デジタル複写機の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a digital copying machine.

【図9】レーザプリンタの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a laser printer.

【図10】普通紙ファクシミリの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a plain paper facsimile.

【図11】本発明の第3の実施例における光走査装置の
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3の実施例における光走査装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4の実施例における光走査装置の
断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of an optical scanning device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施例における光走査装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 14 is a view illustrating a method of manufacturing the optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施例における光走査装置の
構成を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an optical scanning device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第6の実施例における光走査装置の
構成を示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an optical scanning device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第6の実施例における光走査装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical scanning device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第7の実施例おける光走査装置の断
面図である。
FIG. 18 is a sectional view of an optical scanning device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第8の実施例おける光走査装置の断
面図である。
FIG. 19 is a sectional view of an optical scanning device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第9の実施例における光走査装置の
断面図である。
FIG. 20 is a sectional view of an optical scanning device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第10の実施例における光走査装置
の構成を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of an optical scanning device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図22】書込制御部とミラーを揺動させる電極との接
続構成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a connection configuration between a write control unit and an electrode that swings a mirror.

【図23】各電極に電圧をかけるタイミングを示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 23 is a timing chart showing the timing of applying a voltage to each electrode.

【図24】本発明の第11の実施例における光走査装置
の正面図と断面図である。
FIG. 24 is a front view and a sectional view of an optical scanning device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第11の実施例における光走査装置
の製造方法を示す図である。
FIG. 25 is a view illustrating a method of manufacturing the optical scanning device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第12の実施例における光走査装置
の断面図を示す図である。
FIG. 26 is a sectional view showing an optical scanning device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第12の実施例における光走査装置
の製造方法を示す図である。
FIG. 27 is a diagram illustrating a method of manufacturing the optical scanning device according to the twelfth embodiment of the present invention.

【符号の説明】 101…半導体レーザ(LD)、102…保持部材、1
03…カップリングレンズ、107…ポリゴンミラー、
110…結像レンズ、112…光学ベース、115…ガ
ルバノミラー、201、301…電極基板、202、3
02…リード端子、203…マグネット、204、30
3…第1のシリコン基板、205…ねじり梁、206…
ミラー部、207、308…第2のシリコン基板、20
8、309…半導体レーザチップ、209、310…フ
ォトダイオード、210、311…カップリングレン
ズ、211、312…V溝、212、313…フレー
ム、213、316…アパーチャ、214、215、2
16、314、315…反射部、217、317…開
口、218、318…封止板、219、319…射出
窓、220、221、320、321…制御回路、30
4…偏向ディスク部、305…回折格子、307…電
極、322…ステータ部、323…軸部、325…サブ
マウント、402…電装基板、403…同期検知セン
サ、404…走査レンズ、405…ミラー、500…画
像形成装置本体、501…光走査装置、601…ミラー
基板、602、603…ねじり梁、604…フレーム内
枠、605…フレーム外枠、607…絶縁材料、606
…ミラー基板端面、608、609、614、615、
714、715…電極、611…ミラー、612、71
2…電極基板、613…絶縁材料、616、617…端
子、618…導電性材料、701、702…シリコン基
板、703〜707、709、713…SiO2膜、7
08…端面、710…Pt薄膜、711…金属薄膜、7
16…導電性接着剤、812…電極基板、813…絶縁
材料、814、815、905、906…電極、81
6、817…端子、818…導電性材料、901…シリ
コン基板、902…ドライフィルムレジスト、903…
ドライフィルムレジスト形状、904…SiO2膜、1
001…シリコン基板、1002…フレーム、1003
…ダイアフラム、1004、1005…開口部、100
6…ミラー面、1101…ミラー基板、1102、11
03、1201、1202…シリコン基板、1104…
フレーム内枠、1105…フレーム外枠、1106…端
面、1107、1117…絶縁材料、1108、110
9、1118、1119、1216、1217…電極、
1111…ミラー、1112…フレーム、1113…ダ
イアフラム、1114、1115…開口部、1116…
ミラー面、1120、1121…端子、1122…導電
性材料、1203、1205〜1209、1211…S
iO2膜、1210…端面、1212…Pt薄膜、12
13…導電性接着剤、1214…ダイアフラム、121
5…開口部、1301、1302、1401〜140
4、1501〜1504…電極、1601…ミラー基板
端面、1602…フレーム内枠、1603、1604…
電極、1701…LD、1703…センサ、1801…
第1のシリコン基板、1802…シリコンフレーム、1
803…ねじり梁、1804…ミラー部、1805…偏
向面、1806…第2のシリコン基板、1807…反射
面、1808、1809…開口部、1810…第3のガ
ラス基板、1901…シリコンウエハ、1902…Si
O2膜、1903…ガラス基板、1904…Au、19
05…レジスト、1907…Al、1908…第1のシ
リコン基板、2001…第1のシリコン基板、2002
…シリコンフレーム、2003…ねじり梁、2004…
ミラー部、2005…偏向面、2006…第2のシリコ
ン基板、2007…反射面、2008、2009…開口
部、2010…第3のシリコン基板、2011…ガラス
支持基板、2103…熱酸化膜付きシリコン基板、21
04…SiO2、2106…第1のシリコン基板、21
07…ガラス基板
[Description of Signs] 101: semiconductor laser (LD), 102: holding member, 1
03: coupling lens, 107: polygon mirror,
110: imaging lens, 112: optical base, 115: galvanometer mirror, 201, 301: electrode substrate, 202, 3
02: lead terminal, 203: magnet, 204, 30
3 ... first silicon substrate, 205 ... torsion beam, 206 ...
Mirror part, 207, 308... Second silicon substrate, 20
8, 309: semiconductor laser chip, 209, 310: photodiode, 210, 311: coupling lens, 211, 312: V groove, 212, 313: frame, 213, 316: aperture, 214, 215, 2
16, 314, 315: Reflector, 217, 317: Opening, 218, 318: Sealing plate, 219, 319: Exit window, 220, 221, 320, 321: Control circuit, 30
4 Deflection disk unit, 305 diffraction grating, 307 electrode, 322 stator unit, 323 shaft unit, 325 submount, 402 electric board, 403 synchronization detection sensor, 404 scanning lens, 405 mirror 500 image forming apparatus main body, 501 optical scanning device, 601 mirror substrate, 602, 603 torsion beam, 604 frame inner frame, 605 frame outer frame, 607 insulating material, 606
... Mirror substrate end faces, 608, 609, 614, 615,
714, 715: electrode, 611: mirror, 612, 71
2: electrode substrate, 613: insulating material, 616, 617: terminal, 618: conductive material, 701, 702: silicon substrate, 703 to 707, 709, 713: SiO2 film, 7
08 ... end face, 710 ... Pt thin film, 711 ... metal thin film, 7
16 ... conductive adhesive, 812 ... electrode substrate, 813 ... insulating material, 814, 815, 905, 906 ... electrodes, 81
6, 817 terminal, 818 conductive material, 901 silicon substrate, 902 dry film resist, 903
Dry film resist shape, 904 ... SiO2 film, 1
001: silicon substrate, 1002: frame, 1003
... diaphragm, 1004, 1005 ... opening, 100
6 Mirror surface, 1101 Mirror substrate, 1102, 11
03, 1201, 1202 ... silicon substrate, 1104 ...
Frame inner frame 1105 Frame outer frame 1106 End face 1107 1117 Insulating material 1108 110
9, 1118, 1119, 1216, 1217 ... electrodes,
1111: mirror, 1112: frame, 1113: diaphragm, 1114, 1115: opening, 1116:
Mirror surface, 1120, 1211, ... terminal, 1122, conductive material, 1203, 1205-1209, 1211 ... S
iO2 film, 1210 ... end face, 1212 ... Pt thin film, 12
13: conductive adhesive, 1214: diaphragm, 121
5. Openings, 1301, 1302, 1401 to 140
4, 1501 to 1504 ... electrode, 1601 ... mirror substrate end face, 1602 ... frame inner frame, 1603, 1604 ...
Electrode, 1701 LD, 1703 sensor, 1801
1st silicon substrate, 1802 ... silicon frame, 1
803: torsion beam, 1804: mirror portion, 1805: deflection surface, 1806: second silicon substrate, 1807: reflection surface, 1808, 1809: opening, 1810: third glass substrate, 1901: silicon wafer, 1902 ... Si
O2 film, 1903: glass substrate, 1904: Au, 19
05 resist, 1907 Al, 1908 first silicon substrate, 2001 first silicon substrate, 2002
... Silicon frame, 2003 ... Torsion beam, 2004 ...
Mirror part, 2005: deflection surface, 2006: second silicon substrate, 2007: reflection surface, 2008, 2009 ... opening, 2010: third silicon substrate, 2011: glass support substrate, 2103: silicon substrate with thermal oxide film , 21
04: SiO2, 2106: first silicon substrate, 21
07 ... Glass substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 善紀 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C362 AA34 AA43 BA17 BA86 BA90 BB29 DA08 EA24 2H041 AA12 AB14 AB15 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H045 AB02 AB08 AB23 AB73 AD02 BA02 BA23 BA34 CA63 CA88 DA02 5C072 AA03 BA01 HA02 HA14 HB15 XA01 XA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshinori Hayashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2C362 AA34 AA43 BA17 BA86 BA90 BB29 DA08 EA24 2H041 AA12 AB14 AB15 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H045 AB02 AB08 AB23 AB73 AD02 BA02 BA23 BA34 CA63 CA88 DA02 5C072 AA03 BA01 HA02 HA14 HB15 XA01 XA05

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束を偏向させて走査する光
走査装置モジュールにおいて、 光束を偏向させる偏向面を有する偏向手段と、偏向手段
を回転軸支して保持する偏向部基板とを配備し、 前記偏向面と対向して前記偏向部基板と一体的に反射面
を設け、該反射面と前記偏向面との間で複数回光束を反
射させて走査することを特徴とする光走査装置モジュー
ル。
1. An optical scanning device module for deflecting and scanning a light beam from a light source, comprising: a deflecting unit having a deflecting surface for deflecting the light beam; and a deflecting unit substrate for supporting the deflecting unit on a rotating shaft. An optical scanning device module, wherein a reflecting surface is provided integrally with the deflecting unit substrate so as to face the deflecting surface, and a light beam is reflected and scanned a plurality of times between the reflecting surface and the deflecting surface. .
【請求項2】 光源からの光束を偏向させて走査する光
走査装置モジュールにおいて、 光源を実装する光源部基板と、光束を偏向させる偏向面
を有する偏向手段を保持した偏向部基板とを積み重ねて
配備し、 前記偏向面と対向して反射面を設け、該反射面と前記偏
向面との間で複数回光束を反射させて走査することを特
徴とする光走査装置モジュール。
2. An optical scanning device module for scanning by deflecting a light beam from a light source, wherein a light source unit substrate on which a light source is mounted and a deflecting unit substrate holding a deflecting unit having a deflecting surface for deflecting the light beam are stacked. An optical scanning device module, comprising: a reflecting surface facing the deflecting surface, and reflecting and scanning a light beam a plurality of times between the reflecting surface and the deflecting surface.
【請求項3】 前記反射面と前記偏向面との間隔をg、
該偏向面への副走査方向での光束入射角度をβ、入射す
る光束の副走査光束径を2ω とするとき、 g・tanβ>ω で表される関係を満たし、該偏向面での反射点を副走査
方向に順次移動して走査するようにした請求項1又は2
に記載の光走査装置モジュール。
3. The distance between the reflecting surface and the deflecting surface is g,
When the incident angle of the light beam in the sub-scanning direction on the deflecting surface is β and the diameter of the sub-scanning light beam of the incident light beam is 2ω, the relationship represented by g · tan β> ω is satisfied, and the reflection point on the deflecting surface is satisfied. 3. The method according to claim 1, wherein the scanning is performed by sequentially moving the scanning in the sub-scanning direction.
3. The optical scanning device module according to claim 1.
【請求項4】 前記反射面と前記偏向面との間隔につい
て、光束の入射側の間隔より射出側の間隔を広くした請
求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の光走査装置モ
ジュール。
4. The optical scanning device module according to claim 1, wherein an interval between the reflecting surface and the deflecting surface is wider on an exit side than on an incident side of a light beam.
【請求項5】 前記光源を実装する光源部基板を、偏向
部基板と積み重ねて配備し、前記反射面を前記光源部基
板に設けた請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の
光走査装置モジュール。
5. The light according to claim 1, wherein a light source unit substrate on which the light source is mounted is stacked on a deflection unit substrate, and the reflection surface is provided on the light source unit substrate. Scanner module.
【請求項6】 前記反射面は前記光源部基板と一体的に
設けた請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の光走
査装置モジュール。
6. The optical scanning device module according to claim 1, wherein the reflection surface is provided integrally with the light source unit substrate.
【請求項7】 前記偏向面へ入射する光束の光束径を規
制するアパーチャを、前記反射面と一体的に設けた請求
項1乃至4のうちいずれか1項に記載の光走査装置モジ
ュール。
7. The optical scanning device module according to claim 1, wherein an aperture for regulating a light beam diameter of a light beam incident on the deflection surface is provided integrally with the reflection surface.
【請求項8】 前記偏向手段は、 同一直線上に設けられた2本の梁で支持されたミラー基
板と、ミラー基板に対向して設けた電極との間の静電引
力で、2本の梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復
振動させる手段とを有し、ミラー基板におけるミラー面
の反対側の面に対向する基板面と、ミラー基板端面に対
向するフレーム端面とに電極を設けた請求項1又は2に
記載の光走査装置モジュール。
8. The deflecting means uses electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided to face the mirror substrate. Means for reciprocatingly oscillating the mirror substrate using the beam as a torsion rotation axis, wherein electrodes are provided on a substrate surface facing the surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface and a frame end surface facing the mirror substrate end surface. Item 3. The optical scanning device module according to item 1 or 2.
【請求項9】 前記ミラー基板のミラー面側にフレーム
を設け、該フレームには、ミラー基板に入射する光束が
通過する開口部と、ミラー基板で偏向した光束が通過す
る開口部と、ミラー面に対向する反射面とを設けた請求
項8に記載の光走査装置モジュール。
9. A frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes, an opening through which a light beam deflected by the mirror substrate passes, and a mirror surface. The optical scanning device module according to claim 8, further comprising a reflection surface facing the light scanning device.
【請求項10】 前記偏向手段は、 同一直線上に設けられた2本の梁で支持されたミラー基
板と、ミラー基板に対向して設けた電極との間の静電引
力で、2本の梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復
振動させる手段とを有し、ミラー基板のミラー面側にフ
レームを設け、該フレームには、ミラー基板に入射する
光束が通過する開口部と、ミラー基板で偏向した光束が
通過する開口部と、ミラー面に対向する反射面と、ミラ
ー面に対向する電極とを設け、ミラー基板端面に対向す
る位置に電極を有する請求項1又は2に記載の光走査装
置モジュール。
10. The deflecting means includes: two deflecting means, each of which is provided by an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate. Means for reciprocatingly oscillating the mirror substrate using the beam as a torsion rotation axis, a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, and the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes; 3. The optical scanning device according to claim 1, further comprising an opening through which the deflected light beam passes, a reflecting surface facing the mirror surface, and an electrode facing the mirror surface, wherein the electrode is located at a position facing the mirror substrate end surface. Equipment module.
【請求項11】 請求項1乃至10のうちいずれか1項
に記載の光走査装置モジュールと、走査開始側及び終端
側で光束を検出する同期検知センサと、走査レンズとを
有することを特徴とする光走査装置。
11. An optical scanning device module according to claim 1, further comprising: a synchronization detection sensor for detecting a light beam on a scanning start side and a scanning end side; and a scanning lens. Optical scanning device.
【請求項12】 像担持体と、像担持体の主走査方向に
並置された請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載
の光走査装置モジュールとを有することを特徴とする光
走査装置。
12. An optical scanning device comprising: an image carrier; and the optical scanning device module according to claim 1, which is juxtaposed in the main scanning direction of the image carrier. .
【請求項13】 請求項11又は12に記載の光走査装
置を有することを特徴とする画像形成装置。
13. An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 11.
【請求項14】 同一直線上に設けられた2本の梁で支
持されたミラー基板と、ミラー基板に対向して設けた電
極との間の静電引力で、2本の梁をねじり回転軸として
ミラー基板を往復振動させる光走査装置モジュールにお
いて、 ミラー基板におけるミラー面の反対側の面に対向する基
板面と、ミラー基板端面に対向するフレーム端面とに電
極を有することを特徴とする光走査装置モジュール。
14. The two beams are torsionally rotated by an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided facing the mirror substrate. An optical scanning device module for reciprocatingly oscillating a mirror substrate, comprising: an electrode on a substrate surface opposite to a surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface; and an electrode on a frame end surface opposite to the mirror substrate end surface. Equipment module.
【請求項15】 ミラー基板のミラー面の反対側の面に
対向する基板面における前記電極を、前記ねじり回転軸
を中心に傾斜させた請求項14に記載の光走査装置モジ
ュール。
15. The optical scanning device module according to claim 14, wherein the electrodes on the substrate surface facing the surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface are inclined about the torsional rotation axis.
【請求項16】 ミラー基板のミラー面側にフレームを
設け、該フレームには、ミラー基板に入射する光束が通
過する開口部と、ミラー基板で偏向した光束が通過する
開口部と、ミラー面に対向する反射面とを設けた請求項
14に記載の光走査装置モジュール。
16. A frame is provided on a mirror surface side of a mirror substrate. The frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes, an opening through which a light beam deflected by the mirror substrate passes, and a mirror surface. The optical scanning device module according to claim 14, further comprising an opposing reflecting surface.
【請求項17】 同一直線上に設けられた2本の梁で支
持されたミラー基板と、ミラー基板に対向して設けた電
極との間の静電引力で、2本の梁をねじり回転軸として
ミラー基板を往復振動させる光走査装置モジュールにお
いて、 ミラー基板のミラー面側にフレームを設け、該フレーム
には、ミラー基板に入射する光束が通過する開口部と、
ミラー基板で偏向した光束が通過する開口部と、ミラー
面に対向する反射面と、ミラー面に対向する電極とを設
け、ミラー基板端面に対向する位置に電極を有すること
を特徴とする光走査装置モジュール。
17. The two beams are torsionally rotated by an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate. In the optical scanning device module for reciprocatingly oscillating the mirror substrate, a frame is provided on the mirror surface side of the mirror substrate, and the frame has an opening through which a light beam incident on the mirror substrate passes;
An optical scanning device comprising: an opening through which a light beam deflected by a mirror substrate passes; a reflection surface facing the mirror surface; and an electrode facing the mirror surface, and having an electrode at a position facing the mirror substrate end surface. Equipment module.
【請求項18】 ミラー基板端面に対向する前記電極
を、該ミラー基板端面と重ならない部位に形成する請求
項14乃至17のうちいずれか1項に記載の光走査装置
モジュール。
18. The optical scanning device module according to claim 14, wherein the electrode facing the mirror substrate end surface is formed at a portion that does not overlap with the mirror substrate end surface.
【請求項19】 ミラー基板端面とそれに対向する前記
電極とを、互いに櫛歯状にした請求項14乃至17のう
ちいずれか1項に記載の光走査装置モジュール。
19. The optical scanning device module according to claim 14, wherein an end surface of the mirror substrate and the electrode facing the mirror substrate have a comb shape.
【請求項20】 ミラー基板端面に対向するように設け
た電極と、ミラー面の反対側に対向する面に設けた電極
又はミラー面に対向する面に設けた電極とを導通させ
ず、各々の電極への電圧の印加タイミングをずらして駆
動する請求項14乃至17のうちいずれか1項に記載の
光走査装置モジュール。
20. An electrode provided to face an end surface of a mirror substrate and an electrode provided on a surface opposite to the mirror surface or an electrode provided on a surface opposite to the mirror surface are not electrically connected. The optical scanning device module according to any one of claims 14 to 17, wherein the optical scanning device module is driven by shifting a timing of applying a voltage to the electrode.
【請求項21】 ミラー基板のミラー面に対向する面
と、ミラー面の反対側に対向する面と、ミラー基板端面
に対向する面とにそれぞれ電極を設け、各々の電極を導
通させず、各々の電極への電圧の印加タイミングをずら
して駆動する請求項16に記載の光走査装置モジュー
ル。
21. An electrode is provided on each of a surface of the mirror substrate facing the mirror surface, a surface of the mirror substrate opposite to the mirror surface, and a surface of the mirror substrate opposite to the mirror substrate end surface. 17. The optical scanning device module according to claim 16, wherein the optical scanning device module is driven by shifting the timing of applying a voltage to the electrodes.
【請求項22】 請求項14乃至21のうちいずれか1
項に記載の光走査装置モジュールを、光を透過させ、電
極を取り出すことが可能な減圧容器内に設けたことを特
徴とする光走査装置モジュール。
22. Any one of claims 14 to 21.
13. The optical scanning device module according to claim 12, wherein the optical scanning device module is provided in a decompression container through which light can pass and electrodes can be taken out.
【請求項23】 光束を偏向面で反射させ走査する偏向
手段が設けられた第1の基板と、該偏向面に対向した位
置に反射面が設けられた第2の基板と、該偏向面と該反
射面との距離を規定する第3の基板とを設け、 レーザー光を偏向面と反射面との間で複数回反射させて
走査することを特徴とする光走査装置モジュール。
23. A first substrate provided with a deflecting means for reflecting and scanning a light beam on a deflecting surface, a second substrate provided with a reflecting surface at a position facing the deflecting surface, and An optical scanning device module, comprising: a third substrate for defining a distance from the reflection surface; and scanning by reflecting laser light a plurality of times between the deflection surface and the reflection surface.
【請求項24】 請求項14乃至23のうちいずれか1
項に記載の光走査装置モジュールと、走査開始側及び終
端側で光束を検出する同期検知センサと、走査レンズと
を有することを特徴とする光走査装置。
24. Any one of claims 14 to 23
13. An optical scanning device, comprising: the optical scanning device module according to any one of the above items, a synchronization detection sensor that detects a light beam on the scanning start side and the scanning end side, and a scanning lens.
【請求項25】 像担持体と、像担持体の主走査方向に
並置された請求項14乃至23のうちいずれか1項に記
載の光走査装置モジュールとを有することを特徴とする
光走査装置。
25. An optical scanning device comprising: an image carrier; and the optical scanning device module according to claim 14, which is juxtaposed in the main scanning direction of the image carrier. .
【請求項26】 請求項24又は25のうちいずれか1
項に記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形
成装置。
26. One of claims 24 and 25
An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to any one of the preceding items.
【請求項27】 光源を実装する光源部基板と、光束を
偏向させる偏向面を有する偏向手段を保持した偏向部基
板とを積み重ねて配備し、前記偏向面と対向して反射面
を設け、該反射面と前記偏向面との間で複数回光束を反
射させて走査する光走査装置モジュールにおける偏向手
段の制御方法であって、 ミラー基板の端面に対向する第1の電極に電圧を印加
し、引き続きミラー面に対向する第1の電極又はミラー
面の反対側に対向する第1の電極に電圧を印加し、その
電圧を解除した後、ミラー基板の端面に対向する第2の
電極に電圧を印加し、引き続きミラー面に対向する第2
の電極又はミラー面の反対側に対向する第2の電極に電
圧を印加することを特徴とする制御方法。
27. A light source unit substrate on which a light source is mounted and a deflecting unit substrate holding a deflecting unit having a deflecting surface for deflecting a light beam are stacked and provided, and a reflecting surface is provided opposite to the deflecting surface. A method of controlling a deflecting unit in an optical scanning device module that reflects and scans a light beam a plurality of times between a reflecting surface and the deflecting surface, comprising: applying a voltage to a first electrode facing an end surface of a mirror substrate; Subsequently, a voltage is applied to the first electrode facing the mirror surface or the first electrode facing the opposite side of the mirror surface, and after the voltage is released, the voltage is applied to the second electrode facing the end surface of the mirror substrate. To the second mirror facing the mirror surface.
A voltage is applied to the first electrode or the second electrode facing the opposite side of the mirror surface.
【請求項28】 同一直線上に設けられた2本の梁で支
持されたミラー基板と、ミラー基板に対向して設けた電
極との間の静電引力で、2本の梁をねじり回転軸として
ミラー基板を往復振動させる光走査装置モジュールにお
ける制御方法であって、 ミラー基板の端面に対向する第1の電極に電圧を印加
し、引き続きミラー面に対向する第1の電極又はミラー
面の反対側に対向する第1の電極に電圧を印加し、その
電圧を解除した後、ミラー基板の端面に対向する第2の
電極に電圧を印加し、引き続きミラー面に対向する第2
の電極又はミラー面の反対側に対向する第2の電極に電
圧を印加することを特徴とする制御方法。
28. The two beams are torsionally rotated by an electrostatic attraction between a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line and an electrode provided opposite to the mirror substrate. A method for controlling an optical scanning device module for reciprocatingly oscillating a mirror substrate, comprising: applying a voltage to a first electrode facing an end surface of the mirror substrate, and subsequently applying a voltage to the first electrode facing the mirror surface or opposite to the mirror surface. A voltage is applied to the first electrode facing the side, and after the voltage is released, a voltage is applied to the second electrode facing the end surface of the mirror substrate, and the second electrode facing the mirror surface continues.
A voltage is applied to the first electrode or the second electrode facing the opposite side of the mirror surface.
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