JP2002277805A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2002277805A
JP2002277805A JP2001073031A JP2001073031A JP2002277805A JP 2002277805 A JP2002277805 A JP 2002277805A JP 2001073031 A JP2001073031 A JP 2001073031A JP 2001073031 A JP2001073031 A JP 2001073031A JP 2002277805 A JP2002277805 A JP 2002277805A
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JP
Japan
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substrate
light beam
opening
optical scanning
mirror
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Application number
JP2001073031A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Mochizuki
栄二 望月
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately form a shape, by which a luminous flux diameter of a light beam can be accurately regulated and which is suitable for incidence and emission, when the substrate where an aperture is formed in made thick or the light beam is inclined and made incident from a direction orthogonal to the surface of the substrate. SOLUTION: An opening 11 is formed by using a means such as etching in opening holes on silicon substrates 15c and 16 used as apertures. By performing work from the front and back surfaces of the substrate, so that front and back patterns is the same or different, the openings 11 and so on are formed in an arbitrary shape, whereby light is prevented from being eclipsed at a light passing allowable part 17.

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、光学機器の光走査
装置、更にはレーザープリンター等に用いられる書込光
学系の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 of an optical apparatus, and more particularly, to an optical scanning device of a writing optical system used for a laser printer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーザープリンターの書込光学系
は光ビームをポリゴンミラーを用いて、主走査方向に走
査することにより画角(走査角、以下走査角と呼ぶ)を
得て、感光体上で結像している。プリンターの高画質化
を進める為には、ビームの集光スポット径を小さくする
必要があるが、その集光スポット径はレーザーの波長と
焦点距離の積に比例するので、(1)レーザーの波長を
短くする方法と、(2)焦点距離を短くする方法が考え
られる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a writing optical system of a laser printer obtains an angle of view (scanning angle, hereinafter referred to as a scanning angle) by scanning a light beam in a main scanning direction using a polygon mirror. Imaged above. In order to improve the image quality of the printer, it is necessary to reduce the focused spot diameter of the beam. However, the focused spot diameter is proportional to the product of the laser wavelength and the focal length. And (2) a method of shortening the focal length.

【0003】前記(1)のレーザーの波長を短くする場
合は、青色レーザーダイオードを用い、それに対応した
レンズ等の光学系の設計が必要となる。また、前記
(2)の焦点距離を短くする場合は、光ビームを偏向さ
せる偏向部以降の光学系を感光体に近づける必要があ
る。その場合、主走査方向の画素の均一化の為には、一
つの偏向部では実現が難しく、複数のモジュール化され
た偏向部を主走査方向に配置して使用する必要がある。
一つの偏向部を用いるのを一括走査方式と呼ぶのに対し
て、分割走査方式と呼ぶ。
In the case of shortening the wavelength of the laser in the above (1), it is necessary to use a blue laser diode and to design an optical system such as a lens corresponding thereto. In the case of shortening the focal length in the above (2), it is necessary to bring an optical system subsequent to the deflecting unit for deflecting the light beam closer to the photosensitive member. In this case, it is difficult to achieve uniform pixels in the main scanning direction with a single deflecting unit, and it is necessary to use a plurality of modularized deflecting units arranged in the main scanning direction.
The use of one deflecting unit is referred to as a batch scanning method, whereas the division scanning method is used.

【0004】前記分割走査方式の中でも、従来のポリゴ
ンミラーを小径化したものを使う以外に、マイクロミラ
ーを使う方法がある。ポリゴンミラーを使うのに対し
て、高速化と小型化に有利であるという利点がある。ま
た、マイクロミラーの中にも駆動方式の違いにより、電
磁力方式、圧電方式、静電気力方式の三つがある。電磁
力方式、圧電方式は大きな走査角が得られ易い反面、永
久磁石や圧電素子を使うため部品点数が多く、小型化も
し難い。それに対し、静電気力方式は小型化がし易い反
面、走査角と駆動電圧がトレードオフのような関係にあ
り、大きな走査角を得難い。そこで、静電気力方式につ
いては、マイクロミラーに対向する位置に反射ミラー
(以降対向ミラーと呼ぶ)を設け、マイクロミラーと反
射ミラー間で多重反射を起こさせ、大きな走査角を得よ
うとする試みがある。
[0004] Among the above-mentioned divided scanning methods, there is a method using a micromirror in addition to using a conventional polygon mirror having a reduced diameter. The use of a polygon mirror has the advantage that it is advantageous for speeding up and miniaturization. Also, among the micromirrors, there are three types, the electromagnetic type, the piezoelectric type, and the electrostatic type, depending on the driving method. The electromagnetic force method and the piezoelectric method can easily obtain a large scanning angle, but on the other hand, use permanent magnets and piezoelectric elements, so that the number of parts is large and miniaturization is difficult. On the other hand, while the electrostatic force method can be easily miniaturized, the scanning angle and the driving voltage have a relationship such as a trade-off, and it is difficult to obtain a large scanning angle. Therefore, in the case of the electrostatic force method, an attempt has been made to provide a reflection mirror (hereinafter referred to as an opposing mirror) at a position facing the micromirror and cause multiple reflections between the micromirror and the reflection mirror to obtain a large scanning angle. is there.

【0005】前述の多重反射型静電マイクロミラーに用
いる対向ミラーには、マイクロミラー、対向ミラー間に
光ビームを入出射するための開孔を設ける必要がある。
ここで、例えば対向ミラーの入射開孔を光ビームの光束
径を規定するアパーチャーに兼用することが出来れば、
通常コリメートレンズの次に設けられているアパーチャ
ーを省略でき、部品点数を減らすことができる。更に、
モジュール部品である為に、部品点数を減らす効果は大
きい。また、マイクロミラーと対向ミラーを高精度のア
ライメント装置で位置合わせして形成した多重反射型静
電マイクロミラーであれば、対向ミラーの入射開孔を光
ビームの光束径を規定するアパーチャーに兼用すること
は、多重反射型静電マイクロミラーと光ビームの位置合
わせが容易になるという効果もある。
The facing mirror used for the above-mentioned multiple reflection type electrostatic micromirror needs to be provided with an opening between the micromirror and the facing mirror for transmitting and receiving a light beam.
Here, for example, if the entrance aperture of the opposed mirror can be used also as an aperture for defining the light beam diameter of the light beam,
The aperture provided next to the collimating lens can be omitted, and the number of components can be reduced. Furthermore,
Since it is a module part, the effect of reducing the number of parts is great. In the case of a multiple reflection type electrostatic micromirror formed by aligning the micromirror and the opposing mirror with a high-precision alignment device, the incident aperture of the opposing mirror is also used as an aperture for defining the light beam diameter of the light beam. This also has the effect that the alignment of the light beam with the multiple reflection type electrostatic micromirror is facilitated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、対向ミ
ラーの入射開孔を光ビームの光束径を規定するアパーチ
ャーに兼用するには以下の課題がある。まず、対向ミラ
ーとして使用する為には、ミラー面の歪が無いようある
程度の厚みが必要となる。そこで、厚みのある対向ミラ
ーにアパーチャーとして使用できる開孔を形成する場
合、開孔縁及び開孔内側面を精度良く作製する必要があ
る。基板が薄い場合には、加工しやすく、また開孔内側
面の形状は通過する光ビームにあまり影響を与えない
が、基板の厚みが厚くなるにつれ加工が困難になり、ま
た開孔内側面の形状が通過する光ビームに影響を与え易
くなる。
However, there are the following problems in using the entrance aperture of the opposing mirror as an aperture for defining the light beam diameter of the light beam. First, in order to use the mirror as a facing mirror, a certain thickness is required so that the mirror surface is not distorted. Therefore, when forming an opening that can be used as an aperture in a thick opposing mirror, it is necessary to accurately form the opening edge and the inner surface of the opening. When the substrate is thin, it is easy to process, and the shape of the inner surface of the opening does not affect the light beam passing through much.However, as the thickness of the substrate increases, the processing becomes more difficult, and The shape is more likely to affect the passing light beam.

【0007】更に、基板面に直交する方向から傾けて光
ビームを入射させる場合、アパーチャーによって規定さ
れる光束径は基板の表裏の開孔縁の重なり部分で規定さ
れるために、表裏の開孔縁の位置ズレバラツキ(両面加
工の場合)や、基板厚さのバラツキが光束径に影響する
ために、高精度で光束を規定できない、等の問題があ
る。
Further, when a light beam is incident at an angle from a direction perpendicular to the substrate surface, the light beam diameter defined by the aperture is defined by the overlapping portion of the opening edge on the front and back of the substrate. There is a problem that the luminous flux cannot be defined with high accuracy because the positional deviation of the edge (in the case of double-sided processing) and the variation of the substrate thickness affect the luminous flux diameter.

【0008】本発明は、アパーチャーが形成される基板
が厚板化されたり、光ビームを基板面に直交する方向か
ら傾けて入射させる場合に、光ビームの光束径を高精度
に規定でき、入出射に好適な形状を高精度で形成するこ
とを目的としている。
According to the present invention, when a substrate on which an aperture is formed is made thicker, or when a light beam is incident obliquely from a direction perpendicular to the substrate surface, the light beam diameter of the light beam can be defined with high accuracy. An object is to form a shape suitable for emission with high precision.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、発光源と発光
源からの光ビームを走査する可動ミラーと、前記光ビー
ム光束径の少なくとも一辺を規定する開孔を設けた基板
とを有する光走査装置に関する。本発明においては、結
晶面方位が[100]である単結晶シリコン基板を用
い、基板厚さ方向の開口の内側面が、基板表裏の開孔縁
を結ぶ面と同一かそれよりもくぼんだ形状に、または、
基板の表裏のいずれか一方の開孔縁で光束を規定するも
のとして構成している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a light source having a light source, a movable mirror for scanning a light beam from the light source, and a substrate having an aperture defining at least one side of the light beam diameter. It relates to a scanning device. In the present invention, a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of [100] is used, and the inner surface of the opening in the thickness direction of the substrate is the same as or less than the surface connecting the opening edges on the front and back of the substrate. Or
The light beam is defined by one of the opening edges of the front and back surfaces of the substrate.

【0010】そして、前述したように構成したことによ
り、光ビーム光束径の少なくとも一辺を規定する開孔の
基板厚さ方向の内側面が基板表裏の開孔縁を結ぶ面と同
一かそれよりもくぼんだ形状となっているので、開孔の
断面形状が光ビーム光束径に影響を与えない。また、光
ビームが開孔を通過する際には開孔の内側面には当たら
ないか、若しくは当たったとしてもその反射ビームは光
ビームの進行方向には進まないので、大きな影響を与え
ずに、開孔を通過後の光ビーム光束径を高精度で規定で
き、かつ反射ビームの影響を抑えることができる。さら
に、基板材料に結晶面方位が[100]である単結晶シ
リコン基板を用いているので、アルカリ水溶液による異
方性エッチングにより、開孔縁形状に対応した開孔内側
面が結晶面に沿って高精度に形成され、開孔の精度及び
それに伴う光束径の精度が著しく向上する等の効果を奏
することができる。
[0010] With the above-described configuration, the inner surface in the thickness direction of the opening of the opening that defines at least one side of the light beam diameter is equal to or larger than the surface connecting the opening edges of the front and back surfaces of the substrate. Because of the concave shape, the cross-sectional shape of the aperture does not affect the light beam diameter. Also, when the light beam passes through the aperture, it does not hit the inner surface of the aperture, or even if it hits, the reflected beam does not proceed in the direction of travel of the light beam, so it does not have a significant effect The diameter of the light beam after passing through the aperture can be defined with high accuracy, and the influence of the reflected beam can be suppressed. Furthermore, since a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of [100] is used as the substrate material, the inner surface of the hole corresponding to the shape of the opening edge is formed along the crystal plane by anisotropic etching using an alkaline aqueous solution. It is formed with high accuracy, and it is possible to achieve effects such as remarkable improvement of the accuracy of the aperture and the accuracy of the light beam diameter associated therewith.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】前記アパーチャーとなり得る開孔
をシリコン基板を用いて、異方性エッチングにて形成す
る時の作製フローを図1に示す。ここではシリコン基板
12は面方位[110]基板を用いている。まず、図1
(a)に示すように、シリコン基板12にLPCVD法
にてSiN膜13を両面に形成した後、フェトリゾ技術
及びSiNのドライエッチングにて、図1(b)に示す
ように開孔パターン14を形成する。その後、例えば濃
度25wt%、温度80°のKOH水溶液のようなアル
カリ水溶液にて異方性エッチングすることにより、基板
面と垂直方向な[111]面がエッチングレートが極端
に遅いことから、シリコン基板12には図1(c)に示
すように、垂直開口11が開孔される。最後に、SiN
膜13をウエットエッチングにて除去することにより、
図1(d)に示すような基板部材10が完成する。ここ
で、面方位[110]のシリコン基板を用いた場合に
は、[111]面は基板面と54.7°を成すので、基
板面と54.7°を成す開孔が形成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a production flow when an opening which can be the aperture is formed by anisotropic etching using a silicon substrate. Here, the silicon substrate 12 uses a plane orientation [110] substrate. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, an SiN film 13 is formed on both sides of a silicon substrate 12 by an LPCVD method, and an opening pattern 14 is formed as shown in FIG. Form. Thereafter, the anisotropic etching is performed with an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution having a concentration of 25 wt% and a temperature of 80 ° C., so that the [111] plane perpendicular to the substrate surface has an extremely low etching rate. In FIG. 12, a vertical opening 11 is formed as shown in FIG. Finally, SiN
By removing the film 13 by wet etching,
A substrate member 10 as shown in FIG. 1D is completed. Here, when a silicon substrate having a plane orientation of [110] is used, since the [111] plane forms 54.7 ° with the substrate surface, an opening forming 54.7 ° with the substrate surface is formed.

【0012】次に、図2に面方位[100]シリコン基
板12aを用いて、基板表裏に開孔パターン14を形成
し、両面から異方性エッチングにて形成する時の作製フ
ローを示す。この図2に示す例では、前記図1に示した
例と同様の方法で図2(a)に示すように、シリコン基
板12にLPCVD法にてSiN膜13を両面に形成し
た後、フェトリゾ技術及びSiNのドライエッチングに
て、図2(b)、(c)に示すように開孔パターン1
4、14aを形成する。そして、前記図2(c)まで形
成した後、例えば濃度25Wt%、温度80°のKOH
水溶液にて両面から異方性エッチングする。エッチング
が進行するにつれ、基板面と54.7°を成す[11
1]面に沿って開孔されていき、図2(d)に示すよう
に、基板中央で貫通する。すると、エッチングレートの
速い、基板面と垂直方向の[110]面が露出するため
に、図2(e)のように、基板内部にエッチングが進行
をはじめる。そして、図2(f)に示すように、基板面
と125.3°を成す[111]面が再び現れることに
よって、自発的にエッチングストップする。以降、図1
と同様の工程を経て、図2(1)に示すような基板部材
10aが完成する。この方法を用いることにより、基板
厚さ方向の内側面が基板表裏の開孔縁を結ぶ面よりもく
ぼんだ形状が得られる。
Next, FIG. 2 shows a production flow when an opening pattern 14 is formed on the front and back surfaces of a [100] silicon substrate 12a using a silicon substrate 12a and anisotropic etching is performed from both surfaces. In the example shown in FIG. 2, a SiN film 13 is formed on both sides of a silicon substrate 12 by LPCVD as shown in FIG. 2A by the same method as the example shown in FIG. And dry etching of SiN to form an opening pattern 1 as shown in FIGS.
4, 14a are formed. Then, after forming up to FIG. 2C, for example, KOH having a concentration of 25 Wt% and a temperature of 80 ° is used.
Anisotropically etch from both sides with aqueous solution. As the etching proceeds, it forms 54.7 ° with the substrate surface [11].
1] A hole is formed along the plane, and penetrates at the center of the substrate as shown in FIG. Then, since the [110] plane having a high etching rate and perpendicular to the substrate surface is exposed, the etching starts to start inside the substrate as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 2 (f), the [111] plane forming 125.3 ° with the substrate surface reappears, so that the etching stops spontaneously. Hereinafter, FIG.
Through the same steps as described above, the substrate member 10a as shown in FIG. 2A is completed. By using this method, a shape in which the inner side surface in the thickness direction of the substrate is depressed from the surface connecting the opening edges of the front and back surfaces of the substrate can be obtained.

【0013】そして、前述したように構成することで、
光ビーム光束径の少なくとも一辺を規定する開孔の基板
厚さ方向の内側面が基板表裏の開孔縁を結ぶ面と同一か
それよりもくぼんだ形状となっているので、開孔の断面
形状が光ビーム光束径に影響を与えない。また、光ビー
ムが開孔を通過する際には開孔の内側面には当たらない
か、若しくは当たったとしてもその反射ビームは光ビー
ムの進行方向には進まないので、大きな影響を与えず
に、開孔を通過後の光ビーム光束径を高精度で規定で
き、かつ反射ビームの影響を抑えることができる。さら
に、基板材料に結晶面方位が[100]である単結晶シ
リコン基板を用いているので、アルカリ水溶液による異
方性エッチングにより、開孔縁形状に対応した開孔内側
面が結晶面に沿って高精度に形成され、開孔の精度及び
それに伴う光束径の精度が著しく向上する効果がある。
[0013] By configuring as described above,
The inner surface of the aperture defining at least one side of the light beam luminous flux diameter in the thickness direction of the substrate has the same shape as the surface connecting the opening edges of the front and back surfaces of the substrate or is depressed therefrom, so the cross-sectional shape of the aperture Does not affect the beam diameter of the light beam. Also, when the light beam passes through the aperture, it does not hit the inner surface of the aperture, or even if it hits, the reflected beam does not proceed in the direction of travel of the light beam, so it does not have a significant effect The diameter of the light beam after passing through the aperture can be defined with high accuracy, and the influence of the reflected beam can be suppressed. Furthermore, since a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of [100] is used as the substrate material, the inner surface of the hole corresponding to the shape of the opening edge is formed along the crystal plane by anisotropic etching using an alkaline aqueous solution. It is formed with high precision, and there is an effect that the precision of the aperture and the precision of the beam diameter associated therewith are significantly improved.

【0014】図3にはシリコン基板を用いて異方性エッ
チングにより開孔を形成した基板を4種類示す。図3
(a)には面方位[100]基板を用い、シリコン基板
15の上面からエッチングして、開口11、11aを各
々開孔した形状を、(b)には面方位[100]基板を
用い、基板下面からエッチングして、開口をそれぞれ設
けた形状を、(c)には面方位[110]基板を用い、
基板上面(下面も同様)からエッチングして、開口を設
けたした形状を、(d)には面方位[100]基板を用
い、基板両面からエッチングして、開口を設けたした形
状をそれぞれ示している。前記各シリコン基板15、1
5a……の例においては、シリコン基板に設ける開孔数
はそれぞれ2個示しており、一方(図中左側)から入射
角bをもつ光ビームR1を入射して、図中には示されて
いないマイクロミラーで反射した後、対向する2つの開
孔間で一度反射された後、再びマイクロミラーで反射さ
れ、最後にもう一方の開孔から出射される光ビームRの
光路を示している。
FIG. 3 shows four types of substrates having holes formed by anisotropic etching using a silicon substrate. FIG.
(A) uses a [100] plane orientation substrate, etches from the upper surface of the silicon substrate 15, and opens the openings 11 and 11a, and (b) uses a [100] plane orientation substrate. Etching was performed from the lower surface of the substrate, and the shape provided with each opening was used.
(D) shows a shape in which an opening is provided by etching from the upper surface of the substrate (the same applies to the lower surface), and (d) shows a shape in which an opening is provided by etching from both surfaces of the substrate using a [100] substrate. ing. Each of the silicon substrates 15, 1
In the example of 5a..., The number of apertures provided in the silicon substrate is two each, and a light beam R1 having an incident angle b is incident from one side (left side in the figure) and is shown in the figure. It shows the optical path of the light beam R that is reflected by the micromirror, reflected once between two opposing apertures, reflected again by the micromirror, and finally emitted from the other aperture.

【0015】入射側開孔をアパーチャーとすると、入射
ビームの進行方向の光束17の径は、図3(a)では下
側開孔縁で、同図(b)では上側開孔縁で、図3
(c)、(d)では下側開孔径をa、基板厚さをTとす
ると(a−T×tan(b))で規定される。光束径を
高精度で規定するには、基板の厚さ(T±ΔT)に影響
されないことが良い。ところが、前記図3(a)、
(b)について言えば共に、エッチング時に形成する開
孔パターンの反対側の開孔縁で光束が規定されているの
で、2×(2×ΔT)tan(54.7)ばらつくこと
になる。
Assuming that the aperture on the entrance side is an aperture, the diameter of the light beam 17 in the traveling direction of the incident beam is the lower aperture edge in FIG. 3 (a) and the upper aperture edge in FIG. 3 (b). 3
In (c) and (d), when the lower opening diameter is a and the substrate thickness is T, it is defined by (a−T × tan (b)). In order to define the light beam diameter with high accuracy, it is preferable that the light beam diameter is not affected by the thickness (T ± ΔT) of the substrate. However, FIG.
Regarding (b), the luminous flux is defined at the opening edge opposite to the opening pattern formed at the time of etching, so that the light flux varies by 2 × (2 × ΔT) tan (54.7).

【0016】また、前記図3(c)、(d)について言
えば、ともに前記の式で表されるように、基板厚さのバ
ラツキの影響がある。更に、図3(b)について言え
ば、マイクロミラーに対向する開孔間の距離がほとんど
無く、実際には多重反射されていない。また、図3
(a)について言えば、多重反射については問題ない
が、上面の開孔間の距離がほとんどないので、アパーチ
ャーとして使うにはマージンの無い構造になっている。
しかしながら、前記図3(d)の構造については、表裏
の開孔パターンを入射ビームの傾き方向に応じてずらす
ことにより、前述の問題点を全て解決できる。
Referring to FIGS. 3C and 3D, there is an effect of variations in the substrate thickness as expressed by the above equations. Further, referring to FIG. 3B, there is almost no distance between the openings facing the micromirrors, and there is actually no multiple reflection. FIG.
As for (a), there is no problem with multiple reflection, but since there is almost no distance between the openings on the upper surface, the structure has no margin for use as an aperture.
However, in the structure of FIG. 3D, all of the above-mentioned problems can be solved by shifting the aperture patterns on the front and back according to the inclination direction of the incident beam.

【0017】そこで、図3(d)の方法で、シリコン基
板15cの表裏の開孔パターンをずらした時、そのずれ
量の違いにより3種類に分割されるので、その形状を図
4(a)〜(c)に示す。図4の形状及び、入射ビーム
の光路をみると、例えば、図4(a)の場合には、前記
図3(d)の例と同じものを例示しているが、シリコン
基板15cにおいては、入射角が54.7°に形成でき
る場合を示している。また、図4(b)、(c)に示す
シリコン基板16、16aの例では、シリコン基板の表
裏での開孔パターンをずらすことにより、基板厚さのバ
ラツキに関係が無く、入射ビームR1と反射ビームRを
高精度な光束17として規定できる。また、開孔パター
ン径を表裏それぞれ異なる径に設定することにより、光
束を規定する開孔縁を上下どちらにもずらした状態で設
定可能となる。
Therefore, when the opening pattern on the front and back of the silicon substrate 15c is shifted by the method shown in FIG. 3D, the pattern is divided into three types depending on the difference in the amount of the shift. To (c). Looking at the shape of FIG. 4 and the optical path of the incident beam, for example, in the case of FIG. 4A, the same one as the example of FIG. 3D is illustrated, but in the silicon substrate 15c, The case where the incident angle can be formed at 54.7 ° is shown. Further, in the example of the silicon substrates 16 and 16a shown in FIGS. 4B and 4C, by displacing the opening patterns on the front and back of the silicon substrate, the incident beam R1 and the incident beam R1 are independent of the variation in the substrate thickness. The reflected beam R can be defined as a highly accurate light beam 17. Further, by setting the aperture pattern diameter to be different for each of the front and back sides, the aperture edge for defining the light flux can be set in a state where it is shifted upward or downward.

【0018】そして、前記シリコン基板では、基板の表
裏のいずれか一方の開孔縁で光束を規定しているので、
基板の表裏の開孔縁の重なり部分で光束を規定している
場合に発生する、表裏の開孔縁の位置ずれバラツキや、
基板厚さのバラツキが光束径に影響するという問題が無
いので、高精度で光束を規定できる。また、光ビームが
入射する側の開孔縁で光束を規定しているので、開孔の
内側面に当たり反射するビームは全くなく、出射してく
るビームは光束が規定されたビームだけなので、その先
の光学系には影響を与えず、信頼性が向上する。さら
に、基板面に直交する方向から傾けて光ビームを入射す
る場合、基板の表と裏との開孔縁の位置を光ビームの傾
き方向に応じてずらすことにより、基板の表裏のいずれ
か一方の開孔縁で光束を規定できるようになる。
In the silicon substrate, the luminous flux is defined by one of the opening edges of the front and back of the substrate.
When the luminous flux is defined by the overlapping portion of the front and back opening edges of the substrate, the positional deviation of the front and back opening edges varies,
Since there is no problem that the variation in the thickness of the substrate affects the beam diameter, the beam can be defined with high accuracy. In addition, since the light beam is defined by the opening edge on the side where the light beam is incident, there is no reflected beam hitting the inner surface of the opening, and the emitted beam is only the beam with the defined light beam. The reliability is improved without affecting the above optical system. Furthermore, when the light beam is incident from a direction perpendicular to the substrate surface, the position of the opening edge between the front and back of the substrate is shifted according to the inclination direction of the light beam, so that either one of the front and back surfaces of the substrate can be used. The luminous flux can be defined by the opening edge of.

【0019】次に、前述したような方法で形成した基板
部材を対向ミラーや、その他の基板として組み込んだ光
走査装置の構成と、レーザープリンターの構成および光
走査装置における光反射の動作を説明する。図5には、
光走査装置に配備されるミラーユニット1の構成を示し
ているもので、ミラー基板は2枚のSi基板を接合して
構成される。可動ミラー3とそれを軸支するトーション
バー3aは第1の基板2をエッチングすることにより、
基板2の中央部に一体のものとして形成する。前記可動
ミラー3の中央部には金属被膜を蒸着するなどしてミラ
ー面を形成し、トーションバー3a、3aを挟んで、可
動ミラー3の両端部は櫛形に凹凸のある平面形状とな
し、可動電極4を形成する。尚、前記可動電極4を櫛形
形状とすることで、対向する電極の面積を拡大すること
ができ、駆動電圧を低減することができる。
Next, the configuration of an optical scanning device in which the substrate member formed by the above-described method is incorporated as a counter mirror or another substrate, the configuration of a laser printer, and the operation of light reflection in the optical scanning device will be described. . In FIG.
1 shows a configuration of a mirror unit 1 provided in an optical scanning device, and a mirror substrate is formed by joining two Si substrates. The movable mirror 3 and the torsion bar 3a supporting the same are etched by etching the first substrate 2.
It is formed integrally with the central part of the substrate 2. A mirror surface is formed in the center of the movable mirror 3 by depositing a metal film or the like, and both ends of the movable mirror 3 are formed into a comb-shaped uneven surface with the torsion bars 3a, 3a therebetween. The electrode 4 is formed. In addition, by making the movable electrode 4 in a comb shape, the area of the facing electrode can be enlarged, and the driving voltage can be reduced.

【0020】前記第1の基板2の下面には、第2の基板
5が組み合わされており、前記第2の基板5の中央部に
は、可動ミラー3の揺動を許容する空間部が形成されて
いる。また、前記第1の基板の上に配置される対向ミラ
ー基板7との間には、スペーサ6が配置されており、前
記スペーサ6の両側部には前記可動ミラー3の櫛形形状
に合わせた、櫛形形状のものとして形成されて、可動ミ
ラー3の揺動を許容する空間として形成される。前記可
動ミラー3に設ける可動電極4に対応させて、第1の基
板2には電極基板8、8aを設けており、対向ミラー基
板7の下面部には、固定電極9、9aが各々形成されて
いる。そして、前記可動ミラー3に設ける可動電極4
と、固定電極8、9に対して、以下に説明するようなタ
イミングで所定の電圧を印加することにより、前記可動
ミラー3をトーションバーを中心にして揺動させるよう
にする。
A second substrate 5 is combined with the lower surface of the first substrate 2, and a space is formed in the center of the second substrate 5 to allow the movable mirror 3 to swing. Have been. Further, a spacer 6 is disposed between the first mirror and the opposing mirror substrate 7 disposed on the first substrate, and both sides of the spacer 6 are matched with the comb shape of the movable mirror 3. The movable mirror 3 is formed as a comb-shaped space that allows the movable mirror 3 to swing. Electrode substrates 8 and 8a are provided on the first substrate 2 corresponding to the movable electrodes 4 provided on the movable mirror 3, and fixed electrodes 9 and 9a are formed on the lower surface of the opposing mirror substrate 7, respectively. ing. A movable electrode 4 provided on the movable mirror 3
Then, by applying a predetermined voltage to the fixed electrodes 8 and 9 at the timing described below, the movable mirror 3 is swung about the torsion bar.

【0021】前記対向ミラー基板7は、前記シリコン基
板の形成方法で開示したように、光の通過許容部が形成
されているものであり、2つの光の通過許容部の間の基
板の下面には、金属被膜を蒸着するなどしてミラー面を
形成した、対向ミラー7aが設けられる。そして、前記
図5に示されるミラーユニット1においては、入射され
る光ビームR1は、走査方向に設けられた一方の開孔か
ら斜めに入射され、可動ミラー3と対向ミラー7aの反
射面の間で複数回反射を繰り返しながら副走査方向に移
動し、もう一方の開孔から走査光Rとして出射される。
前記構成により、光走査装置においては、可動ミラーで
反射した光ビームを通過する第2の開孔を設けることに
より、第1の開孔を光ビームが通過する際に、内側面に
当たり発生する反射ビームが可動ミラーに反射されても
光ビームの進行方向に戻ってくる成分を遮断できる。ま
た、前記光走査装置は、光ビームを可動ミラーに2回以
上反射して走査することができるので、偏向部の簡単な
変更により、より大きな走査角を得ることができる。
The counter mirror substrate 7 has a light-permitting portion formed thereon as disclosed in the silicon substrate forming method, and is provided on the lower surface of the substrate between the two light-permitting portions. Is provided with a facing mirror 7a having a mirror surface formed by evaporating a metal film or the like. In the mirror unit 1 shown in FIG. 5, the incident light beam R1 is obliquely incident from one of the openings provided in the scanning direction, and is between the movable mirror 3 and the reflection surface of the counter mirror 7a. Move in the sub-scanning direction while repeating reflection a plurality of times, and are emitted as scanning light R from the other opening.
According to the configuration described above, in the optical scanning device, by providing the second aperture through which the light beam reflected by the movable mirror passes, when the light beam passes through the first aperture, the reflection generated on the inner side surface is generated. Even if the beam is reflected by the movable mirror, a component returning in the traveling direction of the light beam can be blocked. In addition, the optical scanning device can scan by reflecting the light beam to the movable mirror twice or more, so that a larger scanning angle can be obtained by a simple change of the deflection unit.

【0022】前記図5に示すミラーユニット1の例にお
いて、トーションバー3aで軸支された可動ミラー3
は、可動電極4と対応する固定電極8との間に静電引力
が発生し、トーションバーがねじられ可動ミラー3は水
平な状態から傾きはじめる。さらに対向ミラー基板7に
形成した第2の固定電極9との間に発生する静電引力に
引き寄せられて、トーションバーの水平な状態に戻そう
とする復元力と釣り合う角度まで傾斜することができ
る。この状態から固定電極8、9への印加を解除し、ト
ーションバーを挟んで対称に形成された固定電極8a、
9aとの間で交互に静電引力を発生させるようにすれば
可動ミラーを往復振動することができる。
In the example of the mirror unit 1 shown in FIG. 5, the movable mirror 3 is supported by a torsion bar 3a.
As a result, an electrostatic attraction is generated between the movable electrode 4 and the corresponding fixed electrode 8, the torsion bar is twisted, and the movable mirror 3 starts to tilt from a horizontal state. Furthermore, the torsion bar can be inclined to an angle balanced with the restoring force of the torsion bar to be returned to the horizontal state by being attracted by the electrostatic attraction generated between the second fixed electrode 9 and the second fixed electrode 9 formed on the opposed mirror substrate 7. . In this state, the application to the fixed electrodes 8 and 9 is released, and the fixed electrodes 8a and symmetrically formed with the torsion bar interposed therebetween.
If the electrostatic attraction is generated alternately between the movable mirror 9a and the movable mirror 9a, the movable mirror can reciprocate.

【0023】なお、前記静電引力を発生するタイミング
を可動ミラーの固有振動数に近づけると共振状態とな
り、低い印加電圧で大きな振れ角を得ることができる。
実施例では記録速度に合うように可動ミラーの固有周波
数を設定、つまりトーションバーの太さ、長さを決定し
ており、記録速度が速くなるに従ってトーションバーの
剛性が高まり振れ角を抑制する。そこで、対向ミラーを
設けることで可動ミラーで複数回光ビームを偏向し、走
査角を拡大している。また、光ビームR1は上方から入
射され、可動ミラー3で1回反射すると走査角は振れ角
の2倍となるが、再度、可動ミラーに入射させ反射する
ような対向ミラーを組み合わせると、さらに振れ角の2
倍が付加される。このように可動ミラーで反射する回数
に応じて走査角を拡大することができる。
When the timing at which the electrostatic attractive force is generated approaches the natural frequency of the movable mirror, a resonance state is established, and a large deflection angle can be obtained with a low applied voltage.
In the embodiment, the natural frequency of the movable mirror is set to match the recording speed, that is, the thickness and length of the torsion bar are determined. As the recording speed increases, the rigidity of the torsion bar increases and the deflection angle is suppressed. Therefore, by providing the opposing mirror, the light beam is deflected a plurality of times by the movable mirror, and the scanning angle is enlarged. The light beam R1 is incident from above, and once reflected by the movable mirror 3, the scanning angle becomes twice as large as the deflection angle. Corner 2
Double is added. As described above, the scanning angle can be increased according to the number of times of reflection by the movable mirror.

【0024】図7は可動ミラー3を駆動する制御装置の
ブロック図、図8は可動ミラーの駆動のために、各電極
に対する電圧印加のタイミング図を示す。前記図5、6
に示すミラーユニットに対して、可動ミラー3の駆動の
ために、図7に示すような制御装置70を設ける。前記
制御装置70においては、同期検知センサ58と終端検
知センサ59の検知信号を入力する演算部71と、書込
制御部73および画像書き込みのための半導体レーザ7
8に対する書込信号を制御するLD変換部72を設け
る。また、前記書込制御部73からの信号にもとづい
て、可動ミラー3の振動を制御するための周波数設定部
74を設け、前記周波数設定部74には、可動ミラー3
を駆動するために、各基板に設けた固定電極のそれぞれ
に対する電圧印加のための電極変調部75、76……を
接続する。
FIG. 7 is a block diagram of a control device for driving the movable mirror 3, and FIG. 8 is a timing chart of voltage application to each electrode for driving the movable mirror. 5 and 6
In order to drive the movable mirror 3, a control device 70 as shown in FIG. In the control device 70, a calculation unit 71 for inputting detection signals of the synchronization detection sensor 58 and the termination detection sensor 59, a writing control unit 73, and the semiconductor laser 7 for writing an image.
8 is provided with an LD conversion section 72 for controlling a write signal. Further, a frequency setting unit 74 for controlling the vibration of the movable mirror 3 based on a signal from the writing control unit 73 is provided.
Are connected to each other to apply a voltage to each of the fixed electrodes provided on each substrate.

【0025】前記固定電極は、可動ミラー3の軸(トー
ションバー3a)をはさんで、対称に可動ミラー3の端
面に対向する第1の固定電極8、8aと、可動ミラー3
に対向する第2の電極9、9aが設けられる。前記各電
極と周波数設定部74との間に、可動ミラー3の一方の
側に対する電極変調部75、76を、他方の電極に対し
ては電極変調部75a、76aをそれぞれ配置する。そ
して、前記制御装置70においては、図8のタイミング
図に示すようにして、各構成部材に対する電圧の印加の
制御と、半導体レーザによる書込の動作と可動ミラーの
駆動の制御を行う。
The fixed electrodes are first fixed electrodes 8 and 8a symmetrically opposed to the end face of the movable mirror 3 with the axis (torsion bar 3a) of the movable mirror 3 interposed therebetween.
Are provided. Electrode modulators 75 and 76 for one side of the movable mirror 3 and electrode modulators 75a and 76a for the other electrode are arranged between the electrodes and the frequency setting unit 74, respectively. The control device 70 controls the application of voltage to each component, controls the writing operation by the semiconductor laser, and controls the driving of the movable mirror, as shown in the timing chart of FIG.

【0026】図7、8に示す例において、可動ミラー3
は定常状態では水平(θ=0)にあり、まず、第1の固
定電極8に電圧をかけ、所定時間経過した後に第2の固
定電極9に電圧をかけることにより、角度(−θ)まで
回転させる。この時点で電圧を解除すると可動ミラーは
復元力により反転し、水平を過ぎた時点で反対側の第1
の電極8aに電圧をかけ、引き続き第2の電極9aに電
圧をかけることにより、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。一
方、半導体レーザ78は上記角度−θを起点として+θ
に達するまでを往走査、角度+θを起点として−θに達
するまでを復走査とし、往復にて画像記録を行う。半導
体レーザ78は印加電圧が解除された時点から点灯さ
れ、同期検知センサ58にて光ビームを検出して同期信
号を発生し、この信号を基準として往走査と復走査のい
ずれの記録開始のタイミングもとるようにしている。
In the example shown in FIGS.
Is in a horizontal state (θ = 0) in a steady state. First, a voltage is applied to the first fixed electrode 8, and after a predetermined time has passed, a voltage is applied to the second fixed electrode 9, to reach the angle (−θ). Rotate. When the voltage is released at this time, the movable mirror is inverted by the restoring force, and when the movable mirror has passed the horizontal position, the first mirror on the opposite side has been moved.
By applying a voltage to the second electrode 9a and subsequently applying a voltage to the second electrode 9a, the electrode 8a rotates to the angle (+ θ). By repeating this operation, the mirror reciprocates. On the other hand, the semiconductor laser 78 has + θ starting from the angle −θ.
Is reached, the forward scanning is performed, and from the angle + θ as the starting point, the backward scanning is performed until the angle reaches -θ, and image recording is performed in a reciprocating manner. The semiconductor laser 78 is turned on when the applied voltage is released, and the synchronization detection sensor 58 detects a light beam to generate a synchronization signal. Based on this signal, the timing of recording start in either forward scanning or backward scanning I am taking it.

【0027】各固定電極には可動ミラーが共振状態とな
るように周波数設定がなされ電圧が印加されるが、環境
温度変化等により共振周波数がずれるため走査速度が変
動する。そこで、終端検知センサ59にて走査終端の光
ビームを検出し、この終端検知信号と同期検知センサか
らの同期検知信号との時間を計測して、画像の記録幅が
一定となるように半導体レーザの変調周波数を可変して
いる。前述したようにして、可動ミラー3に対する振動
の動作と、走査光の反射の動作とを制御することで、プ
リンタ等における画像の書込を行うようにする。
The frequency is set and a voltage is applied to each fixed electrode so that the movable mirror is in a resonance state. However, the scanning speed fluctuates because the resonance frequency is shifted due to a change in environmental temperature or the like. Therefore, the end detection sensor 59 detects the light beam at the end of scanning, measures the time between the end detection signal and the synchronization detection signal from the synchronization detection sensor, and sets the semiconductor laser so that the recording width of the image becomes constant. Is variable. As described above, the image writing in the printer or the like is performed by controlling the operation of oscillating the movable mirror 3 and the operation of reflecting the scanning light.

【0028】前記ミラーユニット1を組み込んで、光走
査モジュールとして構成した例を図6、9に示す。前記
図6に示す例をさらに説明すると、光走査モジュール2
0の下部に配置する支持基板30は焼結金属等で成形さ
れ、絶縁材を介してリード端子43が挿入されてなる。
前記支持基板30には、上記したミラー基板5を接合す
る接合面31、カップリングレンズ38を位置決め接着
するV溝(傾斜支持面)32、接合面31と垂直に形成
したLDチップ36の実装部が設けられる。また、LD
36の背面光を受光するモニタPDチップ37の実装面
33、LDチップから出力される光ビームを、可動ミラ
ー3へ折り返すプリズムミラー41の支持部34が、各
々形成される。さらに、前記支持基板30の周囲部に
は、カバー40の下端部を係止保持するための段部35
が形成される。
FIGS. 6 and 9 show examples in which the mirror unit 1 is incorporated to constitute an optical scanning module. The example shown in FIG. 6 will be further described.
The support substrate 30 disposed at the lower part of the base plate 0 is formed of a sintered metal or the like, and the lead terminals 43 are inserted through an insulating material.
The support substrate 30 has a bonding surface 31 for bonding the mirror substrate 5, a V-groove (tilted support surface) 32 for positioning and bonding the coupling lens 38, and a mounting portion for an LD chip 36 formed perpendicular to the bonding surface 31. Is provided. Also, LD
The mounting surface 33 of the monitor PD chip 37 for receiving the back light of 36 and the support portion 34 of the prism mirror 41 for turning the light beam output from the LD chip back to the movable mirror 3 are formed. Further, a stepped portion 35 for locking and holding the lower end of the cover 40 is provided around the support substrate 30.
Is formed.

【0029】前記ミラーユニット1とLDチップ36の
間に配置するカップリングレンズ38は、円筒の上下を
カットした形状のものとして構成され、第1面を軸対称
の非球面、第2面を副走査方向に曲率を有するシリンダ
面をなす。前記支持基板30に設けているV溝32に対
して、カップリングレンズ38の円筒外周面が当接した
際、光軸がLDチップ36の発光点に合うように幅と角
度が設定され、光軸方向の調整にて発散光束を、主走査
方向には略平行光束となし、副走査方向には可動ミラー
面で集束する集束光束となし得るように接着固定する。
尚、上記レンズ38のカット面はシリンダ面の母線と平
行に形成され、光軸回りの位置決めがなされるようにし
ている。
The coupling lens 38 disposed between the mirror unit 1 and the LD chip 36 is formed in a shape in which the upper and lower portions of a cylinder are cut, and the first surface is an axisymmetric aspherical surface, and the second surface is a sub surface. The cylinder surface has a curvature in the scanning direction. When the cylindrical outer peripheral surface of the coupling lens 38 comes into contact with the V groove 32 provided in the support substrate 30, the width and angle are set so that the optical axis matches the light emitting point of the LD chip 36. By adjusting in the axial direction, the divergent light beam is adhered and fixed so as to become a substantially parallel light beam in the main scanning direction and a focused light beam converged on the movable mirror surface in the sub-scanning direction.
The cut surface of the lens 38 is formed parallel to the generatrix of the cylinder surface so that positioning around the optical axis is performed.

【0030】前記ミラーユニット1を覆うように配置さ
れる内カバー44は、カップリングレンズ38からの光
ビームを所定の径に整形するアパーチャ46を垂下させ
て設けており、プリズムミラー41の後端部を位置決め
するばね部45が形成される。そして、前記ミラーユニ
ット1の可動ミラー3で偏向された走査光としての光ビ
ームは、上面に設けた開孔47(図5に示す)を通過し
て上方に放出される。また、前記前記光走査モジュール
20を覆うように設けているカバー部材40は、板金に
てキャップ状に成形され、光ビームの射出開口にはガラ
ス板48が内側より接合されてなり、上記支持基板30
の外周に設けられた段部35にはめ込まれて、モジュー
ルを構成する。LDチップ36、モニタPDチップ3
7、上記した固定電極は各々リード端子43の上側に突
出した端部との間でワイヤーボンディングにより接続が
なされる。
The inner cover 44 disposed so as to cover the mirror unit 1 is provided with an aperture 46 for shaping the light beam from the coupling lens 38 into a predetermined diameter. A spring part 45 for positioning the part is formed. The light beam as the scanning light deflected by the movable mirror 3 of the mirror unit 1 passes through an aperture 47 (shown in FIG. 5) provided on the upper surface and is emitted upward. The cover member 40 provided so as to cover the optical scanning module 20 is formed into a cap shape by sheet metal, and a glass plate 48 is joined to an emission opening of the light beam from the inside. 30
Is fitted into a step 35 provided on the outer periphery of the module to constitute a module. LD chip 36, monitor PD chip 3
7. Each of the above-mentioned fixed electrodes is connected by wire bonding to an end protruding above the lead terminal 43.

【0031】前記図9には、光走査モジュールが配備さ
れた光走査装置の断面図を示しているもので、前記図9
に示す例において、上記構成による光走査モジュール2
0は、LDの駆動回路や、可動ミラーの駆動回路を構成
する電子部品が実装されるプリント基板50上に主走査
方向に配列して複数個(実施例では3個)実装される。
前記光走査モジュール20の実装に際しては、上記支持
基板30の底面は、下側に突出したリード端子43をス
ルーホールに通してプリント基板に当接され、スルーホ
ールのクリアランス内で基板上での光走査モジュール間
の位置合わせを行ない仮止めし、他の電子部品と共にハ
ンダ付けされて一括して固定される。
FIG. 9 is a sectional view of an optical scanning device provided with an optical scanning module.
In the example shown in FIG.
The reference numeral 0 denotes a plurality of (three in this embodiment) arrayed in the main scanning direction on a printed circuit board 50 on which electronic components constituting an LD driving circuit and a movable mirror driving circuit are mounted.
When the optical scanning module 20 is mounted, the bottom surface of the support substrate 30 is brought into contact with the printed circuit board through the lead terminal 43 projecting downward through the through hole, and the light on the substrate is set within the clearance of the through hole. The scanning modules are aligned and temporarily fixed, soldered together with other electronic components, and fixed collectively.

【0032】図10、11に示す例において、光走査装
置21は3つの光走査モジュール20……を並列に配置
して、感光体ドラムの表面に対して画像の光を照射する
ようにしている。前記光走査装置21において、感光体
ドラム81に対して書き込む走査線18、……は、図1
1に示すように、各々の光走査モジュール20の走査範
囲を規定した状態で行うものとされ、隣接する光走査モ
ジュール20による走査画像にずれが生じないように調
整して書き込みを行い得るようにする。また、前記複数
個の光走査モジュール20……を組み合わせて配置した
光走査装置21においては、前記プリント基板50上に
各光走査モジュール20を位置決めし、レンズ等を組み
込んだハウジング51を装着することで、光走査装置2
1として一体化している。
In the example shown in FIGS. 10 and 11, the optical scanning device 21 has three optical scanning modules 20 arranged in parallel so as to irradiate the surface of the photosensitive drum with image light. . In the optical scanning device 21, the scanning lines 18,...
As shown in FIG. 1, the scanning is performed in a state where the scanning range of each optical scanning module 20 is defined, and writing is performed by adjusting so that a scan image by the adjacent optical scanning module 20 does not shift. I do. In the optical scanning device 21 in which the plurality of optical scanning modules 20 are arranged in combination, each optical scanning module 20 is positioned on the printed circuit board 50, and a housing 51 incorporating a lens or the like is mounted. And the optical scanning device 2
It is integrated as 1.

【0033】複数の光走査モジュールを支持したプリン
ト基板50は、ハウジング51の下側開口を塞ぐように
当接され、ハウジング51に一体で設けられた一対のス
ナップ爪52間に抱え込んで保持する。プリント基板に
はこのスナップ爪の幅に係合する切り欠き56が設けら
れ、主走査方向の位置決めがなされると同時に、係止部
55を基板エッジに係合して副走査方向が固定される。
また、係止部55は矢印方向に撓ませることで突起54
が基板上端を押し下げ、容易に取り外すこともできる。
前記ハウジング51内部には結像手段を構成する第1の
走査レンズ60を主走査方向に配列して接合する位置決
め面、第2の走査レンズ61を保持する位置決め部5
3、および同期ミラー57の保持部が形成される。
The printed circuit board 50 supporting the plurality of optical scanning modules is abutted so as to close the lower opening of the housing 51, and is held and held between a pair of snap claws 52 provided integrally with the housing 51. The printed board is provided with a notch 56 that engages with the width of the snap claw, and is positioned in the main scanning direction, and at the same time, the locking portion 55 is engaged with the board edge to fix the sub scanning direction. .
The locking portion 55 is bent in the direction of the arrow to
Pushes down on the upper end of the substrate and can be easily removed.
Inside the housing 51, a positioning surface for arranging and joining first scanning lenses 60 constituting an imaging unit in the main scanning direction, and a positioning unit 5 for holding a second scanning lens 61
3, and a holding portion for the synchronous mirror 57 are formed.

【0034】本実施例では各光走査モジュールの第2の
走査レンズは樹脂にて一体的に形成し、また、同期ミラ
ー57も高輝アルミ板で連結して形成しており、光ビー
ムを射出する開口に外側より挿入され取り付けられる。
同期検知センサ58(PINフォトダイオード)は隣接
する光走査モジュールで共用する中間位置と両端位置に
配置され、各光走査モジュールの走査開始側と走査終端
側とでビームが検出できるようにプリント基板50上に
実装される。前記同期ミラー57は隣接する光走査モジ
ュール走査開始側と、走査終端側との反射面が向かい合
うように、くの字状に成形されて各々光ビームを反射
し、共通の同期検知センサ58に導くことができるよう
にしている。図中、プリント基板50の下部に突出形成
されているコネクタ62は、光走査装置に設ける全ての
光走査モジュールへの電源供給や、データ信号等のやり
取りを一括して行う。
In this embodiment, the second scanning lens of each optical scanning module is integrally formed of resin, and the synchronizing mirror 57 is formed by connecting a high-luminance aluminum plate to emit a light beam. It is inserted and attached to the opening from the outside.
Synchronous detection sensors 58 (PIN photodiodes) are arranged at intermediate positions and both end positions shared by the adjacent optical scanning modules, and the printed circuit board 50 is arranged so that a beam can be detected at the scanning start side and the scanning end side of each optical scanning module. Implemented above. The synchronizing mirror 57 is shaped like a square so that the reflection surfaces of the adjacent optical scanning module scanning start side and the scanning end side face each other, reflects each light beam, and guides the light beam to a common synchronization detection sensor 58. Have to be able to. In the figure, a connector 62 projecting below the printed circuit board 50 supplies power to all optical scanning modules provided in the optical scanning device and exchanges data signals and the like collectively.

【0035】前記ハウジング51の両側面には、スペー
サ63を配置しており、後述する感光体ドラムを保持す
るカートリッジに、感光体ドラムと同心に設けられたカ
ートリッジフレームの円筒面に合わせて、光走査装置2
1を位置決めするように構成している。前記スペーサ6
3は、本体にハウジング51の突起部材66、66aを
係止する部分を直立部材に形成し、例えば、ネジを装着
することで、前記ハウジング51の両側端部に取付けら
れる。また、前記スペーサ63の上端部に形成する円弧
面64を、カートリッジフレームに突き当てる面として
設け、基部64を介してスプリング68により付勢され
るように構成している。前記スペーサ63に対応させ
て、装置本体のフレームにはスタッド67を設け、前記
スタッド67をスペーサ63の下部フランジ65の穴に
挿入し、スプリング68により上方に付勢する状態で支
持する。そして、前記ハウジングの位置決め手段を用い
て、光走査装置21の取付け状態の調整を行うことで、
複数の光走査モジュールの被走査面に対する位置決めを
一括して確実に行うことができる。
Spacers 63 are disposed on both side surfaces of the housing 51, and light is applied to a cartridge holding a photosensitive drum, which will be described later, according to the cylindrical surface of a cartridge frame provided concentrically with the photosensitive drum. Scanning device 2
1 is positioned. The spacer 6
Reference numeral 3 denotes a part in which the projections 66 and 66a of the housing 51 are locked to the main body as an upright member, and attached to both ends of the housing 51 by, for example, attaching screws. An arcuate surface 64 formed at the upper end of the spacer 63 is provided as a surface that abuts against the cartridge frame, and is configured to be urged by a spring 68 via the base 64. Studs 67 are provided on the frame of the apparatus main body corresponding to the spacers 63, and the studs 67 are inserted into holes of the lower flange 65 of the spacer 63, and are supported in a state of being urged upward by a spring 68. Then, by adjusting the mounting state of the optical scanning device 21 using the positioning means of the housing,
The positioning of the plurality of optical scanning modules with respect to the surface to be scanned can be collectively and reliably performed.

【0036】図12は上記光走査装置をレーザプリンタ
に適応した、画像形成装置の例で示している。前記画像
形成装置80において、感光体ドラム81と画像形成の
ための構成部材は、1つのユニットとして構成されてお
り、それ等の各構成部材は、交換可能なカートリッジと
して一体的に構成される。つまり、前記感光体ドラム8
1の周囲には、感光体を高圧に帯電する帯電ローラ8
2、光走査装置21により記録された静電潜像に、トナ
ーを付着して顕像化する現像ローラ83、トナーを備蓄
するトナーホッパ84、用紙に転写された後の残トナー
をブレードで掻き取り蓄積するクリーニングケース85
が配備される。前記画像形成装置80において、感光体
ドラム81に対して画像の書き込みを行うための光走査
装置21は、前記カートリッジのフレーム92に対して
位置決めされる状態で配置され、走査光路の長さを位置
決め部材(スペーサ)63により調整している。
FIG. 12 shows an example of an image forming apparatus in which the optical scanning device is applied to a laser printer. In the image forming apparatus 80, the photosensitive drum 81 and the components for image formation are configured as one unit, and each of these components is integrally configured as a replaceable cartridge. That is, the photosensitive drum 8
1, a charging roller 8 for charging the photosensitive member to a high pressure
2. A developing roller 83 for adhering toner to the electrostatic latent image recorded by the optical scanning device 21 for visualization, a toner hopper 84 for storing toner, and a blade for scraping residual toner after being transferred to paper. Cleaning case 85 that accumulates
Is deployed. In the image forming apparatus 80, the optical scanning device 21 for writing an image on the photosensitive drum 81 is disposed in a state of being positioned with respect to the frame 92 of the cartridge, and determines the length of the scanning optical path. It is adjusted by the member (spacer) 63.

【0037】用紙は給紙トレイ86から給紙コロ87に
より供給され、用紙搬送路93に沿って搬送され、レジ
ストローラ対88により印字のタイミングに合わせて用
紙を画像転写部に送る。そして、用紙搬送方向に回転す
る感光体ドラム81により画像が転写され、定着ローラ
89で定着されて排紙トレイ90に向けて排出される。
装置カバー91は開放可能に軸支され、上記カートリッ
ジを交換する際や紙づまりを起こした用紙を取り除く際
の他、上記第2の走査レンズを清掃することができる。
The paper is supplied from a paper feed tray 86 by a paper feed roller 87, is conveyed along a paper conveyance path 93, and is sent by a registration roller pair 88 to the image transfer section at the timing of printing. Then, the image is transferred by the photosensitive drum 81 rotating in the sheet transport direction, is fixed by the fixing roller 89, and is discharged toward the discharge tray 90.
The apparatus cover 91 is rotatably supported so as to be able to clean the second scanning lens in addition to exchanging the cartridge or removing a sheet having a paper jam.

【0038】なお、実施例では静電引力を発生させ可動
ミラーを駆動する方式を示したが、可動ミラーにコイル
を形成してトーションバーと交差する方向に磁力線が通
るように配備し、コイルに電圧を印加して電磁力を発生
させ駆動する方式であっても、トーションバーに圧電素
子を結合し、圧電素子に電圧を印加して直接可動ミラー
に変位を発生させ駆動する方式等々であっても同様の構
成で実施できる。また、光走査装置を3つの光走査モジ
ュールにて構成したが、この数はいくつであってもよ
く、画像形成装置の記録幅に合わせて数を増減して対応
することも可能である。
In the embodiment, the method of driving the movable mirror by generating an electrostatic attraction is shown. However, a coil is formed on the movable mirror, and the movable mirror is arranged so that the magnetic force lines pass in a direction intersecting with the torsion bar. Even a method of driving by applying a voltage to generate an electromagnetic force, a method of coupling a piezoelectric element to a torsion bar, applying a voltage to the piezoelectric element to directly generate a displacement on a movable mirror, and the like. Can be implemented with a similar configuration. Although the optical scanning device is constituted by three optical scanning modules, the number may be any number, and the number may be increased or decreased according to the recording width of the image forming apparatus.

【0039】[0039]

【発明の効果】そして、前述したように構成したことに
より、光ビーム光束径の少なくとも一辺を規定する開孔
の基板厚さ方向の内側面が基板表裏の開孔縁を結ぶ面と
同一かそれよりもくぼんだ形状となっているので、開孔
の断面形状が光ビーム光束径に影響を与えない。また、
光ビームが開孔を通過する際には開孔の内側面には当た
らないか、若しくは当たったとしてもその反射ビームは
光ビームの進行方向には進まないので、大きな影響を与
えずに、開孔を通過後の光ビーム光束径を高精度で規定
でき、かつ反射ビームの影響を抑えることができる。さ
らに、基板材料に結晶面方位が[100]である単結晶
シリコン基板を用いているので、アルカリ水溶液による
異方性エッチングにより、開孔縁形状に対応した開孔内
側面が結晶面に沿って高精度に形成され、開孔の精度及
びそれに伴う光束径の精度が著しく向上する等の効果を
奏することができる。
According to the structure described above, the inner surface of the aperture defining at least one side of the light beam luminous flux diameter in the thickness direction of the substrate is the same as or similar to the surface connecting the aperture edges of the front and back surfaces of the substrate. Since it has a more concave shape, the cross-sectional shape of the aperture does not affect the light beam diameter. Also,
When the light beam passes through the aperture, it does not hit the inner surface of the aperture, or even if it does, the reflected beam does not travel in the direction of travel of the light beam, so it does not have a significant effect. The light beam diameter after passing through the hole can be defined with high accuracy, and the influence of the reflected beam can be suppressed. Furthermore, since a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of [100] is used as the substrate material, the inner surface of the hole corresponding to the shape of the opening edge is formed along the crystal plane by anisotropic etching using an alkaline aqueous solution. It is formed with high accuracy, and it is possible to achieve effects such as remarkable improvement of the accuracy of the aperture and the accuracy of the light beam diameter associated therewith.

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

【図1】(a)〜(d)は基板に開口を形成する工程を
順序を追って示す説明図である。
FIGS. 1A to 1D are explanatory views showing a process of forming an opening in a substrate in order.

【図2】(a)〜(c)は図1とは別の方法による開口
の形成工程を順序を追って示す説明図である。
2 (a) to 2 (c) are explanatory views showing steps of forming an opening by a method different from that of FIG. 1 in order.

【図3】(a)〜(d)は基板の開口形状による光通路
の状態の説明図ずであ。
FIGS. 3 (a) to 3 (d) are illustrations of a state of an optical path depending on an opening shape of a substrate.

【図4】(a)〜(c)は図3とは別の例の説明図であ
る。
4A to 4C are explanatory diagrams of another example different from FIG.

【図5】はミラーユニットの構成を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a mirror unit.

【図6】光走査モジュールの分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the optical scanning module.

【図7】制御装置の構成を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a control device.

【図8】制御装置による制御のタイミング図である。FIG. 8 is a timing chart of control by the control device.

【図9】光走査モジュールの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of the optical scanning module.

【図10】光走査装置の斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of an optical scanning device.

【図11】光走査装置の内部構成を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an internal configuration of the optical scanning device.

【図12】光走査装置を用いた画像形成装置の説明図で
ある。
FIG. 12 is an explanatory diagram of an image forming apparatus using an optical scanning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ミラーユニット 2 第1の基板 3 可動ミラー 4 ミラー電極 7 対向ミラー基板 7a 対向ミラー 8・9 固定電極 10・12 シリコン基板 11 開口、 13 SiN膜 15 シリコン基板 20 光走査モジュール 21 光走査装置 30 支持基板 36 LDチップ 37 PDチップ 38 カップリングレンズ 40 カバー 41 プリズムミラー 44 内カバー 48 ガラス板 50プリント基板 51 ハウジング 57 同期ミラー 58 同期検知センサ 60 第1の走査レンズ 61 第2の走査レンズ 63 スペーサ 70 制御装置 71 演算部 72 LD変調部 73 書込制御部 75・76 電極変調部 80 画像形成装置 81 感光体ドラム 92 カートリッジフレーム Reference Signs List 1 mirror unit 2 first substrate 3 movable mirror 4 mirror electrode 7 opposed mirror substrate 7a opposed mirror 8.9 fixed electrode 10.12 silicon substrate 11 opening, 13 SiN film 15 silicon substrate 20 optical scanning module 21 optical scanning device 30 support Substrate 36 LD chip 37 PD chip 38 Coupling lens 40 Cover 41 Prism mirror 44 Inner cover 48 Glass plate 50 Printed circuit board 51 Housing 57 Synchronous mirror 58 Synchronous detection sensor 60 First scanning lens 61 Second scanning lens 63 Spacer 70 Control Apparatus 71 Operation section 72 LD modulation section 73 Write control section 75/76 Electrode modulation section 80 Image forming apparatus 81 Photoconductor drum 92 Cartridge frame

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 AA26 AA40 2H045 AB16 AB73 DA02 5C051 AA02 CA07 DA03 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC07 5C072 AA03 BA04 DA02 DA04 DA18 DA21 HA02 HA06 HA14 HB10 WA05 XA05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 2C362 AA26 AA40 2H045 AB16 AB73 DA02 5C051 AA02 CA07 DA03 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC07 5C072 AA03 BA04 DA02 DA04 DA18 DA21 HA02 HA06 HA14 HB10 WA05 XA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光源と発光源からの光ビームを走査す
る可動ミラーと、 前記光ビーム光束径の少なくとも一辺を規定する開孔を
設けた基板と、を有する光走査装置において、 前記開孔の基板厚さ方向の内側面が、基板表裏の開孔縁
を結ぶ面と同一かそれよりもくぼんだ形状であることを
特徴とする光走査装置。
1. An optical scanning device comprising: a light emitting source; a movable mirror that scans a light beam from the light emitting source; and a substrate provided with an opening that defines at least one side of the light beam diameter. An optical scanning device characterized in that the inner side surface of the substrate in the thickness direction of the substrate is the same as the surface connecting the opening edges of the front and back surfaces of the substrate or is depressed.
【請求項2】 前記基板は結晶面方位が[100]であ
る単結晶シリコン基板を用いることを特徴とする請求項
1に記載の光走査装置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the substrate is a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of [100].
【請求項3】 前記基板の表裏のいずれか一方の開孔縁
で光束を規定することを特徴とする請求項1乃至2に記
載の光走査装置。
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light beam is defined by one of the opening edges of the front and back surfaces of the substrate.
【請求項4】 前記光ビームが入射する側の開孔縁で光
束を規定することを特徴とする請求項3に記載の光走査
装置。
4. The optical scanning device according to claim 3, wherein a light beam is defined by an opening edge on a side where the light beam is incident.
【請求項5】 前記基板面に直交する方向から傾けて光
ビームを入射するとともに、 前記基板の表と裏との開孔縁の位置を光ビームの傾き方
向に応じてずらすことを特徴とする請求項1乃至2に記
載の光走査装置。
5. The method according to claim 1, wherein the light beam is incident at an angle from a direction perpendicular to the substrate surface, and the positions of the opening edges of the front and back surfaces of the substrate are shifted according to the inclination direction of the light beam. The optical scanning device according to claim 1.
【請求項6】 前記基板には可動ミラーに入射する光ビ
ームを通過する第1の開孔と、 可動ミラーで反射した光ビームを通過する第2の開孔と
を一体的に設けてなることを特徴とする請求項5に記載
の光走査装置。
6. The substrate is provided with a first opening through which a light beam incident on a movable mirror passes and a second opening through which a light beam reflected by the movable mirror passes. The optical scanning device according to claim 5, wherein:
【請求項7】 前記基板には第1の開孔と第2の開孔と
の縁で規定された反射手段を可動ミラーと対向して設
け、 前記反射手段で可動ミラーに入射した光ビームを1回以
上反射して走査することを特徴とする請求項6に記載の
光走査装置。
7. A reflecting means defined by an edge of a first opening and a second opening facing a movable mirror, wherein a light beam incident on the movable mirror by the reflecting means is provided on the substrate. 7. The optical scanning device according to claim 6, wherein scanning is performed at least once after reflection.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008052008A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Canon Inc Light polarizing unit, optical scanner and scanning type image display apparatus
US7403317B2 (en) 2004-03-10 2008-07-22 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device and method of manufacturing the same

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