JP2004069731A

JP2004069731A - 振動ミラー、振動ミラーの振れ角制御方法、光書込装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004069731A
Application number: JP2002224439A
Authority: JP
Inventors: Yukito Sato; 佐藤　幸人
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP4172627B2

Abstract

【課題】長期にわたって共振周波数を安定に制御できる振動ミラーを実現する。
【解決手段】ミラー基板１０１は、一対のねじり梁１０２，１０３によって上フレーム（枠体）１０４に支持され、ねじり梁１０２，１０３を回転軸として往復振動する。ねじり梁１０２，１０３に近接した発熱部１１８〜１２９が上フレーム１０４と一体的に形成され、それら発熱部上に発熱素子としてのＰｄ薄膜ヒータ１２２〜１２５が形成される。これらＰｄ薄膜ヒータにより、ねじり梁を加熱し、その剛性を変化させることによってミラー基板の共振周波数を制御する。Ｐｄ薄膜ヒータは、ねじり振動による断線や劣化を生じないため、長期にわたって安定した共振周波数制御が可能である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシニング技術を応用した微小光学系に係り、特に、微小なミラー基板をねじり梁を回転軸として往復振動させることにより光ビームを偏向させる振動ミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＢＭ　Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ　Ｖｏｌ．２４　（１９８０）に掲載されている振動ミラーでは、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力により駆動し、２本の梁をねじり回転軸として往復振動させている。マイクロマシニング技術で形成されるこの振動ミラーは、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、型化が容易で製造コストも低く、また単一の反射面であるため反射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利点がある。
【０００３】
また、Ｔｈｅ　１３ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｎ　ＭＥＭＳ２０００　（２０００）　４７３−４７８　、ＭＥＭＳ１９９９　３３３−３３８には、ミラー基板の振れ角を大きくするため、その振動領域に電極が重ならないようミラー基板の端面に対向電極を設ける静電駆動のねじり振動型振動ミラーが提案されている。
【０００４】
これらの振動ミラーは、シリコンからなる可動電極としてのミラー基板と、ミラー基板端面に微小なギャップを隔てて対向する固定電極との間の静電引力で駆動するもので、両電極は同一部位に形成されている。また、これらの振動ミラーでは、ミラー基板を起動させるためのねじり回転軸に対する初期モーメントを得るために、前者では形成プロセスで生じる構造体の微小な非対称性を利用しており、後者では駆動電極に直行する面上に起動のための金属電極薄膜を配備している。
【０００５】
これらの振動ミラーは、一般に、振れ角を大きくするため駆動周波数を構造体の共振周波数に合わせている。ミラーの共振周波数ｆは、梁のねじり弾性係数をｋ、ミラーの慣性モーメントをＩとすると次式であらわすことができる。
【０００６】
ｆ＝１／２π√（ｋ／Ｉ）　　　　　　　　　（１）
ここで、ねじり弾性係数ｋは、梁の幅をｃ、梁の高さをｔ、梁の長さをＬとすると次式であらわすことができる。
【０００７】
ｋ＝βｔ　ｃ＾３　Ｅ／Ｌ（１＋ν）
ただし、βは断面形状係数、Ｅはヤング率、νはポアソン比である。また、Ｘ＾ｎはＸのｎ乗を意味する（以下同様）
このように、共振周波数はミラー基板とねじり梁の材質、形状によって決まってくるため、その加工精度によって共振周波数のばらつきができてしまう。この共振周波数を微細に調整するために、ねじり梁部にヤング率可変素子（電気抵抗素子、圧電素子）を設ける方法が特許第２９８１６００号公報に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許第２９８１６００号公報の方法では、ヤング率可変素子として、ねじり梁表面に形成された電気抵抗素子又は圧電素子に通電し、電気抵抗素子の発熱によりねじり梁を加熱することによって、又は、圧電素子の変形によりねじり梁に内部応力を加えることによって、ねじり梁のヤング率を変化させている。
【０００９】
電気抵抗素子としてははＡｌやＰｔ等の金属薄膜が、圧電素子としてはＢａＴｉ３やＰＺＴ等のセラミックスがそれぞれ用いられるが、いずれも多結晶体であり結晶粒界が存在する。ミラー基板の振動時にねじり梁は高速でねじり変形するが、両者は単結晶のシリコンで一体成形されているため、ねじり梁は長時間・高速のねじり変形に対して十分な耐久性を有している。しかし、ねじり梁の表面に形成された多結晶体である金属薄膜やセラミックスは、るじり梁のねじり変形に伴って結晶粒界から欠陥が発生し、疲労破壊による断線が生じやすい。つまり、ねじり梁に形成されたヤング率可変素子の寿命が比較的短く、したがって共振周波数調整機能を長期間にわたって発揮させることが困難である。
【００１０】
よって、本発明の目的は、長期にわたって安定した共振周波数調整機能を維持可能な振動ミラーと、それを用いた光書込装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による振動ミラーは、一対のねじり梁により枠体に支持されたミラー基板が、前記ねじり梁を回転軸として往復振動する振動ミラーであって、前記ねじり梁を加熱するための発熱素子が前記ねじり梁から離間して設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の構成において、前記枠体と一体的に形成された、前記ねじり梁に近接した発熱部に前記発熱素子が設けられることにある。
【００１３】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項３に記載のように、請求項２に記載の構成において、前記ねじり梁の長手方向に並べて前記発熱素子が複数個設けられ、それぞれの発熱素子の発熱量が独立に制御可能であることにある。
【００１４】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項４に記載のように、請求項２に記載の構成において、前記枠体の前記発熱部との結合部位に、熱伝導による熱の拡散を低減するための空間部が形成されていることにある。
【００１５】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項５に記載のように、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成において、前記一対のねじり梁を加熱するための前記発熱素子がすべて直列接続されていることにある。
【００１６】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項６に記載のように、請求項１に記載の構成において、前記枠体の前記ねじり梁との結合部位に前記発熱素子が設けられていることにある。
【００１７】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項７に記載のように、請求項６に記載の構成において、前記枠体の前記発熱素子の近傍部位に、熱伝導による前記枠体への熱の拡散を低減するための空間部が形成されていることにある。
【００１８】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項８に記載のように、請求項２に記載の構成において、前記発熱部の前記ねじり梁に対向する面は櫛歯形状とされていることにある。
【００１９】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項９に記載のように、請求項２に記載の構成において、前記発熱部は前記ねじり梁の側面に対向し、前記発熱部の前記ねじり梁の側面と平行な面に前記発熱素子が設けられていることにある。
【００２０】
本発明による振動ミラーのもう１つの特徴は、請求項１０に記載のように、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の構成において、前記ミラー基板の振動空間が減圧封止されたことにある。
【００２１】
本発明による振動ミラーの振れ角制御方法は、請求項１１に記載のように、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の振れ角を検出し、検出された振れ角が所定値となるように前記発熱素子の発熱量を調整することを特徴とする。
【００２２】
本発明による光書込装置は、請求項１２に記載のように、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーと、この振動ミラーのミラー基板の振動に同期して、記録信号により変調された光ビームを前記ミラー基板のミラー面に入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明による画像形成装置は、請求項１３に記載のように、像担持体と、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーと、前記振動ミラーのミラー基板の振動に同期して、記録信号により変調された光ビームを前記ミラー基板のミラー面に入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを前記像担持体に結像させる手段と、前記像担持体に前記光ビームが結像されることにより前記記録信号に従って前記像担持体上に形成された静電潜像を顕像化するための手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
《実施例１》
図１を参照して本発明の実施例１における振動ミラーを説明する。同図の（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーの梁のない方向の概略中央断面図である。
【００２６】
図１において、ミラー基板１０１と２本のねじり梁１０２，１０３と、ねじり梁を外側から固定している枠体たる上部フレーム１０４は、高精度の微細加工が可能で適度な剛性を持ち、かつ、そのまま電極として用いることができるよう低抵抗の単結晶シリコン基板で一体成形されている。ミラー基板１０１は、同軸上に設けられた２本のねじり梁１０２，１０３により、対向する２一辺の中央部分を支持されている。ミラー基板１０１上には、使用する光に対し十分な反射率を持つ金属薄膜１３０がミラー面として形成されている。ミラー基板１０１と２本のねじり梁１０２，１０３の寸法は、必要とする共振周波数が得られるように決定される。上部フレーム１０４は、絶縁膜１０５を介して、ミラー基板が振動する領域を除去された下部フレーム１０６に接合されている。下部フレーム１０６の厚さは、ミラー基板の振動範囲がフレーム外に出ないことと、振動ミラーのハンドリングに支障をきたさないことを考慮して決定される。
【００２７】
上部フレーム１０４、ねじり梁１０２，１０３及びミラー基板１０１は、酸化膜をエッチングマスクとしてＳＦ６エッチングガスを用いた高密度プラズマエッチングにより、同一基板を貫通エッチングすることによって一体成形された。この際、ミラー基板のねじり梁が結合されていない２辺には、静電引力による駆動のための可動電極１０７，１０８が櫛歯型に加工形成された。また、下部フレーム１０６は、ＳｉＮ膜をエッチングマスクとしてＫＯＨ溶液を用いた異方性エッチングにより、ミラー基板振動領域が除去されている。なお、上部フレーム１０４、ねじり梁１０２，１０３及びミラー基板１０１を形成する上部基板と、下部フレーム１０６を形成する下部基板は、平坦化、清浄化の後に熱酸化膜１０５を介して直接接合によって接合され、その後、上部基板を、研削と研磨により、ミラー基板の板厚（ねじり梁の厚さ）に合わせ込んだ。
【００２８】
ミラー基板１０１のねじり梁１０２，１０３に支持されていない２辺の櫛歯形状をなす側面１０７，１０８は、微小ギャップを隔てて、上部フレーム１０４の同一部位に設けられた櫛歯形状の駆動用固定電極１０９，１１０に噛み合うかたちで対向している。固定電極１０９，１１０が形成されている上部フレーム１０４の部分は、スリット１１１，１１２，１１３，１１４により、ねじり梁１０２，１０３が結合されている上部フレーム領域から絶縁分離されている。
【００２９】
上部フレーム１０４の表面には酸化膜が形成されているが、固定電極１０９，１１０が形成されている部分の一部の酸化膜はマスクエッチングによって除去されて低抵抗シリコン基板が露出しており、この部分にスパッタ法でマスク成膜したＡｌ薄膜による電極パッド１１５，１１６が形成されている。また、ねじり梁が結合されている上部フレーム部分でも、マスクエッチングによって酸化膜が除去され低抵抗シリコン基板が露出しており、この部分にスパッタ法でマスク成膜したＡｌ薄膜による電極パッド１１７が形成されている。なお、ここでは電極パッドとしてＡｌ薄膜をスパッタ法で形成しているが、十分な密着性とシリコン基板との導通が得られればＡｕ等の他の材料も選択可能であり、また、成膜方法についても真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の方法を用いてもよい。
【００３０】
また、本実施例及び後記他の実施例による振動ミラーは、静電引力を利用して駆動する構成であるが、電磁力や圧電素子による変位を利用して駆動する構成の振動ミラーについても、本発明を同様に適用できるものである。
【００３１】
ねじり梁１０２，１０３が結合されている上部フレーム１０４の部分には、各ねじり梁の両側に接近して、それと平行でほぼ長さが等しい発熱部１１８，１１９，１２０，１２１が、同様の貫通エッチングにより一体形成されている。ねじり梁１０２、１０３と発熱部１１８〜１２１との間隔は、ねじり梁の変形時に接触しない限度で極力狭いことが望ましく、ここでは可動電極１０７、１０８と固定電極１０９、１１０の間の微小ギャップと同等とした。発熱部１１８〜１２１上には、酸化膜を介して、発熱素子としてのＰｔ薄膜ヒータ１２２，１２３，１２４，１２５がスパッタ法でマスク成膜により形成されている。この２本のねじり梁の両側にそれぞれ設けられたＰｔ薄膜ヒータ１２２〜１２５からは電極パッド１２６〜１２９が引き出されている。
【００３２】
前記発熱素子は、その輻射熱によってねじり梁を加熱し、その剛性を変化させて共振周波数を制御するためのものであるが、ねじり梁上に設けられていないため、ねじり振動による断線や劣化が起こらない。したがって、発熱素子による共振周波数制御機能を長期にわたり安定に維持可能である。
【００３３】
次に、以上に説明した構成の振動ミラーの動作を説明する。２本のねじり梁１０２，１０３で支持されたミラー基板１０１の両端を可動電極として接地するため、上部フレーム１０４に形成された電極パッド１１７を接地しておく。上部フレーム、ねじり梁、ミラー基板は低抵抗のシリコン基板によって一体形成されているため同電位となる。上部フレーム１０４に形成された電極パッド１１５，１１６より固定電極１０９，１１０に同時に電圧を印加すると、微小ギャップを介して向かい合った固定電極１０９，１１０と可動電極１０７，１０８の間に静電引力が働き、両電極間に微少量の初期位置ずれがあった場合、両者が最短距離となるように可動電極すなわちミラー基板１０１に回転のモーメントが働き、ミラー基板１０１がある方向に振れる。このようにして起動した後は、共振振動により振れ角を増大していくことができる。なお、ここではミラー基板１０１を共振振動させるための駆動力として静電引力を用いた場合を説明したが、駆動に電磁力や圧電素子を利用する構成も可能である。
【００３４】
このときの共振周波数は前述したようにミラー基板１０１の慣性モーメントとねじり梁１０２，１０３の剛性、すなわちそれぞれの材料、形状によって決まってくる。したがって加工精度によっては目標とする共振周波数が得られない場合がある。この場合に、電極パッド１２６〜１２９よりＰｔ薄膜ヒータ１２２〜１２５に通電して発熱させ、発熱部１１８〜１２１を加熱し、その輻射熱によりねじり梁１０２，１０３を加熱させる。この加熱により、ねじり梁１０２，１０３は、熱膨張による変形から生じる内部応力と熱による弾性係数の変化により、その共振周波数が変化する。
【００３５】
したがって、駆動周波数を設定しておいて、例えば、図９に簡略化して示すように、振れ角検出手段１５０（例えば、ねじり梁の歪みを検出する歪み検出素子、あるいは、振動ミラーからの走査ビームを検出する光検出素子）によって振れ角を検出しながら、振れ角が最大となるように発熱素子駆動回路１５１によりＰｔ薄膜ヒータに流れる電流を制御することにより、共振周波数を駆動周波数に一致させることができる。さらに、振れ角が一定値を維持するように発熱素子駆動回路１５１でＰｔ薄膜ヒータの電流（発熱量）を制御することによって、環境温度の変動による振れ角の変動にも対応することができる。このことは後記各実施例の振動ミラーについても同様である。
【００３６】
《実施例２》
図２は、本発明の実施例２における振動ミラーの構成を説明するための部分平面図である。本実施例の振動ミラーの全体構成は前記実施例１と同様であり、ねじり梁を加熱するための発熱部１１８〜１２１の構成のみが前記実施例１と相違する。この相違点について図２を参照して説明する。なお、図２には、一方のねじり梁１０２に対応した発熱部１１８，１１９のみ示されているが、もう一方のねじり梁に対応した発熱部も同様の構成である。
【００３７】
図２に示されるように、発熱部１１８，１１９４上の発熱素子は、長さ方向に２つに分割されている。すなわち、発熱部１１８，１１９上に発熱素子としてのＰｔ薄膜ヒータ２０５，２０６，２０７，２０８が、酸化膜を介してスパッタ法でマスク成膜により形成されている。発熱部１１８，１１９の先端側のＰｔ薄膜ヒータ２０５，２０６は共通の電極パッド２０９，２１０に引き出され、基部側のＰｔ薄膜ヒータ２０７、２０８は共通の電極パッド２１１，２１２に引き出されている。このように、本実施例においては、発熱部１１８，１１９（１２０，１２１）の発熱素子をねじり梁の長さ方向に２分割し、それそれの発熱素子の電流を独立に制御できる構成であるため、ねじり梁の剛性の制御をより高精度に行い、より高精度な共振周波数制御を行うことができる。
【００３８】
《実施例３》
本発明の実施例３における振動ミラーの構成を図３に示す。本実施例の振動ミラーの全体構成は前記実施例１と同様であるので、その相違点についてのみ説明する。
【００３９】
図示のように、上部フレーム１０４において、ねじり梁１０２を加熱するための発熱部１１８，１１９が結合されている部位に熱伝導を抑えるための空間部３０９，３１０が設けられている。図３に見られるように、もう一方のねじり梁を加熱するための発熱部に関しても同様の空間部３１１，３１２が設けられている。これらの空間部を設けることによって、各発熱部上の発熱素子の発した熱の熱伝導によりフレーム側への逃げが少なくなるため、より効率的にねじり梁を加熱することができる。
【００４０】
《実施例４》
本発明の実施例４における振動ミラーの構成を図４に示す。本実施例の振動ミラーの全体構成は前記実施例１と同様であるので、その相違点についてのみ説明する。
【００４１】
図示のように、発熱素子としてのＰｔ薄膜ヒータ１２２，１２３，１２４，１２５はリード線４０５によって直列に接続され、その両端が電極パッド４０６，４０７に引き出されている。このような構成であるため、４つのＰｔ薄膜ヒータ１２２〜１２５に流れる電流値は同一となり、その発熱量は略同一となるため、両方のねじり梁の剛性変化を揃え、安定した共振周波数制御が可能である。
【００４２】
《実施例５》
本発明の実施例５における振動ミラーの構成を図５に示す。本実施例の振動ミラーの全体構成は前記実施例１と同様であるので、その相違点についてのみ説明する。
【００４３】
図示のように、ねじり梁１０２を加熱するための発熱素子である２つのＰｔ薄膜ヒータ１１８，１１９の連結部分（上フレームのねじり梁結合部分）に、同様のＰｔ薄膜ヒータ５０７が形成されている。このような構成であるので、ねじり梁１０２を、Ｐｔ薄膜ヒータ１１８，１１９からの輻射熱とＰｔ薄膜ヒータ５０７からの伝導熱によって効率的に加熱することができる。図５に見られるように、もう一方のねじり梁を加熱するための２つのＰｔ薄膜ヒータの連結部分にも同様のＰｔ薄膜ヒータ５０８が形成されるため、このねじり梁についても同様に効率的な加熱が可能である。
【００４４】
なお、本実施例においても、発熱素子はねじり梁上には存在しないので、ねじり振動による発熱素子の断線や劣化は起こらず、したがって、ねじり梁の剛性変化による共振周波数制御を長期にわたり安定に行うことができる。
【００４５】
《実施例６》
本発明の実施例６における振動ミラーの構成を図６に示す。本実施例の振動ミラーは、前記実施例５と同様の構成において、Ｐｔ薄膜ヒータ５０７，５０８より、ねじり梁から遠い上フレーム１０４の部位に熱伝導を抑えるための空間部６１０，６１１を設けた構成である。このような空間部６１０，６１１を設けることにより、Ｐｔ薄膜ヒータ５０７，５０８の熱の熱伝導によるフレーム側への逃げが減少し、より効率的にねじり梁を加熱することができる。
【００４６】
《実施例７》
図７は、本発明の実施例７における振動ミラーの部分平面図である。本実施例の振動ミラーは、前記実施例１と同様の構成において、ねじり梁１０２に複数の凸部を設け、同ねじり梁の形状にあわせて発熱部１２２，１２３の内側形状を鋸歯形状とすることにより、それらの対向する面積（輻射面積）を増加させ、より効率的にねじり梁１０２を加熱する構成である。図示されていないが、もう一方のねじり梁と、それを加熱すための発熱部も同様の形状とされる。
【００４７】
《実施例８》
図８は、本発明の実施例８における振動ミラーの構成を説明するための図であり、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は部分断面図である。
【００４８】
図示のように、ねじり梁１０２を加熱するための発熱部１１８，１１９の幅はねじり梁１０２の幅より狭く、発熱部１１８，１１９のねじり梁１０２と対向しない側面上に、発熱素子としてのＰｔ薄膜ヒータ１２２，１２３が形成されている点が前記実施例１と相違する。図示されていないが、もう一方のねじり梁を加熱するための発熱部も同様の構成とされる。この構成により、ねじり梁の側面を均等に加熱し、安定した共振周波数制御が可能である。
【００４９】
《実施例９》
図１０は、本発明の実施例９の構成を説明するための概略断面図である。本実施例の振動ミラーは、前記実施例１乃至８のいずれかの振動ミラーと同様な構成の振動ミラー部１０００と、そのミラー面側に接合された、光ビームの透過部を少なくとも有する第１のカバー部材１００１と、振動ミラー部１０００の反対側に接合された第２のカバー部材１００２からなり、振動ミラー部１０００のミラー基板、駆動用固定電極、ねじり梁、発熱部を減圧封止した構成である。すなわち、本実施例の振動ミラーは、ベース部材１００１，１００２からなる減圧容器内に収容された構成である。振動ミラー部１０００と外部との電気的接続は、図示しないが、例えば、第１のカバー部材１００１に形成された貫通電極を通じて行われる。このように、ミラー基板の振動空間が減圧封止された構造であるため、ミラー基板の振動空間の粘性抵抗が減少し、より大きな振れ角を得ることができ、また、塵芥等の異物の混入による故障も起きにくい。なお、減圧容器の構成は種々変形可能であることはもちろんである。
【００５０】
《実施例１０》
以上に説明した本発明の振動ミラーは、写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光走査装置として最適である。次に、そのような画像形成装置の一実施例について図１１を参照し説明する。
【００５１】
図１１において、１３０１は光書込装置、１３０２は光書込装置１３０１の被走査面を提供する感光体ドラム（像担持体）である。光書込装置１３０１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム１３０２の表面（被走査面）を同ドラムの軸方向に走査するものである。感光体ドラム１３０２は、矢印１３０３方向に回転駆動され、帯電部１３０４で帯電された表面に光書込装置１３０１により光走査されることによって静電潜像を形成される。この静電潜像は現像部１３０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部１３０６で記録紙１３０７に転写される。転写されたトナー像は定着部１３０８によって記録紙１３０７に定着される。感光体ドラム１３０２の転写部１３０６を通過した表面部分はクリーニング部１３０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム１３０２に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能であることは明らかである。また、トナー像を転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。
【００５２】
光書込装置１３０１は、前述した本発明の振動ミラー１３２１と、この振動ミラー１３２１のミラー基板の振動に同期して、記録信号により変調された１本又は複数本のレーザビームを発する光源部１３２０と、この振動ミラー１３２１のミラー基板のミラー面に光源部１３２０からのレーザビームを結像させるための結像光学系１３２２と、ミラー面で反射された１本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム１３０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系１３２３から構成される。振動ミラー１３２１は、その駆動のための集積回路１３２４とともに回路基板１３２５に実装された形で光書込装置１３０１に組み込まれる。
【００５３】
このような構成の光書込装置１３０１は、次のような利点を有する。本発明による振動ミラー１３２１は、前述のように共振周波数の安定性の面で有利であるほか、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。振動ミラー１３２１のミラー基板の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。振動ミラー１３２１は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、振動ミラー１３２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置１３０１の小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
【００５４】
なお、記録紙１３０７の搬送機構、感光体ドラム１３０２の駆動機構、現像部１３０５、転写部１３０６などの制御手段、光源部１３２０の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため図中省略されている。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１乃至１０に記載の振動ミラーにおいては、共振周波数制御のために、ねじり梁を加熱して、その剛性を変化させるための発熱素子は、ねじり梁のねじり振動による破損や劣化を生じないため、共振周波数制御を長期にわたって安定に行うことができる。請求項２記載の振動ミラーにおいては、発熱部と発熱素子を容易かつ高精度に作成することができるため、低コストで高精度な共振周波数制御が可能である。請求項３に記載の振動ミラーにおいては、各ねじり梁を加熱するための複数の発熱素子の発熱量を独立に制御することにより、各ねじり梁の剛性の制御を高精度に行なうことができるため、高精度な共振周波数制御が可能である。請求項４及び７に記載の振動ミラーにおいては、発熱素子の発生した熱の枠体への逃げが減少し、より少ない発熱量で効率的にねじり梁を加熱することができるため、共振周波数制御のために必要なエネルギーを低減できる。請求項５に記載の振動ミラーにおいては、両方のねじり梁に対する発熱素子の発熱量が均等になるため、両方のねじり梁の剛性変化を揃えることができるため、安定した共振周波数制御を行うことができる。請求項８に記載の振動ミラーにおいては、発熱部の輻射面積が大きくとれるため、効率的にねじり梁を加熱することができ、そのためのエネルギーを低減できる。請求項９に記載の振動ミラーにおいては、ねじり梁の側面を均等に加熱することができるため、安定な共振周波数制御が可能である。請求項１０に記載の振動ミラーは、ミラー基板の振動空間の粘性抵抗が小さく、小さい駆動エネルギーで大きな振れ角を得ることができる。請求項１１に記載の方法によれば、環境温度の変動や部材の経年変化などに影響されることなく、振れ角を一定に維持することができる。請求項１２記載の光書込装置においては、振動ミラーの共振周波数を長期にわたって安定させることができるため、安定かつ高精度な光書込みが可能である。請求項１３記載の画像形成装置においては、振動ミラーの共振周波数を長期にわたって安定させることができるため、記録信号に従って変調された光ビームにより安定かつ高精度に像担持体を走査し、高精度な静電潜像を形成することができ、したがって高精度が画像形成が可能である。また、振動ミラーは回転多面鏡などに比べ小電力で駆動でき、動作音が静かで、また小型であるため、装置全体の省エネルギー化、静粛性の向上、小型化を図ることができる、等々の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による振動ミラーを説明するための平面図及び断面図である。
【図２】本発明の実施例２による振動ミラーを説明するための部分平面図である。
【図３】本発明の実施例３による振動ミラーを説明するための平面図である。
【図４】本発明の実施例４による振動ミラーを説明するための平面図である。
【図５】本発明の実施例５による振動ミラーを説明するための平面図である。
【図６】本発明の実施例６による振動ミラーを説明するための平面図である。
【図７】本発明の実施例７による振動ミラーを説明するための部分平面図である。
【図８】本発明の実施例８による振動ミラーを説明するための部分平面図及び断面図である。
【図９】本発明による振れ角制御方法を説明するためのブロック図である。
【図１０】本発明の実施例９による振動ミラーを説明するための概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例１０による光書込装置及び画像形成装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０１　ミラー基板
１０２，１０３　ねじり梁
１０４　上フレーム（枠体）
１０６　下フレーム
１１８〜１２１　発熱部
１２２〜１２５　Ｐｔ薄膜ヒータ（発熱素子）
２０５〜２０８　Ｐｔ薄膜ヒータ（発熱素子）
３０９〜３１２　空間部
５０７，５０８　Ｐｔ薄膜ヒータ（発熱素子）
６１０，６１１　空間部
１５０　振れ角検出手段
１５１　発熱素子駆動回路
１３０１　光書込装置
１３０２　感光体ドラム（像担持体）
１３０５　現像部
１３２０　光源部
１３２１　振動ミラー
１３２２　結像光学系
１３２３　走査光学系

Claims

一対のねじり梁により枠体に支持されたミラー基板が、前記ねじり梁を回転軸として往復振動する振動ミラーであって、
前記ねじり梁を加熱するための発熱素子が前記ねじり梁から離間して設けられたことを特徴とする振動ミラー。
請求項１に記載の振動ミラーにおいて、前記枠体と一体的に形成された、前記ねじり梁に近接した発熱部に前記発熱素子が設けられることを特徴とする振動ミラー。
請求項２に記載の振動ミラーにおいて、前記ねじり梁の長手方向に並べて前記発熱素子が複数個設けられ、それぞれの発熱素子の発熱量が独立に制御可能であることを特徴とする振動ミラー。
請求項２に記載の振動ミラーにおいて、前記枠体の前記発熱部との結合部位に、熱伝導による熱の拡散を低減するための空間部が形成されていることを特徴とする振動ミラー。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動ミラーにおいて、前記一対のねじり梁を加熱するための前記発熱素子がすべて直列接続されていることを特徴とする振動ミラー。
請求項１に記載の振動ミラーにおいて、前記枠体の前記ねじり梁との結合部位に前記発熱素子が設けられていることを特徴とする振動ミラー。
請求項６に記載の振動ミラーにおいて、前記枠体の前記発熱素子の近傍部位に、熱伝導による前記枠体への熱の拡散を低減するための空間部が形成されていることを特徴とする振動ミラー。
請求項２に記載の振動ミラーにおいて、前記発熱部の前記ねじり梁に対向する面は櫛歯形状とされていることを特徴とする振動ミラー。
請求項２に記載の振動ミラーにおいて、前記発熱部は前記ねじり梁の側面に対向し、前記発熱部の前記ねじり梁の側面と平行な面に前記発熱素子が設けられていることを特徴とする振動ミラー。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の振動空間が減圧封止されたことを特徴とする振動ミラー。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の振れ角を検出し、検出された振れ角が所定値となるように前記発熱素子の発熱量を調整することを特徴とする、振動ミラーの振れ角制御方法。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーと、
前記振動ミラーのミラー基板の振動に同期して、記録信号により変調された光ビームを前記ミラー基板のミラー面に入射させるための手段と、
前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段と、
を有することを特徴とする光書込装置。
像担持体と、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動ミラーと、
前記振動ミラーのミラー基板の振動に同期して、記録信号により変調された光ビームを前記ミラー基板のミラー面に入射させるための手段と、
前記ミラー面で反射された光ビームを前記像担持体に結像させる手段と、
前記像担持体に前記光ビームが結像されることにより前記記録信号に従って前記像担持体上に形成された静電潜像を顕像化するための手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。