JP2004341364A - 振動ミラーとその製造方法、光走査モジュール、光書込装置、画像形成装置 - Google Patents
振動ミラーとその製造方法、光走査モジュール、光書込装置、画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ミラー基板の振動時の変形が小さく、かつ、ミラー基板の振動が安定した、実装の自由度の高い構成のねじり梁支持型振動ミラーを実現する。
【解決手段】ねじり梁５０３，５０４が結合されたミラー基板５０２の対向した縁部に沿って壁部５１１，５１２が立設される。この壁部は、ミラー基板５０２の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化し、またミラー基板の振動を安定化する。壁部５１１，５１２の側面に近接対向する電極領域５１３，５１４，５１５，５１６が配設される。これら電極領域と壁部の間に電圧を印加し、壁部に静電引力を作用させることにより、ミラー基板の振動を助勢するとともに、ミラー基板の横振れを抑えてその振動を安定化する。
【選択図】 図６
【解決手段】ねじり梁５０３，５０４が結合されたミラー基板５０２の対向した縁部に沿って壁部５１１，５１２が立設される。この壁部は、ミラー基板５０２の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化し、またミラー基板の振動を安定化する。壁部５１１，５１２の側面に近接対向する電極領域５１３，５１４，５１５，５１６が配設される。これら電極領域と壁部の間に電圧を印加し、壁部に静電引力を作用させることにより、ミラー基板の振動を助勢するとともに、ミラー基板の横振れを抑えてその振動を安定化する。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシンニング技術を応用した微小光学デバイスに係り、より詳細には、２本のねじり梁で支持された微小なミラーを、そのねじり梁を回転軸として往復振動させるタイプの振動ミラーと、それを用いた光走査モジュール、光書込装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の振動ミラーは、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置の光書込系や、バーコードリーダー、スキャナー等の読取系への応用が有望視されている。
【０００３】
非特許文献１に記載されているこの種の振動ミラー（光走査装置）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引力で、２本の梁をねじり回転軸として往復振動させる。この振動ミラーは、モーターによりポリゴンミラーを回転させる構成の光走査装置と比較し、構造が簡単であり、半導体プロセスでの一括形成が可能であるため、小型化が容易で製造コストも低い。また、ポリゴンミラーは複数のミラー面を利用するためミラー面毎の精度のばらつきの問題があるが、ミラー面が１つの振動ミラーには、そのような問題はない。さらに振動ミラーは、往復走査による高速走査に容易に対応できる。
【０００４】
また、非特許文献２及び非特許文献３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振動ミラーが記載されている。これらの振動ミラーは、板厚２０μｍの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によっとてミラー基板を駆動するもので、両電極は同一部位に形成されている。ミラー基板の振動の起動に必要な、ねじり回転軸に対する初期モーメントを得るために、非特許文献２の振動ミラーでは、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、非特許文献３の振動ミラーでは、駆動電極に直交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】
また、ミラー基板の振れ角を大きくとりつつミラー基板の剛性を維持するために、ミラー基板の裏面を肉抜きし凹部を形成した振動ミラーが特許文献１に、ミラー基板の裏面をリブ構造にした振動ミラーが本出願人の特許出願に係る特許文献２に、それぞれ記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献２】
米国特許出願公開第２００３／００５３１５６Ａ１号明細書
【非特許文献１】
Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ， ”Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｏｒｔｉｏｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｉｒｒｏｒ”，
ＩＢＭ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ２４， １９８０，ｐｐ．６３１−６３７
【非特許文献２】
Ｈａｒａｌｄ Ｓｃｈｅｎｋ，”Ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ Ｅｘｃｉｔｅｄ ２Ｄ−Ｍｉｃｒｏ− Ｓｃａｎｎｉｎｇ−Ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”， Ｔｈｅ １３ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ＭＥＭＳ ２０００，２０００， ｐｐ．４７３−４７８
【非特許文献３】
Ｈａｒａｌｄ Ｓｃｈｅｎｋ，”Ａ Ｎｅｗ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ”， Ｔｈｅ １９９９ ＡＳＭＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，１９９９， ｐｐ．３３３−３３８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１７に、静電引力で駆動される、ねじり梁支持型の振動ミラーの基本構造の一例を示す。ここに示す基本構造は、後述の本発明の実施の形態に係る振動ミラーの典型的な基本構造でもある。
【０００８】
図１７において、（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ’線概略断面図、（ｃ）は電極部分の拡大図である。
【０００９】
図１７において、ミラー基板１０１は、それを取り囲むフレーム１０８に、２本のねじり梁１０２により支持され、ねじり梁１０２をねじり回転軸としてミラー基板１０１は往復振動が可能である。ミラー基板１０１の一面にはミラー面１０３が反射率の高い金属膜により形成されている。ミラー基板１０１のねじり梁１０２から最もはなれた側の端部１０４，１０５に対抗するフレーム１０８の部位に、ミラー基板１０１を駆動するための駆動電極（固定電極）１０６，１０７が形成されている。ここに示す例では、ミラー基板１０１の端部１０４，１０５と駆動電極１０６，１０７は、図１７（ｃ）に示すように櫛歯形状とされ、互いに微小なギャップを隔てて噛み合うごとく対向している。フレーム１０８は、絶縁スリット１０９によって、ミラー基板１０１と同電位の領域と駆動電極１０６，１０７と同電位の領域とに絶縁分離されている。絶縁分離されたそれぞれの領域には、ミラー基板１０１と駆動電極１０６，１０７に電圧を印加するための、金属薄膜からなる電極パッド１１０，１１１が形成されている。フレーム１０８は、その下面側に絶縁膜を介して接合された支持基板１１２によって支持されている。
【００１０】
かかる構成において、ミラー基板１０１とねじり梁１０２の材質、形状、寸法で決まってくる構造体の共振周波数と同じ周波数のパルス電圧を電極パッド１１０，１１１間に印加することにより、低いエネルギーで、ミラー基板１０１をねじり梁１０２を回転軸として大きな振れ角で往復振動させることができる。
【００１１】
さて、このような振動ミラーの共振周波数ｆは、ねじり梁１０２のねじり弾性係数をｋ、ミラー基板１０１の慣性モーメントをＩとすると次式で示される。
ｆ＝１／２π√（ｋ／Ｉ） （１）
ここで、ねじり梁１０２のねじり弾性係数ｋは、ねじり梁１０２の幅をｃ、高さをｔ、長さをＬとすると次式で示される。なお、βは断面形状係数、Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
ｋ＝βｔ ｃ３Ｅ／Ｌ （１＋ν） （２）
また、ミラー基板１０１の慣性モーメントＩは、ミラー基板１０１の重量をＭ、密度をρ、幅、長さ、厚さをそれぞれｂ、ａ、ｔとすると次式で示される。
Ｉ＝Ｍ （ａ２＋ｂ２）／１２
＝ρｔａｂ（ａ２＋ｂ２）／１２ （３）
これらの関係式からわかるように、ねじり梁１０２とミラー基板１０１の寸法ばらつきや温度によるヤング率（Ｅ）変化は、振動ミラーの共振周波数に直接影響する。また、慣性モーメントＩの値が大きいと、振動時にミラー基板１０１に大きな慣性力が働くことになり、ミラー基板１０１の変形量が増大することになる。
【００１２】
一方、次式で示される、ねじり梁方向のミラー基板断面の断面２次モーメントＩｚは次式で示されるが、その値が大きいほど振動時の振動方向のミラー基板の変形が小さい。
Ｉｚ ＝ ｂｔ３／１２ （４）
この式から、振動時の変形に対してはミラー基板厚（ｔ）が大きく影響を与えることがわかる。
以上の式から、ミラー基板１０１を厚くすると、断面２次モーメントＩｚが大きくなり剛性が上がるという意味では振動時に変形しにくくなるが、同時に、慣性モーメントＩが大きくなるためミラー基板１０１を変形させる慣性力が大きくなることがわかる。したがって、ミラー基板１０１を単に厚くしただけでは効果的に変形を低減させることはできない。
【００１３】
振動ミラーは、安定したビーム形状を得るために振動時におけるミラー基板１０１の平坦性を確保することが必要となる。振動時のミラー基板１０１のある振れ角における変形量は、ミラー基板１０１の剛性と慣性モーメントによって決まってくる。したがって、振動時の変形量を小さくするためには、ミラー基板１０１の慣性モーメントを小さくしつつ剛性を向上させる必要があり、これを実現するため、前述のように、ミラー基板１０１の裏面（ミラー面が形成されない側の面）を肉抜きしたり、同裏面をリブ構造として補強したりする方法が提案されている。
【００１４】
しかしながら、ミラー基板の一面を肉抜きしたり、リブ構造にしたりする構成には、以下に述べるような難点がある。
【００１５】
ミラー基板の肉抜きされた面又はリブ構造とされた面には、ミラー面を形成することができず、仮にミラー面を形成できるとしても、ミラー面の面積が大幅に制限される。このことは、振動ミラーの実装の自由度の観点から好ましくない。例えば、駆動のための配線の関係から、ミラー面と電極パッドとが図１７の例のように同じ面側にあることが望ましい場合もあれば、逆の面側にあることが望ましい場合もあるが、その両方に対応することは困難である。振動ミラーの実装の自由度の観点からは、ミラー基板の両面にミラー面を形成可能な構成であるか、少なくとも、振動ミラーの製造プロセスの大幅な変更を要することなく、ミラー基板のどちらの面にもミラー面を容易に形成可能な構成であることが望ましい。また、ミラー基板のどちらの面にミラー面が形成されるにしても、その略全面にわたってミラー面が形成されるほうが、一般に安定な光走査のために有利であり、振動ミラーの使い勝手も良くなる。
【００１６】
また、肉抜きやリブ構造によりミラー基板の厚さが局所的に異なるものとなるため、ミラー基板が薄くなると、内部応力の関係から、その局所的な厚さの違いがミラー面に影響を及ぼし、ミラー面の平坦性が損なわれ、その結果、安定したビーム形状を得られないおそれがある。ミラー面の平坦性の観点からは、ミラー基板は全面的に厚さが均一であることが一般に望ましい。
【００１７】
本発明は、上に述べたような検討に基づいて、新規な構成のねじり梁支持型振動ミラーを提供することを目的とする。より具体的には、本発明の目的は、ねじり梁支持型振動ミラーにおいて、ミラー基板の変形を効果的に抑制してビーム形状を安定化すること、ミラー基板の振動を安定化すること、実装上の自由度を向上させること、ミラー基板の振れ角を増大すること、ミラー基板の振れ角の制御性を向上すること等である。本発明の他の目的は、そのような振動ミラーを高い加工精度で、かつ、低コストで製造する方法を提供すること、そのような振動ミラーを用い、低い駆動電圧で広範囲の安定した光走査が可能な光走査モジュールを提供すること、そのような振動ミラー又は光走査モジュールを用いた、高品質の画像形成のための光書込装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、前記ミラー基板は、表面及び裏面が平坦であるとともに、前記２つの縁部に沿って立設された壁部を有することを特徴とする振動ミラーである。
【００１９】
請求項２の発明は、ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、前記ミラー基板の前記２つの縁部に沿って立設された壁部と、前記壁部の側面に対向した電極を有することを特徴とする振動ミラーである。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２の発明の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板が表面及び裏面が平坦であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の側面に対向する前記電極が前記ねじり回転軸からの距離が異なる複数の部分に絶縁分離されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項２，３又は４の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が前記ミラー基板と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項２，３又は４の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が前記ミラー基板と絶縁されていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の配線部が前記ねじり梁に沿って引き出されることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項の発明の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の表面側及び裏面側に前記壁部が立設されたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の高さが前記ねじり梁から離れるにしたがって小さくなることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項１の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接合されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項２の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部及び前記電極が、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接続されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１２の発明は、請求項１又は２に記載の振動ミラーの製造方法であって、絶縁層を介して接合された２枚のシリコン基板の一方のシリコン基板に、ドライエッチングによって少なくともミラー基板を形成する工程と、もう一方の前記シリコン基板に、ドライエッチングによって少なくとも壁部を形成する工程と、前記絶縁層を溶融する工程を含むことを特徴とする振動ミラー製造方法である。
【００３０】
請求項１３の発明は、容器と、この容器内に収容された請求項１乃至１１のいずれか１項の発明の振動ミラーとからなり、前記容器内が減圧状態に封止されたことを特徴とする光走査モジュールである。
【００３１】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明の光走査モジュールの前記容器内に、前記振動ミラーのミラー面で光ビームを多重反射させるための反射素子を具備せしめることを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１５の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項の発明の振動ミラーと、光ビームを前記振動ミラーのミラー面に入射させる手段と、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手段とを有することを特徴とする光書込装置である。
【００３３】
請求項１６の発明は、光ビームを発生する手段と、前記光ビームを偏向させる請求項１３又は１４の発明の光走査モジュールと、前記光走査モジュールにより偏向された光ビームを被走査面に結像させる手段とを有することを特徴とする光書込装置である。
【００３４】
請求項１７の発明は、像担持体と、この像担持体を被走査面として記録信号により変調された光ビームで走査することにより前記像担持体に静電潜像を形成する請求項１５又は１６の発明の光書込装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［振動ミラーの実施例１］
本発明の振動ミラーの実施例１の構成を図１に示す。図１の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＡ−Ａ’線概略断面図、（ｃ）は振動ミラーの電極部分の拡大図である。
【００３６】
図１において、２０１は第１の基板（デバイス基板）であり、これはミラー基板２０２、２本のねじり梁２０３，２０４、枠部２０５からなる。枠部２０５は絶縁膜２０９を介して第２の基板２１０（支持基板）に接合され、支持されている。第１の基板２０１と第２の基板２１０はいずれも高精度の微細加工が可能で、ねじり変形しながら往復振動する弾性体として適度な剛性を持ち、かつ、基板自体を電極として用いることができる、低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。そして、ねじり梁２０３，２０４、ミラー基板２０２、枠部２０５（後記固定電極を含む）は同一のシリコン基板を貫通することによって一体成形されている。
【００３７】
ミラー基板２０２は、平面形状が長方形であり、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板２０２のいずれの面も、肉抜きされず、リブ構造ともされないので、その平坦性は高い。このようなミラー基板２０２の表面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面２０６が形成されている。この金属薄膜の表面に、酸化による反射率の低下を防止するためのパッシベーション膜として適当な絶縁膜を形成してもよい。
【００３８】
ミラー基板２０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板２０２と同じ厚さのねじり梁２０３，２０４の一方の端が結合され、ねじり梁２０３，２０４の他方の端は枠部２０５の内縁部に結合されている。ミラー基板２０２は、ねじり梁２０３，２０４をねじり回転軸として振動可能である。なお、ねじり梁２０３，２０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁２０３，２０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。
【００３９】
ミラー基板２０２の短辺側の２つの縁部２０７，２０８は、当該ミラー基板２０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、図１（ｃ）に拡大して示すように櫛歯状に加工されている。ミラー基板２０２の可動電極として作用する縁部２０７，２０８に対向する枠部２０５の部位に、櫛歯状の固定電極２１３，２１４が形成されている。この固定電極２１３，２１４と、ミラー基板２０２の櫛歯状縁部２０７，２０８（可動電極）とは、図１（ｃ）に拡大して示すように、微小のギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００４０】
枠部２０５は、そこに形成された絶縁スリット２１５，２１６により、固定電極２１３、２１４が含まれる領域と、ねじり梁２０３，２０４が結合した領域とに絶縁分離されている。このように絶縁分離された枠部２０５の各領域に、固定電極２１３，２１４への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド２１７と、ねじり梁２０３を介しミラー基板２０２に（その可動電極に）電圧を印加するための、同じく金属薄膜からなる電極パッド２１８がそれぞれ形成されている。
【００４１】
ミラー基板２０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板２０２と垂直方向に延びる壁２１１，２１２が絶縁膜２０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部２１１，２１２の高さは、第２の基板２１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部２１１、２１２は、第２の基板２１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。この壁部２１１，２１２は、ミラー基板２０２の慣性モーメントをできるだけ増加させることなく、ミラー基板２０２の振動時に慣性モーメントによる変形が最も大きい方向、すなわち、ねじり梁２０３，２０４と直交する方向の、ミラー基板２０２の変形を効果的に低減させるために設けられたものである。
【００４２】
なお、ミラー基板２０２の裏面は、その長辺側の縁部に沿って壁部２１１，２１２があるのみで、その表裏面ともに略全面が平坦である。したがって、ミラー基板２０２の裏面にミラー面を形成することも、ミラー基板２０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能である。図示しないが、ミラー基板２０２の裏面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板２０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００４３】
当該振動ミラーの駆動方法を次に説明する。
例えば、電極パッド２１８は接地される。枠部２０５、ねじり梁２０３，２０４、ミラー基板部２０２は低抵抗のシリコン結晶によって一体形成されているため、ミラー基板２０２の可動電極（２０７，２０８）はグランド電位となる。
【００４４】
電極パッド２１７に電圧を印加すると、それと同電位になる固定電極２１３，２１４とミラー基板２０２の可動電極（２０７，２０８）の間に静電引力が働く。この時、加工精度や振動ミラーの傾きなどで両電極間に厚さ方向に微少な位置ずれがあるため、両電極が最短距離となる方向の回転のモーメントが発生し、ミラー基板２０２がねじり梁２０３，２０４を回転軸として、ねじり梁２０２，２０４のねじり剛性に抗して振れ始める。両電極間が最接近する時点で電圧印加を断つと、ミラー基板２０２は慣性モーメントによりさらに振れる。ねじり梁２０３，２０４のねじり剛性と慣性モーメントがつりあう角度までミラー基板２０２が振れた時点で電極パッド２１７に電圧を印加すると、静電引力による回転モーメントと、ねじり梁２０３，２０４の剛性によりミラー基板２０２は逆向きに振れる。固定電極２１３，２１４と可動電極（２０７，２０８）が最接近する時点で電圧印加を断つ。最初はミラー基板２０２の振れ角は小さいが、ミラー基板２０２の振動が開始した後に、電極パッド２１７に印加するパルス電圧の周波数を前記（１）で計算される共振周波数に合わせると、ミラー基板２０２の振れ角は徐々に増大し、ミラー基板２０２はある振れ角で往復振動するようになる。ミラー基板２０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板２０２の振れ角と、電極パッド２１７に印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図２に示す。
【００４５】
このように往復振動しているミラー基板２０２は、その慣性モーメントにより、特にねじり梁２０３，２０４と直交する方向に変形しやすい。この実施例の振動ミラーにおいては、ミラー基板２０２は、壁部２１１，２１２により、ねじり梁２０３，２０４の直交方向の剛性が増加し、ミラー基板２０２の変形、したがってミラー面２０６の変形が効果的に抑えられる。また、壁部２１１，２１２がミラー基板２０２の長辺側の最も離れた位置に配置されることは、ミラー基板２０２の横ぶれを減らし振動の安定化にも寄与する。
【００４６】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面２０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板２０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー面２０２の形成されたミラー基板２０２の平坦性がもともと高いうえに、振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００４７】
この実施例のような振動ミラーを利用する場合、電極パッド２１７，２１８に対する配線や光学系の配置などの制約から、ミラー面２０６が本実施例のようにミラー基板２０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板２０２の裏面側にミラー面が形成されていると好都合がよいこともある。前述のように、この実施例の振動ミラーは、ミラー基板２０２の表裏両面とも平坦であり、どちらの面にも、あるいは表裏両面にも、ミラー面を全面的に形成可能であるため、実装上の自由度が大きい。
【００４８】
なお、この実施例では、壁部２１１，２１２の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示するように、中央部から両端に向かって、すなわちミラー基板２０２の回転軸位置から離れるに従って、高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部２１１，２１２の形状は、ミラー基板２０２の慣性モーメントへの影響を減少させる効果がある。
【００４９】
本発明の振動ミラー製造方法は、絶縁層を介して接合された２枚のシリコン基板の一方のシリコン基板に、ドライエッチングによって少なくともミラー基板を形成する工程と、もう一方の前記シリコン基板に、ドライエッチングによって少なくとも壁部を形成する工程と、前記絶縁層を溶融する工程を含むことを特徴とするが、その一実施例を、図１の振動ミラーの製造を例として説明する。図４は工程説明用の簡略化した断面図である。
【００５０】
工程ａ： 板厚５２５μｍの２枚のシリコン基板３０１，３０２を厚さ５０００Åの熱酸化膜３０３を介して直接接合し、一方のシリコン基板３０１を板厚２００μｍまで、他方のシリコン基板３０２を板厚６０μまで研削、研磨したシリコンウェハを用意した。シリコン基板３０１は支持基板（図１の第２の基板２１０）として用いられ、シリコン基板３０２は振動ミラー本体を形成するデバイス基板（図１の第１の基板２０１）として用いられる。ここで、２枚のシリコン基板２０１，３０２はいずれもそれ自体が電極として用いられことから、０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の基板である。なお、直接接合の方法であるが、シリコン基板３０１，３０２のミラー面研磨された接合面を、十分に洗浄した後、清浄かつ減圧雰囲気中で接触させ５００℃の温度で仮接合し、その後１１００℃の熱処理をすることにより本接合した。ここで、仮接合を減圧中で行なうのは、接合面のボイドの発生を抑えるためである。
【００５１】
工程ｂ： シリコンウェハを熱酸化し、その全面に厚さ１μｍの酸化膜３０４を形成した。
【００５２】
工程ｃ： デバイス基板として用いられるシリコン基板３０２側に形成された酸化膜３０４を、ドライエッチングにより、図１に示したようなミラー基板２０２、ねじり梁２０３，２０４、枠部２０５、枠部の領域絶縁分離用のスリット２１５，２１６の形状にパターニングし、酸化膜マスク３０５を形成した。この際のエッチングマスクとしてはレジストマスクを用いた。
【００５３】
工程ｄ： このパターニングされた酸化膜マスク３０５をマスクとして、デバイス基板であるシリコン基板３０２を、接合面の酸化膜３０３に達するまで高密度プラズマエッチングで貫通した。このとき、界面の酸化膜３０３はシリコンに対して大きなエッチング選択比を持っているため、酸化膜３０３に達したときにエッチングは停止した。
【００５４】
工程ｅ： 支持基板としてのシリコン基板３０１上の酸化膜３０４を、同じくレジストマスクを用いたドライエッチングによりパターンニングすることにより、図１に示すような形状に加工するための酸化膜マスク３０６を形成した。このとき、両面アライナを用いて、デバイス基板側のシリコン基板３０２に形成されたパターンに合わせてレジストマスクを形成した。
【００５５】
工程ｆ： パターンニングされた酸化膜マスク３０６をマスクとして、支持基板であるシリコン基板３０１を接合面の酸化膜３０３に達するまで高密度プラズマエッチングで貫通した。ここでも界面の酸化膜３０３がシリコンに対して大きなエッチング選択比を持っているため、酸化膜３０３に達したときにエッチングが停止した。このエッチングにより、接合部の酸化膜３０３が残っていることと、電極パッド２１７，２１８が未形成であることを除けば、振動ミラーはほぼ完成した状態となった。
【００５６】
工程ｇ： 基板全体をＢＨＦウエットエッチング液にいれることで、酸化膜３０３と、電極パッド形成部位の酸化膜３０５をエッチング除去した。
【００５７】
工程ｈ： 図１の電極パッド２１７，２１８としての金属薄膜３０７と、ミラー面２０６としての金属薄膜３０８を、メタルマスクを用いてスパッタ成膜した。これで、図１に示した振動ミラーが完成した。この例では金属薄膜３０７，３０８としてＡｌをスパッタ法で成膜したが、シリコン基板との十分な密着性と導通が得られれば、Ａｕ等の他の材料も選択可能である。また、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の成膜方法を用いてもよい。
【００５８】
図１に関連して説明したように、ミラー面２０８をミラー基板２０２の裏面又は表裏両面に形成したい場合は、工程ｈの後で、ミラー面としての金属薄膜を成膜すればよい。なお、壁部２１１，２１２をミラー基板２０２と電気的に接続したい場合には、例えば、工程ｈの後で、壁部２１１，２１２とミラー基板２０２又はねじり梁２０３，２０４にまたがる金属薄膜の成膜を行えばよい。
【００５９】
このような本発明の振動ミラー製造方法によれば、図１に示したような本発明の振動ミラーを低コストで製造することができ、また、ミラー基板や梁などの振動ミラーの基本部分や本発明の特徴である壁部の高精度加工が可能である。
【００６０】
［振動ミラーの実施例２］
本発明の振動ミラーの実施例２の構成を図５に示す。図５の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＢ−Ｂ’線概略断面図、（ｃ）は振動ミラーの電極部分の拡大図である。
【００６１】
図５において、４０１は第１の基板であり、これはミラー基板４０２、２本のねじり梁４０３，４０４、枠部４０５からなる。枠部４０５は絶縁膜４０９を介して第２の基板４１０に接合され、支持されている。第１の基板４０１と第２の基板４１０は、いずれも高精度の微細加工が可能で、ねじり変形しながら往復振動する弾性体として適度な剛性を持ち、かつ、基板自体を電極として用いることができる、低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。そして、ねじり梁４０３，４０４、ミラー基板４０２、枠部４０５（後記固定電極を含む）は同一のシリコン基板を貫通することによって一体成形されている。
【００６２】
ミラー基板４０２は、平面形状が長方形であり、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板４０２の表面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面４０６が形成されている。この金属薄膜の表面には、酸化による反射率の低下を防止するためのパッシベーション膜として適当な絶縁膜を形成してもよい。
【００６３】
ミラー基板４０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板４０２と同じ厚さのねじり梁４０３，４０４の一方の端が結合され、ねじり梁４０３，４０４の他方の端は枠部４０５に結合されている。ミラー基板４０２は、ねじり梁４０３，４０４をねじり回転軸として振動可能である。なお、ねじり梁４０３，４０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁４０３，４０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。
【００６４】
ミラー基板４０２の短辺側の２つの縁部４０７，４０８は、当該ミラー基板４０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、図５（ｃ）に拡大して示すように櫛歯状に加工されている。ミラー基板４０２の可動電極として作用する縁部４０７，４０８に対向する枠部４０５の部位に、櫛歯状の固定電極４１７，４１８が形成されている。この固定電極４１７，４１８と、ミラー基板４０２の櫛歯状縁部４０７，４０８（可動電極）とは、図５（ｃ）に拡大して示すように、微小のギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００６５】
枠部４０５は、そこに形成された絶縁スリット４１９，４２０により、固定電極４１７，４１８が含まれる領域と、ねじり梁４０３，４０４が結合した領域とに絶縁分離されている。このように絶縁分離された枠部４０５の各領域に、固定電極４１７，４１８への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド４２１と、ねじり梁４０３，４０４を介しミラー基板４０２に（その可動電極に）電圧を印加するための、同じく金属薄膜からなる電極パッド４２２がそれぞれ形成されている。
【００６６】
ミラー基板２０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板２０２と垂直方向に延びる壁４１１，４１２が絶縁膜４０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部４１１，４１２の高さは、第２の基板４１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部２１１、２１２は、第２の基板２１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。
【００６７】
第１の基板４０１は、絶縁膜４１３を介して第３の基板４１４にも接合、支持されている。この実施例においては、この第３の基板４１４も低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。第３の基板４１４は枠部４０５と略同一の平面形状を有するが、電極パッド４２１，４２２が設けられる部位と固定電極４１７，４１７が形成される部位には、第３の基板４１４及び絶縁膜４１３は存在しない。
【００６８】
この実施例においては、ミラー基板４０２の表面側にも、その長辺側の縁部に、ミラー基板４０２に対し垂直方向に延びる壁４１５，４１６が絶縁膜４１３を介して立設されている。この実施例においては、壁部４１５，４１６の高さは、第３の基板４１４の厚さ相当であり、裏面側の壁部４１１，４１２と同一高さである。この実施例においては、壁部４１５，４１６は、第３の基板４１４と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。
【００６９】
なお、ミラー基板４０２の裏面は、その長辺側の縁部に沿って壁部４１１，４１２があるのみで、その略全面が平坦である。したがって、ミラー基板４０２の裏面にミラー面を形成することも、ミラー基板４０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能である。図示しないが、ミラー基板４０２の裏面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板４０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００７０】
この実施例の振動ミラーの駆動原理は前記実施例１のものと同様であり、例えば電極パッド４２２を接地し、電極パッド４２１に共振周波数に合わせた周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー基板４０２をねじり梁４０３，４０４をねじり回転軸として、ある振れ角で往復振動させることができる。この往復振動の際に、慣性モーメントによるミラー基板４０２の変形が大きな方向、すなわち、ねじり梁４０３，４０４と直交する方向の変形は、ミラー基板４０２の表裏両面に立設された壁部４１１，４１２，４１５，４１６によって、より効果的に抑えられる。壁部４１１，４１２，４１５，４１６がミラー基板４０２の長辺側の最も離れた位置に配置されることは、ミラー基板４０２の横振れを減らし、振動の安定化にも寄与する。さらに、この実施例においては、ミラー基板４０２の表裏両面側に壁部２１１，２１２と壁部４１５，４１６が対称的に設けられるため、壁部を含むミラー基板４０２の重心と、その回転中心軸とのずれを十分に小さくすることができ、このこともミラー基板４０２の振動の安定化に大きく寄与する。
【００７１】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面４０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板４０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー基板４０２は肉抜きされず、リブ構造でもないため、その平坦性が高く、従ってミラー面４０６の平坦性も高く、しかも振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００７２】
前記実施例１で言及したごとく、この実施例のような振動ミラーを利用する場合、ミラー面４０６がミラー基板４０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板４０２の裏面側に形成されていると好都合がよいこともある。この実施例の振動ミラーは、前述のように、ミラー基板４０２の表裏どちらの面にも、表裏両面にもミラー面を全面的に形成可能であるため実装上の自由度が大きい。
【００７３】
なお、この実施例では、壁部４１１，４１２，４１５，４１６の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示したような、中央部から両端に向かって、すなわちミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って、高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部４１１，４１２，４１５，４１６の形状は、ミラー基板４０２への慣性モーメントの影響を減少させる効果がある。
【００７４】
この実施例の振動ミラーの製造方法の一例を簡単に説明する。これは本発明の振動ミラー製造方法の一実施例でもある。
【００７５】
第１の基板４０１、第２の基板４１０、第３の基板４１４に対応する３枚のシリコン基板を、絶縁膜４０９，４１３に対応する熱酸化膜を介して直接接合し、表面を研削研磨したシリコンウェハを用意し、これを熱酸化して全面に酸化膜を形成する。なお、少なくとも第２の基板４１０に対応するシリコン基板としては、例えば０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の基板が用いられる。
【００７６】
図４の工程ｅ，ｆ，ｇと同様の工程によって、第３の基板４１４に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状の第３の基板４１４及び壁部４１５，４１６を形成し、また、絶縁膜４１３に対応する酸化膜の露出した部位を除去する。このような工程によれば、壁部４１５，４１６の高精度の加工が可能である。
【００７７】
次に、図４の工程ｂ，ｃ，ｄと同様の工程によって、第１の基板４０１に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状のミラー基板４０２（櫛歯状可動電極を含む）、ねじり梁４０３，４０４、枠部４０５（固定電極４１７，４１８及びスリット４１９，４２０を含む）を形成する。
【００７８】
次に、図４の工程ｅ，ｆ，ｇと同様の工程によって、第２の基板４１０に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状の第２の基板４１０及び壁部４１１，４１２を形成し、絶縁膜４０９に対応する酸化膜の露出部を除去する。このような工程によれば、壁部４１１，４１２を高精度に加工可能である。
【００７９】
最後に、図４の工程ｈと同様の工程によって、電極パッド４２１，４２２及びミラー面４０６としての金属薄膜の成膜を行い、振動ミラーを完成する。
【００８０】
［振動ミラーの実施例３］
本発明の振動ミラーの実施例３の構成を図６に示す。図６の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＣ−Ｃ’線概略断面図である。
【００８１】
図６において、５０１は第１の基板であり、その裏面側に絶縁膜５０９を介して第２の基板５１０と接合され支持されている。これら基板５０１，５１０の材料としては、例えば０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の単結晶シリコンが用いられる。
【００８２】
第１の基板５０１は、前記実施例１の第１の基板２０１と同様なミラー基板５０２、２本のねじり梁５０３，５０４、枠部５０５からなる。ミラー基板５０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板５０２と同じ厚さのねじり梁５０３，５０４の一方の端が結合され、ねじり梁５０３，５０４の他方の端は枠部５０５に結合されている。ミラー基板５０２は、ねじり梁５０３，５０４をねじり回転軸として振動可能である。ねじり梁５０３，５０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁５０３，５０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。ミラー基板５０２は、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板５０２の裏面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面５０６が形成されている。
【００８３】
ミラー基板５０２の短辺側の２つの縁部５０７，５０８は、当該ミラー基板５０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、櫛歯形状とされている。ミラー基板５０２の可動電極として作用する縁部５０７，５０８に対向する枠部５０５の部位に、櫛歯状の固定電極５２１，５２２が形成されている。この固定電極５２１，５２２と、ミラー基板５０２の櫛歯状縁部５０７，５０８（可動電極）とは、前記実施例１の場合と同様に、微小ギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００８４】
枠部５０５は、固定電極５２１，５２２が含まれる領域と、ねじり梁５０３，５０４が結合した領域とに絶縁スリットにより絶縁分離されているが、この絶縁スリットは図面簡略化のために図６中に示されていない。このように絶縁分離された枠部５０５の各領域には、固定電極５２１，５２２への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド５２３，５２４と、ねじり梁５０３，５０４を通じミラー基板５０２に（その可動電極に）電圧を印加するための金属薄膜からなる電極パッド５２５，２６がそれぞれ形成されている。これら電極パッドの部位の絶縁膜５０９は除去されていることは当然である。
【００８５】
また、ミラー基板５０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板５０２に対し垂直方向に延びる壁部５１１，５１２が絶縁膜５０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部５１１，５１２の高さは、第２の基板５１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部５１１，５１２は、第２の基板５１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。この壁部５１１，５１２は、ミラー基板５０２の慣性モーメントをできるだけ増加させることなく、ミラー基板５０２の振動時に慣性モーメントによる変形が最も大きな、ねじり梁２０３，２０４と直交する方向の、ミラー基板２０２の変形を効果的に低減させるために設けられたものである。なお、この実施例においては、壁部５１１，５１２はミラー基板５０２と電気的に接続される。この電気的接続のために、図６には図示されていないが、壁部５１１，５１２とミラー基板５０２の両方に接触した金属薄膜が形成される。ミラー面５０２としての金属薄膜は、通常、ミラー基板５０２上に直に形成されるため、ミラー面５０２としての金属薄膜と上記電気的接続のための金属薄膜は同時に形成可能である。
【００８６】
なお、ミラー基板５０２の表面側にミラー面を形成することも、ミラー基板５０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能であり、このことは前述のように振動ミラーの実装の自由度を向上させる効果がある。図示しないが、ミラー基板５０２の表面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板５０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００８７】
第２の基板５１０は、ねじり梁５０３，５０４及びミラー基板５０２を境界に、絶縁分離された４つの領域５１３，５１４，５１５，５１６に分割されている。これら領域５１３，５１４，５１５，５１６は壁部５１１，５１２に対する電極として働くもので、それぞれの内側面は壁部５１１，５１２の側面に近接対向している。各領域５１３，５１４，５１５，５１６上に、それに電圧を印加するための金属薄膜からなる電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０が形成されている。壁部５１１，５１２はミラー基板５０２に電気的に接続されているため、ミラー基板５０２用の電極パッド５２５，５２６を壁部５１１，５１２用の電極パッドと兼用できるので、壁部５１１，５１２のために独立した配線及び電極パッドを設ける必要がない。
【００８８】
このように、壁部５１１，５１２に対向させて電極が配設されたことは、前記実施例１，２には無い特徴的な構成である。この特徴的な構成は、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させるとともに、ミラー基板５０２に両側から静電引力を作用させることによりミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００８９】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は次の通りである。例えば、ミラー基板側の電極パッド５２５，５２６を接地し、固定電極側の電極パッド５２３，５２４に共振周波数に一致する周波数のパルス電圧に印加することにより、ミラー基板５０２を往復振動させることは前記各実施例と同様である。この実施例の振動ミラーでは、さらに、壁部５１１，５１２と、それに対向した電極としての第２基板領域５１３，５１４，５１５，５１６によって、ミラー基板５０２の振動を助勢する静電トルクを発生させるために、電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０にもパルス電圧が印加される。
【００９０】
ミラー基板５０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板５０２の振れ角と、各電極パッドに印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図７に示す。図７において、（ａ）はミラー基板５０２の振れ角を示し、（ｂ）は固定電極用の電極パッド５２３，５２４に印加されるパルス電圧を示す。（ｃ）は電極パッド５１７，５１９に印加されるパルス電圧を示し、（ｄ）は電極パッド５１８，５２０に印加されるパルス電圧を示す。壁部５１１，５１２はミラー基板５０２の一方の面側に立設されているため、ミラー基板５０２の振れる方向によって、壁部５１１，５１２と電極としての領域５１３，５１４，５１５，５１６との間の静電引力がミラー基板５０２の振動を助勢するように作用する振れ角度範囲に差があるため、それらの電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０に印加されるパルス電圧の立ち下がりタイミングは、図７の（ｃ）又は（ｄ）のようにミラー基板５０２の振れ方向によって異なったものとなる。
【００９１】
このように、この実施例においては、壁部５１１，５１２は、ミラー基板６０２の振動時の変形を効果的に抑える働きをするほか、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させる働きをする。さらに、壁部５１１，５１２は、ミラー基板５０２にその両側から静電引力を作用させることにより、ミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００９２】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面５０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板５０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー基板５０２は肉抜きされず、リブ構造でもないため、その平坦性が高く、従ってミラー面５０６の平坦性も高く、しかも振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００９３】
前記実施例１で言及したごとく、この実施例のような振動ミラーを利用する場合、ミラー面５０６がミラー基板５０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板５０２の裏面側に形成されていると好都合がよいこともある。この実施例の振動ミラーは、前述のように、ミラー基板５０２の表裏どちらの面にも、表裏両面にもミラー面を全面的に形成可能であるため実装上の自由度が大きい。なお、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【００９４】
また、この実施例では、壁部５１１，５１２の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部５１１，５１２の形状は、ミラー基板５０２の慣性モーメントへの影響を少なくする効果がある。ただし、壁部５１１，５１２の形状に応じて、壁部５１１，５１２により発生する静電トルクの強さが若干変化し、また、電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０に印加するパルス電圧とミラー基板５０２の振動との位相関係が図７に示したものとは若干異なったものになる。
【００９５】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかであるので説明しないが、壁部５１１，５１２とそれに対する電極（領域５１３，５１４，５１５，５１６）は同じシリコン基板の加工により形成できるため、その加工精度を十分に高くすることができる。
【００９６】
［振動ミラーの実施例４］
本発明の振動ミラーの実施例４の構成を図８に示す。図８の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＤ−Ｄ’線概略断面図である。
【００９７】
この実施例の振動ミラーは、前記実施例３のものと一部構成が相違するのみである。その構成上の相違とは、第２の基板５１０が、ねじり梁５０３，５０４に近い側の４つの領域６１３，６１４，６１５，６１６と、ねじり梁５０３，５０４から離れた側の４つの領域６１７，６１８，６１９，６２０とに絶縁分離されており、これら各領域に電圧を印加するための電極パッド６２１，６２２，６２３，６２４，６２５，６２６，６２７，６２８が形成されていることである。６３０，６３１，６３２，６３４は絶縁分離のための絶縁スリットである。絶縁分離された８つの領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０は、壁部５１１，５１２を静電的に駆動するための電極として作用するもので、それぞれの内側面は壁部５１１，５１２の側面に近接対向している。
【００９８】
このような特徴的な構成は、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させるとともに、ミラー基板５０２に両側から静電引力を作用させることによりミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００９９】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は次の通りである。例えば、ミラー基板側の電極パッド５２５，５２６を接地し、固定電極側の電極パッド５２３，５２４に共振周波数に一致する周波数のパルス電圧に印加することにより、ミラー基板５０２を往復振動させることは前記各実施例と同様である。この実施例の振動ミラーでは、さらに、壁部５１１，５１２と、それに対向した電極としての第２基板領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０によって、ミラー基板５０２の振動を助勢する静電トルクを発生させるために、電極パッド６２１，６２２，６２３，６２４，６２５，６２６，６２７，６２８にもパルス電圧が印加される。
【０１００】
ミラー基板５０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板５０２の振れ角と、各電極パッドに印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図９に示す。図９において、（ａ）はミラー基板５０２の振れ角を示し、（ｂ）は固定電極用の電極パッド５２３，５２４に印加されるパルス電圧を示す。（ｃ）は電極パッド６２５，６２７に印加されるパルス電圧を示し、（ｄ）は電極パッド６２１，６２３に印加されるパルス電圧を示す。（ｅ）は電極パッド６２６，６２８に印加されるパルス電圧を示し、（ｆ）は電極パッド６２２，６２４に印加されるパルス電圧を示す。壁部５１１，５１２のねじり梁５０３，５０４から遠い部分と近い部分とでは、対向した電極（領域６１３〜６２０）との間の静電引力がミラー基板５０２の振動を助勢するように作用する振れ角度範囲に差があるため、（ｃ）と（ｄ）に示すパルス電圧、（ｅ）と（ｆ）のパルス電圧は、その立ち下がりのタイミングが異なったものとなる。
【０１０１】
このように、この実施例においては、壁部５１１，５１２に近接対向させた第２基板領域にパルス電圧を印加することにより、前記実施例３と同様にミラー基板６０２を振動させるための静電トルクを増大させる働きをするとともに、ミラー基板５０２にその両側から静電引力を作用させることにより、ミラー基板５０２の横振れを効果的に抑え、その振動の安定化に寄与する。さらに、この実施例では、第２の基板５１０が前述のように８つの領域に分割され、それらに独立に電圧パルスが印加される構成であるので、壁部５１１，５１２のねじり梁５０３，５０４に近い部分と遠い部分とに作用させる静電引力を独立に制御できるため、ミラー基板５０２の振れ角の制御性がよい。
【０１０２】
前記実施例３と同様、この実施例の振動ミラーは、ミラー面５０６の平坦性も高く、振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。また、ミラー面５０６をミラー基板５０２の逆の面に形成することも、両面に形成することも可能であり、実装上の自由度も高い。また、壁部５１１，５１２を例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。なお、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【０１０３】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかであるので、その説明を省略する。
【０１０４】
［振動ミラーの実施例５］
本発明の振動ミラーの実施例５の構成を図１０に示す。図１０の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＥ−Ｅ’線概略断面図である。
【０１０５】
この実施例の振動ミラーは、前記実施例３のものと一部構成が相違するのみである。その構成上の相違とは、壁部５１１，５１２の底面と連続した同一材料の配線部７０１，７０２が、ねじり梁５０３，５０４に沿って枠部５０５まで引き出され、枠部５０５上で電極パッド７１３，７１４が形成されていることである。壁部５１１，５２２と配線部７０１，７０２は、絶縁膜５０９によって、ねじり梁５０３，５０４及びミラー基板５０２から絶縁されている。なお、ミラー基板５０２への電圧印加用の電極パッド５２５，５２６は、電極パッド７１３，７１４の横位置に移動されている。
【０１０６】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は前記実施例３と同様であるが、壁部５１１，５１２はミラー基板５０２から絶縁され、その電極パッド７１３，７１４が設けられているので、壁部５１１，５１２の電位を任意に制御することができる。したがって、例えば、壁部とその電極との間の静電引力がミラー基板の振動を助勢するように作用する期間には壁部を接地電位とし、壁部とその電極との間の静電斥力がミラー基板の振動を助勢するように作用する期間には壁部をプラス電位に切り替えるなどの方法により、壁部とその電極の間の静電力を、より広い振れ角範囲においてミラー基板の振動に利用することができる。このような静電引力と静電斥力の両方を利用する場合においても、それら静電力はミラー基板に対し両側から均等に作用するため、より広い振れ角範囲でミラー基板の横振れを効果的に抑制することができる。なお、電極パッド７１３，７１４を電極パッド５２５，５２６と接続することにより、壁５１１，５１２をミラー基板５０２と同電位にすることも可能である。
【０１０７】
また、壁部５１１，５１２の配線部７０１，７０２がねじり梁部５０３，５０４に沿って壁部５０５に引き出されているため、振動ミラーの全体構造及び製造プロセスを複雑化することなく、壁部５１１，５１２用の電極パッド７１３，７１４を他の電極パッドと同じ面側に容易に設けることができる。
【０１０８】
なお、この実施例においても、ミラー面５０６をミラー基板５０２の逆の面に形成することも、両面に形成することも可能であり、そのような態様も本発明に包含される。また、壁部５１１，５１２を、例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。ただし、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【０１０９】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかである。なお、図４の工程ｅで作成される酸化マスクを、配線部７０１，７０２を残すようにパターンニングする必要がある。
【０１１０】
［振動ミラーの他の実施例］
前記実施例３，４，５の振動ミラーにおいては、ミラー基板の片面側にのみ壁部が形成されているが、ミラー基板の表裏両面側に壁部を対象に立設し、それら壁部に対する電極としての領域をミラー基板の両面側に設けた構成とすることも可能であり、そのような振動ミラーも本発明に包含される。
【０１１１】
図１１は、そのような振動ミラーの一例を示す模式的な斜視図である。この例は、前記実施例４の振動ミラーの第１の基板５０１に絶縁膜を介して接合された第３の基板５１０Ａを加工することにより、壁部５１１，５１２に対応する壁部５１１Ａ，５１２Ａと、それらに対する電極として、領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０に対応する絶縁分離された８つの領域６１３Ａ，６１４Ａ，６１５Ａ，６１６Ａ，６１７Ａ，６１８Ａ，６１９Ａ，６２０Ａを形成し、それら領域に電極パッドを設けた如き構成である。枠部５０５とミラー基板用の電極パッド５２５，５２６に相当する部分は図示されていない。なお、この振動ミラーの駆動方法は、前記実施例４の場合と同様でよいことは明らかである。
【０１１２】
前記実施例３又は５についても同様の変形構成が可能であり、そのような構成の振動ミラーも本発明に包含される。
【０１１３】
この例のように、壁部と、それに対する電極部をミラー基板の両面側に対称的に設けると、ミラー基板の変形をより効果的に抑えることができるとともに、ミラー基板の重心とその振動軸とのずれを極めて小さくし振動を安定化することができる。また、壁部とその電極により生じる静電トルクが増大し、さらに、ミラー基板に両側より静電引力を作用させることによるミラー基板の横揺れ防止効果も向上する。
【０１１４】
なお、このような振動ミラーは、前記実施例２と同様の方法で製造可能であることは明らかであるので、その説明は省略する。
【０１１５】
以上に説明したような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手段として最適である。次に、そのような画像形成装置について説明する。
［画像形成装置と光書込装置の実施例］
図１２は本発明による画像形成装置と光書込装置の実施例の模式的構成図である。
【０１１６】
図１２において、８０１は光書込装置、８０２は光書込装置８０１の被走査面（像担持体）を提供する感光体ドラムである。光書込装置８０１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８０２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８０２は、矢印８０３方向に回転駆動され、帯電部８０４で帯電された表面に光書込装置８０１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８０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部８０６で記録紙８０８に転写される。転写されたトナー像は定着部８０７によって記録紙８０８に定着される。感光体ドラム８０２の転写部８０６を通過した表面部分はクリーニング部８０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム８０２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。
【０１１７】
光書込装置８０１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を発する光源部８２０と、前述したような本発明の振動ミラー８２１と、この振動ミラー８２１のミラー基板のミラー面に光源部８２０からのレーザビームを結像させるための結像光学系８２２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８０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系８２３から構成される。振動ミラー８２１は、その駆動のための集積回路８２４とともに回路基板８２５に実装された形で光書込装置８０１に組み込まれる。なお、振動ミラー８２１として、ミラー基板に設けられた壁部に対向する電極を有する構成のものが用いられる場合には、その電極も集積回路８２４により駆動される。
【０１１８】
本発明による振動ミラー８２１は、前述のように振動の安定性及びビーム形状の安定性が優れるため、光書込装置８０１は感光体ドラム８０２に高品質の光書込みが可能であり、したがってこの画像形成装置は高品質の画像形成が可能である。また、本発明の振動ミラー８２１は、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８２１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８２１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８２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置８０１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。
【０１１９】
なお、記録紙８０８の搬送機構、感光体ドラム８０２の駆動機構、現像部８０５、転写部８０６などの制御手段、光源部８２０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。
【０１２０】
［光走査モジュールの実施例］
図１３は、本発明の光走査モジュールの一実施例を説明するための概略分解斜視図である。この光走査モジュールは、前述したような本発明の振動ミラー９００を容器に収容し、容器内を減圧状態に封止したものである。振動ミラー９００のミラー基板の振動空間を減圧状態とすることで、ミラー基板９００の振動負荷が減るため、低い駆動電圧でミラー基板を大きな振れ角で振動させることができ、またその振動を安定化することができる。
【０１２１】
容器はカバー９０１と支持基体９０３とからなる。カバー９０１は、光ビームを透過させるための透明ガラス等からなる窓９０２を有する。
【０１２２】
この実施例では、光ビームの偏向角度を増大させるために、振動ミラー９００のミラー面９００ａに光ビームを多重反射させる手段として２つの反射素子９０４，９０５が組み込まれ、これが光ビームの通過間隙を挟んで互いに対向した状態で振動ミラー９００の枠部９００ｂに接合される。この実施例では、反射素子９０４は振動ミラー９００の枠部９００ｂとの接合面に対し約２６°傾いた反射面９０４ａを有し、振動ミラー９０５は振動ミラー９００の枠部との接合面に対し約９゜傾いた反射面９０５ａを有する。なお、多重反射のための反射素子９０４，９０５が含まれない構成の光走査モジュールも本発明に包含される。
【０１２３】
支持基体９０３は、底板部９０６と中央に有底の穴部９０７を有する台座部９０８とを例えばＦｅ等の焼結金属等で一体成形してなるものである。この支持基体９０３には、その上下に貫通する端子９０９が、不図示の絶縁材料を介して固定されている。
【０１２４】
振動ミラー９００は、その枠部９００ｂが台座部９０３に接合されて保持されるが、この状態で穴部９０７は振動ミラー９００のミラー基板の振動のための空間を提供する。振動ミラー９００の枠部９００ｂに形成された電極パッドは、ワイヤーボンディングにより対応した端子９０７と結線される。カバー９０１が支持基体９０３の台座部９０８の外周部に装着され、減圧状態で気密に封止されることにより、この光走査モジュールの組立が完了する。
【０１２５】
この光走査モジュールを回路基板に実装する場合には、支持基体９０３の底板部９０６の底面を回路基板に突き当て、端子９０９の下端を回路基板のスルーホールに挿入し、それを回路基板のパターンに半田づけすることによって、電気的接続及び機械的固定を行う。
【０１２６】
図１４は、振動ミラー９００のミラー面９００ａと反射素子９０４，９０５の反射面９０４ａ，９０５ａによる光ビームの多重反射の様子を示す模式図である。光ビームは、ミラー基板の回転軸を含み実装面と垂直な面内（垂直走査断面内）を、実装面の法線に対して例えば約２０°の入射角度で、窓９０２を透過し振動ミラー９００のミラー面９００ａに入射する。ミラー面９００ａで反射された光ビームは反射面９０４ａによってミラー面９００ａへ反射され、その反射光ビームは反射面９０５ａによってミラー面９００ａへ反射される。ミラー面９００ａと反射面９０５ａとの間で垂直走査断面内の位置を移動しながら反射を繰り返し（この例では３回の繰り返し）、最終的に、入射光線と約４０°の角度、すなわち実装面の法線に対して入射光線と反対側に２０°の角度で反射光ビームが窓９０２より射出する。
【０１２７】
このような光ビームの多重反射を行わせる構成によれば、振動ミラー９００のミラー基板の振れ角より遙かに大きな光ビームの偏向角度（走査角度）が得られるため、広範囲の光走査が可能となる。より具体的に述べれば、ミラー面９００ａが振動によって傾くと、光ビームは回転軸と垂直方向に多重反射され、光ビームの反射角度は反射される度に増加していく。ここで、ミラー基板のミラー面９００ａでの総反射回数をＮ、ミラー基板の振れ角をαとすると、射出される光ビームの角度である走査角θは、２Ｎαであり、反射する回数が多いほど大きくなる。この例の場合、Ｎ＝５であるので、α＝±５°ならばθ＝５０°となる。本発明の振動ミラー９００はミラー基板の振動時の変形が少ないため、射出される光ビームの径も安定である。
【０１２８】
［画像形成装置及び光書込装置の他の実施例］
前述したような本発明の光走査モジュールを用いた光書込装置と、それが用いられた画像形成装置の実施例を説明する。図１５は画像形成装置の概略構成図である。図１６は光書込装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【０１２９】
図１５において、３０４１は像担持体（被走査面）としての感光体ドラムである。感光体ドラム３０４１の周囲には、その表面を高圧に帯電する帯電チャージャー３０４２、光書込装置３０４０、この光書込装置３０４０により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ３０４３、現像ローラ３０４３にトナーを供給するトナーカートリッジ３０４４、感光体ドラム３０４１に残ったトナーを掻き取り回収するクリーニングケース３０４５が配置される。記録紙は給紙トレイ３０４６から給紙コロ３０４７により供給され、レジストローラ対３０４８により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、感光体ドラム３０４１を通過する際に転写チャージャ３０４９によってトナー像を転写され、定着ローラ３０５０で定着されてから排紙ローラ３０５１により排紙トレイ３０５２に排出される。
【０１３０】
図１６において、３０３１は図１３及び図１４に示した本発明の光走査モジュールである。この実施例の光書込装置３０４０においては、半導体レーザの駆動回路と振動ミラーの駆動回路とが実装された回路基板３０３２上に、レーザ光の走査方向に合わせて３個の光走査モジュール３０３１が配列されている。本発明の光走査モジュール３０３１は、ミラー面に光ビームを多重反射させるため光ビームの偏向角度（走査角）が広いため、比較的少ない個数の光走査モジュール３０３１を用いて、走査幅の大きな光書込装置３０４０を実現可能である。また、本発明の光走査モジュール３０３１のビーム形状は安定であるため、光書込装置３０４０によれば高品質の光書込み、すなわち静電潜像の形成が可能であり、したがって当該画像形成装置によれば高品質な画像形成が可能である。
【０１３１】
各光走査モジュール３０３１の光ビームの走査開始側には、不図示のセンサーが回路基板３０３２上に配置されている。各光走査モジュール３０３１に対応して、半導体レーザ３０３３と、カップリングレンズ３０３４、第１レンズ３０３５及び第２レンズ３０３６からなる光学系を具備する。第１レンズ３０３５及び第２レンズ３０３６は、光走査モジュール３０３１内の振動ミラーのミラー基板の回転軸を含む垂直走査断面内で各々光軸が一致し、かつレーザ光が走査する面に対して各レンズの側面が平行になるように、ハウジング内に配置され固定される。
【０１３２】
半導体レーザ３０３３は、発光源とモニタ用フォトダイオードが組み込まれている汎用の素子であり、そのリード端子は不図示のフレキシブルケーブルにより回路基板３０３２に結線されている。半導体レーザ３０３３から射出したレーザ光は、第１面が軸対称の非球面、第２面が垂直走査方向に曲率を有するシリンダ面であるカップリングレンズ３０３４によって、レーザ光の走査方向には略平行光束に、レーザ光の走査方向と垂直な方向には振動ミラーのミラー面で集束するような集束光束になる。レーザ光は、入射ミラーを介して光走査モジュールに入射し、振動ミラーによって偏向、走査されて射出される。射出されたレーザ光は、上述の走査光学系により感光体ドラム３０４１の表面に結像され、静電潜像が記録される。第２レンズ３０３６の直前には同期ミラーが配備され、走査開始側の光ビームを前記センサーへ反射し、この前記センサーにおいて振動ミラーのミラー面の角度変位を検出して同期信号を発生する。この同期信号に基づき、時間とともに周波数が一回の走査内で変化するパルス列に画素データを乗せた変調信号が半導体レーザ駆動回路により各半導体レーザ３０３３に与えられる。
【０１３３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はそれら実施例の構成のみに限定されるものではなく、様々な変形が許されるものである。
【０１３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下のような効果を得られる。
（１）請求項１の発明によれば、ねじり梁支持型振動ミラーにおいて、その実装上の自由度を制限することなく、壁部によって、ミラー基板の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化することができ、また、ミラー基板の横ぶれを減らし振動を安定化することができる。
（２）請求項２の発明によれば、壁部によって、ミラー基板の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化することができ、また、ミラー基板の横ぶれを減らし振動を安定化することができる。さらに、壁部をミラー基板の駆動に利用し、ミラー基板の振れ角を増大させることができるとともに、ミラー基板にその両側から静電引力を作用させることによりミラー基板の横振れを抑え、その振動をさらに安定化することができる。
（３）請求項３の発明によれば、振動ミラーの実装上の自由度を向上させることができる。
（４）請求項４の発明によれば、壁部のねじり梁に近い部分と遠い部分とに作用させる静電引力を独立して制御できるため、ミラー基板の振れ角の制御性が向上する。
（５）請求項５の発明によれば、壁部のための配線部や電極パッドを別に設ける必要がなくなる。
（６）請求項６の発明によれば、壁部の電位を任意に制御することができる。したがって、例えばミラー基板の振動中に壁部の電位を適宜変化させることにより、壁部とその電極との間の静電力をより広い振れ角範囲でミラー基板の振動及び横振れ抑制に利用することができる。
（７）請求項７の発明によれば、振動ミラーの全体構造及び製造プロセスを複雑化することなく、壁部のための電極パッドを容易に設けることができる。
（８）請求項８の発明によれば、ミラー基板の振動時の変形をより効果的に減らすことができるとともに、壁部を含むミラー基板の重心とその回転軸とのずれを小さくしミラー基板の振動をさらに安定化することができる。
（９）請求項９の発明によれば、壁部を設けることによるミラー基板の慣性モーメントへの影響を減らすことができる。
（１０）請求項１０の発明によれば、低コストで壁部の加工精度を高めることができる。
（１１）請求項１１の発明によれば、低コストで壁部及びその電極の加工精度を高めることができる。
（１２）請求項１２の発明によれば、上に述べたような長所を持つ振動ミラーを低コストで製造することができ、また、ミラー基板や梁などの振動ミラーの基本部分や壁部の加工精度を高めることができる。
（１３）請求項１３及び１４の発明によれば、低い駆動電圧で振動ミラーのミラー基板を大きな振れ角で振動させることができ、また、その振動を安定化することができる。請求項１４の発明によれば、振動ミラーのミラー基板の振れ角より遙かに大きな光ビームの偏向角度（走査角度）を得られる。したがって、ミラー基板の駆動電圧の一層の低電圧化も可能になる。
（１４）請求項１５及び１６の発明によれば、高品質な光書込みが可能で、消費電力及び発熱量が少なく、静粛性に優れ、かつ小型軽量の光書込装置を実現できる。
（１５）請求項１７の発明によれば、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を実現できるとともに、画像形成装置の消費電力、発熱量を減らし、静粛性を改善し、また画像形成装置を小型化、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ミラーの実施例１の構成を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【図２】実施例１の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図３】ミラー基板に設けられる壁部の形状を説明するための図である。
【図４】実施例１の振動ミラーの製造工程を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の振動ミラーの実施例２の構成を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【図６】本発明の振動ミラーの実施例３の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図７】実施例３の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧及び壁部の電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図８】本発明の振動ミラーの実施例４の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図９】実施例４の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧及び壁部の電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図１０】本発明の振動ミラーの実施例５の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図１１】本発明の振動ミラーの他の実施例を説明するための模式的斜視図である。
【図１２】本発明の画像形成装置及び光書込装置の一実施例の概略構成図である。
【図１３】本発明の光走査モジュールの一実施例を説明するための概略分解斜視図である。
【図１４】ミラー面での光ビームの多重反射を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の画像形成装置の他の実施例の概略構成図である。
【図１６】本発明の光書込装置の他の実施例を説明するための概略斜視図及び概略断面図である。
【図１７】ねじり梁支持型振動ミラーの基本構造の一例を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【符号の説明】
２０２ ミラー基板
２０３，２０４ ねじり梁
２０５ 枠部
２０６ ミラー面
２１１，２１２ 壁部
２１３，２１４ ミラー基板駆動電極（固定電極）
４０２ ミラー基板
４０３，４０４ ねじり梁
４０５ 枠部
４０６ ミラー面
４１１，４１２，４１５，４１６ 壁部
４１７，４１８ ミラー基板駆動電極（固定電極）
５０２ ミラー基板
５０３，５０４ ねじり梁
５０５ 枠部
５０６ ミラー面
５１１，５１２ 壁部
５１３，５１４，５１５，５１６ 壁部に対向した電極領域
５２１，５２２ ミラー基板駆動電極（固定電極）
６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０ 壁部に対向した電極領域
７０１，７０２ 壁部の配線部
８０１ 光書込装置
８２１ 振動ミラー
８０２ 感光体ドラム
８０５ 現像部
８０６ 転写部
９０１ カバー
９０３ 支持基体
９００ 振動ミラー
９００ａ ミラー面
９０４，９０５ 反射素子
３０４０ 光書込装置
３０４１ 感光体ドラム
３０４３ 現像ローラ
３０４９ 転写チャージャ
３０３１ 光走査モジュール
３０３３ 半導体レーザ
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシンニング技術を応用した微小光学デバイスに係り、より詳細には、２本のねじり梁で支持された微小なミラーを、そのねじり梁を回転軸として往復振動させるタイプの振動ミラーと、それを用いた光走査モジュール、光書込装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の振動ミラーは、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置の光書込系や、バーコードリーダー、スキャナー等の読取系への応用が有望視されている。
【０００３】
非特許文献１に記載されているこの種の振動ミラー（光走査装置）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引力で、２本の梁をねじり回転軸として往復振動させる。この振動ミラーは、モーターによりポリゴンミラーを回転させる構成の光走査装置と比較し、構造が簡単であり、半導体プロセスでの一括形成が可能であるため、小型化が容易で製造コストも低い。また、ポリゴンミラーは複数のミラー面を利用するためミラー面毎の精度のばらつきの問題があるが、ミラー面が１つの振動ミラーには、そのような問題はない。さらに振動ミラーは、往復走査による高速走査に容易に対応できる。
【０００４】
また、非特許文献２及び非特許文献３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振動ミラーが記載されている。これらの振動ミラーは、板厚２０μｍの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によっとてミラー基板を駆動するもので、両電極は同一部位に形成されている。ミラー基板の振動の起動に必要な、ねじり回転軸に対する初期モーメントを得るために、非特許文献２の振動ミラーでは、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、非特許文献３の振動ミラーでは、駆動電極に直交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】
また、ミラー基板の振れ角を大きくとりつつミラー基板の剛性を維持するために、ミラー基板の裏面を肉抜きし凹部を形成した振動ミラーが特許文献１に、ミラー基板の裏面をリブ構造にした振動ミラーが本出願人の特許出願に係る特許文献２に、それぞれ記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献２】
米国特許出願公開第２００３／００５３１５６Ａ１号明細書
【非特許文献１】
Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ， ”Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｏｒｔｉｏｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｉｒｒｏｒ”，
ＩＢＭ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ２４， １９８０，ｐｐ．６３１−６３７
【非特許文献２】
Ｈａｒａｌｄ Ｓｃｈｅｎｋ，”Ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ Ｅｘｃｉｔｅｄ ２Ｄ−Ｍｉｃｒｏ− Ｓｃａｎｎｉｎｇ−Ｍｉｒｒｏｒ ｗｉｔｈ ａｎ Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”， Ｔｈｅ １３ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ＭＥＭＳ ２０００，２０００， ｐｐ．４７３−４７８
【非特許文献３】
Ｈａｒａｌｄ Ｓｃｈｅｎｋ，”Ａ Ｎｅｗ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ”， Ｔｈｅ １９９９ ＡＳＭＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，１９９９， ｐｐ．３３３−３３８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１７に、静電引力で駆動される、ねじり梁支持型の振動ミラーの基本構造の一例を示す。ここに示す基本構造は、後述の本発明の実施の形態に係る振動ミラーの典型的な基本構造でもある。
【０００８】
図１７において、（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）はＦ−Ｆ’線概略断面図、（ｃ）は電極部分の拡大図である。
【０００９】
図１７において、ミラー基板１０１は、それを取り囲むフレーム１０８に、２本のねじり梁１０２により支持され、ねじり梁１０２をねじり回転軸としてミラー基板１０１は往復振動が可能である。ミラー基板１０１の一面にはミラー面１０３が反射率の高い金属膜により形成されている。ミラー基板１０１のねじり梁１０２から最もはなれた側の端部１０４，１０５に対抗するフレーム１０８の部位に、ミラー基板１０１を駆動するための駆動電極（固定電極）１０６，１０７が形成されている。ここに示す例では、ミラー基板１０１の端部１０４，１０５と駆動電極１０６，１０７は、図１７（ｃ）に示すように櫛歯形状とされ、互いに微小なギャップを隔てて噛み合うごとく対向している。フレーム１０８は、絶縁スリット１０９によって、ミラー基板１０１と同電位の領域と駆動電極１０６，１０７と同電位の領域とに絶縁分離されている。絶縁分離されたそれぞれの領域には、ミラー基板１０１と駆動電極１０６，１０７に電圧を印加するための、金属薄膜からなる電極パッド１１０，１１１が形成されている。フレーム１０８は、その下面側に絶縁膜を介して接合された支持基板１１２によって支持されている。
【００１０】
かかる構成において、ミラー基板１０１とねじり梁１０２の材質、形状、寸法で決まってくる構造体の共振周波数と同じ周波数のパルス電圧を電極パッド１１０，１１１間に印加することにより、低いエネルギーで、ミラー基板１０１をねじり梁１０２を回転軸として大きな振れ角で往復振動させることができる。
【００１１】
さて、このような振動ミラーの共振周波数ｆは、ねじり梁１０２のねじり弾性係数をｋ、ミラー基板１０１の慣性モーメントをＩとすると次式で示される。
ｆ＝１／２π√（ｋ／Ｉ） （１）
ここで、ねじり梁１０２のねじり弾性係数ｋは、ねじり梁１０２の幅をｃ、高さをｔ、長さをＬとすると次式で示される。なお、βは断面形状係数、Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
ｋ＝βｔ ｃ３Ｅ／Ｌ （１＋ν） （２）
また、ミラー基板１０１の慣性モーメントＩは、ミラー基板１０１の重量をＭ、密度をρ、幅、長さ、厚さをそれぞれｂ、ａ、ｔとすると次式で示される。
Ｉ＝Ｍ （ａ２＋ｂ２）／１２
＝ρｔａｂ（ａ２＋ｂ２）／１２ （３）
これらの関係式からわかるように、ねじり梁１０２とミラー基板１０１の寸法ばらつきや温度によるヤング率（Ｅ）変化は、振動ミラーの共振周波数に直接影響する。また、慣性モーメントＩの値が大きいと、振動時にミラー基板１０１に大きな慣性力が働くことになり、ミラー基板１０１の変形量が増大することになる。
【００１２】
一方、次式で示される、ねじり梁方向のミラー基板断面の断面２次モーメントＩｚは次式で示されるが、その値が大きいほど振動時の振動方向のミラー基板の変形が小さい。
Ｉｚ ＝ ｂｔ３／１２ （４）
この式から、振動時の変形に対してはミラー基板厚（ｔ）が大きく影響を与えることがわかる。
以上の式から、ミラー基板１０１を厚くすると、断面２次モーメントＩｚが大きくなり剛性が上がるという意味では振動時に変形しにくくなるが、同時に、慣性モーメントＩが大きくなるためミラー基板１０１を変形させる慣性力が大きくなることがわかる。したがって、ミラー基板１０１を単に厚くしただけでは効果的に変形を低減させることはできない。
【００１３】
振動ミラーは、安定したビーム形状を得るために振動時におけるミラー基板１０１の平坦性を確保することが必要となる。振動時のミラー基板１０１のある振れ角における変形量は、ミラー基板１０１の剛性と慣性モーメントによって決まってくる。したがって、振動時の変形量を小さくするためには、ミラー基板１０１の慣性モーメントを小さくしつつ剛性を向上させる必要があり、これを実現するため、前述のように、ミラー基板１０１の裏面（ミラー面が形成されない側の面）を肉抜きしたり、同裏面をリブ構造として補強したりする方法が提案されている。
【００１４】
しかしながら、ミラー基板の一面を肉抜きしたり、リブ構造にしたりする構成には、以下に述べるような難点がある。
【００１５】
ミラー基板の肉抜きされた面又はリブ構造とされた面には、ミラー面を形成することができず、仮にミラー面を形成できるとしても、ミラー面の面積が大幅に制限される。このことは、振動ミラーの実装の自由度の観点から好ましくない。例えば、駆動のための配線の関係から、ミラー面と電極パッドとが図１７の例のように同じ面側にあることが望ましい場合もあれば、逆の面側にあることが望ましい場合もあるが、その両方に対応することは困難である。振動ミラーの実装の自由度の観点からは、ミラー基板の両面にミラー面を形成可能な構成であるか、少なくとも、振動ミラーの製造プロセスの大幅な変更を要することなく、ミラー基板のどちらの面にもミラー面を容易に形成可能な構成であることが望ましい。また、ミラー基板のどちらの面にミラー面が形成されるにしても、その略全面にわたってミラー面が形成されるほうが、一般に安定な光走査のために有利であり、振動ミラーの使い勝手も良くなる。
【００１６】
また、肉抜きやリブ構造によりミラー基板の厚さが局所的に異なるものとなるため、ミラー基板が薄くなると、内部応力の関係から、その局所的な厚さの違いがミラー面に影響を及ぼし、ミラー面の平坦性が損なわれ、その結果、安定したビーム形状を得られないおそれがある。ミラー面の平坦性の観点からは、ミラー基板は全面的に厚さが均一であることが一般に望ましい。
【００１７】
本発明は、上に述べたような検討に基づいて、新規な構成のねじり梁支持型振動ミラーを提供することを目的とする。より具体的には、本発明の目的は、ねじり梁支持型振動ミラーにおいて、ミラー基板の変形を効果的に抑制してビーム形状を安定化すること、ミラー基板の振動を安定化すること、実装上の自由度を向上させること、ミラー基板の振れ角を増大すること、ミラー基板の振れ角の制御性を向上すること等である。本発明の他の目的は、そのような振動ミラーを高い加工精度で、かつ、低コストで製造する方法を提供すること、そのような振動ミラーを用い、低い駆動電圧で広範囲の安定した光走査が可能な光走査モジュールを提供すること、そのような振動ミラー又は光走査モジュールを用いた、高品質の画像形成のための光書込装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、前記ミラー基板は、表面及び裏面が平坦であるとともに、前記２つの縁部に沿って立設された壁部を有することを特徴とする振動ミラーである。
【００１９】
請求項２の発明は、ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、前記ミラー基板の前記２つの縁部に沿って立設された壁部と、前記壁部の側面に対向した電極を有することを特徴とする振動ミラーである。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２の発明の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板が表面及び裏面が平坦であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の側面に対向する前記電極が前記ねじり回転軸からの距離が異なる複数の部分に絶縁分離されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項２，３又は４の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が前記ミラー基板と電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項２，３又は４の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が前記ミラー基板と絶縁されていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の配線部が前記ねじり梁に沿って引き出されることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項の発明の振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の表面側及び裏面側に前記壁部が立設されたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部の高さが前記ねじり梁から離れるにしたがって小さくなることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項１の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部が、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接合されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項２の発明の振動ミラーにおいて、前記壁部及び前記電極が、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接続されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１２の発明は、請求項１又は２に記載の振動ミラーの製造方法であって、絶縁層を介して接合された２枚のシリコン基板の一方のシリコン基板に、ドライエッチングによって少なくともミラー基板を形成する工程と、もう一方の前記シリコン基板に、ドライエッチングによって少なくとも壁部を形成する工程と、前記絶縁層を溶融する工程を含むことを特徴とする振動ミラー製造方法である。
【００３０】
請求項１３の発明は、容器と、この容器内に収容された請求項１乃至１１のいずれか１項の発明の振動ミラーとからなり、前記容器内が減圧状態に封止されたことを特徴とする光走査モジュールである。
【００３１】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明の光走査モジュールの前記容器内に、前記振動ミラーのミラー面で光ビームを多重反射させるための反射素子を具備せしめることを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１５の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項の発明の振動ミラーと、光ビームを前記振動ミラーのミラー面に入射させる手段と、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手段とを有することを特徴とする光書込装置である。
【００３３】
請求項１６の発明は、光ビームを発生する手段と、前記光ビームを偏向させる請求項１３又は１４の発明の光走査モジュールと、前記光走査モジュールにより偏向された光ビームを被走査面に結像させる手段とを有することを特徴とする光書込装置である。
【００３４】
請求項１７の発明は、像担持体と、この像担持体を被走査面として記録信号により変調された光ビームで走査することにより前記像担持体に静電潜像を形成する請求項１５又は１６の発明の光書込装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［振動ミラーの実施例１］
本発明の振動ミラーの実施例１の構成を図１に示す。図１の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＡ−Ａ’線概略断面図、（ｃ）は振動ミラーの電極部分の拡大図である。
【００３６】
図１において、２０１は第１の基板（デバイス基板）であり、これはミラー基板２０２、２本のねじり梁２０３，２０４、枠部２０５からなる。枠部２０５は絶縁膜２０９を介して第２の基板２１０（支持基板）に接合され、支持されている。第１の基板２０１と第２の基板２１０はいずれも高精度の微細加工が可能で、ねじり変形しながら往復振動する弾性体として適度な剛性を持ち、かつ、基板自体を電極として用いることができる、低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。そして、ねじり梁２０３，２０４、ミラー基板２０２、枠部２０５（後記固定電極を含む）は同一のシリコン基板を貫通することによって一体成形されている。
【００３７】
ミラー基板２０２は、平面形状が長方形であり、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板２０２のいずれの面も、肉抜きされず、リブ構造ともされないので、その平坦性は高い。このようなミラー基板２０２の表面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面２０６が形成されている。この金属薄膜の表面に、酸化による反射率の低下を防止するためのパッシベーション膜として適当な絶縁膜を形成してもよい。
【００３８】
ミラー基板２０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板２０２と同じ厚さのねじり梁２０３，２０４の一方の端が結合され、ねじり梁２０３，２０４の他方の端は枠部２０５の内縁部に結合されている。ミラー基板２０２は、ねじり梁２０３，２０４をねじり回転軸として振動可能である。なお、ねじり梁２０３，２０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁２０３，２０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。
【００３９】
ミラー基板２０２の短辺側の２つの縁部２０７，２０８は、当該ミラー基板２０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、図１（ｃ）に拡大して示すように櫛歯状に加工されている。ミラー基板２０２の可動電極として作用する縁部２０７，２０８に対向する枠部２０５の部位に、櫛歯状の固定電極２１３，２１４が形成されている。この固定電極２１３，２１４と、ミラー基板２０２の櫛歯状縁部２０７，２０８（可動電極）とは、図１（ｃ）に拡大して示すように、微小のギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００４０】
枠部２０５は、そこに形成された絶縁スリット２１５，２１６により、固定電極２１３、２１４が含まれる領域と、ねじり梁２０３，２０４が結合した領域とに絶縁分離されている。このように絶縁分離された枠部２０５の各領域に、固定電極２１３，２１４への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド２１７と、ねじり梁２０３を介しミラー基板２０２に（その可動電極に）電圧を印加するための、同じく金属薄膜からなる電極パッド２１８がそれぞれ形成されている。
【００４１】
ミラー基板２０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板２０２と垂直方向に延びる壁２１１，２１２が絶縁膜２０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部２１１，２１２の高さは、第２の基板２１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部２１１、２１２は、第２の基板２１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。この壁部２１１，２１２は、ミラー基板２０２の慣性モーメントをできるだけ増加させることなく、ミラー基板２０２の振動時に慣性モーメントによる変形が最も大きい方向、すなわち、ねじり梁２０３，２０４と直交する方向の、ミラー基板２０２の変形を効果的に低減させるために設けられたものである。
【００４２】
なお、ミラー基板２０２の裏面は、その長辺側の縁部に沿って壁部２１１，２１２があるのみで、その表裏面ともに略全面が平坦である。したがって、ミラー基板２０２の裏面にミラー面を形成することも、ミラー基板２０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能である。図示しないが、ミラー基板２０２の裏面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板２０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００４３】
当該振動ミラーの駆動方法を次に説明する。
例えば、電極パッド２１８は接地される。枠部２０５、ねじり梁２０３，２０４、ミラー基板部２０２は低抵抗のシリコン結晶によって一体形成されているため、ミラー基板２０２の可動電極（２０７，２０８）はグランド電位となる。
【００４４】
電極パッド２１７に電圧を印加すると、それと同電位になる固定電極２１３，２１４とミラー基板２０２の可動電極（２０７，２０８）の間に静電引力が働く。この時、加工精度や振動ミラーの傾きなどで両電極間に厚さ方向に微少な位置ずれがあるため、両電極が最短距離となる方向の回転のモーメントが発生し、ミラー基板２０２がねじり梁２０３，２０４を回転軸として、ねじり梁２０２，２０４のねじり剛性に抗して振れ始める。両電極間が最接近する時点で電圧印加を断つと、ミラー基板２０２は慣性モーメントによりさらに振れる。ねじり梁２０３，２０４のねじり剛性と慣性モーメントがつりあう角度までミラー基板２０２が振れた時点で電極パッド２１７に電圧を印加すると、静電引力による回転モーメントと、ねじり梁２０３，２０４の剛性によりミラー基板２０２は逆向きに振れる。固定電極２１３，２１４と可動電極（２０７，２０８）が最接近する時点で電圧印加を断つ。最初はミラー基板２０２の振れ角は小さいが、ミラー基板２０２の振動が開始した後に、電極パッド２１７に印加するパルス電圧の周波数を前記（１）で計算される共振周波数に合わせると、ミラー基板２０２の振れ角は徐々に増大し、ミラー基板２０２はある振れ角で往復振動するようになる。ミラー基板２０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板２０２の振れ角と、電極パッド２１７に印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図２に示す。
【００４５】
このように往復振動しているミラー基板２０２は、その慣性モーメントにより、特にねじり梁２０３，２０４と直交する方向に変形しやすい。この実施例の振動ミラーにおいては、ミラー基板２０２は、壁部２１１，２１２により、ねじり梁２０３，２０４の直交方向の剛性が増加し、ミラー基板２０２の変形、したがってミラー面２０６の変形が効果的に抑えられる。また、壁部２１１，２１２がミラー基板２０２の長辺側の最も離れた位置に配置されることは、ミラー基板２０２の横ぶれを減らし振動の安定化にも寄与する。
【００４６】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面２０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板２０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー面２０２の形成されたミラー基板２０２の平坦性がもともと高いうえに、振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００４７】
この実施例のような振動ミラーを利用する場合、電極パッド２１７，２１８に対する配線や光学系の配置などの制約から、ミラー面２０６が本実施例のようにミラー基板２０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板２０２の裏面側にミラー面が形成されていると好都合がよいこともある。前述のように、この実施例の振動ミラーは、ミラー基板２０２の表裏両面とも平坦であり、どちらの面にも、あるいは表裏両面にも、ミラー面を全面的に形成可能であるため、実装上の自由度が大きい。
【００４８】
なお、この実施例では、壁部２１１，２１２の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示するように、中央部から両端に向かって、すなわちミラー基板２０２の回転軸位置から離れるに従って、高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部２１１，２１２の形状は、ミラー基板２０２の慣性モーメントへの影響を減少させる効果がある。
【００４９】
本発明の振動ミラー製造方法は、絶縁層を介して接合された２枚のシリコン基板の一方のシリコン基板に、ドライエッチングによって少なくともミラー基板を形成する工程と、もう一方の前記シリコン基板に、ドライエッチングによって少なくとも壁部を形成する工程と、前記絶縁層を溶融する工程を含むことを特徴とするが、その一実施例を、図１の振動ミラーの製造を例として説明する。図４は工程説明用の簡略化した断面図である。
【００５０】
工程ａ： 板厚５２５μｍの２枚のシリコン基板３０１，３０２を厚さ５０００Åの熱酸化膜３０３を介して直接接合し、一方のシリコン基板３０１を板厚２００μｍまで、他方のシリコン基板３０２を板厚６０μまで研削、研磨したシリコンウェハを用意した。シリコン基板３０１は支持基板（図１の第２の基板２１０）として用いられ、シリコン基板３０２は振動ミラー本体を形成するデバイス基板（図１の第１の基板２０１）として用いられる。ここで、２枚のシリコン基板２０１，３０２はいずれもそれ自体が電極として用いられことから、０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の基板である。なお、直接接合の方法であるが、シリコン基板３０１，３０２のミラー面研磨された接合面を、十分に洗浄した後、清浄かつ減圧雰囲気中で接触させ５００℃の温度で仮接合し、その後１１００℃の熱処理をすることにより本接合した。ここで、仮接合を減圧中で行なうのは、接合面のボイドの発生を抑えるためである。
【００５１】
工程ｂ： シリコンウェハを熱酸化し、その全面に厚さ１μｍの酸化膜３０４を形成した。
【００５２】
工程ｃ： デバイス基板として用いられるシリコン基板３０２側に形成された酸化膜３０４を、ドライエッチングにより、図１に示したようなミラー基板２０２、ねじり梁２０３，２０４、枠部２０５、枠部の領域絶縁分離用のスリット２１５，２１６の形状にパターニングし、酸化膜マスク３０５を形成した。この際のエッチングマスクとしてはレジストマスクを用いた。
【００５３】
工程ｄ： このパターニングされた酸化膜マスク３０５をマスクとして、デバイス基板であるシリコン基板３０２を、接合面の酸化膜３０３に達するまで高密度プラズマエッチングで貫通した。このとき、界面の酸化膜３０３はシリコンに対して大きなエッチング選択比を持っているため、酸化膜３０３に達したときにエッチングは停止した。
【００５４】
工程ｅ： 支持基板としてのシリコン基板３０１上の酸化膜３０４を、同じくレジストマスクを用いたドライエッチングによりパターンニングすることにより、図１に示すような形状に加工するための酸化膜マスク３０６を形成した。このとき、両面アライナを用いて、デバイス基板側のシリコン基板３０２に形成されたパターンに合わせてレジストマスクを形成した。
【００５５】
工程ｆ： パターンニングされた酸化膜マスク３０６をマスクとして、支持基板であるシリコン基板３０１を接合面の酸化膜３０３に達するまで高密度プラズマエッチングで貫通した。ここでも界面の酸化膜３０３がシリコンに対して大きなエッチング選択比を持っているため、酸化膜３０３に達したときにエッチングが停止した。このエッチングにより、接合部の酸化膜３０３が残っていることと、電極パッド２１７，２１８が未形成であることを除けば、振動ミラーはほぼ完成した状態となった。
【００５６】
工程ｇ： 基板全体をＢＨＦウエットエッチング液にいれることで、酸化膜３０３と、電極パッド形成部位の酸化膜３０５をエッチング除去した。
【００５７】
工程ｈ： 図１の電極パッド２１７，２１８としての金属薄膜３０７と、ミラー面２０６としての金属薄膜３０８を、メタルマスクを用いてスパッタ成膜した。これで、図１に示した振動ミラーが完成した。この例では金属薄膜３０７，３０８としてＡｌをスパッタ法で成膜したが、シリコン基板との十分な密着性と導通が得られれば、Ａｕ等の他の材料も選択可能である。また、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の成膜方法を用いてもよい。
【００５８】
図１に関連して説明したように、ミラー面２０８をミラー基板２０２の裏面又は表裏両面に形成したい場合は、工程ｈの後で、ミラー面としての金属薄膜を成膜すればよい。なお、壁部２１１，２１２をミラー基板２０２と電気的に接続したい場合には、例えば、工程ｈの後で、壁部２１１，２１２とミラー基板２０２又はねじり梁２０３，２０４にまたがる金属薄膜の成膜を行えばよい。
【００５９】
このような本発明の振動ミラー製造方法によれば、図１に示したような本発明の振動ミラーを低コストで製造することができ、また、ミラー基板や梁などの振動ミラーの基本部分や本発明の特徴である壁部の高精度加工が可能である。
【００６０】
［振動ミラーの実施例２］
本発明の振動ミラーの実施例２の構成を図５に示す。図５の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＢ−Ｂ’線概略断面図、（ｃ）は振動ミラーの電極部分の拡大図である。
【００６１】
図５において、４０１は第１の基板であり、これはミラー基板４０２、２本のねじり梁４０３，４０４、枠部４０５からなる。枠部４０５は絶縁膜４０９を介して第２の基板４１０に接合され、支持されている。第１の基板４０１と第２の基板４１０は、いずれも高精度の微細加工が可能で、ねじり変形しながら往復振動する弾性体として適度な剛性を持ち、かつ、基板自体を電極として用いることができる、低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。そして、ねじり梁４０３，４０４、ミラー基板４０２、枠部４０５（後記固定電極を含む）は同一のシリコン基板を貫通することによって一体成形されている。
【００６２】
ミラー基板４０２は、平面形状が長方形であり、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板４０２の表面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面４０６が形成されている。この金属薄膜の表面には、酸化による反射率の低下を防止するためのパッシベーション膜として適当な絶縁膜を形成してもよい。
【００６３】
ミラー基板４０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板４０２と同じ厚さのねじり梁４０３，４０４の一方の端が結合され、ねじり梁４０３，４０４の他方の端は枠部４０５に結合されている。ミラー基板４０２は、ねじり梁４０３，４０４をねじり回転軸として振動可能である。なお、ねじり梁４０３，４０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁４０３，４０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。
【００６４】
ミラー基板４０２の短辺側の２つの縁部４０７，４０８は、当該ミラー基板４０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、図５（ｃ）に拡大して示すように櫛歯状に加工されている。ミラー基板４０２の可動電極として作用する縁部４０７，４０８に対向する枠部４０５の部位に、櫛歯状の固定電極４１７，４１８が形成されている。この固定電極４１７，４１８と、ミラー基板４０２の櫛歯状縁部４０７，４０８（可動電極）とは、図５（ｃ）に拡大して示すように、微小のギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００６５】
枠部４０５は、そこに形成された絶縁スリット４１９，４２０により、固定電極４１７，４１８が含まれる領域と、ねじり梁４０３，４０４が結合した領域とに絶縁分離されている。このように絶縁分離された枠部４０５の各領域に、固定電極４１７，４１８への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド４２１と、ねじり梁４０３，４０４を介しミラー基板４０２に（その可動電極に）電圧を印加するための、同じく金属薄膜からなる電極パッド４２２がそれぞれ形成されている。
【００６６】
ミラー基板２０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板２０２と垂直方向に延びる壁４１１，４１２が絶縁膜４０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部４１１，４１２の高さは、第２の基板４１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部２１１、２１２は、第２の基板２１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。
【００６７】
第１の基板４０１は、絶縁膜４１３を介して第３の基板４１４にも接合、支持されている。この実施例においては、この第３の基板４１４も低抵抗の単結晶シリコン基板から形成されている。第３の基板４１４は枠部４０５と略同一の平面形状を有するが、電極パッド４２１，４２２が設けられる部位と固定電極４１７，４１７が形成される部位には、第３の基板４１４及び絶縁膜４１３は存在しない。
【００６８】
この実施例においては、ミラー基板４０２の表面側にも、その長辺側の縁部に、ミラー基板４０２に対し垂直方向に延びる壁４１５，４１６が絶縁膜４１３を介して立設されている。この実施例においては、壁部４１５，４１６の高さは、第３の基板４１４の厚さ相当であり、裏面側の壁部４１１，４１２と同一高さである。この実施例においては、壁部４１５，４１６は、第３の基板４１４と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。
【００６９】
なお、ミラー基板４０２の裏面は、その長辺側の縁部に沿って壁部４１１，４１２があるのみで、その略全面が平坦である。したがって、ミラー基板４０２の裏面にミラー面を形成することも、ミラー基板４０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能である。図示しないが、ミラー基板４０２の裏面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板４０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００７０】
この実施例の振動ミラーの駆動原理は前記実施例１のものと同様であり、例えば電極パッド４２２を接地し、電極パッド４２１に共振周波数に合わせた周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー基板４０２をねじり梁４０３，４０４をねじり回転軸として、ある振れ角で往復振動させることができる。この往復振動の際に、慣性モーメントによるミラー基板４０２の変形が大きな方向、すなわち、ねじり梁４０３，４０４と直交する方向の変形は、ミラー基板４０２の表裏両面に立設された壁部４１１，４１２，４１５，４１６によって、より効果的に抑えられる。壁部４１１，４１２，４１５，４１６がミラー基板４０２の長辺側の最も離れた位置に配置されることは、ミラー基板４０２の横振れを減らし、振動の安定化にも寄与する。さらに、この実施例においては、ミラー基板４０２の表裏両面側に壁部２１１，２１２と壁部４１５，４１６が対称的に設けられるため、壁部を含むミラー基板４０２の重心と、その回転中心軸とのずれを十分に小さくすることができ、このこともミラー基板４０２の振動の安定化に大きく寄与する。
【００７１】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面４０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板４０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー基板４０２は肉抜きされず、リブ構造でもないため、その平坦性が高く、従ってミラー面４０６の平坦性も高く、しかも振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００７２】
前記実施例１で言及したごとく、この実施例のような振動ミラーを利用する場合、ミラー面４０６がミラー基板４０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板４０２の裏面側に形成されていると好都合がよいこともある。この実施例の振動ミラーは、前述のように、ミラー基板４０２の表裏どちらの面にも、表裏両面にもミラー面を全面的に形成可能であるため実装上の自由度が大きい。
【００７３】
なお、この実施例では、壁部４１１，４１２，４１５，４１６の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示したような、中央部から両端に向かって、すなわちミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って、高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部４１１，４１２，４１５，４１６の形状は、ミラー基板４０２への慣性モーメントの影響を減少させる効果がある。
【００７４】
この実施例の振動ミラーの製造方法の一例を簡単に説明する。これは本発明の振動ミラー製造方法の一実施例でもある。
【００７５】
第１の基板４０１、第２の基板４１０、第３の基板４１４に対応する３枚のシリコン基板を、絶縁膜４０９，４１３に対応する熱酸化膜を介して直接接合し、表面を研削研磨したシリコンウェハを用意し、これを熱酸化して全面に酸化膜を形成する。なお、少なくとも第２の基板４１０に対応するシリコン基板としては、例えば０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の基板が用いられる。
【００７６】
図４の工程ｅ，ｆ，ｇと同様の工程によって、第３の基板４１４に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状の第３の基板４１４及び壁部４１５，４１６を形成し、また、絶縁膜４１３に対応する酸化膜の露出した部位を除去する。このような工程によれば、壁部４１５，４１６の高精度の加工が可能である。
【００７７】
次に、図４の工程ｂ，ｃ，ｄと同様の工程によって、第１の基板４０１に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状のミラー基板４０２（櫛歯状可動電極を含む）、ねじり梁４０３，４０４、枠部４０５（固定電極４１７，４１８及びスリット４１９，４２０を含む）を形成する。
【００７８】
次に、図４の工程ｅ，ｆ，ｇと同様の工程によって、第２の基板４１０に対応するシリコン基板を加工し、図５に示すような形状の第２の基板４１０及び壁部４１１，４１２を形成し、絶縁膜４０９に対応する酸化膜の露出部を除去する。このような工程によれば、壁部４１１，４１２を高精度に加工可能である。
【００７９】
最後に、図４の工程ｈと同様の工程によって、電極パッド４２１，４２２及びミラー面４０６としての金属薄膜の成膜を行い、振動ミラーを完成する。
【００８０】
［振動ミラーの実施例３］
本発明の振動ミラーの実施例３の構成を図６に示す。図６の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＣ−Ｃ’線概略断面図である。
【００８１】
図６において、５０１は第１の基板であり、その裏面側に絶縁膜５０９を介して第２の基板５１０と接合され支持されている。これら基板５０１，５１０の材料としては、例えば０．１Ω・ｃｍ以下の低抵抗の単結晶シリコンが用いられる。
【００８２】
第１の基板５０１は、前記実施例１の第１の基板２０１と同様なミラー基板５０２、２本のねじり梁５０３，５０４、枠部５０５からなる。ミラー基板５０２の長辺側の２つの縁部の中央に、一直線上に配置された、ミラー基板５０２と同じ厚さのねじり梁５０３，５０４の一方の端が結合され、ねじり梁５０３，５０４の他方の端は枠部５０５に結合されている。ミラー基板５０２は、ねじり梁５０３，５０４をねじり回転軸として振動可能である。ねじり梁５０３，５０４の幅は、その厚さとほぼ同じであることが一般に望ましいが、幅を多少変えることで当該振動ミラーの共振周波数を調整することが可能である。また、ねじり梁５０３，５０４の長さについても、振動が不安定にならない範囲で所望の共振周波数となるように設定することができる。ミラー基板５０２は、その表面及び裏面は平坦である。ミラー基板５０２の裏面側には、当該振動ミラーに使用される光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜からなるミラー面５０６が形成されている。
【００８３】
ミラー基板５０２の短辺側の２つの縁部５０７，５０８は、当該ミラー基板５０２を駆動するための可動電極として作用する部分であり、櫛歯形状とされている。ミラー基板５０２の可動電極として作用する縁部５０７，５０８に対向する枠部５０５の部位に、櫛歯状の固定電極５２１，５２２が形成されている。この固定電極５２１，５２２と、ミラー基板５０２の櫛歯状縁部５０７，５０８（可動電極）とは、前記実施例１の場合と同様に、微小ギャップを隔てて噛み合う位置関係にある。
【００８４】
枠部５０５は、固定電極５２１，５２２が含まれる領域と、ねじり梁５０３，５０４が結合した領域とに絶縁スリットにより絶縁分離されているが、この絶縁スリットは図面簡略化のために図６中に示されていない。このように絶縁分離された枠部５０５の各領域には、固定電極５２１，５２２への電圧印加のための金属薄膜からなる電極パッド５２３，５２４と、ねじり梁５０３，５０４を通じミラー基板５０２に（その可動電極に）電圧を印加するための金属薄膜からなる電極パッド５２５，２６がそれぞれ形成されている。これら電極パッドの部位の絶縁膜５０９は除去されていることは当然である。
【００８５】
また、ミラー基板５０２の裏面側には、その長辺側の縁部に、ミラー基板５０２に対し垂直方向に延びる壁部５１１，５１２が絶縁膜５０９を介して立設されている。この実施例においては、壁部５１１，５１２の高さは、第２の基板５１０の厚さ相当とされている。この実施例においては、壁部５１１，５１２は、第２の基板５１０と同じ低抵抗の単結晶シリコンからなる。この壁部５１１，５１２は、ミラー基板５０２の慣性モーメントをできるだけ増加させることなく、ミラー基板５０２の振動時に慣性モーメントによる変形が最も大きな、ねじり梁２０３，２０４と直交する方向の、ミラー基板２０２の変形を効果的に低減させるために設けられたものである。なお、この実施例においては、壁部５１１，５１２はミラー基板５０２と電気的に接続される。この電気的接続のために、図６には図示されていないが、壁部５１１，５１２とミラー基板５０２の両方に接触した金属薄膜が形成される。ミラー面５０２としての金属薄膜は、通常、ミラー基板５０２上に直に形成されるため、ミラー面５０２としての金属薄膜と上記電気的接続のための金属薄膜は同時に形成可能である。
【００８６】
なお、ミラー基板５０２の表面側にミラー面を形成することも、ミラー基板５０２の表面及び裏面の両方にミラー面を形成することも可能であり、このことは前述のように振動ミラーの実装の自由度を向上させる効果がある。図示しないが、ミラー基板５０２の表面にミラー面を形成した振動ミラー、ミラー基板５０２の表裏両面にミラー面を形成した振動ミラーも本発明に包含される。
【００８７】
第２の基板５１０は、ねじり梁５０３，５０４及びミラー基板５０２を境界に、絶縁分離された４つの領域５１３，５１４，５１５，５１６に分割されている。これら領域５１３，５１４，５１５，５１６は壁部５１１，５１２に対する電極として働くもので、それぞれの内側面は壁部５１１，５１２の側面に近接対向している。各領域５１３，５１４，５１５，５１６上に、それに電圧を印加するための金属薄膜からなる電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０が形成されている。壁部５１１，５１２はミラー基板５０２に電気的に接続されているため、ミラー基板５０２用の電極パッド５２５，５２６を壁部５１１，５１２用の電極パッドと兼用できるので、壁部５１１，５１２のために独立した配線及び電極パッドを設ける必要がない。
【００８８】
このように、壁部５１１，５１２に対向させて電極が配設されたことは、前記実施例１，２には無い特徴的な構成である。この特徴的な構成は、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させるとともに、ミラー基板５０２に両側から静電引力を作用させることによりミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００８９】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は次の通りである。例えば、ミラー基板側の電極パッド５２５，５２６を接地し、固定電極側の電極パッド５２３，５２４に共振周波数に一致する周波数のパルス電圧に印加することにより、ミラー基板５０２を往復振動させることは前記各実施例と同様である。この実施例の振動ミラーでは、さらに、壁部５１１，５１２と、それに対向した電極としての第２基板領域５１３，５１４，５１５，５１６によって、ミラー基板５０２の振動を助勢する静電トルクを発生させるために、電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０にもパルス電圧が印加される。
【００９０】
ミラー基板５０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板５０２の振れ角と、各電極パッドに印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図７に示す。図７において、（ａ）はミラー基板５０２の振れ角を示し、（ｂ）は固定電極用の電極パッド５２３，５２４に印加されるパルス電圧を示す。（ｃ）は電極パッド５１７，５１９に印加されるパルス電圧を示し、（ｄ）は電極パッド５１８，５２０に印加されるパルス電圧を示す。壁部５１１，５１２はミラー基板５０２の一方の面側に立設されているため、ミラー基板５０２の振れる方向によって、壁部５１１，５１２と電極としての領域５１３，５１４，５１５，５１６との間の静電引力がミラー基板５０２の振動を助勢するように作用する振れ角度範囲に差があるため、それらの電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０に印加されるパルス電圧の立ち下がりタイミングは、図７の（ｃ）又は（ｄ）のようにミラー基板５０２の振れ方向によって異なったものとなる。
【００９１】
このように、この実施例においては、壁部５１１，５１２は、ミラー基板６０２の振動時の変形を効果的に抑える働きをするほか、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させる働きをする。さらに、壁部５１１，５１２は、ミラー基板５０２にその両側から静電引力を作用させることにより、ミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００９２】
この振動ミラーを使用する場合、ミラー面５０６に光ビームが入射し、その反射光ビームがミラー基板５０２の振動によって偏向（スキャン）されることになるが、ミラー基板５０２は肉抜きされず、リブ構造でもないため、その平坦性が高く、従ってミラー面５０６の平坦性も高く、しかも振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。
【００９３】
前記実施例１で言及したごとく、この実施例のような振動ミラーを利用する場合、ミラー面５０６がミラー基板５０２の表面側に形成されていると都合がよいことも、ミラー基板５０２の裏面側に形成されていると好都合がよいこともある。この実施例の振動ミラーは、前述のように、ミラー基板５０２の表裏どちらの面にも、表裏両面にもミラー面を全面的に形成可能であるため実装上の自由度が大きい。なお、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【００９４】
また、この実施例では、壁部５１１，５１２の高さは全長に亘って均一であるが、例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。このような壁部５１１，５１２の形状は、ミラー基板５０２の慣性モーメントへの影響を少なくする効果がある。ただし、壁部５１１，５１２の形状に応じて、壁部５１１，５１２により発生する静電トルクの強さが若干変化し、また、電極パッド５１７，５１８，５１９，５２０に印加するパルス電圧とミラー基板５０２の振動との位相関係が図７に示したものとは若干異なったものになる。
【００９５】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかであるので説明しないが、壁部５１１，５１２とそれに対する電極（領域５１３，５１４，５１５，５１６）は同じシリコン基板の加工により形成できるため、その加工精度を十分に高くすることができる。
【００９６】
［振動ミラーの実施例４］
本発明の振動ミラーの実施例４の構成を図８に示す。図８の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＤ−Ｄ’線概略断面図である。
【００９７】
この実施例の振動ミラーは、前記実施例３のものと一部構成が相違するのみである。その構成上の相違とは、第２の基板５１０が、ねじり梁５０３，５０４に近い側の４つの領域６１３，６１４，６１５，６１６と、ねじり梁５０３，５０４から離れた側の４つの領域６１７，６１８，６１９，６２０とに絶縁分離されており、これら各領域に電圧を印加するための電極パッド６２１，６２２，６２３，６２４，６２５，６２６，６２７，６２８が形成されていることである。６３０，６３１，６３２，６３４は絶縁分離のための絶縁スリットである。絶縁分離された８つの領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０は、壁部５１１，５１２を静電的に駆動するための電極として作用するもので、それぞれの内側面は壁部５１１，５１２の側面に近接対向している。
【００９８】
このような特徴的な構成は、ミラー基板５０２を振動させるための静電トルクを増大させるとともに、ミラー基板５０２に両側から静電引力を作用させることによりミラー基板５０２の横振れを抑え、その振動の安定化にも寄与する。
【００９９】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は次の通りである。例えば、ミラー基板側の電極パッド５２５，５２６を接地し、固定電極側の電極パッド５２３，５２４に共振周波数に一致する周波数のパルス電圧に印加することにより、ミラー基板５０２を往復振動させることは前記各実施例と同様である。この実施例の振動ミラーでは、さらに、壁部５１１，５１２と、それに対向した電極としての第２基板領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０によって、ミラー基板５０２の振動を助勢する静電トルクを発生させるために、電極パッド６２１，６２２，６２３，６２４，６２５，６２６，６２７，６２８にもパルス電圧が印加される。
【０１００】
ミラー基板５０２の往復振動が安定した状態におけるミラー基板５０２の振れ角と、各電極パッドに印加されるパルス電圧（駆動パルス）との位相関係を図９に示す。図９において、（ａ）はミラー基板５０２の振れ角を示し、（ｂ）は固定電極用の電極パッド５２３，５２４に印加されるパルス電圧を示す。（ｃ）は電極パッド６２５，６２７に印加されるパルス電圧を示し、（ｄ）は電極パッド６２１，６２３に印加されるパルス電圧を示す。（ｅ）は電極パッド６２６，６２８に印加されるパルス電圧を示し、（ｆ）は電極パッド６２２，６２４に印加されるパルス電圧を示す。壁部５１１，５１２のねじり梁５０３，５０４から遠い部分と近い部分とでは、対向した電極（領域６１３〜６２０）との間の静電引力がミラー基板５０２の振動を助勢するように作用する振れ角度範囲に差があるため、（ｃ）と（ｄ）に示すパルス電圧、（ｅ）と（ｆ）のパルス電圧は、その立ち下がりのタイミングが異なったものとなる。
【０１０１】
このように、この実施例においては、壁部５１１，５１２に近接対向させた第２基板領域にパルス電圧を印加することにより、前記実施例３と同様にミラー基板６０２を振動させるための静電トルクを増大させる働きをするとともに、ミラー基板５０２にその両側から静電引力を作用させることにより、ミラー基板５０２の横振れを効果的に抑え、その振動の安定化に寄与する。さらに、この実施例では、第２の基板５１０が前述のように８つの領域に分割され、それらに独立に電圧パルスが印加される構成であるので、壁部５１１，５１２のねじり梁５０３，５０４に近い部分と遠い部分とに作用させる静電引力を独立に制御できるため、ミラー基板５０２の振れ角の制御性がよい。
【０１０２】
前記実施例３と同様、この実施例の振動ミラーは、ミラー面５０６の平坦性も高く、振動時の変形が効果的に抑えられるため、良好な反射光ビーム形状を得られる。また、ミラー面５０６をミラー基板５０２の逆の面に形成することも、両面に形成することも可能であり、実装上の自由度も高い。また、壁部５１１，５１２を例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。なお、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【０１０３】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかであるので、その説明を省略する。
【０１０４】
［振動ミラーの実施例５］
本発明の振動ミラーの実施例５の構成を図１０に示す。図１０の（ａ）は振動ミラーの概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＥ−Ｅ’線概略断面図である。
【０１０５】
この実施例の振動ミラーは、前記実施例３のものと一部構成が相違するのみである。その構成上の相違とは、壁部５１１，５１２の底面と連続した同一材料の配線部７０１，７０２が、ねじり梁５０３，５０４に沿って枠部５０５まで引き出され、枠部５０５上で電極パッド７１３，７１４が形成されていることである。壁部５１１，５２２と配線部７０１，７０２は、絶縁膜５０９によって、ねじり梁５０３，５０４及びミラー基板５０２から絶縁されている。なお、ミラー基板５０２への電圧印加用の電極パッド５２５，５２６は、電極パッド７１３，７１４の横位置に移動されている。
【０１０６】
この実施例の振動ミラーの駆動方法は前記実施例３と同様であるが、壁部５１１，５１２はミラー基板５０２から絶縁され、その電極パッド７１３，７１４が設けられているので、壁部５１１，５１２の電位を任意に制御することができる。したがって、例えば、壁部とその電極との間の静電引力がミラー基板の振動を助勢するように作用する期間には壁部を接地電位とし、壁部とその電極との間の静電斥力がミラー基板の振動を助勢するように作用する期間には壁部をプラス電位に切り替えるなどの方法により、壁部とその電極の間の静電力を、より広い振れ角範囲においてミラー基板の振動に利用することができる。このような静電引力と静電斥力の両方を利用する場合においても、それら静電力はミラー基板に対し両側から均等に作用するため、より広い振れ角範囲でミラー基板の横振れを効果的に抑制することができる。なお、電極パッド７１３，７１４を電極パッド５２５，５２６と接続することにより、壁５１１，５１２をミラー基板５０２と同電位にすることも可能である。
【０１０７】
また、壁部５１１，５１２の配線部７０１，７０２がねじり梁部５０３，５０４に沿って壁部５０５に引き出されているため、振動ミラーの全体構造及び製造プロセスを複雑化することなく、壁部５１１，５１２用の電極パッド７１３，７１４を他の電極パッドと同じ面側に容易に設けることができる。
【０１０８】
なお、この実施例においても、ミラー面５０６をミラー基板５０２の逆の面に形成することも、両面に形成することも可能であり、そのような態様も本発明に包含される。また、壁部５１１，５１２を、例えば図３に略示したような、ミラー基板４０２の回転軸位置から離れるに従って高さが減少するような形状とすることも可能であり、そのような態様の振動ミラーも本発明に包含される。ただし、ミラー基板５０２の一方の面に肉抜きし、又はリブ構造とした構成の振動ミラーも本発明に包含されるが、実装の自由度の観点からはミラー基板５０２の表裏両面が平坦であるほうが実装上の自由度の観点から好ましいことは前述の通りである。
【０１０９】
この実施例の振動ミラーは、図４に関連して説明した前記実施例１の振動ミラーと同様の工程によって製造可能であることは、以上の説明から明らかである。なお、図４の工程ｅで作成される酸化マスクを、配線部７０１，７０２を残すようにパターンニングする必要がある。
【０１１０】
［振動ミラーの他の実施例］
前記実施例３，４，５の振動ミラーにおいては、ミラー基板の片面側にのみ壁部が形成されているが、ミラー基板の表裏両面側に壁部を対象に立設し、それら壁部に対する電極としての領域をミラー基板の両面側に設けた構成とすることも可能であり、そのような振動ミラーも本発明に包含される。
【０１１１】
図１１は、そのような振動ミラーの一例を示す模式的な斜視図である。この例は、前記実施例４の振動ミラーの第１の基板５０１に絶縁膜を介して接合された第３の基板５１０Ａを加工することにより、壁部５１１，５１２に対応する壁部５１１Ａ，５１２Ａと、それらに対する電極として、領域６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０に対応する絶縁分離された８つの領域６１３Ａ，６１４Ａ，６１５Ａ，６１６Ａ，６１７Ａ，６１８Ａ，６１９Ａ，６２０Ａを形成し、それら領域に電極パッドを設けた如き構成である。枠部５０５とミラー基板用の電極パッド５２５，５２６に相当する部分は図示されていない。なお、この振動ミラーの駆動方法は、前記実施例４の場合と同様でよいことは明らかである。
【０１１２】
前記実施例３又は５についても同様の変形構成が可能であり、そのような構成の振動ミラーも本発明に包含される。
【０１１３】
この例のように、壁部と、それに対する電極部をミラー基板の両面側に対称的に設けると、ミラー基板の変形をより効果的に抑えることができるとともに、ミラー基板の重心とその振動軸とのずれを極めて小さくし振動を安定化することができる。また、壁部とその電極により生じる静電トルクが増大し、さらに、ミラー基板に両側より静電引力を作用させることによるミラー基板の横揺れ防止効果も向上する。
【０１１４】
なお、このような振動ミラーは、前記実施例２と同様の方法で製造可能であることは明らかであるので、その説明は省略する。
【０１１５】
以上に説明したような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手段として最適である。次に、そのような画像形成装置について説明する。
［画像形成装置と光書込装置の実施例］
図１２は本発明による画像形成装置と光書込装置の実施例の模式的構成図である。
【０１１６】
図１２において、８０１は光書込装置、８０２は光書込装置８０１の被走査面（像担持体）を提供する感光体ドラムである。光書込装置８０１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８０２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８０２は、矢印８０３方向に回転駆動され、帯電部８０４で帯電された表面に光書込装置８０１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８０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部８０６で記録紙８０８に転写される。転写されたトナー像は定着部８０７によって記録紙８０８に定着される。感光体ドラム８０２の転写部８０６を通過した表面部分はクリーニング部８０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム８０２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。
【０１１７】
光書込装置８０１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を発する光源部８２０と、前述したような本発明の振動ミラー８２１と、この振動ミラー８２１のミラー基板のミラー面に光源部８２０からのレーザビームを結像させるための結像光学系８２２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８０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系８２３から構成される。振動ミラー８２１は、その駆動のための集積回路８２４とともに回路基板８２５に実装された形で光書込装置８０１に組み込まれる。なお、振動ミラー８２１として、ミラー基板に設けられた壁部に対向する電極を有する構成のものが用いられる場合には、その電極も集積回路８２４により駆動される。
【０１１８】
本発明による振動ミラー８２１は、前述のように振動の安定性及びビーム形状の安定性が優れるため、光書込装置８０１は感光体ドラム８０２に高品質の光書込みが可能であり、したがってこの画像形成装置は高品質の画像形成が可能である。また、本発明の振動ミラー８２１は、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８２１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８２１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８２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置８０１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。
【０１１９】
なお、記録紙８０８の搬送機構、感光体ドラム８０２の駆動機構、現像部８０５、転写部８０６などの制御手段、光源部８２０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。
【０１２０】
［光走査モジュールの実施例］
図１３は、本発明の光走査モジュールの一実施例を説明するための概略分解斜視図である。この光走査モジュールは、前述したような本発明の振動ミラー９００を容器に収容し、容器内を減圧状態に封止したものである。振動ミラー９００のミラー基板の振動空間を減圧状態とすることで、ミラー基板９００の振動負荷が減るため、低い駆動電圧でミラー基板を大きな振れ角で振動させることができ、またその振動を安定化することができる。
【０１２１】
容器はカバー９０１と支持基体９０３とからなる。カバー９０１は、光ビームを透過させるための透明ガラス等からなる窓９０２を有する。
【０１２２】
この実施例では、光ビームの偏向角度を増大させるために、振動ミラー９００のミラー面９００ａに光ビームを多重反射させる手段として２つの反射素子９０４，９０５が組み込まれ、これが光ビームの通過間隙を挟んで互いに対向した状態で振動ミラー９００の枠部９００ｂに接合される。この実施例では、反射素子９０４は振動ミラー９００の枠部９００ｂとの接合面に対し約２６°傾いた反射面９０４ａを有し、振動ミラー９０５は振動ミラー９００の枠部との接合面に対し約９゜傾いた反射面９０５ａを有する。なお、多重反射のための反射素子９０４，９０５が含まれない構成の光走査モジュールも本発明に包含される。
【０１２３】
支持基体９０３は、底板部９０６と中央に有底の穴部９０７を有する台座部９０８とを例えばＦｅ等の焼結金属等で一体成形してなるものである。この支持基体９０３には、その上下に貫通する端子９０９が、不図示の絶縁材料を介して固定されている。
【０１２４】
振動ミラー９００は、その枠部９００ｂが台座部９０３に接合されて保持されるが、この状態で穴部９０７は振動ミラー９００のミラー基板の振動のための空間を提供する。振動ミラー９００の枠部９００ｂに形成された電極パッドは、ワイヤーボンディングにより対応した端子９０７と結線される。カバー９０１が支持基体９０３の台座部９０８の外周部に装着され、減圧状態で気密に封止されることにより、この光走査モジュールの組立が完了する。
【０１２５】
この光走査モジュールを回路基板に実装する場合には、支持基体９０３の底板部９０６の底面を回路基板に突き当て、端子９０９の下端を回路基板のスルーホールに挿入し、それを回路基板のパターンに半田づけすることによって、電気的接続及び機械的固定を行う。
【０１２６】
図１４は、振動ミラー９００のミラー面９００ａと反射素子９０４，９０５の反射面９０４ａ，９０５ａによる光ビームの多重反射の様子を示す模式図である。光ビームは、ミラー基板の回転軸を含み実装面と垂直な面内（垂直走査断面内）を、実装面の法線に対して例えば約２０°の入射角度で、窓９０２を透過し振動ミラー９００のミラー面９００ａに入射する。ミラー面９００ａで反射された光ビームは反射面９０４ａによってミラー面９００ａへ反射され、その反射光ビームは反射面９０５ａによってミラー面９００ａへ反射される。ミラー面９００ａと反射面９０５ａとの間で垂直走査断面内の位置を移動しながら反射を繰り返し（この例では３回の繰り返し）、最終的に、入射光線と約４０°の角度、すなわち実装面の法線に対して入射光線と反対側に２０°の角度で反射光ビームが窓９０２より射出する。
【０１２７】
このような光ビームの多重反射を行わせる構成によれば、振動ミラー９００のミラー基板の振れ角より遙かに大きな光ビームの偏向角度（走査角度）が得られるため、広範囲の光走査が可能となる。より具体的に述べれば、ミラー面９００ａが振動によって傾くと、光ビームは回転軸と垂直方向に多重反射され、光ビームの反射角度は反射される度に増加していく。ここで、ミラー基板のミラー面９００ａでの総反射回数をＮ、ミラー基板の振れ角をαとすると、射出される光ビームの角度である走査角θは、２Ｎαであり、反射する回数が多いほど大きくなる。この例の場合、Ｎ＝５であるので、α＝±５°ならばθ＝５０°となる。本発明の振動ミラー９００はミラー基板の振動時の変形が少ないため、射出される光ビームの径も安定である。
【０１２８】
［画像形成装置及び光書込装置の他の実施例］
前述したような本発明の光走査モジュールを用いた光書込装置と、それが用いられた画像形成装置の実施例を説明する。図１５は画像形成装置の概略構成図である。図１６は光書込装置を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【０１２９】
図１５において、３０４１は像担持体（被走査面）としての感光体ドラムである。感光体ドラム３０４１の周囲には、その表面を高圧に帯電する帯電チャージャー３０４２、光書込装置３０４０、この光書込装置３０４０により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ３０４３、現像ローラ３０４３にトナーを供給するトナーカートリッジ３０４４、感光体ドラム３０４１に残ったトナーを掻き取り回収するクリーニングケース３０４５が配置される。記録紙は給紙トレイ３０４６から給紙コロ３０４７により供給され、レジストローラ対３０４８により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、感光体ドラム３０４１を通過する際に転写チャージャ３０４９によってトナー像を転写され、定着ローラ３０５０で定着されてから排紙ローラ３０５１により排紙トレイ３０５２に排出される。
【０１３０】
図１６において、３０３１は図１３及び図１４に示した本発明の光走査モジュールである。この実施例の光書込装置３０４０においては、半導体レーザの駆動回路と振動ミラーの駆動回路とが実装された回路基板３０３２上に、レーザ光の走査方向に合わせて３個の光走査モジュール３０３１が配列されている。本発明の光走査モジュール３０３１は、ミラー面に光ビームを多重反射させるため光ビームの偏向角度（走査角）が広いため、比較的少ない個数の光走査モジュール３０３１を用いて、走査幅の大きな光書込装置３０４０を実現可能である。また、本発明の光走査モジュール３０３１のビーム形状は安定であるため、光書込装置３０４０によれば高品質の光書込み、すなわち静電潜像の形成が可能であり、したがって当該画像形成装置によれば高品質な画像形成が可能である。
【０１３１】
各光走査モジュール３０３１の光ビームの走査開始側には、不図示のセンサーが回路基板３０３２上に配置されている。各光走査モジュール３０３１に対応して、半導体レーザ３０３３と、カップリングレンズ３０３４、第１レンズ３０３５及び第２レンズ３０３６からなる光学系を具備する。第１レンズ３０３５及び第２レンズ３０３６は、光走査モジュール３０３１内の振動ミラーのミラー基板の回転軸を含む垂直走査断面内で各々光軸が一致し、かつレーザ光が走査する面に対して各レンズの側面が平行になるように、ハウジング内に配置され固定される。
【０１３２】
半導体レーザ３０３３は、発光源とモニタ用フォトダイオードが組み込まれている汎用の素子であり、そのリード端子は不図示のフレキシブルケーブルにより回路基板３０３２に結線されている。半導体レーザ３０３３から射出したレーザ光は、第１面が軸対称の非球面、第２面が垂直走査方向に曲率を有するシリンダ面であるカップリングレンズ３０３４によって、レーザ光の走査方向には略平行光束に、レーザ光の走査方向と垂直な方向には振動ミラーのミラー面で集束するような集束光束になる。レーザ光は、入射ミラーを介して光走査モジュールに入射し、振動ミラーによって偏向、走査されて射出される。射出されたレーザ光は、上述の走査光学系により感光体ドラム３０４１の表面に結像され、静電潜像が記録される。第２レンズ３０３６の直前には同期ミラーが配備され、走査開始側の光ビームを前記センサーへ反射し、この前記センサーにおいて振動ミラーのミラー面の角度変位を検出して同期信号を発生する。この同期信号に基づき、時間とともに周波数が一回の走査内で変化するパルス列に画素データを乗せた変調信号が半導体レーザ駆動回路により各半導体レーザ３０３３に与えられる。
【０１３３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はそれら実施例の構成のみに限定されるものではなく、様々な変形が許されるものである。
【０１３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下のような効果を得られる。
（１）請求項１の発明によれば、ねじり梁支持型振動ミラーにおいて、その実装上の自由度を制限することなく、壁部によって、ミラー基板の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化することができ、また、ミラー基板の横ぶれを減らし振動を安定化することができる。
（２）請求項２の発明によれば、壁部によって、ミラー基板の振動時の変形を効果的に抑えて光ビーム形状を安定化することができ、また、ミラー基板の横ぶれを減らし振動を安定化することができる。さらに、壁部をミラー基板の駆動に利用し、ミラー基板の振れ角を増大させることができるとともに、ミラー基板にその両側から静電引力を作用させることによりミラー基板の横振れを抑え、その振動をさらに安定化することができる。
（３）請求項３の発明によれば、振動ミラーの実装上の自由度を向上させることができる。
（４）請求項４の発明によれば、壁部のねじり梁に近い部分と遠い部分とに作用させる静電引力を独立して制御できるため、ミラー基板の振れ角の制御性が向上する。
（５）請求項５の発明によれば、壁部のための配線部や電極パッドを別に設ける必要がなくなる。
（６）請求項６の発明によれば、壁部の電位を任意に制御することができる。したがって、例えばミラー基板の振動中に壁部の電位を適宜変化させることにより、壁部とその電極との間の静電力をより広い振れ角範囲でミラー基板の振動及び横振れ抑制に利用することができる。
（７）請求項７の発明によれば、振動ミラーの全体構造及び製造プロセスを複雑化することなく、壁部のための電極パッドを容易に設けることができる。
（８）請求項８の発明によれば、ミラー基板の振動時の変形をより効果的に減らすことができるとともに、壁部を含むミラー基板の重心とその回転軸とのずれを小さくしミラー基板の振動をさらに安定化することができる。
（９）請求項９の発明によれば、壁部を設けることによるミラー基板の慣性モーメントへの影響を減らすことができる。
（１０）請求項１０の発明によれば、低コストで壁部の加工精度を高めることができる。
（１１）請求項１１の発明によれば、低コストで壁部及びその電極の加工精度を高めることができる。
（１２）請求項１２の発明によれば、上に述べたような長所を持つ振動ミラーを低コストで製造することができ、また、ミラー基板や梁などの振動ミラーの基本部分や壁部の加工精度を高めることができる。
（１３）請求項１３及び１４の発明によれば、低い駆動電圧で振動ミラーのミラー基板を大きな振れ角で振動させることができ、また、その振動を安定化することができる。請求項１４の発明によれば、振動ミラーのミラー基板の振れ角より遙かに大きな光ビームの偏向角度（走査角度）を得られる。したがって、ミラー基板の駆動電圧の一層の低電圧化も可能になる。
（１４）請求項１５及び１６の発明によれば、高品質な光書込みが可能で、消費電力及び発熱量が少なく、静粛性に優れ、かつ小型軽量の光書込装置を実現できる。
（１５）請求項１７の発明によれば、高品質の画像形成が可能な画像形成装置を実現できるとともに、画像形成装置の消費電力、発熱量を減らし、静粛性を改善し、また画像形成装置を小型化、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動ミラーの実施例１の構成を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【図２】実施例１の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図３】ミラー基板に設けられる壁部の形状を説明するための図である。
【図４】実施例１の振動ミラーの製造工程を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の振動ミラーの実施例２の構成を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【図６】本発明の振動ミラーの実施例３の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図７】実施例３の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧及び壁部の電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図８】本発明の振動ミラーの実施例４の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図９】実施例４の振動ミラーの駆動電極に印加されるパルス電圧及び壁部の電極に印加されるパルス電圧とミラー基板の往復振動とのタイミング関係を示す図である。
【図１０】本発明の振動ミラーの実施例５の構成を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図１１】本発明の振動ミラーの他の実施例を説明するための模式的斜視図である。
【図１２】本発明の画像形成装置及び光書込装置の一実施例の概略構成図である。
【図１３】本発明の光走査モジュールの一実施例を説明するための概略分解斜視図である。
【図１４】ミラー面での光ビームの多重反射を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の画像形成装置の他の実施例の概略構成図である。
【図１６】本発明の光書込装置の他の実施例を説明するための概略斜視図及び概略断面図である。
【図１７】ねじり梁支持型振動ミラーの基本構造の一例を示す概略平面図、概略断面図及び部分拡大図である。
【符号の説明】
２０２ ミラー基板
２０３，２０４ ねじり梁
２０５ 枠部
２０６ ミラー面
２１１，２１２ 壁部
２１３，２１４ ミラー基板駆動電極（固定電極）
４０２ ミラー基板
４０３，４０４ ねじり梁
４０５ 枠部
４０６ ミラー面
４１１，４１２，４１５，４１６ 壁部
４１７，４１８ ミラー基板駆動電極（固定電極）
５０２ ミラー基板
５０３，５０４ ねじり梁
５０５ 枠部
５０６ ミラー面
５１１，５１２ 壁部
５１３，５１４，５１５，５１６ 壁部に対向した電極領域
５２１，５２２ ミラー基板駆動電極（固定電極）
６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６１８，６１９，６２０ 壁部に対向した電極領域
７０１，７０２ 壁部の配線部
８０１ 光書込装置
８２１ 振動ミラー
８０２ 感光体ドラム
８０５ 現像部
８０６ 転写部
９０１ カバー
９０３ 支持基体
９００ 振動ミラー
９００ａ ミラー面
９０４，９０５ 反射素子
３０４０ 光書込装置
３０４１ 感光体ドラム
３０４３ 現像ローラ
３０４９ 転写チャージャ
３０３１ 光走査モジュール
３０３３ 半導体レーザ
Claims (17)
- ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、
前記ミラー基板は、表面及び裏面が平坦であるとともに、前記２つの縁部に沿って立設された壁部を有することを特徴とする振動ミラー。 - ミラー面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の対向する２つの縁部の中央に結合した、一直線上に配置された２本のねじり梁とを有し、前記ミラー基板が前記ねじり梁をねじり回転軸として往復振動する振動ミラーであって、
前記ミラー基板の前記２つの縁部に沿って立設された壁部と、前記壁部の側面に対向した電極を有することを特徴とする振動ミラー。 - 前記ミラー基板は表面及び裏面が平坦であることを特徴とする請求項２に記載の振動ミラー。
- 前記壁部の側面に対向する前記電極は前記ねじり回転軸からの距離が異なる複数の部分に絶縁分離されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動ミラー。
- 前記壁部は前記ミラー基板と電気的に接続されていることを特徴とする請求項２，３又は４に記載の振動ミラー。
- 前記壁部は前記ミラー基板と絶縁されていることを特徴とする請求項２，３又は４に記載の振動ミラー。
- 前記壁部の配線部が前記ねじり梁に沿って引き出されることを特徴とする請求項６に記載の振動ミラー。
- 前記ミラー基板の表面側及び裏面側に前記壁部が立設されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動ミラー。
- 前記壁部はその高さが前記ねじり梁から離れるにしたがって小さくなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動ミラー。
- 前記壁部は、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接合されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の振動ミラー。
- 前記壁部及び前記電極は、前記ミラー基板を形成するシリコン基板と絶縁膜を介して接続されたシリコン基板を加工することにより形成されたことを特徴とする請求項２に記載の振動ミラー。
- 請求項１又は２に記載の振動ミラーの製造方法であって、絶縁層を介して接合された２枚のシリコン基板の一方のシリコン基板に、ドライエッチングによって少なくともミラー基板を形成する工程と、もう一方の前記シリコン基板に、ドライエッチングによって少なくとも壁部を形成する工程と、前記絶縁層を溶融する工程を含むことを特徴とする振動ミラー製造方法。
- 容器と、この容器内に収容された請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の振動ミラーとからなり、前記容器内が減圧状態に封止されたことを特徴とする光走査モジュール。
- 前記振動ミラーのミラー面で光ビームを多重反射させるための反射素子を前記容器内に有することを特徴とする請求項１３に記載の光走査モジュール。
- 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の振動ミラーと、光ビームを前記振動ミラーのミラー面に入射させる手段と、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手段とを有することを特徴とする光書込装置。
- 光ビームを発生する手段と、前記光ビームを偏向させる請求項１３又は１４に記載の光走査モジュールと、前記光走査モジュールにより偏向された光ビームを被走査面に結像させる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、この像担持体を被走査面として記録信号により変調された光ビームで走査することにより前記像担持体に静電潜像を形成する請求項１５又は１６に記載の光書込装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
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