JP2005250133A - Optical deflector and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical deflector which prevents stress generated between a substrate supporting a mirror and a base which fixes the substrate from being transferred to the mirror. <P>SOLUTION: The present invention is characterized by that the optical deflector has the mirror, a torsion bar elastically supporting the mirror, the substrate supporting the mirror by being connected with the torsion bar and the base on which the substrate is mounted, the mirror is fixed in the optical deflector rocking on the base, and the substrate and the base are fixed by that a permanent magnet and a magnetic thin film on the side of the substrate are pulled by each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用して作成される光偏向器に関するものである。また、この光偏向器を使用した画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an optical deflector created by using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique. The present invention also relates to an image forming apparatus using this optical deflector.

近年、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を利用した光偏向器の開発が進んでいる。図6、7は、特許文献1に開示された光偏向器を説明する図である。   In recent years, development of an optical deflector using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology has been advanced. 6 and 7 are diagrams illustrating the optical deflector disclosed in Patent Document 1. FIG.

以下、特許文献1に開示された光偏向器を、図6及び図7に基づいて説明する。光偏向器1001は、半導体基板であるシリコン基板1002の上下面に、それぞれ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下側絶縁基板としての平板状の上側及び下側ガラス基板1003,1004を陽極接合した3層構造となっている。前記上側ガラス基板1003は、後述する可動板1005上方部分を開放するようシリコン基板1002の図6の左右端に積層されている。   Hereinafter, the optical deflector disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The optical deflector 1001 is formed by anodic bonding of upper and lower glass substrates 1003 and 1004 as upper and lower insulating substrates made of, for example, borosilicate glass, respectively, on the upper and lower surfaces of a silicon substrate 1002 that is a semiconductor substrate. It has a three-layer structure. The upper glass substrate 1003 is laminated on the left and right ends of the silicon substrate 1002 in FIG. 6 so as to open the upper part of the movable plate 1005 described later.

前記シリコン基板1002には、平板状の可動板1005と、この可動板1005の中心位置でシリコン基板1002に対して基板上下方向に揺動可能に可動板1005を軸支するトーションバー1006とが半導体製造プロセスにおける異方性エッチングによって一体形成されている。従って、可動板1005及びトーションバー1006もシリコン基板1002と同一材料からなっている。前記可動板1005の上面周縁部には、可動板1005駆動用の駆動電流を流すための銅薄膜からなる平面コイル1007が、絶縁被膜で覆われて設けられている。   The silicon substrate 1002 includes a flat movable plate 1005 and a torsion bar 1006 that pivotally supports the movable plate 1005 so as to be swingable in the vertical direction with respect to the silicon substrate 1002 at the center of the movable plate 1005. It is integrally formed by anisotropic etching in the manufacturing process. Therefore, the movable plate 1005 and the torsion bar 1006 are also made of the same material as the silicon substrate 1002. A flat coil 1007 made of a copper thin film for allowing a driving current for driving the movable plate 1005 to flow is provided on the periphery of the upper surface of the movable plate 1005 so as to be covered with an insulating film.

また、可動板1005の平面コイル1007で囲まれる上面中央部には、反射鏡としての全反射ミラー1008がアルミニウム蒸着により形成されている。更に、シリコン基板1002のトーションバー1006の側方上面には、平面コイル1007とトーションバー6の部分を介して電気的に接続する一対の電極端子1009が設けられており、この電極端子1009は、シリコン基板1002上に電鋳コイル法により平面コイル1007と同時形成される。   Further, a total reflection mirror 1008 as a reflection mirror is formed by aluminum vapor deposition at the center of the upper surface surrounded by the planar coil 1007 of the movable plate 1005. Further, a pair of electrode terminals 1009 that are electrically connected via the portions of the planar coil 1007 and the torsion bar 6 are provided on the side upper surface of the torsion bar 1006 of the silicon substrate 1002. A planar coil 1007 is simultaneously formed on a silicon substrate 1002 by an electroforming coil method.

上側及び下側ガラス基板1003,1004の図中左右側には、前記トーションバー1006の軸方向と平行な可動板1005の対辺の平面コイル1007部分に磁界を作用させる互いに対をなす円形状の永久磁石1010A,1010Bと1011A,1011Bが設けられている。上下の互いに対をなす各3個づつの永久磁石1010A,1010Bは、上下の極性が同じとなるよう、例えば図2に示すように、下側がN極、上側がS極となるよう設けられる。また、他方の各3個づつの永久磁石1011A,1011Bも、上下の極性が同じとなるよう、例えば図2に示すように、下側がS極、上側がN極となるよう設けられている。そして、上側ガラス基板1003側の永久磁石1010Aと1011A及び下側ガラス基板1004側の永久磁石1010Bと1011Bは、図2からも判るように、互いに上下の極性が反対となるように設けられる。   On the left and right sides of the upper and lower glass substrates 1003 and 1004 in the drawing, a pair of circular permanents that make a magnetic field act on the planar coil 1007 portion on the opposite side of the movable plate 1005 parallel to the axial direction of the torsion bar 1006. Magnets 1010A and 1010B and 1011A and 1011B are provided. The three upper and lower permanent magnets 1010A and 1010B that are paired with each other are provided so that the upper and lower polarities are the same, for example, as shown in FIG. 2, the lower side is the N pole and the upper side is the S pole. The other three permanent magnets 1011A and 1011B are also provided so that the upper and lower polarities are the same, for example, as shown in FIG. Then, the permanent magnets 1010A and 1011A on the upper glass substrate 1003 side and the permanent magnets 1010B and 1011B on the lower glass substrate 1004 side are provided so that their upper and lower polarities are opposite to each other, as can be seen from FIG.

次に、本光偏向器の動作について説明する。例えば、一方の電極端子1009を+極、他方の電極端子1009を−極として平面コイル1007に電流を流す。可動板1005の両側では、永久磁石1010Aと1010B、永久磁石1011Aと1011Bによって、可動板1005の平面に沿って平面コイル1007を横切るような方向に磁界が形成されており、この磁界中の平面コイル1007に電流が流れると、平面コイル7の電流密度と磁束密度に応じて平面コイル1007、言い換えれば可動板1005の両端に、電流・磁束密度・力のフレミングの左手の法則に従った方向に磁気力Fが作用する。   Next, the operation of this optical deflector will be described. For example, a current is passed through the planar coil 1007 with one electrode terminal 1009 as a positive pole and the other electrode terminal 1009 as a negative pole. On both sides of the movable plate 1005, a magnetic field is formed by the permanent magnets 1010A and 1010B and the permanent magnets 1011A and 1011B in a direction crossing the planar coil 1007 along the plane of the movable plate 1005, and the planar coil in this magnetic field When a current flows through 1007, the magnetic force is applied to the planar coil 1007 according to the current density and magnetic flux density of the planar coil 7, in other words, to both ends of the movable plate 1005 in the direction according to the left hand rule of current / magnetic flux density / force framing. Force F acts.

この磁気力Fは、平面コイル1007に流れる電流密度をi、上下の永久磁石による磁束密度をBとすると、下記の(1)式で求められる。   This magnetic force F is obtained by the following equation (1), where i is the current density flowing through the planar coil 1007 and B is the magnetic flux density of the upper and lower permanent magnets.

F=i×B ・・・ (1)
一方、可動板1005が回動することによりトーションバー1006が捩じられ、ばね反力F′が発生する。
F = i × B (1)
On the other hand, when the movable plate 1005 rotates, the torsion bar 1006 is twisted, and a spring reaction force F ′ is generated.

そして、前記磁気力Fとばね反力F′が釣り合う位置まで可動板1005が回動する。従って、平面コイル1007に流す電流を制御することにより、可動板1005の変位角φを制御することができるので、例えば、トーションバー1006の軸に対して垂直な面内において全反射ミラー1008に入射するレーザ光の反射方向を自由に制御でき、全反射ミラー1008を反復動作させて連続的にその変位角を変化させれば、レーザ光のスキャニングができる。
特開平07−218857号公報
Then, the movable plate 1005 rotates to a position where the magnetic force F and the spring reaction force F ′ are balanced. Therefore, the displacement angle φ of the movable plate 1005 can be controlled by controlling the current flowing through the planar coil 1007. For example, the incident light is incident on the total reflection mirror 1008 in a plane perpendicular to the axis of the torsion bar 1006. The reflection direction of the laser beam to be controlled can be freely controlled, and the laser beam can be scanned by repeatedly operating the total reflection mirror 1008 and continuously changing its displacement angle.
JP 07-218857 A

上記の光偏向器の場合次のような課題があることに本発明者は気づいた。即ち上記光偏向器はシリコン基板1002とガラス基板1003、1004とが互いに陽極接合していることで反射面の平面度を保つことが難しいということである。   The present inventor has noticed that the above-described optical deflector has the following problems. That is, it is difficult for the optical deflector to maintain the flatness of the reflecting surface because the silicon substrate 1002 and the glass substrates 1003 and 1004 are anodically bonded to each other.

可動板つきの基板(この場合シリコン基板1002)を基台(この場合ガラス基板1003、1004の少なくともいずれか)に陽極接合させると接合時に高温で接合することになる。   If a substrate with a movable plate (in this case, a silicon substrate 1002) is anodically bonded to a base (in this case, at least one of the glass substrates 1003 and 1004), it is bonded at a high temperature during bonding.

特にシリコンで作られるミラー(可動板)やトーションバーを他種部材に接合すると接合後室温まで温度が低下するのでその際の温度差により熱応力が生じてしまう。   In particular, when a mirror (movable plate) or a torsion bar made of silicon is joined to another type of member, the temperature drops to room temperature after joining, and thermal stress is generated due to the temperature difference at that time.

その結果接合部における応力が可動板に作用し、可動板の平面度が保てなくなくなる。   As a result, the stress at the joint acts on the movable plate, and the flatness of the movable plate cannot be maintained.

ところで本発明者は陽極接合以外の接合方法として接着剤による接合を想定してみた。しかしながら接着剤による接合は陽極接合ほど応力は生じないものの、応力を可動板に伝えない工夫はされておらず、また接着剤の収縮による応力でさえわずかのひずみを可動板に伝えてしまい高精度の平面性を保つという点でまだ改善の余地が残されている。   By the way, this inventor assumed joining by an adhesive agent as joining methods other than anodic joining. However, although bonding with adhesive does not generate stress as much as anodic bonding, no effort has been made to transmit stress to the movable plate, and even slight stress due to shrinkage of the adhesive is transmitted to the movable plate with high accuracy. There is still room for improvement in terms of maintaining flatness.

また接着剤による接合だと一度接合してしまうと分離が容易ではない。   Moreover, once it is joined by an adhesive, it is not easy to separate once it is joined.

特にレーザー走査型ディスプレイの応用としてこの光偏向器を考えると、そのミラー部の平面性の保証は非常に高いレベルで求められる。   In particular, when considering this optical deflector as an application of a laser scanning display, the flatness of the mirror portion is required to be guaranteed at a very high level.

更に接合時のことだけでなく、実使用環境において可動板周辺が(例えば駆動による発熱により)高温下にさらされる場合があるので、その都度接合部から生じる応力が可動板へ伝わることを防ぐ必要がある。   Furthermore, not only at the time of joining, but the periphery of the movable plate may be exposed to high temperatures (for example, due to heat generated by driving) in the actual use environment, so it is necessary to prevent the stress generated from the joint from being transmitted to the movable plate each time. There is.

本発明はミラーを保持する基板とそれを固定する基台との間で生じる応力がミラーに伝わることを防ぐ光偏向器を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an optical deflector that prevents stress generated between a substrate holding a mirror and a base for fixing the mirror from being transmitted to the mirror.

よって本発明は、
ミラーと、
前記ミラーを弾性支持するトーションバーと、
前記トーションバーと結合していることで前記ミラーを支持する基板と、
前記基板を載置する基台とを有し、
前記ミラーは前記基台上で揺動する光偏向器において、
前記基板と前記基台は永久磁石と前記基板側の磁性体薄膜とが吸着しあうことで固定されていることを特徴とする光偏向器を提供する。
Therefore, the present invention
Mirror,
A torsion bar that elastically supports the mirror;
A substrate that supports the mirror by being coupled to the torsion bar;
A base on which the substrate is placed;
In the optical deflector that the mirror swings on the base,
The substrate and the base are fixed by adhering a permanent magnet and a magnetic thin film on the substrate side to each other.

本発明により基板と基台との間で生じる応力をミラーに伝えることを防ぐことが出来る。   According to the present invention, it is possible to prevent the stress generated between the substrate and the base from being transmitted to the mirror.

本発明の光偏向器にはミラーを支持する基板と基板を支持する基台とを固定する際に永久磁石と磁性体薄膜が用いられている。   In the optical deflector of the present invention, a permanent magnet and a magnetic thin film are used when fixing the substrate supporting the mirror and the base supporting the substrate.

より具体的には基板側に磁性体薄膜を設けておき、基台に永久磁石を設けておき、これら磁性体薄膜と永久磁石とを吸着させることで基板と基台とを固定する。   More specifically, a magnetic thin film is provided on the substrate side, a permanent magnet is provided on the base, and the substrate and the base are fixed by adsorbing the magnetic thin film and the permanent magnet.

基台側に接着固定された永久磁石と、基板に設けられている磁性体薄膜との間には吸着力Nが働く。   An attractive force N acts between the permanent magnet adhered and fixed on the base side and the magnetic thin film provided on the substrate.

本実施形態では基板と基台とはそれぞれ線膨張係数が異なるものを用いるがその場合温度変化が生じると吸着部(磁性体薄膜と永久磁石の接触部)には基板面内方向に力Fが働くことになる。この力Fが、最大静止摩擦力μN(μ:静止摩擦係数)を超えると、吸着部には水平方向の力が緩和する方向に滑りが生じる。   In this embodiment, the substrate and the base have different linear expansion coefficients, but in this case, when the temperature changes, the attracting portion (contact portion between the magnetic thin film and the permanent magnet) has a force F in the in-plane direction of the substrate. Will work. When this force F exceeds the maximum static friction force μN (μ: static friction coefficient), the suction portion slips in the direction in which the horizontal force is relaxed.

本実施形態では磁性体薄膜と永久磁石との吸着部はこの最大静止摩擦力を超えた力が発生すると磁性体薄膜と永久磁石とが相対的に滑るように設計されている。   In this embodiment, the attracting portion between the magnetic thin film and the permanent magnet is designed so that the magnetic thin film and the permanent magnet slide relatively when a force exceeding the maximum static friction force is generated.

そのため使用中に大きな温度変化が生じてもその力によりミラーの平面性が損なわれる(たわんでしまう)ことを防ぐことが出来る。   Therefore, even if a large temperature change occurs during use, it is possible to prevent the flatness of the mirror from being damaged (deflected) by the force.

また基板と基台とを容易に取り替えることも必要であれば出来る。   Also, it is possible to easily replace the substrate and the base if necessary.

本実施形態に係る光偏向器の基板はシリコン基板でもよい。その場合基台はシリコン結晶基板以外の例えばガラス基板や樹脂基板等でもよい。   The substrate of the optical deflector according to this embodiment may be a silicon substrate. In this case, the base may be a glass substrate or a resin substrate other than the silicon crystal substrate.

基板にはミラーが設けられている。ミラーと基板との間には弾性的にミラーを支持するトーションバーが設けられている。トーションバーはミラーと基板に接続している。トーションバーはミラーが揺動する際にミラーを支える。ミラーは可動板ということが出来る。可動板面に別部材のミラーを配置した構成を本実施形態ではミラーと呼んでもよいし、あるいは可動板面そのものがミラーである構成のものをミラーと呼んでもよい。   A mirror is provided on the substrate. A torsion bar that elastically supports the mirror is provided between the mirror and the substrate. The torsion bar is connected to the mirror and the substrate. The torsion bar supports the mirror as it swings. The mirror can be called a movable plate. In this embodiment, a configuration in which a mirror of another member is arranged on the movable plate surface may be called a mirror, or a configuration in which the movable plate surface itself is a mirror may be called a mirror.

ミラーとトーションバーと基板は接合面無しの一体成形型であることが強度上好ましい。一体成形型としてはシリコン基板をホトリソグラフィ等の微細加工技術を用いて得られるものが好ましい。ミラーと基板とは直接接しなく離間しているが、この離間領域を作成するにあたり、エッチング等の技術を用いて離間領域を形成することが好ましい。   In view of strength, the mirror, the torsion bar, and the substrate are preferably an integral mold having no joint surface. As the integral mold, a silicon substrate obtained by using a fine processing technique such as photolithography is preferable. Although the mirror and the substrate are separated from each other without being in direct contact with each other, it is preferable to form the separation region by using a technique such as etching in forming the separation region.

本実施形態に係る光偏向器は、基板は基台に支持されるが両者は離間して配置されている。離間領域を形成するために永久磁石と磁性体薄膜とを設けている。   In the optical deflector according to the present embodiment, the substrate is supported by the base, but the two are arranged apart from each other. A permanent magnet and a magnetic thin film are provided to form the separation region.

ミラーはこの離間領域があるために揺動時に基台にぶつかることは無い。   Since the mirror has this separation region, it does not hit the base when swinging.

永久磁石は基台側に配置されており、磁性体薄膜は基板に配置されており、その状態で両者が吸着している構成が好ましい。永久磁石は基台に接着剤等で配置されていればよいが、基板と接する磁性体薄膜は基板に接するために接着剤を用いない構成が好ましい。磁性体薄膜は基板上で成膜(より具体的には真空成膜)された薄膜であることが好ましい。   It is preferable that the permanent magnet is disposed on the base side, the magnetic thin film is disposed on the substrate, and both are adsorbed in that state. The permanent magnet may be disposed on the base with an adhesive or the like, but the magnetic thin film in contact with the substrate preferably does not use an adhesive in order to contact the substrate. The magnetic thin film is preferably a thin film formed on a substrate (more specifically, vacuum film formation).

このように本実施形態では基板と基台とを吸着させるために永久磁石と磁性体薄膜とを用いることで接着剤を用いなくてすむ。   As described above, in the present embodiment, it is not necessary to use an adhesive by using a permanent magnet and a magnetic thin film in order to adsorb the substrate and the base.

本実施形態に係る光偏向器は電磁駆動、静電駆動、あるいは圧電駆動の少なくともいずれかひとつの駆動方式でミラーを揺動させてもよい。   In the optical deflector according to this embodiment, the mirror may be oscillated by at least one of electromagnetic drive, electrostatic drive, and piezoelectric drive.

それぞれの駆動で使用する磁石や電極やコイル等といった手段は適宜その数、その位置を決めればよい。配置位置は基板側(特にミラー反対面)基台側のそれぞれに配置してもよいしいずれか一方に配置してもよい。   What is necessary is just to determine the number of the means, such as a magnet used by each drive, an electrode, and a coil, and the position suitably. The arrangement positions may be arranged on each of the substrate side (particularly the mirror opposite surface) and the base side, or may be arranged on either one.

また本実施形態に係る光偏向器はミラー面の面積が数mm程度の微細なミラーであるが、更にそれよりも微細であってもよい。
以下更に詳述する。
The optical deflector according to this embodiment is a fine mirror having a mirror surface area of about several mm 2 , but may be finer than that.
Further details will be described below.

図1は、実施例1の電磁駆動型光偏向器の分解図であり、図2は、図1のA−A’における断面図である。基板である固定枠101の内側には、可動ミラー103がトーションバー102A、Bで弾性的に支持されている。これらはシリコン基板をエッチングすることによって一体に作成される。可動ミラー103の一面には、アルミニウムが蒸着され反射面を形成している。また、反射面と逆側には棒磁石104が接着されている。本発明の特徴である磁性体薄膜105A、Bは、固定枠101の可動ミラー103の反射面とは逆側に、メッキ処理により成膜される。材質は、ニッケルやニッケルと鉄の合金等、透磁率が高く飽和磁束密度の大きなものが望ましい。   FIG. 1 is an exploded view of the electromagnetically driven optical deflector according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1. A movable mirror 103 is elastically supported by torsion bars 102A and B inside a fixed frame 101 which is a substrate. These are integrally formed by etching a silicon substrate. Aluminum is deposited on one surface of the movable mirror 103 to form a reflective surface. A bar magnet 104 is bonded to the side opposite to the reflecting surface. The magnetic thin films 105A and 105B, which are the features of the present invention, are formed by plating on the side opposite to the reflecting surface of the movable mirror 103 of the fixed frame 101. The material is preferably a material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density, such as nickel or an alloy of nickel and iron.

基台である固定台111の上には、コイル基板112と、本発明の特徴である永久磁石115A,Bが接着されている。永久磁石115A、Bは、図1に示すように、基板に平行な向きに磁化されている。コイル基板112の上には、フォトリソグラフィ技術でコイル113がパターンニングされており、コイルの両端は、取り出し電極114A、Bに接続されている。   A coil substrate 112 and permanent magnets 115A and 115B, which are features of the present invention, are bonded onto a fixed base 111 that is a base. As shown in FIG. 1, the permanent magnets 115A and B are magnetized in a direction parallel to the substrate. On the coil substrate 112, a coil 113 is patterned by a photolithography technique, and both ends of the coil are connected to extraction electrodes 114A and 114B.

本実施例の光偏向器は、磁性体薄膜105A、Bと永久磁石115A、Bが磁力で吸着することで組み立てられる。   The optical deflector of the present embodiment is assembled by attracting the magnetic thin films 105A and 105B and the permanent magnets 115A and 115B by magnetic force.

取り出し電極114A、Bからコイル113に電流を流すと、コイル基板112に対して垂直な向きに磁界が生じる。この磁界により、棒磁石104に対して磁界に比例したトルクが生じ、トーションバー102A、Bで弾性的に支持されている可動ミラー103を偏向させることができる。また、コイル113に電流を流す交流電流の周波数を可動ミラー103の共振周波数と一致させると、少ない消費電力で大きな変位角を得ることができる。   When a current is passed from the extraction electrodes 114 </ b> A and B to the coil 113, a magnetic field is generated in a direction perpendicular to the coil substrate 112. By this magnetic field, a torque proportional to the magnetic field is generated for the bar magnet 104, and the movable mirror 103 elastically supported by the torsion bars 102A and 102B can be deflected. In addition, when the frequency of the alternating current flowing through the coil 113 is matched with the resonance frequency of the movable mirror 103, a large displacement angle can be obtained with low power consumption.

本実施例の光偏向器においては、シリコン部材を固定するために接着剤を使用していないので、可動ミラーが初期状態で歪むことがない。また、温度変化が生じたときに、接合部に滑りが生じて熱膨張差を吸収するので、ミラーに大きな歪みが生じない。また、シリコン部材が破損したときに、容易に交換することができる。   In the optical deflector of the present embodiment, no adhesive is used to fix the silicon member, so that the movable mirror is not distorted in the initial state. Further, when the temperature change occurs, the joint is slipped and absorbs the thermal expansion difference, so that the mirror is not greatly distorted. Further, when the silicon member is damaged, it can be easily replaced.

図3は、実施例2の静電駆動型光偏向器の分解図であり、図4は、図3のB−B’における断面図である。基板である固定枠201の内側には、可動ミラー203がトーションバー202A、Bで弾性的に支持されている。これらはシリコン基板をエッチングすることによって作成される。本発明の特徴である磁性体薄膜205A、Bは、固定枠201の可動ミラー203の反射面とは同じ側に、メッキ処理により成膜される。材質は、ニッケルやニッケルと鉄の合金等、透磁率が高く飽和磁束密度の大きなものが望ましい。   3 is an exploded view of the electrostatic drive type optical deflector according to the second embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 3. A movable mirror 203 is elastically supported by torsion bars 202A and B inside a fixed frame 201 which is a substrate. These are created by etching a silicon substrate. The magnetic thin films 205A and 205B, which are the features of the present invention, are formed by plating on the same side as the reflecting surface of the movable mirror 203 of the fixed frame 201. The material is preferably a material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density, such as nickel or an alloy of nickel and iron.

ミラー固定部材208には、可動ミラー用の窓209があり、本発明の特徴である永久磁石215A,Bが接着されている。永久磁石215A,Bは、図3に示すように、基板に平行な向きに磁化されている。固定台211の上には、電極基板212が接着されている。電極基板212の上には、フォトリソグラフィ技術で駆動電極213A、Bがパターンニングされており、それぞれは、取り出し電極214A、Bに接続されている。   The mirror fixing member 208 has a movable mirror window 209 to which permanent magnets 215A and 215B, which are the features of the present invention, are bonded. As shown in FIG. 3, the permanent magnets 215A and 215B are magnetized in a direction parallel to the substrate. An electrode substrate 212 is bonded on the fixing table 211. On the electrode substrate 212, drive electrodes 213A and 213B are patterned by a photolithography technique, and are connected to extraction electrodes 214A and B, respectively.

本実施例の光偏向器は、磁性体薄膜205A、Bと永久磁石215A、Bが磁力で吸着することで組み立てられる。また、基台であるミラー固定部材208と固定台211は、接着剤によって結合される。   The optical deflector of this embodiment is assembled by attracting the magnetic thin films 205A and 205B and the permanent magnets 215A and B with magnetic force. In addition, the mirror fixing member 208 and the fixing base 211 as a base are coupled by an adhesive.

取り出し電極214A、Bの電位を可動ミラー203に対して変化させると、駆動電極213A、B間の電位が変化し、取り出し電極214A、Bの電位に応じて可動ミラー203の間に静電引力が作用する。この静電引力により、可動ミラー203に対してトルクが生じ、トーションバー202A、Bで弾性的に支持されている可動ミラー203を偏向させることができる。また、取り出し電極214A、Bに印加する交流電圧の周波数を可動ミラー203の共振周波数と一致させると、少ない消費電力で大きな変位角を得ることができる。   When the potential of the extraction electrodes 214A and B is changed with respect to the movable mirror 203, the potential between the drive electrodes 213A and B changes, and electrostatic attraction is generated between the movable mirrors 203 according to the potential of the extraction electrodes 214A and B. Works. Due to this electrostatic attraction, torque is generated with respect to the movable mirror 203, and the movable mirror 203 elastically supported by the torsion bars 202A, B can be deflected. Further, when the frequency of the AC voltage applied to the extraction electrodes 214A and 214B is matched with the resonance frequency of the movable mirror 203, a large displacement angle can be obtained with low power consumption.

本実施例の光偏向器においては、シリコン部材を固定するために接着剤を使用していないので、可動ミラーが初期状態で歪むことがない。また、温度変化が生じたときに、接合部に滑りが生じて熱膨張差を吸収するので、ミラーに大きな歪みが生じない。   In the optical deflector of the present embodiment, no adhesive is used to fix the silicon member, so that the movable mirror is not distorted in the initial state. Further, when the temperature change occurs, the joint is slipped and absorbs the thermal expansion difference, so that the mirror is not greatly distorted.

ミラーの駆動方式に関しては、これら実施例で示した以外にも、圧電効果や形状記憶効果等、一般的に光偏向器に用いられる全ての方法が利用できることは言うまでもない。   Regarding the mirror driving method, it goes without saying that all methods generally used for optical deflectors, such as the piezoelectric effect and the shape memory effect, can be used in addition to those shown in these embodiments.

図5は、本発明の光走査型ディスプレイ(画像形成装置)を説明するための概略図である。レーザー光源303から射出されたレーザー光310は、本発明の光偏向器301で水平方向に走査され、次に別の光偏向器302で垂直方向に走査され、スクリーン320上に画像を形成する。光偏向器301、302とレーザー光源303は、制御手段304から制御される。光偏向器301は実施の形態および実施例に記載されたいずれかの光偏向器が用いられている。   FIG. 5 is a schematic view for explaining an optical scanning display (image forming apparatus) according to the present invention. The laser beam 310 emitted from the laser light source 303 is scanned in the horizontal direction by the optical deflector 301 of the present invention, and then scanned in the vertical direction by another optical deflector 302 to form an image on the screen 320. The optical deflectors 301 and 302 and the laser light source 303 are controlled by the control means 304. As the optical deflector 301, any one of the optical deflectors described in the embodiments and examples is used.

本実施例においてスクリーンは本実施例の光走査ディスプレイに備え付けられているものであってもよいし別体でもよい。あるいは被投影面であれば室内の壁でもよい。   In this embodiment, the screen may be provided in the optical scanning display of this embodiment or may be a separate body. Or if it is a projection surface, an indoor wall may be sufficient.

本発明の光偏向器を用いることで、本発明の光走査型ディスプレイは、温度変化が生じても画像の劣化が起こりにくい光走査型ディスプレイを提供することができる。また、シリコンで作成した部位が破損しても、容易に交換することができる。   By using the optical deflector of the present invention, the optical scanning display of the present invention can provide an optical scanning display in which image deterioration hardly occurs even when a temperature change occurs. Further, even if a site made of silicon is damaged, it can be easily replaced.

本実施例に係る光偏向器は電子写真方式の画像形成装置に設けられていることを特徴とする。それ以外は実施例3に記載の光偏向器301と同じである。光源から出射される光を光偏向器により偏向走査し、感光体ドラム表面に偏向光を照射し潜像を得る。得られた潜像から紙への画像を形成させる。この構成は特に複写機やレーザービームプリンタに用いられる。   The optical deflector according to this embodiment is provided in an electrophotographic image forming apparatus. The rest is the same as the optical deflector 301 described in the third embodiment. Light emitted from the light source is deflected and scanned by an optical deflector, and the surface of the photosensitive drum is irradiated with the deflected light to obtain a latent image. An image on the paper is formed from the obtained latent image. This configuration is particularly used for copying machines and laser beam printers.

実施例1の電磁駆動型光偏向器を説明する分解図である。FIG. 3 is an exploded view illustrating the electromagnetically driven optical deflector according to the first embodiment. 実施例1の電磁駆動型光偏向器を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the electromagnetic drive type optical deflector of Example 1. FIG. 実施例1の静電駆動型光偏向器を説明する分解図である。It is an exploded view explaining the electrostatic drive type optical deflector of Example 1. FIG. 実施例1の静電駆動型光偏向器を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the electrostatic drive type optical deflector of Example 1. FIG. 実施例3の光走査型ディスプレイを説明する図である。It is a figure explaining the optical scanning type display of Example 3. FIG. 一般の光偏向器を説明する上面図である。It is a top view explaining a general optical deflector. 一般の光偏向器を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining a general optical deflector.

符号の説明Explanation of symbols

101、201 固定枠
102A、B、202A、B トーションバー
103、203 可動ミラー
104 棒磁石
105A、B、205A、B 磁性体薄膜
111、211 固定台
112 コイル基板
113 コイル
114A、B、214A、B 取り出し電極
115A,B、215A,B 永久磁石
208 ミラー固定部材
212 電極基板
213 駆動電極
301、302 光偏向器
303 レーザー光源
304 制御手段
310 レーザー光
320 スクリーン
101, 201 Fixed frame 102A, B, 202A, B Torsion bar 103, 203 Movable mirror 104 Bar magnet 105A, B, 205A, B Magnetic thin film 111, 211 Fixed base 112 Coil substrate 113 Coil 114A, B, 214A, B Electrodes 115A, B, 215A, B Permanent magnet 208 Mirror fixing member 212 Electrode substrate 213 Drive electrode 301, 302 Optical deflector 303 Laser light source 304 Control means 310 Laser light 320 Screen

Claims (3)

ミラーと、
前記ミラーを弾性支持するトーションバーと、
前記トーションバーと結合していることで前記ミラーを支持する基板と、
前記基板を載置する基台とを有し、
前記ミラーは前記基台上で揺動する光偏向器において、
前記基板と前記基台は永久磁石と前記基板側の磁性体薄膜とが吸着しあうことで固定されていることを特徴とする光偏向器。
Mirror,
A torsion bar that elastically supports the mirror;
A substrate that supports the mirror by being coupled to the torsion bar;
A base on which the substrate is placed;
In the optical deflector that the mirror swings on the base,
The optical deflector, wherein the substrate and the base are fixed by adsorbing a permanent magnet and a magnetic thin film on the substrate side.
前記ミラーは電磁駆動、静電駆動、圧電駆動の少なくともいずれか一つで前記揺動することを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。   The optical deflector according to claim 1, wherein the mirror swings by at least one of electromagnetic driving, electrostatic driving, and piezoelectric driving. 光源と
該光源を変調する光源変調手段と、
請求項1に記載の光偏光器と、
前記光源変調手段と前記光偏光器を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
A light source and light source modulating means for modulating the light source;
An optical polarizer according to claim 1;
An image forming apparatus comprising control means for controlling the light source modulation means and the optical polarizer.
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