JP2006215258A

JP2006215258A - 振動ミラー、振動ミラーの製造方法、光書込装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2006215258A
Application number: JP2005027759A
Authority: JP
Inventors: Yukito Sato; 幸人佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】連結部に支えられたミラー基板端面から延長された櫛歯電極が大きな振れ角で高速動作させたときでも変形が発生しない。
【解決手段】ねじり梁１０２、１０３が結合されている側のミラー基板１０１側面の一部を分岐して、ミラー基板端面から延長された櫛歯型電極１０５との間を連結部１２１、１２２で連結する。この連結部１２１、１２２とミラー基板側面が補強部１２３、１２４によって結合される。連結部１２１、１２２が補強されることにより、振動時の櫛歯電極延長部の変形を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロマシニング技術を応用した微小光学系、光走査装置に関し、例えばデジタル複写機、及びレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置、あるいは、バーコードリーダー、スキャナー等の読み取り装置に好適な技術に関する。

従来の光走査装置は、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ている（例えば、非特許文献１を参照）。マイクロマシニング技術で形成されるこの光走査装置は、従来のモーターを使ったポリゴンミラーの回転による光走査装置と比較して、構造が簡単で半導体プロセスでの一括形成が可能なため、小型化が容易で製造コストも低く、また単一の反射面であるため複数面による精度のばらつきがなく、さらに往復走査であるため高速化にも対応できる等の効果が期待できる。

また、他の光走査装置として、ミラー基板の振れ角を大きくするため、その振動領域に電極が重ならないようミラー基板の端面に対向電極を設ける静電駆動のねじり振動型光走査装置が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。これらの光走査装置は、板厚２０ｕｍ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の間の静電引力で駆動するもので、両電極は同一部位に形成されている。これらの光走査装置ではミラー基板を起動させるためのねじり回転軸に対する初期モーメントを与えるのに、前者では形成プロセスで生じる構造体の微小な非対称性を利用しており、後者では駆動電極に直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。

IBM J．Res．Develop Vol．24（1980） The 13th Annual International Workshop on MEMS2000（2000）473-478，MEMS1999 333-338

マイクロマシン技術で作製される振動ミラーは小型、高速動作、低消費電力、低コスト等の特徴を備えていることからプリンター、ディスプレー、バーコードリーダなどへの応用が期待されている。

振動ミラーはその駆動方式から静電駆動、電磁駆動、圧電駆動等が考案されているが、なかでも静電駆動型の振動ミラーは構造が簡単なことから小型で低コストで信頼性が高いといった特徴をもっている。

しかしながら、静電駆動方式は電極間の静電引力を利用するため他の方式と比較して駆動トルクが小さく、大きな振れ角を得ようとする場合には、電極面積を拡大したり、電極間距離を狭くしたり、あるいは駆動電圧を高くしたりして対応することになる。このうち電極面積を拡大する方法のひとつとしてミラー基板端面に形成された櫛歯電極を拡張することが考えられ、櫛歯長を長く伸ばしたり、櫛歯電極の数を増やしたりする方法がある。ここで、櫛歯電極数を増やすためミラー基板の端面を延長して櫛歯電極を形成する構造では、振動時に延長された端面部分が慣性モーメントにより変形してしまい、微小なギャップを介して対向する電極どうしが接触してしまうといった不具合が発生する。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、
本発明の目的は、連結部に支えられたミラー基板端面から延長された櫛歯電極が大きな振れ角で高速動作させたときでも変形が発生しないような構造を有する振動ミラー、振動ミラーの製造方法、光書込装置および画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載の振動ミラーは、ねじり梁を回転軸として往復振動され光源からの光ビームを偏向するミラー基板を有し、ミラー基板のねじり梁が結合されていない側の端面には櫛歯型電極がミラー基板端面から延長されて形成され、ミラー基板側面の一部を分岐しミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との連結部とを有する振動ミラーであって、上記連結部とミラー基板側面を結合する補強部を有することを特徴としている。

請求項２に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて補強部は補強梁からなる。

請求項３に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて補強部がねじりバネ部と平行方向に設けられた少なくとも複数の補強梁からなる。

請求項４に記載の振動ミラーは、請求項３に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁どうしがたがいに連結されている。

請求項５に記載の振動ミラーは、請求項４に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁がたがいに格子状に連結されている。

請求項６に記載の振動ミラーは、請求項３に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁が連結されている部位の角が曲線状である。

請求項７に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて連結枝部を結合する補強部が薄板状に設けられている。

請求項８に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて連結部と補強梁が単結晶シリコンからなる。

請求項９に記載の振動ミラーの製造方法は、請求項１に記載の振動ミラーをねじりバネ部と連結部と補強梁を同一材料基板の微細加工により一体成形する。

請求項１０に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて上記振動ミラーと、ミラー駆動手段と、ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、ミラー駆動手段に結線する端子部とを具備する減圧容器内に収容している。

請求項１１に記載の光書込装置は、請求項１から８のいずれか１項記載の振動ミラーと、前記振動ミラーの振幅に対応して、前記光源を変調する光源駆動手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段とを有している。

請求項１２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の振動ミラーにおいて請求項１から８のいずれか１項記載の振動ミラーと、記録信号によって変調された光ビームを前記振動ミラーのミラー基板のミラー面へ入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを結像させるための手段と、前記記録信号にしたがった静電潜像が結像される像担持体と、静電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を有している。

請求項１に記載の振動ミラーは、ねじり梁を回転軸として往復振動され光源からの光ビームを偏向するミラー基板を有し、ミラー基板のねじり梁が結合されていない側の端面には櫛歯型電極がミラー基板端面から延長されて形成され、ミラー基板側面の一部を分岐しミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との連結部とを有する振動ミラーであって、上記連結部とミラー基板側面を結合する補強部を有しているので、振動時に補強部が連結部の捻れ変形を抑制するように作用し、大きな振れ角で高速動作させたときでも連結部に支えられたミラー端面から延長された櫛歯電極の変形が発生しないため、ショートなどの不具合のない安定した駆動トルクが得られる。

請求項２、３に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて補強部がねじりバネ部と平行方向に設けられた少なくとも複数の補強梁からなるので、１本のときより連結部の長さ全体にわたって振動時に補強部が連結部の捻れ変形を抑制するような作用がはたらき、大きな振れ角で高速動作させたときでも連結部に支えられたミラー端面から延長された櫛歯電極の変形が発生しないため、ショートなどの不具合のない安定した駆動トルクが得られる。

請求項４に記載の振動ミラーは、請求項２に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁どうしがたがいに連結されているので、補強梁自体の変形が低減されるとともに連結部の長さ全体にわたって振動時に補強部が連結部の捻れ変形を抑制するような作用がはたらき、大きな振れ角で高速動作させたときでも連結部に支えられたミラー端面から延長された櫛歯電極の変形が発生しないため、ショートなどの不具合のない安定した駆動トルクが得られる。

請求項５に記載の振動ミラーは、請求項３に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁がたがいに格子状に連結されているので、補強梁全体が軽量化を維持しつつ平面的に一体化されるようになるため、連結部の変形をより抑制する効果が大きく、より振れ角が大きいときにも連結部に支持されたミラー端面から延長された櫛歯電極の変形が発生しない。

請求項６に記載の振動ミラーは、請求項２に記載の振動ミラーにおいて複数の補強梁が連結されている部位の角が曲線状であるため、振動時のミラー基板の変形による交差位置の応力集中が緩和され、そこからの亀裂の発生を低減することができ、振動ミラーの耐久性を向上させることができる。

請求項７に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて連結枝部を結合する補強部が薄板状に設けられているので、補強部全体の変形を強固に抑制することができ、より振れ角が大きいときにも連結枝部に支持されたミラー基板の変形が発生しない。

請求項８に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて連結部と補強梁が単結晶シリコンからなるので、構造材料に欠陥が無いため信頼性が高く、耐久性もよいばかりでなく、加工が容易でコストが安い。

請求項９に記載の振動ミラーの製造方法は、請求項１に記載の振動ミラーをねじりバネ部と連結部と補強梁を同一材料基板の微細加工により一体成形するので、加工工程が簡単で低コストで作製でき、かつ強度が高く耐久性に優れる。

請求項１０に記載の振動ミラーは、請求項１に記載の振動ミラーにおいて上記振動ミラーと、ミラー駆動手段と、ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、ミラー駆動手段に結線する端子部とを具備する減圧容器内に収容しているので、気体の粘性抵抗が小さくなるため、小さな駆動トルクで大きな振れ角を得ることができる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

実施例１：
図１は、本発明の第１の実施例における光走査装置の構成を示す。図１（ａ）は光走査装置中央の断面図、（ｂ）は光走査装置全体の裏面からの正面図である。

ミラー基板１０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁１０２、１０３で支持されている。ミラー基板１０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部１２１、１２２となっており、この連結部とミラー基板側面は補強部１２３、１２４によって結合されている。このように連結部１２１、１２２が結合、補強されることで振動時の櫛歯電極延長部の変形を抑えることができる。

２本のねじり梁１０２、１０３は、光走査装置として必要な共振周波数が得られるようなねじり剛性の寸法に設定され、ミラー部の外側に設けられた共通の内側枠体１０４に固定されている。内側枠体１０４はそれより板厚の厚い外側枠体１２０で周囲を固定されている。

ミラー基板１０１のねじり梁１０２、１０３に支持されていない両側面１０５、１０６は櫛歯形状をなしており、微小ギャップをへだてて同一部位の内側枠体上に設けられた同じく櫛歯形状の駆動用の固定電極１０７、１０８に噛み合うかたちで対向している。また、ミラー基板のねじり梁に支持されている両側面１０９、１１０は直線形状をなしており、微小ギャップをへだてて基板の厚さ方向にずらして重ならない部位の外側枠体に設けられた、同じく直線形状の起動用の固定電極１１１、１１２に重ならない部位をもって対向している。

内側枠体１０４と外側枠体１２０はミラー基板１０１と一体構造からなる導電性材料からなり、その表面には絶縁材料１１３が形成されている。ミラー基板の両側面１０９、１１０に近接対向した位置にある外側枠体内側端面の絶縁材料上には、それぞれ第２の固定電極１１１、１１２が形成されている。この部位において外側枠体はミラー基板よりも厚くなっており、その厚さ方向にミラー基板側面とは重ならない位置に、ミラー基板の両側面に近接対向して電極が設けられている。

また、外側枠体の一部には導電性材料が露出した部分が設けられ、そこには電極引き出し用のパット１１４が形成されている。ミラー基板１０１上には使用する光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜１１５が形成されている。内側枠体端面に形成された第１の固定電極１０７、１０８と外側枠体端面に形成された第２の固定電極１１１、１１２はそれぞれ外側枠体表面、裏面に形成された電極パット１１６、１１７、１１８、１１９まで引き出されている。

本発明の第１の実施例における光走査装置の製造方法を図２を用いて説明する。

ミラー基板、ねじり梁、側枠体には高精度の微細加工が容易なシリコン基板を用いた。両面研磨された厚さ２００ｕｍのシリコン基板２０１の片面に、シリコンを深くエッチングするためのマスクとして高粘度耐熱レジスト２０２を１００ｕｍの厚さで塗布した（ａ）。ここで使用するマスク材としては、シリコンとの密着性がよく、エッチング時の選択比として１００ｕｍのシリコンエッチング時にもマスクとして残る程度に大きく、かつエッチング後には容易に除去できるような材料であればよく、Ｎｉメッキ膜等を利用してもよい。

次に、このレジストを露光、現像することで内側枠体形状にパターニングした（ｂ）。このレジストをマスクとして、シリコン基板をエッチング速度が大きく異方性の高いドライエッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ）を用いて、内側枠体形状に１００ｕｍの深さまでエッチング除去した（ｃ）。ここで形成されるエッチング端面の段差部分に、後の工程で起動用の固定電極を形成する。

レジスト２０２を溶解、除去した後、段差の形成された基板に再び高粘度耐熱レジスト２０３を１００ｕｍの厚さで塗布し、露光、現像することで補強部形状にパターニングした（ｄ）。そして、レジストマスクを除去した（ｅ）。

次に、シリコンを内フレーム形状にエッチングした面と反対側の面に、高粘度耐熱レジスト２０４を１００ｕｍの厚さで塗布し、裏面をミラー基板及び梁形状にパターニングした（ｆ）。このレジストをマスクとして、シリコン基板をエッチング速度が大きく異方性の高いドライエッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ）を用いて、貫通するまでドライエッチングすることでミラー基板とねじり梁を形成した（ｇ）。

レジストを溶解、除去した後、基板全体を熱酸化し、基板との絶縁材料として表面に厚さ１ｕｍのＳｉＯ２膜２０５を形成した（ｈ）。

次に、フレーム内側の端面のＳｉＯ２膜上には、それぞれ起動用の固定電極２０６、駆動用の固定電極２０７として、Ｔｉ薄膜３００Åをスパッタ法で成膜したあと、Ｐｔ薄膜１２００Åをでスパッタ法で成膜した。さらに、ミラー基板表面にはＡｌ薄膜２０８を形成した（ｉ）。なお成膜の際、電極以外の領域には金属薄膜が形成されないように、金属性のステンシルマスクで遮蔽し、また、同一部位で近接した駆動用の固定電極は、振動子をジグを用いて傾斜させた状態で斜め方向から成膜した。ここで、Ｔｉ薄膜はＳｉＯ２膜上でのＰｔ薄膜の密着性を向上させるためのものである。なお、ここではＰｔ薄膜を電極材料として用いているが、他に導電性が高く、ＳｉＯ２との密着性が確保できれば、Ａｕ，Ｔｉ，等他の材料を使用してもよい。また、ここでは成膜方法としてスパッタ法を用いたが、真空蒸着、イオンプレーティング法等の他の方法で成膜してもよい。

次に、枠体裏面の一部のＳｉＯ２膜をメタルマスクを使ってエッチング除去し、コンタクトホール２０９を形成した（ｊ）。このシリコンが露出したコンタクトホールに、ミラー基板に電圧を印加するための電極２１０をメタルマスクを使って成膜し、電極と基板との抵抗を下げるための４００℃の熱処理を行った（ｋ）。ここでは金属薄膜としてＡｌを成膜したが、使用するレーザー光に対し必要十分な反射率が得られる金属薄膜ならばＡｕ等の他の材料も選択可能である。また、成膜方法としては真空蒸着法を用いたが、スパッタ法、イオンプレーティング法等の他の方法で成膜してもよい。

本発明の第１の実施例における光走査装置の動作を図３を用いて説明する。２本のねじり梁で支持されたミラー基板３０１を共通の可動電極として、外側枠体上に形成された電極引き出しパット３０２から接地しておく。外側枠体内側側面にミラー基板と重ならない部位に近接して形成された起動用の固定電極３０３に５０Ｖの電圧を印加すると、５ｕｍのギャップを隔てて互いに重ならないように基板の厚さ方向にずらして設けられている起動用の固定電極３０３とミラー基板３０１の梁が結合されている側面の間には、ミラー基板３０１が電極３０３方向に梁を軸として回転する方向に静電引力が働き、ミラー基板の端部Ａは電極３０３と一部が重なる位置に達する（ａ）。ここで得られるミラー基板の変位は、梁が結合されていないミラー基板の側面と、それに対向して設けられた駆動用の固定電極３０４、３０５との間に振動開始に必要な段差、すなわち重ならない部分ができる程度必要となる。この際、起動用の固定電極３０３の表面を段差方向に広く形成することができるので、ねじり剛性の大きい振動子にまで対応することができる。

次に、起動用の固定電極３０３への電圧印加を切ると同時に、ミラー基板の両側にギャップを隔てて配置された駆動用の固定電極３０４、３０５に５０Ｖの電圧印加を開始すると、電極間の静電引力と梁のねじり剛性により、振動子は水平位置にまで到達する（ｂ）。

この位置で駆動用の固定電極３０４、３０５への電圧印加を停止すると、ミラー基板は慣性モーメントに応じて水平位置を通過してさらに振れ、慣性モーメントと梁のねじり剛性がつりあった位置に達したところで回転は停止する（ｃ）。

その後再び駆動用の固定電極３０４、３０５に電圧印加を開始すると、電極間の静電引力と梁のねじり剛性により、振動子は逆方向に振れ、再び水平位置にまで到達する（ｄ）。この駆動用の固定電極の駆動周波数を振動子の共振周波数に設定することにより、起動用の固定電極による起動時の変位よりも大きな振れ角を得ることができた。

このように、ミラー基板が共振状態で振動しているとき、ミラー基板には慣性モーメントがはたらき、回転軸からはなれた位置ほどその値は大きい。静電駆動型の場合、ミラー基板端面に櫛歯電極を形成する場合が多いが、静電トルクをできるだけ大きくするために、端面の櫛歯電極を延長した構造も考えられる。この位置は慣性モーメントが大きく働くため櫛歯電極の延長部分は往復振動で大きな応力を受けることになるが、本発明の連結部と補強部により支持されているためその変形を小さく抑えることができる。

図９は、ミラー走査角に対する駆動パルスの印加タイミングを示す。走査角が最大となる時間からのパルス印加開始の遅れをδとして、走査角が０となる画像中央にむけてミラーが移動する時間Ｔだけ駆動パルスを印加する。したがって１周期の間に２回のパルス駆動することになる。

実施例２：
図４は、本発明の第２の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。光走査装置としての全体構成は第１の実施例と同じであるため図は省略するが、ミラー基板、２本のねじり梁、内、外側枠体、櫛歯型可動電極、櫛歯型固定電極、絶縁層、電極パットからなっている。ここでは第２の実施例の特徴であるところの連結部についてのみ図４を用いて説明する。

４ｍｍ□の大きさのミラー基板４０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁４０２、４０３で支持されている。ミラー基板４０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部４０４、４０５となっており、連結部４０４、４０５とミラー基板側面はそれぞれが２本の補強部４０６、４０７と４０８、４０９で結合されている。このように連結枝部が複数の位置で結合、補強されることで振動時の連結枝部の変形をより抑えることができる。また、ねじり梁が結合していない側のミラー基板外周には、ねじり梁と平行に可動電極４１０、４１１が、それと対向した位置の内側枠体（図示せず）には固定電極が、それぞれ狭ギャップを隔てて櫛歯状に形成されている。また、リブの形成されていないミラー基板表面側には金属薄膜からなるミラー面４１２が形成されている。

実施例３：
図５は、本発明の第３の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。光走査装置としての全体構成は第１の実施例と同じであるため図は省略するが、ミラー基板、２本のねじり梁、内、外側枠体、櫛歯型可動電極、櫛歯型固定電極、絶縁層、電極パットからなっている。ここでは第２の実施例の特徴であるところの連結部についてのみ図５を用いて説明する。

４ｍｍ□の大きさのミラー基板５０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁５０２、５０３で支持されている。ミラー基板５０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部５０４、５０５となっており、連結部５０４、５０５とミラー基板側面はそれぞれが補強部５０６、５０７で結合されている。さらに補強部と端面電極の延長はそれと直交する方向にさらに補強部５０８、５０９によって結合されている。このように連結枝部が複数の位置で結合、補強されることで振動時の連結枝部の変形をより抑えることができる。また、ねじり梁が結合していない側のミラー基板外周には、ねじり梁と平行に可動電極５１０、５１１が、それと対向した位置の内側枠体（図示せず）には固定電極が、それぞれ狭ギャップを隔てて櫛歯状に形成されている。また、リブの形成されていないミラー基板表面側には金属薄膜からなるミラー面５１２が形成されている。

実施例４：
図６は、本発明の第４の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。光走査装置としての全体構成は第１の実施例と同じであるため図は省略するが、ミラー基板、２本のねじり梁、内、外側枠体、櫛歯型可動電極、櫛歯型固定電極、絶縁層、電極パットからなっている。ここでは第２の実施例の特徴であるところの連結部についてのみ図６を用いて説明する。

４ｍｍ□の大きさのミラー基板６０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁６０２、６０３で支持されている。ミラー基板６０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部６０４、６０５となっており、連結部６０４、６０５とミラー基板側面はそれぞれが補強部６０６、６０７で結合されている。さらに補強部と端面電極の延長はそれと直交する方向に格子状に配列された補強部６０８、６０９によって結合されている。このように連結枝部が複数の位置で格子状に結合、補強されることで振動時の連結枝部の変形をより効果的に抑えることができる。また、ねじり梁が結合していない側のミラー基板外周には、ねじり梁と平行に可動電極６１０、６１１が、それと対向した位置の内側枠体（図示せず）には固定電極が、それぞれ狭ギャップを隔てて櫛歯状に形成されている。また、リブの形成されていないミラー基板表面側には金属薄膜からなるミラー面６１２が形成されている。

実施例５：
図７は、本発明の第５の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。光走査装置としての全体構成は第１の実施例と同じであるため図は省略するが、ミラー基板、２本のねじり梁、内、外側枠体、櫛歯型可動電極、櫛歯型固定電極、絶縁層、電極パットからなっている。ここでは第５の実施例の特徴であるところの連結部についてのみ図７を用いて説明する。

４ｍｍ□の大きさのミラー基板７０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁７０２、７０３で支持されている。ミラー基板７０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部７０４、７０５となっており、この連結部とミラー基板側面は補強部７０６、７０７によって結合されている。このように連結部７０４、７０５が結合、補強されることで振動時の櫛歯電極延長部の変形を抑えることができる。さらにそれぞれのリブが交差する位置には図中拡大して示したように曲率をつけてある。このような曲率が形成されていることにより、振動時のミラー基板の変形による交差位置の応力集中が緩和され、そこからの亀裂の発生を低減することができる。また、ねじり梁が結合していない側のミラー基板外周には、ねじり梁と平行に可動電極７１０、７１１が、それと対向した位置の内側枠体（図示せず）には固定電極が、それぞれ狭ギャップを隔てて櫛歯状に形成されている。また、リブの形成されていないミラー基板表面側には金属薄膜からなるミラー面７１２が形成されている。

実施例６：
図８は、本発明の第６の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。光走査装置としての全体構成は第１の実施例と同じであるため図は省略するが、ミラー基板、２本のねじり梁、内、外側枠体、櫛歯型可動電極、櫛歯型固定電極、絶縁層、電極パットからなっている。ここでは第２の実施例の特徴であるところの連結部についてのみ図８を用いて説明する。

４ｍｍ□の大きさのミラー基板８０１は同一直線上に設けられた２本のねじり梁８０２、８０３で支持されている。ミラー基板８０１は側面の一部が分岐してミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との間の連結部８０４、８０５となっており、この連結部とミラー基板側面は平板状の補強部８０６、８０７によって結合されている。このように連結枝部が平面で結合、補強されることで振動時の連結枝部の変形をより抑えることができる。また、ねじり梁が結合していない側のミラー基板外周には、ねじり梁と平行に可動電極８１０、８１１が、それと対向した位置の内側枠体（図示せず）には固定電極が、それぞれ狭ギャップを隔てて櫛歯状に形成されている。また、リブの形成されていないミラー基板表面側には金属薄膜からなるミラー面８１２が形成されている。

なお、上記した各実施例の振動ミラーは、振動ミラーと、ミラー駆動手段と、ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、ミラー駆動手段に結線する端子部とを具備する減圧容器内に収容される。

以上に説明した本発明の光走査装置は、写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光走査装置として最適である。次に、そのような画像形成装置の一例について図１０を参照して説明する。

図１０において、３０１は光書込装置、３０２は光書込装置３０１の被走査面を提供する感光体ドラムである。光書込装置３０１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３０２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３０２は、矢印３０３方向に回転駆動され、帯電部３０４で帯電された表面に光書込装置３０１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３０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部３０６で記録紙３０７に転写される。転写されたトナー像は定着部３０７によって記録紙３０７に定着される。感光体ドラム３０２の転写部３０６を通過した表面部分はクリーニング部３０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム３０２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。

光書込装置３０１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３２０と、本発明の光走査装置３２１と、この光走査装置３２１のミラー基板のミラー面に光源部３２０からのレーザビームを結像させるための結像光学系３２２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３０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系３２３から構成される。光走査装置３２１は、その駆動のための集積回路３２４とともに回路基板３２５に実装された形で光書込装置３０１に組み込まれる。

このような構成の光書込装置３０１は、次のような利点を有する。本発明による光走査装置３２１は、前述のようにレーザビーム形状の安定性、駆動電圧の低電圧化の面で有利であるほか、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。光走査装置３２１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。光走査装置３２１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、光装置装置３２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置３０１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。

なお、記録紙３０７の搬送機構、感光体ドラム３０２の駆動機構、現像部３０５、転写部３０６などの制御手段、光源部３２０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。

本発明の第１の実施例における光走査装置の構成を示す。第１の実施例における光走査装置の製造方法を説明する図である。第１の実施例における光走査装置の動作を説明する図である。本発明の第２の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。本発明の第３の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。本発明の第４の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。本発明の第５の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。本発明の第６の実施例における光走査装置のミラー基板の構成を示す。ミラー走査角に対する駆動パルスの印加タイミングを示す。本発明が適用される画像形成装置の一例を示す。

符号の説明

１０１ミラー基板
１０２、１０３ねじり梁
１０４内側枠体
１０７、１０８、１１１、１１２固定電極
１１３絶縁材料
１１５金属薄膜
１１６、１１７、１１８、１１９電極パット
１２０外側枠体
１２１、１２２連結部
１２３、１２４補強部

Claims

ねじり梁を回転軸として静電引力により往復振動され、光源からの光ビームを偏向するミラー基板を有し、ミラー基板のねじり梁が結合されていない側の端面には静電引力を作用させるための櫛歯型電極がミラー基板端面から延長されて形成され、ねじり梁が結合されている側のミラー基板側面の一部を分岐しミラー基板端面から延長された櫛歯型電極との連結部とを有する振動ミラーであって、前記連結部とミラー基板側面を結合する補強部を有することを特徴とする振動ミラー。
前記補強部は、補強梁からなることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
前記補強部は、ねじり梁部と平行方向に設けられた少なくとも複数の補強梁からなることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
前記複数の補強梁どうしが互いに連結されていることを特徴とする請求項３記載の振動ミラー。
前記複数の補強梁は互いに格子状に連結されていることを特徴とする請求項３記載の振動ミラー。
前記複数の補強梁が連結されている部位の角又は補強部と連結部の連結されている部位の角又は補強部とミラー基板側面の連結されている部位の角が曲線状であることを特徴とする請求項３記載の振動ミラー。
連結枝部を結合する補強部が薄板状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
前記連結部と補強梁が単結晶シリコンからなることを特徴とする請求項１または２記載の振動ミラー。
請求項１記載の振動ミラーの製造方法であって、ねじり梁部と連結枝部と補強梁を同一材料基板の微細加工により一体成形することを特徴とする振動ミラーの製造方法。
請求項１記載の振動ミラーと、ミラー駆動手段と、ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、ミラー駆動手段に結線する端子部とを具備する減圧容器内に収容したことを特徴とする振動ミラー。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動ミラーと、前記振動ミラーの振幅に対応して、前記光源を変調する光源駆動手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段とを有することを特徴とする光書込装置。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動ミラーと、記録信号によって変調された光ビームを前記振動ミラーのミラー基板のミラー面へ入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを結像させるための手段と、前記記録信号にしたがった静電潜像が結像される像担持体と、静電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を有することを特徴とする画像形成装置。