JP2011048229A - 光スキャナおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で可動板の撓みを抑制することができるとともに、迷光の発生を抑制することができ、被投影面に所望の画像を高品質に描画することのできる光スキャナおよび画像形成装置を提供すること。
【解決手段】光スキャナ１は、一方の面側に光反射性を有する光反射部２１１を備える可動板２１と、可動板２１を支持する支持部２２と、支持部２２に対して可動板２１を回動可能とするように、支持部２２と可動板２１とを連結する一対の連結部２３、２４とを有し、可動板２１には、可動板２１の回動による光反射部２１１の撓みを抑制する貫通孔２５、２６が形成されおり、貫通孔２５、２６は、可動板２１の光反射部２１１と反対側の面から光反射部２１１側の面に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光スキャナおよび画像形成装置に関する。

例えば、スクリーンや壁面等の被投影面に光を走査して所望の画像を描画（表示）するための光スキャナとして、捩り振動子で構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、枠状の基板と、基板の内側に設けられたミラー基板と、基板とミラー基板とを連結する一対の回転軸（梁）とを有する光スキャナが記載されている。この光スキャナは、各回転軸をねじり変形させながらミラー基板を回転軸まわりに回動させ、ミラー基板で反射した光を走査するように構成されている。

ここで、ミラー基板の回動時には、ミラー基板に慣性力が作用するとともに、回転軸の捩りトルクが伝達される。この慣性力や、回転軸の捩りトルクによりミラー基板が撓むことが問題視されており、特許文献１の光スキャナでは、ミラー基板の撓みを、次のような方法によって抑制している。すなわち、特許文献１の光スキャナでは、ミラー基板の回動軸から端部に至る各領域で厚さを異ならせ、前記各領域での動的な撓み量を等しくすることにより撓みを抑制している。また、特許文献１の光スキャナでは、別の方法として、ミラー基板の裏面に複数の凹部を、ミラー基板の回動軸から端部に至る各領域で開口面積（総面積）が異なるように形成し、前記各領域での動的な撓み量を等しくすることにより撓みを抑制している。

しかしながら、特許文献１の光スキャナが用いる方法では、ミラー基板の構成（形状）が複雑化するという問題がある。
また、特許文献２には、光反射部を有する可動板と、可動板を支持する支持部と、可動板と支持部とを連結する一対の弾性連結部とを有する光スキャナが記載されている。この光スキャナも、各弾性連結部をねじり変形させながら可動板を回動させ、光反射部で反射した光を走査するように構成されている。この光スキャナでは、前述したような可動板の撓みを抑制するために、各弾性連結部の形状を、支持部から可動板へ向かう途中で二股に分岐させた（一対の分岐部を有する）形状としている。

特許文献２の光スキャナによれば、特許文献１の光スキャナのような問題（複雑な加工が必要となる問題）は発生しない。しかしながら、特許文献２の光スキャナでは、次のような問題が発生する。
すなわち、例えば、所定の光源から光反射部に向けて出射された光は、光反射部の一点に照射されるのではなく、ある程度の幅（領域）を有して照射される。そのため、前記光の中には、光反射部に照射される光もあれば、光反射部から外れた領域に照射される光もある。光反射部から外れた領域に照射された光の一部は、例えば、弾性連結部の分岐部の側面等で反射され、所望の方向とは異なる方向に走査されてしまう（以下、この光を「迷光」とも言う）。そして、この迷光がスクリーン等の被投影面に照射されてしまうことにより、被投影面に描画された画像の質（画質）が低下するという問題がある。

特開２００５−３００９２７号公報 特開２００６−３３０３９９号公報

本発明の目的は、簡単な構成で可動板の撓みを抑制することができるとともに、迷光の発生を抑制することができ、被投影面に所望の画像を高品質に描画することのできる光スキャナおよび画像形成装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光スキャナは、板状をなし、一方の面側に光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持する支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記支持部と前記可動板とを連結する一対の連結部とを有し、
前記可動板には、前記可動板の回動による前記光反射部の撓みを抑制する貫通孔が形成されおり、
前記貫通孔は、前記可動板の前記光反射部と反対側の面から前記光反射部側の面に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしていることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で可動板の撓みを抑制することができるとともに、迷光の発生を抑制することができ、被投影面に所望の画像を高品質に描画することのできる光スキャナを提供することができる。

本発明の光スキャナでは、前記可動板は、シリコンを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、高精度な加工が可能となり、優れた振動特性を有する光スキャナが得られる。
本発明の光スキャナでは、前記貫通孔の側面は、結晶方位＜１１１＞面で形成されていることが好ましい。
これにより、テーパ状をなす貫通孔を簡単に形成することができる。

本発明の光スキャナでは、前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸と平行な方向において、前記光反射部を介して対向するように少なくとも一対設けられていることが好ましい。
これにより、回動中心軸と平行な方向における光反射部の一方側と他方側で、同様の撓み防止（抑制）効果を発揮することができるため、より効果的に光反射部の撓みを防止または抑制することができる。

本発明の光スキャナでは、前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸に対して直交する方向に延在していることが好ましい。
これにより、貫通孔の長手方向の両端を回動中心軸からより遠い位置とすることができる。そのため、回動時の光反射部の撓みをより効果的に防止または抑制することができる。

本発明の光スキャナでは、前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸と平行な方向において、前記光反射部の一方側および他方側に、それぞれ、複数形成されていることが好ましい。
これにより、可動板の光反射部が形成された部位に伝達される捩りトルクを効果的に分散させることができるため、可動板の回動時における光反射部の撓みを防止または抑制することができる。

本発明の光スキャナでは、前記光反射部の一方側に設けられた複数の貫通孔、および前記光反射部の他方側に設けられた複数の貫通孔は、それぞれ、前記可動板の回動中心軸に直交する方向に沿って並んで形成されていることが好ましい。
これにより、可動板の光反射部が形成された部位に伝達される捩りトルクを効果的に分散させることができるため、可動板の回動時における光反射部の撓みを防止または抑制することができる。

本発明の光スキャナでは、前記光反射部の一方側に設けられた複数の貫通孔、および前記光反射部の他方側に設けられた複数の貫通孔は、それぞれ、前記可動板の縁に沿って形成されていることが好ましい。
これにより、可動板の光反射部が形成された部位に伝達される捩りトルクを効果的に分散させることができるため、可動板の回動時における光反射部の撓みを防止または抑制することができる。
本発明の光スキャナでは、前記可動板に設けられた磁石と、
前記磁石に作用させる磁界を発生するコイルとを有していることが好ましい。
これにより、連結部に比較的大きなトルクを与えることができ、可動板を安定して（所望の振幅および周波数で）回動させることができる。

本発明の光スキャナでは、前記磁石は、前記貫通孔の側面に固定されていることが好ましい。
これにより、可動板の厚さ方向において、磁石の位置を可動板の重心に近づけることができる。そのため、可動板をより円滑に回動させることができる。
本発明の光スキャナでは、前記磁石は、前記貫通孔の前記光反射部側の側面に固定されていることが好ましい。
これにより、可動板の光反射部付近における剛性を高めることができる。そのため、光反射部の撓みを効果的に防止または抑制することができる。

本発明の光スキャナでは、前記磁石と前記貫通孔の前記磁石が設けられた前記側面と対向する側面との間には、空隙が形成されていることが好ましい。
これにより、磁石を介して、連結部の捩りトルクが光反射部に伝達されるのを防止することができる。
本発明の光スキャナでは、前記磁石は、矩形をなしていることが好ましい。
これにより、磁石と貫通孔の側面とを面接触させることができるため、前記側面への磁石の固定を簡単かつ確実（強固）に行うことができる。また、磁石の表面により反射された光（迷光）による画質の低下を防止することができる。

本発明の画像形成装置は、板状をなし、一方の面側に光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
前記可動板を支持する支持部と、
前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記支持部と前記可動板とを連結する一対の連結部とを有し、
前記可動板には、前記可動板の回動による前記光反射部の撓みを抑制する貫通孔が形成されおり、
前記貫通孔は、前記可動板の前記光反射部と反対側の面から前記光反射部側の面に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしている光スキャナを備えることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で可動板の撓みを抑制することができるとともに、迷光の発生を抑制することができ、被投影面に所望の画像を高品質に描画することのできる画像形成装置を提供することができる。

本発明の光スキャナの第１実施形態を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す光スキャナが有する可動板の拡大平面図である。 図１に示す光スキャナの駆動を示す断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。 図１に示す光スキャナが有する光反射部に照射される光の強度分布を示す断面である。 図１に示す光スキャナの製造方法を示す断面図である。 図１に示す光スキャナの製造方法を示す断面図である。 本発明の光スキャナの第２実施形態を示す平面図である。 本発明の光スキャナの第３実施形態を示す平面図である。 本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明の光スキャナおよび画像形成装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光スキャナの第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の光スキャナの第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す光スキャナが有する可動板の拡大平面図、図４は、図１に示す光スキャナの駆動を示す断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）、図５は、図１に示す光スキャナが有する光反射部に照射される光の強度分布を示す断面図、図６および図７は、図１に示す光スキャナの製造方法を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２、図４〜図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示すように、光スキャナ１は、振動系を有する基体２と、基体２を支持する支持基板３と、振動系を振動させる駆動手段４とを有している。このうち、基体２は、可動板２１と、可動板２１を支持する支持部２２と、可動板２１と支持部２２とを連結する１対の連結部２３、２４とを有している。この光スキャナ１は、連結部２３、２４をねじり変形させつつ、可動板２１を回動中心軸Ｘまわりに回動させ、可動板２１に設けられた後述する光反射部２１１によって反射した光を走査するように構成されている。

本実施形態では、基体２は、シリコンを主材料として構成されており、可動板２１、支持部２２および連結部２３、２４が一体的に形成されている。例えば、後述するように、シリコンウエハの表面に、可動板２１、支持部２２および連結部２３、２４の形状に対応するレジストマスクを形成した上で、このシリコンウエハをエッチングすることにより、可動板２１、支持部２２および連結部２３、２４を一体的に形成することができる。このように、基体２をシリコンを主材料として構成することにより、優れた振動特性を有する基体２が得られる。また、シリコンを主材料として構成することにより、高精度な加工が可能となり、より確実に、所望の形状（所望の振動特性）を有する基体２を得ることができる。

図１に示すように、支持部２２は、外形および内形がともに略四角形の枠状をなしている。このような支持部２２は、可動板２１を支持する機能を有している。なお、支持部２２の形状としては、可動板２１を支持することができれば特に限定されない。例えば、枠状の支持部の一部が内外を連通するように欠損していてもよいし、支持部が可動板２１を介して対向するように一対設けられていてもよい。

図１に示すように、支持部２２の内側には、可動板２１が設けられている。可動板２１は、実質的に弾性変形しない。また、可動板２１は、その平面視にて略円形をなしている。このような可動板２１の上面（支持基板３と反対側の面）には、光反射性を有する光反射部２１１が設けられている。この光反射部２１１により反射された光は、可動板２１の回動により所定方向に走査される。

可動板２１には、一対の貫通孔２５、２６が形成されている。各貫通孔２５、２６は、可動板２１の回動時に発生し得る光反射部２１１の撓みを防止または抑制する機能を有している。
このような貫通孔２５、２６は、回動中心軸Ｘと平行な方向にて、光反射部２１１を介して対向するように形成されている。これより、回動中心軸Ｘと平行な方向において、光反射部２１１の一方側（連結部２３側）と他方側（連結部２４側）で、同様の撓み防止（抑制）効果を発揮することができるため、より効果的に、光反射部２１１の撓みを防止または抑制することができる。

なお、このような可動板２１の構成は、次のように言い換えることもできる。すなわち、可動板２１は、光反射部２１１が形成された中央部Ｓ１と、中央部Ｓ１を介して対向配置された一対の端部Ｓ２、Ｓ３と、中央部Ｓ１と端部Ｓ２とを回動中心軸Ｘから離間した位置で連結する一対の連結部Ｓ４、Ｓ５と、中央部Ｓ１と端部Ｓ３とを回動中心軸Ｘから離間した位置で連結する一対の連結部Ｓ６、Ｓ７とで構成されているとも言える。

図１に示すように、貫通孔２５は、光反射部２１１と連結部２３との間に位置しており、貫通孔２６は、光反射部２１１と連結部２４との間に位置している。貫通孔２５、２６は、ともに長手形状をなし、回動中心軸Ｘに対して直交する方向に延在している。貫通孔２５、２６は、互いに同様の形状をなしており、その横断面形状がほぼ長方形をなしている。

また、図１ないし図３に示すように、貫通孔２５、２６は、ともに、その横断面積が可動板２１の下面２１ｂから上面２１ａに向けて漸減するようなテーパ状をなしている。言い換えれば、貫通孔２５は、下部開口２５２と、可動板２１の平面視にて下部開口２５２に含まれるよう（下部開口２５２の縁部を除く中央部に位置するよう）に形成された上部開口２５１と、可動板２１の上面２１ａに対して傾斜した傾斜面で構成され、下部開口２５２と上部開口２５１とを連結する４つの側面２５ａ、２５ｂ、２５ｃおよび２５ｄとで構成されている。同様に、貫通孔２６は、下部開口２６２と、可動板２１の平面視にて下部開口２６２に含まれるよう（下部開口２６２の縁部を除く中央部に位置するよう）に形成された上部開口２６１と、可動板２１の上面２１ａに対して傾斜した傾斜面で構成され、下部開口２６２と上部開口２６１とを連結する４つの側面２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび２６ｄとで構成されている。

貫通孔２５、２６の側面２５ａ、２５ｃ、２６ａ、２６ｃは、それぞれ、＜１１１＞面で構成されている。これにより、後述するように、例えば面方位が＜１００＞のシリコンウエハをＫＯＨ水溶液等のエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、簡単に、上面２１ａに対して傾斜した側面２５ａ、２５ｃ、２６ａ、２６ｃを形成することができる。

このような可動板２１は、一対の連結部２３、２４により支持部２２に連結されている。一対の連結部２３、２４は、可動板２１の両側に設けられている。各連結部２３、２４は、長手形状をなしており、弾性変形可能である。このような連結部２３、２４は、可動板２１を支持部２２に対して回動可能とするように、可動板２１と支持部２２とを連結している。一対の連結部２３、２４は、同軸的に設けられており、この軸を回動中心軸Ｘとして、可動板２１が支持部２２に対して回動する。
以上、基体２について説明した。

支持基板３は、基体２と対向するように基体２の下側（光反射部２１１が設けられた面と反対の面側）に設けられている。支持基板３は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。このような支持基板３は、板状の底部３１と、底部３１の縁部から立設する枠状の側壁部３２とを有している。すなわち、支持基板３は、上面に開口する凹部３３を有している。凹部３３は、可動板２１の回動スペースを確保するための凹部である。非駆動状態の可動板２１の平面視にて、側壁部３２は、支持部２２とほぼ同一形状をなしている。

このような支持基板３は、接合層５を介して基体２（支持部２２の下面）と接合している。例えば、支持基板３がシリコンを主材料として構成されている場合には、接合層５としてガラスを主材料としたものを用いることが好ましい。これにより、陽極接合によって基体２と支持基板３とを接合することができるため、優れた機械的強度を有する光スキャナ１を得ることができる。なお、接合層５としては、これに限定されず、例えば、シリコンまたはＳｉＯ_２を主材料として構成することができる。

次いで、駆動手段４について説明する。
駆動手段４は、可動板２１に設けられた一対の永久磁石４１、４２と、永久磁石４１、４２に作用する磁界を発生するコイル４３とを有している。すなわち、光スキャナ１は、ムービングマグネット型の電磁駆動型光スキャナである。このような駆動手段４によれば、連結部２３、２４に比較的大きなトルクを与えることができ、可動板２１を安定して（所望の振幅および周波数で）回動させることができる。

永久磁石４１は、貫通孔２５の側面２５ａ（光反射部２１１側の側面）に固定されている。これと同様に、永久磁石４２は、貫通孔２６の側面２６ａ（光反射部２１１側の側面）に固定されている。このように、永久磁石４１、４２を貫通孔２５、２６の側面に固定することにより、可動板２１の厚さ方向において、永久磁石４１、４２の重心位置を可動板２１の重心に近づける（好ましくは一致させる）ことができる。そのため、可動板２１の回動をより円滑なものとすることができる。さらに、永久磁石４１、４２を貫通孔２５、２６の、光反射部２１１側の側面２５ａ、２６ａに固定することにより、可動板２１の光反射部２１１付近の剛性を高めることができる。そのため、後述するような光反射部２１１の撓みを効果的に防止または抑制することができる。

ここで、可動板２１の平面視にて（可動板２１を光反射部２１１側から見たとき）、永久磁石４１が、貫通孔２５の上部開口２５１から露出していないことが好ましい。同様に、可動板２１の平面視にて、永久磁石４２が、貫通孔２６の上部開口２６１から露出していないことが好ましい。これにより、後述するように、貫通孔２５、２６内に入ってきた光が、永久磁石４１、４２の側面により反射されることを効果的に防止することができる。

永久磁石４１、４２は、それぞれ、長手形状をなしており、回動中心軸Ｘに対して直交する方向に延在するように設けられている。このような永久磁石４１、４２は、長手方向に磁化しており、長手方向の一方側がＳ極であり、他方側がＮ極となっている。永久磁石４１、４２は、互いのＮ極、Ｓ極が同じ側に位置するように設けられている。永久磁石４１、４２を回動中心軸Ｘに対して直交する方向に延在するように設けることにより、永久磁石４１、４２の両端部を回動中心軸Ｘから離れたところに位置することができる。そのため、コイル４３が発生する磁界の作用により、可動板２１により大きなトルクを与えることができる。

また、永久磁石４１、４２の縦断面形状および横断面形状は、ともに矩形をなしている。永久磁石４１、４２の形状をこのような形状とすることにより、永久磁石４１、４２と側面２５ａ、２６ａとを面接触させることができるため、側面２５ａ、２６ａへの永久磁石４１、４２の固定を簡単かつ確実（強固）に行うことができる。また、後述するように、永久磁石４１、４２により反射した光（迷光）が、スクリーン等の被投影面に照射されることを効果的に防止することができる。

また、永久磁石４１は、永久磁石４１が固定された側面２５ａと対向する側面２５ｃとの間に空隙が形成されるように設けられている。すなわち、永久磁石４１が設けられた状態においても、貫通孔２５の上部開口２５１と下部開口２５２とが連通するようになっている。これと同様に、永久磁石４２は、永久磁石４２が固定された側面２６ａと対向する側面２６ｃとの間に空隙が形成されるように設けられている。すなわち、永久磁石４２が設けられた状態においても、貫通孔２６の上部開口２６１と下部開口２６２とが連通するようになっている。これにより、永久磁石４１、４２を介して、連結部２３、２４の捩りトルクが光反射部２１１に伝達されるのを防止することができる。また、空隙を形成することにより、この空隙内に光を通過させることができ、迷光の発生を抑制（迷光の発生量を低減）することができる。
このような永久磁石４１、４２としては、特に限定されず、例えば、ネオジウム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石などの、硬磁性体を着磁したものを好適に用いることができる。
コイル４３は、対向基板の底部３１に、可動板２１と対向するように設けられている。これにより、コイル４３が発生する磁界を永久磁石４１、４２に効果的に作用させることができる。このコイル４３は、図示しない電源に電気的に接続されており、電源から交番電圧が印加されるようになっている。

このような駆動手段４によって、次のように可動板２１が回動する。
まず、前記電源によりコイル４３に交番電圧を印加する。これにより、コイル４３の上側（可動板２１側）がＮ極、下側がＳ極となる第１の磁界が発生した状態と、コイル４３の上側がＳ極、下側がＮ極となる第２の磁界が発生した状態とが、交互にかつ周期的に発生する。

第１の電界では、可動板２１側がＳ極であるため、図４（ａ）に示すように、永久磁石４１、４２のＮ極側がコイル４３に引きつけられ、反対にＳ極側がコイル４３から遠ざかるように、可動板２１が回動中心軸Ｘを中心に反時計回りに回動する（第１の状態）。反対に、第２の電界では、永久磁石４１、４２側がＮ極であるため、図４（ｂ）に示すように、永久磁石４１、４２のＳ極側がコイル４３に引きつけられ、反対にＮ極側がコイル４３から遠ざかるように、可動板２１が回動中心軸Ｘを中心に時計回りに回動する（第２の状態）。このような第１の状態および第２の状態とを交互に繰り返すことにより、可動板２１が回動中心軸Ｘを中心に回動する。

このように、可動板２１が回動中心軸Ｘを中心に回動するとき、連結部２３、２４の捩りトルクが、連結部２３、２４と可動板２１との境界部を介して可動板２１に伝達される。前述したように、可動板２１の連結部２３、２４との境界付近には、貫通孔２５、２６が形成されているため、可動板２１の光反射部２１１が形成されている部位（中央部Ｓ１）には、回動中心軸Ｘから離れた位置で前記捩りトルクが伝達される。

また、貫通孔２５、２６を形成することにより、連結部２３、２４との境界部から、可動板２１の光反射部２１１が形成されている部位までの前記捩りトルクの伝達距離を、例えば貫通孔２５、２６が形成されていない場合と比べて長くすることができる。このように捩りトルクの伝達距離を長くすることにより、捩りトルクをその伝達途中にて効果的に減衰させることもできる。
また、可動板２１が回動中心軸Ｘを中心に回動するとき、可動板２１には、前述した捩りトルクの他に、慣性力が作用する。しかし、光スキャナ１では、可動板２１に貫通孔２５、２６が形成されているため、前記慣性力による可動板２１の中央部Ｓ１の撓みを防止または抑制することができる。

貫通孔２５、２６を形成することにより得られる上記効果により、簡単な構成（貫通孔２５、２６を形成するだけ）で、可動板２１の回動時における、可動板２１の光反射部２１１が形成された部位（中央部Ｓ１）の撓みを防止または抑制することができる。その結果、可動板２１の回動時（光スキャナ１の駆動時）における光反射部２１１の撓みが防止または抑制され、光反射部２１１の平滑性を極めて高いものとすることができる。そのため、光スキャナ１によれば、光反射部２１１で反射した光を所望の方向に走査することができ、スクリーン等の被投影面上に、所望の画像を高精度（高画質）で描画することができる。

特に、本実施形態では、貫通孔２５、２６が、それぞれ、回動中心軸Ｘに対して直交する方向に延在するように形成されているため、貫通孔２５、２６の長手方向での両端を回動中心軸Ｘからより遠い位置とすることができる。そのため、光反射部２１１には、回動中心軸Ｘからより離れた位置で前記捩りトルクが伝達されるとともに、捩りトルクの伝達距離をより長くすることができる。その結果、回動時の光反射部２１１の撓みを、より効果的に防止または抑制することができる。

さらに、貫通孔２５、２６を形成することにより、次のような効果も発揮することができる。すなわち、光反射部２１１で反射し、走査する光Ｌは、図示しない光源から光反射部２１１に向けて出射された光であるが、この光Ｌは、光反射部２１１の一点（極小領域）に照射されるものではなく、図５に示すように、ある程度の幅（領域）を有して照射される。そのため、光Ｌの中には、光反射部２１１に照射される光もあれば、光反射部２１１から外れた領域に照射される光もある。

光反射部２１１から外れた領域に照射される光の中でも、特に、貫通孔２５、２６内に照射される光は、貫通孔２５、２６の側面２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄにて反射され、所望の方向とは異なる方向に走査される（以下、この光を「迷光」とも言う）。この迷光がスクリーン等の被投影面（例えば図１０中のスクリーンＳＣ）に走査されてしまうと、画質の低下を招いてしまう。

しかし、光スキャナ１では、貫通孔２５、２６が前述したようなテーパ状をなしているため、貫通孔２５、２６内に入った光Ｌが貫通孔２５、２６の側面２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄに当たり難く、仮に、光Ｌが側面２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄに当たって反射したとしても、その反射した光は、支持基板３側に向かうため、前記被投影面に走査さることはない。すなわち、光スキャナ１によれば、迷光が被投影面に走査されるのを防止でき、迷光による画質の低下を防止することができる。

なお、本実施形態では、永久磁石４１、４２が貫通孔２５、２６内に位置しているため、貫通孔２５、２６内に入った光Ｌが永久磁石４１、４２の側面により反射される可能性もある。しかしながら、前述したように、各永久磁石４１、４２は、矩形をなしているため、仮に、貫通孔２５、２６内に入った光Ｌが永久磁石４１、４２の側面で反射したとしても、反射した光（迷光）Ｌは、貫通孔２５、２６の側面で再び反射するか、または、被投影面に向かう光路とは全く異なる光路を進むこととなる。したがって、迷光による画質の低下を防止することができる。
この点において、前述したように、可動板２１の平面視にて、永久磁石４１が貫通孔２５の上部開口２５１から露出していないときには、光Ｌが永久磁石４１の側面により反射すること自体を効果的に防止することができる点で有効である（永久磁石４２についても同様である）。

以上のような光スキャナ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
［基体２の製造］
図６（ａ）に示すように、まず、ウエハ面が＜１００＞面のシリコンウエハ（シリコン基板）１００を用意する。そして、図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１００の上面および下面に、それぞれ、可動板２１、支持部２２および各連結部２３、２４の平面視形状に対応する形状をなす窒化膜からなるマスクＭ１、Ｍ２を形成する。ここで、図６（ｂ）に示すように、窒化膜からなるマスクＭ１には、貫通孔２５、２６の上部開口２５１、２６１の平面視形状に対応する開口が形成されておらず、窒化膜からなるマスクＭ２には、貫通孔２５、２６の下部開口２５２、２６２の平面視形状に対応する開口が形成されている。窒化膜は、ＬＰＣＶＤ法を用いて成膜することができる。

次いで、窒化膜からなるマスクＭ１、Ｍ２を介して、ＫＯＨ水溶液等を用いたウェットエッチングにより、シリコンウエハ１００をエッチングする。その後、窒化膜からなるマスクＭ１、Ｍ２を除去する。これにより、図６（ｃ）に示すように、可動板２１、支持部２２および各連結部２３、２４が一体的に形成される。なお、エッチング方法としては、上述したようなウェットエッチングに限定されず、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法を用いてもよいが、エッチング条件を調整して貫通孔がテーパ状になるように調整する必要がある。

ここで、＜１１１＞方向のエッチング速度が＜１００＞方向や＜１１０＞方向のエッチング速度に比べてはるかに遅いため、エッチングが進行して＜１１１＞面が露出すると、あたかもエッチングが停止したように振舞う。このような異方性エッチングの性質を利用することにより、上述したようなテーパ状の貫通孔２５、２６を簡単に形成することができる。

次に、図６（ｄ）に示すように、可動板２１の上面に、金属膜を形成し、光反射部２１１を形成する。これにより、基体２が得られる。金属膜の形成方法としては、特に限定されず、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。

次に、図６（ｅ）に示すように、貫通孔２５の側面２５ａおよび貫通孔２６の側面２６ａに、接着剤を介して永久磁石４１、４２を固定する。なお、貫通孔２５の側面２５ａおよび貫通孔２６の側面２６ａに、接着剤を介して硬磁性体を固定し、その後、この硬磁性体を着磁することにより、永久磁石４１、４２としてもよい。

［支持基板３の製造］
図７（ａ）に示すように、支持基板３を製造するためのシリコン基板２００を用意し、その上面に、側壁部３２の平面視形状に対応する形状をなすレジストマスクＭ３を形成する。次いで、レジストマスクＭ３を介して、シリコン基板２００をエッチングする。その後、レジストマスクＭ３を除去する。これにより、図７（ｂ）に示すように、凹部３３が形成された支持基板３が形成される。
次いで、図７（ｃ）に示すように、凹部３３の底面にコイル４３を設ける。

［基体２と支持基板３との接合］
図７（ｄ）に示すように、基体２と支持基板３とを接合することにより、光スキャナ１が得られる。なお、基体２と支持基板３との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、ガラス材料を主材料として構成された接合膜を介して、陽極接合により接合してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の光スキャナの第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の光スキャナの第２実施形態を示す平面図である。
以下、第２実施形態の光スキャナについて、前述した実施形態の光スキャナとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる光スキャナ１Ａは、貫通孔の数および配置が異なる以外は、前述した第１実施形態の光スキャナとほぼ同様である。なお、図８にて、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図８に示すように、可動板２１には、複数の貫通孔２７ａ〜２７ｄからなる貫通孔群２７と、複数の貫通孔２８ａ〜２８ｄからなる貫通孔群２８とが形成されている。この一対の貫通孔群２７、２８は、回動中心軸Ｘと平行な方向において、光反射部２１１を介して対向するように形成されている。
なお、貫通孔群２７、２８は、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、貫通孔群２７について代表して説明し、貫通孔群２８については、その説明を省略する。

貫通孔群２７において、各貫通孔２７ａ〜２７ｄは、互いにほぼ同じ形状をなしている。本実施形態では、各貫通孔２７ａ〜２７ｄの横断面形状は、ほぼ正方形である。各貫通孔２７ａ〜２７ｄは、前述した実施形態と同様に、下部開口から上部開口に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしている。
このような貫通孔２７ａ〜２７ｄは、回動中心軸Ｘに対して直交する方向に沿って並設されている。また、貫通孔２７ａ〜２７ｄのうち、貫通孔２７ａ、２７ｂが回動中心軸Ｘに対して一方側に形成されており、貫通孔２７ｃ、２７ｄが他方側に形成されている。また、貫通孔２７ａと貫通孔２７ｄは、回動中心軸Ｘに対して対称的に形成されており、貫通孔２７ｂと貫通孔２７ｃも、回動中心軸Ｘに対して対称的に形成されている。

このような貫通孔群２７、２８を可動板２１に形成することにより、可動板２１の光反射部２１１が形成された部位（中央部Ｓ１）に伝達される捩りトルクを効果的に分散させることができるため、可動板２１の回動時における、可動板２１の光反射部２１１が形成された部位（中央部Ｓ１）の撓みを防止または抑制することができる。その結果、可動板２１の回動時（光スキャナ１の駆動時）における光反射部２１１の撓みが防止または抑制され、光反射部２１１の平滑性を極めて高いものとすることができる。

なお、本実施形態では、貫通孔群２７は、４つの貫通孔２７ａ〜２７ｄで構成されているが、貫通孔の数は、特に限定されず、例えば、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。また、各貫通孔２７ａ〜２７ｄの横断面形状も特に限定されず、例えば、長方形であてもよい。また、各貫通孔２７ａ〜２７ｄの横断面形状が、互いに異なっていてもよい。貫通孔群２８についても、これと同様である。

各貫通孔２７ａ〜２７ｄの光反射部２１１側の側面には、永久磁石４４が設けられている。これら４つの永久磁石４４は、それぞれ、可動板２１の厚さ方向に磁化している。また、４つの永久磁石４４のうち、回動中心軸Ｘに対して一方側にある貫通孔２７ａ、２７ｂの側面に設けられた２つの永久磁石４４は、コイル４３側がＳ極となるように設けられており、他方側にある貫通孔２７ｃ、２７ｄの側面に設けられた２つの永久磁石４４は、コイル４３側がＮ極となるように設けられている。

同様に、各貫通孔２８ａ〜２８ｄの光反射部２１１側の側面には、永久磁石４５が設けられている。これら４つの永久磁石４５は、それぞれ、可動板２１の厚さ方向に磁化している。また、４つの永久磁石４５のうち、回動中心軸Ｘに対して一方側にある貫通孔２８ａ、２８ｂの側面に設けられた２つの永久磁石４５は、コイル４３側がＳ極となるように設けられており、他方側にある貫通孔２８ｃ、２８ｄの側面に設けられた２つの永久磁石４５は、コイル４３側がＮ極となるように設けられている。

このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、各永久磁石は、この貫通孔２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄへの配置に限定されず、可動板２１の光反射部２１１と反対側の面（下面）に１個、磁極が回動中心軸Ｘを挟むように配置されていても良い。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の光スキャナの第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の光スキャナの第３実施形態を示す平面図である。
以下、第３実施形態の光スキャナについて、前述した実施形態の光スキャナとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる光スキャナ１Ｂは、貫通孔の配置が異なる以外は、前述した第２実施形態の光スキャナ１Ａとほぼ同様である。なお、図９にて、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図９に示すように、可動板２１には、複数の貫通孔２７ａ〜２７ｄからなる貫通孔群２７と、複数の貫通孔２８ａ〜２８ｄからなる貫通孔群２８とが形成されている。この一対の貫通孔群２７、２８は、回動中心軸Ｘと平行な方向において、光反射部２１１を介して対向するように形成されている。
なお、貫通孔群２７、２８は、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、貫通孔群２７について代表して説明し、貫通孔群２８については、その説明を省略する。

貫通孔２７ａ〜２７ｄは、可動板２１の縁部に沿うようにして形成されている。また、貫通孔２７ａ〜２７ｄのうち、貫通孔２７ａ、２７ｂが回動中心軸Ｘに対して一方側に形成されており、貫通孔２７ｃ、２７ｄが他方側に形成されている。また、貫通孔２７ａと貫通孔２７ｄは、回動中心軸Ｘに対して対称的に形成されており、貫通孔２７ｂと貫通孔２７ｃも、回動中心軸Ｘに対して対称的に形成されている。

このような貫通孔群２７、２８を可動板２１に形成することにより、可動板２１の光反射部２１１が形成された部位（中央部Ｓ１）に伝達される捩りトルクを効果的に分散させることができるため、可動板２１の回動時における、可動板２１の光反射部２１１が形成された部位（中央部Ｓ１）の撓みを防止または抑制することができる。その結果、可動板２１の回動時（光スキャナ１の駆動時）における光反射部２１１の撓みが防止または抑制され、光反射部２１１の平滑性を極めて高いものとすることができる。

なお、本実施形態では、貫通孔群２７は、４つの貫通孔２７ａ〜２７ｄで構成されているが、貫通孔の数は、特に限定されず、例えば、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。また、各貫通孔２７ａ〜２７ｄの横断面形状も特に限定されず、例えば、長方形であてもよい。また、各貫通孔２７ａ〜２７ｄの横断面形状が、互いに異なっていてもよい。貫通孔群２８についても、これと同様である。
このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上説明したような光スキャナは、例えば、プロジェクタ、レーザープリンタ、イメージング用ディスプレイ、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に好適に適用することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することができる。
具体的に、図１０に示すようなプロジェクタ９について説明する。なお、説明の便宜上、スクリーンＳＣの長手方向を「横方向」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向」という。

プロジェクタ９は、レーザーなどの光を照出する光源装置９１と、クロスダイクロイックプリズム９２と、１対の本発明の光スキャナ９３、９４（例えば、光スキャナ１と同様の構成の光スキャナ）と、固定ミラー９５とを有している。
光源装置９１は、赤色光を照出する赤色光源装置９１１と、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３とを備えている。

クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。
このようなプロジェクタ９は、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピュータからの画像情報に基づいて照出された光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光が、光スキャナ９３、９４によって走査され、さらに固定ミラー９５によって反射され、スクリーンＳＣ上でカラー画像を形成するように構成されている。

ここで、光スキャナ９３、９４の光走査について具体的に説明する。
まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナ９３によって横方向に走査される（主走査）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナ９４によってさらに縦方向に走査される（副走査）。これにより、２次元カラー画像をスクリーンＳＣ上に形成することができる。このような光スキャナ９３、９４として本発明の光スキャナを用いることで、極めて優れた描画特性を発揮することができる。
ただし、プロジェクタ９としては、光スキャナにより光を走査し、対象物に画像を形成するように構成されていれば、これに限定されず、例えば、固定ミラー９５を省略してもよい。

以上、本発明の光スキャナおよび画像形成装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光スキャナおよび画像形成装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、例えば、本発明の光スキャナおよび画像形成装置では、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ……光スキャナ ２……基体 ２１……可動板 ２１ａ……上面 ２１ｂ……下面 ２１１……光反射部 ２２……支持部 ２３、２４……連結部 ２５、２６……貫通孔 ２５１、２６１……上部開口 ２５２、２６２……下部開口 ２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄ……側面 ２７、２８……貫通孔群 ２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ……貫通孔 ３……支持基板 ３１……底部 ３２……側壁部 ３３……凹部 ４……駆動手段 ４１、４２、４４、４５……永久磁石 ４３……コイル ５……接合層 ９……プロジェクタ ９１……光源装置 ９１１……赤色光源装置 ９１２……青色光源装置 ９１３……緑色光源装置 ９２……クロスダイクロイックプリズム ９３、９４……光スキャナ ９５……固定ミラー １００……シリコンウエハ ２００……シリコン基板 Ｍ１、Ｍ２……窒化膜からなるマスク Ｍ３……レジストマスク Ｓ１……中央部 Ｓ２、Ｓ３……端部 Ｓ４〜Ｓ７……連結部 ＳＣ……スクリーン Ｘ……回動中心軸

Claims (14)

1. 板状をなし、一方の面側に光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
   前記可動板を支持する支持部と、
   前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記支持部と前記可動板とを連結する一対の連結部とを有し、
   前記可動板には、前記可動板の回動による前記光反射部の撓みを抑制する貫通孔が形成されおり、
   前記貫通孔は、前記可動板の前記光反射部と反対側の面から前記光反射部側の面に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしていることを特徴とする光スキャナ。
2. 前記可動板は、シリコンを主材料として構成されている請求項１に記載の光スキャナ。
3. 前記貫通孔の側面は、結晶方位＜１１１＞面で形成されている請求項２に記載の光スキャナ。
4. 前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸と平行な方向において、前記光反射部を介して対向するように少なくとも一対設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の光スキャナ。
5. 前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸に対して直交する方向に延在している請求項１ないし４のいずれかに記載の光スキャナ。
6. 前記貫通孔は、前記可動板の回動中心軸と平行な方向において、前記光反射部の一方側および他方側に、それぞれ、複数形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の光スキャナ。
7. 前記光反射部の一方側に設けられた複数の貫通孔、および前記光反射部の他方側に設けられた複数の貫通孔は、それぞれ、前記可動板の回動中心軸に直交する方向に沿って並んで形成されている請求項６に記載の光スキャナ。
8. 前記光反射部の一方側に設けられた複数の貫通孔、および前記光反射部の他方側に設けられた複数の貫通孔は、それぞれ、前記可動板の縁に沿って形成されている請求項６に記載の光スキャナ。
9. 前記可動板に設けられた磁石と、
   前記磁石に作用させる磁界を発生するコイルとを有している請求項１ないし８のいずれかに記載の光スキャナ。
10. 前記磁石は、前記貫通孔の側面に固定されている請求項９に記載の光スキャナ。
11. 前記磁石は、前記貫通孔の前記光反射部側の側面に固定されている請求項１０に記載の光スキャナ。
12. 前記磁石と前記貫通孔の前記磁石が設けられた前記側面と対向する側面との間には、空隙が形成されている請求項１０または１１に記載の光スキャナ。
13. 前記磁石は、矩形をなしている請求項９ないし１２のいずれかに記載の光スキャナ。
14. 板状をなし、一方の面側に光反射性を有する光反射部を備える可動板と、
    前記可動板を支持する支持部と、
    前記可動板を前記支持部に対して回動可能とするように、前記支持部と前記可動板とを連結する一対の連結部とを有し、
    前記可動板には、前記可動板の回動による前記光反射部の撓みを抑制する貫通孔が形成されおり、
    前記貫通孔は、前記可動板の前記光反射部と反対側の面から前記光反射部側の面に向けて横断面積が漸減するテーパ状をなしている光スキャナを備えることを特徴とする画像形成装置。

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