JP4669646B2

JP4669646B2 - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4669646B2
Application number: JP2001303215A
Authority: JP
Inventors: 栄二望月; 幸人佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003107387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器の光走査装置、更にはデジタル複写機およびレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置及びこの光走査装置を備えた画像形成装置に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザープリンターの書込光学系は光ビームをポリゴンミラーを用いて、主走査方向に走査することにより画角（以下走査角という）を得て、感光体上で結像している。
【０００３】
プリンターの高画質化を進める為には、ビームの集光スポット径を小さくする必要があるが、その集光スポット径はレーザーの波長と焦点距離の積に比例するので、（１）レーザーの波長を短くする方法と、（２）焦点距離を短くする方法が考えられる。（１）レーザーの波長を短くする場合は、青色レーザーダイオードを用い、それに対応したレンズ等の光学系の設計が必要となる。また、（２）焦点距離を短くする場合は、光ビームを偏向させる偏向部以降の光学系を感光体に近づける必要がある。その場合、主走査方向の画素の均一化の為には、一つの偏向部では実現が難しく、複数のモジュール化された偏向部を主走査方向に配置して使用する必要がある。一つの偏向部を用いるのを一括走査方式と呼ぶのに対して、分割走査方式と呼ぶ。
【０００４】
従来の光走査装置においては光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられるが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこの回転をさらに高速にしなければならず、軸受の耐久性や風損による発熱、騒音が課題となり、高速走査に限界がある。
【０００５】
これに対し、近年シリコンマイクロマシニングを利用した光偏向器の研究がすすめられており、特許第２７２２３１４号や第３０１１１４４号に開示されるようにSi基板で可動ミラーとそれを軸支するトーションバーを一体形成した方式が提案されている。この方式によれば共振を利用して往復振動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、騒音が低いという利点がある。さらに可動ミラーを回転する駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられる。
【０００６】
また、マイクロミラーの中にも駆動方式の違いにより、電磁力方式、圧電方式、静電気力方式の三つがある。電磁力方式、圧電方式は大きな走査角が得られ易い反面、永久磁石や圧電素子を使うため部品点数が多く、小型化もし難い。それに対し、静電気力方式は小型化がし易い反面、走査角と駆動電圧がトレードオフのような関係にあり、大きな走査角を得難い。そこで、静電気力方式については、マイクロミラーに対向する位置に反射ミラー（以下対向ミラーという）を設け、マイクロミラーと反射ミラー間で多重反射を起こさせ、大きな走査角を得ようとする試みがある。
【０００７】
前述の特許第２７２２３１４号や第３０１１１４４号に開示されるようにSi基板で可動ミラーとそれを軸支するトーションバーを一体形成した方式が提案されている。この方式によれば共振を利用して往復振動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、騒音が低いという利点がある。さらに可動ミラーを回転する駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられる。
反面、共振振動ミラーで光ビームを走査すると振幅が微小であるため、従来の偏向器、例えばポリゴンミラーと同様な記録幅を得るには走査角を拡大する手段が必要となる。特開平４-０８０７０９号では回転鏡に対向して固定鏡を設け多重反射した例が開示されている。この方式によれば容易に走査角を拡大できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に図示するようにミラー面法線３ｃに対して副走査方向に角度αをもって光ビームＢを入射した場合、偏向された走査線の軌跡Ｌは曲がりを生じ、画像品質を劣化させる要因となる。同様に逆方向から角度−αをもって入射した場合、前記とは反転した走査線の軌跡Ｌを描くことになる。
【０００９】
従って、ミラー面法線３ｃに対して正の入射角を有する反射に伴う曲がりと、負の入射角を有する反射に伴う曲がりとをほぼ等しくしてキャンセルすることで走査線を直線に補正できる。これを実現するためにはミラー面に対向して副走査方向に所定角度傾斜した反射面を配備し、入射角の正負を逆転して再度ミラー面に入射させる必要がある。
【００１０】
よって、本発明の目的は、多重反射に伴う走査線の曲がりを補正し高品位な画像記録を行なうことができ、小型化が可能な光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、往復振動することにより発光源からの光ビームを偏向する可動ミラーと、可動ミラーを軸支する第１の基板と、可動ミラーと対向し、可動ミラーとの間で光ビームを往復反射する対向ミラーとを有する光走査装置において、前記第１の基板面から副走査方向に傾斜して形成される反射面を有する対向ミラーを光ビームの入出射通過部を挟んで向かい合う方向に設け、前記対向ミラーを前記第１の基板に重ね合わせて配備し、前記対向ミラーの反射面は、前記可動ミラー面と垂直な方向に重なって平行方向に対面する反射領域を有することを特徴とする光走査装置である。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記対向ミラーは、光ビームの入出射通過部を備える支持基板に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置である。
【００１３】
また、請求項３の発明は、前記可動ミラーの可動空間を形成するフレーム基板を前記第１の基板上に配備し、前記フレーム基板に前記対向ミラーを重ね合わせて支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置である。
【００１４】
また、請求項４の発明は、前記可動ミラー側の基板と前記対向ミラー側の基板との間に前記対向ミラーと前記第１の基板とをアライメントする位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置である。
【００１５】
また、請求項５の発明は、前記対向ミラーを、該対向ミラーの各反射面端が可動ミラーと平行な面内で一致するよう配備していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置である。
【００１６】
また、請求項６の発明は、前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記可動ミラー側の基板と平行な当接面を備え、前記いずれか一方の面を当接面に当接し、他方の面を反射面としたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置である。
【００１７】
また、請求項７の発明は、前記当接面を、可動ミラーを主走査方向に架橋する両端に配備することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置である。
【００１８】
また、請求項８の発明は、前記対向ミラーの副走査方向の反射面幅は面方位 [１１１］面により規定されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置である。
【００１９】
また、請求項９の発明は、前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記支持基板に、可動ミラーと平行な当接面を備え、同面内で、スライス面と接合することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置である。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記支持基板に、可動ミラーと平行な当接面と、同面と平行に配備した接合面とを備え、前記接合面に、前記いずれか一方の面を合わせたことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置である。
【００２１】
また、請求項１１の発明は、前記可動ミラーと平行な当接面の反対面にも面方位 [１１１］に合わせた部位を有することを特徴とする請求項６又は１０に記載の光走査装置である。
【００２２】
また、請求項１２の発明は、請求項１〜１１の何れかに記載の光走査装置と、該光走査装置によって静電像が形成される感光体と、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とを有する画像形成装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の対向ミラー基板の一つの実施例を図１に示す。図１（Ａ）には参考例として、基板表面に対して、９．５°の傾斜角をもつ対向ミラー１と２６．３°の傾斜角をもつ対向ミラー２の２枚の基板を貼り合わせた対向ミラー基板を示す（接合部及び反射金属膜は図示されず）。対向する位置には可動ミラー３の揺動空間を確保するフレーム基板４を有するマイクロミラーである可動ミラー３を併せて示す。この可動ミラー３はSOI（silicon on insulator）基板を用いて作製されており、SOI基板の厚いSi基板がフレーム基板４の役目を兼ねている。対向ミラー１、２の基板材料は特に限定しないが、フレーム基板４の材料であるSiとの接合信頼性が良い、Si基板、ガラス基板が好ましい。また、傾斜角の作製方法はエッチングでも、切削でも良い。この対向ミラー基板の利点は２枚の基板をウエハレベルで接合できるので、多数の対向ミラーチップを大量に一括で作製できることである。
【００２４】
しかし、この対向ミラー１、２は光ビームＢの入出射通過部２３ａを挟んで向かい合う方向に設けられているが、両者が対面している領域は無い。即ち、マイクロミラーの法線方向に対向ミラー１、２がずれている。
【００２５】
この場合、光ビームの入出射（光束分離）が形状的に難しくなる点、光束分離を可能にする為には、対向ミラー１、２間の距離を長くし、光路長が長くなる点、光学特性の最適化時に、レイアウト上の制約が大きい点等の光学特性上の問題点がある。光路長が長くなる場合、主走査方向のミラー有効径が長くなるので、対向ミラー１、２やマイクロミラー３の必要面積が大きくなる。マイクロミラー３の面積が大きくなると、大面積で面精度が必要になったり、大面積のマイクロミラーを駆動しなければならないので、マイクロミラーの仕様達成に対しては厳しい方向に進む。
【００２６】
そこで、一実施例として、対向ミラー１、２が光ビームＢの入出射通過部２３ａを挟んで向かい、更に両者が対面している場合を図１（Ｂ）に示す。対向ミラー１、２は図１（Ａ）と同様の材料で、同様な加工方法で傾斜角が作製されている。図１（Ａ）と異なる点は、マイクロミラー３と接合される際に、夫々別々のチップで接合されている点である。このようにして作製すれば、上述の光学特性上の問題点は回避可能である。
【００２７】
また、変形例として、対向ミラー１、２が光ビームＢの入出射通過部２３ａを挟んで向かい、更に両者が対面している他の場合を図１（Ｃ）に示す。これは、ガラス基板の切削加工や、プラスチックのモールド等、光透過性材料１６を一体加工したものである。
【００２８】
本発明の他の実施例を作製方法を含めて図２に示す。
まず、図２（Ａ）に示すように、支持基板となる、SｉＯ₂５を例えば０．５μmで形成した面方位 [１００］Si基板６と面方位［１００］から４５．２°のスライス角を傾けたSi基板７を用意する。
【００２９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、両基板を例えば直接接合にて貼り合わせた後、SｉＯ₂を除去する。
次に、図２（Ｃ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法にてSiN膜８を両面に形成した後、フォトリソ技術及びSiN膜８のドライエッチングにて、所望のパターンを形成する。
【００３０】
その後、図２（Ｄ）に示すように、例えば濃度２５wt%、温度８０°のKOH水溶液にて結晶異方性エッチングを行う。通常、スライス角が０°の結晶面方位［１００］Si基板を結晶異方性エッチングした場合、Si基板表面に対して、５４．７°を成すテーパー面が現れる。これは、Si基板表面に対して、５４．７°を成す方向にエッチングレートが著しく遅い結晶面方位［１１１］面が現れるからである。よって、結晶面方位 [１００］から４５．２°のスライス角を傾けたSi基板７には、９．５°のテーパー面が現れる。ここでは９．５°のテーパー面を有し、島状にSi基板７が残る。
【００３１】
次に、図２（Ｅ）に示すように、基板表面にフォトリソ技術及びSiドライエッチング技術により、９．５°のテーパーエッジに位置合わせを行った、光ビームの入出射通過部となるスリット１２を開口する。
【００３２】
次に、図２（Ｆ）に示すように、フォトレジスト９、SiN膜、SｉＯ₂を除去した後、熱酸化法にて例えば０．５μmのSｉＯ₂５を再形成する。一方、面方位 [１００］から２８．４°のスライス角を傾けたSi基板１０を用意し、SiN膜８をマスクとして、例えば濃度２５wt%、温度８０°のKOH水溶液にて結晶異方性エッチングを行い、基板を貫通させる。この時、前述と同様の理論で２６．３°のテーパー面が形成される。
【００３３】
その後、９．５°のテーパー面と２６．３°のテーパーが向き合い方向で、２６．３°のテーパーエッジをスリット開口に位置合わせして、例えば直接接合にて貼り合わせる。この時、２６．３°のテーパー面が形成されたSi基板は９．５のテーパー面が形成されたSi基板よりも厚くならなければならない。また、この一連のアライメントによる基板接合では、Si基板の板厚バラツキに関係なく９．５°テーパー面、スリット開口、２６．３°テーパー面を高精度に位置合わせできる。
【００３４】
次に、図２（Ｇ）に示すように、ＬＰＣＶＤ（low presure chemical vapor deposition）法にてSiN膜８を両面に形成した後、フォトリソ技術及びSiN膜のドライエッチングにて、所望のパターンを形成する。所望のパターンとは引き続き行われる結晶異方性エッチングにより、基板上面側では、スリット開口がテーパー状に、基板下面側では２６．３°のテーパー面が島状に残るようなパターンである。
【００３５】
引き続いて、図２（Ｈ）に示すように、結晶異方性エッチングを行うことにより、前述のような形状が得られる。
最後に、図２（Ｉ）に示すように、SiN膜、SｉＯ₂を除去した後、ミラー金属１１を成膜し、所望の対向ミラーが得られる。
【００３６】
このようにして作製した対向ミラーをＳＯＩ基板を用いて作製したマイクロミラー３と重ね合わせたものを図２（Ｊ）に示す。この図において、対向ミラー１、２及びマイクロミラー３の支持基板夫々に、夫々を位置合わせするのに用いる位置決め手段であるアライメントマークａを示す。夫々のアライメントマークａは、途中の工程で示されてはいなかったが、工程の増加無く夫々のミラーを作製する時に同時に作製することができる。よって、工程の増加無く、正確な位置決め手段を有する構成となっている。また、対向ミラー基板とマイクロミラー基板は各々の支持基板同士が接合されている構成になっているので、ギャップの精度が高い。更に、複数の対向ミラーの形状が変更になった場合でもプロセス、設計上の変更が少ない。更に、対向ミラー基板はウエハ一括処理で作製でき、またマイクロミラー基板との接合もウエハレベルで処理できることも可能で実装コストの低減が可能である。
【００３７】
ここでは、結晶面方位 [１００］から各々４５．２°と２８．４°のスライス角を傾けたSi基板を使用したが、結晶面方位 [１１１］から各々９．５°と２６．３°のスライス角を傾けたSi基板を使用しても良い。このように、所望の傾斜角を有する結晶面方位 [１１１］面のテーパー面を露出することが出来れば、スライス角度及びその基準となる結晶面方位は限定されない。また、スライス角度を調整することにより、任意のテーパー角が得られることもわかる。
【００３８】
前記テーパー面である結晶面方位 [１１１］面は [１１０］や [１００］面に比べ、エッチングレートが著しく遅い為に、エッチング面が平滑で、テーパー角の精度が高く好適な反射面として適用できるという利点がある。
【００３９】
また、支持基板としてはガラス基板など他の材料を用いても良い。ここでは、面方位 [１００］Si基板を用いたが、Siプロセスを用いることが出来ることや、結晶異方性エッチングによりスリット開口を５４．７°のテーパー形状に加工でき、光ビームのけられ防止対策が出来る等の理由で好んで用いている。
【００４０】
本発明の他の実施例を図３に示す。図３（Ａ）に示す面方位 [１００］から４５．２°のスライス角を傾けたSi基板７と、図３（Ｂ）に示す面方位 [１００］から２８．４°のスライス角を傾けたSi基板１０とを用い、SiN膜をマスクパターンとして、例えば濃度２５wt%、温度８０°のKOH水溶液にて結晶異方性エッチングを行う。夫々の基板から所望の傾斜角である９．５°と２６．３°の [１１１］テーパー面が得られる。夫々の基板を破線で示される位置でダイシングすることにより、夫々対向ミラーチップが形成される。
【００４１】
夫々の対向ミラーチップは、図３（Ｃ）に示すように、結晶異方性エッチングにより、光ビームの入出射通過部２３ａとなる開口とアライメントマークａ用の開口をテーパー状に形成された、支持基板となる面方位 [１００］Si基板６に、例えば接着材を用いた接合で固定される。ここでは、対向ミラーチップを夫々チップボンディングすることによる実装コストがかかるものの、部品形成プロセスは簡略でコストも低い。また、 [１１１］異方性エッチング面を支持基板への接合面としているので、反射面として、研磨面が使用できるので、ミラーとして好適である。また、支持基板としては、前記Si基板に限定されるものでないことは言うまでも無い。このようにして作製した対向ミラーを図２（Ｊ）と同様に作製したマイクロミラー３と重ね合わせたものを図３（Ｄ）に示す。
【００４２】
本発明の他の実施例を図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示す。使用するSi基板及び基本プロセスは図３とほぼ同様であるが、異なる点は対向ミラー１、２のテーパーを異方性エッチングにて形成する際に、両面にパターンニングを形成しておいて、両面からエッチングしている点である。Si基板の面方位に対して、適切なパターンニングをしておくことにより、（具体的にはSi基板の表裏が入れ替わっても同パターンがエッチング形成されるようにパターンニングする）接合面となる [１１１］異方性エッチング面の平行位置にも、 [１１１］異方性エッチング面が形成される。よって、対向ミラーチップを支持基板に接合する際に、チップハンドリング(吸着)、や接合時の加圧均一性が向上する。
【００４３】
本発明の他の実施例を図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示す。面方位［１００］から４５．２°のスライス角を傾けたＳｉ基板７と面方位［１００］から２８．４°のスライス角を傾けたＳｉ基板１０を用い、ＳｉＮ膜をマスクパターンとして、例えば濃度２５ｗｔ％、温度８０°のＫＯＨ水溶液にて結晶異方性エッチングを行う。夫々の基板から所望の傾斜角である９．５°と２６．３°の［１１１］テーパー面が得られる。夫々の基板を破線で示される位置でダイシングすることにより、夫々対向ミラーチップが形成される。夫々の対向ミラーチップは、マイクロミラー基板側に備えられたフレーム基板４に直接、例えば接着材を用いた接合で固定される（図示されない、主走査方向で接合されている）。ここでは、対向ミラーチップを夫々チップボンディングすることによる実装コストがかかるものの、部品形成プロセスは簡略でコストも低い。また、［１１１］異方性エッチング面を支持基板への接合面としているので、反射面として、研磨面が使用できるので、ミラーとして好適である。光ビームの入出射通過部２３ａを規定しているミラー端はここでは、ダイシングで規定されており、ミラーの剛性が高く、精度も高い。しかしながら、ダイシングによる機械加工の場合チッピング等の欠けがミラー面に発生してしまう恐れがある。
【００４４】
その対策案を図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示す。ここでは、対向ミラー１、２のテーパー面を異方性エッチングにて形成する際に、副走査方向のミラー幅を規定できるパターンも同時に形成しておく。そして、ダイシングする際も図中基板途中で途切れている破線のようにハーフカットで切断することにより、ミラー面への機械ダメージを抑えている。
【００４５】
また、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は図６（Ａ）〜図６（Ｃ）の実施例に図４の実施例を組み合わせた実施例で、対向ミラーチップを支持基板に接合する際に、チップハンドリング(吸着)、や接合時の加圧均一性が向上する。
【００４６】
図５で示されていた実施例の上面図と断面図をマイクロミラー基板と共に図８に示す。対向ミラーチップはマイクロミラー基板に設けられているフレーム基板４に対して、主走査方向のみに架橋する両端で接合されているので、 [１１１] 接合面にエッチングによる凹凸があっても、凹凸の影響が少なく接合の平坦性が良くなる。よって、対向ミラーチップは副走査方向でフレーム基板４に接合しないように加工されている。
【００４７】
最後に、このような方法で形成した対向ミラー基板を組み込んだ、カラーレーザープリンターの構成及び動作を図９〜１４を使い説明する。
図９には光走査装置に配備される光走査モジュールの分解斜視図を示す。可動ミラー基板は、可動ミラー３の揺動空間を確保するSi基板であるフレーム基板４と可動ミラー３を形成するSi基板３ｂの、２枚のSi基板を貼り合わせたSOI基板を用いている。フレーム基板４をエッチングにより四角くくりぬいて、揺動空間を形成した後、反対側からSi基板３ｂをエッチングにより可動ミラー３及びそれを軸支するトーションバー３２をその周囲を貫通して形成する。可動ミラー３の中央部には金属被膜を蒸着するなどしてミラー面を形成し、トーションバー３２を挟んでミラーの両端部は櫛形に凹凸のある平面形状となし、固定電極３１、可動電極２４を形成する。尚、櫛形形状とすることで対向する電極の面積を拡大することができ、駆動電圧を低減することができる。
【００４８】
可動ミラー３の揺動空間が形成されているフレーム基板４の上面には、金属被膜が形成され、傾斜角２６．３°の反射面２ａを有する対向ミラー２と金属被膜が形成され、傾斜角９．５°の反射面１ａを有する対向ミラー１が接合される。両者の対向ミラーの反射面端間隔にて、光ビームの入出射通過部２３ａを規定している。
【００４９】
プリズム２６には光ビームの入射面２６ｂ、射出面２６ｄ、可動ミラー３へ光ビームを反射する反射面２６ａとが形成され、前記対向ミラー１、２の上方に配置される。
【００５０】
図１４に示すように、開口部である入出射通過部２３ａから可動ミラー３に所定の角度で入射した光ビームは反射面２ａで反射され、再度、可動ミラー３で反射し、反射面１ａとの間で複数回(実施例では３回)反射を繰り返して副走査方向に反射点を往復して移動しながら再び入出射通過部２３ａを通ってプリズム２６に入射し、射出面２６ｄから射出される。
【００５１】
実施例ではこのように複数回反射を繰り返すことで、可動ミラー３の小さい振れ角で大きな走査角が得られるようにしている。例えば、可動ミラー３での総反射回数Ｎ、振れ角αとすると走査角θは２Ｎα、実施例ではＮ=５、となる。
【００５２】
前記可動ミラー３は固定電極３１の一方に電圧を印加すると対向する可動電極２４との間に静電引力が発生しトーションバー３２をねじって水平な状態から静電引力とねじり力が釣り合う状態まで傾き、電圧を解除するとトーションバー３２の復元により水平な状態に戻り、もう一方の固定電極に電圧を印加すると反転方向に可動ミラー３が傾くというように固定電極３１への電圧印加を周期的に切り換えることにより可動ミラー３を往復振動することができる。
【００５３】
尚、この電圧を印加する周波数を可動ミラー３の固有振動数に近づけると共振状態となり、静電引力による変位以上に増幅され振れ角は著しく拡大する。
実施例では記録速度に合うように可動ミラー３の固有振動数を設定、つまり、可動ミラー３の厚さ、トーションバー３２の太さ、長さを決定している。
【００５４】
一般に、最大振れ角θ₀は可動ミラー３を支えるトーションバー３２の弾性係数G、断面２次モーメントI、長さLで決定されるばね定数Kと静電引力によって与えられるトルクTとにより、次式、
θ₀＝T／Kであらわされる。ここで、K＝G・I／Lである。
【００５５】
また、可動ミラーの共振周波数fdは慣性モーメントJとすると、次式、
fd＝√(K／J)
であらわされる。
【００５６】
共振を利用することで印加電圧は微小で済み発熱も少ないが、記録速度が速くなるに従ってトーションバーの剛性が高まり振れ角がとれなくなってしまう。そこで、前記したように対向ミラーを設けることで走査角を拡大し記録速度によらず必要十分な走査角が得られるようにしている。
支持フレーム２７は焼結金属等で成形され、絶縁材を介してリード端子２５が挿入されてなる。
【００５７】
支持フレーム２７には前記したミラー基板を実装する接合面２７ａ、カップリングレンズ２０を位置決め接着するＶ溝２７ｂ、接合面２７ａと垂直に形成した発光源であるLDチップ２８の実装面２７ｃ、LDの背面光を受光するモニタPDチップ２９の実装面２７ｄが形成される。
【００５８】
円筒の上下をカットした形状のカップリングレンズ２０は第１面を軸対称の非球面、第２面を副走査方向に曲率を有するシリンダ面となす。Ｖ溝２７ｂはカップリングレンズ２０の円筒外周面が当接した際、光軸がLDチップ２８の発光点に合うように幅と角度が設定され、光軸方向の調整によって発散光束を主走査方向には略平行光束に副走査方向には可動ミラー面で集束する集束光束となし接着固定する。尚、前記カット面はシリンダ面の母線と平行に形成され母線が水平になるように光軸回りの位置決めがなされる。
【００５９】
プリズム２６の入射面２６ｂにはカップリングレンズ２０からの光ビームを所定の径に整形するアパーチャマスクが膜形成され、プリズム２６内を通過して可動ミラー３で走査された光ビームは射出面２６ｄより上方に放出される。
【００６０】
カバー２１は板金にてキャップ状に成形され、光ビームの射出開口にはガラス板２２が内側より接合されてなり、前記支持フレーム２７の外周に設けられた段部２７ｆにはめ込まれてLDチップ、ミラー基板等を気密状態に保護する。
LDチップ２８、モニタPDチップ２９、前記した固定電極は各々リード端子２５の上側に突出した先端との間でワイヤーボンディングにより各々接続がなされる。
【００６１】
図１０に実施例における光走査装置の断面図、図１１、図１２にその外観図、透視図を示す。
前記構成による光走査モジュール４０は、LDの駆動回路、可動ミラーの駆動回路を構成する電子部品が実装されるプリント基板４１上に主走査方向に配列して複数個(実施例では３個)実装される。実装の際、前記支持フレーム２７の底面は下側に突出したリード端子２５をスルーホールに通してプリント基板に当接され、スルーホールのクリアランス内で基板上での光走査モジュール間の位置合わせを行なって仮止めし、他の電子部品と同様ハンダ付けされ一括して固定される。
【００６２】
複数の光走査モジュールを支持したプリント基板４１はハウジング４２の下側開口を塞ぐように当接され、ハウジングに一体で設けられた一対のスナップ爪４２ａ間に抱え込んで保持する。
【００６３】
プリント基板４１にはこのスナップ爪４２ａの幅に係合する切り欠きが設けられ主走査方向の位置決めがなされると同時に、係止部を基板エッジに係合して副走査方向が固定される。
また、係止部は矢印方向に撓ませることで突起が基板上端を押し下げ、容易に取り外すこともできる。
【００６４】
ハウジング内部には結像手段を構成する第１の走査レンズ４３を主走査方向に配列して接合する位置決め面、第２の走査レンズ４４を保持する位置決め部および同期ミラー４８の保持部が形成される。
実施例では各光走査モジュールの第２の走査レンズは樹脂にて一体的に形成し、また、同期ミラー４８も高輝アルミ板で連結して形成しており、光ビームを射出する開口に外側よりはめ込まれ奥側に突き当てて取り付けられる。開口の中央部には突起５２ｃが形成され第２の走査レンズ４４の中央部に設けられた凹部４４ａ、同期ミラー中央部に設けられた凹部４８ａを係合して主走査方向を、副走査方向には開口の一端に押し付けられて位置決めされる。また、第１の走査レンズ４３には各々主走査の中央部底面に位置決め用の突起４３ａを形成しており、ハウジングに均等間隔で配備された係合孔４２ｂに装着し、主走査方向の相対位置が維持されるようにすると同時に、光軸方向の一端に突き当て同中央部に各々の高さが同一平面となるよう配備された接着面に副走査方向の底面を当接して位置決めされる。
【００６５】
同期検知センサ(PINフォトダイオード)４９は隣接する光走査モジュールで共用する中間位置と両端位置に配置され、各光走査モジュールの走査開始側と走査終端側とでビームが検出できるようにプリント基板４１上に実装される。
同期ミラー４８は隣接する光走査モジュール走査開始側と走査終端側との反射面が向かい合うようくの字状に成形され各々光ビームを反射し、共通の同期検知センサ４９に導くことができるようにしている。
図中、符号５０はコネクタで全ての光走査モジュールへの電源供給やデータ信号などのやり取りを一括しておこなう。
【００６６】
ハウジング４２の両側面には後述する感光体ドラムを保持するカートリッジにドラムと同心に設けられた円筒面に合わせて突き当て面を有する位置決め部材５１が取り付けられる。位置決め部材は５１は突起部５２にねじ固定された後、L字状に設けた座面を装置本体のフレームに設けられたピン５３にスプリング５４を介して配備されるので、前記カートリッジに常に押し付けられた状態で保持され、複数の光走査モジュールの感光体ドラムに対する位置決めを一括して確実におこなうことができる。
【００６７】
図１３は前記光走査装置をカラーレーザプリンタに適用した例を示す。
各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)毎にハウジング４２に収納された光走査装置とプロセスカートリッジ７０とが個別に位置決めされ、用紙の搬送方向に沿って直列に配備される。用紙は給紙トレイ７６から給紙コロ７７により供給され、レジストローラ対７８により印字のタイミングに合わせて送り出され搬送ベルト８１に載って搬送される。各色画像は用紙が各感光体ドラムを通過する際にトナーが静電引力によって転写され順次色重ねがなされて、定着ローラ７９で定着され排紙ローラ８２により排紙トレイ８０に排出される。
【００６８】
尚、各色プロセスカートリッジはトナー色が異なるのみで構成は同一である。
感光体ドラム６０の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電ローラ７２、光走査装置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手段である現像ローラ７３、トナーを備蓄するトナーホッパ７４、用紙に転写された後の残トナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース７５が配備される。
【００６９】
光走査装置は前記したように複数の光走査モジュールの走査線をつなぎ合わせて１ラインが構成され、総ドット数Lを分割し各々画像始端から１〜L１、L１+１〜L２、L２+１〜Lドットを割り当てて印字するが、実施例ではこの割り当てるドット数を各色で異なるようにすることで、同一ラインを走査する各色の走査線の継ぎ目が重ならないようにしている。
【００７０】
尚、実施例では静電引力を発生させ可動ミラーを駆動する方式を示したが、可動ミラーにコイルを形成してトーションバーと交差する方向に磁力線が通るように配備し、コイルに電圧を印加して電磁力を発生させ駆動する方式であっても、トーションバーに圧電素子を結合し、圧電素子に電圧を印加して直接可動ミラーに変位を発生させ駆動する方式等々であっても同様の構成で実施できる。
【００７１】
また、光走査装置を３つの光走査モジュールにて構成したが、この数はいくつであってもよく、画像形成装置の記録幅に合わせて数を増減して対応することもできる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、往復振動することにより可動ミラーと対向ミラー間で多重反射により主走査方向の走査角を拡大する際、前記対向ミラーは副走査方向に傾斜され形成されている為に、副走査方向曲がりを抑制でき、画像品質を向上できるとともに、同じ走査角を得るためのビームの光路長が短くなり、対向ミラー及び可動ミラーを小型化できる。また、光路設計上（光束分離）のマージンも増加する。
【００７３】
また、請求項２の発明によれば、さらに、複数個の対向ミラーが形成される際、対向ミラーと可動ミラー及び光ビームの入出射通過部の位置関係を統一できるので、光ビームの反射点位置や光路長の設計が容易となる。また、支持基板により可動ミラーとのギャップ位置をきめることにより、高精度のギャップ精度を確保できる。更に、複数個の対向ミラーの形状が変更された場合も、プロセス上の変更も少ない。
【００７４】
また、請求項３の発明によれば、さらに、対向ミラーと可動ミラーの位置関係をフレーム基板で自由に規定できるので、複数個の対向ミラーが形成される際、光ビームの反射点位置や光路長の設計が容易となる。ギャップ精度も高い。
【００７５】
また、請求項４の発明によれば、さらに、当接面に位置決め手段を設けることにより、対向ミラーと第１の基板との位置合わせを高精度に行うことが出来る。
また、フレーム基板に可動ミラーの揺動空間を形成する際に、アライメントに利用できる溝等を同時に作製しておくことにより、工程の増加無く対向ミラーとの位置合わせを高精度に行うことが出来る。
【００７６】
また、請求項５の発明によれば、さらに、光ビームは副走査方向に傾きをもって入出射される為に、請求項５に記載の構成にすることにより、ビームのけられを防止でき、入出射角の設計マージンも広がる。
【００７７】
また、請求項６の発明によれば、さらに、スライス角を任意に設定することにより、任意の傾斜角を得ることが出来る。また、結晶異方性エッチングにより、エッチング耐性があり安定な面である [１１１] 面を露出することにより、平滑で角度が正確という好適なエッチング面が得られる。Siウエハプロセスにより、精度の高い傾斜面を有する対向ミラーを大量に製作することが出来る。 [１１１] 面を当接面にする場合は、反射面として、スライス面である研磨面を使える為、ミラーとしてより好適である。スライス面を当接面にする場合は、ウエハレベルでの処理が可能となる。
【００７８】
また、請求項７の発明によれば、さらに、［１１１］接合面にエッチングによる凹凸があっても、主走査方向の両端のみで接合しているので、凹凸の影響が少なく接合の平坦性が良い。
【００７９】
また、請求項８の発明によれば、さらに、Siプロセス（フォトリソ、異方性エッチング）により寸法精度が高い。ダイシングにより規定される場合は、チッピング（面欠け）が発生するが、その防止にもなる。
【００８０】
また、請求項９の発明によれば、さらに、スライス角を任意に設定することにより、任意の傾斜角を得ることが出来る。結晶異方性エッチングに対して、エッチング耐性があり安定な面である [１１１] 面を反射面にすることにより、平滑で角度が正確という好適な反射面が得られる。また、Siウエハ処理が可能な為に、実装コストを下げることが出来る。
【００８１】
また、請求項１０の発明によれば、さらに、スライス角を任意に設定することにより、任意の傾斜角を得ることが出来る。結晶異方性エッチングに対して、エッチング耐性があり安定な面である [１１１] 面を露出することにより、平滑で角度が正確というエッチング面が得られる。Siウエハプロセスにより、精度の高い傾斜面を有する対向ミラーを大量に製作することが出来る。反射面として、スライス面である研磨面を使える為、ミラーとして好適である。
【００８２】
また、請求項１１の発明によれば、さらに、当接面の反対面も [１１１] 面に合わせることにより、対向ミラーは可動ミラーと平行方向には上下に平行面が形成されることになり、当接面を接合する際に、平行な反対面を加圧することが出来、接合時のチップハンドリングや加圧均一性が向上する。
【００８３】
また、請求項１２の発明によれば、さらに、従来のポリゴンミラーに比べ、消費電力が小さく、低騒音な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対向ミラー基板の一実施例を示す図であり、（Ａ）は参考例、（Ｂ）は本発明の対向ミラー基板の一実施例、（Ｃ）はその変形例である。
【図２】本発明の他の実施例の対向ミラーの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図である。
【図４】本発明のその他の実施例を示す図である。
【図５】本発明のその他の実施例を示す図である。
【図６】本発明のその他の実施例を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施例を示す図である。
【図８】（Ａ）本発明の実施例の対向ミラーをマイクロミラー基板に組み込んだ対向ミラー基板の平面図、（Ｂ）は図８（Ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図９】光走査装置の分解斜視図である。
【図１０】光走査装置の断面図である。
【図１１】光走査モジュールの斜視図である。
【図１２】光走査モジュールの分解斜視図である。
【図１３】光走査装置を用いた画像形成装置の説明図である。
【図１４】光走査モジュールの断面図である。
【図１５】（Ａ）と（Ｂ）は光走査装置による画像書込線の説明図である。
【符号の説明】
１対向ミラー
２対向ミラー
３可動ミラー
３ｂ Si基板（第１の基板）
４フレーム基板
６面方位 [１００］Si基板（支持基板）
２３ａ通過部
２８ LDチップ（発光源）
６０感光体ドラム
７３現像ローラ（現像手段）
ａアライメントマーク（位置決め手段）
Ｂ光ビーム

Claims

往復振動することにより発光源からの光ビームを偏向する可動ミラーと、可動ミラーを軸支する第１の基板と、可動ミラーと対向し、可動ミラーとの間で光ビームを往復反射する対向ミラーとを有する光走査装置において、前記第１の基板面から副走査方向に傾斜して形成される反射面を有する対向ミラーを光ビームの入出射通過部を挟んで向かい合う方向に設け、前記対向ミラーを前記第１の基板に重ね合わせて配備し、前記対向ミラーの反射面は、前記可動ミラー面と垂直な方向に重なって平行方向に対面する反射領域を有することを特徴とする光走査装置。
前記対向ミラーは、光ビームの入出射通過部を備える支持基板に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記可動ミラーの可動空間を形成するフレーム基板を前記第１の基板上に配備し、前記フレーム基板に前記対向ミラーを重ね合わせて支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
前記可動ミラー側の基板と前記対向ミラー側の基板との間に前記対向ミラーと前記第１の基板とをアライメントする位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
前記対向ミラーを、該対向ミラーの各反射面端が可動ミラーと平行な面内で一致するよう配備していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記可動ミラー側の基板と平行な当接面を備え、前記いずれか一方の面を当接面に当接し、他方の面を反射面としたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
前記当接面を、可動ミラーを主走査方向に架橋する両端に配備することを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
前記対向ミラーの副走査方向の反射面幅は面方位 [１１１］面により規定されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記支持基板に、可動ミラーと平行な当接面を備え、同面内で、スライス面と接合することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
前記対向ミラーはSi基板から成り、その傾斜角は、面方位 [１１１］面とSi基板のスライス面により規定してなるとともに、前記支持基板に、可動ミラーと平行な当接面と、同面と平行に配備した接合面とを備え、前記接合面に、前記いずれか一方の面を合わせたことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
前記可動ミラーと平行な当接面の反対面にも面方位 [１１１］に合わせた部位を有することを特徴とする請求項６又は１０に記載の光走査装置。
請求項１〜１１の何れかに記載の光走査装置と、該光走査装置によって静電像が形成される感光体と、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とを有する画像形成装置。