JP5146204B2 - Optical device, optical scanner, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光を走査可能な光学デバイス、光スキャナ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical device capable of scanning light, an optical scanner, and an image forming apparatus.
従来、反射面を支持する梁の捩れにより傾動するミラーとして、表面が反射面となっている平面鏡部の裏面側に、平面鏡部を補強するリブを設け、平面鏡部の反射面の歪み(動たわみ)を小さくするようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、従来のものでは、リブを設けることにより、傾動対象の平面鏡部の重心が傾動軸に対してリブの設けられた側にずれるので、捩れ以外の振動、例えば反射面内の横方向の振動や、上下方向の振動などが重畳されるという問題があった。 However, in the prior art, by providing the rib, the center of gravity of the plane mirror part to be tilted is shifted to the side where the rib is provided with respect to the tilt axis, so vibrations other than torsion, for example, lateral vibrations within the reflecting surface In addition, there is a problem that vertical vibrations are superimposed.
本発明は前述の問題に鑑みてなされたものであり、反射面の変形を低減するとともに、捩れ以外の振動を抑制することのできる光学デバイス、光スキャナ及び画像形成装置を提供することを目的の1つとする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical device, an optical scanner, and an image forming apparatus capable of reducing the deformation of the reflecting surface and suppressing vibrations other than torsion. One.
本発明に係る光学デバイスは、板状の可動部と、前記可動部上に形成され、光を反射する反射膜と、前記可動部を支持部材に対してX軸周りに揺動可能に支持する第1の軸部材と、前記可動部に配置されるリブと、から成る振動系と、前記可動部を前記支持部材に対して揺動運動させる駆動手段と、を備え、前記リブが、前記第1の軸部材に対し前記可動部の一方の面の慣性モーメントと他方の面の慣性モーメントが等しくなるように、前記一方及び他方の面のそれぞれに配置されている。 An optical device according to the present invention supports a plate-like movable portion, a reflective film that is formed on the movable portion and reflects light, and supports the movable portion so that it can swing around a X axis with respect to a support member. A vibration system comprising: a first shaft member; a rib disposed on the movable portion; and drive means for swinging the movable portion with respect to the support member. With respect to one shaft member, they are arranged on each of the one and other surfaces so that the moment of inertia of one surface of the movable part and the moment of inertia of the other surface are equal.
かかる構成によれば、第1の軸部材に対し、可動部の一方の面の慣性モーメントと他方の面の慣性モーメントとが等しくなるように、一方及び他方の面のそれぞれにリブが配置されているので、可動部の重心は振動系の回転軸中心とほぼ一致する。これにより、リブによって、反射面(反射膜)を有する可動部の変形を低減することができるとともに、捩れ以外の振動を抑制することができる。 According to such a configuration, the ribs are arranged on each of the one and other surfaces so that the moment of inertia of one surface of the movable portion and the moment of inertia of the other surface are equal to the first shaft member. Therefore, the center of gravity of the movable part substantially coincides with the center of the rotation axis of the vibration system. Accordingly, the rib can reduce deformation of the movable portion having the reflective surface (reflective film) and can suppress vibrations other than torsion.
好ましくは、前記一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に配置されるリブは、前記第1の軸部材近傍に設けられる。 Preferably, a rib disposed on at least one of the one and other surfaces is provided in the vicinity of the first shaft member.
かかる構成によれば、一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面のリブが、第1の軸部材近傍に設けられるので、捩れ変形しながら揺動することにより非常に大きな変形を生じる第1の軸部材近傍が、リブによって補強される。これにより、可動部に生じる動撓み(変形)を低減することができる。 According to this configuration, the rib on at least one of the one and the other surfaces is provided in the vicinity of the first shaft member, and therefore the first deformation that causes a very large deformation by swinging while being torsionally deformed. The vicinity of the shaft member is reinforced by ribs. Thereby, the dynamic bending (deformation) which arises in a movable part can be reduced.
好ましくは、前記可動部は、前記反射膜を形成した反射膜支持部と、前記反射膜支持部の外側に前記第1の軸部材に接続される接続部とを有し、前記一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に配置される面のリブは、前記接続部に設けられる。 Preferably, the movable part includes a reflective film support part in which the reflective film is formed, and a connection part connected to the first shaft member outside the reflective film support part. The rib of the surface arrange | positioned at at least 1 surface among surfaces is provided in the said connection part.
かかる構成によれば、可動部は、反射膜支持部の外側に第1の軸部材に接続される接続部を有し、一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に配置されるリブが接続部に設けられるので、捩れ変形しながら揺動することにより非常に大きな変形を生じる第1の軸部材近傍が、リブによって補強されるとともに、反射膜にリブが設けられることがない。これにより、反射膜の有効面積を確保することができ、光学デバイスは確実に光を反射することができる。 According to this configuration, the movable portion has the connection portion connected to the first shaft member outside the reflective film support portion, and the rib disposed on at least one of the one and other surfaces is connected. Therefore, the vicinity of the first shaft member that causes a very large deformation by swinging while being twisted is reinforced by the rib, and the rib is not provided in the reflective film. Thereby, the effective area of a reflecting film can be ensured and the optical device can reflect light reliably.
好ましくは、前記可動部の平面形状は、円又は楕円である。
かかる構成によれば、可動部の平面形状が、入射する光のスポット形状に合わせた形、例えば、円又は楕円であるので、可動部の慣性モーメントを不必要に増加させることがない。
Preferably, the planar shape of the movable part is a circle or an ellipse.
According to such a configuration, since the planar shape of the movable part is a shape that matches the spot shape of the incident light, for example, a circle or an ellipse, the moment of inertia of the movable part is not increased unnecessarily.
好ましくは、前記他方の面に配置されるリブは、前記一方の面に配置されるリブの裏側に設けられる。
かかる構成によれば、他方の面のリブが一方の面のリブの裏側に設けられるので、一方の面の慣性モーメントと他方の面の慣性モーメントとを、容易に等しくすることができる。
Preferably, the rib disposed on the other surface is provided on the back side of the rib disposed on the one surface.
According to such a configuration, since the rib on the other surface is provided on the back side of the rib on the one surface, the moment of inertia on one surface and the moment of inertia on the other surface can be easily equalized.
好ましくは、前記駆動手段は、少なくとも一方の面の前記リブとして配置される永久磁石と、前記永久磁石に対向する位置に配置されるコイルと、前記コイルに所定周波数の交流電流信号を印加する交流電流信号発生器とから成り、前記交流電流信号により前記コイルが発生させる磁界と前記永久磁石との間に生じる電磁力により、前記可動部を揺動運動させる。 Preferably, the driving means includes a permanent magnet disposed as the rib on at least one surface, a coil disposed at a position facing the permanent magnet, and an alternating current that applies an alternating current signal having a predetermined frequency to the coil. It comprises an electric current signal generator, and the movable part is swung by an electromagnetic force generated between the magnetic field generated by the coil by the alternating current signal and the permanent magnet.
かかる構成によれば、リブが永久磁石で形成されているため、可動部を揺動運動させるアクチュエーターを別に可動部上に設ける必要がない。 According to such a configuration, since the rib is formed of a permanent magnet, it is not necessary to separately provide an actuator for swinging the movable portion on the movable portion.
好ましくは、前記永久磁石が、前記第1の軸部材に対して角度をなして着磁されている。 Preferably, the permanent magnet is magnetized at an angle with respect to the first shaft member.
かかる構成によれば、前記永久磁石が、前記第1の軸部材に対して角度をなして着磁されており、前記第1の軸部材に対して平行な着磁ではないので、外部磁界との間に発生する電磁力が第1の軸部材をねじるようにはたらく。 According to this configuration, the permanent magnet is magnetized at an angle with respect to the first shaft member, and is not magnetized parallel to the first shaft member. The electromagnetic force generated during the period acts to twist the first shaft member.
好ましくは、前記振動系のねじり共振周波数が、前記所定周波数とほぼ一致する。 Preferably, the torsional resonance frequency of the vibration system substantially matches the predetermined frequency.
かかる構成によれば、振動系のねじり共振周波数が、所定周波数とほぼ一致するので、共振を利用でき、少ない消費電力で可動部の揺動運動における振れ角を大きくすることができる。 According to such a configuration, the torsional resonance frequency of the vibration system substantially coincides with the predetermined frequency, so that resonance can be used and the deflection angle in the swinging motion of the movable part can be increased with less power consumption.
好ましくは、前記可動部と前記第1の軸部材と前記支持部材とは、第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成される基板のうち、前記第1のシリコン層から形成され、前記一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に配置されるリブは、前記第2のシリコン層及び酸化膜層から形成される。 Preferably, the movable part, the first shaft member, and the support member are the first of the substrates in which a first silicon layer and a second silicon layer are formed via an oxide film layer. A rib formed from a silicon layer and disposed on at least one of the one and other surfaces is formed from the second silicon layer and the oxide film layer.
かかる構成によれば、可動部と軸部材と支持部材と一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に配置されるリブとを、第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成され、一般的にSOI基板と呼ばれる基板をエッチングすることで一体形成することができる。 According to this configuration, the movable portion, the shaft member, the support member, the rib disposed on at least one of the other surfaces, the first silicon layer and the second silicon layer are the oxide film layers. The substrate can be integrally formed by etching a substrate generally called an SOI substrate.
好ましくは、前記可動部は、前記一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に凹部を有し、前記リブは、前記凹部に嵌合される。 Preferably, the movable portion has a recess on at least one of the one and other surfaces, and the rib is fitted into the recess.
かかる構成によれば、可動部は一方及び他方の面のうち少なくとも1つの面に凹部を有し、リブが凹部に嵌合されるので、振動系の回転軸中心とリブとの距離を短くすることができる。これにより、可動部の慣性モーメントを低減することができる。 According to such a configuration, the movable portion has a recess on at least one of the one and other surfaces, and the rib is fitted into the recess, so that the distance between the rotation axis center of the vibration system and the rib is shortened. be able to. Thereby, the inertia moment of a movable part can be reduced.
好ましくは、前記支持部材が枠状の平板であり、前記振動系を前記支持部材に対して前記X軸と直交するY軸方向に揺動可能に支持する第2の軸部材を更に備える。 Preferably, the support member is a frame-shaped flat plate, and further includes a second shaft member that supports the vibration system so as to be swingable with respect to the support member in a Y-axis direction orthogonal to the X-axis.
かかる構成によれば、支持部材が枠状の平板であり、振動系を前記支持部材に対してX軸と直交するY軸方向に揺動可能に支持する第2の軸部材を更に備えるので、可動部を直交する2軸方向に揺動運動させることができる。これにより、光学デバイスは、反射膜によって反射される光を、二次元的に走査することができる。 According to such a configuration, the support member is a frame-shaped flat plate, and further includes the second shaft member that supports the vibration system so as to be swingable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis with respect to the support member. The movable part can be swung in two orthogonal directions. Thereby, the optical device can scan the light reflected by the reflecting film two-dimensionally.
本発明に係る光スキャナは、前述した本発明に係る光学デバイスを備える。
かかる構成によれば、前述した本発明に係る光学デバイスを備えるので、可動部の重心が振動系の回転軸中心とほぼ一致し、捩れ以外の振動を抑制することができる。これにより、反射した光がぶれたりずれたりするのを防止することができ、優れた描画特性を有する光スキャナを実現することができる。
An optical scanner according to the present invention includes the above-described optical device according to the present invention.
According to this configuration, since the optical device according to the present invention described above is provided, the center of gravity of the movable portion substantially coincides with the center of the rotation axis of the vibration system, and vibrations other than torsion can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent the reflected light from being shaken or shifted, and an optical scanner having excellent drawing characteristics can be realized.
本発明に係る画像形成装置は、前述した本発明に係る光スキャナを備える。
かかる構成によれば、前述した本発明に係る光スキャナを備えるので、可動部の重心が振動系の回転軸中心とほぼ一致し、捩れ以外の振動を抑制することができる。これにより、反射した光がぶれたりずれたりするのを防止することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置を実現することができる。
An image forming apparatus according to the present invention includes the above-described optical scanner according to the present invention.
According to this configuration, since the optical scanner according to the present invention described above is provided, the center of gravity of the movable portion substantially coincides with the center of the rotation axis of the vibration system, and vibrations other than torsion can be suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the reflected light from being shaken or shifted, and an image forming apparatus having excellent drawing characteristics can be realized.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、前記可動部の一方の面に配置されるリブが永久磁石で、対向する位置に配置されるコイルとの間に生じる電磁力で可動部を揺動させる場合について説明する。ただし、本発明の可動部を揺動させる駆動原理は電磁駆動に限定するものではない。
(光学デバイス)
最初に、図1乃至図4を参照して本発明に係る光学デバイスについて説明する。図1は、本発明に係る光学デバイスの構成を説明する上面図である。図2は、図1に示したA−A線矢視方向断面図である。図3は、図1に示したB−B線矢視方向断面図である。なお、以下の説明では、図1中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」といい、図2中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」といい、図3中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」という。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where the rib arranged on one surface of the movable part is a permanent magnet and the movable part is swung by electromagnetic force generated between the coils arranged at opposing positions will be described. However, the driving principle for swinging the movable part of the present invention is not limited to electromagnetic driving.
(Optical device)
First, an optical device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a top view illustrating the configuration of an optical device according to the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 3 is a cross-sectional view in the direction of arrows BB shown in FIG. In the following description, the front side in FIG. 1 is referred to as “up”, the back side in FIG. 1 is referred to as “down”, the right side is referred to as “right”, the left side is referred to as “left”, and the upper side in FIG. The lower side is called “lower”, the right side is called “right”, the left side is called “left”, the upper side in FIG. 3 is “upper”, the lower side is “lower”, the right side is “right”, and the left side is “left” That's it.
光学デバイス1は、光を走査するためのものであり、例えば光スキャナなどに用いられ、光源から照射された光を対象物に走査する。図1に示すように、光学デバイス1は基体2を備える。
基体2は、可動部211と、可動部上面に配置されるリブ211d、211eと、可動部下面に配置されるリブ211f、211gと、可動部211を枠状の支持部材22に対してX軸周りに揺動可能に支持する一対の軸部材212、213とから成る振動系21で構成される。
可動部211は、反射膜211aが形成される反射膜支持部214と、反射膜支持部214の外側に接続部211b、211cとを有し、軸部材212、213と接続部211b、211cで連結している。
図2及び図3に示すように、光学デバイス1は、可動部211を支持部材22に対して揺動運動させる駆動手段6とを備える。
駆動手段6は、可動部211の一方の面のリブとして配置される永久磁石211f、211gと、永久磁石211f、211gに対向する位置に配置されるコイル62と、コイル62に所定周波数の交流電流信号を印加する交流電流信号発生器63であって、交流電流信号によりコイル62が発生させる磁界と、永久磁石211f、211gとの間に生じる電磁力により可動部211が揺動運動する。
なお、永久磁石は可動部211の一方の面に配置されていればよく、211f、211gの代わりに、211d、211eの配置でもよいし、すべて永久磁石であってもよい。
また、永久磁石は、軸部材212、213に対して着磁方向が垂直でなくてもよく、角度をなして着磁されていてもよい。
The
The
The
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The driving means 6 includes
The permanent magnets only need to be disposed on one surface of the
Further, the permanent magnet may not be perpendicular to the
各軸部材212、213は、棒状をなしており、弾性変形可能である。
Each
反射膜支持部214の上面には、光反射性を有する略円形の反射膜211aが設けられている。また、可動部211は、反射膜支持部214の外側に、それぞれ軸部材212又は軸部材213に接続される接続部211b、211cを有する。なお、可動部211の平面形状は、支持部材22の内側に配置することができればよく、特に限定されない。但し、図1に示すように、可動部211の形状は入射する光のスポット径状に合わせた形、例えば円や楕円であることが好ましい。これにより、可動部211の不必要な慣性モーメントの増加を抑えることができる。
On the upper surface of the
図2に示すように、可動部211の下面にはリブとして配置される永久磁石211f、211gが設けられ、可動部211の上面にはリブ211d、211eが設けられている。リブ211d、211e及びリブ211f、211gは、軸部材212、213に対し、可動部211の上面側の慣性モーメントと下面側の慣性モーメントとが等しくなるように構成される。
As shown in FIG. 2,
なお、リブ211d、211e及びリブ211f、211gは、軸部材212、213に対して可動部211の上面側の慣性モーメントと下面側の慣性モーメントとが等しくなるように構成されていればよく、リブの数、寸法、配置などは特に限定されない。但し、図2に示すように、上面に設けられるリブ211d、211eに対し、下面に設けられるリブ211f、211gが裏側に配置されるのが好ましい。これにより、上面側の慣性モーメントと下面側の慣性モーメントとを、容易に等しくすることができる。
The
図4は、図2に示した可動部の変形例を説明する要部拡大図である。図4に示すように、例えば反射膜支持部214の下側に、リブ211f、211gに代えて、リブ211hのみを設けるようにしてもよく、リブの位置は特に限定されない。かかる場合には、リブ211hとして、後述の永久磁石と同様の材料が用いられる。但し、リブ211d、211eのうち少なくとも1つは、軸部材212、213の近傍に設けられているのが好ましい。これにより、捩れ変形しながら揺動することにより非常に大きな変形を生じる軸部材212、213近傍が、リブ211d、211eによって補強される。
FIG. 4 is an essential part enlarged view for explaining a modification of the movable part shown in FIG. As shown in FIG. 4, for example, only the
また、上面のリブ211d、211eは、それぞれ接続部211b又は接続部211cに設けられているのが更に好ましい。これにより、捩れ変形しながら揺動することにより非常に大きな変形を生じる軸部材212、213近傍が、リブによって補強されるとともに、反射膜211aにリブ211d、211eが設けられることがない。
Further, it is more preferable that the
このように構成された基体2のうち、可動部と、軸部材と、支持部材と、可動部の一方の面に形成されるリブは、例えば第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成される積層構造を有する基板から一体的に形成したものであってもよい。
Of the
図2及び図3に示すように、駆動手段6は、リブとして配置される永久磁石211f、211gと、コイル62と、交流電流信号発生器63とを含んで構成される。なお、永久磁石は軸部材212、213に対して角度をなして着磁されている。なお、図3では、説明の便宜上、永久磁石211f、211gの左側をN極、右側をS極とし、軸部材212、213に対して90°に着磁されている場合について説明する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the driving means 6 includes
永久磁石の材料はネオジウム磁石、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。なお、硬磁性体を可動部211に設けた後に、硬磁性体を着磁することで永久磁石としてもよい。
As the material of the permanent magnet, a material obtained by magnetizing a hard magnetic material such as a neodymium magnet, a ferrite magnet, a samarium cobalt magnet, an alnico magnet, or a bonded magnet can be suitably used. In addition, after providing a hard magnetic body in the
コイル62は、永久磁石211f、211gに磁界を作用させるためのものであり、永久磁石211f、211gに対向するように設けられている。
The
また、コイル62は、交流電流信号発生器63と電気的に接続されている。交流電流信号発生器63によってコイル62に電流が印加されることによりコイル62から磁界が発生する。なお、コイル62は磁心に巻き付けられていてもよい。これにより、コイル62から発生する磁界を効率的に永久磁石211f、211gに作用させることができる。
The
交流電流信号発生器63により発生する電流の周波数は、振動系21のねじり共振周波数とほぼ一致するように設定されている。このように共振を利用することで、少ない消費電力で可動部211の前記X軸周りの揺動運動における振れ角を大きくすることができる。
The frequency of the current generated by the AC
以上のような構成の光学デバイス1は、次のように動作する。すなわち、交流電流信号発生器63からコイル62にI1方向に電流を印加すると、可動部211を前記X軸に対して時計回りに回転させるようにトルクが生じる。次にコイル62にI2方向に電流を印加すると、可動部211を前記X軸に対して反時計回りに回転させるようにトルクが生じる。つまり交流電流信号の場合は電流の方向がI1、I2と交互に切り替わるため可動部211は前記X軸に対して揺動運動する。
The
ここで、軸部材212、213に対し、可動部211の上面側の慣性モーメントと下面側の慣性モーメントとが等しくなるように、リブ211d、211e、211f、211gが設けられているので、可動部211の重心は、振動系21の回転軸中心とほぼ一致する。
Here, the
また、光学デバイス1は、可動部211に永久磁石211f、211gを設け、永久磁石211f、211gに対向するようにコイル62を設けている。つまり、振動系21上には発熱体であるコイル62が設けられていない。そのため、通電によってコイル62から発生する熱による基体2の熱膨張を抑制することができる。これにより、光学デバイス1は、長時間の連続使用であっても、所望の振動特性を発揮することができる。
In the
本実施形態では、駆動手段6として電磁力を用いて、可動部211を前記X軸周りに揺動運動させるようにしたが、これに限定されず、例えば静電引力などによって可動部211を前記X軸周りに揺動運動させるようにしてもよい。
In the present embodiment, electromagnetic force is used as the driving means 6 to cause the
次に、図5乃至図7を参照して本発明に係る光学デバイスの製造方法について説明する。図5乃至図7は、図1に示した光学デバイスの製造方法の一例を説明する断面図である。製造方法をわかりやすく説明するため、図5(a)から図5(f)及び図6(g)から図6(i)までは図1のB−B断面を記載し、図6(j)はB−B断面とA−A断面の両方を、図7(k)、図7(l)についてはA−A断面を記載した。なお、以下の説明では、図5乃至図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 Next, a method for manufacturing an optical device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing the optical device shown in FIG. In order to explain the manufacturing method in an easy-to-understand manner, FIGS. 5 (a) to 5 (f) and FIGS. 6 (g) to 6 (i) describe the BB cross section of FIG. Shows both the BB cross section and the AA cross section, and FIG. 7 (k) and FIG. 7 (l) show the AA cross section. In the following description, the upper side in FIGS. 5 to 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
まず、図5(a)に示すように、第1のシリコン層100aと酸化膜層100bと第2のシリコン層100cとが積層した基板100を用意する。この基板は一般的にSOI基板と呼ばれる。
以下、第1のシリコン層100aに可動部211と軸部材212、213と支持部材22を形成し、酸化膜100bと第2のシリコン層100cとから成るリブ211d、211eをSOI基板で一体形成する場合について説明する。
First, as shown in FIG. 5A, a substrate 100 in which a
Thereafter, the
次に、図5(b)に示すように、第2のシリコン層100cの上面側に熱酸化等の方法を用いて酸化膜100dを形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, an
次に、図5(c)に示すように、酸化膜100dの表面にレジストを塗布する。
Next, as shown in FIG. 5C, a resist is applied to the surface of the
次に、図5(d)に示すように、フォトリソグラフィー工程により酸化膜100dのエッチングマスク200bを形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, an
次に、図5(e)に示すように酸化膜100dをエッチングし酸化膜マスク100d’を形成する。エッチング方法は、バッファードフッ酸(BHF)等を用いた化学的ウェットエッチングや、物理的エッチング、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などを用いてもよい。また、上記エッチング法の1種又は2種以上を組み合わせて用いることもできる。なお、以下各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 5E, the
次に、レジスト200bを除去し、図5(f)に示すように、第1のシリコン層100aをパターニングするために、第1のシリコン層100aの下面側に新しいレジスト200cを塗布する。
Next, the resist 200b is removed, and a new resist 200c is applied to the lower surface side of the
次に、図6(g)に示すように、フォトリソグラフィー工程により第1のシリコン層100aのエッチングマスク(レジストマスク)200c’を形成する。フォトリソグラフィー工程のアライメントには、既に形成した酸化膜マスク100d’とのアライメント(所謂、両面アライメント)を行う。
Next, as shown in FIG. 6G, an etching mask (resist mask) 200c 'for the
次に、図6(h)に示すように、第1のシリコン層100aをエッチング加工する。このとき、酸化膜層100bは、エッチングのストップ層として機能する。この工程では、高アスペクト比を有する構造体を形成するためDRIE(Deep Reactive Ion Etching)装置をドライエッチング装置として用いる。後に、レジストマスク200c’を除去する。
ここで、可動部211と軸部材212、213から成る振動系21と支持部材22が形成される。ただし、酸化膜100bを除去する前なので、振動系21は固定されたままであり、可動することはできない。
支持部材22の形成は第1のシリコン層に限定されず、第1のシリコン層の直下に、後述の工程(図6(j)参照)にて形成した酸化膜100bと第2のシリコン層とで一体形成したものであってもよい。
Next, as shown in FIG. 6H, the
Here, the
The formation of the
次に、図6(i)に示すように、第1のシリコン層100aを保護材300aにより保護し、第2のシリコン層100cをDRIEによって加工する。このとき、酸化膜層100bは、エッチングのストップ層として機能する。DRIE後、保護材300aを剥離する。
Next, as shown in FIG. 6I, the
次に、図6(j)及び図6(j)’に示すように(図6(j)’は図1のA−A断面)、酸化膜100bをフッ酸によるウェットエッチングをおこなう。このとき、酸化膜マスク100d’も一緒に除去される。ここで、酸化膜100bと第2のシリコン層100cから成るリブ211d、211eが形成される。リブ211d、211eの一部が酸化膜100bを含むため、この工程で、若干、エッチングされるがリブが十分な面積を持っているため、リブが可動部211から剥離することはない。
また、フッ酸によるウェットエッチングにより可動部211と軸部材212、213から成る振動系21がリリースされ、X軸周りに可動することが可能になる。
Next, as shown in FIGS. 6 (j) and 6 (j) ′ (FIG. 6 (j) ′ is an AA cross section in FIG. 1), the
Further, the
次に、図7(k)に示すように、可動部211の上面に、金属膜を形成し、反射膜221aを形成する。このような金属膜の形成方法としては、真空蒸着、スパッタ、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。ここでは、スパッタを用いてアルミを成膜した。
Next, as shown in FIG. 7 (k), a metal film is formed on the upper surface of the
次に、図7(l)に示すように、可動部211の下面に、リブとして永久磁石211f、211gが得られる。永久磁石は既に着磁された硬磁性体(すなわち、永久磁石)を接着してもよいし、接着固定後、着磁器等を用いて着磁してもよい。
Next, as shown in FIG. 7L,
(光スキャナ)
以上説明したような光学デバイス1は、反射膜211aを備えているため、例えば、レーザープリンタ、バーコードリーダー、走査型共焦点レーザー顕微鏡、イメージング用ディスプレイ等の画像形成装置に備える光スキャナに好適に適用することができる。なお、本発明の光スキャナは、前述した光学デバイス1と同様の構成であるため、その説明を省略する。
(Optical scanner)
Since the
このように、本発明に係る光スキャナによれば、前述した本発明に係る光学デバイス1を備えるので、可動部211の重心が振動系21の回転軸中心とほぼ一致するので捩れ以外の振動を抑制することができる。これにより、反射した光がぶれたりずれたりするのを防止することができ、優れた描画特性を有する光スキャナを実現することができる。
Thus, according to the optical scanner according to the present invention, since the
(画像形成装置)
次に、図8を参照して本発明に係る画像形成装置について説明する。図8は、本発明に係る光スキャナを備える画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
(Image forming device)
Next, an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus including the optical scanner according to the present invention.
図8に示す画像形成装置(イメージングディスプレイ)119は、光スキャナである光学デバイス1と、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の光源191、192、193と、クロスダイクロイックプリズム(Xプリズム)194と、ガルバノミラー195と、固定ミラー196と、スクリーン197とを備えている。
An image forming apparatus (imaging display) 119 illustrated in FIG. 8 includes an
このような画像形成装置119にあっては、光源191、192、193からクロスダイクロイックプリズム194を介して光学デバイス1(反射部211a)に各色の光が照射される。このとき、光源191からの赤色の光と、光源192からの緑色の光と、光源193からの青色の光とが、クロスダイクロイックプリズム194にて合成される。そして、反射膜211aで反射した光(3色の合成光)は、ガルバノミラー195で反射した後に、固定ミラー196で反射し、スクリーン197上に照射される。
In such an
その際、光学デバイス1の動作(可動部211のX軸まわりの揺動)により、反射部211aで反射した光は、スクリーン197の横方向に走査(主走査)される。一方、ガルバノミラー195の軸線Yまわりの回転により、反射部211aで反射した光は、スクリーン197の縦方向に走査(副走査)される。また、各色の光源191、192、193から出力される光の強度は、図示しないホストコンピュータから受けた画像情報に応じて変化する。
At that time, the light reflected by the reflecting
このように、本発明に係る画像形成装置119よれば、前述した本発明に係る光スキャナを備えるので、可動部211の重心が、振動系21の回転中心軸とほぼ一致するので、捩れ以外の振動を抑制することができる。これにより、反射した光がぶれたりずれたりするのを防止することができ、優れた描画特性を有する画像形成装置119を実現することができる。
As described above, according to the
なお、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 In addition, the structure of this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, You may add a various change within the range which does not deviate from the summary of this invention.
1…光学デバイス、6…駆動手段、21…振動系、211…可動部、211a…反射部、211b,211c…接続部、211d,211e,211f,211g、211h…リブ、212,213…軸部材、119…画像形成装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記可動部上に形成され、光を反射する反射膜と、
前記可動部を支持部材に対してX軸周りに揺動可能に支持する第1の軸部材と、
前記可動部の一方の面に設けられる第1のリブとしての永久磁石、コイル、及び前記コイルに交流電流信号を印加する交流電流信号発生器、を有し、前記可動部を前記支持部材に対して揺動運動させる駆動手段と、
前記可動部の他方の面に設けられる第2のリブと、
を備え、
前記第1のリブと前記第2のリブは、前記第1の軸部材に対し前記可動部の一方の面の慣性モーメントと、前記可動部の他方の面の慣性モーメントとが等しくなるように設けられており、
前記可動部と前記第1の軸部材と前記支持部材とは、第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成される基板のうち、前記第1のシリコン層から形成され、
前記第2のリブは、前記第2のシリコン層及び前記酸化膜層から形成されている
ことを特徴とする光学デバイス。 A plate-shaped movable part;
A reflective film that is formed on the movable part and reflects light;
A first shaft member that supports the movable portion so as to be swingable about the X axis with respect to the support member;
A permanent magnet as a first rib provided on one surface of the movable part, a coil, and an alternating current signal generator for applying an alternating current signal to the coil, and the movable part with respect to the support member Drive means for rocking movement,
A second rib provided on the other surface of the movable part;
With
It said first rib and said second rib is provided so that the moment of inertia of the one surface of the movable portion relative to said first shaft member, and the moment of inertia of the other surface of the movable portion is equal And
The movable portion, the first shaft member, and the support member are formed from the first silicon layer of the substrate in which a first silicon layer and a second silicon layer are formed through an oxide film layer. Formed,
The optical device is characterized in that the second rib is formed of the second silicon layer and the oxide film layer .
ことを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。 The optical device according to claim 1, wherein the first rib and the second rib are provided only in the vicinity of the first shaft member.
前記反射膜を形成した反射膜支持部と、前記反射膜支持部の外側に前記第1の軸部材に接続される接続部とを有し、
前記第1のリブ及び第2のリブは、前記接続部に設けられる
ことを特徴とする請求項2に記載の光学デバイス。 The movable part is
A reflection film support portion formed with the reflection film; and a connection portion connected to the first shaft member outside the reflection film support portion;
The optical device according to claim 2, wherein the first rib and the second rib are provided in the connection portion.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の光学デバイス。 The optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the planar shape of the movable portion is a circle or an ellipse.
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の光学デバイス。 The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second rib is provided on a back side of the first rib.
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の光学デバイス。 The permanent magnet, the optical device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is magnetized at an angle to said first shaft member.
前記振動系を前記支持部材に対して前記X軸と直交するY軸方向に揺動可能に支持する第2の軸部材を更に備える
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の光学デバイス。 The support member is a frame-shaped flat plate;
According to any one of claims 1 to 6, further comprising a second shaft member for pivotally supporting the vibration system in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis relative to the support member Optical device.
前記可動部上に形成され、光を反射する反射膜と、
前記可動部を支持部材に対してX軸周りに揺動可能に支持する第1の軸部材と、
前記可動部の一方の面に設けられる第1のリブとしての永久磁石、コイル、及び前記コイルに交流電流信号を印加する交流電流信号発生器、を有し、前記可動部を前記支持部材に対して揺動運動させる駆動手段と、
前記可動部の他方の面に設けられる第2のリブと、
を備え、
前記第1のリブと前記第2のリブは、前記第1の軸部材に対し前記可動部の一方の面の慣性モーメントと、前記可動部の他方の面の慣性モーメントとが等しくなるように設けられており、
前記可動部と前記第1の軸部材と前記支持部材とは、第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成される基板のうち、前記第1のシリコン層から形成され、
前記第2のリブは、前記第2のシリコン層及び前記酸化膜層から形成されている
ことを特徴とする光スキャナ。 A plate-shaped movable part;
A reflective film that is formed on the movable part and reflects light;
A first shaft member that supports the movable portion so as to be swingable about the X axis with respect to the support member;
A permanent magnet as a first rib provided on one surface of the movable part, a coil, and an alternating current signal generator for applying an alternating current signal to the coil, and the movable part with respect to the support member Drive means for rocking movement,
A second rib provided on the other surface of the movable part;
With
It said first rib and said second rib is provided so that the moment of inertia of the one surface of the movable portion relative to said first shaft member, and the moment of inertia of the other surface of the movable portion is equal And
The movable portion, the first shaft member, and the support member are formed from the first silicon layer of the substrate in which a first silicon layer and a second silicon layer are formed through an oxide film layer. Formed,
2. The optical scanner according to claim 1, wherein the second rib is formed of the second silicon layer and the oxide film layer .
前記可動部上に形成され、光を反射する反射膜と、
前記可動部を支持部材に対してX軸周りに揺動可能に支持する第1の軸部材と、
前記可動部の一方の面に設けられる第1のリブとしての永久磁石、コイル、及び前記コイルに交流電流信号を印加する交流電流信号発生器、を有し、前記可動部を前記支持部材に対して揺動運動させる駆動手段と、
前記可動部の他方の面に設けられる第2のリブと、
を備え、
前記第1のリブと前記第2のリブは、前記第1の軸部材に対し前記可動部の一方の面の慣性モーメントと、前記可動部の他方の面の慣性モーメントとが等しくなるように設けられており、
前記可動部と前記第1の軸部材と前記支持部材とは、第1のシリコン層と第2のシリコン層とが酸化膜層を介して構成される基板のうち、前記第1のシリコン層から形成され、
前記第2のリブは、前記第2のシリコン層及び前記酸化膜層から形成されている
ことを特徴とする画像形成装置。 A plate-shaped movable part;
A reflective film that is formed on the movable part and reflects light;
A first shaft member that supports the movable portion so as to be swingable about the X axis with respect to the support member;
A permanent magnet as a first rib provided on one surface of the movable part, a coil, and an alternating current signal generator for applying an alternating current signal to the coil, and the movable part with respect to the support member Drive means for rocking movement,
A second rib provided on the other surface of the movable part;
With
It said first rib and said second rib is provided so that the moment of inertia of the one surface of the movable portion relative to said first shaft member, and the moment of inertia of the other surface of the movable portion is equal And
The movable portion, the first shaft member, and the support member are formed from the first silicon layer of the substrate in which a first silicon layer and a second silicon layer are formed through an oxide film layer. Formed,
The image forming apparatus , wherein the second rib is formed of the second silicon layer and the oxide film layer .
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