JP6066604B2

JP6066604B2 - Vibration element, optical scanning device, image forming apparatus using the same, and image projection apparatus

Info

Publication number: JP6066604B2
Application number: JP2012159055A
Authority: JP
Inventors: 慶吾安藤; 若林　孝幸; 孝幸若林; 鈴木　成己; 成己鈴木; 克美新井
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: JP2014021243A

Description

本発明は、振動素子、光走査装置およびこれを用いた画像形成装置並びに画像投影装置に関する。 The present invention relates to a vibrating element, an optical scanning device, an image forming apparatus using the same, and an image projection apparatus.

従来から振動素子によって光を走査する光走査装置が存在する。特許文献１によれば、トーションバー、光学ミラーおよび磁石により構成された振動系の共振を利用した光走査装置が提案されている。特許文献１の発明では、小さな電力で大きな振幅の光走査を実現できるという。一方で、特許文献２によれば、振動素子を気密封止することが提案されている。特許文献２の発明によれば、外部環境の変化による素子性能の低下を防止できるという。 Conventionally, there is an optical scanning device that scans light with a vibration element. According to Patent Document 1, an optical scanning device using a resonance of a vibration system composed of a torsion bar, an optical mirror, and a magnet is proposed. According to the invention of Patent Document 1, optical scanning with a large amplitude can be realized with a small electric power. On the other hand, according to Patent Document 2, it is proposed to hermetically seal the vibration element. According to the invention of Patent Document 2, it is possible to prevent deterioration in device performance due to changes in the external environment.

特開平９−１３８３６６号公報JP-A-9-138366 特許第２９２４２００号公報Japanese Patent No. 2924200

特許文献１によれば、光学ミラーおよび磁石は、トーションバー〔特に弾性ワイヤ〕に接着剤を介して固定されている。トーションバーの直径はφ０．１４ｍｍ程度と小さく、また、磁石は３ｍｍ程度の高さしかない。そのため、接着面積は極めて小さく、接着力は低いといえる。長期的に光走査装置を使用すると、回転方向に繰り返し力がかかる。これが原因で、光学ミラーおよび磁石が脱離したり、振幅角の低下が発生したりする可能性がある。加えて、このような現象は、高温高湿下においては発生確率が高まる。このように接着剤を用いる振動素子は、大気中で使用すると、外部環境（温度、湿度等）に依存して信頼性が低下する可能性がある。 According to Patent Document 1, the optical mirror and the magnet are fixed to a torsion bar (especially an elastic wire) via an adhesive. The diameter of the torsion bar is as small as φ0.14 mm, and the magnet is only 3 mm high. Therefore, it can be said that the adhesion area is extremely small and the adhesion force is low. When the optical scanning device is used for a long time, a repeated force is applied in the rotation direction. As a result, the optical mirror and the magnet may be detached or the amplitude angle may be reduced. In addition, such a phenomenon has a higher probability of occurrence under high temperature and high humidity. When the vibration element using the adhesive as described above is used in the air, the reliability may be lowered depending on the external environment (temperature, humidity, etc.).

特許文献２によれば、静電駆動型の振動ミラーの構造体をステム（ベース）に固定し、ピンと振動ミラーの電極パッドとをワイヤボンディングにより電気的に接続し、キャップを装着することが提案されている。キャップを装着しているため、キャップの内部をほぼ真空状態に維持できる。また、キャップの内部に不活性気体を封入してもよい。特許文献２に記載された光偏向素子は、回路基板への実装が容易な構造である。しかし、封止のための部材の加工や組立工程が複雑であり、生産性の低下およびコストの上昇を招きかねない。 According to Patent Document 2, it is proposed that the structure of an electrostatically driven oscillating mirror is fixed to a stem (base), the pin and the electrode pad of the oscillating mirror are electrically connected by wire bonding, and a cap is attached. Has been. Since the cap is attached, the inside of the cap can be maintained in a substantially vacuum state. Further, an inert gas may be sealed inside the cap. The optical deflection element described in Patent Document 2 has a structure that can be easily mounted on a circuit board. However, the processing of the member for sealing and the assembly process are complicated, which may lead to a decrease in productivity and an increase in cost.

そこで、本発明は、高温高湿条件下であっても光学ミラーおよび磁石の脱離や振幅角の低下を抑制可能な耐環境性に優れた振動素子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration element having excellent environmental resistance that can suppress the detachment of the optical mirror and the magnet and the decrease in the amplitude angle even under high temperature and high humidity conditions.

本発明は、たとえば、
金属合金で形成されたトーションバーと、
前記トーションバーに接着された揺動体と、
前記揺動体に接着された磁石と、
前記トーションバーと前記揺動体との間の接着剤による接着箇所を水分から保護する水分バリア性の部材と、を備え、
前記揺動体は、前記トーションバーの一部を挟み込む第１揺動体と第２揺動体とで構成され、
前記水分バリア性の部材は、前記トーションバーと前記揺動体との間の接着剤による接着箇所の表面及びその周囲を被覆するように設けられたことを特徴とする振動素子を提供する。 The present invention is, for example,
A torsion bar formed of a metal alloy ;
An oscillator bonded to the torsion bar;
A magnet bonded to the rocking body;
A moisture barrier member that protects a bonding location by an adhesive between the torsion bar and the rocking body from moisture , and
The rocking body includes a first rocking body and a second rocking body that sandwich a part of the torsion bar,
The moisture barrier member is provided so as to cover the surface of the portion to be bonded by the adhesive between the torsion bar and the rocking body and the periphery thereof.

本発明によれば、トーションバーと揺動体との間の接着箇所と、揺動体と磁石との間の接着箇所とに、水分から保護する水分バリア性の部材を設けている。これにより、高温高湿条件下であっても光学ミラーおよび磁石の脱離や振幅角の低下を抑制可能な耐環境性に優れた振動素子が実現できる。 According to the present invention, the moisture barrier member that protects against moisture is provided at the bonding location between the torsion bar and the rocking body and the bonding location between the rocking body and the magnet. As a result, it is possible to realize a vibration element having excellent environmental resistance capable of suppressing the detachment of the optical mirror and the magnet and the decrease in the amplitude angle even under high temperature and high humidity conditions.

片持ちタイプの振動素子を構成する部品を示した斜視図The perspective view which showed the components which comprise a cantilever type vibration element 片持ちタイプの振動素子を示した斜視図A perspective view showing a cantilever type vibration element （Ａ）はコート前の振動素子を示した図、（Ｂ）はコート後の振動素子を示した図(A) is a diagram showing a vibrating element before coating, (B) is a diagram showing a vibrating element after coating （Ａ）はコート前の振動素子を示した図、（Ｂ）はコート後の振動素子を示した図(A) is a diagram showing a vibrating element before coating, (B) is a diagram showing a vibrating element after coating 両持ちタイプの振動素子を構成する部品を示した斜視図Perspective view showing components that make up a double-sided vibration element 両持ちタイプの振動素子を示した斜視図Perspective view showing a double-ended vibration element （Ａ）はコート前の振動素子を示した図、（Ｂ）はコート後の振動素子を示した図(A) is a diagram showing a vibrating element before coating, (B) is a diagram showing a vibrating element after coating （Ａ）はコート前の振動素子を示した図、（Ｂ）はコート後の振動素子を示した図(A) is a diagram showing a vibrating element before coating, (B) is a diagram showing a vibrating element after coating 振動装置１の平面図Plan view of the vibration device 1 振動装置１の断面図Cross section of vibration device 1 揺動体１２の振れ角を示す図The figure which shows the deflection angle of the rocking body 12 振動素子３０の断面図Cross-sectional view of the vibration element 30 画像形成装置の一例を示した図Diagram showing an example of an image forming apparatus 画像投影装置の一例を示した図The figure which showed an example of the image projector

図１ないし図４を用いて片持ち支持構造の振動素子について説明する。図１において振動素子３０は、細長いトーションバー３１と、トーションバー３１の一端に接着剤により接着された揺動体３２と、揺動体３２に接着剤によって接着された磁石３５とを備えている。トーションバー３１はねじり梁と呼ばれることもある。揺動体３２は、第１の板部材３３と第２の板部材３４とを接着剤３８によって貼り合せることで形成されている。第１の板部材３３と第２の板部材３４とには、トーションバー３１を受け入れて保持するための溝３６が設けられている。トーションバー３１はこの溝３６に対して接着剤３８により接着される。 A vibration element having a cantilever support structure will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the vibration element 30 includes an elongated torsion bar 31, a rocking body 32 bonded to one end of the torsion bar 31 with an adhesive, and a magnet 35 bonded to the rocking body 32 with an adhesive. The torsion bar 31 is sometimes called a torsion beam. The oscillating body 32 is formed by bonding a first plate member 33 and a second plate member 34 with an adhesive 38. A groove 36 for receiving and holding the torsion bar 31 is provided in the first plate member 33 and the second plate member 34. The torsion bar 31 is bonded to the groove 36 with an adhesive 38.

図２は、トーションバー３１、第１の板部材３３、第２の板部材３４および磁石３５を接着剤３８によって接着することによって完成した振動素子３０を示している。接着工程においてこれらを接着した後で、コーティング工程において振動素子３０の表面には低透湿性の膜３７が形成されている。低透湿性の膜３７は、接着箇所への水分の侵入を抑制する水分バリア性の部材として機能する。膜３７は、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所と両方に形成されている。ただし、振幅角の低下の観点からは、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とでは、トーションバー３１と揺動体３２の間により強い応力が作用する。そのため、トーションバー３１と揺動体３２の間の接着箇所には膜３７を形成し、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所には膜３７を省略してもよい。 FIG. 2 shows the vibration element 30 completed by bonding the torsion bar 31, the first plate member 33, the second plate member 34, and the magnet 35 with an adhesive 38. After these are bonded in the bonding process, a low moisture-permeable film 37 is formed on the surface of the vibration element 30 in the coating process. The low moisture-permeable film 37 functions as a moisture barrier member that suppresses intrusion of moisture into the bonded portion. The film 37 is formed at both an adhesion point between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and an adhesion point between the rocking body 32 and the magnet 35. However, from the viewpoint of lowering the amplitude angle, between the torsion bar 31 and the oscillating body 32 at the adhesion location between the torsion bar 31 and the oscillating body 32 and at the adhesion location between the oscillating body 32 and the magnet 35. A stronger stress acts. For this reason, the film 37 may be formed at the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32, and the film 37 may be omitted at the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35.

図３（Ａ）は、コーティング前の磁石３５側から見た揺動体３２を示している。揺動体３２の側面に磁石３５が接着剤３８により固定されている。そのため、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所の一部と、第１の板部材３３と第２の板部材３４との間の接着箇所の一部とが磁石３５によって隠れている。 FIG. 3A shows the oscillating body 32 viewed from the magnet 35 side before coating. A magnet 35 is fixed to the side surface of the oscillating body 32 by an adhesive 38. Therefore, a part of the adhesion part between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and a part of the adhesion part between the first plate member 33 and the second plate member 34 are hidden by the magnet 35. .

図３（Ｂ）は、コーティング後の磁石３５側から見た揺動体３２を示している。コーティングによって膜３７が揺動体３２および磁石３５の全体を覆っている。つまり、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とを覆うように膜３７が形成されている。 FIG. 3B shows the rocking body 32 as seen from the magnet 35 side after coating. The film 37 covers the entire rocking body 32 and the magnet 35 by the coating. That is, the film 37 is formed so as to cover the adhesion portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35.

図４（Ａ）は、図３（Ａ）に示した側面と９０度角度が異なる側面から見たコーティング前の振動素子３０を示している。図４（Ｂ）は、図３（Ａ）に示した側面と９０度角度が異なる側面から見たコーティング後の振動素子３０を示している。図４（Ａ）および図４（Ｂ）からわかるように、膜３７によって、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とが覆われている。 FIG. 4A shows the vibration element 30 before coating as seen from the side face that is 90 degrees different from the side face shown in FIG. FIG. 4B shows the vibration element 30 after coating as viewed from a side surface that is 90 degrees different from the side surface shown in FIG. As can be seen from FIGS. 4A and 4B, the film 37 covers the adhesion point between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding point between the rocking body 32 and the magnet 35. It has been broken.

このように、本実施例によれば、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とへの水分の侵入が、膜３７によって抑制されている。 As described above, according to the present embodiment, the film 37 suppresses the intrusion of moisture into the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35. Has been.

図５ないし図８を用いて両持ち支持構造の振動素子について説明する。図５において振動素子３０は、細長いトーションバー３１と、トーションバー３１の中央に接着剤により接着された揺動体３２と、揺動体３２に接着剤によって接着された磁石３５とを備えている。なお、片持ちタイプと比較して両持ちタイプの振動素子３０では、磁石３５の接着取り付け位置が異なっている。これは、トーションバー３１が揺動体３２を串刺しするように取り付けられているためである。揺動体３２は、第１の板部材３３と第２の板部材３４とを接着剤３８によって貼り合せることで形成されている。第１の板部材３３と第２の板部材３４とには、トーションバー３１を受け入れて保持するための溝３６が設けられている。トーションバー３１はこの溝３６に対して接着剤３８により接着される。 A vibration element having a dual-support structure will be described with reference to FIGS. In FIG. 5, the vibration element 30 includes an elongated torsion bar 31, a rocking body 32 bonded to the center of the torsion bar 31 with an adhesive, and a magnet 35 bonded to the rocking body 32 with an adhesive. It should be noted that the attachment attachment position of the magnet 35 is different in the double-sided vibration element 30 compared to the cantilever type. This is because the torsion bar 31 is attached so as to skew the rocking body 32. The oscillating body 32 is formed by bonding a first plate member 33 and a second plate member 34 with an adhesive 38. A groove 36 for receiving and holding the torsion bar 31 is provided in the first plate member 33 and the second plate member 34. The torsion bar 31 is bonded to the groove 36 with an adhesive 38.

図６は、トーションバー３１、第１の板部材３３、第２の板部材３４および磁石３５を接着剤３８によって接着することによって完成した振動素子３０を示している。接着工程においてこれらを接着した後で、コーティング工程において振動素子３０の表面には、水分の侵入を抑制する水分バリア性の部材として低透湿性の膜３７が形成されている。 FIG. 6 shows the vibration element 30 completed by bonding the torsion bar 31, the first plate member 33, the second plate member 34, and the magnet 35 with an adhesive 38. After these are bonded in the bonding step, a low moisture-permeable film 37 is formed on the surface of the vibration element 30 in the coating step as a moisture barrier member that suppresses the entry of moisture.

ここでは、膜３７は、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所との両方に形成されているものとする。上述したように、トーションバー３１と揺動体３２の間の接着箇所には膜３７を形成し、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所には膜３７を形成しなくてもよい。 Here, it is assumed that the film 37 is formed at both an adhesion portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and an adhesion portion between the rocking body 32 and the magnet 35. As described above, the film 37 may not be formed at the adhesion portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32, and the film 37 may be formed at the bonding position between the rocking body 32 and the magnet 35.

図７（Ａ）は、コーティング前の揺動体３２を示している。揺動体３２の６つある側面のうち、光を反射するミラー面（光反射面）が形成される側面に対して裏側の側面に磁石３５が接着剤３８により固定されている。 FIG. 7A shows the oscillating body 32 before coating. Of the six side surfaces of the oscillating body 32, a magnet 35 is fixed to the side surface on the back side with an adhesive 38 with respect to the side surface on which the mirror surface (light reflecting surface) for reflecting light is formed.

図７（Ｂ）は、コーティング後の揺動体３２を示している。コーティングによって膜３７が揺動体３２および磁石３５の全体を覆っている。つまり、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とを覆うように膜３７が形成されている。 FIG. 7B shows the oscillating body 32 after coating. The film 37 covers the entire rocking body 32 and the magnet 35 by the coating. That is, the film 37 is formed so as to cover the adhesion portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35.

図８（Ａ）は、図７（Ａ）に示した側面と９０度角度が異なる側面から見たコーティング前の振動素子３０を示している。図８（Ｂ）は、図７（Ａ）に示した側面と９０度角度が異なる側面から見たコーティング後の振動素子３０を示している。図８（Ａ）および図８（Ｂ）からわかるように、膜３７によって、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とが覆われている。 FIG. 8A shows the vibration element 30 before coating as seen from the side face that is 90 degrees different from the side face shown in FIG. FIG. 8B shows the vibration element 30 after coating as viewed from a side surface that is 90 degrees different from the side surface shown in FIG. As can be seen from FIGS. 8A and 8B, the film 37 covers the adhesion portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35. It has been broken.

このように、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とへの水分の侵入が、膜３７によって抑制されている。 In this way, the intrusion of moisture into the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35 is suppressed by the film 37.

＜水分バリア性の部材＞
振動素子３０に耐環境性を付与する方法についてより具体的に説明する。過酷な外部環境（高湿度下や高温下）で、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とが外気にさらされていると、トーションバー３１が揺動体３２からはがれてしまったり、揺動体３２から磁石３５がはがれてしまったりする。振動素子３０を外気にさらさないために、真空状態の容器内に振動素子３０を封入したり、不活性ガスを充満させた容器内に振動素子３０を封入したりすることも考えらえる。しかし、このような容器を用意することは簡単ではなく、作業工程の複雑化と製造コストの増加を招いてしまう。 <Moisture barrier member>
A method for imparting environmental resistance to the vibration element 30 will be described more specifically. When the adhesion location between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the adhesion location between the rocking body 32 and the magnet 35 are exposed to the outside air in a harsh external environment (high humidity or high temperature). The torsion bar 31 is peeled off from the rocking body 32, and the magnet 35 is peeled off from the rocking body 32. In order to prevent the vibration element 30 from being exposed to the outside air, it is conceivable to enclose the vibration element 30 in a vacuum container or to enclose the vibration element 30 in a container filled with an inert gas. However, it is not easy to prepare such a container, which complicates the work process and increases the manufacturing cost.

そこで、本実施例では、過酷な外部環境（高湿度下や高温下）であっても、長期にわたって水分の吸収/透過を抑制するために、低透湿性の膜３７を採用している。低透湿性の膜３７は、水分バリア性の材料を含有している。水分バリア性とは、空気中に含まれる水分（水蒸気）などに対して優れた遮断性を持つ材料のことである。これにより、接着箇所が水分で劣化することが抑制される。つまり、磁石３５が脱落してしまったり、光学ミラーを形成された揺動体３２が脱落してしまったり、揺動体３２の振幅角が低下してしまったりすることを、抑制できるようになる。 Therefore, in this embodiment, even in a harsh external environment (under high humidity or high temperature), a low moisture permeability film 37 is employed in order to suppress moisture absorption / permeation over a long period of time. The low moisture permeability film 37 contains a moisture barrier material. The moisture barrier property is a material having an excellent barrier property against moisture (water vapor) contained in the air. Thereby, it is suppressed that an adhesion location deteriorates with a water | moisture content. That is, it is possible to prevent the magnet 35 from dropping off, the swinging body 32 formed with the optical mirror from dropping, or the amplitude angle of the swinging body 32 from being lowered.

低透湿性の膜３７としては、たとえば、フッ素系樹脂である旭硝子（株）社製のＣＹＴＯＰを用いることができる。低透湿性の膜３７は、水分バリア性（撥水機能または防水機能）を有している部材である限り、フッ素系樹脂に限定されるものではない。また、低透湿性の膜３７は、樹脂に限らず金属であってもよいし、樹脂と金属とを組み合わせた複合素材であってよい。たとえば、防湿性を有する樹脂としてはポリ塩化ビニリデンやポリプロピレン、金属としてはＡｌやＡｕなどが考えられる。 As the low moisture-permeable film 37, for example, CYTOP manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., which is a fluorine-based resin, can be used. The low moisture permeability film 37 is not limited to the fluorine resin as long as it is a member having a moisture barrier property (water repellent function or waterproof function). Further, the low moisture permeability film 37 is not limited to a resin, and may be a metal or a composite material in which a resin and a metal are combined. For example, polyvinylidene chloride or polypropylene can be used as the moisture-proof resin, and Al or Au can be used as the metal.

本実施例において、低透湿性の膜３７は、ディップにより振動素子３０の表面に水分バリア性を有する樹脂を塗布し、乾燥機で乾燥させることで、形成されている。なお、水分バリア性の樹脂の塗布方法としてはスプレーや刷毛による直接的な塗布方法であってもよい。水分バリア性の金属によって低透湿性の膜３７を形成する場合、当該金属を振動素子３０に対して蒸着またはメッキ処理させてもよい。このように、振動素子３０を構成する部材を接着後、後から低透湿性の膜３７を形成することにより、接着剤の選択性が広がり、接着強度を確保しつつ、後からでも低透湿性の機能を持たせることができる。このような構成の場合、強い接着強度が要求され易い、トーションバー３１と揺動体３２との接着箇所に膜３７を採用することが望ましい。これは、トーションバー３１がねじり動作することから、トーションバー３１と揺動体３２との接着箇所にもねじり応力が付与されるからである。この場合、接着剤の材料選択性を向上できるが、製造工程を簡略化するためにも、所望の接着強度と低透湿性とを兼ね備えた材料を採用することが望ましい。 In this embodiment, the low moisture-permeable film 37 is formed by applying a resin having a moisture barrier property to the surface of the vibration element 30 by dipping and drying it with a dryer. The application method of the moisture barrier resin may be a direct application method using a spray or a brush. When the low moisture-permeable film 37 is formed from a moisture barrier metal, the metal may be deposited or plated on the vibration element 30. As described above, after the members constituting the vibration element 30 are bonded, the low-moisture permeability film 37 is formed later, so that the selectivity of the adhesive is widened and the adhesive strength is ensured, and the low moisture-permeability is maintained later. It can have the function of. In the case of such a configuration, it is desirable to employ the film 37 at the bonding location between the torsion bar 31 and the rocking body 32 where strong bonding strength is easily required. This is because the torsion bar 31 is torsionally operated, so that a torsional stress is also applied to the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32. In this case, the material selectivity of the adhesive can be improved, but in order to simplify the manufacturing process, it is desirable to employ a material having both desired adhesive strength and low moisture permeability.

低透湿性の膜３７を付与する場所としては、振動素子３０の全体、接着箇所、または、トーションバー３１が考えられる。低透湿性の膜３７の厚さは、振動素子３０のバランスを害しないよう、防湿機能を有する最小の膜厚にすることが理想的である。膜３７の膜厚が厚すぎると、振動素子３０の重量が重くなり、異常振動が発生するなど、駆動に関する問題が発生するかもしれない。また、膜３７の膜厚が薄すぎると、十分な防湿機能が得られず、耐環境性に関する問題が生じるかもしれない。本実施例で用いたＣＹＴＯＰにおいては、以上のような条件を考慮し、１００ｎｍ前後の膜厚が望ましい。このように、膜３７の膜厚は、膜３７の材料が有する水分バリア性の性能と、接着箇所の保護が持続すべき期間と、振動素子３０に異常振動が発生しないことを条件として、実験またはシミュレーションによって決定すればよい。 As a place where the low moisture-permeable film 37 is provided, the entire vibration element 30, an adhesion place, or a torsion bar 31 can be considered. The thickness of the low moisture-permeable film 37 is ideally set to a minimum film thickness having a moisture-proof function so as not to impair the balance of the vibration element 30. If the thickness of the film 37 is too thick, the vibration element 30 may be heavier and abnormal driving may occur. On the other hand, if the film 37 is too thin, a sufficient moisture-proof function cannot be obtained, which may cause a problem regarding environmental resistance. In the CYTOP used in this example, a film thickness of about 100 nm is desirable in consideration of the above conditions. As described above, the film thickness of the film 37 is determined on the condition that the performance of the moisture barrier property of the material of the film 37, the period in which the protection of the adhesion portion should be maintained, and that the vibration element 30 does not generate abnormal vibration. Alternatively, it may be determined by simulation.

なお、トーションバー３１は、ねじり振動するねじり梁である。ねじり振動が付与されるトーションバー３１および揺動体３２の接着箇所のうち外部に露出している表面が水分バリア性の部材によって被覆されている。 The torsion bar 31 is a torsion beam that vibrates torsionally. The exposed surface of the torsion bar 31 to which the torsional vibration is applied and the rocking body 32 is covered with a moisture barrier member.

＜振動装置の構成＞
図９ないし図１２を用いて振動素子３０を採用した振動装置１について説明する。図１において振動装置１は、振動素子３０のトーションバー３１の一端には揺動体３２が取り付けられており、他端は枠体２１に取り付けられている。磁界発生部７０は、磁石３５が発生する磁界に対応した磁界を発生するコイルにより構成されている。 <Configuration of vibration device>
The vibration device 1 employing the vibration element 30 will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, in the vibration device 1, a swing body 32 is attached to one end of a torsion bar 31 of the vibration element 30, and the other end is attached to the frame body 21. The magnetic field generation unit 70 is configured by a coil that generates a magnetic field corresponding to the magnetic field generated by the magnet 35.

図１０によれば、振動装置１は、さらに、ベース２０およびカバー部材４０を備えていることが示されている。なお、カバー部材４０は省略されてもよい。揺動体３２には、光源からの光が入射するまたは照射される光反射面３１１が形成されている。ベース２０は、トーションバー３１や磁界発生部７０、カバー部材４０を支持する支持構造体である。枠体２１は、基板２２上に設けられ、基板２２の周縁部を取り囲み、ベース２０の外周縁部を構成している。基板２２上には磁界発生部７０のシートコイルが設けられている。基板２２は、保持部材２３によって保持されている。カバー部材４０は、光学的に透明な部材により形成されている。なお、カバー部材４０のうち、光反射面３１１に対して入射する光が透過する部分だけが光学的に透明な部材により形成されていれば十分である。カバー部材４０は、ベース２０の枠体２１の上に重ね合わされている。カバー部材４０、枠体２１、基板２２および保持部材２３は一体的に接合される。これらによって形成された内部空間Ｓには、棒状の細長いトーションバー３１と、これに支持される揺動体３２が収容されている。 FIG. 10 shows that the vibration device 1 further includes a base 20 and a cover member 40. The cover member 40 may be omitted. The oscillating body 32 is formed with a light reflecting surface 311 on which light from a light source is incident or irradiated. The base 20 is a support structure that supports the torsion bar 31, the magnetic field generator 70, and the cover member 40. The frame body 21 is provided on the substrate 22, surrounds the peripheral edge portion of the substrate 22, and constitutes the outer peripheral edge portion of the base 20. A sheet coil of the magnetic field generating unit 70 is provided on the substrate 22. The substrate 22 is held by a holding member 23. The cover member 40 is formed of an optically transparent member. It is sufficient that only the portion of the cover member 40 through which light incident on the light reflecting surface 311 is transmitted is formed of an optically transparent member. The cover member 40 is superimposed on the frame body 21 of the base 20. The cover member 40, the frame body 21, the substrate 22, and the holding member 23 are integrally joined. In the internal space S formed by these, a rod-like elongated torsion bar 31 and a rocking body 32 supported by the bar-like torsion bar 31 are accommodated.

図１１は、磁石３５側から見た揺動体３２を示している。揺動体３２は、トーションバー３１の長さ方向の回りに回動する。ここでは、揺動体３２の揺動による光反射面３１１の振れ角をαとしている。第１の板部材３３および第２の板部材３４は、それぞれの接合面を介して密着接合されている。 FIG. 11 shows the oscillating body 32 viewed from the magnet 35 side. The rocking body 32 rotates around the length direction of the torsion bar 31. Here, the deflection angle of the light reflecting surface 311 due to the swinging of the swinging body 32 is α. The first plate member 33 and the second plate member 34 are tightly bonded via respective bonding surfaces.

図１２によれば、理想揺動軸線ＡＲに対して、トーションバー３１の長手方向軸線Ｏ−Ｏが傾いている状態が示されている。本実施例に係るトーションバー３１は、図１３に示されるように、感光ドラム２０４の回転軸線に対して直交する軸線（以下、これを「理想揺動軸線ＡＲ」という）に沿って延在する。すなわち、理想揺動軸線ＡＲは、図１３では、紙面に対して垂直な方向に延在する。理想揺動軸線ＡＲに対してトーションバー３１の長手方向軸線Ｏ−Ｏが傾いていると、走査のずれが生じるため、本実施例では、後述する規制部材を採用する。図１２に示すように、トーションバー３１が片持ち梁として支持されるように、トーションバー３１の基端側がベース２０の枠体２１とカバー部材４０との間に固定される。トーションバー３１の末端は内部空間Ｓ内に配置される磁界発生部７０のシートコイルの中央部分にまで延在している。トーションバー３１は、その末端側において揺動体３２を固定して支持している。したがって、トーションバー３１の末端側に支持される揺動体３２は、トーションバー３１の長手方向軸線（図１０において、Ｏ−Ｏ線で表されている。）を中心として、トーションバー３１の弾性捩れを伴いつつ揺動する。このことから、トーションバー３１の長手方向軸線Ｏ−Ｏが、理想揺動軸線ＡＲと一致させるようにトーションバー３１を形成することが望ましい。図９から図１１に示した実施例では、長手方向軸線Ｏ−Ｏが理想揺動軸線ＡＲと一致しているものとして描かれている。 FIG. 12 shows a state in which the longitudinal axis OO of the torsion bar 31 is inclined with respect to the ideal swing axis AR. As shown in FIG. 13, the torsion bar 31 according to the present embodiment extends along an axis perpendicular to the rotation axis of the photosensitive drum 204 (hereinafter referred to as “ideal swing axis AR”). . That is, the ideal swing axis AR extends in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. If the longitudinal axis OO of the torsion bar 31 is tilted with respect to the ideal swing axis AR, a scanning shift occurs, and therefore, in this embodiment, a regulating member described later is employed. As shown in FIG. 12, the base end side of the torsion bar 31 is fixed between the frame body 21 of the base 20 and the cover member 40 so that the torsion bar 31 is supported as a cantilever. The end of the torsion bar 31 extends to the central portion of the sheet coil of the magnetic field generator 70 disposed in the internal space S. The torsion bar 31 fixes and supports the rocking body 32 on the end side thereof. Therefore, the rocking body 32 supported on the distal end side of the torsion bar 31 has an elastic twist of the torsion bar 31 around the longitudinal axis of the torsion bar 31 (represented by the line OO in FIG. 10). Swing with accompanying. Therefore, it is desirable to form the torsion bar 31 so that the longitudinal axis OO of the torsion bar 31 coincides with the ideal swing axis AR. In the embodiment shown in FIGS. 9 to 11, the longitudinal axis OO is drawn as being coincident with the ideal swing axis AR.

本実施例に係る揺動体３２は、トーションバー３１を挟んで相互に接合される同一寸法形状を有する２枚の矩形状板部材としての第１の板部材３３および第２の板部材３４を含んでいる。第１の板部材３３および第２の板部材３４は、それぞれの接合面を介して密着接合されるとともに、接合面のそれぞれは、トーションバー３１の長手方向軸線Ｏ−Ｏと平行となるように設定される。また、第１の板部材３３および第２の板部材３４は、それぞれの接合面が基板２２に形成されたシートコイルの平面と略平行となるように、トーションバー３１に対して接合される。 The oscillating body 32 according to this embodiment includes a first plate member 33 and a second plate member 34 as two rectangular plate members having the same size and shape that are joined to each other with the torsion bar 31 interposed therebetween. It is out. The first plate member 33 and the second plate member 34 are tightly bonded through the respective bonding surfaces, and each of the bonding surfaces is parallel to the longitudinal axis OO of the torsion bar 31. Is set. Further, the first plate member 33 and the second plate member 34 are joined to the torsion bar 31 such that the respective joining surfaces are substantially parallel to the plane of the sheet coil formed on the substrate 22.

図１０および図１１に示されているように、光反射面３１１は、第１の板部材３３の接合面と表裏の関係に位置し、カバー部材４０に対向している。この光反射面３１１は、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）などを第１の板部材３３の表面に蒸着することによって形成されてもよいし、予めシリコンウエハのような鏡面加工された板状部材を第１の板部材３３の表面に貼り付けることで形成されてもよい。光反射面３１１は、長手方向軸線Ｏ−Ｏと揺動体３２の重心位置とを含む仮想平面に対して平行に配置される。第１の板部材３３は、このように光反射面３１１を形成されることから光学ミラーを構成しているといえる。 As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the light reflecting surface 311 is located in a relationship between the front surface and the back surface of the first plate member 33 and faces the cover member 40. The light reflecting surface 311 may be formed by vapor-depositing aluminum (Al), gold (Au), or the like on the surface of the first plate member 33, or a plate shape that has been mirror-finished like a silicon wafer in advance. You may form by affixing a member on the surface of the 1st board member 33. FIG. The light reflecting surface 311 is disposed in parallel to a virtual plane including the longitudinal axis OO and the position of the center of gravity of the oscillator 32. Since the first plate member 33 is thus formed with the light reflecting surface 311, it can be said that the first plate member 33 constitutes an optical mirror.

本実施例における素子駆動部は、揺動体３２またはトーションバー３１に固定される磁石３５、ベース２０に設けられている磁界発生部７０のシートコイルおよびシートコイルに交流電流を与える電源回路（不図示）を備えている。素子駆動部は、トーションバー３１、揺動体３２、磁石３５で構成される振動系の共振周波数に対応した交流電流を磁界発生部７０のシートコイルに流し、交番磁界を発生させる。それにより、揺動体３２内部に配置された磁石３５が揺動体３２の光反射面３１１を揺動軸線回りに揺動、すなわち、振れ回すことができる。したがって、この振動系の振幅、すなわち、揺動体３２の光反射面３１１の振れ角αの大きさは、磁界発生部７０のシートコイルに与えられる電流量によって調整可能である。交流電流の波形は、正弦波以外に三角波やパルス出力などであってもよい。 The element driving unit in the present embodiment includes a magnet 35 fixed to the oscillating body 32 or the torsion bar 31, a sheet coil of the magnetic field generating unit 70 provided on the base 20, and a power supply circuit (not shown) that applies an alternating current to the sheet coil. ). The element driving unit causes an alternating current corresponding to the resonance frequency of the vibration system including the torsion bar 31, the oscillating body 32, and the magnet 35 to flow through the sheet coil of the magnetic field generating unit 70 to generate an alternating magnetic field. Accordingly, the magnet 35 disposed inside the rocking body 32 can rock the light reflecting surface 311 of the rocking body 32 around the rocking axis, that is, swing around. Therefore, the amplitude of this vibration system, that is, the magnitude of the deflection angle α of the light reflecting surface 311 of the oscillator 32 can be adjusted by the amount of current applied to the sheet coil of the magnetic field generator 70. The waveform of the alternating current may be a triangular wave or a pulse output in addition to the sine wave.

図９ないし図１２に示した低透湿性の膜３７を有する振動素子３０について経時的な信頼性確認を行った。本実施例における振動素子３０においては、外気と接触しうる接着箇所の全体を低透湿性の膜３７により覆う構成としている。低透湿性の膜３７は、振動素子３０にディップで樹脂をコートすることで形成されている。光反射面３１１の平面度を保つために、光反射面３１１はクロスで清掃されている。乾燥機で低透湿性の膜３７が乾燥されている。揺動体３２、磁石３５およびトーションバー３１の接合部において、トーションバー３１の先端は潰されて、治具により平面に加工されている。これにより、揺動体３２および磁石３５の接着面積が拡大し、接着強度が高められている。 The reliability over time of the vibration element 30 having the low moisture permeability film 37 shown in FIGS. 9 to 12 was confirmed. In the vibration element 30 according to the present embodiment, the entire bonded portion that can come into contact with the outside air is covered with a low moisture-permeable film 37. The low moisture permeability film 37 is formed by coating the vibration element 30 with resin by dipping. In order to maintain the flatness of the light reflecting surface 311, the light reflecting surface 311 is cleaned with a cloth. The low moisture-permeable film 37 is dried with a dryer. At the joint between the rocking body 32, the magnet 35, and the torsion bar 31, the tip of the torsion bar 31 is crushed and processed into a flat surface by a jig. Thereby, the adhesion area of the rocking | swiveling body 32 and the magnet 35 is expanded, and the adhesive strength is raised.

共振周波数が２０００Ｈｚとなるように、振動素子３０は設計されている。信頼性試験において、駆動周波数が２０００Ｈｚ前後に設定され、振動素子３０が駆動された。また、温度と湿度を一定に保ち、その際の最大振幅角を測定した。まず、一般的な室温条件である温度雰囲気２５℃、湿度３０％における最大振幅角を測定した。次に、温度雰囲気を６０℃まで上昇させ、３０分キープした状態で最大振動角を確認した。最後に、温度雰囲気を６０℃に固定した状態で湿度を９０％まで上昇させ、最大振幅角を確認した。 The vibration element 30 is designed so that the resonance frequency is 2000 Hz. In the reliability test, the driving frequency was set to around 2000 Hz, and the vibration element 30 was driven. Further, the temperature and humidity were kept constant, and the maximum amplitude angle at that time was measured. First, the maximum amplitude angle was measured at a temperature atmosphere of 25 ° C. and a humidity of 30%, which are general room temperature conditions. Next, the temperature atmosphere was raised to 60 ° C., and the maximum vibration angle was confirmed with the temperature atmosphere kept for 30 minutes. Finally, the humidity was increased to 90% with the temperature atmosphere fixed at 60 ° C., and the maximum amplitude angle was confirmed.

実験結果としては、接着箇所に低透湿性の膜３７を有する本実施例の振動素子３０においては、温度雰囲気を６０℃まで上昇させたとき、最大振幅角に大きな変化は見られなかった。また、温度雰囲気６０℃の条件下で、湿度９０％を超えても最大振幅角に大きな変化は見られず、異常振動も観測されなかった。低透湿性の膜３７を有する本実施例の振動素子３０においては、引き続き１０００時間以上の動作確認を行った。その結果、振幅角の大きな低下は見られず、良好な振動特性を維持することを確認できた。 As an experimental result, in the vibration element 30 of the present example having the low moisture-permeable film 37 at the bonding location, when the temperature atmosphere was raised to 60 ° C., no significant change was observed in the maximum amplitude angle. Further, under the condition of a temperature atmosphere of 60 ° C., no great change was observed in the maximum amplitude angle even when the humidity exceeded 90%, and no abnormal vibration was observed. In the vibration element 30 of this example having the low moisture-permeable film 37, the operation was confirmed for 1000 hours or more. As a result, the amplitude angle was not greatly reduced, and it was confirmed that good vibration characteristics were maintained.

次に、低透湿性の膜３７を有さない比較例の振動素子について同条件で信頼性試験を行った。比較例の振動素子では、温度雰囲気を６０℃まで上昇させたとき、最大振幅角に大きな変化は見られなかった。しかし、温度雰囲気６０℃の条件下で湿度６０％以上に上昇させていくと、最大振動角が叙々に低減していき、最終的には最大振動角が大きく減少する傾向がみられた。 Next, a reliability test was performed under the same conditions for the vibration element of the comparative example that does not have the low moisture permeability film 37. In the vibration element of the comparative example, when the temperature atmosphere was raised to 60 ° C., no significant change was observed in the maximum amplitude angle. However, when the humidity was raised to 60% or higher under the temperature atmosphere of 60 ° C., the maximum vibration angle decreased gradually, and finally the maximum vibration angle tended to decrease greatly.

このように、トーションバー３１に線状材料を用いた振動素子３０であっても低透湿性の膜３７を付与することで、高温高湿条件下における部品の脱離や振幅角の低下を抑制することが可能となる。また、本実施例では、従来のような真空状態の容器や不活性化ガスを充満させた容器は必ずしも必要ではない。よって、本実施例は、生産性が高く、低コストな振動素子、光走査装置および画像投影装置並びに画像形成装置を実現可能である。 In this way, even with the vibration element 30 using a linear material for the torsion bar 31, by providing the low-moisture permeable film 37, detachment of components and a decrease in the amplitude angle under high temperature and high humidity conditions are suppressed. It becomes possible to do. In this embodiment, a conventional vacuum container or a container filled with an inert gas is not necessarily required. Therefore, this embodiment can realize a vibration element, an optical scanning device, an image projection device, and an image forming device with high productivity and low cost.

＜振動素子の材料など＞
次に、振動素子３０を構成するトーションバー３１、揺動体３２、磁石３５などの材料について以下に述べる。 <Materials for vibration elements>
Next, materials such as the torsion bar 31, the oscillating body 32, and the magnet 35 constituting the vibration element 30 will be described below.

トーションバー３１を構成する材料としては、たとえば、加工硬化処理および時効硬化処理が施された加工硬化および時効硬化型のコバルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）基合金が好適である。ここでいうＣｏ−Ｎｉ基合金とは、ＣｏおよびＮｉを含有する金属合金である。Ｃｏ−Ｎｉ基合金は、好ましくは、積層欠陥エネルギーを低下させるクロム（Ｃｒ）と、マトリクスの固溶強化や、偏析により転位を固着して時効および加工硬化能の向上に寄与する溶質元素としてモリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）などを含む。本実施例では、Ｃｏ−Ｎｉ基合金として、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金やＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金などを例示することができる。また、これらの合金は、溶質元素として同様の働きをするニオブ（Ｎｂ）、面心立方格子相を安定化させて積層欠陥エネルギーを低下させるマンガン（Ｍｎ）、マトリクスの強化と積層欠陥エネルギーの低下に寄与するタングステン（Ｗ）などを含むことができる。さらに、これらの合金は、鋳塊組織の微細化や強度向上に寄与するチタン（Ｔｉ）、熱間加工性を改善するボロン（Ｂ）およびマグネシウム（Ｍｇ）、マトリクスに固溶してＣｒ、Ｍｏ、Ｎｂなどと炭化物を形成し、粒界を強化する炭素（Ｃ）などを含むことができる。 As a material constituting the torsion bar 31, for example, a work hardening and age hardening type cobalt (Co) -nickel (Ni) based alloy subjected to a work hardening process and an age hardening process is preferable. The Co—Ni based alloy here is a metal alloy containing Co and Ni. The Co—Ni based alloy is preferably molybdenum (Cr), which lowers stacking fault energy, and molybdenum as a solute element that contributes to improvement of aging and work hardening ability by fixing dislocations by solid solution strengthening of the matrix and segregation. (Mo), iron (Fe), etc. are included. In this embodiment, examples of the Co—Ni-based alloy include a Co—Ni—Cr—Mo alloy and a Co—Ni—Fe—Cr alloy. In addition, these alloys have niobium (Nb) that functions in the same way as a solute element, manganese (Mn) that stabilizes the face-centered cubic lattice phase to lower the stacking fault energy, strengthens the matrix, and lowers the stacking fault energy. Tungsten (W) that contributes to the above can be included. Furthermore, these alloys include titanium (Ti) that contributes to refinement of the ingot structure and strength improvement, boron (B) and magnesium (Mg) that improve hot workability, and solid solution in the matrix to Cr, Mo , Nb, etc., and carbon (C) that strengthens the grain boundaries.

このようにして、共振周波数が尖鋭且つ振動が共振周波数に対して線対称となるような特性、すなわちＱ値が高く（たとえば、１０００以上）且つバネ特性の非線形性が非常に小さなトーションバー３１を得ることができる。このようなトーションバー３１は、振動変形による最大歪みが３×１０−３ｍｍ程度まで大きくなっても不安定性を生じることがなく、消費電力が少ない振動素子３０を実現することができる。したがって、本実施例における画像形成装置２００は、所望の疲労特性および振動特性を確保しつつ小型化することが可能であり、ジッターなどの不安定性を低減させて安定したレーザー光の走査が可能であり、走査角の高精度な制御が可能となる。 In this manner, the torsion bar 31 having a sharp resonance frequency and a characteristic in which the vibration is line symmetric with respect to the resonance frequency, that is, a high Q value (for example, 1000 or more) and a very small non-linearity of the spring characteristic. Can be obtained. Such a torsion bar 31 does not cause instability even when the maximum strain due to vibration deformation increases to about 3 × 10 −3 mm, and can realize the vibration element 30 with low power consumption. Therefore, the image forming apparatus 200 according to the present embodiment can be downsized while ensuring desired fatigue characteristics and vibration characteristics, and it is possible to stably scan the laser light while reducing instabilities such as jitter. Yes, it is possible to control the scanning angle with high accuracy.

なお、本実施例では、非磁性を示すＣｏ−Ｎｉ基合金にてトーションバー３１を形成しているが、これは、揺動体３２をトーションバー３１とともに揺動させる手段として、磁石と交番磁界を用いた場合、安定した駆動を実現することができるからである。したがって、素子駆動部２０７として、交番磁界以外の手段、たとえば、圧電素子などを利用することも可能である。トーションバー３１の材料としては、バネ材料として一般的に用いられるＳＵＳ３０１、３０２、３０４、３１６、６３１、６３２などのステンレス鋼、バネ鋼（ＳＵＰ）、ピアノ線（ＳＷＰ）、バネ用炭素鋼のオイルテンパー線（ＳＷＯ）などを採用し得る。さらには、バネ用シリコンクロム鋼のオイルテンパー線（ＳＷＯＳＣ）、バネ用ベリリウム銅合金（Ｃ１７００、Ｃ１７２０）、バネ用チタン銅合金（Ｃ１９９０）、バネ用リン青銅（Ｃ５２１０）、バネ用洋白（Ｃ７７０１）なども採用することができる。 In this embodiment, the torsion bar 31 is formed of a non-magnetic Co—Ni-based alloy. However, this means that a magnet and an alternating magnetic field are used as means for swinging the swing body 32 together with the torsion bar 31. This is because when used, stable driving can be realized. Therefore, it is possible to use means other than an alternating magnetic field, such as a piezoelectric element, as the element driving unit 207. The torsion bar 31 is made of stainless steel such as SUS301, 302, 304, 316, 631, 632, spring steel (SUP), piano wire (SWP), and carbon steel oil for springs that are commonly used as spring materials. A tempered wire (SWO) or the like may be employed. Further, silicon tempered steel tempered wire (SWOSC), spring beryllium copper alloys (C1700, C1720), spring titanium copper alloy (C1990), spring phosphor bronze (C5210), spring white (C7701) ) Etc. can also be employed.

揺動体３２を構成する材料としては、アルミナ、ジルコニア、ベリリウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、ガラス、樹脂などの非磁性体を利用することができる。さらに、これらの表面を鏡面化することによって該表面を光反射面３１１として利用することも可能である。 As a material constituting the oscillating body 32, non-magnetic materials such as alumina, zirconia, beryllium, silicon nitride, aluminum nitride, sapphire, silicon carbide, silicon dioxide, glass, and resin can be used. Furthermore, these surfaces can be used as the light reflecting surface 311 by mirroring these surfaces.

揺動体３２を構成する第１の板部材３３の上面に形成される光反射面３１１については、上述したように、反射率を向上させるために、ＡｌやＡｕなどを蒸着やスパッタといった真空蒸着法によって形成してもよい。また、たとえば、チタン（Ｔｉ）、Ａｌ、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、Ａｕなどの金属膜が用いられてもよい。 As described above, the light reflecting surface 311 formed on the upper surface of the first plate member 33 constituting the oscillating body 32 is vacuum deposited by sputtering or sputtering Al, Au, or the like in order to improve the reflectance. May be formed. For example, a metal film such as titanium (Ti), Al, copper (Cu), silver (Ag), or Au may be used.

しかしながら、金属膜は、その表面が比較的傷付き易く、また、酸化し易い。よって、金属膜のみで光反射面３１１を形成すると、徐々に反射率が低下してしまう。そこで、金属膜を保護するための保護膜が必要となる場合がある。また、金属膜単層では光反射面３１１として所望の反射率が得られない恐れもある。したがって、保護膜に増反射膜としての機能を持たせ、光反射面３１１全体としての反射率を高めることができれば、金属膜を保護しつつ、光の利用効率をあげることができる。 However, the surface of the metal film is relatively easily damaged and is easily oxidized. Therefore, when the light reflecting surface 311 is formed only with the metal film, the reflectance gradually decreases. Therefore, a protective film for protecting the metal film may be required. Further, there is a possibility that a desired reflectance cannot be obtained as the light reflecting surface 311 in the case of a single metal film layer. Therefore, if the protective film can have a function as a reflection-increasing film and the reflectance of the entire light reflecting surface 311 can be increased, the light utilization efficiency can be increased while protecting the metal film.

増反射膜は、たとえば、誘電体の低屈折率材料と高屈折率材料を組み合わせて積層することで形成される。低屈折率材料としては、たとえば、ＳｉＯ２やＭｇＦ２がある。高屈折率材料としては、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などがある。但し、Ａｌ２Ｏ３のような中間屈折率材料を積層してもよい。なお、増反射膜の材料をこれらのみに限る必要はなく、適宜最適な材料を選択することができる。 The increased reflection film is formed, for example, by laminating a combination of a dielectric low refractive index material and a high refractive index material. Examples of the low refractive index material include SiO2 and MgF2. Examples of the high refractive index material include TiO2, Nb2O5, ZrO2, and Ta2O5. However, an intermediate refractive index material such as Al2O3 may be laminated. In addition, it is not necessary to limit the material of the reflective reflection film to these, and an optimal material can be selected as appropriate.

また、揺動体３２とともにトーションバー３１に取り付けられる磁石３５は、できるだけ小型軽量であって高い保持力を有することが好ましく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の希土類磁石などが好適である。しかしながら、磁石３５は、アルニコ磁石、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金磁石、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金磁石、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石、Ｐｔ−Ｃｏ磁石などであってもよい。さらには、磁石３５は、ハードフェライト（ＢａフェライトやＳｒフェライト）などの焼結磁石やボンド磁石の他にスパッタ法などで形成した薄膜磁石であってもよく、材質や製造方法または形状などで特に制限されるものはない。 Further, the magnet 35 attached to the torsion bar 31 together with the oscillating body 32 is preferably as small and light as possible and has a high holding force, and an Nd—Fe—B or Sm—Co rare earth magnet is suitable. . However, the magnet 35 may be an alnico magnet, an Fe—Co—V alloy magnet, a Cu—Ni—Fe alloy magnet, a Cu—Ni—Co alloy magnet, an Fe—Cr—Co magnet, a Pt—Co magnet, or the like. . Furthermore, the magnet 35 may be a sintered magnet such as hard ferrite (Ba ferrite or Sr ferrite) or a thin film magnet formed by a sputtering method in addition to a bonded magnet. There are no restrictions.

＜画像形成装置＞
上述した振動素子３０の揺動体３２に光反射面３１１を形成することで、振動素子３０は光走査装置として機能する。光走査装置は、たとえば、画像形成装置や画像投影装置としてさらに応用できる。ここでは、まず、画像形成装置について説明する。 <Image forming apparatus>
By forming the light reflecting surface 311 on the oscillating body 32 of the vibration element 30 described above, the vibration element 30 functions as an optical scanning device. The optical scanning device can be further applied as, for example, an image forming device or an image projection device. Here, first, the image forming apparatus will be described.

図１３に本実施例における電子写真方式の画像形成装置２００を示す。感光ドラム２０４は、静電潜像やトナー画像を担持する像担持体である。感光ドラム２０４は、帯電部によって一様に帯電したあとに、露光部２１０によって光を照射され、静電潜像を形成される。静電潜像は、現像部によってトナー画像へと現像される。トナー画像は転写部によって記録媒体上に転写される。さらに、定着部においてトナー画像は記録媒体上に定着する。 FIG. 13 shows an electrophotographic image forming apparatus 200 in this embodiment. The photosensitive drum 204 is an image carrier that carries an electrostatic latent image or a toner image. The photosensitive drum 204 is uniformly charged by the charging unit and then irradiated with light by the exposure unit 210 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed into a toner image by the developing unit. The toner image is transferred onto the recording medium by the transfer unit. Further, the toner image is fixed on the recording medium in the fixing unit.

露光部２１０は、光走査装置２２０、周知のコリメータ光学系２０２およびｆθレンズ２０３を備えている。光走査装置２２０は、画像情報に対応したパルス状のレーザー光Ｌを発振するためのレーザー光源２０１や上述した振動装置１を備えている。振動装置１の振動素子３０が備える揺動体３２の光反射面３１１が揺動することで、感光ドラム２０４の回転軸線と平行な方向にレーザー光Ｌが移動する。 The exposure unit 210 includes an optical scanning device 220, a known collimator optical system 202, and an fθ lens 203. The optical scanning device 220 includes a laser light source 201 for oscillating pulsed laser light L corresponding to image information and the vibration device 1 described above. When the light reflecting surface 311 of the oscillating body 32 included in the oscillating element 30 of the oscillating device 1 oscillates, the laser light L moves in a direction parallel to the rotational axis of the photosensitive drum 204.

ＢＤセンサ２０５は感光ドラム２０４の回転軸方向の両端に設けられており、レーザー光Ｌが入射したときに制御装置２０６へ検出信号を送出する。制御装置２０６は、ＢＤセンサ２０５の検出信号に基づいて、素子駆動部２０７を駆動するための制御信号を出力する。素子駆動部２０７は、制御信号にしたがって振動素子３０を駆動する。とりわけ、制御装置２０６は、振動素子３０の揺動体３２の揺動による光反射面３１１の振れ角αが感光ドラム２０４の表面の所定範囲内に収まるように、一対のＢＤセンサ２０５からの検出信号に基づいて素子駆動部２０７の出力電流をフィードバック制御する。 The BD sensors 205 are provided at both ends of the photosensitive drum 204 in the rotation axis direction, and send a detection signal to the control device 206 when the laser light L is incident. The control device 206 outputs a control signal for driving the element driving unit 207 based on the detection signal of the BD sensor 205. The element driving unit 207 drives the vibration element 30 according to the control signal. In particular, the control device 206 detects the detection signals from the pair of BD sensors 205 so that the deflection angle α of the light reflecting surface 311 due to the swing of the swing body 32 of the vibration element 30 falls within a predetermined range of the surface of the photosensitive drum 204. Based on the above, the output current of the element driving unit 207 is feedback-controlled.

画像信号に応じてレーザー光源２０１から出射するパルス状のレーザー光Ｌは、コリメータ光学系２０２を通って振動素子３０の揺動体３２の光反射面３１１に入射する。この光反射面３１１にて反射したレーザー光は、ｆθレンズ２０３を介して感光ドラム２０４の表面に照射される。振動素子３０の揺動体３２の光反射面３１１が揺動軸線、すなわちトーションバー３１の長手方向軸線Ｏ−Ｏ、の回りに揺動（振動）する。これにより、レーザー光Ｌが感光ドラム２０４の回転軸線と平行な方向に走査される。さらに、感光ドラム２０４も回転することで、画像情報、すなわち、静電潜像が感光ドラム２０４の表面に形成されることになる。 The pulsed laser light L emitted from the laser light source 201 according to the image signal is incident on the light reflecting surface 311 of the oscillating body 32 of the oscillating element 30 through the collimator optical system 202. The laser beam reflected by the light reflecting surface 311 is irradiated on the surface of the photosensitive drum 204 through the fθ lens 203. The light reflecting surface 311 of the oscillating body 32 of the oscillating element 30 oscillates (oscillates) around the oscillating axis, that is, the longitudinal axis OO of the torsion bar 31. As a result, the laser beam L is scanned in a direction parallel to the rotation axis of the photosensitive drum 204. Further, by rotating the photosensitive drum 204, image information, that is, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 204.

本実施例の画像形成装置２００は上述した振動素子３０を採用しているため、衝撃耐性が向上するため、安定して画像を形成できるようになる。 Since the image forming apparatus 200 of the present embodiment employs the vibration element 30 described above, the impact resistance is improved, so that an image can be stably formed.

＜画像投影装置＞
実施例にかかる振動装置１を、オーバーヘッドプロジェクターなどの画像投影装置３００に適用した実施例について図１４を用いて説明する。本実施例においては、画像形成装置２００に適用した実施例と同一の機能を有する構成要素については同一符号を記すに止め、重複する説明を省略する。 <Image projection device>
An embodiment in which the vibration device 1 according to the embodiment is applied to an image projector 300 such as an overhead projector will be described with reference to FIG. In this embodiment, components having the same functions as those of the embodiment applied to the image forming apparatus 200 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

画像投影装置３００は、光源３０１、光走査装置２２０、光源３０１からの光を所定方向に変更させる光偏向装置３０２およびこの光偏向装置３０２により偏向した光が照射されるスクリーン３０４を備えている。光走査装置２２０は、スクリーン３０４に対して水平方向に光を走査し、光偏向装置３０２は、スクリーン３０４に対して垂直方向に光を走査する。このようにして、２次元走査が実現される。この光偏向装置３０２による光の偏向速度は、振動装置１の振動素子３０が備える揺動体３２の振動周期よりも相対的に遅くすることができる。よって、光偏向装置３０２は、制御装置２０６によって制御されるガルバノミラーで実現できる。 The image projection apparatus 300 includes a light source 301, an optical scanning device 220, a light deflecting device 302 that changes light from the light source 301 in a predetermined direction, and a screen 304 on which light deflected by the light deflecting device 302 is irradiated. The light scanning device 220 scans light in the horizontal direction with respect to the screen 304, and the light deflection device 302 scans light in the vertical direction with respect to the screen 304. In this way, two-dimensional scanning is realized. The deflection speed of the light by the light deflecting device 302 can be relatively slower than the vibration period of the oscillating body 32 provided in the vibration element 30 of the vibration device 1. Therefore, the light deflection device 302 can be realized by a galvanometer mirror controlled by the control device 206.

ＲＧＢ三原色を含む光源３０１から出射する光は、振動素子３０および光偏向装置３０２により２次元走査され、スクリーン３０４に画像として投射される。振動素子３０の主要部を構成する揺動体３２の光反射面３１１の振れ角αは、制御装置２０６から出力される制御信号に基づいて素子駆動部２０７により調整される。また、光偏向装置３０２も同様に、制御装置２０６からの出力に基づき、揺動体３２の理想揺動軸線に対して直行する軸線回りの振れ角が制御される。制御装置２０６には、スクリーン３０４に投影される画像情報が入力部３０３から伝達され、光源３０１からスクリーン３０４に至る光路の距離に関する情報が測距部３０５から入力される。制御装置２０６は、これら入力部３０３および測距部３０５からの情報に応じた投影画角や拡大率などの設定、像の大きさやその縦横比に基づき、振動素子３０および光偏向装置３０２の走査角をそれぞれ変更する。なお、画像の拡大率は、走査角を変更せずとも光源３０１に対する通電のオン／オフ制御によっても可能である。しかしながら、走査角を変更することによって光源３０１のオフ時間を減らすことで、高輝度の画像をスクリーン３０４に投影することができる。 Light emitted from the light source 301 including RGB three primary colors is two-dimensionally scanned by the vibration element 30 and the light deflecting device 302 and projected as an image on the screen 304. The deflection angle α of the light reflecting surface 311 of the oscillating body 32 constituting the main part of the oscillating element 30 is adjusted by the element driving unit 207 based on a control signal output from the control device 206. Similarly, the deflection angle of the optical deflector 302 about the axis that is orthogonal to the ideal swing axis of the swing body 32 is controlled based on the output from the control device 206. Image information projected on the screen 304 is transmitted from the input unit 303 to the control device 206, and information regarding the distance of the optical path from the light source 301 to the screen 304 is input from the distance measuring unit 305. The control device 206 scans the vibration element 30 and the light deflection device 302 based on the settings such as the projection angle of view and the enlargement ratio according to the information from the input unit 303 and the distance measuring unit 305, and the size and aspect ratio of the image. Change each corner. Note that the enlargement ratio of the image can also be achieved by on / off control of energization to the light source 301 without changing the scanning angle. However, by reducing the off time of the light source 301 by changing the scanning angle, a high brightness image can be projected onto the screen 304.

本実施例の画像投影装置３００も、加工硬化および時効硬化型のＣｏ−Ｎｉ基合金からなるトーションバー（不図示）に揺動体を固定しているため、小型化に加えてジッターなどの不安定性を低減でき、走査角を変更した場合でも安定した動作が可能である。また、振動減衰率の歪み振幅依存性が小さいため、走査角を大きくした場合の急激な消費電力の増加も起こらない。さらに、光の有効利用によって光源３０１の駆動電力を低減することができる。これらのことから、小型化と併せて、素子駆動部２０７や電源の容量を低減させることが可能となり、小型で投影画角の大きな高性能の画像投影装置３００を実現することができる。 In the image projection apparatus 300 of the present embodiment as well, since the oscillator is fixed to a torsion bar (not shown) made of a work-hardening and age-hardening type Co—Ni-based alloy, instability such as jitter in addition to downsizing. Can be reduced, and stable operation is possible even when the scanning angle is changed. Moreover, since the distortion amplitude dependency of the vibration attenuation rate is small, there is no sudden increase in power consumption when the scanning angle is increased. Furthermore, the driving power of the light source 301 can be reduced by the effective use of light. From these facts, it is possible to reduce the capacity of the element driving unit 207 and the power source together with the miniaturization, and it is possible to realize a high-performance image projection apparatus 300 that is small and has a large projection angle of view.

＜その他＞
上述した実施例では、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とへの水分の侵入を抑制する水分バリア性の部材として、低透湿性の膜３７について説明した。しかし、本発明では、トーションバー３１と揺動体３２との間の接着箇所と、揺動体３２と磁石３５との間の接着箇所とへの水分の侵入を抑制できれば十分である。つまり、低透湿性の膜３７に代えて、接着剤３８自体が水分バリア性の部材として機能してもよい。接着剤３８が水分バリア性の材料を含有していれば、接着剤３８が低透湿性の膜３７と同様の防湿効果や撥水効果を発揮することになる。低透湿性の膜３７を設けるには、膜３７の材料が必要になるだけでなく、ディップ工程や乾燥工程も必要となってしまう。一方で、接着剤３８が水分バリア性の材料を含有していれば、膜３７を省略できる。つまり、ディップ工程や乾燥工程も省略できるようになる。 <Others>
In the above-described embodiment, a low moisture barrier member that suppresses the intrusion of moisture into the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35 is low. The moisture permeable film 37 has been described. However, in the present invention, it is sufficient if moisture can be prevented from entering the bonding portion between the torsion bar 31 and the rocking body 32 and the bonding portion between the rocking body 32 and the magnet 35. That is, instead of the low moisture-permeable film 37, the adhesive 38 itself may function as a moisture barrier member. If the adhesive 38 contains a moisture barrier material, the adhesive 38 exhibits the same moisture-proof effect and water-repellent effect as the low-moisture permeable film 37. In order to provide the low moisture-permeable film 37, not only the material of the film 37 but also a dipping process and a drying process are required. On the other hand, if the adhesive 38 contains a moisture barrier material, the film 37 can be omitted. That is, the dipping process and the drying process can be omitted.

ただし、低透湿性の膜３７を設けつつ、水分バリア性の材料を含有した接着剤３８を使用してもよい。水分バリア性の材料を含有していない接着剤３８を使用する場合、低透湿性の膜３７には高い防湿機能が要求される。一方で、低透湿性の膜３７を設けずに、水分バリア性の材料を含有した接着剤３８を使用する場合、接着剤３８には高い防湿機能が要求される。低透湿性の膜３７を設けつつ、水分バリア性の材料を含有した接着剤３８を使用する場合、膜３７の防湿機能と接着剤３８の防湿機能とをそれぞれ低下させることができる。つまり、水分バリア性の低い安価な素材を膜３７と接着剤３８として採用しても、膜３７と接着剤３８との各防湿機能が足し合わされるため、水分バリア性の高い高価な素材を採用した膜３７または接着剤３８と同等の効果を達成できる。 However, an adhesive 38 containing a moisture barrier material may be used while providing the low moisture permeability film 37. When the adhesive 38 that does not contain a moisture barrier material is used, the low moisture-permeable film 37 is required to have a high moisture-proof function. On the other hand, when the adhesive 38 containing a moisture barrier material is used without providing the low moisture-permeable film 37, the adhesive 38 is required to have a high moisture-proof function. When the adhesive 38 containing a moisture barrier material is used while the low moisture-permeable film 37 is provided, the moisture-proof function of the film 37 and the moisture-proof function of the adhesive 38 can be lowered. In other words, even if an inexpensive material having a low moisture barrier property is adopted as the film 37 and the adhesive 38, the moisture-proof functions of the membrane 37 and the adhesive 38 are added together, so an expensive material having a high moisture barrier property is adopted. An effect equivalent to that of the film 37 or the adhesive 38 can be achieved.

Claims

A torsion bar formed of a metal alloy ;
An oscillator bonded to the torsion bar;
A magnet bonded to the rocking body;
A moisture barrier member that protects a bonding location by an adhesive between the torsion bar and the rocking body from moisture , and
The rocking body includes a first rocking body and a second rocking body that sandwich a part of the torsion bar,
The vibration element, wherein the moisture barrier member is provided so as to cover a surface and a periphery of an adhesion portion by an adhesive between the torsion bar and the rocking body .

The magnet is provided on the first oscillating body, and is smaller than the first oscillating body in the longitudinal direction,
The moisture barrier member includes a surface of an adhesion portion by an adhesive between the torsion bar and the rocking body, a surface of an adhesion portion by an adhesive between the rocking body and the magnet, and the magnet. The vibration element according to claim 1, wherein the vibration element is integrally provided so as to be protected from moisture including the surface .

The vibration element according to claim 1, wherein at least a part of the moisture barrier member is a moisture barrier film.

The vibration element according to claim 3, wherein the film is a resin film having a moisture barrier property, a metal film, or a film made of a combination of the resin and the metal.

5. The vibration element according to claim 1, wherein an adhesive that bonds the torsion bar and the rocking body contains a moisture barrier material. 6.

The vibration element according to claim 2, wherein the adhesive that bonds the rocking body and the magnet contains a moisture barrier material.

The vibration element according to any one of claims 1 to 6,
An element driving unit for vibrating the oscillator of the vibrating element;
A light reflecting surface provided on a rocking body of the vibrating element;
A light source for irradiating the light reflecting surface with light,
An optical scanning device characterized in that the light reflecting surface provided on the oscillating body scans light when the element driving unit vibrates the oscillating body.

An image projection apparatus comprising the optical scanning device according to claim 7, wherein an image is projected onto a screen by light scanned by the optical scanning device.

An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 7 and an image carrier, and forming an image on the image carrier by light scanned by the optical scanning device.