(57)【要約】【課題】反射面を有するミラー基板の厚さを厚くすることないしに動的撓みを小さくして高速で且つ大きな偏向角で動作することができる光偏向素子を得る。【解決手段】梁４をねじり回転軸としてミラー基板２を往復振動させて光源からの光ビームを偏向する光偏向素子１のミラー基板２の反射面５とは反対側の面に、下部電極７と梁４の中心線を挟んだ両側に２分割して配置された個別電極８ａ，８ｂに挟まれた電気ー機械変換素子６を設ける。個別電極８ａ，８ｂと下部電極７で電気ー機械変換素子６に印加する電圧を、ミラー基板２の往復振動時に発生する変形を打ち消す方向の力が作用するように可変し、電気ー機械変換素子６のモノモルフ効果により、ミラー基板２を往復振動したときに生じて動的変形を減少する。【選択図】    図１
2006064901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に反射面を有するミラー基板が支持基板の内部中央にねじり回転軸となる梁により支持され、梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させて光源からの光ビームを偏向する光偏向素子において、
前記ミラー基板の反射面とは反対側の面に、共通電極と梁の中心線を挟んだ両側に２分割して配置された個別電極に挟まれた電気ー機械変換素子を設け、該電気ー機械変換素子に印加する電圧を、前記ミラー基板の往復振動時に発生する変形を打ち消す方向の力が作用するように可変することを特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
前記電気ー機械変換素子を梁の中心線を挟んだ両側に２分割して設けた請求項１に記載の光偏向素子。
【請求項３】
前記電気ー機械変換素子を、前記梁の中心線とミラー基板の端部の間のほぼ中間位置を含むように配置した請求項１又は２に記載の光変更素子。
【請求項４】
前記電気ー機械変換素子を、ミラー基板を往復振動したときにミラー基板に作用する曲げモーメントが最大となる位置を含むように配置した請求項３に記載の光偏向素子。
【請求項５】
前記電気ー機械変換素子に印加する電圧を、前記ミラー基板の振動振幅に応じて可変する請求項１乃至４のいずれかに記載の光偏向素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光偏向素子と、該光偏向素子のミラー基板に外力を加えて梁をねじり回転軸として往復振動させる外力発生手段とを有することを特徴とする光偏向器。
【請求項７】
前記外力発生手段は、前記ミラー基板の、梁の中心線に対して平行な両端部に設けた可動電極と、該可動電極と対向する前記支持基板の端部に設けられた固定電極とを有し、前記可動電極と固定電極間に作用する静電力によりミラー基板を往復振動させる請求項６に記載の光偏向器。
【請求項８】
前記外力発生手段は、前記ミラー基板の反射面外周部を周回する駆動コイルと、該駆動コイルに磁界を与える静磁界発生手段とを有し、前記駆動コイルに作用する電磁力によりミラー基板を往復振動させる請求項６に記載の光偏向器。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の光偏向器を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロマシニング技術を用いて形成した小型の光偏向素子と光偏向器と光走査装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機やレーザプリンタ等に使用する光走査装置やバーコードリーダー等の読取装置は高機能化や小型化され、それに使用する光偏向器も小型化が要求されている。この小型化した光偏向器として、マイクロマシニング技術で形成された光偏向器が非特許文献１に示されている。この光偏向器は、一方の面に反射面を有するミラー基板を同一直線上に設けられた２本の梁で支持し、ミラー基板に対向する位置に設けた電極との間の静電引力で、２本の梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させている。この光偏向器は、従来のモータを使ったポリゴンミラーの回転による光偏向器と比較して、構造が簡単で半導体プロセスで一括形成が可能なため、小型化が容易で製造コストも低く、また単一の反射面であるため複数面による精度のばらつきがなく、さらに往復走査であるため高速化にも対応できる。
【０００３】
この静電駆動の光偏光器に用いられるミラー基板を高速で駆動するため、特許文献１に示すように、ねじり回転軸となる梁をＳ字形に複数回折り返してねじり剛性を小さくしたり、特許文献２に示すように、ミラー基板を有する第１の振動系と、第１の振動系を保持する第２の振動系を設け、第１の振動系の第２の振動系に連結されたねじり回転軸となる梁の厚さを他の部分より薄くして、第１の振動系と第２の振動系によって定まる特定の周波数で第２の振動系に回転振動力を与え、第１の振動系を定振動型ダイナミックダンパーとして作用させてミラー基板を高速で且つ大振幅で動作させるようにしている。
【０００４】
このように高速で駆動するミラー基板の剛性が不足している場合、図１８（ａ）に示すように、ミラー基板２の回転振動に伴って発生する慣性力によりミラー基板２自体がほぼ正弦波状に振動し、Ｓ字型に撓んで変形する。この変形したミラー基板２の曲面から最小二乗法により理想平面を求め、理想平面からミラー基板２の曲面との差である動的撓み量の慣性力を考慮して数値計算した計算値と、ホログラフィー法により求めた実測値を図１８（ｂ）に示す。この動的撓みはミラー基板反射面の光学特性を著しく劣化させてしまう。この動的撓みを低減するため、一般的にはミラー基板の厚さを厚くして剛性を高めるようにしている。
【０００５】
一方、静電駆動の光偏光器でミラー基板を駆動する駆動力は非常に小さく、ミラー基板の厚さを厚くすると、慣性が大きくなり偏向角が著しく低下してしまう。このミラー基板の偏向角を大きくするには、ミラー基板の慣性モーメントを小さくすることが必要である。
【０００６】
このミラー基板の厚さを厚くして剛性を高めながら慣性モーメントを小さくするため、特許文献３や特許文献４に示された光偏向器は、ミラー基板の反射面と反対側の面に複数の凹部を帯状やマトリックス状に形成したり、ねじり回転軸の軸心から外側に向かって厚さが段階的に小さくなるように、ミラー基板の反射面と反対側の面を階段状に形成している。
【非特許文献１】ＩＢＭ  J.Res.Develop Vol.24 (1980)
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特開平７−９２４０９号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献４】特開２００３−１３１１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のようにミラー基板の厚さを厚くして、ミラー基板の反射面と反対側の面に複数の凹部を形成したり、ねじり回転軸の軸心から外側に向かって厚さが段階的に小さくなるように、ミラー基板の反射面と反対側の面を階段状に形成することにより、ミラー基板の剛性を高めることはできるが、慣性モーメントを小さくすることには限度があり、ミラー基板を高速でかつ大きな偏向角で動作させることは困難であった。
【０００８】
この発明は、このような短所を改善し、反射面を有するミラー基板の厚さを厚くすることないしに動的撓みを小さくして高速で且つ大きな偏向角で動作することができる光偏向素子と光偏向器と光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の光偏向素子は、一方の面に反射面を有するミラー基板が支持基板の内部中央にねじり回転軸となる梁により支持され、梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させて光源からの光ビームを偏向する光偏向素子において、ミラー基板の反射面とは反対側の面に、共通電極と梁の中心線を挟んだ両側に２分割して配置された個別電極に挟まれた電気ー機械変換素子を設け、該電気ー機械変換素子に印加する電圧を、前記ミラー基板の往復振動時に発生する変形を打ち消す方向の力が作用するように可変することを特徴とする。
【００１０】
前記電気ー機械変換素子を梁の中心線を挟んだ両側に２分割して設けると良い。
【００１１】
また、電気ー機械変換素子を、梁の中心線とミラー基板の端部の間のほぼ中間位置を含むように配置すると良い。
【００１２】
さらに、電気ー機械変換素子を、ミラー基板を往復振動したときにミラー基板に作用する曲げモーメントが最大となる位置を含むように配置することが望ましい。
【００１３】
また、電気ー機械変換素子に印加する電圧を、ミラー基板の振動振幅に応じて可変する。
【００１４】
この発明の光偏向器は、前記光偏向素子と、光偏向素子のミラー基板に外力を加えて梁をねじり回転軸として往復振動させる外力発生手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
前記外力発生手段は、ミラー基板の、梁の中心線に対して平行な両端部に設けた可動電極と、該可動電極と対向する前記支持基板の端部に設けられた固定電極とを有し、可動電極と固定電極間に作用する静電力によりミラー基板を往復振動させる。
【００１６】
また、外力発生手段は、ミラー基板の反射面外周部を周回する駆動コイルと、該駆動コイルに磁界を与える静磁界発生手段とを有し、駆動コイルに作用する電磁力によりミラー基板を往復振動させても良い。
【００１７】
この発明の光走査装置は、前記光偏向器を有し、光源からの光を往復振動するミラー基板で走査することを特徴とする。
【００１８】
この発明の画像形成装置は、前記光走査装置で走査する光ビームにより感光体に潜像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の光偏向素子は、梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させて光源からの光ビームを偏向する光偏向素子のミラー基板に設けた電気ー機械変換素子のモノモルフ効果により、ミラー基板を往復振動したときに生じて動的変形を減少するようにしたから、ミラー基板の厚さをを厚くすることないしに動的撓みを小さくして高速で且つ大きな偏向角で動作することができる。
【００２０】
また、電気ー機械変換素子を梁の中心線を挟んだ両側に２分割して設けることにより、ミラー基板の梁の中心線を挟んだ両側に生じる動的変形を確実に減少することができる。
【００２１】
さらに、電気ー機械変換素子を、梁の中心線とミラー基板の端部の間のほぼ中間位置を含むように配置したり、ミラー基板に作用する曲げモーメントが最大となる位置を含むように配置することにより、ミラー基板に生じる変形を効率良く減少することができる。
【００２２】
また、電気ー機械変換素子に印加する電圧を、ミラー基板の振動振幅に応じて可変することにより、ミラー基板の変形をより効果的に減少することができる。
【００２３】
また、この光偏向素子を光偏向器に使用し、光偏向素子のミラー基板に静電力や電磁力を加えて梁をねじり回転軸として往復振動させることにより、高速で且つ大きな偏向角で光を偏向させることができる。
【００２４】
さらに、この光偏向器を光走査装置に使用することにより、ポリゴンミラーを使用した光走査装置と比べて部品数を非常に少なくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００２５】
また、画像形成装置に、往復振動するミラー基板を有する光偏向素子で安定して走査を行なうことができる光走査装置を使用することにより、良質な画像を安定して形成することができると共に、画像形成装置の低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１はこの発明の光偏向素子の構成を示す斜視図である。図に示すように、光偏向素子１は、一方の面に反射面を有するミラー基板２が支持基板３の内部中央にねじり回転軸となる梁４により支持されている。ミラー基板２には、図２の断面図に示すように、反射面５と反対側の面に電気ー機械変換素子６を有する。電気ー機械変換素子６は、例えば薄板のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系圧電体からなり、下部電極７と梁４の中心線を挟んだ両側に２分割して配置された上部電極８ａ，８ｂに挟まれ、図３の平面図に示すように、梁４の中心線とミラー基板２の端部の間のほぼ中間位置を含むように配置されている。下部電極７は電気ー機械変換素子の共通電極を構成し、リード９を介して支持基板３に設けたパット１０に接続されている。上部電極８ａ，８ｂは、それぞれリード１１ａ，１１ｂを介して支持基板３に設けたパット１２ａ，１２ｂに接続されている。各パット１０，１２ａ，１２ｂは、図３に示すように、駆動回路１３に接続され、下部電極７に接続されたパット１０は駆動回路１３の接地側に接続されている、上部電極８ａに接続されたパット１２ａと上部電極８ｂに接続されたパット１２ｂには駆動回路１３から異なる極性の電圧を印加する。
【００２７】
この光偏向素子１のミラー基板２に外力を加えて梁４をねじり回転軸としてミラー基板２を往復振動させると、ミラー基板２に慣性力が作用し、この慣性力により、図４に示すように、ミラー基板２の各点に曲げモーメントＭｘが作用する。この曲げモーメントＭｘは、ミラー基板２のねじり回転軸となる梁４の中心線の方向をＸ軸、梁４の中心線と直交し、支持基板３と並行な方向をＹ軸とすると、図５に示すように、ミラー基板２の各点には梁４の中心線を境に正負に分布する。この曲げモーメントＭｘによりミラー基板２は、図６に示すように、ほぼ正弦波状変形しながら往復振動する。すなわち、図１において、ミラー基板２を時計方向に回動したとき、ミラー基板２は、図６（ａ）に示すように変形し、ミラー基板２を反時計方向に回動したとき、ミラー基板２は図６（ｂ）に示すように変形する。
【００２８】
そこでミラー基板２を時計方向に回動するとき、駆動回路１３から上部電極８ａにプラスの電圧を印加し、上部電極８ｂにはマイナスの電圧を印加し、ミラー基板２を反時計方向に回動するとき、駆動回路１３から上部電極８ａにマイナスの電圧を印加し、上部電極８ｂにはプラスの電圧を印加する。このプラスの電圧が印加された電気ー機械変換素子６の部分には長手方向に伸びが生じ、マイナスの電圧が印加された電気ー機械変換素子６の部分には長手方向に縮みが生じる。このときミラー基板２は長さの変化が生じないから、ミラー基板２はＡ矢印とＢ矢印方向に変形し、このモノモルフ効果によりミラー基板２を往復振動させているときに生じるミラー基板２の変形を打ち消して減少することができ、ミラー基板２の厚さを厚くすることないしに動的撓みを小さくして高速で且つ大きな偏向角で動作することができる。
【００２９】
また、ミラー基板２を梁４をねじり回転軸として周期Ｔで往復振動させたとき、図７（ａ）に示すように、ミラー基板２の振動波形は正弦波状に変化し、この振動によりミラー基板２に変形が生じる。すなわち時間０〜Ｔ／４の間ではミラー基板２は矢印方向に回転して波形状に動的変形が生じる。そして時間Ｔ／４で最大変形を示す。時間Ｔ／４〜Ｔ／２の間ではミラー基板２は逆方向に回転し始め、ミラー基板２の動的変形は振れ角の減少と共に変形量を減らす。そして時間Ｔ／２において動的変形量は零になる。さらにミラー基板２が回転し、時間Ｔ／２〜３Ｔ／４の間ではミラー基板２は逆方向に動的変形が生じ、この動的変形量は時間３Ｔ／４で最大になる。時間３Ｔ／４〜Ｔの間では、ミラー基板２は逆方向に回転し始め、ミラー基板２の動的変形は振れ角の減少と共に変形量を減らし、時間Ｔにおいて動的変形量は零になる。ミラー基板２を往復振動するとき、ミラー基板２はこの動的変形を周期Ｔごとに繰り返す。そこで上部電極８ａ，８ｂに印加する電圧を、図７（ｂ）に示すように、ミラー基板２の振動に同期をとり、かつミラー基板２の変形形状に応じて印加するため、三角波形状の駆動信号ａを例えば上部電極８ａに印加し、他方の上部電極８ｂには駆動信号ａより位相がπだけ異なる駆動信号ｂを印加する。このようにして往復振動しているときのミラー基板２の変形を効率よく低減することができる。
【００３０】
前記説明では、ミラー基板２の反射面５とは反対側の面に１個の電気ー機械変換素子６を設けた場合について説明したが、図８の平面図と図９の断面図に示すように、２個の電気ー機械変換素子６ａ，６ｂを梁４の中心線を挟んだ両側に配置して、電気ー機械変換素子６ａに上部電極８ａと共通電極７で電圧を印加し、電気ー機械変換素子６ｂに上部電極８ｂと共通電極７で電圧を印加する。そしてミラー基板２を梁４をねじり回転軸として往復振動させるとき、その振動方向に応じて上部電極８ａと上部電極８ｂに印加する電圧の極性を切り替えることにより、図１０に示すように、電気ー機械変換素子６ａ，６ｂに長手方向の伸びや縮みを発生させて、このモノモルフ効果によりミラー基板２に振動により生じたミラー基板２の変形を打ち消すＡ矢印とＢ矢印方向の変形を与えて、ミラー基板２を往復振動させているときに生じるミラー基板２の変形を減少することができる。
【００３１】
このミラー基板２を振動させているとき、ミラー基板２の各点に作用する曲げモーメントＭｘは、図５に示すように、ミラー基板２のＹ方向の長さを２Ｌとすると、梁４の中心線からＹ方向に対してほぼ±Ｌ／３の位置で曲げモーメントＭｘが最大になり、この位置でミラー基板２が最も大きく変形する。そこで電気ー機械変換素子６ａ，６ｂを、梁４の中心線からＹ方向に対してほぼ±Ｌ／３の位置を含むように配置すると良い。このように電気ー機械変換素子６ａ，６ｂをミラー基板２が最も大きく変形する位置を含むように配置することにより、ミラー基板２を往復振動させているときに生じるミラー基板２の変形を効率よく減少することができる。
【００３２】
次に、光偏向素子１の製造方法について図１１の断面図を参照して説明する。まず、両面研磨した一定厚さ例えば２００μｍのＳｉ基板で支持基板３とミラー基板２を作成する。このミラー基板２を構成するＳｉ基板２１の一方の面に、通常の半導体プロセスを用いてＢを不純物として高純度にドープした厚さ１０μｍのＳｉ：Ｂ膜２２を形成する。このＳｉ：Ｂ膜２２の表面にＰｔやＣｒ、Ｎｉ等よりなる厚さ１μｍの共通電極層２３と厚さ１０μｍの例えばＰＺＴ系の圧電体層２４ａ，２４ｂ及びＰｔやＣｒ、Ｎｉ等よりなる個別電極層２５ａ，２５ｂをスパッタリングあるいはイオンプレーテイングによって形成する。このように共通電極層２３と圧電体層２４ａ，２４ｂ及び個別電極層２５ａ，２５ｂをスパッタリングあるいはイオンプレーテイングによって形成することにより、接着剤による接合と比較して接合強度の信頼性を高めることができる。また、圧電体層２４ａ，２４ｂを薄膜で形成することにより消費電力を低減することができる。
【００３３】
次に、光偏向素子１を使用した光偏向器について説明する。図１２は光偏向器３０の構成である。図に示すように、光偏向器３０は、光偏向素子１と、ミラー基板２を支持する梁４の中心線と平行に、かつミラー基板２の両端部近傍のそれぞれ配置された外力発生手段３１ａ，３１ｂからなる可変偏向部３２と偏向信号発生装置３３とを有する。この光偏向器３０で入射した光を偏向するとき、偏向信号発生装置３３は、図１３に示すように、ミラー基板２と梁４で決まる共振周波数ｆ０＝１／Ｔの２倍の周波数で駆動パルスを発生して外力発生手段３１ａ，３１ｂと駆動回路１３に送る。ここでＴはミラー基板２の振動周期である。外力発生手段３１ａ，３１ｂは送られた駆動パルスによりミラー基板２を引き寄せるような外力Ｔｒｑをミラー基板２にさせ、ミラー基板２を梁４をねじり回転軸として往復振動させる。駆動回路１３は送られた駆動パルスにより光偏向素子１の上部電極８ａ，８ｂに対する駆動信号を切り替える。このようにしてミラー基板２を正弦波状に往復振動させながら、振動しているミラー基板２の変形を抑制することにより、ミラー基板２の反射面の光学特性が劣化することを防ぐことができる。
【００３４】
この外力発生手段３１ａ，３１ｂは、例えば図１４に示すように、光偏向素子１のミラー基板２の端部に設けた櫛歯状の可動電極３４ａ，３４ｂと、可動電極３４ａ，３４ｂと対向する支持基板３の内周端に設けた櫛歯状の固定電極３５で構成し、可動電極３４ａ，３４ｂと固定電極３５間をコンデンサとして作用させ、両電極間で作用する静電気力によりミラー基板２を往復振動させると良い。このように可動電極３４ａ，３４ｂと固定電極３５間をコンデンサとして作用させることにより、ミラー基板２を往復振動させるときの消費電力は、このコンデンサを充電するために消費されるだけであり、消費電力を非常に小さくすることができる。
【００３５】
この光偏向素子１と外力発生手段３１ａ，３１ｂとして可動電極３４ａ，３４ｂと固定電極３５を有する光偏向器３０の可変偏向部３２の製造方法について説明する。図１４に示すように、第１のＳｉ基板４０と第２のＳｉ基板４１を絶縁膜であるシリコンの酸化膜４２を介して接合し、第２のＳｉ基板４１に結晶異方性エッチングにより光偏向素子１に対応する開口部４３を形成する。次に、第２のＳｉ基板４０にフォトエッチング等の半導体プロセス技術により櫛歯状の電極部を有するミラー基板２と梁４及びミラー基板２の電極部と互い違いな櫛歯状の電極部を有する支持基板３を形成する。このミラー基板２と梁４及び支持基板３を形成した第２のＳｉ基板４０に４つの分離溝４４を設け、可動電極３４ａ，３４ｂを形成するミラー基板２と支持基板３の固定電極３５を形成する部分を分割する。その後、ミラー基板２の反射面とは反対側の面に共通電極７と電気ー機械変換素子６ａ，６ｂ及び上部電極８ａ，８ｂを形成し、ミラー基板２の反射面側の櫛歯状の電極部と支持基板３の櫛歯状の電極部に可動電極３４ａ，３４ｂと固定電極３５をそれぞれ形成する。
【００３６】
前記説明では外力発生手段３１ａ，３１ｂをミラー基板２に形成した可動電極３４ａ，３４ｂと支持基板３に形成した固定電極３５で構成し、静電気力によりミラー基板２を往復振動させる場合について示したが、電磁力によりミラー基板２を往復振動させても良い。この電磁力によりミラー基板３を往復振動させる可変偏向部３２は、図１５に示すように、光偏向素子１のミラー基板２の反射面５を囲むように設けられた銅薄膜の駆動コイル３６と、光偏向素子１の外側に、梁４の中心線と平行に配置された永久磁石３７ａ，３７ｂを有する。駆動コイル３６は支持基板３に形成した１対の電極端子３８に接続されている。
【００３７】
ミラー基板を往復振動するとき、偏向信号発生装置３３は駆動コイル３６に正弦波信号を印加する。駆動コイル３６に流れる電流と、永久磁石３７ａ，３７ｂの静磁界により電磁トルクＴｒｑが駆動コイル３６に作用し、ミラー基板２を正弦波信号に対応して往復振動する。このミラー基板２を往復振動するとき、駆動コイル３６に印加する正弦波信号の周波数をミラー基板２と梁４で決まる共振周波数ｆ０と同じに設定し、共振状態にすることにより、ミラー基板２の振動振幅を大きくすることができる。このときにミラー基板２の共振周波数ｆ０と振動振幅（振れ角）θは下記式で与えられる。
ｆ0＝（１／２π）＊（Ｋθ／Ｉ）１／２            （１）
θ＝Ｔｒｑ／Ｉ＊Ｋ（ｆ０,Ｃ）                  （２）
ここでＫ（ｆ０，Ｃ）は、共振周波数ｆ０と粘性抵抗Ｃの関数であり、共振周波数ｆ０と粘性抵抗Ｃに反比例する。Ｋθは梁４のねじりバネ定数、Ｔｒｑは駆動コイル３６に作用する電磁トルク、Ｉはミラー基板２の慣性モーメントである。
駆動コイル３６に作用する電磁トルクＴｒｑは比較的大きいので、（２）式により、ミラー基板２の振動振幅θを大きくすることができる。
【００３８】
前記のように構成した光偏向器３０を使用した光走査装置の構成を図１６に示す。光走査装置５０は半導体レーザ光源５１とコリメートレンズ５２とミラー５３と光偏向器３０及びｆθレンズ等の補正光学系５４を有する。そして半導体レーザ光源５１から出射したレーザビームはコリメートレンズ５２によりほぼ平行光に整形され、ミラー５３で反射して光偏向器３０の往復振動しているミラー基板２の反射面に入射する。ミラー基板２の反射面に入射したレーザビームは、ミラー基板２の往復振動により偏向角を変えながら偏向する。この偏向したレーザビームが補正光学系５４を通り被走査面５５を走査する。このようにミラー基板２の往復振動により偏向角を変えながらレーザビームを偏向しているとき、ミラー基板２の往復振動により生じる変形を低減しているから、被走査面５５に結像するレーザビームのビーム径等の光学特性を向上することができ、安定して走査を行なうことができる。また、往復振動するミラー基板２を有する光偏向素子１を有する光走査装置５０はポリゴンミラーを使用した光走査装置と比べて部品数が非常に少ないから、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
この光走査装置５０を使用した電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置６１の構成を図１７に示す。図１７（ａ）に示すように、感光体６２の主走査方向に沿って複数の光走査装置５０を配置する。そして入力した画像信号により光走査装置５０で感光体６２を走査して静電潜像を形成する。感光体６２に形成した静電潜像は、図１７（ｂ）の概略構成図に示す現像装置６３で可視化され、可視化されたトナー像は被記録材搬送手段６４により給送される記録材に転写され、定着装置６５で定着される。このように往復振動するミラー基板２を有する光偏向素子１を有し、安定して走査を行なうことができる光走査装置５０を使用することにより、画像形成装置６１で良質な画像を安定して形成することができると共に、画像形成装置６１の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の光偏向素子の構成を示す斜視図である。
【図２】光偏向素子のミラー基板の構成を示す断面図である。
【図３】光偏向素子の構成を示す断面図である。
【図４】ミラー基板に作用する曲げモーメントを示す模式図である。
【図５】ミラー基板の位置に対する曲げモーメントの分布図である。
【図６】電気ー機械変換素子の動作を示す模式図である。
【図７】ミラー基板の振動波形と変形形状に対する印加電圧の変化特性図である。
【図８】第２の光偏向素子の構成を示す平面図である。
【図９】第２の光偏向素子のミラー基板の構成を示す断面図である。
【図１０】第２の光偏向素子の電気ー機械変換素子の動作を示す模式図である。
【図１１】第２の光偏向素子の製造方法を示す断面図である。
【図１２】光偏向素子を使用した光偏向器の構成図である。
【図１３】ミラー基板の振動波形とミラー基板の駆動パルスの波形図である。
【図１４】ミラー基板を静電気力により往復振動させる光偏向器の構成を示す斜視図である。
【図１５】ミラー基板を電磁力により往復振動させる光偏向器の構成を示す斜視図である。
【図１６】光走査装置の構成図である。
【図１７】画像形成装置の構成図である。
【図１８】ミラー基板の動的撓み量と、ミラー基板の位置に対する動的撓み量の変化特性図である。
【符号の説明】
【００４１】
１；光偏向素子、２；ミラー基板、３；支持基板、４；梁、５；反射面、
６；電気ー機械変換素子、７；下部電極、８；上部電極、９；リード、
１０；パット、１１；リード、１２；パット、１３；駆動回路、２１；Ｓｉ基板、
２２；Ｓｉ：Ｂ膜、２３；共通電極層、２４；圧電体層、２５；個別電極層、
３０；光偏向器、３１；外力発生手段、３２；可変偏向部、
３３；偏向信号発生装置、３４；可動電極、３５；固定電極、３６；駆動コイル、
３７；永久磁石、３８；電極端子、４０；第１のＳｉ基板、４１；第２のＳｉ基板、
４２；シリコン酸化膜、５０；光走査装置、５１；半導体レーザ光源、
５２；コリメートレンズ、５３；ミラー、５４；補正光学系、５５；被走査面、
６１；画像形成装置、６２；感光体、６３；現像装置、６４；被記録材搬送手段、
６５；定着装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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