(57)【要約】【課題】基板を振動させた際にミラー部を支持する梁部の位置が変わらずに必要な振幅が得られる光走査装置を提供する。【解決手段】基板１の梁部３が接続された一対の基板舌部８に当該梁部３の接続部近傍であって基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に基板舌部８の剛性を低下させる基板剛性低下部９が各々形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形基板の長手方向の一方側を片持ち状に支持された基板の他端側に形成された開口部内に両側を梁部により支持されたミラー部が形成され、前記基板上に設けられた振動源を作動させて当該基板を撓ませることにより前記梁部を揺動軸として前記ミラー部を揺動させながら照射光を反射することで走査する光走査装置であって、
前記基板の梁部が接続された一対の基板舌部に当該梁部の接続部近傍であって基板長手方向の軸線に対して軸対称となる位置に前記基板舌部の剛性を低下させた基板剛性低下部が各々形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記基板剛性低下部は、貫通孔、凹み若しくは切欠きのいずれかがプレス加工若しくはエッチング加工により形成されている請求項１記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源より照射された光ビームを揺動するミラー部で反射して走査を行う光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源より照射されたレーザー光等の光ビームを走査する光走査装置は、バーコードリーダ、レーザープリンタ、ヘッドマウントディスプレー等の光学機器、あるいは赤外線カメラ等撮像装置の光取り入れ装置として用いられている。
【０００３】
例えば、図７（ａ）（ｂ）において、支持部材５１とクランプ部材５７とで片持ち状にクランプされて支持された基板５２（例えばステンレス基板やシリコン基板など）の自由端側に一対の基板舌部５３ａが両側に設けられ、該基板舌部５３ａ間に形成された開口部５３ｂ内に梁部５４により両側が連結されたミラー部５５が設けられている。ミラー部５５は鏡面仕上げされているか、反射膜が形成されているか、或いは基板にミラーが貼付けられている。
【０００４】
また、基板５２に圧電体、磁歪体、または永久磁石のいずれかによる薄膜よりなる振動源５６を設け、例えば圧電体の場合、図示しない駆動源より正電圧を印加すると延びが発生し、負電圧を印加すると縮みが発生するため、基板５２に撓みが発生する。この基板５２の上下方向の撓みに対して梁部５４にねじれ振動が発生してミラー部５５が揺動する。
【０００５】
このミラー部５５と梁部５４との共振周波数付近で駆動周波数を維持して、振動するミラー部５５によりレーザー光を反射することで光走査する。これによって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を用いて製造された微小ミラーを揺動させる光走査装置より製造コストがかからず、小型の振動源５６でミラー部５５に大きな振動を発生させるようになっている。梁部５４には変形時に応力集中が起こり易いため、スリットを形成して応力集中を緩和することが行なわれている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０９９０５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した片持ち支持された基板５２の自由端に設けられる一対の基板舌部５３ａは均等な幅で設計されるため、振動源５６を作動したときに基板５２が振動する自由端で基板舌部５３ａに形成される節の位置がコントロールし難い。節の位置が梁部５４と一致せずに上下へずれると光走査装置の組み付け誤差とあいまって必要な走査精度が得られない。また、一対の基板舌部５３ａにおいて基板振動方向への剛性が高いため、光走査に必要な振幅が得られ難い。
よって、梁部５４の位置と節の位置が一致するように片持ち支持される基板５２のクランプ位置の調整を試行錯誤しながら行なう必要がある。
【０００８】
本発明は、基板を振動させた際にミラー部を支持する梁部の位置が変わらずに必要な振幅が得られる光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
長手方向の一方側を片持ち状に支持された基板の他端側に形成された開口部内に両側を梁部により支持されたミラー部が形成され、前記基板上に設けられた振動源を作動させて当該基板を撓ませることにより前記梁部を揺動軸として前記ミラー部を揺動させながら照射光を反射することで走査する光走査装置であって、前記基板の梁部が接続された一対の基板舌部に当該梁部の接続部近傍であって基板長手方向の軸線に対して軸対称となる位置に前記基板舌部の剛性を低下させる基板剛性低下部が各々形成されていることを特徴とする。
【００１０】
前記基板剛性低下部は、貫通孔、凹み若しくは切欠きのいずれかがプレス加工若しくはエッチング加工により形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
基板の梁部が接続された一対の基板舌部に当該梁部の接続部近傍であって基板長手方向の軸線に対して軸対称となる位置に基板舌部の剛性を低下させる基板剛性低下部が各々形成されていると、振動源を作動させて基板を振動させた際に基板剛性が低い基板剛性低下部を節として基板が振動し易くなる。
よって、梁部を節としてミラー部が揺動し易くなるため、同じ基板サイズでもミラーの振幅が拡大しかつ梁部の位置が移動し難くなるため走査範囲も安定し、基板のクランプ位置の調整作業も簡略化することができる。
【００１２】
基板剛性低下部は、貫通孔、凹み若しくは切欠きのいずれかがプレス加工若しくはエッチング加工により手間や工数はかからず形成できるので、簡易な構成で光走査装置の安定した特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図２】他例に係る光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図３】他例に係る光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図４】他例に係る光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図５】他例に係る光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図６】他例に係る光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【図７】従来の光学走査装置の平面図及び矢印Ａ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光学走査装置の実施形態について図面を参照して説明する。本実施例では、レーザービームプリンタ用に用いられる光走査装置（スキャナー）を例示して説明するものとする。
【００１５】
［第１実施例］
第１図１（ａ）（ｂ）を参照して光走査装置の概略構成について説明する。
基板１は金属板（ステンレススチール；ＳＵＳ３０４）若しくはシリコン基板（Ｓｉ）などの矩形基板が好適に用いられる。基板１は長手方向の一方側を支持部材７とクランプ部材６に挟み込まれて片持ち状に支持されている。
【００１６】
基板１の他端側（自由端側）には一対の基板舌部８が形成されている。この基板舌部８間に形成された開口部２内に両側を梁部３により支持されたミラー部４が設けられている。
【００１７】
また、基板１の一端側中央部には振動源５として圧電素子（ＰＺＴ；チタン酸ジルコン酸鉛）が接着等により設けられている。この振動源５を作動させて当該基板１を振動させることにより、梁部３を揺動軸としてミラー部４を揺動させながら照射光を反射することで走査するようになっている。
【００１８】
図１（ａ）において、基板１の梁部３が接続された一対の基板舌部８には、当該梁部３の接続部近傍（梁部３の基板短手方向中心軸Ｌ上）に、基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に角孔９（貫通孔；基板剛性低下部）が各々穿孔されている。この角孔９の孔形状は、正方形、長方形、平行四辺形、菱形などの矩形孔が形成されている。この角孔９は、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。
【００１９】
かかる角孔９の存在により基板舌部８の振動方向の剛性が低下する。このため、振動源５を作動させて基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低い角孔９の付近を節として基板１が振動し易くなる。よって、梁部３を節としてミラー部４が揺動し易くなるため、同じ基板サイズでもミラー部４の振幅が拡大しかつ梁部３の位置が移動し難くなるため走査範囲も安定し、基板１のクランプ位置の調整作業も簡略化することができる。
【００２０】
［第２実施例］
次に光走査装置の他例について図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。本実施例では、基板舌部８に対して角孔９（基板剛性低下部）が設けられる位置が異なっている。
【００２１】
基板１の自由端側に設けられた一対の基板舌部８には、梁部３の接続部近傍（梁部３の基板短手方向中心軸Ｌより振動源５側にずれた位置）には、基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に角孔９が各々穿孔されている。
尚、角孔９は、梁部３の基板短手方向中心軸Ｌより自由端側にずれた位置に形成されていてもよい。この角孔９も、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。
上記構成によっても、基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低い角孔９の近傍である梁部３を節として基板１が振動し易くなる。
【００２２】
［第３実施例］
次に光走査装置の他例について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例では、基板舌部８に対して設けられる基板剛性低下部の形状が異なっている。即ち、基板１の自由端側に設けられた一対の基板舌部８には、梁部３の接続部近傍（梁部３の基板短手方向中心軸Ｌ上）に、基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に丸孔１０（貫通孔；基板剛性低下部）が各々穿孔されている。この丸孔１０も、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。尚、丸孔１０に替えて楕円孔や長孔等であってもよい。
上記構成によっても、基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低い丸孔１０の近傍である梁部３を節として基板１が振動し易くなる。
【００２３】
［第４実施例］
次に光走査装置の他例について図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例では、基板舌部８に対して設けられる基板剛性低下部の形状が異なっている。即ち、基板１の自由端側に設けられた一対の基板舌部８には、梁部３の接続部の一方側（自由端側）に隣接して基板舌部８の幅方向に切り欠かれたスリット１１（切欠き；基板剛性低下部）が形成されている。スリット１１は、基板舌部８に基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に各々形成されている。このスリット１１も、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。尚、スリット１１は基板舌部８の対向する内側辺縁部に設けたが、基板舌部８の外側辺縁部に設けられていてもよい。
上記構成によっても、基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低いスリット１１に隣接する梁部３を節として基板１が振動し易くなる。
【００２４】
［第５実施例］
次に光走査装置の他例について図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例では、基板舌部８に対して設けられる基板剛性低下部の配置が異なっている。即ち、基板１の自由端側に設けられた一対の基板舌部８には、梁部３の接続部の両側（振動源側及び自由端側）に各々隣接して基板舌部８の幅方向に切り欠かれたスリット１１（切欠き；基板剛性低下部）が形成されている。これらのスリット１１は、基板舌部８に基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に各々形成されている。これらのスリット１１も、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。尚、スリット１１は基板舌部８の対向する内側辺縁部に設けたが、基板舌部８の外側辺縁部に設けられていてもよい。
上記構成によっても、基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低いスリット１１に隣接する梁部３を節として基板１が振動し易くなる。
【００２５】
［第６実施例］
次に光走査装置の他例について図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例では、基板舌部８に対して設けられる基板剛性低下部の形状が異なっている。即ち、基板１の自由端側に設けられた一対の基板舌部８には、当該梁部３の接続部近傍（梁部３の基板短手方向中心軸Ｌ上）に、基板長手方向の軸線Ｍに対して軸対称となる位置に凹み１２（基板剛性低下部）が各々刻設されている。この凹み１２の形状は、正方形、長方形、平行四辺形、菱形などの矩形若しくは丸、楕円、長円など任意の形状に形成されうる。また、凹み１２の底部は平坦状でも湾曲状でもいずれでもよい。この凹み１２は、基板製造工程において、プレス加工若しくはエッチング加工により形成することができる。
上記構成によっても、基板１を振動させた際に基板舌部８のうち剛性が低い凹み１２に隣接する梁部３を節として基板１が振動し易くなる。
【００２６】
尚、振動源５としては、圧電素子のほかに、圧電体、磁歪体又は永久磁石体のいずれかが基板上に膜状に直接形成されていてもよい。成膜法としては、例えばエアロゾルデポジション法（AD法）、真空蒸着法、スパッタリング法や化学的気相成長法（CVD: Chemical Vapor  Deposition）、ゾル−ゲル法などの薄膜形成技術を用いて、圧電体、磁歪体又は永久磁石体のいずれかが基板上に膜状に直接形成されていると、低電圧駆動で低消費電力の光走査装置を提供できる。
【００２７】
磁歪体や永久磁石体を用いる場合、外部から印加する交番磁界は、上記磁歪膜、永久磁石膜が形成された基板部近傍に設けられたコイルに交流電流を流すことで交番磁界を発生させる。尚、磁歪膜や永久磁石膜で基板に形成する場合、基板材料は非磁性材料である方が、より効率的に撓みを発生することができる。
【００２８】
尚、ミラー部４は、基板１に金属板を使用する場合には鏡面仕上げされた基板１を用いると良い。金属板以外の基板や、金属板においてもより高い反射性能が要求され場合には、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（化学的気相成長法）等の薄膜形成技術により、ミラー部４へ薄膜を形成するか、或いはミラー部４へ別途ミラー用反射材料を貼付けてもよい。
【００２９】
また、薄膜を形成する材料には、金（Au）、二酸化ケイ素（SiO2）、アルミニウム（Al）、あるいはフッ化マグネシウム（MgF2）から１つを選択、或いは２つ以上の材料を組み合わせ、さらに前記薄膜成形技術による同一層(=単層)、或いは２層以上の多層構成を適度な膜厚に制御することによって、反射性能を向上する薄膜が形成できる。あるいは、ミラー部４へ別途ミラー用反射材を貼付ける材料には、鏡面仕上げしたシリコン（Si）またはアルミナチタンカーバイト（Al2O3-TiC）のセラミック等へ、前記薄膜成形技術にて薄膜を形成しても良い。
【００３０】
また、基板１の厚みに関しては、動作中のミラー部４の平坦性やプロジェクターデバイスなどへの応用で要求されるミラーサイズを考慮し、シリコン（Ｓｉ）、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４等）等の、或いはさらにカーボンナノチューブを前記材料へ成長させた基板を想定すると、少なくとも１０μｍ以上の厚みが望ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１  基板
２  開口部
３  梁部
４  ミラー部
５  振動源
６  クランプ部材
７  支持部材
８  基板舌部
９  角孔
１０  丸孔
１１  スリット
１２  凹み
【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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