(57)【要約】【課題】共振周波数のばらつきの問題点を解決し、個別に共振周波数を高精度に調整することを可能にする。【解決手段】振動ミラーの反射面としての金属薄膜１３０が形成されている面と反対側の面には、２つの質量片として紫外線硬化型の樹脂１３１、１３２が回転軸に対して対称でかつ、両者を結ぶ線がミラー重心を通るような位置に付着させ、共振周波数を調整する。回転軸に対して対称に配置することで、往復振動時の動作の再現性を確保し、ミラー重心に対称配置することで、梁方向の動作の均一性を確保し、不要な振動発生を抑える。【選択図】        図１
2004219889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射するミラー基板と、ミラー基板を支持する同一直線上に設けられた２本の梁と、前記ミラー基板に回転力を発生するミラー駆動手段とを有し、前記ミラー基板を前記梁をねじり回転軸として、所定の走査周波数で往復振動する振動ミラーであって、前記ミラー基板の少なくとも１箇所に質量片を付着し、共振周波数を可変にすることを特徴とする振動ミラー。
【請求項２】
前記ミラー基板の共振周波数を、走査周波数よりも予め高く設定するとともに、前記ミラー基板の共振周波数を前記走査周波数に合わせることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項３】
振動の共振周波数を調整するための質量片がミラー基板の少なくとも回転軸に対して対称な２箇所に付加されていることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項４】
回転軸から最も離れたミラー基板端部に共振周波数を調整するための質量片が付加されていることを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項５】
前記ミラー基板の重心を通り回転軸と直交する直線上に質量片を付着することを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項６】
前記ミラー基板は凹部を備え、該凹部の少なくとも一部に質量片を付着することを特徴とする請求項１記載の振動ミラー。
【請求項７】
前記凹部はミラー基板のミラー面と反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項６記載の振動ミラー。
【請求項８】
前記凹部は前記回転軸と平行、かつミラー基板面と直交する面とミラー基板面と平行な面とを有し、各面が交わる辺に質量片を付着することを特徴とする請求項６記載の振動ミラー。
【請求項９】
前記質量片は前記ミラー基板に固形状に付着していることを特徴とする請求項１、３、４、５、６または８記載の振動ミラー。
【請求項１０】
前記質量片は前記ミラー基板に膜状に付着していることを特徴とする請求項１、３、４、５、６または８記載の振動ミラー。
【請求項１１】
前記ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、前記ミラー駆動手段に結線する端子とを有する封止手段を備え、少なくとも前記ミラー基板を減圧状態に密閉することを特徴とする請求項１に記載の振動ミラー。
【請求項１２】
光ビームを反射するミラー基板と、ミラー基板を支持する同一直線上に設けられた２本の梁と、前記ミラー基板に回転力を発生するミラー駆動手段とを有し、前記ミラー基板を前記梁をねじり回転軸として、所定の走査周波数で往復振動する振動ミラーにおいて、前記ミラー基板の少なくとも１箇所に質量片を付着し、共振周波数を可変にする振動ミラーの製造方法であって、ノズルから液滴を吐出することで前記ミラー基板に前記質量片を付着することを特徴とする振動ミラーの製造方法。
【請求項１３】
光ビームを反射するミラー基板と、ミラー基板を支持する梁とを有し、ミラー基板を前記梁をねじり回転軸として往復振動させる振動ミラーを複数配備してなる光走査装置であって、前記複数の振動ミラーのうち、少なくとも１つの振動ミラーについてミラー基板の少なくとも１箇所に質量片を付着して共振周波数を揃え、共通の走査周波数で往復振動することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
前記複数の振動ミラーのうち、最小の共振周波数を有する振動ミラーに合うように、他の振動ミラーの共振周波数を揃えることを特徴とする請求項１３記載の光走査装置。
【請求項１５】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の振動ミラーと、前記振動ミラーの振幅に対応して、前記光源を変調する光源駆動手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段とを有することを特徴とする光書込装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１１のいずれか１項記載の振動ミラーと、記録信号によって変調された光ビームを前記振動ミラーのミラー基板のミラー面へ入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを結像させるための手段と、前記記録信号に従った静電潜像が結像される像担持体と、静電像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシニング技術を応用した微小光学系を有する光走査装置に関し、例えば、デジタル複写機、及びレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置、あるいはバーコードリーダー等の読み取り装置などに好適な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の振動ミラーでは、同一直線上に設けられた２本の梁で支持されたミラー基板を、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往復振動させている（例えば、非特許文献１参照）。マイクロマシニング技術で形成されるこの振動ミラーは、従来のモーターを使ったポリゴンミラーの回転による光走査装置と比較して、構造が簡単で半導体プロセスでの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、また単一の反斜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等の効果が期待できる。
【０００３】
このような静電駆動の振動ミラーとしては、梁をＳ字型として剛性を下げ、小さな駆動力で大きな振れ角が得られるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、梁の厚さをミラー基板、フレーム基板よりも薄くしたもの（例えば、特許文献２参照）、固定電極をミラー部の振動方向に重ならない位置に配置したもの（例えば、特許文献３、非特許文献２参照）、また、対向電極をミラーの振れの中心位置から傾斜させて設置することで、ミラーの振れ角を変えずに駆動電圧を下げたものがある（例えば、非特許文献３参照）。以上は駆動方法として静電引力を用いた例であるが、駆動力はそのほか電磁力を用いたものや圧電素子を用いたものが提案されている。
【０００４】
一般に、これらの振動ミラーは低エネルギーで大きな振れ角が得られるように、ミラー基板とねじり梁それぞれの材質、形状、寸法で決まってくる構造体の共振周波数で駆動している。
【０００５】
【非特許文献１】
ＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ  Ｖｏｌ．２４  （１９８０）
【非特許文献２】
Ｔｈｅ  １３ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  ＭＥＭＳ２０００  （２０００）ｐ．４７３−４７８
【非特許文献３】
Ｔｈｅ  １３ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  ＭＥＭＳ２０００  （２０００）ｐ．６４５−６５０
【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】
特許第３０１１１４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
振動ミラーの共振周波数ｆは、梁のねじり弾性係数をｋ、ミラー基板の慣性モーメントをＩとすると次式であらわすことができる。
【０００７】
ｆ＝１／２π√（ｋ／Ｉ）
ねじり弾性係数ｋは、梁幅をｃ、梁高さをｔ、梁長さをＬとすると次式であらわすことができる。
なお、βは断面形状係数、Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
【０００８】
ｋ＝βｔｃ３Ｅ／Ｌ（１＋ν）
ミラー基板の慣性モーメントＩは、ミラー重量をＭ、密度をρ、ミラー基板の幅、長さ、厚さをそれぞれｂ、ａ、ｔとすると次式であらわすことができる。
【０００９】
2004219889.tif 000003
ねじり梁支持の振動ミラーは、一般に低エネルギーで大きな振れ角が得られるように、ミラー基板とねじり梁それぞれの材質、形状、寸法で決まってくる構造体の共振周波数を駆動周波数として設定している。これらの関係式からわかるように、ねじり梁（ｃ，ｔ，Ｌ）とミラー基板（ａ，ｂ，ｔ）の寸法は振動ミラーの共振周波数に大きく影響してくる。
【００１０】
しかしながら、ねじり梁とミラー基板の寸法は製造工程におけるマスク精度や加工方法、加工精度によって決まってくるため、完成した振動ミラーには必ず寸法誤差が生じてくる。したがって、共振周波数は厳密に見れば個々のデバイスですべて異なってくる。デバイスを使用するうえで動作周波数を個別に設定する場合は問題ないが、駆動は通常統一された周波数仕様として設定されている場合が多い。したがって、駆動周波数と共振周波数が正確には一致しておらず、この共振点からのズレがそのまま振れ角の低下として現れる。また、複数の振動ミラーを同一装置で同時使用する場合、共通の駆動周波数に対する個々の振動ミラーの共振周波数のズレは、個々の振動ミラーの振れ角のばらつきとなり、ズレが大きくなると電圧による振れ角の統一化が不可能となってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、このような共振周波数のばらつきの問題点を解決し、個別に共振周波数を高精度に調整することが可能な振動ミラーを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の振動ミラーにおいては、光ビームを反射するミラー基板と、ミラー基板を支持する同一直線上に設けられた２本の梁と、上記ミラー基板に回転力を発生するミラー駆動手段とを有し、ミラー基板を前記梁をねじり回転軸として、所定の走査周波数で往復振動する振動ミラーにおいて、上記ミラー基板の少なくとも１箇所に質量片を付着し、共振周波数を可変している。
【００１３】
請求項２の振動ミラーにおいては、上記ミラー基板の共振周波数を、走査周波数よりもあらかじめ高く設定してなるとともに、上記ミラー基板の共振周波数を上記走査周波数に合わせている。
【００１４】
請求項３の振動ミラーにおいては、請求項１記載の振動ミラーにおいて振動の共振周波数を調整するための質量片がミラー基板の少なくとも回転軸に対して対称な２箇所に付加されている。
【００１５】
請求項４の振動ミラーにおいては、回転軸から最も離れたミラー基板端部に共振周波数を調整するための質量片が付加されている。
【００１６】
請求項５の振動ミラーにおいては、ミラー基板の重心を通り回転軸と直行する直線上に質量片を付着している。
【００１７】
請求項６の振動ミラーにおいては、請求項１記載の振動ミラーにおいて凹部を備え、該凹部の少なくとも一部に質量片が付着している。
【００１８】
請求項７の振動ミラーにおいては、請求項６記載の振動ミラーにおいて上記凹部がミラー基板のミラー面と反対側の面に設けられている。
【００１９】
請求項８の振動ミラーにおいては、請求項６記載の振動ミラーにおいて上記凹部は上記回転軸と平行、かつミラー基板面と直交する面とミラー基板面と平行な面とを有し、各面が交わる辺に質量片を付着している。
【００２０】
請求項９の振動ミラーにおいては、請求項１乃至は５記載の振動ミラーにおいて上記質量片が上記ミラー基板に固形状に付着している。
【００２１】
請求項１０の振動ミラーにおいては、請求項１乃至は５記載の振動ミラーにおいて上記質量片が上記ミラー基板に膜状に付着している。
【００２２】
請求項１１の振動ミラーにおいては、請求項１に記載の振動ミラーにおいて上記ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、上記ミラー駆動手段に結線する端子とを有する封止手段を備え、少なくとも上記ミラー基板を減圧状態に密閉されている。
【００２３】
請求項１２の振動ミラーの製造方法においては、ノズルから液滴を吐出することで上記ミラー基板に上記質量片を付着している。
【００２４】
請求項１３の光走査装置においては、光ビームを反射するミラー基板と、ミラー基板を支持する梁とを有し、ミラー基板を前記梁をねじり回転軸として往復振動させる振動ミラーを複数配備してなる光走査装置であって、上記複数の振動ミラーのうち、少なくとも１つの振動ミラーについてミラー基板の少なくとも１箇所に質量片を付着して共振周波数を揃え、共通の走査周波数で往復振動する。
【００２５】
請求項１４の光走査装置においては、請求項１３記載の光走査装置において上記複数の振動ミラーのうち、最小の共振周波数を有する振動ミラーに合うように、他の振動ミラーの共振周波数を揃えている。
【００２６】
請求項１５の光書込装置においては、請求項１から９のいずれか１項記載の振動ミラーと、前記振動ミラーの振幅に対応して、前記光源を変調する光源駆動手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを被走査面に結像させるための手段とを有する。
【００２７】
請求項１６の画像形成装置においては、請求項１から９のいずれか１項記載の振動ミラーと、記録信号によって変調された光ビームを前記振動ミラーのミラー基板のミラー面へ入射させるための手段と、前記ミラー面で反射された光ビームを結像させるための手段と、前記記録信号にしたがった静電潜像が結像される像担持体と、静電像をトナーで顕像化する現像手段と、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段を有する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る振動ミラーの構成を示す。図１（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーのねじり梁と直交方向中央の断面図である。
【００３０】
ミラー基板１０１と２本のねじり梁１０２、１０３と、ねじり梁を外側から固定している上部フレーム１０４は、高精度の微細加工が可能で弾性体として使用するうえで適度な剛性をもち、かつ、そのまま電極として用いることができるように低抵抗の単結晶シリコン基板で一体成形されている。
【００３１】
ミラー基板１０１は同軸上に設けられた２本のねじり梁１０２、１０３でその一辺の中央部分を支持されており、ミラー基板１０１上には使用する光に対して十分な反射率をもつ金属薄膜１３０が形成されている。ミラー基板１０１と２本のねじり梁１０２、１０３の各部寸法は、必要とする共振周波数が得られるように設計されている。
【００３２】
上部フレーム１０４は絶縁膜１０５を介してミラー基板が振動する領域が除去された下部フレーム１０６に接合されている。下部フレーム１０６の厚さについては、ミラー基板の振動範囲がフレーム外に出ないことと、振動ミラー製造取り扱いに支障をきたさないことを考慮して設定してある。
【００３３】
上部フレーム１０４とねじり梁１０２、１０３、ミラー基板１０１は、酸化膜をエッチングマスクとしてＳＦ６エッチングガスを用いた高密度プラズマエッチングにより、同一基板を貫通エッチングすることによって一体成形してある。この際、ミラー基板のねじり梁が結合されていない側面には、静電引力による駆動のための可動電極１０７、１０８を櫛歯形状に加工形成した。また、下部フレーム１０６については、ＳｉＮ膜をエッチングマスクとしてＫＯＨ溶液を用いた異方性エッチングにより、ミラー基板振動領域を除去して形成してある。なお、上部フレーム１０４とねじり梁１０２、１０３、ミラー基板１０１を形成する上部基板と、下部フレーム１０６を形成する下部基板は、平坦化、清浄化された後に熱酸化膜１０５を介して直接接合によって接合しており、その後、上部基板を研削、研磨によりミラー基板の板厚（ねじり梁の厚さ）に合わせている。
【００３４】
ミラー基板のねじり梁に支持されていない櫛歯形状をなす両側面１０７、１０８は、微小ギャップをへだてて同一部位の上部フレーム１０４に設けられた同じく櫛歯形状の駆動用の固定電極１０９、１１０に噛み合うかたちで対向している。この固定電極１０９、１１０が形成されている上部フレーム１０４の一部は、スリット１１１、１１２、１１３、１１４によりねじり梁が結合されている上部フレーム領域からは絶縁分離されている。
【００３５】
上部フレーム１０４の表面には酸化膜が形成されており、固定電極１０９、１１０が形成され絶縁分離されている上部フレームの一部は酸化膜がマスクエッチングによって除去され、低抵抗シリコン基板が露出しており、この部分にスパッタ法でマスク成膜したＡｌ薄膜による電極パット１１５、１１６が形成されている。また、ねじり梁が結合されている上部フレームの一部からも同様にマスクエッチングによって酸化膜が除去され低抵抗シリコン基板が露出しており、この部分にもスパッタ法でマスク成膜したＡｌ薄膜による電極パット１１７が形成されている。なお、ここでは電極パットとしてＡｌ薄膜をスパッタ法で形成しているが、十分な密着性とシリコン基板との導通が得られればＡｕ等の他の材料も選択可能であり、また、成膜方法についても真空蒸着法、イオンプレーティング法等の他の方法で成膜してもよい。
【００３６】
なお、ここでは振動ミラーの駆動方法として静電引力を用いた場合の構成を説明したが、電磁力や圧電素子を用いた場合の構成にすることも可能である。
【００３７】
振動ミラーの反射面としての金属薄膜１３０が形成されている面と反対側の面には２つの質量片として紫外線硬化型の樹脂１３１、１３２が回転軸に対して対称でかつ、両者を結ぶ線がミラー重心をとおるような位置に付着している。回転軸に対して対称に配置することで、往復振動時の動作の再現性を確保しており、また、ミラー重心に対称配置することで、梁方向の動作の均一性を確保して不要な振動発生を抑えている。
【００３８】
次に、本発明の実施例１に係る振動ミラーの動作を説明する。２本のねじり梁１０２、１０３で支持されたミラー基板１０１の両端を可動電極として接地するため、上部フレームに形成された電極パット１１７を接地しておく。このとき上部フレームとねじり梁、ミラー基板は低抵抗のシリコン基板によって一体形成されているため同電位となる。上部フレームに形成された電極パット１１５、１１６から、固定電極１０９、１１０に同時に電圧を印加すると、微小ギャップを介して向かい合った固定電極１０９、１１０と可動電極１０７、１０８の間に静電引力が働き、両電極間に微少量の初期位置ずれがあった場合、両者が最短距離となるように可動電極すなわちミラー基板に回転のモーメントが働く。このようにして起動した後は、共振振動により振れ角を増大していくことができる。なお、ここではミラー基板を共振振動させるための駆動力として静電引力を用いた場合を説明したが、電磁力、圧電素子を駆動に用いてもよい。
【００３９】
このときの共振周波数は前述したようにミラー基板の慣性モーメントとねじり梁の剛性、すなわちそれぞれの材料、構造、寸法によって決まってくる。加工時の寸法はフォトリソグラフィ工程での露光、現像時間の超過、あるいはエッチング時のオーバーエッチング等を考慮したうえでフォトマスクの寸法補正を行ない合わせ込む。
【００４０】
しかし、加工精度によっては目標とする共振周波数が得られない場合がある。このときあらかじめ振動ミラーの共振周波数を実使用時の走査周波数よりも高く設定しておく。たとえばねじり梁であれば設計値よりも少し太く、ミラー基板であれば設計値よりも少し軽くなるように設定する。このときの周波数の差はあとで付着させる質量片による調整の範囲内に抑えられるように設定しておく。
【００４１】
質量片１３１、１３２としては紫外線硬化型の樹脂を用いた。ここではノズルからの液滴の吐出により振動ミラー上に付着させており、液滴の吐出は液室の壁を圧電素子により振動させて行なった。硬化前の樹脂は粘性抵抗が十分低く容易に吐出することができ、また、液室の壁の変位量と液滴吐出量、付着液滴量と共振周波数変化量はそれぞれ相関をとってある。なお、一回の変位によると吐出量は数ピコリットルである。この液滴を共振周波数の必要変化量に応じて振動ミラー表面に付着させると同時に紫外線を照射し、樹脂として硬化し質量片とした。
【００４２】
なお、ミラー基板で偏向した光ビームの透過部と、ミラー駆動手段に結線する端子とを有する封止手段（減圧容器）を備え、少なくともミラー基板を減圧状態に密閉する。
【００４３】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２に係る振動ミラーの構成を示す。（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーのねじり梁と直交方向中央の断面図である。
【００４４】
ミラー基板２００を除いた２本のねじり梁と、ねじり梁を外側から固定している上部フレームの構成は実施例１と同じであるので説明を省略し、ここでは本発明の特徴であるところの共振周波数を調整するための構成を備えたミラー基板についてのみ説明する。なお、ここでは振動ミラーの駆動方法として静電引力を用いた場合の構成を示しているが、電磁力や圧電素子を駆動手段として用いることも可能である。
【００４５】
振動ミラーの反射面としての金属薄膜２０１が形成されている面と反対側の面には２つの質量片として金属薄膜２０２、２０３が回転軸に対して対称な位置に付着している。回転軸に対して対称に配置することで、往復振動時の動作の再現性を確保している。  ここでは金属薄膜としてＣｒを用い、ステンレスシートに所望の開口部を設けたマスクをミラー基板の上に設置したうえで開口部を通してスパッタ法により成膜した。金属薄膜としてはＣｒのほかＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ等十分な密着性が得られ成膜が容易で安定な他の金属を用いてもよく、それぞれ原子量により膜厚に対する共振周波数の変化が異なるので相関を取っておく必要がある。
【００４６】
質量片の付着としてこのように金属薄膜の成膜を用いた場合、ミラー基板の質量の増加を精度よく制御できるため、共振周波数の微調節が可能である。その反面、薄膜での質量増加であるので、大幅な共振周波数調整には向かない。薄膜の形成方法としてはここではスパッタ法を用いたが、真空蒸着法、イオンプレーティング法等、固体ソースからの原子あるいはイオンの供給が方向性をもつ方法であれば、このようなステンシルマスクを用いた容易な成膜が可能である。また、ステンシルマスクの開口面積の設定により、成膜時の質量増加レートを変えることができる。
【００４７】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３に係る振動ミラーの構成を示す。（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーのねじり梁と直交方向中央の断面図である。
【００４８】
ミラー基板４００を除いた２本のねじり梁と、ねじり梁を外側から固定している上部フレームの構成は実施例１と同じであるので説明を省略し、ここでは本発明の特徴であるところの共振周波数を調整するための構成を備えたミラー基板４００についてのみ説明する。なお、ここでは振動ミラーの駆動方法として静電引力を用いた場合の構成を示しているが、電磁力や圧電素子を駆動手段として用いることも可能である。
【００４９】
振動ミラーの反射面としての金属薄膜４０１が形成されている面と反対側の面には、ミラー基板両端の櫛歯電極近傍にねじり梁と平行方向に複数の凹部４０２、４０３が形成されている。この凹部は櫛歯電極を貫通エッチングで形成する際にエッチングマスクの厚さを薄くしておくことで同時に形成することができる。以下、図４を用いてその形成方法を説明する。
【００５０】
両面に酸化膜５０１、５０２が形成されているシリコン基板５００において、表面側の酸化膜５０１のギャップ領域をレジストマスクでドライエッチングすることによりパターニングする（ａ）。次に凹部を形成する領域の酸化膜５０１を一部残して同じくレジストマスクでドライエッチングすることによりパターニングする（ｂ）。次にギャップ領域のシリコンをドライエッチングで掘りこむ。この際、凹部を形成する領域の酸化膜がなくならないように、あらかじめ酸化膜の厚さを設定しておく（ｃ）。次に凹部の酸化膜をドライエッチングで除去する（ｄ）。次にギャップ領域と凹部のシリコンをドライエッチングで同時に掘りこみ、エッチング深さが先行しているギャップ領域のシリコン基板が貫通したところでエッチングを停止することで同時に凹部が形成される（ｅ）。
【００５１】
ミラー基板に形成された複数の凹部のうちの一部には紫外線硬化型の樹脂４０４、４０５が充填されている。充填は回転軸に対して対称でかつ、ミラー重心に対しても対称な位置に充填されている。
【００５２】
回転軸に対して対称に配置することで、往復振動時の動作の再現性を確保しており、また、ミラー重心に対称配置することで、梁方向の動作の均一性を確保して不要な振動発生を抑えている。このように、紫外線硬化型の樹脂を付着する領域が凹型になっていることで、質量を加える領域が規定されるので、ミラー基板面内の質量のバランスがとりやすく、安定した共振振動を得ることができる。
【００５３】
（実施例４）
図５は、本発明の実施例４に係る振動ミラーの構成を示す。（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーのねじり梁と直行方向の断面図である。
【００５４】
ミラー基板６００を除いた２本のねじり梁と、ねじり梁を外側から固定している上部フレームの構成は実施例１と同じであるので説明を省略し、ここでは本発明の特徴であるところの共振周波数を調整するための構成を備えたミラー基板６００についてのみ説明する。なお、ここでは振動ミラーの駆動方法として静電引力を用いた場合の構成を示しているが、電磁力や圧電素子を駆動手段として用いることも可能である。
【００５５】
振動ミラーの反射面としての金属薄膜６０１が形成されている面と反対側の面には、ミラー基板両端の櫛歯電極近傍にねじり梁と平行方向に複数の凹部６０２、６０３が形成されている。この凹部は櫛歯電極を貫通エッチングで形成する際にエッチングマスクの厚さを薄くしておくことで同時に形成することができる。形成方法は、本発明の実施例３において図４を用いて説明したものである。
【００５６】
ミラー基板に形成された複数の凹部のうちの一部にはその角部６００に紫外線硬化型の樹脂４０４、４０５が充填されている。充填は回転軸に対して対称でかつ、ミラー重心に対しても対称な位置に充填されている。
【００５７】
回転軸に対して対称に配置することで、往復振動時の動作の再現性を確保しており、また、ミラー重心に対称配置することで、梁方向の動作の均一性を確保して不要な振動発生を抑えている。このように、紫外線硬化型の樹脂を凹型領域の角部に付着することで、接着面積を広くとることができ、剥がれ等のない強度の高い接着が可能となる。
【００５８】
（実施例５）
図６は、本発明の実施例５に係る振動ミラーの構成を示す。（ａ）は振動ミラーの平面図、（ｂ）は振動ミラーのねじり梁と直行方向中央の断面図である。
【００５９】
ミラー基板７００を除いた２本のねじり梁と、ねじり梁を外側から固定している上部フレームの構成は実施例１と同じであるので説明を省略し、ここでは本発明の特徴であるところの共振周波数を調整するための構成を備えたミラー基板についてのみ説明する。なお、ここでは振動ミラーの駆動方法として静電引力を用いた場合の構成を示しているが、電磁力や圧電素子を駆動手段として用いることも可能である。
【００６０】
振動ミラーの反射面としての金属薄膜７０１が形成されている面と反対側の面には２つの質量片として金属薄膜７０２、７０３が両者を結ぶ線がミラー重心をとおるような位置に付着している。ミラー重心に対称配置することで、梁方向の動作の均一性を確保して不要な振動発生を抑えている。ここでは金属薄膜としてＣｒを用い、ステンレスシートに所望の開口部を設けたマスクをミラー基板の上に設置したうえで開口部を通してスパッタ法により成膜した。金属薄膜としてはＣｒのほかＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ等十分な密着性が得られ、成膜が容易で安定な他の金属を用いてもよく、それぞれ原子量により膜厚に対する共振周波数の変化が異なるので相関を取っておく必要がある。質量片の付着としてこのように金属薄膜の成膜を用いた場合、ミラー基板の質量の増加を精度よく制御できるため、共振周波数の微調節が可能である。その反面、薄膜での質量増加であるので、大幅な共振周波数調整には向かない。薄膜の形成方法としてはここではスパッタ法を用いたが、真空蒸着法、イオンプレーティング法等、固体ソースからの原子あるいはイオンの供給が方向性をもつ方法であれば、このようなステンシルマスクを用いた容易な成膜が可能である。また、ステンシルマスクの開口面積の設定により、成膜時の質量増加レートを変えることができる。
【００６１】
以上に説明した本発明の振動ミラーは、写真印刷方式のプリンタや複写機などの画像形成装置のための光走査装置として最適である。次に、そのような画像形成装置の一例について図７を参照して説明する。
【００６２】
図７において、３０１は光書込装置、３０２は光書込装置３０１の被走査面を提供する感光体ドラムである。光書込装置３０１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム３０２の表面（被走査面）を同ドラムの軸方向に走査するものである。感光体ドラム３０２は、矢印３０３方向に回転駆動され、帯電部３０４で帯電された表面に光書込装置３０１により光走査されることによって静電潜像を形成される。この静電潜像は現像部３０５でトナー像に顕像化され、このトナー像は転写部３０６で記録紙３０７に転写される。転写されたトナー像は定着部３０７によって記録紙３０７に定着される。感光体ドラム３０２の転写部３０６を通過した表面部分はクリーニング部３０９で残留トナーを除去される。なお、感光体ドラム３０２に代えてベルト状の感光体を用いる構成も可能であることは明らかである。また、トナー像を転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる構成とすることも可能である。
【００６３】
光書込装置３０１は、記録信号によって変調された１本又は複数本のレーザビームを発する光源部３２０と、本発明の振動ミラー３２１と、この振動ミラー３２１のミラー基板のミラー面に光源部３２０からのレーザビームを結像させるための結像光学系３２２と、ミラー面で反射された１本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム３０２の表面（被走査面）に結像させるための走査光学系３２３から構成される。振動ミラー３２１は、その駆動のための集積回路３２４とともに回路基板３２５に実装された形で光書込装置３０１に組み込まれる。
【００６４】
このような構成の光書込装置３０１は、次のような利点を有する。本発明による振動ミラー３２１は、前述のように共振周波数の精度、安定性の面で有利であるほか、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。振動ミラー３２１のミラー基板の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。光走査装置３２１は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、振動ミラー３２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置３０１の小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
【００６５】
なお、記録紙３０７の搬送機構、感光体ドラム３０２の駆動機構、現像部３０５、転写部３０６などの制御手段、光源部３２０の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様でよいため図中省略されている。
【００６６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１記載の発明によれば、製造工程でのばらつきにより完成した振動ミラーの共振周波数がばらついても調整して統一することができるので、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
請求項２記載の発明によれば、調整の方向が共振周波数を低くする方向に限られてくるため、調整方法としてミラー基板への質量片の付着となり、容易で自由度の高い調整が可能となる。
【００６８】
請求項３記載の発明によれば、往復振動の両方向の振動条件が同等となるため変動のない安定した共振振動が得られる。
【００６９】
請求項４記載の発明によれば、質量片のモーメントが大きく寄与するため共振周波数の調整範囲を広くすることができ、ばらつきの大きいデバイスの補正が可能で歩留まりが向上する。
【００７０】
請求項５記載の発明によれば、ミラー重心に対称に配置することで、梁方向の動作の均一性を確保して不要な振動発生を抑えることができるため、安定した共振動作が可能となる。
【００７１】
請求項６記載の発明によれば、質量片を付着させる領域が凹型になっていることで、質量を加える領域が不規則な形状で広がらず面積が規定されるので、ミラー基板面内の質量のバランスがとりやすく、安定した共振振動を得ることができる。
【００７２】
請求項７記載の発明によれば、ミラー面がミラー基板の片面全面を利用できるので大きなビーム径への対応が可能となり様々なアプリケーションへの応用が可能となる。
【００７３】
請求項８記載の発明によれば、凹型領域の角部に付着することで、接着面積を広くとることができ、剥がれ等のない強度の高い付着が可能となりデバイスの信頼性が向上する。
【００７４】
請求項９記載の発明によれば、質量片がミラー基板の慣性モーメントに大きく寄与するため共振周波数の調整範囲を広くすることができ、ばらつきの大きいデバイスの補正が可能で歩留まりが向上する。
【００７５】
請求項１０記載の発明によれば、質量片の付着としてこのように金属薄膜の成膜を用いた場合、ミラー基板の質量の増加を精度よく制御できるため、共振周波数の微調節が可能である。
【００７６】
請求項１１記載の発明によれば、ミラー基板を清浄な環境のもとで動作させることができるため信頼性が向上し、空気の粘性抵抗が無視できるため、振れ角を拡大することができる。
【００７７】
請求項１２記載の発明によれば、液滴量の高精度な制御が可能なため共振周波数の高精度な制御が可能となり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００７８】
請求項１３記載の発明によれば、複数の振動ミラーの共振周波数を容易な方法でそろえることができるため、歩留まりが向上する。
【００７９】
請求項１４記載の発明によれば、調整の方向が共振周波数を低くする方向に限られてくるため、調整方法としてミラー基板への質量片の付着となり、容易で自由度の高い調整が可能となる。
【００８０】
請求項１５記載の発明によれば、振動ミラーの共振周波数が高精度に調整されているため、光書込装置としての性能を安定して確保できる。
【００８１】
請求項１６記載の発明によれば、振動ミラーの共振周波数が高精度に調整されているため、画像形成装置としての性能を安定して確保できるほか、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。また、振動ミラー３２１のミラー基板の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静粛性の改善に有利である。さらに光走査装置３２１は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、振動ミラー３２１の発熱量もわずかであるため、光書込装置３０１の小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る振動ミラーの構成を示す。
【図２】本発明の実施例２に係る振動ミラーの構成を示す。
【図３】本発明の実施例３に係る振動ミラーの構成を示す。
【図４】実施例３に係る振動ミラーの形成方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施例４に係る振動ミラーの構成を示す。
【図６】本発明の実施例５に係る振動ミラーの構成を示す。
【図７】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す。
【符号の説明】
１０１  ミラー基板
１０２、１０３  ねじり梁
１０４  上部フレーム
１０５  絶縁膜
１０６  下部フレーム
１０７、１０８  可動電極
１０９、１１０  固定電極
１１１〜１１４  スリット
１１５、１１６  電極パット
１３１、１３２  質量片
【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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