(57)【要約】【課題】ミラー配置環境での流体の粘性抵抗をミラー面の動的変形に対する変形補正に用いることにより、粘性抵抗により平坦な周波数特性を得る時の問題点であるミラーの動的変形を低減することにより、共振外安定領域を広げ、かつミラー面の動的変形の小さい光走査装置、該光走査装置を用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】振動ミラー（３−３）の一部（３−４、３−５）に回動の駆動力を作用させる構成の振動ミラーについて、パッケージ部材（２Ａ、５Ａ）の中、振動ミラー（３−３）を間にして対向する部分の前記パッケージ部材が、前記振動ミラーの捩り回転方向に該振動ミラーからの距離が一定ではない断面形状（２−８）を有することとした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを反射するミラー面を有する振動ミラーと、前記振動ミラーを揺動自在に支持する捩り梁と、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材とを具備し、該振動ミラーの一部に揺動の駆動力を作用させる光走査装置において、
前記パッケージ部材の中、振動ミラーを間にして対向する部分の前記パッケージ部材が、前記振動ミラーの捩り回転方向に該振動ミラーからの距離が一定ではない断面形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記振動ミラーを間にして対向する前記パッケージ部材の該対向する部分の断面形状は、前記捩り梁から該振動ミラー両側の自由端に向かって、前記振動ミラーからの距離が離れた断面形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記パッケージ部材の前記対向する部分の断面形状は、前記捩り梁から該振動ミラー両側の自由端までの間に該振動ミラーからの距離が最も近い形状、該振動ミラー両側の自由端側に該振動ミラーからの距離が最も離れた形状を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の光走査装置において、
前記パッケージ部材の断面形状は、前記振動ミラーからの距離が最も近い形状から最も離れた形状へと連続的に変化する形状であることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の光走査装置において、
前記振動ミラーには貫通穴が形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査装置において、
前記貫通穴は多数の小径穴からなり前記捩り梁から当該振動ミラー両側の自由端に進むにつれて、該小径穴が密に形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光走査装置において、
前記貫通穴は光のビーム径よりも小さいことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の光走査装置において、
前記パッケージ部材中、前記振動ミラーのミラー面に対向する部位には、振動ミラーとの間で光ビームを往復反射する対向ミラーを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置において、
前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材は、振動ミラーを密閉封止した構造であ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において、
前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の、前記振動ミラーを収めた室は、別の気密室と連通して気密が保持されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の光走査装置において、
前記振動ミラーの揺動空間には不活性ガスが導入されて、密閉封止されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１乃至８の何れかに記載の光走査装置において、
前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の、前記振動ミラーを収めた室は、外界と連通していることを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
光ビームを反射するミラー面を有する振動ミラーと、前記振動ミラーを揺動自在に支持する捩り梁と、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材と具備した光走査装置において、
前記振動ミラーには貫通穴が形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光走査装置において、
前記貫通穴は多数の小径穴からなり前記捩り梁から当該振動ミラー両側の自由端に進むにつれて、該小径穴が密に形成されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
光走査装置を用いて静電像が形成される感光体と、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画像形成装置において、
前記光走査装置として、前記請求項１乃至１４の何れかに記載の光走査装置を用いていることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機およびレーザプリンタ等の画像形成装置、さらに光走査型のバーコード読み取り装置や車載用のレーザレーダ装置等へも応用が可能な光走査装置及び該光走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光走査装置においては光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが用いられているが、より高解像度な画像と高速プリントを達成するにはこれらミラーの移動速度をさらに高速にしなければならず、ミラーを支える軸受の耐久性やミラーの風損による発熱、騒音等の問題が生ずることから、高速走査に限界がある。
【０００３】
これに対し、近年シリコンマイクロマシニングを利用した光偏向器の研究がすすめられており、Ｓｉ基板で振動ミラーとそれを支持する捩り梁を一体形成した方式が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これら提案技術によれば共振を利用して往復振動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、騒音が低いという利点がある。さらに振動ミラーを回転する駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられる。一方、この振動ミラーにおいて剛性を確保しつつ慣性モーメントを低減する方法として、ミラー基板の裏側を肉抜きする構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
上記したように振動ミラーを利用することで、従来のポリゴンミラーを用いる方法に比べ小型で消費電力が少ない光走査装置を提供することができるが、これらの振動ミラーは振れ角が小さく、反射面の大きさにも限界があるため、光路長の短い複数の光走査装置を並列に配置することで構成画像を主走査に分割し、各々の記録幅を小さくして繋ぎ合わせる方式が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
しかし、振動ミラーを複数個用い、分割走査する際の問題点として以下の２点が挙げられる。
（１）  複数用いる振動ミラーの共振周波数のばらつき
（２）  振動ミラー駆動時のミラー面の動的変形
上記（１）  の共振周波数のばらつきが大きいと、複数の振動ミラーを共通の駆動周波数で駆動できないという問題がある。また上記（２）  に関しては、振動ミラー自体１００μｍ以下の薄い基板であり、捩り梁を捩って回動させる振動モードでの回転トルクに対して、振動ミラーの自由端部側には反回転方向に慣性力が働くため、Ｓ字状に変形され捩り回転方向（主走査方向）に面がうねり、動的変形を生じさせる。この変形量は振動ミラーの振幅に伴い回動方向が逆転する瞬間、つまり振れ角が最大の時に最も大きくなり、水平に近づくにつれて小さくなる。この変形によりミラー面は凹面鏡または凸面鏡として作用し、画像端にいくほど結像位置、いわゆるピント位置が被走査面からずれることになる。
【０００６】
特に、複数の振動ミラーを並列配置した構成では、隣接する走査領域の境界部において一方が走査開始側、他方が走査終端側となるため、変形方向が互いに逆となり結像位置が逆方向にずれることで、被走査面上のスポット径の差によって濃度変化が生じ、画像上継ぎ目が縦筋となって目立ちやすくなるという問題がある。
【０００７】
共振周波数のばらつきに対する対応策としては、ミラー形状の加工ばらつきを抑えるか、ばらつきを吸収する手段を用いる必要がある。ばらつき吸収手段としては、共振点で走査しないで、共振点から外れた平坦な周波数特性（ｆ−θ）領域［共振外安定領域］を用いる方法がある。この［共振外安定領域］は広いほど良いが、この領域を広げる為には、共振点での利得を抑えた平坦な周波数特性にすれば良い。具体的には、振動ミラーを内包する揺動空間の気圧を高く調整し、粘性抵抗を大きくしていけば良い。
【０００８】
しかしながら、気圧を高くし、粘性抵抗を大きくすると、振動ミラー駆動時のミラー面の動的変形が更に増加するという問題を生じてしまう。
振動ミラーの動的変形対応策としては、以下が考えられる。
▲１▼変形低減案（ミラー自体の変更による）
▲２▼変形補正案（外的要因を印加することによる）
ミラーの動的変形が発生する要因としては、ミラー駆動時に発生する慣性力及び残存する気体による粘性抵抗力が考えられるので、
▲１▼の変形低減案としては、変形に対する剛性を確保しつつ、慣性モーメントを低減する方法があり、これは前述の特許文献３に開示がある。
【０００９】
また、真空雰囲気にすることにより粘性抵抗を下げる技術もある（例えば、特許文献１、５参照）。▲２▼の変形補正案としては、電気的、物理的な力を印加する等が考えられる。
以上のように、共振周波数のばらつき対応策とミラー面の動的変形対応策について、粘性抵抗は相反する作用を生じるという課題がある。
【００１０】
一方、ミラーの全面に対して均一に静電力を作用させて振動させる技術がある（例えば、特許文献６参照）。この技術では、ミラーの全面に静電力を作用させる電極基板がミラーの振れの中心位置の下を屋根の頂上としてミラーの振れ方向に傾斜した形状で形成され、この電極基板上に絶縁材料を介してミラー面に対向して電極が配置されている。しかし、薄膜の電極、絶縁材料を複層に構成する製造という複雑が製造工程を経なければならない。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】
特許第３０１１１４４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４９３００号公報
【特許文献４】
特開２００１−２２８４２８号公報
【特許文献５】
特開平８−３３４７２２号公報
【特許文献６】
特開２００２−４８９９８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、製造が比較的容易な、振動ミラーの一部に回動の駆動力を作用させる構成の振動ミラーを前提とし、ミラー配置環境での流体の粘性抵抗をミラー面の動的変形に対する変形補正に用いることにより、粘性抵抗により平坦な周波数特性を得る時の問題点であるミラーの動的変形を低減することにより、共振外安定領域を広げ、かつミラー面の動的変形の小さい光走査装置、該光走査装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．  光ビームを反射するミラー面を有する振動ミラーと、前記振動ミラーを揺動自在に支持する捩り梁と、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材とを具備し、該振動ミラーの一部に揺動の駆動力を作用させる光走査装置において、前記パッケージ部材の中、振動ミラーを間にして対向する部分の前記パッケージ部材が、前記振動ミラーの捩り回転方向に該振動ミラーからの距離が一定ではない断面形状を有することとした（請求項１）。
（２）．  （１）に記載の光走査装置において、前記振動ミラーを間にして対向する前記パッケージ部材の該対向する部分の断面形状は、前記捩り梁から該振動ミラー両側の自由端に向かって、前記振動ミラーからの距離が離れた断面形状を有することとした（請求項２）。
（３）．  （１）に記載の光走査装置において、前記パッケージ部材の前記対向する部分の断面形状は、前記捩り梁から該振動ミラー両側の自由端までの間に該振動ミラーからの距離が最も近い形状、該振動ミラー両側の自由端側に該振動ミラーからの距離が最も離れた形状を有することとした（請求項３）。
（４）．  （１）乃至（３）の何れかに記載の光走査装置において、前記パッケージ部材の断面形状は、前記振動ミラーからの距離が最も近い形状から最も離れた形状へと連続的に変化する形状とした（請求項４）。
（５）．  （１）〜（４）に記載の光走査装置において、前記振動ミラーには貫通穴が形成されていることとした（請求項５）。
（６）．  （５）に記載の光走査装置において、前記貫通穴は多数の小径穴からなり前記捩り梁から当該振動ミラー両側の自由端に進むにつれて、該小径穴が密に形成されていることとした（請求項６）。
（７）．  （５）又は（６）に記載の光走査装置において、前記貫通穴は光のビーム径よりも小さいこととした（請求項７）。
（８）．  （１）乃至（７）の何れかに記載の光走査装置において、前記パッケージ部材中、前記振動ミラーのミラー面に対向する部位には、振動ミラーとの間で光ビームを往復反射する対向ミラーを有することとした（請求項８）。
（９）．  （１）乃至（８）の何れかに記載の光走査装置において、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材は、振動ミラーを密閉封止した構造とした（請求項９）。
（１０）．  （９）に記載の光走査装置において、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の、前記振動ミラーを収めた室は、別の気密室と連通して気密が保持されていることとした（請求項１０）。
（１１）．  （９）又は（１０）に記載の光走査装置において、前記振動ミラーの揺動空間には不活性ガスが導入されて、密閉封止されていることとした（請求項１１）。
（１２）  （１）乃至（８）の何れかに記載の光走査装置において、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の、前記振動ミラーを収めた室は、外界と連通していることとした（請求項１２）。
（１３）．  光ビームを反射するミラー面を有する振動ミラーと、前記振動ミラーを揺動自在に支持する捩り梁と、前記振動ミラーを囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材と具備した光走査装置において、前記振動ミラーには貫通穴が形成されていることとした（請求項１３）。
（１４）．  （１３）に記載の光走査装置において、前記貫通穴は多数の小径穴からなり前記捩り梁から当該振動ミラー両側の自由端に進むにつれて、該小径穴が密に形成されていることとした（請求項１４）。
（１５）．  光走査装置を用いて静電像が形成される感光体と、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画像形成装置において、前記光走査装置として、前記請求項１乃至１４の何れかに記載の光走査装置を用いていることとした（請求項１５）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
振動ミラーの全面でなく、一部に回動（振動）の駆動力を作用させて振動を行わせる振動ミラーを用いた技術において、振動ミラーの共振周波数ばらつきを吸収する手段として、振動ミラーを内包する揺動空間の気圧（粘性抵抗）を調整し、共振点での利得を抑えた平坦な周波数特性を用いる方法がある。前記周波数特性の平坦な領域［共振外安定領域］を拡大する為には、揺動空間の気圧を高めに設定する。
【００１５】
しかし、気圧が高い（粘性抵抗が大きい）場合は、振動ミラーの動的変形が大きくなるという問題がある。振動ミラーの動的変形低減には、その発生要因である慣性モーメントと粘性抵抗に対する対応策が必要になる。慣性モーメントに対しては、ミラー形状に工夫を加えて慣性モーメントを下げる従来技術があるが、以下に述べる本発明の実施形態では粘性抵抗による振動ミラー変形を低減させる。
【００１６】
その手段は、１つは振動ミラーを内包する密閉空間の形状を工夫し、粘性抵抗を補正するのであり、もう１つは振動ミラー形状を工夫し、振動ミラーにかかる粘性抵抗を部分的に小さくするのである。以上の方法により、気圧を高くして、平坦な周波数特性を得る時の問題点である振動ミラーの動的変形を低減することができる。以下に、実施の形態を説明する。
【００１７】
はじめに、共振周波数のばらつきに対する対応策について簡単に説明する。振動ミラー形状の加工ばらつきに起因する周波数ばらつきはおよそ３００Ｈｚ発生するので、このばらつきを吸収する手段を用いる必要がある。
【００１８】
図１における符号ａ、ｂ、ｃは、各振動ミラーの周波数特性（駆動周波数［ｆ］と振れ角［θ］の関係を示す特性：ｆ−θ特性）の個体ばらつきを示す。各振動ミラー共に、共振点で振れ角（θ）が最も大きくなるが、駆動している駆動周波数がこの共振点に対応する駆動周波数（ｆ）からが少しでもずれると振れなくなるか、或いは極端に振れ角が減少する。このため、例えば、上記ａ、ｂ、ｃの３つの周波数特性の各振動ミラーについて、ある特定値の駆動周波数を設定しても、全部について同等の振れ角（θ）を得ることはできないばかりか、その駆動周波数では駆動できない振動ミラーが存在してしまう。
【００１９】
このような振動ミラー個体のばらつきを容認した上で、ばらつきを吸収する手段としては、共振点での駆動周波数では走査せずに、図１中に示される共振点から外れた、勾配の緩やかな平坦に近い曲線部に相当する周波数特性（ｆ−θ）領域（以下、「共振外安定領域」という）に着目すると、かかる「共振外安定領域」では駆動周波数が異なる値でも振れ角（θ）の変動量は少ないことがわかる。しかも、各振動ミラー共に、かかる「共振外振動領域」が同じ駆動周波数帯に重なっている。そこで、「共振外安定領域」で各振動ミラーを駆動すれば、略一定範囲の振れ角を得ることができると考えられる。
【００２０】
図１の例では、「共振外安定領域」の中心値である駆動周波数２．５ｋＨｚを中心とした一定の範囲の駆動周波数で各振動ミラーを駆動したとき、各振動ミラーの振れ角を５°前後の略一定の範囲で振動させることができる。
【００２１】
周波数特性として、「共振外安定領域」が広い特性を有する振動ミラーほど、個体のばらつきが大きい場合にも所定の振れ角を得ることができ、特性のばらつきに対処可能となるので好ましいといえる。この「共振外安定領域」を広げる為には、製造される任意の振動ミラーについて、共振点での利得を抑えた平坦な周波数特性にすればよい。
【００２２】
具体的には図２に示すように、振動ミラーを収めた空間の封止気圧、つまり、「揺動空間の気圧」が高いときの周波数特性ａ’から「揺動空間の気圧」が低いときの周波数特性ｃ’、これらの中間の周波数特性ｂ’を比較することでわかるように、振動ミラーを内包する揺動空間の気圧を高く調整し、振動ミラーが位置する環境流体の粘性抵抗を大きくしていけば、「共振外安定領域」を大きくとることができ、各振動ミラー個体のばらつきがあっても、一定の駆動周波数で所期の振れ角を得ることができる。
【００２３】
しかしながら、「揺動空間の気圧」を高くし、粘性抵抗を大きくすると、振動ミラー駆動時におけるミラー面の動的変形が更に増加してしまうという新たな問題が起きる。これは、前記した特許文献６に開示されるように、ミラー面全面に駆動力を作用させるタイプの振動ミラーとは異なり、振動ミラーの一部に静電力などによる揺動の駆動力を作用させるタイプの振動ミラーを対象とする本発明の振動ミラーに固有の問題である。
【００２４】
以上のように、共振周波数のばらつき対応策とミラー面の動的変形対応策について、粘性抵抗は相反する作用を生じる。そこで、本発明は粘性抵抗をミラー面の動的変形の補正に用いることにより、動的変形を低減しようとしている。
【００２５】
具体的には、振動ミラーの上下に面し、揺動空間を形成するパッケージ部材の形状を、振動ミラーの捩り回転方向に振動ミラーからの距離が一定ではない断面形状にすることにより、振動ミラーが捩り回転した時、移動する気体がパッケージ部材にあたってかえってくる粘性抵抗の反（作用）力を、捩り回転方向（主走査方向）に発生するミラーの動的変形の補正に利用する（ダンピング効果）ことを主な内容とするものである。
【００２６】
図３に慣性力による振動ミラーの動的変形を有限要素法で数値計算した時の、概略形状を示す。図３において、ｘ、ｙ座標軸の原点Ｏの位置にある捩り梁（図示されず）を中心に振動ミラーが正逆方向に回動、つまり、振動（揺動）する。
【００２７】
振動ミラーは、振動モードにおいて、該振動ミラーの一部に振動のための駆動力が作用する。このとき、振動モードでの回転トルクに対して、振動ミラーを支える捩り梁を支点として、振動ミラーの自由端部側には反回転方向に慣性力が働くため、振動ミラーは図３に外形を示すようにＳ字状に変形されて捩り回転方向（主走査方向）に面がうねり、動的変形を生じさせている。すなわち、図３において、振動ミラーに矢印で示す時計回りの向きの捩り回転トルクが作用するとき、振動ミラーの自由端部側には反時計回りの向きに、矢印で示すように慣性トルクが作用するため、振動ミラーは曲線ｄで示すＳ字状の傾向に変形する。
【００２８】
また、揺動空間に流体（気体）が存在している場合、振動ミラーが捩り回転する際には、振動ミラーを支持する捩り梁を支点として、振動ミラーの自由端部側には、反回転方向に粘性抵抗が強く働くために、上記Ｓ字状の変形がより大きくなる。
【００２９】
そこで、図３において、振動ミラーが捩り回転した時、この回転に伴い移動する気体が該振動ミラーに対面して揺動空間を構成するパッケージ部材に当たって返ってくる「粘性抵抗の反（作用）力」を、捩り回転方向（主走査方向）に発生するミラーの動的変形の補正に利用できる点に着目し、上記変形を補正しない状態での曲線ｄで示すＳ字状の変形が、補正後の曲線ｅに補正されるようにパッケージ部材を工夫した。
【００３０】
［１］  光走査装置
本発明の光走査装置の構成を説明する。最初に、本発明に係る振動ミラー及び揺動空間を形成するパッケージ部材に関して特徴的な実施例を例示していき、最後に本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の一例として、レーザプリンタについて、全体構成及び動作を含めて例示する。
【００３１】
以下では、振動ミラーは静電気力を振動ミラーの全部ではなく、一部に作用させて振動駆動させる静電駆動型の振動ミラーを用いた場合で説明する。しかしながら、静電駆動型に限らず、例えば、ピエゾ駆動素子など、駆動手段としては、その他のタイプの駆動手段を用いる振動ミラーでも本発明を適用できる。
【００３２】
１．１  光走査装置の構成
図４、図５にその例を示す。図４に本発明の第１の例としての光走査装置１Ａを上からみた状態を図４に、この図４の光走査装置１Ａを中心から左右方向に切断したときのＡ−Ａ’断面を図５に示している。
【００３３】
図４、図５を参照するに、光走査装置１Ａは、一番下から上に向けて、順にそれぞれ矩形の概形をしたベース基板２Ａ、第１基板３、第２基板４、透明基板５Ａの順に積層した構造になっている。
【００３４】
ベース基板２Ａの中央部には矩形の凹部２−１が形成されている。この凹部２−１は、後述する振動ミラー３−３の捩り梁３−２を中心とする振動を妨げない広さと深さを有している。この凹部２−１の左右方向外側にはそれぞれ丸い貫通穴からなる開口２−２、２−３が形成されていて、絶縁材２−４、２−５が充填されており、該絶縁材２−４、２−５の中心部を挿通して棒状のリード端子２−６、２−７が絶縁保持されている。
【００３５】
第１基板３の中央部には、該第１基板３と一体に捩り梁３−２及び短冊状のミラー基板３−１が形成されている。つまり、第１基板３の中央部は、捩り梁３−２及びミラー基板３−１を残して、中抜きされている。この中抜きされた中抜き開口を後述する図１６に符号３−１７で示す。短冊状をしたミラー基板３−１の中央部は、これと一体の捩り梁３−２を介して揺動可能に当該第１基板３に両持ち支持されている。
【００３６】
ミラー基板３−１の上側表面部はミラー面３−１０になっており、振動ミラー３−３は表面にミラー面３−１０が形成されたミラー基板３−１により構成されている。図４、図５において、ミラー基板３−３の左端部には櫛歯状の第１可動電極３−４、右端部には櫛歯状の第２可動電極３−５が形成されている。
【００３７】
これら第１可動電極３−４、第２可動電極３−５には、それぞれ、これら第１可動電極３−４、第２可動電極３−５の櫛歯状の形状と非接触で噛み合う形状で第１固定電極３−６、第２固定電極３−７が形成されている。第２基板４の中央部には捩り梁３−２を支軸として回動する振動ミラー３−３の揺動を妨げない大きさの矩形の開口４−１が形成されている。
【００３８】
透明基板５Ａは、振動ミラー３−３を保護すると共に、外部からの光ビームを振動ミラー３−３に入射させ、振動ミラー３−３からの反射光を外部に取り出すことができるように透明となっている。
【００３９】
図５において、第１基板３には、第１固定電極３−６、第２固定電極３−７の各外側の位置に、縦長の形状をした矩形の開口３−８、３−９が形成されている。第１基板３は、これら開口３−８、３−９の内側部および外側の全周囲を、図中において太線で描き起こして示すように絶縁膜で被われている。
【００４０】
第２基板４についても、同様に開口４−１の内側及び外側の全周囲を、太線で描き起こして示すように、全周囲を絶縁膜で被われている。但し、第１基板３に形成された開口３−８、３−９に対向する一回り小さい縦長の矩形領域４−２、４−３については、絶縁膜が除去されて電気的に導通状態の矩形領域が形成されている。
【００４１】
これら絶縁膜がない矩形領域４−２、４−３の中心部は、前記したリード端子２−６、２−７に対向する位置に対応しており、これら各リード端子２−６、２−７の各先端部に設けられた、先端部曲面形状を有するはんだボール６と接触して導通がとられていて、該第２基板４に形成されている後述の第３固定電極４−４、第４固定電極４−５に対して振動ミラー駆動用の電圧を印加することができるようになっている。
【００４２】
第２基板４について、第１基板３の第１固定電極３−６、第２固定電極３−７それぞれ対向した位置には、第１可動電極３−４、第２可動電極３−５と非接触状態で噛み合い、かつ、通過可能なように、第１固定電極３−６、第２固定電極３−７と同一形状、同一ピッチ、同一位相、で櫛歯状の第３固定電極４−４、第４固定電極４−５が形成されている。
【００４３】
第２基板４について、少なくとも矩形領域４−２及び第３固定電極４−４を共通に囲みかつ、開口４−１と連通するようにして、第２基板４を貫通する絶縁溝４−６が形成されている。同様に、少なくとも矩形領域４−３及び第４固定電極４−５を共通に囲みかつ、開口４−１と連通するようにして、第２基板４を貫通する絶縁溝４−７が形成されている。
【００４４】
図４、図１６において、第１基板３について、捩り梁３−２の軸長手方向で下側に位置する該捩り梁３−２の基端部を囲みかつ、当該第１基板３の中抜き開口３−１７（図１６参照）と連通するようにして絶縁溝３−１１が形成されている。また、第１基板３について、この絶縁溝３−１１の外側には第５固定電極３−１２が形成されており、この第５固定電極３−１２は第１基板３を介して第１固定電極３−６、第２固定電極３−７とそれぞれ共通に導通されている。
【００４５】
図４、図１６において、第１基板３について、捩り梁３−２の軸長手方向上で上側に位置する該捩り梁３−２の基端部及び該基端部の近傍に設けた第６固定電極３−１３を共通に囲みかつ、当該第１基板３の中抜き開口３−１７（図１６参照）と連通するようにして絶縁溝３−１４が形成されている。この第６固定電極３−１３は捩り梁３−２を介して振動ミラー３−３の第１可動電極３−４、第２可動電極３−５とそれぞれ共通に導通されている。
【００４６】
第５固定電極３−１２、第６固定電極３−１３に対する電圧の印加等は、前記矩形領域４−２、４−３における通電手段と同様の構成からなる、リード端子２−６’、２−７’及びはんだボール６’を用いて行われる（図１３参照）。
【００４７】
図４、図５、図１６により理解されるように、ベース基板２Ａ、第１基板３、第２基板４、透明基板５Ａの順にこれら基板を一体的に積層した構成により、捩り梁３−２を含む振動ミラー３−３は、凹部２−１、中抜き開口３−１７、開口４−１等により連通して形成される気密室内に位置する。
【００４８】
ここで、ベース基板２Ａ、第１基板３、第２基板４、透明基板５Ａなどは、振動ミラー３−３を囲むことで該振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の一例を構成している。
【００４９】
第１可動電極３−４、第２可動電極３−５、第１固定電極３−６、第２固定電極３−７、第３固定電極４−４、第４固定電極４−５に時間的に変化する電圧を加えることで、これら可動電極と固定電極間に、静電力を作用させて、振動ミラー３−３を捩り梁３−２を軸として振動させる。振動ミラー３−３が配置された空間はある程度の真空度による気密が保持されている構成である。
【００５０】
以上が、本例にかかる光走査装置の基本的な構成である、光ビームを反射するミラー面３−１０を有する振動ミラー３−３と、前記振動ミラー３−３を揺動自在に支持する捩り梁３−２と、前記振動ミラー３−３を囲むことで該振動ミラー３−３の揺動空間を形成するパッケージ部材（ベース基板２、第１基板３、第２基板４、透明基板５Ａ）とを具備し、該振動ミラー３−３の一部に揺動の駆動力を作用させる光走査装置１の基本構成である。なお、上の基板は、本例では透明基板５Ａとし、全体を透明としたが、これに限らず、振動ミラーに光ビームを入射させるために必要な部分についてだけ、透明とする構成でもよい。
【００５１】
以下に、さらに説明を補足する。
【００５２】
パッケージ部材を構成する、ベース基板２Ａ、第１基板３、第２基板４、透明基板５Ａ等の各基板相互の接合は、はんだ接合、ガラス接合、エポキシ接着剤接合等から基板材質に合った好適な接合を選択してやればよい。
【００５３】
図５において、第１基板３と第２基板４を含めてマイクロミラー００１と称する。各基板は、絶縁材を間にして２枚のシリコン基板をサンドイッチ状に挟んで構成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ    Ｏｎ    Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて作製されている。振動ミラー３−３を構成している上下２枚の基板およびこれら基板間の絶縁材からなる基板の構成は、第１基板３と同じである。上側のシリコン基板及び絶縁材に対してエッチング加工を用いて溶解処理することで現れる下側の基板の上側の面にミラー面３−１０が形成され、また、該下側の基板に捩り梁３−２が形成されている。
【００５４】
前記したように、第１基板３と第２基板４には振動ミラー３−３側の櫛歯状の第１可動電極３−４、第２可動電極３−５に対向する位置に櫛歯状の第１固定電極３−６、第２固定電極３−７及び第３固定電極４−４、第４固定電極４−５が形成されている。
【００５５】
このように、これら電極形状は櫛歯形状にすることにより、駆動電圧を低減することができる。ここではＳＯＩ基板で構成される第１基板３と第２基板４の両方の基板とも低抵抗の基板（導体）を用いており、特別に金属を形成せず、基板自体が電極を兼ねている。
【００５６】
その為、第１基板３については、第１可動電極３−４、第２可動電極３−５と第１固定電極３−６、第２固定電極３−７とを絶縁分離する手段として基板にスリット溝（絶縁溝３−１１、３−１４）を形成することで絶縁分離の機能を得ている。
【００５７】
また、本例では、上記したように、エッチング処理により、ＳＯＩ基板の基板界面をミラー面として用いた場合を例示している。振動ミラー３−３において、下向きの裏面には、図５に示すように、捩り梁３−２と平行にリブＲＢを形成して、ミラーの軽量化を行いつつ剛性を確保している。
【００５８】
マイクロミラー００１の上下に位置する透明基板５Ａ及びベース基板２はマイクロミラー００１（厳密には振動ミラー３−３）の揺動空間を形成するパッケージ部材としての役目を兼ねている。
【００５９】
１．１ａ  （第１例）請求項１、２
図５にその例を示す。図５において、ベース基板２Ａについて、凹部２−１の底部であって振動ミラー３−３と対向する部分の形状を、捩り梁３−２を中心とする振動ミラー３−３の、矢印で示す捩り回転方向に該振動ミラー３−３からの距離が一定でない形状、詳しくは、振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２から両側の自由端に向かって、振動ミラー３−３からの距離が離れる傾向に変化する断面形状２−８にしている。
【００６０】
表現を変えれば、捩り梁３−２の真下に位置する凹部２−１の底部を山の頂上として振動ミラー３−３の両端側へ進むにつれて下降する傾斜の山形にしてある。この形状は、凹部２−１内において、紙面を貫く方向について一定である。山形の形状は、連続的、断続的、直線的、或いは曲線的の何れも態様も可能である。
【００６１】
このように、振動ミラー３−３を間にして上下に位置するパッケージ部材の何れか又は一方の形状を、振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２から両側の自由端に向かって、振動ミラー３−３からの距離が離れた断面形状にすることで、大きい空間領域を設定して動的変形が大きい振動ミラー３−３の両側の自由端にかかるダンピング効果を減じてやることにより、動的変形を低減することができる。
【００６２】
ミラー上下方向に不均一な部材を配置し、ダンピング効果を大きく受ける振動ミラーの両端部での空間領域を広げ、振動ミラーが捩り回転した時、移動する気体がパッケージ部材にあたってかえってくる粘性抵抗の反（作用）力を減じてミラーの動的変形を低減しているのである。
【００６３】
１．１ｂ  （第２例）請求項１、２、４
図６にその例を示す。本例の光走査装置１Ｂは、上からみた構成は図４に示した光走査装置１Ａと共通であるが、Ａ−Ａ’断面構造が図６に示すようになっている。
【００６４】
図５に示した光走査装置１Ａとの関係では、マイクロミラー００１など構成は同じである。光走査装置１Ａでは、振動ミラー３−３の下側のベース基板２Ａのみ、その断面形状にダンピング効果をもたせるように、山型の傾斜をもたせていた。図５の例との共通構成部分については、同じ符号を付して説明は可能な限り省略する。  図６に示す光走査装置１Ｂでは、振動ミラー３−３の上側で対向する透明基板５Ｂについても、下側のベース基板２−８と対称の傾向の断面形状としたものである。
【００６５】
つまり、図５の光走査装置における透明基板５Ａに代えて設けた図６に示す透明基板５Ｂについて、開口４−１の天井に相当する、振動ミラー３−３と対向する部分の形状が、捩り梁３−２を中心とする振動ミラー３−３の、矢印で示す捩り回転方向に該振動ミラー３−３からの距離が一定でない形状、詳しくは、振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２から両側の自由端に向かって、連続的（直線的或いは曲線的）に振動ミラー３−３からの距離が離れた断面形状５Ｂ−８にしている。
【００６６】
表現を変えれば、捩り梁３−２の真上が最も振動ミラー３−３に近く、振動ミラー３−３の両端側へ進むにつれて振動ミラー３−３から遠ざかる傾斜となるような断面形状５Ｂ−８にしてある。山形を逆さにした形状である。この形状は、図６において開口４−１の範囲で紙面を貫く方向に一定である。
【００６７】
本例では、振動ミラー３−３を挟む上下２つの基板（透明基板５Ａとベース基板２）について、振動ミラーに作用するダンピング効果が減じられるように、山形の傾斜をもたせたので、その効果も大であるが、透明基板５Ａについては、光ビームの入出射側なので、山形の傾斜をもたせると、光ビームの光路上に挿入するレンズ等の設計が煩雑になる。レンズ等の設計が複雑になるのを好まない場合には、ベース基板２Ａのみについて図５に示した形状とする。
なお、図６において、図５で説明した内容と共通の構造部分については、図５に示したものと同じ符号を付して、説明を省略した。
【００６８】
１．１ｃ  （第３例）請求項１、３
図７にその例を示す。本例の光走査装置１Ｃは、上からみた構成は図４に示した光走査装置１Ａ、１Ｂと共通であるが、Ａ−Ａ’断面構造が図７に示すようになっている。
【００６９】
前記図５に示した光走査装置１Ａは、振動ミラー３−３の下側のベース基板２Ａ側のみ、その断面形状にダンピング効果をもたせるように、山形の傾斜をもたせた。これに対し、図７に示す光走査装置１Ｃでは、マイクロミラー００１の構成は同じであり、図５に示した光走査装置１Ａにおけるベース基板２Ａに代えてベース基板２Ｂを設けた。それ以外は図５に示した構成と同じであり、共通の部材については同じ符号を付し、可能な限り説明は省略する。
【００７０】
図７に示した本例のベース基板２Ｂの特徴的な形状は、捩り梁３−２から該振動ミラー３−３両側の自由端までの間に該振動ミラー３−３からの距離が最も近い形状、つまり、凹部２−１内で紙面を貫く方向に同一形状の凸条部２Ｂ−９、２Ｂ−１０を形成した。
【００７１】
さらに、該振動ミラー３−３の長手方向両側の自由端側に該振動ミラーからの距離が最も離れた形状を形成した。この形状部分を図７において符号２Ｂ−１１、２Ｂ−１２で示す。符号２Ｂ−１１、２Ｂ−１２で示した形状部分は、例えば、該当部分の凹部２−１におけるベース基板２Ｂの肉厚を、上記自由端側に進むにつれて次第に薄くすることで形成することができる。
【００７２】
振動ミラーを軸支する捩り梁と両側の自由端の間が振動ミラーからの距離が最も近く、両側の自由端側が振動ミラーから最も離れた断面形状にしたことにより、振動ミラーの両側の自由端側の部分ではダンピング効果を減じ、かつ、捩り梁と両側の自由端の間の部位（この部位は、図３におけるＳ字形の変形量が最も大きい部位に相当する。）でのダンピング効果を利用する。こうして、捩り梁３−２と両側の自由端の間がダンピング効果が大きく、自由端側は小さくすることにより、ミラーの動的変形をより効果的に減少させることができる。つまり、振動ミラーの部位に応じて、ダンピング効果を減じさせる箇所とダンピング効果を強化する箇所を積極的につくり、効果的に振動ミラーの変形を減少させる。
【００７３】
１．１ｄ  （第４例）請求項１、３
図８にその例を示す。本例の光走査装置１Ｄは、上からみた構成は図４に示した光走査装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃと共通であるが、Ａ−Ａ’断面構造が図８に示すようになっている。本例は、図７における光走査装置１Ｃの変形例であり、図７における透明基板５Ａに代えて透明基板５Ｃを設けた。マイクロミラー００１をはじめ、他の構成は図７におけると同じであり、共通の部材については同じ符号を付し、可能な限り説明は省略する。
【００７４】
つまり、ベース基板２Ｂの他に、透明基板５Ｃについても、捩り梁３−２から該振動ミラー３−３両側の自由端までの間に該振動ミラー３−３からの距離が最も近い形状、つまり、開口４−１内で紙面を貫く方向に同一形状の凸条部５Ｃ−９、５Ｃ−１０を形成した。
【００７５】
さらに、該振動ミラー３−３の長手方向両側の自由端側に該振動ミラー３−３からの距離が最も離れた形状を有することとした。この形状部分を図８において符号５Ｃ−１１、５Ｃ−１２で示す。符号５Ｃ−１１、５Ｃ−１２で示した形状部分は、例えば、該当部分の開口４−１に対応する透明基板５Ｃの肉厚を、前記自由端側に進むにつれて次第に薄くすることで形成する。
【００７６】
本例では、ベース基板２Ｂだけでなく、透明基板５Ｃについても形状に特殊性を与えたので、捩り梁と両側の自由端の間がダンピング効果大きく、自由端側は小さくする作用が大きい。振動ミラーの部位に応じて、ダンピング効果を減じさせる箇所とダンピング効果を強化する箇所を上下の基板において積極的につくり、効果的に振動ミラーの変形を減少させる。
【００７７】
１．１ｅ  （第５例）請求項１〜４
図９にその例を示す。本例は、ベース基板の形状を変えた例であり、前記図７で説明した構成の変形例であり、図９に示したように、パッケージ部材の断面形状が連続的に（なだらかに）変化している点に特徴がある。本例の光走査装置１Ｃ’を上からみた構成は図４に示した光走査装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃと共通であるが、図４におけるＡ−Ａ’矢視断面の構成は図９に示すようになっており、前記図７との関係ではベース基板２Ｂに代えてベース基板２Ｂ’を用いている。これ以外の構成は図７の例と同じである。
【００７８】
マイクロミラー００１をはじめ、他の構成は図７におけると同じであり、共通部材については、図７におけると同じ符号を付し説明は可能な限り省略する。図９において、ベース基板２Ｂ’の特徴は、振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２と両側の自由端の間が振動ミラー３−３に最も近く、両側の自由端側が最も離れた断面形状を形成し、振動ミラーからの距離が最も近い形状から最も離れた形状へと連続的（直線的或いは曲線的）に変化する形状としている。
【００７９】
本例では、図７の例における凸条部２Ｂ−９、２Ｂ−１０に対応する部分がなだらかな山状をした凸条部２Ｂ’−９、２Ｂ’−１０を構成している。これらの凸条部２Ｂ’−９、２Ｂ’−１０の山裾部であって振動ミラー３−３の両側自由端側に向かう部位について振動ミラー３−３から次第に離れる形状になっており、連続的な形状変化となるようにしてある。振動ミラー３−３から最も離れた部位の形状部分を符号２Ｂ’−１１、２Ｂ’−１２で示す。
【００８０】
図３において、振動ミラーはＳ字状になだらかに変形しているので、これを補正するためのパッケージ部材の形状もなだらかな形状とすることで、流体によるそのダンピング効果がなだらかな形状に沿って連続的に作用する為に、動的変形の低減に対してより効果的である。このような連続的な形状の作製方法としては、連続形状部のみ樹脂モールド等で別途作製し、ベース基板に接合しても良い。
【００８１】
１．１ｆ  （第６例）請求項１〜４
図１０にその例を示す。本例は、ベース基板及び透明基板に形成されるダンピング効果を補正するための形状の他の例である。本例の光走査装置１Ｄ’は、上からみた構成は図４に示した光走査装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｃ’、１Ｄと共通であるが、Ａ−Ａ’断面構造が図１０に示すようになっている。本例は、図９における光走査装置１Ｃ’の変形例であり、図９における光走査装置１Ｃ’において、透明基板５Ａに代えて透明基板５Ｃ’を設けた。マイクロミラー００１をはじめ、他の構成は図９におけると同じであり、共通の部材については同じ符号を付し、可能な限り説明は省略する。
【００８２】
つまり、ベース基板２Ｂ’の他に、透明基板５Ｃ’についても、振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２と両側の自由端の間が振動ミラー３−３に最も近く、両側の自由端側が最も離れた断面形状を形成し、振動ミラー３−３からの距離が最も近い形状から最も離れた形状へと連続的（直線的或いは曲線的）に変化する形状としている。
【００８３】
本例では、図９の例における凸条部２Ｂ’−９、凸条部２Ｂ’−１０に対応する部分がなだらかな山形をした凸条部５Ｃ’−９、凸条部５Ｃ’−１０を構成している。これらの凸条部５Ｃ’−９、凸条部５Ｃ’−１０の山裾部であって振動ミラー３−３の両側自由端側に向かうに従い、振動ミラー３−３から次第に離れる形状になっており、連続的に形状が変化するようにしてある。振動ミラー３−３から最も離れた部位の形状部分を符号５Ｃ’−１１、５Ｃ’−１２で示す。
【００８４】
このように、連続的に（なだらかに）変化する形状で振動ミラーを上下から挟むように構成することにより、流体によるそのダンピング効果が振動ミラー面に沿って連続的にかつ、十分に作用し、振動ミラー動的変形の低減に対してより効果的である。
【００８５】
振動ミラーに対する動的変形の低減に対して振動ミラー面に対し連続的な変形防止の力が振動ミラーに対向している上下の基板（透明基板５Ｃ’、ベース基板２Ｂ’）の各なだらかな山形の凸条部により作用してより効果的な補正が可能である。このような連続的な形状の作製方法としては、連続形状部のみ樹脂モールド等で別途作製し、ベース基板に接合しても良い。
【００８６】
１．１ｇ  （第７例）請求項５〜７、１３、１４
図１１、図１２にその例を示す。本例は、これまで説明した各光走査装置において▲１▼パッケージ部材が振動ミラーの捩り回転方向に該振動ミラーからの距離が一定ではない断面形状とした構成と共に適用することで振動ミラーの変形低減効果を得ることができることはもちろんであるが（請求項５〜７）、▲２▼パッケージ部材が振動ミラーの捩り回転方向に該振動ミラーからの距離が一定の断面形状とした構成（請求項１３〜１４）においても適用することにより振動ミラーの変形低減効果を得ることができる。
【００８７】
本例は、振動ミラー３−３に貫通穴を形成したものである。これにより、振動ミラー３−３が捩り回転する時に受ける粘性抵抗力を効果的に低減することができる。
【００８８】
例えば、図４乃至図１０におけるマイクロミラー００１、より詳細には、振動ミラー３−３に、光ビーム径よりも小さい貫通穴３−１５を形成していることである。図１１は、これまで説明した光走査装置の中、マイクロミラーに相当する部分を取り出して示した平面図であり、図１２は同図のＡ―Ａ’矢視断面図である。
【００８９】
図１１、図１２において、ここでは、上記▲１▼、▲２▼の２ケースを一緒に説明するため、特徴部分の構成である、これまでの説明で出てきたマイクロミラーの部分だけを取り出してこれを符号００１’とし、また、振動ミラーについては符号３−３’を付している。
【００９０】
振動ミラーに貫通穴３−１５が形成されている他は、本例にかかるマイクロミラー００１’の基本的な構成は、前記図４乃至図１０に示したマイクロミラー００１と同じである。よって、その構成部分についても共通部分を含み、共通の部材について、これまでと同じ符号で示して説明は省略する。
【００９１】
図１１、図１２において、第１基板３Ａは、振動ミラー３−３’に貫通穴３−１５が形成されている他は、これまでの説明における第１基板３と全く同じ構成であり、その詳細構成部分について、これまでの第１基板３におけるものと同じ符号を付してある。
【００９２】
振動ミラー３−３に形成する貫通穴３−１５はその数を問わず、一定の効果はあるが、本例では、複数形成しており、しかも該振動ミラー３−３を軸支する捩り梁３−２から両側の自由端に向かって、次第に単位面積当たりの貫通穴数が多くなる傾向、つまり、形成密度が高く、密になるように形成している。
【００９３】
振動ミラー３−３が捩り回転する時に受ける粘性抵抗力による変形は図３に示したように、捩り支点からの距離が離れた両端部に至る程大きい傾向があるので、貫通穴の形成密度もこの傾向に合わせることで、効果的な変形低減が行われる。
【００９４】
ここで、貫通穴３−１５の穴径は、入射する光ビームを回収できるように、該光ビームの径よりも小さくしている。
【００９５】
このように、振動ミラーに形成した貫通穴３−１５は、それ自体で粘性抵抗力を効果的に低減することから、上記第１例〜第５例のように、パッケージ部材の形状に特徴を持たせた構成と組み合わせて実施する場合（上記▲１▼のケース）に限らず、パッケージ部材の形状が従来通りの構成の光走査装置（上記▲２▼のケース）についても実施することで、簡易な構成で実施による利益を得ることができる。
【００９６】
１．１ｈ  （第８例）請求項８
その例を図１３、図１４に示す。本例は、図４乃至図１２等で説明したパッケージ部材の１つである、振動ミラーの上側に対向配置された基板に対して適用可能である。図１３は、図４において捩り梁３−２と平行に該捩り梁３−２の中心を通る矢視Ｂ−Ｂ’を切断ラインとする断面図である。
【００９７】
図１３において、振動ミラー３−３のミラー面３−１０に対向するパッケージ部材である基板５Ｄは、その下面が平坦であり、その中央部には捩り梁３−２と直交する方向（紙面を貫く方向）にわたり、光ビームの透過が可能なスリット窓５Ｄ−１が形成されている。ここで、スリット窓といっても、基板５Ｄに実際に外界と連通する開口が形成されているわけではなく、光ビームだけが通過できる光学的なスリットとすることで、振動ミラーを密閉空間に保持している。
【００９８】
本例では、基板５Ｄの裏面であって、後述する対向ミラー０１４と対向ミラー０１４’との間に位置し、かつ、該基板５Ｄの上面と平行な略矩形の領域をスリット窓５Ｄ−１としている。
【００９９】
基板５Ｄは下面には、このスリット窓５Ｄ−１を介して導かれた光ビームを振動ミラー３−３との間で往復反射してから射出するように、スリット窓５Ｄ−１を間にして傾斜面に反射層を付して形成した第１対向ミラー０１４、第２対向ミラー０１４’を設けている。
【０１００】
基板５Ｄ全体を透明部材で製作し、第１対向ミラー０１４、第２対向ミラー０１４’に相当する傾斜面に反射材を塗布することにより、結果的に上記のようなスリット窓５Ｄ−１が形成される。
【０１０１】
図１４に拡大して示すように、下向きの矢印で示す入射ビームは、ミラー面３−１０と第１、第２対向ミラー０１４、０１４’間で反射を繰り返す光路をたどり、上向きの矢印で示す射出ビーム光走査装置より射出されるが、この反射を繰り返す毎に、入射ビームの振れ角に対する射出光の振れ角を増大させることができ、走査角を振動ミラーによるものだけの走査角よりもはるかに増大させることができる。
【０１０２】
このように第１、第２対向ミラー０１４、０１４’を設け、当該光走査装置に入射してくる光ビームを振動ミラーと第１、第２対向ミラー間で往復反射させる構造としているので、光ビームの走査角をより増大させることができる。
【０１０３】
振動ミラーは、そのものの振れ角を大きくすることで、走査角を大きくすることができるのであるが、ダンピング効果による変形量も増大する。本例の利用形態として、ダンピング効果による変形量をある程度抑えることができる範囲まで、走査角を減じつつ、かつ、これまで説明したパッケージ部材の形状にかかる本発明を組み合わせることで、振動ミラーの変形を一層小さくして、所望の走査角を得ることができる。
【０１０４】
１．１ｉ  （第９例）請求項９〜１２
これまで説明した第１例〜第８例の光走査装置において、振動ミラー３−３の上方に設けられているパッケージ部材としての透明基板が無い構成、つまり、外界と連通した単純な構成とし、大気中で振動ミラー３−３を動作させる構成とすることもできる。このように、透明基板が無い状態、つまり、振動ミラーを大気中で使用する場合でもベース基板について前記第１例〜第８例に準じた構成とすることにより、ミラーの動的変形に対して効果的である。
【０１０５】
しかしながら、振動ミラーの環境からの悪影響を排除するためには、パッケージ部材にて振動ミラーを密閉封止した構造とすることが好ましい。密閉封止された構造とすれば、外部の気流による粘性抵抗の変動が無いので、それに起因する共振周波数のズレやミラーの変形等が無いので、安定したミラーの動作特性が得られる。また、その他の外部環境（温度、湿度、ごみ等）に対しても、安定したミラーの動作特性が得られる。
【０１０６】
振動ミラー３−３を囲むことで振動ミラーの揺動空間を形成するパッケージ部材の、振動ミラー３−３を収めた室（これまでの例で透明基板、ベース基板などで囲まれた室）は、図４乃至図１３等の各図で示したように、光走査装置本体内にて気密室を構成するようにしてもよいが、他の例として、各図においてパッケージ部材により形成される振動ミラーを収めた気密室を、別に設けた気密室と連通して気密が保持される構成とすることもできる。
【０１０７】
その一例としては、例えば、複数の光走査装置を用いる場合、任意の光走査装置において振動ミラーを収めた気密室と、他の光走査装置における振動ミラーを収めた気密室とを連通した構成にすることが考えられる。
【０１０８】
かかる構成により、任意の一つの気密室の圧力や、後述する不活性ガス封入時の条件を整えることで、各室も同じ条件にしやすくなり、調整が簡単であるという利益を得る。
【０１０９】
上記振動ミラー３−３を収めた室における密閉封止空間は不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２、ＳＦ６等）で封入されていることが望ましい。不活性ガスで封入することにより、腐食や酸化等の無い安定な状態に保つことができる。また、振動ミラーの駆動力として本例のように静電引力を用いる場合、電極間で発生する放電に対して耐性を上げることができる。
【０１１０】
［２］  画像形成装置
本例は、請求項１５に対応する。
【０１１１】
以下では、これまでに説明した構成の光走査装置（振動ミラーモジュール）およびこれに走査用レンズなどの光学系を組み合わせた光走査手段、該光走査手段を搭載した画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの構成について説明する。
【０１１２】
２．１  光走査手段を構成する光走査装置
図１５は、前記した各例の光走査装置のうち、第１基板３、第２基板４と、これらに、パッケージ部材を構成する上部基板として、図１３、図１４で説明した基板５Ｄ、パッケージ部材を構成するベース基板として図７、図８に例示したベース基板２Ｂを組み合わせて構成した光走査装置であり、ここでは振動ミラーモジュール１３０として説明する。部材の組み合わせが異なるだけで、その構成の詳細については既に述べた内容と共通である。
【０１１３】
図１５において、振動ミラーを構成する基板は、２枚のＳｉ基板である第１基板３、第２基板４を酸化膜等の絶縁膜を介して接合して構成されている。第１基板３は、厚さ６０μｍのＳｉ基板からなり、可動ミラーとしての振動ミラー３−３および同一直線上で軸支する捩り梁３−２を、エッチングにより形成している。つまり、第１基板３から、該振動ミラー３−３および捩り梁３−２の部分が残るように、その周囲を第１基板から抜き取ることで形成している。第１基板３のうち、振動ミラー３−３および捩り梁３−２を除く部分を以下では、固定枠と称し、符号３−１６で示している。
【０１１４】
振動ミラー３−３は捩り梁３−２に対して対称に形成され両端の縁部および対向する固定枠３−１６の内辺には数μｍのギャップを有して振動ミラー３−３側の櫛歯状の凹凸（可動電極３−４、３−５）と互い違いに噛み合うよう櫛歯状の凹凸による固定電極３−６、３−７を形成している。
【０１１５】
振動ミラー３−３の表面における反射面の形成にいくつかの方法があり、ここでは、Ａｕ等の金属被膜が蒸着されて反射面がつくられ、図１６、図１７に示すように各基板を絶縁層を介して接合した状態で島状に分離することで基板そのものを個別に電極として形成している。
【０１１６】
図１６において、振動ミラー両端の凹凸部を第１、第２可動電極３−４、３−５（説明では便宜上分けているが同電位）、これら第１、第２可動電極３−４、３−５に対向する固定枠３−１６の凹凸部を第１、第２固定電極３−６、３−７となす。
【０１１７】
また、図１５、図１７において、第２の基板４は厚さ１４０μｍのＳｉ基板からなり、エッチングにより中央部を所定の形状部分を残して繰り抜いた構成とし、上記固定枠３−１６に形成した凹凸部と重なり合う内辺には外郭が一致するように櫛歯状に凹凸を形成することで、前記第１、第２固定電極３−６、３−７と同様に第３、第４固定電極４−４、４−５となし、振動ミラー３−３の揺動に沿って第１、第２可動電極３−４、３−５が噛み合うように通過する。
【０１１８】
本例では、第１、第２固定電極３−６、３−７には同位相の電圧パルスを印加し、第３固定電極４−４には第１、第２固定電極３−６、３−７に印加する電圧パルスよりも進んだ位相の電圧パルス、第４の固定電極４−５には第１、第２固定電極３−６、３−７に印加する電圧パルスよりも遅れた位相の電圧パルスが印加される。
【０１１９】
図１８には振動ミラーの振れ角に対応して各電極間に発生する静電トルクの様子を示す。図１９に電極部の断面を示す。図中、下向きの矢印で示すように左回り方向の静電トルクＴを正としている。
【０１２０】
▲１▼振動ミラー３−３は初期状態では水平であるが、第３固定電極４−４に電圧を印加すると対向する第１可動電極３−４との間で負の方向での静電力を生じ、捩り梁３−２をねじって回転され、捩り梁３−２の戻り力と釣り合う振れ角まで傾く。
【０１２１】
▲２▼上記第３固定電極４−４の電圧が解除されると捩り梁３−２の戻り力で振動ミラー３−３は水平に戻るが、水平に戻る直前に第１、第２固定電極３−６、３−７に電圧を印加することによって正の方向での静電力を生じ、水平に戻る。
【０１２２】
▲３▼引き続き、第４の固定電極４−５に電圧を印加することによってさらに正の方向での静電トルクを増し、捩り梁３−２をねじって回転され、捩り梁３−２の戻り力と釣り合う振れ角まで傾く。
【０１２３】
▲４▼第４の固定電極４−５の電圧を解除すると、捩り梁３−２の戻り力で振動ミラー３−３は水平に戻るが、水平に戻る直前に第１、第２固定電極３−６、３−７に電圧を印加することによって負の方向での静電力を生じ、水平に戻る。
【０１２４】
▲５▼第３固定電極４−４に電圧を印加すると対向する第１可動電極３−４との間で負の方向での静電力を生じ、捩り梁３−２をねじって回転される。
【０１２５】
上記のように、電極の切り換えを繰り返し行うことで、振動ミラー３−３をその両端の可動電極が対向する第１、第２固定電極を抜ける振れ角、実施例では約２°が確保されるように往復振動させる。
【０１２６】
ここで、振動ミラー３−３の慣性モーメント、捩り梁３−２の幅と長さを、走査する所望の駆動周波数に合わせ、捩り梁３−２を回転軸とした１次共振モードの帯域にかかるよう設計することによって、励振されて著しく振幅が拡大され、振動ミラー３−３両端の第１、第２可動電極３−４、３−５が対向する第３、第４固定電極４−４、４−５を抜ける振れ角まで拡大させることができる。
【０１２７】
これによって、第３、第４固定電極４−４、４−５を抜けた振れ角でも水平に戻す方向、この場合には、第３固定電極４−４第１可動電極３−４を引くように、つまり、振動ミラー３−３に正の方向での静電力を生じさせるので、静電トルクの働く振れ角範囲を拡大でき共振周波数を外れた駆動周波数においても大きな振れ角が維持できる。
【０１２８】
図２０には駆動周波数に対する振れ角の特性を示すが、駆動周波数を共振周波数に一致させれば、最も振れ角が大きくとれるが、共振周波数付近においては急峻に振れ角が変化する特性を有する。
【０１２９】
従って、初期的には振動ミラーの駆動制御部において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数に合うよう設定することができるが、温度変化等で共振周波数が変動した際には振れ角が激減してしまうことで経時的な安定性に乏しいという欠点がある。
【０１３０】
また、後述する実施例のように複数の振動ミラーを有する場合には、各々に固有の共振振動数がばらつくため、共通の駆動周波数で駆動できないという問題がある。
【０１３１】
そこで、実施例では、駆動周波数を振動ミラーと捩り梁からなる振動部固有の共振周波数近傍で、比較的振れ角変化の少ない、共振周波数から高めに外れた周波数帯域に設定しており、共振周波数２ｋＨｚに対し駆動周波数は２．５ｋＨｚとし、振れ角は印加電圧のゲイン調整により±５°に合わせている。
【０１３２】
この際、振動ミラーの加工誤差による共振振動数のばらつき、実施例では３００Ｈｚ、温度による共振周波数の変動、実施例では３Ｈｚ、があっても駆動周波数がいずれの共振周波数にもかからないような周波数帯域、共振周波数２ｋＨｚであれば２．３０３Ｈｚ以上、または１．６９７Ｈｚ以下に設定することが望ましい。
【０１３３】
いま、振動ミラーの寸法を、縦２ａ、横２ｂ、厚さｄ、捩り梁の長さをＬ、幅ｃとするとＳｉの密度ρ、材料定数Ｇを用いて、
慣性モーメントＩ＝（４ａｂρｄ／３）・ａ＾２
バネ定数Ｋ＝（Ｇ／２Ｌ）・｛ｃｄ（ｃ＾２＋ｄ＾２）／１２｝
となり、共振振動数ｆは、
ｆ＝（１／２π）・（Ｋ／Ｉ）＾１／２  ＝（１／２π）・｛Ｇｃｄ（ｃ＾２＋ｄ＾２）／２４ＬＩ｝＾１／２
ここで、梁の長さＬと振れ角θは比例関係にあるため
θ＝Ａ／Ｉ  ｆ＾２  、Ａは定数
で表され、振れ角θは慣性モーメントＩに反比例し、共振振動数ｆを高めるには慣性モーメントを低減しないと振れ角θが小さくなってしまう。
そこで、実施例では振動ミラー反射面の裏側の基板厚ｄを格子状に残し、それ以外をｄ／１０以下の厚さまでエッチングにより肉抜きすることで、慣性モーメントを約１／５に低減している。
これらの慣性モーメントに利くパラメータ、ねじり梁の寸法誤差等が共振周波数のばらつきを発生させる要因となる。
一方、空気の誘電率ε、電極長さＨ、印加電圧Ｖ、電極間距離δとすると
電極間の静電力Ｆ＝εＨＶ＾２／２δ
となり、振れ角θ＝Ｂ・Ｆ／Ｉ  、Ｂは定数とも表され、電極長さＨが長いほど振れ角θが大きくなり、櫛歯状とすることで櫛歯数ｎに対して２ｎ倍の駆動トルクを得ている。
このように外周長をできるだけ長くして電極長をかせぐことで、低電圧でより大きい静電トルクが得られるように配慮している。
【０１３４】
ところで、振動ミラーの速度υ、面積Ｅに対して、空気の密度ηとすると
空気の粘性抵抗Ｐ＝Ｃ・ηυ＾２・Ｅ＾３  、Ｃは定数
が振動ミラーの回転に対向して働く。
【０１３５】
本例では、第１、第２基板３、４が接合されてなる振動ミラー基板（マイクロミラー１０１）を、中央部に凹状に振動ミラーの揺動空間を形成し、リード端子を備えたベース基板２Ｂ上に、反射面を上側に向け、ベース基板２Ｂの外縁に形成された一対のＶ溝（２Ｂ−１、２Ｂ−２）を結ぶ直線上にねじり梁３−２を合わせて、第１基板３の下面を基準にして装着し、また、第２基板４の上面にキャップ状に成形されたカバーである基板５Ｄを接合して振動ミラー２０２の揺動空間が密封されるようにしており、揺動空間には不活性ガスを封入し、気密封止を行なっている。気圧は、駆動電圧等も考慮し、０．１〜１０ｔｏｒｒ程度の範囲で適切に調整する。光ビームは、カバーに形成されたスリット窓５Ｄ−１を通じて入出射される。
図１５において、基板５Ｄの内側には、振動ミラー３−３と対向して対向ミラー０１４、０１４’が、捩り梁３−２と直交する方向に一体的に形成されている。２枚の対向ミラー０１４、０１４’はスリット窓５Ｄ−１を挟んで屋根状に１４４．７°の角度をなすよう基板面より各々９°、および２６．３°傾けた傾斜面に、金属被膜を蒸着して対の反射面として配備した構成となす。スリット窓５Ｄ−１の部分には上記の金属被膜が無い。よって、光ビームをスリット窓５Ｄ−１を通り抜けることができる。
【０１３６】
基板５Ｄ−１の底面は振動ミラー面３−１０と平行に形成され、第２基板４の枠部上面に当接して接合されるが、この際、第２基板４には対向ミラーを位置決めするための指標４−８が両サイドにエッチングによって描かれ、これに対向ミラー０１４、０１４’のエッジを合わせるように基板上でアライメントしており、主走査方向に対向ミラー０１４、０１４’の方向を正確に合わせることができる。
【０１３７】
２．２    光走査手段
図２１は、光走査装置に走査光学系を含めた光走査手段の副走査断面図、図２２は光走査手段の分解斜視図、図２３は光学素子の配置を示す。図２１〜図２３において、光源である半導体レーザ１０１は、フレーム部材１０２に立設された壁に配備された段付きの貫通穴１０３に反対側からステム外周を基準に圧入され、段差部に鍔面を突き当てて光軸方向を位置決めする。Ｕ字状の凹部１０５にはＵＶ接着剤を介してカップリングレンズ１１０の光軸が半導体レーザ１０１からの射出軸と合うように、また、射出光束が平行光束となるように発光点との光軸方向の位置決めを行い、凹部とカップリングレンズ１１０との隙間のＵＶ接着剤を硬化させて固定する。
【０１３８】
本例の場合、３つの光源部を有するが、全て同一構成である。
カップリングレンズ１１０より射出した光ビームは、一対の取付斜面１０９に接合配備され副走査方向に負の曲率を有するシリンダミラー１３６に入射され、副走査方向において振動ミラー面で集束する集束光束として振動ミラーモジュール（光走査装置）１３０のスリット窓５Ｄ−１から入射される。
【０１３９】
振動ミラーモジュール１３０は、ねじり梁３−２の方向が光軸方向に合うように、フレーム底面側に設けられた段付きの角穴１０４の裏側よりベース基板２Ｂの外縁を基準に位置決めされ、段差部に鍔面を突き当てて振動ミラー面の位置を合わせ、本例の場合、均等間隔に３つの振動ミラーモジュール１３０が単一のフレーム部材１０２により位置決めされる。
【０１４０】
各振動ミラーモジュール１３０はプリント基板１１２に、ベース基板２Ｂの底面から突出したリード端子を各々スルーホールに挿入して半田付けし、フレーム部材１０２の下側開口をふさぐように基板上面を当接して固定すると同時に、回路接続がなされる。
【０１４１】
プリント基板１１２には半導体レーザの駆動回路、振動ミラーの駆動回路を構成する電子部品、および同期検知センサ１１３が実装されており、外部回路との配線が一括してなされる。
【０１４２】
一端をプリント基板１１２に結線されたケーブル１１５は半導体レーザ１０１のリード端子と接続されている。
【０１４３】
図２１は光走査手段の副走査断面を示す。半導体レーザ１０１から射出した光ビームはカップリングレンズ１１０、シリンダミラー１３６を介して、振動ミラー３−３に対し捩り梁を含む副走査断面内（副走査断面については図２３参照）で法線に対して副走査方向に約２０°傾けてスリット窓５Ｄ−１より入射され、図１４で説明したように、ミラー面３−１０に入射した光ビームは反射されて第１の対向ミラー０１４に至り、ここで反射されて振動ミラー３−３に戻され、さらに反射した光ビームはスリット窓５Ｄ−１を超えて第２の対向ミラー０１４’に入射され、振動ミラー３−３との間で３往復しながら反射位置を副走査方向に移動させ、合計５回の振動ミラーでの反射により再度、スリット窓５Ｄ−１から射出される。
【０１４４】
本例ではこのように複数回反射を繰り返すことで、振動ミラーの振れ角が小さくても大きな走査角が得られるようにし、光路長を短縮している。いま、振動ミラーでの総反射回数Ｎ、振れ角αとすると、走査角θは２Ｎαで表せる。
【０１４５】
本例では、Ｎ＝５、α＝５°であるから最大走査角は５０°となり、その内３５°を画像記録領域としている。  共振を利用することで印加電圧は微小で済み発熱も少ないが、上式から明らかなように記録速度、つまり共振周波数、が速くなるに従って捩り梁のばね定数Ｋを高める必要があり振れ角がとれなくなってしまう。そこで、上記したように対向ミラー０１４、０１４’を設けることで走査角を拡大し、記録速度によらず必要十分な走査角が得られるようにしている。
【０１４６】
また、屋根状に対向して反射面を構成し、振動ミラーへの副走査方向での入射角度が繰り返し反射毎に正負、言いかえれば、反射に伴う進行方向が右向き、左向き、に振り分けるようにすることで、斜入射に伴う被走査面での走査線の曲がりを抑え、直線性を維持するとともに、光軸と直交する面内での光束の回転が射出時にはもとの姿勢に戻るようにして結像性能の劣化がおきないよう配慮している。
【０１４７】
図２２において、ピンフォトダイオードによる同期検知センサ１１３は、隣接する振動ミラーモジュール１３０で共用する中間位置と両端位置に配置され、各光走査モジュール１３０の走査係止側と走査終端側とで光ビームが検出できるように計４箇所に実装されている。第２の走査レンズ１１７の射出面側には各レンズの走査領域間にＶ字状の高輝アルミ薄板を貼り付けるミラー受け部１２８がハウジング１０６に形成され、高輝アルミ薄板によって反射した光ビームが走査領域間に形成された開口部１２９およびフレーム部材１０２の矩形穴１５０を通って各々の同期検知センサ１１３へ導かれるように、隣接する光走査手段の走査開始側と走査終端側に対応した反射面が向かい合って配置されている。
【０１４８】
図２１において、フレーム部材１０２は、ある程度剛性が確保できるガラス繊維強化樹脂やアルミダイキャスト等からなり、両端部には画像形成装置本体の構造体に取付けるためのフランジ部１３１、１３３が形成され、一方、フランジ部１３１には基準穴を備えその内径に固定ネジ１３２の軸部を嵌合させ、もう一方のフランジ部１３３には長穴を備え固定ネジ１３２を貫通して各々バネ座金１３４を介して感光体に対向させて固定する。
【０１４９】
この際、基準穴を回転軸としたガタ分で被走査面（感光体）において各振動ミラーモジュール１３０のいずれかで走査された走査線が被走査面の移動方向ｙと直交する方向ｘに平行となるよう調節される（図２３参照）。
【０１５０】
フレーム部材１０２の上面は角穴１０４の裏側に設けられた各振動ミラーモジュール１３０のミラー法線方向の突き当て面と平行な面となし、走査レンズを収納するハウジング１０６の底面より突出した２本の突起１３５をフレーム部材１０２の係合穴に挿入して同面上での位置決めを行い、４隅をネジ止めして配備される。実施例では、ネジ１３７はフレーム部材の貫通穴を介してプリント基板１１２に螺合され、フレーム部材を挟むようにこれら３つの部材を一体的に結合され、この後に上記半田付けがなされる。
【０１５１】
ハウジング１０６には結像手段を構成する第１の走査レンズ１１６、第２の走査レンズ１１７が主走査方向に配列され、各々の走査領域がわずかに重なるように位置決めされて一体的に保持される。
【０１５２】
第１の走査レンズ１１６は副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位置決めを行う突起１２０、および両端を係合して光軸方向の位置決めを行う平押面１１９を入射面側、出射面側各々に備え、ハウジング１０６に一体形成された溝１２２に突起１２０を係合し、一対の切欠１２１の各々に各端の平押面１１９を挿入し波板バネ１４３で入射面側に押し付け同面内での姿勢を保持することで、光軸と直交する同一面に走査レンズ同士の相対的な配置を合わせ、副走査方向基準面をハウジング１０６から突出した一対の突起１４２の先端に突き当てることで、光軸と直交する面内での位置決めがなされて副走査方向の設置高さが決定され、カバー１３８と一体形成された板バネ１４１で押圧支持される。
【０１５３】
一方、第２の走査レンズ１１７は同様に副走査方向基準面の中央に突出され主走査方向の位置決めを行う突起１２３、両端に光軸方向の位置決めを行う平押面１４４を備え、ハウジングに一体形成された溝１２２に突起１２３を係合し、切欠１２１に平押面１４４を挿入し波板バネ１４３で出射面側に押し付け姿勢を保持するとともに、副走査方向基準面をハウジング１０６から突出した突起１４５および副走査方向に繰り出し自在な調節ネジ１４６の先端に突き当てて設置高さを位置決めし、カバー１３８と一体形成された板バネ１４１で押圧支持される。１４７はカバー１３８を固定するネジである。
【０１５４】
各走査は振動ミラー３−３が一旦、負の最大振れ角まで振れた状態を走査開始端として、水平な状態で画像中央を通過し、正の最大振れ角で走査終端となるように行われるが、振動ミラー３−３自体１００μｍ以下と薄い基板で作製されており、その過渡状態では、振動ミラーの回転軸に近い領域には捩り梁のねじり振動に対応して回転トルクが、また、回転軸から離れた外周領域にはそれと相反する方向に慣性トルクが働くため、振動ミラー３−３は図２４に示すように捩り梁３−２に直交する断面ではＳ字状に変形する。この変形量は、回転方向が逆転する瞬間、すなわち最大振れ角（±θ０）時をピークに水平な状態に戻るに従って減少し、それを超えるとＳ字状の変形が反転して増加していくというように面をうねらせるために、任意の振れ角においては、振幅（最大振れ角）によって異なる変形量「δ（θ０），  δ（θｓ）」となる。
【０１５５】
振動ミラー３−３は、図２４に示すように、走査角θ０に達するまでの往期間のうち、θｓ〜−θｓの期間（０＜θｓ＜θ）、同一方向の走査時のみ画像記録を行い、走査角−θ０から＋θ０の復期間には、画像記録は行わない。言い換えれば、駆動周波数の１周期毎に画像記録を行う。
【０１５６】
本発明適用前の例では、図２５に示すように、振動ミラーについて、最大振れ角５°（θ０＝５°）にＳ字変形の山と谷の差（ＰＶ）で、δ（θｓ）＝δ（５°）＝約０．５μｍのＳ字変形が発生し、被走査面上に集束するはずの主走査方向におけるビームスポットの結像位置が、図２５で示すように、走査開始側では被走査面を超えてΔＳ＝約５ｍｍ遠目に集束し、走査終端側では被走査面よりΔＳ’＝約５ｍｍ手前で集束してしまう。結像位置が被走査面から外れると被走査面におけるビームスポットが不均一となり、いわゆるピントずれとなって画像がぼけ、濃度が変化してしまう。
【０１５７】
そこで、本例では、ダンピング効果を利用し、ミラーの動的変形を低減することにより、上記問題点に対する対策としている。なお、本例では、３つの光走査装置を配列した例を示したが、配列数はいくつであっても同様である。
【０１５８】
２．３  画像形成装置の例
図２６は、図２１乃至図２３で説明したような、本発明の光走査装置（振動ミラーモジュール）に結像レンズ等走査光学系を付加して構成した光走査手段（符号５００で示した）を４つ用いた、タンデム方式のカラーレーザプリンタを画像形成装置の一例として説明する。
【０１５９】
光走査手段は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成用として構成されていて、これら符号５００−１、５００−２、５００−３、５００−４で示す光走査手段には、夫々感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４が対応している。
【０１６０】
光走査手段５００−１、５００−２、５００−３、５００−４により、感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４に１色ずつ画像形成されるようになっている。各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４の下方には、これら各感光体ドラムに対して共通に接触するようにして、転写ベルト５０１が配置されている。図２６に図示の例では、各光走査手段５００−１、５００−２、５００−３、５００−４を光ビームの射出方向が下向きとなるように配備している。
【０１６１】
転写ベルト５０１は、１つの駆動ローラＲ１と２つの支持ローラＲ２、Ｒ３により支持されている。各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４は、矢印で示す転写ベルト５０１の移動方向に沿って均等間隔でが配列されている。
【０１６２】
各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４のまわりには、これら感光体ドラムの順に、帯電器５０３−１、５０３−２、５０３−３、５０３−４および、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応したトナーで現像を行う現像装置５０２−１、５０２−２、５０２−３、５０２−４、さらに、転写された後の残トナーをブレードで掻き取り備蓄するクリーニング装置５０８−１、５０８−２、５０８−３、５０８−４が配置されている。
【０１６３】
各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４において、帯電器と現像装置との間の位置に、光走査手段からの走査用のレーザビームが照射されて、その光走査手段の受け持つ色の画像情報による静電像が形成される。
【０１６４】
ここで、転写ベルト５０１上の同じ位置に重ね画像を形成するため、各光走査手段５００−１、５００−２、５００−３、５００−４による潜像形成のためのレーザビームによる画像の書き出しのタイミングがずらされる。転写ベルト５０１端に形成されたレジストマークを検出するセンサ５０５は、このずらしの時期を設定するためのものである。
【０１６５】
こうして、各光走査手段５００−１、５００−２、５００−３、５００−４について、センサ５０５による検知信号をトリガとして所定タイミングだけずらしたタイミングで、レーザビームによる画像の書き出しが行われる。
【０１６６】
各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４に形成された静電潜像は、各感光体ドラムの回転方向下流側に位置する現像装置５０２−１、５０２−２、５０２−３、５０２−４において、トナー現像により可視像化され、各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４から転写ベルト５０１の同一画像領域に、順に転写され、重ねカラートナー画像が形成される。
【０１６７】
この重ねカラートナー画像は、給紙トレイ５０９から給紙コロ５０６          により送り出されてレジストローラ５１０の部位でタイミングを調整されてから送り出される用紙Ｓに、従動ローラＲ２と転写器が転写ベルトを間にして対向配置されている二次転写部で転写される。転写後の用紙Ｓは、搬送ベルト５１１により定着装置５１２に送られ、定着装置５１２を出たのち、排出ローラ５１３により排紙トレイ５１４に送り出される。
【０１６８】
転写ベルト５０１にトナー画像が転写されたのちの各感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４は、クリーニング装置５０８−１、５０８−２、５０８−３、５０８−４により残留トナーが除去されて、次の画像形成に備えられる。
【０１６９】
こうして、光走査装置を含む光走査手段によって静電像が形成される感光体（感光体ドラム５０４−１、５０４−２、５０４−３、５０４−４）と、静電像をトナーで顕像化する現像手段（現像装置５０２−１、５０２−２、５０２−３、５０２−４）と、顕像化されたトナー像を記録紙（用紙Ｓ）に転写する転写手段（転写器５１５、従動ローラＲ２）とを有する画像形成装置（レーザプリンタ）において、かかる光走査手段（５００−１、５００−２、５００−３、５００−４）を構成する光走査装置（振動ミラーモジュール１３０）を使用することで、振動ミラーの動的変形による画質の低下を低減することができる。特に、重ねカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、画質の向上を図ることができる。
【０１７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、パッケージ部材を、振動ミラーの捩り梁から両側の自由端に向かって、該振動ミラーからの距離が離れた断面形状にすることで、動的変形が大きい自由端側にかかるダンピング効果を減じてやることにより、動的変形を低減することができ、ミラー面の動的変形の小さい光走査装置を提供することができる。
【０１７１】
請求項２記載の発明では、振動ミラーの自由端側に対応するパッケージ部材が振動ミラーから最も離れた形状にすることにより、該自由端側のダンピング効果を減じることができる。
【０１７２】
請求項３記載の発明は、振動ミラーの部位に応じて、ダンピング効果を減じさせる箇所とダンピング効果を強化する箇所を積極的につくり、効果的に振動ミラーの変形を減少させる。
【０１７３】
請求項４記載の発明は、動的変形の低減に対して振動ミラー面に対し連続的な変形防止の力が作用してより効果的な補正が可能である。
【０１７４】
請求項５記載の発明は、振動ミラーが捩り回転する時の粘性抵抗力を低減できる。
【０１７５】
請求項６記載の発明では、振動ミラーが捩り回転する時に受ける粘性抵抗力を捩り支点からの距離が離れる程、効果的に低減できる。
【０１７６】
請求項７記載の発明では、入射する光ビームを回収できる。
【０１７７】
請求項８記載の発明では、光ビームの走査角をより増大させることができる。
【０１７８】
請求項９記載の発明は、密閉封止により外部環境を受けない、或いは受け難いので、外部環境に起因するミラー動作の不安定が解消される。
【０１７９】
請求項１０記載の発明は、振動ミラーを収めた室の条件を整え易い。
【０１８０】
請求項１１記載の発明では、腐食や酸化等の無い安定な状態に保つことができる。
【０１８１】
請求項１２記載の発明では、簡易な構成でダンピング効果を減じ得る。
【０１８２】
請求項１３、１４記載の発明では、簡易な構成で粘性抵抗力を効果的に低減できる。
【０１８３】
請求項１５記載の発明では、かつミラー面の動的変形の小さい光走査装置を用いるため高画質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動ミラーにおける共振周波数の個体ばらつきを例示した図である。
【図２】振動ミラーの封止気圧を変えた時の周波数特性の変化を例示した図である。
【図３】振動ミラーの動的変形（補正有・無時）の外形を模視的に示した概略図である。
【図４】光走査装置の平面図である。
【図５】光走査装置の断面図である。
【図６】光走査装置の断面図である。
【図７】光走査装置の断面図である。
【図８】光走査装置の断面図である。
【図９】光走査装置の断面図である。
【図１０】光走査装置の断面図である。
【図１１】光走査装置の平面図である。
【図１２】光走査装置の断面図である。
【図１３】光走査装置の断面図である。
【図１４】光走査装置の対向ミラー部における光ビームの反射経路を説明した図である。
【図１５】光走査装置の分解斜視図である。
【図１６】第１基板の平面図である。
【図１７】第２基板の平面図である。
【図１８】振動ミラーの振れ角と各固定電極による静電トルクとの関係を示した図である。
【図１９】電極部の断面図である。
【図２０】駆動周波数に対するミラーの振れ角特性の図である。
【図２１】光走査手段の副走査断面図である。
【図２２】光走査手段の分解斜視図である。
【図２３】光走査手段における光学素子の配置を説明した分解斜視図である。
【図２４】振動ミラーの変形の態様を模視的に示した図である。
【図２５】振動ミラー変形時における被走査面と結像位置との関係を模視的に示した図である。
【図２６】画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概略構成図である。
【符号の説明】
３−３  振動ミラー
２−８  断面形状
【図１】
2004341318.tif 000003
【図２】
2004341318.tif 000004
【図３】
2004341318.tif 000005
【図４】
2004341318.tif 000006
【図５】
2004341318.tif 000007
【図６】
2004341318.tif 000008
【図７】
2004341318.tif 000009
【図８】
2004341318.tif 000010
【図９】
2004341318.tif 000011
【図１０】
2004341318.tif 000012
【図１１】
2004341318.tif 000013
【図１２】
2004341318.tif 000014
【図１３】
2004341318.tif 000015
【図１４】
2004341318.tif 000016
【図１５】
2004341318.tif 000017
【図１６】
2004341318.tif 000018
【図１７】
2004341318.tif 000019
【図１８】
2004341318.tif 000020
【図１９】
2004341318.tif 000021
【図２０】
2004341318.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2004341318.tif 000026
【図２５】
2004341318.tif 000027
【図２６】
2004341318.tif 000028