(57)【要約】【課題】環境温度が変化しても振れ角の変動を少なくする。【解決手段】第一の基板４２は、分離溝４９により、ミラー５０を有するミラー基板４４と第一固定電極５１と第一固定電極５２に分割され、第二の基板４３は、第一の基板４２と絶縁層４８を介して接合され、ミラー基板４４の揺動空間５９が形成されている。第二の基板４３は、分離溝４９により、２つの第二固定電極５３、５４に分割される。温度変化に関わらず一定な振れ角を最大振れ角θｍａｘと定義し、ミラー基板４４の幅を２Ｌ、厚さをＴ０、第一固定電極の厚さをＴ０とするとき、第二の基板４３の厚さＴが、以下の関係を満たすように設定する。Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２【選択図】        図６
2004239987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一直線上に設けた梁を捻り回転軸として往復振動するミラー基板を備え、光源からのビームを偏向走査する光走査装置であって、ミラー基板と、前記梁を介して前記ミラー基板を支持する第一の基板と、前記ミラー基板の両端面に可動電極を有し、それと対向して前記第一の基板に第一の固定電極を形成し、前記第一の基板と絶縁層を介して接合し、前記ミラー基板の揺動空間を有する第二の基板と、前記第二の基板上で、前記第一の固定電極と重なる位置に、２つに分割された第二の固定電極を設け、前記第二の基板の厚さＴは、前記ミラー基板の最大振れ角をθｍａｘ、幅を２Ｌ、厚さをＴ０とするとき、以下の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
【請求項２】
同一直線上に設けた梁を捻り回転軸として往復振動するミラー基板を備え、光源からのビームを偏向走査する光走査装置であって、ミラー基板と、前記梁を介して前記ミラー基板を支持する第一の基板と、前記ミラー基板の両端面に可動電極を有し、それと対向して前記第一の基板に第一の固定電極を形成し、前記第一の基板の両面に絶縁層を介して接合し、前記ミラー基板の揺動空間をそれぞれ有する第二、三の基板と、前記第二、三の基板上で、それぞれ前記第一の固定電極と重なる位置に、２つに分割された第二、三の固定電極を設け、前記第二、三の基板の厚さＴは、前記ミラー基板の最大振れ角をθｍａｘ、幅を２Ｌ、厚さをＴ０とするとき、以下の関係を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
【請求項３】
前記ミラー基板、第一、第二の基板を備えた光偏向素子、または前記ミラー基板、第一、第二、第三の基板を備えた光偏向素子は、透明で絶縁部材からなるカバー基板と絶縁部材からなるベース基板で封止されていることを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記ベース基板には、前記ミラー基板に設けられたミラーと対向する位置にミラーの振動検出用電極を設けていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記ベース基板と前記第二の基板または第三の基板は陽極接合により接合され、前記カバー基板は前記第一の基板または第二の基板と接着剤により接合されていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項６】
前記封止された内部の圧力は、大気圧より低い圧力に設定されているとを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項７】
前記封止された内部の圧力は、０．０１〜０．２（Ｔｏｒｒ）の範囲に設定されていることを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記絶縁部材からなるベース基板に貫通孔を設け、メッキ等により貫通電極を設けることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項９】
電子写真プロセスで光書き込みを行って画像を形成する画像形成装置であって、回動可能に保持されて形成画像を担持する画像担持体と、前記画像担持体上を光書き込みを行って潜像を形成する請求項１〜８のいずれかに一つに記載の光走査装置からなる潜像形成手段と、前記潜像形成手段の前記光走査装置によって形成された潜像を顕在化してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像手段で形成されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、被転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えた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光走査装置は、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）。
【０００４】
【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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１〜図５を参照して、従来の問題点を説明する。図１に示される光偏向素子において、環境温度が変化したとき、光偏向素子の共振周波数が変化し、そのために光偏向素子の振れ角が減少するという問題がある。
【０００６】
図１、２に示す、同一直線上に設けた２本の梁を回転軸として支持されたミラー基板４４と、ミラー基板４４に設けた可動電極４６と、可動電極４６に対向して設けた固定電極２０を有し、可動電極４６と固定電極２０との間の静電引力で、２本の梁４５をねじり回転軸としてミラー基板４４を往復振動させる光偏向素子において、
共振周波数は、近似的に以下の式で与えられる。
【０００７】
ｆ＝（１／２π）√（Ｋθ／Ｉ）      （１）
但しＫθ＝捻りバネ定数、
Ｋθ＝β・ｔ・ｃ＾３・Ｅ／Ｌ（１＋ｖ）
ｔ；バネ厚さ、Ｌ；長さ、ｃ；幅  ｖ；ポアッソン比
Ｉ＝ミラー慣性モーメント
Ｓｉの温度係数をΔｈｔとするとき、温度Ｔにおけるヤング率は、以下の式で与えられる。
【０００８】
ヤング率Ｅ＝Ｅ０（１−Δｈｔ＊Ｔ）      （２）
但しＥ０＝１．９ｅ＋１２（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）、
Δｈｔ＝７５ｅ−６／°ｃ
式（２）より、温度Ｔが高くなれば、ヤング率Ｅが小さくなることが分かる。これより、（１）において、温度Ｔが大きくなれば共振周波数は、小さくなることが分かる。
【０００９】
図３は、温度と共振周波数の関係の実測結果を示す。同図において、温度変化に応じて共振周波数が変化しているのが分かる。このような特性をもつ光偏向素子の振れ角を、環境温度を変化させて測定した結果が、図４である。図４において、温度変化と共に振れ角が変化しているのがわかる。
【００１０】
そこで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、このような共振周波数のばらつきを抑えるため、弾性変形部１３に電気抵抗素子６を設けて、電気抵抗素子６に通電することにより電気抵抗素子６が発熱し、弾性変形部１３の温度が変化し、これにより弾性変形部１３のバネ定数が変化し、振動の共振周波数を変化させる方法が提案されている（特開平９−１９７３３４号公報）。
【００１１】
弾性変形部１３に電気抵抗素子６を設けることにより、環境温度の変動による共振周波数の変動を抑えることも可能となる。
【００１２】
しかし、弾性変形部１３に電気抵抗素子６を設けるためのプロセスが複雑でありコストアップの原因となる。また電気抵抗素子６の温度制御回路３０が必要となり、同じくコストアップの要因となる。
本発明の目的は、従来例のような電気抵抗素子などによる温度制御を行うことなく、環境温度が変化しても振れ角の変動が少ない光偏向素子構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、同一直線上に設けた梁を捻り回転軸として往復振動するミラー基板を備え、光源からのビームを偏向走査する光走査装置であって、ミラー基板と、前記梁を介して前記ミラー基板を支持する第一の基板と、前記ミラー基板の両端面に可動電極を有し、それと対向して前記第一の基板に第一の固定電極を形成し、前記第一の基板と絶縁層を介して接合し、前記ミラー基板の揺動空間を有する第二の基板と、前記第二の基板上で、前記第一の固定電極と重なる位置に、２つに分割された第二の固定電極を設け、前記第二の基板の厚さＴは、前記ミラー基板の最大振れ角をθｍａｘ、幅を２Ｌ、厚さをＴ０とするとき、以下の関係を満足することを特徴としている。Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
請求項２記載の発明では、同一直線上に設けた梁を捻り回転軸として往復振動するミラー基板を備え、光源からのビームを偏向走査する光走査装置であって、ミラー基板と、前記梁を介して前記ミラー基板を支持する第一の基板と、前記ミラー基板の両端面に可動電極を有し、それと対向して前記第一の基板に第一の固定電極を形成し、前記第一の基板の両面に絶縁層を介して接合し、前記ミラー基板の揺動空間をそれぞれ有する第二、三の基板と、前記第二、三の基板上で、それぞれ前記第一の固定電極と重なる位置に、２つに分割された第二、三の固定電極を設け、前記第二、三の基板の厚さＴは、前記ミラー基板の最大振れ角をθｍａｘ、幅を２Ｌ、厚さをＴ０とするとき、以下の関係を満足することを特徴としている。Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
請求項３記載の発明では、前記ミラー基板、第一、第二の基板を備えた光偏向素子、または前記ミラー基板、第一、第二、第三の基板を備えた光偏向素子は、透明で絶縁部材からなるカバー基板と絶縁部材からなるベース基板で封止されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明では、前記ベース基板には、前記ミラー基板に設けられたミラーと対向する位置にミラーの振動検出用電極を設けていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発明では、前記ベース基板と前記第二の基板または第三の基板は陽極接合により接合され、前記カバー基板は前記第一の基板または第二の基板と接着剤により接合されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明では、前記封止された内部の圧力は、大気圧より低い圧力に設定されているとを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記封止された内部の圧力は、０．０１〜０．２（Ｔｏｒｒ）の範囲に設定されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発明では、前記絶縁部材からなるベース基板に貫通孔を設け、メッキ等により貫通電極を設けることを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発明では、電子写真プロセスで光書き込みを行って画像を形成する画像形成装置であって、回動可能に保持されて形成画像を担持する画像担持体と、前記画像担持体上を光書き込みを行って潜像を形成する請求項１〜８のいずれかに一つに記載の光走査装置からなる潜像形成手段と、前記潜像形成手段の前記光走査装置によって形成された潜像を顕在化してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像手段で形成されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、被転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
【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。
（実施例１）
図６は、本発明の実施例１の構成を示す。図７は、図６の断面図である。図６において、４２は第一の基板、４３は第二の基板である。第一の基板４２においては、エッチングによる加工により、ミラー基板４４の両側面に、捻りバネ４５，４５’が設けられている。また、ミラー基板４４の両端面に可動電極４６，４６’が設けられ、それと対向して第一の固定電極（Ａ），（Ｂ）を形成している。
【００２１】
第一の基板４２は、分離溝４９により、ミラー５０を有するミラー基板４４と第一固定電極（Ａ）５１と第一固定電極（Ｂ）５２に分割される。第二の基板４３が、第一の基板４２と絶縁層４８を介して接合され、ミラー基板４４の揺動空間５９が形成されている。
【００２２】
第二の基板４３は、分離溝４９により、２つの第二固定電極（Ａ）５３、（Ｂ）５４に分割される。
【００２３】
図４における温度変化に関わらず一定な振れ角を最大振れ角θｍａｘと定義し、ミラー基板幅を２Ｌ、厚さをＴ０、同じく第一固定電極の厚さをＴ０とするとき、第二の基板４３の厚さＴは、以下の関係を満足するように設定されている（図１０（ａ））。
【００２４】
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
図２８は、従来例に示す振れ角θと静電トルクの関係を計算した結果を示す図である。振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑは増加し、それ以降減少する。θ０よりも大きい角度においては、作用する静電トルクはほぼ０になる。
【００２５】
図２９において、第一固定電極と可動電極間４６に働く静電トルクＴｒｑ１と第二固定電極と可動電極４６間に働く静電トルクＴｒｑ２を示している。
＜第一固定電極の静電トルク＞
図２９は、実施例１に示す構成の振れ角θと静電トルクＴｒｑ１の関係を示す図である。振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ１は増加し、その後ほぼ一定値を保ち、それ以降減少する。θ０よりも大きい角度においては、作用する静電トルクはほぼ０になる。
＜第二固定電極の厚さＴと静電トルクの関係＞
静電トルクＴｒｑ２の計算は、第二固定電極の厚さＴを以下にに示される３つの場合について計算を行った。
（１）第二固定電極の厚さが
Ｔ＜Ｔ０のとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２１
（２）第二固定電極の厚さが
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２のとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２２
（３）第二固定電極厚さが
Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２＜Ｔのとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２３
となった。
（１）Ｔ＜Ｔ０／２の場合
振れ角θ＜θ０の場合
作用する静電トルクＴｒｑ１は可動電極を中心から遠ざける方向のトルクが作用する。θが大きくなるにつれて減少し、θ＝θ０で静電トルクＴｒｑ２１は０になる。
【００２６】
振れ角θ＞θ０の場合
振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ２１は、増大しピーク値を与える角度θを超えると急激に減少する。
（２）Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合
振れ角θ＜θ０の場合
作用する静電トルクＴｒｑ１は可動電極を中心から遠ざける方向のトルクが作用する。θが大きくなるにつれて減少し、θ＝θ０で静電トルクＴｒｑ２１は０になる。
【００２７】
振れ角θ＞θ０の場合
振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ２１は増大しピーク値を与える角度θを超えると徐々に減少する。
（３）Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２＜Ｔの場合
振れ角θ＜θ０の場合
作用する静電トルクＴｒｑ１は可動電極を中心から遠ざける方向のトルクが作用する。θが大きくなるにつれて減少し、θ＝θ０で静電トルクＴｒｑ２１は０になる。
【００２８】
振れ角θ＞θ０の場合
図示されるに区間（θ０〜θ１）において、作用する静電トルクＴｒｑ２１は０となる。振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ２１は増大しピーク値を与える角度θを超えると徐々に減少する。
【００２９】
＜最大振れ角θｍａｘの推定＞
図２９に最大振れ角θｍａｘを得るために必要な静電トルクを示す。この直線と静電トルクカーブとの交点が最大振れ角θｍａｘを与える。これらの結果から、Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合、最も大きい最大振れ角θｍａｘが得られることが分かる。
【００３０】
実際に、環境温度を変化させて振れ角を測定した結果を図３１に示す。同図より、Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合が最大振れ角θｍａｘが最も大きいことが分かる。
【００３１】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２の構成を示す。図９は、図８の断面図である。図８において、４２は第一の基板、４３は第二の基板、６２は第三の基板である。第一の基板４２においては、エッチングによる加工により、ミラー基板４４の両側面に、捻りバネ４５，４５’が設けられている。
【００３２】
ミラー基板４４の両端面に可動電極４６，４６’を有し、それと対向して第一の固定電極を形成している。第一の基板４２の両面に、ミラー基板４４の揺動空間５９をそれぞれ有する第二、三の基板４３，６２を、絶縁層４８を介して接合されている。
【００３３】
第一の基板４２は、分離溝４９により、ミラー５０を有するミラー基板４４と第一固定電極（Ａ）５１と第一固定電極（Ｂ）５２に分割される。第二の基板４３は、分離溝４９により、２つの第二固定電極（Ａ）５３、（Ｂ）５４に分割される。第三の基板６２は、分離溝４９により、２つの第三固定電極（Ａ）６３、（Ｂ）６４に分割される。
【００３４】
第二、三の基板４３，６２の厚さＴは、以下の関係を満足するように設定されている（図１０（ｂ））。
【００３５】
図４における温度変化に関わらず一定な振れ角を最大振れ角θｍａｘと定義し、ミラー基板の幅を２Ｌ、厚さをＴ０とするとき、
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２
実施例１の場合と同様の計算を行った。結果は、実施例１の場合とほぼ同等の結果となった。但し、実施例２の場合、第一の基板４２と対称な形状となっているため、得られる静電トルクは実施例１の結果に比較して１．５倍ほどの値となっている。
【００３６】
図２９において、第一固定電極（Ａ），（Ｂ）と可動電極間に働く静電トルクＴｒｑ１と、第二、第三固定電極（Ａ），（Ｂ）と可動電極４６間に働く静電トルクＴｒｑ２を示している。
＜第一固定電極の静電トルク＞
図３０は、実施例２に示す構成の振れ角θと静電トルクの関係を示す図である。振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ１は増加し、その後ほぼ一定値を保ち、それ以降減少する。θ０よりも大きい角度においては、作用する静電トルクはほぼ０になる。
＜第二，三固定電極の厚さＴと静電トルクの関係＞
静電トルクＴｒｑ２の計算は、第二、三固定電極の厚さＴを以下に示される３つの場合について計算を行った。
（１）第二固定電極厚さが
Ｔ＜Ｔ０のとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２１
（２）第二固定電極の厚さが
Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２のとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２２
（３）第二固定電極の厚さが
Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２＜Ｔのとき、
静電トルク計算結果は、
Ｔｒｑ２３
となった。
（１）Ｔ＜Ｔ０／２の場合
振れ角θ＜θ０の場合
実施例１の場合と同じである。
【００３７】
振れ角θ＞θ０の場合
実施例１の場合と同じである。
（２）Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合
振れ角θ＜θ０の場合
実施例１の場合と同じである。
振れ角θ＞θ０の場合
実施例１の場合と同じである。
（３）Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２＜Ｔ  の場合
振れ角θ＜θ０の場合
作用する静電トルクＴｒｑ１は可動電極を中心から遠ざける方向のトルクが作用する。θが大きくなるにつれて減少し、θ＝θ０で静電トルクＴｒｑ２１は０になる。
【００３８】
振れ角θ＞θ０の場合
振れ角θが大きくなるにつれて、静電トルクＴｒｑ２１は増大しピーク値を与える角度θを超えると徐々に減少する。
＜最大振れ角θｍａｘの推定＞
図３０に最大振れ角θｍａｘを得るために必要な静電トルクを示す。この直線と静電トルクカーブとの交点が最大振れ角θｍａｘを与える。これらの結果から、Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合、最も大きい最大振れ角θｍａｘが得られることが分かる。
【００３９】
実際に、環境温度を変化させて振れ角を測定した結果を図３１に示す。同図より、Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の場合が最大振れ角θｍａｘが最も大きいことが分かる。
【００４０】
（実施例３）
図１１は、本発明の実施例３の第１の構成を示す。図１２は、図１１のアッセンブリーされた状態の断面図である。図１１、図１２は、実施例１で説明した光偏向素子を用いた場合の構成例である。
【００４１】
図１２において、６７はガラスや樹脂等からなる透明部材からなるカバー基板である。４４は、捻り回転軸４５とミラー５０を有するミラー基板、第一、第二の基板４２，４３はＳｉなどの導電性部材で構成されている。カバー基板６７は、ミラー基板４４、第一固定電極と電気的に接続するための貫通電極６８を有する。
【００４２】
ベース基板６９は、絶縁部材から構成され、固定電極と、可動電極にそれぞれ接続される貫通電極６８が設けられている。
【００４３】
図１２において、ベース基板６９に設けられた貫通電極６８は、それぞれミラー基板４４，第一固定電極に接触しており、電気的に接続されている。同様に、カバー基板６７に設けられた貫通電極６８は、第一固定電極に接触しており、電気的な接続がとられている。これにより、第一固定電極（Ａ）５１，（Ｂ）５２、第二固定電極（Ａ）５３，（Ｂ）５４、可動電極４６は、貫通電極６８によりそれぞれ電気的に接続される。
【００４４】
図１３は、本発明の実施例３の第２の構成を示す。図１４は、図１３のアッセンブリーされた状態の断面図である。図１３、図１４は、実施例２で説明した光偏向素子を用いた場合の構成例である。
【００４５】
図１３において、６７はガラスや樹脂等からなる透明部材からなるカバー基板である。第二固定電極（Ａ）５３，（Ｂ）５４と電気的接続を取るための貫通電極６８が設けられている。６９はガラス等からなるベース基板で、第三固定電極（Ａ）６３，（Ｂ）６４と接続される貫通電極６８が設けられている。
【００４６】
実施例３における光偏向素子は、透明で絶縁部材からなるカバー基板と絶縁部材からなるベース基板で封止されている。第一、二または三固定電極５１，５２，５３，５４，６３，６４と可動電極４６の間に塵埃などが入り、ショートが発生することがある。実施例３では、透明で絶縁部材からなるカバー基板と絶縁部材によって光偏向素子が封止されているため、塵埃等の侵入を防ぐことが出来る。
【００４７】
（実施例４）
図１５は、本発明の実施例４の構成を示す。図１６は、図１５のアッセンブリーされた状態の断面図である。カバー基板６７、第一基板４２、第二基板４３または、第三基板６２は、実施例３と同じである。
【００４８】
実施例４は、ベース基板６９のみが異なる。ベース基板６９には、２つの振動検出用電極７１がミラー５０と対向する位置に設けられている。２つの電極７１は、例えばＣｒとＡｕの薄膜を２層に蒸着した構造になっている。この２つの電極７１は、貫通電極６８に接続されている。
【００４９】
図１６において、ベース基板６９に設けられ貫通電極６８は、可動電極４６、第一固定電極（Ａ）５１，（Ｂ）５２、振動検出用電極７１に接続される。
【００５０】
図３２に示すように、ベース基板６９上で、ミラー基板４４上のミラー５０と対向する位置に、振動検出用電極７１を設けている。可動電極４６に接続されている貫通電極６８と、ベース基板上に設けている振動検出用電極７１に接続されている貫通電極６８間の静電容量Ｃを測定する。この静電容量Ｃは、ミラー５０と振動検出用電極７１の距離に反比例する。
【００５１】
従って、静電容量Ｃから、ミラー５０の振動がモニター出来る。８２は静電容量増幅用増幅器であり、ミラー５０の動作不良などの検出が出来る。
【００５２】
（実施例５）
図１７は、本発明の実施例５の構成を示す。図１７において、カバー基板６７はガラスや樹脂などの透明な部材からなり、第一基板４２，第二基板４３は、Ｓｉ基板が絶縁層４８で接合されているＳＯＩ基板が用いられる。ベース基板６９はパイレックスガラスから構成されている。
【００５３】
カバー基板６７、ベース基板６９は何れも絶縁性を有する。第一基板４２、第二基板４３は、実施例３と同じ構成である。
＜ベース基板の接合＞
実施例５におけるベース基板６９の接合工程は以下の陽極接合の方法により接合される。図１８により、ベース基板接合装置を説明する。
【００５４】
７３は接合加重を制御するための重りであり、７４は接合電圧をコントロールする電源である。７５は、ヒーターであり、接合温度を温度制御装置７６によりコントロールする。７７は、バキュームポンプであり、内部を負圧に保つ。ベース基板６９と、ＳＯＩ基板７０が、図１８の陽極接合装置により接合される。
【００５５】
接合条件として、加重５０ｇｆ／ｃｍ＾２、５００°ｃ、５００Ｖ×２５分の接合条件が用いられる。同時に、貫通電極６８が、それぞれ、第一固定電極とミラー基板４４に接触することによりそれぞれ電気的に接続される。
＜カバー基板の接合＞
図１７において、ベース基板６９の接合の後、第二基板４３の外周部に接着剤７９が塗布される。次に、カバー基板６７を、第二基板４３に位置合わせして重ねて接合される。
【００５６】
実施例５では、カバー基板６７は透明な樹脂、ベース基板６９はパイレックスガラスから構成され、第一基板４２，第二基板４３はＳｉ基板が絶縁層４８で接合されているＳＯＩ基板が用いられる。接合工程は、ベース基板６９と第一基板４２を陽極接合により接合し、更に接合された基板７８にカバー基板６７を接合している。
【００５７】
パイレックスガラスとＳｉ基板は、陽極接合で良く接合できるため長期間安定な封止が達成できる。
【００５８】
（実施例６）
図１７は、本発明の実施例６を説明する図である。実施例６のカバー基板の接合工程では、大気圧より低い環境において行われる。そのため、封止された内部８０の圧力は、大気より低い圧力となる。
【００５９】
図２４に示すように、粘性抵抗は、圧力とほぼ比例関係にある。圧力が低くなると粘性抵抗が減り、そのため振れ角θは大きくなる。
【００６０】
（実施例７）
実施例６の接合工程は、０．０１〜０．２（Ｔｏｒｒ）に設定された環境で行われる。そのため、封止された内部８０の圧力は、０．０１〜０．２（Ｔｏｒｒ）に設定される。以下、本発明の実施例７を、図１９〜図２４を用いて説明する。
【００６１】
＜駆動方法＞
図７、２３により、実施例７の光偏向素子５５の駆動方法を説明する。図７において、可動電極４６は、ＧＮＤに接続されている。第一の固定電極（Ａ）５１、（Ｂ）５２、第二の固定電極（Ａ）５３、（Ｂ）５４はそれぞれ駆動制御回路８１に接続されている。
【００６２】
第一固定電極（Ａ）（Ｂ）に印加される駆動パルスは、図２３に示されるようにミラー振動周波数の２倍の周波数である。第二固定電極（Ａ）、（Ｂ）に印加される駆動パルスは、位相が１８０°だけずれ、周波数がミラー振動周波数と同じである。
【００６３】
＜実験＞
実験により、封止内部８０の圧力ｐとミラー５０の振れ角θの関係を求めた。測定は、図１９に示す評価装置を用いた。図２０はその結果を示す。図２０の結果に示すように、ある圧力Ｐ０で振れ角が最大になることが分かった。この原因を調べるため、以下の項目の測定を行った。
（１）圧力と粘性抵抗係数
（２）駆動パルスとミラー振動波形の位相
圧力−粘性抵抗係数の関係；
粘性抵抗係数の測定は、図１９に示す振れ角測定装置を用いた。各圧力で残留振動波形（図２１）を測定し、この波形から粘性抵抗係数Ｃを求めた。
【００６４】
図２４は、求めた粘性抵抗係数を示す。図２４において、粘性抵抗係数Ｃは、圧力Ｐ０以下では、圧力の減少と共に小さくなって行くが変化量は小さく、ほぼ一定である。圧力Ｐ０以上では、圧力が高くなるにつれて増大していくのが分かる。
【００６５】
各圧力における、駆動パルスとミラー振動波形の位相関係；
位相関係の測定は、同じく振れ角測定装置を用いた。各圧力で、図２３に示す第一固定電極駆動パルスとミラー振動波形の位相差を求めた。図２４は、その結果をプロットした図である。
【００６６】
図２４において、位相差Δθは、圧力Ｐ０以下では圧力の減少と共に変化し、次第に大きくなっていくことが分かる。圧力Ｐ０以上では、位相差Δθが、小さくなって行き、ある値に漸近していくことが分かる。
【００６７】
これらの結果から、圧力Ｐ０より圧力の低い領域では、粘性抵抗係数ｃがほぼ一定である。駆動パルスと振動波形の位相ずれΔθが圧力が小さくなるに応じて大きくなる。このため振れ角が小さくなると考えられる。
【００６８】
同様に、圧力Ｐ０より圧力の高い領域では、圧力に関わらず位相ずれΔθがほぼ一定である。粘性抵抗係数Ｃは、圧力に比例して大きくなる。これより、圧力が大きくなるにつれて、振れ角θが小さくなっていく。
【００６９】
設定される圧力は、捻りバネ４５と、ミラー５０の慣性できまる共振周波数によって決定される。実施例６において、設定される圧力は、０．０１（Ｔｏｒｒ）〜０．２（Ｔｏｒｒ）に設定される。
【００７０】
振れ角θが最大となる圧力Ｐ０が存在し、封止構造内部８０の圧力をＰ０に設定することにより、低い駆動電圧で大きい振れ角を得ることができる。
【００７１】
（実施例８）
図２５を用いて、ベース基板６９に設けられる貫通電極６８の作成方法について説明する。ここでは、Ｎｉメッキによる貫通電極の形成について説明する。
【００７２】
ＲＩＥ等の加工技術により、貫通電極用の貫通孔を設ける（ステップ１０１）。ベース基板６９を脱脂し（ステップ１０２）、レジストを塗布する（ステップ１０３）。その後、貫通電極の開口部パターンを露光する（ステップ１０４）。現像して（ステップ１０５）、開口パターンを作成する。
【００７３】
次に、このベース基板６９を、塩化パラジューム液に浸漬し、Ｎｉメッキ液に浸積して、無電界Ｎｉメッキを行う（ステップ１０６）。形成されたＮｉメッキ層を電極として、電界Ｎｉメッキを行う（ステップ１０７）。
【００７４】
これにより、貫通孔はＮｉ層で充填され、貫通電極ができあがる。
【００７５】
外部との電気的接続を、ベース基板６９に設けられた貫通電極６８を用いて行っているので、従来例に見られるワイヤーボンダーによる接続が不要となり、これによりローコスト化が図られる。
【００７６】
（実施例９）
図２６、図２７は、本発明の実施例９を説明する図である。実施例１〜８で説明した光走査装置からなる光書き込み手段は、複数個の光走査装置８４を主走査方向に配置している。書き込み幅に対して、複数個の光走査装置８４により書き込みを行う。
【００７７】
８５は半導体レーザーであり、画像信号生成装置（図示せず）による画像信号に基づき発光する。レーザー光８６は、実施例１〜８で説明した光偏向素子５５に入射する。光走査装置のミラー５０により偏向された反射レーザー光は感光体８７に静電潜像を形成する。現像手段８８により感光体８７に形成された静電潜像は、被記録体搬送手段８９により給送される記録紙上に、転写手段９０によりトナー像を生成し、記録紙上に転写されたトナー像を定着手段９１により定着する。
【００７８】
レーザープリンタにおいて、一般的に用いられている光走査装置はポリゴンスキャナーである。実施例１〜８記載の光走査装置からなる光書き込み手段は、ポリゴンスキャナーに比較して、部品数が非常に少ないので、ローコスト化が期待できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１、２記載の発明によれば、第二の基板の厚さＴを、Ｔ０＜Ｔ＜Ｌ・ｓｉｎθｍａｘ−Ｔ０／２の関係を満たすようにしているので、最大振れ角θｍａｘを得ることができる。
【００８０】
請求項３記載の発明によれば、光偏向素子が透明で絶縁部材からなるカバー基板と絶縁部材で封止されているため、塵埃等の侵入を防ぐことができる。
【００８１】
請求項４記載の発明によれば、静電容量からミラーの振動をモニターできるので、ミラーの動作不良などの検出ができる。
【００８２】
請求項５記載の発明によれば、パイレックスガラスとＳｉ基板は陽極接合で良く接合できるので、長期間安定な封止が達成できる。
【００８３】
請求項６記載の発明によれば、封止された内部の圧力が低い圧力であるので、粘性抵抗が減り、そのため振れ角θは大きくなる。
【００８４】
請求項７記載の発明によれば、封止構造内部の圧力をＰ０（振れ角θが最大となる圧力）に設定することにより、低い駆動電圧で大きい振れ角を得ることができる。
【００８５】
請求項８記載の発明によれば、外部との電気的接続を、ベース基板に設けられた貫通電極を用いて行っているので、ワイヤーボンダーによる接続が不要となり、ローコスト化が図られる。
【００８６】
請求項９記載の発明によれば、従来のポリゴンスキャナーに比較して、部品数が非常に少なくなり、ローコスト化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光偏向素子を示す。
【図２】図１の断面図である。
【図３】温度と共振周波数の関係の実測結果を示す。
【図４】光偏向素子の振れ角を、環境温度を変化させて測定した結果を示す。
【図５】共振周波数のばらつきを抑えた従来の光スキャナを示す。
【図６】本発明の実施例１の構成を示す。
【図７】図６の断面図である。
【図８】本発明の実施例２の構成を示す。
【図９】図８の断面図である。
【図１０】実施例１、２の動作を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例３の第１の構成を示す。
【図１２】図１１のアッセンブリーされた状態の断面図である。
【図１３】本発明の実施例３の第２の構成を示す。
【図１４】図１３のアッセンブリーされた状態の断面図である。
【図１５】本発明の実施例４の構成を示す。
【図１６】図１５のアッセンブリーされた状態の断面図である。
【図１７】本発明の実施例５の構成を示す。
【図１８】ベース基板接合装置を示す。
【図１９】圧力と振れ角の関係を測定する評価装置を示す。
【図２０】圧力と振れ角の測定結果を示す。
【図２１】ミラー減衰振動波形を示す。
【図２２】各圧力における、駆動パルスとミラー振動波形の位相関係を示す。
【図２３】各圧力における、第一、第二固定電極駆動パルスとミラー振動波形の位相関係を示す。
【図２４】圧力と粘性抵抗係数、位相差の関係を示す。
【図２５】貫通電極の作成方法を説明する図である。
【図２６】本発明の光走査装置を備えた光書き込み手段を示す。
【図２７】本発明の光走査装置を備えた画像形成装置を示す。
【図２８】従来例に示す振れ角θと静電トルクの関係を計算した結果を示す。
【図２９】実施例１に示す構成の振れ角θと静電トルクＴｒｑ１の関係を示す。
【図３０】実施例２に示す構成の振れ角θと静電トルクの関係を示す。
【図３１】環境温度を変化させて振れ角を測定した結果を示す。
【図３２】実施例４において、ミラーの振動をモニターするために静電容量増幅用増幅器を設けた構成を示す。
【符号の説明】
２０  固定電極
４２  第一基板
４３  第二基板
４４  ミラー基板
４５  捻りバネ
４６  可動電極
４８  絶縁層
４９  分離溝
５０  ミラー
５１  第一固定電極（Ａ）
５２  第一固定電極（Ｂ）
５３  第二固定電極（Ａ）
５４  第二固定電極（Ｂ）
５５  光偏向素子
５７  可動部
５８  固定部
５９  揺動空間
６１  駆動回路
６２  第三基板
６３  第三固定電極（Ａ）
６４  第三固定電極（Ｂ）
６７  カバー基板
６８  貫通電極
６９  ベース基板
７０  ＳＯＩ基板
７１  振動検出用電極
７２  観測窓
７３  重り
７４  電源
７５  ヒーター
７６  温度制御装置
７７  バキュームポンプ
７８  接合基板
７９  接着剤
８０  内部
８１  駆動制御回路
８２  増幅器
８４  光走査装置
８５  半導体レーザー
８６  レーザー光
８７  感光体
８８  現像手段
８９  被記録体搬送手段
９０  転写手段
９１  定着手段
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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