CN1996088A - 光学设备、光扫描仪以及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可进行稳定的驱动的光学设备、光扫描仪以及图像形成装置。本发明的光学设备(1)具有第二质量部(23)和驱动第二质量部(23)的驱动机构，上述第二质量部(23)具有光反射部(231)，设置成可转动，通过该驱动机构使第二质量部(23)转动，将由光反射部(231)反射的光对对象物进行扫描，上述光学设备1具有对第二质量部(23)进行冷却的冷却机构(10)。本发明可适用于驱动机构边使第二弹性连结部(26)扭转变形边使第二质量部(23)转动的设备。

Description

光学设备、光扫描仪以及图像形成装置

技术领域

本发明涉及光学设备、光扫描仪以及图像形成装置。

背景技术

作为用于激光打印机等的、通过光扫描进行描绘的光学设备，为了实现小型化，而公知有采用扭振器(捻り振動子)的光学设备(例如参照专利文献1)。

例如，专利文献1相关的光学设备，在由硅构成的板状的可动部上直接设置由铝构成的光反射部，在上述部分的两侧由一对扭簧可转动地支撑。并且，通过使一对扭簧弯曲变形并使可动部转动(振动)，从而进行光扫描。此时，在光反射部，所照射的光几乎都被反射。

然而，由于光反射部的光反射率不能完全达到100％，因此这种光学设备中，照射到光反射部的光的一部分会产生热，而使可动部升温。

因此，如果长时间使用上述光学设备，则通过可动部的形状和光反射部的材质等，由热在可动部上产生翘曲等的变形，可能会损坏光反射部的平面性。此外，通过来自可动部的热量扭簧的材料物性变化，从而会有扭簧的弹性常数变化的可能性。

如果光反射部的平面性被破坏并且扭簧的弹性常数变化，则难以进行稳定的驱动(描绘)。

专利文献1：特开平7-92409号公报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行稳定的驱动的光学设备、光扫描仪以及图像形成装置。

为了上述目的，通过下述的方案来实现。

本发明的光学设备，具有可动部和驱动该可动部的驱动机构，上述可动部具有光反射部，并设置成可转动，上述驱动机构通过对上述可动部进行旋转驱动，将由上述光反射部反射的光对对象物进行扫描，其特征在于，上述光学设备具有冷却上述可动部的冷却机构。

由此，能够防止可动部的升温。其结果，本发明的光学设备可进行稳定的驱动。

本发明的光学设备，优选具有：支撑部，其对上述可动部进行支撑；和弹性连结部，其连结上述可动部和上述支撑部以使上述可动部相对上述支撑部可转动，上述驱动机构边使上述弹性连结部扭转变形，边使上述可动部转动。

由此，能够提供采用具有1自由度振动***的扭振器的光学设备。采用这种扭振器的光学设备，可采用微型机器(micro machine)技术来制造，因此可实现小型化。

本发明的光学设备，优选具有：支撑部，其对上述可动部进行支撑；驱动部，其用于驱动所述可动部；第一弹性连结部，其连结上述支撑部和上述驱动部以使上述驱动部相对上述支撑部可转动；和第二弹性连结部，其连结上述驱动部和上述可动部以使上述可动部相对上述驱动部可转动，上述驱动机构边使上述第一弹性连结部扭转变形，边使上述驱动部转动，并伴随上述状况，使上述第二弹性连结部扭转变形。

由此，能够提供一种采用具有2自由度振动***的扭振器的光学设备。采用这种扭振器的光学设备，可采用微型机器技术来制造，因此可实现小型化。此外，具有2自由度振动***的扭振器可降低驱动电压，并以较大的振幅驱动可动部。

本发明的光学设备，优选上述冷却机构至少设置在上述可动部的本体上，具有由热传导率比构成上述可动部的本体的材料高的材料构成的高热传导膜，介由该高热传导膜对上述可动部进行放热。

由此，通过高热传导膜向可动部的外部积极地对可动部的热量放热，可冷却可动部。因此，可采用比较简单的结构来防止可动部的升温。

本发明的光学设备，优选上述光反射部构成膜状，设置在上述可动部的本体上，上述高热传导膜介在于上述可动部的本体和上述光反射部之间。

由此，照射到光反射部的光中、没有由光反射部反射而变成热量的光在被传送到可动部之前，可通过高热传导膜向外部放热。因此，能够以比较简单的结构更可靠地防止可动部的升温。

本发明的光学设备，优选热传导率比上述高热传导膜的构成材料低的低热传导膜介在于上述光反射部和上述高热传导膜之间。

由此，由光反射部产生的热量暂时蓄积在低热传导膜后，通过高热传导膜向可动部的外部放出。因此，能够更可靠地防止由光反射部产生的热量向可动部传递，并进行可动部的冷却。

本发明的光学设备，优选热传导率比上述高热传导膜的构成材料低的低热传导膜介在于上述可动部的本体和上述高热传导膜之间。

由此，通过高热传导膜向可动部的外部方差由光反射部产生的热量，并且可将未由高热传导膜放出的热量暂时蓄积在低热传导膜中。并且，蓄积在低热传导膜中的热量通过高热传导膜向可动部的外部放出。因此，能够更可靠地防止由光反射部产生的热量向可动部传递，并进行可动部的冷却。

本发明的光学设备，优选上述高热传导膜兼作上述光反射部。

由此，在制造光学设备时，通过一次的成膜工序可形成高热传导膜和光反射部，能够实现光学设备的低成本化。

本发明的光学设备，优选上述可动部构成板状，上述高热传导膜设置为覆盖上述可动部的至少一个面的几乎整个区域。

由此，在可动部的面的几乎整个区域中，可通过高热传导膜向可动部的外部积极地对可动部的热量放热。因此，能够更可靠地防止可动部的升温。

本发明的光学设备，优选上述冷却机构具有与上述高热导电膜连结的散热器。

由此，能够由散热器更积极地对传递到高热传导膜的热量进行散热。因此，能够更可靠地防止可动部的升温。

本发明的光学设备，优选上述散热器设置在与上述可动部一体地形成的部分上。

由此，降低与可动部一体地形成的部分的热量，能够更可靠地防止可动部的升温。

本发明的光学设备中，优选具有：支撑部，其对上述可动部进行支撑；驱动部，其对上述可动部进行驱动；第一弹性连结部，其连结上述支撑部和上述驱动部以使上述驱动部相对上述支撑部可转动；和第二弹性连结部，其连结上述驱动部和上述可动部以使上述可动部相对上述驱动部可转动，上述驱动机构边使上述第一弹性连结部扭转变形，边使上述驱动部转动，并伴随上述状况，边使上述第二弹性连结部扭转变形，边使上述可动部转动，上述散热器设置在上述驱动部的上方。

由此，能够提高驱动时散热器和其周围的气体之间的接触概率，可更加提高可动部的冷却效果。

本发明的光学设备，优选上述散热器，沿与上述驱动部的转动轴线成直角的方向延伸的散热片在上述转动轴线方向隔以间隔地设置。

由此，能够减小散热器和其周围的气体之间的接触热阻，并提高可动部的冷却效果。

本发明的光学设备，上述散热器，在相对上述驱动部的转动轴线成直角的方向，端部侧的高度低于中央部侧的高度。

由此，能够降低与驱动部的转动轴线成直角的方向的端部的驱动时的惯性力，并使驱动部的设计容易。

本发明的光扫描仪，具有可动部和驱动机构，上述可动部具有光反射部，并设置成可转动，上述驱动机构对上述可动部进行驱动，通过上述驱动机构使上述可动部转动，将由上述光反射部反射的光对对象物进行扫描，上述光扫描仪具有冷却上述可动部的冷却机构。

由此，可防止可动部的升温。其结果，本发明的光扫描仪可进行稳定的驱动。

本发明的图像形成装置，具有可动部和驱动机构，上述可动部具有光反射部，并设置成可转动，上述驱动机构对上述可动部进行驱动，通过上述驱动机构使上述可动部转动，将由上述光反射部反射的光进行主扫描及/或副扫描，在对象物上形成图像，上述图像形成装置具有冷却上述可动部的冷却机构。

由此，能防止可动部的升温。其结果，本发明的图像形成装置可进行稳定的驱动。

附图说明

图1为表示本发明的光学设备的第一实施方式的平面图。

图2为图1中的A-A线剖面图。

图3为表示图1中所示的光学设备的电极的配置的平面图。

图4为表示图1中所示的光学设备的驱动电压的一例的图。

图5为表示驱动电压(交流电压)的频率和第一质量部以及第二质量部的振幅之间的关系的曲线图。

图6为用于说明图1中所示的光学设备的制造方法的图。

图7为表示本发明的光学设备的第二实施方式的平面图。

图8为图7中的A-A线剖面图。

图9为表示具备本发明的光扫描仪的图像形成装置(打印机)的一例的示意的剖面图。

图10是表示设置在图9的图像形成装置的曝光单元的概略结构的图。

图11是表示具备本发明的光扫描仪的图像形成装置(图像显示器)的一例的示意的剖面图。

图中：1、1A-光学设备；2-基体；21、22-第一质量部；211、221一端部；23-第二质量部；231、251-光反射部；232-端部；24-支撑部；25-第一弹性连结部；26-第二弹性连结部；27-转动中心轴；28-空间；3-对置基板；31-开口部；32-电极；4-接合层；5-硅基板；51-凹部；6-金属掩模；7-抗蚀剂掩模；9-硅基板；10-冷却机构；11、11A-高热传导膜；12、12A-散热器；12A1-散热片；13-低热传导膜；110、119-图像形成装置；111-感光体；112-带电单元；113-曝光单元；114-显影单元；115-复制单元；116-清洗单元；117-给纸托盘；118-定影装置；131-激光光源；132-准直透镜；133-fθ透镜；141～144-显影装置；145-保持体；146-轴；151-中间复制带；152-一次复制辊；153-从动辊；154-驱动辊；155-二次复制辊；161-清洗片；171-给纸辊；172-记录(register)辊；173-排纸辊对；174、176-输送辊对；175-输送路径；191～193-光源；194-交叉二向色棱镜；195-检电反射镜(galvano mirror)；196-固定反射镜；197-屏幕；L₁、L₂、L₃-距离。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的光学设备、光扫描仪以及图像形成装置的优选实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，对本发明的光学设备的第一实施方式进行说明。

图1为表示本发明的光学设备的第一实施方式的平面图(内部透视图)，图2为图1中的A-A线剖面图，图3为表示图1中所示的光学设备的电极的配置的平面图，图4为图1中所示的光学设备的驱动电压的一例(交流电压)的图，图5为表示施加的交流电压的频率和第一质量部以及第二质量部的振幅之间的关系的曲线图。另外，在以下的说明中，为了方便说明，将图1以及图3中的纸面前面一侧称为“上”，纸面背面一侧称为“下”，右侧称为“右”，左侧称为“左”，图2中的上侧成为“上”，下侧成为“下”，右侧称为“右”，左侧称为“左”。

光学设备1，如图1所示，具有有2自由度振动***的基体2，在该基体2的下面介由接合层4与对置基板3接合，在该基体2的上面安装有冷却机构10。

基体2具备一对第一质量部(驱动部)21、22、在上面(与后述的对置基板3相反侧的面)设置有光反射部23 1的第二质量部(可动部)23和用于支撑它们的支撑部24。

具体地来说，基体2以第二质量部23为中心，在其一端侧(图1以及图2中左侧)设置有第一质量部21，在另一端侧(图1以及图2中右侧)中设置有第一质量部22。

此外，在本实施方式中，第一质量部21、22互相具有大致相同形状且大致相同尺寸，介由第二质量部23大致对称地设置。

此外，在第二质量部23上介由后文详细叙述的冷却机构10的高热传导膜11而设置有光反射部231。

还有，如图1以及图2所示，基体2具备连结第一质量部21、22和支撑部24的一对第一弹性连结部25、25和连结第一质量部21、22和第二质量部23的一对第二弹性连结部26、26。

各第一弹性连结部25、25以及各第二弹性连结部26、26设置在同轴上，将该轴作为转动中心轴(旋转轴)27，第一质量部21、22相对支撑部24可转动，此外第二质量部23相对第一质量部21、22可转动。

由此，基体2具有由第一振动***和第二振动***构成的2自由度振动***，第一振动***由第一质量部21、22和第一弹性连结部25、25构成，第二振动***由第二质量部23和第二弹性连结部26、26构成。

在本实施方式中，这种2自由度振动***比基体2的整体的厚度较薄地形成，并且在图2在上下方向位于基体2的上部。换句话说，基体2上形成有比基体2的整体的厚度薄的部分(以下称作薄壁部)，通过在该薄壁部形成异形孔，从而形成第一质量部21、22、第二质量部23、第一弹性连结部25、25和第二弹性连结部26、26。

此外，在本实施方式中，通过上述薄壁部的上面位于与支撑部24的上面相同的面上，在上述薄壁部的下方形成用于各质量部21、22、23的转动的空间(凹部)28。

这种基体2，例如将硅作为主材料而构成，将第一质量部21、22、第二质量部23、支撑部24、第一弹性连结部25、25和第二弹性连结部26、26一体地形成。

另外，基体2也可由SOI基板等的层叠结构的基板形成第一质量部21、22、第二质量部23、支撑部24、第一弹性连结部25、25和第二弹性连结部26、26。

对置基板3例如将硅或玻璃作为主材料而构成。

如图2以及图3所示，在对置基板3的上面，与第二质量部23对应的部分形成开口部31。

该开口部31，在第二质量部23转动(振动)时，构成防止与对置基板3接触的回避部。通过设置开口部(回避部)31，防止光学设备1整体的大型化，并且可将第二质量部23的振动角(振幅)设定得更大。在光学设备1中，将对置基板3以硅为主材料而构成的情况，与由玻璃材料等构成对置基板的情况相比，能够简单且高精度(高纵横比)地形成上述的开口部等的回避部。

另外，如果回避部为可充放发挥上述效果的结构，则未必在对置基板3的下面(与第二质量部23相反侧的面)开放(开口)。即回避部也能由形成在对置基板3的上面的凹部构成。此外，在空间28的深度相对第二质量部23的振动角(振幅)较大的情况等下，也可不设置回避部。

此外，如图3所示，在对置基板3的上面(基体2侧的面)，在与第一质量部21对应的部分介由后述的接合层4，一对电极32以转动中心轴27为中心大致对称地设置，此外在与第一质量部22对应的部分介由后述的接合层4，一对电极32以转动中心轴27为中心大致对称地设置。即在本实施方式中，一对电极32设置有两组(共计4个)。

第一质量部21、22和各电极32与未图示的电源连接，构成为可在第一质量部21、22和各电极32之间施加交流电压(驱动电压)的结构。即第一质量部21、22和各电极32构成用于驱动第二质量部23(更具体地为第一质量部21、22)的驱动机构。

另外，第一质量部21、22，在与各电极对置的面分别设置有绝缘膜(未图示)。由此，能够适于防止在第一质量部21、22和各电极32之间产生短路。

接合层4具有将基体2和对置基板3接合的功能。因此，如果接合层4的构成材料为上述可接合的材料，则并不特别限定，但在基体2和对置基板3的每一个以硅为主材料构成的情况下，优选采用包括可动离子的玻璃。由此，能够将均以硅为主材料构成的基体2和对置基板3介由接合层4进行阳极接合。

此外，在本实施方式中，在接合层4的上面设置有上述的电极32。由此，能够调整电极32和第一质量部21、22之间的间隔(gap)。此外，通过由具有绝缘性的材料构成接合层4，能够确保电极32和对置基板3之间的绝缘性。

在此，对设置在上述的基体2的上面的冷却机构10进行详细地说明。

冷却机构10具有对作为可动部的第二质量部23进行冷却的功能。由此，能够防止第二质量部23的升温。其结果，防止由升温所引起的第二质量部23的变形和第二弹性连结部26的弹性常数的变化，能使光学设备1的驱动稳定化。

更具体地来说，冷却机构10具有设置在第二质量部23地上面地高热传导膜11和与高热传导膜11连接的散热器(heat sink)12。

高热传导膜11设置在作为可动部的第二质量部23的本体上。

并且，高热传导膜11由具有比第二质量部23(第二质量部23的本体)的构成材料(即基体2的构成材料)的热传导率高的热传导率的材料(以下称作高热传导材料)构成。因此，介由该高热传导膜11能对第二质量部23放热。由此，通过高热传导膜11能够将第二质量部23的热量向第二质量部23的外部积极地放热，从而能冷却第二质量部23。因此，能够以比较简单的结构防止第二质量部23的升温。

尤其，在本实施方式中，高热传导膜11介设于第二质量部23和光反射部231之间。由此，向光反射部231照射的光中、没有由光反射部231反射而变为热量的光在传送到第二质量部23之前，能够通过高热传导膜11向外部放热。因此，能够以比较简单的结构更确切地防止第二质量部23的升温。

此外，高热传导膜11按照覆盖第二质量部23的一方的面的几乎整个区域的方式设置。由此，在第二质量部23的面的几乎整个区域中，能够通过高热传导膜11将第二质量部23的热量向第二质量部23的外部积极地放热。因此，能够可靠地防止第二质量部23的升温。另外，也可将高热传导膜设置在第二质量部23的两面，也可只将高热传导膜设置在第二质量部23的另一面。

作为这种高热传导材料，没有特别限定，但可举出例如Li、Be、B、Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ag、Au、Pt、Pd的金属(金属单质)、包括这些金属的合金和包括这些金属的氧化物和氮化物等。

这些物质中，作为高热传导性材料，优选为铝、铜、钛、不锈钢的金属材料、氮化铝、氮化硅等的陶瓷材料。

散热器12具有用于放热的多个散热片(fin)，可增大与外部气体的接触面积，具有从高热传导膜11接收热并对其进行放热的功能。

由此，由于冷却机构10具有与高热传导膜11连接的散热器12，因此能够由散热器12对传递到高热传导膜11的热量积极地进行放热。从而，能够可靠地防止第二质量部23的升温。

此外，散热器12设置在支撑部24上。由此，在与第二质量部23一体地形成的部分上设置有散热器12，因此能降低与第二质量部23一体地形成的部分、更具体地为基体2整体的热量，从而可更可靠地防止第二质量部23的升温。

这种散热器12由具有比第二质量部23的构成材料(即基体2的构成材料)的热传导率高的热传导率的材料(以下称作高热传导材料)构成。因此，作为散热器12的构成材料可采用与上述的高热传导材料同样的材料。

另外，在本实施方式中，散热器12与高热传导膜11分别形成，但也可使散热器12和高热传导膜11构成为一体。

按照下述那样驱动以上构成的光学设备1。

即在第一质量部21、22和各电极32之间施加例如正弦波(交流电压)等。具体地来说，例如将第一质量部21、22接地，对图3中上侧的两个电极32施加图4(a)所示的波形的电压，对图3中下侧的两个电极32施加图4(b)所示的波形的电压。于是，在第一质量部21、22和各电极32之间产生静电力(库仑力)。

通过该静电力，向各电极32方吸引的力通过正弦波的相位而变化，第一质量部21、22以转动中心轴27(第一弹性连结部25)为轴，进行振动(转动)以使对基体2的板面(图1中的纸面)倾斜。

并且，随着该第一质量部21、22的振动(驱动)，介由第二弹性连结部26连结的第二质量部23也以转动中心轴27(第二弹性连结部26)为轴，进行振动(转动)以使对基体2的板面(图1中的纸面)倾斜。

从而，随着第二质量部23的转动，光反射部231也转动，可扫描照射到光反射部231上的光。

此时，照射到光反射部231的光的一部分，不由光反射不231反射而变为热量。该热量通过高热传导膜11向散热器12传导，向外部放出。由此，能够防止通过由光反射部231产生的热量而第二质量部23升温。因此，光学设备1，不仅不会产生由于第二质量部23升温而翘曲等的变形，而且还可稳定地驱动并进行高精度的描绘和光扫描。

在此，该光学设备1，如上所述，在对象基板3的与第二质量部23对应的部分形成开口部31，此外在图2，在基体2的下面形成空间28，并且俯视来看设置为第一质量部21、22位于空间(凹部)28内。

通过这种结构，可确保较大的空间作为第二质量部23可振动的空间以及第一质量部21、22可振动的空间。因此，通过将第一质量部21、22的质量设定地较小，即使在以较大的振动角使第一质量部21、22振动的情况下和第二质量部23通过共振以较大的振动角振动的情况下，能够较好地防止各质量部21、22、23(2自由度振动***)与对置基板3接触。

因此，在将这种光学设备1适用于例如光扫描仪的情况下，可进行更高分辨率的扫描。另外，光学设备1除了光扫描仪外，还可用作光开关、光衰减器(attenuator)等的其他光学设备。在使用光学设备1作为这种其他光学设备的情况下，能够使开关特性和光衰减特性长期稳定化。

在此，将从第一质量部21的转动中心轴到与该轴大致垂直的方向(长边方向)的长度(转动中心轴和端部211之间的距离)设为L₁，将从第一质量部22的转动中心轴到与该轴大致垂直的方向(长边方向)的长度(转动中心轴和端部221之间的距离)设为L₂，将从第二质量部23的转动中心轴到与该轴大致垂直的方向的长度(转动中心轴和端部232之间的距离)设为L₃时，在本实施方式中由于第一质量部21、22分别独立设置，因此第一质量部21、22和第二质量部23不干涉，能够与第二质量部23的大小(长度L₃)无关地减小L₁以及L₂。由此，能够增大第一质量部21、22的转动角度(振动角)，能够增大第二质量部23的转动角度。

此外，通过减小L₁以及L₂，能够减小第一质量部21、22和各电极32之间的距离，由此静电力增大，能够减小对第一质量部21、22和各电极32施加的交流电压。

在此，第一质量部21、22以及第二质量部23的大小被设定为分别满足L₁＜L₃且L₂＜L₃的关系。由此，能够使L₁以及L₂变地更小，能够使第一质量部21、22的转动角度变地更大，能够使第二质量部23的转动角度变地更大。

此时，优选第二质量部23的最大转动角度构成为20°以上。

此外，如上所述，通过减小L₁以及L₂，能够使第一质量部21、22和各电极23之间的距离更小，能够使对第一质量部21、22和各电极32施加的交流电压变地更小。

由此，能够实现第一质量部21、22的低电压驱动和第二质量部23的大旋转角度的振动(转动)。

因此，在将这种光学设备1适用于用于例如激光打印机、扫描型共焦点激光显微镜等的装置中的光扫描仪的情况下，能够更容易地实现装置的小型化。

另外，如上所述，在本实施方式中，L₁以及L₂被设定为几乎相等，但也可使L₁以及L₂不同。

然而，在由这种质量部21、22、23构成的振动***(2自由度振动***)中，在第一质量部21、22以及第二质量部23的振幅(振动角)和所施加的交流电压的频率之间存在图5所示的频率特性。

即上述振动***具有第一质量部21、22的振幅和第二质量部23的振幅变大的两个共振频率fm₁[kHz]、fm₃[kHz](其中fm₁＜fm₃)和第一质量部21、22的振幅几乎为0的一个***振频率fm₂[kHz]。

在该振动***中，优选在第一质量部21、22和电极32之间施加的交流电压的频率F设定为两个共振频率中低的频率、即与fm₁大致相等。由此，能抑制第一质量部21、22的振幅并增大第二质量部23的振动角(旋转角度)。

另外，在本说明书中，F[kHz]和fm₁[kHz]几乎相等这一点意味着满足(fm₁-1)≤F≤(fm₁+1)的条件。

优选第一质量部21、22的平均厚度分别为1～1500μm，更优选为10～300μm。

优选第二质量部23的平均厚度为1～1500μm，更优选为10～300μm。

优选第一弹性连结部25的弹性常数k₁为1×10^-4～1×10⁴Nm/rad，更优选为1×10^-2～1×10³Nm/rad，最优选为1×10^-1～1×10²Nm/rad。由此，能够使第二质量部23的转动角度(振动角度)变地更大。

另外，优选第二弹性连结部26的弹性常数k₂为1×10^-4～1×10⁴Nm/rad，更优选为1×10^-2～1×10³Nm/rad，最优选为1×10^-1～1×10²Nm/rad。由此，能够抑制第一质量部21、22的振动角，并使第二质量部23的振动角度变大。

此外，优选第一弹性连结部25的弹性常数k₁和第二弹性连结部26的弹性常数k₂满足k1＞k2的关系。由此，抑制第一质量部21、22的振动角并使第二质量部23的旋转角度(振动角)变地更大。

还有，设第一质量部21、22的惯性矩为J₁，第二质量部23的惯性矩为J₂时，优选J1和J2满足J₁≤J₂的关系，更优选满足J₁＜J₂的关系。由此，抑制第一质量部21、22的振动角，并能够使第二质量部23的旋转角度(振动角)变地更大。

可是，由第一质量部21、22和第一弹性连结部25、25构成的第一振动***的固有振动数ω₁，根据第一质量部21、22的惯性矩J₁和第一弹性连结部25的弹性常数k₁，通过ω₁＝(k₁/J₁)^1/2而得到。另一方面，由第二质量部23和第二弹性连结部26、26构成的第二振动***的固有振动数ω₂，根据第二质量部23的惯性矩J₂和第二弹性连结部26的弹性常数k₂，通过ω₂＝(k₂/J₂)^1/2而得到。

优选由此求得的第一振动***的固有振动数ω₁和第二振动***的固有振动数ω₂满足ω₁＞ω₂的关系。由此，抑制第一质量部21、22的振动角，并能使第二质量部23的旋转角度(振动角)变地更大。

另外，本实施方式的振动***，通过在一对第一弹性连结部25以及一对第二弹性连结部26中至少一个的内部设置压电电阻元件，能够检测出例如旋转角度以及旋转频率，此外可将该检测结果利用在第二质量部23的姿势的控制中。

这种光学设备1，例如可如下那样制造。

图6为用于说明第一实施方式的光学设备的制造方法的图(纵剖面图)。另外，以下为了方便说明，将图6中的上侧称作“上”、下侧称为“下”。

[A1]首先，如图6(A)所示，准备硅基板5。

接下来，如图6(B)所示，在硅基板5的一方的面上按照与支撑部24和各质量部21、22、23的形状对应的方式，例如由铝等形成金属掩模6。

并且，如图6(C)所示，在硅基板5的另一方的面上涂布光致抗蚀剂(photo resist)，进行曝光、显影。由此，如图6(C)所示，按照与支撑部24的形状对应的方式，形成抗蚀剂掩模7。另外，抗蚀剂掩模7的形成，也可在金属掩模6形成之前先进行。

作为金属掩模6的形成方法，可举出真空蒸镀、溅射(低温溅射)、离子镀膜等的干式镀覆法、电解电镀、非电解电镀等的湿式镀覆法、溶射法、金属箔的接合等。另外，以下的各工序中的金属膜的成膜中也可采用同样的方法。

接下来，介由该抗蚀剂掩模7，对硅基板5的上述另一方的面进行蚀刻后，除去抗蚀剂掩模7。由此，如图6(D)所示，在与支撑部24对应的部分以外的区域形成凹部51。

作为蚀刻方法，能够组合例如有等离子蚀刻、活性离子蚀刻(reactiveion etching)、光束蚀刻(beam etching)、光加速(assist)蚀刻等的物理蚀刻法、湿式蚀刻等的化学蚀刻法等中的一种和两种以上而使用。另外，在以下的各工序中的蚀刻中，可采用同样的方法。

接下来，介由金属掩模6，对硅基板5的上述一方的面侧进行蚀刻直到与上述凹部51对应的部分贯通为止。

并且，除去金属掩模6后，如图6(E)所示，在第二质量部23上形成高热传导膜11，接下来，设置散热器12，并且形成光反射部231。

作为高热传导膜11的形成方法，可采用与上述的金属掩模6的形成方法相同的方法。

另外，在此对硅基板5进行蚀刻后，不除去金属掩模6而使其残存，可用作高热传导膜11的一部分。

通过以上的工序，如图6(E)所示，得到在各质量部21、22、23以及支撑部24一体地形成的基体2上，形成冷气机构10的结构体。

[A2]接下来，如图6(F)所示，准备用于形成对置基板3的硅基板9。

并且，在硅基板9的一方的面上按照与除去形成开口部31的区域的部分对应的方式，由例如铝等形成金属掩模。

接下来，介由该金属掩模，对硅基板9的一方面侧进行蚀刻后，除去金属掩模。由此，得到形成了开口部31的对置基板3。

之后，例如由包括可动离子的玻璃在对置基板3的一方的面上成膜，如图图6(G)所示，在对置基板3上形成接合层4。

接下来，如图6(H)所示，在接合层4上形成电极32。由此，通过调整接合层4的厚度，可调整电极32和第一质量部21、22之间的间隔。

电极32，可在接合层4上成膜金属膜，介由与电极32的形状对应的掩模对金属膜进行蚀刻后，通过除去掩模而形成。

接下来，如图6(I)所示，通过例如阳极接合将上述工序[A1]得到的结构体和由上述工序[A2]成膜接合层4的对置基板3接合，得到光学设备1。

如上所述，制造第一实施方式的光学设备1。

(第二实施方式)

接下来，对本发明的光学设备的第二实施方式进行说明。

图7为表示本发明的光学设备的第二实施方式的平面图(内部透视图)，图8为图7中的A-A线剖面图。

本实施方式相关的光学设备1A，除了冷却机构的结构不同以外，与上述的第一实施方式相关的光学设备1相同。

如图7以及图8所示，在本实施方式的光学设备1A中，在第二质量部23的本体上设置有高热传导膜11A，该高热传导膜11A兼作光反射器。由此，在光学设备1A的制造时，通过一次成膜工序可形成高热传导膜11A和光反射部，可实现光学设备1A的低成本化。

这种高热传导膜11A，连接有散热器12A。该散热器12A设置在作为驱动部的第一质量部21、22上。由此，可提高驱动时散热器12A和其周围的气体之间的接触概率，可进一步提高作为可动部的第二质量部23的冷却效果。

尤其，在散热器12A，将沿着对第一质量部21、22的转动轴线成直角的方向的散热片12A1，在上述转动轴线方向隔开间隔设置。由此，可降低散热器12A和其周围的气体之间的接触热阻，并且可提高第二质量部23的冷却效果。

此外，散热器12A在对第一质量部21、22的转动轴线成直角的方向端部侧的高度比中央部侧的高度低。由此，可降低在与第一质量部21、22的转动轴线成直角的方向的端部的驱动时的惯性力，可使第一质量部21、22的设计变地容易。

尤其，散热器12A被设置在对第一质量部21、22的转动轴线成直角的方向的中央部、即除去端部的区域，因此能够更加降低在与第一质量部21、22的转动轴线成直角的方向的端部的驱动时的惯性力。

此外，在本实施方式中，在第二质量部23的本体和高热传导膜11A之间，介有热传导率比高热传导膜11A的构成材料低的低热传导膜13。由此，通过高热传导膜11A将由光反射部231生成的热量向第二质量部13的外部放出，并且可将没有由高热传导膜11A放出的热量暂时蓄积在低热传导膜13中。并且，蓄积在低热传导膜13中的热量通过高热传导膜11A向第二质量部23的外部放出。因此，可更可靠地防止由光反射部231生成的热量向第二质量部23传递，并且可进行第二质量部23的冷却。

另外，如上述的第一实施方式所述，在光反射部231和高热传导膜11为单独个体的情况下，可使上述的低热传导膜介在于光反射部231和高热传导膜11之间。此时，由光反射部231产生的热量暂时蓄积在低热传导膜中后，通过高热传导膜11向第二质量部23的外部放出。因此，可更可靠地防止由光反射部231生成的热量向第二质量部23传递，并且可进行第二质量部23的冷却。

以上说明的光学设备1、1A分别优选适用于光扫描仪，该光扫描仪用于例如激光打印机、条型码(bar code)读取器、扫描型共焦点激光显微镜、图像用显示器等的图像形成装置。作为光扫描仪，具备本发明所述的光学设备1、1A的图像形成装置能够防止第二质量部23的升温，因此可进行稳定的驱动(长期可得到高品位的图像)。

在此，基于图9到图11，对具备光学设备1的图像形成装置、即本发明的图像形成装置的具体例进行说明。

首先，对将本发明适用于采用电子照相方式的打印机的例子进行说明。

图9为表示具备本发明的光扫描仪的图像形成装置(打印机)的一例的全体构成的模式剖面图。

图9所示的图像形成装置110(打印机)通过包括曝光、显影、复制、定影的一系列的图像形成工艺，将由调色剂(toner)构成的图像，记录在纸或OHP薄片等的记录介质上。如图9所示，这种图像形成装置110具有在图示箭头方向旋转的感光体111，沿着其旋转方向依次配设有带电单元112、曝光单元113、显影单元114、复制单元115、清洗单元116。此外，图像形成装置110，在图9中，在下部设置有收容纸等的记录介质P的给纸托盘(tray)117，在上部设置有定影装置118。

感光体111例如在圆筒状的导电性基材(未图示)的外周面形成感光层(未图示)，沿着其轴线可旋转。

带电单元112为用于通过电晕带电等使感光体111的表面均匀带电的装置。

曝光单元113为从未图示的计算机等的主机接收图像信息，并按照该信息在均匀地带电的感光体111上，通过选择性地照射激光而形成静电的潜像的装置。

更具体地进行说明，如图10所示，曝光单元113具有作为光扫描仪的光学设备1、激光光源131、准直透镜132和fθ透镜133。

在这种曝光单元113中，从激光光源131介由准直透镜132向光学设备1(光反射部251)照射激光光L。并且，由光反射部251反射的激光光L介由fθ透镜照射在感光体111上。

此时，通过光学设备1的驱动(第二质量部25的转动中心轴X周围的转动)，由光反射部251反射的光(激光L)在感光体111的轴线方向被扫描(主扫描)。另一方面，通过感光体111的旋转，由光反射部251反射的光(激光L)在感光体111的周方向被扫描(副扫描)。此外，从激光光源131输出的激光L的强度按照从未图示的主机接收的图像信息而变化。

由此，曝光单元113对感光体111选择性地进行曝光而进行图像形成(描绘)。

显影单元114，具有四个显影装置141、142、143、144和保持这些显影装置的保持体145，通过将保持体145沿着轴146周围旋转，使各显影装置选择性地与感光体111对置。在此，显影装置141为黑色(K)调色剂用显影装置，显影装置142为品红(M)调色剂用显影装置，显影装置143为蓝绿色(C)调色剂用显影装置，显影装置144为黄色(Y)调色剂用显影装置。

复制单元115，具有环带(endless belt)状中间复制带151、撑架该中间复制带151的三个辊(roller)(一次复制辊152、从动辊153、驱动辊154)和介由中间复制带151与驱动辊154对置的二次复制辊155。

中间复制带151通过驱动辊154的旋转，使一次复制辊152以及从动辊153从动旋转，并且在图9所示的箭头方向以与感光体111大致相同的周速度被旋转驱动。

一次复制辊152是用于将形成在感光体111上的单色调色剂像复制在中间复制带151上的装置。

二次复制辊155是用于将形成在中间复制带151上的单色或全色(fullcolor)等的调色剂像复制在纸、胶片、布等的记录介质P上。

定影装置118，为通过对接收上述调色剂像的复制的记录介质P进行加热以及加压，将上述调色剂像熔着在记录介质P上并作为永久像使其定影的装置。

清洗单元116为具有在一次复制辊152和带电单元12之间与感光体111的表面抵接的橡胶制的清洗片(blade)161，通过一次复制辊152在中间复制带151上复制调色剂像后，通过清洗片161将残存在感光体111上的调色剂刮掉而除去的装置。

在这种图像形成装置110中，首先通过来自未图示的主机的指令感光体111、设置在显影单元114的显影辊(未图示)以及中间复制带151开始旋转。并且，感光体111，边旋转边通过带电单元112依次被带电。

感光体111的带电的区域，随着感光体111的旋转而到达曝光位置，通过曝光单元113在上述区域上形成与第一色调例如黄色Y的图像信息对应的潜像。

形成在感光体111上的潜像，随着感光体111的旋转到达显影位置，通过用于黄色显影的显影装置144采用黄色调色剂被显影。由此，在感光体111上形成黄色调色剂像。此时，显影单元的显影装置144在上述显影位置与感光体111对置。

形成在感光体111上的黄色调色剂像随着感光体111的旋转到达一次复制位置(即感光体111和一次复制辊152之间的对置部分)，通过一次复制辊152被复制(一次复制)在中间复制带151上。此时，对一次复制辊152施加与调色剂的带电极性相反极性的一次复制电压(一次复制偏压)。另外，其间二次复制辊155与中间复制带151分离。

通过第二色调、第三色调以及第四色调重复执行对与上述的处理相同的处理，与各图像信号对应的各色的调色剂像在中间复制带151中重合而被复制。由此，在中间复制带151上形成全色调色剂像。

另一方面，记录介质P从给纸托盘117通过给纸辊171、记录(register)辊172向二次复制位置(即二次复制辊和驱动辊之间的对置部)输送。

形成在中间复制带151上的全色调色剂像，随着中间复制带151的旋转而到达二次复制位置，通过二次复制辊155被复制到记录介质P(二次复制)。此时，二次复制辊155被按压到中间复制带151，并且被施加二次复制电压(二次复制偏压)。

复制到记录介质P上的全色调色剂像，通过定影装置118被加热以及加压，被融着在记录介质P。之后，在单面打印的情况下，记录介质P通过排纸辊对173向图像形成装置110的外部排出。

另一方面，感光体11经过一次复制位置后，通过清洗单元116的清洗片161刮掉附着在其表面的调色剂后，具有用于形成下一个潜像的带电。被刮掉的调色剂被回收到清洗单元116内的残存调色剂回收部。

在双面打印的情况下，一旦由排纸辊对173夹持通过定影装置118在一个面定影处理后的记录介质后，对排纸辊对173进行反转驱动，并且驱动输送辊对174、176，通过输送路径175对该记录介质P进行表里反转，向二次复制位置返回，通过与上述相同的动作，在记录介质P的另一个面上形成图像。

接下来，对本发明应用于图像显示器(显示装置)的例子进行说明。

图11为表示本发明的图像形成装置(图像显示器)的一例的概略图。

图11所示的图像形成装置119，具备作为光扫描仪的光学设备1、R(红)、G(绿)、B(蓝)的三色的光源191、192、193、交叉二向色棱镜(X棱镜)194、检电反射镜195、固定反射镜196和屏幕197。

在这种图像形成装置119中，从光源191、192、193介由交叉二向色棱镜194向光学设备1(光反射部251)照射各色的光。此时，来自光源191的红色的光、来自光源192的绿色的光和来自光源193的蓝色的光在交叉二向色棱镜194中被合成。

并且，由光反射部251反射的光(三色合成光)，由检电反射镜195反射后，由固定反射镜196反射而照射到屏幕197上。

此时，通过光学设备1的驱动(第二质量部25的转动中心轴X周围的转动)，由光反射部251反射的光在屏幕197的横方向被扫描(主扫描)。另一方面，通过检电反射镜195的轴线Y周围的旋转，由光反射部251反射的光在屏幕197的纵方向被扫描(副扫描)。此外，从各色的光源191、192、193输出的光的强度，按照从未图示的主机接收的图像信息而变化。

上述的第一、第二实施方式的光学设备，采用具有二自由度振动***的扭振器，因此能够采用微型机器(micro machine)技术来制造，实现小型化。尤其，具有2自由度振动***的扭振器，降低驱动电压并可采用较大的振幅对可动部(第二质量部23)进行驱动。

另外，本发明也可适用于2自由度振动***以外的振动***的光学设备。例如在上述的第一、第二实施方式中，也可省略第一质量部以及第一弹性连结部，而采用通过第二弹性连结部连结第二质量部和支撑部的方式。即本发明也可适用于采用具有1自由度振动***的扭振器的光学设备。采用这种扭振器的光学设备可采用微型机器技术来制造，因此可实现小型化。

以上，关于本发明的光学设备、光扫描仪以及图像形成装置，基于图示的各实施方式进行了说明，但本发明并不限于它们。

此外，例如本发明的光学设备也可组合第一实施方式的任意的结构和第二实施方式的任意的结构。

此外，本发明的光学设备，也可将各部分的结构置换为发挥同样的功能的任意的结构，此外也可附加任意的结构。

此外，在上述的实施方式中，通过静电驱动使第一质量部21、22转动，与此相伴使第二质量部23转动，即对采用静电驱动作为驱动可动部的驱动机构进行了说明，但作为驱动机构并不限于此，也可采用压电驱动等的其他驱动方式。此外，作为采用静电驱动的驱动机构，除了上述的平行平板型以外，也可为采用梳齿状电极等的其他方式。

此外，作为冷却可动部(第二质量部)的冷却机构，只要为可对可动部冷却或放热的机构即可，并不限于上述实施方式的机构。

Claims (16)

1、一种光学设备，具有可动部和驱动机构，上述可动部具有光反射部，并设置成可转动，上述驱动机构对上述可动部进行驱动，通过上述驱动机构使上述可动部转动，将由上述光反射部反射的光对对象物进行扫描，其特征在于，

上述光学设备具有冷却上述可动部的冷却机构。

2、根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，

具有：支撑部，其用于对上述可动部进行支撑；和

弹性连结部，其连结上述可动部和上述支撑部以使上述可动部相对上述支撑部可转动，

上述驱动机构边使上述弹性连结部扭转变形，边使上述可动部转动。

3、根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，

具有：

支撑部，其用于对上述可动部进行支撑；

驱动部，其用于驱动上述可动部；

第一弹性连结部，其连结上述支撑部和上述驱动部以使上述驱动部相对上述支撑部可转动；和

第二弹性连结部，其连结上述驱动部和上述可动部以使上述可动部相对上述驱动部可转动，

上述驱动机构边使上述第一弹性连结部扭转变形，边使上述驱动部转动，并伴随上述状况，边使上述第二弹性连结部扭转变形，边使上述可动部转动。

4、根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，

上述冷却机构至少设置在上述可动部的本体上，具有由热传导率比构成上述可动部的本体的材料高的材料构成的高热传导膜，介由该高热传导膜对上述可动部进行散热。

5、根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，

上述光反射部构成膜状，设置在上述可动部的本体上，上述高热传导膜介于上述可动部的本体和上述光反射部之间。

6、根据权利要求5所述的光学设备，其特征在于，

在上述光反射部和上述高热传导膜之间，介有热传导率比上述高热传导膜的构成材料低的低热传导膜。

7、根据权利要求5所述的光学设备，其特征在于，

在上述可动部的本体和上述高热传导膜之间，介有热传导率比上述高热传导膜的构成材料低的低热传导膜。

8、根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，

上述高热传导膜兼作上述光反射部。

9、根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，

上述可动部构成板状，上述高热传导膜以覆盖上述可动部的至少一个面的几乎全部区域的方式设置。

10、根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，

上述冷却机构具有与上述高热传导膜连结的散热器。

11、根据权利要求10所述的光学设备，其特征在于，

上述散热器设置在与上述可动部一体地形成的部分上。

12、根据权利要求11所述的光学设备，其特征在于，

具有：支撑部，其用于对上述可动部进行支撑；驱动部，其用于对上述可动部进行驱动；第一弹性连结部，其连结上述支撑部和上述驱动部以使上述驱动部相对上述支撑部可转动；和第二弹性连结部，其连结上述驱动部和上述可动部以使上述可动部相对上述驱动部可转动，上述驱动机构边使上述第一弹性连结部扭转变形，边使上述驱动部转动，并伴随上述状况，边使上述第二弹性连结部扭转变形，边使上述可动部转动，

上述散热器设置在上述驱动部之上。

13、根据权利要求12所述的光学设备，其特征在于，

上述散热器中设置有散热片，该散热片沿相对上述驱动部的转动轴线成直角的方向延伸，在上述转动轴线方向隔开间隔。

14、根据权利要求12所述的光学设备，其特征在于，

上述散热器，在相对上述驱动部的转动轴线成直角的方向，端部侧的高度低于中央部侧的高度。

15、一种光扫描仪，

具有可动部和驱动机构，上述可动部具有光反射部并设置成可转动，上述驱动机构对上述可动部进行驱动，

通过上述驱动机构使上述可动部转动，将由上述光反射部反射的光对对象物进行扫描，其特征在于，

上述光扫描仪具有冷却上述可动部的冷却机构。

16、一种图像形成装置，具有可动部和驱动机构，上述可动部具有光反射部并设置成可转动，上述驱动机构对上述可动部进行驱动，

通过上述驱动机构使上述可动部转动，将由上述光反射部反射的光进行主扫描及/或副扫描，在对象物上形成图像，其特征在于，

上述图像形成装置具有冷却上述可动部的冷却机构。

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