JP2005010320A

JP2005010320A - Optical scanner, method of driving oscillating mirror, optical write device and image forming device

Info

Publication number: JP2005010320A
Application number: JP2003172797A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Fujii; 光美藤井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP4462602B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform stable optical scanning with an optical scanner in which the mirror substrate of an oscillation mirror is reciprocatively oscillatably supported by a beam by minimizing the variation in the oscillation angle of the mirror substrate even when the resonance frequency of the oscillation mirror varies due to the variation in ambient tempertature or the like. <P>SOLUTION: In the optical scanner, the oscillation mirror is used of which the mirror substrate 101 is reciprocally oscillatably supported by the beam and driving electrodes 107 and 108 are provided at the positions opposite to movable electrodes 105 and 106 formed on the free ends of the mirror substrate 101. The driving pulse period applied to the driving electrodes 107 and 108 by a driving circuit 210 is set at a period which is out of the resonance frequency in the resonance frequency band of the oscillation mirror so that the mirror substrate oscillates at a frequency higher than the resonance frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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に係り、より詳しくは、静電力に駆動される梁支持型振動ミラーを用いる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光走査装置は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置の光書込装置や、バーコードリーダー、スキャナー等の光読取装置への応用が有望視されいる。
【０００３】
非特許文献１に記載されている梁支持型振動ミラーでは、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る。マイクロマシンニング技術によって作成されるこの振動ミラーは、モーターによりポリゴンミラーを回転させる構成の光走査装置と比較し、構造が簡単であり、半導体プロセスでの一括形成が可能であるため、小型化が容易で製造コストも低い。また、ポリゴンミラーは複数のミラー面を利用するためミラー面毎の精度のばらつきの問題があるが、ミラー面が１つの振動ミラーには、そのような問題はない。さらに振動ミラーは、往復走査による高速走査に容易に対応できる。
【０００４】
このような静電駆動の振動ミラーとして、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（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（特許文献２参照）、駆動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（特許文献３，非特許文献２参照）、駆動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（非特許文献３参照）、駆動電極とは別に起動用電極を設けたもの（特許文献４参照）が知られている。
【０００５】
【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
【特許文献４】
特開２００２−２６７９９５号公報
【特許文献５】
特許第２９８１６００号公報
【非特許文献１】
Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ， ”ＳｉｌｉｃｏｎＴｏｒｔｉｏｎａｌＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｒｒｏｒ”，
ＩＢＭＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ２４，１９８０，ｐｐ．６３１−６３７
【非特許文献２】
ＨａｒａｌｄＳｃｈｅｎｋ，”ＡｎＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙＥｘｃｉｔｅｄ２Ｄ−Ｍｉｃｒｏ−
Ｓｃａｎｎｉｎｇ−ＭｉｒｒｏｒｗｉｔｈａｎＩｎ−Ｐｌａｎｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
ＤｒｉｖｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”，
Ｔｈｅ１３ｔｈＡｎｎｕａｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＭＥＭＳ２０００，（２０００），
ｐｐ．４７３−４７８
【非特許文献３】
ＨａｒａｌｄＳｃｈｅｎｋ，”ＡｎＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙＥｘｃｉｔｅｄ２Ｄ−Ｍｉｃｒｏ−
Ｓｃａｎｎｉｎｇ−ＭｉｒｒｏｒｗｉｔｈａｎＩｎ−Ｐｌａｎｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
ＤｒｉｖｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”，
Ｔｈｅ１３ｔｈＡｎｎｕａｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＭＥＭＳ２０００，（２０００），
ｐｐ．６４５−６５０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一直線上に配置された２本の梁によって、ミラー基板の対向する２つの辺の中央を支持し、ミラー基板の他の２辺を可動電極、それと対向する駆動電極との間の静電力によりミラー基板を駆動し、梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復振動させる振動ミラーは、従来、共振点で往復振動させるように駆動されている。しかし、図１４に測定結果例を示すように、環境温度が変化するとミラー基板の振れ角（振動振幅）がかなり大きく変動するという問題があった。その原因は、振動ミラーの振動系の共振点が環境温度によって変化することと、共振点の変動が振れ角に大きく影響することである。
【０００７】
この種の振動ミラーの共振点と、その環境温度による変化について次に述べる。梁のねじり弾性係数をｋθ、ミラー基板の慣性モーメントをＩとすると、共振点は次式で近似することができる。
ｆ＝１／２π√（ｋ／Ｉ）（１）
ねじり弾性係数ｋθは、梁幅をｃ、梁高さをｔ、梁長さをＬとすると次式で与えられる。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。
ｋθ＝β・ｔ・ｃ^３・Ｅ／Ｌ（１＋ν）（２）
シリコンの温度係数をΔｈｔとすると、温度ｔｍｐにおけるヤング率Ｅは
Ｅ＝Ｅｏ（１−Δｈｔ＊ｔｍｐ）（３）
ただし、Ｅｏ＝１．９ｅ＋１２（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）、Δｈｔ＝７５ｅ−６／℃
で与えられる。
以上から、温度が高くなればヤング率Ｅが減少し、したがって、温度が上昇すると共振点が低下することが分かる。
【０００８】
環境温度の変化による振れ角の変動を減らすために、特許文献５に記載されている圧電素子駆動の光スキャナと同様に、梁に発熱素子としての電気抵抗素子を設け、その発熱量を増減させて梁のヤング率の変化を抑える仕組みを応用することもできる。しかし、弾性変形する梁に電気抵抗素子を設けることは信頼性の面で好ましいものではなく、また、振動ミラーの製造プロセスが複雑化し、電気抵抗素子の電流制御のための手段が別に必要となるため、コスト的にも問題がある。
【０００９】
よって、本発明の主たる目的は、静電駆動の梁支持型振動ミラーを用いる光走査装置と、それを利用した光書込装置及び画像形成装置において、振動ミラーの構造を変更することなく、かつ、コストアップ要因となる格別の手段を追加することなく、環境温度の変化などによる振動ミラーの振れ角の変動を効果的に抑え、安定な光走査、安定な画像形成を可能とすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の自由端に形成された可動電極に対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための駆動電極とを有する振動ミラー、及び、前記駆動電極に駆動パルスを印加する駆動手段からなり、前記駆動パルスの周期は、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定されることを特徴とする光走査装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の２つの自由端に形成された可動電極にそれぞれ対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第１の駆動電極と、該２つの第１の駆動電極のそれぞれに前記ミラー基板の振動方向に重ねて設けられた、前記ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第２の駆動電極とを有する振動ミラー、及び、前記２つ第１の駆動電極に第１の駆動パルスを印加し、前記２つの第２の駆動電極の一方に第２の駆動パルスを、他方に第３の駆動パルスをそれぞれ印加する駆動手段からなり、前記第１、第２及び第３の駆動パルスの周期及び位相は、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定されることを特徴とする光走査装置にある。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明の光走査装置において、前記ミラー基板の振れ角が所定の角度θｏを越える時に前記第２又は第３の駆動パルスが印加され、前記ミラー基板の振れ角が前記所定角度θｏ以下の時に前記第１の駆動パルスが印加されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３の発明の光走査装置において、前記ミラー基板の振動波形の極値の前に前記第２及び第３の駆動パルスが印加されることにより、前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向の静電トルクを発生させることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３の発明の光走査装置において、前記ミラー基板の振動波形の極値の前及び後にそれぞれ前記第２及び第３の駆動パルスが印加され、前記極値の前に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点から遠ざける方向に加速する静電トルクを発生させ、前記極値の後に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向に加速する静電トルクを発生させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項３，４，又は５の発明の光走査装置において、前記駆動手段が前記第２及び第３の駆動パルスの電圧値を変化させる手段を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項３又は４の発明の光走査装置において、前記駆動手段が前記第２及び第３の駆動パルスの位相を変化させる手段を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１又は２の発明の光走査装置において、前記可動電極と前記駆動電極が櫛歯形状を有し、相互に微小ギャップを介して対向することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１又は２の発明の光走査装置において、前記振動ミラーが前記ミラー基板の振動空間を減圧状態に封止する手段を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０の発明は、２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の自由端に形成された可動電極に対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための駆動電極とを有する振動ミラーの駆動方法であって、前記駆動電極に駆動パルスを印加し、該印加パルスの周期を、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板を往復振動させるように設定することを特徴とする振動ミラー駆動方法である。
【００２０】
請求項１１の発明は、２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の２つの自由端に形成された可動電極にそれぞれ対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第１の駆動電極と、該２つの第１の駆動電極のそれぞれに前記ミラー基板の振動方向に重ねて設けられた、前記ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第２の駆動電極とを有する振動ミラーの駆動方法であって、前記２つの第１の駆動電極に第１の駆動パルスを印加し、前記２つの第２の駆動電極の一方に第２の駆動パルスを、他方に第３の駆動パルスをそれぞれ印加し、前記第１、第２及び第３の駆動パルスの周期及び位相を、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定することを特徴とする振動ミラー駆動方法である。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明の振動ミラー駆動方法において、前記ミラー基板の振れ角が所定の角度θｏを越える時に前記第２又は第３の駆動パルスを印加し、前記ミラー基板の振れ角が前記所定角度θｏ以下の時に前記第１の駆動パルスを印加することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明の振動ミラー駆動方法において、前記ミラー基板の振動波形の極値の前に前記第２及び第３の駆動パルスを印加し、前記第２の駆動電極により前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向の静電トルクを発生させることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１４の発明は、請求項１２の発明の振動ミラー駆動方法において、前記ミラー基板の振動波形の極値の前及び後にそれぞれ前記第２及び第３の駆動パルスを印加し、前記極値の前に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点から遠ざける方向に加速する静電トルクを発生させ、前記極値の後に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向に加速する静電トルクを発生させることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１５の発明は、記録信号で変調された光ビームで像担持体を走査するための光書込装置であって、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置の振動ミラーのミラー基板上のミラー面に記録信号により変調された光ビームを入射させる手段とを有することを特徴とする光書込装置である。
【００２５】
請求項１６の発明は、像担持体と、該像担持体を記録信号で変調された光ビームで走査することにより静電潜像を形成する請求項１５に記載の光書込装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像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有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１について説明する。本実施形態に係る光走査装置に用いられる振動ミラーの構成を図１に、また、光走査装置の全体的構成を図２に示す。
【００２８】
図１の（ａ）は振動ミラーのミラー面と反対側から見た概略平面図であり、また、（ｂ）は振動ミラーのＡ−Ａ’ 線概略断面図である。
【００２９】
図１において、１０１はミラー基板、１０２，１０３は一直線上にあるねじり梁、１０４は枠状支持部である。ミラー基板１０１は、その対向する２つの端部の中央部をねじり梁１０２，１０３を介して枠状支持部１０４に支持され、ねじり梁１０２，１０３をねじり回転軸として往復振動可能である。ミラー基板１０１のねじり梁１０２，１０３に支持されない対向した２つの端部（自由端）には櫛歯状の可動電極１０５，１０６が形成され、この櫛歯状の可動電極１０５，１０６と微小ギャップを隔てて噛み合う櫛歯状の第１の駆動電極１０７，１０８が枠状支持部１０４に形成されている。このような櫛歯状の電極構造は、電極対向面積を増加させ、低い駆動電圧で大きな振れ角を得るためである。
【００３０】
このようなミラー基板１０１、ねじり梁１０２，１０３及び駆動電極１０７，１０８を含む枠状支持部１０４からなる構造体は、第１の基板（例えば低抵抗の単結晶シリコン基板）から一般的なエッチングプロセスによって一体的に作成される。ミラー基板１０１の一面には、使用される走査光の波長に対し高い反射率を持つ金属膜からなるミラー面１０９が形成されている。
【００３１】
枠状支持部１０４には、それと略同一形状の枠状支持部１１１が絶縁膜１１０を介して接合されている。この枠状支持部１１１は、絶縁膜１１０を介して前記第１の基板に接合された第２の基板（例えば低抵抗の単結晶シリコン基板）から一般的なエッチングプロセスによって作成される。
【００３２】
枠状支持部１０４は、スリット１２０，１２１，１２２によって、ミラー基板１０１に電気的に導通した領域と、第１の駆動電極１０７，１０８に電気的に導通した領域とに絶縁分離され、それぞれの領域には金属薄膜からなる電極パッド１２３，１２４が形成されている。
【００３３】
本実施形態においては、このような振動ミラーは、図２に略示するように、その両面にカバー基板２０１とベース基板２０２が接合されることにより、ミラー基板１０１の振動空間が減圧状態に封止される。このように振動空間を減圧状態とすることにより、振動空間の粘性抵抗が小さくなるため、ミラー基板１０１の振れ角を増大することができる。なお、振動ミラーの共振点は前記（１）式により近似されるが、振動空間の圧力が高いほど共振点は下がる。カバー基板２０１は、走査光ビームを透過させる必要があるため、例えばパイレックスガラスから形成される。ベース基板２０２はガラスや合成樹脂などの絶縁材料から形成される。
【００３４】
図２において、２１０は振動ミラーの駆動電極１０７，１０８を駆動するための駆動回路である。振動ミラーの駆動電極１０７，１０８の電極パッド１２４はベース基板２０２に形成された貫通電極２０３を通じて駆動回路２１０と電気的に接続され、また、ミラー基板１０１の電極パッド１２０はベース基板２０２の別の貫通電極２０３を通じて接地される。
【００３５】
駆動回路２１０は、駆動電極１０７，１０８に共通の駆動パルスを印加することにより、ミラー基板１０１を往復振動させる。図３に、ミラー基板の振動波形（同図（ａ））と駆動パルス（同図（ｂ））の位相関係を示す。駆動パルスの周期は、振動ミラーがその共振周波数帯域の共振点よりやや高い周波数で振動するように設定される。
【００３６】
図５の実線は、本実施形態の振動ミラーの振動周波数と振れ角との関係を表している。本実施形態では、図５に示す共振点（共振周波数帯域のピーク）よりやや高い周波数、例えばＦ１でミラー基板を往復振動させるような周期の駆動パルスで駆動電極１０７，１０８を駆動する。このような周波数でミラー基板を振動させるように駆動することにより、環境温度の変化などにより振動ミラーの共振点が変化しても振れ角の変動は小さくなるが、これについて図４を参照しさらに説明する。
【００３７】
図４の（ａ）と（ｂ）は、振動ミラーのミラー基板１０１に作用する静電トルクと振れ角の関係を説明するための模式図とグラフである。θｏは、可動電極１０５，１０６のエッジが駆動電極１０７，１０８のエッジと対向する時のミラー基板１０１の角度である。図４（ｂ）に見られるように、ミラー基板１０１の角度がθｏ以上になると、静電トルクの角度に対する変化率が少なくなる。振動ミラーをその共振点から外れた周波数で駆動した場合、静電トルクがミラー基板１０１に作用するタイミングはθｏ付近となるが、θｏ付近では角度変化による静電トルクの変化は小さい。したがって、振動ミラーの振動周波数を、その共振点より少し高い周波数とするように駆動すると、環境温度などの変化により共振点が変化しても振動ミラーの振れ角の変動は小さい。
【００３８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態に係る光走査装置に用いられる振動ミラーの構成を図６に、光走査装置の全体的構成を図７に示す。
【００３９】
図６の（ａ）は振動ミラーのミラー面と反対側から見た概略平面図、（ｂ）は振動ミラーのＡ−Ａ’ 線概略断面図、（ｃ）は振動ミラーのミラー面側から見た概略平面図である。
【００４０】
図６において、図１と同一の符号は同一部分又は対応部分を示す。本実施形態の振動ミラーは、枠状支持部１１１の内側端面に、第１の駆動電極１０７，１０８と平面的に重なる櫛歯状の第２の駆動電極１１２，１１３が形成されていること、枠状支持部１１１がスリット１２６，１２７，１２８，１２９によって、第２の駆動電極１１２に電気的に導通した領域と第２の駆動電極１１３に電気的に導通した領域とに絶縁分離され、それぞれの領域に金属薄膜からなる電極パッド１３０，１３１が形成されていることが、前記実施形態１の振動ミラーとの構造上の相違である。
【００４１】
本実施形態においては、このような２段電極構造の振動ミラーは、図７に略示するように、その両面にカバー基板２２０とベース基板２２１が接合されることにより、ミラー基板１０１の振動空間が減圧状態に封止される。このように振動空間を減圧状態とすることにより、振動空間の粘性抵抗が小さくなるため、ミラー基板１０１の振動時の負荷が小さくなり振れ角が増大する。カバー基板２２０は、走査光ビームを透過させる必要があるため、例えばパイレックスガラスから形成される。ベース基板２２１はガラスや合成樹脂などの絶縁材料から形成される。
【００４２】
図７において、２３０は振動ミラーの駆動電極１０７，１０８，１１２，１１３を駆動するための駆動回路である。振動ミラーの第１の駆動電極１０７，１０８の共通の電極パッド１２４はベース基板２２１に形成された貫通電極２２２を通じて、第２の駆動電極１１２，１１３の駆動電極１３０，１３１はカバー基板２２０に形成された貫通電極２２２を通じて、それぞれ駆動回路２３０と電気的に接続され、また、ミラー基板１０１の電極パッド１２０はベース基板２２１の貫通電極２２２を通じて接地される。
【００４３】
本実施形態における第１の実施例によれば、駆動回路２３０により各駆動電極に印加される駆動パルスとミラー基板の振動波形との位相関係は図８のようになる。図８において、（ａ）はミラー基板の振動波形、（ｂ）は第１の駆動電極１０７，１０８に印加される駆動パルス波形、（ｃ）は一方の第２の駆動電極１１２に印加される駆動パルス波形、（ｄ）は他方の第２の駆動電極１１３に印加される駆動パルス波形をそれぞれ示す。振動ミラーがその共振周波数帯域の共振点よりやや高い周波数で振動するように、各駆動パルスの周期及び位相が設定される。
【００４４】
図５の破線は、本実施形態の振動ミラーの振動周波数と振れ角との関係を表している。２段電極構造であるため、１段電極構造の前記実施形態１の振動ミラーに比べ、全体として振れ角は増加する。本実施形態では、図５に示す共振点（共振周波数帯域のピーク）よりやや高い周波数区間Ａの例えば中央の周波数でミラー基板を往復振動させるように振動ミラーが駆動される。このような周波数で振動させるように駆動すると、環境温度の変化などにより振動ミラーの共振点が変化しても振れ角の変動は小さくなる。
【００４５】
次に、この第１の実施例におけるミラー基板の振動と駆動パルスの位相関係について、より詳しく説明する。図９の（ａ）と（ｂ）は、各駆動電極によりミラー基板１０１に作用する静電トルクと、ミラー基板の振れ角の関係を説明するための模式図とグラフである。図９において、Ｔｒｑ１は第１の駆動電極１０７，１０８によりミラー基板に作用する静電トルクであり、Ｔｒｑ２は第２の駆動電極１１３（１１２）によりミラー基板に作用する静電トルクである。静電トルクの計算は、θｏ以下の角度では第１の駆動電極１０７，１０８に電圧を印加し、θｏを越える振れ角では第２の駆動電極１１３に電圧を印加する条件で行った。
【００４６】
図９において、θｏは可動電極１０５，１０６のエッジが第１の駆動電極１０７，１０８のエッジと対向する時のミラー基板１０１の角度である（図４参照）。θ１は、可動電極１０６の厚さ方向の中心３４が第２の駆動電極１１３の厚さ方向の中心３５と対向する時のミラー基板の角度である。θ２は、可動電極１０６のエッジ２４が第２の駆動電極１１３のエッジ３６と対向する時のミラー基板の角度である。角度θ１以下の振れ角では、静電トルクＴｒｑ２はミラー基板を振動の中立点から遠ざける方向に働く。角度θ１以上の振れ角では、静電トルクＴｒｑ２はミラー基板を振動の中立点に引き込む方向に働く、静電トルクＴｒｑ２は、角度θ２でピーク値をとる。第２の駆動電極１１２により作用する静電トルクもＴｒｑ２と同様であるが、向きは逆になる。
【００４７】
この第１の実施例においては、第１の駆動電極と第２の駆動電極により、ミラー基板を振動の中立点に引き込む向きの静電トルクを作用させるが、振れ角θｏを境に第１の駆動電極と第２の駆動電極を切り替えて駆動する。すなわち、正方向の振れ角がθｏを越える時に第２の駆動電極１１３に駆動パルスが印加され、正方向の振れ角がθｏ以下の時に第１の駆動電極１０７，１０８に駆動パルスが印加される。負方向の振れ角がθｏを越える時に第２の駆動電極１１２に駆動パルスが印加され、負方向の振れ角がθｏ以下の時に第１の駆動電極１０７，１０８に駆動パルスが印加される。したがって、第２の駆動電極１１２，１１３に印加される駆動パルスは位相が１８０゜ずれる。このような駆動方法によれば、第２の駆動電極による静電トルクは振動を加速させる方向にのみ作用するため、ミラー基板を効率的に駆動できる。また、前記実施形態１の場合に比べ、θ１以上の振れ角で作用する静電なトルクの強さは大きいため、同じ電圧値の駆動パルスでも本実施例のほうが大きな振れ角を得られる。
【００４８】
本実施形態の第２の実施例によれば、駆動回路２３０は図１０に示すような駆動パルスを各駆動電極に印加することにより振動ミラーを前記第２の実施例と同様の振動周波数で駆動する。図１０の（ａ）はミラー基板の振動波形、（ｂ）は第１の駆動電極１０７，１０８に印加される駆動パルス波形、（ｃ）は第２の駆動電極１１２に印加される駆動パルス波形、（ｄ）は第２の駆動電極１１３に印加される駆動パルス波形である。
【００４９】
第１の駆動電極１０７，１０８に対しては、θｏ以下の振れ角の時に駆動パルスが印加される。振れ角がθｏを越える時に第２の駆動電極１１２又は１１３に駆動パルスが印加されるが、この実施例では振動波形の極値の前と後に駆動パルスが印加される。すなわち、第２の駆動電極１１２に対してはミラー基板の振動波形の負方向の極値の前と後に駆動パルスが印加され、第２の駆動電極１１３に対しては振動波形の正方向の極値の前と後に駆動パルスが印加される。極値前に印加される駆動パルスにより、ミラー基板を振動の中立点から離す向きの静電トルク（斥力）が作用する。この時点ではミラー基板は振動の中立点から遠ざかる方向に運動しているため、この静電トルクは振動を加速させるように働く。極値後に印加される駆動パルスにより、ミラー基板を振動の中立的に引き込む向きの静電トルク（引力）が作用する。この時点ではミラー基板は振動の中立点に近づく方向に運動しているため、この静電トルクもミラー基板の振動を加速させるように働く。このように、第２の駆動電極による静電引力と静電斥力の両方を利用するので、静電引力のみを利用する駆動方法より大きな振れ角を得ることができる。
【００５０】
本実施形態の第３の実施例によれば、駆動回路２３０は、振れ角を調整するため第２の駆動電極に対する駆動パルスの電圧値を変化させる手段を含む。第２の駆動電極と可動電極との間に作用する静電力は電極間電圧の２乗に比例するため、駆動パルスの電圧値を変化させることにより振れ角を増減させることができる。第２の駆動電極の駆動方法は、前記第１の実施例の方法又は第２の実施例の駆動方法を選択することができる。
【００５１】
本実施形態の第４の実施例によれば、駆動回路２３０は、基本的には前記第１の実施例の場合と同様の方法（図８）により振動ミラーを駆動するが、振れ角の調整のために第２の駆動電極１１２，１１３に印加される駆動パルスの位相を変化させる手段を含む。すなわち、一方の第２の駆動電極１１３に対する駆動パルス（図８の（ｄ）の駆動パルスに対応）を、図１１の（ａ）に示すように振動波形の正の極値からφだけ位相を遅らせ、あるいは、図１１の（ｂ）に示すように振動波形の正の極値よりφだけ位相を進めることができ、そのφを一定の範囲で変化させることができる。図１１（ａ）のような位相関係では、第２の駆動電極１１３による静電トルクはミラー基板を振動の中立点へ向けて加速するように作用するが、図１１（ｂ）のような位相関係では第２の駆動電極１１３の静電トルクはミラー基板を振動の正の極値へ向け加速するように作用する。また、φの大きさによって、作用する静電トルクの大きさは変化する（図９（ｂ）参照）。したがって、φの大きさ及びその正負（進み／遅れ）を変えることにより、ミラー基板の振れ角（振動振幅）を調整することができる。ここでは第２の電極１１３の場合について説明したが、他方の第２の電極１１２に対する駆動パルスと振動波形の負の極値との位相についても同様に変化させる。振動ミラーの振動周期は第１の駆動電極１０７，１０８の駆動パルスの周期によりほぼ決まるため、実際的には、第１の駆動電極に印加される駆動パルスを基準として、第２の駆動電極に印加される駆動パルスの位相を制御する形になる。
【００５２】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を図１２に、また、その光書込装置の概略構成を図１３にそれぞれ示す。
【００５３】
図１２において、３００は像担持体としての感光体ドラムである。この感光体ドラム３００の帯電された面を、光書込装置３０１によって、記録信号で変調されたレーザ光ビームにより走査することにより静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３０２によりトナー現像される。現像されたトナー像は、転写装置３０４により、給紙トレイ３０３から給送される記録紙（被転写体）に転写された後、定着装置３０５により記録紙に定着される。このような全体的な装置構成は一般的な電子写真方式の画像形成装置と同様であるので、これ以上は説明しない。
【００５４】
光書込装置３０１は、図１３に略示するように、前述したような本発明の光走査装置３１０を主走査方向に複数個配置し、これら複数個の光走査装置３１０により所定の書き込み幅に対する光走査（光書き込み）を分割して行う構成である。なお、主走査方向に配列する必要があるのは、光走査装置３１０の振動ミラーのみであるので、複数の光走査装置３１０の駆動回路を集中配置することも可能であり、そのような構成も本発明に包含される。それぞれの光走査装置３１０に対応して半導体レーザ３１１が設けられる。不図示の画像信号生成装置により生成された画像信号に従って各半導体レーザ３１１は変調され、その出力レーザ光ビームが対応する光走査装置の振動ミラーのミラー基板に入射し、偏向されたレーザ光ビームにより感光体ドラム３００が走査される。なお、半導体レーザ３１１と光走査装置３１０の振動ミラーの間や、振動ミラーと感光体ドラム３００の間には必要に応じて光学系が設けられるが、簡略化のために図示されていない。
【００５５】
本発明による光走査装置３１０は、前述のようにミラー基板の振れ角が環境温度などの変化にかかわらず安定しているため、光書込装置３０１の光書込幅は安定であり、したがって本発明による画像形成装置は高品質の画像形成が可能である。また、梁支持型の振動ミラーを用いる光走査装置は、ポリゴンミラーを用いる光走査装置に比べ、コンパクトかつ安価であり、駆動のための消費電力も小さく、作動音も小さい。このような利点は光書込装置３０１及び画像形成装置にも反映されることは明らかである。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、
（１）請求項１乃至１４の発明によれば、環境温度変化などによる振動ミラーの振れ角（振動振幅）の変動が小さくなり、安定な光走査が可能となる。
（２）請求項２乃至５，１１乃至１４の発明によれば、第１の駆動電極及び第２の駆動電極によりミラー基板を駆動することにより、振動ミラーの振れ角を増大し走査幅を拡大することができる。請求項３乃至５，１２乃至１４の発明によれば、ミラー基板の振動を加速させる静電トルクのみを作用させ、効率的にミラー基板を駆動できる。特に請求項５，１４の発明によれば、第２の駆動電極による静電引力と静電斥力の両方を利用し、より大きな振れ角を得ることができる。
（３）請求項６，７によれば振動ミラーの振れ角の調整が可能である。
（４）請求項８の発明によれば駆動電極と可動電極の対向面積が増大するため、請求項９の発明によればミラー基板の振動時の負荷を減らすことができるため、より低い駆動電圧で所要の振れ角を得ることができる。
（５）請求項１５，１６の発明によれば、安定な光書き込み又は画像形成が可能な光書込装置又は画像形成装置を安価かつコンパクトに実現することができ、また、光書込装置又は画像形成装置の消費電力及び騒音を減らすことができる、等々の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る光走査装置に用いられる振動ミラーの概略平面図及び概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る光走査装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る光走査装置の振動ミラーの駆動方法を説明するための波形図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る光走査装置の振動ミラーの静電トルクと振れ角の関係を説明するための模式図及びグラフである。
【図５】振動周波数と振れ角の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態２に係る光走査装置に用いられる振動ミラーの概略平面図及び概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る光走査装置の全体構成図である。
【図８】本発明の実施形態２の第１の実施例における振動ミラーの駆動方法を説明するための波形図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る光走査装置の振動ミラーの静電トルクと振れ角の関係を説明するための模式図及びグラフである。
【図１０】本発明の実施形態２の第２の実施例における振動ミラーの駆動方法を説明するための波形図である。
【図１１】本発明の実施形態２の第４の実施例における振動ミラーの駆動方法を説明するための波形図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係る光書込装置の概略構成図である。
【図１４】振動ミラーの振れ角と環境温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１ミラー基板
１０２，１０３ねじり梁
１０４枠状支持部
１０５，１０６可動電極
１０７，１０８駆動電極（第１の駆動電極）
１０９ミラー面
１１１枠状支持部
１１２，１１３第２の駆動電極
１２３，１２４，１３０，１３１電極パッド
２１０，２３０駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a micro-optical system to which micromachining technology is applied, and more particularly to an optical scanning apparatus using a beam-supporting vibrating mirror driven by an electrostatic force.
[0002]
[Prior art]
This type of optical scanning device is promising for application to optical writing devices of image forming apparatuses such as digital copying machines and laser printers, and optical reading devices such as barcode readers and scanners.
[0003]
In the beam-supporting oscillating mirror described in Non-Patent Document 1, a mirror substrate supported by two beams provided on the same straight line is fixed between an electrode provided at a position facing the mirror substrate. The two beams are reciprocally oscillated around the torsional rotation axis by the electric attractive force. This oscillating mirror created by micromachining technology has a simple structure compared to an optical scanning device configured to rotate a polygon mirror by a motor, and can be formed in a batch in a semiconductor process, making it easy to miniaturize. The manufacturing cost is low. In addition, since the polygon mirror uses a plurality of mirror surfaces, there is a problem of variation in accuracy for each mirror surface, but such a problem does not occur in a vibrating mirror having one mirror surface. Furthermore, the vibrating mirror can easily cope with high-speed scanning by reciprocating scanning.
[0004]
As such an electrostatically driven vibrating mirror, a beam is formed in an S shape to reduce the rigidity so that a large deflection angle can be obtained with a small driving force (see Patent Document 1). What is thinner than the frame substrate (see Patent Document 2), where the drive electrode is arranged at a position that does not overlap the vibration direction of the mirror part (see Patent Document 3, Non-Patent Document 2), and the drive electrode is the center of mirror deflection The drive voltage is lowered without changing the deflection angle of the mirror by being installed at an inclination from the position (see Non-Patent Document 3), and the starting electrode is provided separately from the drive electrode (see Patent Document 4) It has been known.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2924200
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-92409
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 30111144
[Patent Document 4]
JP 2002-267995 A
[Patent Document 5]
Japanese Patent No. 2981600
[Non-Patent Document 1]
K. E. Petersen, “Silicon Torsional Scanning Mirror”,
IBM Journal of Research and Development 24, 1980, pp. 631-637
[Non-Patent Document 2]
Harald Schenk, “An Electrostatically Excited 2D-Micro-
Scanning-Mirror with an In-Plane configuration of the
"Driving Electrodes",
The 13th Annual International Workshop on MEMS 2000, (2000),
pp. 473-478
[Non-Patent Document 3]
Harald Schenk, “An Electrostatically Excited 2D-Micro-
Scanning-Mirror with an In-Plane configuration of the
"Driving Electrodes",
The 13th Annual International Workshop on MEMS 2000, (2000),
pp. 645-650
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The two beams arranged in a straight line support the center of two opposite sides of the mirror substrate, and the other two sides of the mirror substrate are mirrored by an electrostatic force between the movable electrode and the opposite drive electrode. A vibration mirror that drives a substrate and reciprocally vibrates a mirror substrate using a beam as a torsional rotation axis is conventionally driven to reciprocate at a resonance point. However, as shown in FIG. 14 as an example of the measurement results, there is a problem that the deflection angle (vibration amplitude) of the mirror substrate varies considerably when the environmental temperature changes. The cause is that the resonance point of the vibration system of the vibrating mirror changes according to the environmental temperature, and the fluctuation of the resonance point greatly affects the deflection angle.
[0007]
The resonance point of this type of oscillating mirror and its change due to ambient temperature will be described next. If the torsional elastic coefficient of the beam is kθ and the moment of inertia of the mirror substrate is I, the resonance point can be approximated by the following equation.
f = 1 / 2π√ (k / I) (1)
The torsional elastic coefficient kθ is given by the following equation where c is the beam width, t is the beam height, and L is the beam length. Where β is the cross-sectional shape factor, E is the Young's modulus, and ν is the Poisson's ratio.
kθ = β · t · c ³ ・ E / L (1 + ν) (2)
If the temperature coefficient of silicon is Δht, the Young's modulus E at the temperature tmp is
E = Eo (1−Δht * tmp) (3)
However, Eo = 1.9e + 12 (dyne / cm2), Δht = 75e-6 / ° C.
Given in.
From the above, it can be seen that the Young's modulus E decreases as the temperature increases, and therefore the resonance point decreases as the temperature increases.
[0008]
In order to reduce the fluctuation of the deflection angle due to the change of the environmental temperature, like the piezoelectric element driving optical scanner described in Patent Document 5, an electrical resistance element as a heating element is provided on the beam, and the amount of generated heat is increased or decreased. It is also possible to apply a mechanism that suppresses changes in the Young's modulus of the beam. However, it is not preferable in terms of reliability to provide an electric resistance element on the elastically deformed beam, and the manufacturing process of the vibrating mirror is complicated, and another means for controlling the current of the electric resistance element is required. Therefore, there is a problem in terms of cost.
[0009]
Therefore, a main object of the present invention is to provide an optical scanning device using an electrostatically driven beam-supporting oscillating mirror, an optical writing device and an image forming apparatus using the same, without changing the structure of the oscillating mirror, and Therefore, it is possible to effectively suppress fluctuations in the swing angle of the vibrating mirror due to changes in the environmental temperature, etc., without adding any special means that increase the cost, and to enable stable light scanning and stable image formation. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is provided at a position facing a mirror substrate supported by two beams so as to be capable of reciprocating vibration with the beam as a torsional rotation axis, and a movable electrode formed at the free end of the mirror substrate. And a driving mirror for applying a driving pulse to the driving electrode. The driving pulse has a period of the vibration. An optical scanning device characterized in that the mirror substrate is set to reciprocate at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within a resonance frequency band of the mirror.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, a mirror substrate supported by two beams so as to be capable of reciprocating vibration using the beam as a torsional rotation axis, and a position facing the movable electrode formed at two free ends of the mirror substrate. Two first drive electrodes for generating electrostatic torque that reciprocally vibrate the mirror substrate, and the two first drive electrodes are provided so as to overlap each other in the vibration direction of the mirror substrate. And applying a first drive pulse to the oscillating mirror having two second drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocally vibrating the mirror substrate, and the two first drive electrodes. And a driving means for applying a second driving pulse to one of the two second driving electrodes and a third driving pulse to the other, respectively, and the period of the first, second and third driving pulses and The phase of the vibrating mirror The mirror substrate at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point in the oscillation frequency band is in the optical scanning apparatus characterized by being configured to reciprocally vibrate.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the second aspect of the invention, the second or third driving pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate exceeds a predetermined angle θo, and the mirror substrate is shaken. The first drive pulse is applied when an angle is equal to or less than the predetermined angle θo.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the third aspect of the invention, the second and third driving pulses are applied before the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, whereby the second The drive electrode generates an electrostatic torque in a direction to bring the mirror substrate closer to a neutral point of vibration.
[0014]
According to a fifth aspect of the invention, in the optical scanning device of the third aspect of the invention, the second and third driving pulses are applied before and after the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, respectively, and before the extreme value. The second and third drive pulses applied to the second drive electrode generate an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction away from the vibration neutral point, and is applied after the extreme value. According to the second and third drive pulses, the second drive electrode generates an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction to approach the neutral point of vibration.
[0015]
According to a sixth aspect of the invention, in the optical scanning device according to the third, fourth, or fifth aspect of the invention, the driving means includes means for changing voltage values of the second and third driving pulses. Is.
[0016]
According to a seventh aspect of the invention, in the optical scanning device according to the third or fourth aspect of the invention, the drive means includes means for changing the phases of the second and third drive pulses.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, the movable electrode and the drive electrode have a comb shape and are opposed to each other through a minute gap. It is.
[0018]
According to a ninth aspect of the invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect of the invention, the vibrating mirror has means for sealing the vibrating space of the mirror substrate in a reduced pressure state.
[0019]
The invention according to claim 10 is provided at a position facing the mirror substrate supported by the two beams so as to be able to reciprocally vibrate using the beams as a torsional rotation axis, and the movable electrode formed at the free end of the mirror substrate. A driving method of a vibrating mirror having a driving electrode for generating electrostatic torque that reciprocally vibrates the mirror substrate, wherein a driving pulse is applied to the driving electrode, and the period of the applied pulse is determined by the vibration. The vibration mirror driving method is characterized in that the mirror substrate is set to reciprocate at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within the resonance frequency band of the mirror.
[0020]
According to the eleventh aspect of the present invention, there are provided a mirror substrate supported by two beams so as to be capable of reciprocating vibration using the beam as a torsional rotation axis, and positions facing the movable electrodes formed at two free ends of the mirror substrate. Two first drive electrodes for generating electrostatic torque that reciprocally vibrate the mirror substrate, and the two first drive electrodes are provided so as to overlap each other in the vibration direction of the mirror substrate. A vibrating mirror driving method having two second drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocally vibrating the mirror substrate, wherein the first drive is applied to the two first drive electrodes. Applying a pulse, applying a second drive pulse to one of the two second drive electrodes, and applying a third drive pulse to the other, respectively, and the period of the first, second and third drive pulses, and The phase of the vibrating mirror The mirror substrate at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point in the frequency band is a vibration mirror driving method and setting to reciprocally vibrate.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the oscillating mirror driving method according to the eleventh aspect of the invention, the second or third driving pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate exceeds a predetermined angle θo, The first drive pulse is applied when a deflection angle is equal to or less than the predetermined angle θo.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the oscillating mirror driving method according to the twelfth aspect of the present invention, the second and third driving pulses are applied before the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, and the second driving electrode. Thus, an electrostatic torque in a direction to bring the mirror substrate closer to a neutral point of vibration is generated.
[0023]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the oscillating mirror driving method according to the twelfth aspect, the second and third driving pulses are applied before and after the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, respectively. Due to the second and third drive pulses applied before, the second drive electrode generates an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction away from the vibration neutral point, and is applied after the extreme value. According to the second and third driving pulses, the second driving electrode generates an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction approaching a neutral point of vibration.
[0024]
The invention of claim 15 is an optical writing device for scanning an image carrier with a light beam modulated by a recording signal, and the optical scanning device according to any one of claims 1 to 10, An optical writing apparatus comprising: a light beam modulated by a recording signal incident on a mirror surface on a mirror substrate of a vibration mirror of the optical scanning apparatus.
[0025]
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an image carrier, and the optical writing device according to the fifteenth aspect, wherein the electrostatic latent image is formed by scanning the image carrier with a light beam modulated by a recording signal. Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with toner, transfer means for transferring the developed toner image to the transfer target, and fixing means for fixing the toner image transferred to the transfer target And an image forming apparatus.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0027]
[Embodiment 1]
Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the oscillating mirror used in the optical scanning device according to this embodiment, and FIG. 2 shows the overall configuration of the optical scanning device.
[0028]
FIG. 1A is a schematic plan view seen from the side opposite to the mirror surface of the vibrating mirror, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of the vibrating mirror.
[0029]
In FIG. 1, 101 is a mirror substrate, 102 and 103 are torsion beams on a straight line, and 104 is a frame-like support portion. The mirror substrate 101 is supported by the frame-like support portion 104 through the torsion beams 102 and 103 at the center of the two opposite ends, and can reciprocate with the torsion beams 102 and 103 as the torsional rotation shaft. Comb-like movable electrodes 105 and 106 are formed at two opposing ends (free ends) of the mirror substrate 101 that are not supported by the torsion beams 102 and 103. The comb-like movable electrodes 105 and 106 and a minute gap are formed. Comb-shaped first drive electrodes 107 and 108 meshing with each other are formed on the frame-shaped support portion 104. Such a comb-like electrode structure is for increasing the electrode facing area and obtaining a large deflection angle with a low driving voltage.
[0030]
Such a structure composed of the mirror substrate 101, the torsion beams 102 and 103, and the frame-like support portion 104 including the drive electrodes 107 and 108 is generally etched from a first substrate (for example, a low-resistance single crystal silicon substrate). It is created integrally by the process. On one surface of the mirror substrate 101, a mirror surface 109 made of a metal film having a high reflectance with respect to the wavelength of the scanning light to be used is formed.
[0031]
A frame-shaped support portion 111 having substantially the same shape as that of the frame-shaped support portion 104 is bonded via an insulating film 110. The frame-shaped support portion 111 is formed by a general etching process from a second substrate (for example, a low-resistance single crystal silicon substrate) bonded to the first substrate via an insulating film 110.
[0032]
The frame-like support portion 104 is insulated and separated into a region electrically connected to the mirror substrate 101 and a region electrically connected to the first drive electrodes 107 and 108 by the slits 120, 121, and 122. In the region, electrode pads 123 and 124 made of a metal thin film are formed.
[0033]
In this embodiment, as shown schematically in FIG. 2, such a vibrating mirror is formed by bonding the cover substrate 201 and the base substrate 202 to both surfaces thereof, thereby sealing the vibrating space of the mirror substrate 101 in a reduced pressure state. Stopped. By setting the vibration space in a reduced pressure state in this way, the viscous resistance of the vibration space is reduced, so that the deflection angle of the mirror substrate 101 can be increased. The resonance point of the vibration mirror is approximated by the above equation (1), but the resonance point decreases as the pressure in the vibration space increases. The cover substrate 201 is made of, for example, Pyrex glass because it is necessary to transmit the scanning light beam. The base substrate 202 is formed from an insulating material such as glass or synthetic resin.
[0034]
In FIG. 2, reference numeral 210 denotes a drive circuit for driving the drive electrodes 107 and 108 of the vibrating mirror. The electrode pads 124 of the drive electrodes 107 and 108 of the vibrating mirror are electrically connected to the drive circuit 210 through the through electrodes 203 formed on the base substrate 202, and the electrode pads 120 of the mirror substrate 101 are connected to other electrodes of the base substrate 202. It is grounded through the through electrode 203.
[0035]
The drive circuit 210 reciprocally vibrates the mirror substrate 101 by applying a common drive pulse to the drive electrodes 107 and 108. FIG. 3 shows the phase relationship between the vibration waveform of the mirror substrate (FIG. 3A) and the drive pulse (FIG. 3B). The period of the drive pulse is set so that the oscillating mirror vibrates at a frequency slightly higher than the resonance point in the resonance frequency band.
[0036]
The solid line in FIG. 5 represents the relationship between the vibration frequency and the swing angle of the vibration mirror of this embodiment. In the present embodiment, the drive electrodes 107 and 108 are driven by a drive pulse having a period that causes the mirror substrate to reciprocately vibrate at a frequency slightly higher than the resonance point (resonance frequency band peak) shown in FIG. By driving the mirror substrate to vibrate at such a frequency, even if the resonance point of the oscillating mirror changes due to a change in the environmental temperature or the like, the fluctuation of the deflection angle becomes small. explain.
[0037]
4A and 4B are a schematic diagram and a graph for explaining the relationship between the electrostatic torque acting on the mirror substrate 101 of the vibrating mirror and the deflection angle. θo is the angle of the mirror substrate 101 when the edges of the movable electrodes 105 and 106 face the edges of the drive electrodes 107 and 108. As shown in FIG. 4B, when the angle of the mirror substrate 101 is equal to or greater than θo, the rate of change with respect to the angle of the electrostatic torque decreases. When the oscillating mirror is driven at a frequency deviating from the resonance point, the timing at which the electrostatic torque acts on the mirror substrate 101 is in the vicinity of θo, but the change in the electrostatic torque due to the angle change is small in the vicinity of θo. Therefore, if the vibration frequency of the vibration mirror is driven so as to be slightly higher than the resonance point, the fluctuation of the vibration angle of the vibration mirror is small even if the resonance point changes due to a change in environmental temperature or the like.
[0038]
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows the configuration of the oscillating mirror used in the optical scanning device according to this embodiment, and FIG. 7 shows the overall configuration of the optical scanning device.
[0039]
6A is a schematic plan view viewed from the side opposite to the mirror surface of the vibrating mirror, FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of the vibrating mirror, and FIG. 6C is a view viewed from the mirror surface side of the vibrating mirror. FIG.
[0040]
In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. In the vibrating mirror of the present embodiment, comb-shaped second drive electrodes 112 and 113 that overlap the first drive electrodes 107 and 108 in a plane are formed on the inner end surface of the frame-shaped support portion 111. The frame-shaped support part 111 is insulated and separated into a region electrically connected to the second drive electrode 112 and a region electrically connected to the second drive electrode 113 by the slits 126, 127, 128, and 129, respectively. The electrode pads 130 and 131 made of a metal thin film are formed in this area, which is a structural difference from the vibrating mirror of the first embodiment.
[0041]
In the present embodiment, the vibration mirror having such a two-stage electrode structure has a vibration space of the mirror substrate 101 by bonding the cover substrate 220 and the base substrate 221 to both surfaces as schematically shown in FIG. Is sealed in a reduced pressure state. By making the vibration space in a reduced pressure state in this way, the viscous resistance of the vibration space is reduced, so the load during vibration of the mirror substrate 101 is reduced and the deflection angle is increased. Since the cover substrate 220 needs to transmit the scanning light beam, it is made of, for example, Pyrex glass. The base substrate 221 is formed from an insulating material such as glass or synthetic resin.
[0042]
In FIG. 7, reference numeral 230 denotes a drive circuit for driving the drive electrodes 107, 108, 112, and 113 of the vibrating mirror. The common electrode pad 124 of the first drive electrodes 107 and 108 of the vibrating mirror is formed through the through electrode 222 formed on the base substrate 221, and the drive electrodes 130 and 131 of the second drive electrodes 112 and 113 are formed on the cover substrate 220. The through electrodes 222 are electrically connected to the drive circuit 230, and the electrode pads 120 of the mirror substrate 101 are grounded through the through electrodes 222 of the base substrate 221.
[0043]
According to the first example of the present embodiment, the phase relationship between the drive pulse applied to each drive electrode by the drive circuit 230 and the vibration waveform of the mirror substrate is as shown in FIG. 8A is a vibration waveform of the mirror substrate, FIG. 8B is a drive pulse waveform applied to the first drive electrodes 107 and 108, and FIG. 8C is applied to one of the second drive electrodes 112. The drive pulse waveform, (d) shows the drive pulse waveform applied to the other second drive electrode 113, respectively. The period and phase of each drive pulse are set so that the oscillating mirror vibrates at a frequency slightly higher than the resonance point in the resonance frequency band.
[0044]
The broken line in FIG. 5 represents the relationship between the vibration frequency and the swing angle of the vibration mirror of the present embodiment. Since it has a two-stage electrode structure, the deflection angle as a whole increases as compared with the oscillating mirror of the first embodiment having a one-stage electrode structure. In the present embodiment, the oscillating mirror is driven so that the mirror substrate is reciprocally oscillated at, for example, the center frequency in the frequency section A slightly higher than the resonance point (resonance frequency band peak) shown in FIG. When driven to vibrate at such a frequency, fluctuations in the deflection angle are small even if the resonance point of the oscillating mirror changes due to a change in environmental temperature or the like.
[0045]
Next, the phase relationship between the vibration of the mirror substrate and the drive pulse in the first embodiment will be described in more detail. FIGS. 9A and 9B are a schematic diagram and a graph for explaining the relationship between the electrostatic torque acting on the mirror substrate 101 by each drive electrode and the deflection angle of the mirror substrate. In FIG. 9, Trq1 is an electrostatic torque acting on the mirror substrate by the first drive electrodes 107 and 108, and Trq2 is an electrostatic torque acting on the mirror substrate by the second drive electrode 113 (112). The electrostatic torque was calculated under the condition that a voltage was applied to the first drive electrodes 107 and 108 at an angle of θo or less, and a voltage was applied to the second drive electrode 113 at a deflection angle exceeding θo.
[0046]
In FIG. 9, θo is the angle of the mirror substrate 101 when the edges of the movable electrodes 105 and 106 face the edges of the first drive electrodes 107 and 108 (see FIG. 4). θ1 is the angle of the mirror substrate when the center 34 in the thickness direction of the movable electrode 106 faces the center 35 in the thickness direction of the second drive electrode 113. θ2 is the angle of the mirror substrate when the edge 24 of the movable electrode 106 faces the edge 36 of the second drive electrode 113. At a deflection angle equal to or smaller than the angle θ1, the electrostatic torque Trq2 works in a direction to move the mirror substrate away from the neutral point of vibration. At a deflection angle equal to or larger than the angle θ1, the electrostatic torque Trq2 works in a direction to draw the mirror substrate to the neutral point of vibration. The electrostatic torque Trq2 takes a peak value at the angle θ2. The electrostatic torque applied by the second drive electrode 112 is the same as that of Trq2, but the direction is reversed.
[0047]
In this first embodiment, the first drive electrode and the second drive electrode apply an electrostatic torque in a direction that pulls the mirror substrate into the neutral point of vibration. The drive electrode and the second drive electrode are switched and driven. That is, a drive pulse is applied to the second drive electrode 113 when the positive deflection angle exceeds θo, and a drive pulse is applied to the first drive electrodes 107 and 108 when the positive deflection angle is equal to or smaller than θo. . A drive pulse is applied to the second drive electrode 112 when the negative deflection angle exceeds θo, and a drive pulse is applied to the first drive electrodes 107 and 108 when the negative deflection angle is equal to or smaller than θo. Therefore, the drive pulses applied to the second drive electrodes 112 and 113 are 180 degrees out of phase. According to such a driving method, since the electrostatic torque generated by the second driving electrode acts only in the direction of accelerating vibration, the mirror substrate can be driven efficiently. Further, compared to the case of the first embodiment, since the strength of the electrostatic torque acting at the deflection angle equal to or larger than θ1 is large, the present embodiment can obtain a larger deflection angle even with the drive pulse having the same voltage value.
[0048]
According to the second example of the present embodiment, the drive circuit 230 drives the vibrating mirror at the same vibration frequency as in the second example by applying a drive pulse as shown in FIG. 10 to each drive electrode. To do. 10A shows the vibration waveform of the mirror substrate, FIG. 10B shows the drive pulse waveform applied to the first drive electrodes 107 and 108, and FIG. 10C shows the drive pulse waveform applied to the second drive electrode 112. , (D) are drive pulse waveforms applied to the second drive electrode 113.
[0049]
A drive pulse is applied to the first drive electrodes 107 and 108 at a deflection angle of θo or less. When the deflection angle exceeds θo, a drive pulse is applied to the second drive electrode 112 or 113. In this embodiment, the drive pulse is applied before and after the extreme value of the vibration waveform. That is, a drive pulse is applied to the second drive electrode 112 before and after the negative extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, and a positive pole of the vibration waveform is applied to the second drive electrode 113. A drive pulse is applied before and after the value. An electrostatic torque (repulsive force) in a direction to move the mirror substrate away from the neutral point of vibration acts by the drive pulse applied before the extreme value. At this time, since the mirror substrate is moving away from the neutral point of the vibration, this electrostatic torque works to accelerate the vibration. An electrostatic torque (attractive force) in a direction to pull the mirror substrate in a neutral manner acts by the drive pulse applied after the extreme value. At this time, since the mirror substrate is moving in a direction approaching the neutral point of vibration, this electrostatic torque also works to accelerate the vibration of the mirror substrate. Thus, since both the electrostatic attractive force and the electrostatic repulsive force by the second drive electrode are used, a larger deflection angle can be obtained than the driving method using only the electrostatic attractive force.
[0050]
According to the third example of the present embodiment, the drive circuit 230 includes means for changing the voltage value of the drive pulse for the second drive electrode in order to adjust the deflection angle. Since the electrostatic force acting between the second drive electrode and the movable electrode is proportional to the square of the voltage between the electrodes, the swing angle can be increased or decreased by changing the voltage value of the drive pulse. As the driving method of the second driving electrode, the method of the first embodiment or the driving method of the second embodiment can be selected.
[0051]
According to the fourth example of the present embodiment, the drive circuit 230 basically drives the oscillating mirror by the same method (FIG. 8) as in the first example, but the adjustment of the deflection angle is performed. For this purpose, means for changing the phase of the drive pulse applied to the second drive electrodes 112 and 113 is included. In other words, the drive pulse for one second drive electrode 113 (corresponding to the drive pulse of (d) in FIG. 8) is shifted in phase by φ from the positive extreme value of the vibration waveform as shown in (a) of FIG. As shown in FIG. 11B, the phase can be advanced by φ from the positive extreme value of the vibration waveform, and φ can be changed within a certain range. In the phase relationship as shown in FIG. 11A, the electrostatic torque generated by the second drive electrode 113 acts to accelerate the mirror substrate toward the neutral point of vibration, but the phase as shown in FIG. 11B. In relation, the electrostatic torque of the second drive electrode 113 acts to accelerate the mirror substrate toward the positive extreme value of vibration. Moreover, the magnitude | size of the electrostatic torque which acts with the magnitude | size of (phi) changes (refer FIG.9 (b)). Therefore, the deflection angle (vibration amplitude) of the mirror substrate can be adjusted by changing the magnitude of φ and its positive / negative (advance / delay). Although the case of the second electrode 113 has been described here, the phase of the drive pulse for the other second electrode 112 and the negative extreme value of the vibration waveform is similarly changed. Since the vibration cycle of the vibration mirror is substantially determined by the drive pulse cycle of the first drive electrodes 107 and 108, the second drive electrode is actually applied to the second drive electrode with reference to the drive pulse applied to the first drive electrode. The phase of the applied driving pulse is controlled.
[0052]
[Embodiment 3]
Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 12 shows a schematic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment, and FIG. 13 shows a schematic configuration of the optical writing apparatus.
[0053]
In FIG. 12, reference numeral 300 denotes a photosensitive drum as an image carrier. An electrostatic latent image is formed by scanning the charged surface of the photosensitive drum 300 with the laser beam modulated by the recording signal by the optical writing device 301. This electrostatic latent image is developed with toner by the developing device 302. The developed toner image is transferred to a recording sheet (transfer object) fed from the sheet feeding tray 303 by the transfer device 304 and then fixed to the recording sheet by the fixing device 305. Such an overall apparatus configuration is the same as that of a general electrophotographic image forming apparatus, and will not be described further.
[0054]
As schematically shown in FIG. 13, the optical writing device 301 includes a plurality of the optical scanning devices 310 of the present invention as described above arranged in the main scanning direction, and the plurality of optical scanning devices 310 provide a predetermined writing width. In this configuration, optical scanning (optical writing) is performed separately. Since only the oscillating mirror of the optical scanning device 310 needs to be arranged in the main scanning direction, it is possible to concentrate the drive circuits of the plurality of optical scanning devices 310, and such a configuration is also possible. Included in the present invention. A semiconductor laser 311 is provided corresponding to each optical scanning device 310. Each semiconductor laser 311 is modulated in accordance with an image signal generated by an image signal generator (not shown), and the output laser light beam is incident on the mirror substrate of the vibrating mirror of the corresponding optical scanning device, and is deflected by the deflected laser light beam. The photosensitive drum 300 is scanned. Note that an optical system is provided between the semiconductor laser 311 and the vibrating mirror of the optical scanning device 310 or between the vibrating mirror and the photosensitive drum 300 as necessary, but is not shown for simplicity.
[0055]
In the optical scanning device 310 according to the present invention, as described above, the deflection angle of the mirror substrate is stable regardless of changes in the environmental temperature or the like, so that the optical writing width of the optical writing device 301 is stable. The image forming apparatus according to the invention can form a high-quality image. In addition, the optical scanning device using the beam-supporting vibration mirror is compact and inexpensive compared to the optical scanning device using the polygon mirror, consumes less power for driving, and has less operation sound. It is obvious that such advantages are reflected in the optical writing device 301 and the image forming apparatus.
[0056]
【The invention's effect】
As explained above,
(1) According to the first to fourteenth aspects of the present invention, fluctuations in the swing angle (vibration amplitude) of the vibrating mirror due to environmental temperature changes and the like are reduced, and stable optical scanning is possible.
(2) According to the inventions of claims 2 to 5, 11 to 14, the mirror substrate is driven by the first drive electrode and the second drive electrode, thereby increasing the deflection angle of the vibrating mirror and expanding the scanning width. can do. According to the third to fifth and twelfth to fourteenth aspects of the present invention, only the electrostatic torque that accelerates the vibration of the mirror substrate can be applied to drive the mirror substrate efficiently. In particular, according to the inventions of claims 5 and 14, a larger deflection angle can be obtained by utilizing both electrostatic attraction and electrostatic repulsion by the second drive electrode.
(3) According to the sixth and seventh aspects, the deflection angle of the vibrating mirror can be adjusted.
(4) According to the invention of claim 8, since the opposing area of the drive electrode and the movable electrode is increased, the load during vibration of the mirror substrate can be reduced according to the invention of claim 9, so that a lower drive voltage The required deflection angle can be obtained.
(5) According to the inventions of claims 15 and 16, an optical writing apparatus or an image forming apparatus capable of stable optical writing or image formation can be realized at low cost and compactly. The power consumption and noise of the image forming apparatus can be reduced, and so on.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a vibrating mirror used in an optical scanning device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining a method of driving a vibrating mirror of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
4A and 4B are a schematic diagram and a graph for explaining the relationship between the electrostatic torque and the deflection angle of the oscillating mirror of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between vibration frequency and deflection angle.
6A and 6B are a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a vibrating mirror used in an optical scanning device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining a driving method of the vibrating mirror in the first example of the second embodiment of the present invention;
FIGS. 9A and 9B are a schematic diagram and a graph for explaining the relationship between the electrostatic torque and the deflection angle of the oscillating mirror of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 10 is a waveform diagram for explaining a driving method of the vibrating mirror in the second example of the second embodiment of the present invention;
11 is a waveform diagram for explaining a driving method of a vibrating mirror in a fourth example of Embodiment 2 of the present invention. FIG.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an optical writing device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the deflection angle of the vibrating mirror and the environmental temperature.
[Explanation of symbols]
101 mirror substrate
102,103 torsion beam
104 Frame support
105,106 Movable electrode
107, 108 drive electrode (first drive electrode)
109 Mirror surface
111 Frame support
112, 113 Second drive electrode
123, 124, 130, 131 electrode pads
210, 230 Drive circuit

Claims

２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の自由端に形成された可動電極に対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための駆動電極とを有する振動ミラー、及び
前記駆動電極に駆動パルスを印加する駆動手段からなり、
前記駆動パルスの周期は、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定されることを特徴とする光走査装置。A mirror substrate that is supported by two beams so as to be able to reciprocate with the beam as a torsional rotation axis, and a mirror substrate provided at a position facing a movable electrode formed at a free end of the mirror substrate. A vibrating mirror having a driving electrode for generating an electrostatic torque to vibrate, and a driving means for applying a driving pulse to the driving electrode,
The period of the drive pulse is set so that the mirror substrate reciprocally vibrates at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within the resonance frequency band of the oscillating mirror.

２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の２つの自由端に形成された可動電極にそれぞれ対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第１の駆動電極と、該２つの第１の駆動電極のそれぞれに前記ミラー基板の振動方向に重ねて設けられた、前記ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第２の駆動電極とを有する振動ミラー、及び、
前記２つの第１の駆動電極に第１の駆動パルスを印加し、前記２つの第２の駆動電極の一方に第２の駆動パルスを、他方に第３の駆動パルスをそれぞれ印加する駆動手段からなり、
前記第１、第２及び第３の駆動パルスの周期及び位相は、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定されることを特徴とする光走査装置。A mirror substrate supported by two beams so as to be able to reciprocally vibrate using the beam as a torsional rotation axis, and the mirror provided at positions facing the movable electrodes formed at the two free ends of the mirror substrate. Two first drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocating vibration of the substrate, and the mirror substrate provided on each of the two first drive electrodes so as to overlap each other in the vibration direction of the mirror substrate. A vibrating mirror having two second drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocating vibration; and
A drive means for applying a first drive pulse to the two first drive electrodes, applying a second drive pulse to one of the two second drive electrodes, and a third drive pulse to the other; Become
The period and phase of the first, second and third drive pulses are set such that the mirror substrate reciprocally vibrates at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within the resonance frequency band of the oscillating mirror. An optical scanning device.

前記ミラー基板の振れ角が所定の角度θｏを越える時に前記第２又は第３の駆動パルスが印加され、前記ミラー基板の振れ角が前記所定角度θｏ以下の時に前記第１の駆動パルスが印加されることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。The second or third drive pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate exceeds a predetermined angle θo, and the first drive pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate is equal to or less than the predetermined angle θo. The optical scanning device according to claim 2.

前記ミラー基板の振動波形の極値の前に前記第２及び第３の駆動パルスが印加されることにより、前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向の静電トルクを発生させることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。By applying the second and third drive pulses before the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, the second drive electrode causes the electrostatic torque in a direction to bring the mirror substrate closer to the neutral point of vibration. The optical scanning device according to claim 3, wherein:

前記ミラー基板の振動波形の極値の前及び後にそれぞれ前記第２及び第３の駆動パルスが印加され、前記極値の前に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点から遠ざける方向に加速する静電トルクを発生させ、前記極値の後に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向に加速する静電トルクを発生させることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。The second and third drive pulses are applied before and after the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, respectively, and the second and third drive pulses applied before the extreme value cause the second and third drive pulses to be applied. The drive electrode generates an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction away from the neutral point of vibration, and the second drive electrode is applied by the second and third drive pulses applied after the extreme value. 4. The optical scanning device according to claim 3, wherein an electrostatic torque is generated to accelerate the mirror substrate in a direction in which the mirror substrate approaches a neutral point of vibration.

前記駆動手段は、前記第２及び第３の駆動パルスの電圧値を変化させる手段を含むことを特徴とする請求項３，４，又は５に記載の光走査装置。6. The optical scanning device according to claim 3, wherein the driving unit includes a unit that changes voltage values of the second and third driving pulses.

前記駆動手段は、前記第２及び第３の駆動パルスの位相を変化させる手段を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。5. The optical scanning device according to claim 3, wherein the driving unit includes a unit that changes phases of the second and third driving pulses. 6.

前記可動電極と前記駆動電極は櫛歯形状を有し、相互に微小ギャップを介して対向することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the movable electrode and the drive electrode have a comb shape and are opposed to each other through a minute gap.

前記振動ミラーは前記ミラー基板の振動空間を減圧状態に封止する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。The optical scanning device according to claim 1, wherein the vibrating mirror includes means for sealing a vibrating space of the mirror substrate in a reduced pressure state.

２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の自由端に形成された可動電極に対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための駆動電極とを有する振動ミラーの駆動方法であって、
前記駆動電極に駆動パルスを印加し、該印加パルスの周期を、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板を往復振動させるように設定することを特徴とする振動ミラー駆動方法。A mirror substrate that is supported by two beams so as to be able to reciprocate with the beam as a torsional rotation axis, and a mirror substrate provided at a position facing a movable electrode formed at a free end of the mirror substrate. A driving method of a vibrating mirror having a driving electrode for generating electrostatic torque to vibrate,
Applying a drive pulse to the drive electrode, and setting the period of the applied pulse to reciprocate the mirror substrate at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within the resonance frequency band of the vibrating mirror. A vibrating mirror driving method characterized by the above.

２本の梁により、該梁をねじり回転軸として往復振動可能に支持されたミラー基板と、該ミラー基板の２つの自由端に形成された可動電極にそれぞれ対向する位置に設けられた、該ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第１の駆動電極と、該２つの第１の駆動電極のそれぞれに前記ミラー基板の振動方向に重ねて設けられた、前記ミラー基板を往復振動させる静電トルクを発生するための２つの第２の駆動電極とを有する振動ミラーの駆動方法であって、
前記２つの第１の駆動電極に第１の駆動パルスを印加し、前記２つの第２の駆動電極の一方に第２の駆動パルスを、他方に第３の駆動パルスをそれぞれ印加し、前記第１、第２及び第３の駆動パルスの周期及び位相を、前記振動ミラーの共振周波数帯域内で共振点から外れた該共振点より高い周波数で前記ミラー基板が往復振動するように設定することを特徴とする振動ミラー駆動方法。A mirror substrate supported by two beams so as to be able to reciprocally vibrate using the beam as a torsional rotation axis, and the mirror provided at positions facing the movable electrodes formed at the two free ends of the mirror substrate. Two first drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocating vibration of the substrate, and the mirror substrate provided on each of the two first drive electrodes so as to overlap each other in the vibration direction of the mirror substrate. A method of driving a vibrating mirror having two second drive electrodes for generating electrostatic torque for reciprocating vibration,
Applying a first drive pulse to the two first drive electrodes, applying a second drive pulse to one of the two second drive electrodes, and applying a third drive pulse to the other; The period and phase of the first, second and third drive pulses are set so that the mirror substrate reciprocates at a frequency higher than the resonance point deviated from the resonance point within the resonance frequency band of the oscillating mirror. A vibrating mirror driving method characterized by the above.

前記ミラー基板の振れ角が所定の角度θｏを越える時に前記第２又は第３の駆動パルスを印加し、前記ミラー基板の振れ角が前記所定角度θｏ以下の時に前記第１の駆動パルスを印加することを特徴とする請求項１１に記載の振動ミラー駆動方法。The second or third driving pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate exceeds a predetermined angle θo, and the first driving pulse is applied when the deflection angle of the mirror substrate is equal to or less than the predetermined angle θo. The vibrating mirror driving method according to claim 11.

前記ミラー基板の振動波形の極値の前に前記第２及び第３の駆動パルスを印加し、前記第２の駆動電極により前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向の静電トルクを発生させることを特徴とする請求項１２に記載の振動ミラー駆動方法。The second and third drive pulses are applied before the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, and electrostatic torque is generated by the second drive electrode in a direction to bring the mirror substrate closer to the neutral point of vibration. The vibrating mirror driving method according to claim 12.

前記ミラー基板の振動波形の極値の前及び後にそれぞれ前記第２及び第３の駆動パルスを印加し、前記極値の前に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点から遠ざける方向に加速する静電トルクを発生させ、前記極値の後に印加される前記第２及び第３の駆動パルスにより前記第２の駆動電極は前記ミラー基板を振動の中立点に近づける方向に加速する静電トルクを発生させることを特徴とする請求項１２に記載の振動ミラー駆動方法。The second and third drive pulses are applied before and after the extreme value of the vibration waveform of the mirror substrate, respectively, and the second and third drive pulses applied before the extreme value cause the second and third drive pulses to be applied. The drive electrode generates an electrostatic torque that accelerates the mirror substrate in a direction away from the neutral point of vibration, and the second drive electrode is applied by the second and third drive pulses applied after the extreme value. 13. The vibrating mirror driving method according to claim 12, wherein electrostatic torque is generated to accelerate the mirror substrate in a direction to bring the mirror substrate closer to a vibration neutral point.

記録信号で変調された光ビームで像担持体を走査するための光書込装置であって、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置の振動ミラーのミラー基板上のミラー面に記録信号により変調された光ビームを入射させる手段とを有することを特徴とする光書込装置。11. An optical writing device for scanning an image carrier with a light beam modulated by a recording signal, the optical scanning device according to claim 1, and a vibrating mirror of the optical scanning device. An optical writing apparatus comprising: a light beam modulated by a recording signal incident on a mirror surface of the mirror substrate.

像担持体と、該像担持体を記録信号で変調された光ビームで走査することにより静電潜像を形成する請求項１５に記載の光書込装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、現像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有することを特徴とする画像形成装置。16. The optical writing device according to claim 15, wherein an electrostatic latent image is formed by scanning the image carrier with a light beam modulated by a recording signal, and the image carrier formed on the image carrier. And a developing unit that develops the electrostatic latent image with toner, a transfer unit that transfers the developed toner image to the transfer target, and a fixing unit that fixes the toner image transferred to the transfer target. Image forming apparatus.