JP2016099567A - 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造が容易であるとともに、使用環境に左右されることなく偏向走査精度を維持できる光偏向器を提供する。【解決手段】光偏向器12は、パッケージ14と、パッケージ14の内方底面に一体に形成されたデバイス受け部18と、デバイス受け部18の傾斜面に固定された光走査デバイス2と、パッケージ14の開口部14aを塞ぐ光透過部材16とを備えている。光透過部材16は、蓋部材20とガラス板22とから構成されている。光走査デバイス2は振動が生じる環境であってもデバイス受け部18に一体に固定されているため、動かない。光透過部材16はパッケージ14の底面14bに平行に配置され、光偏向器12の全体形状は製造が容易な直方体状となっている。光走査デバイス2が傾斜しているため、ガラス板22を傾斜させた場合と同等の、ガラス板表面の反射光による光偏向器の機能上の弊害を抑制することができる。【選択図】図3
Description
本発明は、光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置に関する。
シリコン材料でMEMS(micro electro mechanical systems)プロセスによって加工した光走査デバイスをパッケージ内に収容した光偏向器が知られている。
光走査デバイスの収容後、パッケージの開口部は光透過窓で塞がれ、内部は密閉状態となる。光透過窓には、反射防止処理が施されたガラス板を用いることが多いが、完全に反射を抑えることはできない。
僅かな反射光が不具合を発生させることがあるため、光走査デバイスの反射面に対しガラス板を傾け、ガラス板の表面での反射光を光偏向器の機能に影響のない方向に反射させる工夫がなされている。
しかしながら、ガラス板を傾ける構成ではパッケージの開口部側がパッケージの底面と非平行な凸形状となり、製造容易化が阻害される。
光走査デバイスの収容後、パッケージの開口部は光透過窓で塞がれ、内部は密閉状態となる。光透過窓には、反射防止処理が施されたガラス板を用いることが多いが、完全に反射を抑えることはできない。
僅かな反射光が不具合を発生させることがあるため、光走査デバイスの反射面に対しガラス板を傾け、ガラス板の表面での反射光を光偏向器の機能に影響のない方向に反射させる工夫がなされている。
しかしながら、ガラス板を傾ける構成ではパッケージの開口部側がパッケージの底面と非平行な凸形状となり、製造容易化が阻害される。
特許文献1には、光走査デバイスをパッケージ内で傾け、ガラス板を傾けた構成と同等の反射光抑制機能を維持しつつ、ガラス板をパッケージの底面に平行として光偏向器の全体形状を製造が容易な直方体状とする構成が開示されている。
光走査デバイスの一端は弾性部材を介してパッケージに固定され、他端は前記弾性部材の付勢力でパッケージ内に固定されたベースの角に押し当てられている。
光走査デバイスの一端は弾性部材を介してパッケージに固定され、他端は前記弾性部材の付勢力でパッケージ内に固定されたベースの角に押し当てられている。
特許文献1に記載の構成では、光走査デバイスの他端はバネの付勢力で押し当てられているだけであり、接着剤などで固定されているわけではない。
このため、大きな振動が発生する環境では光走査デバイスが変位して偏向走査精度が低下し、環境により使用が限定されてしまう懸念があった。
このため、大きな振動が発生する環境では光走査デバイスが変位して偏向走査精度が低下し、環境により使用が限定されてしまう懸念があった。
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、製造が容易であるとともに、使用環境に左右されることなく偏向走査精度を維持できる光偏向器の提供を、その主な目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の光偏向器は、開口部を有するパッケージと、前記パッケージの内部に収容される光走査デバイスと、前記パッケージの前記開口部を塞ぐ光透過部材と、前記パッケージの内部に設けられ、前記光走査デバイスが所定の位置及び所定の角度で、且つ、振動で動かないように少なくとも一部が固定されるデバイス受け部と、を備え、前記光透過部材は前記パッケージの底面に平行に配置される。
本発明によれば、製造が容易であるとともに、使用環境に左右されることなく偏向走査精度を維持できる光偏向器を提供できる。
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1及び図2に基づいて、本実施形態に係る光偏向器に用いられる光走査デバイスを説明する。
図1に示すように、光走査デバイス2は、枠部4と、枠部4に内側において一端が枠部4に固定された駆動梁6と、駆動梁6の他端に支持された一対のトーションバー8と、光反射面を有し、一対のトーションバー8に回転可能に支持されたミラー部10とを有している。
4つの駆動梁6の表面には、圧電材料が膜状に固定され、全体として平板短冊状のユニモルフ構造の駆動梁を形成している。
本実施形態では、シリコン材料でMEMSプロセスによって加工することで、枠部4、駆動梁6、トーションバー8、ミラー部10を一体で形成している。
図1及び図2に基づいて、本実施形態に係る光偏向器に用いられる光走査デバイスを説明する。
図1に示すように、光走査デバイス2は、枠部4と、枠部4に内側において一端が枠部4に固定された駆動梁6と、駆動梁6の他端に支持された一対のトーションバー8と、光反射面を有し、一対のトーションバー8に回転可能に支持されたミラー部10とを有している。
4つの駆動梁6の表面には、圧電材料が膜状に固定され、全体として平板短冊状のユニモルフ構造の駆動梁を形成している。
本実施形態では、シリコン材料でMEMSプロセスによって加工することで、枠部4、駆動梁6、トーションバー8、ミラー部10を一体で形成している。
ミラー部10では、シリコン基板の表面にアルミニウムや銀などの金属の薄膜を形成することによって光反射面を形成している。
電圧印加による駆動梁6の曲げ変形がトーションバー8を介して伝達されることにより、ミラー部10を回転させるモーメントが生じる。ミラー部10が回転するとトーションバー8が捻り変形し、ミラー部10を元に戻す弾性力が生じる。これが繰り返されることにより、ミラー部10は一定の振幅で回転振動する。
電圧印加による駆動梁6の曲げ変形がトーションバー8を介して伝達されることにより、ミラー部10を回転させるモーメントが生じる。ミラー部10が回転するとトーションバー8が捻り変形し、ミラー部10を元に戻す弾性力が生じる。これが繰り返されることにより、ミラー部10は一定の振幅で回転振動する。
本実施形態では圧電駆動方式について説明しているが、静電力又は電磁力のような外力により駆動梁6が変形するようにしてもよい。
図2(a)はミラー部10が枠部4に平行な状態を、図2(b)はトーションバー8が捩れてミラー部10が一方に回転した状態を、図2(c)はミラー部10が逆方向に回転した状態を示している。
ミラー部10が回転振動することで光走査が可能となり、共振現象を利用することで、小さなエネルギーで高速、大振幅の回転振動を得ることができる。
MEMSプロセスによって作製される光走査デバイスは、ポリゴンミラーや従来型のガルバノミラーに対して、省電力化、小型化や高速化が可能である。駆動部分の形成もシリコンウエハーを素材として、半導体微細加工技術を用いて大量で安価に形成できるメリットを有している。
図2(a)はミラー部10が枠部4に平行な状態を、図2(b)はトーションバー8が捩れてミラー部10が一方に回転した状態を、図2(c)はミラー部10が逆方向に回転した状態を示している。
ミラー部10が回転振動することで光走査が可能となり、共振現象を利用することで、小さなエネルギーで高速、大振幅の回転振動を得ることができる。
MEMSプロセスによって作製される光走査デバイスは、ポリゴンミラーや従来型のガルバノミラーに対して、省電力化、小型化や高速化が可能である。駆動部分の形成もシリコンウエハーを素材として、半導体微細加工技術を用いて大量で安価に形成できるメリットを有している。
この種の光走査デバイスは、微細な機械的可動部や電気的配線部を有するため、使用環境によっては、空気中の水分や埃による故障を来たしやすい。
これを防止するために、従来では、例えば図22に示すように、パッケージ100の内部に光走査デバイス2を収容して底面側に固定し、パッケージ100の開口側を蓋部材102で覆い、蓋部材102の開口部分に光透過窓としてのガラス板104を固定して全体を密閉している。
光走査デバイス2はパッケージ100の底面に平行に配置され、ガラス板104はパッケージ100の底面に対して傾斜している。換言すれば、ガラス板104は光走査デバイス2のミラー部10の光反射面に対して平行ではない。
ガラス板104が傾斜していることにより、ガラス板104の表面で反射される反射光ORLを光偏向器108の機能に影響のない方向に反射させることができる。
これを防止するために、従来では、例えば図22に示すように、パッケージ100の内部に光走査デバイス2を収容して底面側に固定し、パッケージ100の開口側を蓋部材102で覆い、蓋部材102の開口部分に光透過窓としてのガラス板104を固定して全体を密閉している。
光走査デバイス2はパッケージ100の底面に平行に配置され、ガラス板104はパッケージ100の底面に対して傾斜している。換言すれば、ガラス板104は光走査デバイス2のミラー部10の光反射面に対して平行ではない。
ガラス板104が傾斜していることにより、ガラス板104の表面で反射される反射光ORLを光偏向器108の機能に影響のない方向に反射させることができる。
図22(b)に示すように、ガラス板104の内面での反射を利用し、反射光IRLをパッケージ100内に配置された光センサ106で受光して、光量調整などの制御を行うことも知られている。
図22に示した構成では、パッケージ100の開口部側の形状がパッケージ100の底面に対して非平行な凸形状となるため、光偏向器108の全体形状は直方体状とはならず、製造の容易化が妨げられる。
図22に示した構成では、パッケージ100の開口部側の形状がパッケージ100の底面に対して非平行な凸形状となるため、光偏向器108の全体形状は直方体状とはならず、製造の容易化が妨げられる。
上述のように、特許文献1ではパッケージ内で光走査デバイスを傾斜させ、ガラス板はパッケージの底面と平行に配置して光偏向器の全体形状を直方体状としている。
これにより、製造が容易となるとともに、ガラス板を傾斜させた場合と同等の反射光の弊害抑制機能を得ることができる。
しかしながら、光走査デバイスの一端は、パッケージ内において弾性部材を介してパッケージに固定され、他端は弾性部材の付勢力でパッケージ内に固定されたベースの角に押し当てられている。
すなわち、一端側のみに作用する付勢力で光走査デバイスをパッケージ内で保持している。
このため、大きな振動が発生する環境では、光走査デバイスの自由端が動いて偏向走査精度が低下する懸念がある。したがって、そのような環境では使用ができず、環境によって使用が制限されることとなる。
これにより、製造が容易となるとともに、ガラス板を傾斜させた場合と同等の反射光の弊害抑制機能を得ることができる。
しかしながら、光走査デバイスの一端は、パッケージ内において弾性部材を介してパッケージに固定され、他端は弾性部材の付勢力でパッケージ内に固定されたベースの角に押し当てられている。
すなわち、一端側のみに作用する付勢力で光走査デバイスをパッケージ内で保持している。
このため、大きな振動が発生する環境では、光走査デバイスの自由端が動いて偏向走査精度が低下する懸念がある。したがって、そのような環境では使用ができず、環境によって使用が制限されることとなる。
図3及び図4に基づいて、本実施形態に係る光偏向器12を説明する。
図3に示すように、光偏向器12は、容器状のパッケージ14と、パッケージ14の内部に収容される光走査デバイス2と、パッケージ14の開口部14aを塞ぐ光透過部材16とを有している。
また、光偏向器12は、パッケージ14の内部に設けられ、光走査デバイス2がパッケージ14の底面14bに対し斜めに固定されるデバイス受け部18を有している。
光透過部材16は、光が通過する開口を有し、パッケージ14の開口部14aを覆う蓋部材20と、蓋部材20の開口部分を塞ぐように外側に配置された透明板としてのガラス板22とを有している。
透明板はガラス板に限定されず、また、光透過部材16は単一部材で構成してもよい。
図3に示すように、光偏向器12は、容器状のパッケージ14と、パッケージ14の内部に収容される光走査デバイス2と、パッケージ14の開口部14aを塞ぐ光透過部材16とを有している。
また、光偏向器12は、パッケージ14の内部に設けられ、光走査デバイス2がパッケージ14の底面14bに対し斜めに固定されるデバイス受け部18を有している。
光透過部材16は、光が通過する開口を有し、パッケージ14の開口部14aを覆う蓋部材20と、蓋部材20の開口部分を塞ぐように外側に配置された透明板としてのガラス板22とを有している。
透明板はガラス板に限定されず、また、光透過部材16は単一部材で構成してもよい。
デバイス受け部18は、図4(a)に示すように、パッケージ14の製造時にパッケージ14と同じ材料でパッケージ14の内部底面に同時に一体に形成されている。勿論、デバイス受け部18をパッケージ14とは別体として形成し、パッケージ14の内方底面に固定してもよい。
デバイス受け部18は、開口部14a側に傾斜面18aを有しており、高さが低い側には、傾斜面18aに垂直な面を有する位置決め用の凸部18bが形成されている。
デバイス受け部18は、開口部14a側に傾斜面18aを有しており、高さが低い側には、傾斜面18aに垂直な面を有する位置決め用の凸部18bが形成されている。
図4(b)に示すように、光走査デバイス2はその一端を凸部18bに突き当てて傾斜面18aに載せることにより、デバイス受け部18上に画一的且つ容易に位置決めすることができる。
光走査デバイス2は位置決めされた状態で紫外線硬化樹脂等の接着剤によりデバイス受け部18に固定される。これにより、光走査デバイス2はパッケージ14の内部において所定の位置及び角度で且つ振動で動かないように強固に固定される。
デバイス受け部18の傾斜面18aと光走査デバイス2の下面とは面で接触する。すなわち、デバイス受け部18は光走査デバイス2を面で支持する構成を有している。
光走査デバイス2はデバイス受け部18に面で固定されるため、大きな振動が生じる環境であってもパッケージ14に対して光走査デバイス2が変位することはなく、良好な偏向特性を維持することができる。
光走査デバイス2は位置決めされた状態で紫外線硬化樹脂等の接着剤によりデバイス受け部18に固定される。これにより、光走査デバイス2はパッケージ14の内部において所定の位置及び角度で且つ振動で動かないように強固に固定される。
デバイス受け部18の傾斜面18aと光走査デバイス2の下面とは面で接触する。すなわち、デバイス受け部18は光走査デバイス2を面で支持する構成を有している。
光走査デバイス2はデバイス受け部18に面で固定されるため、大きな振動が生じる環境であってもパッケージ14に対して光走査デバイス2が変位することはなく、良好な偏向特性を維持することができる。
光走査デバイス2の固定後、光透過部材16がパッケージ14の内部が気密性を保つように取り付けられ、図3に示す光偏向器12が完成する。
光透過部材16は光走査デバイス2の光学面(光反射面)に対しては傾いているが、パッケージ14の底面14bに対しては平行となり、光偏向器12全体としては製造が容易な直方体状となる。
図5に示すように、ガラス板22の表面で入射光ELが反射する反射光ORLを、光偏向器12の機能上支障のない向きに反射させることができる。
図6に示すように、ガラス板22の内面での反射を利用し、反射光IRLをパッケージ14の内部に配置された光センサ106で受光して、光量調整などの制御を行う構成としてもよい。
光透過部材16は光走査デバイス2の光学面(光反射面)に対しては傾いているが、パッケージ14の底面14bに対しては平行となり、光偏向器12全体としては製造が容易な直方体状となる。
図5に示すように、ガラス板22の表面で入射光ELが反射する反射光ORLを、光偏向器12の機能上支障のない向きに反射させることができる。
図6に示すように、ガラス板22の内面での反射を利用し、反射光IRLをパッケージ14の内部に配置された光センサ106で受光して、光量調整などの制御を行う構成としてもよい。
図7及び図8に示すように、パッケージ14側に光走査デバイス2が全て収まる形状ではなく、光透過部材16側も立体的な形状となっている構成としてもよい。
この場合も、光透過部材16はパッケージ14の開口部14aに対して平行で、光走査デバイス2に対しては傾斜した構成とすることができる。
図7において、符号18cは光走査デバイス2の幅方向の位置決めを行う凸部を示している。
この場合も、光透過部材16はパッケージ14の開口部14aに対して平行で、光走査デバイス2に対しては傾斜した構成とすることができる。
図7において、符号18cは光走査デバイス2の幅方向の位置決めを行う凸部を示している。
光走査デバイス2とパッケージ14の外部の電気的接点部とを電気的に接続し、光走査デバイス2を制御したり、信号を検出したりするために、ワイヤーボンディングを行うことが一般的である。
その場合、ワイヤーの通るスペースを確保する必要がある。
本実施形態では、ワイヤーボンディングを行う場合に、ボンディング用のパッドを光走査デバイス2の一辺側に集中させている。
その一辺は、図9(a)に示すように、光走査デバイス2の開口部4aから遠い方、換言すれば、デバイス受け部18の高さが低い側である。
図9において、符号4cはパッケージ14のボンディング用パッドを示し、24はワイヤーを示している。
その場合、ワイヤーの通るスペースを確保する必要がある。
本実施形態では、ワイヤーボンディングを行う場合に、ボンディング用のパッドを光走査デバイス2の一辺側に集中させている。
その一辺は、図9(a)に示すように、光走査デバイス2の開口部4aから遠い方、換言すれば、デバイス受け部18の高さが低い側である。
図9において、符号4cはパッケージ14のボンディング用パッドを示し、24はワイヤーを示している。
図9(b)に示すように、デバイス受け部18の開口部14aに近い側にパッドが来るようにすると、光透過部材16とボンディング用パッドとの間隔が狭くなってしまう。
図9(a)に示す構成とすると、ワイヤー24が通るためのスペースが確保しやすくなり、パッケージ全体の厚みを減らすことができる。
図9(a)に示す構成とすると、ワイヤー24が通るためのスペースが確保しやすくなり、パッケージ全体の厚みを減らすことができる。
ワイヤーボンディングの際に、光走査デバイス2の傾きが大きいと、光走査デバイス2側とパッケージ14側のボンディング用パッドのどちらかで、パッド面に垂直に押し当てることができずに、ボンディングがうまくできない可能性がある。
これを解消する構成を図10に示す。
パッケージ14を樹脂成形する際、パッケージ内部のワイヤーボンディング用パッドと外側接点部とを繋ぐ形状の導電部材26をインサート成形する。導電部材26によりパッケージ14の内外を電気的に接続する。
これを解消する構成を図10に示す。
パッケージ14を樹脂成形する際、パッケージ内部のワイヤーボンディング用パッドと外側接点部とを繋ぐ形状の導電部材26をインサート成形する。導電部材26によりパッケージ14の内外を電気的に接続する。
この例では、光走査デバイス2は、パッケージ14の内部に形成された2つのデバイス受け部28、30に固定されている。2つのデバイス受け部28、30の支持面は一つの線上に位置する。
導電部材26のワイヤーボンディング用パッドのボンディング面26aは、光走査デバイス2と平行となるようにする。すなわち、デバイス受け部28、30と平行となるようにする。
図10(b)に示すように、パッケージ14内に光走査デバイス2を固定したときに、ボンディング面26aと光走査デバイス2は平行になっているので、図10(c)に示すように、光偏向器12を傾けてワイヤーボンディングを行う。
パッケージ14内のパッド部と、光走査デバイス2のパッド部は水平なので、ボンディング装置により確実にボンディングを行うことができる。
ボンディング後は、図10(d)に示すように、開口部を光透過部材16で塞いで完成させる。完成後は、パッケージ14の外側接点との接続により、パッケージ内部が電気的に接続される。
導電部材26のワイヤーボンディング用パッドのボンディング面26aは、光走査デバイス2と平行となるようにする。すなわち、デバイス受け部28、30と平行となるようにする。
図10(b)に示すように、パッケージ14内に光走査デバイス2を固定したときに、ボンディング面26aと光走査デバイス2は平行になっているので、図10(c)に示すように、光偏向器12を傾けてワイヤーボンディングを行う。
パッケージ14内のパッド部と、光走査デバイス2のパッド部は水平なので、ボンディング装置により確実にボンディングを行うことができる。
ボンディング後は、図10(d)に示すように、開口部を光透過部材16で塞いで完成させる。完成後は、パッケージ14の外側接点との接続により、パッケージ内部が電気的に接続される。
パッケージ14をセラミックで形成する例について説明する。
セラミックパッケージの場合、図11(b)に示すように、パッケージ14は、グリーンシートと呼ばれる層材料14A〜14Dを階層構造的に重ね合わせて整形され、焼結される。
そのため、図3で示したような傾斜面を有するデバイス受け部18は作らずに、図11(a)に示すように、一端側を最下層の層材料14Aで受け、他端側を例えば第3層の層材料14Cの角を受け部14dとしてボンディングパッド面の裏側だけを支持する構成とする。
第2の層材料14Bはストッパとしてなる。光走査デバイス2の両端側は接着剤32で全体が振動で動かないように最下層の層材料14Aに固定される。本例ではパッケージ14の内部構造自体がデバイス受け部としてなる。
セラミックパッケージの場合、図11(b)に示すように、パッケージ14は、グリーンシートと呼ばれる層材料14A〜14Dを階層構造的に重ね合わせて整形され、焼結される。
そのため、図3で示したような傾斜面を有するデバイス受け部18は作らずに、図11(a)に示すように、一端側を最下層の層材料14Aで受け、他端側を例えば第3層の層材料14Cの角を受け部14dとしてボンディングパッド面の裏側だけを支持する構成とする。
第2の層材料14Bはストッパとしてなる。光走査デバイス2の両端側は接着剤32で全体が振動で動かないように最下層の層材料14Aに固定される。本例ではパッケージ14の内部構造自体がデバイス受け部としてなる。
図12に示すように、光走査デバイス2の他端部を受ける受け面14cが光走査デバイス2と平行でなくとも、デバイス受け部と、ボンディングの位置がずれていなければ、パッケージ14を階層的に材料を重ね合わせて製造する構成であってもワイヤーボンディングに対応できる。
パッケージがセラミックの場合、ボンディング用のパッド面を斜めに形成することが難しい。
図13に示すように、光走査デバイス2をパッケージ14内に取り付ける。取り付ける際に、パッドの裏面側に接着剤32が回りこむようにして、ワイヤーボンディングの際に押されても、光走査デバイス2を支えられるようにする。
図13に示すように、光走査デバイス2をパッケージ14内に取り付ける。取り付ける際に、パッドの裏面側に接着剤32が回りこむようにして、ワイヤーボンディングの際に押されても、光走査デバイス2を支えられるようにする。
ボンディングの際は、光走査デバイス2のパッド面とパッケージ14のパッド面との角度がそれぞれ、キャピラリー(ボンディング装置のワイヤーをガイドしてパッドに押し当てるところ)を押し当てる角度(水平)に対しそれぞれがなす角aを同じにする。
このため、図14に示すように、パッケージ14をワイヤーボンディング装置に斜めにセットできるようにする。
ワイヤーボンディング装置に対する理想の角度からはずれるが、光走査デバイス2側とパッケージ14側で傾き量を配分するので、傾きによる不具合の影響を抑えることができる。
ボンディング終了後、図15に示すように、光透過部材16でパッケージ14の開口部を塞ぐ。
このため、図14に示すように、パッケージ14をワイヤーボンディング装置に斜めにセットできるようにする。
ワイヤーボンディング装置に対する理想の角度からはずれるが、光走査デバイス2側とパッケージ14側で傾き量を配分するので、傾きによる不具合の影響を抑えることができる。
ボンディング終了後、図15に示すように、光透過部材16でパッケージ14の開口部を塞ぐ。
光走査デバイス2は直接パッケージ14内のデバイス受け部に載せられるのではなく、光走査デバイス2を保持しながら、光走査デバイス2のミラー面(光反射面)に光線を入射させ、ミラー面で反射した光が所定の位置(範囲)に納まるように調整する。
光走査デバイス2の向きを調整し、反射した光線が所定位置になる姿勢で光走査デバイス2をデバイス受け部に接着固定する。
光走査デバイス2の向きを調整し、反射した光線が所定位置になる姿勢で光走査デバイス2をデバイス受け部に接着固定する。
図16は、パッケージ保持部材33にパッケージ14を保持した状態で、光走査デバイス2を保持してパッケージ14に対する傾きを調整する装置の要部を示している。
光源34から光線36を出射させ、光走査デバイス2のミラー面に反射させて反射した光をPSDなどの光センサ38で受光することによって角度ずれを検知する。
検知情報に基づいて光走査デバイス2の角度を調整する。図中の連結部40は微小に角度や位置を調整できるステージと繋がっており、ステージの調整で、光走査デバイス2を所望の位置、姿勢に固定することができる。
光源34から光線36を出射させ、光走査デバイス2のミラー面に反射させて反射した光をPSDなどの光センサ38で受光することによって角度ずれを検知する。
検知情報に基づいて光走査デバイス2の角度を調整する。図中の連結部40は微小に角度や位置を調整できるステージと繋がっており、ステージの調整で、光走査デバイス2を所望の位置、姿勢に固定することができる。
パッケージ14は、パッケージ取り付け基準面を調整装置に当て付けるようにセットされる。位置調整後に光走査デバイス2を固定するとき、紫外線硬化タイプの接着剤を用いれば、硬化時間を短くすることができる。
このように光走査デバイス2をパッケージ14に固定すれば、パッケージング済みの光偏向器を画像形成装置に組み込むときに、初期位置のばらつきが少ないので、後工程を簡便にできる。
このように光走査デバイス2をパッケージ14に固定すれば、パッケージング済みの光偏向器を画像形成装置に組み込むときに、初期位置のばらつきが少ないので、後工程を簡便にできる。
図17は、2軸走査型の光走査デバイスを示している。
光走査デバイス50は、矩形のミラー部10’を備えた光走査デバイス2と同等の構成を有する光走査デバイス52と、光走査デバイス52の枠部4自体を回転振動させる光走査デバイス54との組み合わせ構成を有している。
光走査デバイス54は、一端が外枠56に接続され、他端が枠部4に接続された第1の蛇行状梁部58と第2の蛇行状梁部60とを有している。
第1の蛇行状梁部58と第2の蛇行状梁部60は、駆動梁6と同様に圧電材料が膜状に設けられている。
光走査デバイス50は、矩形のミラー部10’を備えた光走査デバイス2と同等の構成を有する光走査デバイス52と、光走査デバイス52の枠部4自体を回転振動させる光走査デバイス54との組み合わせ構成を有している。
光走査デバイス54は、一端が外枠56に接続され、他端が枠部4に接続された第1の蛇行状梁部58と第2の蛇行状梁部60とを有している。
第1の蛇行状梁部58と第2の蛇行状梁部60は、駆動梁6と同様に圧電材料が膜状に設けられている。
駆動梁6に電圧を印加することによりミラー部10’がY軸周りに回転振動し、第1の蛇行状梁部58と第2の蛇行状梁部60とに電圧を印加することによりミラー部10’がX軸周りに回転振動する。
蛇行状梁部の駆動による場合には、ミラー部10’は駆動梁6の駆動による振動方向とは異なる方向(垂直方向ないし副走査方向)に振動する。
これにより、Y軸方向の機械的共振による正弦波振動と、X軸方向の非共振駆動による回転により、2軸方向でのレーザー走査が可能になる。
すなわち、1つの光走査デバイスで、2次元的に光を走査することができる。
蛇行状梁部の駆動による場合には、ミラー部10’は駆動梁6の駆動による振動方向とは異なる方向(垂直方向ないし副走査方向)に振動する。
これにより、Y軸方向の機械的共振による正弦波振動と、X軸方向の非共振駆動による回転により、2軸方向でのレーザー走査が可能になる。
すなわち、1つの光走査デバイスで、2次元的に光を走査することができる。
光走査デバイスとして、上記のような2軸走査型のものを用いる場合、光透過部材16とミラー部との距離の関係から、ミラー部に近い側は、開口が小さく、遠い側は大きくすれば良いので、光透過部材(光透過窓)の形状は矩形である必要はない。
そこで、図18に示すように、2軸走査型の光偏向器65の光透過窓を略台形状にする。このようにすれば、ガラス板22の面積を小さくすることができるので、強度の点で有利である。
また、光透過窓の形状から、光走査デバイスの方向が分かりやすくなるので、後の工程で、取り付け間違いを防ぐことができる利点もある。
そこで、図18に示すように、2軸走査型の光偏向器65の光透過窓を略台形状にする。このようにすれば、ガラス板22の面積を小さくすることができるので、強度の点で有利である。
また、光透過窓の形状から、光走査デバイスの方向が分かりやすくなるので、後の工程で、取り付け間違いを防ぐことができる利点もある。
図19に、上述した光偏向器12を有する画像形成装置を示す。
光偏向器12を備えた光書き込みユニット(光走査装置)62は、画像情報に基づいてレーザービームを被走査面に出射して画像を書き込む。
符号64は光書き込みユニット62による走査対象としての被走査面を有する像担持体としての感光体ドラムを示す。
光書き込みユニット62は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム64の表面(被走査面)を同ドラムの軸方向に走査するものである。
光偏向器12を備えた光書き込みユニット(光走査装置)62は、画像情報に基づいてレーザービームを被走査面に出射して画像を書き込む。
符号64は光書き込みユニット62による走査対象としての被走査面を有する像担持体としての感光体ドラムを示す。
光書き込みユニット62は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームで感光体ドラム64の表面(被走査面)を同ドラムの軸方向に走査するものである。
感光体ドラム64は矢印66方向に回転駆動され、帯電手段68により帯電された表面に光書き込みユニット62により光走査されることによって静電潜像を形成される。
静電潜像は現像装置70でトナー像に可視化され、トナー像は転写手段72で被転写体としての記録紙74に転写される。
転写されたトナー像は定着装置76によって記録紙74に定着される。
感光体ドラム64の転写手段72との対向部を通過した感光体ドラムの表面部分はクリーニング部78で残留トナーを除去される。
静電潜像は現像装置70でトナー像に可視化され、トナー像は転写手段72で被転写体としての記録紙74に転写される。
転写されたトナー像は定着装置76によって記録紙74に定着される。
感光体ドラム64の転写手段72との対向部を通過した感光体ドラムの表面部分はクリーニング部78で残留トナーを除去される。
感光体ドラム64に代えてベルト状の感光体を用いてもよい。
また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる中間転写方式の構成としてもよい。
光書き込みユニット62は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームを発する光源部80と、光源を変調する光源駆動手段82と、光偏向器12と、光偏向器12の光反射面に光源部80からの、記録信号によって変調されたレーザビーム(光ビーム)を結像させるための結像光学系84と、ミラー面で反射された1本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム64の表面(被走査面)に結像させるための手段である走査光学系86などから構成される。
光偏向器12は、その駆動のための集積回路88とともに回路基板90に実装された形で光書き込みユニット62に組み込まれている。
また、トナー像を記録紙以外の転写媒体に一旦転写し、この転写媒体からトナー像を記録紙に転写して定着させる中間転写方式の構成としてもよい。
光書き込みユニット62は、記録信号によって変調された1本又は複数本のレーザビームを発する光源部80と、光源を変調する光源駆動手段82と、光偏向器12と、光偏向器12の光反射面に光源部80からの、記録信号によって変調されたレーザビーム(光ビーム)を結像させるための結像光学系84と、ミラー面で反射された1本又は複数本のレーザビームを感光体ドラム64の表面(被走査面)に結像させるための手段である走査光学系86などから構成される。
光偏向器12は、その駆動のための集積回路88とともに回路基板90に実装された形で光書き込みユニット62に組み込まれている。
光偏向器12は、回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、画像形成装置の省電力化に有利である。
光偏向器12のミラー部の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静音化の改善に有利である。
光書き込みユニット62は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、光偏向器12の発熱量も僅かであるため、小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
なお、記録紙74の搬送機構、感光体ドラム64の駆動機構、現像装置70、転写手段72などの制御手段、光源部80の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様である。
光偏向器12のミラー部の振動時の風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、画像形成装置の静音化の改善に有利である。
光書き込みユニット62は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また、光偏向器12の発熱量も僅かであるため、小型化が容易であり、したがって画像形成装置の小型化に有利である。
なお、記録紙74の搬送機構、感光体ドラム64の駆動機構、現像装置70、転写手段72などの制御手段、光源部80の駆動系などは、従来の画像形成装置と同様である。
図20に画像投影装置の例を示す。
画像投影装置は、光源として、赤色のレーザー光を射出する赤色光源装置1Rと、緑色のレーザー光を射出する緑色光源1Gと、青色のレーザー光を射出する青色光源装置1Bとを備えている。
また、画像投影装置は、赤、緑、青のレーザー光の光軸を同じ角度で光偏向器に入射させる機能を有するクロスダイクロイックプリズム3と、クロスダイクロイックプリズム3から射出されたレーザー光を偏向走査する光偏向器65とを備え、投射面(スクリーン)7に投影する。
クロスダイクロイックプリズム3と各色の光源との間には、発散光を略平行光とするコリメート光学系が配置されている。
ここでは、スクリーン7が分離した構成を例示しているが、スクリーン7を一体に有する構成であっても良い。
画像投影装置は、光源として、赤色のレーザー光を射出する赤色光源装置1Rと、緑色のレーザー光を射出する緑色光源1Gと、青色のレーザー光を射出する青色光源装置1Bとを備えている。
また、画像投影装置は、赤、緑、青のレーザー光の光軸を同じ角度で光偏向器に入射させる機能を有するクロスダイクロイックプリズム3と、クロスダイクロイックプリズム3から射出されたレーザー光を偏向走査する光偏向器65とを備え、投射面(スクリーン)7に投影する。
クロスダイクロイックプリズム3と各色の光源との間には、発散光を略平行光とするコリメート光学系が配置されている。
ここでは、スクリーン7が分離した構成を例示しているが、スクリーン7を一体に有する構成であっても良い。
赤色光源装置1Rは、中心波長が630nm前後である半導体レーザー(LD)であり、青色光源装置1Bは、中心波長が430nm前後である半導体レーザー(LD)である。
緑色光源装置1Gは、中心波長が540nm前後である緑色のレーザー光を出射する。
光偏向器65は、上述した2軸走査型の光走査デバイス50を備えており、入射したレーザー光を投影面(スクリーン)7に反射させる。
光偏向器65のミラー部の投影面内で2方向の回転振動が可能となっており、スクリーン7の水平方向及び垂直方向にレーザー光を走査することが可能となる。投影位置に応じて、各色の光源の発光量を調整することで、所望の画像を表示することができる。
緑色光源装置1Gは、中心波長が540nm前後である緑色のレーザー光を出射する。
光偏向器65は、上述した2軸走査型の光走査デバイス50を備えており、入射したレーザー光を投影面(スクリーン)7に反射させる。
光偏向器65のミラー部の投影面内で2方向の回転振動が可能となっており、スクリーン7の水平方向及び垂直方向にレーザー光を走査することが可能となる。投影位置に応じて、各色の光源の発光量を調整することで、所望の画像を表示することができる。
図21に示すように、赤、緑、青で光路を1つにしない構成であってもよい。
ここではカラー画像を投影する例を述べたが、白黒の場合は白色だけで投影像を形成する場合にも適応可能である。
ここではカラー画像を投影する例を述べたが、白黒の場合は白色だけで投影像を形成する場合にも適応可能である。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
1R、1B、1G 光源
2 光走査デバイス
7 投影面
12 光偏向器
14a 開口部
14 パッケージ
16 光透過部材
18 デバイス受け部
62 光走査装置としての光書き込みユニット
64 像担持体としての感光体ドラム
2 光走査デバイス
7 投影面
12 光偏向器
14a 開口部
14 パッケージ
16 光透過部材
18 デバイス受け部
62 光走査装置としての光書き込みユニット
64 像担持体としての感光体ドラム
Claims (9)
- 開口部を有するパッケージと、
前記パッケージの内部に収容される光走査デバイスと、
前記パッケージの前記開口部を塞ぐ光透過部材と、
前記パッケージの内部に設けられ、前記光走査デバイスが所定の位置及び所定の角度で、且つ、振動で動かないように少なくとも一部が固定されるデバイス受け部と、
を備え、
前記光透過部材は前記パッケージの底面に平行に配置される光偏向器。 - 請求項1に記載の光偏向器において、
前記デバイス受け部は、前記光走査デバイスを面で支持する形状を有している光偏向器。 - 請求項1又は2に記載の光偏向器において、
前記デバイス受け部は、前記パッケージの製造時に該パッケージと同じ材料で同時に形成される光偏向器。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の光偏向器において、
前記光走査デバイスと前記パッケージとがワイヤーボンディングによって電気的に接続され、ワイヤーボンディングは前記光走査デバイスの前記開口部から遠い方の側でなされている光偏向器。 - 請求項4に記載の光偏向器において、
前記パッケージのワイヤーボンディングがなされる面と、前記光走査デバイスのワイヤーボンディングがなされる面とが平行である光偏向器。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の光偏向器において、
前記光透過部材の形状が台形状である光偏向器。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光偏向器を有する光走査装置。
- 画像情報に基づいて光走査装置により像担持体に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像装置によりトナー像として可視化する画像形成装置において、
前記光走査装置が請求項7に記載の光走査装置である画像形成装置。 - 光源と、
前記光源からの発散光を略平行光とするコリメート光学系と、
前記コリメート光学系を通った光を投影面に偏向走査して画像を表示する光偏向器と、
を有し、
前記光偏向器は、請求項1〜6のいずれか1つに記載の光偏向器である画像投影装置。
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JP2014237981A JP2016099567A (ja) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | 光偏向器、光走査装置、画像形成装置及び画像投影装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021100300A1 (ja) | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | ミラーユニット |
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-
2014
- 2014-11-25 JP JP2014237981A patent/JP2016099567A/ja active Pending
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