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技術 光走査装置、該光走査装置を備えた画像形成装置、及び光走査装置における振動ミラー部の共振周波数の調整方法

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 豊田祐司
出願日 2013年10月30日 (3年10ヶ月経過) 出願番号 2013-226070
公開日 2015年5月7日 (2年4ヶ月経過) 公開番号 2015-087553
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 レーザービームプリンタ FAXの走査装置
主要キーワード 微調整範囲 充填溝 揺動振幅 調整感度 揺動軸心 ピックローラー 調整代 粘性力

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図面 (20)

課題

共振型光走査装置において、振動ミラー部の共振周波数調整精度を向上させる。

解決手段

振動ミラー部41における光の反射面41aとは反対側面41aには、硬化性樹脂60が充填される溝部70が形成されており、該溝部70は、振動ミラー部41の反射面41aとは反対側から見て、該振動ミラー部41の揺動軸心Aに交差するように延びている。

背景

従来より、振動ミラー部と振動ミラー部を支持するトーションバー部とを備え共振型光走査装置は知られている。この種の光走査装置では、振動ミラー部を圧電素子等により共振させることにより、振動ミラー部の揺動角を大きくとるようにしている。振動ミラー部の共振周波数は、振動ミラー部の揺動軸心周り慣性モーメントや、振動ミラー部の質量等によって決まる。この振動ミラー部の共振周波数が目標周波数から大きくずれていると、振動ミラー部の揺動角度目標値を下回って所望光走査特性を得られないという問題がある。そこで、この振動ミラー部の共振周波数を調整するための技術が現在までに種々提案されている。

例えば特許文献1には、樹脂材料からなる液的を、振動ミラー部の一側面塗布して硬化させることにより、振動ミラー部の共振周波数を調整するようにしている。

概要

共振型の光走査装置において、振動ミラー部の共振周波数の調整精度を向上させる。振動ミラー部41における光の反射面41aとは反対側面41aには、硬化性樹脂60が充填される溝部70が形成されており、該溝部70は、振動ミラー部41の反射面41aとは反対側から見て、該振動ミラー部41の揺動軸心Aに交差するように延びている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光源から出射された光を反射する反射面を有する振動ミラー部と、該振動ミラー部を揺動可能に支持するトーションバー部とを備え、上記振動ミラー部を該トーションバー部回りに振動させることにより上記反射面で反射された光を走査させる光走査装置であって、上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面には、硬化性樹脂充填される溝部が形成されており、上記溝部は、上記振動ミラー部の反射面側とは反対側から見て、上記振動ミラー部の揺動軸心交差するように延びている、光走査装置。

請求項2

請求項1記載の光走査装置において、上記振動ミラー部の揺動軸心方向における上記溝部の幅は、該揺動軸心からの距離が大きいほど広い、光走査装置。

請求項3

請求項1記載の光走査装置において、上記振動ミラー部の揺動軸心方向における上記溝部の幅は、該揺動軸心からの距離が大きいほど狭い、光走査装置。

請求項4

請求項1記載の光走査装置において、上記溝部は、上記振動ミラー部の反射面側とは反対側から見て、上記振動ミラー部の揺動軸心に交差するように延びる横溝部と該揺動軸心に沿って延びる縦溝部とを含んでいる、光走査装置。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光走査装置において、上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面にはリブ部が形成されており、上記溝部は上記リブ部に形成されている、光走査装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光走査装置において、上記硬化性樹脂は光硬化性樹脂である、光走査装置。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光走査装置を備えた画像形成装置

請求項8

光源から出射された光を反射する反射面を有する振動ミラー部と、該振動ミラー部を揺動可能に支持するトーションバー部とを備え、上記振動ミラー部を該トーションバー部回りに振動させることにより上記反射面で反射された光を走査させる光走査装置の共振周波数調整方法であって、上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面に、該反対側から見て該振動ミラー部の揺動軸心に交差するように溝部を形成しておく準備工程と、上記振動ミラー部の反射面とは反対側から見て、上記溝部における上記振動ミラー部の揺動軸心を挟んで対称をなす位置にそれぞれ、硬化性樹脂を液滴の形で塗布するとともに、上記振動ミラー部を所定周波数で振動させることにより、上記液滴の形をなす硬化性樹脂を遠心力により上記溝部に沿って引き延ばして上記振動ミラー部の共振周波数を予め設定した粗調整範囲内に調整する粗調整工程と、上記粗調整工程にて上記溝部に沿って引き延ばされた樹脂硬化させる第一硬化工程と、上記振動ミラー部の反射面とは反対側から見て、上記溝部における該振動ミラー部の揺動軸心上の位置に硬化性樹脂を塗布することにより、上記振動ミラー部の共振周波数を上記粗調整範囲よりも狭くなるように予め設定した微調整範囲内に調整する微調整工程と、上記微調整工程にて振動ミラー部に塗布した硬化性樹脂を硬化させる第二硬化工程とを含む調整方法。

技術分野

0001

本発明は、光走査装置、該光走査装置を備え画像形成装置、及び光走査装置における振動ミラー部の共振周波数調整方法に関する。

背景技術

0002

従来より、振動ミラー部と振動ミラー部を支持するトーションバー部とを備えた共振型の光走査装置は知られている。この種の光走査装置では、振動ミラー部を圧電素子等により共振させることにより、振動ミラー部の揺動角を大きくとるようにしている。振動ミラー部の共振周波数は、振動ミラー部の揺動軸心周り慣性モーメントや、振動ミラー部の質量等によって決まる。この振動ミラー部の共振周波数が目標周波数から大きくずれていると、振動ミラー部の揺動角度目標値を下回って所望光走査特性を得られないという問題がある。そこで、この振動ミラー部の共振周波数を調整するための技術が現在までに種々提案されている。

0003

例えば特許文献1には、樹脂材料からなる液的を、振動ミラー部の一側面塗布して硬化させることにより、振動ミラー部の共振周波数を調整するようにしている。

先行技術

0004

特開2008−203355号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記特許文献1に示す従来の共振周波数の調整方法では、振動ミラー部の一側面に液滴を塗布する際に、液滴の形状や塗布位置がバラツクため、振動ミラー部の共振周波数を精度良く調整することができないという問題がある。

0006

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動ミラー部の共振周波数の調整精度を向上させることにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る光走査装置は、光源から出射された光を反射する反射面を有する振動ミラー部と、該振動ミラー部を揺動可能に支持するトーションバー部とを備え、上記振動ミラー部を該トーションバー部回りに捻れ振動させることにより上記反射面で反射された光を走査させるように構成されている。

0008

そして、上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面には、硬化性樹脂充填される溝部が形成されており、上記溝部は、上記振動ミラー部の反射面とは反対側から見て、上記振動ミラー部の揺動軸心に交差するように延びている。

0009

この構成によれば、振動ミラー部における反射面とは反対側面には、振動ミラー部の揺動軸心に交差するように溝部が形成されている。したがって、振動ミラー部の共振周波数を調整する際に、硬化性樹脂を液滴の形で、上記溝部上に、振動ミラー部の揺動軸心から離間して配置することで、液滴を遠心力により該溝部に沿って引き延ばすことができる。よって、液滴の形状や塗布位置にバラツキがあったとしても、上述の如く液滴を溝部に沿って引き延ばすことで、該バラツキを吸収して共振周波数の調整精度を向上させることができる。

0010

上記振動ミラー部の揺動軸心方向における上記溝部の幅は、該揺動軸心からの距離が大きいほど広いとしてもよい。

0011

この構成によれば、硬化性樹脂による振動ミラー部の調整感度を高めることができる。したがって、例えば、共振周波数の調整工程を、粗調整工程と微調整工程とに分けた場合に、粗調整工程における共振周波数の調整を容易に行うことができる。

0012

上記振動ミラー部の揺動軸心方向における上記溝部の幅は、該揺動軸心からの距離が大きいほど狭いとしてもよい。

0013

この構成によれば、硬化性樹脂による振動ミラー部の調整感度を低くすることができる。したがって、振動ミラー部の共振周波数を調整する際に、その調整感度が高すぎることにより共振周波数が目標周波数を一気に通り過ぎるのを防止することができる。

0014

上記溝部は、上記振動ミラー部の反射面側とは反対側から見て、上記振動ミラー部の揺動軸心に交差するように延びる横溝部と、該揺動軸心に沿って延びる縦溝部とを含むものとしてもよい。

0015

この構成によれば、共振周波数の微調整を行う際に、縦溝部に硬化性樹脂を塗布することでその調整代を十分に確保することができる。

0016

上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面にはリブ部が形成されており、上記溝部は上記リブ部に形成されていることが好ましい。

0017

この構成によれば、振動ミラー部の強度を低下させることなく、振動ミラ−部に溝部を形成することができる。

0018

上記硬化性樹脂は光硬化性樹脂であることが好ましい。

0019

この構成によれば、振動ミラー部の共振周波数の調整に際して、硬化性樹脂を光により短時間で容易に硬化させることができる。

0020

本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を備えている。

0021

この構成によれば、光走査装置の共振周波数の調整精度が高い分、画像形成装置による記録画像画質を向上させることができる。

0022

本発明に係る共振周波数の調整方法は、光源から出射された光を反射する反射面を有する振動ミラー部と、該振動ミラー部を揺動可能に支持するトーションバー部とを備え、上記振動ミラー部を該トーションバー部回りに捻れ振動させることにより上記反射面で反射された光を走査させる光走査装置の共振周波数の調整方法を対象としている。

0023

そして、上記振動ミラー部における上記反射面とは反対側面に、該反対側から見て該振動ミラー部の揺動軸心に交差するように溝部を形成しておく準備工程と、上記振動ミラー部の反射面とは反対側から見て、上記溝部における上記振動ミラー部の揺動軸心を挟んで対称をなす位置にそれぞれ、硬化性樹脂を液滴の形で塗布するとともに、上記振動ミラー部を所定周波数で振動させることにより、上記液滴の形をなす硬化性樹脂を遠心力により上記溝部に沿って引き延ばして上記振動ミラー部の共振周波数を予め設定した粗調整範囲内に調整する粗調整工程と、上記粗調整工程にて上記振動ミラー部に塗布した樹脂を硬化させる第一硬化工程と、上記振動ミラー部の反射面とは反対側から見て、上記溝部における該振動ミラー部の揺動軸心上の位置に硬化性樹脂を塗布することにより、上記振動ミラー部の共振周波数を上記粗調整範囲よりも狭くなるように予め設定した微調整範囲内に調整する微調整工程と、上記微調整工程にて振動ミラー部に塗布した硬化性樹脂を硬化させる第二硬化工程とを含む。

0024

この調整方法では、先ず、粗調整工程において、振動ミラー部の溝部上に、硬化性樹脂を液滴の形で、該振動ミラー部の揺動軸心を挟んで対称に配置する。そして、この状態で振動ミラー部を所定周波数で振動させることにより、硬化性樹脂を遠心力により引き延ばして振動ミラー部の慣性モーメントを増加させる。そうして、共振周波数が粗調整範囲内に収まると粗調整工程を終了する。尚、所定周波数は、振動ミラー部の共振周波数が目標周波数を一気に通り過ぎないように予め定められている。

0025

第一硬化工程では、粗調整工程で振動ミラー部に塗布した硬化性樹脂を硬化させる。

0026

次いで、微調整工程では、上記溝部における振動ミラー部の揺動軸心上の位置に硬化性樹脂を塗布することにより、振動ミラー部の質量を増加させる。そうして、共振周波数が予め設定した微調整範囲内に収まると微調整工程を終了する。第二硬化工程では、微調整工程で振動ミラー部に塗布した硬化性樹脂を硬化させる。

0027

このように、共振周波数の調整工程を粗調整工程と微調整工程とに分けることで、共振周波数の調整精度を向上させることができる。また、粗調整工程では、振動ミラー部の振動(揺動)に伴う遠心力を利用して、硬化性樹脂の液滴を溝部に沿って引き延ばすようにしているので、振動ミラー部に塗布した硬化性樹脂の液滴の大きさや塗布位置に左右されることなく、共振周波数を高精度で調整することができる。また、微調整工程では、溝部における振動ミラー部の揺動軸心上に硬化性樹脂を塗布するようにしているので、振動ミラー部の慣性モーメントはそれほど増加させずにその質量を僅かに増加させて、振動ミラー部の共振周波数を微調整することができる。

発明の効果

0028

本発明によれば、振動ミラー部の共振周波数の調整精度を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0029

本実施形態における光走査装置を備えた画像形成装置を示す概略の断面図である。
本実施形態における光走査装置を示す正面側から見た平面図である。
本実施形態における光走査装置の振動体MEMS)を示す背面側から見た平面図である。
図2のIV−IV線断面図である。
図2のV−V線断面図である。
振動ミラー部の反射面とは反対側面に形成された溝部を示す平面図である。
硬化性樹脂の液滴が遠心力により引き延ばされる様子を示した模式図であり、(a)は振動ミラー部を反射面とは反対側面から見た図であり、(b)は振動ミラー部をその揺動軸心方向から見た図である。
液滴に作用する表面張力を説明するための説明図である。
液滴に作用する粘性力を説明するための説明図である。
液滴に作用するモーメント釣合いを説明するための説明図である。
液滴が変形可能な曲率半径を、液滴の塗布位置をパラメータとして示すグラフである。
共振周波数の調整方法を示すフローチャートである。
共振周波数の測定方法を示す模式図である。
粗調整工程における硬化性樹脂の振動ミラー部への塗布方法を示す模式図である。
微調整工程における硬化性樹脂の振動ミラー部への塗布方法を示す模式図である。
実施形態の変形例1を示す図6相当図である。
実施形態の変形例2を示す図6相当図である。
実施形態の変形例3を示す図6相当図である。
実施形態の変形例4を示す図6相当図である。

実施例

0030

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《実施形態》

0031

図1は、本実施形態における画像形成装置としてのレーザープリンター1の概略構成を示す断面図である。

0032

レーザープリンター1は、図1に示すように、箱状のプリンタ本体2と、手差し給紙部6と、カセット給紙部7と、画像形成部8と、定着部9と、排紙部10とを備えている。そうして、レーザープリンター1は、プリンタ本体2内の搬送路Lに沿って用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するように構成されている。

0033

手差し給紙部6は、プリンタ本体2の1つの側部に開閉可能に設けられた手差しトレイ4と、プリンタ本体2の内部に回転可能に設けられた手差し用給紙ローラー5とを有している。

0034

カセット給紙部7は、プリンタ本体2の底部に設けられている。カセット給紙部7は、互いに重ねられた複数の用紙を収容する給紙カセット11と、給紙カセット11内の用紙を1枚ずつ取り出すピックローラー12と、取り出された用紙を1枚ずつ分離して搬送路Lへと送り出すフィードローラー13及びリタードローラー14とを備えている。

0035

画像形成部8は、プリンタ本体2内におけるカセット給紙部7の上方に設けられている。画像形成部8は、プリンタ本体2内に回転可能に設けられた像担持体である感光ドラム16と、感光ドラム16の周囲に配置された帯電器17と、現像部18と、転写ローラー19及びクリーニング部20と、感光ドラム16の上方に配置された光走査装置30と、トナーホッパー21とを備えている。そうして、画像形成部8は、手差し給紙部6又はカセット給紙部7から供給された用紙に画像を形成するようになっている。

0036

尚、搬送路Lには、送り出された用紙を、一時的に待機させた後に所定のタイミングで画像形成部8に供給する一対レジストローラー15が設けられている。

0037

定着部9は、画像形成部8の側方に配置されている。定着部9は、互いに圧接されて回転する定着ローラー22及び加圧ローラー23を備えている。そうして、定着部9は、画像形成部8で用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるように構成されている。

0038

排紙部10は、定着部9の上方に設けられている。排紙部10は、排紙トレイ3と、排紙トレイ3へ用紙を搬送するための一対の排紙ローラー24と、排紙ローラー対24へ用紙を案内する複数の搬送ガイドリブ部25とを備えている。排紙トレイ3は、プリンタ本体2の上部に凹状に形成されている。

0039

レーザープリンター1が画像データを受信すると、画像形成部8において、感光ドラム16が回転駆動されると共に、帯電器17が感光ドラム16の表面を帯電させる。

0040

そして、画像データに基づいて、光走査装置30から感光ドラム16へとレーザー光が出射される。感光ドラム16の表面には、レーザー光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光ドラム16上に形成された静電潜像は、現像部18で現像されることにより、トナー像として可視像となる。

0041

その後、用紙は、転写ローラー19により感光ドラム16の表面に押し付けられる。そのことにより、用紙に感光ドラム16のトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部9において定着ローラー22と加圧ローラー23とにより加熱及び加圧される。その結果、トナー像が用紙に定着する。

0042

図2図5に示すように、光走査装置30は、光を出射する第1の光源31と、振動体40と、振動体40を収容する筐体50と、を有している。

0043

筐体50は、全体視で略直方体状に形成されている。筐体50は、平面視において、縦方向図2の上下方向)の長さが横方向(図2の左右方向)長さに比べて大きい長方形状をなしている。筐体50は、高さ方向の一側(図2紙面手前側)が開放する有底の筐体本体部51と、筐体本体部51の該開放側を閉塞する蓋部52と、を有している。筐体本体部51は例えば樹脂材で構成され、蓋部52は透光性を有する部材、例えばガラスにより構成されている。蓋部52は、光源31から後述する振動ミラー部41に入射する光及び振動ミラー部41にて反射された光の双方を透過可能に構成されている。

0044

上記振動体40は、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical
System)デバイスであり、シリコン板エッチング加工することにより形成されている。具体的には、振動体40は、図3に示すように、振動ミラー部41と、第1及び第2トーションバー部42,43と、第1及び第2横梁部44,45と、略矩形板状の固定枠部46とを有している。振動ミラー部41は、平面視で略楕円形状をなす薄板状に形成されている。振動ミラー部41は、固定枠部46の略中央に配置されている。振動ミラー部41の長径方向は筐体横方向に一致し、振動ミラー部41の短径方向(揺動軸心方向)は筐体縦方向に一致している。振動ミラー部41の厚さ方向の一側面(図2の紙面に向かって手前側の面)は、光源31から出射された光を反射するための反射面41aとされている。この反射面41aには、光の反射率を高めるために例えばアルミクロムにより光反射膜が形成されている。振動ミラー部41は、上記両トーションバー部42,43回りに捻れ振動することにより、第1の光源31から反射面41aに入射する光の反射方向を変化させて光を所定方向往復走査させる。

0045

上記第1及び第2トーションバー部42,43は、筐体縦方向に長い板状をなしている。両トーションバー部42,43は、平面視で振動ミラー部41の揺動軸心A上(短軸延長線上)に配置されている。第1トーションバー部42は、一端部が振動ミラー部41の長径方向の中央部に連結され、他端部が第1横梁部44の長手方向の中央部に連結されている。第2トーションバー部43は、一端部が振動ミラー部41の長径方向の中央部に連結され、他端部が第2横梁部45の長手方向の中央部に連結されている。そうして、両トーションバー部42,43は、振動ミラー部41を揺動軸心A回りに揺動(振動)可能に支持している。

0046

第1横梁部及び第2横梁部44,45は、筐体縦方向に互いに間隔を空けて配置されている。振動ミラー部41は、両横梁部44,45の間に配置されている。第1横梁部44の両端部及び第2横梁部45の両端部は、固定枠部46に連結されている。固定枠部46は、筐体縦方向に延びる一対の縦辺部46aと、筐体横方向に延びる一対の横辺部46bとを有している。上記第1及び第2横梁部44,45はそれぞれ、固定枠部46の両縦辺部46a間に跨って配置されている。第1横梁部44及び第2横梁部45にはそれぞれ、駆動部として圧電素子47(図2及び図4参照)が2つずつ取り付けられている。各圧電素子47は、不図示の駆動回路電気的に接続されている。そして、この駆動回路より各圧電素子47に印加する印加電圧を所定の周波数変動させることにより圧電素子47が伸縮して振動するようになっている。圧電素子47の振動周波数は、振動ミラー部41の共振周波数に一致するように設定される。この共振周波数は、例えば、振動ミラー部41の慣性モーメント、振動ミラー部41の質量、及びトーションバー部42,43のバネ定数など様々な要因によって変化する。圧電素子47が上記共振周波数で振動すると、振動ミラー部41が共振して両トーションバー部42,43回りに捻り振動する。

0047

上記固定枠部46は、筐体本体部51内に形成された一対の台座部53(図5参照)により支持されている。一対の台座部53は、筐体本体部51の底壁部54における筐体横方向の両端部に形成された段差部からなる。この一対の台座部53は、筐体本体部51の縦方向の全体に亘って形成されている。上記固定枠部46は、該一対の台座部53間に跨って配置されている。

0048

図6に示すように、上記振動ミラー部41における上記反射面41aとは反対側面41bには、振動ミラー部41の揺動軸心Aに直交する方向に延びる溝部70が形成されている。本実施形態では、溝部70は、振動ミラー部41における反射面41a側とは反対側から見て矩形状をなしている。溝部70の揺動軸心A方向の幅は、該揺動軸心A方向からの距離に拘わらず一定である。溝部70は、振動ミラー部41の共振周波数を調整する際に、硬化性樹脂60を充填するための充填溝として利用される。

0049

次に、振動ミラー部41の共振周波数の調整方法について説明する。共振周波数の調整方法は、共振周波数を粗調整範囲内に収めるための粗調整工程と、共振周波数を微調整範囲内に収めるための微調整工程と、を含んでいる。

0050

粗調整工程では、硬化性樹脂(本実施形態では光硬化性樹脂)60を、液滴の形で、振動ミラー部41の溝部70における揺動軸心Aから離間した位置に塗布する。その後、振動ミラー部41を所定周波数で振動させることにより、硬化性樹脂60の液滴を遠心力により溝部70に沿って引き延ばす。微調整工程では、硬化性樹脂60を、振動ミラー部41の溝部70における揺動軸心A上の位置に液滴の形で塗布する。この粗調整工程及び微調整工程の詳細は後述する。

0051

ところで、粗調整工程において振動ミラー部41に塗布される液滴の半径や塗布位置によっては、液滴に十分な遠心力が作用せず、液滴を引き延ばすことができない場合がある。そこで、振動ミラー部41に塗布された硬化性樹脂60の液滴を遠心力により引き延ばすための条件について考える。

0052

図7に示すように、振動ミラー部41の揺動軸心Aから離間した位置に硬化性樹脂60を液滴の形で塗布すると、液滴には遠心力Fcent、粘性力Fvis、及び表面張力γL/Sが作用する。遠心力 Fcent は、振動ミラー部41の回転運動によって、揺動軸心Aを中心として径方向外側に向かう力であって、次式で与えられる。尚、yは、揺動軸心Aを原点として揺動軸心Aに直交する方向の座標位置である。

0053

ここで、簡単化のために、振動ミラー部41の反射面41aに塗布した液滴の初期形状半球形状と仮定すると、液滴の質量mbondは次式で与えられる。

0054

ここで、ρは硬化性樹脂60の密度(= g/cm3)、
y0液滴の中心位置 ,νは振動ミラー部41の周波数である.

0055

上記表面張力は、物体表面エネルギー最小とするように作用する力である。振動ミラー部41の反射面41aに液滴が塗布されると、図8に示すように、液滴の表面に作用する力が釣り合う。このとき,液滴の表面張力の関係は次のとおり.

0056

ここで、γSは固体表面の表面張力、γLは液滴表面の表面張力、γL/Sは固体と液滴の界面張力である。例えば、アルミニウムの表面張力は20mN/m、シリコンの表面張力は24mN/m、水は73mN/m、有機溶剤は20mN/m程度である。そのため、接触角θは90°未満となり、液滴と該液滴が塗布された物体(固体)には、ぬれ性があるといえる。ぬれ性がある場合、液滴は該液滴が塗布された物体の接触面との表面エネルギーが最少になるように自発的に広がる。

0057

上記粘性力は、物体より液滴に作用して液滴を静止させようとする力である。液滴と物体との接触面では、粘性力と遠心力が釣り合うので、液滴が速度を持つことが出来ない。このため、液滴が遠心力を受けて揺動軸心Aから離れようとすると、液滴の上部は動こうとする一方、液滴の下部(固体と液滴の界面)には該遠心力に比例して静止しようとする力が作用する。この結果、図9のように破線で囲った部分には、液滴の下端部を支点とするモーメントが作用し、これにより、液滴の形状を変形させるモーメントが発生する。ここで、液滴の下面に働く粘性力
Fvisは、一般に次式で与えられる。

0058

ここで,ηは硬化性樹脂60の粘度、hは液滴と固体の接触面からの高さ、vは液滴と固体の接触部における速度である。このとき,液滴の上面は遠心力が作用する方向になだれ込むように変形する。

0059

図10を参照して、液滴のA点が静止する条件は、液滴のB点付近において、遠心力により発生するモーメントと表面張力によって発生するモーメントとが釣り合うことである。この場合、次式の関係が成立する。

0060

ここで、r′ は液滴と固体とが接触しているA点における曲率半径である。

0061

式(5)を整理すると次式のようになる。

0062

この関係から,液滴の曲率半径(つまり液滴の高さ)が所定値以上であると、液滴が遠心力により変形して外側に引き延ばされることがわかる。例えば、γL=20mN/m、θ=90deg、ν=2000Hz、ρ=1g/cm3、y=0.1mmとすると、r′は246μmとなる。これは、半径0.1mmの液滴の場合、液滴の高さが変形する液滴の曲率半径が174μm以下なので、揺動軸心Aに塗布した液滴の形状が変化しないことを意味する。

0063

図11は、液滴が遠心力により変形可能な曲率半径(液滴の高さ)を、液滴の塗布位置をパラメータとしてグラフ化したものである。グラフの横軸は、揺動軸心Aから液滴の塗布位置までの距離を示し、グラフの縦軸は、液滴が変形可能な曲率半径を示している。このグラフより、例えば液滴の半径が0.1mmの場合、液滴を揺動軸心Aから0.4mm以上離すことで液滴が変形(遠心力の作用する方向になだれ込む)することがわかる。このことから、液滴の塗布位置や塗布量をコントロールすることで,液滴を遠心力、により引き延ばして溝部70内に分布させることができると言える。以上、粗調整工程において液滴を遠心力により引き延ばすための条件について説明した。

0064

次に、図12のフローチャートを参照して、振動ミラー部41の共振周波数の調整方法について詳しく説明する。尚、以下のステップS1〜S3が上記粗調整工程に相当し、ステップS5及びS6が上記微調整工程に相当する。

0065

ステップS1では、振動ミラー部41(MEMSである振動体40)を所定周波数で駆動する。

0066

ステップS2では先ず、振動ミラー部41の共振周波数を測定する。共振周波数の測定に際しては、図13に示すように振動ミラー部41の反射面41に光を照射して反射光検出する。そして、この入射光と反射光とのなす角度を基に振動ミラー部41の揺動角度(揺動振幅)を検出して、検出した揺動角度を基に振動ミラー部41の共振周波数を求める。そして、この求めた(測定した)共振周波数が、粗調整範囲(ω±dω1,ここでωは目標周波数)の範囲外にあるか否かを判定して、この判定がNOである場合にはステップS4に進む一方、YESである場合にはステップS3に進む。

0067

ステップS3では、振動ミラー部41の反射面41aとは反対側から見て、溝部70上の揺動軸心Aを挟んで対称をなす位置にそれぞれ、硬化性樹脂60を液滴の形で塗布する。硬化性樹脂60を塗布する際には、棒状の治具55の先端に硬化性樹脂60を保持しておき、その状態で治具55の先端を振動ミラー部41の反射面41aに近付けて硬化性樹脂60を反射面41a上に移動させる(図14参照)。硬化性樹脂60の液滴の塗布位置及び半径は、図11に基づいて決定すればよい。尚、液滴の半径が小さすぎると、治具55を振動ミラー部41に近づけたときに治具55と振動ミラー部41とが干渉するので、振動ミラー部41の振幅も考慮して液滴の半径を決定する必要がある。そうして、ステップS2で測定される振動ミラー部41の共振周波数が所定の粗調整範囲内に収まるまで、ステップS2とステップS3を繰り返す。ここで、本実施形態では、振動ミラー部41を振動させた状態で、硬化性樹脂60(接着剤)を振動ミラー部41に塗布すると共に、振動ミラー部41の揺動角度をモニタリングしているため、例えば振動ミラー部41を静止させた状態で振動ミラー部51に硬化性樹脂60を塗布し、その後に振動ミラー部41を振動させ、振動ミラー部41の共振周波数を測定するように構成するよりも、振動ミラー部41の共振周波数を短時間で調整することができる。

0068

ステップS2の判定がNOである場合に進むステップS4では、振動ミラー部41の駆動を停止して粗調整工程(ステップS1〜S3)を終了する。そして、振動ミラー部41の反射面41aに塗布された硬化性樹脂60を光により硬化させる。

0069

ステップS5では、ステップS2と同様の測定方法により振動ミラー部41の共振周波数を測定する。そして、測定した共振周波数が上記粗調整範囲よりも狭い微調整範囲(ω±dω2,ここでdω2<dω1であり、ωは目標周波数)の範囲外であるか否かを判定し、この判定がNOである場合にはステップS7に進む一方、YESである場合にはステップS6に進む。

0070

ステップS6では、振動ミラー部41の反射面41a側とは反対側から見て、溝部70における該振動ミラー部41の軸心上の位置に硬化性樹脂60を液滴の形で塗布する(図15参照)。

0071

ステップS5の判定がNOである場合に進むステップ7では、振動ミラー部41の駆動を停止して微調整工程(ステップS5及びS6)を終了する。そして、ステップS6で塗布した硬化性樹脂60を光により硬化させ、しかる後にリターンする。

0072

以上説明したように、上記実施形態では、振動ミラー部41における反射面41aとは反対側面41bには溝部70が形成されており、該溝部70は、振動ミラー部41における反射面41a側とは反対側から見て、該振動ミラー部41の揺動軸心Aに直交(交差)するように形成されている。したがって、振動ミラー部41の共振周波数を調整する際に、硬化性樹脂60を、液滴の形で、上記溝部70上に振動ミラー部41の揺動軸心Aから離間して配置することで、液滴を振動ミラー部41の揺動時の遠心力により該溝部70に沿って引き延ばすことができる。よって、液滴の形状や塗布位置にバラツキがあったとしても、液滴を溝部70に沿って引き延ばすことで、該バラツキを吸収して共振周波数の調整精度を向上させることができる。

0073

また、上記実施形態では、振動ミラー部41の共振周波数を調整する工程は、粗調整工程と微調整工程とを含んでいる。粗調整工程では、振動ミラー部41の反射面41a側とは反対側から見て、上記溝部70における振動ミラー部41の揺動軸心Aを挟んで対称をなす位置にそれぞれ、硬化性樹脂60を液滴の形で塗布するとともに(図14参照)、上記振動ミラー部41を所定周波数で振動させることにより、上記液滴の形をなす硬化性樹脂60を遠心力により溝部70に沿って引き延ばして、振動ミラー部41の共振周波数を予め設定した粗調整範囲内に調整するようになっている。したがって、粗調整工程において、振動ミラー部41に塗布された硬化性樹脂の形状や位置にバラツキがあったとしても、硬化性樹脂を引き延ばすことによりこのバラツキを吸収して、共振周波数を高精度で調整することができる。一方、微調整工程では、溝部70における振動ミラー部41の揺動軸心A上の位置に硬化性樹脂60を塗布することにより、振動ミラー部41の慣性モーメントをそれほど増加させずに質量を僅かに増加させるようになっている。したがって、振動ミラー部41の共振周波を微調整して目標周波数ωに極力近づける(又は一致させる)ことができる。また、このように、振動ミラー部41の共振周波数の調整工程を粗調整工程と微調整工程とに分けることで、共振周波数が目標周波数ωを一気に通り過ぎてしまうのを防止することができる。

0074

また、上記実施形態では、硬化性樹脂は光硬化性樹脂により構成されているので、硬化性樹脂を短時間で容易に硬化させることができる。延いては、共振周波数の調整に要する時間を短縮することができる。
《変形例1》

0075

図16、実施形態の変形例1を示す。本変形例では、溝部70の形状が上記実施形態とは異なる。尚、以下の変形例において、図6と同じ構成部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

0076

すなわち、本変形例1では、振動ミラー部41の揺動軸心A方向における上記溝部70の幅は、該揺動軸心Aからの距離が大きいほど広い。この構成によれば、硬化性樹脂60による振動ミラー部41の調整感度を高めることができる。したがって、特に粗調整工程における共振周波数の調整を容易に行うことができる。

0077

しかも溝部70は、揺動軸心Aに対して線対称に形成されている。したがって、振動ミラー部41の振幅が溝部70を形成したことによりバラツクのを防止することができる。
《変形例2》

0078

図17、実施形態の変形例2を示す。本変形例では、溝部70の形状が上記実施形態とは異なる。

0079

すなわち、本変形例2では、振動ミラー部41の揺動軸心A方向における上記溝部70の幅は、該揺動軸心Aからの距離が大きいほど狭い。この構成によれば、硬化性樹脂60による振動ミラー部41の調整感度を低くすることができる。したがって、特に粗調整工程において、振動ミラー部41の調整感度が高過ぎることにより共振周波数が目標周波数ωを一気に通り過ぎてしまうのを防止することができる。

0080

しかも溝部70は、揺動軸心Aに対して線対称に形成されている。したがって、振動ミラー部41の振幅が溝部70を形成したことによりバラツクのを防止することができる。
《変形例3》

0081

図18は、実施形態の変形例3を示す。本変形例では、溝部70の形状が上記実施形態とは異なる。

0082

すなわち、本変形例3では、溝部70は、該揺動軸心Aに直交する方向に延びる横溝部70aと、振動ミラー部41の揺動軸心A方向に延びる縦溝部70bとを有している。そうして、溝部70は、全体見で十字状をなしている。

0083

この構成によれば、微調整工程において、溝部70における揺動軸心A上に位置する部分に硬化性樹脂60を十分に塗布することができる。よって、微調整工程における共振周波数の調整代を十分に確保することができる。
《変形例4》

0084

図19は、実施形態の変形例4を示す。本変形例では、溝部70を形成する箇所が上記実施形態とは異なる。

0085

すなわち、本変形例では、振動ミラー部41における反射面41aとは反対側面41bには、リブ部71が形成されており、上記溝部70は、リブ部71に形成されている。詳しくは、リブ部71は、揺動軸心Aに直交する方向に延びる直方体状をなしており、上記溝部71は、リブ部71における上記反射面41aと平行な面に形成されている。溝部70及びリブ部71は、振動ミラー部41の揺動軸心Aに対して線対称に形成されている。

0086

この構成によれば、振動ミラー部41の強度を低下させることなく、振動ミラ−部41に溝部70を形成することができる。

0087

《他の実施形態》

0088

本発明は、上記実施形態1について、以下のような構成としてもよい。

0089

上記実施形態及び変形例では、硬化性樹脂を光硬化性樹脂により構成しているが、これに限ったものではなく、例えば熱硬化性樹脂により構成してもよい。

0090

上記実施形態及び変形例では、振動ミラー部41に溝部70を一つだけ形成するようにしているが、これに限ったものではなく、溝部70を複数形成するようにしてもよい。

0091

上記実施形態では、微調整工程においても硬化性樹脂を液滴の形で塗布するようにしているが、これに限ったものではなく、微調整工程では硬化性樹脂を必ずしも液滴の形で塗布する必要はない。

0092

上記実施形態では、溝部70は、振動ミラー部41の揺動軸心Aに直交する方向に延びているが、必ずしも直交している必要はない。すなわち、溝部80は、振動ミラー部41の揺動軸心Aに対して交差する方向に延びていればよい。

0093

本発明には、上記実施形態及び上記各変形例を任意に組み合わせた構成が含まれる。

0094

以上説明したように、本発明は、光走査装置、該光走査装置を備えた画像形成装置、及び光走査装置における振動ミラー部の共振周波数の調整方法について有用であり、特に、レーザープリンター、複写機スキャナ装置、及び複合機等に適用する場合に有用である。

0095

A揺動軸心
1レーザープリンター(画像形成装置)
30光走査装置
31光源
41振動ミラー部
41a反射面
41b 反対側面
42トーションバー部
43 トーションバー部
60硬化性樹脂
70 溝部
70a横溝部
70b縦溝部
71リブ部

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