(57)【要約】【課題】状況に応じて所望する揺動体の往復運動を実現できる揺動体装置を提供する。【解決手段】揺動体装置は、振動系１００と、振動系を駆動する駆動手段１２０と、駆動手段に駆動信号を供給する駆動制御手段１５０を有する。振動系は、弾性支持部１１１、１１２により揺動可能に支持された複数の揺動体１０１、１０２を有する。駆動手段は、揺動体１０２に配置された永久磁石１６１と、コイル１６２を含む。駆動制御手段は、振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させるための駆動信号を駆動手段に供給する。往復運動は、揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で行われる。駆動制御手段は、往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に駆動信号を調整するための波形調整手段を有する。【選択図】図１
2010019871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部とを有する振動系と、
前記揺動体の少なくとも１つに配置された永久磁石と、前記永久磁石に駆動力を印加可能な位置に配置されたコイルとによって構成された、前記振動系を駆動するための駆動手段と、
前記駆動手段に駆動信号を供給するための駆動制御手段と、
を有する揺動体装置であって、
前記振動系は、前記ねじり軸まわりに少なくとも２つの固有振動モードの周波数である第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２とを有し、
前記駆動制御手段は、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させるための駆動信号を前記駆動手段に供給し、
前記往復運動は、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で行われ、
前記駆動制御手段は、前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整するための波形調整手段を有する、
ことを特徴とする揺動体装置。
【請求項２】
前記ｆ２は前記ｆ１の概ね２倍の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の揺動体装置。
【請求項３】
前記波形調整手段は、前記永久磁石の着磁方向に基づき前記駆動信号を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の揺動体装置。
【請求項４】
前記振動系の一部に前記永久磁石の着磁方向の情報が記されていることを特徴とする請求項３に記載の揺動体装置。
【請求項５】
前記駆動信号Ｄ(t)は少なくとも次の式の成分を有し、前記波形調整手段は、α＝＋1としてβ＝＋１とβ＝−１を切り替えるか、或いはα＝β＝＋１とα＝β＝−１を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の揺動体装置。
Ｄ(t)＝α×Ｂ１ｓｉｎω１ｔ＋β×Ｂ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋Ψ）
（Ｂ１は第１の信号成分の振幅、Ｂ２は第２の信号成分の振幅、Ψは２つの信号成分の相対位相差、ｔは時間、そして、ω２＝２×ω１、かつ、ω１≒２×π×ｆ１、かつ、ω２≒２×π×ｆ２である。）
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の揺動体装置を有し、
少なくとも１つの前記揺動体に光偏向素子が配置され、光源から前記光偏向素子に入射して偏向される光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させることを特徴とする光学機器。
【請求項７】
第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部とを有する振動系を作製する工程と、
前記揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する工程と、
前記磁性体を着磁する工程と、
前記振動系を駆動制御する駆動制御手段が有するメモリに前記磁性体の着磁方向を記憶する工程と、
を有することを特徴とする揺動体装置の製造方法。
【請求項８】
第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部とを有する振動系を作製する工程と、
前記揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する工程と、
前記磁性体を着磁する工程と、
前記振動系の一部に前記磁性体の着磁方向を示す印を加える工程と、
を有することを特徴とする揺動体装置の製造方法。
【請求項９】
第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部とを有する振動系の駆動方法であって、
駆動信号により、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる工程と、
前記駆動信号に対する前記往復運動の状態を検出する工程と、
前記検出の結果に基づき、前記駆動信号を維持するか、或いは前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整する工程と、
を有することを特徴とする駆動方法。
【請求項１０】
第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部とを有する振動系の駆動方法であって、
前記揺動体の少なくとも１つに配置された磁性体の着磁方向をメモリに記憶する工程と、
前記記憶された磁性体の着磁方向に基づき調整される駆動信号により、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる工程と、
を有することを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の揺動体を有する揺動体装置に関連する技術に関する。より詳しくは、光偏向器に好適な揺動体装置に関する。また、この光偏向器を使用した走査型ディスプレイやレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置を含む光ビームを走査する光学機器、更には揺動体装置の製造方法及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラーが共振駆動される光偏向器が色々と提案されている。共振型光偏向器は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、次の様な特徴を備える。すなわち、装置を大幅に小型化することが可能であること、消費電力が少ないこと等の特徴がある。特に、半導体プロセスによって製造されるＳｉ単結晶からなる光偏向器は、理論上金属疲労が無く耐久性にも優れていること等の特徴がある。
【０００３】
一方、共振型偏向器においては、原理的にミラーの変位角が正弦波的に変化するため、偏向光の偏向角の角速度が一定でない。この特性を補正するために、次の様な手法が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
特許文献１、特許文献２では、基本周波数とその３倍の周波数の振動モードを有する共振型偏向器を用いることで、ミラーの変位角が略三角波的に変化する駆動を実現している。図８に三角波駆動を実現したマイクロミラーを示す。光偏向器１２は、揺動体１４、１６、弾性支持部１８、２０、駆動部２３、５０、検出部１５、３２、制御回路３０などから構成される。このマイクロミラーは、基本共振周波数とその略３倍の共振周波数を持ち、基本周波数とその３倍の周波数との合成周波数で駆動される。これにより、ミラー面を持つ揺動体１４は三角波的に駆動され、正弦波駆動に比べて変位角の角速度変化が少ない光偏向が実現される。その際、検出部１５、３２により揺動体１４の振動を検出し、制御回路３０により三角波実現のために必要な駆動信号を生成し、駆動信号が入力する駆動部２３、５０によりマイクロミラーを駆動している。この様に、偏向走査の角速度は、変位角が正弦波的に変化するときと比べ、略等角速度となる領域が広く存在するため、偏向走査の全域における利用可能な領域を大きくすることができる。ここでは、駆動は、基本周波数とその３倍の周波数、もしくは３倍の周波数とその３分の１の周波数の駆動周波数で行われるとされている。
【特許文献１】米国特許第４８５９８４６号明細書
【特許文献２】米国特許第５０４７６３０号明細書
【特許文献３】特開２００５−２０８５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記文献の技術により揺動体装置（光偏向器）の揺動体の三角波駆動ないし鋸波駆動を実現している。しかし、揺動体装置の駆動部が永久磁石とコイルからなる電磁駆動方式の場合、永久磁石の着磁方向（極性）が所期のものと異なると、揺動体装置の揺動体の所望の変位角軌跡を得ることが困難になる。例えば、ウエハ上に図５(a)に示す様に配置した振動系の揺動体に磁性体を配置した後に、ウエハ毎に磁性体を着磁し、チッピングした場合、振動系に対する着磁方向が互いに異なるデバイスが作製される。特に、基本波とその２倍の共振周波数を有する振動系の揺動体で、略鋸波駆動を実現する場合、磁極の方向（着磁方向）が異なることで単一の駆動波形において、例えば、図７(a)、(b)に示す揺動体装置の揺動体の二種類の変位角軌跡が存在することになる。図７(a)では、変位角θが一方向へ（プラスからマイナス方向へ）変化する時間の合計が、その逆方向へ（マイナスからプラス方向へ）変化する時間の合計より大きくなっており、図７(b)では、その逆になっている。こうして、揺動体の所望の変位角軌跡が得られない事態が起こり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、振動系と、前記振動系を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段に駆動信号を供給するための駆動制御手段とを有する。前記振動系は、第１揺動体と、第２揺動体と、前記第１揺動体を前記第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、前記第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部を有する。前記駆動手段は、前記揺動体の少なくとも１つに配置された永久磁石と、前記永久磁石に駆動力を印加可能な位置に配置されたコイルによって構成される。また、前記振動系は、前記ねじり軸まわりに少なくとも２つの固有振動モードの周波数である第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２とを有する。前記駆動制御手段は、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させるための駆動信号を前記駆動手段に供給し、前記往復運動は、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で行われる。更に、前記駆動制御手段は、前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整するための波形調整手段を有する。
【０００７】
また、前記課題に鑑み、本発明の光学機器は、前記揺動体装置を有し、少なくとも１つの前記揺動体に光偏向素子が配置され、光源から前記光偏向素子に入射して偏向される光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させることを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題に鑑み、本発明の揺動体装置の製造方法は、次の工程を含む。第１の工程では、第１揺動体と、第２揺動体と、第１揺動体を第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部を有する振動系を作製する。第２の工程では、前記揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する。第３の工程では、前記磁性体を着磁する。第４の工程では、前記振動系を駆動制御する駆動制御手段が有するメモリに前記磁性体の着磁方向を記憶する。
【０００９】
また、前記課題に鑑み、本発明の揺動体装置の別の製造方法は、次の工程を含む。第１の工程では、第１揺動体と、第２揺動体と、第１揺動体を第２揺動体に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部と、第２揺動体を固定部に対してねじり軸を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部を有する振動系を作製する。第２の工程では、前記揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する。第３の工程では、前記磁性体を着磁する。第４の工程では、前記振動系の一部に前記磁性体の着磁方向を示す印を加える。
【００１０】
また、前記課題に鑑み、本発明の振動系の駆動方法は、前記振動系の駆動方法であって、次の工程を含む。第１の工程では、駆動信号により、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる。第２の工程では、前記駆動信号に対する前記往復運動の状態を検出する。第３の工程では、前記検出の結果に基づき、前記駆動信号を維持するか、或いは前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整する。
【００１１】
また、前記課題に鑑み、本発明の振動系の別の駆動方法は、前記振動系の駆動方法であって、次の工程を含む。第１の工程では、前記揺動体の少なくとも１つに配置された磁性体の着磁方向をメモリに記憶する。第２の工程では、前記記憶された磁性体の着磁方向に基づき調整される駆動信号により、前記揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計とが異なる態様で、前記振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、振動系の揺動体の往復運動の前記一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に駆動信号を調整することができるので、状況に応じて所望する揺動体の往復運動を実現することができる。特に、振動系個別の永久磁石（振動系のための駆動手段を構成し、振動系の揺動体の少なくとも１つに配置される）の着磁方向にかかわらず、所望の揺動体の往復運動ないしそれによる光走査を得ることができる。例えば、光偏向素子を持つ揺動体で光ビームを偏向・走査する場合に、前記永久磁石の着磁方向に依らずに、光ビームが左から右に走査される領域とその逆方向に走査される領域のいずれか所望する方を、略等角速度となる領域が広く存在する走査領域とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の揺動体装置などの実施形態について説明する。本発明の揺動体装置の基本的な実施形態は次の構成を備える。即ち、第１揺動体と第２揺動体を少なくとも含む２つ以上の揺動可能な揺動体を有する振動系と、振動系を駆動するための駆動手段と、駆動手段に駆動信号を供給するための駆動制御手段とを有する。駆動手段は、前記揺動体の少なくとも１つに配置された永久磁石と、前記永久磁石に駆動力を印加可能な位置に配置されたコイルによって構成される。また、振動系は、揺動可能な揺動体の往復運動のねじり軸まわりに少なくとも２つの固有振動モードの周波数である第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２を有する。駆動制御手段は、振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させるための駆動信号を駆動手段に供給し、これにより、揺動体の変位角が一方向に変化する時間の合計とその逆方向に変化する時間の合計が異なる非対称な態様の往復運動を揺動体に行わせる。更に、駆動制御手段は、前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整することができる。
【００１４】
往復運動は、前記の如き態様のものならどの様なものでもよく、典型例として、時間の合計が長い方の時間領域に略等角速度領域を含むもの（略鋸波の態様）がある。こうした往復運動は、例えば、駆動周波数が１：２の関係にある周波数成分を合成した駆動信号により実現することができる。この往復運動は、典型的には共振モードで行われるが、非共振モードで行うことも可能である。前記ｆ２が前記ｆ１の概ね２倍の関係にある場合、例えば、駆動信号を次の式１で表される様なものにして共振モードの往復運動を実現することができる。すなわち、駆動信号Ｄ(t)は少なくとも次の式１の成分を有する。
Ｄ(t)＝α×Ｂ１ｓｉｎω１ｔ＋β×Ｂ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋Ψ）            式１
Ｂ１は第１の信号成分の振幅、Ｂ２は第２の信号成分の振幅、Ψは２つの信号成分の相対位相差、ｔは時間、そして、ω２＝２×ω１、かつ、ω１≒２×π×ｆ１、かつ、ω２≒２×π×ｆ２である。
【００１５】
このとき、波形調整手段が、α＝＋1としてβ＝＋１とβ＝−１を切り替えるか、或いはα＝β＝＋１とα＝β＝−１を切り替えることで、前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替えることができる。こうした駆動信号の調整は、波形調整手段により、永久磁石の着磁方向に基づき行うことができる。着磁方向の情報は、例えば、振動系の一部に印が記されていて、これを読み取って、駆動制御手段が有するメモリに、この読み取った着磁方向を示す印に基づき記憶させる。こうすることにより、前記非対称な態様の往復運動を揺動体に行わせる場合でも、振動系個別の永久磁石の着磁方向にかかわらず、所望の揺動体の往復運動ないしそれによる光走査を得ることができる。
【００１６】
以上の説明から分かる様に、前記振動系は次の工程を含む駆動方法で駆動することができる。まず、揺動体の少なくとも１つに配置された磁性体の着磁方向をメモリに記憶する。そして、この記憶された磁性体の着磁方向に基づき調整される駆動信号により、前記の如き非対称な態様で、振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる。また、駆動信号に対する往復運動の状態を検出することができる検出手段を備える場合は、前記振動系は次の工程を含む駆動方法で駆動することもできる。まず、駆動信号により、前記の如き非対称な態様で、振動系の揺動体をねじり軸まわりに往復運動させる。次に、前記駆動信号に対する往復運動の状態を検出する。そして、この検出の結果に基づき、前記駆動信号を維持するか、或いは前記往復運動の一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域とを切り替える様に前記駆動信号を調整する。
【００１７】
前記揺動体装置は、画像形成装置などの光学機器に用いることができる。ここでは、少なくとも１つの揺動体にミラーなどの光偏向素子が配置され、光源から光偏向素子に入射して偏向される光ビームの少なくとも一部を感光体、スクリーンなどの光照射対象物に入射させる。例えば、前記揺動体装置と、光源と、外部から入力される画像信号に応じて光源の駆動信号を生成する光源制御部と、感光体とを有し、揺動体の少なくとも１つに、光源からの光を偏向して感光体上に導く光偏向素子が設けられる画像形成装置を構成できる。ここで、光源制御部は、例えば、波形調整手段により行われる前記一方向に変化する時間領域とその逆方向に変化する時間領域の切り替えに応じて、光源の駆動信号を制御することにより、所期通りに感光体に画像を形成することができる。
【００１８】
前記揺動体装置は、次の様な製造方法で作製することができる。1つの製造方法では、前記の如き振動系を作製する工程と、揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する工程と、磁性体を着磁する工程と、振動系を駆動制御する駆動制御手段が有するメモリに磁性体の着磁方向を記憶させる工程とを有する。他の製造方法では、前記の如き振動系を作製する工程と、揺動体の少なくとも１つに磁性体を配置する工程と、磁性体を着磁する工程と、振動系の一部に磁性体の着磁方向を示す印を加える工程とを有する。この場合、前記着磁方向を示す印を読み取る工程と、振動系を駆動制御する駆動制御手段が有するメモリに、前記読み取った着磁方向を示す印に基づき磁性体の着磁方向を記憶させる工程を追加することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の揺動体装置などの実施例を、図を用いて説明する。
（第１の実施例）
本発明に係る揺動体装置及び光偏向器の第１の実施例について説明する。本実施例の振動系１００は、図１に示すように、第１揺動体１０１と第２揺動体１０２とを有する。更に、第１揺動体１０１を第２揺動体１０２に対してねじり軸１９０を中心にねじり振動可能に接続する第１弾性支持部１１１と、第２揺動体１０２を固定部１２１に対してねじり軸１９０を中心にねじり振動可能に支持する第２弾性支持部１１２とを有する。
【００２０】
また、例えば第１揺動体１０１の表面に反射部材などの光偏向素子を形成することで、揺動体装置を光偏向器として用いることができる。反射部材としては、アルミニウムなどの金属膜をスパッタ法などで形成する。
【００２１】
振動系１００を駆動する駆動手段１２０は、第２揺動体１０２に配置された永久磁石１６１の磁力と、永久磁石１６１近傍に配置されたコイル１６２により発生する電磁力とにより、振動系１００を駆動することが可能である。振動系１００は、ねじり軸１９０まわりに少なくとも２つの固有振動モードの周波数である第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２とを有し、ｆ２がｆ１の概ね２倍の関係にある。ここで概ね２倍の関係とは、ｆ２とｆ１が１．９８≦ｆ２／ｆ１≦２．０２の関係にあることをいう。これにより、第１揺動体１０１の略鋸波駆動を実現することができる。
【００２２】
駆動手段１２０のコイル１６２に適切な駆動信号を印加するとき、本実施例の揺動体装置の第１揺動体１０１の振動の変位角θは、次の様にできる。第１の振動運動の振幅、角周波数、位相を夫々Ａ１、ω１、φ１、第２の振動運動の振幅、角周波数、位相を夫々Ａ２、ω２（ω２＝２×ω１）、φ２、適当な時間を原点ないし基準時間としたときの時間をｔとすると、次の式２の様に表現できる。
θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎ（ω１ｔ＋φ１）＋Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋φ２）        式２
【００２３】
また、第１揺動体１０１の振動の変位角θは、第１の振動運動の振幅、角周波数を夫々Ａ１、ω１、第２の振動運動の振幅、角周波数を夫々Ａ２、ω２（ω２＝２×ω１）、２つの周波数成分の相対位相差をφ、時間をｔとすると、式３の様にも表現できる。
θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎω１ｔ＋Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋φ）          式３
【００２４】
このような振動系１００の振動運動を表したのが図２（ａ）である。つまり、振動系の第１揺動体１０１は、θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎ（ω１ｔ）で表される振動運動とθ（ｔ）＝Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋φ）で表される振動運動とを合成した振動運動をすることができる。また、図２（ｂ）にこの振動系の振動運動を表す式２を微分した結果を示す。図２（ｂ）に示すように、振動系１００は、θが順方向へ（プラスからマイナス方向へ）変化する領域に略等角速度で運動する期間を有する。
【００２５】
図１の構成において、変位角検出手段１４０は、光源１３１からの光ビーム１３２が揺動体装置の第１揺動体１０１の振動により偏向されて生じる偏向光１３３の走査をモニタする検出手段である。駆動制御手段１５０は、検出手段１４０からの検出信号を用いて、振動系１００が前記式２、式３に示すような振動運動をするような駆動信号を生成し、この駆動信号を駆動手段１２０に供給する。
【００２６】
駆動信号は、第１揺動体１０１が前記式２、式３で表される共振振動を行うような信号であればどのような信号でもよい。例えば、正弦波を合成した駆動信号でもよいし、また、パルス状の駆動信号でもよい。正弦波を合成した駆動信号の場合は、例えば駆動信号は、Ｂ１ｓｉｎω１ｔ＋Ｂ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋Ψ）の項（ここでもω２＝２×ω１）を少なくとも含む数式で表される駆動信号とすることができる。ここで、Ｂ１、Ｂ２は振幅成分、Ψは相対位相差、ω１、ω２は角周波数、ｔは時間である。この場合、各正弦波の成分の振幅と位相を調整することで所望の駆動信号を得ることができる。また、パルス状の信号を用いて駆動する場合は、パルスの数、間隔、幅などを時間的に変化させることで所望の駆動信号を生成することができる。このパルス状の信号は、例えば、前記の如く正弦波を合成した信号からパルスの数、間隔、幅などの時間的変化を所定のルールに従って決めて生成できる。
【００２７】
更に、駆動制御手段１５０は、波形調整手段を有する。この波形調整手段は、駆動信号を変更することで、第１の振動態様と第２の振動態様との間で、第１揺動体１０１の往復運動の態様を切り替える。第１の振動態様では、振動系１００が略等角速度で運動する期間は、θが順方向へ（プラスからマイナス方向へ）変化する領域に存在する。第２の振動態様では、振動系１００が略等角速度で運動する期間は、θが逆方向へ（マイナスからプラス方向へ）変化する領域に存在する。その為に、波形調整手段は、例えば、前記式１に示す駆動信号Ｄ(t)においてα＝＋1とし、β＝＋１とβ＝−１を切り替えることが可能な機構になっている
【００２８】
図３(a)、(b)に、それぞれ、β＝＋１及びβ＝−１の場合の揺動体装置の変位角θを示す（α＝＋１）。図３(a)では、変位角θが一方向へ（プラスからマイナス方向へ）変化する時間の合計が、その逆方向へ（マイナスからプラス方向へ）変化する時間の合計より大きくなっており、振動系１００が略等角速度で運動する期間は、前者の時間領域にある。図３(b)では、その逆になっている。
【００２９】
本実施例では、波形調整手段は、駆動信号Ｄ(t)においてα＝＋1とし、β＝＋１とβ＝−１を切り替えることとしたが、α＝β＝＋１とα＝β＝−１を切り替えることも可能である。図７(a)、(b)に、それぞれ、α＝β＝＋１とα＝β＝−１の場合の揺動体装置の変位角θを示す。図７(a)では、変位角θが一方向へ（プラスからマイナス方向へ）変化する時間の合計が、その逆方向へ（マイナスからプラス方向へ）変化する時間の合計より大きくなっており、振動系１００が略等角速度で運動する期間は、前者の時間領域にある。図７(b)では、その逆になっている。これにより、振動系１００が略等角速度で運動する期間をθが順方向へ変化する領域に存在させる振動態様と、前記期間をθが逆方向へ変化する領域に存在させる振動態様との間で、振動態様を変更できる。この場合、波形調整手段は、生成する駆動信号を前述したように変えてもよいし、駆動信号は変えずに、スイッチ等によりコイル１６２の極性（コイルに流す電流の方向）を変えてもよい。
【００３０】
本実施例の揺動体装置などにより、略等角速度で運動する期間を、揺動体のねじり軸まわりの変位角が順方向に変化する時間領域と逆方向に変化する時間領域とのいずれかに存在させるように調整することができる。この調整は、状況に応じて決めればよい。例えば、永久磁石の極性と所望される揺動体の往復運動の態様に応じて決める。
【００３１】
なお、前記検出手段は、前述したように振動系の揺動体で偏向・走査される走査ビームを検出してもよいが、揺動体自体の変位角を検出する構成にもできる。検出手段では、走査ビームが所定走査位置に来る時間又は揺動体が所定変位角になる時間を測定したりする。揺動体が表面に反射ミラーなどの光偏向素子を有し、光源からの光ビームを反射・偏向して走査する場合、走査光が、検出手段を構成する受光素子を１走査周期の間に２回通過する様にできる。従って、走査光が受光素子を通過する時間に基づき揺動体の揺動状態を検出し、それに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を駆動手段に供給する様にできる。検出手段としては、ピエゾ素子、圧電素子など、揺動体の揺動状態を検出できる何らかの検出器を用いることもできる。例えば、ピエゾセンサを弾性支持部に設ける方法や、静電容量センサを用いる方法、磁気センサを用いる方法等を利用することができる。
【００３２】
（第２の実施例）
本発明に係る揺動体装置などの第２の実施例について説明する。本実施例の振動系１００を含む揺動体装置は、基本的に第１の実施例と同じである。
【００３３】
本実施例では、駆動制御手段１５０は、第２揺動体１０２に配置された永久磁石１６１の磁極の方向に応じて駆動信号を変更することで、振動系１００が略等角速度で運動する期間を前述した２つの領域のいずれか所望の１つに存在させる波形調整手段を有する。波形調整手段は、前記式１に示す駆動信号Ｄ(t)においてα＝＋1とし、β＝＋１とβ＝−１を切り替えることが可能な機構になっている
【００３４】
永久磁石１６１の磁極の方向を確認する手段としては、次の様なものがある。ガウスメータ等で測定する方法や、事前に振動系に施された磁極の方向を示す記録（印）を読み取る方法や、駆動信号に対する変位角の変化（光偏向器であれば走査光軌跡の変化）の位相から検出する方法により確認される。駆動信号に対する変位角の変化の位相は、共振駆動の場合、振動態様に応じて一定の遅れがあり、それを検知することで永久磁石１６１の磁極の方向を確認できる。非共振駆動の場合、位相の遅れはないが、ピエゾ素子などの検出手段で揺動体の変位角の変化を検知することで磁極の方向を確認できる。
【００３５】
本実施例の揺動体装置により、永久磁石の磁極の方向が揺動体装置個々で異なっていても、略等角速度で運動する期間を、揺動体のねじり軸まわりの変位角が順方向に変化する時間領域と逆方向に変化する時間領域のいずれか所望の一方にもってくることができる。
【００３６】
（第３の実施例）
図４に、揺動体装置の製造方法に係る第３の実施例のフローを示す。振動系の作製工程では、シリコンウエハにエッチング等により図５(a)の様に振動系を作製する。図５(a)に示す様に、振動系の上下を逆にした配置によりウエハ当りのデバイスの取り個数を増やすことができる。
【００３７】
次に磁性体実装工程では、図５(b)に示す様にウエハ上のデバイスに線状の磁性体を実装する。まず揺動体上に接着剤を塗布し、その後、磁性体を配置する。ＵＶ照射により接着剤を硬化させ、磁性体を揺動体に固定する。
【００３８】
次に着磁工程では、着磁装置により磁性体を着磁する。ウエハ毎着磁装置に入れることによりウエハ上の全ての磁性体に着磁することができ、着磁工程のスループットが向上する。次にチッピング工程では、ウエハ上の振動系をチッピングする。レーザーにより連結部分を切断することによりチッピングできる。
【００３９】
次に着磁方向入力工程では、磁性体の着磁方向を駆動制御手段１５０が有するメモリに入力する。磁性体の着磁方向はウエハ上の位置により判別できる。本実施例の製造方法では、チッピングの後にも振動系のウエハ上の位置を記憶しておき、その情報を基に磁性体の位置を判別することもできる。また、振動系作製工程の際に振動系の位置に応じて振動系そのものにマークを付け、そのマークを読み取って磁性体の着磁方向を判別することもできる。その他、ガウスメータ等で着磁方向を測定する方法や、振動系を振動させ、駆動信号からの走査軌跡の位相から着磁方向を検出する方法を用いてもよい。
【００４０】
本実施例の製造方法により、永久磁石の磁極の方向が揺動体装置個々で異なっていても、駆動制御手段１５０のメモリに個々の着磁方向を記憶させることにより、略等角速度で運動する期間を前述した２つの時間領域のいずれか所望の１つにもたらすことができる。すなわち、揺動体のねじり軸まわりの変位角が順方向に変化する時間領域と逆方向に変化する時間領域のいずれか所望の一方に調整することができる。
【００４１】
（第４の実施例）
本発明に係る揺動体装置を用いた光偏向器を画像形成装置に適用した第４の実施例を、図６を用いて説明する。本実施例の画像形成装置に用いる光偏向装置５００は、第１の実施例に記載した揺動体装置である。光源５１０から出射した光ビームは、光学系であるコリメータレンズ５２０で整形された後、光偏向装置５００によって１次元に偏向・走査される。偏向された走査光は、光学系である結合レンズ５３０により、光照射対象物である感光体５４０の目標位置に集光され、感光体５４０上に静電潜像が形成される。
【００４２】
更に、光偏向装置５００の走査端に２個の光検出器５５０が配置される。光偏向装置５００は、第２の実施例に記載の方法で永久磁石の極性情報から駆動波形を生成することで、感光体５４０に所望の画像を形成することができる。
【００４３】
（第５の実施例）
本発明に係る揺動体装置を用いた光偏向器を画像形成装置に適用した第５の実施例を、図６を用いて説明する。本実施例の画像形成装置に用いる光偏向装置５００も、第１の実施例に記載した揺動体装置である。
【００４４】
本実施例では、光源５１０の駆動信号を制御する図示しない光源制御部は、次の様にする。すなわち、第２の実施例の方法で判別した永久磁石の極性情報により略等角速度で運動する期間を前述した２つの時間領域のいずれかに調整し、その調整結果に合わせて、光源５１０の駆動信号を制御する。このことにより、感光体５４０に所望の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る揺動体装置の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明に係る揺動体装置の実施例の振動運動を説明するための図であり、(a)は時間と揺動体の変位角の関係を示し、(b)は(a)の角速度と時間の関係を示す。
【図３】波形調整手段により切り替え可能な、揺動体装置の揺動体の変位角の２つの変化態様を示す図である。
【図４】揺動体装置の製造方法の実施例を示すフロー図である。
【図５】(a)は振動系作製工程におけるウエハ上の振動系の配置を示し、(b)は磁性体実装工程におけるウエハ上の磁性体の配置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る揺動体装置を用いた光偏向器を備える画像形成装置の実施例を説明するための斜視図である。
【図７】波形調整手段により切り替え可能な、揺動体装置の揺動体の変位角の２つの変化態様を示す図である。
【図８】従来の光偏向装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  振動系
１０１、１０２  揺動体
１１１、１１２  弾性支持部
１２０  駆動手段
１２１  固定部
１３１、５１０  光源
１４０、５５０  変位角検出手段（検出手段）
１５０  駆動制御手段
１６１  永久磁石
１６２  コイル
５００  光偏向装置
５４０  感光体（光照射対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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