(57)【要約】【課題】  大偏向角の揺動体の共振周波数を高精度に調整する。【解決手段】  可動板があるねじれ角のタイミングで加工レーザ発振器から加工レーザ光を照射し、該可動板の一部を除去することで該揺動体の共振周波数を調節する揺動体の調整方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動板と、支持基板と、該可動板を該支持基板に対してねじり回転可能に支持する少なくとも一つ以上の弾性支持部と、から成る揺動体の調整方法であって、
該可動板があるねじれ角のタイミングで加工レーザ発振器から加工レーザ光を照射し、該可動板の一部を除去することで該揺動体の共振周波数を調節することを特徴とする揺動体の調整方法。
【請求項２】
前記可動板の側面に前記加工レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載の揺動体の調整方法。
【請求項３】
前記あるねじれ角が前記揺動体の最大ねじれ角であることを特徴とする請求項１または２に記載の揺動体の調整方法。
【請求項４】
ねじり振動する前記可動板の前記あるねじれ角のタイミングを検出する角度検出工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の揺動体の調整方法。
【請求項５】
前記揺動体の共振周波数を算出する周波数算出工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の揺動体の調整方法。
【請求項６】
前記角度検出工程は、少なくとも一つ以上の検出用レーザ発振器と少なくとも一つ以上の受光素子とにより、該検出用レーザ発振器の検出用レーザ光を前記揺動体で偏向し、偏向された該検出用レーザ光を該受光素子で検出することによって検出する工程であることを特徴とする請求項４に記載の揺動体の調整方法。
【請求項７】
前記揺動体がセンサを有し、前記角度検出工程は、該センサの信号を検出することによって検出する工程であることを特徴とする請求項４に記載の揺動体の調整方法。
【請求項８】
前記周波数算出工程は、前記受光素子の出力により前記揺動体の共振周波数を算出する工程であることを特徴とする請求項６に記載の揺動体の調整方法。
【請求項９】
前記周波数算出工程は、前記センサの出力により前記揺動体の共振周波数を算出する工程であることを特徴とする請求項７に記載の揺動体の調整方法。
【請求項１０】
目的の周波数になる除去量を算出し、該算出した除去量を前記加工レーザ光によって除去し、前記揺動体の共振周波数を目的の周波数に調整する周波数制御工程を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の揺動体の調整方法。
【請求項１１】
可動板と、支持基板と、該可動板を支持基板に対してねじり回転可能に支持する少なくとも一つ以上の弾性支持部と、から成る揺動体であって、該可動板の一部に加工レーザ光による加工孔を有することを特徴とする揺動体。
【請求項１２】
前記可動板の側面に加工レーザ光による加工孔を有することを特徴とする請求項１１に記載の揺動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ構造体の技術分野に関連する技術であり、より詳しくは揺動体に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミラーが共振駆動される揺動体である光偏向器が色々と提案されている。共振型揺動体は、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、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、面倒れが理論的に存在しないこと、特に半導体プロセスによって製造されるＳｉ単結晶からなる揺動体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（特許文献１）。しかしながら、上記プロセスで製造された揺動体の共振周波数は可動板および弾性支持部の材質及び形状の加工精度により決定されるため、作製した全ての揺動体を同一の駆動周波数で個々を駆動しようとすると、駆動可能なものを選別して使用しなければならず、歩留まりの悪化に繋がる。そこでレーザ発振器により揺動体の共振周波数を調整し、目的の範囲に追い込む方法が提案されている（特許文献２）。図４に揺動体であるプレーナ型ガルバノミラーおよびその製造方法について示す。可動板の両端に質量負荷部を形成したプレーナ型ガルバノミラー１０１を駆動させながら、周波数測定系１０２で初期共振周波数と予め設定された目標の共振周波数の差を読み取り、照射するレーザパルス数を算出し、その算出されたパルス数のレーザをレーザ発振器１０３から発振し、質量負荷部の質量を減少して共振周波数を調整するものである。
【特許文献１】特開昭５７−８５２０号公報
【特許文献２】特開２００２−４０３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
とはいえ、加工レーザの焦点深度以上に揺動体にねじり振動をさせた場合、揺動体のねじれ角によって一定の加工を行なうことが出来ないという問題が生じる。一般に揺動体の共振周波数はねじれ角に依存して変る。これは、ねじれ角の増加に伴い弾性支持部の非線形性により弾性支持部のばね力が強くなり共振周波数が高くなることが主な原因である。よって従来技術では大偏向角の揺動体の共振周波数を正確に調整することは困難である。
【０００４】
また、従来例では可動板の一部に質量負荷部を設けている。一般に、この揺動体を画像形成装置に用いた場合、揺動体には解像度の観点から高い駆動周波数と可動板の偏向面の大きさが求められることから、揺動体の可動板は軽くかつ偏向面は大きいこが要求される。よってこの場合、可動板の一部に質量負荷部を設けることによりミラーの有効面を制限することになるため前記要求の達成の妨げになるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
よって本発明は、第１に可動板と、支持基板と、該可動板を該支持基板に対してねじり回転可能に支持する少なくとも一つ以上の弾性支持部と、から成る揺動体の調整方法であって、
該可動板があるねじれ角のタイミングで加工レーザ発振器から加工レーザ光を照射し、該可動板の一部を除去することで該揺動体の共振周波数を調節することを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第２に、前記可動板の側面に前記加工レーザ光を照射することを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第３に、ねじれ角が前記揺動体の最大変位角であることを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第４に、ねじり振動する前記可動板の前記あるねじれ角のタイミングを検出する角度検出工程を有することを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第５に、前記角度検出工程は、少なくとも一つ以上の検出用レーザ発振器と少なくとも一つ以上の受光素子とにより、該検出用レーザ発振器の検出用レーザ光を前記揺動体で偏向し、偏向された該検出用レーザ光を該受光素子で検出することによって検出する工程であることを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第６に、前記揺動体がセンサを有し、前記角度検出工程は、該センサの信号を検出することによって検出する工程であることを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第７に、前記揺動体の共振周波数を算出する周波数算出工程を有することを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第８に、前記周波数算出工程は、前記受光素子の出力により前記揺動体の共振周波数を算出する工程であることを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第９に、前記周波数算出工程は、前記センサの出力により前記揺動体の共振周波数を算出する工程であることを特徴とする揺動体の調整方法であって、
第１０に、目的の周波数になる除去量を算出し、該算出した除去量を前記加工レーザ光によって除去し、前記揺動体の共振周波数を目的の周波数に調整する周波数制御工程を有することを特徴とする揺動体の調整方法を提供し、
第１１に、可動板と、支持基板と、該可動板を支持基板に対してねじり回転可能に支持する少なくとも一つ以上の弾性支持部と、から成る揺動体であって、該可動板の一部に加工レーザ光による加工孔を有することを特徴とする揺動体であって、
第１２に、前記可動板の側面に加工レーザ光による加工孔を有することを特徴とする揺動体を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により大偏向角の揺動体の共振周波数を高精度に調整できる。
【０００７】
また、可動板の偏向面に特別な加工領域を設けることなく揺動体の共振周波数を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による揺動体の調整方法について説明する。
【０００９】
図１は本実施の形態に係る揺動体の調整方法の構成を示す模式図である。
【００１０】
揺動体１０は可動板と、支持基板と、可動板を支持基板に対してねじり回転可能に支持する弾性支持部から成り、シリコン基板に一体形成されたものである。
【００１１】
揺動体１０の共振周波数を調整するために、揺動体１０の可動板の一部を加工レーザ発振器２０によって除去するものである。さらに、周波数算出部３０により揺動体１０の共振周波数をモニタし、周波数制御部４０により目的の共振周波数とのズレ量から除去量を算出し、レーザパワーおよび照射するレーザパルス数を制御する。また、ねじれ角検出部５０により揺動体１０のねじれ角を検出し、周波数制御部４０により、あるねじれ角になった時に加工レーザ照射するように制御する。以上により、大偏向角の揺動体の共振周波数を高精度に調整できる。
【００１２】
以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００１３】
＜第１の実施例＞
以下、本発明の第１の実施例について図面を用いて説明する。
【００１４】
本実施例の揺動体の調整方法の構成図は図１に示されるものと同一である。図２は本実施例の具体的な構成図である。
【００１５】
揺動体１０のねじれ角θを検出するために、検出用レーザ発振器５１により検出用レーザ光を揺動体１０に照射する。揺動体１０があるねじれ角θになった際に、検出用レーザ光が偏向される位置にフォトダイオードからなる受光素子５２を配置する。この際、あるねじれ角θは揺動体１０の最大ねじれ角が最適であるがいかなる角度でもよい。また、本発明での最大ねじれ角とは揺動体１０が最大となる一点に限らず、揺動体１０のねじれ角速度が概略零となる点である。加工タイミングを揺動体１０の最大ねじれ角とすることで、ねじれ角速度が低速であるため、加工可能な時間が多いことから加工の歩留まりを向上することができる。また、受光素子５２としてフォトダイオードを用いたが、PSD(Position Sensitive Detector)等のセンサを用いても良い。
【００１６】
揺動体１０の共振周波数は、ねじれ角θを検出するためのタイミングセンサの繰り返し出力の時間間隔を測ることにより測定した。これにより新たに検出用センサを設けることなく共振周波数およびねじれ角ともに一つのセンサで検出することができる。勿論共振周波数測定用の新たなセンサを設けても良い。
【００１７】
以上により、タイミングセンサ５２の出力に同期して加工レーザを発振することにより、大偏向角の揺動体１０の共振周波数を高精度に調整することが出来る。
【００１８】
＜第２の実施例＞
以下、本発明の第２の実施例について図面を用いて説明する。
【００１９】
本実施例の揺動体の調整方法の構成図は図１に示されるものと同一である。図３は本実施例の具体的な構成図である。第１の実施例と同様な部分は説明を省略する。
【００２０】
揺動体１０は４００μｍのシリコン基板可動板により作製されたものであり、可動板の厚みは４００μｍである。本実施例では４００μｍのシリコン基板を使ったが、いかなる素材、厚みのものでも良い。揺動体１０があるねじれ角θになった際に、加工用レーザ発振器２０により加工レーザを揺動体１０の可動板の側面に照射する。この際、あるねじれ角θは揺動体１０の最大ねじれ角が最適であるがいかなる角度でもよい。
【００２１】
以上によって、揺動体１０の偏向面である可動板に特別な加工領域を設けることなく揺動体１０の共振周波数を高精度に調整することができる。
【００２２】
＜第３の実施例＞
以下、本発明の第３の実施例について図面を用いて説明する。
【００２３】
本実施例の揺動体の調整方法の構成図は図１に示されるものと同一である。図４は本実施例の遥動体の構成図である。第１の実施例と同様な部分は説明を省略する。
【００２４】
実施例１では揺動体のねじれ角および共振周波数を検出するために、検出用レーザ発振器と受光素子を用いたが、本実施例では揺動体に備えられた検出系を用いた。揺動体10は可動板11、弾性支持部12、支持基板13とピエゾ素子14からなる。ピエゾ素子14は支持基板13近傍の弾性支持部12 上に形成されている。揺動体10のねじれ振動に応じて、ピエゾ素子14の抵抗値が変化することから、揺動体10のねじれ角および共振周波数を検出することができる。本実施例では揺動体に備えられたピエゾ素子を用いたが、いかなる揺動体に備えられた検出形態でも良い。
【００２５】
以上により、揺動体に備えられたピエゾ素子からの出力に応じて加工レーザを発振することにより、大偏向角の揺動体１０の共振周波数を高精度に調整することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の揺動体の調整方法の模式的な構成図。
【図２】本発明の第１の実施例の揺動体の調整方法の模式的な構成図。
【図３】本発明の第２の実施例の揺動体の調整方法の模式的な構成図。
【図４】本発明の第３の実施例の揺動体の構成図。
【図５】揺動体であるプレーナ型ガルバノミラー及びその製造方法。
【符号の説明】
【００２７】
１０  揺動体
１１  可動板
１２  弾性支持部
１３  支持基板
１４  ピエゾ素子
２０  加工レーザ発振器
３０  周波数算出部
４０  周波数制御部
５０  ねじれ角検出部
５１  検出用レーザ発振器
５２  受光素子
１０１  プレーナ型ガルバノミラー
１０２  周波数測定系
１０３  レーザ発振器
【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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