(57)【要約】【課題】揺動体装置を構成する揺動体やねじりバネの製造過程に加工誤差がある場合でも、迅速かつ高精度に共振周波数を調整することができる揺動体装置の製造方法を提供する。【解決手段】固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法であって、  前記揺動体の慣性モーメント量の想定値を決定する第１のステップと、  前記共振周波数を測定する第２のステップと、  前記第１及び第２のステップにおける慣性モーメント量の想定値及び測定された共振周波数から、前記ねじりバネのバネ定数を算出する第３のステップと、  前記第３のステップで算出されたバネ定数と、前記揺動体の共振周波数に対し決定された目標共振周波数から、該目標共振周波数に調整するための前記揺動体の慣性モーメントまたは前記ねじりバネのバネ定数の調整量を算出する第４のステップと、を有する構成とする。【選択図】            図１
2009134243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法であって、
前記揺動体の慣性モーメント量の想定値を決定する第１のステップと、
前記共振周波数を測定する第２のステップと、
前記第１及び第２のステップにおける慣性モーメント量の想定値及び測定された共振周波数から、前記ねじりバネのバネ定数を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出されたバネ定数と、前記揺動体の共振周波数に対し決定された目標共振周波数から、該目標共振周波数に調整するための前記揺動体の慣性モーメントまたは前記ねじりバネのバネ定数の調整量を算出する第４のステップと、
を有し、前記算出された調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする揺動体装置の製造方法。
【請求項２】
固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法であって、
前記ねじりバネのバネ定数の想定値を決定する第１のステップと、
前記共振周波数を測定する第２のステップと、
前記第１及び第２のステップにおけるねじりバネのバネ定数の想定値及び測定された共振周波数から、前記揺動体の慣性モーメント量を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された揺動体の慣性モーメント量と、前記揺動体の共振周波数に対し決定された目標共振周波数から、該目標共振周波数に調整するための前記揺動体の慣性モーメントまたは前記ねじりバネのバネ定数の調整量を算出する第４のステップと、
を有し、前記算出された調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする揺動体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ねじりバネ及び前記揺動体は、第１と第２とによる２つの揺動体及び第１と第２とによる２つのねじりバネを備え、
前記第１のステップから第４のステップを用いて、前記第１と第２の揺動体に対応する慣性モーメントの調整量、または前記第１と第２のねじりバネに対応するバネのバネ定数の調整量を算出し、
これらにより算出された前記調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１と第２とによる２つの揺動体は、前記目標共振周波数となる１次の共振周波数と該目標共振周波数の略２倍の周波数となる２次の共振周波数によって、
前記ねじり軸まわりに揺動可能となるように調整されることを特徴とする請求項３に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項５】
前記揺動体の慣性モーメント量の想定値が、少なくとも１つの設計値、あるいは、該少なくとも１つの設計値及び少なくとも１つの測定値によって決定されることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１項に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの測定値が、
前記揺動体と前記ねじりバネと前記固定部を、単結晶シリコンで一体形成した際における該単結晶シリコンの厚み、
前記揺動体の前記単結晶シリコンの厚み方向における垂直な断面積、
前記単結晶シリコンで形成した前記揺動体を駆動するために永久磁石が接着された際における該永久磁石の磁化方向の長さ、
前記永久磁石の磁化方向に垂直な断面積、
に対する、少なくともいずれか一つの測定値を含むことを特徴とする請求項５に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ねじりバネのバネ定数の想定値が、少なくとも１つの設計値、あるいは、該少なくとも１つの設計値及び少なくとも１つの測定値によって決定されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの測定値が、
前記揺動体と前記ねじりバネと前記固定部を、単結晶シリコンで一体形成した際における該単結晶シリコンの厚み、
前記ねじりバネのねじり軸と垂直方向の長さ、
前記ねじりバネのねじり軸と平行方向の長さ、
に対する、少なくともいずれか一つの測定値を含むことを特徴とする請求項７に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の揺動体装置の製造方法によって製造された揺動体装置と、
該揺動体装置における前記揺動体の上に配置された光偏向素子と、
を有することを特徴とする光偏向器。
【請求項１０】
光源と、感光体または画像表示体と、請求項９に記載の光偏向器と、
を有し、前記光偏向器が、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向し、前記光の少なくとも一部を、前記感光体または前記画像表示体上に入射することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器に関する。
例えば、光の偏向走査によって画像を投影するプロジェクションディスプレイ、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置を含む光学機器に好適に利用可能な揺動体装置を実現することができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、光偏向器として共振現象を利用して正弦振動を行い光を偏向する光走査系（及び光走査装置）が、種々提案されている。
この様な共振現象を利用した光偏向器は、所望の駆動周波数に対して目標とする固有モードの周波数である共振周波数（以下、共振周波数と記す）が決められている。
このような共振現象を利用した光偏向器の製造方法として、従来において幾つかの提案がなされている。
これらの中で、例えば、特許文献１では、図１１に示されるような揺動体装置の製造方法に関する技術が開示されている。
図１１において、ねじり軸回りにねじりバネで支持された反射面とコイルを有する揺動体の両端に、質量負荷部１００１、１００２が形成されている。
そして、揺動体の共振周波数を調整するに際し、上記質量負荷部１００１、１００２にレーザー光を照射することで、質量を除去し、慣性モーメント量を調整して共振周波数を所望の値にする手法が用いられている。
ここで、質量負荷部１００１、１００２の除去量は、予め入力されたレーザー照射回数と共振周波数の変化量との関係を用いて決定される。
【特許文献１】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】
ところで、揺動体装置を構成する揺動体やねじりバネの製造過程では、ウエハを加工する際に誤差が生じるため、揺動体装置のバネ定数や慣性モーメントにばらつきが生じる。
ここで、揺動体装置の共振周波数は揺動体の慣性モーメントとねじりバネのバネ定数により決定されるため、上記製造過程に加工誤差があると揺動体装置の共振周波数にばらつきが生じる。
上記特許文献１では、質量負荷部１００１、１００２の除去量を、予め入力されたレーザー照射回数と共振周波数の変化量との関係を用いて決定している。
しかしながら、製造過程に加工誤差がある場合は、揺動体とねじりバネに加工誤差が生じているため、これらのばらつきに対応するレーザー照射回数と共振周波数の変化量との関係を求める必要があり、膨大なテーブルが必要となる。
また、例えば揺動体の慣性モーメントの除去と共振周波数の測定を交互に繰り返すことで、徐々に目標周波数に調整することも可能であるが、この方法では揺動体装置の共振周波数の調整に時間がかかる。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑み、揺動体装置を構成する揺動体やねじりバネの製造過程に加工誤差がある場合でも、迅速かつ高精度に共振周波数を調整することができる揺動体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のように構成した揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器を提供するものである。
本発明の揺動体装置の製造方法は、固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能（ねじり振動可能）に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法であって、
前記揺動体の慣性モーメント量の想定値を決定する第１のステップと、
前記共振周波数を測定する第２のステップと、
前記第１及び第２のステップにおける慣性モーメント量の想定値及び測定された共振周波数から、前記ねじりバネのバネ定数を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出されたバネ定数と、前記揺動体の共振周波数に対し決定された目標共振周波数から、該目標共振周波数に調整するための前記揺動体の慣性モーメントまたは前記ねじりバネのバネ定数の調整量を算出する第４のステップと、
を有し、前記算出された調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法であって、
前記ねじりバネのバネ定数の想定値を決定する第１のステップと、
前記共振周波数を測定する第２のステップと、
前記第１及び第２のステップにおけるねじりバネのバネ定数の想定値及び測定された共振周波数から、前記揺動体の慣性モーメント量を算出する第３のステップと、
前記第３のステップで算出された揺動体の慣性モーメント量と、前記揺動体の共振周波数に対し決定された目標共振周波数から、
該目標共振周波数に調整するための前記揺動体の慣性モーメントまたは前記ねじりバネのバネ定数の調整量を算出する第４のステップと、
を有し、前記算出された調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、前記ねじりバネ及び前記揺動体は、第１と第２とによる２つの揺動体及び第１と第２とによる２つのねじりバネを備え、
前記第１のステップから第４のステップを用いて、前記第１と第２の揺動体に対応する慣性モーメントの調整量、または前記第１と第２のねじりバネに対応するバネのバネ定数の調整量を算出し、
これらにより算出された前記調整量に基づいて、前記揺動体の共振周波数を前記目標共振周波数に調整し、前記揺動体装置を製造することを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、前記第１と第２とによる２つの揺動体は、前記目標共振周波数となる１次の共振周波数と該目標共振周波数の略２倍の周波数となる２次の共振周波数によって、
前記ねじり軸まわりに揺動可能となるように調整されることを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、前記揺動体の慣性モーメント量の想定値が、少なくとも１つの設計値、あるいは、該少なくとも１つの設計値及び少なくとも１つの測定値によって決定されることを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、
前記少なくとも１つの測定値が、
前記揺動体と前記ねじりバネと前記固定部を、単結晶シリコンで一体形成した際における該単結晶シリコンの厚み、
前記揺動体の前記単結晶シリコンの厚み方向における垂直な断面積、
前記単結晶シリコンで形成した前記揺動体を駆動するために永久磁石が接着された際における該永久磁石の磁化方向の長さ、
前記永久磁石の磁化方向に垂直な断面積、
に対する、少なくともいずれか一つの測定値を含むことを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、前記ねじりバネのバネ定数の想定値が、少なくとも１つの設計値、あるいは、該少なくとも１つの設計値及び少なくとも１つの測定値によって決定されることを特徴とする。
また、本発明の揺動体装置の製造方法は、
前記少なくとも１つの測定値が、
前記揺動体と前記ねじりバネと前記固定部を、単結晶シリコンで一体形成した際における該単結晶シリコンの厚み、
前記ねじりバネのねじり軸と垂直方向の長さ、
前記ねじりバネのねじり軸と平行方向の長さ、
に対する、少なくともいずれか一つの測定値を含むことを特徴とする。
また、本発明の光偏向器は、上記したいずれかに記載の揺動体装置の製造方法によって製造された揺動体装置と、該揺動体装置における前記揺動体の上に配置された光偏向素子と、を有することを特徴とする。
また、本発明の光学機器は、光源と、感光体または画像表示体と、上記した光偏向器と、を有し、
前記光偏向器が、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向し、前記光の少なくとも一部を、前記感光体または前記画像表示体上に入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、揺動体装置を構成する揺動体やねじりバネの製造過程に加工誤差がある場合でも、迅速かつ高精度に共振周波数を調整することができる揺動体装置の製造方法を提供することができる。
また、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【０００８】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１では、本発明を適用した、固定部に対し、ねじりバネによってねじり軸まわりに揺動可能（ねじり振動可能）に支持され、共振周波数で駆動される揺動体を備えた揺動体装置の製造方法について説明する。
図１に、本実施例の揺動体装置の製造方法を説明するためのフローチャートを示す。
また、図２は本実施例の揺動体装置の製造方法を説明するための図であり、図２（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図２（ｂ）はねじり軸１０４を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
図２において、１０１は揺動体、１０２はねじりバネ、１０３は固定部、１０４はねじり軸、１０５はシリコン部、１０６は永久磁石、１０７は固定基盤、１０８はコイル、１０９はコア、１１０はアクチュエータ、１１１は揺動体装置である。
【０００９】
本実施例の揺動体装置において、揺動体１０１はねじりバネ１０２により固定部１０３に支持されている。また、固定部１０３は固定基盤１０７に支持されている。
固定部１０３と揺動体１０１のシリコン部１０５とねじりバネ１０２は、単結晶シリコン基板を半導体製造方法のフォトリソグラフィとドライエッチングにより一体形成されている。
揺動体１０１は、図示しない反射面とシリコン部１０５と永久磁石１０６で構成されている。
反射面の材料は例えばアルミニウムであり、真空蒸着により形成されている。
永久磁石１０６は接着剤でシリコン部１０５に接着されており、磁化方向Ａで着磁されている。
アクチュエータ１１０は、コイル１０８とコア１０９で構成されている。
【００１０】
ここで、本実施例の揺動体装置における揺動体の駆動方法について説明する。コイル１０８に電流を流すと、永久磁石１０６にトルクが作用し、揺動体１０１が駆動される。
本実施例の揺動体装置１１１において、揺動体１０１はねじり軸１０４まわりにねじり振動の固有振動モードを有する。
この周波数（以下、共振周波数）は、
ｆ＝１／（２・π）・√（２・Ｋ／Ｉ）        （式１）
で表される。
ここで、Ｋはねじりバネ１０２のねじり軸１０４回りのねじりバネ定数、Ｉは揺動体１０１のねじり軸１０４まわりの慣性モーメントを示している。
また、アクチュエータ１１０により印加する交流磁界の周波数を共振周波数ｆ付近とすることにより、共振現象を利用した揺動を行うことが可能となる。
【００１１】
つぎに、図１に示すフローチャートにより、本実施例の揺動体装置の製造方法を説明する。
第１のステップでは、前記揺動体の慣性モーメント量の想定値を決定するに際し、例えば、永久磁石１０６をシリコン部１０５に接着する前に、永久磁石１０６の磁化方向Ａの長さと、磁化方向Ａに垂直な面による断面積を測定する。あるいは、ウエハの厚みを測定する。
ここで、測定の対象となるものは、揺動体１０１の慣性モーメントＩのパラメータとなるものであればよく、以上のものに限定されるものではない。
また、このようにして測定された測定値以外にも、例えば、少なくとも１つの設計値を用いるようにしてもよい。
【００１２】
第２のステップでは、揺動体１０１の共振周波数ｆを測定する。
測定方法は例えば、ねじり振動している揺動体１０１の反射面に図示しないレーザーからのレーザー光を反射させ、図示しないビームディテクターに受光させる。
そして、アクチュエータ１１０からの印加する交流磁界を一定に保ち、周波数を変化させていく。
そこで、受光の時間間隔から得られる揺動体１０１の振幅が最も大きくなったときの周波数が、揺動体装置１１１における揺動体１０１の共振周波数ｆとなる。
【００１３】
第３のステップでは、第２のステップで測定した共振周波数ｆと、以下のようにして算出した慣性モーメントＩを、上記（式１）に代入してバネ定数Ｋを算出する。
慣性モーメントＩは、第１のステップで測定した値と、慣性モーメントＩを構成するその他の設計値から算出する。
このように、できるだけ測定値を用いてバネ定数Ｋを算出することにより製造ばらつきに対応し、より精度良くバネ定数Ｋを算出することができる。
【００１４】
第４のステップでは、目標共振周波数ｆｔにするための慣性モーメント調整量ΔＩを算出する。
ここでは、第３のステップで算出したバネ定数Ｋと目標共振周波数ｆｔを（式１）に代入して、目標共振周波数ｆｔに対応する目標慣性モーメントＩｔを算出する。
慣性モーメント調整量ΔＩは、
ΔＩ＝Ｉ−Ｉｔ                （式２）
により算出される。
【００１５】
第５のステップでは、第４のステップで算出された慣性モーメント調整量ΔＩに対応した揺動体１０１の一部を、図示しない加工用レーザーにより除去し、目標共振周波数ｆｔに調整する。
除去する揺動体１０１の一部は、例えば、反射面の反対面である。
その場合、固定基盤１０７に固定部１０３を固定する前に、反対面の一部を加工用レーザーにより除去し、目標共振周波数ｆｔに調整する。
あるいは、図３に示されるように、揺動体１０１に突起部１１２を設ければ、反射面を損傷することなく突起部１１２のみを除去でき、固定基盤１０７に固定部１０３を固定後に目標共振周波数ｆｔに調整できる。
図３は、図２の揺動体装置１１１の揺動体１０１に突起部１１２を設けた図である。
【００１６】
ここで、慣性モーメント調整量ΔＩは、
ΔＩ＝ｍ・Ｉ2              （式３）
で表わされる。
ここで、ｍは除去した質量、Ｉはねじり軸１０４と除去部の重心との距離である。
（式３）から決定されるｍとＩによって、揺動体１０１の除去量とその位置を決定する。
以上のような第１のステップ〜第５のステップを経た後、さらに第２のステップを行い、目標共振周波数ｆｔとの差が所望の値以下になるまで第２のステップ〜第５のステップを繰り返す。
【００１７】
本実施例の揺動体装置１１１において、ねじりバネ１０２は揺動体１０１より磁化方向Ａの幅が小さい。
また、揺動体１０１とねじりバネ１０２は一体形成されており、半導体製造工程で生じる製造ばらつき方は、揺動体１０１とねじりバネ１０２において同じである。
したがって、製造ばらつきによる影響はバネ定数Ｋの方が大きい。
このような製造ばらつきによる影響の大きいバネ定数Ｋを影響の小さい慣性モーメントＩと固有振動モードの周波数ｆの測定結果から算出することで、製造ばらつきに対応した慣性モーメント調整量ΔＩを算出することができる。
それにより、高精度な共振周波数の調整が可能となる。また、第２のステップ〜第５のステップの繰り返し回数が減少し、製造時間が短縮される。
【００１８】
ここで、図１の第４のステップにおいて、慣性モーメント調整量ΔＩの代わりに、バネ定数調整量ΔＫを算出し、第５のステップで加工用レーザーによりねじりバネ１０２の一部を除去することで共振周波数を調整しても良い。
この場合、目標共振周波数ｆｔと慣性モーメントＩを（式１）に代入し、目標共振周波数ｆｔに対応する目標バネ定数Ｋｔを算出する。
これにより、バネ定数調整量ΔＫは、つぎの（式４）により算出される。
ΔＫ＝Ｋ−Ｋｔ                （式４）
また、以上の説明では、揺動体１０１やねじりバネ１０２の一部を除去することにより目標共振周波数ｆｔに調整してきた。
しかし、逆に揺動体１０１やねじりバネ１０２の一部に質量を付加することで、目標共振周波数ｆｔに調整しても良い。
質量の付加方法は、例えば、接着剤塗付によることができる。
この場合、揺動体装置１１１に熱を加えないので、揺動体装置１１１の熱による損傷を防ぐことができる。
さらに、これらの質量除去方法と質量付加方法を両方使って目標共振周波数ｆｔに調整しても良い。
この場合、目標共振周波数ｆｔに対してオーバーシュートして共振周波数を調整することができる。よって、より迅速に共振周波数を調整することができる。
【００１９】
［実施例２］
実施例２では、実施例１とは異なる形態の揺動体装置の製造方法について説明する。
図４に、本実施例の揺動体装置の製造方法を説明するための図を示す。
図４（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図４（ｂ）はねじり軸４１０を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
図４において、４０１は第１の揺動体、４０２は第２の揺動体、４０３は第１ねじりバネ、４０４は第２ねじりバネ、４０５は第１シリコン部である。
４０６は第１突起部、４０７は第２シリコン部、４０８は第２突起部、４０９は固定部、４１０はねじり軸である。
４１１は永久磁石、４１２は固定基盤、４１３はコイル、４１４はコア、４１５はアクチュエータ、４１６は揺動体装置である。
【００２０】
本実施例の揺動体装置４１６において、第１の揺動体４０１は第１ねじりバネ４０３により第２の揺動体４０２で支持され、第２の揺動体４０２は第２ねじりバネ４０４により固定部４０９で支持される。
第１の揺動体４０１は、第１突起部４０６と図示しない反射面と第１シリコン部４０５で構成されている。
第２の揺動体４０２は、第２突起部４０８と永久磁石４１１と第２シリコン部４０７で構成されている。
永久磁石４１１は磁化方向Ｂで着磁されている。ここで、第２の揺動体４０２の両側から永久磁石４１１を固定することにより、ねじり軸４１０と第２の揺動体４０２の重心を一致させることができ、不要なモードを生じにくいようにすることができる。
【００２１】
アクチュエータ４１５はコイル４１３とコア４１４で構成されている。
揺動体装置４１６は、上記第１の揺動体４０１と第２の揺動体４０２により、ねじり軸４１０回りにねじり振動による２つの共振周波数ｆ１、ｆ２を有する。
アクチュエータ４１５は、目標共振周波数である基準周波数ｆ０とその２倍の周波数２×ｆ０の正弦波合成駆動信号によって、第１の揺動体４０１と第２の揺動体４０２を振動させる。
特に、ｆ１をｆ０付近に設計し、ｆ２を２×ｆ０付近に設計した場合、２つの正弦振動７０１と７０２の振幅を調整することで、図９に示すような略鋸波振動７０３を実現することができる。
略鋸波振動７０３は正弦波であったときと比べ、実質的な等角速度となる領域を広く設定できるため、偏向走査の全域に対する利用可能な領域を大きくできる。
【００２２】
一方で上記のように所望の合成波形を得るためには、揺動体装置４１６の２つの共振周波数ｆ１、ｆ２を精度良く調整する必要がある。
一般に、２つの揺動体と２つのねじりバネを含む振動系のねじり振動による２つの共振周波数ｆ１、ｆ２は、つぎの（式５）で表される。
2009134243.tif 000003
【００２３】
ここで、Ｋ１は第１ねじりバネ４０３、Ｋ２は第２ねじりバネ４０４のねじりバネ定数、Ｉ１は第１の揺動体４０１、Ｉ２は第２の揺動体４０２の慣性モーメントを示している。
このように、実施例１の（式１）と比べて（式５）は連立方程式となり、変数が２倍に増えただけである。
よって、（式５）を用いて、実施例１と同様にして周波数を調整することができる。
【００２４】
ここで、本実施例の揺動体装置４１６において、１次の共振周波数と２次の共振周波数とによる２つの共振周波数ｆ１、ｆ２を、略２倍の関係にする必要性について説明する。
尚、本発明において略２倍とは１．９８から２．０２倍の範囲のことであり、この範囲において本実施例に示すような略鋸波振動が可能となる。
今、ｆ１とｆ２の間に次のような関係があるとする。
Δｆ＝ｆ２−２×ｆ１    （式６）
ここで、第１の揺動体４０１を略鋸波駆動させるために、アクチュエータ４１５に目標共振周波数である基準周波数ｆ０と２倍の周波数２×ｆ０の正弦波合成駆動信号を印加する。
このとき、例えばｆ０をｆ１に合わせると、ｆ２は２×ｆ０からΔｆずれてしまうこととなる。図５はこの状況を示した共振曲線を示す図である。
図５において、横軸はアクチュエータ４１５に印加する正弦波駆動信号の周波数であり、このときの振幅はｆ１、ｆ２共にそれぞれ一定の値である。
また、縦軸は印加された駆動信号によって第１の揺動体４０１が揺動（ねじり振動可能）するときの最大振幅である。
ここで、ｆ２のＱ値をＱ２とし、ｆ２が２×ｆ０と等しいときに加える正弦波駆動信号の振幅を１とすると、ｆ２がΔｆずれたときに必要な駆動振幅Ｐは、次の（式７）で表わされる。
2009134243.tif 000004
【００２５】
本実施例の揺動体装置４１６は共振振動を利用しており、効率良く駆動させるためにＱ値は例えば５００〜１５００程度に設定されている。
よって、Δｆのずれは駆動振幅に大きく影響する。そのため、Δｆはできるだけ小さくして駆動振幅を抑え、より低消費電力で駆動させることが望ましい。
このように、本実施例の揺動体装置４１６において、２つの共振周波数ｆ１、ｆ２をそれぞれｆ０、２×ｆ０の関係に正確に調整することは必須である。
【００２６】
［実施例３］
実施例３では、上記各実施例とは異なる形態の揺動体装置の製造方法について説明する。
図６に、本実施例の揺動体装置の製造方法を説明するための図を示す。
図６（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）を反対側から見た図、図６（ｃ）はねじり軸６０８を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
また、図７は本実施例の揺動体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図６において、６０１は揺動体、６０２はねじりバネ、６０３は固定部、６０４は反射板、６０５は接合板、６０６は永久磁石、６０７はシリコン部、６０８はねじり軸である。
６０９はコイル、６１０はコア、６１１はアクチュエータ、６１２は固定基盤、６１３は揺動体装置、６１４は反射面である。
【００２７】
本実施例の揺動体装置６１３は、揺動体６０１が２本のねじりバネ６０２により、２つの固定部６０３で支持されて構成されている。また、２つの固定部６０３は固定基盤６１２に支持されている。
揺動体６０１は、永久磁石６０６と接合板６０５と反射板６０４と反射面６１４とシリコン部６０７で構成されている。
これらの永久磁石６０６と接合板６０５は、接着剤でシリコン部６０７に固定されている。
また、反射板６０４は接着剤で接合板６０５に固定されており、この反射板６０４上に反射面６１４が形成されている。
永久磁石６０６は、磁化方向Ｃで着磁されている。
固定部６０３と、シリコン部６０７とねじりバネ６０２は、単結晶シリコン基板を半導体製造方法のフォトリソグラフィとドライエッチングにより一体形成されている。
【００２８】
ここで、揺動体６０１の反射板６０４上には反射面６１４が形成されるため、駆動時の平坦性が特に重要であるが、２本で１対のねじりバネ６０２で両端支持されることにより、１本の場合と比べ、自重による変形を抑え、平坦性を良好に保つことができる。
また、反射面６１４が形成された反射板６０４をシリコン部６０７と張り合わせて作製される。よって、解像度を上げるために反射面積を大きくしてもシリコン部６０７を大きくしなくて良い。つまり、小型でかつ高解像度な光偏向器を作製することができる。
また、接合板６０５の材料とサイズを調節することで、揺動体６０１の重心とねじり軸６０８を容易に一致させることができる。
アクチュエータ６１１はコア６１０とコイル６０９で構成されている。コイル６０９とコア６１０によって発生する磁界の向きは実施例１に示した揺動体装置とは異なるが、駆動方法は実施例１と同様である。
【００２９】
つぎに、図７に示すフローチャートにより、本実施例の揺動体装置の製造方法を説明する。
第１のステップでは、前記ねじりバネのバネ定数の想定値を決定するに際し、
例えば、図６での２つのねじりバネ６０２のねじり軸６０８に平行方向の長さをＬ１、Ｌ２とし、単結晶シリコン基板面上でねじり軸６０８と垂直方向の長さをＷ１、Ｗ２としたとき、
これらねじりバネの幅Ｗ１、Ｗ２及び長さＬ１、Ｌ２と、ウエハの厚みを測定する。
ここで、測定の対象となるものは、前記ねじりバネのバネ定数のパラメータとなるものであればよく、以上のものに限定されるものではない。
また、このようにして測定された測定値以外にも、例えば、少なくとも１つの設計値を用いるようにしてもよい。
第２のステップでは、共振周波数ｆ１１を測定する。測定方法は実施例１と同様である。
第３のステップでは、第２のステップで測定した固有振動モードの周波数ｆ１１と、以下のようにして算出したねじりバネのバネ定数Ｋ１１を（式１）と同様の関係式に代入し、揺動体６０１の慣性モーメントＩ１１を算出する。
バネ定数Ｋ１１は、第１のステップで測定した値と、バネ定数Ｋ１１を構成するその他の設計値から算出する。
このように、できるだけ測定値を用いて慣性モーメントＩ１１を算出することにより製造ばらつきに対応し、より精度良くバネ定数Ｋ１１を算出することができる。
【００３０】
第４のステップでは、目標周波数ｆｔにするための慣性モーメント調整量ΔＩを算出する。
バネ定数Ｋ１１と目標周波数ｆｔを、上記した（式１）と同様の関係式に代入して、目標慣性モーメントＩｔを算出する。
これにより、慣性モーメント調整量ΔＩは、上記した（式２）と同様の関係式により算出することができる。
第５のステップでは、第４のステップで算出された慣性モーメント調整量ΔＩに対応した揺動体６０１の一部を、図示しない加工用レーザーにより除去し、目標周波数ｆｔに調整する。
ここで、第５のステップは実施例１と同様である。
但し、突起部を設けて慣性モーメントを調整する場合、本実施例において、例えば図８のように、接合板６０５に突起部６１５を設ければ良い。
図８は、図６の揺動体装置６１３の揺動体６０１に突起部６１５を設けた図である。
【００３１】
本実施例の揺動体装置６１３において、揺動体６０１はシリコン部６０７と永久磁石６０６と接合板６０５と反射板６０４で構成されている。
シリコン部はねじりバネ６０２と一体形成されているため、ねじり軸６０８でほぼ対称に精度良く設置されている。
しかし、永久磁石６０６と接合板６０５と反射板６０４は組み立てなければならず、ねじり軸６０８で対称に精度良く設置することは困難である。
よって、バネ定数Ｋ１１より慣性モーメントＩ１１の方が製造ばらつきの影響を大きく受ける。
そこで、本実施例のように、製造ばらつきによる影響の大きい慣性モーメントＩ１１を影響の小さいバネ定数Ｋ１１と共振周波数ｆ１１の測定結果から算出する。
そして、製造ばらつきに対応した慣性モーメント調整量ΔＩを算出することができる。これにより、高精度な共振周波数の調整が可能となる。
また、第２のステップ〜第５のステップの繰り返し回数が減少し、製造時間が短縮される。
ここで、実施例１と同様に、図７の第４のステップにおいて、慣性モーメント調整量ΔＩの代わりに、バネ定数調整量ΔＫを算出し、第５のステップで加工用レーザーによりねじりバネ６０２の一部を除去することで共振周波数を調整しても良い。
【００３２】
［実施例４］
実施例４では、本発明の揺動体装置を適用して構成した光偏向器を用いた光学機器の構成例について説明する。
ここでは、光学機器として画像形成装置を示している。
図１０に、本実施例における画像形成装置の構成例を説明する概略斜視図を示す。
図１０において、５０１はレーザ光源、５０２はレンズあるいはレンズ群、５０３は光走査系、５０４は書き込みレンズ或いはレンズ群、５０５は感光体、５０６は走査軌跡である。
【００３３】
本実施例の画像形成装置は、光源と、感光体と、本発明の揺動体装置を適用して構成される揺動体の上に配置された光偏向素子を備えた光偏向器とを有している。
そして、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向し、前記光の少なくとも一部を、前記感光体上に入射するように構成されている。
具体的には、図１０に示されるように、上記した各実施例の揺動体装置を用いて構成された光走査系（揺動体装置）５０３により、入射光を１次元に走査する。この走査されたレーザ光は書き込みレンズ５０４により、感光体５０５上へ画像を形成する。
感光体５０５は図示しない帯電器により一様に帯電されており、この上に光を走査することにより、その部分に静電潜像を形成する。
【００３４】
次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部分にトナー像を形成し、これを例えば図示しない用紙に転写・定着することで用紙上に画像が形成される。
その際、上記した各実施例の揺動体装置を用いて構成された光走査系（揺動体装置）５０３により、光の偏向走査の角速度を仕様範囲内で略等角速度とすることができる。
上記説明では、光学機器として画像形成装置を構成した例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
例えば、光源と、画像表示体と、本発明の揺動体装置を適用して構成した光偏向器と、を有し、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向した光を、前記画像表示体上に入射するようにしてプロジェクションディスプレイを構成するようにしてもよい。
このように、本発明の揺動体装置によれば、
例えば、光の偏向走査によって画像を投影するプロジェクションディスプレイ、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置を含む光学機器に好適な揺動体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における揺動体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１における揺動体装置の製造方法を説明するための図であり、図２（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図２（ｂ）はねじり軸を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
【図３】本発明の実施例１の揺動体装置における揺動体に突起部を設けた構成例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２における揺動体装置の製造方法を説明するための図であり、図４（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図４（ｂ）はねじり軸を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
【図５】本発明の実施例２の揺動体装置における２つの共振周波数ｆ１、ｆ２を略２倍の関係にする必要性について説明するための共振曲線を示す図である。
【図６】本発明の実施例３における揺動体装置の製造方法を説明するための図であり、図６（ａ）は本実施例の揺動体装置の正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）を反対側からみた図、図６（ｃ）はねじり軸を通り紙面に垂直な平面で切った断面図である。
【図７】本発明の実施例３における揺動体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例３の揺動体装置における揺動体に突起部を設けた構成例を説明するための図である。
【図９】本発明の実施例２の揺動体装置によって偏向走査された光の変位角を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４における画像形成装置の構成を説明するための斜視図である。
【図１１】従来例である特許文献１における光偏向器の構成を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１、６０１：揺動体
１０２、６０２：ねじりバネ
１０３、４０９、６０３：固定部
１０４、４１０、６０８：ねじり軸
１０５、６０７：シリコン部
１０６、４１１、６０６：永久磁石
１０７、４１２、６１２：固定基盤
１０８、４１３、６０９：コイル
１０９、４１４、６１０：コア
１１０、４１５、６１１：アクチュエータ
１１１、４１６、６１３：揺動体装置
１１２、６１５：突起部
４０１：第１の揺動体
４０２：第２の揺動体
４０３：第１ねじりバネ
４０４：第２ねじりバネ
４０５：第１シリコン部
４０６：第１突起部
４０７：第２シリコン部
４０８：第２突起部
６０４：反射板
６０５：接合板
６１４：反射面
７０１、７０２：正弦振動
７０３：略鋸波振動
５０１：レーザ光源
５０２：レンズ
５０３：光走査系
５０４：書き込みレンズ
５０５：感光体
５０６：走査軌跡
１００１、１００２：質量負荷部
【図１】
2009134243.tif 000005
【図２】
2009134243.tif 000006
【図３】
2009134243.tif 000007
【図４】
2009134243.tif 000008
【図５】
2009134243.tif 000009
【図６】
2009134243.tif 000010
【図７】
2009134243.tif 000011
【図８】
2009134243.tif 000012
【図９】
2009134243.tif 000013
【図１０】
2009134243.tif 000014
【図１１】
2009134243.tif 000015