光偏转器、光偏转器的制造方法及光扫描装置制造方法

光偏转器、光偏转器的制造方法及光扫描装置制造方法
【专利摘要】本发明的光偏转器包括固定部及可动部。所述可动部具有：镜部，绕规定的摇动轴摇动从而使光偏转；扭杆，被固定支承于所述固定部，具备作为所述摇动轴的轴线；以及支承体，支承所述镜部，被固定于所述扭杆。所述支承体具备所述轴线经过的孔部。在所述孔部中配置有用于调整所述可动部的谐振频率的质量体。
【专利说明】光偏转器、光偏转器的制造方法及光扫描装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于形成静电潜像等的光偏转器、光偏转器的制造方法以及具备该光 偏转器的光扫描装置。

【背景技术】
[0002] 在电子照相方式的图像形成装置中，生成与图像数据对应调制的光束，使该光束 反射、偏转，并使偏转的光束在如感光鼓般的像载体上进行扫描，从而形成静电潜像。光 偏转器是使光束反射、偏转的设备。作为光偏转器，已有建议采用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)镜来代替多面镜（polygon mirror)的技术。MEMS镜具有扫描的高速 化及降低耗电量等优点。
[0003] 采用MEMS镜的光偏转器具有：扭杆（torsion bar)、可绕扭杆的轴线摇动的镜部、 以及镜驱动部。
[0004] 驱动信号被输入到镜驱动部，从而镜驱动部使MEMS镜的可动部谐振（振动），使镜 部成为绕扭杆的轴线摇动的状态，在该状态下使入射到镜部的光束反射、偏转，由此使光束 进行扫描。MEMS镜的可动部，换言之则是MEMS镜的振动系统，其由镜部和扭杆构成。
[0005] 在按各MEMS镜将输入到MEMS镜的驱动信号的频率设为相同的值，并使用MEMS镜 的情况下，需要按各MEMS镜分别调整MEMS镜的可动部的谐振频率（以下，也会仅记载为谐 振频率）。这是因为如果谐振频率不同，则各MEMS镜的镜部的最大偏转角也不同。
[0006] 谐振频率取决于镜部的惯性矩及扭杆的弹簧常数（spring constant)等。只要这 些物理量稍微不同，就会引起谐振频率的变化。例如，镜部的尺寸影响到镜部的惯性矩，镜 部的尺寸只要与设计值偏离几微米，谐振频率就会发生变化。在MEMS镜的制造过程中，不 可避免地产生上述物理量的误差，因此需要调整谐振频率。
[0007] 已有建议使MEMS镜的可动部的质量减轻从而调整谐振频率的技术、以及使MEMS 镜的可动部的质量增加从而调整谐振频率的技术。
[0008] 前者是这样一种技术，即：将镜部的尺寸向左右两侧的方向变大，从而分别设置以 扭杆为中心相互对称的第1区域及第2区域，并在各区域预先形成多个质量体，通过激光选 择性地削掉质量体以减轻MEMS镜的可动部的质量，由此调整谐振频率数。
[0009] 后者是这样一种技术，S卩：将镜部的尺寸向左右两侧的方向变大，从而分别设置以 扭杆为中心相互对称的第1区域及第2区域，并在各区域使固化性液体附着并固化来选择 性地形成质量体，使得MEMS镜的可动部的质量增加，由此调整谐振频率数。
[0010] 惯性矩是将质量体与扭杆的轴线之间的距离的平方值乘以质量体的质量所得的 值。在上述两种技术中，质量体位于远离扭杆的轴线的位置。据此，与质量体的质量变化相 应的质量体的惯性矩的变化（即，MEMS镜的可动部的惯性矩的变化）较大。因而，在一边 调整质量体的质量一边调整谐振频率的情况下，不利于谐振频率的微调。


【发明内容】

[0011] 本发明的目的在于提供一种光偏转器、光偏转器的制造方法以及具备该光偏转器 的光扫描装置，能使光偏转器的可动部的谐振频率的调整精度得以提高。
[0012] 本发明的第一方面所涉及的光偏转器包括固定部及可动部。所述可动部具有：镜 部，绕规定的摇动轴摇动从而使光偏转；扭杆，被固定支承于所述固定部，具备作为所述摇 动轴的轴线；以及支承体，支承所述镜部，被固定于所述扭杆。所述支承体具备所述轴线经 过的孔部。在所述孔部中配置有用于调整所述可动部的谐振频率的质量体。所述孔部的孔 可为贯通孔，也可为有底孔。
[0013] 本发明的第二方面所涉及的光偏转器的制造方法包含第1步骤、第2步骤和第3 步骤。所述第1步骤，将驱动信号输入到没有在所述孔部中配置所述质量体的状态的所述 光偏转器，使所述镜部摇动。所述第2步骤，在执行所述第1步骤的过程中，将流体状态的 所述质量体提供给所述孔部。在所述第3步骤中，在执行所述第2步骤的过程中所述可动 部的谐振频率到达预先规定的值时，停止所述质量体的提供。本发明的光偏转器可为通过 该制造方法制得的光偏转器。
[0014] 本发明的第三方面所涉及的光扫描装置包括所述光偏转器和向所述镜部照射光 束的光源。
[0015] 根据本发明的上述结构，能使光偏转器的可动部的谐振频率的调整精度得以提 商。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1是表示采用本实施方式所涉及的光偏转器的图像形成装置的内部结构的概 略图。
[0017] 图2是表示图1所示的图像形成装置的结构的方框图。
[0018] 图3是表示构成图1所示的图像形成装置具备的光扫描装置的光学部件的配置关 系的图。
[0019] 图4是本实施方式涉及的光偏转器的立体图。
[0020] 图5是将图4所示的光偏转器沿A1-A2线切断的剖视图。
[0021] 图6是在与图5相同的剖面中表示一侧的镜驱动部的PZT薄膜伸展、另一侧的镜 驱动部的PZT薄膜收缩的状态的图。
[0022] 图7是从镜部的表面（光束的反射偏转面）侧观察本实施方式涉及的光偏转器所 具备的设有镜部、扭杆、支承体、第1肋和第2肋的可动部的立体图。
[0023] 图8是从镜部的背面侧观察所述可动部的立体图。
[0024] 图9是将图7所示的可动部沿B1-B2线切断的放大剖视图。
[0025] 图10是将图7所示的可动部沿C1-C2线切断的放大剖视图。
[0026] 图11是将图7所示的可动部沿D1-D2线切断的放大剖视图。
[0027] 图12是放大图9中E所示的部分的剖视图。
[0028] 图13是表示输入到光偏转器的驱动电压的频率与镜部的最大偏转角的关系的图 表。
[0029] 图14是在本实施方式涉及的光偏转器的制造方法中，为谐振频率的调整工序使 用的调整系统的方框图。
[0030] 图15是与图9同样的剖面，表示用喷嘴向支承体的孔部提供质量体的状态。
[0031] 图16是表示本实施方式涉及的光偏转器的制造方法中谐振频率的调整工序的流 程图。

【具体实施方式】
[0032] 下面，按照附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示采用本实施方式所涉及 的光偏转器的图像形成装置1的内部结构的概略图。图像形成装置1，例如可应用于具有复 印功能、打印功能、扫描功能及传真功能的数码复合机。图像形成装置1包括装置主体100、 配置于装置主体100上的原稿读取部200、配置于原稿读取部200上的原稿提供部300及配 置于装置主体100的上部前面的操作部400。
[0033] 原稿提供部300作为自动原稿输送装置发挥功能，将放在原稿载置部301上的多 张原稿连续地输送给原稿读取部200。
[0034] 原稿读取部200具有：装载有曝光灯等的支架201 ;由玻璃等透明部件构成的原稿 台203 ;图中未示出的CCD (Charge Coupled Device，电荷稱合元件）传感器及原稿读取缺 口 205。当要读取放在原稿台203上的原稿时，一边让支架201沿原稿台203的长边方向移 动，一边由CCD传感器读取原稿。而当要读取原稿提供部300提供的原稿时，让支架201移 动到与原稿读取缺口 205相对的位置，由C⑶传感器通过原稿读取缺口 205读取从原稿提 供部300输送来的原稿。CCD传感器将读取的原稿作为图像数据来输出。
[0035] 装置主体100具有纸张储存部101、图像形成部103及定影部105。纸张储存部 101设置在装置主体100的最下部，具有用于储存纸摞的供纸盒107。储存在供纸盒107的 纸摞中最上面的纸张通过抽取辊109的驱动被输送到纸张输送路111。纸张经过纸张输送 路111，被输送到图像形成部103。
[0036] 图像形成部103在输送来的纸张上形成调色剂图像。图像形成部103具有感光鼓 113、光扫描装置115、显影部117及转印部119。光扫描装置115生成与图像数据（从原稿 读取部200输出的图像数据、从个人电脑发送来的图像数据、传真机接收的图像数据等）对 应调制的光，将该光照射到均匀带电的感光鼓113的周面。由此，在感光鼓113的周面形成 与图像数据对应的静电潜像。在此状态下由显影部117向感光鼓113的周面提供调色剂， 从而在周面上形成对应于图像数据的调色剂图像。该调色剂图像由转印部119转印到从上 述的纸张储存部101输送来的纸张上。
[0037] 转印有调色剂图像的纸张被输送到定影部105。在定影部105,对调色剂图像和纸 张施加热量和压力，从而使调色剂图像定影到纸张上。纸张被排放到堆纸盘121或出纸盘 123 上。
[0038] 操作部400具有操作键部401和显示部403。显示部403具有触摸屏功能，显示包 含软键等的画面。用户边看画面边操作软键，从而进行复印等功能的实行所需的设定等。
[0039] 操作键部401设有由硬键组成的操作键。具体而言，设有开始键405、数字键407、 停止键409、复位键411、以及用于切换复印功能、打印功能、扫描功能和传真功能的切换键 413 等。
[0040] 开始键405是用于开始复印、传真发送等工作的按键。数字键407是用于输入复 印份数、传真号码等数字的按键。停止键409是途中停止复印工作等的按键。复位键411 是用于将设定内容恢复到初始设定状态的按键。
[0041] 功能切换键413包括复印键及发送键等，是用于将复印功能、发送功能等进行相 互切换的按键。如果操作复印键，就在显示部403上显示复印的初始画面。如果操作发送 键，就在显示部403上显示传真发送及邮件发送的初始画面。
[0042] 图2是表示图1所示的图像形成装置1的结构的方框图。图像形成装置1具有通 过总线（bus)连接装置主体100、原稿读取部200、原稿提供部300、操作部400、控制部500 及通信部600的结构。关于装置主体100、原稿读取部200、原稿提供部300及操作部400 已作说明，故不再加以说明。
[0043] 控制部 500 具有 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read Only Memory)、 RAM (Random Access Memory)及图像存储器等。CPU对装置主体100等图像形成装置1的所 述结构要素实行使图像形成装置1工作所需的控制。ROM中存储有控制图像形成装置1的 工作所需的软件。RAM用于在软件的实行时产生的数据的暂时存储、以及应用软件的存储 等。图像存储器暂时存储图像数据（从原稿读取部200输出的图像数据、从个人电脑发送 来的图像数据、传真机接收的图像数据等）。
[0044] 通信部600具有传真通信部601及网络I/F部603。传真通信部601具有用于控 制与对方传真机间的电话线路的连接的NCU (Network Control Unit)、以及对传真通信用的 信号进行调制解调的调制解调电路。传真通信部601连接于电话线路605。
[0045] 网络 I/F 部 603 连接于 LAN (Local Area Network) 607。网络 I/F 部 603 是与连接 于LAN607的个人电脑等终端装置之间进行通信的通信接口电路。
[0046] 图3是表示构成光扫描装置115的光学部件的配置关系的图。光扫描装置115具 有光源31、光偏转器10及两个扫描透镜33、35等。光源31例如是激光二极管，射出与图像 数据对应调制的光束LB。
[0047] 在光源31与光偏转器10间的光路上，配置有准直透镜（collimator lens) 37及圆 柱透镜（cylindrical lens)39。准直透镜37使光源31射出的光束LB变为平行光。圆柱 透镜39使变为平行光的光束LB会聚为线状。会聚为线状的光束LB射入光偏转器10。
[0048] 在光偏转器10与感光鼓113间的光路上，配置有扫描透镜33和扫描透镜35。入 射到光偏转器10的镜部11的光束LB被镜部11反射、偏转，通过扫描透镜33、35成像于感 光鼓113上。即，通过使光束LB在感光鼓113上进行扫描，在感光鼓113上形成静电潜像。
[0049] 光扫描装置115还具有BD透镜（Beam Detect lens) 41及BD传感器（Beam Detect sensor) 43。光束LB从感光鼓113的一侧部113a向另一侧部113b对感光鼓113进行扫描， 超过有效扫描范围R的光束LB被BD透镜41聚光，并被BD传感器43接受。BD传感器43 生成BD信号，该BD信号是对感光鼓113开始扫描的基准。
[0050] 接着，对本实施方式涉及的光偏转器10进行说明。图4是本实施方式涉及的光偏 转器10的立体图；图5是将图4所示的光偏转器沿A1-A2线切断的剖视图。本实施方式涉 及的光偏转器10是压电驱动型的MEMS镜。但是，可用作光偏转器10的MEMS镜不被限定 于压电驱动型。
[0051] 光偏转器10具有镜部11、框架13、扭杆15、镜驱动部17a、17b、17c、17d和支承体 31。
[0052] 框架13的形状为长方形。框架13包括：沿长边方向延伸的一对边缘部13c、13d ; 沿与长边方向垂直的方向延伸的一对边缘部13a、13b ;以及将边缘部13c与边缘部13d相 连接的梁19、21 (固定部）。在框架13的中心部配置有镜部11。镜部11呈其短轴方向与 框架13的长边方向相一致的椭圆形状。
[0053] 扭杆15在一方向上具有作为转轴（也可称为扭转轴或摇动轴）的轴线AX。扭杆 15包含沿共同的轴线AX延伸的第1扭杆15a和第2扭杆15b。第1扭杆15a和第2扭杆 15b沿镜部11的椭圆的短轴方向延伸。第1扭杆15a的一端被固定支承于梁19,第2扭杆 15b的一端被固定支承于梁21。
[0054] 在梁19和边缘部13a之间形成有空间部33,在梁21和边缘部13b之间形成有空 间部35。
[0055] 在第1扭杆15a的另一端及第2扭杆15b的另一端固定有用于支承镜部11的支 承体31。支承体31配置于框架13内。支承体31的形状为长方形，支承体31的长边方向 垂直于框架13的长边方向。梁19、21(固定部）以由支承体31支承的镜部11能够绕扭杆 15的轴线AX摇动的方式固定支承扭杆15。
[0056] 如上所述，镜部11绕规定的摇动轴摇动从而使光偏转，扭杆15被固定支承于固定 部（梁19、21)，并具有作为摇动轴的轴线AX，支承体31支承镜部11，并被固定于扭杆15。
[0057] 在梁19上的比扭杆15更靠边缘部13c的一侧形成有镜驱动部17a，比扭杆15更 靠边缘部13d的一侧形成有镜驱动部17b。在梁21上的比扭杆15更靠边缘部13c的一侧 形成有镜驱动部17c，比扭杆15更靠边缘部13d的一侧形成有镜驱动部17d。
[0058] 如图5所示，镜驱动部17a包括下部电极23、PZT薄膜25及上部电极27。镜驱动 部17b、17c、17d具有与镜驱动部17a同样的结构。以下，在不需区别镜驱动部17a、17b、17c 和17d的情况下，就仅记载为镜驱动部17。
[0059] 图6是在与图5相同的剖面中表示对镜驱动部17施加驱动电压从而使镜驱动部 17a、17c的PZT薄膜25伸展，且镜驱动部17b、17d的PZT薄膜25收缩的状态。图6中梁 19、21弯曲，由此镜部11与扭杆15 -起倾斜。
[0060] 以下，将镜驱动部17a、17c的PZT薄膜25伸展且镜驱动部17b、17d的PZT薄膜25 收缩的动作作为第1动作，将镜驱动部17a、17c的PZT薄膜25收缩且镜驱动部17b、17d的 PZT薄膜25伸展的动作作为第2动作来进行说明。为了使第1动作和第2动作交替反复， 对镜驱动部17施加驱动电压从而使梁19、21产生弯曲，由此，由支承体31支承的镜部11 绕扭杆15的轴线AX摇动，偏转角Θ发生变化。此外，图4中示出的附图标记NL表示镜部 11没有摇动时的镜部11的法线。
[0061] 当使驱动电压的频率与镜部11的谐振频率相一致时，镜部11谐振，能使偏转角Θ 的最大值（最大偏转角）变大。在使镜部11谐振的状态下，由镜部11将光束反射、偏转， 从而使光束对感光鼓113进行扫描。
[0062] 图7是从镜部11的表面11a (光束的反射偏转面）观察的光偏转器10所具备的可 动部37的立体图，该可动部37具有镜部11、扭杆15、支承体31、第1肋39a和第2肋39b。 图8是从镜部11的背面lib侧观察可动部37的立体图。
[0063] 镜部11的表面11a侧为支承体31的一面32a(支承面）侧，镜部11的背面lib 侧支承于支承体31的一面32a上。
[0064] 支承体31呈长方形的框架形状，具有构成长方形的4个边缘的第1支撑构件31a、 第2支撑构件31b、第3支撑构件31c和第4支撑构件31 d。
[0065] 第1支撑构件31a和第2支撑构件31b沿与扭杆15的延伸方向交叉的方向以直 线状延伸，且相对配置。
[0066] 第3支撑构件31c和第4支撑构件31d在与扭杆15的延伸方向相同的方向上以 直线状延伸，且以扭杆15为中心对称配置。
[0067]由第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第3支撑构件31c和第4支撑构件31d 界定空间部41。通过设置空间部41，实现支承体31的轻量化。
[0068] 如上所述，支承体31包含：沿与扭杆15交叉的方向延伸的第1支撑构件31a ;与 第1支撑构件31a相对配置，沿与扭杆15交叉的方向延伸的第2支撑构件31b ;将第1支 撑构件31a和第2支撑构件31b相连接的第3支撑构件31c ;以及以扭杆15为中心与第3 支撑构件31c对称配置，将第1支撑构件31a和第2支撑构件31b相连接的第4支撑构件 31d。
[0069] 支承体31还具有配置于空间部41的第5支撑构件31e。第5支撑构件31e包含 主体部311、第1连接部312及第2连接部313。主体部311是第5支承构件31e的主体， 形成有作为孔部53发挥功能的圆形的贯通孔。另外，主体部311也可以形成有作为孔部53 发挥功能的有底孔，以替代所述圆形的贯通孔。由此实现支承体31的轻量化。
[0070] 镜部11是包含偏转光的偏转面（表面11a)和与该偏转面相反侧的非偏转面（背 面lib)的板状构件。非偏转面（背面lib)构成孔部53的底面。在形成有作为孔部53发 挥功能的上述有底孔的情况下，该有底孔的底面构成孔部53的底面。
[0071] 第1连接部312配置于主体部311的长轴上，将主体部311的一端部与第3支撑 构件31c的中央相连接。第2连接部313配置于主体部311的长轴上，将主体部311的另 一端部与第4支撑构件31d的中央相连接。
[0072] 如上所述，扭杆15包括第1扭杆15a和第2扭杆15b。第1扭杆15a和第2扭杆 15b沿相同方向延伸，并且相互隔开间隔而配置。在包含该间隔的区域配置有支承体31。 第1扭杆15a在第1支撑构件31a的中央被固定于第1支撑构件31a。第2扭杆15b在第 1支撑构件31b的中央被固定于第2支撑构件31b。
[0073] 如图7所示，第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第3支撑构件31c、第4支撑 构件31d、第5支撑构件31e、第1扭杆15a和第2扭杆15b分别具有朝向支承体31的一面 32a侧的平面部，各平面部位于同一平面内。这些平面具有相同高度（换言之，则是相同厚 度）。
[0074] 在支承体31的一面32a上设置有镜部11。镜部11通过粘着剂而被粘贴于第3支 撑构件31c、第4支撑构件31d和第5支撑构件31e，或者通过阳极键合（anodic bonding) 而被键合于第3支撑构件31c、第4支撑构件31d和第5支撑构件31e。
[0075] 在支承体31的另一面32b (相反侧的面）侧，设置有沿与扭杆15交叉的方向延伸 的肋，即第1肋39a及第2肋39b。第1肋39a设置于第1支撑构件31a，第2肋39b设置 于第2支撑构件31b。
[0076] 对于第1肋39a和第2肋39b加以详细说明。图9是将图7所示的可动部37沿 B1-B2线切断的放大剖视图。图10是将图7所示的可动部37沿C1-C2线切断的放大剖视 图。图11是将图7所示的可动部37沿D1-D2线切断的放大剖视图。
[0077] 参照图7至图11，支承体31(第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第3支撑构件 31c、第4支撑构件31d、第5支撑构件31e)与扭杆15(第1扭杆15a、第2扭杆15b)具有 相同厚度。如图9所示，第1肋39a是在支承体31的另一面32b侧与第1支撑构件31a连 续形成且从支承体31突出的部分。第2肋39b是在支承体31的另一面32b侧与第2支撑 构件31b连续形成且从支承体31突出的部分。这样，第1肋39a设置于第1支承构件31a， 沿与扭杆15交叉的方向延伸，且向支承体31的另一面32b侧突出。第2肋39b设置于第 2支承构件31b，沿与扭杆15交叉的方向延伸，且向支承体31的另一面32b侧突出。
[0078] 换言之，支承体31包含与镜部11抵接的抵接面和与该抵接面相反侧的非抵接面。 第1肋39a沿与扭杆15交叉的方向延伸，且以向非抵接面侧突出的方式设置于第1支承构 件31a。第2肋39b沿与扭杆15交叉的方向延伸，且以向非抵接面侧突出的方式设置于第 2支承构件31b。
[0079] 第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第1肋39a、第2肋39b均具有相同长度。 并且，均具有相同宽度。第1肋39a的质量和第2肋39b的质量相同。第1肋39a和第2 肋39b的合计质量与镜部11的质量相同。
[0080] 图12是放大图9中E所示的部分的剖视图。SOI (Silicon on Insulator)基板43 具有由娃层45和娃层49挟着氧化娃膜47的结构。由娃层45及氧化娃膜47构成支承体 31及扭杆15。由硅层49构成第1肋39a和第2肋39b。扭杆15、支承体31、第1肋39a和 第2肋39b是选择性地对SOI基板43进行蚀刻而形成的。
[0081] 此外，也可以采用通过粘着剂将第1肋39a、第2肋39b分别粘贴于第1支撑构件 31a、第2支撑构件31b的结构，还可以通过阳极键合（anodic bonding)将第1肋39a、第2 肋39b分别键合于第1支承构件31a、第2支承构件31b的结构。
[0082] 第1肋39a和第2肋39b，在支承体31的一面32a和另一面32b中仅设置于另一 面32b，作为加强构件发挥功能，用于加强支承体31，且调整包含扭杆15、支承体31及镜部 11的可动部37的重心，从而使可动部37的重心位于轴线AX上。
[0083] 接着，利用图8、图9及图11对质量体51进行说明。如上所述，第5支承构件31e 的主体部311设置有孔部53。即，支承体31设置有孔部53。孔部53在与支承体31的一 面32a(支承面）交叉的方向上具有深度，位于扭杆15的轴线AX上。轴线AX经过孔部53。 孔部53贯通支承体31，镜部11中与反射光的面相反的面（镜部的背面lib)为该孔部53 的底面。孔部53设置有质量体51。质量体51位于扭杆15的轴线AX上。由设置于孔部 53的质量体51调整可动部37的谐振频率。
[0084] 质量体51是使粘着性流体固化而成的构件。因此，可将粘着剂或油灰（putty)等 用作质量体51。在本实施方式中，将光固化型的粘着剂之一的紫外线固化型的粘着剂用作 质量体51。
[0085] 对利用质量体51的谐振频率的调整进行说明。图13是表示输入到光偏转器10 的驱动电压的频率与镜部11的最大偏转角的关系的图表。图表的横轴表示驱动电压的频 率，图表的纵轴表示最大偏转角。
[0086] 曲线（a)表示没有向支承体31的孔部53提供质量体51的情况，将此时的谐振频 率设为fa。曲线（b)表示向支承体31的孔部53提供的质量体51的质量为第1值的情况， 将此时的谐振频率设为fb。曲线（c)表示向支承体31的孔部53提供的质量体51的质量 为大于第1值的第2值的情况，将此时的谐振频率设为fc。曲线（d)表示向支承体31的孔 部53提供的质量体51的质量为大于第2值的第3值的情况，将此时的谐振频率设为fd。 设被输入到光偏转器10的驱动电压的频率为Π 、最大偏转角的目标值为Θ 1，并以使用光 偏转器10的情况为例进行说明。
[0087] 在曲线（a)至（d)的各情况下，在谐振频率下的最大偏转角均为相同的值（Θ 〇)。 向孔部53中提供的质量体51的量越多（曲线（a)-曲线（b)-曲线（c)-曲线（d))，谐 振频率越小。据此，在驱动电压的频率为Π 的状态下，调整向孔部53提供的质量体51的 量来调整谐振频率，由此能够在驱动电压的频率Π 下使最大偏转角成为目标值Θ 1。
[0088] 图14是在本实施方式涉及的光偏转器10的制造方法中，为谐振频率的调整工序 使用的调整系统61的方框图。调整系统61具有光偏转器控制部63、光源部65、监视部67 及质量体提供部69。
[0089] 光偏转器控制部63通过将驱动电压输入到光偏转器10的镜驱动部17,使镜部11 成为绕图4所示的扭杆15的轴线AX摇动的状态。
[0090] 光源部65具有激光二极管71，进行从激光二极管71向镜部11照射光束LB的控 制。
[0091] 监视部67具有光电二极管73及显不部75,利用从镜部11的表面11a所反射的光 束LB由光电二极管73接受起到再次由光电二极管73接受为止的时间间隔，运算镜部11 的最大偏转角，并使显示部75显示测量值。
[0092] 质量体提供部69具有喷嘴77,利用喷嘴77向支承体31的孔部53 (图8)提供质量 体51。在本实施方式中，将由喷嘴77吐出紫外线固化型的粘着剂的吐出装置（dispenser) 用作质量体提供部69。图15是与图9同样的剖面，表示用喷嘴77向支承体31的孔部53 提供质量体51的状态。
[0093] 图16是表示本实施方式涉及的光偏转器10的制造方法中谐振频率的调整工序的 流程图。
[0094] 光偏转器控制部63将频率Π 的驱动电压以预先规定的电压值输入到没有在支承 体31的孔部53中提供质量体51的状态的光偏转器10,即输入到镜驱动部17,从而使镜部 11摇动（步骤S1)。其中，在镜部11的驱动是电磁驱动型而不是压电驱动型的情况下，将 频率Π 的驱动电流以预先规定的电流值输入到光偏转器10,从而使镜部11摇动。
[0095] 光源部65使激光二极管71产生光束LB，向摇动状态的镜部11的表面11a照射光 束LB (步骤S2)。
[0096] 谐振频率的调整人，在步骤S2的状态下，一边监视显示在监视部67的显示部75 上的最大偏转角（换言之，则是谐振频率），一边操作质量体提供部69,将流体状态的质量 体51 (紫外线固化型的粘着剂）提供给支承体31的孔部53 (步骤S3)。
[0097] 在步骤S3中，调整人判断显示在显示部75的最大偏转角是否到达目标值θ 1(步 骤 S4)。
[0098] 当最大偏转角没有到达目标值θ 1时（步骤S4中"否"），返回到步骤S3。
[0099] 当最大偏转角到达目标值θ 1时（步骤S4中"是"），调整人停止从质量体提供部 69向支承体31的孔部53提供质量体51 (步骤S5)。然后，调整人利用紫外线照射装置，向 提供给支承体31的孔部53的质量体51照射紫外线，使得质量体51固化（步骤S6)。
[0100] 通过如上所述的方式，能够获得在驱动电压的频率为Π 时镜部11的最大偏转角 成为目标值θ 1的光偏转器10。
[0101] 对于本实施方式的主要效果加以说明。根据本实施方式，如图8所示，扭杆15的 轴线ΑΧ经过用于配置质量体51的孔部53,因此，能够将质量体51配置于扭杆15的轴线 ΑΧ上。据此，与质量体51的质量变化相应的质量体51的惯性矩的变化（即，光偏转器10 的可动部37的惯性矩的变化）变得较小。因而，在一边调整质量体51的质量，一边调整光 偏转器10的可动部37的谐振频率的情况下，能对谐振频率进行微调，由此能够提高谐振频 率的调整精度。
[0102] 此外，根据本实施方式，扭杆15的轴线ΑΧ经过用于配置质量体51的孔部53。因 此，与不设置孔部53的情况相比，能更容易地将质量体51以不偏离扭杆15的轴线ΑΧ的方 式配置于扭杆15的轴线ΑΧ上。
[0103] 如在【背景技术】中说明地那样，在将镜部的尺寸向左右两侧的方向变大，从而分别 设置以扭杆为中心对称的第1区域及第2区域，并在各区域设置质量体的情况下，光偏转器 的左右方向的尺寸与第1区域及第2区域相应地变大。而在本实施方式中，由于将孔部53 配置于扭杆15的轴线ΑΧ上，因此光偏转器10的左右方向的尺寸不会因孔部53的设置而 变大。
[0104] 在本实施方式中，用于配置质量体51的孔部53位于扭杆15的轴线ΑΧ上，因此， 即便使镜部11摇动，孔部53的位移量也极小。因而，能够容易地一边使镜部11摇动，一边 将流体状态的质量体51注入孔部53。如图14所示，根据本实施方式，一边使镜部11摇动 来监视镜部11的最大偏转角，一边将流体状态的质量体51提供给孔部53 (图15)。因此， 与分别进行用于监视镜部11的最大偏转角的步骤和用于将流体状态的质量体51提供给孔 部53的步骤时相比，能够缩短谐振频率的调整所需的时间。
[0105] 在支承体31上预先形成质量体，用激光等削掉质量体从而调整谐振频率的情况 下，不可避免地产生碎屑（particle)，碎屑会造成镜部11的表面11a(反射光的表面）的污 染或受损。而在本实施方式中，通过将流体状态的质量体51提供给孔部53,从而在孔部53 中形成质量体51。因此，不产生碎屑，镜部11的表面11a不会因碎屑而受到污染或损伤。
[0106] 根据本实施方式，孔部53的数量为一个，一个质量体51被配置于孔部53。因此， 与在多个孔部53中分别配置质量体51的结构相比，能够使谐振频率的调整迅速化。
[0107] 参照图7及图8,第1支承构件31a在其中央被固定于第1扭杆15a。因此，当使镜 部11绕扭杆15的轴线AX摇动时，作用于第1支撑构件31a的惯性矩越远离第1扭杆15a 越大。同样，第2支承构件31b在其中央被固定于第2扭杆15b，因此，当使镜部11绕扭杆 15的轴线AX摇动时，作用于第2支承构件31b的惯性矩越远离第2扭杆15b越大。
[0108] 而第3支撑构件31c和第4支撑构件31d的延伸方向与扭杆15的延伸方向相同。 因此，与第3支撑构件31c和第4支撑构件31d相比，第1支撑构件31a和第2支撑构件 31b当使镜部11摇动时容易弯曲。如果第1支撑构件31a和第2支撑构件31b弯曲，则支 承体31弯曲，由此造成镜部11弯曲。
[0109] 为了抑制镜部11产生弯曲而在第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第3支撑构 件31c和第4支撑构件31d上都设置肋的情况下，导致支承体31的质量变大。
[0110] 因此，本实施方式中，在沿与扭杆15交叉的方向延伸的第1支撑构件31a上设置 沿与扭杆15交叉的方向延伸的第1肋39a，在沿与扭杆15交叉的方向延伸的第2支撑构件 31b上设置沿与扭杆15交叉的方向延伸的第2肋39b。
[0111] 如上所述，根据本实施方式，既能实现支承体31的轻量化，又能抑制使镜部11摇 动时的镜部11的弯曲。
[0112] 镜部11不被安装于第1支撑构件3la和第2支撑构件31b，而被安装于第3支撑 构件31c、第4支撑构件31d和第5支撑构件31e。因此，即使第1支撑构件31a和第2支 撑构件31b产生稍微的弯曲，该弯曲也不会直接传递到镜部11，因此能够减小镜部11的弯 曲。
[0113] 此外，根据本实施方式，在支承体31的一面32a上设置镜部11，在另一面32b上设 置第1肋39a和第2肋39b，使得第1肋39a和第2肋39b的合计质量与镜部11的质量设 为相同。据此，由于支承体31的一面32a侧的质量和另一面32b侧的质量成为相同，因此 能够调整由扭杆15等构成的可动部37的重心，使得可动部37的重心位于扭杆15的轴线 AX上。因此，支承体31的一面32a侧和另一面32b侧的惯性矩能够取平衡。
[0114] 即，如图9所示，能够使由镜部11、支承体31、第1肋39a、第2肋39b、第1扭杆 15a和第2扭杆15b构成的可动部37的重心位于作为第1扭杆15a和第2扭杆15b的中心 轴的轴线AX上。因此，当使镜部11绕扭杆15的轴线AX摇动时，能够抑制镜部11进行除 了绕扭杆15的轴线AX的摇动以外的运动。
[0115] 其中，"质量相同"是指：第1肋39a和第2肋39b的合计质量与镜部11的质量完 全相同或大致相同。"大致相同"是指所述合计质量与镜部11的质量之差处于如下范围内， 艮P :当使镜部11绕扭杆15的轴线AX摇动时，能够抑制镜部11进行除了绕扭杆15的轴线 AX的摇动以外的运动的范围。
[0116] 此外，根据本实施方式，如图7及图8所示，肋（第1肋39a、第2肋39b)设置于 支承体31的另一面32b，而不设置于一面32a。并且，如图7及图8所示，在支承体31的一 面32a侧，第1支撑构件31a、第2支撑构件31b、第3支撑构件31c、第4支撑构件31d、第5 支撑构件31e、第1扭杆15a和第2扭杆15b的表面位于同一平面上。因此，不需对SOI基 板43的两面都进行蚀刻，而通过选择性地对一侧面进行蚀刻就能够形成肋，因此可减少光 偏转器10的制造工序数。由此，能够降低光偏转器10的成本。
[0117] 如图12所示，由SOI基板43的硅层45及氧化硅膜47构成支承体31及扭杆15。 由SOI基板43的硅层49构成第1肋39a和第2肋39b。因此，能够将第1肋39a的厚度及 第2肋39b的厚度设为硅层49的厚度，所以能提高第1肋39a的厚度及第2肋39b的厚度 的精度（即，第1肋39a和第2肋39b的合计质量的精度）。
[0118] 参照图9,如果将第1扭杆15a的厚度设为第1支撑构件31a的厚度和第1肋39a 的厚度的合计值，则会增加第1扭杆15a的刚性。同样，如果将第2扭杆15b的厚度设为第 2支撑构件31b的厚度和第1肋39b的厚度的合计值，则会增加第2扭杆15b的刚性。这 样，镜部11摇动的角度（即，图4所示的偏转角Θ的最大值）变小。
[0119] 因此，在本实施方式中，如图9所示，将第1扭杆15a的厚度设为比第1支撑构件 31a的厚度和第1肋39a的厚度的合计值小，将第2扭杆15b的厚度设为比第2支撑构件 31b的厚度和第2肋39b的厚度的合计值小。由此，增大了镜部11的摇动角度。
【权利要求】
1. 一种光偏转器，其特征在于包括： 固定部；以及 可动部，具有：镜部，绕规定的摇动轴摇动从而使光偏转；扭杆，被固定支承于所述固 定部，具备作为所述摇动轴的轴线；以及支承体，支承所述镜部，被固定于所述扭杆， 其中，所述支承体具备所述轴线经过的孔部， 在所述孔部中配置有用于调整所述可动部的谐振频率的质量体。
2. 根据权利要求1所述的光偏转器，其特征在于：所述孔部的数量为一个，一个所述质 量体被配置于所述孔部。
3. 根据权利要求2所述的光偏转器，其特征在于： 所述镜部是包含偏转光的偏转面和与该偏转面相反侧的非偏转面的板状构件， 所述孔部贯通所述支承体， 所述镜部的非偏转面构成所述孔部的底面。
4. 根据权利要求3所述的光偏转器，其特征在于： 所述支承体包含：第1支撑构件，沿与所述扭杆交叉的方向延伸；第2支承构件，与所 述第1支承构件相对配置，沿与所述扭杆交叉的方向延伸；第3支承构件，将所述第1支承 构件和所述第2支承构件相连接；第4支承构件，以所述扭杆为中心与所述第3支承构件对 称配置，将所述第1支承构件和所述第2支承构件相连接；以及第5支承构件，具有所述孔 部， 所述支承体具备由所述第1支承构件、所述第2支承构件、所述第3支承构件及所述第 4支承构件界定的空间部， 所述第5支承构件被配置于所述空间部， 所述扭杆包含：在所述第1支承构件的中央被固定于该第1支承构件的第1扭杆；以及 在所述第2支承构件的中央被固定于该第2支承构件的第2扭杆。
5. 根据权利要求4所述的光偏转器，其特征在于还包括： 第1肋及第2肋，加强所述支承体，其中， 所述支承体包含与所述镜部抵接的抵接面和与该抵接面相反侧的非抵接面， 所述第1肋沿与所述扭杆交叉的方向延伸，且以向所述非抵接面侧突出的方式设置于 所述第1支承构件， 所述第2肋沿与所述扭杆交叉的方向延伸，且以向所述非抵接面侧突出的方式设置于 所述第2支承构件。
6. 根据权利要求5所述的光偏转器，其特征在于：所述第1肋和所述第2肋的合计质 量与所述镜部的质量相同。
7. 根据权利要求6所述的光偏转器，其特征在于： 所述支承体、所述第1扭杆、所述第2扭杆、所述第1肋和所述第2肋，通过对具备第1 硅层、第2硅层及被夹于所述第1硅层和所述第2硅层间的氧化硅膜的基板进行加工而形 成， 所述支承体、所述第1扭杆及所述第2扭杆由所述第1硅层和所述氧化硅膜构成， 所述第1肋及所述第2肋由所述第2硅层构成。
8. 根据权利要求7所述的光偏转器，其特征在于还包括： 镜驱动部，利用压电元件生成使由所述支承体支承的所述镜部绕所述扭杆的所述轴线 摇动的驱动力。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的光偏转器，其特征在于：所述质量体是使可粘 着的流体固化的构件。
10. -种光偏转器的制造方法，其特征在于： 用于制造根据权利要求9所述的光偏转器，并包含如下步骤： 第1步骤，将驱动信号输入到没有在所述孔部中配置所述质量体的状态的所述光偏转 器，使所述镜部摇动； 第2步骤，在执行所述第1步骤的过程中，将流体状态的所述质量体提供给所述孔部； 以及 第3步骤，在执行所述第2步骤的过程中，当所述可动部的谐振频率到达预先规定的值 时，停止所述质量体的提供。
11. 根据权利要求10所述的光偏转器的制造方法，其特征在于： 在所述第1步骤中，所述驱动信号的频率是预先规定的频率， 在所述第2步骤中，一边监视所述镜部的最大偏转角，一边将流体状态的所述质量体 提供给所述孔部， 在所述第3步骤中，在执行所述第2步骤的过程中所述镜部的所述最大偏转角到达预 先规定的值时，停止所述质量体的提供。
12. -种光扫描装置，其特征在于包括： 根据权利要求1至9中任一项所述的光偏转器；以及 向所述镜部照射光束的光源。
【文档编号】G02B26/10GK104216108SQ201410230681
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】水谷秀次 申请人:京瓷办公信息系统株式会社