JP2009175512A

JP2009175512A - Method of manufacturing vibrating mirror

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Publication number: JP2009175512A
Application number: JP2008014830A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sogami; 淳曽我美; Shuichi Watanabe; 周一渡辺; Masaichiro Tachikawa; 雅一郎立川; Masanori Yoshikawa; 正紀吉川; Keisuke Fujimoto; 圭祐藤本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-08-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a vibrating mirror made of metallic material, whose characteristic variations are prevented. <P>SOLUTION: A plate material made of metallic material is pressed to form a vibrator, which vibrates in a reciprocating manner taking a beam 3 as a torsional rotation axis and which is made of metallic material. A support part 4 supporting a mirror of the vibrator includes a resonance frequency control piece 22. Subsequently a mirror 5 is fixed to the support part 4. The projecting direction of the resonance frequency control piece 22 from the support part 4 is changed to vary the inertia moment, thereby controlling the resonance frequency. Thus, the resonance frequency of the vibrating mirror can be easily controlled. Further, since working chips are not generated, the optical characteristics of the mirror are not deteriorated by adhesion of working chips to the mirror. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動ミラーの製造方法に関し、特に、梁をねじり回転軸として往復振動する、プレス加工により成形された金属材料からなる振動子と、前記振動子に支持されたミラーとを備える振動ミラーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a vibrating mirror, and in particular, a vibrating mirror including a vibrator made of a metal material formed by press working that reciprocally vibrates using a beam as a torsion rotation axis, and a mirror supported by the vibrator. It relates to the manufacturing method.

レーザプリンタ等の画像形成装置は、レーザ光を走査することにより、感光体（感光ドラム）上に潜像を形成する。このようなレーザ光の走査は、レーザスキャニングユニットにより実現される。レーザスキャニングユニットは、光源から形成画像に応じて変調されて出射したレーザ光をミラーにより偏向し、偏向したレーザ光を感光体上にスポット状に結像する。この種のレーザスキャニングユニットに使用される偏向ミラーとして、複数の反射面を有するポリゴンミラーが広く知られている。ポリゴンミラーを備えるレーザスキャニングユニットは、モータ等の駆動手段によりポリゴンミラーを一方向に回転させることによりレーザ光を偏向する。 An image forming apparatus such as a laser printer forms a latent image on a photosensitive member (photosensitive drum) by scanning with laser light. Such laser beam scanning is realized by a laser scanning unit. The laser scanning unit deflects laser light modulated and emitted from a light source according to a formed image by a mirror, and forms the deflected laser light in a spot shape on a photoconductor. A polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces is widely known as a deflection mirror used in this type of laser scanning unit. A laser scanning unit including a polygon mirror deflects laser light by rotating the polygon mirror in one direction by driving means such as a motor.

近年の書込速度高速化の要求に応じて、ポリゴンミラーの回転速度は高まっているが、ポリゴンミラーの回転数を高めると、風切音やモータの振動等に起因して発生する音が大きくなり静寂性を確保することが困難になる。また、ポリゴンミラーを備えるレーザスキャニングユニットは、モータ等の駆動手段を備える必要があるため、小型化や軽量化が困難であるという問題もある。このため、レーザスキャニングユニットに往復型の偏向ミラーが使用されることもある。 The rotation speed of polygon mirrors has increased in response to the recent demand for higher writing speeds. However, when the number of rotations of the polygon mirror is increased, the noise generated due to wind noise, motor vibration, etc. increases. It becomes difficult to ensure quietness. In addition, since the laser scanning unit including a polygon mirror needs to include a driving unit such as a motor, there is a problem that it is difficult to reduce the size and weight. For this reason, a reciprocating deflection mirror may be used for the laser scanning unit.

このような往復型の偏向ミラーとして振動ミラーが知られている。この振動ミラーは、レーザ光の走査方向に対して垂直方向に配置されたねじり回転軸を有する機械的振動子により構成されている。そして、振動子に支持されたミラーを往復振動させることでレーザ光を走査させる。 A vibrating mirror is known as such a reciprocating deflection mirror. This oscillating mirror is constituted by a mechanical vibrator having a torsional rotation axis arranged in a direction perpendicular to the scanning direction of the laser beam. Then, the laser beam is scanned by reciprocally vibrating the mirror supported by the vibrator.

近年、このような振動ミラーの製造に半導体製造技術が適用されるようになっている。このような振動ミラーは、単結晶シリコン基板等の半導体基板を加工することにより形成され、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動ミラーとして注目されている（例えば、特許文献１、２等参照。）。
特開２００３−８４２２６号公報特開２００１−３０５４７２号公報 In recent years, semiconductor manufacturing techniques have been applied to the manufacture of such oscillating mirrors. Such a vibrating mirror is formed by processing a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate, and has attracted attention as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) vibrating mirror (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2003-84226 A JP 2001-305472 A

しかしながら、上述のような半導体製造技術を適用したＭＥＭＳ振動ミラーを製造するためには、リソグラフィ装置等の非常に高価な製造設備が必要であり、低コストで製造することが困難である。また、シリコン単結晶基板等の半導体基板を基材として形成されたＭＥＭＳ振動ミラーは、比較的容易にへき開するためハンドリングの際に破損しやすいという問題もある。 However, in order to manufacture the MEMS oscillating mirror to which the semiconductor manufacturing technique as described above is applied, very expensive manufacturing equipment such as a lithography apparatus is necessary, and it is difficult to manufacture at low cost. In addition, the MEMS vibrating mirror formed using a semiconductor substrate such as a silicon single crystal substrate as a base material is cleaved relatively easily, and thus has a problem that it is easily damaged during handling.

一方、金属材料を加工することにより、振動ミラーを形成することも可能である。例えば、エッチング技術を適用して金属薄板を加工することにより、比較的容易に振動ミラーを製造することができる。しかしながら、金属材料はシリコン単結晶と比較すると許容応力が低いため、同一性能の振動ミラーを形成する場合、振動軸の長さを長くする必要があり、振動ミラーの外形サイズが大きくなってしまう。また、加工精度の観点では、エッチング技術は半導体製造技術に比べると精度が劣るため、完成品の特性にばらつきが生じやすいという問題もある。 On the other hand, a vibrating mirror can be formed by processing a metal material. For example, a vibrating mirror can be manufactured relatively easily by processing a metal thin plate by applying an etching technique. However, since a metal material has a lower allowable stress than a silicon single crystal, when forming a vibration mirror having the same performance, it is necessary to increase the length of the vibration axis, and the outer size of the vibration mirror becomes large. In addition, from the viewpoint of processing accuracy, the etching technology is inferior to the semiconductor manufacturing technology, so that there is a problem that the characteristics of the finished product are likely to vary.

本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであって、特性ばらつきを抑制した、金属材料からなる振動ミラーの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been proposed in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vibrating mirror made of a metal material, in which variation in characteristics is suppressed.

上記課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、梁をねじり回転軸として往復振動する、金属材料からなる振動子と、前記振動子に支持されたミラーとを備える振動ミラーの製造方法を前提としている。そして、本発明に係る振動ミラーの製造方法では、まず、金属材料からなる板材をプレス加工することにより、ミラーを支持する支持部に共振周波数調整片を備える振動子が形成される。次いで、支持部にミラーが固定される。そして、支持部からの共振周波数調整片の突出方向を変更することにより慣性モーメントを変更し、共振周波数が調整される。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means. First, the present invention is premised on a manufacturing method of a vibrating mirror including a vibrator made of a metal material that reciprocally vibrates using a beam as a torsional rotation axis, and a mirror supported by the vibrator. In the method for manufacturing a vibrating mirror according to the present invention, first, a vibrator having a resonance frequency adjusting piece is formed on a support portion that supports the mirror by pressing a plate material made of a metal material. Next, the mirror is fixed to the support portion. Then, the moment of inertia is changed by changing the protruding direction of the resonance frequency adjusting piece from the support portion, and the resonance frequency is adjusted.

本構成によれば、振動ミラーの共振周波数を容易に調整することができる。また、加工くずが発生しないため、加工くずがミラーに付着してミラーの光学特性を劣化させることもない。 According to this configuration, the resonance frequency of the oscillating mirror can be easily adjusted. Further, since no processing waste is generated, the processing waste does not adhere to the mirror and the optical characteristics of the mirror are not deteriorated.

この振動ミラーの製造方法において、突出方向の変更は、例えば、共振周波数調整片にレーザ光を照射することにより実施することができる。この場合、レーザ光の総照射時間を調整することにより、突出方向が調整することが可能である。また、突出方向の変更は、梁を含む面内で実施されることが好ましい。 In this method of manufacturing a vibrating mirror, the change in the protruding direction can be performed, for example, by irradiating the resonance frequency adjusting piece with laser light. In this case, the protruding direction can be adjusted by adjusting the total irradiation time of the laser light. Moreover, it is preferable that the change in the protruding direction is performed in a plane including the beam.

本発明によれば、プレス加工により成形された金属材料からなる振動子を備えた振動ミラーを、低コストに安定して製造することが可能となる。また、本発明に係る振動ミラーはハンドリングが容易であり、レーザスキャニングユニットの組立時等に破損することもない。さらに、本発明に係る振動ミラーは、共振周波数が所望の範囲内になっているため、レーザスキャニングユニットの組立時の調整作業を大幅に軽減できる。その結果、レーザスキャニングユニットを極めて低コストで製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to manufacture stably the vibration mirror provided with the vibrator | oscillator which consists of a metal material shape | molded by press work at low cost. Further, the vibrating mirror according to the present invention is easy to handle and is not damaged when the laser scanning unit is assembled. Furthermore, since the resonance frequency of the oscillating mirror according to the present invention is within a desired range, adjustment work during assembly of the laser scanning unit can be greatly reduced. As a result, the laser scanning unit can be manufactured at a very low cost.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（レーザスキャニングユニットの構成）
まず、往復振動する振動ミラーを備えるレーザスキャニングユニットの構成について説明する。図１は、当該レーザスキャニングユニットを示す概略構成図である。レーザスキャニングユニット５０は、光源５２、偏向器５３、結像レンズ系５４を筐体５１内に備える。 (Configuration of laser scanning unit)
First, the configuration of a laser scanning unit including a vibrating mirror that reciprocally vibrates will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the laser scanning unit. The laser scanning unit 50 includes a light source 52, a deflector 53, and an imaging lens system 54 in a housing 51.

光源５２は、回路基板６３上に実装されたレーザダイオード６１と、コリメータレンズ６２とを備える一体のユニットとして構成されている。回路基板６３は、外部から入力される画像信号にしたがってレーザダイオード６１が出射するレーザ光の強度変調を行う。変調されたレーザ光はコリメータレンズ６２に入射される。コリメータレンズ６２は、円筒形状のガラスレンズからなり、レーザダイオード６１から出力されたレーザ光をコリメータレンズ６２の光軸と一致した平行光に変換して出力する。なお、レーザダイオード６１の発光点は、コリメータレンズ６２の焦点に配置されている。 The light source 52 is configured as an integrated unit including a laser diode 61 mounted on a circuit board 63 and a collimator lens 62. The circuit board 63 modulates the intensity of the laser beam emitted from the laser diode 61 in accordance with an image signal input from the outside. The modulated laser light is incident on the collimator lens 62. The collimator lens 62 is formed of a cylindrical glass lens, converts the laser light output from the laser diode 61 into parallel light that matches the optical axis of the collimator lens 62, and outputs the parallel light. The light emitting point of the laser diode 61 is disposed at the focal point of the collimator lens 62.

光源５２から出力されたレーザ光は、アパーチャ５５、シリンドリカルレンズ５６を通じて偏向器５３の反射面に入射される。偏向器５３は、感光体上でのレーザ光の走査方向に対して垂直方向に配置されたねじり回転軸を有する振動ミラー１０（以下で詳述する）と、当該振動ミラー１０を正弦的に往復振動させる駆動手段１１とにより構成されている。シリンドリカルレンズ５６は、振動ミラー１０の反射面上に、レーザ光のねじり回転軸方向のみを収束させた状態でレーザ光を投影する。 The laser light output from the light source 52 is incident on the reflecting surface of the deflector 53 through the aperture 55 and the cylindrical lens 56. The deflector 53 includes a vibrating mirror 10 (to be described in detail below) having a torsional rotation shaft disposed in a direction perpendicular to the scanning direction of the laser beam on the photosensitive member, and a sinusoidal reciprocation of the vibrating mirror 10. It is comprised with the drive means 11 to vibrate. The cylindrical lens 56 projects the laser light on the reflecting surface of the vibrating mirror 10 in a state where only the direction of the torsional rotation axis of the laser light is converged.

偏向器５３により偏向されたレーザ光は結像レンズ系５４に入射される。ここでは、結像レンズ系５４は、２枚のアクリルレンズにより構成されており、偏向器５３により偏向されたレーザ光を、感光体上の走査速度が略同一となる状態で感光体上にスポット状に結像させる。すなわち、結像レンズ系５４は、正弦的に振動する反射ミラー１０により反射され、入射角が時間とともに三角関数的に変化するレーザ光を、感光体上に等間隔なスポット列として結像させるアークサインθレンズになっている。 The laser beam deflected by the deflector 53 is incident on the imaging lens system 54. Here, the imaging lens system 54 is composed of two acrylic lenses, and the laser beam deflected by the deflector 53 is spotted on the photoconductor in a state where the scanning speed on the photoconductor is substantially the same. Form an image. In other words, the imaging lens system 54 is an arc that forms an image of laser light reflected by the reflecting mirror 10 that oscillates sinusoidally and whose incident angle changes in a trigonometric manner with time as a series of equally spaced spots on the photosensitive member. It is a sine θ lens.

（振動ミラーの構成）
続いて、上述のレーザスキャニングユニットに搭載される振動ミラー１０の構造について詳細に説明する。図２は、本実施形態の振動ミラー１０の構造を示す概略斜視図である。図２に示すように、振動ミラー１０は、後述するプレス加工により成形された振動子１と、ミラー５と、永久磁石６とを備える。振動子１は、ミラー５および永久磁石６が固定される支持部４が同一直線上に配置された２本の梁３により支持された構造を有する。梁３の他端は、振動子１として一体に成形された矩形状の枠体２に支持されており、振動子１は梁３をねじり回転軸として往復振動する。この往復振動は、永久磁石６に交番磁場を付与することで持続される。 (Configuration of vibrating mirror)
Subsequently, the structure of the vibrating mirror 10 mounted on the above-described laser scanning unit will be described in detail. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the vibrating mirror 10 of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the vibrating mirror 10 includes a vibrator 1, a mirror 5, and a permanent magnet 6 that are formed by press processing described later. The vibrator 1 has a structure in which a support portion 4 to which a mirror 5 and a permanent magnet 6 are fixed is supported by two beams 3 arranged on the same straight line. The other end of the beam 3 is supported by a rectangular frame 2 integrally formed as the vibrator 1, and the vibrator 1 reciprocally vibrates using the beam 3 as a torsional rotation shaft. This reciprocating vibration is sustained by applying an alternating magnetic field to the permanent magnet 6.

永久磁石６に付与する交番磁場は、例えば、電磁石に交流電力を印加する駆動手段１１により生成できる。この場合、往復振動の周波数、すなわち、電磁石に印加する交流電力の周波数（以下、駆動周波数という。）と振動ミラー１の共振周波数とが一致していると、振動ミラー１０の駆動のための消費電力を小さくすることができる。振動ミラー１０が共振周波数で往復振動する場合、振動を維持するために必要な外力の大きさが最小になるからである。 The alternating magnetic field applied to the permanent magnet 6 can be generated by, for example, the driving unit 11 that applies AC power to the electromagnet. In this case, if the frequency of reciprocating vibration, that is, the frequency of AC power applied to the electromagnet (hereinafter referred to as drive frequency) and the resonance frequency of the oscillating mirror 1 coincide with each other, consumption for driving the oscillating mirror 10 is achieved. Electric power can be reduced. This is because when the oscillating mirror 10 reciprocates at the resonance frequency, the magnitude of the external force required to maintain the vibration is minimized.

振動ミラー１０を介してレーザ光を感光体上で走査させるレーザスキャニングユニットでは、駆動周波数は感光体上の記録密度および印字速度（感光体の送り速度）に密接に関係する。すなわち、駆動周波数ｆは、記録密度Ｄ（ｄｐｉ）、印字速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）により以下の式１で示される。 In the laser scanning unit that scans the photosensitive member with laser light via the vibrating mirror 10, the driving frequency is closely related to the recording density on the photosensitive member and the printing speed (feeding speed of the photosensitive member). That is, the drive frequency f is expressed by the following formula 1 by the recording density D (dpi) and the printing speed V (mm / sec).

式１は、振動ミラー１０がねじり回転軸に対していずれの方向に回転している場合にも印字を行う往復印字を前提としている。振動ミラー１０がねじり回転軸に対して一方向に回転している場合にのみ印字を行う片方向印字の場合には、駆動周波数ｆは２倍になる。例えば、記録密度Ｄが６００ｄｐｉであり、印字速度Ｖが１８０ｍｍ／ｓｅｃである場合、駆動周波数ｆは、約２１２６Ｈｚ（往復印字）である。 Formula 1 is premised on reciprocating printing in which printing is performed when the vibrating mirror 10 rotates in any direction with respect to the torsional rotation axis. In the case of unidirectional printing in which printing is performed only when the oscillating mirror 10 rotates in one direction with respect to the torsional rotation axis, the drive frequency f is doubled. For example, when the recording density D is 600 dpi and the printing speed V is 180 mm / sec, the drive frequency f is about 2126 Hz (reciprocal printing).

また、以上の構造を有する振動ミラー１０の共振周波数ｆ₀は、梁３のばね定数Ｋ（両方の梁３の合計）と、ミラー５および永久磁石６を含む支持部４の慣性モーメントＪとにより、以下の式２で示される。 The resonance frequency f ₀ of the vibrating mirror 10 having the above structure is determined by the spring constant K of the beam 3 (the sum of both beams 3) and the moment of inertia J of the support portion 4 including the mirror 5 and the permanent magnet 6. Is expressed by the following formula 2.

一方、本実施形態では、振動子１が金属材料により構成されているため、往復振動中に梁３に付加されるせん断応力が梁３の許容応力を超えると、振動子１が破損してしまう。このため、構造上、振動子１には、梁３に付加されるせん断応力が、梁３の許容応力以下であることが求められる。各梁３のねじり回転軸方向の長さをＬ、梁３の幅をｂ、梁３の厚さをｔ（ここでは、ｔ≦ｂ）、梁３に付与されるトルクをＴとすると、梁３の幅方向の中点でのせん断応力τ_Aは、以下の式３により表現される。 On the other hand, in this embodiment, since the vibrator 1 is made of a metal material, the vibrator 1 is damaged when the shear stress applied to the beam 3 during the reciprocating vibration exceeds the allowable stress of the beam 3. . For this reason, structurally, the vibrator 1 is required to have a shear stress applied to the beam 3 equal to or less than an allowable stress of the beam 3. Assuming that the length of each beam 3 in the torsional rotation axis direction is L, the width of the beam 3 is b, the thickness of the beam 3 is t (here, t ≦ b), and the torque applied to the beam 3 is T. The shear stress τ _A at the midpoint of 3 in the width direction is expressed by the following Equation 3.

また、梁３の厚さ方向の中点でのせん断応力τ_Bは、以下の式４により表現される。 Further, the shear stress τ _B at the midpoint in the thickness direction of the beam 3 is expressed by the following formula 4.

さらに、梁３の単位長さあたりのねじれ角ω（共振周波数で往復振動しているときの最大振り角θ／梁長Ｌ）は、梁３の横方向弾性係数Ｇを用いて、以下の式５により表現される。 Further, the twist angle ω per unit length of the beam 3 (maximum swing angle θ when reciprocally oscillating at the resonance frequency / beam length L) is expressed by the following equation using the lateral elastic modulus G of the beam 3. It is expressed by 5.

この場合、ばね定数Ｋは、以下の式６を満足する。 In this case, the spring constant K satisfies the following Expression 6.

したがって、梁３は、式３および式４に示すせん断応力τ_Aとτ_Bとが、梁３の許容応力以下であり、かつ式２、式５および式６を満足する必要がある。金属材料はシリコン単結晶と比較すると許容応力が小さい。そのため、梁３をシリコン単結晶で形成された振動ミラーと同一寸法とした場合、梁３に付与可能なトルクＴの大きさはシリコン単結晶で形成された振動ミラーよりも小さくなる。したがって、シリコン単結晶で形成された振動ミラーと同一特性の振動ミラーを金属材料により構成する場合、梁３の断面の寸法を同一にすると、シリコン単結晶で形成された振動ミラーよりも梁長Ｌを長くしなければならない。このため、振動ミラー１０のねじり回転軸方向のサイズが大きくなってしまう。 Therefore, the beam 3 needs to have the shear stress τ _A and τ _B shown in Equations 3 and 4 below the allowable stress of the beam 3 and satisfy Equations 2, 5, and 6. A metal material has a smaller allowable stress than a silicon single crystal. For this reason, when the beam 3 has the same dimensions as the vibrating mirror formed of silicon single crystal, the magnitude of the torque T that can be applied to the beam 3 is smaller than that of the vibrating mirror formed of silicon single crystal. Therefore, when a vibrating mirror having the same characteristics as the vibrating mirror formed of a silicon single crystal is made of a metal material, the beam length L is larger than that of the vibrating mirror formed of a silicon single crystal if the cross-sectional dimensions of the beam 3 are the same. Must be lengthened. For this reason, the size of the vibrating mirror 10 in the torsional rotation axis direction is increased.

そこで、本実施形態では、振動ミラー１０のねじり回転軸方向のサイズを小さくするために、梁３の断面形状として、ミラー５の反射面に平行な方向（以下、幅方向という。）を長辺とし、ミラー５の反射面に垂直な方向（以下、厚さ方向という。）を長辺の１／２倍以下の長さを有する短辺とした矩形形状を採用している。 Therefore, in this embodiment, in order to reduce the size of the vibrating mirror 10 in the torsional rotation axis direction, the cross-sectional shape of the beam 3 is a direction parallel to the reflecting surface of the mirror 5 (hereinafter referred to as the width direction) as a long side. And a rectangular shape in which a direction perpendicular to the reflecting surface of the mirror 5 (hereinafter referred to as a thickness direction) is a short side having a length equal to or less than ½ times the long side is employed.

図３は、せん断応力τ_A、τ_Bが一定となる条件下で、梁３の幅ｂと厚さｔとの比（ｂ／ｔ）と、同一の共振周波数ｆ₀が得られる梁３の長さとの関係を示す図である。図３において、横軸が梁断面比率（ｂ／ｔ）に対応し、縦軸が梁長に対応する。なお、図３では、梁長は、ｂ＝ｔ（断面が正方形）であるときの梁長を基準として規格化している。 FIG. 3 shows the ratio of the width b and the thickness t of the beam 3 (b / t) and the beam 3 with the same resonance frequency f ₀ under the condition that the shear stresses τ _A and τ _B are constant. It is a figure which shows the relationship with length. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the beam cross-sectional ratio (b / t), and the vertical axis corresponds to the beam length. In FIG. 3, the beam length is normalized with reference to the beam length when b = t (cross section is square).

図３に示すように、梁長は、梁断面比率の増大に伴って一旦増大し、その後に減少する。したがって、梁断面比率を２以上にすれば梁長を短縮でき、振動ミラー１０のねじり回転軸方向のサイズを小さくすることができる。 As shown in FIG. 3, the beam length once increases with an increase in the beam cross-sectional ratio, and then decreases. Therefore, if the beam cross-section ratio is 2 or more, the beam length can be shortened, and the size of the vibrating mirror 10 in the torsional rotation axis direction can be reduced.

また、本実施形態では、このような断面形状を採用することにより、プレス加工に起因する成形誤差が共振周波数ｆ₀に与える影響を緩和している。すなわち、後述のように振動子１はマルチステージのプレス加工（順送プレス加工）により成形されるため、梁３の各短辺（厚さ方向の辺）は少なくとも２回のプレス工程を経て形成される。各プレス工程では、ワークは金型に対して厳密に位置合わせされるが、位置合わせのクリアランスの範囲内での位置ずれは発生しうる。このような位置ずれが発生した場合、個々の振動子１において梁幅ｂの寸法が変動することになる。 Further, in the present embodiment, by adopting such a cross-sectional shape, the influence of the forming error resulting from press working on the resonance frequency f ₀ is mitigated. That is, as will be described later, since the vibrator 1 is formed by multistage pressing (sequential pressing), each short side (side in the thickness direction) of the beam 3 is formed through at least two pressing steps. Is done. In each pressing step, the workpiece is strictly aligned with the mold, but misalignment within the range of the alignment clearance may occur. When such a positional deviation occurs, the dimension of the beam width b varies in each vibrator 1.

図４は、共振周波数ｆ₀およびせん断応力τ_A、τ_Bが一定となる条件下で、梁断面比率（ｂ／ｔ）が異なる梁３をプレス加工により形成した場合に、梁幅ｂの変動量が共振周波数ｆ₀に与える影響を示す図である。図４において、横軸は、梁幅ｂの変動量に対応し、縦軸は共振周波数ｆ₀の変動量に対応する。また、図４では、梁断面比率が１（ｂ＝１、ｔ＝１）、２（ｂ＝１．４８、ｔ＝０．７４）、３（ｂ＝１．８９、ｔ＝０．６３）、５（ｂ＝２．５９、ｔ＝０．５２）である場合の、梁幅ｂの変動量と共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示している。なお、図４では、梁断面比率が１である場合の梁厚ｔは０．１５５ｍｍである。 FIG. 4 shows the fluctuation of the beam width b when the beams 3 having different beam cross-sectional ratios (b / t) are formed by pressing under the condition that the resonance frequency f ₀ and the shear stress τ _A and τ _B are constant. the amount is a diagram showing the effect on the resonance frequency f _0. In FIG. 4, the horizontal axis corresponds to the fluctuation amount of the beam width b, and the vertical axis corresponds to the fluctuation amount of the resonance frequency f ₀ . In FIG. 4, the beam cross-section ratio is 1 (b = 1, t = 1), 2 (b = 1.48, t = 0.74), 3 (b = 1.89, t = 0.63). 5 (b = 2.59, t = 0.52), the relationship between the fluctuation amount of the beam width b and the fluctuation amount of the resonance frequency f ₀ is shown. In FIG. 4, the beam thickness t when the beam cross-section ratio is 1 is 0.155 mm.

図４から理解できるように、梁断面比率が大きいほど、共振周波数ｆ₀の変動量が小さくなる。これは、梁幅ｂの変動量はプレス加工のクリアランスのみに依存するため、梁断面比率に関わらずほぼ一定になるからである。すなわち、共振周波数ｆ₀およびせん断応力τ_A、τ_Bが一定となる条件下では、梁断面比率が大きいほど梁幅ｂが大きくなる。そのため、プレス加工のクリアランスのみに依存する梁幅変動量が梁幅ｂに占める割合は、梁断面比率の増大に伴って相対的に小さくなり、結果として、共振周波数ｆ₀の変動が小さくなる。したがって、梁厚ｔが梁幅ｂの１／２以下となる矩形断面形状を有する梁３を採用することにより、振動ミラー１０のねじり回転軸方向のサイズを小さくできるとともに、プレス加工の成形誤差に起因する共振周波数ｆ₀の変動を抑制することができる。このような構成は、金属材料をプレス加工することにより振動子１を形成する場合に極めて好適である。 As can be understood from FIG. 4, the greater the beam cross-section ratio, the smaller the fluctuation amount of the resonance frequency f ₀ . This is because the amount of fluctuation of the beam width b depends on only the press clearance, and is therefore almost constant regardless of the beam cross-section ratio. That is, under conditions where the resonance frequency f ₀ and the shear stress τ _A and τ _B are constant, the beam width b increases as the beam cross-section ratio increases. For this reason, the ratio of the beam width fluctuation amount depending only on the clearance of the press working to the beam width b becomes relatively small as the beam cross-section ratio increases, and as a result, the fluctuation of the resonance frequency f ₀ becomes small. Therefore, by adopting the beam 3 having a rectangular cross-sectional shape in which the beam thickness t is equal to or less than ½ of the beam width b, the size of the vibrating mirror 10 in the torsional rotation axis direction can be reduced, and press forming errors can be reduced. The fluctuation of the resonance frequency f ₀ resulting from it can be suppressed. Such a configuration is extremely suitable when the vibrator 1 is formed by pressing a metal material.

以下、振動ミラー１０の具体的な構造をその設計手順とともに説明する。振動ミラー１０を設計する場合、まず、振動子１を構成する金属材料を選定する。上述のように、振動子１はプレス加工により成形される。このような成形を可能とするために、金属材料はフープ材である必要がある。また、往復振動に起因する金属疲労を生じることがなく、かつ梁３の許容応力を大きくするという観点では、振動子１を構成する金属材料は、大きな疲労限度を有することが望ましい。さらに、慣性モーメントＪを小さくする（共振周波数ｆ₀を大きくする）観点では、密度が小さいことが好ましく、往復振動の振り角θを大きくする観点では、横弾性係数Ｇが小さいことが好ましい（上記式５参照）。また、往復振動の際に発生する熱による形状変形が大きい場合、慣性モーメントＪが変動し、往復振動の過程で共振周波数ｆ₀が変動してしまう。このため、熱膨張係数が小さいことも求められる。加えて、耐環境性能の観点からは材料的に安定しており、価格も安価であることが好ましい。そこで、本実施形態では、以上の条件を全て満足する金属材料としてチタン合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ、ＡＭＳ４９１４）を採用している。当該チタン合金の疲労強度は３５０ＭＰａであり、密度は４．７ｇ／ｃｍ³である。なお、振動子１を構成する金属材料として、他のチタン合金や純チタンを採用することも可能である。 Hereinafter, a specific structure of the vibrating mirror 10 will be described together with a design procedure thereof. When designing the oscillating mirror 10, first, a metal material constituting the vibrator 1 is selected. As described above, the vibrator 1 is formed by press working. In order to enable such molding, the metal material needs to be a hoop material. Further, from the viewpoint of preventing metal fatigue due to reciprocating vibration and increasing the allowable stress of the beam 3, the metal material constituting the vibrator 1 desirably has a large fatigue limit. Further, from the viewpoint of reducing the moment of inertia J (increasing the resonance frequency f ₀ ), the density is preferably small, and from the viewpoint of increasing the swing angle θ of the reciprocating vibration, the transverse elastic modulus G is preferably small (above (See Equation 5). In addition, when the shape deformation due to heat generated during reciprocating vibration is large, the moment of inertia J varies, and the resonance frequency f ₀ varies in the process of reciprocating vibration. For this reason, a small thermal expansion coefficient is also required. In addition, from the viewpoint of environmental resistance, it is preferable that the material is stable and the price is low. Therefore, in this embodiment, a titanium alloy (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, AMS4914) is adopted as a metal material that satisfies all the above conditions. The fatigue strength of the titanium alloy is 350 MPa, and the density is 4.7 g / cm ³ . It should be noted that other titanium alloys and pure titanium can be employed as the metal material constituting the vibrator 1.

振動子１を構成する金属材料を選定した後、振動ミラー１０の振り角、ミラー５の材質およびサイズ、永久磁石６の材質およびサイズを決定する。振動ミラー１０の振り角およびミラー５のサイズは、レーザスキャニングユニットとして所望のビーム特性を得るのに必要な振り角およびサイズに決定される。当該ビーム特性は、振動ミラー１０と、振動ミラー１０により反射されたビームを感光体上に結像するレンズとの間の距離等のレーザスキャニングユニットの構造に依存して決まる。例えば、記録密度Ｄが６００ｄｐｉであり、印字速度Ｖが１８０ｍｍ／ｓｅｃである場合、振り角は±２３度、ミラー５のサイズは幅４．７ｍｍ×長さ（ねじり回転軸方向）０．８ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍとすることができる。なお、ここではミラー５の平面形状を矩形としているが、所望のビーム形状のレーザ光を反射可能であれば、楕円形状等の他の平面形状であってもよい。また、ミラー５の材質はレーザ光を反射可能な材質であればよく、ここではガラスベース誘電体多層膜を採用している。 After selecting the metal material constituting the vibrator 1, the swing angle of the vibrating mirror 10, the material and size of the mirror 5, and the material and size of the permanent magnet 6 are determined. The swing angle of the oscillating mirror 10 and the size of the mirror 5 are determined to be a swing angle and a size necessary for obtaining a desired beam characteristic as a laser scanning unit. The beam characteristics are determined depending on the structure of the laser scanning unit such as the distance between the oscillating mirror 10 and a lens that forms an image of the beam reflected by the oscillating mirror 10 on the photosensitive member. For example, when the recording density D is 600 dpi and the printing speed V is 180 mm / sec, the swing angle is ± 23 degrees and the size of the mirror 5 is 4.7 mm width × length (twist rotation axis direction) 0.8 mm × The thickness can be 0.15 mm. Here, the planar shape of the mirror 5 is rectangular, but other planar shapes such as an elliptical shape may be used as long as the laser beam having a desired beam shape can be reflected. The mirror 5 may be made of any material that can reflect laser light, and a glass-based dielectric multilayer film is used here.

次いで、上記チタン合金の疲労強度に基づいて許容応力を決定する。許容応力は、チタン合金の疲労強度曲線（Ｓ−Ｎ曲線）に基づいて決定することができる。図５は、上記チタン合金のＳ−Ｎ曲線を示す図である。上述のように、当該チタン合金の疲労限度は３５０ＭＰａであり、最大振り角時に梁３に付与される最大応力が当該疲労限度以下とすれば、半永久的な寿命を実現することができる。ここでは、疲労限度３５０ＭＰａに対して１００ＭＰａのマージンを設けた２５０ＭＰａを許容応力としている。 Next, the allowable stress is determined based on the fatigue strength of the titanium alloy. The allowable stress can be determined based on the fatigue strength curve (SN curve) of the titanium alloy. FIG. 5 is a diagram showing an SN curve of the titanium alloy. As described above, the fatigue limit of the titanium alloy is 350 MPa, and if the maximum stress applied to the beam 3 at the maximum swing angle is less than or equal to the fatigue limit, a semi-permanent life can be realized. Here, the allowable stress is 250 MPa with a margin of 100 MPa for the fatigue limit of 350 MPa.

続いて、決定されたミラー５のサイズに基づいて、振動子１の支持部４のサイズを決定する。当該支持部４のサイズが大きいと、慣性モーメントＪが大きくなり共振周波数ｆ₀が小さくなる（式２参照）。このため、支持部４のサイズは、ミラー５を固定することができる最小限のサイズに決定することが好ましい。ここでは、支持部４のサイズを幅２．０ｍｍ×長さ（ねじり回転軸方向）１．２ｍｍとしている。なお、永久磁石６は、この支持部４に固定可能なサイズで、振動ミラー１０を往復振動させる外力を発生しうるものであればよい。ここでは、永久磁石６として、径０．８ｍｍ×厚さ０．４ｍｍの希土類磁石を使用している。 Subsequently, the size of the support portion 4 of the vibrator 1 is determined based on the determined size of the mirror 5. When the size of the support portion 4 is large, the moment of inertia J increases and the resonance frequency f ₀ decreases (see Equation 2). For this reason, it is preferable to determine the size of the support part 4 to the minimum size that can fix the mirror 5. Here, the size of the support part 4 is set to width 2.0 mm × length (torsional rotation axis direction) 1.2 mm. The permanent magnet 6 may be of any size that can be fixed to the support portion 4 and that can generate an external force that reciprocally vibrates the vibrating mirror 10. Here, a rare earth magnet having a diameter of 0.8 mm and a thickness of 0.4 mm is used as the permanent magnet 6.

続いて、振動子１の厚みを仮設定し、ミラー５および永久磁石６を固定した状態、すなわち、ミラー５、永久磁石６、ミラー５を支持部４に固定するための接着部材および永久磁石６を支持部４に固定するための接着部材を含めた状態で、慣性モーメントＪを算出する。そして、当該慣性モーメントＪおよび式２より、所望の共振周波数ｆ₀が得られるばね定数Ｋを算出する。そして、算出したばね定数Ｋと式３〜式６を用いて、式３および式４のせん断応力τ_A、τ_Bが許容応力２５０ＭＰａ以下になる条件下で、梁幅ｂおよび梁長Ｌを決定する。なお、梁厚ｔは、上記仮設定した支持部４の厚さと同一である。また、上述のように梁幅ｂは、梁厚ｔの２倍以上に設定される。梁幅ｂの上限は特に限定されるものではないが、慣性モーメントＪへの影響を考慮すると、梁厚ｔの１０倍以下が目安となる。例えば、振動子１の厚みｔを０．１１ｍｍに仮設定した場合、慣性モーメントＪは、３．１×１０^-12ｋｇｍ²であり、ばね定数Ｋは、５．５３×１０^-4Ｎｍ／ｒａｄである。このため、梁幅ｂは０．２４３ｍｍ、梁長Ｌは８．７ｍｍに設定することができる。なお、梁長Ｌが極端に大きくなる場合には、振動子１の厚み（梁厚ｔ）を再設定して、慣性モーメントＪおよびばね定数Ｋを再計算し、梁幅ｂと梁長Ｌを再設計すればよい。 Subsequently, the thickness of the vibrator 1 is temporarily set, and the mirror 5 and the permanent magnet 6 are fixed, that is, the mirror 5, the permanent magnet 6, and the adhesive member and the permanent magnet 6 for fixing the mirror 5 to the support portion 4. The moment of inertia J is calculated in a state that includes an adhesive member for fixing to the support portion 4. Then, a spring constant K at which a desired resonance frequency f ₀ is obtained is calculated from the moment of inertia J and Equation 2. Then, using the calculated spring constant K and Equations 3 to 6, the beam width b and the beam length L are determined under the condition that the shear stresses τ _A and τ _B in Equations 3 and 4 become an allowable stress of 250 MPa or less. To do. The beam thickness t is the same as the temporarily set thickness of the support portion 4. Further, as described above, the beam width b is set to be twice or more the beam thickness t. The upper limit of the beam width b is not particularly limited, but considering the influence on the moment of inertia J, the upper limit of the beam width t is 10 times or less of the beam thickness t. For example, when the thickness t of the vibrator 1 is temporarily set to 0.11 mm, the moment of inertia J is 3.1 × 10 ⁻¹² kgm ² and the spring constant K is 5.53 × 10 ⁻⁴ Nm / rad. It is. For this reason, the beam width b can be set to 0.243 mm, and the beam length L can be set to 8.7 mm. When the beam length L becomes extremely large, the thickness of the vibrator 1 (beam thickness t) is reset, the moment of inertia J and the spring constant K are recalculated, and the beam width b and the beam length L are calculated. Redesign.

（振動ミラーの製造方法）
次に、以上の構成を有する振動ミラー１０の製造方法について説明する。図６は、振動ミラー１０を構成する振動子１の製造に使用する金型の一例を示す平面図である。なお、図６では、ダイパンチの形状と位置のみを模式的に示している。 (Manufacturing method of vibrating mirror)
Next, a method for manufacturing the vibrating mirror 10 having the above configuration will be described. FIG. 6 is a plan view showing an example of a mold used for manufacturing the vibrator 1 constituting the vibrating mirror 10. In FIG. 6, only the shape and position of the die punch are schematically shown.

図６に示すように、金型３０は、マルチステップの順送プレス加工により振動子１を成形する構造を有している。図６の例では、５ステップのプレス加工により振動子１が成形される。すなわち、領域３１では、板状の金属材料にガイド孔が形成される。領域３２では、梁３の幅方向の一方の端面が形成される。この時点では、支持部４は枠体２から分離されない。領域３３では、梁３の幅方向の他方の端面が形成される。領域３２と同様に、この時点では、支持部４は枠体２から分離されない。領域３４では、支持部４の幅方向の一方が枠体２から分離されて端面が形成される。そして、領域３５では、支持部４の幅方向の他方が枠体２から分離されて端面が形成される。 As shown in FIG. 6, the mold 30 has a structure in which the vibrator 1 is formed by multi-step progressive pressing. In the example of FIG. 6, the vibrator 1 is formed by a five-step press process. That is, in the region 31, guide holes are formed in the plate-like metal material. In the region 32, one end face in the width direction of the beam 3 is formed. At this point, the support 4 is not separated from the frame 2. In the region 33, the other end face in the width direction of the beam 3 is formed. Similar to the region 32, the support portion 4 is not separated from the frame body 2 at this point. In the region 34, one end in the width direction of the support portion 4 is separated from the frame body 2 to form an end surface. And in the area | region 35, the other of the width direction of the support part 4 is isolate | separated from the frame 2, and an end surface is formed.

振動子１の製造工程では、以上の金型３０に対して、コイルフィーダー等を使用して帯状の金属材料が送り込まれる。図７は、図６に示す金型３０による振動子１の製造過程を示す平面図である。図７に示す矢印は金属材料４０の送り方向を示している。図７において、金属材料４０の領域４１、４２、４３、４４、４５が金型３０の領域３１、３２、３３、３４、３５によりそれぞれ成形された部分である。図７に示すように、金型３０の各領域３１〜３５を通過し、５回のプレス加工が完了すると、振動子１の成形が完了する。５回のプレス加工が完了した金属材料４０は、順次、振動子１として切断分離される。以上のようなプレス加工を使用することにより、枠体２、梁３、支持部４が一体に形成された振動子１を容易に製造することができる。 In the manufacturing process of the vibrator 1, a band-shaped metal material is fed into the mold 30 using a coil feeder or the like. FIG. 7 is a plan view showing a manufacturing process of the vibrator 1 by the mold 30 shown in FIG. The arrows shown in FIG. 7 indicate the feeding direction of the metal material 40. In FIG. 7, regions 41, 42, 43, 44, 45 of the metal material 40 are portions formed by the regions 31, 32, 33, 34, 35 of the mold 30, respectively. As shown in FIG. 7, after passing through the respective regions 31 to 35 of the mold 30 and completing the press processing five times, the forming of the vibrator 1 is completed. The metal material 40 that has been pressed five times is sequentially cut and separated as the vibrator 1. By using the press working as described above, the vibrator 1 in which the frame body 2, the beam 3, and the support portion 4 are integrally formed can be easily manufactured.

以上のようにして形成された振動子１の支持部４には、永久磁石６およびミラー５が順に装着される。永久磁石６の装着には、支持部４の永久磁石搭載面を上方に向けて振動子１を固定支持する機能と、永久磁石６をピックアップして永久磁石搭載面上に搬送する機能とを有する実装装置を使用する。当該実装装置としては、例えば、プリント基板等に電子部品を実装する公知のマウンタ等を流用することができる。 The permanent magnet 6 and the mirror 5 are sequentially attached to the support portion 4 of the vibrator 1 formed as described above. The mounting of the permanent magnet 6 has a function of fixing and supporting the vibrator 1 with the permanent magnet mounting surface of the support portion 4 facing upward, and a function of picking up the permanent magnet 6 and transporting it onto the permanent magnet mounting surface. Use mounting equipment. As the mounting device, for example, a known mounter for mounting electronic components on a printed circuit board or the like can be used.

上記実装装置に振動子１が永久磁石搭載面を上方に向けて固定支持されると、実装装置の搬送手段が備える真空コレット等の吸着手段により、当該振動子１に搭載される永久磁石６がピックアップされる。永久磁石６を吸着した搬送手段は、振動子１の永久磁石搭載面の上方に移動する。この移動の過程で、永久磁石６の永久磁石搭載面との接触面にエポキシ樹脂等の接着部材が塗布される。そして、搬送手段は、永久磁石６の接着部材が塗布された面を永久磁石搭載面に接触させ、永久磁石６を永久磁石搭載面上に配置する。なお、永久磁石搭載面上における永久磁石６の配置位置は、公知の画像認識等により、振動ミラー１０の対称性を維持した状態に厳密に位置合わせされる。永久磁石６が装着された振動子１は、実装装置から搬出される。 When the vibrator 1 is fixed and supported on the mounting apparatus with the permanent magnet mounting surface facing upward, the permanent magnet 6 mounted on the vibrator 1 is attracted by suction means such as a vacuum collet provided in the transport means of the mounting apparatus. Picked up. The conveying means that attracts the permanent magnet 6 moves above the permanent magnet mounting surface of the vibrator 1. In the course of this movement, an adhesive member such as an epoxy resin is applied to the contact surface of the permanent magnet 6 with the permanent magnet mounting surface. And a conveyance means makes the surface where the adhesive member of the permanent magnet 6 was applied contact a permanent magnet mounting surface, and arrange | positions the permanent magnet 6 on a permanent magnet mounting surface. The arrangement position of the permanent magnet 6 on the permanent magnet mounting surface is strictly aligned to a state in which the symmetry of the vibrating mirror 10 is maintained by known image recognition or the like. The vibrator 1 on which the permanent magnet 6 is mounted is unloaded from the mounting apparatus.

永久磁石６が固定されると、当該振動子１のミラー搭載面にミラー５が装着される。ミラー５の装着には、永久磁石６が固定された支持部４のミラー搭載面を上方に向けて振動子１を固定支持する機能と、ミラー５をピックアップしてミラー搭載面上に搬送する機能とを有する実装装置を使用する。当該実装装置としては、例えば、プリント基板等に電子部品を実装する公知のマウンタ等を流用することができる。 When the permanent magnet 6 is fixed, the mirror 5 is mounted on the mirror mounting surface of the vibrator 1. For mounting the mirror 5, a function of fixing and supporting the vibrator 1 with the mirror mounting surface of the support portion 4 to which the permanent magnet 6 is fixed facing upward, and a function of picking up the mirror 5 and transporting it onto the mirror mounting surface A mounting apparatus having the following is used. As the mounting device, for example, a known mounter for mounting electronic components on a printed circuit board or the like can be used.

上記実装装置に永久磁石６が固定された振動子１がミラー搭載面を上方に向けて固定支持されると、実装装置の搬送手段が備える真空コレット等の吸着手段により、当該振動子１に搭載されるミラー５がピックアップされる。このとき、吸着手段はミラー５を反射面側から吸着する。また、吸着手段は、ミラー５の反射面の光学特性を劣化させないように、ミラー５外縁を支持する。ミラー５を吸着した搬送手段は、振動子１のミラー搭載面の上方に移動する。この移動の過程で、ミラー５のミラー搭載面との接触面にエポキシ樹脂やＵＶ（Ultra Violet）硬化樹脂等の接着部材が塗布される。そして、搬送手段は、ミラー５の接着部材が塗布された面をミラー搭載面に接触させ、ミラー５をミラー搭載面上に配置する。なお、ミラー搭載面上におけるミラー５の配置位置は、公知の画像認識等により、振動ミラー１０の対称性を維持した状態に厳密に位置合わせされる。ミラー５が装着された振動子１は、実装装置から搬出される。なお、接着部材がＵＶ硬化樹脂である場合には、ミラー搭載面上に配置されたミラー５に、反射面側からＵＶ光が照射され、ＵＶ硬化樹脂の硬化が行われる。なお、この場合、ミラー５の反射面は当該ＵＶ光の波長を透過する光学特性を有することになる。 When the vibrator 1 with the permanent magnet 6 fixed to the mounting apparatus is fixed and supported with the mirror mounting surface facing upward, the vibrator 1 is mounted on the vibrator 1 by an adsorption means such as a vacuum collet provided in the transport means of the mounting apparatus. The mirror 5 is picked up. At this time, the suction means sucks the mirror 5 from the reflecting surface side. The suction means supports the outer edge of the mirror 5 so as not to deteriorate the optical characteristics of the reflecting surface of the mirror 5. The conveying means that sucks the mirror 5 moves above the mirror mounting surface of the vibrator 1. In the course of this movement, an adhesive member such as epoxy resin or UV (Ultra Violet) curable resin is applied to the contact surface of the mirror 5 with the mirror mounting surface. And a conveyance means makes the surface where the adhesive member of the mirror 5 was applied contact a mirror mounting surface, and arrange | positions the mirror 5 on a mirror mounting surface. The arrangement position of the mirror 5 on the mirror mounting surface is strictly aligned to a state in which the symmetry of the vibrating mirror 10 is maintained by known image recognition or the like. The vibrator 1 on which the mirror 5 is mounted is unloaded from the mounting apparatus. In the case where the adhesive member is a UV curable resin, the mirror 5 disposed on the mirror mounting surface is irradiated with UV light from the reflective surface side, and the UV curable resin is cured. In this case, the reflecting surface of the mirror 5 has an optical characteristic that transmits the wavelength of the UV light.

以上のようにして振動ミラー１０を構成することにより、従来のように、半導体製造装置等の極めて高価な製造設備を使用することなく、低コストで振動ミラーを製造することができる。 By configuring the oscillating mirror 10 as described above, it is possible to manufacture the oscillating mirror at low cost without using extremely expensive manufacturing equipment such as a semiconductor manufacturing apparatus as in the prior art.

なお、本実施形態では、支持部４を成形するための複数回のプレス工程を同一方向から実施している。そして、支持部４のプレス加工方向上流側の面をミラー搭載面とし、プレス加工方向下流側の面を永久磁石搭載面にしている。図８は、図２のＸ−Ｘ線における断面構造を示す断面図である。図８に示すように、プレス加工により金属材料を成形する場合、プレス加工方向の下流側にバリが発生することがある。上述のように、支持部４のミラー搭載面のサイズは、ミラー５のサイズよりも小さくなっている。したがって、ミラー５をミラー搭載面に固定した場合、ミラー５の一部がミラー搭載面の外方へ突出する。しかしながら、ミラー５をプレス加工方向上流側の面に固定する構成とすることで、バリの有無に関わらずミラー５をミラー搭載面に密着して固定することができる。また、永久磁石６のサイズは、支持部４の永久磁石搭載面のサイズより小さいため、バリが形成された状況下であっても、永久磁石６と支持部４とを密着して固定することができる。したがって、本構成によれば、バリの有無に関わらず、ミラー５と永久磁石６とを常に同一の状態で支持部４に固定することができる。このため、プレス加工の過程でバリが形成された場合であっても、バリを除去する必要がなくバリ除去工程の追加による製造コストの増大を防止できる。 In the present embodiment, a plurality of pressing steps for forming the support portion 4 are performed from the same direction. The surface on the upstream side in the pressing direction of the support portion 4 is a mirror mounting surface, and the downstream surface in the pressing direction is a permanent magnet mounting surface. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along line XX of FIG. As shown in FIG. 8, when a metal material is formed by press working, burrs may occur on the downstream side in the press working direction. As described above, the size of the mirror mounting surface of the support portion 4 is smaller than the size of the mirror 5. Therefore, when the mirror 5 is fixed to the mirror mounting surface, a part of the mirror 5 protrudes outward from the mirror mounting surface. However, by adopting a configuration in which the mirror 5 is fixed to the upstream surface in the press working direction, the mirror 5 can be fixed in close contact with the mirror mounting surface regardless of the presence or absence of burrs. In addition, since the size of the permanent magnet 6 is smaller than the size of the permanent magnet mounting surface of the support portion 4, the permanent magnet 6 and the support portion 4 should be in close contact and fixed even under the condition where burrs are formed. Can do. Therefore, according to this configuration, the mirror 5 and the permanent magnet 6 can always be fixed to the support portion 4 in the same state regardless of the presence or absence of burrs. For this reason, even if burrs are formed in the process of press working, it is not necessary to remove burrs, and an increase in manufacturing cost due to the addition of a burr removing process can be prevented.

（共振周波数の調整方法１）
ところで、以上で説明した手法により設計、製造された振動ミラー１０は、プレス加工の加工精度、ミラー５や永久磁石６の固定に使用する接着部材の付着量の差異等に起因する個々の振動ミラー１０の個体差が、半導体製造技術を使用した形成された振動ミラーに比べると大きくなってしまう。このような個体差は、各振動ミラー１０の共振周波数ｆ₀の差異として顕在化する。上述のように、レーザスキャニングユニットでは、共振周波数ｆ₀は感光体上の記録密度および印字速度を決定するパラメータである。このため、共振周波数ｆ₀は一定の範囲内に属している必要がある。 (Resonance frequency adjustment method 1)
By the way, the vibrating mirror 10 designed and manufactured by the method described above is an individual vibrating mirror caused by the processing accuracy of press working, the difference in the adhesion amount of adhesive members used for fixing the mirror 5 and the permanent magnet 6, and the like. The individual difference of 10 becomes larger compared to the oscillating mirror formed using the semiconductor manufacturing technology. Such an individual difference is manifested as a difference in the resonance frequency f ₀ of each vibrating mirror 10. As described above, in the laser scanning unit, the resonance frequency f ₀ is a parameter that determines the recording density and the printing speed on the photosensitive member. For this reason, the resonance frequency f ₀ needs to belong to a certain range.

図９は、駆動周波数ｆと共振周波数ｆ₀との差異がレーザスキャニングユニットに与える影響を示す図である。図９（ａ）は、電磁石に印加する交流電力が一定である場合の、周波数比（ｆ／ｆ₀）と振幅（振り角）との関係を示している。また、図９（ｂ）は、振幅を一定にする場合の、周波数比と交流電力の大きさとの関係を示している。図９（ａ）において、横軸は周波数比に対応し、縦軸は振幅比に対応する。ここで、振幅比は、駆動周波数ｆと共振周波数ｆ₀とが一致する場合の振幅を基準として規格化している。また、図９（ｂ）において、横軸は周波数比に対応し、縦軸は消費電力に対応する。 FIG. 9 is a diagram showing the influence of the difference between the drive frequency f and the resonance frequency f ₀ on the laser scanning unit. FIG. 9A shows the relationship between the frequency ratio (f / f ₀ ) and the amplitude (swing angle) when the AC power applied to the electromagnet is constant. FIG. 9B shows the relationship between the frequency ratio and the magnitude of AC power when the amplitude is constant. In FIG. 9A, the horizontal axis corresponds to the frequency ratio, and the vertical axis corresponds to the amplitude ratio. Here, the amplitude ratio is normalized with reference to the amplitude when the drive frequency f and the resonance frequency f ₀ coincide. In FIG. 9B, the horizontal axis corresponds to the frequency ratio, and the vertical axis corresponds to the power consumption.

図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、振動ミラー１０の共振周波数ｆ₀と駆動周波数ｆとが一致している場合、非常に小さな消費電力で大きな振幅が得られている。そして、図９（ａ）から理解できるように、駆動周波数ｆと共振周波数ｆ₀との間に不一致が発生すると、同一の印加電力により得られる振幅が急激に小さくなる。このため、駆動周波数ｆと共振周波数ｆ₀とが一致している場合と同一の振幅を得るために印加が必要な電力は急激に増大する（図９（ｂ））。レーザスキャニングユニットとして使用する場合、振り角が所望の範囲内でなければ正常な画像形成を行うことができない。また、振動ミラー１０を駆動する駆動手段１１が電磁石に供給する電力を大幅に調整可能な構成を採用することはレーザスキャニングユニットの製造コストが増大するとともに、全体の消費電力も大きくなるため好ましくない。このため、製造される振動ミラー１０のそれぞれの共振周波数ｆ₀は、目標とする周波数の±０．５％の範囲内であることが望ましい。しかしながら、図３に示したように、金属材料をプレス加工により成形した振動子１を使用した振動ミラー１０では、共振周波数ｆ₀の固体差は、目標とする周波数の±０．５％以上の範囲で変動する可能性がある。このため、上記振動ミラー１０は、共振周波数ｆ₀を調整できる必要がある。 As shown in FIGS. 9A and 9B, when the resonance frequency f ₀ of the oscillating mirror 10 and the drive frequency f match, a large amplitude is obtained with very small power consumption. As can be understood from FIG. 9A, when a mismatch occurs between the drive frequency f and the resonance frequency f ₀ , the amplitude obtained by the same applied power decreases rapidly. For this reason, the electric power that needs to be applied in order to obtain the same amplitude as when the drive frequency f and the resonance frequency f ₀ coincide with each other increases rapidly (FIG. 9B). When used as a laser scanning unit, normal image formation cannot be performed unless the swing angle is within a desired range. In addition, it is not preferable to employ a configuration in which the power supplied to the electromagnet by the driving unit 11 that drives the oscillating mirror 10 can be significantly adjusted because the manufacturing cost of the laser scanning unit increases and the overall power consumption increases. . For this reason, it is desirable that each resonance frequency f ₀ of the oscillating mirror 10 to be manufactured is within a range of ± 0.5% of the target frequency. However, as shown in FIG. 3, in the vibrating mirror 10 using the vibrator 1 formed by pressing a metal material, the solid difference of the resonance frequency f ₀ is ± 0.5% or more of the target frequency. May vary in range. For this reason, the oscillating mirror 10 needs to be able to adjust the resonance frequency f ₀ .

図１０は、振動ミラー１０の共振周波数ｆ₀の調整方法を示す図である。ここでは、梁３の支持端部を一部除去する形状加工を施すことにより梁３のばね定数を変更し、共振周波数ｆ₀を調整する手法について説明する。なお、梁３の支持端部とは、梁３と枠体２との接続部および梁３と支持部４との接続部の双方を指す。また、図１０では、梁３の支持端部のみを拡大して示している。 FIG. 10 is a diagram illustrating a method for adjusting the resonance frequency f ₀ of the vibrating mirror 10. Here, a method of adjusting the resonance frequency f ₀ by changing the spring constant of the beam 3 by performing shape processing for removing a part of the support end of the beam 3 will be described. The support end portion of the beam 3 refers to both a connection portion between the beam 3 and the frame body 2 and a connection portion between the beam 3 and the support portion 4. In FIG. 10, only the support end portion of the beam 3 is shown enlarged.

例えば、図１０（ａ）に示すように、梁３の厚さ方向に沿う面と枠体２の厚さ方向に沿う面との接続部に曲率半径ｒのＲ面取りを有する状態で梁３と枠体２とを接続すると、共振周波数ｆ₀は曲率半径Ｒに応じて以下の表１に示すように変化する。表１においてｒ＝０は、梁３の厚さ方向に沿う面と枠体２の厚さ方向に沿う面とが垂直に接続している状態である（図１０（ｂ））。 For example, as shown in FIG. 10 (a), the beam 3 and the surface of the beam 3 having a radius of curvature r at the connecting portion between the surface along the thickness direction of the beam 3 and the surface along the thickness direction of the frame 2 When the frame 2 is connected, the resonance frequency f ₀ changes as shown in Table 1 below according to the radius of curvature R. In Table 1, r = 0 is a state in which the surface along the thickness direction of the beam 3 and the surface along the thickness direction of the frame body 2 are vertically connected (FIG. 10B).

したがって、梁３の支持端部の形状加工により、Ｒ面取りの曲率半径ｒを変更することで、１．５％程度のレンジで共振周波数ｆ₀を調整することができることになる。なお、このような形状加工は、例えば、レーザ光を照射することにより実現することができる。この場合、レーザ光のビーム径を変更することにより支持端部の曲率半径ｒを変更してもよく、また、レーザ光照射の走査経路を変更することにより、支持端部の曲率半径ｒを変更してもよい。また、形状加工は、レーザ照射に限らず、放電加工等によって行ってもよい。また、形状加工は、所定の曲率半径のＲ面取りを有する支持端部の曲率半径を小さくする加工およびＲ面取りを有しない支持端部にＲ面取りを形成する加工のいずれであってもよい。 Therefore, the resonance frequency f ₀ can be adjusted in a range of about 1.5% by changing the radius of curvature r of the R chamfering by processing the shape of the support end of the beam 3. Such shape processing can be realized, for example, by irradiating laser light. In this case, the radius of curvature r of the support end may be changed by changing the beam diameter of the laser beam, and the radius of curvature r of the support end is changed by changing the scanning path of the laser beam irradiation. May be. Further, the shape processing is not limited to laser irradiation, and may be performed by electric discharge machining or the like. Further, the shape processing may be either processing for reducing the curvature radius of the support end portion having an R chamfering having a predetermined radius of curvature or processing for forming an R chamfering on the support end portion having no R chamfering.

また、例えば、図１０（ｃ）に示すように、梁３の厚さ方向に沿う面と枠体２の厚さ方向に沿う面との接続部に長さ０．１５のＣ面取りを有する状態で梁３と枠体２とを接続すると、共振周波数ｆ₀は２０５８．５Ｈｚになる。このＣ面取り部の一方を曲率半径０．１５のＲ面取りに変更すると、共振周波数ｆ₀は２０５５．５Ｈｚになる。また、両方のＣ面取り部を曲率半径０．１５のＲ面取りに変更すると（図１０（ｄ）参照）、共振周波数ｆ₀は２０５２．６Ｈｚになる。このような形状加工を行うことによっても、共振周波数ｆ₀を調整することができる。当該形状加工は、所定のＣ面取りを有する支持端部にＲ面取りを形成する加工および所定の曲率半径のＲ面取りを有する支持端部にＣ面取りを形成する加工のいずれであってもよい。 Further, for example, as shown in FIG. 10 (c), the connecting portion between the surface along the thickness direction of the beam 3 and the surface along the thickness direction of the frame 2 has a chamfering length of 0.15. When the beam 3 and the frame 2 are connected to each other, the resonance frequency f ₀ becomes 2058.5 Hz. If one of the C chamfers is changed to an R chamfer with a radius of curvature of 0.15, the resonance frequency f ₀ becomes 2055.5 Hz. Further, when both C chamfered portions are changed to R chamfers having a curvature radius of 0.15 (see FIG. 10D), the resonance frequency f ₀ becomes 2052.6 Hz. The resonance frequency f ₀ can also be adjusted by performing such shape processing. The shape processing may be any of processing for forming an R chamfer at a support end portion having a predetermined C chamfer and processing for forming a C chamfer at a support end portion having an R chamfer having a predetermined radius of curvature.

また、上記では、梁３と枠体２との接続部のみに形状加工を施す事例を説明したが、当該形状加工は、梁３と支持部４との接続部に対して実施してもよく、全支持端部に対して形状加工を施してもよい。全支持端部に対して形状加工を施す場合、共振周波数ｆ₀の調整可能レンジはさらに広くなる。なお、梁３と枠体２との接続部では、振動ミラー１０が往復振動している状態であっても、ほとんど変位が発生しない。このため、当該箇所に対する形状加工は、振動ミラー１０を往復振動させた状態で実施することもできる。 In the above description, the example in which the shape processing is performed only on the connection portion between the beam 3 and the frame 2 has been described. However, the shape processing may be performed on the connection portion between the beam 3 and the support portion 4. The shape processing may be applied to all the support end portions. When the shape processing is performed on all the support end portions, the adjustable range of the resonance frequency f ₀ is further widened. In addition, in the connection part of the beam 3 and the frame 2, even if the vibration mirror 10 is in the state of reciprocating vibration, almost no displacement occurs. For this reason, the shape processing for the part can also be performed in a state where the vibrating mirror 10 is reciprocally vibrated.

以上のように、梁３の支持端部を形状加工することで、共振周波数ｆ₀を調整することができるが、調整可能レンジが十分に大きいとはいえない。調整可能レンジをさらに大きくするため、振動ミラーは一部または全部が除去される共振周波数調整片を備えていてもよい。図１１は、共振周波数調整片を備えた共振ミラーの支持部構造の一例を示す平面図である。図１１に示すように、支持部４は、同一平面内の外方に延出された共振周波数調整片２１を備える。図１１の例では、ミラー５の外縁よりも外方に突出する状態でねじり回転軸方向に延出された共振周波数調整片２１が、支持部本体４ａの四隅のそれぞれに設けられている。なお、共振周波数調整片２１は、プレス加工により振動子１として一体に形成される。 As described above, the resonance frequency f ₀ can be adjusted by processing the shape of the support end portion of the beam 3, but it cannot be said that the adjustable range is sufficiently large. In order to further increase the adjustable range, the oscillating mirror may include a resonance frequency adjusting piece from which part or all of the oscillating mirror is removed. FIG. 11 is a plan view showing an example of a support structure of a resonant mirror provided with a resonant frequency adjusting piece. As shown in FIG. 11, the support portion 4 includes a resonance frequency adjusting piece 21 that extends outward in the same plane. In the example of FIG. 11, resonance frequency adjusting pieces 21 extending in the direction of the torsional rotation axis in a state of protruding outward from the outer edge of the mirror 5 are provided at each of the four corners of the support body 4a. The resonance frequency adjusting piece 21 is integrally formed as the vibrator 1 by press working.

この例では、レーザ照射等により各共振周波数調整片２１の一部または全部を除去することにより振動ミラーの慣性モーメントＪを減少させることができる。なお、振動ミラーの対称性を維持するため、各共振周波数調整片２１はそれぞれ同一長さだけ除去することが好ましい。この場合、慣性モーメントＪの減少量は、各共振周波数調整片２１の除去長さに応じて調整することができる。 In this example, the moment of inertia J of the oscillating mirror can be reduced by removing a part or all of each resonance frequency adjusting piece 21 by laser irradiation or the like. In order to maintain the symmetry of the oscillating mirror, it is preferable to remove each resonance frequency adjusting piece 21 by the same length. In this case, the reduction amount of the moment of inertia J can be adjusted according to the removal length of each resonance frequency adjusting piece 21.

当該調整方法により調整できる共振周波数のレンジは、調整前の慣性モーメントＪおよび慣性モーメントＪの減少量に依存するため一概にはいえないが、３％以上のレンジで共振周波数を調整することができる。図１２は、共振周波数調整片２１の除去長と共振周波数ｆ₀の変動量との関係の一例を示す図である。ここでは、支持部本体４ａが幅２ｍｍ、長さ１．２ｍｍ、厚さ０．１１ｍｍであり、各共振周波数調整片２１が、突出長さ１ｍｍ、幅０．４ｍｍである。図１２に示すように、除去長が増大するにつれて共振周波数ｆ₀は単調に増加する。本例の場合、除去量を１ｍｍ（全除去）にすると共振周波数ｆ₀を８％程度変動させることができる。 The range of the resonance frequency that can be adjusted by the adjustment method depends on the inertia moment J before the adjustment and the amount of decrease of the inertia moment J. Therefore, the resonance frequency range can be adjusted in a range of 3% or more. . FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the removal length of the resonance frequency adjusting piece 21 and the variation amount of the resonance frequency f ₀ . Here, the support body 4a has a width of 2 mm, a length of 1.2 mm, and a thickness of 0.11 mm, and each resonance frequency adjusting piece 21 has a protruding length of 1 mm and a width of 0.4 mm. As shown in FIG. 12, the resonance frequency f ₀ monotonously increases as the removal length increases. In this example, when the removal amount is 1 mm (total removal), the resonance frequency f ₀ can be changed by about 8%.

また、当該共振周波数調整片の除去による共振周波数調整と上述の支持端部の形状加工による共振周波数調整とを併用することも可能である。この場合、共振周波数調整片の除去により共振周波数を粗調整し、支持端部の形状加工により共振周波数を微調整することができる。なお、共振周波数調整片２１はレーザ照射や放電加工により除去可能であればよく、その形状および数は限定されない。また、共振周波数調整片が支持部本体４ａから突出していることも必須ではなく、支持部本体４ａの一部が共振周波数調整片として機能する構成であってもよい。例えば、矩形形状の支持部４の四隅をミラー５の外縁よりも外側に突出するサイズとすれば、支持部４の四隅を共振周波数調整片として機能させることができる。 It is also possible to use both the resonance frequency adjustment by removing the resonance frequency adjustment piece and the resonance frequency adjustment by the shape processing of the support end described above. In this case, the resonance frequency can be coarsely adjusted by removing the resonance frequency adjusting piece, and the resonance frequency can be finely adjusted by processing the shape of the support end. The resonance frequency adjusting piece 21 may be removed by laser irradiation or electric discharge machining, and the shape and number thereof are not limited. Further, it is not essential that the resonance frequency adjustment piece protrudes from the support body 4a, and a configuration in which a part of the support body 4a functions as a resonance frequency adjustment piece may be employed. For example, if the four corners of the rectangular support portion 4 are sized to protrude outward from the outer edge of the mirror 5, the four corners of the support portion 4 can function as resonance frequency adjusting pieces.

（共振周波数の調整方法２）
以上では、振動子１の一部を除去することにより共振周波数ｆ₀を調整する構成を説明したが、振動子１の一部を除去することなく共振周波数ｆ₀を調整することも可能である。図１３は、振動子１の一部を除去することなく共振周波数ｆ₀を調整する共振周波数調整片を備える振動ミラーの支持部構造の一例を示す図である。図１３（ａ）に示すように、支持部４は、同一平面内の外方に延出された共振周波数調整片２２を備える。図１３（ａ）の例では、ミラー５の外縁よりも外方に突出する状態でねじり回転軸方向と垂直な方向に延出された共振周波数調整片２２が、支持部本体４ａの四隅のそれぞれに設けられている。本例では、支持部本体４ａは幅２ｍｍ、長さ２．４ｍｍであり、各共振周波数調整片２２は突出長さ１ｍｍ、幅０．５ｍｍである。なお、共振周波数調整片２２は、プレス加工により振動子１として一体に形成されるため、共振周波数調整片２２の厚さは支持部４ａの厚さと同一である。 (Resonance frequency adjustment method 2)
In the above, the configuration in which the resonance frequency f ₀ is adjusted by removing a part of the vibrator 1 has been described. However, the resonance frequency f ₀ can also be adjusted without removing a part of the vibrator 1. . FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a support structure of a vibrating mirror including a resonance frequency adjusting piece that adjusts the resonance frequency f ₀ without removing a part of the vibrator 1. As illustrated in FIG. 13A, the support portion 4 includes a resonance frequency adjusting piece 22 that extends outward in the same plane. In the example of FIG. 13A, the resonance frequency adjusting pieces 22 extending outward from the outer edge of the mirror 5 and extending in the direction perpendicular to the torsional rotation axis direction are respectively provided at the four corners of the support body 4a. Is provided. In this example, the support body 4a has a width of 2 mm and a length of 2.4 mm, and each resonance frequency adjusting piece 22 has a protruding length of 1 mm and a width of 0.5 mm. Since the resonance frequency adjusting piece 22 is integrally formed as the vibrator 1 by pressing, the thickness of the resonance frequency adjusting piece 22 is the same as the thickness of the support portion 4a.

共振周波数調整片２２が溶断するエネルギー照射量より小さいエネルギー照射量でレーザ光を照射した場合、共振周波数調整片２２は、レーザ光照射位置を基点としてレーザ光照射側へ向けて屈曲する。これは、レーザにより照射された箇所の材料が一旦加熱された後冷却することで熱収縮するからである。例えば、図１３（ａ）に示すように、支持部４の永久磁石搭載面に対向する方向から、共振周波数調整片２２の根元の幅方向中央部（矢指部Ａ）にレーザ光を照射すると、図１３（ｂ）に示すように、レーザ光照射位置を基点として共振周波数調整片２２の先端が永久磁石搭載面側へ向かって屈曲する。すなわち、共振周波数調整片２２の先端が梁３を含む面外に配置される。図１４は、共振周波数調整片２２の先端を梁３を含む面外に屈曲させた場合の、各共振周波数調整片２２の曲げ角度αと慣性モーメントＪとの関係を示す図である。ここで、曲げ角度αは、梁３を含む面と各共振周波数調整片２２とがなす角であり、α＝０度がレーザ光を照射していない状態である。レーザ光のビーム径および照射エネルギーを固定した場合、曲げ角度αは照射時間により調整することができる。また、図１５は、曲げ角度αと共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示す図である。図１４および図１５では、横軸が曲げ角度αに対応する。また、図１４では、縦軸が慣性モーメントＪに対応し、図１５では縦軸が共振周波数ｆ₀に対応する。 When the laser beam is irradiated with an energy irradiation amount smaller than the energy irradiation amount that the resonance frequency adjusting piece 22 melts, the resonance frequency adjusting piece 22 bends toward the laser light irradiation side with the laser light irradiation position as a base point. This is because the material at the location irradiated by the laser is heated once and then cooled to cool down. For example, as shown in FIG. 13 (a), when the laser beam is irradiated to the central portion in the width direction (arrowhead portion A) of the root of the resonance frequency adjusting piece 22 from the direction facing the permanent magnet mounting surface of the support portion 4, As shown in FIG. 13B, the tip of the resonance frequency adjusting piece 22 is bent toward the permanent magnet mounting surface side with the laser light irradiation position as a base point. That is, the tip of the resonance frequency adjusting piece 22 is disposed out of the plane including the beam 3. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the bending angle α of each resonance frequency adjusting piece 22 and the moment of inertia J when the tip of the resonance frequency adjusting piece 22 is bent out of the plane including the beam 3. Here, the bending angle α is an angle formed by the surface including the beam 3 and each resonance frequency adjusting piece 22, and α = 0 degrees is a state where the laser beam is not irradiated. When the laser beam diameter and irradiation energy are fixed, the bending angle α can be adjusted by the irradiation time. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the bending angle α and the amount of fluctuation of the resonance frequency f ₀ . 14 and 15, the horizontal axis corresponds to the bending angle α. In FIG. 14, the vertical axis corresponds to the moment of inertia J, and in FIG. 15, the vertical axis corresponds to the resonance frequency f ₀ .

図１４および図１５から理解できるように、曲げ角度αが増大するにつれて慣性モーメントＪは単調に減少する。また、慣性モーメントＪの減少に伴って、共振周波数ｆ₀は単調に増加する。本例の場合、曲げ角度を３０度にすると共振周波数ｆ₀を０．５％程度変動させることができる。 As can be understood from FIGS. 14 and 15, the moment of inertia J monotonously decreases as the bending angle α increases. Further, as the moment of inertia J decreases, the resonance frequency f ₀ increases monotonously. In this example, when the bending angle is set to 30 degrees, the resonance frequency f ₀ can be changed by about 0.5%.

また、図１６に示すように、支持部４の永久磁石搭載面と対向する方向から、共振周波数調整片２２の根元の幅方向の一端（矢指部Ｂ）にレーザ光を照射すると、レーザ光照射位置を基点として共振周波数調整片２２の先端がレーザ光照射側へ向かって屈曲する。この場合、共振周波数調整片２２の先端は同一面内（梁３を含む面内）に配置される。図１７は、各共振周波数調整片２２を同一平面内で屈曲させた場合の、各共振周波数調整片２２の曲げ角度βと慣性モーメントＪとの関係を示す図である。ここでは、振動子１の対称性を維持するため、各共振周波数調整片２２の先端を隣り合う梁３の方向に屈曲させている。曲げ角度βは、ねじり回転軸に垂直な面と共振周波数調整片２２とがなす角であり、β＝０度がレーザ光を照射していない状態である。また、図１８は、曲げ角度βと共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示す図である。図１７および図１８では、横軸が曲げ角度βに対応する。また、図１７では、縦軸が慣性モーメントＪに対応し、図１８では、縦軸が共振周波数ｆ₀に対応する。 As shown in FIG. 16, when laser light is irradiated to one end (arrowhead portion B) in the width direction at the base of the resonance frequency adjusting piece 22 from the direction facing the permanent magnet mounting surface of the support portion 4, laser light irradiation is performed. The tip of the resonance frequency adjusting piece 22 is bent toward the laser beam irradiation side with the position as a base point. In this case, the tip of the resonance frequency adjusting piece 22 is disposed in the same plane (in the plane including the beam 3). FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the bending angle β of each resonance frequency adjustment piece 22 and the moment of inertia J when each resonance frequency adjustment piece 22 is bent in the same plane. Here, in order to maintain the symmetry of the vibrator 1, the tip of each resonance frequency adjusting piece 22 is bent in the direction of the adjacent beam 3. The bending angle β is an angle formed by a plane perpendicular to the torsional rotation axis and the resonance frequency adjusting piece 22, and β = 0 degrees is a state where no laser beam is irradiated. FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the bending angle β and the variation amount of the resonance frequency f ₀ . 17 and 18, the horizontal axis corresponds to the bending angle β. In FIG. 17, the vertical axis corresponds to the moment of inertia J, and in FIG. 18, the vertical axis corresponds to the resonance frequency f ₀ .

図１７および図１８から理解できるように、曲げ角度βが増大するにつれて慣性モーメントＪは単調に減少する。また、慣性モーメントＪの減少に伴って、共振周波数ｆ₀は単調に増加する。本例の場合、曲げ角度βを３０度とすると共振周波数を０．８％程度変動させることができる。 As can be understood from FIGS. 17 and 18, the moment of inertia J monotonously decreases as the bending angle β increases. Further, as the moment of inertia J decreases, the resonance frequency f ₀ increases monotonously. In this example, when the bending angle β is 30 degrees, the resonance frequency can be varied by about 0.8%.

このように、振動子１の一部を除去することなく共振周波数ｆ₀を調整すれば、加工くずの発生がない。したがって、加工くずがミラー５に付着してミラー５の光学特性を劣化させることもない。 In this way, if the resonance frequency f ₀ is adjusted without removing a part of the vibrator 1, no machining waste is generated. Therefore, processing waste does not adhere to the mirror 5 and the optical characteristics of the mirror 5 are not deteriorated.

なお、以上説明した共振周波数ｆ₀の調整は、図１に示したレーザスキャニングユニット５０として組み立てる際に、筐体５１に固定されるフレームに振動ミラー１０を装着した状態で実施される。そして、共振周波数ｆ₀の調整が完了した振動ミラー１０のフレームに駆動手段１１が装着された後、当該フレームがレーザスキャニングユニット５０の筐体５１に固定される。 Note that the adjustment of the resonance frequency f ₀ described above is performed in a state where the vibrating mirror 10 is mounted on a frame fixed to the casing 51 when the laser scanning unit 50 shown in FIG. 1 is assembled. Then, after the driving means 11 is mounted on the frame of the oscillating mirror 10 for which the adjustment of the resonance frequency f ₀ has been completed, the frame is fixed to the casing 51 of the laser scanning unit 50.

以上説明したように、本発明によれば、プレス加工により成形された金属材料からなる振動子を備えた振動ミラーを、低コストに安定して製造することが可能となる。また、本発明に係る振動ミラーはハンドリングが容易であるためレーザスキャニングユニットの組立時等に破損することがない。さらに、本発明に係る振動ミラーは、共振周波数が所望の範囲内になっているため、レーザスキャニングユニットの組立時の調整作業を大幅に軽減できる。その結果、レーザスキャニングユニットを極めて低コストで製造することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably manufacture a vibrating mirror including a vibrator made of a metal material formed by press working at a low cost. Further, since the vibrating mirror according to the present invention is easy to handle, it is not damaged when the laser scanning unit is assembled. Furthermore, since the resonance frequency of the oscillating mirror according to the present invention is within a desired range, adjustment work during assembly of the laser scanning unit can be greatly reduced. As a result, the laser scanning unit can be manufactured at a very low cost.

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記実施形態では、振動ミラーに永久磁石を搭載し、当該永久磁石に駆動手段が交番磁場を付与する構成を説明したが、振動ミラーの駆動方式は、本発明の効果を奏する範囲において任意に変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the technical idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a configuration has been described in which a permanent magnet is mounted on a vibrating mirror, and a driving unit applies an alternating magnetic field to the permanent magnet. Can be changed.

本発明は、特性が均一な振動ミラーを低コストで実現できるという効果を有し、振動ミラーの製造方法として有用である。 The present invention has an effect that a vibrating mirror having uniform characteristics can be realized at low cost, and is useful as a method of manufacturing a vibrating mirror.

本発明の一実施形態におけるレーザスキャニングユニットの構造を示す概略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a structure of a laser scanning unit according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における振動ミラーの構造を示す概略斜視図The schematic perspective view which shows the structure of the vibration mirror in one Embodiment of this invention. せん断応力が一定となる条件下で、梁幅と梁厚との比と、同一の共振周波数が得られる梁長との関係を示す図Figure showing the relationship between the ratio of beam width and beam thickness and beam length at which the same resonance frequency can be obtained under the condition of constant shear stress 共振周波数およびせん断応力が一定となる条件下で、梁幅の変動量が共振周波数に与える影響を示す図Diagram showing the effect of beam width variation on resonance frequency under conditions where resonance frequency and shear stress are constant チタン合金のＳ−Ｎ曲線を示す図The figure which shows the SN curve of a titanium alloy 本発明の一実施形態における振動ミラーの製造に使用する金型を示す平面図The top view which shows the metal mold | die used for manufacture of the vibration mirror in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における振動ミラーの製造過程を示す平面図The top view which shows the manufacture process of the vibration mirror in one Embodiment of this invention 図２のＸ−Ｘ線における断面構造を示す断面図Sectional drawing which shows the cross-sectional structure in the XX line of FIG. 駆動周波数と共振周波数との差異がレーザスキャニングユニットに与える影響を示す図The figure which shows the influence which the difference of the drive frequency and the resonance frequency gives to the laser scanning unit 本発明の一実施形態における振動ミラーの共振周波数の調整方法を示す図The figure which shows the adjustment method of the resonant frequency of the vibration mirror in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における共振周波数調整片を備えた共振ミラーの支持部構造の一例を示す平面図The top view which shows an example of the support part structure of the resonant mirror provided with the resonant frequency adjustment piece in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における共振周波数調整片の除去長と共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the removal length of the resonant frequency adjustment piece in one Embodiment of this invention, and the variation | _{change_quantity} of the resonant frequency f0. 本発明の一実施形態における共振周波数調整片を備えた共振ミラーの支持部構造の一例を示す図The figure which shows an example of the support part structure of the resonant mirror provided with the resonant frequency adjustment piece in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における曲げ角度αと慣性モーメントＪとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the bending angle (alpha) and the moment of inertia J in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における曲げ角度αと共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示す図Diagram showing the relationship between the bending angle α and the variation amount of the resonance frequency f ₀ in an embodiment of the present invention 本発明の一実施形態における共振周波数調整片を備えた共振ミラーの支持部構造の一例を示す平面図The top view which shows an example of the support part structure of the resonant mirror provided with the resonant frequency adjustment piece in one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態における曲げ角度βと慣性モーメントＪとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the bending angle (beta) and the moment of inertia J in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における曲げ角度βと共振周波数ｆ₀の変動量との関係を示す図Diagram showing the relationship between the bending angle β and the variation amount of the resonance frequency f ₀ in an embodiment of the present invention

Explanation of symbols

１振動子
２枠体
３梁（ねじり回転軸）
４支持部
５ミラー
６永久磁石
１０振動ミラー
２１共振周波数調整片
２２共振周波数調整片
３０金型
４０金属材料（フープ材）
５０レーザスキャニングユニット
５１光源
５２偏向器
５３結像レンズ系（アークサインθレンズ）
Ｌ梁長
ｂ梁幅
ｔ梁厚 1 vibrator 2 frame 3 beam (torsional rotation axis)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Support part 5 Mirror 6 Permanent magnet 10 Vibrating mirror 21 Resonance frequency adjustment piece 22 Resonance frequency adjustment piece 30 Mold 40 Metal material (hoop material)
50 Laser Scanning Unit 51 Light Source 52 Deflector 53 Imaging Lens System (Arc Sine θ Lens)
L Beam length b Beam width t Beam thickness

Claims

A vibratory mirror manufacturing method comprising a vibrator made of a metal material that reciprocally vibrates using a beam as a torsional rotation axis, and a mirror supported by the vibrator,
Forming the vibrator provided with a resonance frequency adjusting piece in a support portion for supporting the mirror by pressing a plate material made of the metal material; and
Fixing the mirror to the support part;
Changing the moment of inertia by changing the protruding direction of the resonant frequency adjusting piece from the support, and adjusting the resonant frequency;
A method for manufacturing a vibrating mirror, comprising:

The method of manufacturing a vibrating mirror according to claim 1, wherein the projecting direction is changed by irradiating the resonance frequency adjusting piece with laser light.

The method of manufacturing a vibrating mirror according to claim 2, wherein the protruding direction is adjusted by adjusting a total irradiation time of the laser beam.

The method for manufacturing a vibrating mirror according to claim 2, wherein the change in the protruding direction is performed within a plane including the beam.