JP5554895B2 - 揺動構造体、及び揺動構造体を用いた揺動体装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の揺動部と複数の弾性支持部を含む揺動構造体、揺動構造体を用いた揺動体装置、揺動体装置を用いた光偏向装置、光偏向装置を用いた画像形成装置などに関する。この光偏向装置は、走査型ディスプレイやレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適に用いられる。

従来、ミラーが共振駆動される光偏向装置が種々提案されている。共振型光偏向装置は、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査光学系に比べて、光偏向装置を大幅に小型化することが可能である。また、消費電力が少ないこと、ミラー面の面倒れが理論的に存在しないこと、特に半導体プロセスによって製造されるＳｉ単結晶からなる光偏向装置は理論上金属疲労が無く耐久性にも優れていること等の特徴がある（特許文献1参照）。

一方、レーザービームプリンタ等の電子写真においては、レーザー光を感光体上で走査することで画像を形成する。その際、レーザー光の走査スピードは、感光体上で等速度であることが望ましい。そこで、電子写真に用いる光走査手段においては、光偏向装置で光束を走査した後に光学的な補正を行なうことが一般的に行なわれている。

例えば、回転多面鏡を使用した光走査光学系では、回転多面鏡の偏向反射面によって等角速度で反射・偏向された光束を感光体上で等速走査に変換する為に、ｆθレンズという結像レンズが使用されている。

これに対して、共振型偏向装置においては、原理的にミラーの変位角が正弦的に変化するので、角速度が一定でなく、この特性を補正する為に、幾つかの手法が提案されている。光学的な補正を行う提案では、正弦的に角速度が変化するミラーからの光束を感光体上において等速走査に変換する為に、ａｒｃｓｉｎレンズという結像レンズが用いられている。光学的な補正ではない1つの提案では、基本周波数とその3倍の周波数の振動モードを有する共振型偏向装置を用いることで、略三角波駆動を実現している（特許文献2参照）。また、光学的な補正ではない他の提案においては、入れ子型マイクロ揺動構造体であって、複数の弾性支持部と複数の揺動部からなる系を用い、略等角速度駆動を実現している（特許文献3参照）。
特開昭57−8520号公報 米国特許4，859，846号公報 特開2005−208578号公報

しかし、略三角波駆動や略等角速度駆動を実現する上記共振型偏向装置においては、揺動部と弾性支持部が直列的に配置されるので、小型化が容易とは言い難い。

上記課題に鑑み、本発明の揺動構造体は、支持部と、第1の揺動部と、第2の揺動部と、前記支持部と前記第1の揺動部とを連結する第1の弾性支持部と、前記第1の揺動部と前記第2の揺動部とを連結する第2の弾性支持部とを少なくとも有する。前記第1の弾性支持部は支持部に対して第1の揺動部を可動に支持し、前記第2の弾性支持部は第1の揺動部に対して第2の揺動部を可動に支持する。そして、前記第1の弾性支持部が前記支持部から前記第1の揺動部へ伸びる方向と、前記第2の弾性支持部が前記第1の揺動部から前記第2の揺動部へ伸びる方向とが、略逆方向である。また、上記課題に鑑み、本発明の他の揺動構造体は、支持部と、複数の揺動部と、複数の弾性支持部とを有し、前記支持部から順に前記弾性支持部と前記揺動部が交互に連結される。そして、前記支持部側から第n番目の揺動部（nは1以上の整数）に連結される第n番目の弾性支持部の伸びる方向と、第n番目の揺動部から第n＋1番目の揺動部に連結される第n＋1番目の弾性支持部の伸びる方向とが、逆方向である。

また、上記課題に鑑み、本発明の揺動体装置は、前記揺動構造体と、前記揺動構造体の前記第1及び第2の揺動部のうちの少なくとも一方にトルクを印加する駆動手段とを有する。

また、上記課題に鑑み、本発明の光偏向装置は、前記揺動体装置と、少なくとも前記第2の揺動部上に配置される光偏向部材とを有する。

また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、前記光偏向装置と、光源と、結像光学系と、感光体などの照射対象物を有し、前記光源からの光ビームを前記光偏向装置により走査し、前記結像光学系により前記照射対象物上に走査光を集光する。

本発明によれば、揺動構造体の複数の弾性支持部を折り返して配置しているので、複数の揺動部を備えつつ全体のサイズを小型化することが容易となる。例えば、1枚のウェハからの揺動構造体の取り個数を増大でき、揺動構造体のコストダウンを図ることが可能となる。更には、本発明の揺動構造体を利用した揺動体装置や光偏向装置が取り付けられるレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置の小型化も可能となる。

また、本発明の揺動構造体は複数の弾性支持部と複数の揺動部を有するので、複数の振動モードを持たせることができる。よって、それを用いる共振型揺動体装置において、複数の振動モードを用途に応じて柔軟に合成して駆動を行うことが可能となり、例えば、角速度の変動を抑えた中心軸回りの振動を所望の揺動部に起こさせることが可能になる。こうした共振型揺動体装置は、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適に用いることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の揺動構造体の基本構成は、支持部と複数の揺動部と複数の弾性支持部とを有する。そして、支持部から第1の揺動部へ伸びる第1の弾性支持部と、第1の揺動部から第2の揺動部へ伸びる第2の弾性支持部が、略逆方向に伸びて折りたたまれる様になっている。更に、第3の揺動部を持つ場合は、第2の揺動部から第3の揺動部へと伸びる第3の弾性支持部と、第1の揺動部から第2の揺動部へ伸びる第2の弾性支持部が、再び、略逆方向に伸びて折りたたまれる様になっている。第4以上の揺動部を設ける必要があれば、こうした折りたたみ構成を繰り返せばよい。また、更に一般的には、本発明の揺動構造体の基本構成は、支持部と、複数の揺動部と、複数の弾性支持部とを有し、支持部から順に弾性支持部と揺動部が交互に連結される。そして、支持部側から第n番目の揺動部（nは1以上の整数）に連結される第n番目の弾性支持部の伸びる方向と、第n番目の揺動部から第n＋1番目の揺動部に連結される第n＋1番目の弾性支持部の伸びる方向とが、逆方向である。ここでは、3つ以上の揺動部と3つ以上の弾性支持部を含む場合、複数の弾性支持部の折り返し構造と共に、直列的になった複数の弾性支持部の構造が含まれていてもよい。こうした構造において、動作中に、複数の揺動部と複数の弾性支持部が互いに接触しない様に、相互間に間隔を設けることは勿論である。

第nの弾性支持部と第nの揺動部（nは1以上の整数）を1つの組と考えて、全ての組が同一平面内にあってもよいし、一部の組が、例えば、第1の弾性支持部と第1の揺動部で規定される平面から垂直方向に隔たった別の平面内にあってもよい。弾性支持部と揺動部の組が全て同一平面内にある場合、上記相互間の間隔は同一平面内に形成される。垂直方向に隔たった異なる平面内の組がある場合は、上記相互間の間隔は、異なる平面間の隔たりで確保してもよいし、面内方向の隔たりで確保してもよいし、その両方の隔たりで確保してもよい。

こうした複数の弾性支持部の折り返し構造で、複数の揺動部を備えつつ揺動構造体全体のサイズを小型化することが容易となる。

以下、より具体的な実施例を図を用いて説明する。
（実施例1）
本発明による揺動構造体、揺動体装置、光偏向装置、画像形成装置の実施例1を、図1〜図5を用いて説明する。まず、図1、図2、図3を用いて、本実施例の揺動構造体と揺動体装置の構成、動作原理を説明する。

図1（ａ）は、本実施例の微小なマイクロ揺動構造体などの揺動構造体を示す平面図である。本揺動構造体106は、一対の支持部101、第1の揺動部102、第2の揺動部103、第1の弾性支持部である一対のバネで構成される第1のねじりバネ104、第2の弾性支持部である第2のねじりバネ105を有する。第1のねじりバネ104の各バネは、支持部101の各部から伸びて第1の揺動部102に達し、第1の揺動部102を支持部101に対して可動に支持する。1本の第2のねじりバネ105は、第1の揺動部102から伸びて第2の揺動部103に達し、第2の揺動部103を第1の揺動部102に対して可動に支持する。この構成において、第1のねじりバネ104は2本のバネが撓むことで、揺動構造体がねじれ駆動することを可能とする。ここでは、第1のねじりバネ104と第2のねじりバネ105のねじりの中心となる軸Xは同一となる様に構成されている。この為に、ねじりの中心軸Xを挟んで、デバイス形状が左右で対称となる様に各部を形成することが、動作の安定上好ましい。勿論、用途に応じて、デバイス形状が左右で非対称となる様に各部を形成することも可能である。

図1（ｂ）は、上記揺動構造体106を用いた本実施例の揺動体装置110を示す斜視図である。これは、図1（ａ）の揺動構造体106に棒状の永久磁石107を取り付けて、この揺動構造体106を、電磁コイル108が取り付けられた支持部材109に取り付けて構成される。永久磁石107と電磁コイル108は、第1及び第2の揺動部の少なくとも1つにトルクを印加する駆動手段を構成する。支持部材109の一対の突出部に揺動構造体106の一対の支持部101が夫々取り付けられ、支持部材109の平板部上の電磁コイル108は、揺動構造体106の第1の揺動部102上の永久磁石107の近辺に配置される。

上記構成の揺動体装置110の電磁コイル108に、駆動手段を制御する駆動制御手段から電流を流すと磁場が発生し、永久磁石107との間に斥力と引力が発生する。こうした斥力と引力が発生する様に、永久磁石107の磁極が配置され、電磁コイル108の配線態様が設定されている。この斥力と引力により揺動構造体106に軸X回りのトルクが働き、揺動部が揺動される。より具体的には、永久磁石107に対して偶力が与えられ、揺動構造体106を軸X回りにねじれ運動させる。この場合、電磁コイル108に流す電流の間隔の周波数を、揺動構造体106の固有振動モードの固有振動数と略同じ、若しくは略整数倍とすることで、揺動構造体106のねじれ角（揺動振幅）を増大することができる。

言い換えれば、本実施例の揺動構造体106は、分離した複数の固有振動モードを有する。そして、分離した複数の固有振動モードの中に、基準周波数の固有振動モードである基準振動モードと、基準周波数の略整数倍の周波数の固有振動モードである整数倍振動モードとを含む。ここで、基準振動モードの共振周波数をf₁、整数倍振動モードの共振周波数をf₂、Ｎを2以上の整数とした場合、0.98N≦f₂/f₁≦1.02Nの関係を有する。

一般に、構造体は様々の固有振動モードを有する。本実施例の揺動構造体106においては、第1のねじりバネ104と第2のねじりバネ105とが軸X回りに同じ方向にねじられるモードと、逆方向にねじられるモードとを有する。図1（ｂ）を用いて説明すれば、第1の揺動部102と第2の揺動部103とのねじり揺動が、Ａ-Ｃの組み合わせ（同方向の組み合わせ）、又はＢ-Ｃの組み合わせ（逆方向の組み合わせ）となる様に、揺動構造体106がねじり振動させられる。以下、Ａ-Ｃの組み合わせを並進モード、Ｂ-Ｃの組み合わせを逆進モードと記載する。

前記並進モードと逆進モードを組み合わせて駆動することで、ノコギリ波形の揺動部の変位角の経時変化を得ることができることは、例えば上記特許文献1に開示されるところである。並進モードがsin（ω・ｔ）で発生し、逆進モードがsin（2・ω・ｔ）で発生する様に、デバイスの形状等を設計し、夫々に所定の係数をかけて、足し合わせる（式1）。ここで、ω＝2・π・ｆとする。すると、第2の揺動部103に、図2（ａ）に示す様なノコギリ波形の変位角の経時変化でねじり振動させることが可能となる。ここで、ｆ＝1000[Ｈｚ]を用いている。
ｆ（ｔ）＝sin（ω・ｔ）＋0.2・sin（2・ω・ｔ）・・・式1

式1を微分すると、図2（ｂ）で示す角速度F（ｔ）を求めることができ、略等角速度時間201と略等角速度範囲（速度変化許容範囲）202とを求めることができる。ここで、略等角速度範囲、略等角速度時間は、用途、設計等に応じて変更が可能である。例えば、式1の0．2の値を変更することで変更が可能である。このノコギリ波形の駆動では、第2の揺動部103の変位角が増加している時間と、増大した変位角が減少している時間とが異なる。

本実施例の揺動体装置110を用いる光偏向装置を画像形成装置に搭載する場合、後述する感光体と光偏向装置との間に配される結像光学系の設計に応じて、略等角速度範囲、略等角速度時間を決めることができる。上記の如きノコギリ波形を用いることによって、略等角速度範囲を繰り返し速やかに利用できる。片側走査で感光体にレーザー光を走査したい場合に、この波形は適する。

図1（ａ）に示す本実施例の揺動構造体106は、第1のねじりバネ104と第2のねじりバネ105とが並行して平行に伸びて折りたたまれる様な形状を有するので、特に小サイズとできる。これにより、作製コストを低減することができ、これを光偏向装置に用いて、これを搭載する画像形成装置の小型化も可能となる。

図1（ａ）に示す本実施例の揺動構造体106は、第1のねじりバネ104が複数本のバネよりなり、第1のねじりバネ104で第2のねじりバネ105を挟む様な構成となっている。これにより、夫々のバネのねじりの中心軸を容易に同じにできる。こうした構成により、動作中のねじりの中心のシフトといったことを回避でき、揺動構造体を安定に揺動させることが可能となる。

本実施例の揺動構造体について更に説明する。図1（ａ）に示す本実施例の揺動構造体106は、2本の第1のねじりバネ104を有する。このバネは、第2のねじりバネ105と揺動時に接触しない様に、第2のねじりバネ105との間に隙間を持つ。バネにかかる応力を考慮すると、第1のねじりバネ104は第2のねじりバネ105に近いことが望ましいが、揺動時に接触しない範囲で近づける必要がある。また、第1のねじりバネ104は、必ずしも第2のねじりバネ105と平行に形成する必要はない。応力、周波数設計の観点からバネ長を長くしたい場合等には、第1のねじりバネ104を、第2のねじりバネ105に対して斜めに伸びる様に形成したり、ミアンダ形状としたりしても構わない。

また、ねじりバネ104、105と、揺動部102、103や支持部101との連結部には、必要に応じてフィレットを設けてもよい。フィレットを設けることで、その部位の応力を分散でき、より大きな振幅の揺動が可能となる。

また、図1（ａ）において、第2のねじりバネ105は1本のバネで構成されているが、これは複数本であっても構わない。ねじりバネにかかる応力、共振モード、周波数設計等の観点から選択することができる。

次に、本実施例の揺動体装置について更に詳しく説明する。図1（ｂ）に示す本実施例の揺動体装置110は電磁力で動作する。また、図1（ｂ）では永久磁石107は1本となっている。しかしながら、本実施例の揺動体装置はこれに限定されるものではなく、永久磁石は、第1の揺動部102の両方の面に搭載しても構わない。第1の揺動部102の一部に貫通部を設け、そこに永久磁石を嵌め込む様にしても構わない。永久磁石の設置本数、設置場所は、コスト、動特性への影響、必要な磁力等より決定することができる。勿論、第1の揺動部102に電磁コイルを形成し、図1（ｂ）の電磁コイルの位置に磁石を設置しても構わない。

また、駆動手段の方式として、電磁力以外を用いても構わない。例えば、圧電体を適当な位置（支持部材109上など）に貼り付けて、これを駆動力源としても構わないし、適当な位置（第1の揺動部102、第1のねじりバネ104など）に櫛歯形状の電極を設けて静電引力で駆動しても構わない。

次に、図4を用いて本実施例の光偏向装置について説明する。図4（ａ）は、本実施例の揺動構造体106の第2の揺動部103に、光偏向部材401を形成したものである。図4（ｂ）は、上記揺動構造体106を用いた本実施例の光偏向装置402を示す斜視図である。これは、図4（ａ）の揺動構造体106の第1の揺動部102に棒状の永久磁石107を取り付け、この揺動構造体106を、電磁コイル108が設けられた支持部材109に取り付けて構成される。光偏向部材は、例えば、画像形成装置で用いる光源に応じて選択される。光偏向部材は、光源からの光を偏向するのに用いる。この場合、光偏向部材は少なくとも第2の揺動部103に形成するが、揺動構造体106の製造方法によっては、第1の揺動部102やねじりバネ104、105や支持部101に及ぶ場合もある。この様に、揺動体装置と、少なくとも第2の揺動部103上に配置される光偏向部材401とを備えて、光偏向装置402を構成することができる。

光偏向部材は必要に応じて第2の揺動部103の両面に設けてもよい。これにより、第2の揺動部103の両面を用いて光偏向を行うことが可能となる。これは、複数の光源を用いるカラーの画像形成装置に適する。

次に、図5を用いて本実施例の画像形成装置について説明する。光源501から出射されたレーザー光502は、出射光学系503を介して光偏向装置504で偏向される。偏向の方向は光偏向装置504の動作によって決まる。偏向された光束は、結像光学系505を介して照射対象物である感光体506上に集光される。

レーザー光502は、所望の画像に応じて適切にＯＮ、ＯＦＦされながら感光体506上に照射される。これにより、感光体506上に電位のパターンが形成される。該パターンに応じてトナーを感光体506上に付着させ、付着させたトナーを必要に応じて転写ベルトを介して記録媒体（不図示）上に転写する。最後にトナーの定着等の処理を行う。

本実施例の画像形成装置における揺動体装置の動作制御は、例えば、次の様に行われる。本実施例の画像形成装置においては、ビームディテクタをレーザー光502の偏向の範囲の両端近傍に1つか2つ設け、レーザー光502がビームディテクタを横切る時間を測定することで揺動部の揺動状態を検知し、動作制御を行う。この場合、折り返しミラーを偏向の範囲の両端近傍に1つか2つ設けることで、ビームディテクタの位置を変更することができる。例えば、ビームディテクタを光偏向装置504近傍に設けることも可能となる。これにより、動作制御などに回路基板が必要な場合、ビームディテクタ、揺動体装置共に基板を共通化することもできる。

この様に、光偏向装置504と、光源501と、結像光学系508とを備えて、画像形成装置を構成することができる。

他の動作制御方法としては、例えば、ねじりバネ104、105の一部にピエゾ抵抗センサを設けることで、動作制御をすることも可能である。電磁駆動の場合は、コイルに起こる誘導起電力を用いて揺動部の揺動状態を検知し、動作制御をすることも可能である。

以上に述べた本実施例によれば、揺動構造体の複数の弾性支持部を折り返して配置しているので、複数の揺動部を備えつつ全体のサイズを小型化することが容易となる。また、高速駆動などに適応させるために、各部の動撓みの問題に対処できる様に材料を厚くする必要がある場合に、たとえ弾性支持部を長くしても、揺動構造体全体のサイズをコンパクトにすることが可能になる。

また、画像形成装置において、ａｒｃｓｉｎレンズを使用する必要もなくなるので、ａｒｃｓｉｎレンズによる光学的な走査補正の際に感光体面上でレーザー光のビームスポットの大きさが変化するという問題も解消できる。

（実施例2）
実施例2を説明する。基本構成は実施例1と同じである。図3を用いて、実施例2の揺動体装置の動作について説明する。

本実施例では、前記並進モードと逆進モードを組み合わせて駆動することで、図3（ａ）に示す様な三角波形を得る。並進モードがsin（ω・ｔ）で発生し、逆進モードがsin（3・ω・ｔ＋π）で発生する様に、デバイスの形状等を設計し、夫々に所定の係数をかけて、足し合わせる（式2）。ここでも、ω＝2・π・ｆとする。すると、第2の揺動部103に、図3（ａ）に示す様な三角波形の変位角の経時変化でねじり振動させることが可能となる。ここでも、ｆ＝1000[Ｈｚ]を用いている。
ｆ（ｔ）＝sin（ω・ｔ）＋0.06・sin（3・ω・ｔ＋π）・・・式2

式1を微分すると、図3（ｂ）で示す角速度F（ｔ）を求めることができ、略等角速度時間301と略等角速度範囲（速度変化許容範囲）302とを求めることができる。ここでも、略等角速度範囲、略等角速度時間は、用途、設計等に応じて変更が可能である。例えば、式2の0．06の値を変更することで変更が可能である。

本実施例の揺動体装置110を用いる光偏向装置を画像形成装置に搭載する場合も、感光体と光偏向装置との間に配される結像光学系の設計に応じて、略等角速度範囲、略等角速度時間を決めることができる。上記の如き三角波形を用いることによっても、略等角速度範囲を繰り返し速やかに利用できる。往復走査で感光体にレーザー光を走査したい場合に、この波形は適する。

（実施例3）
図6を用いて、本発明の揺動構造体の実施例3を説明する。図6は、本実施例の揺動構造体を示す平面図である。第1の揺動部702と第2の揺動部703とを2本のバネの第2のねじりバネ705で連結する構成となっている。支持部701は第1のねじりバネ704で第1の揺動部702と連結される。支持部701と第1のねじりバネ704は、2本のバネの第2のねじりバネ705で挟まれている。本実施例の形状は、動作中の第2の揺動部703の変形を低減したい場合に有効である。

この様に、本実施例では、第2のねじりバネ705が複数本のバネよりなり、複数本のバネよりなる第2のねじりバネ705に、第1のねじりバネ704が挟まれる構成となっている。本実施例の動作、効果は実施例1のものと同様である。

実施例1と実施例2の構成から分かる様に、本発明の揺動構造体では、第1の弾性支持部と第2の弾性支持部のうちの少なくとも一方を、複数本のねじりバネより構成することができる。また、複数本のねじりバネよりなる第1の弾性支持部と第2の弾性支持部の一方に、第1の弾性支持部と第2の弾性支持部の他方が挟まれる構成とできる。

（実施例4）
図7を用いて、本発明の揺動構造体の実施例4を説明する。図7は、本実施例の揺動構造体を示す平面図である。第2の揺動部803が、2本のバネの第1のねじりバネ804で挟まれる構成となっている。支持部801は2本の第1のねじりバネ804で第1の揺動部802と連結され、第1の揺動部802は第2のねじりバネ805で第2の揺動部803と連結される。

本実施例では、支持部801と第1の揺動部802との距離を比較的遠ざけることが可能となる。これにより、例えば第1の揺動部802の近傍に電磁コイルを設ける場合に、設置位置やサイズを比較的自由に選ぶことが可能となる。本実施例の動作、効果も実施例1のものと同様である。

（実施例5）
図8を用いて、本発明の揺動構造体の実施例5を説明する。図8は、本実施例の揺動構造体を示す斜視図である。本実施例では、第1の揺動部902の一部と第1のねじりバネ904と支持部901を一枚の板材から一体に作製する。そして、第2の揺動部903と第2のねじりバネ905と第1の揺動部902の一部とを一枚の板材から一体に作製し、夫々の第1の揺動部902の部分同士を連結して作製する。ここでは、第1の揺動部902の一部同士の間にスペーサ906を設けることで、第1のねじりバネ904と第2のねじりバネ905とが動作中に接触するのを回避できる。

図8の様な構成の場合、第1のねじりバネ904、第2のねじりバネ905とも夫々1本のねじりバネで作製することがでる。勿論、複数本のねじりバネで第1のねじりバネや第2のねじりバネを作製してもかまわない。夫々のねじりバネ904、905を1本のバネで作製する場合、ねじりバネ904、905のねじれだけ（撓みが無い）で揺動部901、903が揺動可能である。よって、バネの空気抵抗を殆ど考慮する必要が無く、バネの空気抵抗に起因するジッタ（揺動の不安定さに関係する）を考慮する必要は殆どない。

1枚の板から一体に揺動構造体を作製する場合、一部のねじれバネ又は揺動部に欠陥があるとその揺動構造体は不良品となる。しかし、本実施例の様にパーツを組み立てて揺動構造体を作製する場合、良品を選んで組み立てることができるので、無駄が少なくなる。

この様に、本実施例は、第1の揺動部の一部と第1の弾性支持部、及び第2の揺動部と第2の弾性支持部と第1の揺動部の一部を夫々別の板材から作製し、夫々の第1の揺動部の一部を互いに接合して作製される。本実施例の動作、効果も実施例1のものと同様である。

（実施例6）
図9、図10-1、図10-2、図11を用いて、本発明の揺動構造体の作製方法の例を説明する。

図9に示す作製方法においては、先ず、揺動構造体の材料となる板を準備する。板材としては金属材料や、金属酸化物を用いることが可能である。板材として単結晶シリコンを用いることで、機械的特性に優れたマイクロ揺動構造体などの揺動構造体を作製することができる。具体的には、Q値が高く（即ち、少ない投入電力で、大きく揺動できる）揺動部が揺動中に撓み難い揺動構造体を作製することができる。

単結晶シリコンの加工には半導体プロセスを用いることができる。よって、マイクロメートルオーダーの加工精度で単結晶シリコンを加工し、ほぼ設計通りの共振周波数の揺動構造体を得ることができる。

次に。上記板材にマスク層を形成し、マスク層に適当な開口部を設け、開口部より露出した板材の一部を削り、貫通孔1002を設ける。このことで、図9（ａ）に示す様に、分離前の揺動構造体1001を得ることができる。この場合、削る方法としては、レーザー加工、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング等の加工方法から選択できる。

図9（ｂ）に示す様に、分離前の揺動構造体1001を切断線1003に沿って切断することで、図1（ａ）に示す様な揺動構造体を得ることができる。

前記揺動構造体の作製方法においては、揺動構造体は一体に作製されるので、精度良く作製することが可能となる。特に、目標とする共振周波数を持つ様に揺動構造体を作製したい場合に適する。

図10-1、図10-2に示す作製方法においては、貫通孔を全て四角形の穴1100となる様にしている。これは、特に、ウェットエッチングである結晶異方性エッチングを用いて貫通孔を形成する場合に有効である。四角形の穴は結晶異方性エッチングで容易に形成できるからである。

次に、図10-1（ｂ）に示す切断線で分離前の揺動構造体を切断分離し、図10-2（c）の追加加工部1101で追加工する。追加工には、例えばレーザー加工装置を用いる。すると、図10-2（ｄ）に示すマイクロ揺動構造体などの揺動構造体を得ることができる。この揺動構造体には、第1の揺動部1103の重量調整部1107、第2の揺動部1104の重量調整部1108が形成されている。各揺動部の重量や、ねじれ中心軸を挟んだ左右のバランスを調整したい場合には、重量調整部を更に切断したり、溝を設けたり、穴を開けたり、重量調整部材を付着したりする。この重量調整部は一方の揺動部だけに設けても構わない。この揺動構造体も、一対の支持部1102、第1の揺動部1103、第2の揺動部1104、第1の弾性支持部である一対のバネで構成される第1のねじりバネ1105、第2の弾性支持部である第2のねじりバネ1106を有する。

図9や図10-1、図10-2に示す作製方法によれば、本発明の揺動構造体のコンパクトな構成の特徴を生かして、1枚のウェハ当りの揺動構造体の取り個数を多くできる。図11に、複数の弾性支持部が直列的に配置される揺動構造体と比較して、本実施例による揺動構造体の1ウェハ当りの取り個数が多くできる様子を視覚的に示す。直列的配置のものは、明らかに面積増加分の所が揺動構造体1個当り増えるので、1ウェハ当りの揺動構造体の取り個数が減ることが分かる（図示例では略半分になる）。また、材料も、削られる部分が多くて、無駄になる量が増える。

（他の実施例）
上記実施例では、揺動部の数と弾性支持部の数は、夫々2つであったが、3つ以上にすることも可能である。こうすれば、固有振動モードの数も増やすことができ、駆動の際のモードの組み合わせもより多様にできて、揺動部の揺動運動を更に多様に設計することもできる。また、揺動部の数と弾性支持部の数が増えることで、略等速の領域を拡大させることが可能となる。これにより、走査のうちの略等速利用領域を広くとることが可能となる。また、略等速の等速性も向上させることが可能となり、例えばレンズの補正をより容易にできるようになる。3つ以上の構成にするには、図1の例では、例えば、第2の弾性支持部105を2本のバネで構成し、第2の弾性支持部の2本のバネの間に、第2の揺動部103から折り返して第3の弾性支持部を伸ばしその先に第3の揺動部を設ける。図6の例では、例えば、第2の弾性支持部705の2本のバネの外側に、第2の揺動部703から折り返して2本のバネの第3の弾性支持部を伸ばしその先に第3の揺動部を設ける。図7の例では、例えば、第2の弾性支持部805を2本のバネで構成し、第2の弾性支持部の2本のバネの間に、第2の揺動部803から折り返して第3の弾性支持部を伸ばしその先に第3の揺動部を設ける。図8の例では、例えば、第2の揺動部903も第1の揺動部902の様な構成にして、第2の揺動部903から折り返して第3の弾性支持部を伸ばしその先に第3の揺動部を設ける。

また、上記実施例の構成を適当に組み合わせた構成とすることもできる。例えば、図8の構成は、揺動部の数を3つ以上にする場合に、容易に他の実施例と組み合わせることができる。

また、3つ以上の揺動部と3つ以上の弾性支持部を含む揺動構造体の場合、上記実施例で説明した複数の弾性支持部の折り返し構造と共に、揺動部を挟んで直列的になった複数の弾性支持部の構造が含まれていてもよい。

本発明による揺動構造体と揺動体装置の実施例1を説明する図である。 実施例1の揺動部のノコギリ波形の変位角の経時変化、略等角速度を説明する図である。 実施例2の揺動部の三角波形の変位角の経時変化、略等角速度を説明する図である。 本発明による光偏向装置の実施例1を説明する図である。 本発明による画像形成装置の実施例1を説明する図である。 本発明による揺動構造体の実施例3を説明する平面図である。 本発明による揺動構造体の実施例4を説明する平面図である。 本発明による揺動構造体の実施例5を説明する斜視図である。 本発明による揺動構造体の製造方法の一例を説明する平面図である。 本発明による揺動構造体の製造方法の他の例を説明する平面図である。 本発明による揺動構造体の製造方法の他の例を説明する平面図である。 本発明による揺動構造体の製造方法の特徴を比較例と比較して説明する平面図である。

符号の説明

101、701、801、901、1102・・・支持部
102、702、802、902、1103・・・第1の揺動部
103、703、803、903、1104・・・第2の揺動部
104、704、804、904、1105・・・第1の弾性支持部（第1のねじりバネ）
105、705、805、905、1106・・・第2の弾性支持部（第2のねじりバネ）
106・・・揺動構造体
107・・・駆動手段（永久磁石）
108・・・駆動手段（電磁コイル）
110・・・揺動体装置
401・・・光偏向部材
402、504・・・光偏向装置
501・・・光源
505・・・結像光学系
506・・・照射対象物（感光体）
906・・・スペーサ
1002・・・貫通孔
1003・・・切断線
1101・・・追加加工部

Claims (10)

1. 複数の振動モードを有する揺動体構造であって、
   支持部と、同一のねじり中心軸の回りで揺動する第1の揺動部及び第2の揺動部と、前記支持部と前記第1の揺動部とを連結し該支持部に対して該第1の揺動部を揺動可能に支持するねじりバネからなる第1の弾性支持部と、前記第1の揺動部と前記第2の揺動部とを連結し該第1の揺動部に対して該第2の揺動部を揺動可能に支持するねじりバネからなる第2の弾性支持部とを少なくとも有し、
   前記第1の弾性支持部が前記支持部から前記第1の揺動部へ伸びる方向と、前記第2の弾性支持部が前記第1の揺動部から前記第2の揺動部へ伸びる方向とが、逆方向であることを特徴とする揺動構造体。
2. 前記第1及び第2の揺動部と前記第1及び第2の弾性支持部とが、一枚の板材から一体に作製されていることを特徴とする請求項1に記載の揺動構造体。
3. 前記第1の揺動部の一部と前記第1の弾性支持部、及び前記第2の揺動部と前記第2の弾性支持部と前記第1の揺動部の一部を夫々別の板材から作製し、前記夫々の第1の揺動部の一部を互いに接合して作製されていることを特徴とする請求項1に記載の揺動構造体。
4. 前記第1の弾性支持部と第2の弾性支持部のうちの少なくとも一方が、複数本のねじりバネよりなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の揺動構造体。
5. 前記複数本のねじりバネよりなる第1の弾性支持部と第2の弾性支持部の一方に、前記第1の弾性支持部と第2の弾性支持部の他方が挟まれることを特徴とする請求項4に記載の揺動構造体。
6. 前記第1の弾性支持部と前記第2の弾性支持部とは平行であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1つに記載の揺動構造体。
7. 複数の振動モードを有する揺動体構造であって、
   支持部と、同一のねじり中心軸の回りで揺動する複数の揺動部と、前記複数の揺動部をそれぞれ揺動可能に支持するねじりバネからなる複数の弾性支持部とを有し、
   前記支持部から順に前記弾性支持部と前記揺動部が交互に連結され、
   前記支持部側から第n番目の揺動部（nは1以上の整数）に連結される第n番目の弾性支持部の伸びる方向と、第n番目の揺動部から第n＋1番目の揺動部に連結される第n＋1番目の弾性支持部の伸びる方向とが、逆方向であることを特徴とする揺動構造体。
8. 請求項1乃至7の何れか1つに記載の揺動構造体と、前記揺動構造体の前記複数の揺動部のうちの少なくとも１つにトルクを印加する駆動手段とを有することを特徴とする揺動体装置。
9. 請求項8に記載の揺動体装置と、少なくとも前記複数の揺動部のうちの１つに配置される光偏向部材とを有することを特徴とする光偏向装置。
10. 請求項9に記載の光偏向装置と、光源と、結像光学系と、照射対象物を有し、
    前記光源からの光束を前記光偏向装置により走査し、前記結像光学系により前記照射対象物に走査光を集光することを特徴とする画像形成装置。

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