KR101030847B1 - Method for producing oscillator device - Google Patents

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KR101030847B1 KR1020090006183A KR20090006183A KR101030847B1 KR 101030847 B1 KR101030847 B1 KR 101030847B1 KR 1020090006183 A KR1020090006183 A KR 1020090006183A KR 20090006183 A KR20090006183 A KR 20090006183A KR 101030847 B1 KR101030847 B1 KR 101030847B1
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유끼오 후루까와
다까히로 아끼야마
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator device such as an optical deflector capable of adjusting the inertial moment or the center-of-gravity position of an oscillation part within a relatively large range at a relatively high speed.SOLUTION: The oscillator device includes an oscillation part, elastic supports 305 and 306, and a support 301, and the oscillation part is supported to oscillate around an oscillation axis 304 by the elastic supports. The oscillation part includes movable elements 302 and 320 having projected parts 303 and 321 for adjusting the mass of the oscillation part. The projected parts project from the movable elements in a direction parallel to the oscillation axis, and formed to be cut at any places in the projecting direction. The sectional areas of the projected parts to the oscillation axis as a normal are constant in the direction of the oscillation axis.

Description

진동자 장치의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING OSCILLATOR DEVICE}Manufacturing method of vibrator device {METHOD FOR PRODUCING OSCILLATOR DEVICE}

본 발명은, 진동 운동을 위해 지지된 가동 소자를 구비한 진동자 장치, 이러한 진동자 장치를 구비한 광 편향기, 예컨대 이러한 광 편향기를 이용하는 화상 형성 장치 또는 디스플레이 장치와 같은 광학 기기와, 진동자 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 광 편향기는, 예컨대 화상이 광의 편향 주사를 기초로 하여 투영되는 프로젝션 디스플레이나, 전자 사진 프로세스를 갖는 레이저 빔 프린터 또는 디지털 복사기와 같은 화상 형성 장치에 적합하게 사용 가능하다.The present invention provides a vibrator device having a movable element supported for vibrating motion, an optical deflector having such a vibrator device, such as an optical device such as an image forming apparatus or a display device using such an optical deflector, and a vibrator device. It is about how to. The optical deflector of the present invention can be suitably used, for example, in a projection display in which an image is projected on the basis of a deflection scanning of light, an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copier having an electrophotographic process.

이러한 광 편향기로서, 반사면을 갖는 가동 소자가 광을 편향시키기 위해 정현 진동되는 여러 종류의 광 주사 시스템 또는 광 주사 장치가 제안되어 왔다. 공명 현상을 기초로 하여 정현 진동되는 광 편향기를 구비한 광 주사 시스템은, 회전식 다각 미러(다각형 미러)를 사용하는 주사 광학 시스템과 비교하면 다음과 같다.As such an optical deflector, various kinds of optical scanning systems or optical scanning apparatuses in which a movable element having a reflective surface is sinusoidally oscillated for deflecting light have been proposed. An optical scanning system having an optical deflector that sinusoidally vibrates based on resonance phenomena is as follows in comparison with a scanning optical system using a rotating polygon mirror (polygon mirror).

즉, 광 편향기는 크기가 상당히 작게 제조될 수 있고, 전력 소모가 적으며, 특히 Si 단결정으로 이루어지고 반도체 프로세스에 의해 제조되는 그런 광 편향기는 이론적으로 금속 피로가 없고 우수한 내구성을 갖는다.That is, the optical deflector can be made quite small in size, has low power consumption, and in particular, such an optical deflector made of Si single crystal and manufactured by a semiconductor process has theoretically no metal fatigue and has excellent durability.

이와 같이 공진 현상을 기초로 한 광 편향기에 있어서, 원하는 구동 주파수에 대해, 목표가 되는 고유 진동 모드의 주파수는 미리 결정된다. 동일한 제조 방법에 대해 몇몇 우수한 제안들이 있다.As described above, in the optical deflector based on the resonance phenomenon, the frequency of the natural vibration mode as a target is predetermined for the desired driving frequency. There are several good suggestions for the same manufacturing method.

일본공개특허공보 제2002-40355호는, 반사면 및 코일을 구비하여 비틀림 축에 대하여 진동 운동하도록 탄성 지지되는 가동 플레이트를 포함하는 평면 갈바노 미러(planar galvano mirror)가 사용되고, 갈바노 미러가 가동 플레이트의 대향 단부에 형성된 질량 부하부를 갖는 방법을 개시한다. 레이저 빔은 질량 부하부에 투사되어 그 질량을 제거하고, 이로써 관성 모멘트를 조정한다. 이럼으로써 원하는 주파수가 얻어진다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-40355 uses a planar galvano mirror including a movable plate having a reflective surface and a coil and elastically supported to vibrate with respect to the torsion axis, and the galvano mirror is movable. A method having a mass load formed at opposite ends of a plate is disclosed. The laser beam is projected onto the mass load to remove its mass, thereby adjusting the moment of inertia. This achieves the desired frequency.

일본공개특허공보 제2004-219889호는, 가동 플레이트가 전형적으로 수지와 같은 질량편(mass piece)에 의해 코팅되고, 상술한 바와 동일한 원리를 기초로 하여 주파수가 조정되는 방법을 개시한다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-219889 discloses a method in which a movable plate is typically coated by a mass piece such as a resin, and the frequency is adjusted based on the same principle as described above.

[종래기술의 문헌 정보][Documentation information of the prior art]

[문헌 1] 일본특허공개공보 제2002-40355호[Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2002-40355

[문헌 2] 일본특허공개공보 제2004-219889호[Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2004-219889

상술한 방법에 있어서, 많은 양의 조정이 행해져야만 하면, 조정을 하는데 많은 시간을 요구한다. 게다가, 이들 방법에서 사용된 조정 원리에 따르면, 주파수 및 무게 중심을 신속하고 동시에 조정하는 것은 매우 어렵다.In the above-described method, if a large amount of adjustment has to be made, it takes a lot of time to make the adjustment. In addition, according to the adjustment principle used in these methods, it is very difficult to adjust frequency and center of gravity quickly and simultaneously.

본 발명의 태양에 따르면, 이런 불편한 것들은 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 구비한 진동자 장치를 제조하는 방법에 의해 제거될 수 있고, 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지된다. 이 방법은, 가동 부재 및 질량 조정 부재의 일부 사이에 공극을 형성하면서, 가동 소자와 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 질량 조정 부재를 구비한 진동 부재를 형성하고; 질량 조정 부재를 레이저 빔으로 조사하여 공극에 인접한 질량 조정 부재의 재료를 부분적으로 제거하며, 이렇게 제거된 재료는 레이저 빔에 의해 조사되지 않은 질량 조정 부재의 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, these inconveniences can be eliminated by a method of manufacturing a vibrator device having a vibrating member, an elastic support and a support member, the vibrating member being elastically supported by the elastic support to vibrate about an oscillation axis. Supported. The method includes forming a vibrating member having a mass adjusting member for adjusting the mass of the movable element and the vibrating member while forming a gap between the movable member and a part of the mass adjusting member; The mass adjusting member is irradiated with a laser beam to partially remove the material of the mass adjusting member adjacent to the void, and the removed material includes a portion of the mass adjusting member which is not irradiated by the laser beam.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 구비한 진동자 장치를 제조하는 방법이 제공되어 있고, 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되고, 상기 방법은, 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 돌출부를 갖는 가동 소자를 구비한 진동 부재를 형성하고, 돌출부는 진동축에 평행한 방향으로 가동 소자로부터 연장되고; 가동 소자를 부분적으로 제거하기 위하여 돌출부의 절단 위치에 레이저 빔을 투사하고, 레이저 빔에 의해 조사되지 않은 부분이 있는 돌출부의 절단 위치로부터 팁 단부까지의 범위의 돌출부 부분을 포함하고; 레이저 빔 투사에 의한 제거량은 절단 위치를 제어함으로써 조정되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a vibrator device having a vibrating member, an elastic support portion and a support member, the vibrating member being elastically supported by the elastic support portion to vibrate about an oscillation axis, The method includes forming a vibrating member with a movable element having a protrusion to adjust the mass of the vibrating member, the protrusion extending from the movable element in a direction parallel to the vibration axis; Projecting a laser beam at the cutting position of the protrusion to partially remove the movable element, and comprising a protrusion portion in the range from the cutting position of the protrusion with the portion not irradiated by the laser beam to the tip end; The removal amount by laser beam projection is characterized by being adjusted by controlling the cutting position.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 구비한 진동자 장치를 제조하는 방법이 제공되어 있고, 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되고, 상기 방법은, 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 복수의 돌출부를 갖는 가동 소자를 구비한 진동 부재를 형성하고, 돌출부는 진동축의 대향 측에 배치되고; 가동 소자를 부분적으로 제거하기 위해 절단 라인을 따라 돌출부 중 적어도 하나를 절단하고, 돌출부의 절단 라인으로부터 팁 단부까지의 범위의 돌출부 부분을 포함하고; 절단 라인의 위치는 진동 부재의 관성 모멘트와 진동축으로부터 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리를 조정하기 위해 제어되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a vibrator device having a vibrating member, an elastic support portion and a support member, the vibrating member being elastically supported by the elastic support portion to vibrate about an oscillation axis, The method includes forming a vibrating member having a movable element having a plurality of protrusions for adjusting the mass of the vibrating member, the protrusions being disposed on opposite sides of the vibration axis; Cutting at least one of the protrusions along the cutting line to partially remove the movable element, and comprising a protrusion portion in the range from the cutting line of the protrusion to the tip end; The position of the cutting line is characterized in that it is controlled to adjust the offset moment of the center of gravity of the vibrating member and the moment of inertia of the vibrating member.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 포함하는 진동자 장치가 제공되어 있고; 상기 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 진동 부재는 가동 부재와 상기 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 질량 조정 부재를 가지며; 공극이 상기 가동 소자와 상기 질량 조정 부재의 일부 사이에 형성된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a vibrator device including a vibrating member, an elastic support and a support member; The vibration member is elastically supported by the elastic support to vibrate about a vibration axis; The vibrating member has a mass adjusting member for adjusting the mass of the movable member and the vibrating member; A void is formed between the movable element and a part of the mass adjusting member.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 포함하는 진동자 장치가 제공되어 있고; 상기 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 진동 부재는 상기 진 동 부재의 질량을 조정하기 위해 돌출부를 구비한 가동 소자를 포함하고; 돌출부는 진동축에 평행한 방향으로 상기 가동 소자로부터 연장되고; 진동축에 수직인 평면을 따른 돌출부의 단면적은 진동축 방향으로 일정하다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a vibrator device including a vibrating member, an elastic support and a support member; The vibration member is elastically supported by the elastic support to vibrate about a vibration axis; The vibrating member includes a movable element having a protrusion for adjusting the mass of the vibrating member; The protrusion extends from the movable element in a direction parallel to the oscillation axis; The cross-sectional area of the protrusion along the plane perpendicular to the vibration axis is constant in the vibration axis direction.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 진동 시스템, 상기 진동 시스템을 구동하도록 구성된 구동 수단을 포함하는 진동자 장치가 제공되어 있고; 상기 진동 시스템은 제1 진동 부재, 제1 탄성 지지부, 제2 진동 부재, 제2 탄성 지지부 및 지지 부재를 포함하고; 상기 제1 진동 부재는 상기 제1 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 돌출부를 구비한 제1 가동 소자를 포함하고; 상기 제2 진동 부재는 상기 제2 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 돌출부를 구비한 제2 가동 소자를 포함하고; 각각의 상기 제1 및 제2 가동 소자에 있어서, 돌출부는 진동축에 평행한 방향으로 가동 소자로부터 연장되고, 진동축에 수직인 평면을 따른 돌출부의 단면적은 진동축 방향으로 일정하고; 상기 제1 가동 소자는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 제1 탄성 지지부를 통해 상기 제2 가동 소자에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 제2 가동 소자는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 제2 탄성 지지부를 통해 상기 지지 부재에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 진동 시스템은 다른 주파수를 갖는 적어도 2개의 고유 진동 모드를 갖는다.According to another aspect of the present invention there is provided a vibrator device comprising a vibration system, drive means configured to drive the vibration system; The vibration system comprises a first vibration member, a first elastic support, a second vibration member, a second elastic support and a support member; The first vibrating member includes a first movable element having a protrusion for adjusting the mass of the first vibrating member; The second vibrating member includes a second movable element having a protrusion for adjusting the mass of the second vibrating member; In each of the first and second movable elements, the projections extend from the movable elements in a direction parallel to the vibration axis, and the cross-sectional area of the projections along the plane perpendicular to the vibration axis is constant in the vibration axis direction; The first movable element is elastically supported by the second movable element through the first elastic support to vibrate about a vibration axis; The second movable element is elastically supported by the support member through the second elastic support to vibrate about an oscillation axis; The vibration system has at least two natural vibration modes with different frequencies.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 포함하는 진동자 장치가 제공되어 있고; 상기 진동 부재는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 진동 부재는 상기 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 복수의 돌출부를 구비한 가동 소자를 포함하고; 돌출 부는 쌍으로 형성되고, 각 쌍은 진동축에 대해 대칭 위치에 배치되고; 대칭 위치에 배치된 이들 돌출부는 상호 다른 형상을 가지고; 상기 진동 부재의 무게 중심은 진동축 상에 위치된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vibrator device comprising a vibrating member, an elastic support and a support member; The vibration member is elastically supported by the elastic support to vibrate about a vibration axis; The vibrating member includes a movable element having a plurality of protrusions for adjusting the mass of the vibrating member; The protrusions are formed in pairs, each pair disposed in a symmetrical position with respect to the oscillation axis; These protrusions disposed in symmetrical positions have mutually different shapes; The center of gravity of the vibration member is located on the vibration axis.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 진동 시스템, 상기 진동 시스템을 구동하도록 구성된 구동 수단을 포함하는 진동 장치가 제공되어 있고; 상기 진동 부재는 제1 진동 부재, 제1 탄성 지지부, 제2 진동 부재, 제2 탄성 지지부 및 지지 부재를 포함하고; 상기 제1 진동 부재는 상기 제1 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 복수의 제1 돌출부를 구비하는 제1 가동 소자를 포함하고; 상기 제2 진동 부재는 상기 제2 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 복수의 제2 돌출부를 구비하는 제2 가동 소자를 포함하고; 상기 복수의 제1 돌출부 및 상기 복수의 제2 돌출부는 진동축에 대하여 대칭 위치에 각각 배치되고; 대칭 위치에 배치된 상기 복수의 제1 돌출부 및/또는 상기 복수의 제2 돌출부 중 한쪽은 상호 다른 형상을 가지며; 상기 제1 진동 부재의 무게 중심 및 상기 제2 진동 부재의 무게 중심은 진동축에 위치되고; 상기 제1 가동 소자는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 제1 탄성 지지부를 통해 상기 제2 가동 소자에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 제2 가동 소자는 진동축을 중심으로 진동하도록 상기 제2 탄성 지지부를 통해 상기 지지 부재에 의해 탄성적으로 지지되고; 상기 진동 시스템은 다른 주파수를 갖는 적어도 2개의 고유 진동 모드를 갖는다.According to another embodiment of the present invention there is provided a vibration device comprising a vibration system and drive means configured to drive the vibration system; The vibration member comprises a first vibration member, a first elastic support, a second vibration member, a second elastic support and a support member; The first vibrating member includes a first movable element having a plurality of first protrusions for adjusting the mass of the first vibrating member; The second vibrating member includes a second movable element having a plurality of second protrusions for adjusting the mass of the second vibrating member; The plurality of first protrusions and the plurality of second protrusions are respectively disposed at symmetrical positions with respect to the vibration axis; One of the plurality of first protrusions and / or the plurality of second protrusions disposed in a symmetrical position has a shape different from each other; The center of gravity of the first vibrating member and the center of gravity of the second vibrating member are located on the vibration axis; The first movable element is elastically supported by the second movable element through the first elastic support to vibrate about a vibration axis; The second movable element is elastically supported by the support member through the second elastic support to vibrate about an oscillation axis; The vibration system has at least two natural vibration modes with different frequencies.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 광원, 상술된 진동자 장치를 기초로 하는 광 편향기, 및 감광 부재를 포함하는 화상 형성 장치가 제공되어 있고, 상기 광 편 향기는 상기 광원으로부터의 광을 편향시켜서, 적어도 일부의 광이 상기 감광 부재에 입사하게 된다.According to yet another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising a light source, an optical deflector based on the vibrator device described above, and a photosensitive member, wherein the light fragrance is used to deflect light from the light source. At least part of light is incident on the photosensitive member.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 광원, 상술된 진동자 장치를 기초로 하는 광 편향기, 및 화상 디스플레이 부재를 포함하는 화상 디스플레이 장치가 제공되어 있고, 상기 광 편향기는 상기 광원으로부터의 광을 편향시켜서, 적어도 일부의 광이 상기 화상 디스플레이 부재에 입사하게 된다.According to another aspect of the invention, there is provided an image display apparatus comprising a light source, an optical deflector based on the vibrator device described above, and an image display member, wherein the optical deflector deflects light from the light source. At least part of the light is incident on the image display member.

요약하면, 광 주사를 수행하기 위해 광 편향기와 같은 진동자 장치 또는 이러한 진동자 장치를 제조하는 방법에 있어서, 진동 부재는 가동 소자 및 질량 조정 부재를 포함할 수 있고, 공극은 가동 소자 및 질량 조정 부재 사이에 형성될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 비교적 큰 질량이 신속히 제거될 수 있다. 게다가, 가동 소자는 질량 조정을 위한 돌출부와 함께 형성되고, 이는 비교적 큰 질량의 신속한 제거를 보장한다. 이것은 큰 조정 범위에 걸쳐 고속으로 진동 부재의 관성 모멘트 또는 그의 무게 중심 위치의 조정을 보장한다.In summary, in a vibrator device such as an optical deflector or a method of manufacturing such a vibrator device for performing light scanning, the vibrating member may comprise a movable element and a mass adjusting member, and the air gap is between the movable element and the mass adjusting member. Can be formed on. By this arrangement, a relatively large mass can be removed quickly. In addition, the movable element is formed with protrusions for mass adjustment, which ensures rapid removal of a relatively large mass. This ensures the adjustment of the moment of inertia or its center of gravity position of the vibrating member at high speed over a large adjustment range.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취한 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음의 설명의 고려할 때 더욱 명백하게 될 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent upon consideration of the following description of the preferred embodiments of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 의하면 비교적 큰 질량이 신속히 제거될 수 있고, 진동 부재의 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치의 조정을 큰 조정 범위에 걸쳐 고속으로 실시할 수 있다. According to the present invention, a relatively large mass can be removed quickly, and the moment of inertia or center of gravity of the vibrating member can be adjusted at high speed over a large adjustment range.

본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 양호한 일 실시예가 이하에 설명될 것이다. 이 실시예에 따른 진동자 장치는 진동축을 중심으로 진동하도록 제공된 적어도 하나의 진동 부재를 구비할 수 있다. 진동 부재는 그 질량을 조정하기 위해 질량 조정 부재를 갖는 가동 소자를 포함할 수 있다. 공극은 가동 소자 및 질량 조정 부재 사이에 형성될 수 있다. 이러한 공극에 의해, 질량 조정 부재의 일부가 가동 소자로부터 이격되어 유지될 수 있다. 공극은 가동 소자 또는 질량 조정 부재 내에 형성된 오목부 또는 노치일 수 있다.One preferred embodiment of the present invention will be described below. The vibrator device according to this embodiment may have at least one vibration member provided to vibrate about a vibration axis. The vibrating member may include a movable element having a mass adjusting member to adjust its mass. The void may be formed between the movable element and the mass adjusting member. By this void, part of the mass adjusting member can be kept spaced apart from the movable element. The void may be a recess or notch formed in the movable element or the mass adjusting member.

진동자 장치는 진동 시스템 및 진동 시스템을 구동하는 구동 수단을 포함할 수 있다. 진동 시스템은 상술한 바와 같은 진동 부재, 지지 부재 및 탄성 지지부를 포함할 수 있다. 가동 부재는 지지 부재에 대하여 진동축 중심으로의 진동을 위해 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지될 수 있다. 가동 소자는 광 편향기를 제공하기 위해 반사면(광 편향 소자)을 가질 수 있다.The vibrator device may comprise a vibration system and drive means for driving the vibration system. The vibration system may include a vibration member, a support member and an elastic support as described above. The movable member can be elastically supported by the elastic support for vibration about the oscillation axis relative to the support member. The movable element may have a reflective surface (optical deflection element) to provide an optical deflector.

상술한 바와 같은 진동자 장치를 제조하는 방법에 있어서, 진동축 중심으로 적어도 하나의 고유 진동 모드의 주파수를 목표 주파수와 동일하게 하는 조정과, 진동 부재의 무게 중심을 진동축에 대한 조정 및 정렬 중 어느 한쪽을 수행하기 위하여, 다음의 절차가 수행될 수 있다. 예컨대, 공극 상의 질량 조정 부재의 일부가 레이저 빔에 의해 절단될 수 있다. 공극 상의 질량 조정 부재의 부분의 형상으로서, 질량 조정 부재의 부분은 공극을 가로질러 연장될 수 있고, 또는 돌출부로서 공극 위로 부분적으로 연장될 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 위치(진동축으로부터의 거리) 및 돌출부의 질량이 설정되면, 돌출부를 절단함으로써(예컨대 레이저 빔을 사용하여 돌출부의 기부를 절단함으로써) 달성되는 관성 모멘트 및 무게 중심의 위치의 조정량이 미리 검출될 수 있다. 기술된 바와 같은 복수의 공극 및 돌출부가 제공되면, 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치는 매우 정밀하고 신속하게 조정될 수 있다.In the method for manufacturing the vibrator as described above, the adjustment of the frequency of the at least one natural vibration mode equal to the target frequency at the center of the vibration axis, and the adjustment and alignment of the center of gravity of the vibration member with respect to the vibration axis To perform one side, the following procedure can be performed. For example, part of the mass adjusting member on the void can be cut by the laser beam. As the shape of the portion of the mass adjusting member on the void, the portion of the mass adjusting member may extend across the void, or may partially extend over the void as a protrusion. In the latter case, once the position (distance from the vibration axis) and the mass of the protrusion are set, the position of the moment of inertia and the center of gravity achieved by cutting the protrusion (eg by cutting the base of the protrusion using a laser beam) The adjustment amount can be detected in advance. Given a plurality of voids and protrusions as described, the moment of inertia or center of gravity can be adjusted very precisely and quickly.

특히, 이 실시예에서, 질량 조정 부재는 가동 소자 상에 제공될 수 있고, 이것은 가동 소자의 표면적을 크게 할 필요가 없다. 그러므로 질량 조정 부재는 진동축을 중심으로 가동 소자의 진동 중에 공기 저항을 증가시키지 않으면서 제공될 수 있다.In particular, in this embodiment, the mass adjusting member can be provided on the movable element, which does not need to increase the surface area of the movable element. Therefore, the mass adjusting member can be provided about the vibration axis without increasing the air resistance during the vibration of the movable element.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진동자 장치를 제조하는 방법에 있어서, 진동 부재를 제공하기 위해 레이저 빔에 의해 조사되는 질량 조정 부재의 재료를 제거하기 위해, 예컨대 원주 모양과 같은 루프 형상(폐곡선 형상)을 따라 레이저 빔을 주사식으로 편향시키면서, 레이저 빔이 가동 소자로부터 이격된 질량 조정 부재의 부분 상으로 투사될 수 있다. 폐루프에 의해 둘러싸인 질량 조정 부재의 영역(이 영역은 레이저 빔에 의해 조사되지 않았음)은 가동 소자로부터 이격되어 있기 때문에, 이것은 제거된다. 이것은, 진동축에 대한 진동 부재의 관성 모멘트로부터, 제거된 부분에 의해 생성된 관성 모멘트의 양이 감해진다. 이와 달리, 제거된 부분에 대응하는 질량의 감소로 인하여, 무게 중심 위치가 조정된다.In the method of manufacturing the vibrator device according to another embodiment of the present invention, in order to remove the material of the mass adjusting member irradiated by the laser beam to provide the vibrating member, for example, a loop shape such as a cylinder shape (closed curve shape) The laser beam can be projected onto a portion of the mass adjusting member spaced apart from the movable element, while scanningly deflecting the laser beam. Since the area of the mass adjusting member surrounded by the closed loop (this area is not irradiated by the laser beam) is spaced apart from the movable element, this is eliminated. This reduces the amount of moment of inertia generated by the removed portion from the moment of inertia of the oscillating member relative to the oscillation axis. Alternatively, due to the decrease in mass corresponding to the removed part, the center of gravity position is adjusted.

이러한 방식에 의해, 진동 시스템의 고유 진동 모드의 주파수 또는 그 무게 중심 위치는 원하는 바대로 조정될 수 있다. 즉, 질량 조정 부재로부터 제거될 부분의 체적 및 위치를 적절하게 선정함으로써, 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치가 원하는 바대로 조정될 수 있다. 특히, 질량 조정 부재의 밀도를 적당하게 선정함으로써(예컨대, 질량 조정 부재의 비중 또는 상대 밀도를 작게 유지시킴으로써), 주파수 조정의 분해능(resolution)은 제거될 체적에 대한 분해능 또는 위치 결정을 위한 분해능에 상관없이 원하는 바대로 선택될 수 있다. 게다가, 공극이 존재하기 때문에, 레이저 빔이 오직 폐곡선을 따라 질량을 제거하도록 투사될 때, 폐곡선에 의해 둘러싸인 질량 조정 부재의 부분은 동시에 제거될 수 있다. 그러므로 큰 질량이 신속하게 제거될 수 있다.In this way, the frequency of the natural vibration mode of the vibration system or its center of gravity position can be adjusted as desired. That is, by appropriately selecting the volume and position of the portion to be removed from the mass adjusting member, the moment of inertia or center of gravity can be adjusted as desired. In particular, by properly selecting the density of the mass adjusting member (e.g., keeping the specific gravity or relative density of the mass adjusting member small), the resolution of the frequency adjusting is dependent on the resolution for positioning or the resolution for the volume to be removed. Regardless, it can be chosen as desired. In addition, because of the presence of voids, when the laser beam is projected to remove mass only along the closed curve, the portion of the mass adjusting member surrounded by the closed curve can be removed at the same time. Therefore a large mass can be removed quickly.

이것은 비교적 큰 조정 범위 및 고속에서 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치의 조정을 보장한다. 게다가, 공극이 존재하기 때문에, 질량 조정 부재만이 어떠한 가동 소자 재료도 제거하지 않으면서 레이저 빔 조사에 의해 정확하게 제거될 수 있다. 그러므로 고정밀 조정이 보장된다. 즉, 이러한 공극이 없으면, 레이저 빔 조사 도중에, 질량 조정 부재 바로 아래의 가동 소자의 부분이 제거되는 것이 가능하다. 공극의 설치는 이를 확실하게 회피한다.This ensures the adjustment of the moment of inertia or center of gravity position at a relatively large adjustment range and high speed. In addition, because of the presence of voids, only the mass adjusting member can be accurately removed by laser beam irradiation without removing any movable element material. High precision adjustment is therefore guaranteed. In other words, if there is no such void, during the laser beam irradiation, it is possible to remove the portion of the movable element directly under the mass adjusting member. The installation of voids reliably avoids this.

진동축 중심으로 진동하도록 배열된 진동 부재를 구비하는 진동자 장치는 다음과 같이 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 진동 부재는 진동 부재의 질량을 조정하기 위해 돌출부를 구비한 가동 소자를 포함한다. 즉, 이 실시예에서, 질량 조정 부재는 별도로 제공되는 것이 아니며, 오히려 가동 소자 그 자체의 일부가 질량 조정 부재로의 역할을 담당하도록 사용될 수 있다. 이러한 돌출부의 형상에 대해, 예로서는 진동축에 평행한 방향으로 연장되는 돌출부 및 진동축에 수직인 방향으로 연장되는 돌출부가 될 수 있다. 대체예로서, 가동 소자는 사다리꼴 형상 또는 스핀들 형상으로 형성될 수 있고, 그 예각 코너부가 돌출부로서 사용될 수도 있다.A vibrator device having a vibrating member arranged to vibrate about a vibrating axis may be implemented as follows. In this embodiment, the vibrating member includes a movable element with a protrusion for adjusting the mass of the vibrating member. That is, in this embodiment, the mass adjusting member is not provided separately, but rather, a part of the movable element itself can be used to serve as the mass adjusting member. For the shape of such protrusions, there may be, for example, protrusions extending in a direction parallel to the vibration axis and protrusions extending in a direction perpendicular to the vibration axis. As an alternative, the movable element may be formed in a trapezoidal shape or a spindle shape, and its acute corner portion may be used as the protrusion.

특히, 진동축에 평행한 방향으로 연장된 돌출부에 대해서는, 레이저 광이 투사되어지는 절단 위치를 조정함으로써, 돌출부의 절단 위치로부터 팁 단부까지의 제거량이 조정될 수 있다.In particular, for the protrusion extending in the direction parallel to the oscillation axis, by adjusting the cutting position at which the laser light is projected, the amount of removal from the cutting position to the tip end of the protrusion can be adjusted.

게다가, 이 실시예에 따르면, 레이저 빔 가공 영역의 크기는 제거량의 대소에 관계없이 일정하고 작을 수 있다. 그러므로 제거량이 커지더라도, 레이저 빔 가공으로 인해 진동자 장치로의 열 전달은 작게 유지될 수 있다.In addition, according to this embodiment, the size of the laser beam processing region can be constant and small regardless of the magnitude of the removal amount. Therefore, even if the removal amount is large, heat transfer to the vibrator device can be kept small due to the laser beam processing.

게다가, 절단 위치를 조정함으로써, 제거량에 대한 분해능이 개선될 수 있다. 따라서, 큰 조정 범위 및 정확한 분해능이 동시에 달성될 수 있다. 더욱이, 진동축에 수직인 단면으로서, 돌출부는 균일한 단면 형상을 가질 수 있고, 진동축 방향으로 균일할 수 있다. 그 경우에 있어서, 돌출부의 절단 위치로부터 팁 단부까지의 길이 및 진동축을 중심으로 진동 부재의 관성 모멘트 조정량은 대략 비례 관계를 가질 것이다. 그러므로 관성 모멘트는 매우 용이하게 조정될 수 있다.In addition, by adjusting the cutting position, the resolution with respect to the removal amount can be improved. Thus, a large adjustment range and accurate resolution can be achieved at the same time. Moreover, as a cross section perpendicular to the vibration axis, the protrusions may have a uniform cross-sectional shape and may be uniform in the vibration axis direction. In that case, the moment of inertia adjustment of the vibrating member about the length from the cutting position of the projection to the tip end and the oscillation axis will be approximately proportional. Therefore, the moment of inertia can be adjusted very easily.

모든 돌출부가 진동축에 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 그 경우에 있어서, 돌출부가 진동축에 수직인 방향으로 연장되는 경우와 비교할 때, 진동의 변위 각(displacement angle) 또는 위상(phase)의 불안정성이 감소된다. 이것은 이러한 불안정성이 주변 공기로부터 진동 부재에 인가되는 저항의 변동에 기인한다. 특히, 몇 mm 정도의 매우 작은 크기인 진동자 장치에 있어서, 공기 저항의 변동은 매 우 심각한 문제이고, 장치가 진동축으로부터 상당히 먼 부분을 가진다면(변위 속도가 크다), 이는 매우 현저해 진다. 모든 돌출부가 진동축에 평행하게 제조될 때, 주사 안정성 및 관성 모멘트의 신속한 조정 모두가 동시에 달성된다. 이것은 돌출부가 진동축으로부터 가장 멀리 떨어진 진동 부재의 위치에서만 형성되는 경우에도 효과적으로 달성 가능하다.All protrusions may extend in a direction parallel to the oscillation axis. In that case, the instability of the displacement angle or phase of the vibration is reduced as compared with the case where the projection extends in the direction perpendicular to the vibration axis. This instability is due to the variation of the resistance applied to the vibrating member from the ambient air. In particular, for a very small sized oscillator device, such as a few mm, fluctuations in air resistance are a very serious problem, and if the device has a portion far away from the oscillation axis (large displacement speed), this becomes very significant. When all protrusions are made parallel to the oscillation axis, both scanning stability and rapid adjustment of the moment of inertia are achieved at the same time. This can be effectively achieved even when the protrusion is formed only at the position of the vibrating member farthest from the vibrating axis.

반도체 제조 기술을 기초로 한 미세 가공 절차를 통해, 진동 부재의 가동 소자 및 돌출부는 모놀리식으로 제조될 수 있다. 그러므로 관성 모멘트 조정 기구를 갖는 진동 부재는 매우 정밀하게 제조될 수 있다.Through micromachining procedures based on semiconductor fabrication techniques, the movable elements and protrusions of the vibrating member can be manufactured monolithically. Therefore, the vibrating member having the moment of inertia adjustment mechanism can be manufactured very precisely.

진동자 장치는 진동축 중심으로 진동하도록 배열된 2개의 진동 부재를 구비한 진동 시스템을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 진동 부재는 진동축에 평행한 방향으로 연장된 돌출부를 갖는 제1 가동 소자를 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 진동 부재는 진동축에 평행한 방향으로 연장된 돌출부를 갖는 제2 가동 소자를 포함할 수 있다. 진동축에 대해 법선으로서 기능을 하는 단면에 대하여(즉, 진동축에 수직인 단면), 제1 및 제2 진동 부재에 형성된 각 돌출부의 단면적은 진동축의 방향으로 일정하다. 진동 시스템은 진동축을 중심으로 2개의 고유 진동 모드를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 레이저 빔이 각각 투사되는 제1 및 제2 가동 소자의 돌출부의 절단 위치를 조정함으로써, 제거량이 조정될 수 있다.The vibrator device may include a vibration system having two vibration members arranged to vibrate about a vibration axis. In this embodiment, the first vibrating member may include a first movable element having a protrusion extending in a direction parallel to the vibrating axis. Similarly, the second vibrating member may include a second movable element having a protrusion extending in a direction parallel to the vibration axis. With respect to the cross section which functions as a normal to the oscillation axis (i.e., the cross section perpendicular to the oscillation axis), the cross-sectional area of each protrusion formed on the first and second oscillation members is constant in the direction of the oscillation axis. The vibration system may have two natural vibration modes about the vibration axis. In this embodiment, the removal amount can be adjusted by adjusting the cutting positions of the protrusions of the first and second movable elements to which the laser beam is projected, respectively.

제1 및 제2 진동 부재 모두가 진동 시스템의 공통 축인 진동축에 평행한 방향으로 연장된 돌출부를 구비하기 때문에, 동일한 절단 방향이 제1 및 제2 가동 소자에 대해 사용될 수 있다. 그러므로 절단 장치가 단순화된다.Since both the first and second vibrating members have protrusions extending in a direction parallel to the oscillation axis which is a common axis of the vibrating system, the same cutting direction can be used for the first and second movable elements. Therefore, the cutting device is simplified.

상술한 바와 같은 진동자 장치를 제조하는 방법에 있어서, 진동축을 중심으로 적어도 하나의 고유 진동 모드의 주파수를 목표 주파수와 동일하게 하는 조정과, 진동 부재의 무게 중심 위치의 조정 양쪽을 동시에 수행하기 위하여, 다음의 절차가 행해질 수 있다. 가동 소자로부터 돌출한 돌출부의 일부가 절단될 수 있다. 예컨대, 레이저 빔을 사용하여 절단될 수 있다. 레이저 빔이 투사되는 절단 위치를 조정함으로써, 돌출부의 절단 위치로부터 팁 단부까지의 제거량은 조정될 수 있다. 복수의 돌출부는, 진동축에 대해 대칭 위치에서 초기에 대칭인 형상으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 쌍으로 제공되는 이러한 돌출부는 다른 제거량을 가지며, 따라서 이들의 최종 형상은 상이하다.In the method of manufacturing the vibrator as described above, in order to simultaneously perform both the adjustment to make the frequency of the at least one natural vibration mode equal to the target frequency around the vibration axis, and the adjustment of the center of gravity position of the vibration member, The following procedure can be done. Some of the protrusions protruding from the movable element can be cut. For example, it can be cut using a laser beam. By adjusting the cutting position at which the laser beam is projected, the removal amount from the cutting position of the protrusion to the tip end portion can be adjusted. The plurality of protrusions may be formed in a shape that is initially symmetrical in a symmetrical position with respect to the vibration axis. Typically, these protrusions provided in pairs have different removal amounts, and thus their final shape is different.

적어도 일부의 돌출부를 제거함으로써, 진동 부재의 관성 모멘트는 제거량에 따라서 조정될 수 있다. 게다가, 쌍을 이루는 돌출부의 제거량의 비대칭적인 관계에 의해, 진동축으로부터 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리는 동시에 조정될 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서, 상술한 바와 같이 돌출부를 제거함으로써 달성 가능한 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 게다가, 관성 모멘트, 무게 중심 및 오프셋 거리 모두가 동일한 돌출부를 사용함으로써 동시에 조정할 수 있으므로, 프로세스는 매우 신속하게 행해질 수 있다. 더욱이, 조정을 위한 돌출부의 수는 작을 수 있고, 그러므로 진동 부재의 관성 모멘트 및 질량이 작아질 수 있다. 그러므로 진동자 장치 전체는 소형화될 수 있다. 진동 중에 진동 부재에 인가된 공기 저항이 작기 때문에, 진동 부재의 진동 안정성은 현저하게 개선된다.By removing at least some of the protrusions, the moment of inertia of the vibrating member can be adjusted according to the removal amount. In addition, by the asymmetric relationship of the amount of removal of the paired protrusions, the offset distance of the center of gravity of the vibration member from the vibration axis can be adjusted at the same time. Also in this case, a similar effect achievable by removing the protrusion as described above can be obtained. In addition, since the moment of inertia, center of gravity and offset distance can all be adjusted simultaneously by using the same protrusion, the process can be done very quickly. Moreover, the number of protrusions for adjustment can be small, and therefore the moment of inertia and mass of the vibrating member can be small. Therefore, the entire vibrator device can be miniaturized. Since the air resistance applied to the vibration member during vibration is small, the vibration stability of the vibration member is remarkably improved.

진동축을 중심으로 진동하도록 배열된 진동 부재를 갖는 진동자 장치는 다음 과 같이 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 진동자 장치의 모든 돌출부는 진동축에 평행하게 연장될 수 있고, 진동축에 수직인 단면적은 진동축 방향으로 일정할 수 있다. 진동축에 대하여 대칭 위치에 배치된 이들 돌출부는 상호 다른 길이를 가질 수 있다.An oscillator device having a vibrating member arranged to vibrate about an oscillation axis may be implemented as follows. In this embodiment, all the projections of the vibrator device can extend parallel to the vibration axis, and the cross-sectional area perpendicular to the vibration axis can be constant in the vibration axis direction. These protrusions disposed at symmetrical positions with respect to the oscillation axis may have mutually different lengths.

이 실시예에 따르면, 제거된 길이의 합은 관성 모멘트의 조정량과 관련이 있고, 반면에 돌출부의 제거된 길이의 비는 진동축으로부터 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리의 조정량과 관련이 있다. 그러므로 각 돌출부로부터 제거될 형태에 대해, 전체량이 관성 모멘트 조정량을 기초로 하여 결정되고 제거 길이의 비가 오프셋 거리 조정량을 기초로 하여 결정되면, 관성 모멘트 및 무게 중심의 오프셋 거리 모두가 동시에 조정될 수 있다. 여기서, 관성 모멘트 조정량 및 제거된 길이의 전체량은 비례 관계에 있다. 그러므로 관성 모멘트 조정량 및 무게 중심 오프셋 거리 조정량은 매우 용이하고 정밀하게 결정될 수 있다.According to this embodiment, the sum of the removed lengths is related to the amount of adjustment of the moment of inertia, while the ratio of the removed lengths of the protrusions is related to the amount of adjustment of the offset distance of the center of gravity of the vibrating member from the vibration axis. . Therefore, for the shape to be removed from each projection, if the total amount is determined based on the amount of inertia adjustment and the ratio of removal length is determined based on the amount of offset distance adjustment, both the moment of inertia and the offset distance of the center of gravity can be adjusted simultaneously. have. Here, the amount of inertia adjustment and the total amount of the removed length are in proportional relationship. Therefore, the moment of inertia adjustment and the center of gravity offset distance adjustment can be determined very easily and precisely.

또한, 이 경우에 있어서, 진동축에 평행한 돌출부에 의해 달성될 수 있는 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 다시, 반도체 제조 기술을 기초로 한 미세 가공 절차를 통해, 진동 부재의 가동 소자 및 복수의 돌출부는 모놀리식으로 제조될 수 있다. 그러므로 관성 모멘트 및 무게 중심의 오프셋 거리의 고정밀 조정을 가능하게 하는 구조가 간편하게 제공된다.Also in this case, similar effects that can be achieved by protrusions parallel to the oscillation axis can be obtained. Again, through a microfabrication procedure based on semiconductor manufacturing techniques, the movable element and the plurality of protrusions of the vibrating member can be manufactured monolithically. Therefore, a structure is provided that enables high precision adjustment of the moment of inertia and the offset distance of the center of gravity.

진동축을 중심으로 진동하도록 배열된 진동 부재를 갖는 진동자 장치는 다음과 같이 구현될 수 있다. 이 실시예에서, 구동 수단으로서 영구자석이 가동 소자에 배치될 수 있고, 그래서 진동 시스템 외측에 배치된 코일로부터 인가된 전자기 력에 반응하여, 자석을 구비한 가동 소자가 구동될 수 있다. 이 실시예에서, 영구자석이 가동 소자에 배치될 수 있고, 영구자석의 무게 중심은 진동축으로부터 오프셋되는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 프로세스 오차로 인해, 영구자석의 설치 위치는 랜덤하게 편위되어 무게 중심의 오프셋을 초래한다. 그러나 상술한 바와 유사한 방식으로 가동 소자에 형성된 적어도 일부의 돌출부를 제거함으로써, 가동 소자의 무게 중심은, 영구자석의 무게 중심 오프셋이 가동 소자의 무게 중심 오프셋에 의해 상쇄되는 것을 보장하도록 진동축으로부터 오프셋될 수 있다. 즉, 다음의 방식으로 적어도 일부의 돌출부를 제거함으로써, 이들 오프셋은 상호 상쇄된다. 즉, i) 영구자석의 무게 중심으로부터 진동축과 영구자석 및 가동 소자의 무게 중심을 연결하는 선분 사이의 교점까지의 거리와, ii) 가동 소자의 무게 중심으로부터 전술한 교점까지의 거리 사이의 비가 영구자석 및 가동 소자의 질량의 역수의 비와 대략 동일하게 되도록, 돌출부가 제거될 수 있다. 이러한 절차에 의해, 진동 부재 전체의 무게 중심은 진동축 상에 배치될 수 있다.A vibrator device having a vibrating member arranged to vibrate about a vibrating axis may be implemented as follows. In this embodiment, a permanent magnet can be arranged as a drive means in the movable element, so that in response to the electromagnetic force applied from the coil disposed outside the vibration system, the movable element with the magnet can be driven. In this embodiment, the permanent magnet may be disposed in the movable element, and the center of gravity of the permanent magnet may be offset from the oscillation axis. For example, due to process error, the installation position of the permanent magnet is randomly biased, resulting in an offset of the center of gravity. However, by removing at least some of the protrusions formed in the movable element in a manner similar to that described above, the center of gravity of the movable element is offset from the oscillation axis to ensure that the center of gravity offset of the permanent magnet is offset by the center of gravity offset of the movable element. Can be. That is, these offsets cancel each other out by removing at least some of the protrusions in the following manner. That is, the ratio between i) the distance from the center of gravity of the permanent magnet to the intersection between the vibrating shaft and the line segment connecting the center of gravity of the permanent magnet and the movable element, and ii) the ratio between the center of gravity of the movable element and the aforementioned intersection The protrusions can be removed so as to be approximately equal to the ratio of the reciprocal of the mass of the permanent magnets and the movable element. By this procedure, the center of gravity of the entire vibrating member can be disposed on the vibrating axis.

상술한 바와 같이, 진동 부재를 크게 구동할 수 있는 전자기력을 기초로 하는 구동 수단을 포함하는 소형 진동자 장치에 있어서, 주파수의 조정 및 무게 중심의 오프셋 거리의 조정은 동시에 행해질 수 있다. 영구자석의 자기 특성은 열에 의해 쉽게 열화된다. 이를 고려하여, 더욱 많은 제거량이 가공 영역의 확대를 필요로 하지 않는 상술한 실시예는, 레이저 빔 가공으로 인한 열 전달이 작아지게 되고 양호한 자기 특성을 갖는 영구자석을 구비한 가동 소자가 얻어진다는 점에서 상당히 유리하다.As described above, in the small vibrator device including the driving means based on the electromagnetic force capable of driving the vibrating member largely, the adjustment of the frequency and the adjustment of the offset distance of the center of gravity can be performed simultaneously. The magnetic properties of permanent magnets are easily degraded by heat. In view of this, the above-described embodiment, in which a larger amount of removal does not require an enlargement of the processing area, results in a lower heat transfer due to laser beam processing and a movable element with permanent magnets having good magnetic properties is obtained. Quite advantageous in

이전의 실시예와 다소 상이한 진동자 장치는, 진동축을 중심으로 진동하도록 배치된 2개의 진동 부재를 포함하는 진동 시스템과, 진동 시스템을 구동하기 위한 구동 수단을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 진동 부재는 진동축에 평행한 방향으로 연장되는 복수의 돌출부를 갖는 제1 가동 소자를 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 진동 부재는 진동축에 평행한 방향으로 연장되는 복수의 돌출부를 갖는 제2 가동 부재를 포함할 수 있다. 진동 시스템은 진동축을 중심으로 2개의 고유 진동 모드를 가질 수 있다. 레이저 빔이 투사되는 제1 및 제2 가동 소자의 각 돌출부의 절단 위치를 조정함으로써, 이들 돌출부의 제거량은 조정될 수 있다. 제1 및 제2 진동 부재 모두가 진동 시스템의 공통 축인 진동축에 평행하게 연장되는 돌출부를 구비하기 때문에, 동일한 절단 방향이 제1 및 제2 가동 소자에 대해 사용될 수 있다. 그러므로 절단 장치가 단순화된다.The vibrator device, which is somewhat different from the previous embodiment, may comprise a vibration system comprising two vibration members arranged to vibrate about an oscillation axis, and a drive means for driving the vibration system. In this embodiment, the first vibrating member may include a first movable element having a plurality of protrusions extending in a direction parallel to the vibrating axis. Similarly, the second vibrating member may include a second movable member having a plurality of protrusions extending in a direction parallel to the vibration axis. The vibration system may have two natural vibration modes about the vibration axis. By adjusting the cutting positions of the respective projections of the first and second movable elements on which the laser beam is projected, the removal amount of these projections can be adjusted. The same cutting direction can be used for the first and second movable elements because both the first and second vibrating members have projections extending parallel to the oscillation axis, which is a common axis of the vibration system. Therefore, the cutting device is simplified.

전술한 바와 같이, 진동 부재가 질량을 조정하는 질량 조정 부재를 구비한 가동 소자를 포함하고 공극이 가동 소자 및 질량 조정 부재 사이에 형성된 실시예에서, 주파수 조정 및 무게 중심에 대한 오프셋 거리 조정은 다음의 방식으로 동시에 행해질 수 있다. 즉, 질량 조정 부재는 진동축의 대향측에 배치될 수 있고, 이들 질량 조정 부재의 제거량뿐만 아니라 진동축으로부터 질량 조정 부재의 거리는 관성 모멘트 조정량 및 무게 중심의 오프셋 거리 조정량을 기초로 하여 상술한 바와 같이 결정될 수 있다. 그리고 나서, 이러한 결정을 기초로 하여, 질량 조정 부재의 일부가 제거될 수 있다. 이러한 절차에 의해, 주파수 조정 및 무게 중심 오프셋 거리 조정이 간단하고 매우 정밀하게 행해질 수 있다.As described above, in an embodiment in which the vibrating member includes a movable element having a mass adjusting member for adjusting the mass and a void is formed between the movable element and the mass adjusting member, the frequency adjustment and the offset distance adjustment to the center of gravity are as follows. Can be done simultaneously. That is, the mass adjusting member can be disposed on the opposite side of the oscillation axis, and the distance of the mass adjusting member from the oscillation axis as well as the removal amount of these mass adjusting members is determined based on the moment of inertia adjustment and the offset distance adjusting amount of the center of gravity. As determined. Then, based on this determination, part of the mass adjusting member can be removed. By this procedure, frequency adjustment and center of gravity offset distance adjustment can be made simply and very precisely.

가동 소자는 광 편향기를 구성하기 위해 반사면을 구비하고, 화상 형성 또는 화상 디스플레이를 위해 원하는 주파수 또는 무게 중심 오프셋량으로 잘 조정된 광 편향기로서 사용될 수 있다. 고유 진동 모드의 주파수가 잘 조정되면, 이러한 광 편향기가 높은 진폭 증폭률에 의해 구동될 수 있기 때문에, 장치는 소형이 될 수 있고 저전력 소모로 구동될 수 있다. 한편, 진동축으로부터의 무게 중심 오프셋량이 잘 조정되면, 진동축은 주사 도중에 거의 이동하지 않는다. 그러므로 주사선의 곡률 또는 저하된 재현성과 같은 성능의 열화가 쉽게 회피된다.The movable element has a reflecting surface for constructing the optical deflector and can be used as an optical deflector well tuned to a desired frequency or center of gravity offset amount for image formation or image display. If the frequency of the natural vibration mode is well tuned, the device can be compact and can be driven with low power consumption since such an optical deflector can be driven by a high amplitude amplification factor. On the other hand, if the center of gravity offset amount from the vibration axis is well adjusted, the vibration axis hardly moves during scanning. Therefore, degradation of performance such as the curvature of the scanning line or the reduced reproducibility is easily avoided.

이러한 광 편향기를 사용하는 화상 형성 장치는 광원과, 상술한 바와 같은 광 편향기와, 감광 부재를 포함할 수 있고, 광 편향기는 광원으로부터의 광을 편향시켜, 적어도 일부의 광이 감광 부재에 입사된다.An image forming apparatus using such an optical deflector may include a light source, an optical deflector as described above, and a photosensitive member, wherein the optical deflector deflects light from the light source so that at least part of the light is incident on the photosensitive member. .

이러한 광 편향기를 사용하는 화상 디스플레이 장치는 광원과, 상술한 바와 같은 광 편향기와, 화상 디스플레이 부재를 포함하고, 광 편향기는 광원으로부터의 광을 편향시켜, 적어도 일부의 광이 화상 디스플레이 부재에 입사된다.An image display apparatus using such an optical deflector includes a light source, an optical deflector as described above, and an image display member, and the optical deflector deflects light from the light source so that at least part of the light is incident on the image display member. .

특히, 진동 시스템은 2개의 진동 부재를 포함할 수 있고, 반사면은 광 편향기를 제공하기 위해 진동 부재 중 하나의 가동 소자에 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 화상 형성 또는 화상 디스플레이를 위해, 2배 또는 3배 주파수 관계로 잘 조정되고, 진동축 중심으로 2개의 고유 진동 모드를 갖는 광 편향기가 사용될 수 있다. 이러한 광 편향기는, 큰 진폭 증폭률에 의해 구동될 수 있다는 점뿐만 아니라, 전술한 주파수 관계의 정현파를 기초로 한 합성파 구동(combined-wave drive)을 통해 광 주사의 각속도의 균일성이 개선된다는 점에서 유리하다. 그러므 로 진동 도중에 각속도의 변동으로 인한 반사면의 변형이 쉽게 회피된다. 게다가, In particular, the vibration system may comprise two vibration members, and the reflecting surface may be provided to the movable element of one of the vibration members to provide the light deflector. In such an embodiment, an optical deflector may be used for image formation or image display, which is well tuned in a double or triple frequency relationship and has two natural vibration modes around the oscillation axis. This optical deflector not only can be driven by a large amplitude amplification factor, but also the uniformity of the angular velocity of the optical scan is improved through the combined-wave drive based on the above-described sine wave in the frequency relationship. Is advantageous in Therefore, deformation of the reflecting surface due to fluctuations in angular velocity during vibration is easily avoided. Besides,

광 스폿 형성을 위한 광원의 변조 타이밍이 각속도의 비균일성을 고려하지 않으면서 설정될 수 있기 때문에, 변조 회로는 단순화된다.Since the modulation timing of the light source for light spot formation can be set without considering the nonuniformity of the angular velocity, the modulation circuit is simplified.

게다가, 무게 중심 오프셋량이 잘 조정되면, 진동 시스템의 2개의 고유 진동 모드의 독립성을 저해하는 커플링을 초래하는 원하지 않는 진동 변동이 쉽게 감소된다. 이러한 진동 변동은 무게 중심의 오프셋량을 감소시키고 2개의 고유 진동 모드의 주파수를 "정수배(multiple by an integer)" 관계로 조정함으로써 감소될 수 있다. 이러한 진동 변동이 진동축을 중심으로 진동 부재의 각속도의 변화를 초래하고 광 주사의 불안정성을 초래하기 때문에, 이것들은 회피되어야 한다. In addition, if the center of gravity offset amount is well adjusted, unwanted vibration fluctuations that result in couplings that hinder the independence of the two natural vibration modes of the vibration system are easily reduced. This vibration fluctuation can be reduced by reducing the amount of offset in the center of gravity and adjusting the frequencies of the two natural vibration modes in a "multiple by an integer" relationship. Since these vibration fluctuations cause a change in the angular velocity of the vibrating member about the vibration axis and cause instability of the optical scan, these should be avoided.

다음에, 본 발명의 구체적인 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이다.Next, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제1 실시예][First Embodiment]

도1a, 도1b 및 도2는 본 발명의 진동자 장치의 일 실시예에 따른 광 편향기를 도시한다. 도1a는 광 편향기의 상면도, 도1b는 도1a의 이면 측에서 본 진동 시스템의 상면도이다. 도2는 도1a의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 본 실시예에서는 한 쌍의 질량 조정 부재(19), 반사면(22) 및 한 쌍의 공극(30)은 가동 소자(11)에 설치되어 진동 부재(41)를 구성한다. 진동 시스템은 이러한 진동 부재(41), 한 쌍의 탄성 지지부(12) 및 지지 부재(13)를 포함한다.1A, 1B and 2 show an optical deflector according to an embodiment of the vibrator device of the present invention. Fig. 1A is a top view of the optical deflector, and Fig. 1B is a top view of the vibration system seen from the back side of Fig. 1A. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1A. In this embodiment, the pair of mass adjusting members 19, the reflecting surfaces 22, and the pair of voids 30 are provided in the movable element 11 to constitute the vibration member 41. The vibration system comprises such a vibration member 41, a pair of elastic supports 12 and a support member 13.

먼저, 이하에서 본 실시예의 구성과 함께, 그 구동 원리에 대해서 이들 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서, 도1a 및 도1b에 도시된 진동 시스템은 후술하는 구동 수단에 의해 진동축(17)을 중심으로 비틀림 진동을 한다. 가동 소자(11), 탄성 지지부(12) 및 지지 부재(13)는 반도체 제조 방법에 따른 포토리소그래피 프로세스와 에칭 프로세스에 의해, 단결정 실리콘 기판으로부터 일체형으로 만들어진다. 따라서, 매우 소형의 진동 시스템을 비교적 낮은 비용으로 생성할 수 있다. 또한, 단결정 실리콘은, 영의 계수(Young's modulus)가 높고 밀도가 작기 때문에, 가동 소자의 자중에 의한 변형이 매우 작다. 그러므로, 공진시의 진폭 증폭률이 높은 진동 시스템이 달성된다. 본 실시예에서, 가동 소자(11)는 진동축(17)에 수직한 방향의 치수가 3 mm, 이 축에 평행한 방향의 치수가 1 mm이다. 진동 시스템의 전체 길이는 약 12 mm이다.First, together with the configuration of the present embodiment, the driving principle thereof will be described with reference to these drawings. In this embodiment, the vibration system shown in Figs. 1A and 1B vibrates torsional vibration about the oscillation shaft 17 by the driving means described later. The movable element 11, the elastic support 12, and the support member 13 are integrally made from a single crystal silicon substrate by a photolithography process and an etching process according to a semiconductor manufacturing method. Thus, a very small vibration system can be produced at a relatively low cost. In addition, since the single crystal silicon has a high Young's modulus and a low density, deformation of the movable element due to its own weight is very small. Therefore, a vibration system with a high amplitude amplification factor at resonance is achieved. In this embodiment, the movable element 11 has a dimension of 3 mm in the direction perpendicular to the vibration axis 17 and a dimension of 1 mm in the direction parallel to this axis. The total length of the vibration system is about 12 mm.

가동 소자(11)는 진동축(17) 중심으로 비틀림 진동하도록 한 쌍의 탄성 지지부(12)에 의해 탄성 지지된다. 한 쌍의 질량 조정 부재(19)와 한 쌍의 공극(30)은 진동축(17)의 대향 측면에 배치된다.The movable element 11 is elastically supported by a pair of elastic supports 12 to torsionally vibrate about the oscillation shaft 17. The pair of mass adjusting members 19 and the pair of voids 30 are disposed on opposite sides of the oscillation shaft 17.

가동 소자(11)에 설치된 반사면(22)은 가동 소자(11)의 비틀림 진동에 대한 응답으로 광원으로부터의 광을 편향 주사하는 기능을 한다. 반사면(22)은 알루미늄으로 만들어지며, 진공 증착에 의해 형성된다. 이 반사면은 다른 재질, 예를 들어 금 또는 구리로 만들어 질 수도 있다. 그 최외측 표면에 보호막이 형성될 수 있다. 여기서, 가동 소자(11)는 반사면(22)으로써 형성되어야 하기 때문에, 구동시의 그 평탄성이 특히 중요하다. 본 실시예의 가동 소자(11)는 한 쌍의 탄성 지지부(비틀림 스프링)(12)에 의해 양단 지지된다. 따라서, 단일 스프링 지지부와 비교해서, 그 자중에 의한 변형이 양호하게 억제되고, 보다 양호한 평탄성이 유지될 수 있다.The reflective surface 22 provided in the movable element 11 functions to deflect the light from the light source in response to the torsional vibration of the movable element 11. The reflecting surface 22 is made of aluminum and is formed by vacuum deposition. This reflective surface may be made of other materials, for example gold or copper. A protective film may be formed on the outermost surface thereof. Here, since the movable element 11 must be formed as the reflecting surface 22, its flatness during driving is particularly important. The movable element 11 of this embodiment is supported at both ends by a pair of elastic support parts (torsion springs) 12. Therefore, compared with the single spring support, deformation due to its own weight can be suppressed well, and better flatness can be maintained.

도2에서, 고정 부재(150) 및 구동 수단이 도시된다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구동 수단은, 고정 부재(150)에 고정된 고정 코일(152)과, 진동 부재(41)의 가동 소자(11)의 이면에 제공된 영구자석(151)을 포함한다. 도1b 및 도2에 도시된 바와 같이, 진동 부재(41)의 영구자석(151)은, 예를 들면 길이 약 2 mm, 단면 치수 150 μm × 150 μm의 프리즘형 금속 자석이다. 영구자석(151)은, 그 길이 방향을 따라 연장하는 극성(자화) 방향을 가지며, 접착제에 의해 가동 소자(11)에 고정된다.In Fig. 2, the fixing member 150 and the driving means are shown. As shown in the figure, the driving means of the present embodiment, the fixed coil 152 fixed to the fixing member 150, and the permanent magnet 151 provided on the rear surface of the movable element 11 of the vibration member 41 Include. As shown in Figs. 1B and 2, the permanent magnet 151 of the vibrating member 41 is, for example, a prism-shaped metal magnet having a length of about 2 mm and a cross-sectional dimension of 150 m × 150 m. The permanent magnet 151 has a polarization (magnetization) direction extending along its longitudinal direction and is fixed to the movable element 11 by an adhesive agent.

도2에 도시된 바와 같이, 고정 부재(150)는 고정 코일(152)의 위치와 함께, 진동 시스템 및 영구자석(151)의 위치를 적절하게 유지하는 기능을 한다. 구동 AC 전류의 인가에 대한 응답으로, 고정 코일(152)은 도2에 도시된 화살표(H)의 방향으로 교류 자기장을 발생시킨다. 영구자석(151)의 자속 밀도방향은 화살표(B)의 방향이기 때문에, 고정 코일(152)에 의해 생성된 자기장은 진동축(17)을 중심으로 토크를 발생시키고, 이로 인해 진동 시스템이 구동된다.As shown in FIG. 2, the fixing member 150 functions to properly maintain the position of the vibration system and the permanent magnet 151 together with the position of the fixing coil 152. In response to the application of the drive AC current, the stationary coil 152 generates an alternating magnetic field in the direction of arrow H shown in FIG. Since the magnetic flux density direction of the permanent magnet 151 is the direction of the arrow B, the magnetic field generated by the fixed coil 152 generates torque about the oscillation shaft 17, thereby driving the vibration system. .

다음에 본 실시예에 따른 광 편향기의 구동 원리를 더욱 상세하게 설명한다. 진동축(17)을 중심으로 한 비틀림 진동에 대해서, 본 실시예의 진동 시스템은 주파수(f1)의 고유 진동 모드를 가진다. 이 고유 진동 모드는, 진동축(17)을 중심으로 진동 부재(41)의 모멘트를 I, 진동축(17) 주위의 한 쌍의 탄성 지지부(12)의 스프링 상수를 K라고 하면, 비틀림 진동 시스템의 고유 진동 모드의 주파수를 나타내는 이하의 수학식 1의 관계에 의거한 계산에 의해 구체화될 수 있고, 여기서 √(K/I) 은 "(K/I)의 제곱근"을 의미한다.Next, the driving principle of the optical deflector according to the present embodiment will be described in more detail. For torsional vibration about the oscillation axis 17, the vibration system of the present embodiment has a natural vibration mode of frequency f 1 . This natural vibration mode is a torsional vibration system if the moment of the vibration member 41 about the vibration axis 17 is I, and the spring constant of the pair of elastic support parts 12 around the vibration axis 17 is K. It can be embodied by calculation based on the relationship of Equation 1 below, which represents the frequency of the natural vibration mode, where √ (K / I) means “square root of (K / I)”.

[수학식 1][Equation 1]

f1=1/2π·√(K/I)f 1 = 1 / 2π√ (K / I)

상기 수학식 1은 진동 시스템의 감쇠 항 (예를 들어, 공기 저항)이 작을 경우에는 충분한 근사값을 제공한다. 본 실시예의 진동 시스템의 감쇠비는 대략 0.003이다. 적용된 광 편향기의 사양에 의해 결정되는 목표 구동 주파수인 기준 주파수(f0)에 따라서, 고정 코일(152)은 진동 시스템을 구동한다. 만일 기준 주파수(f0)와 주파수(f1)가 일치하면, 진동 시스템은 고유 진동 모드의 가장 진폭 증폭률이 높은 점에서 구동될 수 있다.Equation 1 provides a sufficient approximation when the damping term (eg air resistance) of the vibration system is small. The damping ratio of the vibration system of this embodiment is approximately 0.003. According to the reference frequency f 0 , which is a target drive frequency determined by the specification of the applied optical deflector, the fixed coil 152 drives the vibration system. If the reference frequency f 0 and the frequency f 1 coincide, the vibration system can be driven at the point where the highest amplitude amplification factor of the natural vibration mode is high.

그러나, 재료의 물성 변동이나 가공 공차와 같은 다양한 오차 요인에 의해, 예컨대, 주파수(f1)가 기준 주파수(f0)로부터 어긋날 수 있다. 따라서, 질량 조정 부재(19)가 부분적으로 제거되어 수학식 1의 진동 부재(41)의 관성 모멘트(I)를 조정하고, 이로 인해 주파수(f1)를 조정하여 기준 주파수(f0)에 정합시킨다. 본 실시예의 질량 조정 부재(19)는, 도1a, 도1b 및 도2에 도시된 바와 같이 알루미늄 평판을 가동 소자(11)에 접착함으로써 제공된다.However, due to various error factors such as material property variations and processing tolerances, for example, the frequency f 1 may shift from the reference frequency f 0 . Accordingly, the mass adjusting member 19 is partially removed to adjust the moment of inertia I of the vibrating member 41 of Equation 1, thereby adjusting the frequency f 1 to match the reference frequency f 0 . Let's do it. The mass adjusting member 19 of this embodiment is provided by adhering an aluminum flat plate to the movable element 11 as shown in Figs. 1A, 1B and 2.

전술한 바와 같이, 이 질량 조정 부재(19)로부터 제거된 부분의 체적과 그 진동축(17)으로부터의 거리에 의거하여, 관성 모멘트의 조정량이 증감 될 수 있다. 예를 들면 주파수(f1)의 소정 오차 범위를 상정하고, 오차 범위를 포함하는 주파 수(f1)가 기준 주파수(f0)보다 낮게 유지되도록, 관성 모멘트(I) 및 스프링 상수(K)가 설정될 수 있다. 이렇게 함으로써, 주파수(f1)가 기준 주파수(f0)를 향해 조정될 수 있다. 예로써, 질량 조정 부재(19)를 부분적으로 제거하기 전에, 구동 주파수를 소인(sweep)하면서 가동 소자(11)의 진동 진폭이 측정될 수 있다. 이로써 요구되는 만큼의 적절한 제거량이 결정될 수 있다. 여기에서, 질량 조정 부재(19)의 밀도를 적절하게 설정함으로써, 제거되는 부분의 체적과 이의 진동축(17)으로부터의 거리에 관한 분해능과는 독립적으로, 주파수(f1)에 대한 조정 분해능이 설정될 수 있다.As described above, the amount of adjustment of the moment of inertia can be increased or decreased based on the volume of the portion removed from the mass adjusting member 19 and the distance from the oscillation shaft 17. For example, the moment of inertia I and the spring constant K are assumed so that a predetermined error range of the frequency f 1 is assumed and the frequency f 1 including the error range is kept lower than the reference frequency f 0 . Can be set. By doing so, the frequency f 1 can be adjusted towards the reference frequency f 0 . By way of example, the vibration amplitude of the movable element 11 can be measured while sweeping the drive frequency before partially removing the mass adjusting member 19. This may determine the appropriate amount of removal as required. Here, by appropriately setting the density of the mass adjusting member 19, the adjustment resolution with respect to the frequency f 1 is independent of the resolution regarding the volume of the portion to be removed and its distance from the oscillation axis 17. Can be set.

또한, 본 실시예에서, 질량 조정 부재(19)는, 평판 형상의 가동 소자(11)의 영구자석(151)이 장착되어 있는 면의 반대 표면 상에 배치된다. 이 구조는 진동 부재(41)의 무게 중심이 진동축(17)으로부터 어긋나는 것을 효과적으로 감소시키고, 불필요한 진동을 감소시킨다. 또한, 질량 조정 부재(19)의 일부를 제거함으로써 진동 부재(41)의 무게 중심이 진동축(17)으로부터 어긋나는 것을 감소시킨다. 예를 들면 관찰용 레이저 빔이 반사면(22) 상에 입사될 수 있고, 주사 궤적을 관찰함으로써 진동축(17)을 중심으로 비틀림 진동의 궤적이 관찰될 수 있다. 이후에, 불필요한 진동을 감소시키도록 질량 조정 부재(19)를 제거함으로써 무게 중심 편차가 양호하게 감소될 수 있다.In addition, in this embodiment, the mass adjusting member 19 is disposed on the surface opposite to the surface on which the permanent magnet 151 of the plate-shaped movable element 11 is mounted. This structure effectively reduces the deviation of the center of gravity of the vibration member 41 from the vibration axis 17, and reduces unnecessary vibration. In addition, by removing a part of the mass adjusting member 19, the center of gravity of the vibrating member 41 is reduced from being shifted from the vibrating shaft 17. For example, an observation laser beam may be incident on the reflecting surface 22, and the trajectory of the torsional vibration about the oscillation axis 17 may be observed by observing the scanning trajectory. Thereafter, the center of gravity deviation can be satisfactorily reduced by removing the mass adjusting member 19 to reduce unnecessary vibration.

다음에 질량 조정 부재(19)를 부분적으로 제거하는 프로세스에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 본 실시예의 가동 소자(11)는, 도1b에 도시 된 바와 같이 관통공에 의해 형성된 공극(30)을 구비하도록 형성된다. 이러한 공극(30)의 제공으로 인해, 도2에 도시된 바와 같이, 질량 조정 부재(19)는 가동 소자(11)와 접착되지 않는 영역을 가진다. 이러한 공극(30)은, 진동 시스템이 단결정 실리콘 기판으로부터 건식 에칭에 의해 형성될 때 동시에 형성된다.Next, the process of partially removing the mass adjusting member 19 will be described in detail with reference to the drawings. The movable element 11 of this embodiment is formed so as to have the space | gap 30 formed by the through-hole as shown in FIG. 1B. Due to the provision of this void 30, as shown in FIG. 2, the mass adjusting member 19 has an area which is not adhered to the movable element 11. These voids 30 are formed simultaneously when the vibration system is formed by dry etching from a single crystal silicon substrate.

도7a 내지 도7c는 본 실시예의 질량 조정 부재(19)를 부분적으로 제거하는 프로세스를 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시예에서 펄스 레이저가 질량 조정 부재(19)의 가공될 부분 상에 조사되고, 이로 인해 질량이 부분적으로 제거된다. 도7a는, 레이저 빔 가공의 초기 단계의 샘플의 상면도이다. 도7b는, 도7a의 상태로부터 프로세스가 더 진행된 상태를 도시하는 상면도이다. 도7c는 도7b의 C-C선을 따라 취한 단면도이다. 도7c에 도시된 바와 같이, 공극(30)의 존재로 인해, 가동 소자(11)에 접착되어있지 않은, 질량 조정 부재의 비접착 영역의 일부인 질량 제거 부분(85)이 최종적으로 제거될 수 있다.7A to 7C are schematic diagrams for explaining a process of partially removing the mass adjusting member 19 of this embodiment. In this embodiment, a pulsed laser is irradiated onto the portion to be processed of the mass adjusting member 19, whereby the mass is partially removed. 7A is a top view of a sample at an initial stage of laser beam processing. FIG. 7B is a top view showing a state where the process is further advanced from the state of FIG. 7A. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 7B. As shown in FIG. 7C, due to the presence of the void 30, the mass removing portion 85, which is part of the non-adhesive region of the mass adjusting member, which is not adhered to the movable element 11, can finally be removed. .

우선, 도7a에 도시된 바와 같이, 가공 레이저 빔 스폿(80)은 회전 방향(83)으로 원호형 루프(폐곡선)를 그리도록 가공 궤적(82)을 따라서 주사된다. 가공 레이저 빔 스폿(80)은 질량 조정 부재(19)의 가공에 적합한 출력 및 펄스 주파수로써 발광되고 있다. 도시된 바와 같이, 가공 레이저 빔 스폿(80)에 의해, 가공 궤적(82)에 따른 가공 부분(81)이 형성된다.First, as shown in Fig. 7A, the processing laser beam spot 80 is scanned along the processing trajectory 82 so as to draw an arc-shaped loop (closed curve) in the direction of rotation 83. The processing laser beam spot 80 emits light at an output and pulse frequency suitable for processing the mass adjusting member 19. As shown, by the processing laser beam spot 80, the processing portion 81 along the processing trajectory 82 is formed.

도7b는 가공 레이저 빔 스폿(80)이 가공 궤적(82)을 따라 적절한 횟수만큼 순환한 후의 상태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 가공 궤적(82)을 따라 관통 개구(84)가 형성된다. 도7c는 이 부분의 단면을 도시한다. 가공 레이저 빔 스 폿(80)은 더욱 가공 궤적(82)을 따라 순환하고, 질량 제거 부분(85)의 주연부를 원호형 루프를 따라서 제거한다. 도7c에 도시된 바와 같이, 질량 제거 부분(85)은 공극(30)의 존재로 인해 가동 소자(11)에 접착되지 않기 때문에, 전술된 프로세스에 의해 가동 소자(11)로부터 분리되고 제거된다.FIG. 7B shows the state after the processing laser beam spot 80 has cycled an appropriate number of times along the processing trajectory 82. As shown, a through opening 84 is formed along the machining trajectory 82. Fig. 7C shows a cross section of this part. The machining laser beam spot 80 further circulates along the machining trajectory 82 and removes the periphery of the mass removal portion 85 along the arced loop. As shown in FIG. 7C, since the mass removing portion 85 is not adhered to the movable element 11 due to the presence of the void 30, it is separated and removed from the movable element 11 by the above-described process.

전술된 프로세스에서, 만일 가공 궤적(82)의 직경이 확대되면, 고속으로 큰 질량이 제거될 수 있다. 물론, 가공 궤적(82)의 형상은 전술된 원호형 루프로 한정되지 않는다.In the above-described process, if the diameter of the machining trajectory 82 is enlarged, a large mass can be removed at high speed. Of course, the shape of the machining trajectory 82 is not limited to the arc-shaped loop described above.

전술된 바와 같이 본 실시예에 따라서, 공극(30)의 존재의 효과로 인해, 레이저 빔이 직접 조사되어서 제거되는 체적보다 큰 체적이 고속으로 제거될 수 있다. 이는 진동 시스템의 고유 진동 모드의 주파수 조정 범위 및 무게 중심 위치 조정 범위를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고속 조정을 가능하게 한다. 또한, 공극(30)의 제공은 가동 소자(11)의 일부를 제거하는 일 없이 레이저 빔 가공에 의해 질량 조정 부재(19) 만을 제거할 수 있게 한다. 그 결과로서, 진동 시스템의 고유 진동 모드 주파수의 조정 및 무게 중심 조정이 매우 정밀하게 이루어 질 수 있다.According to this embodiment as described above, due to the effect of the presence of the voids 30, a volume larger than the volume from which the laser beam is directly irradiated and removed can be removed at a high speed. This can increase the frequency adjustment range and the center of gravity position adjustment range of the natural vibration mode of the vibration system, as well as enable high speed adjustment. Further, the provision of the voids 30 makes it possible to remove only the mass adjusting member 19 by laser beam processing without removing a part of the movable element 11. As a result, adjustment of the natural vibration mode frequency and center of gravity adjustment of the vibration system can be made very precisely.

또한, 본 실시예에서와 같이, 가동 소자(11) 내에 형성된 관통공인 공극(30)을 제공함으로써, 질량 조정 부재(19)는 평판 형상을 가질 수 있다. 이는 접착을 위한 조립을 용이하게 한다. 본 실시예의 질량 조정 부재(19)는 가공용 레이저 빔을 흡수하는 금속, 유전체 또는 반도체와 같은 재료로 만들어질 수 있다.In addition, as in the present embodiment, by providing the cavity 30 which is a through hole formed in the movable element 11, the mass adjusting member 19 can have a flat plate shape. This facilitates the assembly for adhesion. The mass adjusting member 19 of the present embodiment may be made of a material such as a metal, a dielectric, or a semiconductor that absorbs a laser beam for processing.

본 실시예의 가동 소자(11) 및 질량 조정 부재(19)는 도3에 도시된 바와 같 은 형태를 가질 수 있다. 도3은 도1a의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도2의 예와 비교하면, 도3에 도시된 구조에서는, 질량 조정 부재(19) 내에 공극(30)이 형성된다. 이러한 경우에도, 레이저 빔 조사를 사용하는 질량 제거와 관련해서 유사한 유익한 효과를 얻을 수 있다.The movable element 11 and the mass adjusting member 19 of this embodiment may have a form as shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1A. Compared with the example of FIG. 2, in the structure shown in FIG. 3, the voids 30 are formed in the mass adjusting member 19. Even in this case, similar beneficial effects can be obtained with respect to mass removal using laser beam irradiation.

본 발명의 본 실시예에 따른 진동자 장치는 광을 반사하고 편향하는 광 편향기에 관련하여 설명되었다. 그러나, 가동 소자(11) 상의 소정의 외부 질량의 증착으로 인한 구동 주파수의 변화를 측정하는 것에 의거하여, 표면상의 소정 물질의 증착량을 검출하는 센서 등에 응용될 수 있다.The vibrator device according to this embodiment of the present invention has been described with reference to an optical deflector that reflects and deflects light. However, on the basis of measuring the change in the driving frequency due to the deposition of a predetermined external mass on the movable element 11, it can be applied to a sensor for detecting the deposition amount of a predetermined substance on the surface.

또한 전술된 실시예에서는 진동 시스템이 진동축(17)을 중심으로 하나의 고유 진동 모드를 가지는 경우에 대하여 설명했지만, 진동 시스템은 진동축(17)을 중심으로 직렬로 비틀림 진동하도록 탄성 지지되는 복수의 진동 부재를 가질 수 있어서, 진동 시스템은 복수개의 고유 진동 모드를 가질 수 있다. 이 경우도, 전술된 제조 방법에 따라, 각각의 진동 부재의 관성 모멘트를 조정함으로써 이들 고유 진동 모드의 주파수가 각각 조정될 수 있다. 또한, 이들 진동 부재의 무게 중심을 조정함으로써 불필요한 진동이 양호하게 감소될 수 있다.In addition, in the above-described embodiment, the case in which the vibration system has one intrinsic vibration mode about the vibration axis 17 has been described, but the vibration system has a plurality of elastically supported to twist the vibration in series about the vibration axis 17. The vibration system may have a plurality of natural vibration modes. Also in this case, according to the above-described manufacturing method, the frequencies of these natural vibration modes can be adjusted respectively by adjusting the moment of inertia of each vibration member. In addition, unnecessary vibration can be satisfactorily reduced by adjusting the center of gravity of these vibration members.

[제2 실시예]Second Embodiment

도4a, 도4b, 도5 및 도6은 본 발명의 진동자 장치의 제2 실시예에 따른 광 편향기를 도시한다. 도4a는 상면도이며, 도4b는 도4a의 이면측 으로부터 본 진동 시스템의 상면도다. 도5 및 도6은 각각 도4a 및 도4b의 C-C선 및 D-D선을 따라 취한 단면도이다. 이들 도면에서, 제1 실시예와 같은 유사한 기능을 가지는 성분은 동일한 도면 부호로 지시된다. 이하에서는, 제1 실시예와 유사한 기능을 가지는 부분의 설명은 생략될 것이며, 구별되는 특징부만이 상세하게 설명될 것이다.4A, 4B, 5 and 6 show an optical deflector according to a second embodiment of the vibrator device of the present invention. Fig. 4A is a top view, and Fig. 4B is a top view of the vibration system seen from the back side of Fig. 4A. 5 and 6 are cross-sectional views taken along lines C-C and D-D of FIGS. 4A and 4B, respectively. In these figures, components having similar functions as in the first embodiment are designated by the same reference numerals. In the following, description of portions having functions similar to those of the first embodiment will be omitted, and only distinct features will be described in detail.

도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 광 편향기는 단 1개의 탄성 지지부(12)를 사용하며, 진동 시스템은 외팔보 구조로써 고정 부재(150)에 의해 지지된다.As shown in Figs. 4A and 4B, the optical deflector of this embodiment uses only one elastic support 12, and the vibration system is supported by the fixing member 150 in a cantilever structure.

또한, 본 실시예에서, 질량 조정 부재(19)는 수지로 형성되고, 이는 평판 형상의 가동 소자(11)의 영구자석(151)이 설치되어 있는 면의 반대면에 배치된다. 그 결과, 진동 부재(41)의 무게 중심이 진동축(17)으로부터 어긋나는 것을 감소시키는 것이 용이하고, 불필요한 진동을 감소시킬 수 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 영구자석(151) 및 질량 조정 부재(19)는 진동축(17)을 사이에 두고 가동 소자(11)의 대향 측면 상에 배치된다. 그러므로, 질량 조정 부재(19)의 제공으로 인한, 진동축(17)으로부터 진동 부재(41)의 무게 중심의 편차가 효과적으로 감소될 수 있다.In addition, in this embodiment, the mass adjusting member 19 is formed of a resin, which is disposed on the surface opposite to the surface on which the permanent magnet 151 of the plate-shaped movable element 11 is provided. As a result, it is easy to reduce the deviation of the center of gravity of the vibration member 41 from the vibration axis 17, and can reduce unnecessary vibration. That is, as shown in Fig. 5, the permanent magnet 151 and the mass adjusting member 19 are disposed on opposite sides of the movable element 11 with the oscillation shaft 17 therebetween. Therefore, the deviation of the center of gravity of the vibrating member 41 from the vibrating shaft 17 due to the provision of the mass adjusting member 19 can be effectively reduced.

본 실시예의 진동 시스템을 구성하는 가동 소자(11), 탄성 지지부(12), 지지 부재(13)는 후술하는 알칼리 수용액을 이용한 단결정 실리콘의 이방성 에칭으로써 일체로 형성된다. 본 예에서, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 가동 소자(11), 탄성 지지부(12)는 단결정 실리콘의 결정 등가면(표면)에 의해 둘러싸여진 특징적인 형상을 가진다.The movable element 11, the elastic support part 12, and the support member 13 which comprise the vibration system of this embodiment are integrally formed by anisotropic etching of single crystal silicon using the aqueous alkali solution mentioned later. In this example, as shown in Figs. 5 and 6, the movable element 11 and the elastic support 12 have a characteristic shape surrounded by the crystal equivalent surface (surface) of single crystal silicon.

도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가동 소자(11)는 진동축(17)과 평행하게 신장하는 오목부(31)로써 형성된다. 오목부(31)는 레이저 빔에 의해 질량 조정 부재(19)를 부분적으로 제거하는 프로세스에서, 제1 실시예에서의 공극(30)과 유사한 효과를 가진다. 예컨대, 진동축(17)으로부터의 거리 및 제거될 질량 부분의 체적을 선택함으로써, 예컨대, 제거 질량과 제거 관성 모멘트 사이의 관계를 변화시킬 수 있다. 그러므로, 고유 진동 모드의 주파수를 조정하면서, 진동 부재(41)의 무게 중심 위치가 진동축(17)과 정렬되도록 할 수 있게 된다.As shown in Fig. 5, the movable element 11 of this embodiment is formed by a recess 31 extending in parallel with the oscillation shaft 17. As shown in Figs. The recess 31 has an effect similar to that of the cavity 30 in the first embodiment in the process of partially removing the mass adjusting member 19 by the laser beam. For example, by selecting the distance from the vibration axis 17 and the volume of the mass portion to be removed, for example, the relationship between the removal mass and the removal moment of inertia can be changed. Therefore, while adjusting the frequency of the natural vibration mode, the center of gravity position of the vibration member 41 can be aligned with the vibration axis 17.

또한 공극으로서 오목부(31)를 제공함으로써, 이들 공극은 질량 조정 부재(19)로서 평판 부재를 사용하는 것만으로 형성될 수 있기 때문에, 접착을 위한 조립이 용이하다. 또한 오목부(31)가 형성되는 표면으로부터 이격된 이면에는 공극이 형성되지 않기 때문에, 영구자석(151)이 장착되는 영역을 제외한 이면 전체가 반사면으로서 사용될 수 있다.Further, by providing the recesses 31 as the voids, these voids can be formed only by using the flat plate member as the mass adjusting member 19, so that the assembly for adhesion is easy. In addition, since no gap is formed on the back surface spaced apart from the surface on which the concave portion 31 is formed, the entire back surface except for the region on which the permanent magnet 151 is mounted can be used as the reflecting surface.

한편, 도6에 도시된 바와 같이, 탄성 지지부(12)는 단결정 실리콘의 (100) 등가면과 (111) 등가면에 의해 둘러싸여진 X자 형상의 단면 형상을 가진다. 따라서, 탄성 지지부(12)는 도6의 화살표(L) 및 화살표(M) 방향에 대해 큰 강성을 가지지만, 진동축(17)을 중심으로 화살표(N) 방향으로의 강성은 상대적으로 약하다. 즉, 비틀림 스프링으로서 진동축(17)을 중심으로 용이하게 비틀릴 수 있고, 타방향으로는 휘어지기 어렵다. 따라서, 화살표(L 및 M) 방향의 불필요한 진동이 효과적으로 억제된다.On the other hand, as shown in Fig. 6, the elastic support portion 12 has an X-shaped cross-sectional shape surrounded by the (100) equivalent surface and the (111) equivalent surface of single crystal silicon. Therefore, the elastic support 12 has great rigidity with respect to the directions of arrows L and M of FIG. 6, but the rigidity of the elastic support 12 in the direction of the arrow N about the vibration axis 17 is relatively weak. That is, it can be easily twisted about the vibration shaft 17 as a torsion spring, and it is hard to bend in the other direction. Therefore, unnecessary vibration in the directions of the arrows L and M is effectively suppressed.

또한, 본 실시예는 단 하나의 탄성 지지부(12)를 사용하며, 진동 시스템은 외팔보 구조로써 고정 부재(150)에 의해 지지된다. 따라서, 온도 변화 또는 소정의 외력으로 인해 고정 부재(150)에 변형이 발생하는 경우라 할지라도, 고정 부 재(150)로부터 진동축(17) 방향으로 진동 시스템으로 응력이 거의 전달되지 않는다. 그러므로, 이와 같은 축방향으로의 응력이 원인이 되는 고유 진동 모드 주파수의 소정의 변화가 양호하게 억제된다. 또한, 고정 부재(150)가 변형되더라도, 진동 시스템의 변형은 거의 발생하지 않는다. 결과로서, 제조시에 진동축(17)에 정렬되도록 조정되어 있는 무게 중심 위치가, 온도 변화나 소정의 외력에 의해 변화될 수 없고, 따라서 이러한 온도 변화나 외력에 상관없이 불필요한 진동이 감소된다.In addition, this embodiment uses only one elastic support 12, and the vibration system is supported by the fixing member 150 in a cantilever structure. Therefore, even when deformation occurs in the fixing member 150 due to a temperature change or a predetermined external force, stress is hardly transmitted from the fixing member 150 to the vibration system in the direction of the vibration axis 17. Therefore, the predetermined change of the natural vibration mode frequency caused by such a stress in the axial direction is well suppressed. In addition, even if the fixing member 150 is deformed, deformation of the vibration system hardly occurs. As a result, the center of gravity position which is adjusted to be aligned with the oscillation shaft 17 at the time of manufacture cannot be changed by temperature change or a predetermined external force, and thus unnecessary vibration is reduced regardless of such temperature change or external force.

다음에, 본 실시예의 가동 소자(11), 탄성 지지부(12) 및 지지 부재(13)를 위한 알칼리 수용액 에칭 프로세스가 설명될 것이다. 도8 및 도9는 도5 및 도6의 단면에 대응하는 알칼리 수용액 내의 형상을 도시한다. 도8 및 도9에서, (a) 내지 (f)의 단면 형상은 각각, 대응하는 타이밍에서의 형상이다. 우선, (a)에서, 도시된 방향으로 (100) 등가면(100)을 가지며 그 위에 형성된 보호막(101)을 가지는 실리콘 기판(99)이 이용되고, 보호막(101)의 패터닝이 수행된다. 본 실시예에서는, 보호막(101)은 질화 실리콘 막을 포함한다. 질화 실리콘 막은 화학기상합성법을 이용해서 성막될 수 있다. 포토리소그래피와 건식 에칭에 의해, (a)에 도시된 바와 같이 보호막(101) 내에 패턴이 형성될 수 있다. Next, an alkaline aqueous solution etching process for the movable element 11, the elastic support 12 and the support member 13 of the present embodiment will be described. 8 and 9 show shapes in an aqueous alkali solution corresponding to the cross sections of FIGS. 5 and 6. 8 and 9, the cross-sectional shapes of (a) to (f) are shapes at corresponding timings, respectively. First, in (a), a silicon substrate 99 having a (100) equivalent surface 100 in the illustrated direction and having a protective film 101 formed thereon is used, and patterning of the protective film 101 is performed. In the present embodiment, the protective film 101 includes a silicon nitride film. The silicon nitride film can be formed using chemical vapor phase synthesis. By photolithography and dry etching, a pattern can be formed in the protective film 101 as shown in (a).

여기서, 도8에 도시된 바와 같이, 폭(Wk)을 가지는 개구가 형성된다. 또한, 도9에 도시된 바와 같이, 폭(Wb, Wg)의 개구가 형성된다. 이들 폭은 (111) 등가면과 (100) 등가면이 이루는 각과 실리콘 기판(99)의 두께에 따라서 결정된다. 이들 폭을 적절하게 설정함으로써, 요구되는 비틀림 스프링 상수 및 공극의 치수가 진동 시스템의 사양에 의거하여 달성될 수 있다. Here, as shown in Fig. 8, an opening having a width Wk is formed. 9, openings of widths Wb and Wg are formed. These widths are determined according to the angle formed by the (111) equivalent plane and the (100) equivalent plane and the thickness of the silicon substrate 99. By setting these widths appropriately, the required torsion spring constants and the dimensions of the voids can be achieved based on the specifications of the vibration system.

다음으로, (b)에서, 기판이 알칼리 수용액 내에 침지되어 에칭이 시작된다. 본 실시예에서는 수산화칼륨의 수용액을 사용하였다. 수산화칼륨 수용액과 같은 알칼리 수용액에서는 단결정 실리콘의 (111) 등가면의 에칭 속도가 다른 면에 비교해서 느리기 때문에 (111) 등가면에 의해 둘러싸여진 형상이 양호하게 형성될 수 있다. 에칭이 진행됨에 따라서, 기판은 (b) 내지 (f)에서 도시된 바와 같은 순서로 에칭된다. 최종적으로, (f)에서, (100) 등가면(100) 및 (111) 등가면(102)에 의해 둘러싸여진 가동 소자(11), 오목부(31), 탄성 지지부(12) 및 지지 부재(13)가 형성된다. 이 후에, 양면의 보호막(101)이 건식 에칭에 의해 제거된다. 이 후에, 반사면(22)이 도4a에 도시된 형상으로 진공 증착에 의해 형성하고, 이로써 진동 시스템이 제공된다.Next, in (b), the substrate is immersed in an aqueous alkali solution to start etching. In this example, an aqueous solution of potassium hydroxide was used. In an aqueous alkali solution such as an aqueous potassium hydroxide solution, since the etching rate of the (111) equivalent surface of single crystal silicon is slow compared to the other surface, a shape surrounded by the (111) equivalent surface can be formed satisfactorily. As the etching proceeds, the substrate is etched in the order as shown in (b) to (f). Finally, in (f), the movable element 11, the recessed part 31, the elastic support part 12, and the support member which are surrounded by the (100) equivalent plane 100 and the (111) equivalent plane 102 13) is formed. After that, the protective film 101 on both sides is removed by dry etching. Thereafter, the reflecting surface 22 is formed by vacuum deposition in the shape shown in Fig. 4A, thereby providing a vibration system.

전술된 바와 같이, 본 실시예에서는, 1회의 알칼리 수용액 에칭에 의해, 가동 소자(11), 오목부(31), 탄성 지지부(12) 및 지지 부재(13)가 동시에 형성된다. 그 결과, 제조 프로세스가 단순화되고, 진동 시스템이 낮은 비용으로 제작될 수 있다.As described above, in the present embodiment, the movable element 11, the recess 31, the elastic support 12, and the support member 13 are simultaneously formed by one alkaline aqueous solution etching. As a result, the manufacturing process is simplified and the vibration system can be manufactured at low cost.

특히, 단결정 실리콘의 (111) 등가면은 느린 에칭 속도를 가지고, 이는 오목부(31) 및 탄성 지지부(12)의 형상을 정밀하게 형성할 수 있게 한다. 오목부(31)의 정밀 가공에 의해, 가동 소자(11)의 관성 모멘트나 무게 중심 위치가 매우 정밀하게 결정될 수 있다. 또한, 탄성 지지부(12)의 정밀 가공에 의해, 비틀림 스프링 상수가 매우 정밀하게 결정될 수 있다. 이는 진동 시스템의 고유 진동 모드 주파 수와 무게 중심 위치가 매우 정밀하게 결정될 수 있다는 것을 의미한다. 그 결과로서, 고유 진동 모드의 주파수 또는 무게 중심 위치의 조정을 위해 질량 조정 부재(19)를 부분적으로 제거하는 프로세스가 보다 고속으로 수행될 수 있다. 또한, 질량 조정 부재(19)에 의해 점유되는 면적이 작게 만들어질 때 및 보다 정확한 주파수 조정을 위해 작은 밀도의 재료로 질량 조정 부재(19)가 제공되는 경우에, 주파수 조정을 위한 분해능이 보다 개선될 수 있다.In particular, the (111) equivalent surface of single crystal silicon has a slow etching speed, which makes it possible to precisely form the shape of the recess 31 and the elastic support 12. By precision machining of the recess 31, the moment of inertia or center of gravity of the movable element 11 can be determined very precisely. Further, by the precise machining of the elastic support 12, the torsion spring constant can be determined very precisely. This means that the natural vibration mode frequency and center of gravity position of the vibration system can be determined very precisely. As a result, the process of partially removing the mass adjusting member 19 for adjusting the frequency or center of gravity position of the natural vibration mode can be performed at a higher speed. Further, when the area occupied by the mass adjusting member 19 is made small and when the mass adjusting member 19 is provided with a material of small density for more accurate frequency adjustment, the resolution for frequency adjustment is further improved. Can be.

[제3 실시예]Third Embodiment

본 발명의 제3 실시예에 따른 진동자 장치가 이하에 설명될 것이다. 도10a는 진동축(304)을 중심으로 진동 운동을 위해 제공된 2개의 진동 부재를 가지는 제3 실시예에 따른 진동자 장치의 평면도이다. 본 실시예에서, 이들 2개의 진동 부재는 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 돌출부(303 및 321)를 각각 가지는 제1 및 제2 가동 소자(302 및 320)를 포함한다. 제1 가동 소자(302)는 제2 가동 소자(320)에 상대적으로 진동축(304)을 중심으로 비틀림 진동하도록, 제1 탄성 지지부(비틀림 스프링)(305)에 의해 탄성 지지 된다. 제2 가동 소자(320)는 지지 부재(301)에 상대적으로 진동축(304)을 중심으로 비틀림 진동하도록, 제2 탄성 지지부(비틀림 스프링)(306)에 의해 탄성 지지 된다.An oscillator device according to a third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 10A is a plan view of a vibrator device according to a third embodiment having two vibration members provided for vibration movement about the vibration axis 304. FIG. In this embodiment, these two vibrating members include first and second movable elements 302 and 320 having projections 303 and 321, respectively, for adjusting the mass of the vibrating member. The first movable element 302 is elastically supported by the first elastic support part (torsion spring) 305 to torsionally vibrate about the oscillation axis 304 relative to the second movable element 320. The second movable element 320 is elastically supported by the second elastic support (torsion spring) 306 so as to torsionally vibrate about the oscillation shaft 304 relative to the support member 301.

본 실시예에서, 질량 조정 부재를 별개로 제공되지 않는다. 오히려, 가동 소자(302 및 320) 자체의 일부가 진동축(304)에 평행한 방향으로 연장되는 돌출부(303 및 321)로서 형성되어 질량 조정 부재의 역할을 담당한다. 레이저 빔을 사용하여 각 돌출부의 소정의 부분을 절단함으로써, 적절한 체적이 이로부터 제거될 수 있다.In this embodiment, no mass adjusting member is provided separately. Rather, portions of the movable elements 302 and 320 themselves are formed as protrusions 303 and 321 extending in a direction parallel to the oscillation axis 304 to serve as mass adjusting members. By cutting off a predetermined portion of each projection using a laser beam, an appropriate volume can be removed therefrom.

본 실시예의 진동자 장치는, 기준 주파수(f0)(시스템 응용의 사양에 의해 결정되는 목표 구동 주파수) 및 상기 기준 주파수의 2배인 주파수(2f0)에 의거한 합성 구동 신호에 따라서, 도시되지 않은 구동 수단에 의해 구동된다. 진동자 장치는 진동축(304)을 중심으로 2개의 고유 모드 주파수(f1 및 f2)를 가지며, 이들 주파수는 이하에서 상세하게 설명되는 방법에 따라서 각각 주파수(f0 및 2f0)와 대략 정합되도록 조정된다. 따라서, 본 실시예에서, 고유 진동 모드의 높은 진폭 증폭률을 이용하는 동시에, 주파수(f0 및 2f0)를 가지는 2개의 신호에 의거하는 합성파 구동이 달성될 수 있다.The vibrator device of this embodiment is not shown in accordance with the synthesized drive signal based on the reference frequency f 0 (target drive frequency determined by the specification of the system application) and the frequency 2f 0 which is twice the reference frequency. Driven by the driving means. The vibrator device has two natural mode frequencies f 1 and f 2 about the oscillation axis 304, which approximately match the frequencies f 0 and 2f 0 , respectively, according to the method described in detail below. Is adjusted to be. Therefore, in the present embodiment, the composite wave driving based on two signals having frequencies f 0 and 2f 0 can be achieved while utilizing the high amplitude amplification factor of the natural vibration mode.

합성파 구동 방법이 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.The synthesized wave driving method will be described in more detail below.

도11은 횡축을 시간(t)으로 하는 그래프이며, 이는 주파수(f0)의 비틀림 진동 중의 제1 가동 소자(302)의 변위 각을 설명한다. 구체적으로, 이 도면은 -T0/2 < X < T0/2일 때의, 제1 가동 소자(302)의 비틀림 진동의 1주기(T0)에 상당하는 부분을 도시한다.Fig. 11 is a graph in which the horizontal axis is the time t, which explains the angle of displacement of the first movable element 302 during the torsional vibration at the frequency f 0 . Specifically, this figure shows a portion corresponding to the -T 0/2 <X <T 0 / time of 2 days, one period of the torsional oscillation of the first movable element (302) (T 0).

곡선(61)은 제1 가동 소자(302)의 비틀림 진동의 기준 주파수(f0)의 정현파 성분을 도시한다. 이는 최대 진폭 ±φ1의 범위에서 왕복 진동하고, 시간은 t, 각 주파수는 w0 = 2πf0인 이하의 수학식 2로 표현되는 정현 진동이다.Curve 61 shows a sinusoidal component of the reference frequency f 0 of the torsional vibration of the first movable element 302. This is a sinusoidal vibration represented by the following expression reciprocating oscillation in the range of the maximum amplitude ± φ 1, time t, and each frequency w 0 = 2πf 0 .

[수학식 2][Equation 2]

θ1 = φ1sin[w0t]θ 1 = φ 1 sin [w 0 t]

한편, 곡선(62)은 기준 주파수(f0)의 2배의 주파수의 정현파 성분을 도시하고, 이는 최대 진폭 ±φ2의 범위에서 진동하고, 이하의 수학식 3으로 표현되는 정현 진동이다.On the other hand, the curve 62 shows a sinusoidal component of frequency twice the reference frequency f 0 , which vibrates in the range of the maximum amplitude ± φ 2 , and is a sinusoidal vibration represented by the following expression (3).

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

θ2 = φ2sin[2w0t]θ 2 = φ 2 sin [2w 0 t]

곡선(63)은 전술된 구동의 결과로서 발생된 제1 가동 소자(302)의 비틀림 진동의 변위 각을 도시한다. 진동축(304) 중심의 비틀림 진동에 대해서, 진동자 장치는 전술된 바와 같이 기준 주파수(f0) 및 기준 주파수의 2배인 주파수(2f0) 근방으로 각각 조정된 주파수(f1)의 고유 진동 모드와 주파수(f2)의 2차 고유 진동 모드를 가진다. 따라서, θ1에 상응하는 구동 신호에 의해 여기된 공진 및 θ2에 상응하는 구동 신호에 의해 여기된 공진이 모두 진동자 장치에 발생한다. 즉, 곡선(63)의 제1 가동 소자(302)의 변위 각은 이들 2개의 정현 진동의 중첩에 의해 제공되는 진동에 의거하며, 즉, 수학식 4에 의해 표현될 수 있는 톱니파형 진동이 발생된다.Curve 63 shows the angle of displacement of the torsional vibration of the first movable element 302 generated as a result of the drive described above. For torsional vibration about the oscillation axis 304, the vibrator device is subjected to the natural vibration mode of the frequency f 1 which is respectively adjusted near the reference frequency f 0 and the frequency 2f 0 which is twice the reference frequency as described above. And a second natural vibration mode of frequency f 2 . Thus, both the resonance excited by the drive signal corresponding to θ 1 and the resonance excited by the drive signal corresponding to θ 2 occur in the vibrator device. In other words, the displacement angle of the first movable element 302 of the curve 63 is based on the vibration provided by the superposition of these two sinusoidal vibrations, i.e., sawtooth vibration occurs that can be expressed by Equation (4). do.

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

θ = θ12 = φ1sin[w0t]+φ2sin[2w0t]θ = θ 1 + θ 2 = φ 1 sin [w 0 t] + φ 2 sin [2w 0 t]

도12는 도11의 곡선(61 및 63)과 직선(64)을 미분함으로써 얻어지는 곡선(61a 및 63a)과 직선(64a)을 도시하며, 이는 이들 곡선의 각속도를 도시한다. 기준 주파수(f0)의 정현 진동의 각속도를 도시하는 곡선(61a)과 비교하면, 제1 가동 소자(302)의 톱니파형의 왕복 진동의 각속도를 도시하는 곡선(63a)은 N-N'구간에서, 각속도는 극대점의 각속도(V1)와 극소점의 각속도(V2)에 각각 상응하는 상한 및 하한을 가지는 범위 내로 유지된다. 그러므로, 제1 가동 소자(302)에 반사면이 형성되어 광의 편향 주사를 제공하는 진동자 장치 응용 분야에서, 만일 V1 및 V2가, 등각속도 주사에 상응하는 직선(64a)으로부터의 각속도의 허용 오차 범위 이내에 존재하면, N-N'구간은 실질적으로 등각속도 주사 영역으로서 간주될 수 있다.FIG. 12 shows curves 61a and 63a and straight line 64a obtained by differentiating the curves 61 and 63 and the straight line 64 in FIG. 11, which show the angular velocity of these curves. Compared with the curve 61a showing the angular velocity of the sinusoidal vibration of the reference frequency f 0 , the curve 63a showing the angular velocity of the reciprocating vibration of the sawtooth wave of the first movable element 302 is divided by N-N 'section. In, the angular velocity is maintained within a range having an upper limit and a lower limit corresponding to the angular velocity V 1 of the maximum point and the angular velocity V 2 of the minimum point, respectively. Therefore, in an oscillator device application where a reflecting surface is formed in the first movable element 302 to provide deflection scanning of light, if V 1 and V 2 permit the angular velocity from the straight line 64a corresponding to the isometric velocity scanning. If present within the margin of error, the N-N'section can be regarded as substantially an isometric velocity scanning region.

전술된 바와 같이, 정현파를 따르는 변위 각에 의거한 진동과 비교하면, 톱니파형의 왕복 진동은 주사의 각속도는, 편향 주사의 각속도에 대하여, 각속도가 실질적으로 일정한 매우 넓은 영역을 제공한다. 따라서, 이용가능 영역 대 전체 편향 주사 영역의 비가 현저하게 확대된다. 또한, 광 스폿 형성을 위한 광원의 변조 타이밍이 각속도의 불균일성에 대한 고려 없이 설정될 수 있기 때문에, 변조 회로가 단순화된다.As described above, compared to the vibration based on the displacement angle along the sinusoidal wave, the sawtooth wave reciprocating vibration provides a very wide region where the angular velocity of the scan is substantially constant with respect to the angular velocity of the deflection scan. Thus, the ratio of usable area to total deflection scan area is significantly enlarged. Further, the modulation circuit is simplified because the modulation timing of the light source for light spot formation can be set without considering the nonuniformity of the angular velocity.

또한, 진동 중의 각속도의 변화는 작기 때문에, 구동 중의 반사면의 변형은 매우 작다.In addition, since the change in the angular velocity during vibration is small, the deformation of the reflective surface during driving is very small.

또한, 등간격을 가지는 주사선이 보장되어, 이는 예컨대, 프린터 등의 응용 분야에서 매우 유익하다.In addition, equally spaced scanning lines are ensured, which is very advantageous in applications such as printers, for example.

전술된 설명은 고유 진동 모드의 주파수(f1 및 f2)에 있어서 후자가 전자의 대략 2배인 "2배(double)" 관계를 가지는 예를 참조하여 이루어졌지만, 후자가 대략 전자의 3배인 "3배(triple)" 관계가 설정될 수 있다. 이 경우, "2배" 관계와 유사하게, 정현파의 중첩에 의거한 진동을 통해, 삼각파상의 진동이 제공된다. 이는 광의 왕복 주사의 이용이 가능하기 때문에, 소정의 가용 주파수에서의 주사선의 수가 2배가 될 수 있다.The foregoing description has been made with reference to an example in which the latter has a "double" relationship at the frequencies f 1 and f 2 of the natural vibration mode, which is approximately twice the former, while the latter is approximately three times the former. A triple " relationship can be established. In this case, similar to the "doubled" relationship, the vibration on the triangular wave is provided through the vibration based on the superposition of the sine waves. This allows the use of reciprocal scanning of light, so that the number of scan lines at a given available frequency can be doubled.

그런데, 2개 이상의 비틀림 진동 방향으로의 고유 진동 모드를 동시에 여기시키면서 구동되는 이러한 진동자 장치에서, 각 모드의 모드 감쇠비가 작을수록 전력 소비가 감소된다. 한편, 만일 모드 감쇠비가 작다면, 복수의 고유 진동 모드의 목적 주파수[예컨대, 본 실시예의 광 편향기에서 주파수(f1 및 f2)]에 대한 설정 범위는 좁아진다. 그러므로, 광 편향기의 소비 전력이 낮아질 때, 고유 진동 모드의 주파수는 매우 정밀하게 조정되어야 한다.By the way, in such a vibrator device which is driven while simultaneously exciting the natural vibration modes in two or more torsional vibration directions, the smaller the mode attenuation ratio of each mode, the power consumption is reduced. On the other hand, if the mode attenuation ratio is small, the setting range for the target frequencies of the plurality of natural vibration modes (for example, the frequencies f 1 and f 2 in the optical deflector of the present embodiment) is narrowed. Therefore, when the power consumption of the optical deflector is lowered, the frequency of the natural vibration mode must be adjusted very precisely.

도13을 참조하여, 고유 모드의 주파수(f1 및 f2)를 주파수(f0 및 2f0)에 조정하는 방법이 설명될 것이다. 도13은 도10a에 도시된 진동자 장치의 제1 가동 소자(302)와 돌출부(303)를 도시한 부분 확대도이다. 돌출부(303)를 통하는 중심축(C)은, 돌출부(303)의 두께(즉, 도면의 지면에 대한 법선 방향으로의 길이)의 중심을 통과하고, 이는 진동축(304)에 평행하다. 돌출부(303)는 위치에 상관없이 [중심축(C)이 법선으로서 기능하는 단면을 따라서] 균일한 단면 형상 또는 단면적 을 가진다. 즉, 예컨대 위치(A)와 위치(B)에서, 이는 동일한 단면 형상을 가진다.Referring to Fig. 13, a method of adjusting the frequencies f 1 and f 2 of the natural mode to the frequencies f 0 and 2f 0 will be described. FIG. 13 is a partially enlarged view showing the first movable element 302 and the protrusion 303 of the vibrator device shown in FIG. 10A. The central axis C through the protrusion 303 passes through the center of the thickness of the protrusion 303 (ie, the length in the normal direction to the ground of the drawing), which is parallel to the oscillation axis 304. The protrusion 303 has a uniform cross-sectional shape or cross-sectional area (along the cross section where the central axis C functions as a normal) regardless of the position. That is, for example at position A and position B, they have the same cross-sectional shape.

돌출부(303)의 제거에 대하여, 제거될 체적은 기준 주파수(f0)(또는 2f0)로부터 주파수(f1)[또는 주파수(f2)]의 차이(잔여부)에 따라서 결정된다. 제거를 위해, 돌출부(303)는 중심축(C)이 법선으로서 기능하는 절단 단면을 따라서 [즉, 중심선(C)에 수직인 단면을 따라서] 절단된다. 여기서, 절단부의 위치를 조정함으로써, 제거량이 조정된다. 예컨대, 돌출부(303)는 전술된 주파수 차이(잔여부)에 따라 위치(A) 또는 위치(B)에서 절단된다. 제거된 길이(La 또는 Lb)의 관성 모멘트는 중심축(C) 및 진동축(304) 사이의 거리(Dc)의 2승과 제거 질량의 곱과 동일하다. 위치(A 및 B)에서의 관성 모멘트 조정량의 비는 길이(La 및 Lb)의 비와 동일하다. 따라서, 제거량은 길이와 비례하고, 그러므로, 제거량은 신속하게 추정될 수 있다.For removal of the protrusion 303, the volume to be removed is determined according to the difference (residual) of the frequency f 1 (or frequency f 2 ) from the reference frequency f 0 (or 2f 0 ). For removal, the projection 303 is cut along the cut cross section (ie along the cross section perpendicular to the center line C) in which the central axis C functions as a normal. Here, the removal amount is adjusted by adjusting the position of the cut portion. For example, the protrusion 303 is cut at position A or position B according to the above-described frequency difference (residue). The moment of inertia of the removed length La or Lb is equal to the product of the square of the square of the distance Dc between the central axis C and the oscillation axis 304 and the removal mass. The ratio of the moment of inertia adjustment at the positions A and B is equal to the ratio of the lengths La and Lb. Therefore, the removal amount is proportional to the length, and therefore the removal amount can be estimated quickly.

또한, 절단부로부터 돌출부의 선단까지의 범위의 부분은 절단 조작에 의해 제거되기 때문에, 이 부분은 레이저 빔 가공 영역보다 크고, 제거 프로세스는 매우 신속하게 완료될 수 있다. 이는 가공 시간을 단축시키는 것뿐만 아니라, 레이저 빔 가공 시의 진동자 장치에의 열전달이 감소된다는 점에서 유익하다. 따라서, 불필요한 열적 손상 또는 진동자 장치의 물성치의 변화가 양호하게 방지된다. 또한, 레이저 빔 가공에 의해 발생되는 돌출부로부터의 파편 또는 먼지 입자가 감소되고, 그러므로, 진동자 장치의 오염이 양호하게 방지된다. 게다가, 요구되는 제거량을 달성하기 위한 레이저 및 가공 길이가 위치(A) 또는 위치(B)에 상관없이 균일하기 때문에, 가공 시간 및 가공 이동량(가공용 레이저 주사 길이 또는 가공 스테이지 이동량)이 모두 일정하다. 이는 진동자 장치 조정을 매우 간단하고 낮은 비용으로 하게 만든다.In addition, since the portion in the range from the cut portion to the tip of the protrusion is removed by the cutting operation, this portion is larger than the laser beam processing region, and the removal process can be completed very quickly. This not only shortens the machining time, but also is advantageous in that heat transfer to the vibrator device during laser beam machining is reduced. Therefore, unnecessary thermal damage or change in the physical properties of the vibrator device is well prevented. In addition, debris or dust particles from the projections generated by laser beam processing are reduced, and therefore contamination of the vibrator device is well prevented. In addition, since the laser and the processing length for achieving the required removal amount are uniform regardless of the position A or the position B, both the processing time and the processing movement amount (the processing laser scanning length or the processing stage movement amount) are constant. This makes oscillator device adjustment very simple and low cost.

제1 및 제2 가동 소자(302 및 320)의 돌출부(303 및 321)는 모두 진동축(304)에 평행하게 구성된다. 그러므로 돌출부(302 및 320)에 대한 절단 단면이 서로 평행하다. 그러므로, 레이저 빔 가공이 동일 방향으로 수행될 수 있고, 레이저 빔 가공 장치의 구조는 단순화될 수 있다.The protrusions 303 and 321 of the first and second movable elements 302 and 320 are both configured parallel to the oscillation axis 304. Therefore, the cut sections for the protrusions 302 and 320 are parallel to each other. Therefore, laser beam processing can be performed in the same direction, and the structure of the laser beam processing apparatus can be simplified.

전술된 방식에서, 만일 제1 및 제2 탄성 지지부(305 및 306) 등내의 가공 오차가 발생하고, 2개 고유 모드 주파수(f1 및 f2)가 주파수(f0 및 2f0)에 대하여 큰 차이를 가지는 경우라 하더라도, 이들 주파수는 정확하게 조정될 수 있다.In the above-described manner, if a machining error occurs in the first and second elastic supports 305 and 306, etc., the two natural mode frequencies f 1 and f 2 are large with respect to the frequencies f 0 and 2f 0 . Even if there are differences, these frequencies can be adjusted accurately.

[제4 실시예][Example 4]

이제 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동자 장치가 설명될 것이다. 도10b는 진동축을 중심으로 진동가능하게 배열된 가동 소자 상에 제공된 질량 조정 부재(419)를 도시한 개략 상면도이다. 본 실시예의 질량 조정 부재(419)는 공극(430) 위에 위치하도록 질량 조정 부재(419)로부터 연장된 복수의 돌출부(420)를 가진다. 본 실시예에서, 진동축을 중심으로 고유 진동 모드의 주파수를 목표 주파수로의 조정하는 것 또는 진동 부재의 무게 중심 위치를 진동축과 정렬되게 조정하는 것을 위해서, 도10b에서 파선으로 도시된 바와 같이, 돌출부(420)의 기부는 레이저 빔에 의해 절단된다. 보다 구체적으로, 적당한 수의 돌출부(420)가 적당한 제거 체적으로 절단된다. 일단 각 돌출부의 위치(진동축으로부터의 거리) 및 그 질량이 설정되면, 돌출부를 절단함으로써 얻어지는 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치의 조정량이 예측될 수 있다. 그러므로, 관성 모멘트 또는 무게 중심 위치가 매우 정밀하게 제어될 수 있다.The vibrator device according to the fourth embodiment of the present invention will now be described. Fig. 10B is a schematic top view showing a mass adjusting member 419 provided on a movable element that is oscillated about a vibration axis. The mass adjusting member 419 of the present embodiment has a plurality of protrusions 420 extending from the mass adjusting member 419 so as to be positioned above the void 430. In this embodiment, as shown by the broken line in Fig. 10B, for adjusting the frequency of the natural vibration mode to the target frequency about the vibration axis or for adjusting the center of gravity position of the vibration member to be aligned with the vibration axis, The base of the protrusion 420 is cut by the laser beam. More specifically, a suitable number of protrusions 420 are cut to a suitable removal volume. Once the position (distance from the vibration axis) and the mass of each projection are set, the amount of adjustment of the moment of inertia or center of gravity obtained by cutting the projection can be predicted. Therefore, the moment of inertia or the center of gravity can be controlled very precisely.

[제5 실시예][Fifth Embodiment]

도14, 도15 및 도16은 본 발명의 진동자 장치의 제5 실시예에 따른 광 편향기를 도시한다. 도14는 광 편향기의 진동 시스템의 상면도이고, 도15는 진동 시스템을 구동하는 구동 수단을 가지는 구동 기판의 상면도이다. 도16은 도14의 A-A선을 따라 취한 단면도이며, 이는 진동 시스템과 구동 기판이 조립된 구조를 도시한다. 본 실시예에서, 도시된 바와 같이 가동 소자(513)는 돌출부(503a, 503b, 503c 및 503d)를 구비하며 형성되며, 이는 진동 부재를 제공한다. 진동 시스템은 이 진동 부재, 한 쌍의 탄성 지지부(512) 및 지지 부재(511)를 포함한다. 가동 소자(513)는 예컨대, 진동축(517)에 수직한 방향으로 1.5 mm의 치수를 가지고, 이에 평행한 방향으로 1 mm의 치수를 가진다.14, 15 and 16 show an optical deflector according to a fifth embodiment of the vibrator device of the present invention. 14 is a top view of a vibration system of the optical deflector, and FIG. 15 is a top view of a drive substrate having drive means for driving the vibration system. Fig. 16 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 14, which shows a structure in which the vibration system and the driving substrate are assembled. In this embodiment, as shown, the movable element 513 is formed with protrusions 503a, 503b, 503c and 503d, which provide a vibrating member. The vibration system includes this vibration member, a pair of elastic supports 512 and a support member 511. The movable element 513 has, for example, a dimension of 1.5 mm in the direction perpendicular to the vibration axis 517 and a dimension of 1 mm in the direction parallel thereto.

본 실시예에서는, 가동 소자(513)는 한 쌍의 탄성 지지부(512)에 의해, 진동축(517)을 중심으로 비틀림 진동을 위해, 탄성적으로 지지된다. 돌출부(503a 및 503b)와 돌출부(503c 및 503d)는 도시된 바와 같이 진동축을 사이에 두고 대칭적인 위치에서 가동 소자(513)와 결합된다. 이들 모든 돌출부는 진동축(517)에 평행한 방향으로 연장된다. 또한, 한 쌍의 돌출부(503a 및 503b)[또는 돌출부(503c 및 503d)]를 서로 비교하면, 이들이 상이한 길이를 가진다는 것을 알 수 있다. 즉, 대칭 위치에서 가동 소자와 결합하는 돌출부는 진동축(517)에 대해 비대칭적인 형상을 가진다.In the present embodiment, the movable element 513 is elastically supported by the pair of elastic support portions 512 for torsional vibration about the vibration axis 517. The protrusions 503a and 503b and the protrusions 503c and 503d are engaged with the movable element 513 in a symmetrical position with the oscillation axis interposed therebetween as shown. All of these protrusions extend in a direction parallel to the vibration axis 517. Further, comparing the pair of protrusions 503a and 503b (or the protrusions 503c and 503d) with each other, it can be seen that they have different lengths. That is, the protrusion engaging the movable element at the symmetrical position has an asymmetrical shape with respect to the oscillation axis 517.

도15는 구동 기판(518) 및 한 쌍의 구동 전극(519)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 구동 전극(519)은 진동축(517)에 대하여 대칭으로 형성된다. 또한, 도16에 도시된 바와 같이, 구동 기판(518)과 진동 시스템은, 이들 사이에 적절한 간격을 유지하기 위해 이들 사이에 개재된 스페이서(520)와 함께 조립된다. 그러므로, 가동 소자(513)는 공극을 사이에 두고 구동 전극(519)에 대향되도록 배치된다. 가동 소자(513)는 전기적으로 접지된다. 따라서, 대칭적으로 배치된 구동 전극(519)에 교대로 고전압을 인가함으로써, 정전 인력이 가동 소자(513)와 전압 인가된 구동 전극(519) 사이에 발생된다. 이는 진동축(517)을 중심으로 토크를 발생시키고, 이는 진동 시스템을 구동한다.15 shows a drive substrate 518 and a pair of drive electrodes 519. As shown, the drive electrode 519 is formed symmetrically with respect to the oscillation axis 517. Also, as shown in FIG. 16, the drive substrate 518 and the vibration system are assembled with spacers 520 interposed therebetween to maintain proper spacing therebetween. Therefore, the movable element 513 is disposed to face the drive electrode 519 with the gap therebetween. The movable element 513 is electrically grounded. Accordingly, by alternately applying a high voltage to the symmetrically arranged drive electrodes 519, an electrostatic attraction is generated between the movable element 513 and the voltage applied drive electrode 519. This generates torque about the vibration axis 517, which drives the vibration system.

본 실시예의 광 편향기의 구동 원리는 제1 실시예의 것과 같다. 그러나, 재료의 물성 변동 또는 가공 공차와 같은 다양한 오차 요인에 의해, 예를 들면 주파수(f1)가 기준 주파수(f0)로부터 이동될 수 있다. 도14에 도시된 구성에 있어서, 건식 에칭 프로세스 동안 마스크 형상의 오차에 의해 야기된 가공 오차 결함부(400)가 발생한다. 반도체 제조 프로세스에서의 의도하지 않은 요인에 의해, 이러한 가공 오차 결함부가 발생할 수 있고 그에 따라 제품의 수율이 저하될 수 있다. 가공 오차 결함부(400)는 본원에 도시된 돌기 또는 리세스와 같은 형상의 결함부일 수 있거나, 또는 고착된 파편 등일 수 있다.The driving principle of the optical deflector of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, due to various error factors such as material property variations or processing tolerances, for example, the frequency f 1 can be shifted from the reference frequency f 0 . In the configuration shown in Fig. 14, a machining error defect 400 is caused by an error in mask shape during the dry etching process. Due to unintended factors in the semiconductor manufacturing process, such processing error defects may occur and thus the yield of the product may be lowered. The machining error defect 400 may be a defect having a shape such as a protrusion or recess shown in the present disclosure, or may be a stuck debris or the like.

이러한 가공 오차 결함부(400)는 진동 부재 전체의 관성 모멘트에 대해 오차 요인으로 될 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 진동 시스템의 고유 진동 모드의 주파수(f1)에서도 오차가 발생할 수 있어, 더 이상 양호한 진폭 증폭률이 얻을 수 없게 된다. 또한, 가공 오차 결함부(400)는 진동 부재 전체의 무게 중심 위치를 설계 위치로부터 의도하지 않은 방향으로 오프셋시킬 수 있다. 이러한 오프셋 거리가 발생하면, 진동 시스템의 진동에 대해서 아주 바람직하지 않은 불필요한 진동을 발생시킨다. 이는 가동 소자(513)의 반사면의 기울기 오차를 발생시킬 수 있기 때문에, 주사 특성이 악화될 수 있다.The machining error defect 400 may be an error factor with respect to the moment of inertia of the entire vibration member. In this situation, as can be seen from Equation 1, an error may also occur at the frequency f 1 of the natural vibration mode of the vibration system, so that a good amplitude amplification rate can no longer be obtained. In addition, the machining error defect 400 may offset the center of gravity of the entire vibration member from the design position in an unintended direction. When such an offset distance occurs, it generates unnecessary vibration which is very undesirable for the vibration of the vibration system. Since this may cause an inclination error of the reflecting surface of the movable element 513, the scanning characteristic may be deteriorated.

이러한 무게 중심 이동이 없는 이상 상태에서, 가동 소자(513)는 주파수(f0)의 구동 신호에 응답해 진동축(517)을 중심으로 비틀림 진동한다. 한편, 진동축(517)으로부터 무게 중심 이동이 발생한 경우, 비틀림 진동에 의해 가동 소자에는 진동축(517)으로부터 무게 중심 위치 방향으로 관성력이 발생한다. 이러한 관성력은 무게 중심의 오프셋 방향으로 특징적인 주파수의 불필요 진동을 발생시킨다. 그 결과, 주사 특성이 저하된다.In the abnormal state in which there is no such center of gravity movement, the movable element 513 torsionally vibrates about the oscillation axis 517 in response to the drive signal of the frequency f 0 . On the other hand, when the center of gravity movement occurs from the vibration shaft 517, the inertia force is generated in the movable element from the vibration shaft 517 toward the center of gravity position by the torsional vibration. This inertial force generates unwanted vibrations of characteristic frequencies in the offset direction of the center of gravity. As a result, the scanning characteristic is lowered.

전술된 주사 특성의 저하는 고유 진동 모드의 주파수(f1)와 무게 중심의 오프셋 거리 모두를 조정함으로써 방지될 수 있고, 저소비 전력의 광 편향기가 달성될 수 있다.The reduction in the aforementioned scanning characteristics can be prevented by adjusting both the frequency f 1 of the natural vibration mode and the offset distance of the center of gravity, and a low power consumption optical deflector can be achieved.

제3 실시예와 관련해 설명된 도13을 참조하면, 고유 진동 모드의 주파수(f1)와 무게 중심의 오프셋 거리를 동시에 조정하는 방법이 설명된다. 도13에서, 참조 부호 302는 도14의 가동 소자(513)에 해당하는 513으로 이해되고, 참조부호 303은 도14의 돌출부(503c)에 해당하는 503c로 이해된다.Referring to Fig. 13 described in connection with the third embodiment, a method of simultaneously adjusting the frequency f 1 of the natural vibration mode and the offset distance of the center of gravity is described. In FIG. 13, reference numeral 302 is understood as 513 corresponding to the movable element 513 in FIG. 14, and reference numeral 303 is understood as 503c corresponding to the protrusion 503c in FIG.

돌출부(503c)를 지나 연장하는 중심축(C)은 돌출부(503c)의 두께(즉, 지면에 대해 법선 방향의 길이)의 중심을 통과하고, 진동축(517)과 평행하다. 돌출부(503c)는 위치에 상관없이 [중심축(C)이 법선으로서 기능하는 단면을 따라서] 균일한 단면 형상을 갖는다. 즉, 예를 들면 위치(A)와 위치(B)에서, 동일한 단면 형상을 갖는다.The central axis C extending beyond the protrusion 503c passes through the center of the thickness of the protrusion 503c (ie, the length in the normal direction to the ground) and is parallel to the vibration axis 517. The protrusion 503c has a uniform cross-sectional shape (along the cross section in which the central axis C functions as a normal) regardless of the position. That is, for example, at the position A and the position B, they have the same cross-sectional shape.

돌출부(503c)의 제거와 관련해, 제거될 체적은 기준 주파수(f0)로부터 주파수(f1)의 차이(잔여부)와 무게 중심 위치의 오프셋 거리에 따라서 결정된다. 제거 동안, 돌출부(503c)는 중심축(C)이 법선으로서 기능하는 절단면[즉, 중심선(C)에 수직인 단면]을 따라서 절단된다. 여기서, 절단 위치를 조정함으로써, 제거량이 조절된다.Regarding the removal of the projection 503c, the volume to be removed is determined according to the difference (remaining) of the frequency f 1 from the reference frequency f 0 and the offset distance of the center of gravity position. During removal, the projection 503c is cut along a cutting plane (ie, a cross section perpendicular to the centerline C) in which the central axis C functions as a normal. Here, the removal amount is adjusted by adjusting the cutting position.

예를 들면, 돌출부(503c)는 레이저 빔 조사에 의해 위치(A) 또는 위치(B)에서 절단된다. 제거되는 길이(La 또는 Lb)의 관성 모멘트는 중심축(C)과 진동축(517) 사이의 거리(Dc)의 제곱과 제거 질량을 곱한 것과 같다. 제거량은 길이에 비례하기 때문에, 질량 제거에 의해 제공되는 위치(A, B)에서의 관성 모멘트의 조정량의 비는 길이(La, Lb)의 비와 같다.For example, the projection 503c is cut at the position A or the position B by laser beam irradiation. The moment of inertia of the length La or Lb to be removed is equal to the product of the removal mass and the square of the distance Dc between the central axis C and the oscillation axis 517. Since the removal amount is proportional to the length, the ratio of the adjustment amount of the moment of inertia at the positions A and B provided by the mass removal is equal to the ratio of the lengths La and Lb.

한편, 도14에 도시한 바와 같이, 돌출부는 진동축(517)에 대해서 서로 대칭인 위치에 형성된다. 도14는 돌출부가 전술된 방법에 따라 부분적으로 제거된 후 의 구조를 도시한다. 이러한 질량 제거 전에, 쌍을 이루는 돌출부(503a, 503b) 및 쌍을 이루는 돌출부(503c, 503d)는 동일한 폭과 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 쌍을 이루는 돌출부(503a, 503b) 및 쌍을 이루는 돌출부(503c, 503d)와 관련해, 제거 길이는 다르다. 이러한 비율을 조정함으로써, 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리가 조정될 수 있다.On the other hand, as shown in Fig. 14, the protrusions are formed at positions symmetrical with respect to the vibration axis 517. Figure 14 shows the structure after the protrusions are partially removed according to the method described above. Prior to such mass removal, the paired protrusions 503a and 503b and the paired protrusions 503c and 503d may be formed to have the same width and length. Thus, with respect to paired protrusions 503a and 503b and paired protrusions 503c and 503d, the removal length is different. By adjusting this ratio, the offset distance of the center of gravity of the vibrating member can be adjusted.

본 실시예에서, 진동 시스템의 고유 진동 모드의 주파수가 우선 측정되고, 이를 설계값으로 튜닝하기 위한 관성 모멘트의 조정량이 추정된다. 주파수 측정은 수광 소자를 사용해 검출되는 주사 빔의 정보, 탄성 지지부 등에 설치될 수 있는 압전 저항체에 의해 검출되는 정보 등에 근거하여 실시될 수 있다. 추정량에 근거하여, 제거되는 돌출부(503a 내지 503d)의 길이의 합이 결정된다. 진동축을 중심으로 적어도 하나의 고유 진동 모드를 갖는 본 실시예의 진동자 장치의 제조 방법에서, 이러한 프로세스는 하기의 단계를 포함한다. 즉, 진동자 장치의 진동축을 중심으로 고유 진동 모드의 주파수를 측정하는 단계와, 측정된 주파수에 기초해 복수의 돌출부의 제거량의 합을 결정하는 단계를 포함한다.In this embodiment, the frequency of the natural vibration mode of the vibration system is first measured, and the amount of adjustment of the moment of inertia for tuning it to the design value is estimated. The frequency measurement can be performed based on the information of the scanning beam detected using the light receiving element, the information detected by the piezoelectric resistor which can be installed on the elastic support, or the like. Based on the estimator, the sum of the lengths of the protrusions 503a to 503d to be removed is determined. In the manufacturing method of the vibrator device of the present embodiment having at least one natural vibration mode about the oscillation axis, this process includes the following steps. That is, measuring the frequency of the natural vibration mode around the vibration axis of the vibrator device, and determining the sum of the removal amount of the plurality of protrusions based on the measured frequency.

그 후, 무게 중심 위치의 오프셋 거리에 따라서, 쌍을 이루는 돌출부(503a, 503b) 또는 쌍을 이루는 돌출부(503c, 503d)의 제거 길이의 비율이 결정된다. 무게 중심의 오프셋 거리는 주사 광 빔의 주사 궤적을 측정하고, 이상적인 주사 궤적과의 차이(잔여부)를 추정함으로써 결정될 수 있다. 진동축을 중심으로 적어도 하나의 고유 진동 모드를 갖는 본 실시예의 진동자 장치의 제조 방법에서, 이러한 프로세스는 하기의 단계를 포함한다. 즉, 진동자 장치를 구동하는 단계와, 진동자 장치의 진동 부재의 진동 상태 또는 구동 파형을 검출하는 단계와, 검출된 진동 상태를 목표 진동 상태와 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 오프셋 거리를 감소시키도록 돌출부의 제거량의 비율을 결정하는 단계를 포함한다.Then, according to the offset distance of the center of gravity position, the ratio of the removal length of the paired protrusions 503a and 503b or the paired protrusions 503c and 503d is determined. The offset distance of the center of gravity can be determined by measuring the scanning trajectory of the scanning light beam and estimating the difference (residue) from the ideal scanning trajectory. In the manufacturing method of the vibrator device of the present embodiment having at least one natural vibration mode about the oscillation axis, this process includes the following steps. That is, driving the vibrator device, detecting the vibration state or the driving waveform of the vibration member of the vibrator device, comparing the detected vibration state with the target vibration state, and reducing the offset distance based on the comparison result. Determining a ratio of the amount of removal of the protrusions.

전술된 제거량의 합 결정 단계와 제거량의 비율 결정 단계는 하기의 단계, 즉, 진동자 장치를 구동하는 단계와, 진동자 장치의 진동 부재의 진동 상태를 검출하는 단계와, 검출된 진동 상태를 목표 진동 상태와 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 돌출부의 제거 형상을 결정하는 단계를 포함하는 공정으로서 요약될 수 있다.The above-described determination of the sum of the removal amount and the ratio determination of the removal amount include the following steps: driving the vibrator device, detecting the vibration state of the vibration member of the vibrator device, and detecting the detected vibration state as the target vibration state. And determining the removal shape of the protrusion, based on the comparison result.

전술한 바와 같이 결정된 제거 길이에 따라서, 레이저 빔 조사 위치가 변하게 되고, 돌출부(503a 내지 503d)는 진동축(517)에 대해서 비대칭 길이를 갖도록 가공된다. 이러한 공정에 의해, 본 실시예에서, 고유 진동 모드의 주파수의 조정과 무게 중심의 오프셋 거리의 조정이 동시에 실시될 수 있다. 특히, 본 실시예 에서, 관성 모멘트의 조정량이 프로세스 길이에 비례하므로, 프로세스 목표치가 바로 결정될 수 있다.According to the removal length determined as described above, the laser beam irradiation position changes, and the protrusions 503a to 503d are machined to have an asymmetric length with respect to the oscillation axis 517. By this process, in this embodiment, adjustment of the frequency of the natural vibration mode and adjustment of the offset distance of the center of gravity can be performed simultaneously. In particular, in this embodiment, since the adjustment amount of the moment of inertia is proportional to the process length, the process target value can be immediately determined.

[제6 실시예][Sixth Embodiment]

본 발명의 제6 실시예에 따른 진동자 장치 및 그의 제조 방법이 하기에서 설명된다. 도17은 진동축(604)을 중심으로 진동하도록 마련된 2개의 진동 부재를 포함하는 진동자 장치의 실시예의 평면도이다. 본 실시예에서, 2개의 진동 부재는 각각 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 제1 및 제2 돌출부(603, 621)를 각각 갖는 제1 및 제2 가동 소자(602, 620)를 포함한다. 제1 가동 소자(602)는 제2 가동 소 자(620)에 대하여 제1 탄성 지지부(비틀림 스프링)(605)에 의해 진동축(604)을 중심으로 비틀림 진동하도록 탄성 지지된다. 제2 가동 소자(620)는 지지 부재(601)에 대하여 제2 탄성 지지부(비틀림 스프링)(606)에 의해 진동축(604)을 중심으로 비틀림 진동하도록 탄성 지지된다. 영구자석(651)이 제2 가동 소자(620)에 고정된다. 영구자석(651)은 제2 가동 소자(620)의 대향 표면에 고착되고, 일 표면이 도17에 도시되어 있다.An oscillator device and a manufacturing method thereof according to a sixth embodiment of the present invention are described below. FIG. 17 is a plan view of an embodiment of an oscillator device including two vibration members provided to vibrate about an oscillation axis 604. In this embodiment, the two vibrating members include first and second movable elements 602, 620, respectively, having first and second protrusions 603, 621 for adjusting the mass of the vibrating member. The first movable element 602 is elastically supported to torsionally oscillate about the oscillation shaft 604 by the first elastic support (torsion spring) 605 with respect to the second movable element 620. The second movable element 620 is elastically supported by the second elastic support part (torsion spring) 606 with respect to the support member 601 to torsionally oscillate about the vibration axis 604. The permanent magnet 651 is fixed to the second movable element 620. The permanent magnet 651 is fixed to the opposing surface of the second movable element 620, one surface of which is shown in FIG.

본 실시예에서, 제1 및 제2 가동 소자(602, 620) 자체의 일부는 진동축(604)에 평행한 방향으로 연장하는 돌출부(603, 621)로 형성된다. 제5 실시예와 마찬가지로, 이들 돌출부(603, 621)는 진동축(604)에 대하여 대칭 위치에서 대칭 형상으로 초기에 형성된다. 그 후, 제5 실시예와 마찬가지로, 돌출부 중 원하는 부분이 레이저 빔에 의해 절단되고, 그에 따라 적당한 체적의 비대칭 길이가 이들 돌출부로부터 제거된다.In this embodiment, some of the first and second movable elements 602 and 620 themselves are formed with protrusions 603 and 621 extending in a direction parallel to the vibration axis 604. As in the fifth embodiment, these protrusions 603 and 621 are initially formed in a symmetrical shape at a symmetrical position with respect to the oscillation axis 604. Then, as in the fifth embodiment, the desired portion of the protrusions is cut by the laser beam, so that an appropriate volume of asymmetric length is removed from these protrusions.

제1 가동 소자(602)와 제1 돌출부(603)는 제1 진동 부재를 구성하고, 제2 가동 소자(620), 제2 돌출부(621) 및 영구자석(651)은 제2 진동 부재를 구성한다. 이들 진동 부재는 진동축(604)을 중심으로 일체로 진동할 수 있다.The first movable element 602 and the first protrusion 603 constitute the first vibration member, and the second movable element 620, the second protrusion 621 and the permanent magnet 651 constitute the second vibration member. do. These vibration members can vibrate integrally about the vibration axis 604.

본 실시예의 진동자 장치는 기준 주파수(본 시스템 어플리케이션의 사양에 의해 결정되는 목표 구동 주파수)(f0)와 이 기준 주파수의 2배의 주파수(2f0)에 기초한 합성 구동 신호에 따라서, 영구자석(651)과 고정 코일(652)을 구비하는 구동 수단에 의해 구동된다. 도18은 도17의 A-A선 단면도이다. 도18에 도시한 바와 같 이, 고정 코일은 화살표(H) 방향으로 자기장을 발생시킨다. 이 자기장은 제2 가동 소자에 설치된 영구자석(651)에 작용하여, 진동축(304)을 중심으로 토크를 발생시키고, 그에 따라 진동 시스템이 구동된다.The vibrator device of this embodiment is a permanent magnet (2) according to a synthesized drive signal based on a reference frequency (a target drive frequency determined by the specification of the system application) f 0 and a frequency 2f 0 twice that reference frequency. It is driven by the drive means provided with the 651 and the fixed coil 652. 18 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 17. As shown in Fig. 18, the fixed coil generates a magnetic field in the direction of the arrow (H). This magnetic field acts on the permanent magnet 651 installed in the second movable element to generate torque about the oscillation shaft 304, thereby driving the vibration system.

진동자 장치는 진동축(604)을 중심으로 2개의 고유 모드 주파수(f1, f2)를 가지며, 이들 주파수는 주파수(f0, 2f0)와 거의 일치하도록 조정된다. 따라서, 본 실시예에서, 고유 진동 모드의 높은 진폭 증폭률을 이용하면서, 주파수(f0, 2f0)를 갖는 2개의 신호에 기초한 합성파 구동이 달성된다. 합성파 구동 방법은 도11 및 도12을 이용해 설명한 제3 실시예의 것과 동일하다.The vibrator device has two natural mode frequencies f 1 and f 2 about the oscillation axis 604, which are adjusted to approximately match the frequencies f 0 , 2f 0 . Thus, in this embodiment, using the high amplitude amplification factor of the natural vibration mode, synthesized wave driving based on two signals having frequencies f 0 and 2f 0 is achieved. The synthesized wave driving method is the same as that of the third embodiment described with reference to Figs.

본 실시예에서, 진동축(604)을 중심으로 진동 시스템의 2개의 고유 진동 모드의 주파수(f1, f2)는 "정수배"의 관계를 갖는다. 그에 따라, 제1 및 제2 진동 부재의 관성 모멘트는 이하의 수학식 5의 관계를 충족시켜야 한다.In this embodiment, the frequencies f 1 and f 2 of the two natural vibration modes of the vibration system about the vibration axis 604 have a "integer multiple" relationship. Accordingly, the moments of inertia of the first and second vibrating members must satisfy the following equation (5).

[수학식 5][Equation 5]

I2/I1 ≥ 4n2/(n4-2n2+1)I 2 / I 1 ≥ 4n 2 / (n 4 -2n 2 +1)

여기서, I1과 I2는 제1 및 제2 진동 부재 각각의 관성 모멘트이고, n은 f2/f1을 나타내는 정수이다.Here, I 1 and I 2 are moments of inertia of each of the first and second vibration members, and n is an integer representing f 2 / f 1 .

본 실시예의 진동 시스템은 주파수(f1, f2) 사이에 2배 관계를 가지며, 따라서 하기의 수학식 6의 관계가 만족된다.The vibration system of this embodiment has a double relationship between the frequencies f 1 and f 2 , and therefore the relationship of the following equation (6) is satisfied.

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

I2/I1 ≥ 1.78I 2 / I 1 ≥ 1.78

즉, 본 실시예에서, 제2 진동 부재는 제1 진동 부재보다 큰 관성 모멘트를 갖는다. 이러한 관성 모멘트의 크기 관계는 제2 가동 소자(620)에만 영구자석(구동 수단)(651)을 설치함으로써 효과적으로 제공된다. 따라서, 영구자석(651)에 의해, 2배의 주파수 관계를 갖는 2개의 고유 진동 모드를 실현하는데 적합한 진동 부재 구성이 달성된다.That is, in this embodiment, the second vibrating member has a greater moment of inertia than the first vibrating member. The magnitude relationship of the moment of inertia is effectively provided by providing a permanent magnet (drive means) 651 only in the second movable element 620. Thus, the permanent magnet 651 achieves a vibration member configuration suitable for realizing two natural vibration modes having twice the frequency relationship.

여기서, 도17과 도18에 도시한 바와 같이 영구자석(651)이 도면에서 보았을 때 좌측 방향으로 어긋나서 접착 또는 설치된 경우가 고려된다. 영구자석(651)의 무게 중심(668)은 진동축(604)으로부터 좌측 방향으로 오프셋된다. 한편, 돌출부(621)에 대해서는, 도17에 도시된 바와 같이, 영구자석(651)이 이동된 측에 위치한 돌출부(621) 중 하나의 제거량이 크게 된다. 진동축(604)에 대하여 비대칭한 비대칭 돌출부(621)의 제거 길이의 비율은 예를 들면 제5 실시예를 참조하여 설명한 주사 궤적 측정에 기초한 방법에 의해 결정될 수 있다.Here, as shown in Figs. 17 and 18, the case where the permanent magnet 651 is shifted to the left direction when seen in the drawing is bonded or installed. The center of gravity 668 of the permanent magnet 651 is offset from the vibration axis 604 to the left direction. On the other hand, with respect to the protrusion 621, the removal amount of one of the protrusions 621 located on the side where the permanent magnet 651 is moved, as shown in FIG. The ratio of the removal lengths of the asymmetric protrusions 621 asymmetric to the oscillation axis 604 can be determined by a method based on the scanning trajectory measurement described with reference to the fifth embodiment, for example.

지점(669)은 전술된 이러한 비대칭 길이에 의해 부분적으로 제거되는 돌출부(621)를 갖는 제2 가동 소자의 무게 중심을 나타낸다. 무게 중심(668)과 무게 중심(669)을 연결하는 선분은 진동축(604)을 통과한다. 진동축(604)으로부터 영구자석(651)과 제2 가동 소자(620)의 무게 중심의 오프셋 거리의 비율은 영구자석(651)과 제2 가동 소자(620)의 질량의 역수의 비율과 거의 동일하다. 이러한 관 계에 의해, 제2 진동 부재 전체의 무게 중심은 진동축(604)상에 배치된다.Point 669 represents the center of gravity of the second movable element with a protrusion 621 that is partially removed by this asymmetric length described above. A line segment connecting the center of gravity 668 and the center of gravity 669 passes through the vibration axis 604. The ratio of the offset distance of the center of gravity of the permanent magnet 651 and the second movable element 620 from the vibration shaft 604 is almost equal to the ratio of the inverse of the mass of the permanent magnet 651 and the second movable element 620. Do. By this relationship, the center of gravity of the entire second vibrating member is disposed on the vibrating shaft 604.

진동축(604)으로부터 무게 중심의 오프셋을 발생시킬 수 있는 요인과 관련하여, 제5 실시예에서 설명한 바와 같이, 가공 오차와 같은 다른 요인이 있을 수 있다. 어쨌든, 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리는 전술된 실시예의 방법에 의해 조정될 수 있다.Regarding the factors that can cause the offset of the center of gravity from the vibration axis 604, as described in the fifth embodiment, there may be other factors such as machining error. In any case, the offset distance of the center of gravity of the vibrating member can be adjusted by the method of the above-described embodiment.

전술한 진동 부재의 무게 중심의 오프셋에 의한 불필요 진동은 진동 시스템이 다자유도 진동 시스템을 포함하는 복수의 고유 진동 모드 사이에 커플링(coupling)을 야기할 수 있고, 그에 따라 주사 재현성이 매우 저하될 수 있다. 특히, 본 실시예에서 2개의 고유 진동 모드의 주파수가 "2배의 관계"를 가지므로, 전술한 불필요 진동의 주파수는 기준 주파수의 2배일 수 있다. 즉, 다른 한쪽의 주파수와 같아질 수 있다. 따라서, 2개의 고유 진동 모드가 강하게 커플링될 수 있다. 그에 따라, 주사 궤적의 굴곡 외에 주사 재현성이 매우 저하된다.Unnecessary vibration caused by the offset of the center of gravity of the vibrating member described above can cause the vibration system to couple between a plurality of natural vibration modes including a multiple degree of freedom vibration system, thereby greatly reducing scan reproducibility. Can be. In particular, in this embodiment, since the frequencies of the two natural vibration modes have a "double relationship", the above-mentioned frequency of unnecessary vibration may be twice the reference frequency. That is, it can be equal to the frequency of the other side. Thus, two natural vibration modes can be strongly coupled. As a result, in addition to the curvature of the scan trajectory, the scan reproducibility is very low.

본 실시예에서, 돌출부(603, 621)는 비대칭적으로 제거되고, 그에 따라 2개의 고유 진동 모드를 갖는 진동 시스템의 2개의 주파수(f1, f2) 뿐만 아니라 2개의 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리는 동시에 조정될 수 있다. 이는 저소비 전력에서의 합성파 구동뿐만 아니라 우수한 주사 재현성을 실현할 수 있다. 이러한 방법에서, 진동 부재의 관성 모멘트와 무게 중심 위치는 동시에 신속하게 조정될 수 있다.In the present embodiment, the projections 603 and 621 are asymmetrically removed, so that not only the two frequencies f 1 , f 2 of the vibration system having two natural vibration modes but also the center of gravity of the two vibration members The offset distance can be adjusted at the same time. This can realize excellent scanning reproducibility as well as driving a synthesized wave at low power consumption. In this way, the moment of inertia and the center of gravity of the vibrating member can be adjusted quickly at the same time.

[제7 실시예][Example 7]

도19는 본 발명에 따른 광 편향기가 구비된 광학기기의 실시예를 나타내는 개략적인 사시도이다. 본 실시예에서, 화상 형성 장치가 광학기기로서 도시되어 있다. 도19에서, 3003은 본 발명에 따른 광 편향기를 나타내고, 이 광 편향기는 입사광을 1차원적으로 주사하도록 기능한다. 3001은 레이저 광원을 나타내고, 3002는 렌즈 또는 렌즈 그룹을 나타낸다. 3004는 기입 렌즈(writing lens) 또는 렌즈 그룹이며, 3005는 드럼형 감광 부재이다.19 is a schematic perspective view showing an embodiment of an optical apparatus equipped with an optical deflector according to the present invention. In this embodiment, the image forming apparatus is shown as an optical instrument. In Fig. 19, 3003 shows an optical deflector according to the present invention, which functions to scan incident light in one dimension. 3001 represents a laser light source, and 3002 represents a lens or lens group. 3004 is a writing lens or lens group, and 3005 is a drum type photosensitive member.

레이저 광원(3001)으로부터 방출된 레이저 빔은 광의 편향 주사의 타이밍과 관련된 소정의 강도 변조에 의해 변조된다. 강도 변조 광은 렌즈 또는 렌즈 그룹(3002)을 관통하고, 광 주사 시스템(광 편향기)(3003)에 의해 1차원적으로 주사 편향된다. 주사식으로 편향된 레이저 빔은 기입 렌즈 또는 렌즈 그룹(3004)에 의해 감광 부재(3005)상에 초점이 맞추어져 화상을 형성한다.The laser beam emitted from the laser light source 3001 is modulated by a predetermined intensity modulation related to the timing of the deflection scan of the light. The intensity modulated light passes through the lens or lens group 3002 and is scan deflected one-dimensionally by an optical scanning system (optical deflector) 3003. The scanning deflected laser beam is focused on the photosensitive member 3005 by the write lens or lens group 3004 to form an image.

감광 부재(3005)는 주사 방향과 수직한 방향으로 회전축을 중심으로 회전하고, 도시하지 않은 대전기(charger)에 의해 균일하게 대전된다. 감광 부재 표면에 광을 주사함으로써, 정전 잠상이 주사된 표면 부분에 형성된다. 이 후, 도시하지 않은 현상 장치를 이용함으로써, 토너 이미지가 정전 잠상을 따라 형성되고, 그 후 토너 이미지는 도시하지 않은 전사 시트에 전사·정착됨으로써, 화상이 상기 시트상에 형성된다.The photosensitive member 3005 rotates about a rotation axis in a direction perpendicular to the scanning direction, and is uniformly charged by a charger (not shown). By scanning light onto the photosensitive member surface, an electrostatic latent image is formed on the scanned surface portion. Thereafter, by using a developing device (not shown), the toner image is formed along the electrostatic latent image, and then the toner image is transferred and fixed to a transfer sheet (not shown), whereby an image is formed on the sheet.

본 실시예에 따르면, 소망하는 주파수로 양호하게 조정된 광 편향기를 이용할 수 있다. 따라서, 높은 진폭 증폭률로 구동할 수 있고, 그에 따라 장치는 소형화될 수 있고, 소비 전력이 낮아질 수 있다. 또한, 광의 편향 주사의 각속도가 감 광 부재(3005) 표면 중 유효 영역 내에서 거의 균일하게 될 수 있다. 또한, 본 발명의 광 편향기를 이용함으로써, 주사 위치 변동이 적어지고, 선명한 화상을 생성할 수 있는 화상 형성 장치가 달성된다.According to this embodiment, it is possible to use an optical deflector well tuned to a desired frequency. Therefore, it is possible to drive at a high amplitude amplification rate, whereby the apparatus can be miniaturized and power consumption can be lowered. Further, the angular velocity of the deflection scan of the light can be made almost uniform in the effective area of the photosensitive member 3005 surface. In addition, by using the optical deflector of the present invention, an image forming apparatus capable of generating a clear image with less variation in scanning position is achieved.

비록 본 발명은 본 명세서에 개시된 구조를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 그 세부 사항으로 국한되지 않으며 본 출원은 개선 목적이나 아래의 특허청구범위에 속하는 변경이나 개조를 포괄한다. Although the present invention has been described with reference to the structures disclosed herein, the present invention is not limited to the details and the present application encompasses changes or modifications for improvement purposes or within the scope of the following claims.

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 편향기의 평면도.1A is a plan view of an optical deflector according to a first embodiment of the present invention.

도1b는 제1 실시예의 진동 시스템의 반사면이 형성되지 않은 측의 평면도.Fig. 1B is a plan view of the side where the reflective surface of the vibration system of the first embodiment is not formed.

도2는 본 발명의 제1 실시예의 진동 부재 및 구동 수단을 도시하는 단면도.Fig. 2 is a sectional view showing the vibration member and the drive means of the first embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 부재의 대체 구조를 도시하는 단면도.Fig. 3 is a sectional view showing an alternative structure of the vibration member according to the first embodiment of the present invention.

도4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 편향기의 평면도.4A is a plan view of an optical deflector according to a second embodiment of the present invention.

도4b는 제2 실시예의 진동 시스템의 반사면이 형성되지 않은 측의 평면도.Fig. 4B is a plan view of the side where the reflecting surface of the vibration system of the second embodiment is not formed.

도5는 본 발명의 제2 실시예의 진동 부재를 설명하는 단면도.Fig. 5 is a sectional view for explaining the vibration member of the second embodiment of the present invention.

도6은 본 발명의 제2 실시예의 탄성 지지부를 설명하는 단면도.Fig. 6 is a sectional view for explaining the elastic support of the second embodiment of the present invention.

도7a는 본 발명에 따른 레이저 빔 가공 프로세스의 하나의 프로세스를 설명하는 평면도.7A is a plan view for explaining one process of the laser beam machining process according to the present invention;

도7b는 본 발명에 따른 레이저 빔 가공 프로세스의 다른 프로세스를 설명하는 평면도.7B is a plan view for explaining another process of the laser beam machining process according to the present invention;

도7c는 도7b에 대응하는 프로세스를 설명하는 단면도.FIG. 7C is a sectional view for explaining a process corresponding to FIG. 7B. FIG.

도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 오목부를 갖는 가동 소자를 제조하기 위한 프로세스를 설명하는 개략도.8 is a schematic view illustrating a process for manufacturing a movable element having a recessed portion according to the second embodiment of the present invention.

도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비틀림 스프링을 제조하기 위한 프로세스를 설명하는 개략도.9 is a schematic diagram illustrating a process for manufacturing a torsion spring according to a second embodiment of the present invention.

도10a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 시스템의 평면도. 10A is a plan view of a vibration system according to a third embodiment of the present invention.

도10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 질량 조정 부재의 평면도.10B is a plan view of a mass adjusting member according to a fourth embodiment of the present invention.

도11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동자 장치의 제1 가동 소자의 변위각을 설명하는 그래프.Fig. 11 is a graph for explaining the displacement angle of the first movable element of the vibrator device according to the third embodiment of the present invention.

도12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동자 장치의 제1 가동 소자의 각속도를 설명하는 그래프.12 is a graph illustrating the angular velocity of the first movable element of the vibrator device according to the third embodiment of the present invention.

도13은 본 발명의 제3 실시예의 제1 가동 소자 및 돌출부를 도시하는 부분 평면도.Fig. 13 is a partial plan view showing the first movable element and the projection of the third embodiment of the present invention.

도14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동자 장치의 평면도.14 is a plan view of a vibrator device according to a fifth embodiment of the present invention.

도15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동자 장치의 구동 기판의 평면도.Fig. 15 is a plan view of a drive substrate of a vibrator device according to a fifth embodiment of the present invention.

도16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 진동자 장치의 단면도.Fig. 16 is a sectional view of an oscillator device according to a fifth embodiment of the present invention.

도17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동자 장치의 평면도.17 is a plan view of a vibrator device according to a sixth embodiment of the present invention.

도18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 진동자 장치의 단면도.Fig. 18 is a sectional view of an oscillator device according to a sixth embodiment of the present invention.

도19는 본 발명의 실시예에 따른 광 편향기를 구비한 광학 기기의 사시도.Fig. 19 is a perspective view of an optical apparatus equipped with an optical deflector according to the embodiment of the present invention.

도20은 공지된 종류의 광 편향기의 사시도.20 is a perspective view of an optical deflector of known type.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11, 302, 320 : 가동 소자11, 302, 320: movable element

12, 305, 306 : 탄성 지지부12, 305, 306: elastic support

13, 301 : 지지 부재13, 301: support member

17, 304 : 진동축17, 304: vibration axis

19, 419 : 질량 조정 부재19, 419: mass adjusting member

22 : 반사면22: reflecting surface

41 : 진동 부재41: vibration member

85 : 질량 제거 부분85: mass removal part

151 : 영구자석151: permanent magnet

152 : 고정 코일152: fixed coil

3001 : 레이저 광원3001: laser light source

3003 : 광 편향기3003: Optical Deflector

3005 : 감광 부재 3005: photosensitive member

Claims (22)

진동 부재, 탄성 지지부 및 지지 부재를 갖고, 상기 진동 부재는 상기 탄성 지지부에 의해 탄성적으로 지지되어 진동축을 중심으로 진동하는 진동자 장치의 제조 방법이며,It has a vibration member, an elastic support part, and a support member, The said vibration member is a manufacturing method of the vibrator apparatus which is elastically supported by the said elastic support part, and vibrates about a vibration axis, 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 돌출부를 갖는 가동 소자를 구비한 진동 부재를 형성하는 단계로서, 상기 돌출부는, 상기 가동 소자로부터 상기 진동축에 평행한 방향으로 연장되고, 쌍으로 형성되며, 각각의 쌍이 상기 진동축에 대해 대칭인 위치에 배치되고, 상기 진동축에 직교하는 평면을 따른 각 돌출부의 단면적이 상기 진동축 방향으로 일정한, 진동 부재의 형성 단계와,Forming a vibrating member having a movable element having a projection for adjusting the mass of the vibrating member, the projections extending from the movable element in a direction parallel to the vibration axis and formed in pairs, Forming a vibrating member, wherein the pair is disposed at a position symmetrical with respect to the vibration axis, and the cross-sectional area of each protrusion along a plane orthogonal to the vibration axis is constant in the vibration axis direction; 상기 돌출부의 절단 위치에 레이저 빔을 투영하여, 상기 돌출부의 상기 절단 위치에서부터 상기 돌출부의 선단에 이르는, 레이저 빔이 조사되지 않은 부분을 포함하여, 상기 가동 소자를 부분적으로 제거하는 단계를 포함하며,Projecting a laser beam at the cut position of the protrusion to partially remove the movable element, including a portion where the laser beam is not irradiated, from the cut position of the protrusion to the tip of the protrusion, 상기 돌출부의 총 제거 길이가 미리 결정된 길이와 동일하게 되도록 상기 돌출부가 절단되어, 상기 진동 부재의 관성 모멘트를 조정하는 진동자 장치의 제조 방법.And the projection is cut so that the total removal length of the projection is equal to a predetermined length, thereby adjusting the moment of inertia of the vibration member. 제1항에 있어서, 상기 돌출부의 총 제거 길이는 상기 진동자 장치의 진동축을 중심으로 한 고유 진동 모드의 주파수와 목표 주파수 사이의 차이를 기초로 하여 결정되는 진동자 장치의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the total removal length of the protrusion is determined based on a difference between a frequency of a natural vibration mode around a vibration axis of the vibrator device and a target frequency. 제2항에 있어서, 상기 진동축에 대해 대칭 위치에 있는 돌출부의 제거량의 비율은 상기 진동축으로부터의 상기 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리를 감소시키도록 결정되는 진동자 장치의 제조 방법.3. A method according to claim 2, wherein the ratio of the amount of removal of the protrusion in a symmetrical position with respect to the vibration axis is determined to reduce the offset distance of the center of gravity of the vibration member from the vibration axis. 제3항에 있어서, 상기 돌출부 각각은 상기 진동 부재에 있어서 상기 진동축으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에만 형성되는 진동자 장치의 제조 방법.The method of manufacturing a vibrator device according to claim 3, wherein each of the protrusions is formed only at a position farthest from the vibration shaft in the vibration member. 제4항에 있어서, 상기 진동자 장치는 상기 진동 부재를 구동하기 위한 코일 및 영구 자석을 가지며, 상기 영구 자석은 상기 진동 부재에 제공되는 진동자 장치의 제조 방법.The method of claim 4, wherein the vibrator device has a coil and a permanent magnet for driving the vibrating member, and the permanent magnet is provided to the vibrating member. 제1 진동 부재, 제1 탄성 지지부, 제2 진동 부재, 제2 탄성 지지부 및 지지 부재를 갖고, 상기 제1 진동 부재는 상기 제1 탄성 지지부를 통해 상기 제2 진동 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 진동축을 중심으로 진동하고, 상기 제2 진동 부재는 상기 제2 탄성 지지부를 통해 상기 지지 부재에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 진동축을 중심으로 진동하며, 상이한 주파수의 적어도 2개의 고유 진동 모드를 갖는 진동자 장치의 제조 방법이며,And a first vibration member, a first elastic support, a second vibration member, a second elastic support, and a support member, wherein the first vibration member is elastically supported by the second vibration member through the first elastic support. A vibrator having a vibration about a vibration axis, wherein the second vibration member is elastically supported by the support member through the second elastic support and vibrates about the vibration axis, and has at least two natural vibration modes of different frequencies. Method of manufacturing the device, 상기 제1 진동 부재의 질량을 조정하도록 구성되는 돌출부를 갖는 제1 가동 소자를 구비하며, 상기 돌출부는, 상기 제1 가동 소자로부터 상기 진동축에 평행한 방향으로 연장되고, 쌍으로 형성되며, 각각의 쌍이 상기 진동축에 대해 대칭인 위치에 배치되고, 상기 진동축에 직교하는 평면을 따른 각 돌출부의 단면적이 상기 진동축 방향으로 일정한, 상기 제1 진동 부재를 형성하고, 상기 제2 진동 부재의 질량을 조정하기 위한 돌출부를 갖는 제2 가동 소자를 구비하며, 상기 돌출부는, 상기 제2 가동 소자로부터 상기 진동축에 평행한 방향으로 연장되고, 쌍으로 형성되며, 각각의 쌍이 상기 진동축에 대해 대칭인 위치에 배치되고, 상기 진동축에 직교하는 평면을 따른 각 돌출부의 단면적이 상기 진동축 방향으로 일정한, 상기 제2 진동 부재를 형성하는 단계와,A first movable element having a protrusion configured to adjust a mass of the first vibrating member, wherein the protrusions extend in a direction parallel to the vibration axis from the first movable element, and are formed in pairs, respectively Pairs of are arranged at positions symmetrical with respect to the vibration axis, the cross-sectional area of each protrusion along a plane orthogonal to the vibration axis is constant in the direction of the vibration axis, forming the first vibration member, and And a second movable element having a protrusion for adjusting the mass, wherein the protrusions extend in a direction parallel to the vibration axis from the second movable element, and are formed in pairs, each pair with respect to the vibration axis. A stage for forming the second vibrating member disposed in a symmetrical position and having a cross-sectional area of each protrusion along a plane orthogonal to the vibrating axis is constant in the vibrating axis direction. And, 상기 돌출부의 절단 위치에 레이저 빔을 투영하여, 상기 돌출부의 상기 절단 위치에서부터 상기 돌출부의 선단에 이르는, 레이저 빔이 조사되지 않은 부분을 포함하여, 상기 제1 가동 소자 및 제2 가동 소자 중 적어도 하나를 부분적으로 제거하는 단계를 포함하며,At least one of the first movable element and the second movable element, including a portion in which the laser beam is not irradiated from the cut position of the protrusion to the tip of the protrusion to project the laser beam to the cut position of the protrusion. Partially removing the 상기 돌출부의 총 제거 길이가 미리 결정된 길이와 동일하게 되도록 상기 돌출부가 절단되어, 상기 제1 가동 소자 및 제2 가동 소자 중 적어도 하나의 관성 모멘트를 조정하는 진동자 장치의 제조 방법.And the projection is cut so that the total removal length of the projection is equal to a predetermined length to adjust the moment of inertia of at least one of the first movable element and the second movable element. 제6항에 있어서, 상기 돌출부의 총 제거 길이는 상기 진동자 장치의 진동축을 중심으로 한 고유 진동 모드의 주파수와 목표 주파수 사이의 차이를 기초로 하여 결정되는 진동자 장치의 제조 방법.The method of claim 6, wherein the total removal length of the protrusion is determined based on a difference between a target frequency and a frequency of a natural vibration mode about the oscillation axis of the vibrator device. 제7항에 있어서, 상기 진동축에 대해 대칭 위치에 있는 돌출부의 제거량의 비율은 상기 진동축으로부터의 상기 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리를 감소시키도록 결정되는 진동자 장치의 제조 방법.8. A method according to claim 7, wherein the ratio of the amount of removal of the protrusion in a symmetrical position with respect to the vibration axis is determined to reduce the offset distance of the center of gravity of the vibration member from the vibration axis. 제8항에 있어서, 상기 돌출부 각각은 상기 진동 부재에 있어서 상기 진동축으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에만 형성되는 진동자 장치의 제조 방법.The method of claim 8, wherein each of the protrusions is formed only at a position farthest from the vibration shaft in the vibration member. 제9항에 있어서, 상기 진동자 장치는 상기 진동 부재를 구동하기 위한 코일 및 영구 자석을 더 포함하며, 상기 영구 자석은 상기 진동 부재에 제공되는 진동자 장치의 제조 방법.10. The method of claim 9, wherein the vibrator device further includes a coil and a permanent magnet for driving the vibrating member, wherein the permanent magnet is provided to the vibrating member. 제10항에 있어서, 상기 제2 진동 부재 상에 제공되고 상기 진동축에 대해 대칭 위치에 형성되는 돌출부의 제거량의 비율은 상기 진동축으로부터의 상기 제2 진동 부재의 무게 중심의 오프셋 거리를 감소시키도록 결정되는 진동자 장치의 제조 방법.11. The method of claim 10, wherein the ratio of the amount of removal of the protrusions provided on the second vibration member and formed at a position symmetrical with respect to the vibration axis reduces the offset distance of the center of gravity of the second vibration member from the vibration axis. Method of manufacturing the vibrator device is determined to. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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