KR20100082790A - 요동체 장치의 제조 방법, 요동체 장치를 포함한 광편향기 및 광학 기기 - Google Patents

요동체 장치의 제조 방법, 요동체 장치를 포함한 광편향기 및 광학 기기 Download PDF

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요시오 홋따
스구루 미야가와
다까히로 아끼야마
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

제1 및 제2 요동체를 갖고, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 구동되는 요동체 장치의 제조 방법이 제공되고, 요동체 장치의 제조 방법은 2개의 요동체가 일정한 분산 범위를 가지고 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수를 갖는 요동체로서 가공될 때에, 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수가, 조정 가능한 공진 주파수 범위에 포함되는 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2와 각각 동등해지도록 2개의 요동체가 가공되는, 2개의 요동체를 가공하기 위한 제1 단계, 및 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를, 각각 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2와 동등해지도록 조정하기 위한 제2 단계를 포함한다.

Description

요동체 장치의 제조 방법, 요동체 장치를 포함한 광편향기 및 광학 기기{METHOD OF MANUFACTURING OSCILLATOR DEVICE, AND OPTICAL DEFLECTOR AND OPTICAL INSTRUMENT WITH OSCILLATOR DEVICE}
본 발명은, 요동체 장치의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조된 요동체 장치로 구성되는 광편향기 및 광학 기기에 관련된다.
본 발명은, 예를 들어, 광의 편향 주사에 기초하여 화상을 투영하기 위한 프로젝션 디스플레이 장치, 및 전자 사진 프로세스를 갖는 레이저 빔 프린터, 디지털 복사기 등의 화상 형성 장치를 포함하는 광학 기기에 적절하게 적용가능한 요동체 장치를 실현하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근, 공진 현상에 기초하여 정현 진동을 제공하도록 구성된 요동체 장치를 사용해서 광편향기를 구성하여, 광을 편향 주사하기 위한 광주사 광학계(및 광주사 장치)에 대하여, 여러 가지로 제안되었다.
이러한 공진형 광편향기를 갖는 광주사 광학계는, 다각형 미러 등의 회전 다면경을 사용한 광주사 광학계에 비교하여, 하기의 특징을 갖는다.
즉, 광편향 장치를 대폭으로 소형화하는 것이 가능하고, 전력 소비가 매우 느려질 수 있다.
한편, 상기의 공진형 편향기에서는, 원리적으로 미러의 편향각(변위각)이 정현적으로 변화하기 때문에, 각속도가 일정하지 않다.
종래에 있어서, 상기와 같은 공진형 편향기의 특성을 보정하기 위한 시도에서, 미국 특허 제5,047,630호 및 미국 특허 제7,271,943호가 하기와 같은 광편향기를 제안했다.
미국 특허 제5,047,630호에서는, 기본 주파수와 기본 주파수의 3배의 주파수의 진동 모드를 갖는 공진형 편향기를 사용하여 삼각파 구동을 실현한다.
도 8은 미국 특허 제5,047,630호에서 근사적으로 삼각파 구동을 실현하는 마이크로미러를 나타낸다.
도 8에 도시한 바와 같이, 여기에서의 광편향 장치(12)는, 요동체(14 및 16), 비틀림 스프링(18 및 20), 구동체(23 및 50), 검출 소자(15 및 32), 및 제어 회로(30)를 포함한다.
이 마이크로미러는, 기본 공진 주파수와 기본 공진 주파수의 대략 3배의 공진 주파수를 갖고, 기본 주파수와 3배의 주파수의 합성 주파수로 구동한다.
이러한 구성으로, 미러면을 갖는 요동체(14)는 삼각파 구동에 의해 구동하고, 정현 구동보다 각속도의 변화가 적은 편향각으로 광편향을 행할 수 있다.
동작시, 검출 소자(15 및 32)에 의해 요동체(14)의 진동을 검출하고, 제어 회로(30)에 의해 삼각파 구동에 필요한 구동 신호를 생성한다. 구동체(23 및 50)를 통해 마이크로미러를 구동한다.
한편, 미국 특허 제7,271,943호에는, 복수의 비틀림 스프링과 복수의 가동자를 포함하는 계가, 분리된 복수의 고유진동 모드를 갖는 마이크로 요동체가 개시되어 있다.
이 마이크로 요동체에는, 분리된 복수의 고유진동 모드에, 기준 주파수의 고유진동 모드인 기준진동 모드와, 기준 주파수의 대략 N배의 주파수의 고유진동 모드인 짝수배 진동 모드가 포함된다(N은 짝수).
미국 특허 제7,271,943호에서는, 이들 진동 모드에서 마이크로 요동체를 진동시킴으로써, 톱니파 구동을 실현한다.
한편, 공진형 편향기에서, 요동체 장치의 공진 주파수는 제조 오차에 의해 분산(dispersion)을 가질 수 있다.
저소비 전력화를 위하여, 공진 주파수 주위에서 구동하는 것이 바람직하다. 그리하여, 공진 주파수의 튜닝이 필요하다.
또한, 이와 같은 액추에이터로 구성된 광편향기를 사용한 화상 형성 장치에서, 화상의 애스팩트비를 안정시키고, 화질의 열화를 저감하기 위해서, 광편향기의 공진 주파수를 미리 정해진 값으로 튜닝할 필요가 있다.
종래에 있어서, 상기와 같은 공진 주파수의 조정을 위해서, 일본 공개 특허 제2002-40355호 및 일본 공개 특허 제2004-219889호는 하기와 같은 평면형 갈바노 미러, 또는 진동 미러를 제안했다.
일본 공개 특허 제2002-40355호에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 진동에 대하여 비틀림 축 주위에 탄성 지지된 반사면과 전기 코일로 구성된 가동판의 양단부에 질량 부하부(1001 및 1002)를 갖는 평면형 갈바노 미러가 사용된다.
이 갈바노 미러의 질량 부하부(1001 및 1002)에 레이저 빔을 조사함으로써, 질량을 제거하거나, 대안적으로, 수지를 도포해서 질량을 증가시킴으로써 관성 모멘트를 조정해서 주파수를 미리 정해진 값으로 튜닝한다.
또한, 일본 공개 특허 제2004-219889호는, 요동체 장치의 공진 주파수를 미리 약간 높게 설정하고, 요동체의 일부에 질량을 부가함으로써 원하는 레벨로 공진 주파수를 튜닝하는 방법을 사용한다.
전술된 공진 현상을 이용한 요동체 장치에서는, 제조 프로세스 동안 발생하는 치수 오차에 의해, 개개의 요동체 장치 사이에 공진 주파수(고유 진동 모드 주파수)의 분산이 존재한다. 이들 공진 주파수들은 목표 공진 주파수에 튜닝되어져야 한다.
그러나, 상술한 종래 방법 중 어느 것도, 2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치를 목표 공진 주파수로 만족스럽게 조정불가능하다.
예를 들어, 미국 특허 제5,047,630호 및 미국 특허 제7,271,943호에 기재된 2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치에서, 공진 주파수는 예를 들어, 2000Hz와 4000Hz와 같은 정수배 관계로 설정되고, 이들 공진 주파수에서 요동체를 구동시킴으로써, 각속도가 보정된다.
한편, 이들 2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치를 목표 공진 주파수로 조정하기 위해서, 2개의 공진 주파수가 조정 가능 범위에 포함되지 않으면, 미리 정해진 목표 공진 주파수로 조정불가능하고, 그리하여, 수율이 저하한다.
미국 특허 제5,047,630호 및 미국 특허 제7,271,943호에 기재된 방법에서는, 이러한 점들에 대해서는 유의하지 않는다.
또한, 상술한 일본 공개 특허 제2002-40355호 및 일본 공개 특허 제2004-219889호는 단일 요동체 장치의 공진 주파수의 조정에 관한 것이며, 이들은 2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치의 공진 주파수의 조정에 대해서는 유의하지 않는다.
2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치의 공진 주파수를 조정하기 위해, 질량 제거 또는 질량 부가에 의한 조정이 수행되어야 하면, 복수의 파라미터를 고려해야 한다. 또한, 상술된 바와 같이 2개의 공진 주파수가 조정 가능 범위에 포함되지 않으면, 미리 정해진 공진 주파수로 조정불가능하고, 그것은 수율 저하로 이어진다. 일본 공개 특허 제2002-40355호 및 일본 공개 특허 제2004-219889호에 기재된 방법은, 이러한 점들에 대하여 유의하지 않는다.
본 발명은, 2개의 공진 주파수를 갖는 요동체 장치의 제조 방법으로서, 2개의 공진 주파수는 질량 제거 또는 질량 부가 중 어느 하나의 조정 단계에 기초하여 조정가능한 범위로 용이하게 조정될 수 있어, 수율이 향상될 수 있는 요동체 장치의 제조 방법을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은, 그러한 제조 방법에 의해 제조된 요동체 장치로 구성되는 광편향기 및 광학 기기를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 및 제2 비틀림 스프링을 통하여 비틀림 축 주위에 비틀림 진동을 위해 고정부에 의해 지지되는 제1 및 제2 요동체를 갖고, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 구동되는 요동체 장치의 제조 방법이 제공되고, 상기 방법은, 2개의 요동체가, 특정한 분산 범위를 가지고 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수를 갖는 요동체로서 가공될 때에, 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수가, 조정 가능한 공진 주파수 범위에 포함되는 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2와 각각 동등해지도록, 2개의 요동체를 가공하기 위한 제1 단계, 및 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를, 각각 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2와 동등해지도록 조정하기 위한 제2 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 양태의 바람직한 형태에서, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 공진 주파수의 분산 범위의 하한측의 최소치를 각각 f1a 및 f2a로 표시하고, 그 범위의 상한측의 최대치를 f1b 및 f2b로 표시하고, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가,
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b,
로 표현되는 분산 범위를 가질 때에, 상기 방법은,
제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가,
gf1 < f1a, 및 gf2 < f2a
또는
gf1 > f1b, 및 gf2 > f2b
인 관계를 만족하도록, 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함한다.
상기 제2 단계에서, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 조정을 위하여, 적어도 1개의 요동체의 질량을 제거하여 조정을 행할 수 있다.
상기 제2 단계에서, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 조정을 위하여, 적어도 1개의 요동체에 질량을 부가함으로써 조정을 행할 수 있다.
하나의 바람직한 형태에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지는 경우,
개별적으로 제작되는 모든 요동체의 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 하기의 수학식 1 내지 수학식 4를 만족하는 공진 주파수의 범위로 되도록 요동체 장치가 제작된다.
<수학식 1>
Figure pct00001
Figure pct00002
<수학식 2>
Figure pct00003
Figure pct00004
<수학식 3>
f1 < gf1
<수학식 4>
f2 < gf2
하나의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치의 제조에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c일 때, 그리고 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 5에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 6에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 tf1 및 tf2에 도달되도록 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함한다.
<수학식 5>
Figure pct00005
Figure pct00006
<수학식 6>
Figure pct00007
Figure pct00008
하나의 바람직한 형태에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치의 제조에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시할 때, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 제1 및 제2 요동체가,
I1-I1e < I1 < I1+I1e
I2-I2e < I2 < I2+I2e
로 표현되는 관성 모멘트 범위에서 만들어지고,
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c이고, 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 7에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 8에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 tf1 및 tf2에 도달되도록 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함한다.
<수학식 7>
Figure pct00009
Figure pct00010
<수학식 8>
Figure pct00011
Figure pct00012
하나의 바람직한 형태에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치의 제조에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지는 경우,
개별적으로 제작되는 모든 요동체의 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 하기의 수학식 9 내지 수학식 12를 만족하는 공진 주파수의 범위로 되도록 요동체 장치를 제작한다.
<수학식 9>
Figure pct00013
Figure pct00014
<수학식 10>
Figure pct00015
Figure pct00016
<수학식 11>
f1 > gf1
<수학식 12>
f2 > gf2
하나의 바람직한 형태에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치의 제조에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c일 때, 그리고 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 13에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 14에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 tf1 및 tf2에 도달되도록 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함한다.
<수학식 13>
Figure pct00017
Figure pct00018
<수학식 14>
Figure pct00019
Figure pct00020
하나의 바람직한 형태에서, 상기 제1 단계에서의 요동체 장치의 제조에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시할 때, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 제1 및 제2 요동체가,
I1-I1e < I1 < I1+I1e
I2-I2e < I2 < I2+I2e
로 표현되는 관성 모멘트 범위에서 만들어지고,
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c이고, 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 15에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 16에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 tf1 및 tf2에 도달되도록 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함한다.
<수학식 15>
Figure pct00021
여기서,
Figure pct00022
<수학식 16>
Figure pct00023
여기서,
Figure pct00024
제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가 N 배의 관계일 수 있고, N은 정수이다.
제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가, 1:2의 관계일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기에 기재된 요동체 장치의 제조 방법에 따라 제조된 요동체 장치; 및 상기 요동체 장치의 요동체 상에 배치된 광편향 소자를 포함하는 광편향기가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광원; 감광체 또는 화상 표시체; 및 제13항의 광편향기를 포함하고, 상기 광원으로부터의 광이 상기 광편향기에 의해 편향되어, 광의 적어도 일부가 상기 감광체 또는 상기 화상 표시체 상에 입사하는 광학 기기가 제공된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점이 첨부 도면과 함께 하기의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 고려할 때 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 요동체 장치의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른, 제거에 기초한 주파수 조정 단계를 통하여 주파수를 조정할 수 있는 조정가능 범위를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에서 최선의 목표 주파수를 설정한 구성예를 설명하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 요동체 장치의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른, 부가에 기초한 주파수 조정 단계를 통하여 주파수를 조정할 수 있는 조정가능 범위를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른, 최선의 목표 주파수를 설정한 구성예를 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른, 화상 형성 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 종래예인 미국 특허 제5,047,630호에 개시된 근사 삼각파 구동을 실현하는 마이크로미러를 설명하는 도면이다.
도 9는 종래예인 일본 공개 특허 제2002-40355호에 개시된 평면형 갈바노 미러를 설명하는 도면이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다.
먼저, 본 발명의 요동체 장치의 제조 방법의 하나의 바람직한 형태에 대해서 설명한다.
요동체 장치의 제1 요동체는 제1 탄성 지지체에 의해 비틀림 진동을 위해 고정부에 고정된다. 제1 요동체와 제2 요동체는 제1 탄성 지지체에 의해 비틀림 진동을 위해 결합된다.
상기와 같은 2개의 요동체와 2개의 탄성 지지체를 포함하는 진동계는 비틀림 축 주위로 2개의 공진 주파수를 갖는다.
한편, 요동체의 제작 오차에 의해 공진 주파수는 분산을 갖는다.
이러한 요동체 장치에 대하여, 하기에 기술되는 방법에 따라, 요동체의 관성 모멘트를 조정함으로써, 2개의 공진 주파수를 조정할 수 있다.
우선, 요동체 장치를 구동하고, 2개의 공진 주파수를 검출한다.
공진 주파수를 검출하는 방법의 예는, 전자기 코일에 인가될 교류 자계의 주파수가 스위프되고, 구동 파형 검출 수단(도시 안됨)을 사용함으로써, 요동체 장치의 비틀림 방향의 진동의 진폭을 검출하고, 진폭이 피크가 되는 2개의 교류 자계의 주파수를, 2개의 공진 주파수로 선택하는 것이다.
이러한 측정 수단을 사용하여 측정된 고유진동 모드의 주파수와 조정 목표 값과의 차로부터, 관성 모멘트 조정량을 산출한다.
그렇게 산출된 관성 모멘트의 조정량에 기초하여, 요동체의 질량의 일부를 제거하거나, 또는 요동체에 질량을 부가함으로써 2개의 공진 주파수를 조정할 수 있다.
그러한 경우에, 질량의 제거와 질량의 부가를 조합해서 공진 주파수를 조정하면, 질량 조정이 용이하기 때문에, 조정 전의 요동체의 공진 주파수를 목표의 주파수로 용이하게 튜닝할 수 있다.
한편, 질량 제거 또는 질량 부가 중 어느 하나에 의해서만 조정 프로세스가 행해지면, 절차가 단순화될 수 있음에도 불구하고, 조정 전의 공진 주파수가 특정 주파수 범위 내에 존재하지 않으면 공진 주파수를 미리 정해진 공진 주파수로 조정하는 것은 매우 어렵다.
본 출원의 발명자들은 주의 깊게 검토한 결과, 요동체의 공진 주파수를 결정하기 위한 파라미터 또는 파라미터들을 일단 다음과 같은 방식으로 고려함으로써, 2개의 공진 주파수를 용이하게 조정 가능 범위로 조정할 수 있다는 것을 발견했다.
더 구체적으로는, 고정부, 비틀림 축 주위의 진동 움직임을 위해 제1 및 제2 비틀림 스프링에 의해 지지되는 제1 및 제2 요동체를 포함하고, 2개의 요동체는 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 구동되는 요동체 장치의 제조를 위하여, 그 절차는, 2개의 요동체가 특정한 분산 범위를 가지고 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수를 갖는 요동체로서 가공될 때에, 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수가, 조정 가능한 공진 주파수 범위에 포함되는 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2와 각각 동등해지도록 2개의 요동체를 가공하기 위한 제1 단계, 및 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를, 각각 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2와 동등해지도록 조정하기 위한 제2 단계를 포함할 수 있다.
앞서 상술된 불편은 이러한 절차에 의해 제거될 수 있다.
본 발명에서, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2는 완성품인 요동체 장치를 구동할 때의 공진 주파수(그리하여, 이들을 "최종 목표 공진 주파수"라고도 할 수 있음)를 칭한다.
상기 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2와 상기 공진 주파수 f1 및 f2가 하기의 관계를 만족하도록 설계 및 가공을 행하는 것이 바람직하다.
구동 공진 주파수 gf1 및 gf2는 미리 정해진 구동 공진 주파수(설계치)이고, 이들 값은 완성품으로서의 요동체(예를 들어, 스캐너)의 사양에 따라 결정될 수 있다.
공진 주파수 f1과 f2는, 요동체 장치의 기판의 정밀도 및 가공 정밀도(finishing precision) 등의 관계에 기초하여 특정한 분산을 가질 수 있다.
gf1 및 gf2의 값이, f1 및 f2의 분산 범위의 상한측의 최대치보다 클 수 있고, 또는 대안적으로, 이들이 분산 범위의 하한측의 최소치보다 작을 수 있는 관계가 있을 수 있다.
상술된 관계를 이루는 가공 단계가 제공되어, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및f2를, 고정밀도로 각각 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에 튜닝할 수 있다.
상기 관계를 만족시키기 위해서는, 구동 공진 주파수(최종 목표 공진 주파수: 설계치)에 더하여, 가공을 행하는 기판의 치수 정밀도, 그 재질 및 가공 정밀도를 미리 실험 등에 기초하여 바람직하게 결정할 수 있고, 목표 공진 주파수 tf1 및 tf2가 결정되어야 한다.
여기서, 목표 공진 주파수 tf1 및 tf2는, 제1 단계에서 수행될 가공을 위한 공진 주파수의 목표 값이며, 이들은 가공이 이상적으로 이루어질 때에 얻을 수 있는 공진 주파수들이다. 이것은, tf1 및 tf2를 얻기 위해 포토리소그래피 등의 가공 기술에 기초하여 기판을 가공하면, 일반적으로는 불가피한 가공 오차(finishing error)가 발생한다는 것을 의미한다. 그리하여, 엄밀하게는, 가공 후의 공진 주파수는 tf1 및 tf2로부터, 어긋난 값(f1 및 f2)을 갖는다.
본 발명에서는, 이러한 편차(즉, 분산 범위)도 고려해서 가공을 행한다.
tf1 및 tf2를 목표 공진 주파수로서 가공한 것들은 f1 및 f2의 공진 주파수를 가질 것이며(가공 정밀도가 이상적이면 f1 및 f2는 각각 tf1 및 tf2와 동등할 것임), f1 및 f2는 하기의 범위를 만족할 것이다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
따라서, f1 및 f2의 분산 범위는 gf1 및 gf2와 하기의 관계를 가질 것이다.
gf1 < f1a, 및 gf2 < f2a
대안적으로,
gf1 > f1b, 및 gf2 > f2b
이러한 절차에 의해, 질량 제거 또는 질량 부하 중 어느 하나에 기초한 조정의 단순화된 단계에 기인한 분산을 갖는 2개의 공진 주파수는, 주파수가 용이하게 튜닝될 수 있는 조정가능 범위 내에 놓일 수 있다. 이것은 더 큰 수율을 가능하게 한다.
본 발명에서, 제1 단계에서 조정될 제1 및 제2 공진 주파수(최종 공진 주파수에 대하여 임시적인 공진 주파수라고도 할 수 있음) f1 및 f2가 구동 공진 주파수인 gf1 및 gf2에 튜닝될 때, 이상적으로는 이들이 각각 gf1 및 gf2와 완전히 동등하게 되어야 한다.
그러나, 본 발명에서는 이들 공진 주파수가 구동 공진 주파수에 반드시 완전하게 일치될 필요는 없다.
현재의 가공 정밀도나, 재료의 편차 및 완성품에 요구되는 사양을 고려하면, 바람직하게는 이들은 목표 공진 주파수의 ±1% 이내, 더 바람직하게는 ±0.5% 이내, 더욱 바람직하게는 ±0.1% 이내의 범위를 만족해야 한다.
값이 ±1% 보다도 더 많이 다르다면, 본 발명의 요동체 장치가 예를 들어 프린터의 스캐너로서 사용될 경우에, 전체 배율이 변화할 수 있어, 양호한 화상을 더이상 얻을 수 없을 수 있다.
따라서, 본 발명에서 임시적인 공진 주파수 tf1 및 tf2를 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2와 일치시키는 것은 ±1% 이내, 더 바람직하게는 ±0.5% 이내, 더욱 바람직하게는 ±0.1% 이내의 범위에서 이루어져야 한다.
이제, 2개의, 제1 및 제2 비틀림 스프링을 통하여 비틀림 축 주위에서 비틀림 진동을 위해 고정부에 의해 지지되는 2개의, 제1 및 제2 요동체를 갖고, 2개의, 제1 및 제2 공진 주파수에서 2개의, 제1 및 제2 요동체가 구동되는 요동체 장치의 제조 방법을 참조하여, 본 발명의 몇몇 바람직한 실시예를 설명할 것이다.
[실시예 1]
본 발명이 적용되는, 질량을 제거하는 조정 단계를 포함하는 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제1 실시예가 설명될 것이다.
도 1은 본 실시예의 요동체 장치의 구조를 도시하는 정면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 요동체(101)는 제1 탄성 지지부(비틀림 스프링)(111)를 통하여, 비틀림 진동을 위하여(요동할 수 있게) 고정부(120)에 고정되어 있다.
제1 요동체(101)와 제2 요동체(102)는 제2 탄성 지지부(112)에 의해 비틀림 진동을 위하여 함께 연결된다.
이 구조체들의 재료는 실리콘이며, 이들은 실리콘 미세 기계 가공에 의해 제작될 수 있다.
2개의 요동체와 2개의 탄성 지지부를 포함하는 진동계는 2개의 고유 진동 모드의 주파수를 갖는다. 일반적으로, 그 공진 주파수 f1 및 f2는 하기의 식으로 표현된다.
Figure pct00025
여기서, k1 및 k2는 제1 탄성 지지부(111) 및 제2 탄성 지지부(112)의 비틀림 축 A 주위의 비틀림 스프링 상수를 표시하고, I1 및 I2는 제1 요동체(101) 및 제2 요동체(102)의 비틀림 축 A 주위의 관성 모멘트를 표시한다.
또한, 요동체(101) 상에는 영구 자석(104)이 실장된다. 영구 자석(104)은, 도면에서 보여지는 길이 방향으로 편극(polarized)된다.
그 후, 전자기 코일(도시하지 않음)을 사용하여, 교류 자계를 인가함으로써, 토크를 생성할 수 있다.
교류 자계의 주파수를 공진 주파수 f1 및 f2 부근으로 설정함으로써, 공진 현상에 기초한 진동을 생성할 수 있다.
한편, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서의 제조 오차에 의해, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1과 f2는 분산을 갖는다.
예를 들어, 2개의 공진 주파수 중 제1 공진 주파수를 f1로 표시하고, 제2 공진 주파수를 f2로 표시하고, 공진 주파수 f1 및 f2의 공진 주파수의 분산 범위의 하한측의 최소치를 각각 f1a 및 f2a로 표시하고, f1 및 f2의 분산 범위의 상한측의 최대치를 각각 f1b 및 f2b로 표시하면, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2는 하기의 범위에서 분산된다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다. 이러한 절차는, 요동체의 일부의 질량 제거부(105)에 레이저 빔을 조사함으로써 질량을 제거하는 조정 프로세스를 포함한다.
제2 단계에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 주파수를 확실히 조정가능하게 하기 위해서는, 아래에 기술한 바와 같이, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서, 분산을 갖는 2개의 공진 주파수가 조정가능한 범위 내에 있도록 요동체 장치를 제작해야 한다.
제1 단계에서, 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 k1 및k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 k1b 및 k2b로 표시하면, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수 범위
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
에서 만들어질 때, 제1 및 제2 목표 공진 주파수는 하기의 파라미터를 사용하여 산출될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제1 단계에서 요동체 장치는, 개별적으로 제작되는 모든 요동체의 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 후술될 수학식 1 내지 수학식 4를 만족시키는 공진 주파수의 범위로 되도록 제작될 수 있다.
이것이 행해지면, 모든 요동체 장치가 미리 정해진 주파수로 조정될 수 있고, 수율이 증가될 수 있다.
<수학식 1>
Figure pct00026
Figure pct00027
<수학식 2>
Figure pct00028
Figure pct00029
<수학식 3>
f1 < gf1
<수학식 4>
f2 < gf2
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00030
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 파라미터 k1a 및 k2a로서 선택하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 파라미터 k1b 및 k2b로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 k1a 및 k2a로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 k1b 및 k2b로서 선택할 수 있다.
바람직하게는 미리 이루어진 실험에 기초하여 스프링 상수의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 특정할 수 있다.
이 경우, 일부 요동체가 조정 불가능하게 될 수 있다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 2]
제1 실시예와는 다른 방식으로 질량을 제거하는 조정 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제2 실시예가 설명될 것이다. 본 실시예의 요동체 장치의 구조는, 제1 실시예를 참조하여 설명된 것과 본질적으로 동일하다.
제조 오차에 의해, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2는 하기 범위의 분산을 갖는다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다.
본 실시예에서, 이러한 절차는, 요동체의 일부에 레이저 빔을 조사함으로써 질량을 제거하는 조정 프로세스를 포함한다.
제2 단계에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 주파수를 확실히 조정가능하게 하기 위해서는, 아래에 기술한 바와 같이, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서, 분산을 갖는 2개의 공진 주파수가 조정가능한 범위에 있도록 요동체 장치를 제작해야 한다.
제1 단계에서, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수의 범위에서 만들어진다.
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c이면, 그리고 제1 단계에서 생성 목표 공진 주파수를 tf1 및 tf2로 표시할 때, tf1은 하기의 수학식 5로부터 산출될 수 있고 tf2는 하기의 수학식 6으로부터 산출될 수 있다.
그 후, 이들 산출된 목표 공진 주파수를 사용함으로써, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수의 조정 전의 분산이 조정가능한 범위에 들어가고, 그리하여 모든 요동체 장치를 소정의 공진 주파수로 조정할 수 있다. 그리하여, 수율을 증가시킬 수 있다.
<수학식 5>
Figure pct00031
Figure pct00032
<수학식 6>
Figure pct00033
Figure pct00034
본 실시예에서 산출된 목표 주파수는, 모든 요동체가 조정될 수 있고, 조정량이 가장 적게 되는 값이다.
본 실시예에 의해, 수율이 향상될 뿐만 아니라, 조정 속도도 증가될 수 있다.
구체적으로, 목표 주파수는 실리콘 미세 기계 가공을 위한 설계 마스크 패턴에 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00035
이 경우의 제1 요동체의 목표 주파수는 2273.45Hz이고, 제2 요동체의 목표 주파수는 4525.68Hz이다.
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 파라미터 k1a 및 k2a로서 선택하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 파라미터 k1b 및 k2b로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 k1a 및 k2a로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 k1b 및 k2b로서 선택할 수 있다.
바람직하게는, 미리 이루어진 실험에 기초하여 스프링 상수의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 특정할 수 있다.
이 경우, 표준 편차에 의해 특정되는 범위 너머의 분산을 갖는 일부 요동체가 조정불가능하게 될 수 있다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 3]
제1 실시예 및 제2 실시예와는 다른 방식으로 질량을 제거하는 조정 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제3 실시예가 설명될 것이다.
본 실시예의 요동체 장치의 구조는, 제1 실시예를 참조하여 설명된 것과 본질적으로 동일하다.
제조 오차에 의해, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2는 하기 범위의 분산을 갖는다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다.
이러한 절차는, 요동체의 일부의 질량 제거부(105)에 레이저 빔을 조사함으로써 질량을 제거하는 조정 프로세스를 포함한다.
다음에, 제2 단계에서, 전술된 스프링 상수의 오차에 더해서, 제1 요동체 및 제2 요동체의 관성 모멘트에 오차가 있는 것에 관계없이 주파수를 미리 정해진 공진 주파수로 확실히 튜닝하기 위해서는, 제1 단계에서 최적의 생성 목표 주파수 tf1 및 tf2가 아래에서 설명되는 바와 같이, 요동체의 공진 주파수를 결정하기 위한 파라미터들로부터 산출될 수 있다.
제1 단계에서, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수의 범위에서 만들어진다.
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
상기 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 제1 및 제2 요동체가, 관성 모멘트의 하기의 범위에서 만들어질 수 있다.
I1-I1e < I1 < I1+I1e
I2-I2e < I2 < I2+I2e
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c인 경우, 제1 단계에서 생성 목표 공진 주파수를 tf1 및 tf2로 표시하면, tf1은 하기의 수학식 7로부터 산출될 수 있고 tf2는 하기의 수학식 8로부터 산출될 수 있다.
그 후, 이들 산출된 목표 공진 주파수를 사용함으로써, 공진 주파수의 조정 전의 분산이 조정가능한 범위에 들어가고, 그리하여 모든 요동체 장치를 소정의 공진 주파수로 조정할 수 있다. 그리하여, 수율을 증가시킬 수 있다.
<수학식 7>
Figure pct00036
Figure pct00037
<수학식 8>
Figure pct00038
Figure pct00039
본 실시예에서 산출된 목표 주파수는, 모든 요동체가 조정될 수 있고, 조정량이 가장 적게 되는 값이다.
본 실시예에 의해, 수율이 향상될 뿐만 아니라, 조정 속도도 증가될 수 있다.
구체적으로, 목표 주파수는 실리콘 미세 기계 가공을 위한 설계 마스크 패턴에 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00040
이 경우의 제1 요동체의 목표 주파수는 tf1 = 2273.45Hz이고, 제2 요동체의 목표 주파수는 tf2 = 4525.68Hz이다.
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 파라미터 I1-I1e 및 I2-I2e로서 선택하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 파라미터 I1+I1e 및 I2+I2e로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 I1-I1e 및 I2-I2e로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 I1+I1e 및 I2+I2e로서 선택할 수 있다.
바람직하게는, 미리 이루어진 실험에 기초하여 관성 모멘트의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 결정할 수 있다.
이 경우, 일부 요동체가 조정불가능하게 될 것이다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 4]
본 발명이 적용되는, 질량을 부가하는 조정 단계를 포함하는 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제4 실시예가 설명될 것이다.
도 4는 본 실시예의 요동체 장치의 구조를 도시하는 정면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 요동체(401)는 제1 탄성 지지부(비틀림 스프링)(411)를 통하여, 비틀림 진동을 위하여(요동할 수 있게) 고정부(420)에 고정되어 있다.
제1 요동체(401)와 제2 요동체(402)는 제2 탄성 지지부(412)에 의해 비틀림 진동을 위하여 함께 연결된다.
이 구조체들의 재료는 실리콘이며, 이들은 실리콘 미세 기계 가공에 의해 제작될 수 있다.
2개의 요동체와 2개의 탄성 지지부를 포함하는 진동계는 2개의 고유 진동 모드의 주파수를 갖는다. 일반적으로, 그 공진 주파수 f1 및 f2는 하기의 식으로 표현된다.
Figure pct00041
여기서, k1 및 k2는 제1 탄성 지지부(111) 및 제2 탄성 지지부(112)의 비틀림 축 A 주위의 비틀림 스프링 상수를 표시하고, I1 및 I2는 제1 요동체(101) 및 제2 요동체(102)의 비틀림 축 A 주위의 관성 모멘트를 표시한다.
또한, 요동체(401) 상에는 영구 자석(404)이 실장된다. 영구 자석(404)은, 도면에서 보여지는 길이 방향으로 편극된다.
그 후, 전자기 코일(도시하지 않음)을 사용하여, 교류 자계를 인가함으로써, 토크를 생성할 수 있다.
교류 자계의 주파수를 공진 주파수 f1 및 f2 부근으로 설정함으로써, 공진 현상에 기초한 진동을 생성할 수 있다.
한편, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서의 제조 오차에 의해, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1과 f2는 분산을 갖는다.
예를 들어, 2개의 공진 주파수 중 제1 공진 주파수를 f1로 표시하고, 제2 공진 주파수를 f2로 표시하고, 공진 주파수 f1 및 f2의 공진 주파수의 분산 범위의 하한측의 최소치를 각각 f1a 및 f2a로 표시하고, f1 및 f2의 분산 범위의 상한측의 최대치를 각각 f1b 및 f2b로 표시하면, 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2는 하기의 범위에서 분산된다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다.
이러한 절차는, 요동체의 일부의 질량 부가부(405)에 수지를 도포함으로써 질량을 부가하는 조정 프로세스를 포함한다.
제2 단계에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 주파수를 확실히 조정가능하게 하기 위해서는, 아래에 기술한 바와 같이, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서, 분산을 갖고 있는 2개의 공진 주파수가 조정가능한 범위에 있도록 요동체 장치를 제작해야 한다.
제1 단계에서, 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 k1 및k2로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 k1a 및 k2a로 표시하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 k1b 및 k2b로 표시하면, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수 범위
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
에서 만들어질 때, 제1 및 제2 목표 공진 주파수는 하기의 파라미터를 사용하여 산출될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제1 단계에서 요동체 장치는, 개별적으로 제작되는 모든 요동체의 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 후술될 수학식 9 내지 수학식 12를 만족시키는 공진 주파수의 범위로 되도록 제작될 수 있다.
이것이 행해지면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 모든 요동체 장치가 미리 정해진 주파수로 조정될 수 있고, 수율이 증가될 수 있다.
<수학식 9>
Figure pct00042
Figure pct00043
<수학식 10>
Figure pct00044
Figure pct00045
<수학식 11>
f1 > gf1
<수학식 12>
f2 > gf2
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00046
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 파라미터 k1a 및 k2a로서 선택하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 파라미터 k1b 및 k2b로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 k1a 및 k2a로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 k1b 및 k2b로서 선택할 수 있다.
바람직하게는 미리 이루어진 실험에 기초하여 스프링 상수의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 특정할 수 있다.
이 경우, 일부 요동체가 조정불가능하게 될 수 있다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 5]
제4 실시예와는 다른 방식으로 질량을 부가하는 조정 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제5 실시예가 설명될 것이다. 본 실시예의 요동체 장치의 구조는, 제4 실시예를 참조하여 설명된 것과 본질적으로 동일하다.
제조 오차에 의해, 제4 실시예와 마찬가지로, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2는 하기 범위의 분산을 갖는다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제4 실시예와 마찬가지로, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다.
본 실시예에서, 이러한 절차는, 요동체의 일부의 질량 부가부(405)에 수지를 도포함으로써 질량을 부가하는 조정 프로세스를 포함한다.
제2 단계에서, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 주파수를 확실히 조정가능하게 하기 위해서는, 아래에 기술한 바와 같이, 요동체 장치를 제작하기 위한 제1 단계에서, 분산을 갖는 2개의 공진 주파수가 조정가능한 범위에 있도록 요동체 장치를 제작해야 한다.
제1 단계에서, 제4 실시예와 마찬가지로, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수의 범위에서 만들어진다.
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c이면, 그리고 제1 단계에서 생성 목표 공진 주파수를 tf1 및 tf2로 표시할 때, tf1은 하기의 수학식 13으로부터 산출될 수 있고 tf2는 하기의 수학식 14로부터 산출될 수 있다.
그 후, 이들 산출된 목표 공진 주파수를 사용함으로써, 도 6에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수의 조정 전의 분산이 조정가능한 범위에 들어가고, 그리하여 모든 요동체 장치를 소정의 공진 주파수로 조정할 수 있다. 그리하여, 수율을 증가시킬 수 있다.
<수학식 13>
Figure pct00047
Figure pct00048
<수학식 14>
Figure pct00049
Figure pct00050
본 실시예에서 산출된 목표 주파수는, 모든 요동체가 조정될 수 있고, 조정량이 가장 적게 되는 값이다.
본 실시예에 의해, 수율이 향상될 뿐만 아니라, 조정 속도도 증가될 수 있다.
구체적으로, 목표 주파수는 실리콘 미세 기계 가공을 위한 설계 마스크 패턴에 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00051
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 파라미터 k1a 및 k2a로서 선택하고, 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 파라미터 k1b 및 k2b로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 k1a 및 k2a로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 k1b 및 k2b로서 선택할 수 있다.
바람직하게는, 미리 이루어진 실험에 기초하여 스프링 상수의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 특정할 수 있다.
이 경우, 표준 편차에 의해 특정되는 범위 너머의 분산을 갖는 일부 요동체가 조정불가능하게 될 수 있다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 6]
제4 실시예 및 제5 실시예와는 다른 방식으로 질량을 부가하는 조정 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 요동체 장치의 제조 방법의 구성예를 참조하여 제6 실시예가 설명될 것이다.
본 실시예의 요동체 장치의 구조는, 제4 실시예를 참조하여 설명된 것과 본질적으로 동일하다.
제조 오차에 의해, 제4 실시예와 마찬가지로, 제1 탄성 지지부의 스프링 상수 k1 및 제2 탄성 지지부의 스프링 상수 k2는 오차를 갖는다. 그 결과, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2는 하기 범위의 분산을 갖는다.
f1a < f1 < f1b
f2a < f2 < f2b
본 실시예에서는, 2개의 공진 주파수 f1 및 f2가 이러한 분산 범위를 가질 때에, 제4 실시예와 마찬가지로, 제2 단계에서 이들이 각각 제1 및 제2 목표 공진 주파수 gf1 및 gf2로 튜닝된다.
이러한 절차는, 요동체의 일부의 질량 제거부(105)에 레이저 빔을 조사함으로써 질량을 제거하는 조정 프로세스를 포함한다.
다음에, 제2 단계에서, 전술된 스프링 상수의 오차에 더해서, 제1 요동체 및 제2 요동체의 관성 모멘트에 오차가 있는 것에 관계없이 주파수를 미리 정해진 공진 주파수로 확실히 튜닝하기 위해서는, 제1 단계에서 최적의 생성 목표 주파수 tf1 및 tf2가 아래에서 설명되는 바와 같이, 요동체의 공진 주파수를 결정하기 위한 파라미터들로부터 산출될 수 있다.
제1 단계에서, 제4 실시예와 마찬가지로, 제1 및 제2 비틀림 스프링이 하기의 스프링 상수의 범위에서 만들어진다.
k1a < k1 < k1b
k2a < k2 < k2b
상기 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 제1 및 제2 요동체가, 관성 모멘트의 하기의 범위에서 만들어질 수 있다.
I1-I1e < I1 < I1+I1e
I2-I2e < I2 < I2+I2e
상기 스프링 상수 k1의 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 범위의 중심이 k2c인 경우, 제1 단계에서 생성 목표 공진 주파수를 tf1 및 tf2로 표시하면, tf1은 하기의 수학식 15로부터 산출될 수 있고 tf2는 하기의 수학식 16으로부터 산출될 수 있다.
그 후, 이들 산출된 목표 공진 주파수를 사용함으로써, 공진 주파수의 조정 전의 분산이 조정가능한 범위에 들어가고, 그리하여 모든 요동체 장치를 소정의 공진 주파수로 조정할 수 있다. 그리하여, 수율을 증가시킬 수 있다.
<수학식 15>
Figure pct00052
Figure pct00053
<수학식 16>
Figure pct00054
Figure pct00055
본 실시예에서 산출된 목표 주파수는 모든 요동체가 조정될 수 있고, 조정량이 가장 적게 되는 값이다.
본 실시예에 의해, 수율이 향상될 뿐만 아니라, 조정 속도도 증가될 수 있다.
구체적으로, 목표 주파수는 실리콘 미세 기계 가공을 위한 설계 마스크 패턴에 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 하기의 값들을 취한다.
Figure pct00056
이 경우의 제1 요동체의 목표 주파수는 tf1 = 2273.45Hz이고, 제2 요동체의 목표 주파수는 tf2 = 4525.68Hz이다.
이들 파라미터는 상술된 값들로 제한되지 않고, 임의의 다른 값들이 사용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2를 특정 값으로 설정했지만, 그 대신에 특정 범위로 설정할 수도 있다.
그 경우에는, 기대되는 gf1 및 gf2의 범위 내에서, gf1 및 gf2로부터 가장 이격되는 것을, 목표 주파수로서 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, gf1 및 gf2 범위의 중심을 사용해서 목표 주파수를 산출할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 파라미터 I1-I1e 및 I2-I2e로서 선택하고, 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 파라미터 I1+I1e 및 I2+I2e로서 선택한다.
그러나, 하한측의 최소치보다 큰 값을 I1-I1e 및 I2-I2e로서 선택할 수 있고, 상한측의 최대치보다 작은 값을 I1+I1e 및 I2+I2e로서 선택할 수 있다.
바람직하게는, 미리 이루어진 실험에 기초하여 관성 모멘트의 분산을 통계적으로 평가하고, 분산의 범위를 표준 편차에 기초하여 결정할 수 있다.
이 경우, 일부 요동체가 조정불가능하게 될 것이다. 그러나, 대부분의 조정 가능한 요동체 장치의 조정량이 적어질 수 있기 때문에, 제2 단계의 프로세스 시간이 단축될 것이다.
[실시예 7]
실시예 7은, 본 발명에 따른 요동체 장치로 구성되는 광편향기를 사용한 광학 기기의 구성예를 참조하여 설명할 것이다.
도 7은, 본 실시예에 따른 요동체 장치로 구성되는 광편향기를 사용한 광학 기기의 구성예를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
여기에서는, 광학 기기로서 화상 형성 장치를 도시한다.
도 7에서, 3003으로 표시되는 것은 본 발명의 요동체 장치이며, 3001로 표시되는 것은 레이저 광원이다. 3002로 표시되는 것은 렌즈 또는 렌즈 군이며, 3004로 표시되는 것은 기입 렌즈(writing lens) 또는 렌즈 군이다. 3005로 표시되는 것은 드럼 형상의 감광체이다.
본 실시예의 화상 형성 장치는, 광원, 감광체, 및 본 발명의 요동체 장치로 구성되며, 요동체 상에 배치되는 광편향 소자를 갖는 광편향기를 포함한다.
광원으로부터의 광이 광편향기에 의해 편향되고, 광의 적어도 일부가, 감광체 상에 입사한다.
더욱 구체적으로는, 상기한 실시예 중 어느 하나에 따른 요동체 장치로 구성된 광주사계(요동체 장치)(3003)에 의해, 입사광을 1차원적으로 주사한다. 레이저 광원(3001)으로부터 출사되는 레이저 빔은, 광의 편향 주사의 타이밍과 관련된 미리 정해진 강도 변조를 받는다.
그렇게 강도 변조된 광은 렌즈 또는 렌즈 군(3002)을 통과하고, 그 입력된 광은 광주사계(광편향기)(3003)에 의해 1차원적으로 주사된다.
기입 렌즈(3004)를 통하여, 주사 레이저 빔은, 감광체(3005) 상에 화상을 형성한다.
주사 방향과 직각인 방향으로 회전 축의 주위로 회전되는 감광체(3005)는, 대전 장치(도시하지 않음)에 의해 균일하게 대전된다. 감광체 표면에 광을 주사할 때, 광에 의해 주사된 부분에 정전 잠상이 형성된다.
그 다음에, 현상기(도시하지 않음)에 의해 정전 잠상의 화상 부분에 토너 화상이 형성된다. 그 후, 용지(도시하지 않음)에 토너 화상이 전사 및 정착됨으로써 용지 상에 화상이 형성된다.
상기 설명에서는, 광학 기기로서의 화상 형성 장치의 예를 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구조로 제한되지 않는다.
예를 들어, 광원, 화상 표시체, 및 본 발명의 요동체 장치로 구성된 광편향기를 포함할 수 있고, 그에 의해, 광원으로부터의 광이 광편향기에 의해 편향되고, 화상 표시체 위로 입사하도록 프로젝션 디스플레이 장치가 구성될 수 있다.
그리하여, 본 발명의 요동체 장치에 따르면, 광의 편향 주사에 기초하여 화상을 투영하기 위한 프로젝션 디스플레이 장치, 및 전자 사진 프로세스를 갖는 레이저 빔 프린터 또는 디지털 복사기 등의 화상 형성 장치를 포함하는 광학 기기에 적용하기에 적합한 요동체 장치를 실현할 수 있다.
본 발명이 본 명세서에 개시된 구조를 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 세부 사항으로 제한되지 않으며, 본 출원은 하기의 청구항들의 범위나 개선의 목적 내에 들어올 수 있는 변형 또는 변경을 포함하도록 의도된다.

Claims (14)

  1. 제1 및 제2 비틀림 스프링을 통하여 비틀림 축 주위에 비틀림 진동을 위해 고정부에 의해 지지되는 제1 및 제2 요동체를 갖고, 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2로 구동되는 요동체 장치의 제조 방법이며,
    상기 2개의 요동체가, 특정한 분산(dispersion) 범위를 가지고 상기 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수를 갖는 요동체로서 가공될 때에, 상기 2개의 구동 공진 주파수와는 다른 제1 및 제2 공진 주파수가, 조정 가능한 공진 주파수 범위에 포함되는 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2와 각각 동등해지도록, 상기 2개의 요동체를 가공하기 위한 제1 단계,
    상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를, 각각 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2와 동등해지도록 조정하기 위한 제2 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 공진 주파수의 분산 범위의 하한측의 최소치를 각각 f1a 및 f2a로 표시하고, 그 범위의 상한측의 최대치를 f1b 및 f2b로 표시하고, 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가,
    f1a < f1 < f1b
    f2a < f2 < f2b,
    로 표현되는 분산 범위를 가질 때에,
    상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가,
    gf1 < f1a, 및 gf2 < f2a
    또는
    gf1 > f1b, 및 gf2 > f2b
    인 관계를 만족하도록, 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 조정을 위하여, 적어도 1개의 요동체의 질량을 제거하여 상기 조정을 행하는, 요동체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2의 조정을 위하여, 적어도 1개의 요동체에 질량을 부가함으로써 상기 조정을 행하는, 요동체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지는 경우,
    개별적으로 제작되는 모든 요동체의 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 하기의 수학식 1 내지 수학식 4를 만족하는 공진 주파수의 범위로 되도록 요동체 장치를 제작하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 1>
    Figure pct00057

    Figure pct00058

    <수학식 2>
    Figure pct00059

    Figure pct00060

    <수학식 3>
    f1 < gf1
    <수학식 4>
    f2 < gf2
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
    상기 스프링 상수 k1의 상기 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 상기 범위의 중심이 k2c일 때, 그리고 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 상기 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 5에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 6에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 상기 tf1 및 tf2에 도달되도록 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 5>
    Figure pct00061

    Figure pct00062

    <수학식 6>
    Figure pct00063

    Figure pct00064
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
    상기 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 상기 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 요동체가,
    I1-I1e < I1 < I1+I1e
    I2-I2e < I2 < I2+I2e
    로 표현되는 관성 모멘트 범위에서 만들어지고,
    스프링 상수 k1의 상기 범위의 중심이 k1c이고, 스프링 상수 k2의 상기 범위의 중심이 k2c이고, 상기 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 상기 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 7에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 8에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 상기 tf1 및 tf2에 도달되도록 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 7>
    Figure pct00065

    Figure pct00066

    <수학식 8>
    Figure pct00067

    Figure pct00068
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지는 경우,
    개별적으로 제작되는 모든 요동체의 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2가, 하기의 수학식 9 내지 수학식 12를 만족하는 공진 주파수의 범위로 되도록 요동체 장치를 제작하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 9>
    Figure pct00069

    Figure pct00070

    <수학식 10>
    Figure pct00071

    Figure pct00072

    <수학식 11>
    f1 > gf1
    <수학식 12>
    f2 > gf2
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
    상기 스프링 상수 k1의 상기 범위의 중심이 k1c이고, 상기 스프링 상수 k2의 상기 범위의 중심이 k2c일 때, 그리고 상기 제1 및 제2 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 상기 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 13에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 14에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 상기 tf1 및 tf2에 도달되도록 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 13>
    Figure pct00073

    Figure pct00074

    <수학식 14>
    Figure pct00075

    Figure pct00076
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 단계에서의 상기 요동체 장치의 제조에서, 상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링의 제1 및 제2 스프링 상수를 각각 k1 및 k2로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 하한측의 최소치를 각각 k1a 및 k2a로 표시하고, 상기 제1 및 제2 스프링 상수의 상한측의 최대치를 각각 k1b 및 k2b로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 비틀림 스프링이,
    k1a < k1 < k1b
    k2a < k2 < k2b
    로 표현되는 스프링 상수 범위에서 만들어지고,
    상기 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2에서의 상기 제1 및 제2 요동체의 관성 모멘트를 각각 I1 및 I2로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 관성 모멘트의 하한측의 최소치를 각각 I1-I1e 및 I2-I2e로 표시하고, 상기 제1 및 제2 관성 모멘트의 상한측의 최대치를 각각 I1+I1e 및 I2+I2e로 표시할 때, 상기 제1 및 제2 요동체가,
    I1-I1e < I1 < I1+I1e
    I2-I2e < I2 < I2+I2e
    로 표현되는 관성 모멘트 범위에서 만들어지고,
    스프링 상수 k1의 상기 범위의 중심이 k1c이고, 스프링 상수 k2의 상기 범위의 중심이 k2c이고, 상기 공진 주파수 f1 및 f2를 얻도록 상기 요동체 장치를 가공하기 위한 제1 및 제2 생성 목표 공진 주파수를 각각 tf1 및 tf2로 표시할 때, 상기 방법은 하기의 수학식 15에 따라 tf1을 산출하고, 하기의 수학식 16에 따라 tf2를 산출하고, 산출된 상기 tf1 및 tf2에 도달되도록 상기 요동체 장치를 가공하는 단계를 포함하는, 요동체 장치의 제조 방법.
    <수학식 15>
    Figure pct00077

    Figure pct00078

    <수학식 16>
    Figure pct00079

    Figure pct00080
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가 N 배의 관계이고, 상기 N은 정수인, 요동체 장치의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동 공진 주파수 gf1 및 gf2가 1:2의 관계인, 요동체 장치의 제조 방법.
  13. 광편향기이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 상기 요동체 장치의 제조 방법에 따라 제조된 요동체 장치; 및
    상기 요동체 장치의 상기 요동체 상에 배치된 광편향 소자
    를 포함하는, 광편향기.
  14. 광학 기기이며,
    광원;
    감광체 또는 화상 표시체; 및
    제13항의 광편향기를 포함하고,
    상기 광원으로부터의 광이 상기 광편향기에 의해 편향되어, 상기 광의 적어도 일부가 상기 감광체 또는 상기 화상 표시체 상에 입사하는, 광학 기기.

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009134243A (ja) * 2007-10-30 2009-06-18 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器
JP5335654B2 (ja) 2009-12-04 2013-11-06 キヤノン株式会社 モード変換素子
JP2013102060A (ja) 2011-11-09 2013-05-23 Canon Inc 荷電粒子光学系、及びそれを用いた描画装置
US9253965B2 (en) * 2012-03-28 2016-02-09 Kymab Limited Animal models and therapeutic molecules
DE102012201481A1 (de) * 2012-02-02 2013-08-08 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes, tragbares Mobilgerät mit einer entsprechenden Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Bildes
US10982551B1 (en) 2012-09-14 2021-04-20 Raytheon Technologies Corporation Turbomachine blade
DE102016014001B4 (de) * 2016-11-23 2020-11-12 Blickfeld GmbH MEMS Scanmodul für einen Lichtscanner mit mindestens zwei Stützelementen
US11199096B1 (en) * 2017-01-17 2021-12-14 Raytheon Technologies Corporation Turbomachine blade
US10895713B2 (en) * 2018-10-18 2021-01-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Actuator frame for scanning mirror

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007101A (en) * 1935-02-19 1935-07-02 Arthur L Vonderembse Keyhole illuminator
US5047630A (en) 1990-08-22 1991-09-10 Confer Charles L Modified dual-mode resonant scanning system
JP3170902B2 (ja) 1992-09-30 2001-05-28 キヤノン株式会社 信号処理方法及びそれを用いたエンコーダ
US5969465A (en) 1997-04-01 1999-10-19 Xros, Inc. Adjusting operating characteristics of micromachined torsional oscillators
JPH11249018A (ja) 1998-02-27 1999-09-17 Canon Inc 光学素子及びそれを用いた光学系
JP2000162502A (ja) 1998-09-21 2000-06-16 Canon Inc 光学系及びそれを有する光学機器
US6327087B1 (en) 1998-12-09 2001-12-04 Canon Kabushiki Kaisha Optical-thin-film material, process for its production, and optical device making use of the optical-thin-film material
JP2001042220A (ja) 1999-07-28 2001-02-16 Canon Inc 光学素子及びそれを用いた撮像装置
US6256131B1 (en) 1999-08-05 2001-07-03 Microvision Inc. Active tuning of a torsional resonant structure
US6384406B1 (en) * 1999-08-05 2002-05-07 Microvision, Inc. Active tuning of a torsional resonant structure
JP4516673B2 (ja) 2000-07-28 2010-08-04 シチズンファインテックミヨタ株式会社 プレーナ型ガルバノミラーの製造方法
JP4578001B2 (ja) * 2001-01-31 2010-11-10 シチズンファインテックミヨタ株式会社 ガルバノ装置の製造方法
JP4390174B2 (ja) * 2001-09-14 2009-12-24 株式会社リコー 光走査装置
JP3862623B2 (ja) 2002-07-05 2006-12-27 キヤノン株式会社 光偏向器及びその製造方法
JP2004109651A (ja) 2002-09-19 2004-04-08 Ricoh Co Ltd 光走査装置、光書き込み装置及び画像形成装置
JP4353399B2 (ja) * 2003-01-17 2009-10-28 株式会社リコー 振動ミラー
JP2005173411A (ja) 2003-12-12 2005-06-30 Canon Inc 光偏向器
JP4174420B2 (ja) 2003-12-15 2008-10-29 キヤノン株式会社 光偏向器
JP4027359B2 (ja) * 2003-12-25 2007-12-26 キヤノン株式会社 マイクロ揺動体、光偏向器、画像形成装置
US7485485B2 (en) 2004-02-09 2009-02-03 Microvision, Inc. Method and apparatus for making a MEMS scanner
JP4376679B2 (ja) * 2004-03-31 2009-12-02 シチズンファインテックミヨタ株式会社 プレーナ型アクチュエータの製造方法
US7442918B2 (en) 2004-05-14 2008-10-28 Microvision, Inc. MEMS device having simplified drive
JP2006195290A (ja) 2005-01-14 2006-07-27 Ricoh Co Ltd 画像読取装置及び画像形成装置
US7636101B2 (en) 2005-02-09 2009-12-22 Microvision, Inc. MEMS scanner adapted to a laser printer
JP2006230048A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Seiko Epson Corp アクチュエータの共振周波数の調整方法およびアクチュエータ
JP4574396B2 (ja) 2005-03-02 2010-11-04 キヤノン株式会社 光偏向器
JP2006239842A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Seiko Epson Corp アクチュエータの共振周波数の調整方法およびアクチュエータ
US7474165B2 (en) 2005-11-22 2009-01-06 Canon Kabushiki Kaisha Oscillating device, optical deflector and optical instrument using the same
JP5441309B2 (ja) 2006-02-13 2014-03-12 キヤノン株式会社 揺動体装置、及び光偏向装置
JP2007316443A (ja) 2006-05-26 2007-12-06 Canon Inc 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP5170983B2 (ja) 2006-05-30 2013-03-27 キヤノン株式会社 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP4881073B2 (ja) 2006-05-30 2012-02-22 キヤノン株式会社 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP2007322466A (ja) 2006-05-30 2007-12-13 Canon Inc 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP2008191537A (ja) 2007-02-07 2008-08-21 Canon Inc 振動素子、及び振動素子を備える光偏向器
JP5184905B2 (ja) 2007-03-23 2013-04-17 キヤノン株式会社 揺動体装置、光偏向器、光偏向器を用いた画像形成装置
US8345339B2 (en) 2007-06-21 2013-01-01 Canon Kabushiki Kaisha Optical deflector
JP2009128463A (ja) 2007-11-21 2009-06-11 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器

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