JP4516673B2 - プレーナ型ガルバノミラーの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンターのレーザー光のスキャニングシステム等に利用するプレーナ型ガルバノミラーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレーナ型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は磁界中に配置した可動コイルに電流を流すことにより電流と磁束に応じた電磁力が発生すると共に電流に比例した回転力を生じる。この回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無もしくは大小を検出するというガルバノメーターを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸(可動コイル保持部材)に、前記指針の代わりにミラーを設けて構成されるものである。小型のガルバノミラーとしては半導体材料を使用したものも提案されている。プレーナ型ガルバノミラーは共振周波数での駆動が最も効率が良いため一般的には前記共振周波数に合わせた周波数で駆動する。前記共振周波数は、ミラー及びトーションバーの材質さらに形状の加工精度により決定されてしまうため歩留まりを考慮すると個々の周波数に合わせた駆動周波数にする必要がある。また同一の駆動周波数で個々を駆動しようとすると選別してある範囲内のものだけを使用するという歩留まりの悪い手段を取らざるを得ない。
【０００３】
図１は従来のプレーナ型ガルバノミラーを示す図で、(ａ)は上面図、(ｂ)は正面断面図、(ｃ)は側面断面図である。
シリコン基板１に一体形成された可動板２の上面の中央部には、ミラー３が形成されており、周縁部には平面コイル４が形成されている。可動板２はシリコン基板１に中抜き状態で形成され、シリコン基板１より一体に形成されたトーションバー５、６により保持されている。共振周波数は、トーションバーとミラー形状により決定される。トーションバーの特性は断面の縦横比・断面積・長さ・材質で決まる。特に断面の縦横比・断面積は重要である。にもかかわらず最も加工条件に左右されやすいため精度が出にくい部位である。ミラー形状はトーションバーより影響度は低いが精度的にはトーションバーと同等で加工される。これらはラップ研磨を用いる機械的周波数調整方法で精度を上げようとすると割れや欠けを生じる可能性が非常に高く信頼性が著しく低下する。シリコン基板１は、ベース基板７の上面に固定された台座８の上面に固定されている。上面図(ａ)において、シリコン基板上下には永久磁石９・１０が配置され、ベース基板７の周縁部にはヨーク１１が載置されている。ヨーク１１は中抜きにされ角状に形成されたものを複数枚積み重ねる事によって構成している。
【０００４】
可動板２に形成された平面コイル４に通電すると、可動板２はトーションバー５・６を回転中心として回転する。この可動板２は上下に約２０度回転可能である。ベース基板７上にはパターン７ａが形成されており、該パターン７ａとシリコン基板１に形成されたパターン１ａとをワイヤー１３により接続している。ワイヤー１３は断線不良等を考慮し、予め複数本接続されている。パターン７ａにはスルーホール７ｂが設けられており、スルーホール７ｂを介して外部との接続を行う構造である。スルーホール７ｂはベース基板７の下面に設けられた配線用パターン(不図示)を介してサイドスルーホール７ｃと接続されている。尚、ヨーク１１上にはカバー部材が設けられる。
【０００５】
図２は従来のプレーナー型ガルバノミラーの斜視図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。ヨーク１１上には、半導体基板１の保護を目的に樹脂等で形成された平板状のカバー部材１２が設けられる。カバー部材１２は接着剤でヨーク１１上に固定され、プレーナー型ガルバノミラーが構成されている。１２ａは開口部であり、図３中に示す矢印はレーザー光の動きを示すものである。外部より照射されるレーザー光は、開口部１２ａ部を通過しミラー面で偏向され、開口部１２ａを通過して矢印方向へ進むものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
プレーナ型ガルバノミラーは、前記ミラー固有の共振周波数で動作させる事が最も効率的な事が一般的に知られている。しかし前記ミラーの共振周波数は主にトーションバーの断面の縦横比・断面積・長さ・材質とミラー形状により決定されるが、該共振周波数は設計公差や製造上の組立公差等により本来得られるはずの狙い値からばらつきを見込んでもある率は規格外になってしまう。この規格外品は不良扱いになり歩留まりが低下してしまう。また工程管理上も加工条件が厳しくなり工数がかかってしまう。本発明は前記問題点に鑑み、前工程でミラー及びトーションバー切り出し形状が寸法公差外になり、共振周波数が狙い値よりはずれても後工程で良品化が可能なプレーナ型ガルバノミラーの製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
質量負荷部の形成されたプレーナ型ガルバノミラーを動作させる工程と、該プレーナ型ガルバノミラーの初期共振周波数と予め設定されたねらいの共振周波数の差を読みとり、予め入力されている共振周波数の変化量とレーザー照射回数との関係と、前記差に基づき、照射するレーザーパルス数を計算する工程と、前記計算された数のレーザーパルスを質量負荷部に照射して質量を除去して周波数を調整する工程とを有するプレーナ型ガルバノミラーの製造方法とする。
【０００９】
質量負荷部の形成されたプレーナ型ガルバノミラーを動作させる工程と、該プレーナ型ガルバノミラーの初期共振周波数と予め設定されたねらいの共振周波数の差を読みとり、予め入力されている共振周波数の変化量と樹脂付加量との関係と、前記差に基づき、付加する樹脂量を計算する工程と、前記計算された樹脂量を質量負荷部に付加し、質量を増加して周波数を調整する工程とを有するプレーナ型ガルバノミラーの製造方法とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図４は本発明の製造方法に適用するプレーナ型ガルバノミラーの斜視図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。従来例と同じ部分については同じ符号を用いている。図６は質量負荷部レーザー加工装置ブロック図である。１４は金属材料を蒸着した質量負荷部であり、ミラーの両端にあるトーションバー５・６を結んだ線対称位置に質量負荷部１４と同様の質量負荷部１５が設けられている。前記質量負荷部はミラー形成時の蒸着により同時に形成される。図６においては、１９はレーザー発振器、１６は発振されたレーザーを伝送するレーザービーム光伝送系、１７は、伝送されてきたレーザービームをミラーの質量負荷部上に結像させる結像光学系である。２０は、プレーナ型ガルバノミラー１８の周波数を測定する周波数測定系である。周波数測定系２０は、プレーナ型ガルバノミラー１８の初期共振周波数と、予め設定された狙いの共振周波数との差から、照射すべきレーザーパルス数を計算する機能を有している。周波数測定系２０には照射すべきパルス数を計算するために必要な、レーザー照射回数と共振周波数の変化量との関係が予め入力されている事は当然である。以上のような装置を用いプレーナ型ガルバノミラー１８を個々に動作させ共振周波数をモニターしつつ図４に示す質量負荷部１４・１５の金属を徐々に飛ばしながら共振周波数を下げて行き、所定の周波数に追い込むようにする。場合によっては金属を飛ばしすぎてしまったり作製時から高い共振周波数でできてしまったもの等もある。高い共振周波数のものは、質量負荷部の質量を増やす事が必要になる。
【００１１】
図７は質量付加装置の簡単なブロック図であり２２は、ミラーの質量負荷部上に樹脂を付加する機能を有する質量付加装置である。２１の周波数測定系は、プレーナ型ガルバノミラー１８の初期共振周波数と、予め設定された狙いの共振周波数との差から、照射すべき樹脂量を計算する機能を有している。周波数測定系２１には付加すべき樹脂量計算するために必要な、樹脂付加量と共振周波数の変化量との関係が予め入力されている事は当然である。共振周波数をモニターしながら樹脂を図４に示す質量負荷部１４・１５に付加する。徐々に周波数が下がって行くので所定の周波数で付加をやめる。上記本発明の製造方法によりプレーナ型ガルバノミラーが完成する。尚、樹脂を用いるのは常温での作業が行え、作業性が良くなること、また、樹脂は物質密度が低いため質量付加において微調整が利くためである。
【００１２】
【発明の効果】
共振周波数が狙い値よりも低い場合、質量負荷部の金属を飛ばすことにより共振周波数の調整ができ、狙い値を個々に合わせ込む事が可能なため歩留まりの飛躍的向上が可能となる。
【００１３】
共振周波数が狙い値よりも高い場合、質量負荷部に樹脂を付加することにより共振周波数の調整ができ、狙い値を個々に合わせ込む事が可能なため歩留まりの飛躍的向上が可能となる。
【００１４】
樹脂を用いることにより、常温での作業が行え、作業性が良くなる。また、樹脂は物質密度が低いため質量付加において微調整が利く。
【００１５】
工程管理上も外形加工条件が比較的ラフな設定で良いため標準的設備がそのまま流用できる。
【００１６】
トーションバーの加工形状の修正による共振周波数調整が不要なためマイクロクラックの発生がなく高信頼性のものが供給可能になった。
【００１７】
質量負荷部はミラー蒸着時に同時に形成するためマスク変更のみで実現可能なため工程を増やす必要無く低価格に部品供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプレーナ型ガルバノミラーを示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図
【図２】従来のプレーナ型ガルバノミラーの斜視図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の製造方法に適用するプレーナ型ガルバノミラーの斜視図
【図５】図４のＡ−Ａ断面図
【図６】質量負荷部レーザー加工装置ブロック図
【図７】質量付加装置ブロック図
【符号の説明】
１ シリコン基板
１ａ パターン
２ 可動板
３ ミラー
４ 平面コイル
５ トーションバー
６ トーションバー
７ ベース基板
７ａ パターン
７ｂ スルーホール
７ｃ サイドスルーホール
８ 台座
９ 永久磁石
１０ 永久磁石
１１ ヨーク
１２ カバー部材
１２ａ 開口部
１３ ワイヤー
１４ 質量負荷部
１５ 質量負荷部
１６ レーザービーム光伝送系
１７ 結像光学系
１８ プレーナ型ガルバノミラー
１９ レーザー発振器
２０ 周波数測定系
２１ 周波数測定系
２２ 質量付加装置系
Claims (2)
- 質量負荷部の形成されたプレーナ型ガルバノミラーを動作させる工程と、該プレーナ型ガルバノミラーの初期共振周波数と予め設定されたねらいの共振周波数との差を読みとり、予め入力されている共振周波数の変化量とレーザー照射回数との関係と、前記差に基づき、照射するレーザーパルス数を計算する工程と、前記計算された数のレーザーパルスを質量負荷部に照射して質量を除去して周波数を調整する工程とを有するプレーナ型ガルバノミラーの製造方法。
- 質量負荷部の形成されたプレーナ型ガルバノミラーを動作させる工程と、該プレーナ型ガルバノミラーの初期共振周波数と予め設定されたねらいの共振周波数の差を読みとり、予め入力されている共振周波数の変化量と樹脂付加量との関係と、前記差に基づき、付加する樹脂量を計算する工程と、前記計算された樹脂量を質量負荷部に付加し、質量を増加して周波数を調整する工程とを有するプレーナ型ガルバノミラーの製造方法。
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