JP2009300736A - 光スキャナ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動効率の向上及びデバイスの小型化が可能な、電磁駆動型の光スキャナ装置の製造方法を提供する。
【解決手段】弾性連結部１３を捩り変形させながら可動板１１を回動させることにより、可動板１１で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置の製造方法であって、デバイス基板２０に、可動板１１、弾性連結部１３、及びコイル１５を形成する第１の工程と、デバイス基板２０上の、支持枠１２の境界にミシン目Ｆを形成する第２の工程と、支持枠１２をデバイス基板２０を支持するための支持基板３０に固定することにより、デバイス基板２０と支持基板３０を接合する第３の工程と、デバイス基板２０の一部をミシン目Ｆに沿って切り離し、除去する第４の工程と、支持基板３０上の、第４の工程でデバイス基板２０の一部を除去した領域に、コイル１５に磁界を与えるための永久磁石１４ａ，１４ｂを配置する第５の工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光スキャナ装置の製造方法に関するものである。

レーザープリンタやバーコードリーダー、プロジェクタ等に応用される光スキャナ装置には、回転多面鏡（ポリゴンミラー）や振動駆動型反射鏡（ガルバノミラー）などが用いられている。特にガルバノミラー型のものはポリゴンミラー型に比べて構造を小型化することができ、また、半導体プロセス技術によって製作することができるため、小型化・軽量化・低コスト化などが可能である。

ガルバノミラー型の光スキャナとしては、可動板上にコイル配線を形成し、その両側に永久磁石を配置する電磁駆動型ミラーデバイスが知られている。電磁駆動型ミラーデバイスでは、磁界の効果を高めて駆動効率をあげるため、永久磁石同士の距離をできるだけ小さくすることが好ましい。しかしながらミラーデバイスチップのフレーム部分が邪魔となって、永久磁石同士を近づけることが難しい。しかし、フレームを設けないと、チップの強度が極めて弱くなり、チップを基体に接着するまでの工程において破損する可能性が高い。

この問題の一般的な解決策として、例えば特許文献１には、可動板とフレームの間に永久磁石を収めることができるような開口部を設ける方法が提案されている。

特開２００５−２９５６４６号公報

しかし、特許文献１に記載された方法では、開口部を設ける分、デバイスチップ自体が大きくなってしまい、チップの小型化が図れず、またウェハから生産できる個数が低下するなどの問題があった。

本発明の目的は、駆動効率の向上及びデバイスの小型化が可能な、電磁駆動型の光スキャナ装置の製造方法を提供することである。

本発明に係る光スキャナ装置の製造方法は、光反射性を有する領域を備えた可動部と、前記可動部を支持するための支持部と、前記可動部を回動可能に前記支持部に連結する弾性連結部と、を備え、前記弾性連結部を捩り変形させながら前記可動部を回動させることにより、前記可動部で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置の製造方法であって、第１の基板に、前記可動部、前記弾性連結部、及び前記可動部上に配置され電圧の印加により磁力を発生するコイルを形成する第１の工程と、前記第１の基板上の、前記支持部の境界に切り離し案内線を形成する第２の工程と、前記支持部を前記第１の基板を支持するための第２の基板に固定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板を接合する第３の工程と、前記第１の基板の一部を前記切り離し案内線に沿って切り離し、除去する第４の工程と、前記第２の基板上の、前記第４の工程で前記第１の基板の一部を除去した領域に、前記コイルに磁界を与えるための永久磁石を配置する第５の工程とを有するものである。

本発明によれば、第１の基板のうち、第２の基板に固定されている支持部以外の部分は、第１の基板を第２の基板に接合した後に除去し、除去した部分に永久磁石を配置するようにしたので、第１の基板を第２の基板に接合するまでの工程では、第１の基板の強度を維持して破損を防止することができる。また、永久磁石同士の距離を小さくすることができるので、永久磁石による磁界の効果を高めて駆動効率をあげることができる。

前記切り離し案内線は、ミシン目とすることができる。
これにより、第１の基板を第２の基板に固定した後で、ミシン目に沿って第１の基板を折ることにより、除去部分を容易に切り離すことができる。また、ミシン目の形成は可動部及び弾性連結部の形成と一括で行うことができるので、製造工程を増やす必要がない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光スキャナ装置１０の構成を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ｂ線断面図である。

光スキャナ装置１０は、可動板（可動部）１１と、支持枠（支持部）１２と、可動板１１を支持枠１２に対してねじり回転可能に支持する一対の弾性連結部１３とを有するデバイス基板（第１の基板）２０と、デバイス基板２０を支持する支持基板（第２の基板）３０から構成される。可動板１１、支持枠１２、及び弾性連結部１３は、例えば、シリコン基板をエッチング加工することにより一体形成される。可動板１１にはコイル１５が設けられている。また、可動板１１上には反射鏡（図示せず）が形成されている。

支持基板３０は、可動板１１に対応する部分が開口部になっており、これにより、可動板１１が回動（振動）する際に、支持基板３０に接触するのを防止している。支持基板３０は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。

支持基板３０上には、可動板１１を挟んで一対の永久磁石１４ａ，１４ｂが弾性連結部１３と平行に配置されている。このように構成された光スキャナ装置１０は、コイル１５に電流を流すと永久磁石１４ａ，１４ｂの磁界によってコイル１５にローレンツ力が働き、弾性連結部１３を軸として可動板１１が回動する。

図３は、光スキャナ装置１０の製造工程を説明する図である。図３（Ａ）〜（Ｅ）は、図１のＡ−Ｂ線断面を示している。
まず、図３（Ａ）に示すように、デバイス基板２０を形成するシリコン基板２１を用意する。次に、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、シリコン基板２１上に、絶縁層２２、下層配線層２３、層間絶縁層２４、上層配線２５を形成することによりコイル１５のパターンを形成した後、エッチングにより可動板１１、弾性連結部１３を形成する。

次に、図３（Ｄ）に示すように、シリコン基板２１の一部にミシン目Ｆを形成する。図４は、図３（Ｄ）の状態における、光スキャナ装置１０の平面図である。図に示すように、ミシン目Ｆは、支持枠１２の境界部分に形成する。

次に、図３（Ｅ）に示すように、デバイス基板２０の支持枠１２の部分を支持基板３０に固定することにより、デバイス基板２０を支持基板３０に接合する。

次に、シリコン基板２１の支持枠１２以外の部分をミシン目Ｆに沿って折ることで切り離し、除去する。さらに、支持基板３０上の、シリコン基板２１を除去した領域に永久磁石１４ａ，１４ｂを配置することにより、図１，２に示す光スキャナ装置１０が形成される。

以上のように、本実施形態によれば、シリコン基板２１のうち、支持基板３０に固定されている支持枠１２以外の部分は、デバイス基板２０を支持基板３０に接合した後に除去し、除去した部分に永久磁石１４ａ，１４ｂを配置するようにしたので、デバイス基板２０を支持基板３０に接着するまでの工程では、デバイス基板２０の強度を維持して破損を防止することができる。また、永久磁石１４ａ，１４ｂ同士の距離を小さくすることができるので、永久磁石１４ａ，１４ｂによる磁界の効果を高めて駆動効率をあげることができる。

また、シリコン基板２１に予めミシン目を設けておき、デバイス基板２０を支持基板３０に固定した後で、支持枠１２以外の部分をミシン目に沿って切り離すようにしたので、除去部分を容易に切り離すことができる。また、ミシン目の形成は可動板１１及び弾性連結部１３の形成と一括で行うことができるので、製造工程を増やす必要がない。なお、シリコン基板２１に設けるのは、ミシン目に限らず、シリコン基板２１を容易に切り離すための折り目となるものであればよい。

（画像形成装置）
光スキャナ装置１０は、例えば、プロジェクタ、レーザープリンタ、イメージング用ディスプレイ、バーコードリーダー、走査型共焦点顕微鏡などの画像形成装置に好適に適用することができる。その結果、優れた描画特性を有する画像形成装置を提供することができる。
例えば、図５に示すようなプロジェクタ（画像形成装置）９０について説明する。なお、説明の便宜上、スクリーンＳの長手方向を「横方向（水平方向）」といい、長手方向に直角な方向を「縦方向（鉛直方向）」という。

プロジェクタ９０は、レーザーなどの光を照出する光源装置９１１，９１２，９１３と、クロスダイクロイックプリズム９２と、１対の光スキャナ装置９３、９４と、固定ミラー９５とを有している。
光源装置９１１，９１２，９１３は、それぞれ赤色光を照出する赤色光源装置９１１、青色光を照出する青色光源装置９１２と、緑色光を照出する緑色光源装置９１３である。
クロスダイクロイックプリズム９２は、４つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから照出された光を合成する光学素子である。

このようなプロジェクタ９０は、赤色光源装置９１１、青色光源装置９１２、緑色光源装置９１３のそれぞれから、図示しないホストコンピュータからの画像情報に基づいて照出された光をクロスダイクロイックプリズム９２で合成し、この合成された光を光スキャナ装置９３、９４によって走査させ、さらに固定ミラー９５によって反射させ、スクリーンＳ上でカラー画像を形成するように構成されている。
ここで、光スキャナ装置９３、９４の光走査について具体的に説明する。

まず、クロスダイクロイックプリズム９２で合成された光は、光スキャナ装置９３によって横方向に走査される（以下「主走査」ともいう）。そして、この横方向に走査された光は、光スキャナ装置９４によってさらに縦方向に走査される（以下「副走査」ともいう）。これにより、２次元カラー画像をスクリーンＳ上に形成することができる。
このような光スキャナ装置９３、９４として本発明に係る光スキャナ装置を用いることにより、小型で、優れた描画特性を有するプロジェクタ９０を提供することができる。

なお、一般的に、副走査を行う光スキャナ装置９４の回動速度は、主走査を行う光スキャナ９３の回動速度に対して低速である。形成する画像の種類、大きさなどによっても異なるが、一般的には、副走査を行う光スキャナ装置９４の回動周波数が６０Ｈｚ程度で、主走査を行う光スキャナ装置９３の回動周波数が１０〜２５６ｋＨｚ程度である。このような観点から見れば、光スキャナ装置９３、９４として本発明の光スキャナ装置を用いることで、主走査および副走査のそれぞれに適したねじりバネ定数を備える光スキャナ装置を容易に提供することができる。したがって、小型で、優れた描画特性を発揮するプロジェクタ９０を提供することができる。ただし、プロジェクタ９０の構成は、カラー画像をスクリーンＳ上に形成することができれば、特に限定されない。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による光スキャナ装置４０の構成を示す平面図である。
実施の形態１による光スキャナ装置１０は主走査または副走査のいずれか一方向の走査が可能であったが、光スキャナ装置４０は、主走査および副走査の両方向の走査が可能である。

光スキャナ装置４０は、可動板４１ａ，４１ｂと、支持枠４２と、可動板４１ａを可動板４１ｂに対してねじり回転可能に支持する一対の弾性連結部４３ｂ、可動板４１ｂを支持枠４２に対してねじり回転可能に支持する一対の弾性連結部４３ａとを有するデバイス基板と、デバイス基板を支持する支持基板から構成される。可動板４１ａ，４１ｂと、支持枠４２、及び弾性連結部４３ａ，４３ｂは、例えば、シリコン基板をエッチング加工することにより一体形成される。可動板４１ａ，４１ｂにはコイル４５が設けられている。また、可動板４１ａ上には反射鏡（図示せず）が形成されている。

支持基板は、実施の形態１と同様に、可動板４１ａ，４１ｂに対応する部分が開口部になっており、可動板４１ａ，４１ｂが回動（振動）する際に、支持基板に接触するのを防止している。支持基板は、例えば、ガラスやシリコンを主材料として構成されている。

支持基板上には、可動板４１ａ，４１ｂを挟んで一対の永久磁石１４ａ，１４ｂが弾性連結部４３ａ及び弾性連結部４３ｂに対して４５度の角度をなすように配置されている。このように構成された光スキャナ装置４０は、コイル４５に電流を流すと永久磁石１４ａ，１４ｂの磁界によってコイル４５にローレンツ力が働き、弾性連結部４３ａ，４３ｂを軸として可動板４１ａ，４１ｂが回動する。なお、永久磁石１４ａ，１４ｂと弾性連結部４３ａ，４３ｂとの成す角度は４５度に限られず、磁界成分を弾性連結部４３ａ，４３ｂそれぞれの方向にどのような比率で分配するかに基づいて決定することができる。

光スキャナ装置４０の製造工程は、実施の形態１による光スキャナ装置１０と同様である。図７は、光スキャナ装置４０のシリコン基板の一部にミシン目Ｆを形成した状態を示す平面図である。図に示すように、ミシン目Ｆは、支持枠４２の境界部分に形成する。

実施の形態１と同様に、シリコン基板にミシン目Ｆを形成してから、デバイス基板の支持枠４２の部分を支持基板に固定し、シリコン基板の支持枠４２以外の部分をミシン目Ｆに沿って折ることで切り離し、除去する。さらに、支持基板上の、シリコン基板を除去した領域に永久磁石１４ａ，１４ｂを配置することにより、図６に示す光スキャナ装置４０が形成される。

以上のように、光スキャナ装置４０においても、シリコン基板のうち、支持基板に固定されている支持枠４２以外の部分は、デバイス基板を支持基板に接合した後に除去し、除去した部分に永久磁石１４ａ，１４ｂを配置するようにしたので、デバイス基板を支持基板に接着するまでの工程では、デバイス基板の強度を維持して破損を防止することができる。また、永久磁石１４ａ，１４ｂ同士の距離を小さくすることができるので、永久磁石１４ａ，１４ｂによる磁界の効果を高めて駆動効率をあげることができる。

また、シリコン基板に予めミシン目を設けておき、デバイス基板を支持基板に固定した後で、支持枠４２以外の部分をミシン目に沿って切り離すようにしたので、除去部分を容易に切り離すことができる。また、ミシン目の形成は可動板４１ａ，４１ｂ及び弾性連結部４３ａ，４３ｂの形成と一括で行うことができるので、製造工程を増やす必要がない。

本発明の実施の形態１による、光スキャナ装置の構成を示す平面図。 図１のＡ−Ｂ線断面図。 本発明の実施の形態１による、光スキャナ装置の製造工程を説明する図。 本発明の実施の形態１による、光スキャナ装置の製造工程を説明する図。 本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２による、光スキャナ装置の構成を示す平面図。 本発明の実施の形態２による、光スキャナ装置の製造工程を説明する図。

符号の説明

１０，４０ 光スキャナ装置、１１ 可動板、１２ 支持枠、１３ 弾性連結部、１４ａ，１４ｂ 永久磁石、１５ コイル、２０ デバイス基板、２１ シリコン基板、２２ 絶縁層、２３ 下層配線層、２４ 層間絶縁層、２５ 上層配線、３０ 支持基板、４１ａ，４１ｂ 可動板、４２ 支持枠、４３ａ，４３ｂ 弾性連結部、９０ プロジェクタ、９１１ 赤色光源装置、９１２ 青色光源装置、９１３ 緑色光源装置、９２ クロスダイクロイックプリズム、９３，９４ 光スキャナ、９５ 固定ミラー

Claims (2)

1. 光反射性を有する領域を備えた可動部と、
   前記可動部を支持するための支持部と、
   前記可動部を回動可能に前記支持部に連結する弾性連結部と、を備え、
   前記弾性連結部を捩り変形させながら前記可動部を回動させることにより、前記可動部で反射した光を対象物に走査する光スキャナ装置の製造方法であって、
   第１の基板に、前記可動部、前記弾性連結部、及び前記可動部上に配置され電圧の印加により磁力を発生するコイルを形成する第１の工程と、
   前記第１の基板上の、前記支持部の境界に切り離し案内線を形成する第２の工程と、
   前記支持部を前記第１の基板を支持するための第２の基板に固定することにより、前記第１の基板と前記第２の基板を接合する第３の工程と、
   前記第１の基板の一部を前記切り離し案内線に沿って切り離し、除去する第４の工程と、
   前記第２の基板上の、前記第４の工程で前記第１の基板の一部を除去した領域に、前記コイルに磁界を与えるための永久磁石を配置する第５の工程とを有することを特徴とする光スキャナ装置の製造方法。
2. 前記切り離し案内線は、ミシン目であることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ装置の製造方法。