JPH0792409A - 光スキャナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術では実現できなかった非常に小型で
高速動作が可能かつ構成が簡単で生産性の高い光スキャ
ナーを提供する。 【構成】 第１の質量部１０２と、第１の質量部１０２
の両側面の各中央部に突出した一対の第１のばね部１０
３とで構成される第１の振動系と、第１の質量部１０２
の周りに空隙部１０７を介して環状に形成され、内側対
向面の各中央部にて前記第１のばね部１０３と結合され
た第２の質量部１０４と、第２の質量部１０４の外側対
向面にそれぞれ前記第１のばね部１０３と略同一直線上
になるように突出した一対の第２のばね部１０５とで構
成される第２の振動系と、前記第２の質量部１０４の周
りに空隙部１０７を介して形成され、内側対向面の各中
央部にて前記第２のばね部１０５と結合されたフレーム
１０６とから構成された定振動数型ダイナミックダンパ
ーとして作用する構造体を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型かつ高速駆動が可
能な光スキャナー（光走査装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンタ等に使用される
光スキャナーとしてポリゴンミラー（回転多面体）やガ
ルバノミラーが知られている。

【０００３】また、特定周波数に対して動的にダンパー
として働く定振動数型ダイナミックダンパー構造が従来
より知られている。

【０００４】図２２は、この定振動数型ダイナミックダ
ンパーを説明するための図である。

【０００５】定振動数型ダイナミックダンパーは、図２
２に示すように第１の質量部２２０１と第１のばね部２
２０２で構成される第１の振動系と、第２の質量部２２
０３と第２のばね部２２０４により構成される第２の振
動系とが結合したものであり、第２のばね部２２０４は
フレーム部２２０５に結合し固定されている。

【０００６】二つの振動系によって決まるある特定の周
波数において矢印２２０６の方向に第２の質量部２２０
３に力が加わったとき、第２の質量部２２０３の矢印２
２０６の方向の回転はほとんど抑えられる。この時、第
１の質量部２２０１は第１のばね部２２０２のねじれを
介して矢印２２０６の方向に回転振動するものであり、
第１の質量部２２０１と第１のばね部２２０２とで構成
された振動系を定振動型ダイナミックダンパーと呼ぶ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光スキャナーで
あるポリゴンミラーやガルバノミラーにはそれぞれ以下
の問題点がある。

【０００８】「ポリゴンミラーにおける問題点」 (1)ポリゴンミラーおいて、より高解像度で品質のよい
印字と高速印刷を達成するには、ポリゴンミラーの回転
をさらに高速にしなければならない。現在、ポリゴンミ
ラーには高速安定回転を維持するためにエアーベアリン
グ（空気軸）が使用されているが、今以上の高速回転を
得るのは困難になっている。 (2)大型モーターが必要であり機器の小型化の面で不利
である。 (3)構造が複雑であり、コストが高い。

【０００９】「ガルバノミラーにおける問題点」 (1)慣性力が大きく高速動作が難しい。

【００１０】本発明は、上記従来の光スキャナーの問題
点に鑑みてなされたものであって、定振動数型ダイナミ
ックダンパーを用いることにより、従来の光スキャナー
では実現できなかった非常に小型で高速動作が可能かつ
構成が簡単で生産性の高い光スキャナーを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく鋭
意研究を重ねたところ、一対の第１のばね部と第１の質
量部により構成され回転振動する第１の振動系および第
１の振動系に結合し第１の振動系を支持する一対の第２
のばね部と第２の質量部により構成され回転振動する第
２の振動系により構成し、第１の質量部に光反射部を設
けるとともに第１のばね部の厚みが第１の質量部および
第２の質量部の厚みより小さくすることにより大きな振
れ角と高い駆動周波数を実現し得るという知見を得た。

【００１２】本構成に於いて、二つの振動系によって決
まるある特定の周波数ωで第２の振動系に回転力を与え
ると第１の振動系だけ回転振動し、第１の振動系は定振
動型ダイナミックダンパーとして作用する。このとき
の、第１の質量部の振幅は第１の質量部の慣性モーメン
トの第２の質量部の慣性モーメントに対する比と第１の
ばね定数の第２のばね定数に対する比を等しくしＲとす
ると、この光スキャナーを高速でしかも大振幅で動作さ
せるためにはＲの値が小さい方が望ましい。

【００１３】また、高速動作可能な光スキャナーを実現
するためには、ミラーの小型化が必要である。光スキャ
ナーとして用いるためにはミラー面としてミリ、サブミ
リの大きさが必要であり、所望の走査角度を得るための
ミラーの振幅は数度以上となる。

【００１４】これらのことを省みて鋭意検討した結果、
Ｒの値として実施的には０．０５以下、望ましくは０．
０２以下であることが必要であることが判明した。さら
に、第１の質量部を大きく変位させるには第１のばね定
数は小さくなければならない。したがって、小型で大変
位の光スキャナーを実現するためにはばね定数を小さく
するために第１のばね部の厚みを小さくすることが必要
であることが見い出せた。また、第２のばねについても
厚みを小さくすることで所望のばね定数を得易い。さら
に、２つの振動系の固有振動数はばね定数に敏感であ
り、第１の質量部を大変位させるにはばね部の精密加工
が必要であることが判明した。

【００１５】本発明者の検討によれば、設計値に対する
周波数ずれは１０％以下、望ましくは５％以下が必要で
あり、ばね部の厚み精度はμｍ程度が要求される。これ
を実現する手段として、ばね部の厚み制御が質量部の形
成方法と独立した方法でなされることであり、材質とし
てシリコン、水晶、感光性ガラスなどを用いた精密なエ
ッチング手法、ばね部の主材質を質量部の主材料と異な
らせる手段の適用が必要である。

【００１６】さらに、第１の質量部の変位量をさらに大
きくさせる手段においては、高いＱ値をもつ振動系とす
ることが必要であり、本発明の光スキャナーを減圧下に
封入することが有効である。またこのとき、陽極接合あ
るいは光陽極接合法を用いると精度良くかつ耐久性のあ
る封止が行える。

【００１７】また、第１の質量部の重心と第１のばね部
の位置が略等しくなるように構造を形成することによ
り、外部振動や重力による回転振動以外の振動を小さく
抑制することができる。また、第１の質量部の回転中心
と反射部の位置が略等しくなるように構造を形成するこ
とにより、回転中心と光の反射面のずれを小さくし、よ
り精度の高い光スキャンニングが可能となる。

【００１８】上述の知見に基づいた本発明は、次のとお
りのものである。すなわち、定振動数型ダイナミックダ
ンパー構造の光スキャナーであって、第１の質量部と、
前記第１の質量部を囲む第２の質量部と、前記第２の質
量部を囲むフレームと、前記第１の質量部と前記第２の
質量部との間に設けられ、前記第１の質量部を前記第２
の質量部に対して回動可能に支持する１対の第１のばね
部と、前記第２の質量部と前記フレームとの間に設けら
れ、前記第２の質量部を前記フレームに対して回動可能
に支持する１対の第２のばね部と、前記第２の質量部に
回転振動力を与えるための駆動手段と、前記第１の質量
部に形成された光反射部とを備え、前記第１のばね部の
厚みが前記第１の質量部および第２の質量部の厚みより
小さいことを特徴とする。

【００１９】前記光スキャナーにおいて、前記第２のば
ね部が前記第１の質量部および第２の質量部の厚みより
小さいものや、また、このような光スキャナーにおい
て、前記第１のばね部の厚みが前記第２のばね部の厚み
より小さいものでもよく、前記いづれかの光スキャナー
は、第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２
のばね部において少なくとも一部が基体のエッチングに
より一体成形されているものであり、前記基体がシリコ
ンであるものや、また、前記基体が感光性ガラスである
ものでもよい。

【００２０】さらに、前記いづれかの光スキャナーは、
前記第１の質量部、第２の質量部が少なくとも二つ以上
の材料により構成されているものや、前記第１のばね部
および第２のばね部の少なくとも一方が第１の質量部と
第２の質量部の主構成材料と異なる材料で形成されてい
るものや、前記第１の質量部の重心と第１のばね部の位
置が略等しいものや、前記第１の質量部の回転中心と前
記光反射部の位置が略等しいものや、前記の少なくとも
第１のばね部と第２のばね部の一部が同一材料により一
体成形されているものや、前記第２の質量部に与える回
転振動力が静電力により与えられるものや、前記第２の
質量部に与える回転振動力が電磁力により与えられるも
のでもよい。 上述のいずれかの光スキャナーは、前記
第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のば
ね部により構成される部分が減圧容器内に減圧封止され
ていることを特徴とするものや、上記のような第１の質
量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のばね部によ
り構成される部分の減圧封止がフレームと真空容器との
間で行われているもので、前記フレームと減圧容器の接
合は陽極接合法または光陽極接合法のいずれか一方を用
いたことを特徴するものや、前記第１の質量部、第１の
ばね部、第２の質量部、第２のばね部により構成される
部分の減圧封止がフレームを固定する減圧容器構成部と
もう一つの減圧容器構成部との間で行われていることを
特徴とするものでもよく、上記のような光スキャナーの
いずれかにおいて、前記減圧容器の主構成材料がガラス
であることを特徴とする。

【００２１】

【作用】上記のとおり構成された本発明では、駆動手段
により第１および第２の振動系によって決まるある特定
の周波数ωで第２の質量部に回転振動力を与えると、第
１の質量部だけ回転振動し、第１の振動系は定振動型ダ
イナミックダンパーとして作用する。このとき、前記第
１のばね部の厚みが前記第１の質量部および第２の質量
部の厚みより小さいことにより、第１の質量部は高速で
しかも大振幅で動作する。

【００２２】さらに、エッチング法による精密加工によ
って、第１のばね部、第２のばね部を形成することによ
り、ばね部の厚みが高精度に制御可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】（第１の実施例）図１は本発明の光スキャ
ナーの第１の実施例の特徴部である定振動型ダイナミッ
クダンパーとして作用する構造体を説明するための斜視
図である。

【００２５】本実施例の光スキャナーは、図１に示すシ
リコン単結晶基板１０１から後述する作製方法によって
形成されたものである。定振動数型ダイナミックダンパ
ーとして作用する構造体は、図１に示すように第１の質
量部１０２と、該第１の質量部１０２の両側面の各中央
部に突出した一対の第１のばね部１０３とで構成される
第１の振動系と、第１の質量部１０２の周りに空隙部１
０７を介して環状に形成され、内側対向面の各中央部に
て前記第１のばね部１０３と結合された第２の質量部１
０４と、該第２の質量部１０４の外側対向面にそれぞれ
前記第１のばね部１０３と略同一直線上になるように突
出した一対の第２のばね部１０５とで構成される第２の
振動系と、前記第２の質量部１０４の周りに空隙部１０
７を介して環状に形成され、内側対向面の各中央部にて
前記第２のばね部１０５と結合されたフレーム１０６と
から構成されている。

【００２６】本発明の特徴として、第１の質量部１０２
の上面には光反射部（不図示）が設けられており、第１
のばね部１０３の厚みは、第１の質量部１０２および第
２の質量部１０４の厚みより小さく精密加工されてい
る。この事により、スキャニングの際、大きな振れ角と
高い駆動周波数が実現する。

【００２７】前記第２の質量部１０４の、ガラス部１０
８側の面には、不図示の駆動用電極部が配設されてい
る。図１において、上記構造体が形成されたシリコン単
結晶基板１０１とガラス部１０８とは離間している状態
を示しているが、実際には接合部１０９により接合して
いる。そして、ガラス部１０８に電極部１１２が配設さ
れた凹部が形成されることにより、この凹部は第２の質
量部１０４と電極部１１２との間に一定電圧の交流を印
加するための電圧印加用空隙部１１１となっている。ま
た、電圧印加用空隙部１１１には、光反射部となる第１
の質量部１０２の回転駆動を妨げないようにする駆動用
空隙部１１０が形成されている。さらに、ガラス部１０
８の一端面には、電圧印加用空隙部１１１の電極部１１
２を引き出した電極引き出し部１１３と、ガラス部１０
８とシリコン単結晶基板１０１との接合の際に第２の質
量部１０４の駆動用電極部（不図示）と接触するコンタ
クト部１１４とが配設され、前記電極引き出し部１１３
およびコンタクト部１１４を露出する為にシリコン単結
晶基板１０１には電極引き出し用空隙部１１５が形成さ
れている。

【００２８】上記の構成において、電極引き出し部１１
３により電極部１１２と第２の質量部１０４に形成され
た駆動用電極部（不図示）との間に、前記第１および第
２の振動系によって決まる所定周波数において一定電圧
の交流を印加することにより、第１の質量部１０２は矢
印アの方向に回転振動する。このとき、第１の質量部１
０２上に形成された光反射部（不図示）にて光を反射さ
せることにより一定振幅の光のスキャンニングが可能と
なる。

【００２９】なお、本実施例において、第１の質量部１
０２のサイズは長さ１．５ｍｍ、幅０．２ｍｍ、厚み
０．５ｍｍ、第１のばね部１０３のサイズは長さ４２０
μｍ、幅１０μｍ、厚み１０μｍ、第２の質量部１０４
の厚みは０．５ｍｍ、第２のばね部１０５のサイズは長
さ４．１８ｍｍ、幅０．０５ｍｍであり、駆動周波数を
１．０ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして駆動させ
たところ±５．８°の角度で第１の質量部１０２は矢印
アの方向に回転振動した。

【００３０】また、第１の質量部１０２、第１のばね部
１０３、第２の質量部１０４、第２のばね部１０５、お
よびフレーム１０６は、５００μｍ厚のシリコン単結晶
基板１０１からエッチングによって一体的に形成してい
る。

【００３１】次に、上記の光スキャナーの作製方法につ
いて、図２を参照して詳細に説明する。

【００３２】図２は、図１のＡ−Ａ’線断面における、
本発明の光スキャナーの第１の実施例の作製工程を説明
するための図である。図２において、符号２０１は窒化
シリコン膜、符号２０２はエッチングで形成した空隙
部、符号２０３は光反射部、符号２０５は第１のガラス
部、２０６は第２のガラス部である。

【００３３】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
単結晶基板１０１に、ジクロロシランおよびアンモニア
ガスを原料としたＬＰＣＶＤ成膜法を用いて窒化シリコ
ン膜２０４を０．２μｍの厚さに堆積させた。なお、こ
のときシリコン単結晶基板１０１としては（１００）ｎ
型基板を用いた。

【００３４】次に、マスクアライナー装置を用いたフォ
トリソグラフィ法により第１の質量部１０２、第１のば
ね部１０３、第２の質量部１０４、第２のばね部１０
５、フレーム１０６を形成するためのエッチング部の窒
化シリコン層２０１を基板片面から除去する。なお、窒
化シリコン層２０１の除去は四フッ化炭素を用いた反応
性イオンエッチングにより行った。この基板を約１１０
℃に加熱した水酸化カリウム水溶液で所望時間エッチン
グを行い、図２（ｂ）に示す状態を得た。

【００３５】次に、図２（ｃ）に示すように、四フッ化
炭素を用いた反応性イオンエッチング法により窒化シリ
コン層２０１を除去した後、光反射部２０３および駆動
用電極（不図示）をアルミニウムの蒸着により形成し
た。次に、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチン
グ法により空隙部１０７および電極引き出し用空隙部１
１５を形成した。

【００３６】ここで、図１に示したガラス部１０８の形
成方法について図２（ｄ）を用いて説明する。

【００３７】第１のガラス部２０５としては０．５ｍｍ
厚のパイレックスガラスを用いた。超音波ドリルにより
第１のガラス部２０５に駆動用空隙部１１０を形成した
後、アルゴンガスを用いたイオンミリング法により電圧
印加用空隙部１１１を５μｍ深さに形成した。次に、第
１のガラス部２０５と１ｍｍ厚の第２のガラス部２０６
を熱的に融着させてガラス部１０８を形成した。次に、
電極用のレジストパターニングを行った後、蒸着法およ
びリフトオフ法を用いてアルミニウム膜を所望のパター
ンに形成し、図１に示したような電極部１１２、電極引
き出し部１１３、およびコンタクト部１１４とした。

【００３８】最後に、第１および第２の振動系からなる
構造体を形成したシリコン単結晶基板１０１、ガラス部
１０８、および駆動用空隙部１１０を形成したガラス基
板１０８を真空中で陽極接合して減圧容器として図２
（ｄ）に示す光スキャナーを作製した。

【００３９】なお、陽極接合は４００℃においては、直
流電圧２００Ｖを上下のガラス基板１０８とシリコン単
結晶基板１０１の間に各々１０分間づつ印加することに
より行った。また、最初に行う陽極接合時に約５Ｗ／ｃ
ｍ² のエネルギーの炭酸ガスレーザー光をシリコン単結
晶基板１０１側から接合部１０９に照射する光陽極接合
方法によりヒーター加熱なしで接合することが出来た。
さらに、陽極接合時において電圧印加を二つのガラス基
板１０８とシリコン単結晶基板１０１の間で同時に行う
ことも可能であった。これらを実施した場合には、シリ
コン単結晶基板１０１にかかる熱応力の影響が小さくな
ったことが原因と思われる歩留まりの向上が見られた。

【００４０】次に、本実施例の光スキャナーを利用した
レーザービームプリンタを図３を用いて説明する。

【００４１】図３は本発明の光スキャナーの第１の実施
例をレーザープリンターに適用した場合のシステム図で
ある。

【００４２】図３に示すように、レーザービームプリン
ター内の、半導体レーザー３０５、コリメータレンズ３
０４、結像レンズ３０２および感光ドラム３０３の光学
系において、従来より光スキャナーとして使用していた
ポリゴンミラーに代えて、本実施例の光スキャナー３０
１を適用し駆動させたところ良好に印字することができ
た。

【００４３】なお、ばね部の厚みをより正確に制御する
ために電解エッチングストップ法の適用も可能である。
（１００）Ｐ型シリコン基板に１０μｍのｎ型シリコン
層をイオン注入および熱処理により形成し、３０％水酸
化カリウム水溶液、８０℃においてｎ型シリコン層に約
１Ｖの直流電圧を印加しながらエッチングを行ったとこ
ろ、０．１μｍ以下の膜厚分布でばね部の厚みを調整す
ることが可能であった。また、電解エッチング法におい
ては、エッチング温度の分布の影響、エッチング溶液の
使用時間による影響を抑えることができエッチングプロ
セスの条件管理が容易になるという効果がある。

【００４４】さらに、本実施例では、異方性エッチング
のエッチング溶液として水酸化カリウム水溶液を用いた
が、ヒドラジン、アンモニア、テトラメチルアンモニウ
ムオキサイド等のシリコンの異方性エッチングを示すエ
ッチング液を用いることができる。また、（１１０）シ
リコン基板を用いて構造体を形成することも可能であ
る。

【００４５】また、本実施例で説明した光スキャナーを
駆動させるための回路部をＣＭＯＳ構成としてシリコン
単結晶基板１０１内に回路を形成することも可能であ
る。この場合には、回路構成部の小型化によるシステム
のさらなる小型化が可能である。

【００４６】（第２の実施例）図４は本発明の光スキャ
ナーの第２の実施例の特徴部である定振動型ダイナミッ
クダンパーとして作用する構造体を説明するための上面
図、図５は本発明の光スキャナーの第２の実施例の縦断
面図である。

【００４７】本実施例の、定振動数型ダイナミックダン
パーとして作用する構造体は、図４に示すように、光反
射部が形成される第１の質量部４０２と、該第１の質量
部４０２の両側面の各中央部に突出した一対の第１のば
ね部４０３とで構成される第１の振動系と、第１の質量
部４０２の周りに所定幅の空隙部４０７を介して形成さ
れ、内側対向面の各中央部にて前記第１のばね部４０３
と結合された第２の質量部４０４と、該第２の質量部４
０４の外側対向面にそれぞれ前記第１のばね部４０３と
略同一直線上になるように突出した一対の第２のばね部
４０５とで構成される第２の振動系と、前記第２の質量
部４０４の周りに空隙部１０７を介して矩形の枠状に形
成され、内側対向角にて前記第２のばね部４０５と結合
されたフレーム４０６とから構成されている。

【００４８】上記構造体は、図５に示すようにシリコン
単結晶基板５０１からフォトロソグラフィー法により形
成されている。シリコン単結晶基板５０１の上下にガラ
ス部５０２が真空中で陽極接合されることにより、減圧
容器として光スキャナーが形成されている。

【００４９】本発明の特徴として、第１のばね部４０３
の厚みは、第１の質量部４０２および第２の質量部４０
４の厚みより小さく精密加工されている。また本実施例
では、第１のばね部４０３の厚みと第２のばね部４０５
の厚みが同じに形成してある。なお、作製は第１の実施
例と同様に行った。

【００５０】また、本実施例においては、第１の質量部
４０２のサイズは長さ３ｍｍ、幅２ｍｍ、厚み０．５ｍ
ｍ、第１のばね部４０３のサイズは長さ２ｍｍ、幅１０
μｍ、厚み５０μｍ、第２の質量部４０４の厚みは０．
５ｍｍ、第２のばね部４０５のサイズは長さ４０μｍ、
幅４０μｍ、厚み５０μｍとした。

【００５１】本実施例の構成において、駆動周波数を
０．８ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして一定電圧
の交流を印加して第１の実施例と同様に駆動させたとこ
ろ±１５°の角度で第１の質量部４０２は駆動し、良好
な光のスキャンニングが行えた。

【００５２】本実施例においては、第２のばね部４０５
厚みを第１の質量部４０２および第２の質量部４０４の
厚みより小さくすることにより光スキャナーの小型化が
可能である。また、本実施例の形状に於いては、第２の
質量部４０４の端部が回転中心から離れた構造とするこ
とで高い駆動力を得ることが可能である。

【００５３】（第３の実施例）図６は本発明の光スキャ
ナーの第３の実施例の特徴部である定振動型ダイナミッ
クダンパーとして作用する構造体の斜視図である。

【００５４】本実施例の光スキャナーは、図６に示すシ
リコン単結晶基板６０１から後述する作製方法よって形
成されたものである。定振動数型ダイナミックダンパー
として作用する構造体は、図６に示すように光反射部
（不図示）が形成された第１の質量部６０２と、該第１
の質量部６０２の両側面の各中央部に突出した一対の第
１のばね部６０３とで構成される第１の振動系と、第１
の質量部６０２の周りに空隙部６０７を介して環状に形
成され、内側対向面の各中央部にて前記第１のばね部６
０３と結合された第２の質量部６０４と、該第２の質量
部６０４の外側対向面にそれぞれ前記第１のばね部６０
３と略同一直線上になるように突出した一対の第２のば
ね部６０５とで構成される第２の振動系と、前記第２の
質量部６０４の周りに空隙部６０７を介して環状に形成
され、内側対向面の各中央部にて前記第２のばね部６０
５と結合されたフレーム６０６とから構成されている。

【００５５】本発明の特徴として、上記の第１のばね部
１０３の厚みは、第１の質量部１０２および第２の質量
部１０４の厚みより小さく精密加工されている。また本
実施例では、第１のばね部６０３と第２のばね部６０５
が各々異なる厚みで形成してある。

【００５６】ここで、第３の実施例の作製方法を図７を
参照して説明する。

【００５７】図７は本発明の光スキャナーの第３の実施
例の作製工程を説明するための図である。図７におい
て、符号７０１はｎ型シリコン層、符号７０２は窒化シ
リコン層、符号７０３はエッチング除去して形成した空
隙部、符号７０４はドライエッチングにより形成した空
隙部、符号７０５は光反射部、符号７０６は電極引き出
し部、符号７０７，７０８はガラス基板である。

【００５８】まず、図７（ａ）に示すように、シリコン
単結晶基板６０１にＰ型（１００）基板を用い、イオン
注入および熱処理により１０μｍのｎ型シリコン層７０
１を形成した。次に、図７（ｂ）に示すように、ジクロ
ロシランおよびアンモニアガスを原料としたＬＰＣＶＤ
成膜法を用いて窒化シリコン膜７０２を０．３μｍの厚
さに堆積させた。次に、３０％水酸化カリウム水溶液、
８０℃においてｎ型層に約１Ｖの直流電圧を印加しなが
ら片面よりエッチングを行い図７（ｃ）の様に形成し
た。次に、四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッチン
グ法により第１のばね部６０３を５μｍの厚みに除去し
図７（ｄ）に示す構造体を形成し、以下第１の実施例と
同様の方法を用いて、アルミニウムで光反射部７０５、
駆動用電極引き出し部７０６を形成し、２枚のガラス部
７０７，７０８により減圧封止を行った。

【００５９】本実施例においては、第１の実施例と同様
に、電解エッチング法を用いることにより、０．１μｍ
以下の膜厚分布でばね部の厚みを調整することが可能で
あった。また同時に、電解エッチング法においては、エ
ッチング温度の分布の影響、エッチング溶液の使用時間
による影響を抑えることができエッチングプロセスの条
件管理が容易になるという効果もある。

【００６０】さらに、本実施例において、電解エッチン
グの際のエッチング溶液として水酸化カリウム水溶液を
用いたが、テトラメチルアンモニウムオキサイド等他の
シリコンのエッチング液を用いることもできる。また、
（１１０）シリコン基板等他の結晶方位のシリコン基板
を用いて構造体を形成することも可能である。

【００６１】また、本実施例の光スキャナーの作製方法
において、図７（ｂ）に示した空隙部７０３を形成する
前に第１のばね部６０３と第２のばね部６０５の厚みの
差分だけ予めエッチングする方法の適用が可能である。
また、第２の質量部６０７を駆動するための駆動用電極
部（不図示）、電極引き出し部７０６、コンタクト部
（不図示）等の導電部をシリコン基板にリン、ヒ素、ボ
ロン等のイオンをイオン注入することにより抵抗値を部
分的に下げて形成することも可能である。

【００６２】本実施例においては、第１の質量部６０２
のサイズは長さ３ｍｍ、幅１．５ｍｍ、厚み０．５ｍ
ｍ、第１のばね部６０３のサイズは長さ１００μｍ、幅
１０μｍ、厚み５μｍ、第２の質量部６０４の厚みは
０．５ｍｍ、第２のばね部６０５のサイズは長さ２００
μｍ、幅５０μｍ、厚み１０μｍとした。

【００６３】本実施例の構成において、駆動周波数を
１．５ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして一定電圧
の交流を印加したところ±１８°の角度範囲で第１の質
量部６０２は回転振動し、良好な光のスキャンニングが
行えた。

【００６４】本実施例においては、第１のばね部６０３
と第２のばね部６０５は第１の質量部６０２と第２の質
量部６０４の厚みより小さく、かつ、第１のばね部６０
３は第２のばね部６０５よりも小さい厚みを有してい
る。このため、光スキャナーの小型化が可能になるとと
もに、システムに合わせた設計の自由度が向上する効果
がある。

【００６５】（第４の実施例）図８は本発明の光スキャ
ナーの第４の実施例の特徴部である定振動型ダイナミッ
クダンパーとして作用する構造体の斜視図である。

【００６６】本実施例においても、図８に示すようにシ
リコン単結晶基板８０１より後述の作製方法を用いて、
第１の質量部８０２、第１のばね部８０３、第２の質量
部８０４、第２のばね部８０５、フレーム８０６、空隙
部８０７を一体形成した構造体を、第１の実施例と同様
に２枚のガラス基板により減圧封止して光スキャナーを
形成した。

【００６７】ここで、図８に示した構造体の作製方法に
ついて、図９乃至図１１を参照して詳細に説明する。

【００６８】図９は図８のＡ−Ａ’線断面における、構
造体の作製工程を説明するための図、図１０は異方性エ
ッチングの様子を示す図、図１１は異方性エッチング用
補正マスクのパターン図である。図９乃至図１１におい
て、符号９０１はシリコン単結晶基板、符号９０２は窒
化シリコン膜、符号９０３は光反射部、符号９０４およ
び９０５は電極引き出し部、符号９０６はエッチングで
形成した空隙部、符号９０７はコンタクト部、符号１０
０１はマスク部、符号１００２はエッチング部、符号１
００３はシリコンの（１１１）結晶面、符号１００４は
垂直面、符号１１０１はエッチングマスク部、符号１１
０２はエッチング部である。

【００６９】まず、図９（ａ）に示すように、シリコン
単結晶基板９０１に、ジクロロシランおよびアンモニア
ガスを原料としたＬＰＣＶＤ成膜法を用いて窒化シリコ
ン膜９０２を０．２μｍの厚さに堆積させた。このとき
シリコン単結晶基板９０１としては（１００）ｎ型基板
を用いた。

【００７０】次に、光反射部９０３と、第２の質量部８
０４を駆動するための駆動用電極部（不図示）および電
極引き出し部９０４，９０５を、０．０１μｍ厚の下地
層としてクロムを０．１５μｍの厚みに金を連続蒸着し
て形成し、図９（ｂ）の状態とした。

【００７１】次いで、空隙部８０７の部分のシリコン単
結晶基板９０１を六フッ化硫黄を用いた反応性イオンエ
ッチング法により３０μｍの深さまでエッチングした。
次に、基板両面において第１の質量部８０２、第１のば
ね部８０３、第２の質量部８０４、第２のばね部８０
５、フレーム８０６を形成するためのエッチング部の窒
化シリコン膜９０２を除去する。なお、窒化シリコン膜
９０２の除去は四フッ化炭素を用いた反応性イオンエッ
チング法により行った。この基板を約１０４℃に加熱し
た水酸化カリウム水溶液で所望時間エッチングを行い、
図８（ｃ）に示す状態を得た。

【００７２】最後に、駆動用電極の引き出し部９０４と
フレーム８０６側の引き出し電極部９０５を第２のばね
部８０５で電気的に接続するためのコンタクト部９０６
をアルミニウムをマスク蒸着することにより形成した。

【００７３】ここで、図１０および図１１を参照し、
（１００）シリコン基板を用いた場合の異方性エッチン
グの方法についてさらに説明する。

【００７４】図１０において、（ａ）はエッチング開始
前、（ｂ）および（ｃ）はエッチング途中、（ｄ）はエ
ッチング終了後の断面の様子を示す。

【００７５】エッチング途中の（ｂ）、（ｃ）ではエッ
チング部１００２と（１１１）面１００３が現れてお
り、（ｃ）で基板が貫通した後は横方向にエッチングが
進行し（１１１）面１００３が消失して垂直面１００４
が形成される。また、図１１は、コーナー部において起
こる過剰エッチングよりコーナー形状が不良になること
を防ぐための補正パターン形状を示しており、マスク部
１１０１の形状を過剰エッチング量を見込んでコーナー
部を突き出した形にした。

【００７６】本実施例においては、第１の質量部８０２
のサイズは長さ２ｍｍ、幅１．８ｍｍ、厚み０．３ｍ
ｍ、第１のばね部８０３のサイズは長さ１．２ｍｍ、幅
１０μｍ、厚み１０μｍ、第２の質量部８０４の厚みは
０．３ｍｍ、第２のばね部８０５のサイズは長さ３００
μｍ、幅５０μｍ、厚み１０μｍとした。

【００７７】本実施例の構成において、駆動周波数を
２．２ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして一定電圧
の交流を印加したところ±１５°の角度で第１の質量部
８０２は回転振動し、良好な光のスキャンニングが行え
た。

【００７８】本実施例の構造において、シリコン単結晶
基板８０１からなる構造体はほぼ対称な構造をし、かつ
回転中心と二つのばね部がほぼ同じ位置に形成される
為、振動に伴う梁のたわみ等の回転運動以外の影響を小
さくできるという効果がある。

【００７９】また、本実施例においては、図８に示した
ように第１のばね部８０３と第２のばね部８０５の長さ
に比べ相対的に第２の質量部８０４に形成した駆動電極
部の面積を大きくすることが可能であり小型化に適して
いる。また、駆動用電極を基板の両面に形成することに
より駆動電極の面積をより大きくし、より小さな電圧で
駆動させることも可能である。

【００８０】なお、本実施例においても、第１乃至第３
の実施例で示したように第１のばね部８０２と第２のば
ね部８０４の厚みを変えることにより所望の特性・大き
さにすることが可能である。

【００８１】また、本実施例の光スキャナーは等価な２
枚のシリコン基板の結合によっても形成することが可能
である。以下にこの方法について説明する。

【００８２】第１乃至第３の実施例と同様の方法によ
り、２枚のシリコン単結晶基板をエッチング加工する。
次に、熱酸化により片方のシリコン表面に酸化膜を０．
５μｍ形成した後、陽極接合法により２枚のシリコン結
晶基板を接合させる。次いで、減圧封止を行うことによ
り同様に光スキャナーを形成することが可能である。

【００８３】なお、本実施例において第１の質量部８０
２、第１のばね部８０３、第２の質量部８０４、第２の
ばね部８０５を形成するシリコン単結晶基板８０１に低
抵抗基板をもちいることにより基板全体を電極部とし
て、第２の質量部８０４と対抗する電極との間に電圧を
印加させて駆動させることも可能である。この場合に
は、コンタクト部９０７の形成が不要であり、プロセス
の簡略化が図れる。なおこのとき、シリコン基板の抵抗
率としては１００ｋΩ・ｃｍ以下であることが必要であ
り、望ましくは１Ω・ｃｍ以下である。

【００８４】（第５の実施例）図１２は本発明の光スキ
ャナーの第５の実施例の特徴部である定振動数型ダイナ
ミックダンパーとして作用する構造体を示す上面図であ
る。

【００８５】本実施例においても、図８に示すような第
１の質量部１２０２、第１のばね部１２０３、第２の質
量部１２０４、第２のばね部１２０５、フレーム１２０
６、空隙部１２０７を一体形成した構造体を、第１の実
施例と同様に２枚のガラス基板により減圧封止して光ス
キャナーを形成した。

【００８６】次に、上記の構造体の作製方法について図
１３を参照して説明する。

【００８７】図１３は図１２に示した構造体の作製工程
を説明するための図である。図１３において、符号１３
０１は第２のシリコン単結晶基板、符号１３０２は窒化
シリコン層、符号１３０３はエッチングにより形成した
空隙部、符号１３０４は光反射部、符号１３０５は第１
の単結晶シリコン基板、符号１３０６は接続層である。

【００８８】本実施例においては、第１乃至第３の実施
例と同様の方法により、第１のシリコン単結晶基板１３
０５はエッチング加工し図１３（ｄ）の形状にする。な
おこのとき、駆動用電極（不図示）および電極引き出し
部（不図示）の形成は第４の実施例と同様の方法を用い
て第１のシリコン単結晶基板１３０５のエッチング前に
形成し、コンタクト部（不図示）はアルミニウムの蒸着
により第１のシリコン単結晶基板１３０５のエッチング
後に形成した。

【００８９】次に、第２のシリコン基板１３０１の加工
方法を図１３を用いて説明する。

【００９０】第１の実施例と同様の方法により窒化シリ
コン膜１３０２を形成し、エッチングにより図１３
（ｂ）の状態とする。次に、光反射部としてアルミニウ
ムを蒸着して図１３（ｃ）の状態を形成する。ここで、
第２のシリコン基板１３０１の片面に接続層１３０６と
して酸化シリコンをスパッタリング法により０．５μｍ
堆積させる。これをパターニングした後、第１のシリコ
ン基板１３０５との間で陽極接合して図１３（ｄ）とし
た。ついで、反応性イオンエッチングにより第２の単結
晶シリコン基板１３０１の一部を除去して図１３（ｅ）
の状態を得た。最後に、第１の実施例と同様な方法によ
り減圧封止を行い光スキャナーを形成した。

【００９１】なお、２枚の基板の接続は、フリントガラ
スを用いた溶融法やエポキシ系接着剤を用いる方法、熱
酸化により片方のシリコン表面に酸化膜を形成した後、
陽極接合法を行う方法などの適用が可能である。

【００９２】なお、本実施例において、第１の質量部１
２０２のサイズは長さ４ｍｍ、幅１ｍｍ、厚み０．６ｍ
ｍ、第１のばね部１２０３のサイズは長さ１．５ｍｍ、
幅２０μｍ、厚み２５μｍ、第２の質量部１２０４の厚
みは０．６ｍｍ、第２のばね部１２０５のサイズは長さ
３０μｍ、幅２０μｍ、厚み２５μｍであり、駆動周波
数を２．２ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして駆動
させたところ±１５°の角度で第１の質量部１２０２は
駆動した。

【００９３】本実施例の構造において、シリコン構造体
は対称に近い構造を有し、かつ回転中心と第１のばね部
１２０３がほぼ同じ位置に形成される為、振動に伴う梁
のたわみ等の回転運動以外の影響を小さくできるという
効果がある。

【００９４】なお、本実施例において、回転中心と第１
のばね部１２０３がほぼ一致する方法としてシリコンの
質量部を付加させる方法を用いたが、金属、セラミック
ス、高分子材料等用いても同様に可能である。

【００９５】（第６の実施例）図１４は本発明の光スキ
ャナーの第６の実施例の特徴部である定振動数型ダイナ
ミックダンパーとして作用する構造体を示す上面図であ
る。

【００９６】本実施例においても、図１４に示すような
第１の質量部１４０２、第１のばね部１４０３、第２の
質量部１４０４、第２のばね部１４０５、フレーム１４
０６、空隙部１４０７を一体形成した構造体を、第１の
実施例と同様に２枚のガラス基板により減圧封止して光
スキャナーを形成した。また、第２の質量部１４０４の
裏面には駆動用電極部１４０８が形成されている。

【００９７】次に、上記の構造体の作製方法について図
１５を参照して説明する。

【００９８】図１５は図１４に示した構造体の作製工程
を説明するための図である。図１５において、符号１５
０１は第１のシリコン単結晶基板、符号１５０２は酸化
シリコン層、符号１５０３は第２のシリコン単結晶基
板、符号１５０４は窒化シリコン層、符号１５０５は電
極引き出し部、符号１５０６はエッチングにより形成さ
れた空隙部、符号１５０７は光反射部、符号１５０８は
ガラス部、符号１５０９は光透過部である。

【００９９】本実施例においては、第１のシリコン単結
晶基板１５０１、酸化シリコン層１５０２、第２のシリ
コン単結晶基板１５０３はＳＯＩ基板を用い、ガラス部
１０８としては感光性ガラスを用いた。

【０１００】まず、図１５（ａ）に示すように、第１の
実施例と同様な方法を用いて窒化シリコン膜１５０４を
ＳＯＩ基板に成膜し、次に、図１５（ｂ）に示すように
駆動用電極部１４０８、電極引き出し部１５０５を同時
に形成する。さらに、水酸化カリウム水溶液で第１のシ
リコン単結晶基板１５０１をエッチングした後、フッ化
水素酸溶液により酸化シリコン層１５０２をエッチング
して空隙部１５０６を形成し図１５（ｃ）の状態とす
る。次に、コンタクト部（不図示）を形成した後、反対
の面に光反射部１５０７をアルミニウムで形成して図１
５（ｄ）の状態とする。

【０１０１】次に、空隙部を形成した感光性ガラスであ
るガラス部１５０８を接合法によりＳＯＩ基板と貼り合
わせる。次にエッチングにより感光性ガラスの一部を除
去し光透過部１５０９を形成して、図１５（ｆ）に示す
構造体を作製した。

【０１０２】なお本実施例においては、感光性ガラスと
してのガラス部１５０８には、１ｍｍ厚のＰＥＧ３感光
性ガラス（ＨＯＹＡ（株）製）を用いた。また、空隙部
１５０６の形成は、空隙部１５０６のパターンに形成し
た紫外線マスク部を用いて紫外線照射を行い、マスク材
を取り除いた後、熱処理による現像を行い、さらにその
後、紫外線を照射し未露光部を露光した後、１０％フッ
化水素酸溶液で厚みを約５μｍ残して片面よりエッチン
グすることにより行った。

【０１０３】ついで、第１の実施例と同様の方法により
図１５（ｆ）に示す構造体を２枚のガラス基板（不図
示）の間にてフレーム１４０６を接合箇所として減圧封
止を行い光スキャナーを形成した。

【０１０４】本実施例において、第１の実施例と同様に
駆動させたところ、第１の質量部１４０２は良好に回転
振動した。このとき、第１の質量部１４０２上に形成さ
れている光反射部１５０７により光が反射され一定振幅
の光のスキャンニングが可能であった。

【０１０５】また、本実施例においては、光の反射部１
５０７が第１の質量部１４０２の回転中心とほぼ一致し
ている為、ぶれのない精度の高い光スキャニングが可能
となった。また、光透過部１５０９の質量をシリコン基
板側質量部とほぼ同じ値に形成した場合には、第１のば
ね部１４０３と回転部の重心位置がほぼ一致し振動に伴
う梁のたわみ等の回転運動以外の影響が小さくなり、よ
り高い光スキャニングの精度が得られるという効果があ
る。

【０１０６】なお、本実施例において光反射部としてア
ルミニウムを用いたが、窒化シリコン層あるいはシリコ
ン基板部をそのまま反射部として用いることも可能であ
る。

【０１０７】また、ＳＯＩ基板の替わりにシリコン単結
晶基板に熱酸化膜あるいはスパッタリング法により酸化
膜し、そのうえにポリシリコンを成膜した基板を用いた
場合や感光性ガラスの替わりにパイレックスガラスを用
いた場合においても同様に光スキャナーが形成可能であ
る。

【０１０８】（第７の実施例）図１６は本発明の光スキ
ャナーの第７の実施例の特徴部である定振動数型ダイナ
ミックダンパーとして作用する構造体を示す上面図であ
る。

【０１０９】本実施例においても、図１６に示すような
第１の質量部１６０２、第１のばね部１６０３、第２の
質量部１６０４、第２のばね部１６０５、フレーム１６
０６、空隙部１６０７を一体形成した構造体を、第１の
実施例と同様に２枚のガラス基板により減圧封止して光
スキャナーを形成した。

【０１１０】次に、上記の構造体の作製方法について説
明する。

【０１１１】図１７は図１６に示した構造体の作製工程
を説明するための図である。図１７において、１７０１
は第１のシリコン単結晶基板、１７０２は第１のガラス
基板、１７０３は第２のガラス基板、１７０４は金属
層、１７０５は電極引き出し部、１７０６はエッチング
により形成された空隙部、１７０７は光反射部、１７０
８はコンタクト部、１７０９は光透過部である。

【０１１２】本実施例において、第１のガラス部１７０
２および第２のガラス部１７０３としては感光性ガラス
を用いた。

【０１１３】まず、図１７（ａ）に示すように、０．５
ｍｍ厚のシリコン単結晶基板１７０１と０．５厚の第１
のガラス部１７０２を陽極接合により接続し、シリコン
部を研磨により４０μｍ厚とし図１７（ｂ）の状態とす
る。

【０１１４】次に、金属層１７０４としてアルミニウム
を蒸着した後、第２のガラス部１７０３を負極、金属層
１７０４を正極として陽極接合を行う。次いで、電極引
き出し部１７０５を形成して図１７（ｃ）の状態とす
る。

【０１１５】次に、第６の実施例と同様に第１のガラス
部１７０２および第２のガラス部１７０３をエッチング
加工して空隙部１７０６を形成して図１７（ｄ）の様に
する。

【０１１６】最後に、第１のばね部１６０３とするシリ
コン上の金属層１７０４を除去した後、コンタクト部１
７０８を形成し、次いで、第１の実施例と同様の方法に
より図１７（ｅ）に示す構造体を２枚のガラス基板（不
図示）の間にてフレーム１６０６を接合箇所として減圧
封止を行い光スキャナーを形成した。

【０１１７】本実施例において、第１の実施例と同様に
駆動させたところ、第１の質量部１６０２は良好に回転
振動した。このとき、第１の質量部１６０２上に形成さ
れた光反射部１７０７により光が反射され一定振幅の光
のスキャンニングが可能であった。

【０１１８】また、本実施例においては、光反射部１７
０７が第１の質量部１６０２の回転中心とほぼ一致して
いる為、ぶれのない精度の高い光スキャニングが可能と
なった。また、光透過部１７０９の質量をシリコン基板
側質量部とほぼ同じ値に形成した場合には、第１のばね
部１６０３と回転部の重心位置がほぼ一致し振動に伴う
梁のたわみ等の回転運動以外の影響が小さくなり、より
高い光スキャニングの精度が得られるという効果があ
る。

【０１１９】なお本実施例では、ばね部の材質として単
結晶シリコンを用いたが、多結晶シリコンやアモルファ
スシリコンの他、ニッケル、アルミニウム、金、タンタ
ル、クロムなどの金属やその複合材料、窒化シリコンや
窒化炭素等の薄膜やセラミック材、高分子材料等微細加
工が可能な材料を用いることが可能である。

【０１２０】このとき、ばね部の材質としては真空成膜
法や電着法などを用いて薄い構造体を形成しやすいニッ
ケルや窒化シリコンなどの材料、質量部の材質としては
高密度の材料を選択することにより光スキャナーをより
小型化することも可能である。

【０１２１】なお、本実施例において光反射部１７０７
としてアルミニウムを用いたが、窒化シリコン層あるい
はシリコン基板部をそのまま反射部として用いることも
可能である。この場合には、工程が簡略化できる効果が
ある。

【０１２２】また、パイレックスガラス等のガラスを用
いても同様に本発明の光スキャナーが形成可能である。

【０１２３】（第８の実施例）図１８は本発明の光スキ
ャナーの第８の実施例の特徴部である定振動数型ダイナ
ミックダンパーとして作用する構造体を示す上面図、図
１９は図１８に示した光スキャナーのＡ−Ａ’線断面図
である。

【０１２４】本実施例においても、図１８に示すような
第１の質量部１８０２、第１のばね部１８０３、第２の
質量部１８０４、第２のばね部１８０５、フレーム１８
０６、空隙部１８０７を一体形成した構造体を、ガラス
部１８０８を用いてガラス接続部１８０９にて減圧封止
して光スキャナーを形成した。

【０１２５】本実施例の特徴は、図１９に示すように上
記構造体の減圧封止がフレーム１８０６以外の箇所で接
合されているところにある。

【０１２６】本実施例においては、上述の実施例と同様
にシリコン単結晶基板１９００から上記の構造体を形成
し、第１のガラス部１９０１、第２のガラス部１９０２
を精密加工し駆動用空隙部１９０３、電圧印加用空隙部
１９０４を形成する。このシリコン単結晶基板１９００
を接続部１９０５にて第２のガラス部１９０２に接続し
た後、上述の実施例に示した方法を用いて第１のガラス
部１９０１と第２のガラス部１９０２を接合し光スキャ
ナーを形成した。

【０１２７】また、第１の質量部１８０２のサイズは長
さ４ｍｍ、幅１ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、第１のばね部１
８０３のサイズは長さ１０００μｍ、幅２０μｍ、厚み
１０μｍ、第２の質量部１８０４の厚みは０．５ｍｍ、
第２のばね部１８０５のサイズは長さ５０μｍ、幅５０
μｍ、厚み１０μｍとした。

【０１２８】本実施例の構成において、駆動周波数を
２．２ｋＨｚとし、入力電圧は１００Ｖとして一定電圧
の交流を印加して第１の実施例と同様に駆動させたとこ
ろ±１５°の角度で第１の質量部１８０２は駆動し、光
を照射したところ良好な光のスキャンニングが行えた。

【０１２９】本実施例においては、フレーム以外の部分
で減圧封止を行っているため、減圧封止時にかかる熱応
力の影響を小さくし、作製時に発生するばね部の破壊を
抑制する効果がある。

【０１３０】（第９の実施例）図２０は本発明の光スキ
ャナーの第９の実施例の特徴部である定振動数型ダイナ
ミックダンパーとして作用する構造体を示す斜視図であ
る。

【０１３１】本実施例においても、定振動数型ダイナミ
ックダンパーとして図２０に示すような第１の質量部２
００１、第１のばね部２００２、第２の質量部２００
３、第２のばね部２００４、フレーム２００５、空隙部
２００７を一体形成した構造体を用いた。

【０１３２】本実施例は、上述の実施例にて用いた静電
駆動方式に代えて、第２の質量部２００３に平面コイル
２００８を形成した電磁駆動方式を用いた。

【０１３３】本実施例において、磁石（不図示）により
形成した静磁場中で平面コイル２００８に交流を印加す
ることにより、第１の質量部２００１を回転振動させる
ことができた。

【０１３４】本実施例においては、対向電極が不要であ
るため工程の簡略化が計れる効果がある。

【０１３５】（第１０の実施例）図２１は本発明の光ス
キャナーの第１０の実施例の特徴部である定振動数型ダ
イナミックダンパーとして作用する構造体の作製工程を
説明するための図である。

【０１３６】本実施例は第２の実施例と同じ第１のばね
部と第２のばね部の厚みが異なる光スキャナーに関する
ものであり、第２の実施例とは異なる作製方法を用いて
作製した。

【０１３７】この方法について図２１を参照して説明す
る。図２１において、符号２１０１は第１のシリコン単
結晶基板、符号２１０２は酸化シリコン層、符号２１０
３は第２のシリコン単結晶基板、符号２１０４は窒化シ
リコン層、符号２１０５はエッチングにより形成された
空隙部、符号２１０６は第２のばね部、符号２１０７は
第１のばね部、符号２１０８は第１の質量部、符号２１
０９は光反射部、符号２１１０はコンタクト部である。

【０１３８】本実施例においては、第１のシリコン単結
晶基板２１０１は２００μｍ厚、酸化シリコン層２１０
２は１０μｍ厚、第２のシリコン単結晶基板２１０３は
３００μｍ厚のＳＯＩ基板を用いた。

【０１３９】まず、図２１（ａ）に示すように、第１の
実施例と同様な方法を用いて窒化シリコン膜２１０４を
ＳＯＩ基板に成膜し、次に、図２１（ｂ）に示すように
窒化シリコン膜２１０４の一部を反応性イオンエッチン
グ法により除去した後、水酸化カリウム水溶液で第２の
シリコン単結晶基板２１０３を片面よりエッチングし、
図２１（ｃ）に示すように第２のばね部２１０６を形成
する。さらに、同様にパターニングした後、図２１
（ｄ）に示すように反対面から反応性イオンエッチング
による第１のシリコン単結晶基板２１０１の中の空隙部
（不図示）のエッチング、水酸化カリウム溶液による第
１のシリコン単結晶基板２１０１の空隙部（不図示）お
よび第１のばね部２１０７のエッチング、フッ酸による
空隙部（不図示）の酸化シリコン層２１０２のエッチン
グにより第１のばね部２１０７および空隙部（不図示）
を形成し、最後にコンタクト部２１１０をアルミニウム
の蒸着により形成する。

【０１４０】本実施例においては、ガラス基板に形成さ
れた電極（不図示）と第２のシリコン単結晶基板２１０
３間に一定電圧の交流を印加することにより第１の質量
部２１０８が上述の実施例と同様に良好に回転振動し
た。このとき、第１の質量部２１０８にある窒化シリコ
ン層２１０４による光反射部２１０９で光を反射させる
ことにより一定振幅の光のスキャンニングが可能であっ
た。

【０１４１】なお、本実施例において、第１の質量部２
１０８のサイズは長さ１ｍｍ、幅０．２ｍｍ、厚み０．
５１ｍｍ、第１のばね部２１０７のサイズは長さ４２０
μｍ、幅５０μｍ、厚み５０μｍ、第２の質量部２１１
１の厚みは０．５１ｍｍ、第２のばね部２１０６のサイ
ズは長さ３００μｍ、幅２００μｍ、厚み２１０μｍで
あり、駆動周波数を２．２ｋＨｚとし、入力電圧は１０
０Ｖとして駆動させたところ±１５°の角度で第１の質
量部２１０８は回転振動した。

【０１４２】なお、本実施例においてはＳＯＩ基板を用
いて形成したため、第２のばね部２１０６の厚み制御が
正確にできる効果がある。特にこの方法は数百μｍの厚
いばね厚の制御において有利な方法である。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、一対の第
１のばね部と第１の質量部により構成されて回転振動す
る第１の振動系および第１の振動系に結合し第１の振動
系を支持する一対の第２のばね部と第２の質量部により
構成されて回転振動する第２の振動系により構成し、第
１の質量部に光反射部を設けるとともに第１のばね部の
厚みが第１の質量部および第２の質量部の厚みより小さ
いことにより、大きな振れ角と高い駆動周波数を同時に
実現する効果がある。

【０１４４】また、本発明はフォトリソグラフィ法およ
びエッチング法を用いており高い量産性が得られる。ま
た同時に、小型かつ構成が簡単であり低コストな光スキ
ャナーを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光スキャナーの第１の実施例の特徴部
である定振動型ダイナミックダンパーとして作用する構
造体を説明するための斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面における、本発明の光ス
キャナーの第１の実施例の作製工程を説明するための図
である。

【図３】本発明の光スキャナーの第１の実施例をレーザ
ープリンターに適用した場合のシステム図である。

【図４】本発明の光スキャナーの第２の実施例の特徴部
である定振動型ダイナミックダンパーとして作用する構
造体を説明するための上面図である。

【図５】本発明の光スキャナーの第２の実施例の縦断面
図である。

【図６】本発明の光スキャナーの第３の実施例の特徴部
である定振動型ダイナミックダンパーとして作用する構
造体の斜視図である。

【図７】本発明の光スキャナーの第３の実施例の作製工
程を説明するための図である。

【図８】本発明の光スキャナーの第４の実施例の特徴部
である定振動型ダイナミックダンパーとして作用する構
造体の斜視図である。

【図９】図８のＡ−Ａ’線断面における、構造体の作製
工程を説明するための図である。

【図１０】異方性エッチングの様子を示す図である。

【図１１】異方性エッチング用補正マスクのパターン図
である。

【図１２】本発明の光スキャナーの第５の実施例の特徴
部である定振動数型ダイナミックダンパーとして作用す
る構造体を示す上面図である。

【図１３】図１２に示した構造体の作製工程を説明する
ための図である。

【図１４】本発明の光スキャナーの第６の実施例の特徴
部である定振動数型ダイナミックダンパーとしての構造
体を示す上面図である。

【図１５】図１４に示した構造体の作製工程を説明する
ための図である。

【図１６】本発明の光スキャナーの第７の実施例の特徴
部である定振動数型ダイナミックダンパーとしての構造
体を示す上面図である。

【図１７】図１６に示した構造体の作製工程を説明する
ための図である。

【図１８】本発明の光スキャナーの第８の実施例の特徴
部である定振動数型ダイナミックダンパーとしての構造
体を示す上面図である。

【図１９】図１８に示した光スキャナーのＡ−Ａ’線断
面図である。

【図２０】本発明の光スキャナーの第９の実施例の特徴
部である定振動数型ダイナミックダンパーとして作用す
る構造体を示す斜視図である。

【図２１】本発明の光スキャナーの第１０の実施例の特
徴部である定振動数型ダイナミックダンパーとして作用
する構造体の作製工程を説明するための図である。

【図２２】定振動数型ダイナミックダンパーを説明する
ための図である。

【符号の説明】

１０１、５０１、６０１、８０１、９０１、１３０１、
１３０５、１５０１、１５０３、１７０１、１９００、
２１０１、２１０３ シリコン単結晶基板 １０２、４０２、６０２、８０２、１２０２、１４０
２、１６０２、１８０２、２００１、２１０８ 第１
の質量部 １０３、４０３、６０３、８０３、１２０３、１４０
３、１６０３、１８０３、２００２、２１０７ 第１
のばね部 １０４、４０４、６０４、８０４、１２０４、１４０
４、１６０４、１８０４、２００３、２１１１ 第２
の質量部 １０５、４０５、６０５、８０５、１２０５、１４０
５、１６０５、１８０５、２００４、２１０６ 第２
のばね部 １０６、４０６、６０６、８０６、１２０６、１４０
６、１６０６、１８０６、２００５ フレーム １０７、２０２、４０７、６０７、７０３、７０４、８
０７、９０６、１２０７、１３０３、１４０７、１５０
６、１６０７、１７０６、１８０７、２００７、２１０
５ 空隙部 １０８、２０５、２０６、５０２、７０７、７０８、１
５０８、１７０２、１７０３、１８０８、１９０１、１
９０２ ガラス部 １０９ 接合部 １１０、１９０３ 駆動用空隙部 １１１、１９０４ 電圧印加用空隙部 １１２、１４０８ 電極部 １１３、７０６、９０４、９０５、１５０５、１７０５
電極引き出し部 １１４ コンタクトおよび電極引き出し部 １１５ 電極引き出し用空隙部 ２０１、７０２、９０２、１３０２、１５０４、２１０
４ 窒化シリコン層 ２０３、７０５、９０３、１３０４、１５０７、１７０
７、２１０９ 光反射部 ３０１ 光スキャナー ３０２ 結像レンズ ３０３ 感光ドラム ３０４ コリメータレンズ ３０５ 半導体レーザー ７０１ ｎ型シリコン層 ９０７、１７０８、２１１０ コンタクト部 １１０１ エッチングマスク部 １００２、１１０２ エッチング部 １００３ シリコン（１１１）結晶面 １００４ 垂直面 １３０６ 接続層 １９０５ 接続部 １５０２、２１０２ 酸化シリコン層 １５０９、１７０９ 光透過部 １７０４ 金属層 １８０９ ガラス接続部 ２００３ 平面コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 博嗣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定振動数型ダイナミックダンパー構造の
   光スキャナーであって、 第１の質量部と、 前記第１の質量部を囲む第２の質量部と、 前記第２の質量部を囲むフレームと、 前記第１の質量部と前記第２の質量部との間に設けら
   れ、前記第１の質量部を前記第２の質量部に対して回動
   可能に支持する１対の第１のばね部と、 前記第２の質量部と前記フレームとの間に設けられ、前
   記第２の質量部を前記フレームに対して回動可能に支持
   する１対の第２のばね部と、 前記第２の質量部に回転振動力を与えるための駆動手段
   と、 前記第１の質量部に形成された光反射部とを備え、 前記第１のばね部の厚みが前記第１の質量部および第２
   の質量部の厚みより小さいことを特徴とする光スキャナ
   ー。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光スキャナーにおいて、 第２のばね部が第１の質量部および第２の質量部の厚み
   より小さいことを特徴とする光スキャナー。
3. 【請求項３】 請求項２記載の光スキャナーにおいて、 第１のばね部の厚みが第２のばね部の厚みより小さいこ
   とを特徴とする光スキャナー。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光ス
   キャナーにおいて、 第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のば
   ね部において少なくとも一部が基体のエッチングにより
   一体成形されていることを特徴とする光スキャナー。
5. 【請求項５】 請求項４記載の光スキャナーにおいて、 基体がシリコンであることを特徴とする光スキャナー。
6. 【請求項６】 請求項４記載の光スキャナーにおいて、 基体が感光性ガラスであることを特徴とする光スキャナ
   ー。
7. 【請求項７】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光ス
   キャナーにおいて、 第１の質量部、第２の質量部が少なくとも二つ以上の材
   料により構成されていることを特徴とする光スキャナ
   ー。
8. 【請求項８】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光ス
   キャナーにおいて、 第１のばね部および第２のばね部の少なくとも一方が第
   １の質量部と第２の質量部の主構成材料と異なる材料で
   形成されていることを特徴とする光スキャナー。
9. 【請求項９】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光ス
   キャナーにおいて、 第１の質量部の重心と第１のばね部の位置が略等しいこ
   とを特徴とする光スキャナー。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光
    スキャナーにおいて、 第１の質量部の回転中心と光反射部の位置が略等しいこ
    とを特徴とする光スキャナー。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光
    スキャナーにおいて、 少なくとも第１のばね部と第２のばね部の一部が同一材
    料により一体成形されていることを特徴とする光スキャ
    ナー。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光
    スキャナーにおいて、 第２の質量部に与える回転振動力が静電力により与えら
    れることを特徴とする光スキャナー。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至３のいづれかに記載の光
    スキャナーにおいて、 第２の質量部に与える回転振動力が電磁力により与えら
    れることを特徴とする光スキャナー。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいづれかに記載の
    光スキャナーにおいて、 第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のば
    ね部により構成される部分が減圧容器内に減圧封止され
    ていることを特徴とする光スキャナー。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の光スキャナーにおい
    て、 第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のば
    ね部により構成される部分の減圧封止がフレームと真空
    容器との間で行われていることを特徴とする光スキャナ
    ー。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の光スキャナーにおい
    て、 フレームと減圧容器の接合は陽極接合法または光陽極接
    合法のいずれか一方を用いたことを特徴とする光スキャ
    ナー。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の光スキャナーにおい
    て、 第１の質量部、第１のばね部、第２の質量部、第２のば
    ね部により構成される部分の減圧封止がフレームを固定
    する減圧容器構成部ともう一つの減圧容器構成部との間
    で行われていることを特徴とする光スキャナー。
18. 【請求項１８】 請求項１４乃至１７のいづれかに記載
    の光スキャナーにおいて、 減圧容器の主構成材料がガラスであることを特徴とする
    光スキャナー。