JP2002090684A - 光走査装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ハンドリング性に優れ、衝撃にも
耐え、所望の駆動特性を使用温度域で安定して得られる
光走査装置を提供する。 【解決手段】 一対の立設片を有する支持体１１と、前
記支持体１１の一対の立設片上に設けた一対の保持枠１
２と、光を反射するための鏡面１７が形成された可動板
１３と、この可動板１３の対向辺と前記一対保持枠１２
との間を各々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材１８
と、前記可動板１３を変位駆動する駆動手段とを有し、
前記保持枠１２、可動板１３及び弾性部材１８を一つの
基板上に一体形成した光走査装置であって、弾性部材１
８が高分子樹脂中にフィラーを含有したものからなり、
２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上２０ＧＰａ
以下であり、使用環境温度範囲内での引っ張り弾性率変
動が２ＧＰａ以内であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を反
射し、その反射光を走査させるための光走査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式複写機やレーザープ
リンタやバーコードリーダー等において、画像形成又は
画像読み取りの際には、光走査装置が用いられて光走査
により取得した画像信号を伝達しているが、このような
光走査装置には高速走査性、高安定性、高耐久性、高画
質性等が要求されていた。

【０００３】特開平７−１７５００５号公報には、図
８、図９に示すように、シリコン基板５０２上に、全反
射ミラー５０８を中央部に備えた可動板５０４と、可動
板５０４上に設けた駆動コイル５０５と、シリコン基板
５０２と可動板５０４とを連結するトーションバー５０
３とを一体に形成し、このシリコン基板５０２の上下面
に、ガラス基板５０６，５０６’を陽極接合法により接
合し、この上下のガラス基板５０６，５０６’に各々永
久磁石５０７を取り付けることで、ガルバノミラー５０
０を構成するようにしたガルバノミラーの発明が開示さ
れている。尚、図８、図９中、５０９は電極端子であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の特開平７−１７５００５号公報に開示されたガ
ルバノミラー５００の場合、シリコン基板５０２上に形
成したトーションバー５０３がシリコン基板５０２上で
表面処理を施した様な構成となり、可動板５０４のサイ
ズや高周波域での可動板５０４の駆動特性からすると、
トーションバー５０３の幅も厚さも極端に細く薄くせざ
るを得ず、その結果、非常に脆い卜ーションバー５０３
となり、製造時や使用時の衝撃に弱いものとなってしま
い、歩留まりを下げ、製品寿命を短くしてしまう要因と
なっていた。

【０００５】これを回避するために、前記トーションバ
ー５０３をポリイミド等の高分子樹脂で形成することも
試みられているが、逆に軟らかいために高周波域での良
好な駆動特性を得難いという問題も有していた。

【０００６】また、シリコン基板５０２をガラス基板５
０６，５０６’で挟み込む構造とした場合、駆動コイル
５０５の近傍にシリコン基板５０２の壁面が位置するた
め、挟み込んだガラス基板５０６上に永久磁石５０７を
配置せざるを得ず、その結果、駆動コイル５０５と永久
磁石５０７との距離が遠くなってしまい、駆動コイル５
０６ヘ作用させる磁界が弱くなり、可動板５０４に対す
る駆動力も弱くなってしまい、駆動力の確保が困難にな
ってしまうという問題もあった。

【０００７】このような問題を回避するために、最初か
らシリコン基板５０２の壁面と駆動コイル５０５との間
の寸法を大きく取り、その間に永久磁石５０７を位置さ
せることも可能であるが、この場合には、ガルバノミラ
ー５００全体のサイズが大きくなってしまい、また、製
造コスト高を招いてしまう。

【０００８】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、ハンドリング性に優れ、衝撃にも耐え、所望の駆動
特性を使用温度域で安定して得られる光走査装置を提供
すること、及びより安定した高効率な駆動特性を発揮し
得る光走査装置を得ることができる製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一対
の立設片を有する支持体と、前記支持体の一対の立設片
上に設けた一対の保持枠と、少なくとも一方の面に光を
反射するための鏡面が形成された可動板と、この可動板
の対向辺と前記一対保持枠との間を各々両持ち梁状に連
結する一対の弾性部材と、前記可動板を変位駆動する駆
動手段とを有し、前記保持枠、可動板及び弾性部材を一
つの基板上に一体形成した光走査装置であって、前記弾
性部材が高分子樹脂中にフィラーを含有したものからな
り、２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上２０Ｇ
Ｐａ以下であり、使用環境温度範囲内での引っ張り弾性
率変動が２ＧＰａ以内であることを特徴とするものであ
る。

【００１０】請求項１の発明では、一対の弾性部材を両
持ち梁状に形成し、各弾性部材を支持する保持枠を一対
の立設片を用いて形成し、前記弾性部材を高分子樹脂中
にフィラーを含有したものとし、２５℃での引っ張り弾
性率が１０ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下であり、使用環境
温度範囲内での前記引っ張り弾性率変動が２ＧＰａ以内
であるようにしたことにより、高分子樹脂ベースの弾性
部材であっても、混入したフィラーとの相乗効果によっ
て、前記可動板を変位可能に支持するに足る程に剛性が
高まり、光走査装置自体のハンドリング性を高め、耐衝
撃性に優れ、所望の駆動特性を使用温度域で安定して実
現することが可能な光走査装置を提供できる。

【００１１】請求項２記載の発明の光走査装置の製造方
法は、一対の平行な保持枠と、少なくとも一方の面に光
を反射するための鏡面が形成されるとともに駆動手段を
構成する平面状のコイルが形成された矩形状の可動板
と、この可動板の対向辺の中央部と前記一対の保持枠と
の間を各々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材と、前
記可動板の外側を占める位置で前記一対の保持枠の両端
間を各々連結する一対の不要枠とからなるユニットを半
導体製造プロセスにより一体形成する工程と、このユニ
ットの一対の保持枠を、支持体に設けた一対の立設片上
に各々固着して前記ユニットを支持体上に配置する工程
と、前記ユニットの一対の不要枠を除去する工程と、一
対の不要枠が除去された前記可動板の外側の領域に各々
駆動手段を構成するマグネットを前記可動板に近接して
臨ませた状態でこの各マグネットを支持する一対のヨー
クを前記支持体両端に取り付ける工程とを含むことを特
徴とするものである。

【００１２】請求項２の発明では、半導体製造プロセス
により形成した前記ユニットの一対の保持枠を前記支持
体に設けた一対の立設片上に各々固着して前記ユニット
を支持体上に配置し、前記ユニットの一対の不要枠を除
去し、一対の不要枠が除去された前記可動板の外側の領
域に各々駆動手段を構成するマグネットを前記可動板に
近接して臨ませた状態でこの各マグネットを支持する一
対のヨークを前記支持体両端に取り付けるものであるか
ら、前記可動板とマグネットとを近接させることがで
き、電磁力による可動板の駆動特性を高め高速走査性を
実現できる光走査装置を製造することができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の光
走査装置の製造方法において、前記弾性部材は、半導体
製造プロセスによって、高分子樹脂中にフィラーを含有
したものからなり、２５℃での引っ張り弾性率が１０Ｇ
Ｐａ以上２０ＧＰａ以下であり、使用環境温度範囲内で
の引っ張り弾性率変動が２ＧＰａ以内に形成されている
ことを特徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明では、高分子樹脂ベー
スであっても、混入したフィラーとの相乗効果によっ
て、前記可動板を変位可能に支持するに足る程に剛性を
高めることができる弾性部材を形成できるので、光走査
装置自体のハンドリング性を高め、耐衝撃性に優れ、所
望の駆動特性を使用温度域で安定して実現することが可
能な光走査装置を製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００１６】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１の光走査装置及びその製造方法について、図１、図
２、図３、図４（Ａ）〜図４（Ｉ）を参照して説明す
る。

【００１７】図１は本実施の形態１に係る光走査装置の
概略構成を示す斜視図、図２は図１に示す光走査装置の
中心軸線であるＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【００１８】また、図４（Ａ）〜図４（Ｉ）は各々実施
の形態１に係る光走査装置の製造工程を示す図であり、
図５は実施の形態１に係る光走査装置の実装工程を示す
斜視図である。

【００１９】図１に示すように、本実施の形態１に係る
光走査装置は、断面逆コ字状で一対の立設片１１ａ、１
１ｂを有する支持体１１における前記両立設片１１ａ、
１１ｂの略中央部において、矩形状に形成され一対の弾
性部材１８の自由端として振動可能な矩形状の可動板１
３と、この可動板１３の前記一対の弾性部材１８とは直
交する側の両端に近接して対向配置された永久磁石から
なる一対のマグネット１５とを有している。

【００２０】前記可動板１３と、前記支持体１１の両立
設片１１ａ、１１ｂ上に各々一体的に設けられ固定端と
して機能する一対の保持枠１２とは、両持梁状で板バネ
状の一対の弾性部材１８で連結されている。

【００２１】前記可動板１３の表面には、全反射ミラー
としての鏡面１７が形成されている。また、前記可動板
１３上には、その周縁近傍を周回するように内外２個構
成のコイル１６ａ、１６ｂからなるコイル１６が設けら
れている。

【００２２】内側のコイル１６ａからは、外側のコイル
１６ｂを跨ぐように、コイル端が引き出され、前記一方
の弾性部材１８上に設けられた配線を経由して各々フレ
キ（フレキシブル）基板２０の端部上に設けた接続パッ
ド１９に接続されている。

【００２３】一方、外側のコイル１６ｂの両端は、その
まま弾性部材１８上に設けられた配線により各々フレキ
基板２０の端部上に設けた接続パッド１９に接続されて
いる。

【００２４】この光走査装置の製造工程上、前記弾性部
材１８上の配線類は同時に形成されるので、この配線類
と前記コイル１６ａ、１６ｂの各両端部の接続部におい
ては、配線部分に段差が形成されている。

【００２５】ここで、前記一対のマグネット１５は、そ
の着磁方向が可動板１３の振動方向に略垂直であって、
着磁面の略中心がコイル１６ａ、１６ｂの平面に対向す
る位置に臨むように配置されている。

【００２６】前記一対のマグネット１５の外側には、各
々矩形板状のヨーク１４が接合され、さらにヨーク１４
の下端側は支持体１１の両端部に固着されて、前記各ヨ
ーク１４により各マグネット１５を支持体１１の両端部
上でかつ前記可動板１３の両端近傍に臨む配置で各々支
持されている。

【００２７】次に、図２、図３を参照して、図１に示す
光走査装置のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った断面構造
について説明する。

【００２８】図２に示すように、図１の光走査装置をＡ
−Ａ’線に沿った断面で見ると、一方の保持枠１２は、
シリコン基板２００、窒化シリコン膜２１０、第１ポリ
イミド層２２０、第２ポリイミド層２３０、第３ポリイ
ミド層２４０を積層して形成している。また、他方の保
持枠１２においては、窒化シリコン膜２１０、シリコン
基板２００、窒化シリコン膜２１０、第１ポリイミド層
２２０、第２ポリイミド層２３０を積層して形成してい
る。

【００２９】さらに、他方の保持枠１２上の第２ポリイ
ミド層２３０上に、前記コイル１６を跨ぐ配線１４２及
びこの配線１４２よりも膜厚の厚い接続パッド１９が設
けられ、さらに第２ポリイミド層２３０上に積層する第
３ポリイミド層２４０には、前記接続パッド１９に相当
する部分に貫通孔が形成されて、この貫通孔に充填した
異方性導電性接着剤３００により前記フレキ基板２０の
配線１４３と接続パッド１９とを接続している。

【００３０】前記可動板１３は、一方の保持枠１２と同
様な積層構造に加えて、第１ポリイミド層２２０上にコ
イル１６ａ、１６ｂを形成した構成となっている。

【００３１】また、前記弾性部材１８は、第１ポリイミ
ド層２２０、第２ポリイミド層２３０、第３ポリイミド
層２４０を積層して構成され、前記接続パッド１９側の
弾性部材１８では、第２ポリイミド層２３０上に配線１
４２が配置される構造となっている。

【００３２】前記シリコン基板２００は、面方位が
（１，０，０）面のシリコン単結晶基板が用いられる。
ポリイミドは弾性を有する有機絶縁材料であり、その弾
性係数は、シリコン単結晶基板と比較してかなり小さい
ため、第１ポリイミド層２２０、第２ポリイミド層２３
０及び第３ポリイミド層２４０は、弾性変形可能な弾性
薄膜となる。

【００３３】ここで、第３ポリイミド層２４０の膜厚
は、第１ポリイミド層２２０及び第２ポリイミド層２３
０の膜厚の和に略等しく形成されている。

【００３４】従って、弾性部材１８において、第２ポリ
イミド層２３０上に設けられたコイル１６ａ、１６ｂの
厚みは、弾性部材１８の厚み方向に略二等分の位置に配
置されることになる。

【００３５】更に、一方の保持枠１２においては、駆動
回路と接続するために、絶縁保護用のカバーレイフィル
ム３０を付したフレキ基板２０上の配線１４３と、保持
枠１２上の接続パッド１９とを、既述したように異方導
電性接着剤３００を介して接続している。

【００３６】図３に示すように、図１の光走査装置をＢ
−Ｂ’線に沿った断面で見ると、図２に示す可動板１３
を形成する積層構造に対して、左右対対称に同程度のク
リアランスをもって、一対のヨーク１４の壁面に固定さ
れた一対のマグネット１５を配置している。

【００３７】そして、前記一対のマグネット１５と、前
記コイル１６とにより、前記可動板１３に対して電磁力
による振動を与えて駆動する駆動手段（アクチュエー
タ）を構成していてる。

【００３８】次に、このような構成を有する光走査装置
の動作について説明する。前記コイル１６ａ、１６ｂに
は、接続パッド１９を介して、図示しない電源より交流
電流が供給される。

【００３９】コイル１６ａ、１６ｂを流れる交流電流
は、可動板１３の両端近傍に配置された両マグネット１
５が生成する磁揚と相互作用し、コイル１６ａ、１６ｂ
には可動板１３の両端部近傍で特に大きい電磁力が作用
する。つまり、両マグネット１５と、コイル１６ａ、１
６ｂの一部とにより可動板１３を振動させる。

【００４０】前記コイル１６ａ、１６ｂを流れる電流が
交流であるため、平面状のコイル１６ａ、１６ｂが受け
る力の向きは、周期的に変化する。

【００４１】ここで、前記第１ポリイミド層２２０、第
２ポリイミド層２３０、第３ポリイミド層２４０の内、
シリコン基板２００と接合されていない部分は、相対的
に剛性が低く、これらの部分が板バネ状の弾性部材１８
として機能し、可動板１３はその厚み方向に振動する。

【００４２】前記可動板１３の共振周波数は、この可動
板１３と弾性部材１８の形状や材質によって一意的に決
まり、この共振周波数に等しい周波数の交流電流をコイ
ルａ、１６ｂに供給することにより、可動板１３は、そ
の電流値で定まる最大の振幅をもって振動する。

【００４３】そして、前記可動板１３上の鏡面１７で反
射される光は、可動板１３の振動振幅によって定まる偏
向角の範囲内で往復走査され、これにより、図示してい
ないが走査対象物の画像信号を取得する。

【００４４】次に、本実施の形態１に係る光走査装置の
製造方法について、図４（Ａ）乃至図４（Ｉ）をも参照
して説明する。

【００４５】図４（Ａ）に示すように、面方位が（１，
０，０）面の矩形状のシリコン基板２００を用意し、洗
浄後、その表面に低圧ＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコ
ン膜２１０を成膜する。シリコン基板２００の下面側の
窒化シリコン膜２１０は、ドライエッチングにより部分
的に除去されてパターニングされ、パターニングされた
窒化シリコン膜２１０は、シリコン基板２００から保持
枠１２と可動板１３を形成する際のマスクとして機能す
る。

【００４６】また、上面側の窒化シリコン膜２１０は、
シリコン基板２００から保持枠１２と可動板１３を形成
する際に、上面の窒化シリコン膜２１０の上部に作製さ
れる構造体を前記シリコン基板２００のエッチングプロ
セスから保護する役割を有する。

【００４７】次に、図４（Ｂ）に示すように、上面側の
窒化シリコン膜２１０の上に、第１ポリイミド層２２０
が形成される。第１ポリイミド層２２０は、液状のポリ
イミド溶液を、シリコン基板２００上に形成した窒化シ
リコン膜２１０上に印刷法又はスピンコーティング法に
よって均一に塗布し、乾燥・硬化して成膜する。

【００４８】次に、図４（Ｃ）に示すように、第１ポリ
イミド層２２０の上に、コイル１６ａ、１６ｂが形成さ
れる。コイル１６ａ、１６ｂは、スパッタリングによっ
てアルミを成膜し、これをエッチングによってパターニ
ングして形成される。

【００４９】次に、図４（Ｄ）に示すように、第１ポリ
イミド層２２０の上において、コイル１６ａ、１６ｂを
覆う第２ポリイミド層２３０を形成する。第２ポリイミ
ド層２３０は、第１ポリイミド層２２０と同様に、液状
のポリイミド溶液を第１ポリイミド層２２０上に均一に
塗布し、乾燥・硬化して成膜する。

【００５０】次に、図４（Ｅ）に示すように、第２ポリ
イミド層２３０の上に、配線１４２が形成される。配線
１４２は、スパッタリングされたアルミ膜をエッチング
によりパターニングして形成される。

【００５１】この工程においては、図４（Ｃ）の工程に
て製造した平面状のコイル１６ｂを跨ぐ形で、配線１４
２を形成するため、まず、コイル１６ｂの内周部端部の
上部ポリイミドをエッチングで除去し、除去部分にアル
ミ膜を成膜し、パターニングによって層間の接続を取っ
てから、第２ポリイミド層２３０上にアルミ膜を成膜
し、パターニングする。

【００５２】次に、図４（Ｆ）に示すように、前記配線
１４２及び第２ポリイミド層２３０上に、第３ポリイミ
ド層２４０を形成する。第３ポリイミド層２４０は、第
１、第２ポリイミド層２２０、２３０と同様に、液状ポ
リイミド溶液を第２ポリイミド層２３０上に均一に塗布
し、乾焼・硬化して成膜する。

【００５３】前記第３ポリイミド層２４０は、弾性部材
１８に所定の特性を持たせるように形成されると同時
に、図４（Ｅ）に示す工程で製造された配線１４２が、
空気中に露出して経時変化を起こすことを防ぐ役割、及
び絶縁保護の役割をする。

【００５４】更に、第３ポリイミド層２４０の厚さは、
第１ポリイミド層２２０と第２ポリイミド層２３０の厚
さの和に略等しく成膜され、完成状態で、弾性部材１８
の内部に存在する配線１４２が、弾性部材１８の厚さ方
向に略二等分の位置に配置される。

【００５５】更に、第３ポリイミド層２４０の鏡面１７
に相当する部分に、マスクを介して、クロム、続いてア
ルミ膜を電子シャワー方式の蒸着により成膜して、前記
鏡面１７を形成する。

【００５６】図４（Ｇ）に示すように、第３ポリイミド
層２４０において、接続パッド１９の端部上に位置する
部分が、ドライエッチングにより除去される。

【００５７】尚、前記第１ポリイミド層２２０、前記第
２ポリイミド層２３０、前記第３ポリイミド層２４０の
各層に用いたポリイミドは、それ自体も高剛性である、
例えば、「ＵイミドタイプＡ」（（株）ユニチカ製）に
対して、平均粒径０．５μｍの球状シリカ微粉、例え
ば、「アドマフィンＳＯ−Ｃ２」（（株）アドマテック
ス製）を、表面処理した上で所定量添加・混和して、ス
クリーン印刷によって塗布し、乾燥・硬化して形成した
ものである。

【００５８】次に、一対の保持枠１２、駆動板１３、一
対の保持枠１２の両端を各々連結する一対の不要枠４０
及び一対の弾性部材１８を形成する領域以外の領域を除
去するとともに、図４（Ｈ）に示すように、前記シリコ
ン基板２００の下面のパターニングされた窒化シリコン
膜２１０をマスクにして、アルカリ性溶液を用いてシリ
コン基板２００の一部を、即ち、前記一対の弾性部材１
８を形成する領域を下面からの異方性エッチングにより
除去する。

【００５９】この時、第１ポリイミド層２２０の下にあ
る窒化シリコン膜２１０は、シリコン基板２００がエッ
チングされ貫通した際に、第１ポリイミド層２２０を保
護するマスク層として働く。

【００６０】次に、図４（Ｉ）に示すように、第１ポリ
イミド層２２０のマスク層となった窒化シリコン膜２１
０の一部を、シリコン基板２００のエッチング後、ドラ
イエッチングによって除去する。

【００６１】このように製作した光走査装置を構成する
ユニットを、フレキ基板（フレキシブル基板）２０と接
続する。即ち、異方導電性接着剤３００を用いて、駆動
回路への配線１４３が回路形成され、その表面をカバー
レイフィルム３０で絶縁保護されているフレキ基板２０
と前記ユニットの一方の保持枠１２とを熱圧着して接続
した後、これらユニット及びフレキ基板２０を、図５に
示すように、前記一対の保持枠１２が前記立設片１１
ａ、１１ｂと各々接合する配置で前記支持体１１上に固
着する。

【００６２】その後に、前記一対の保持枠１２の両端部
を各々連結していた一対の不要枠４０の部分を機械的に
破壊して除去し、更に、一対の不要枠４０を除去した領
域に一対のマグネット１５を各々臨ませた状態で、この
マグネット１５を支持する一対のヨーク１４を支持体１
１の両端に各々取り付けて、図１に示すような本実施の
形態１の光走査装置を得る。

【００６３】尚、前記不要枠４０が破壊し易いように、
予めシリコン基板２００上にエッチング加工等によって
スクライブライン等を入れておくことが好ましい。

【００６４】以上詳述した本実施の形態１に係る光走査
装置によれば、電磁型の駆動方式により、光束径を大き
く取れ、コイル１６をパターニング形成することによ
り、可動板１３を軽量化でき、高速走査を安定して実現
でき、また、両持ち梁方式でかつねじれ方式を用いるこ
とにより、位置変動の少ない安定した駆動が可能とな
り、更に駆動用のアクチュエータを構成するコイル１６
ａ、１６ｂとマグネット１５との位置をより近接化でき
るようにしたことで、高効率、低消費電力型で、耐衝撃
性に優れ、かつ、変位幅が大きい鏡面１７を備えた駆動
特性の良好な光走査装置を提供できる。

【００６５】また、マイクロマシニングによる微細加工
技術を用いて製作することで、保持枠１２と弾性部材１
８と可動板１３とを、一連の工程で一体に形成できるた
め、その後の組立工程が不要で、超小型の光走査装置を
大量に安価に製作できる。

【００６６】更に、半導体製造技術を応用しているた
め、寸法精度が高く、従って、特性のばらつきが極めて
少ない光走査装置を製造できる。

【００６７】また、前記弾性部材１８に、有機絶縁材料
であるポリイミドをベースとして用い、その中に無機フ
ィラーとして球状シリカ微粉を混入させ、２５℃での引
っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下、使用環
境温度範囲内での前記引っ張り弾性率変動を２ＧＰａ以
内に抑えたものを用いることにより、単にシリコン基板
を用いた弾性部材よりも、脆性破壊が起き難いために、
耐衝撃性に優れ、従ってハンドリング性にも優れ、か
つ、大きな偏向角を得ることができ、使用環境温度範囲
内での安定した駆動特性を実現できる。

【００６８】また、コイル１６と配線１４２が、ポリイ
ミド層の表面に表出せず、内部に形成されるため、湿気
や酸化による特性変化を抑えることができる。

【００６９】尚、２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰ
ａ未満だと、フレキシブルな樹脂本来の性質が発現して
しまい、剛性不足で、高速走査を要する光走査装置には
適用できない。

【００７０】また、２５℃での引っ張り弾性率が２０Ｇ
Ｐａを超えるようにすると、剛性的には良い傾向である
が、樹脂とフィラーとの接着力が不足して脆くなり、耐
衝撃性が弱くなり、シリコン基板の場合と類似の欠点が
発現してしまう。

【００７１】更に、使用環境温度範囲内での前記引っ張
り弾性率変動が２ＧＰａより大きいと、例えば、−３０
℃〜８０℃で使用する機器に適用した場合、この１１０
℃に亙る温度範囲内で、駆動特性がばらつき、温度補償
回路を付け加える必要が生じてしまう。

【００７２】更に、前記鏡面１７とコイル１６ａ、１６
ｂを有する前記構造体を支持体１１に固着してから、不
要枠４０を除去し、マグネット１５を取り付けたヨーク
１４を支持体１１に取り付ける構造としていることによ
り、ハンドリング性が維持でき、駆動特性も変化させる
ことなく、かつ、コイル１６ａ、１６ｂのマグネット１
５への近接による高効率化も可能となる。

【００７３】尚、本実施の形態１では、弾性部材１８に
おいて、配線１４２が厚み方向に略二等分の位置に配置
されている。通常、光走査装置の動作時には、弾性部材
１８が大きく変形し、その結果応力が発生する。

【００７４】前記配線１４２を弾性部材１８の最表層に
形成すると、この応力により繰り返し疲労で断線してし
まうが、本実施の形態１のような構成にすれば、長期信
頼性が得られる。

【００７５】尚、本実施の形態１の各構成は、上述した
ものには限定されず、各種の変形、変更が可能である。
例えば、平面状のコイル１６ａ、１６ｂは、スパッタリ
ング成膜とエッチング加工による代わりに、めっき加工
によっても形成できる。この場合は、容易に配線類の厚
膜化ができるため、コイル１６ａ、１６ｂの抵抗値を下
げる一方で巻数を増やして、電磁力を増大することによ
り、前記鏡面１７によるより大きい光の偏向角を得るこ
とができる。

【００７６】前記ポリイミド各層は、剛性や線膨張係数
等の物性、あるいは溶剤可溶型、光反応型、付加型、熱
可塑型等各層への適用方法により、種々の特性を発現で
きる材料であるため、同一材料を用いる必要はなく、組
み合わせも可能である。

【００７７】また、樹脂系は、ポリイミド樹脂系に限定
するものではなく、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、
ポリエステル樹脂系等、他種の樹脂でも適用できる。

【００７８】さらに、混入するフィラーも、球状のみな
らず、ウィスカー状、フレーク状、繊維状等、所望の特
性に応じて使い分けることができる。また、フィラーと
しては、シリカのみならず、アルミナや窒化アルミや窒
化硼素等、絶縁性のセラミック微粉や、樹脂粉末等を、
単独又は、組み合わせて用いることもできる。

【００７９】前記ポリイミド各層のパターニングも、レ
ーザーアプレーションを用いる手法等も適用できる。

【００８０】更に、本実施の形態１では、ポリイミド各
層に同一種のポリイミド樹脂を用いたが、構成によって
は、種々のポリイミドとフィラーの組み合わせが各層毎
に異なった適用の方法を用いることができる。

【００８１】本実施の形態１では、前記鏡面１７の形成
は、第３ポリイミド層２４０上に行ったが、中央部分の
ポリイミド層と窒化シリコン膜全てをエッチングで除去
して、シリコン基板２００表面を露出させた上で、ここ
にアルミをスパッタリングして成膜しても良い。

【００８２】また、本実施の形態１では、前記可動板１
３の上部に鏡面１７を形成したが、可動板１３と支持体
１１との間におけるこの支持体１１上に反射光検出回路
等を形成する場合には、可動板１３の下面の面上に、金
等からなるの金属薄膜を成膜して鏡面１７としても良
い。

【００８３】前記フレキ基板２０の配線１４３と、保持
枠１２上の接続パッド１９との接続は、ワイヤーボンデ
ィングして樹脂封止する方式も採用可能である。

【００８４】更に、可動板１３の駆動方法は、共振周波
数に等しい交流電流による往復運動には限定されず、例
えば可変の周波数による駆動、直流電流による駆動で静
的な位置決めを行うこと等も可能である。

【００８５】（実施の形態２）次に、図６を参照して本
発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１の
場合と同様にして可動板１３を製作する際に、本実施の
形態２では可動板１３の振動軸に対して軸対称な位置
に、図６に示すような一対の貫通孔４００を設ける。こ
れ以外は、実施の形態１の場合と同様にして光走査装置
を製作した。

【００８６】尚、前記貫通孔４００は、全層の積層終了
後に、エッチングやレーザーアブレーション等で形成す
る。

【００８７】このように、可動板１３に対して前記貫通
孔４００を設けたことにより、可動板１３自身の重量を
軽量化できる上、振動時に可動板１３が受ける空気抵抗
を極力少なくすることができ、可動板１３や弾性部材１
８への負荷が低減でき、より安定した長寿命の光走査装
置を提供することができる。

【００８８】（実施の形態３）次に、図７を参照して本
発明の実施の形態３について説明する。既述した実施の
形態１では、可動板１３の形状が、可動板１３の振動軸
に対して軸対称な矩形状としたが、本実施の形態３で
は、図７に示すように、保持枠１２における弾性部材１
８が分岐する交差線部分から、可動板１３の両端（両自
由端）先端に向かって、可動板１３の振動軸に対して対
称な稜線を有する略六角形状となるように可動板１３を
形成し、また、一対の弾性部材１８としては、保持枠１
２から弾性部材１８が分岐する交差線部分の寸法（保持
枠１２と弾性部材１８とを連結する部分の寸法）を、例
えば前記可動板１３の全長（例えば可動板１３における
両弾性部材１８との連結部分間の寸法）の１／１０以下
の極短いものとした以外は、記述した実施の形態１の場
合と同様にして光走査装置を製作した。

【００８９】尚、前記弾性部材１８は、可動板１３の全
量量を支えるために、実施の形態１で適用した厚さより
も若干厚くするか、剛性の高いものを使用すると良い。

【００９０】このように、本実施の形態３においては弾
性部材１８の寸法を、極力短く形成したために、可動板
１３のサイズが比較的大きい場合に、可動板１３の重量
によって弾性部材１８が撓んでしまい、可動板１３の自
由端位置が安定しなくなるといった不都合を回避するこ
とができる。

【００９１】（実施の形態４）次に、実施の形態４につ
いて説明する。既述した実施の形態１で、ポリイミド樹
脂に無機フィラーを混入させたものをスクリーン印刷し
て硬化させて、第１乃至第３ポリイミド層２１０、２２
０、２３０を形成したが、本実施の形態４では、焼成す
るとセラミック化する感光性絶縁ペースト、例えば、
「ＮＴＰペースト」（日本電気環境エンジニアリング
（株）製）を、前記各ポリイミド層毎にスクリーン印刷
で塗布し、１００℃で１時間乾燥後、本来ならば４００
℃で５分と、９２０℃で７分ステップ焼成するところ
を、２５０℃、１時間の半焼成を行って、脱ガスし、比
較的安定な樹脂分のみを残留させて、フォトリソグラフ
ィーにてパターニングして前記弾性部材を含む各ポリイ
ミド層を形成した。これ以外は、実施の形態１と同様に
して光走査装置を製作した。

【００９２】本実施の形態４によると、パターニング工
程が簡便になる上、半焼成条件の制御により、前記弾性
部材の引っ張り弾性率を制御し易いという利点がある。

【００９３】以上説明した本発明によれば、以下の構成
を付記することができる。

【００９４】（付記１）一対の立設片を有する支持体
と、前記支持体の一対の立設片上に設けた一対の保持枠
と、少なくとも一方の面に光を反射するための鏡面が形
成されとともに駆動手段を構成する平面状のコイルが形
成された可動板と、この可動板の対向辺と前記一対保持
枠との間を各々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材
と、前記可動板に形成したコイルに磁力を作用させて可
動板を駆動する駆動手段を構成するマグネットとを有
し、前記保持枠、可動板及び弾性部材を一つの基板上に
ユニットとして一体形成した光走査装置であって、前記
弾性部材が高分子樹脂中にフィラーを含有したものから
なり、２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上２０
ＧＰａ以下であり、使用環境温度範囲内での引っ張り弾
性率変動が２ＧＰａ以内であることを特徴とする光走査
装置。この構成によれば、光走査装置自体のハンドリン
グ性に優れ、衝撃にも耐え、所望の駆動特性を使用温度
域で安定して得ることができる光走査装置を提供でき
る。

【００９５】（付記２）前記可動板には貫通孔が形成さ
れていることを特徴とする付記１記載の光走査装置。こ
の構成によれば、可動板の軽量化が可能で、振動時に可
動板が受ける空気抵抗を極力少なくすることができ、可
動板や弾性部材への負荷が低減でき、より安定した長寿
命の光走査装置を提供することができる。

【００９６】（付記３）前記可動板は略六角形状に形成
され、この可動板の対向辺と前記一対保持枠との間を各
々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材は、可動板の対
向辺間の寸法の１／１０程度の短寸法に形成されている
ことを特徴とする付記１記載の光走査装置。この構成に
よれば、可動板のサイズが比較的大きい場合に、可動板
の重量によって弾性部材が撓んでしまい、可動板の自由
端位置が安定しなくなるといった不都合を回避すること
ができる。

【００９７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光走査装
置自体のハンドリング性に優れ、衝撃にも耐え、所望の
駆動特性を使用温度域で安定して得ることができる光走
査装置を提供できる。

【００９８】請求項２記載の発明によれば、安定しかつ
高効率な駆動特性を実現できる光走査装置を製造するこ
とができる。

【００９９】請求項３記載の発明によれば、ハンドリン
グ性を高め、耐衝撃性に優れ、所望の駆動特性を使用温
度域で安定して実現することが可能な光走査装置を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る光走査装置の概略
構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す光走査装置の中心軸線であるＡ−Ａ
線に沿った断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【図４】実施の形態１に係る光走査装置の製造工程を示
す図である。

【図５】実施の形態１に係る光走査装置の実装工程の説
明図である。

【図６】実施の形態２に係る光走査装置の変形例を示す
斜視図である。

【図７】実施の形態３に係る光走査装置の変形例を示す
斜視図である。

【図８】従来のガルバノミラーの平面図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１１ 支持体 １２ 保持枠 １３ 可動板 １３ 可動部 １４ ヨーク １５ マグネット １６ コイル １６ａ コイル １６ｂ コイル １７ 鏡面 １８ 弾性部材 １９ 接続パッド ２０ フレキ基板 ３０ カバーレイフィルム ４０ 不要枠 １４２ 配線 １４３ 配線 ２００ シリコン基板 ２１０ 窒化シリコン膜 ２２０ 第１ポリイミド層 ２３０ 第２ポリイミド層 ２４０ 第３ポリイミド層 ３００ 異方導電性接着剤 ４００ 貫通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の立設片を有する支持体と、前記支
   持体の一対の立設片上に設けた一対の保持枠と、少なく
   とも一方の面に光を反射するための鏡面が形成された可
   動板と、この可動板の対向辺と前記一対保持枠との間を
   各々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材と、前記可動
   板を変位駆動する駆動手段とを有し、前記保持枠、可動
   板及び弾性部材を一つの基板上に一体形成した光走査装
   置であって、 前記弾性部材が高分子樹脂中にフィラーを含有したもの
   からなり、２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上
   ２０ＧＰａ以下であり、使用環境温度範囲内での引っ張
   り弾性率変動が２ＧＰａ以内であることを特徴とする光
   走査装置。
2. 【請求項２】 一対の平行な保持枠と、少なくとも一方
   の面に光を反射するための鏡面が形成されるとともに駆
   動手段を構成する平面状のコイルが形成された矩形状の
   可動板と、この可動板の対向辺の中央部と前記一対の保
   持枠との間を各々両持ち梁状に連結する一対の弾性部材
   と、前記可動板の外側を占める位置で前記一対の保持枠
   の両端間を各々連結する一対の不要枠とからなるユニッ
   トを半導体製造プロセスにより一体形成する工程と、 このユニットの一対の保持枠を、支持体に設けた一対の
   立設片上に各々固着して前記ユニットを支持体上に配置
   する工程と、 前記ユニットの一対の不要枠を除去する工程と、 一対の不要枠が除去された前記可動板の外側の領域に各
   々駆動手段を構成するマグネットを前記可動板に近接し
   て臨ませた状態でこの各マグネットを支持する一対のヨ
   ークを前記支持体両端に取り付ける工程と、 を含むことを特徴とする光走査装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記弾性部材は、半導体製造プロセスに
   よって、高分子樹脂中にフィラーを含有したものからな
   り、２５℃での引っ張り弾性率が１０ＧＰａ以上２０Ｇ
   Ｐａ以下であり、使用環境温度範囲内での引っ張り弾性
   率変動が２ＧＰａ以内に形成されていることを特徴とす
   る請求項２記載の光走査装置の製造方法。