JP2002267996A - Optical scanner and its manufacturing method - Google Patents
Optical scanner and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光走査装置に係
り、特に、梁によって支持されたミラー基板（振動子）
を、梁をねじり回転軸として往復振動させる構造の光走
査装置に関する。本発明の光走査装置は、デジタル複写
機、レーザプリンタ等の画像形成装置の光書込系や、バ
ーコードリーダー、スキャナ等の走査系に応用可能であ
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly to a mirror substrate (vibrator) supported by beams.
And an optical scanning device having a structure in which a beam is reciprocally oscillated using a beam as a torsional rotation axis. The optical scanning device of the present invention is applicable to an optical writing system of an image forming apparatus such as a digital copying machine and a laser printer, and a scanning system such as a barcode reader and a scanner.
【０００２】[0002]
【従来の技術】IBM J.Res.Develop Vol.24 (1980) に掲
載されている光走査装置では、同一直線上に設けられた
２本の梁で支持されたミラー基板（振動子）を、ミラー
基板に対向する位置に設けた電極との間の静電引力で駆
動し、２本の梁をねじり回転軸としてミラー基板を往復
振動させる。マイクロマシニング技術で形成されるこの
光走査装置は、モーターでポリゴンミラーを回転させる
構成の光走査装置と比較し、構造が簡単で半導体プロセ
スでの一括形成が可能なため、小型化が容易で製造コス
トも低い。また、単一の反射面を用いるため、複数の反
射面を用いる光走査装置におけるような精度のばらつき
がなく、さらに往復走査であるため高速化にも対応でき
る等の利点がある。2. Description of the Related Art In an optical scanning device disclosed in IBM J. Res. Develop Vol. 24 (1980), a mirror substrate (vibrator) supported by two beams provided on the same straight line is used. The mirror substrate is driven by electrostatic attraction between an electrode provided at a position facing the mirror substrate and reciprocally oscillates the mirror substrate using the two beams as a torsional rotation axis. Compared to an optical scanning device that rotates a polygon mirror with a motor, this optical scanning device formed by micromachining technology has a simpler structure and can be formed at once in a semiconductor process, so it is easy to miniaturize and manufacture. Cost is low. In addition, since a single reflecting surface is used, there is no variation in accuracy as in an optical scanning device using a plurality of reflecting surfaces, and further, there is an advantage in that reciprocal scanning can cope with an increase in speed.
【０００３】また、The 13th Annual International Wo
rkshop on MEMS2000 (2000) 473-478 、MEMS1999 333-
338 には、ミラー基板の振れ角を大きくするため、その
振動領域に電極が重ならないようミラー基板の端面に対
向電極を設ける静電駆動のねじり振動型光走査装置が提
案されている。[0003] The 13th Annual International Wo
rkshop on MEMS2000 (2000) 473-478, MEMS1999 333-
No. 338 proposes an electrostatically driven torsional vibration optical scanning device in which a counter electrode is provided on the end face of the mirror substrate so that the electrode does not overlap the vibration region in order to increase the deflection angle of the mirror substrate.
【０００４】なお、前者の光走査装置では、ミラー基板
を起動させるための、ねじり回転軸に対する初期モーメ
ントをあたえるために、形成プロセスで生じる構造体の
微小な非対称性を利用するが、後者の光走査装置では、
起動のための金属電極膜を駆動電極に直交した面上に配
備する。In the former optical scanning device, a small asymmetry of a structure generated in a forming process is used to give an initial moment to a torsional rotation axis for starting a mirror substrate. In the scanning device,
A metal electrode film for activation is provided on a surface orthogonal to the drive electrodes.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたような、
ねじり振動型の光走査装置の製作方法のひとつとして、
厚さ２００μｍから５００μｍのシリコン基板の一部を
ウエットエッチングによって数十μｍの厚さまで薄くし
てダイアフラムを形成し、そのダイヤフラム領域内の一
部をドライエッチングによって表裏に貫通させることで
枠体に固定された梁と振動子（ミラー基板）を形成する
方法がある。この方法によれば、振動子のミラー面側は
シリコンの研磨面であり、振動子の裏面側はシリコンの
エッチング面であるから、両面における内部応力が著し
く異なる。その結果、振動子が応力に応じて湾曲し、振
動子上のミラー面も湾曲するため、ミラー面で反射され
た光を受ける光学系においてミラー面の湾曲の影響を補
正する必要があるという問題があった。SUMMARY OF THE INVENTION As described above,
As one of the manufacturing methods of the torsional vibration type optical scanning device,
A part of a silicon substrate with a thickness of 200 μm to 500 μm is thinned to a thickness of several tens of μm by wet etching to form a diaphragm, and a part of the diaphragm region is fixed to the frame by penetrating the front and back by dry etching. There is a method of forming a vibrator (mirror substrate) with a beam that has been set. According to this method, the mirror surface of the vibrator is a polished surface of silicon, and the back surface of the vibrator is an etched surface of silicon. As a result, the vibrator bends in response to the stress, and the mirror surface on the vibrator also bends. Therefore, it is necessary to correct the effect of the mirror surface in an optical system that receives light reflected on the mirror surface. was there.
【０００６】また、両面研磨したＳＯＩ基板を振動子と
して利用する方法もあるが、片面にミラー材料を形成す
ることで、その内部応力により同様の振動子の湾曲が生
じるという問題があった。There is also a method in which a double-side polished SOI substrate is used as a vibrator. However, there is a problem that the formation of a mirror material on one side causes the same bending of the vibrator due to the internal stress.
【０００７】よって、本発明の目的は、ミラー面の湾曲
がない光走査装置を提供するものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical scanning device having no curved mirror surface.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による光走査装置
は、請求項１記載のように、ミラー基板（振動子）を、
それを支持する梁をねじり回転軸として往復振動させる
光走査装置であって、ミラー基板上に、ミラー基板の湾
曲を抑えるための、内部応力を有する応力調整層が成膜
されたことを特徴とするものであり、一態様によれば請
求項２記載のように圧縮応力を有する応力調整層がミラ
ー基板の裏面側と反対の面に成膜され、別の一態様によ
れば請求項３記載のように引張応力を有する応力調整層
がミラー基板のミラー面側に成膜される。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device comprising: a mirror substrate (vibrator);
An optical scanning device for reciprocatingly oscillating with a beam supporting it as a torsional rotation axis, wherein a stress adjustment layer having internal stress is formed on a mirror substrate to suppress the curvature of the mirror substrate. According to one embodiment, the stress adjusting layer having a compressive stress is formed on the surface of the mirror substrate opposite to the back surface, and according to another embodiment, the stress adjusting layer has a compressive stress. Is formed on the mirror surface side of the mirror substrate.
【０００９】本発明による光走査装置のもう１つの特徴
は、請求項４記載のように、ミラー基板の湾曲を抑える
ための内部応力を、ミラー基板の一方の面にイオン打ち
込みにより生じさせたことである。Another feature of the optical scanning device according to the present invention is that the internal stress for suppressing the curvature of the mirror substrate is generated by ion implantation on one surface of the mirror substrate. It is.
【００１０】また、本発明の光走査装置の製造方法の特
徴は、請求項５記載のように、応力調整層をスパッタ法
により成膜することにある。A feature of the method of manufacturing an optical scanning device according to the present invention is that the stress adjusting layer is formed by a sputtering method.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】《実施例１》本発明の第１の実施例につい
て図１により説明する。図１の（ａ）は本実施例の光走
査装置の概略中央断面図、（ｂ）は本実施例の光走査装
置を裏面側から見た概略平面図である。Embodiment 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a schematic center sectional view of the optical scanning device of the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic plan view of the optical scanning device of the present embodiment as viewed from the back side.
【００１３】ミラー基板（振動子）１０１は、その中央
部分を同一直線上にある２本の梁１０２，１０３によっ
て厚さ２００μｍのフレーム１０４に支持され、これら
梁１０２，１０３をねじり回転軸として往復振動が可能
である。梁１０２，１０３は、ミラー基板１０１の必要
な振れ角が得られるような剛性となるように寸法が設定
されている。A mirror substrate (vibrator) 101 is supported on a frame 104 having a thickness of 200 μm by two beams 102 and 103 on the same straight line at the center thereof, and reciprocates using the beams 102 and 103 as torsional rotation axes. Vibration is possible. The dimensions of the beams 102 and 103 are set so as to be rigid enough to obtain a required deflection angle of the mirror substrate 101.
【００１４】ミラー基板１０１の梁１０２，１０３に支
持されていない端１０５，１０６は櫛歯形状をなしてお
り、板厚方向に段差をつけてフレーム１０４の内側端面
に設けられた櫛歯形状の固定電極１０７，１０８に、５
μｍのギャップを隔てて噛み合うかたちで対向する。フ
レーム１０４は、導電性材料によってミラー基板１０１
及び梁１０２，１０３と一体的に形成されたもので、フ
レーム１０４の表面には絶縁被膜１１３が形成されてい
る。固定電極１０７，１０８は絶縁被膜１１３上に形成
される。フレーム１０４の絶縁被膜１１３の一部が除去
され、そこに電極引き出し用のパット１１４が形成され
ている。このパッド１１４は、ミラー基板１０１と電気
的に導通する。固定電極１０７，１０８はそれぞれフレ
ーム表面に形成された電極パット１１６，１１７まで引
き出されている。The ends 105 and 106 of the mirror substrate 101 which are not supported by the beams 102 and 103 are in the form of comb teeth, and are provided with a step in the plate thickness direction on the inner end face of the frame 104. 5 fixed electrodes 107 and 108
They oppose each other with a gap of μm. The frame 104 is made of a mirror substrate 101 made of a conductive material.
The frame 104 is formed integrally with the beams 102 and 103, and an insulating coating 113 is formed on the surface of the frame 104. The fixed electrodes 107 and 108 are formed on the insulating film 113. A part of the insulating film 113 of the frame 104 is removed, and a pad 114 for leading out an electrode is formed there. This pad 114 is electrically connected to the mirror substrate 101. The fixed electrodes 107 and 108 extend to electrode pads 116 and 117 formed on the frame surface, respectively.
【００１５】ミラー基板１０１上には、ミラー面とし
て、走査対象となる光に対し十分な反射率をもつ金属薄
膜１１５が形成されている。ミラー基板１０１の裏面に
は、応力調整層として、圧縮応力をもつ金属薄膜１１８
が形成されている。On the mirror substrate 101, a metal thin film 115 having a sufficient reflectivity for light to be scanned is formed as a mirror surface. On the back surface of the mirror substrate 101, as a stress adjusting layer, a metal thin film 118 having a compressive stress
Are formed.
【００１６】金属薄膜１１８（応力調整層）を形成する
前のミラー基板１０１は、製造工程での研磨による加工
ひずみと、ミラー面としての金属薄膜１１５の圧縮応
力、さらに、裏面側のエッチング停止面の応力等の釣り
合いにより、図１（ｃ）の断面図に示すように、上に凸
の形状に湾曲する。この湾曲を放置すると前述のような
不都合がある。Before forming the metal thin film 118 (stress adjusting layer), the mirror substrate 101 has a processing strain caused by polishing in the manufacturing process, a compressive stress of the metal thin film 115 as a mirror surface, and an etching stop surface on the back side. As shown in the cross-sectional view of FIG. If this curvature is left undisturbed, there is the above-mentioned disadvantage.
【００１７】そのような不都合を回避するため、本実施
例にあっては、ミラー基板１０１の裏面側に圧縮応力を
もつ金属薄膜１１８を応力調整層として形成することに
より、ミラー基板１０１の厚さ方向の中心面両側での内
部応力を釣り合わせ、湾曲のない平坦なミラー基板１０
１を実現する。In order to avoid such inconvenience, in this embodiment, the thickness of the mirror substrate 101 is reduced by forming a metal thin film 118 having a compressive stress on the back surface of the mirror substrate 101 as a stress adjusting layer. Plane mirror substrate 10 which balances internal stresses on both sides of the center plane in the
1 is realized.
【００１８】本実施例の光走査装置の動作は次の通りで
ある。電極引き出しパッド１１４を共通電極として、電
極パッド１１６，１１７に交互に電圧を印加すると、固
定電極１０７，１０８と、それに近接対向するミラー基
板端１０５，１０６の間の静電力によりミラー基板１０
１が駆動され、ミラー基板１０１は梁１０２，１０３を
ねじり回転軸として往復振動する。ミラー基板１０１上
のミラー面である金属薄膜１１５によって入射光が反射
されるが、その反射光はミラー基板１０１の往復振動に
従って振られる。応力調整層としての金属薄膜１１８の
働きによってミラー基板１０１湾曲が抑えられ、したが
って金属薄膜１１５からなるミラー面の湾曲も抑えるた
め、ミラー面の反射光に対しミラー面の湾曲による補正
を施すための光学系などは必要でない。The operation of the optical scanning device according to the present embodiment is as follows. When a voltage is alternately applied to the electrode pads 116 and 117 using the electrode lead pad 114 as a common electrode, electrostatic force between the fixed electrodes 107 and 108 and the mirror substrate ends 105 and 106 which are in close proximity to the fixed electrodes 107 and 108 causes the mirror substrate 10
1 is driven, and the mirror substrate 101 reciprocally oscillates using the beams 102 and 103 as torsional rotation axes. The incident light is reflected by the metal thin film 115 as the mirror surface on the mirror substrate 101, and the reflected light is swung according to the reciprocating vibration of the mirror substrate 101. The function of the metal thin film 118 as a stress adjusting layer suppresses the curvature of the mirror substrate 101 and thus also suppresses the curvature of the mirror surface composed of the metal thin film 115, so that the reflected light of the mirror surface is corrected by the curvature of the mirror surface. No optical system is required.
【００１９】次に、以上に述べた本実施例の光走査装置
の製造方法の一例を説明する。図２の（ａ）乃至（ｉ）
は、製造工程を説明するための断面図である。Next, an example of a method of manufacturing the above-described optical scanning device of the present embodiment will be described. (A) to (i) of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process.
【００２０】［図２（ａ）］ ミラー基板、ねじり梁、
フレームを形成するための材料として、高濃度に不純物
が含まれた低抵抗のシリコン基板を用いる。厚さ２００
μｍの両面研磨された、このようなシリコン基板２０１
の片面に、高粘度耐熱レジスト２０２を１００μｍの厚
さで塗布する。このレジスト２０２は、図２（ｃ）の工
程においてシリコンを深くエッチングするためのマスク
として利用されるものである。このマスクとして使用さ
れる材料は、シリコンとの密着性がよく、エッチング選
択比が１００μｍのシリコンエッチング時にもマスクと
して残る程度に大きく、かつエッチング後に容易に除去
できるようなものであればよく、レジスト２０２に代え
てＮｉメッキ膜等を利用することもできる。[FIG. 2 (a)] Mirror substrate, torsion beam,
As a material for forming the frame, a low-resistance silicon substrate containing a high concentration of impurities is used. Thickness 200
Such a silicon substrate 201 polished on both sides of μm
, A high-viscosity heat-resistant resist 202 is applied in a thickness of 100 μm. This resist 202 is used as a mask for deeply etching silicon in the step of FIG. The material used as the mask may be any material that has good adhesion to silicon, is large enough to remain as a mask even during silicon etching with an etching selectivity of 100 μm, and can be easily removed after etching. Instead of 202, a Ni plating film or the like can be used.
【００２１】［図２（ｂ）］ レジスト２０２を露光、
現像することでフレーム１０４の形状にパターニングす
る。[FIG. 2 (b)] The resist 202 is exposed,
The pattern is formed into the shape of the frame 104 by developing.
【００２２】［図２（ｃ）］ パターニング後のレジス
ト２０２をマスクとして、エッチング速度が大きく異方
性の高いドライエッチング装置(ICP-RIE)を用いて、シ
リコン基板２０１をフレーム１０４の形状に１００μｍ
の深さまでエッチング除去する。[FIG. 2C] Using the resist 202 after patterning as a mask, a silicon substrate 201 is formed into a frame 104 in a shape of 100 μm using a dry etching apparatus (ICP-RIE) having a high etching rate and high anisotropy.
Etching to a depth of.
【００２３】［図２（ｄ）］ レジスト２０２を溶解、
除去した後、シリコン基板のフレーム形状にエッチング
された面と反対側の面（図中の上面）に、高粘度耐熱レ
ジスト２０３を１００μｍの厚さで塗布し、フレーム１
０４の裏面形状、ミラー基板１０１の形状、梁１０２，
１０３の形状にパターニングする。このとき、ミラー面
及び梁１０２，１０３の部分のレジスト厚さを周囲のフ
レーム部分よりも薄くし、ミラー面及び梁１０２，１０
３の部分のマスクに５０％の透過性をもたせる。[FIG. 2D] The resist 202 is dissolved,
After the removal, a high-viscosity heat-resistant resist 203 is applied in a thickness of 100 μm on a surface (upper surface in the figure) opposite to the surface etched into the frame shape of the silicon substrate.
04, the shape of the mirror substrate 101, the beam 102,
Pattern 103 into a shape. At this time, the thickness of the resist on the mirror surface and the beams 102 and 103 is made thinner than the surrounding frame portion, and the mirror surface and the beams 102 and 10 are formed.
The mask of the portion 3 has a transmittance of 50%.
【００２４】［図２（ｅ）］ 前記の段差のついたレジ
スト２０３をマスクとして、エッチング速度が大きく異
方性の高いドライエッチング装置(ICP-RIE)を用い、
梁、ミラー基板の周囲が貫通するまでシリコン基板をド
ライエッチングすることにより、ミラー基板１０１、梁
１０２，１０３を形成する。このとき、梁、ミラー基板
の領域のレジストマスクが周囲のフレーム部よりも先に
なくなるため、梁、ミラー基板の領域もエッチングされ
るので、梁、ミラー基板とフレームとの間に段差が持た
せることができる。[FIG. 2 (e)] Using the resist 203 with the step as a mask, a dry etching apparatus (ICP-RIE) having a large etching rate and high anisotropy is used.
The mirror substrate 101 and the beams 102 and 103 are formed by dry-etching the silicon substrate until the beam and the periphery of the mirror substrate penetrate. At this time, since the resist mask in the region of the beam and the mirror substrate disappears before the surrounding frame portion, the region of the beam and the mirror substrate is also etched, so that a step is provided between the beam and the mirror substrate and the frame. be able to.
【００２５】［図２（ｆ）］ レジストを溶解、除去し
た後、基板全体を熱酸化し、絶縁被膜１１３としてのＳ
ｉＯ2 膜２０４を厚さ１μｍに成膜する。[FIG. 2 (f)] After the resist is dissolved and removed, the entire substrate is thermally oxidized to form S as an insulating film 113.
An iO2 film 204 is formed to a thickness of 1 .mu.m.
【００２６】［図２（ｇ）］ フレーム内側端面のＳｉ
Ｏ2 膜上に、固定電極１０７，１０８としての金属薄膜
２０５，２０６を形成する。例えば、スパッタ法でＴｉ
薄膜を３００Åの厚さに成膜し、その上にスパッタ法で
Ｐｔ薄膜を１２００Åの厚さに成膜する。Ｔｉ薄膜はＳ
ｉＯ2 膜上でのＰｔ薄膜の密着性を向上させるためのも
のである。なお、電極材料として、Ｐｔ以外の導電性が
高くＳｉＯ2 との密着性を確保できる材料、例えばＡ
ｕ，Ｔｉなどを使用してもよい。さらに、ミラー基板表
面に、ミラー面すなわち金属薄膜１１５として、Ａｌ薄
膜２０７をスパッタ法により成膜する。なお、上に述べ
た成膜の際に、金属薄膜を形成しない領域を金属性のス
テンシルマスクで遮蔽する。また、成膜方法は、マスク
での十分な遮蔽効果を得られる方法を用いればよく、真
空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等を使
用できる。[FIG. 2 (g)] Si on inner end face of frame
Metal thin films 205 and 206 as fixed electrodes 107 and 108 are formed on the O2 film. For example, Ti
A thin film is formed to a thickness of 300 °, and a Pt thin film is formed thereon by a sputtering method to a thickness of 1200 °. Ti thin film is S
This is for improving the adhesion of the Pt thin film on the iO2 film. As an electrode material, a material other than Pt, which has high conductivity and can secure adhesion to SiO2, for example, A
u, Ti or the like may be used. Further, an Al thin film 207 is formed on the mirror substrate surface as a mirror surface, that is, a metal thin film 115 by a sputtering method. In the above-described film formation, a region where a metal thin film is not formed is shielded by a metallic stencil mask. As a film formation method, a method capable of obtaining a sufficient shielding effect with a mask may be used, and a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like can be used.
【００２７】［図２（ｈ）］ フレーム裏面のＳｉＯ2
膜の一部をメタルマスクを使ってエッチング除去し、コ
ンタクトホール２０８を形成する。[FIG. 2 (h)] SiO2 on the back of the frame
A part of the film is etched away using a metal mask to form a contact hole 208.
【００２８】［図２（ｉ）］ コンタクトホール２０８
にミラー基板の電極引き出しパッド１１４としての金属
薄膜２０９を、ミラー基板裏面に応力調整層である金属
薄膜１１８としての金属薄膜２１０を、メタルマスクを
使ってそれぞれ成膜する。金属薄膜２１０の膜厚は、ミ
ラー基板の湾曲を打ち消すような応力を持つように設定
される。そして、金属薄膜２０９とシリコン基板との抵
抗を下げるために４００℃で熱処理を行う。なお、金属
薄膜の成膜はスパッタ法で行う。スパッタ法は、成膜時
のパワー、圧力、ガス流量等によって、成膜された金属
薄膜の内部応力を調整することができる。一般的に、ス
パッタ法により成膜された金属薄膜は圧縮応力を有す
る。[FIG. 2 (i)] Contact hole 208
Next, a metal thin film 209 as an electrode lead pad 114 of the mirror substrate and a metal thin film 210 as a metal thin film 118 as a stress adjustment layer are formed on the back surface of the mirror substrate using a metal mask. The thickness of the metal thin film 210 is set to have a stress that cancels the curvature of the mirror substrate. Then, heat treatment is performed at 400 ° C. in order to reduce the resistance between the metal thin film 209 and the silicon substrate. The metal thin film is formed by a sputtering method. In the sputtering method, the internal stress of a formed metal thin film can be adjusted by power, pressure, gas flow rate, and the like during film formation. Generally, a metal thin film formed by a sputtering method has a compressive stress.
【００２９】《実施例２》本発明の第２の実施例につい
て説明する。本実施例の光走査装置は、前記第１実施例
の光走査装置と同様の全体構成であるが、ミラー基板の
構成が一部相違する。この相違点について図３により説
明する。図３は、光走査装置の概略中央断面図であり、
図１と同じ参照数字は同一又は対応要素を示す。<< Embodiment 2 >> A second embodiment of the present invention will be described. The optical scanning device of the present embodiment has the same overall configuration as the optical scanning device of the first embodiment, except for a part of the configuration of the mirror substrate. This difference will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic center sectional view of the optical scanning device;
The same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding elements.
【００３０】前記第１実施例では、ミラー基板裏面に応
力調整層としての圧縮応力を持つ金属薄膜１１８が形成
されたが、本実施例では、それは形成されない。その代
わりに、本実施例においては、ミラー基板１０１上のミ
ラー面としての金属薄膜１１５の上に、応力調整層とし
て、被走査光に対して透明な、引張応力をもつ酸化物薄
膜３１２が形成される。酸化物薄膜３１２は、例えばス
パッタ法によって成膜した窒化シリコン薄膜である。In the first embodiment, the metal thin film 118 having a compressive stress as a stress adjusting layer is formed on the back surface of the mirror substrate. However, in the present embodiment, it is not formed. Instead, in this embodiment, on the metal thin film 115 as a mirror surface on the mirror substrate 101, an oxide thin film 312 having a tensile stress transparent to the light to be scanned is formed as a stress adjusting layer. Is done. The oxide thin film 312 is, for example, a silicon nitride thin film formed by a sputtering method.
【００３１】酸化物薄膜３１２を形成する前のミラー基
板１０１は、前述したように研磨による加工ひずみとミ
ラー面としての金属薄膜１１５の圧縮応力により上に凸
の形状に湾曲していたが、引張応力をもつ酸化物薄膜３
１２を形成することにより、ミラー基板表面での内部応
力が互いに打ち消しあって、厚さ方向の中心面両側での
内部応力が釣り合い、湾曲のない平坦なミラー基板１０
１を実現できる。なお、酸化物薄膜３１２によってミラ
ー面としての金属薄膜１１５が外気から遮断されるた
め、酸化によるミラー面の経時的な反射率低下を防止で
きる。Before the oxide thin film 312 was formed, the mirror substrate 101 was curved in an upwardly convex shape due to the processing strain due to polishing and the compressive stress of the metal thin film 115 as a mirror surface as described above. Oxide thin film 3 with stress
12, the internal stresses on the mirror substrate surface cancel each other, the internal stresses on both sides of the center plane in the thickness direction are balanced, and the flat mirror substrate 10 having no curvature is formed.
1 can be realized. Since the metal thin film 115 as a mirror surface is shielded from the outside air by the oxide thin film 312, it is possible to prevent the reflectance of the mirror surface from decreasing with time due to oxidation.
【００３２】《実施例３》本発明の第３の実施例につい
て説明する。本実施例の光走査装置は、前記第１実施例
の光走査装置と同様の全体構成であるが、ミラー基板の
構成が一部相違する。この相違点について図４により説
明する。図４は、光走査装置の概略中央断面図であり、
図１と同じ参照数字は同一又は対応要素を示す。<< Embodiment 3 >> A third embodiment of the present invention will be described. The optical scanning device of the present embodiment has the same overall configuration as the optical scanning device of the first embodiment, except for a part of the configuration of the mirror substrate. This difference will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic center sectional view of the optical scanning device;
The same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or corresponding elements.
【００３３】図４から分かるように、本実施例において
は、前記第１の実施例においてミラー基板１０１の裏面
に応力調整層として形成された金属薄膜１１８（図１）
に相当する薄膜は形成されない。また、前記第２の実施
例においてミラー面上に応力調整層として形成された酸
化物薄膜３１２に相当する薄膜も形成されない。As can be seen from FIG. 4, in this embodiment, the metal thin film 118 (FIG. 1) formed as a stress adjusting layer on the back surface of the mirror substrate 101 in the first embodiment.
Is not formed. Further, a thin film corresponding to the oxide thin film 312 formed as a stress adjusting layer on the mirror surface in the second embodiment is not formed.
【００３４】本実施例においては、応力調整層を形成す
ることに代えて、ミラー基板１０１の裏面４１２に、Ｐ
イオンが高濃度に打ち込まれる。このイオン打ち込みが
行われる前のミラー基板１０１は、研磨による加工ひず
みとミラー面としての金属薄膜１１５の圧縮応力により
上に凸の形状に湾曲する。しかし、イオン打ち込み後
は、イオンが高濃度に打ち込まれたミラー基板裏面４１
２に大きな圧縮応力が生じるため、ミラー基板１０１の
表裏での圧縮応力の釣り合いにより、湾曲のない平坦な
ミラー基板１０１を実現できる。In this embodiment, instead of forming the stress adjusting layer, the P
Ions are implanted at high concentrations. The mirror substrate 101 before this ion implantation is curved in an upwardly convex shape due to processing strain due to polishing and compressive stress of the metal thin film 115 as a mirror surface. However, after ion implantation, the mirror substrate back surface 41 on which ions were implanted at a high concentration was used.
Since a large compressive stress is generated in 2, a flat mirror substrate 101 having no curvature can be realized by balancing the compressive stress on the front and back of the mirror substrate 101.
【００３５】なお、本発明の光走査装置は前記各実施例
の構成のみに限定されるものではない。例えば、固定電
極の形状、配置、個数、固定電極と近接対向するミラー
基板端の形状などを必要に応じ変更してよい。The optical scanning device of the present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments. For example, the shape, arrangement, and number of the fixed electrodes, the shape of the end of the mirror substrate facing the fixed electrode and the like may be changed as necessary.
【００３６】また、本発明の光走査装置を用い画像信号
により変調されたレーザ光で感光体を走査して静電潜像
を形成し、この静電潜像を現像して記録紙に転写定着す
ることによりハードコピーを出力するようなプリンタや
複写機などの画像形成装置も本発明に包含される。Further, by using the optical scanning device of the present invention, a photosensitive member is scanned with a laser beam modulated by an image signal to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is developed and transferred and fixed on recording paper. An image forming apparatus such as a printer or a copying machine that outputs a hard copy by doing so is also included in the present invention.
【００３７】また、本発明による光走査装置において、
応力調整層の応力を、時間管理で決まってくる膜厚によ
って調整するようにすれば、膜質に影響する成膜条件を
変更することなく、異なった条件のミラー基板の平坦化
に対応できる利点がある。また、本発明の光走査装置の
製造工程において、ミラー基板の応力を下げかつ応力分
布を均一化するための熱処理を行うのが、光走査装置の
信頼性を高めるうえで好ましい。Also, in the optical scanning device according to the present invention,
By adjusting the stress of the stress adjustment layer according to the film thickness determined by time management, there is an advantage that the mirror substrate can be flattened under different conditions without changing the film formation conditions that affect the film quality. is there. Further, in the manufacturing process of the optical scanning device of the present invention, it is preferable to perform a heat treatment for lowering the stress of the mirror substrate and making the stress distribution uniform, in order to enhance the reliability of the optical scanning device.
【００３８】[0038]
【発明の効果】請求項１乃至４記載の光走査装置におい
ては、ミラー基板の湾曲を抑えることができるため、ミ
ラー基板のミラー面による反射光に対し湾曲補正を行う
光学系などを設ける必要がなくなる。請求項３記載の光
走査装置においては、応力調整層によって、ミラー基板
を平坦にするための応力調整を達成すると同時に、ミラ
ー面を外気から遮断し、酸化によるミラー面の反射率の
経時的低下を防止することができる。請求項４記載の光
走査装置においては、ミラー基板そのものの内部応力が
イオン打ち込みにより直接的に調整されるため、ミラー
基板上に成膜した異種材料の応力調整層のような剥離の
懸念がない。請求項５記載の製造方法においては、成膜
される応力調整層の内部応力の自由度が大きいため、様
々な条件のミラー基板の平坦化に対応することができ
る、等々の効果を得られる。In the optical scanning device according to the first to fourth aspects, since the curvature of the mirror substrate can be suppressed, it is necessary to provide an optical system or the like for performing a curvature correction on the light reflected by the mirror surface of the mirror substrate. Disappears. In the optical scanning device according to the third aspect, the stress adjustment layer achieves the stress adjustment for flattening the mirror substrate, and at the same time, shields the mirror surface from the outside air and decreases the reflectance of the mirror surface over time due to oxidation. Can be prevented. In the optical scanning device according to the fourth aspect, since the internal stress of the mirror substrate itself is directly adjusted by ion implantation, there is no fear of peeling as in a stress adjustment layer of a different material formed on the mirror substrate. . In the manufacturing method according to the fifth aspect, since the degree of freedom of the internal stress of the stress adjustment layer to be formed is large, it is possible to obtain effects such as being able to cope with flattening of the mirror substrate under various conditions.
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための概略断
面図及び概略平面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view and a schematic plan view for explaining a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施例の光走査装置の製造工程を説明す
るための概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the optical scanning device according to the first embodiment.
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための概略断
面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を説明するための概略断
面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.
１０１ ミラー基板 １０２，１０３ 梁 １０４ フレーム １０７，１０８ 固定電極 １１５ ミラー面としての金属薄膜 １１８ 応力調整層としての金属薄膜 ３１２ 応力調整層としての酸化物薄膜 ４１２ Ｐイオンが打ち込まれたミラー基板裏面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Mirror substrate 102, 103 Beam 104 Frame 107, 108 Fixed electrode 115 Metal thin film as a mirror surface 118 Metal thin film as a stress adjustment layer 312 Oxide thin film as a stress adjustment layer 412 Mirror substrate back surface on which P ions are implanted
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/08 Ｇ０２Ｂ 5/08 Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 7/182 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｚ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 5/08 G02B 5/08 C B41J 3/00 D 7/182 G02B 7/18 Z
Claims (5)
り回転軸として往復振動させる光走査装置であって、ミ
ラー基板上に、ミラー基板の湾曲を抑えるための、内部
応力を有する応力調整層が成膜されたことを特徴とする
光走査装置。1. An optical scanning device for reciprocating a mirror substrate using a beam supporting the mirror substrate as a torsion rotation axis, the stress adjustment layer having an internal stress on the mirror substrate to suppress the curvature of the mirror substrate. An optical scanning device characterized by having a film formed thereon.
板の裏面側に成膜されたことを特徴とする請求項１記載
の光走査装置。2. The optical scanning device according to claim 1, wherein a stress adjusting layer having a compressive stress is formed on the back side of the mirror substrate.
板のミラー面側に成膜されたことを特徴とする請求項１
記載の光走査装置。3. The method according to claim 1, wherein the stress adjusting layer having a tensile stress is formed on the mirror surface side of the mirror substrate.
The optical scanning device according to claim 1.
り回転軸として往復振動させる光走査装置であって、ミ
ラー基板の湾曲を抑えるための内部応力を、ミラー基板
の一方の面にイオン打ち込みにより生じさせたことを特
徴とする光走査装置。4. An optical scanning device for reciprocatingly oscillating a mirror substrate using a beam supporting the mirror substrate as a torsion rotation axis, wherein an internal stress for suppressing the curvature of the mirror substrate is ion-implanted into one surface of the mirror substrate. An optical scanning device produced by:
ことを特徴とする請求項１記載の光走査装置の製造方
法。5. The method according to claim 1, wherein the stress adjustment layer is formed by a sputtering method.
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