JP2012083436A - 光走査装置及び同光走査装置を備えた画像形成装置、並びに、光走査装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部の歪みが可及的に防止され、しかも、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を提供する。
【解決手段】入射した光束を反射する反射部と、前記反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを有する構造体と、前記固定部上に配置され、共振により前記反射部を前記梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置において、前記構造体の所定箇所に穿設された貫通孔に充填された光硬化樹脂を有し、同光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または前記光硬化樹脂の重量によって、前記構造体の共振周波数を調整した。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置及び同光走査装置を備えた画像形成装置、並びに、光走査装置の製造方法に関する。

従来、入射した光束を反射する反射部を、支持部間に架け渡した梁の中途に設け、この反射部を反復揺動させて、反射光を走査する光走査装置が知られている。

このような光走査装置は、反射部の近傍に設けた圧電素子に所定の電圧を印加して振動させ反射部を駆動させる方式や、静電引力により反射部を駆動させる方式などが提案されているが、いずれも、反射部や梁の材質や形状、寸法等により決定される共振周波数で駆動させるのが効率がよい。

ところが、この共振周波数は、製造される個々の光走査装置ごとにそれぞれ異なっており、製品仕様の範囲内から逸脱した個体が発生する場合もあった。

そこで、反射部の表面に樹脂体を質量片として付着させ、反射部の慣性モーメントを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この方法によれば、共振周波数を固体別に調整することができるとしている。

特開２００４−２１９８８９号公報

しかしながら、樹脂体を反射部の表面に付着させる上記従来の方法では、樹脂が硬化する際に生起される収縮力が、反射部の表面に強く作用することとなり、反射部に歪みが生じてしまうおそれがあった。また、反射部を避けて樹脂体を付着すべく固定部の梁近傍表面に樹脂体を付着させた場合や、同位置に有底の凹部を設けて樹脂体を充填した場合であっても、表面に強く働く収縮力が梁を介して反射部に伝わり、反射部に歪みが生じる場合があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、反射部の歪みが可及的に防止され、しかも、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を提供する。また、このような光走査装置の製造方法についても提供する。

上記従来の課題を解決するために、請求項１に記載の光走査装置では、入射した光束を反射する反射部と、前記反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを有する構造体と、前記固定部上に配置され、共振により前記反射部を前記梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置において、前記構造体の所定箇所に穿設された貫通孔に充填された光硬化樹脂を有し、同光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または前記光硬化樹脂の重量によって、前記構造体の共振周波数を調整した。

また、請求項２に記載の光走査装置では、請求項１に記載の光走査装置において、前記構造体に、光硬化樹脂を充填するための貫通孔が複数設けられていることに特徴を有する。

また、請求項３に記載の光走査装置では、請求項１または請求項２に記載の光走査装置において、前記貫通孔を、少なくとも前記反射部に設けたことに特徴を有する。

また、請求項４に記載の光走査装置では、請求項１〜３いずれか１項に記載の光走査装置において、前記貫通孔を、前記反射部と、前記固定部との両方に設けたことに特徴を有する。

また、請求項５に記載の光走査装置では、請求項３または請求項４に記載の光走査装置において、前記反射部の貫通孔は、前記反射部の周縁に近接して設けられていることに特徴を有する。

また、請求項６に記載の光走査装置では、請求項１〜５いずれか１項に記載の光走査装置において、前記光硬化樹脂は、前記貫通孔の開口両側から光を照射して硬化したものであることに特徴を有する。

また、請求項７に記載の光走査装置では、請求項６に記載の光走査装置において、前記貫通孔の開口両側より照射する光のうち、一方の開口側から照射する光は、他方の開口側より照射され前記貫通孔を透過した光を反射させた光であることに特徴を有する。

また、請求項８に記載の画像形成装置では、画像信号に応じた光束を出射する光出射部と、請求項１〜７いずれか１項に記載の光走査装置とを備え、前記光出射部から出射した光束を前記光走査装置によって走査して画像を形成することとした。

また、請求項９に記載の光走査装置の製造方法では、入射した光束を反射する反射部と、前記反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを備える構造体と、前記固定部上に配置され、共振により前記反射部を前記梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置の製造方法において、前記構造体の所定箇所に複数穿設された貫通孔のうち、光硬化樹脂を充填させる貫通孔を選択する貫通孔選択ステップと、前記貫通孔選択ステップにて選択した貫通孔に、光硬化樹脂を充填する樹脂充填ステップと、前記樹脂充填ステップにて充填した光硬化樹脂に対して光を照射し、前記光硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップと、を含む樹脂硬化処理を行い、前記光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または前記光硬化樹脂の重量により、前記構造体の共振周波数を調整することとした。

さらに、請求項１０に記載の光走査装置の製造方法では、請求項９に記載の光走査装置の製造方法において、前記樹脂硬化処理を、まず前記反射部を対象として行い、次いで、前記固定部を対象として行うことに特徴を有する。

本発明に係る光走査装置によれば、反射部の歪みが可及的に防止され、しかも、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。 本実施形態に係る光走査装置の構成を示した説明図である。 光走査装置の反射部を示した説明図である。 梁への張力の伝達を示した説明図である。 光走査装置の製造工程を示したフローである。 共振周波数調整工程の詳細を示したフローである。 貫通孔の形成過程を示した説明図である。 紫外線硬化樹脂の硬化に関する説明図である。 構造体の変形例を示した説明図である。 他の光走査装置における本発明の適用例を示した説明図である。

〔本発明の概要〕
本発明は、反射部や梁部、固定部等を備えた構造体を有する光走査装置において、共振周波数の調整が施された構造体を有する光走査装置を提供するものである。

反射部や梁部、固定部等を備えた構造体の共振周波数は、反射部の慣性モーメントや、梁部のねじり剛性（バネ定数）が変化することにより変動することが知られている。

そこで本発明では、構造体の所定箇所に穿設した貫通孔に光硬化樹脂を充填し、光硬化樹脂の重量や、光硬化樹脂の硬化に伴って生起される収縮力によって、反射部の慣性モーメントを増大させたり、梁部のねじり剛性（バネ定数）を高めたりすることで構造体の共振周波数を調整している。

より具体的には、本発明は、下記のいずれか、若しくは両者を併用した調整を行うことにより、共振周波数が調整された構造体を有する光走査装置を提供するものであるとも言える。
（１）反射部に穿設した貫通孔に光硬化樹脂を充填し、この光硬化樹脂の重量によって反射部の慣性モーメントを増大させ、構造体の共振周波数を低下させる調整。
（２）固定部又は反射部に穿設した貫通孔に光硬化樹脂を充填し、この光硬化樹脂が硬化する際に生起する収縮力を梁部に伝搬させて梁部の張力を増し、梁部のねじり剛性（バネ定数）を高めて構造体の共振周波数を上昇させる調整。

上述のような調整を行うことにより、製造された複数の構造体によってそれぞれ異なる共振周波数のばらつきを補正することができ、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を提供することができる。

〔具体的構成〕
以下、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。まず、共振周波数の調整が既に行われた本発明に係る光走査装置を、網膜走査型ディスプレイに採用した実施形態について説明し、次いで、光走査装置について共振周波数の調整法を交えながら説明する。

〔画像形成装置の電気的構成〕
本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の電気的構成などについて図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、外部から供給される画像信号Ｓを処理するための光源ユニット部１０が設けられている。光源ユニット部１０には、外部からの画像信号Ｓが入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する駆動信号供給回路１１が設けられ、この駆動信号供給回路１１から駆動信号１３（１３ｒ，１３ｇ，１３ｂ）、低速駆動信号１８、高速駆動信号１９が出力される。この光源ユニット部１０は、画像信号Ｓに応じて光を出射する光出射部として機能する。

また、光源ユニット部１０には、駆動信号供給回路１１から駆動信号１３として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各駆動信号をもとにそれぞれ強度調整されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザを２３、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系２４（２４ｒ,２４ｇ,２４ｂ）と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー２５（２５ｒ,２５ｇ,２５ｂ）と、合波されたレーザ光を光ファイバ３０に導く結合光学系２６とが設けられている。尚、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。

また、網膜走査型ディスプレイ１には、光源ユニット部１０から伝搬されたレーザ光を高速走査系４２に導くコリメート光学系４１と、コリメートされたレーザ光を、光走査装置Ａを利用して水平方向に走査する高速走査系４２と、高速走査系４２によって走査されたレーザ光を低速走査系４４に導く第１リレー光学系４３と、高速走査系４２に走査され、第１リレー光学系４３を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー４４ａを利用して垂直方向に走査する低速走査系４４と、低速走査系４４に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔４７に入射するように第２リレー光学系４５と、ハーフミラー４６とが設けられている。

尚、具体的な一例としては、高速走査系４２は、表示すべき画像の１走査線ごとに、レーザビームを水平方向に水平走査（１次走査の一例）させる光学系である。また、高速走査系４２は、レーザビームを水平方向に走査する光走査装置Ａと、その光走査装置Ａの駆動制御を行う高速走査駆動回路４２ｃとを備えている。

これに対し、低速走査系４４は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。また、低速走査系４４は、垂直走査するガルバノミラー４４ａと、そのガルバノミラー４４ａの駆動制御を行う垂直制御回路４４ｃとを備えている。

高速走査系４２は、低速走査系４４より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されている。また、高速走査系４２，低速走査系４４は、各々駆動信号供給回路１１に接続され、駆動信号供給回路１１より出力される低速駆動信号１８、高速駆動信号１９にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。

次に、本発明の一実施形態の網膜走査型ディスプレイ１が、外部からの画像信号Ｓを受けてから、ユーザの網膜４８上に映像を投影するまでの過程について図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部１０に設けられた駆動信号供給回路１１が外部からの画像信号Ｓの供給を受けると、駆動信号供給回路１１は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ駆動信号１３ｒ，Ｇ駆動信号１３ｇ，Ｂ駆動信号１３ｂからなる駆動信号１３と、低速駆動信号１８と、高速駆動信号１９とを出力する。Ｒレーザドライバ１５，Ｇレーザドライバ１６，Ｂレーザドライバ１７は各々入力されたＲ駆動信号１３ｒ，Ｇ駆動信号１３ｇ，Ｂ駆動信号１３ｂに基づいてＲレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３に対してそれぞれの制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３はそれぞれ強度調整されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系２４に出力する。このように点光源から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系２４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー２５に入射されて１つのビーム光となるよう合成された後、結合光学系２６によって光ファイバ３０に入射されるよう導かれる。

光ファイバ３０によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ３０からコリメート光学系４１によって平行光にコリメートされて高速走査系４２に出射される。この出射されたレーザ光は、高速走査系４２の光走査装置Ａの反射部５０に入射される。また、光走査装置Ａの反射部５０に入射したレーザ光は低速駆動信号１８に同期して水平方向に走査されて第１リレー光学系４３を介し、低速走査系４４のガルバノミラー４４ａの反射ミラー４４ｂに入射する。ガルバノミラー４４ａは、高速駆動信号１９に同期して、その反射ミラー４４ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー４４ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。ガルバノミラー４４ａによって走査されたレーザ光は、第２リレー光学系４５とハーフミラー４６とを介して、外光Ｌａと共にユーザの瞳孔４７に入射する。これによって、ユーザはこのように２次元走査されて網膜４８上に投影されたレーザ光による画像を、外界の背景と共に認識することができる。つまり、この網膜走査型ディスプレイ１は、画像に関する画像信号に応じて変調された光を走査させて出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜４８に画像を投影し、画像を表示するシースルー型の網膜走査型画像形成装置の一例に相当する。なお、本実施形態では、前述の１次方向を水平方向、前述の２次方向を垂直方向としているが、これに限定されるものではなく、例えば、１次方向を垂直方法、２次方向を水平方向として走査するようにしても良い。

［光走査装置Ａの構成］
次に、本実施形態の要部を成す光走査装置Ａの構成について、図２を参照しながら説明する。

本実施形態における高速走査系４２の光走査装置Ａは、図２に示すような光走査体５１と、台座５２と、を含む構成である。

この光走査体５１は、シリコンで形成されたシリコン構造体６１と、ガラスで形成された支持部材７１と、を有する。

シリコン構造体６１は、先に概要にて説明したように、共振周波数の調整の対象となる部材であり、シリコンで形成され、入射した光を反射する反射部５０を有し、その反射部５０を反復揺動させることによって、光を走査する素子である。

シリコン構造体６１の中央には、開口６２が形成されている。この開口６２の中央には光走査装置Ａの反射部５０が設けられている。反射部５０は、平面視矩形状に形成しており、その周縁に近接する角部に、それぞれ貫通孔Ｈが設けられている。

ここで、反射部５０の構成について図３を参照しながら更に説明する。図３（ａ）は、反射部５０に穿設された貫通孔Ｈに光硬化樹脂を充填させた状態を示しており、光硬化樹脂は網掛けで示している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ−Ｘ断面を示した説明図である。

反射部５０は、図３（ｂ）に破線で示すように、梁６３の伸延方向を揺動軸Ｐとして反復揺動することにより、入射した光を反射しながら走査する。

ここで、貫通孔Ｈは、反射部５０上において、揺動軸Ｐから離隔した位置に設けられており、同貫通孔Ｈ内には、光硬化樹脂としての紫外線硬化樹脂Ｂを充填し、硬化させている。

光硬化樹脂は、同光硬化樹脂が硬化反応を行うために必要な所定波長の光（以下、「硬化光」という。）が照射されることにより硬化する樹脂であり、本実施形態では、紫外光が硬化光として機能する紫外線硬化樹脂Ｂを用いている。

貫通孔Ｈ内に充填された紫外線硬化樹脂Ｂは、後述の樹脂硬化工程にて紫外光が照射されて既に硬化している。このような構成を有する反射部５０は、紫外線硬化樹脂Ｂを充填されていない状態の反射部５０に比して、揺動軸Ｐを中心とする慣性モーメントが増大されており、シリコン構造体６１の共振周波数の低下調整がなされている。

しかも、紫外線硬化樹脂Ｂは、反射部５０の表裏を貫く貫通孔Ｈに充填しているため、紫外線硬化樹脂Ｂが硬化する際に生起される収縮力が、反射部５０の表面に偏って作用してしまうことがない。したがって、紫外線硬化樹脂Ｂの硬化に伴って、反射部５０が歪んでしまうことを可及的に防止することができる。

なお、貫通孔Ｈに充填する紫外線硬化樹脂Ｂは、必要に応じて増減させても良い。充填量を変化させることにより、揺動軸Ｐを中心とする慣性モーメントを調整することができ、反射部５０の共振周波数を下げる方向に微調整を行うことができる。

図２の説明に戻ると、反射部５０からは、相反する方向に一対の梁６３が延びており、この一対の梁６３が延びる先には、一対の梁６３と連結され、それを支持する固定部６４が設けられている。

この一対の梁６３が連結された固定部６４には、圧電体６５が設けられており、圧電体６５に電圧を印加することによって、反射部５０が反復揺動することとなる。この圧電体６５は、反射部５０を反復揺動させる駆動体として機能する。

固定部６４には、複数の貫通孔Ｈが形成されている。これら複数の貫通孔Ｈは、前述の反射部５０の貫通孔Ｈと同様、紫外線硬化樹脂Ｂを充填するための孔として形成されており、いくつかの貫通孔Ｈの内部には紫外線硬化樹脂Ｂが充填されている。

ここで、固定部６４に形成された貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂの働きについて図４を参照しながら更に説明する。

図４（ａ）に示すように、固定部６４に形成された貫通孔Ｈは、充填した紫外線硬化樹脂Ｂが硬化する際に生起する収縮力が、梁６３へ伝搬可能な領域（以下、「収縮力伝搬可能領域」という。）６７内に形成されている。この収縮力伝搬可能領域６７は、構造体の素材や形状、光硬化樹脂の収縮力、貫通孔Ｈの形状等により形状や面積が変化する領域である。

このような収縮力伝搬可能領域６７内に穿設した貫通孔Ｈ内に紫外線硬化樹脂Ｂを充填して固化させることにより、図中破線の矢印で示すように、梁６３に張力を付与して、固定部６４の共振周波数を高めることができる。なお、図４（ａ）では、説明を容易とするために、梁６３に最も近い貫通孔Ｈに充填された紫外線硬化樹脂Ｂによる張力のみを示しているが、その左右両側に位置する紫外線硬化樹脂Ｂが充填された貫通孔Ｈもまた同様に、その周辺に張力を発生させている。

固定部６４に形成された貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂは、硬化する際に生起する収縮力によって梁６３に張力を与えており、共振周波数を高める働きを担っている。

また、図４（ｂ）は、反射部５０の拡大図を示しているが、収縮力伝搬可能領域６７は反射部５０側にも存在するため、反射部５０の収縮力伝搬可能領域６７内に形成した貫通孔Ｈに、紫外線硬化樹脂Ｂを充填して硬化させ、梁６３に張力を付与するようにしても良い。

反射部５０の収縮力伝搬可能領域６７内に穿設した貫通孔Ｈ内で紫外線硬化樹脂Ｂを固化させることによっても、図中破線の矢印で示すように、梁６３に張力を付与して、シリコン構造体６１の共振周波数を高めることができる。

また図４（ｂ）に示したように、揺動軸Ｐを貫通させた状態で貫通孔Ｈを設けることにより、反射部５０の慣性モーメントの増大を抑制しつつ、梁６３に張力を付与してシリコン構造体６１の共振周波数を高めることができる。

また、図４（ｂ）において点線で示す貫通孔Ｈのように、収縮力伝搬可能領域６７の領域内であって、揺動軸Ｐを貫通しない位置に貫通孔Ｈを設ければ、反射部５０の慣性モーメントを増大しつつ、梁６３に張力を伝達させることも可能である。

すなわち、共振周波数の下方調整と、上方調整とを併用することができ、シリコン構造体６１の共振周波数の微妙な調整を行うことができる。

再び、図２の説明に戻る。支持部材７１は、シリコン構造体６１を支持し、台座５２に配置される。この支持部材７１は、シリコン構造体６１と略同一の線膨張係数を有するとともに前記シリコン構造体６１を陽極接合にて互いに強く接合しあった状態で支持するためにガラスで形成されている。また、支持部材７１が設置されることによって、反射部５０の揺動駆動のための高さを確保することができる。この支持部材７１の中央には、開口７３が形成されている。支持部材７１の長手方向の端部には、上述したシリコン構造体６１の固定部６４や、台座５２の接着部５４が接着部材で接着される結合部７２が形成されている。

台座５２は、セラミックで形成されている。この台座５２には、凹部５３が形成されている。また、この凹部５３の長手方向の端部には、上述した支持部材７１の結合部７２を接着するための接着部５４が設けられている。台座５２は、結合部７２に接着部材で接着され、光走査体５１を支持する。

［光走査装置Ａの製造方法］
次に、図５〜図７を参照して、光走査装置Ａの製造方法について説明する。図５は、本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の光走査装置Ａの製造方法を示すフローであり、図６は光走査装置Ａのシリコン構造体６１の共振周波数の調整を行う過程を示したフローであり、図７はシリコン構造体６１の製造過程を示した説明図である。

最初に、図５に示すように、シリコン構造体作製工程を行う（ステップＳ１１）。この工程においては、シリコン構造体６１をＫＯＨウェットエッチングで形成し、開口６２を形成する。これによって、シリコン基板８１（図７参照）をエッチングして、反射部５０、一対の梁６３、固定部６４を形成する。そして、更に圧電体６５（駆動体）を配置して光走査体５１を製造する。

すなわち、図７（Ａ）に示すように、まずシリコン基板８１の上下両面に熱酸化を行い、酸化膜８２を形成する。そして、図７（Ｂ）に示すように、酸化膜８２の上下両面にレジスト８３を塗布し、露光を行い、反射部５０や、梁６３、固定部６４を形成するためのパターニングを行う。また、このとき前記反射部５０や固定部６４の所定箇所に貫通孔Ｈを形成するためのパターニングも行う。そして、図７（Ｃ）に示すように、酸化膜８２をパターニングし、図７（Ｄ）に示すように、シリコンウェットエッチングで反射部５０や、固定部６４、貫通孔Ｈを形成し、次いで、レジスト８３を除去する。更に、図７（Ｅ）に示すように、酸化膜８２を除去し、貫通孔Ｈが形成されたシリコン構造体６１を作製する。

次に、図５に示すように、シリコン構造体６１の共振周波数の調整工程を行う（ステップＳ１２）。本工程は、前ステップＳ１１にて形成した貫通孔Ｈに光硬化樹脂を充填し、反射部５０の慣性モーメントを増大させたり、梁６３への張力を付与することにより、シリコン構造体６１の共振周波数を調整する工程であり、後に図６を参照しながら更に詳細に説明する。

次に、図５に示すように、ガラス支持部材作製工程を行う（ステップＳ１３）。この工程においては、例えば、ガラスウエハにマスキングを行い、フッ素系ガスドライエッチングで加工を行うことにより、開口７３の形成を行う。

次に、シリコン構造体６１とガラスで作製した支持部材７１とを陽極接合して、光走査体５１を形成する（ステップＳ１４）。

次に、セラミック製の台座５２を作製する（ステップＳ１６）。この工程においては、セラミック製の台座５２を圧粉成形で作製する。

次に、台座５２との相対位置決めを行い（ステップＳ１７）、接着部材を滴下し（ステップＳ１８）、乾燥させる（ステップＳ１９）。これによって、光走査体５１の結合部７２（接着領域）を台座５２に接着部材で固定され、光走査装置Ａが製造される。

次に、前述のステップＳ１２における共振周波数調整工程について、図６を参照しながら具体的に説明する。

図６に示すように、共振周波数調整工程では、まず、シリコンウエハ上に形成されたシリコン構造体６１のダイシング（切り分け）を行う（ステップＳ２０）。そして、切り分けられたシリコン構造体６１の共振周波数の測定を行う（ステップＳ２１）。

次に、測定を行ったシリコン構造体６１の共振周波数は、例えば仕様などにより予め目標として定められている共振周波数の範囲（以下、目標共振周波数帯という。）内であるか否かについて判断を行う（ステップＳ２２）。

ここで、測定した共振周波数が、目標共振周波数帯内でない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）には、ステップＳ２３の工程を行う。また、目標共振周波数帯内である場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、本共振周波数調整工程を終えて、前述のステップＳ１３に工程を移す。

ステップＳ２３では、目標共振周波数帯内でないシリコン構造体６１に予め穿設されている複数の貫通孔Ｈのうち、いずれの貫通孔Ｈに光硬化樹脂を充填するかを選択する貫通孔選択工程を行う。

本工程にて選択する貫通孔Ｈは、次の樹脂充填工程にて用いる紫外線硬化樹脂Ｂが硬化する際に生起する収縮力等に応じて決定する。

次に、選択された貫通孔Ｈに紫外線硬化樹脂Ｂを充填する樹脂充填工程を行い（ステップＳ２４）、充填した紫外線硬化樹脂Ｂに対して硬化光を照射する樹脂硬化工程を行う（ステップＳ２５）。

この硬化光の照射方法は、貫通孔Ｈの開口の片方から照射しても良く、両方の開口から照射するようにしても良い。

両方の開口から照射する場合、シリコン構造体６１の表裏両面側に硬化光を出射する照射源を配置しても良いが、例えば図８（ａ）に示すように、一方の開口側に照射源７４を配置すると共に、他方の開口側に硬化光７６を反射する反射体７５を配置し、照射源７４より出射したた硬化光７６を貫通孔Ｈ内を透過させ、貫通孔Ｈから出射した硬化光７６を反射体７５で反射して再び貫通孔Ｈ内を透過させるようにしても良い。このような方法によれば、少ない照射源７４で、貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂに対して効率よく硬化光７６を両面から照射することができる。

また、貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂは、硬化反応を十分に行わせて完全に硬化させても良いが、硬化光７６の照射量を調整して、完全に硬化する前に硬化反応を停止させるようにしても良い。なお、硬化光７６の照射量は、硬化光７６の照射時間や照射強度（すなわち、単位時間当たりに与えるエネルギー）を加減することにより調整することができる。

硬化光７６の照射量を調整すれば、紫外線硬化樹脂Ｂは硬化度合いによって収縮力が異なるため、収縮力を調整することができ、シリコン構造体６１の共振周波数の微調整を行うことができる。

図８（ｂ）は、貫通孔Ｈに充填された紫外線硬化樹脂Ｂへの硬化光７６の照射量と、シリコン構造体６１の共振周波数との関係を示したグラフである。前述の如く、固定部６４の収縮力伝搬可能領域６７に形成した貫通孔Ｈや、反射部５０の収縮力伝搬可能領域６７で揺動軸Ｐを貫いて形成した貫通孔Ｈに紫外線硬化樹脂Ｂを充填した場合には、反射部５０の慣性モーメントへの影響は無いか僅かであるため、図８（ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂Ｂを硬化させる硬化光７６の照射前の段階では、紫外線硬化樹脂Ｂを充填する前の共振周波数とほぼ同じである。

その後、硬化光７６の照射量が増えるに従い、紫外線硬化樹脂Ｂの硬化が徐々に進み、紫外線硬化樹脂Ｂの収縮力が強くなるため、張力が梁６３へ掛かり、シリコン構造体６１の共振周波数が上昇することとなる。

したがって、貫通孔Ｈ内に充填した紫外線硬化樹脂Ｂへの硬化光７６の照射量を調整することにより、硬化度合いを調整してシリコン構造体６１の共振周波数を所望の値に調整することも可能である。

また、図４（ｂ）にて破線で示した貫通孔Ｈの如く、反射部５０の収縮力伝搬可能領域６７内であって、揺動軸Ｐから離隔した位置に設けた場合、貫通孔Ｈに充填された紫外線硬化樹脂Ｂへの硬化光７６の照射量と、シリコン構造体６１の共振周波数との関係は、図８（ｃ）に示すようになる。

すなわち、貫通孔Ｈに紫外線硬化樹脂Ｂを充填し硬化させる前の状態では、シリコン構造体６１の共振周波数は、充填した紫外線硬化樹脂Ｂの重量による慣性モーメントの増大により、紫外線硬化樹脂Ｂを充填する前の共振周波数よりも下がるが、その後照射量が増加するに従い、梁６３に張力が付与されて共振周波数が徐々に上昇する。

貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂは、硬化光７６の照射量の増減によりこのような挙動を示すため、例えば、目標共振周波数帯よりも高い共振周波数を有するシリコン構造体６１に対しては、反射部５０の収縮力伝搬可能領域６７内であって、揺動軸Ｐから離隔した位置に設けた貫通孔Ｈ内に紫外線硬化樹脂Ｂを充填することにより一旦共振周波数を下げ、その後、硬化光の照射量を徐々に増やしながら、シリコン構造体６１の共振周波数の上方調整を行うことも可能である。

図６の説明に戻り、本樹脂硬化工程を終えると、処理を再びステップＳ２１の共振周波数測定工程を行い、ステップＳ２２においてシリコン構造体６１の共振周波数が目標共振周波数帯内となった場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、処理を戻して、対象となっているシリコン構造体６１の共振周波数の調整を終える。

一方、ステップＳ２２において、シリコン構造体６１の共振周波数が、未だ目標共振周波数帯内ではない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、シリコン構造体６１の共振周波数が目標共振周波数帯内に収まるまで、前述のステップＳ２３〜Ｓ２５（以下、樹脂硬化処理という。）を繰り返す。

なお、この樹脂硬化処理は、まず反射部５０を対象として行い、次いで、固定部６４を対象として行うのが好ましい。このような順で樹脂硬化処理を行うことにより、共振周波数調整前のシリコン構造体６１の共振周波数が、目標共振周波数帯から高低いずれに外れていても、シリコン構造体６１の共振周波数を目標共振周波数帯内に調整することができる。

本実施形態に係る光走査装置Ａは、上述のようにして製造されることとなる。

［構造体の変形例］
次に、シリコン構造体６１の貫通孔Ｈの形成に係る他の変形例について、図９を参照しながら説明する。なお、これらの変形例は、貫通孔Ｈの穿設位置によって生ずる効果を説明するための代表例として示すものであり、貫通孔Ｈの穿設位置は、以下に説明する変形例における穿設位置に限定されるものではなく、各変形例の穿設位置を適宜組み合わせたり増減させて実施しても良いのは勿論である。また、以下の説明において、前述と同様の部材に関しては同じ符号を付して説明を省略する。

図９（ａ）に示すシリコン構造体９０は、前述のシリコン構造体６１と略同様の構成を有しているが、反射部５０に貫通孔Ｈが穿設されていない点で構造を異にしている。このような構造を有するシリコン構造体９０によっても、シリコン構造体９０の共振周波数を上方調整することができ、しかも貫通孔Ｈの数を減らして構造をシンプルにすることができる。

また、図９（ｂ）に示すシリコン構造体９１は、シリコン構造体９０と略同様の構成を有しているが、反射部５０上に、梁６３に直交する方向へ複数の貫通孔Ｈを穿設した点で異なっている。このような構造を有するシリコン構造体９１では、固定部６４に穿設した貫通孔Ｈにより、シリコン構造体９１の共振周波数を上方調整することができ、また、反射部５０に設けた貫通孔Ｈによっても共振周波数の上方調整及び下方調整を行うことができる。

特に、反射部５０に設けた貫通孔Ｈのうち、揺動軸Ｐからより離隔した貫通孔Ｈを選択することにより、貫通孔Ｈ内に充填した紫外線硬化樹脂Ｂの硬化度合いと、反射部５０の慣性モーメントの調整とを同時に行うことができ、シリコン構造体９１の共振周波数をより細やかに調整することができる。なお、反射部５０に穿設した貫通孔Ｈは、全てが収縮力伝搬可能領域６７内に形成してもよく、また、一部の貫通孔Ｈは、収縮力伝搬可能領域６７外に形成しても良い。一部の貫通孔Ｈを収縮力伝搬可能領域６７外に形成した場合には、その貫通孔Ｈに充填した紫外線硬化樹脂Ｂの重量による効果を享受することができ、収縮力による効果を無視してシリコン構造体９１の共振周波数の調整を行うことができるため、共振周波数の調整作業を簡便なものとすることができる。

また、図９（ｃ）に示すシリコン構造体９２は、シリコン構造体６１と略同様の構成を有しているが、固定部６４に穿設した貫通孔Ｈの形成位置において構造を異にしている。具体的には、第２列目に形成された貫通孔Ｈ同士の間隔よりも、より梁６３に近い第１列目に形成された貫通孔Ｈ同士の間隔を狭めて、張力が梁６３の根元部に収束するようにしている。

このような構成とすることにより、貫通孔Ｈ内で生起される紫外線硬化樹脂Ｂの張力を効率的に梁６３に伝達させることができ、シリコン構造体９２の共振周波数の調整を行うことができる。

また、図９（ｄ）に示すシリコン構造体９３は、シリコン構造体６１と略同様の構成を有しているが、固定部６４に穿設した貫通孔Ｈのうち、梁６３に最も近い第１列目の貫通孔Ｈの大きさを小さく形成した点で構造を異にしている。

このような構成とすることにより、梁６３への影響が最も大きい位置の貫通孔Ｈにおける張力を小さくして、より細やかにシリコン構造体９３の共振周波数の調整を行うことができる。

上述してきたように、本実施形態に係る光走査装置Ａでは、入射した光束を反射する反射部（例えば、反射部５０）と、反射部から伸延する梁部（例えば、梁６３）と、梁部を支持する固定部（例えば、固定部６４）とを有する構造体（例えば、シリコン構造体６１）と、固定部上に配置され、共振により反射部を梁部の軸線（例えば、揺動軸Ｐ）廻りに反復揺動させる駆動体（例えば、圧電体６５）と、を備えた光走査装置Ａにおいて、構造体の所定箇所に穿設された貫通孔（例えば、貫通孔Ｈ）に充填された光硬化樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂Ｂ）を有し、光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光（例えば、硬化光７６）の照射量及び／または光硬化樹脂の重量によって、構造体の共振周波数を調整した。したがって、反射部の歪みが可及的に防止され、しかも、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を提供することができる。

また、構造体に、光硬化樹脂を充填するための貫通孔が複数設けられているため、穿設された位置の違いによる、反射部５０の慣性モーメントへの影響や、梁６３のバネ定数への影響を変化させることができ、細やかに共振周波数の調整がなされた光走査装置Ａを提供することができる。

また、貫通孔Ｈを、少なくとも反射部５０に設けることにより、反射部５０の慣性モーメントへの影響と、梁６３のバネ定数への影響とを同時に働かせて、共振周波数の上方調整と下方調整との両方を適宜行うことができる。

また、貫通孔Ｈを、反射部５０と、固定部６４との両方に設けることによっても、反射部５０の慣性モーメントへの影響と、梁６３のバネ定数への影響とを同時に働かせて、共振周波数の上方調整と下方調整との両方を適宜行うことができる。

また、反射部５０の貫通孔Ｈは、反射部５０の周縁に近接して設けることにより、揺動軸Ｐから離隔した位置に紫外線硬化樹脂Ｂによる重量を置くことができ、慣性モーメントを効率的に上げることができると共に、反射部５０への入射光束に影響を及ぼさないようにすることができる。

また、紫外線硬化樹脂Ｂは、貫通孔Ｈの開口両側から光を照射して硬化したため、紫外線硬化樹脂Ｂを均一に硬化させることができる。

また、貫通孔Ｈの開口両側より照射する硬化光７６のうち、一方の開口側から照射する硬化光７６は、他方の開口側より照射され貫通孔Ｈを透過した光を反射体７５により反射させた光とすることにより、少ない照射源７４で、貫通孔Ｈ内の紫外線硬化樹脂Ｂに対して効率よく硬化光７６を照射することができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置（例えば、網膜走査型ディスプレイ１）は、画像信号Ｓに応じた光束を出射する光出射部（例えば、光源ユニット部１０）と、請求項１〜７いずれか１項に記載の光走査装置とを備え、光出射部から出射した光束を光走査装置によって走査して画像を形成することとしたため、共振周波数が精度良く調整された光走査装置Ａによって走査しながら画像を形成することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置の製造方法では、入射した光束を反射する反射部と、反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを備える構造体と、固定部上に配置され、共振により反射部を梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置の製造方法において、構造体の所定箇所に複数穿設された貫通孔のうち、光硬化樹脂を充填させる貫通孔を選択する貫通孔選択ステップ（例えば、貫通孔選択工程Ｓ２３）と、前記貫通孔選択ステップにて選択した貫通孔に、光硬化樹脂を充填する樹脂充填ステップ（例えば、樹脂充填工程Ｓ２４）と、前記樹脂充填ステップにて充填した光硬化樹脂に対して光を照射し、前記光硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップ（例えば、樹脂硬化工程Ｓ２５）と、を含む樹脂硬化処理を行い、光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または光硬化樹脂の重量により、構造体の共振周波数を調整することとしたため、反射部５０の歪みが可及的に防止され、しかも、共振周波数が精度良く調整された光走査装置を製造することができる。

また、樹脂硬化処理を、まず反射部５０を対象として行い、次いで、固定部６４を対象として行うことにより、共振周波数調整前の構造体の共振周波数が、目標共振周波数帯から高低いずれに外れていても、構造体の共振周波数を目標共振周波数帯内に調整することができる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本実施形態における光走査装置Ａの製造方法では、ウエハー上に複数形成したシリコン構造体６１をダイシングにより別個に切り分けてから共振周波数の調整を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、ウエハー上に複数のシリコン構造体６１が形成されている状態で、それぞれのシリコン構造体６１毎に共振周波数の測定を行うようにしても良い。

また、本実施形態のおける光走査装置Ａの駆動体は、圧電体６５としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１０（ａ）に示すような可動電極９５と固定電極９６とを有する静電櫛歯９７により静電駆動する光走査装置Ａ１においても同様に本発明を適用することができる。

また、本実施形態における光走査装置Ａはシリコンベースとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１０（ｂ）に示すような形状の金属によって形成されるメタル構造体９４を備えた光走査装置Ａ２においても同様に本発明を適用することができる。

また、本実施形態におけるシリコン構造体では、貫通孔は、平面視において矩形状としたが、これに限定されるものではなく、円形や多角形など必要に応じてあらゆる形状とすることができる。

１ 網膜走査型ディスプレイ
１０ 光源ユニット部
５０ 反射部
６１ シリコン構造体
６３ 梁
６４ 固定部
６５ 圧電体
７４ 照射源
７５ 反射体
７６ 硬化光
Ａ 光走査装置
Ｂ 紫外線硬化樹脂
Ｈ 貫通孔
Ｐ 揺動軸
Ｓ 画像信号

Claims (10)

1. 入射した光束を反射する反射部と、前記反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを有する構造体と、
   前記固定部上に配置され、共振により前記反射部を前記梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置において、
   前記構造体の所定箇所に穿設された貫通孔に充填された光硬化樹脂を有し、同光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または前記光硬化樹脂の重量によって、前記構造体の共振周波数を調整したことを特徴とする光走査装置。
2. 前記構造体に、光硬化樹脂を充填するための貫通孔が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記貫通孔を、少なくとも前記反射部に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記貫通孔を、前記反射部と、前記固定部との両方に設けたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記反射部の貫通孔は、前記反射部の周縁に近接して設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記光硬化樹脂は、前記貫通孔の開口両側から光を照射して硬化したものであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記貫通孔の開口両側より照射する光のうち、一方の開口側から照射する光は、他方の開口側より照射され前記貫通孔を透過した光を反射させた光であることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 画像信号に応じた光束を出射する光出射部と、請求項１〜７いずれか１項に記載の光走査装置とを備え、前記光出射部から出射した光束を前記光走査装置によって走査して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
9. 入射した光束を反射する反射部と、前記反射部から伸延する梁部と、同梁部を支持する固定部とを備える構造体と、
   前記固定部上に配置され、共振により前記反射部を前記梁部の軸線廻りに反復揺動させる駆動体と、を備えた光走査装置の製造方法において、
   前記構造体の所定箇所に複数穿設された貫通孔のうち、光硬化樹脂を充填させる貫通孔を選択する貫通孔選択ステップと、
   前記貫通孔選択ステップにて選択した貫通孔に、光硬化樹脂を充填する樹脂充填ステップと、
   前記樹脂充填ステップにて充填した光硬化樹脂に対して光を照射し、前記光硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップと、を含む樹脂硬化処理を行い、
   前記光硬化樹脂の硬化に伴い生じる収縮力を変化させる当該光硬化樹脂に対する光の照射量及び／または前記光硬化樹脂の重量により、前記構造体の共振周波数を調整することを特徴とする光走査装置の製造方法。
10. 前記樹脂硬化処理を、まず前記反射部を対象として行い、次いで、前記固定部を対象として行うことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置の製造方法。

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