JP5358536B2 - 光走査素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
第1の実施の形態の光走査素子の実施例を説明する。図2に示した第1の実施の形態の製造方法で作製した。金属基板の素材として厚さが50μmで、材料組成がFeを主成分としAl5%、Cr20%の比率のステンレス鋼を用いた。図5は基本的な光走査素子の外形形状を示す平面図である。図6は本実施例の窪みの位置および形状を示す平面図である。図5、図6における各部寸法は、a=4.0mm、b=3.0mm、c=4.5mm、d=2.0mm、e=0.5mm、f=0.5mm、g=0.3mm、h=1.0mmである。ステンレス基板に図6に示すような2.5mm×5.0mmの外形で深さ約10μmの窪み5をエッチング加工により形成した。この窪み5にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電セラミック材料をAD法によって厚さ約10μm形成した。この圧電膜形成後、大気中600℃で熱処理を行った。その後基板全体に鏡面研磨を施し、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部1とミラー2、金属フレーム3を作製した。その後、圧電膜上に上部電極として金(Au)膜をスパッタ法で形成した。基板と上部電極との間に150℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い完成した。
第2の実施の形態の光走査素子の実施例を説明する。図4に示した第2の実施の形態の製造工程で作製した。金属基板の素材としては、実施例1と同じ厚さおよび組成のステンレス鋼を用いた。基本的な光走査素子の外形形状も実施例1と同じ図5の形状であり、窪みの形状および位置も実施例1と同様に図6に示す形状である。次にこの窪みを形成したステンレス基板を大気中1000℃で熱処理を行った。この熱処理によりステンレス基板の表面のAlが酸化され酸化皮膜が形成された。窪みの皮膜上に図4の製造工程に示したように下部電極としてPtをスパッタ法で形成した。その下部電極上にPZT系圧電材料をAD法により厚さ約10μm形成した。この圧電膜形成後、大気中850℃で熱処理を行った。その後基板全体に鏡面研磨を施し、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部とミラー、金属フレームを作製した。その後、圧電膜上に上部電極としてAu膜をスパッタ法で形成した。圧電膜の下部電極と上部電極との間に150℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い、実施例2の光走査素子が完成した。
本実施例の基本的な構造は実施例2と同じである。但し圧電膜の材料が実施例2とは異なっている。金属基板の素材としては、実施例2と同じ厚さおよび組成のステンレス鋼を用いた。基本的な光走査素子の外形形状も実施例2と同じ図5の形状であり、窪みの形状および位置も実施例2と同様に図6に示す形状である。次にこの窪みを形成したステンレス基板を実施例2と同様に大気中1000℃で熱処理を行い、この熱処理によりステンレス基板の表面のAlが酸化され酸化皮膜が形成された。窪みの酸化皮膜上に下部電極としてPtをスパッタ法で形成した。本実施例においては、その下部電極上にチタン酸バリウム(BT)系圧電セラミック材料をAD法により厚さ約10μm形成した。この圧電膜形成後、大気中1000℃で熱処理を行った。その後基板全体に鏡面研磨を施し、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部とミラー、金属フレームを作製した。その後、圧電膜上に上部電極としてAu膜をスパッタ法で形成した。圧電膜の下部電極と上部電極との間に180℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い、実施例3の光学走査素子が完成した。
比較例1の光走査素子の金属基板の素材、ヒンジ部、ミラー、金属フレームの外形形状、および圧電膜の材料は実施例1と同じである。但し、本比較例においては、窪みは形成されていない。また、ステンレス基板全体に鏡面研磨を施した後、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部とミラー、金属フレームを作製した。その後、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電セラミック材料をAD法によって厚さ約10μm形成した。この圧電膜形成後、大気中600℃で熱処理を行った。その後、実施例1と同様に圧電膜上に上部電極としてAu膜をスパッタ法で形成した。ステンレス基板を下部電極として上部電極との間に150℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い、比較例1の光走査素子を完成させた。
比較例2の光走査素子の金属基板の素材、ヒンジ部、ミラー、金属フレームの外形形状、および圧電膜の材料は実施例2と同じである。但し、本比較例においては、窪みは形成されていない。また、ステンレス基板全体に鏡面研磨を施した後、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部とミラー、金属フレームを作製した。その後、これを大気中1000℃で熱処理を行った。この熱処理によりステンレス基板の表面のAlが酸化され酸化皮膜が形成された。この酸化皮膜上に下部電極としてPtをスパッタ法で形成し、その下部電極上にPZT系圧電材料をAD法により厚さ約10μm形成した。この圧電膜を形成後、大気中850℃で熱処理を行った。その後、圧電膜上に上部電極としてAu膜をスパッタ法で形成した。下部電極と上部電極との間に150℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い、比較例2の光走査素子を完成させた。
比較例3の光走査素子の金属基板の素材、ヒンジ部、ミラー、金属フレームの外形形状、および圧電膜の材料は実施例3と同じである。但し、本比較例においては、窪みは形成されていない。また、ステンレス基板全体に鏡面研磨を施した後、エッチングにより図6に示す寸法となるように外形加工を施し、ヒンジ部とミラー、金属フレームを作製した。その後、これを大気中1000℃で熱処理を行った。この熱処理によりステンレス基板の表面のAlが酸化され酸化皮膜が形成された。この酸化皮膜上に下部電極としてPtをスパッタ法で形成し、その下部電極上にBT系圧電材料をAD法により厚さ約10μm形成した。この圧電膜を形成後、大気中1000℃で熱処理を行った。その後、圧電膜上に上部電極としてAu膜をスパッタ法で形成した。下部電極と上部電極との間に80℃で60Vの電圧を印加して圧電膜の分極処理を行い、比較例3の光走査素子を完成させた。
2、12、22 ミラー
3、13、20 金属フレーム
4、14 上部電極
5、15 窪み
6 ステンレス基板
10 圧電膜
17 酸化アルミニウム皮膜
18 下部電極
Claims (2)
- 金属基板に形成された、ミラーと、前記ミラーを保持するヒンジ部と、前記ヒンジ部に捩れ振動を生じさせる振動部とを有し、前記振動部は前記金属基板上に形成された圧電膜と電極とからなる光走査素子において、前記圧電膜は前記金属基板に形成された窪みの中に形成されていることを特徴とする光走査素子。
- 前記金属基板の一部にハーフエッチング加工により前記窪みを形成する工程と、前記窪みの中、又は前記金属基板上の全面に前記圧電膜をエアロゾルデポジション法により形成する工程と、その後、熱処理を施す工程と、さらに、前記金属基板の前記圧電膜が形成された側の面を鏡面研磨する工程とを有することを特徴とする請求項1記載の光走査素子の製造方法。
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