光スキャナ
【課題】本発明は、振動周波数を容易に調整でき、かつ迷光の発生しないミラー部を有する光スキャナを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の光スキャナ１は、ミラー部の周縁部から外方向に延出して設けられるトリミング部の、前記ミラー部の反射面が設けられている側の表面の光反射率が、エッチングによって前記ミラー部と比較して低くなるように構成されることにより、前記トリミング部が振動周波数調整のための加工を行う際に除去されない場合でも、ミラー部と比べて入射した光束を反射しにくいため、トリミング部に由来する迷光を最小限に抑えることが可能となり、高精度での走査が可能となる。
【解決手段】本発明の光スキャナ１は、ミラー部の周縁部から外方向に延出して設けられるトリミング部の、前記ミラー部の反射面が設けられている側の表面の光反射率が、エッチングによって前記ミラー部と比較して低くなるように構成されることにより、前記トリミング部が振動周波数調整のための加工を行う際に除去されない場合でも、ミラー部と比べて入射した光束を反射しにくいため、トリミング部に由来する迷光を最小限に抑えることが可能となり、高精度での走査が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタや投影型表示装置などに用いられる光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタや投影型表示装置等には光スキャナが使用されている。この光スキャナとして、一般に、ポリゴンミラーを用いるものや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを用いるものがある。このうち、ＭＥＭＳミラーを用いた光スキャナは、ミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部に駆動力を伝達する梁と、梁に連結し、ミラー部と梁とを囲う外枠との一体構造となっていることなどから、ポリゴンミラーと比較して、軽量・小型の光スキャナに適している。
【０００３】
図１０は、特許文献１に示されている、従来知られているＭＥＭＳミラーを用いた光スキャナ１００の斜視図である。光スキャナ１００は、基板１１０と、基板上に形成された駆動部１１１と、基板１１０に連結する一対の捻れ梁部１１２と、一対の捻れ梁部１１２で支持され、入射した光束を反射する反射面を備えたミラー部１１３と、を備える。駆動部１１１は圧電体を備え、その圧電体に電圧が印加されることで、基板１１０の駆動部１１１近傍の部分に曲げたわみを生じさせる。基板１１０の曲げたわみが、基板１１０に板波を発生させる。基板１１０上に発生された板波は、捻れ梁部１１２で支持されたミラー部１１３並びに捻れ梁部１１２に回転モーメントを生じさせ、ミラー部１１３、並びに捻れ梁部１１２の捻れ振動を誘起する。ミラー部１１３、並びに捻れ梁部１１２が捻れ振動することで、ミラー部１１３は振動し、ミラー部１１３の反射面に入射した光束は走査される。
【０００４】
ミラー部の振動は、駆動部に加えられる電圧が一定周期で変化することによって駆動部近傍に生じる曲げたわみの変化により発生するが、ミラー部の形状のわずかな差異によって、ミラー部の振動が、駆動電圧変化の周波数（駆動周波数）と同期しないことがあり、問題となっている。
【０００５】
これに対し、特許文献２では、図１１に示すように、その一面に光反射部２０２を設けたアクチュエータのミラー部２００（振動する部分）の端部に除去部２０１を設け、この除去部を必要に応じて除去することにより、ミラー部の振動周波数を調整することが示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２で示されるようにアクチュエータのミラー部表面に光反射部を設けた場合、当該光反射部に照射される光束は、必ずしも光反射部の大きさより小さい訳ではなく、光束が光反射部からはみ出す可能性もある。光反射部周縁に設けられた除去部においても光が反射されると、光反射部以外で光が反射することによる迷光が発生して、走査される光束の品質が低下する、という問題がある。
【０００７】
それに対し、特許文献３で示されるような、光スキャナ周辺部に黒塗りや塗膜、スパッタ等の被膜処理により反射防止膜を形成する技術を除去部に適用することで、迷光の発生を防止することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９３１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３００４８号公報
【特許文献３】特開昭６３−２２５２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３で示される、被膜処理による反射防止膜は、長期間の使用により、剥離や色あせ等が発生し、その機能が低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、振動周波数を容易に調整でき、かつ迷光の発生しないミラー部を有する光スキャナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明の光スキャナは、基板に捻れ梁部を形成し、前記捻れ梁部により支持されたミラー部を振動させて、前記ミラー部の一面側に設けられた反射面に入射した光束を反射し走査する光スキャナであって、前記ミラー部には、その周縁部から外方向へ延出して設けられるトリミング部を備え、前記トリミング部の、前記ミラー部の前記反射面が設けられている側の表面は、エッチングによって、その光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明の光スキャナの製造方法は、請求項１に記載の光スキャナの製造方法であって、光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る発明の光スキャナの製造方法は、請求項２に記載の発明の構成に加え、光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係る発明の光スキャナは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明の光スキャナは、ミラー部の周縁部から外方向に延出して設けられるトリミング部の、前記ミラー部の反射面が設けられている側の表面は、エッチングによりその光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されることにより、前記トリミング部が振動周波数調整のための加工を行う際に除去されない場合でも、ミラー部と比べて入射した光束を反射しにくいため、トリミング部に由来する迷光を最小限に抑えることが可能となり、高精度での走査が可能となる。また、トリミング部表面の処理が劣化して剥離や色あせすることがないため、長期間にわたって高精度の走査を行うことが可能となる。
【００１６】
請求項２に係る発明の光スキャナの製造方法は、光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることにより、トリミング部表面の加工を光スキャナ全体の形成と同時に行うことができるため、光スキャナ製造工程に大きな影響を及ぼすことなく、トリミング部表面の加工を行うことが可能となる。
【００１７】
また、請求項３記載の光スキャナの製造方法は、請求項２に記載の発明の効果に加え、光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から同時に行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることにより、トリミング部表面の加工を、片面からのエッチングにて行い、かつ光スキャナ全体の加工は両面からのエッチングで行うため、光スキャナ製造工程にかかる時間をより短縮することが可能となる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明の光スキャナは、請求項１に記載の発明の効果に加え、前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられるため、トリミング部の除去による振動周波数の調整のレンジがより広くなり、より効果的に振動周波数の調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】光スキャナ１の斜視図である。
【図２】光スキャナ１の上面図である。
【図３】光スキャナ１の図２におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】ミラー部１１の拡大図である。
【図５】ミラー部１１の別形態を示す拡大図である。
【図６】光スキャナ１の製造工程を示すフロー図である。
【図７】基板３１にレジストパターン３３が形成された様子を示す上面図である。
【図８】ミラー部１１に相当する基板３１の部位にレジストパターン３３が形成された様子を示す断面図である。
【図９】トリミング部１３上面に塗膜４１が形成された比較例を示す上面図及び断面図である。
【図１０】光スキャナ１００の斜視図である。
【図１１】質量部２００の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である光スキャナ１について説明する。
【００２１】
＜光スキャナの構造＞
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、光スキャナ１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示した光スキャナ１の上面図であり、図３は、図２に示したＡ−Ａ’線に従う断面図である。また、図４は、ミラー部１１の拡大図であり、図５は、ミラー部１１の別形態の拡大図である。なお、図１〜３には、光スキャナ１とともに駆動制御部３１が示されているが、駆動制御部３１は駆動部２０に電気的に接続されていればどの位置に配置されていてもよい。そのため、駆動制御部３１の位置関係は、図１〜３とで厳密に対応付けられていない。
【００２２】
図１に示すように、光スキャナ１は、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７と、駆動部２０とを備える。ミラー部１１は、振動軸線２５回りに振動する。
【００２３】
ミラー部１１は、図１〜図４に示すように、反射面１２とトリミング部１３とを備える。ミラー部１１の形状は、本実施形態では円形となっているが、これには限定されず、例えば矩形形状でもよい。
【００２４】
ミラー部１１の一面には反射面１２が設けられている。反射面１２は、ミラー部１１の一面が鏡面加工されていることにより設けられている。
【００２５】
トリミング部１３は、図４に示すように、ミラー部１１の周縁部から外方向に延出して設けられている。トリミング部１３の、反射面１２側の面は、表面がエッチング処理によって粗されて、光反射率が反射面１２より低くなるように構成されている。トリミング部１３は、図５に示すように、ミラー部１１周縁部の任意の箇所から外方向に延出して設けることが可能であるが、図４に示すように、ミラー部１１の振動軸線２５から最も離れた箇所から外方向に延出して設けることが望ましい。
【００２６】
捻れ梁部１５はミラー部１１を挟んでその両側に配置され、一端がミラー部１１に連結され、他端が揺動板１７に連結される。なお、図１に示す矢印７１が示すように、捻れ梁部１５に平行な方向をＸ軸方向、反射面１２に平行な面上で、且つ捻れ梁部１５に垂直な方向をＹ軸方向、反射面１２に垂直な方向をＺ軸方向として定義する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。
【００２７】
ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とは弾性を有する導電性材料であるステンレスにより、表面が鏡面加工されて形成されている。揺動板１７は、図１に示すように、貫通孔１８を備える。貫通孔１８は、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とからなる基板が後述のエッチング処理によりエッチングされる際に、基板が、各々図２に示すように、Ｚ軸方向に貫通されることで形成される。
【００２８】
駆動部２０は、下部電極２１と圧電素子２２と上部電極２３とを備える。駆動部２０は、図１〜３に示すように揺動板１７上に設けられる。駆動制御部３１は、図１及び図３に示すように、光スキャナ１の下部電極２１と上部電極２３とに接続される。駆動制御部３１は、下部電極２１と上部電極２３との間に駆動電圧を印加する。この駆動電圧の印加により、圧電素子２２は揺動板１７平面に平行な方向（ＸＹ平面の方向）に伸縮する。この圧電素子２２の伸縮により、揺動板１７がＺ軸方向に反ったり、元に戻ったりを繰り返す。その変形が捻れ梁部１５を伝わってミラー部１１が振動する。
【００２９】
＜光スキャナ製造方法＞
次に、本実施形態に係る光スキャナ１の製造方法について、詳細に説明する。図６は光スキャナ１の製造工程を示すフロー図であり、図７は、レジストパターンを形成した基板の状態を示す下面図である。また、図８は、図７におけるＢ−Ｂ’線に従う断面図である。
【００３０】
まず、弾性を有する材料であるステンレスの基板３１が被エッチング材として準備される（ステップＳ１、以下Ｓ１と記す）。次に、基板３１の上面側に鏡面加工を施す（Ｓ２）。この鏡面加工は、公知である適切な方法で行うことが可能である。次に、被エッチング材にレジストを塗布し、露光、現像することで、図７に示すようなレジストパターン３３を形成する（Ｓ３）。この際、図８に示すように、ミラー部１１周縁のトリミング部１３に相当する部位のレジストパターン３３は、下面側のレジストパターン３３ｂにおいてのみ被覆し、上面のレジストパターン３３ａにおいては被覆せずに開放する。このことで、トリミング部１３の上側表面（鏡面加工されている側の面）について、次の工程であるエッチング処理において、鏡面加工されている表面を粗す加工を行う。
【００３１】
次に、Ｓ３にてレジストパターンが形成された基板に対し、エッチング処理を施すことで、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とを一体形成する（Ｓ４）。この際、上述したとおり、トリミング部１３の上側表面も同時にエッチングし、鏡面加工されている側の表面を粗す加工を行う。この処理の後、レジストを除去し（Ｓ５）、次に駆動部２０を揺動板１７上に形成する（Ｓ６）。Ｓ６の工程では、あらかじめ、圧電素子２２の上下両面に下部電極２１及び上部電極２３が形成されている駆動部２０を、揺動板１７上に接着する。以上に示した製造方法により、光スキャナ１が製造される。
【００３２】
＜トリミングによる振動周波数調整手順＞
次に、本実施形態の光スキャナ１の振動周波数調整の方法について説明する。
【００３３】
まず、光スキャナ１の振動周波数を測定する。振動周波数の測定は、例えばミラーの偏向状態を取得し、その状態をもとに算出するような方法にて行えばよい。
【００３４】
次に、測定された振動周波数から、除去すべきトリミング部１３の場所、個数、面積を、測定された振動周波数と、調整により取得したい振動周波数との差異から、別途定めた所定の方法で決定する。そして、決定された場所、個数、面積のトリミング部１３を、レーザー光の照射により除去する。
【００３５】
そして、トリミング部１３の除去が完了した光スキャナ１について、再度振動周波数を測定し、調整の結果を確認する。
【００３６】
＜光スキャナの評価＞
次に、実際に振動周波数の調整を行ったデータの例を表１に示す。
【表１】
【００３７】
表１では、トリミング部１３が図４の箇所に設けられている場合（試料１）、及び図５の箇所に設けられている場合（試料２）について、トリミング部１３が除去される前、及び全て除去した後の振動周波数のデータを示している。いずれの場合も、トリミング部１３を除去することで振動周波数が変化している。このデータより、トリミング部１３を除去する場所、個数、面積を調整することで、表１に示した値の範囲内にて振動周波数を調整することが可能となることがわかる。
【００３８】
なお、トリミング部１３の１個あたりの除去前後の振動周波数の差は、試料２より試料１の方が大きい。このことから、試料１のように、トリミング部１３を振動軸線２５から最も離れたミラー部１１の周縁部から外方向に延出させることがより望ましいことがわかる。
【００３９】
また、トリミング部１３の除去作業前後の反射面１２で反射した光を集光したビーム幅（ビーム強度が１／ｅ２の箇所にて測定：ｅ＝自然底数）を比較したところ、トリミング部１３除去前のビーム幅が、梁方向：１３．６μｍ、梁と垂直方向：１３．３μｍであったのに対し、トリミング部１３除去後のビーム幅は梁方向：１３．３μｍ、梁と垂直方向：１３．２μｍであり、大きな違いがないことが分かった。つまり、トリミング部１３の反射面１２側の表面がエッチング処理され、その光反射率が反射面１２より低くなるように構成されていることにより、トリミング部１３の有無に関係なく光スキャナ１のミラー部１１で光束が反射されるということが分かる。
【００４０】
また、トリミング部１３の、反射面１２側の面の光反射率が低くなるように構成した本実施形態と、同一面の光反射率が反射面と同一のままの比較例とについて、ビームプロファイルを比較したところ、比較例の方が、本実施形態と比較して、ビームプロファイルが劣化したことが分かった。このことから、トリミング部１３の反射面１２側の表面がエッチング処理され、その光反射率が反射面１２より低くなるように構成されていることにより、反射される光束における迷光を防止できることが分かる。
【００４１】
また、本実施形態では、トリミング部１３の反射面１２側の面について、製造工程中のエッチング処理工程（Ｓ４）において露出させてエッチング処理を行うことで、光反射率を反射面１２より低くする加工を行っている。この場合、図９に示されるような（図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ−Ｃ’線に従う断面図）、トリミング部１３に塗膜４１を形成する加工によってトリミング部１３の反射面１２側の面を低反射率とする場合と異なり、母材を直接加工することになる。そのため、塗膜４１の密着性の問題がない。また、トリミング部１３表面に塗膜等を形成すると、そのことに起因する応力の発生が、ミラー部１１の反りを引き起こして光束の反射に乱れが発生する可能性があるが、母材を直接加工することによりその可能性もなくなる。また、トリミング部１３表面に塗膜等を形成した場合、形成された塗膜等の劣化による剥離が、ミラー部１１の重量バランス変化を引き起こし、ミラー部１１の可動状態を変化させてしまう危険性があるが、本実施形態では、トリミング部１３表面に塗膜等を形成しないため、そのような問題は生じない。よって、トリミング部１３を全て除去しなかった場合においても、より長期間にわたって安定して光束を反射する光スキャナ１を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光スキャナ
１１ ミラー部
１２ 反射面
１３ トリミング部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタや投影型表示装置などに用いられる光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタや投影型表示装置等には光スキャナが使用されている。この光スキャナとして、一般に、ポリゴンミラーを用いるものや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーを用いるものがある。このうち、ＭＥＭＳミラーを用いた光スキャナは、ミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部に駆動力を伝達する梁と、梁に連結し、ミラー部と梁とを囲う外枠との一体構造となっていることなどから、ポリゴンミラーと比較して、軽量・小型の光スキャナに適している。
【０００３】
図１０は、特許文献１に示されている、従来知られているＭＥＭＳミラーを用いた光スキャナ１００の斜視図である。光スキャナ１００は、基板１１０と、基板上に形成された駆動部１１１と、基板１１０に連結する一対の捻れ梁部１１２と、一対の捻れ梁部１１２で支持され、入射した光束を反射する反射面を備えたミラー部１１３と、を備える。駆動部１１１は圧電体を備え、その圧電体に電圧が印加されることで、基板１１０の駆動部１１１近傍の部分に曲げたわみを生じさせる。基板１１０の曲げたわみが、基板１１０に板波を発生させる。基板１１０上に発生された板波は、捻れ梁部１１２で支持されたミラー部１１３並びに捻れ梁部１１２に回転モーメントを生じさせ、ミラー部１１３、並びに捻れ梁部１１２の捻れ振動を誘起する。ミラー部１１３、並びに捻れ梁部１１２が捻れ振動することで、ミラー部１１３は振動し、ミラー部１１３の反射面に入射した光束は走査される。
【０００４】
ミラー部の振動は、駆動部に加えられる電圧が一定周期で変化することによって駆動部近傍に生じる曲げたわみの変化により発生するが、ミラー部の形状のわずかな差異によって、ミラー部の振動が、駆動電圧変化の周波数（駆動周波数）と同期しないことがあり、問題となっている。
【０００５】
これに対し、特許文献２では、図１１に示すように、その一面に光反射部２０２を設けたアクチュエータのミラー部２００（振動する部分）の端部に除去部２０１を設け、この除去部を必要に応じて除去することにより、ミラー部の振動周波数を調整することが示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２で示されるようにアクチュエータのミラー部表面に光反射部を設けた場合、当該光反射部に照射される光束は、必ずしも光反射部の大きさより小さい訳ではなく、光束が光反射部からはみ出す可能性もある。光反射部周縁に設けられた除去部においても光が反射されると、光反射部以外で光が反射することによる迷光が発生して、走査される光束の品質が低下する、という問題がある。
【０００７】
それに対し、特許文献３で示されるような、光スキャナ周辺部に黒塗りや塗膜、スパッタ等の被膜処理により反射防止膜を形成する技術を除去部に適用することで、迷光の発生を防止することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９３１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３００４８号公報
【特許文献３】特開昭６３−２２５２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３で示される、被膜処理による反射防止膜は、長期間の使用により、剥離や色あせ等が発生し、その機能が低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、振動周波数を容易に調整でき、かつ迷光の発生しないミラー部を有する光スキャナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明の光スキャナは、基板に捻れ梁部を形成し、前記捻れ梁部により支持されたミラー部を振動させて、前記ミラー部の一面側に設けられた反射面に入射した光束を反射し走査する光スキャナであって、前記ミラー部には、その周縁部から外方向へ延出して設けられるトリミング部を備え、前記トリミング部の、前記ミラー部の前記反射面が設けられている側の表面は、エッチングによって、その光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明の光スキャナの製造方法は、請求項１に記載の光スキャナの製造方法であって、光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る発明の光スキャナの製造方法は、請求項２に記載の発明の構成に加え、光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係る発明の光スキャナは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明の光スキャナは、ミラー部の周縁部から外方向に延出して設けられるトリミング部の、前記ミラー部の反射面が設けられている側の表面は、エッチングによりその光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されることにより、前記トリミング部が振動周波数調整のための加工を行う際に除去されない場合でも、ミラー部と比べて入射した光束を反射しにくいため、トリミング部に由来する迷光を最小限に抑えることが可能となり、高精度での走査が可能となる。また、トリミング部表面の処理が劣化して剥離や色あせすることがないため、長期間にわたって高精度の走査を行うことが可能となる。
【００１６】
請求項２に係る発明の光スキャナの製造方法は、光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることにより、トリミング部表面の加工を光スキャナ全体の形成と同時に行うことができるため、光スキャナ製造工程に大きな影響を及ぼすことなく、トリミング部表面の加工を行うことが可能となる。
【００１７】
また、請求項３記載の光スキャナの製造方法は、請求項２に記載の発明の効果に加え、光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から同時に行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることにより、トリミング部表面の加工を、片面からのエッチングにて行い、かつ光スキャナ全体の加工は両面からのエッチングで行うため、光スキャナ製造工程にかかる時間をより短縮することが可能となる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明の光スキャナは、請求項１に記載の発明の効果に加え、前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられるため、トリミング部の除去による振動周波数の調整のレンジがより広くなり、より効果的に振動周波数の調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】光スキャナ１の斜視図である。
【図２】光スキャナ１の上面図である。
【図３】光スキャナ１の図２におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】ミラー部１１の拡大図である。
【図５】ミラー部１１の別形態を示す拡大図である。
【図６】光スキャナ１の製造工程を示すフロー図である。
【図７】基板３１にレジストパターン３３が形成された様子を示す上面図である。
【図８】ミラー部１１に相当する基板３１の部位にレジストパターン３３が形成された様子を示す断面図である。
【図９】トリミング部１３上面に塗膜４１が形成された比較例を示す上面図及び断面図である。
【図１０】光スキャナ１００の斜視図である。
【図１１】質量部２００の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である光スキャナ１について説明する。
【００２１】
＜光スキャナの構造＞
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、光スキャナ１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示した光スキャナ１の上面図であり、図３は、図２に示したＡ−Ａ’線に従う断面図である。また、図４は、ミラー部１１の拡大図であり、図５は、ミラー部１１の別形態の拡大図である。なお、図１〜３には、光スキャナ１とともに駆動制御部３１が示されているが、駆動制御部３１は駆動部２０に電気的に接続されていればどの位置に配置されていてもよい。そのため、駆動制御部３１の位置関係は、図１〜３とで厳密に対応付けられていない。
【００２２】
図１に示すように、光スキャナ１は、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７と、駆動部２０とを備える。ミラー部１１は、振動軸線２５回りに振動する。
【００２３】
ミラー部１１は、図１〜図４に示すように、反射面１２とトリミング部１３とを備える。ミラー部１１の形状は、本実施形態では円形となっているが、これには限定されず、例えば矩形形状でもよい。
【００２４】
ミラー部１１の一面には反射面１２が設けられている。反射面１２は、ミラー部１１の一面が鏡面加工されていることにより設けられている。
【００２５】
トリミング部１３は、図４に示すように、ミラー部１１の周縁部から外方向に延出して設けられている。トリミング部１３の、反射面１２側の面は、表面がエッチング処理によって粗されて、光反射率が反射面１２より低くなるように構成されている。トリミング部１３は、図５に示すように、ミラー部１１周縁部の任意の箇所から外方向に延出して設けることが可能であるが、図４に示すように、ミラー部１１の振動軸線２５から最も離れた箇所から外方向に延出して設けることが望ましい。
【００２６】
捻れ梁部１５はミラー部１１を挟んでその両側に配置され、一端がミラー部１１に連結され、他端が揺動板１７に連結される。なお、図１に示す矢印７１が示すように、捻れ梁部１５に平行な方向をＸ軸方向、反射面１２に平行な面上で、且つ捻れ梁部１５に垂直な方向をＹ軸方向、反射面１２に垂直な方向をＺ軸方向として定義する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の定義は他の図面においても共通のものとする。
【００２７】
ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とは弾性を有する導電性材料であるステンレスにより、表面が鏡面加工されて形成されている。揺動板１７は、図１に示すように、貫通孔１８を備える。貫通孔１８は、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とからなる基板が後述のエッチング処理によりエッチングされる際に、基板が、各々図２に示すように、Ｚ軸方向に貫通されることで形成される。
【００２８】
駆動部２０は、下部電極２１と圧電素子２２と上部電極２３とを備える。駆動部２０は、図１〜３に示すように揺動板１７上に設けられる。駆動制御部３１は、図１及び図３に示すように、光スキャナ１の下部電極２１と上部電極２３とに接続される。駆動制御部３１は、下部電極２１と上部電極２３との間に駆動電圧を印加する。この駆動電圧の印加により、圧電素子２２は揺動板１７平面に平行な方向（ＸＹ平面の方向）に伸縮する。この圧電素子２２の伸縮により、揺動板１７がＺ軸方向に反ったり、元に戻ったりを繰り返す。その変形が捻れ梁部１５を伝わってミラー部１１が振動する。
【００２９】
＜光スキャナ製造方法＞
次に、本実施形態に係る光スキャナ１の製造方法について、詳細に説明する。図６は光スキャナ１の製造工程を示すフロー図であり、図７は、レジストパターンを形成した基板の状態を示す下面図である。また、図８は、図７におけるＢ−Ｂ’線に従う断面図である。
【００３０】
まず、弾性を有する材料であるステンレスの基板３１が被エッチング材として準備される（ステップＳ１、以下Ｓ１と記す）。次に、基板３１の上面側に鏡面加工を施す（Ｓ２）。この鏡面加工は、公知である適切な方法で行うことが可能である。次に、被エッチング材にレジストを塗布し、露光、現像することで、図７に示すようなレジストパターン３３を形成する（Ｓ３）。この際、図８に示すように、ミラー部１１周縁のトリミング部１３に相当する部位のレジストパターン３３は、下面側のレジストパターン３３ｂにおいてのみ被覆し、上面のレジストパターン３３ａにおいては被覆せずに開放する。このことで、トリミング部１３の上側表面（鏡面加工されている側の面）について、次の工程であるエッチング処理において、鏡面加工されている表面を粗す加工を行う。
【００３１】
次に、Ｓ３にてレジストパターンが形成された基板に対し、エッチング処理を施すことで、ミラー部１１と、捻れ梁部１５と、揺動板１７とを一体形成する（Ｓ４）。この際、上述したとおり、トリミング部１３の上側表面も同時にエッチングし、鏡面加工されている側の表面を粗す加工を行う。この処理の後、レジストを除去し（Ｓ５）、次に駆動部２０を揺動板１７上に形成する（Ｓ６）。Ｓ６の工程では、あらかじめ、圧電素子２２の上下両面に下部電極２１及び上部電極２３が形成されている駆動部２０を、揺動板１７上に接着する。以上に示した製造方法により、光スキャナ１が製造される。
【００３２】
＜トリミングによる振動周波数調整手順＞
次に、本実施形態の光スキャナ１の振動周波数調整の方法について説明する。
【００３３】
まず、光スキャナ１の振動周波数を測定する。振動周波数の測定は、例えばミラーの偏向状態を取得し、その状態をもとに算出するような方法にて行えばよい。
【００３４】
次に、測定された振動周波数から、除去すべきトリミング部１３の場所、個数、面積を、測定された振動周波数と、調整により取得したい振動周波数との差異から、別途定めた所定の方法で決定する。そして、決定された場所、個数、面積のトリミング部１３を、レーザー光の照射により除去する。
【００３５】
そして、トリミング部１３の除去が完了した光スキャナ１について、再度振動周波数を測定し、調整の結果を確認する。
【００３６】
＜光スキャナの評価＞
次に、実際に振動周波数の調整を行ったデータの例を表１に示す。
【表１】
【００３７】
表１では、トリミング部１３が図４の箇所に設けられている場合（試料１）、及び図５の箇所に設けられている場合（試料２）について、トリミング部１３が除去される前、及び全て除去した後の振動周波数のデータを示している。いずれの場合も、トリミング部１３を除去することで振動周波数が変化している。このデータより、トリミング部１３を除去する場所、個数、面積を調整することで、表１に示した値の範囲内にて振動周波数を調整することが可能となることがわかる。
【００３８】
なお、トリミング部１３の１個あたりの除去前後の振動周波数の差は、試料２より試料１の方が大きい。このことから、試料１のように、トリミング部１３を振動軸線２５から最も離れたミラー部１１の周縁部から外方向に延出させることがより望ましいことがわかる。
【００３９】
また、トリミング部１３の除去作業前後の反射面１２で反射した光を集光したビーム幅（ビーム強度が１／ｅ２の箇所にて測定：ｅ＝自然底数）を比較したところ、トリミング部１３除去前のビーム幅が、梁方向：１３．６μｍ、梁と垂直方向：１３．３μｍであったのに対し、トリミング部１３除去後のビーム幅は梁方向：１３．３μｍ、梁と垂直方向：１３．２μｍであり、大きな違いがないことが分かった。つまり、トリミング部１３の反射面１２側の表面がエッチング処理され、その光反射率が反射面１２より低くなるように構成されていることにより、トリミング部１３の有無に関係なく光スキャナ１のミラー部１１で光束が反射されるということが分かる。
【００４０】
また、トリミング部１３の、反射面１２側の面の光反射率が低くなるように構成した本実施形態と、同一面の光反射率が反射面と同一のままの比較例とについて、ビームプロファイルを比較したところ、比較例の方が、本実施形態と比較して、ビームプロファイルが劣化したことが分かった。このことから、トリミング部１３の反射面１２側の表面がエッチング処理され、その光反射率が反射面１２より低くなるように構成されていることにより、反射される光束における迷光を防止できることが分かる。
【００４１】
また、本実施形態では、トリミング部１３の反射面１２側の面について、製造工程中のエッチング処理工程（Ｓ４）において露出させてエッチング処理を行うことで、光反射率を反射面１２より低くする加工を行っている。この場合、図９に示されるような（図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＣ−Ｃ’線に従う断面図）、トリミング部１３に塗膜４１を形成する加工によってトリミング部１３の反射面１２側の面を低反射率とする場合と異なり、母材を直接加工することになる。そのため、塗膜４１の密着性の問題がない。また、トリミング部１３表面に塗膜等を形成すると、そのことに起因する応力の発生が、ミラー部１１の反りを引き起こして光束の反射に乱れが発生する可能性があるが、母材を直接加工することによりその可能性もなくなる。また、トリミング部１３表面に塗膜等を形成した場合、形成された塗膜等の劣化による剥離が、ミラー部１１の重量バランス変化を引き起こし、ミラー部１１の可動状態を変化させてしまう危険性があるが、本実施形態では、トリミング部１３表面に塗膜等を形成しないため、そのような問題は生じない。よって、トリミング部１３を全て除去しなかった場合においても、より長期間にわたって安定して光束を反射する光スキャナ１を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 光スキャナ
１１ ミラー部
１２ 反射面
１３ トリミング部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に捻れ梁部を形成し、前記捻れ梁部により支持されたミラー部を振動させて、前記ミラー部の一面側に設けられた反射面に入射した光束を反射し走査する光スキャナであって、
前記ミラー部には、その周縁部から外方向へ延出して設けられるトリミング部を備え、
前記トリミング部の、前記ミラー部の前記反射面が設けられている側の表面は、エッチングによって、その光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されていることを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】
請求項１に記載の光スキャナの製造方法であって、
光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることを特徴とする光スキャナの製造方法。
【請求項３】
光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることを特徴とする請求項２に記載の光スキャナの製造方法。
【請求項４】
前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。
【請求項１】
基板に捻れ梁部を形成し、前記捻れ梁部により支持されたミラー部を振動させて、前記ミラー部の一面側に設けられた反射面に入射した光束を反射し走査する光スキャナであって、
前記ミラー部には、その周縁部から外方向へ延出して設けられるトリミング部を備え、
前記トリミング部の、前記ミラー部の前記反射面が設けられている側の表面は、エッチングによって、その光反射率が、前記ミラー部と比較して低くなるように構成されていることを特徴とする光スキャナ。
【請求項２】
請求項１に記載の光スキャナの製造方法であって、
光スキャナをエッチングにより形成する際に、前記トリミング部の前記反射面が設けられている側の表面を同時にエッチングすることを特徴とする光スキャナの製造方法。
【請求項３】
光スキャナを形成するエッチングを、前記基板の両面から行い、トリミング部の非反射面を前記基板の片面からのみエッチングすることを特徴とする請求項２に記載の光スキャナの製造方法。
【請求項４】
前記トリミング部は、前記ミラー部の周縁部において、前記ミラー部の振動軸から最も離れた箇所から外方向へ延出して設けられることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１８６１０４（Ｐ２０１１−１８６１０４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０１７１（Ｐ２０１０−５０１７１）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]