(57)【要約】【課題】ミラーの共振周波数のばらつきを調節し、ミラーの振れ角を一定にする。【解決手段】光スキャナ１０用のステム２０には、調整用基板３０を設置するために凹部２２を形成する。凹部２２にトーションバー３と固着したとき、トーションバー３のバネとして働く部分が所定の長さになるように、調整用基板３０をあらかじめダイボンディングする。また、ステム２０に光スキャナ１０をダイボンディングするとき、調整用基板３０の上面にも接着剤を塗布しておく。これにより、光スキャナ１０のトーションバー３が所定の長さになり、共振周波数が調整される。【選択図】図１
2006099045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、可動板と、該可動板を前記基板に対し揺動可能に支持するトーションバーと、前記基板に一体に形成し、前記トーションバーを支持するフレーム部とを有するスキャナ素子において、前記トーションバーの長さを調整する調整手段を設けたことを特徴とするスキャナ素子。
【請求項２】
請求項１記載のスキャナ素子において、前記調整手段は、前記トーションバーの一部に固着する調整用基板であることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項３】
請求項２記載のスキャナ素子において、前記調整用基板は、前記トーションバーの一部と、前記スキャナ素子が搭載されているステムの一部を固着することを特徴とするスキャナ素子。
【請求項４】
請求項２記載のスキャナ素子において、前記調整用基板は、前記トーションバーの一部と、前記トーションバーを支持するフレーム部の一部を固着することを特徴とするスキャナ素子。
【請求項５】
請求項２記載のスキャナ素子において、前記調整用基板をトーションバーの一部に固着する前に、スキャナ素子の共振周波数を測定し、該測定値を基に所定の共振周波数となるトーションバーの長さを算出し、該算出された長さになるように前記調整用基板をトーションバーの一部に固着することを特徴とするスキャナ素子。
【請求項６】
請求項５記載のスキャナ素子において、前記共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシングで分離する前のウェハーの状態で行うことを特徴とするスキャナ素子。
【請求項７】
請求項５記載のスキャナ素子において、前記共振周波数の測定は、ステムにスキャナ素子をダイボンディングした後に行い、測定後に所定位置に調整用基板を固着することを特徴とするスキャナ素子。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスキャナ素子において、前記トーションバーに規則的なパターンを形成していることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項９】
請求項８記載のスキャナ素子において、前記トーションバーに形成した規則的なパターンは、規則的に配置された段差で構成していることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１０】
請求項９記載のスキャナ素子において、前記トーションバーに形成された段差に対応する段差を、調整用基板に形成することを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１１】
請求項１記載のスキャナ素子において、前記調整手段は、前記スキャナ素子のトーションバーと前記フレーム部の接合部の一部が除去が容易な構造であることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１２】
請求項１１のスキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部は複数の接合部分に分割されていることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１３】
請求項１１のスキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部の厚さが前記トーションバーの厚さより薄いことを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１４】
請求項１１のスキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部が前記トーションバー及びフレーム部とは異なる材質により構成されていることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１５】
請求項１４のスキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部を構成し、前記トーションバー及びフレーム部とは異なる材質より構成されてる接合部は、前記トーションバー及び前記フレームの構成物質に比べ融点が低いことを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のスキャナ素子において、前記トーションバーに規則的なパターンを形成していることを特徴とするスキャナ素子。
【請求項１７】
請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のスキャナ素子の共振周波数の調整方法において、スキャナ素子の共振周波数を測定し、該測定値がスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づくスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、前記トーションバーの長さが前記算出値になるように、トーションバーとフレームの接合部の一部を除去することを特徴とするスキャナ素子の調整方法。
【請求項１８】
請求項１７のスキャナ装置の調整方法において、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシングで分離する前のウェハーの状態で行うことを特徴とするスキャナ素子の調整方法。
【請求項１９】
請求項１７のスキャナ素子の調整方法において、スキャナ素子の共振周波数の測定は、ステムにスキャナ素子をダイボンディングした後に行い、測定後にトーションバーとフレームの接合部の一部を除去し、トーションバーの長さが前記算出値になるようにすることを特徴とするスキャナ素子の調整方法。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のスキャナ素子の共振周波数の調整方法によって共振周波数を調整されたことを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載のスキャナ素子。
【請求項２１】
請求項１乃至１６、２０のいずれか１項に記載のスキャナ素子と、光源とを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の光走査装置と、該光走査装置により静電潜像を形成する感光体と、該静電潜像をトナーにより顕像化する現像手段と、トナー像を用紙に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の画像形成装置において、請求項２１記載の光走査装置を複数搭載していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小なミラーを揺動させて光ビームの偏向を行うスキャナ素子、該スキャナ素子を用いた光走査装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザー光等の光ビームを走査する光走査装置が、バーコードリーダ、レーザープリンタ、ヘッドマウントディスプレー等の光学機器に用いられている。この種の光スキャナとして、マイクロマシニング技術を利用した微小ミラーを揺動させる構成のものが提案されている。
【０００３】
図２１は、マイクロマシニング技術を利用した微小ミラーの例を示す。基板２はＳＯＩの２層基板を用いている。同一直線上に設けた２本の梁としての弾性部材３を回転軸として支持されたミラー１と、ミラー１に設けた可動電極６と、可動電極６に対向して固定部材５に設けた固定電極７を有し、可動電極６と固定電極７は分離溝４で分離されている。光スキャナ１０は、可動電極６と固定電極７との間の静電吸引力で、２本の弾性部材３を捻り回転軸としてミラー１を往復振動させる。
【０００４】
図２２は、このような光スキャナ１０を実装するステム９の例である。ステム９の中央には、光スキャナの揺動を妨げないように、座グリ部分８が形成されている。この光スキャナ１０とステム９を実装した状態を図２３に示す。
【０００５】
また、上記したような微小ミラーを用いた光走査装置の例として、複数の光スキャナを配備した構成が提案されている。図２４は、光走査装置の構成の断面を示す。ベース１０１上には複数の光スキャナ１０２が設けられている。１０３は、駆動電圧を印加する駆動装置、１０４はレーザー光源、１０５はミラー１により反射されたレーザービームである。
【０００６】
このような光走査装置を用いた画像形成装置として、以下のようなものが提案されている。図２５は、画像形成装置の一例であるレーザープリンタの概略構成図を示す。画像形成装置としてのレーザープリンタ１０６は、上記した構成の光走査装置１０７と、光走査装置１０７のミラー１により偏向された反射レーザー光により静電潜像が形成される感光体１０８と、感光体１０８に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段１０９と、感光体１０８上に形成されたトナー像を被記録体に転写するための転写手段１１０と、被記録体を画像形成部に供給するための被記録体供給手段１１１と、被記録体上のトナー像を定着させるための定着手段１１２とを備える。
【０００７】
図２６は、光走査装置１０７と感光体１０８を上から見た図である。光スキャナが主走査方向に複数配置されている。レーザー光源１０４は、図示しない画像信号生成装置による画像信号に基づき発光する。レーザー光源１０４より照射されるレーサービームは、光走査装置１０７に入射する。光走査装置１０７のミラー１により偏向された反射レーザー光１０５が感光体１０８上に静電潜像を形成する。
【０００８】
このような画像形成装置では、光走査装置を形成する各光スキャナの共振周波数のバラツキが問題となる。図２７は、各光スキャナの共振周波数ｆ０を測定した結果を示す。各光スキャナは、図２７に示すように、それぞれの共振周波数を有している。このような共振周波数のバラツキは以下のような原因で発生する。
【０００９】
図２８は、従来の光走査装置に用いられる光スキャナの斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。同一直線上に設けた２本の梁としての弾性部材３を回転軸として支持されたミラー１と、ミラー１に設けた可動電極６と、可動電極６に対向して固定部材５に設けた固定電極７を有し、可動電極６と固定電極７との間の静電吸引力で、２本の弾性部材３を捻り回転軸としてミラー１を往復振動させる光スキャナである。上記光スキャナにおいて、ミラー１の共振周波数ｆ０は概略以下の式で与えられる。
ｆ０＝１／２π√（Ｋθ／Ｉ）    ・・・（式１）
但し、Ｉはミラー慣性モーメント、Ｋθは２本の弾性部材によって決まるバネ定数を表す。
【００１０】
ところで、例えば、弾性部材３は加工時によって精度にばらつきを生じる。これにより、Ｋθがばらつく。よって、式１で示される共振周波数ｆ０の値にも、ばらつきを生じることになる。複数の光スキャナを有する光走査装置において、各光スキャナ間でミラー１の共振周波数ｆ０にばらつきがあると、図２８（ｂ）に示すミラーの振れ角θにばらつきを生じる。
【００１１】
そのため、このような光スキャナを用いた画像形成装置では、隣接する光スキャナ間によって形成される画像のつなぎ目が視認できるようになり、画質の劣化を招くという問題点がある。そこで、光スキャナの共振周波数を調整する方法が従来から提案されている。
【００１２】
図２９は、共振周波数を調整する第１の方法を示す（例えば、特許文献１を参照）。可動板の両端に質量負荷部１１、１２を形成したプレーナ型ガルバノミラーを動作させながら初期共振周波数と予め設定されたねらいの共振周波数の差を読みとり、照射するレーザーパルス数を計算する工程と、前記照射するレーザーパルス数に基づきレーザーを質量負荷部に照射して質量を減少して周波数を調整し、ねらい値に追い込むという方法である。
【００１３】
また、図３０は、共振周波数を調整する第２の方法を示す（例えば、特許文献２を参照）。第２の方法では、ミラー１の端部に、ミラー慣性モーメント調整用の櫛歯状の切片１８を設け、切片１８の歯の幅Ｗを数１００μｍとしている。この切片１８とミラー１との境界面をＣＯ２レーザー１７によるレーザービーム１５で照射し、ミラー１に対して十分小さい切片１８の温度を急激に上昇させ、ミラー１から割断する。このときに減少するミラー慣性モーメントの割合は、切片１８の割断に相当する分となるため、共振周波数の定量的な調節が可能となる。
【００１４】
さらに、ガルバノミラーの製造工程で、ミラーへの金属蒸着量やエッチング量を制御して共振周波数を制御する第３の方法もある（例えば、特許文献３を参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−４０３５５号公報
【特許文献２】特開２００３−８４２２６号公報
【特許文献３】特開２００２−４０３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記した第１、第２の方法では、周波数の調整に高出力のレーザー装置が必要になり、コストの上昇を招くほか、レーザー照射で飛散した物質がミラー面等に付着し、ミラーの汚染を招くという問題がある。また、ミラー面の近傍に高出力のレーザーを照射するため、ミラー構成部材の温度上昇を防ぐことが難しく、部分的なミラー部の温度上昇がミラー部の歪みを発生する。
【００１７】
また、上記した第３の方法のような金属蒸着やエッチングでは、半導体技術などを用いて半導体ウェハ上に複数のガルバノミラー（スキャナ）をまとめて作成する場合には、ウェハ内での蒸着量やエッチング量の分布を制御することが困難であり、ウェハー内の個々のガルバノミラーを最適化することが難しい。
【００１８】
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、部材の加工精度のばらつきが起因して発生するミラーの共振周波数のばらつきを調節し、ミラーの振れ角を一定にするスキャナ素子、スキャナ素子の調整方法、光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、基板に、可動板と可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーとトーションバーを支持するフレーム部を一体に形成し、前記可動板を揺動するスキャナ素子において、前記スキャナ素子と異なる調整用基板を前記スキャナ素子のトーションバーの一部に固着するようにしている。これにより、トーションバーの実質的な長さを制御でき、トーションバーのバネ定数を任意に可変にし、これによりスキャナ素子の共振周波数を調整できるようになる。
【００２０】
本発明の調整用基板は、前記スキャナ素子のトーションバーの一部と、前記スキャナ素子が搭載されているステムの一部を固着するようにしている。これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来るようになる。
【００２１】
本発明の調整用基板は、前記スキャナ素子のトーションバーの一部と、前記スキャナ素子のフレーム部の一部を固着するようにしている。これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来るようになる。
【００２２】
本発明では、調整用基板をスキャナ素子のトーションバーの一部に固着する前に、スキャナ素子の共振周波数を測定し、その測定値がスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づくスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバーの調整用基板を固着していない部分のトーションバーの長さが、前記の算出値になるように調整用基板を固着するようにしている。これにより、調整用基板を固着する工程において、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する必要が無くなるので、調整用基板を固着する工程を簡素化できる。
【００２３】
本発明においては、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシングで分離する前の、ウェハーの状態で測定するようにしている。これにより、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する工程をウェハ毎にまとめて測定できるので、測定工程を簡素化できる。
【００２４】
本発明においては、スキャナ素子の共振周波数の測定は、ステムにスキャナ素子をダイボンディングした後に行い、測定後に所定位置に調整用基板を固着することで行っている。これにより、ステムへの実装の状態でスキャナの共振周波数が変化しても、それに対応した高精度の共振周波数の調整ができる。
【００２５】
本発明のスキャナ素子は、前記トーションバーに規則的なパターンを形成している。これにより、トーションバーに固着する調整用基板の位置を正確に決めることが容易に行えるようになる。
【００２６】
本発明においては、前記トーションバーに形成した規則的なパターンは規則的に配置された段差で構成している。これにより、トーションバーに調整用基板の固着する時に使用する接着剤が段差位置でせき止めることができ、位置決めを正確に行えるようになる。
【００２７】
本発明の調整用基板は、調整用基板の前記トーションバーに当接する部分に、トーションバーに形成された段差に対応する段差を形成している。これにより、トーションバーと調整用基板の勘合具合を良くし、調整用基板を強固にトーションバーに固着することができるようになる。
【００２８】
本発明においては、基板に、可動板と可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーとトーションバーを支持するフレーム部を一体に形成し、前記可動板を揺動するスキャナ素子において、前記スキャナ素子のトーションバーと前記フレーム部の接合部の一部が除去が容易な構造にしている。これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に可変できるようになり、それによりトーションバーのバネ定数を任意に変化させ、それによりスキャナ素子の共振周波数を任意に可変できるようになる。
【００２９】
本発明においては、前記スキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部は複数の接合部分に分割するようにしている。これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に正確に調整出来るようになる。
【００３０】
本発明においては、前記スキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部の厚さが前記トーションバーの厚さより薄いようにしている。これにより、フレームとトーションバーの間の厚さの薄い接合部は、他の部分より温度が上昇しやすく、かつ加工除去もしやすくなるので、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来るようになる。
【００３１】
本発明においては、スキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部が前記トーションバー及びフレーム部とは異なる材質により構成するようにしている。これにより、材質の差を利用し、フレームとトーションバーの間の材料を選択的に除去することが可能となるので、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来るようになる。
【００３２】
本発明においては、スキャナ素子において、前記トーションバーと、前記フレーム部の接合部の一部を構成しており、前記トーションバー及びフレーム部とは異なる材質より構成されている接合部は、前記トーションバー及び前記フレームの構成物質に比べ融点の低い物質で構成している。同じ温度に加熱したとき、スキャナ素子の大半の部分に比べて、フレームとトーションバーの間の一部の融点の低い材質の部分のみ除去することが可能となるので、これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来るようになる。
【００３３】
本発明においては、スキャナ素子において、前記トーションバーに規則的なパターンを形成している。このパターンを基準として、トーションバーとフレームの間の除去するべき部分の領域を確認することができるので、これにより、トーションバーの実質的な長さを容易に正確に調整出来るようになる。
【００３４】
本発明においては、スキャナ素子の共振周波数を測定し、その測定値がスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づくスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバーとフレームの接合部の一部を除去しトーションバーの長さが、前記の算出値になるようにすることにより、トーションバーの実質的な長さを正確に決めることが容易に行えるようになる。
【００３５】
本発明においては、スキャナ素子の調整方法において、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシング等で分離する前の、ウェハーの状態で測定することである。これにより、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する工程をウェハ毎にまとめて測定できるので、測定工程の簡素化ができる。
【００３６】
本発明においては、スキャナ素子の調整方法において、スキャナ素子の共振周波数の測定は、ステムにスキャナ素子をダイボンディングした後に行い、測定後にトーションバーとフレームの接合部の一部を除去しトーションバーの長さが、前記の算出値になるようにすることである。これにより、ステムへの実装の状態でスキャナの共振周波数が変化しても、それに対応した高精度の共振周波数の調整ができる。
【００３７】
本発明においては、請求項１７から請求項１９におけるスキャナ素子の共振周波数の調整方法で共振周波数を調整していることである。これにより、高精度の共振周波数調整された光スキャナ素子を提供することができる。
【００３８】
本発明のスキャナ素子と光源を備えた光走査装置であるので、制御性の良いミラーの揺動を行うことができ、また、制御性の高い光の走査を行うことが可能になる。
【００３９】
また、光走査装置と、該光走査装置により静電潜像を形成する感光体と、該静電潜像をトナーにより顕像化する現像手段と、トナー像を用紙に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、光走査装置が上記した光走査装置からなるので、制御性の良い光の走査を行うことができ、高画質の画像の出力が可能になる。
【００４０】
さらに、画像形成装置は、本発明の光走査装置を複数搭載しているので、制御性の良い光の走査を行うことができ、高画質の画像の出力が可能になる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明（請求項１、２）では、トーションバーの実質的な長さを制御でき、トーションバーのバネ定数を任意に可変にし、これによりスキャナ素子の共振周波数を調整できる。
【００４２】
本発明（請求項３、４）では、トーションバーの実質的な長さを容易に調整出来る。
【００４３】
本発明（請求項５）では、調整用基板を固着する工程において、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する必要が無くなるので、調整用基板を固着する工程を簡素化できる。
【００４４】
本発明（請求項６）では、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する工程をウェハ毎にまとめて測定できるので、測定工程を簡素化できる。
【００４５】
本発明（請求項７）では、ステムへの実装の状態でスキャナの共振周波数が変化しても、それに対応した高精度の共振周波数の調整ができる。
【００４６】
本発明（請求項８）では、トーションバーに固着する調整用基板の位置を正確に決めることが容易に行える。
【００４７】
本発明（請求項９）では、トーションバーに調整用基板の固着する時に使用する接着剤が段差位置でせき止めることができ、位置決めを正確に行える。
【００４８】
本発明（請求項１０）では、トーションバーと調整用基板の勘合具合を良くし、調整用基板を強固にトーションバーに固着することができる。
【００４９】
本発明（請求項１１）では、トーションバーの実質的な長さを容易に可変できるようになり、それによりトーションバーのバネ定数を任意に変化させ、それによりスキャナ素子の共振周波数を任意に可変できるようになる。
【００５０】
本発明（請求項１２〜１６）では、トーションバーの実質的な長さを容易に正確に調整出来るようになる。
【００５１】
本発明（請求項１７）では、トーションバーの実質的な長さを正確に決めることが容易に行えるようになる。
【００５２】
本発明（請求項１８）では、各スキャナ素子の調整前の共振周波数を測定する工程をウェハ毎にまとめて測定できるので、測定工程の簡素化ができる。
【００５３】
本発明（請求項１９）では、ステムへの実装の状態でスキャナの共振周波数が変化しても、それに対応した高精度の共振周波数の調整ができる。
【００５４】
本発明（請求項２０）では、高精度の共振周波数調整された光スキャナ素子を提供することができる。
【００５５】
本発明（請求項２１）では、制御性の良いミラーの揺動を行うことで、制御性の高い光の走査を行うことが可能になる。
【００５６】
本発明（請求項２２、２３）では、制御性の良い光の走査を行うことで、高画質の画像の出力が可能になる。
【００５７】
以上説明してきたように、本発明により、弾性部材を捻り回転軸としてミラーを往復振動させて光源からの照射光を偏向する光スキャナに、ミラーの共振周波数の調節手段を設けたことで、部材の加工精度のばらつきによって生じるミラーの共振周波数のばらつきを調節し、ミラーの振れ角を一定にする光スキャナを有する光走査装置を提供することができる。更には、上記の光走査装置を備え、隣接する光スキャナ間でミラーの振れ角にばらつきを生じることなく、良好な画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
【００５９】
実施例１：
図１は、本発明の実施例１の光スキャナ素子を示す。図１に示す光スキャナ１０は、図１０で説明したものと同様である。実施例１では、光スキャナ１０用のステム２０には、調整用基板３０を設置するために凹部２２を形成している。ステム２０の中央には、光スキャナの揺動を妨げないように、図１１と同様に、座グリ部分２１が形成されている。なお、２３は、トーションバー（梁の弾性部材）３を支持するフレーム部である。
【００６０】
凹部２２にトーションバー（梁の弾性部材）３と固着したとき、トーションバー３の実質的にバネとして働く部分が所定の長さになるように、調整用基板３０をあらかじめダイボンディング（接着）する。そして、ステム２０に光スキャナ１０をダイボンディングする。その時、調整用基板３０の上面にも接着剤を塗布しておく。これにより、ステム２０にダイボンディングされた光スキャナ１０のトーションバー３は実質的に所定の長さになるので、光スキャナ１０の共振周波数を調整することが出来る。このようにして、調整用基板３０を介して光スキャナのトーションバー３の一部とステム２０を固着している。
【００６１】
光スキャナ１０の調整前の共振周波数については、図２に示すように、ウェハー状態のまま測定する。図２は、光スキャナ１０が複数配置されたウェハー２０５の特性を測定するプローブ装置の概要を示す。
【００６２】
プローバの測定端子から伸びている電流プローブ２０１により、光スキャナ１０の電流端子に駆動電流が供給され、ミラーが駆動する。さらに、測定端子からはミラーに向けて測定用のレーザー光２０２が照射される。ミラーで反射されたレーザー光２０３をセンサー２０４で検出し、周波数を測定する。
【００６３】
このようにして、ウェハー２０５内の各光スキャナ１０の共振周波数を測定、記憶しておき、その測定値と光スキャナ１０の狙いの共振周波数から、各光スキャナのトーションバーの必要なバネ定数を算出し、そのバネ定数にあった、トーションバーの長さを算出している。
【００６４】
図１に示す光スキャナをステムに実装した状態を図３に示す。光スキャナ１０のトーションバー３の一部が調整用基板３０と接着されていて、従って、トーションバー３の実質的な長さが調整されている。
【００６５】
図４は、トーションバーの調整の状態を示す。本実施例の光スキャナは、重量が約１．５ｍｇ、慣性モーメントが２×１０＾−５ｅｒｇ・ｃｍで、トーションバーの断面が０．０８ｍｍ×０．２ｍｍである。図４は、光スキャナの共振周波数とトーションバーの長さの関係を示す。図４から、トーションバーの長さを変えることで共振周波数を調整できる。
【００６６】
本実施例の光スキャナでは、４．７ＫＨｚ（トーションバー長２ｍｍ）付近では、１２Ｈｚ／１０μｍの周波数のシフトがあるので、１０Ｈｚ台の共振周波数の調整を容易に行うことができる。
【００６７】
実施例２：
図５は、本発明の実施例２の光スキャナ素子を示す。実施例２では、フレーム部２３とミラー部１の間をトーションバー３で接続しており、トーションバー３とフレーム部２３の間の間隔が狭くなるような構造にしている。
【００６８】
図６は、実施例２の光スキャナ素子１０に、調整用基板３０を固着した状態を示す。本実施例では、調整用基板３０を介してトーションバー３とフレーム部２３を固着している。実際に、実施例２のスキャナ素子を組み立てる場合には、図７に示すように、ステム２０にスキャナ素子１０をダイボンディングした後、そのスキャナ素子の所定の場所（２箇所）に調整用基板３０をダイボンディングする。
【００６９】
実施例２のスキャナ素子の共振周波数の測定は、まず、調整用基板のダイボンディングの前に行い、そこで測定された共振周波数が、所定の狙いの値になるように、調整用基板のダイボンディング位置を算出し、その後に調整用基板のダイボンディングを行う。そして、調整用基板のダイボンディング後に共振周波数の測定を行う。
【００７０】
このように、本実施例では、ステムにダイボンディングした後の共振周波数を元に周波数調整を行うので極めて高精度の調整が行える。図８は、上記したようにして、組み立てた光スキャナ装置を示す。
【００７１】
実施例３：
図９は、本発明の実施例３の光スキャナ素子を示す。実施例３では、スキャナ素子のトーションバー３ａに規則的な段差（スケールパターン）を形成している（図９（ａ））。この段差は、ドライエッチングで形成しており、５０μｍのラインアンドスペースのストライプ状で段差は２０μｍである。また、ライン上にはエッチングのマスク兼用で金属膜を形成しており、目視しやすくしている。
【００７２】
また、調整用基板３０ａにも、トーションバー３ａ上の段差に対応する５０μｍのラインアンドスペースのストライプ状の段差を形成している（図９（ａ））。これにより、トーションバー３ａ上に調整用基板３０ａを設置した場合には、お互いの段差が勘合し、正確に１００μｍピッチの精度で長さを調整でき、また勘合により、トーションバー３ａと調整用基板３０ａの固着がより強固に行え、精度の高いトーションバーのバネ定数の制御が可能になる。また、トーションバー上の金属膜パターンにより、装置の画像認識もより高速で高精度に行える。これにより、高精度の共振周波数制御を高速に行える。
【００７３】
実施例４：
図１０は、本発明の実施例４の光スキャナ素子を示す。図１０に示すスキャナ素子１０では、フレーム５とミラー１の間をトーションバー３で接続し、トーションバー３とフレーム５の間の間隔が狭くなるようなデザインにし、そこに、トーションバー３とフレーム５の分割された接合部４０を形成している。
【００７４】
図１１は、実施例４のスキャナ素子１０をステム２０に実装する図である。図１２は、ステム１０に実装された実施例４のスキャナ素子１０の状態を示す。
【００７５】
このスキャナ素子１０について、あらかじめ測定しておいた共振周波数をもとに、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子１０のトーションバー３の長さを算出し、トーションバー３とフレーム５の接合部４０の一部をＹＡＧレーザー４１を用いて除去し、トーションバー３の長さが、前記の算出値になるようにする（図１３）。
【００７６】
このようにして、トーションバー３とフレーム５の接合部４０の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバー３の光スキャナ１０を図１４に示す。この素子では、除去せずに残された接合部４０がある。
【００７７】
また、光スキャナ１０の調整前の共振周波数については、図２（実施例１）で説明したと同様にして、ウェハー状態のまま測定する。このようにして、ウェハー内の各光スキャナの共振周波数を測定、記憶しておき、その測定値と光スキャナの狙いの共振周波数から、各光スキャナのトーションバーの必要なバネ定数を算出し、そのバネ定数にあった、トーションバネの長さを算出している。図４は、トーションバーの調整の状態を示す。この光スキャナは重量約１．５ｍｇ  慣性モーメント２×１０＾−５ｅｒｇ・ｃｍで、トーションバーの断面は０．０８ｍｍ×０．２ｍｍである。この光スキャナの共振周波数とトーションバーの長さの関係を図４に示す。このようにトーションバーの長さを変えることで共振周波数を調整できる。
【００７８】
本実施例の光スキャナでは、トーションバー３とフレーム５を部分的に接合している部分４０は３０μｍ幅のブロックと３０μｍ幅のスペースの１０ペアから構成している（図１１を参照、ただし図１１では、ブロック数を省略している、図では簡便のため４ペアのブロックとして図示している）。
【００７９】
この光スキャナでは、４．７ＫＨｚ（トーションバー長２ｍｍ）付近では６０Ｈｚ／５０μｍの周波数のシフトがあるので、６０Ｈｚ単位での共振周波数の調整を容易に行うことができる。また、レーザーで除去する部分がミラーから離れてるため、レーザー照射時に飛散する物質がミラー面に付着、汚染することもなく、また照射時の熱もミラー部にはほとんど到達しないので、ミラーの光学特性はレーザー照射によりほとんど損なわれず、良好な特性を維持している。
【００８０】
また、本実施例では、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシング等で分離する前の、ウェハーの状態で測定しているが、図１２のスキャナ素子１０を図１２のステム２０に実装した状態で共振周波数を測定し、その後、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバーとフレームの接合部の一部をＹＡＧレーザー４１を用いて除去しトーションバーの長さが、前記の算出値になるようにしてもよい。この方法はステムにダイボンディングした後の共振周波数を元に周波数調整を行うので極めて高精度の調整が行えるという利点がある。
【００８１】
実施例５：
図１５は、本発明の実施例５の光スキャナ素子を示す。図１５に示すスキャナ素子１０では、フレーム５とミラー１の間をトーションバー３で接続し、トーションバー３とフレーム５の間の間隔が狭くなるようなデザインにし、そこに、トーションバー３とフレーム５の間をフレーム５、トーションバー３より厚さが薄い構造４２にしている。また、トーションバー３の上には規則的なパターン４３を形成している。
【００８２】
図１６に示すように、ステム１０に実装されたスキャナ素子１０を、あらかじめ測定しておいた共振周波数をもとに、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバー３とフレーム５との間の厚さの薄い部分４２を必要量だけＹＡＧレーザー４１を用いて除去し、トーションバーの長さが、前記の算出値になるようにする。
【００８３】
このようにして、トーションバー３とフレーム５との間の厚さの薄い部分４２の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバー３の光スキャナ１０を図１７に示す。この素子では、除去せず残された、厚さの薄い部分４２がある。
【００８４】
この光スキャナの調整前の共振周波数については、図２を用いて実施例１、４で説明したと同様であるのでその説明を省略する。
【００８５】
また、実施例５の光スキャナの共振周波数とトーションバーの長さの関係も図４（実施例１、４）で説明したと同様であり、光スキャナの重量、慣性モーメント、トーションバーの断面も実施例１、４で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。このように、トーションバーの長さを変えることで共振周波数を調整できる。
【００８６】
本実施例の調整では、アライメント精度５μｍの光学系を用いたＹＡＧレーザー加工装置を使用している。また、トーションバー３上に規則的パターン４３として、５μｍのライン・アンド・スペースのパターンを金属アルミで形成している。このパターン４３を参照して、レーザー照射を行うことにより、容易に正確なレーザー照射を行える。
【００８７】
また、この光スキャナでは４．７ＫＨｚ（トーションバー長２ｍｍ）付近では１２Ｈｚ／１０μｍの周波数のシフトがあるので、このスキャナ素子では１２Ｈｚ単位での共振周波数の調整を容易に行うことができる。また、レーザーで除去する部分がミラーから離れてるため、レーザー照射時に飛散する物質がミラー面に付着、汚染することもなく、また照射時の熱もミラー部にはほとんど到達しないので、ミラーの光学特性はレーザー照射によりほとんど損なわれず、良好な特性を維持している。
【００８８】
また、本実施例では、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシング等で分離する前の、ウェハーの状態で測定しているが、図１５のスキャナ素子１０を図１７のステム２０に実装した状態で共振周波数を測定し、その後、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバーとフレームの接合部の一部をＹＡＧレーザー４１を用いて除去し、トーションバーの長さが、前記の算出値になるようにしてもよい。この方法はステムにダイボンディングした後の共振周波数を元に周波数調整を行うので極めて高精度の調整が行えるという利点がある。
【００８９】
実施例６：
図１８は、本発明の実施例６の光スキャナ素子を示す。図１８に示すスキャナ素子１０は単結晶シリコンウェハから作られるＳＯＩウェハにより作成している。このスキャナ素子は、フレーム５とミラー１の間をトーションバー３で接続し、トーションバー３とフレーム５の間の間隔が狭くなるようなデザインにし、そこに、トーションバー３とフレーム５の間を黒色のエポキシ系樹脂４４で充填した構造にしている。また、トーションバー３の上には規則的なパターン４３を形成している。
【００９０】
図１９に示すように、ステム１０に実装されたスキャナ素子１０を、あらかじめ測定しておいた共振周波数をもとに、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子のトーションバー３の長さを算出し、トーションバー３とフレーム５の間のエポキシ樹脂４４を必要量だけＹＡＧレーザー４１を用いて除去し、トーションバー３の実質の長さが、前記の算出値になるようにする。
【００９１】
このようにして、トーションバー３とフレーム５の間のエポキシ樹脂４４の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバー３の光スキャナ１０を図２０に示す。この素子では、除去せずに残されたエポキシ樹脂４４がある。
【００９２】
この光スキャナの調整前の共振周波数については、図２を用いて実施例１、４で説明したと同様であるのでその説明を省略する。
【００９３】
また、実施例６の光スキャナの共振周波数とトーションバーの長さの関係も図４（実施例１、４）で説明したと同様であり、光スキャナの重量、慣性モーメント、トーションバーの断面も実施例１、４で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。このように、トーションバーの長さを変えることで共振周波数を調整できる。
【００９４】
本実施例の調整では、アライメント精度５μｍの光学系を用いたＹＡＧレーザー加工装置を使用している。また、トーションバー３上に規則的パターン４３として、５μｍのライン・アンド・スペースのパターンを金属アルミで形成している。このパターンを参照して、レーザー照射を行うことにより、容易に正確なレーザー照射を行える。
【００９５】
また、この光スキャナでは４．７ＫＨｚ（トーションバー長２ｍｍ）付近では１２Ｈｚ／１０μｍの周波数のシフトがあるので、このスキャナ素子では１２Ｈｚ単位での共振周波数の調整を容易に行うことができる。また、スキャナ素子の材質であるシリコンの融点１４００度に対して、エポキシ樹脂４４を４００度程度で熱分解するので、エポキシ樹脂４４の除去に必要なエネルギーは極めて少なく、エポキシ樹脂４４の分解に必要なエネルギーのレーザー光が照射されてもシリコンでできているスキャナ部にはまったくダメージを与えない。
【００９６】
また、レーザーで除去する部分がミラーから離れてるため、レーザー照射時に飛散する物質がミラー面に付着、汚染することもなく、また照射時の熱もミラー部にはほとんど到達しないので、ミラーの光学特性はレーザー照射によりほとんど損なわれず、良好な特性を維持している。
【００９７】
また、本実施例では、実施例４、５と同様に、スキャナ素子の共振周波数の測定は、スキャナ素子をダイシング等で分離する前の、ウェハーの状態で測定しているが、図１８のスキャナ素子１０を図２０のステム２０に実装した状態で共振周波数を測定し、その後、光スキャナの共振周波数をスキャナ装置の狙いの共振周波数に近づけるためのスキャナ素子のトーションバーの長さを算出し、トーションバーとフレームの間のエポキシ樹脂の一部をＹＡＧレーザーを用いて除去し、トーションバーの長さが、前記の算出値になるようにしてもよい。この方法はステムにダイボンディングした後の共振周波数を元に周波数調整を行うので極めて高精度の調整が行えるという利点がある。
【００９８】
上記した実施例１〜６の光スキャナ素子を用いて図２４に示す光走査装置を構成することができる。また、本発明の光スキャナ素子を用いた光走査装置によって、図２５、２６に示す画像形成装置を構成することができる。
【００９９】
以上、説明したように、弾性部材を捻り回転軸としてミラーを往復振動させて光源からの照射光を偏向する光スキャナに、ミラーの共振周波数を調節する調整手段を設けたことにより、部材の加工精度のばらつきによって生じるミラーの共振周波数のばらつきが調節され、ミラーの振れ角を一定にする光スキャナを有する光走査装置を提供することができる。更には、上記した光走査装置を備え、隣接する光スキャナ間でミラーの振れ角にばらつきを生じることなく、良好な画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施例１の光スキャナ素子を示す。
【図２】光スキャナが複数配置されたウェハーの特性を測定するプローブ装置の概要を示す。
【図３】図１の光スキャナをステムに実装した状態を示す。
【図４】光スキャナの共振周波数とトーションバーの長さの関係を示す。
【図５】本発明の実施例２の光スキャナ素子を示す。
【図６】実施例２の光スキャナ素子に、調整用基板を固着した状態を示す。
【図７】実施例２のスキャナ素子を組み立てる場合を示す。
【図８】実施例２のスキャナ素子を組み立てた光スキャナ装置を示す。
【図９】本発明の実施例３の光スキャナ素子を示す。
【図１０】本発明の実施例４の光スキャナ素子を示す。
【図１１】実施例４のスキャナ素子をステムに実装した図である。
【図１２】ステムに実装された実施例４のスキャナ素子の状態を示す。
【図１３】接合部の一部を除去する例を示す。
【図１４】接合部の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバーの光スキャナを示す。
【図１５】本発明の実施例５の光スキャナ素子を示す。
【図１６】厚さの薄い部分の一部を除去する例を示す。
【図１７】厚さの薄い部分の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバーの光スキャナを示す。
【図１８】本発明の実施例６の光スキャナ素子を示す。
【図１９】エポキシ樹脂の一部を除去する例を示す。
【図２０】エポキシ樹脂の一部を除去し、任意の長さに調整されたトーションバーの光スキャナを示す。
【図２１】従来の微小ミラーの例を示す。
【図２２】光スキャナを実装するステムの例を示す。
【図２３】光スキャナとステムを実装した状態を示す。
【図２４】光走査装置の構成の断面を示す。
【図２５】画像形成装置の一例であるレーザープリンタの概略構成図を示す。
【図２６】光走査装置と感光体を上から見た図である。
【図２７】各光スキャナの共振周波数を測定した結果を示す。
【図２８】従来の光走査装置に用いられる光スキャナの斜視図（ａ）と断面図（ｂ）を示す。
【図２９】共振周波数を調整する第１の従来方法を示す。
【図３０】共振周波数を調整する第２の従来方法を示す。
【符号の説明】
【０１０１】
１  ミラー
２  基板
３  トーションバー
４  分離溝
５  固定部材
６  可動電極
７  固定電極
１０  光スキャナ
２０  ステム
２２  凹部
２３  フレーム部
３０  調整用基板
【図１】
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【図２】
2006099045.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006099045.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006099045.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006099045.tif 000019
【図１８】
2006099045.tif 000020
【図１９】
2006099045.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2006099045.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006099045.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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