(57)【要約】【課題】光走査素子の固定台への接着固定において、ミラー部を搖動可能に支持するトーションバーに応力が導入されにくくし、ミラー部動作時の最大応力をより低減して信頼性を向上する。【解決手段】光走査装置１０では、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域は、第１〜第４の直線状枠部による四角枠状の領域であり、そのうち第１〜第４の直線状枠部の各連結領域付近の４つの角部２１ａ〜２１ｄのみに接着層１６が配置され、４つの角部２１ａ〜２１ｄ以外の領域２２ａ〜２２ｄには接着層１６は配置されない。これにより、光走査素子は、フレーム１９の裏面が接着層１６により角部２１ａ〜２１ｄで固定台１７と接着固定され、接着層１６の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても、非接着領域２２ａ〜２２ｄで歪み応力を逃すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を反射し走査するミラー部、自由端と固定端とを有し前記自由端により前記ミラー部の重心を通る搖動軸を中心に前記ミラー部を搖動可能に支持するトーションバー、及び前記ミラー部が中央部に位置するとともに前記ミラー部の側面の大部分に開口部を有して前記トーションバーの前記固定端を支持する枠状のフレーム、を備える光走査素子と、
固定台と、
前記光走査素子のフレームと前記固定台との間に設けられ、前記光走査素子のフレームを前記固定台に接着して固定する接着層と、
を備え、
前記接着層は、前記フレームの前記固定台と対向する接着対象領域において、熱硬化時に生じる前記光走査素子と前記固定台との熱膨張率の差によるストレスを吸収しない柔軟性の少ない第１の接着剤により接着が行われた第１の領域と、前記第１の接着剤による接着が行われない第２の領域とを有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光走査素子のフレームの前記固定台と対向する接着対象領域は、第１乃至第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、
前記第１の領域は、前記第１乃至第４の直線状枠部のうち隣接する２つの直線状枠部の連結部分を含む角部の領域であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光走査素子のフレームの前記固定台と対向する接着対象領域は、第１乃至第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、
前記第１の領域は、前記第１乃至第４の直線状枠部のうち、前記ミラー部の前記搖動軸に平行な長手方向を有する互いに対向する第１及び第３の直線状枠部に形成された、それぞれ所定長さの一又は二以上の第１及び第２の接着領域であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第１の領域は、
前記第１乃至第４の直線状枠部のうち、前記ミラー部の前記搖動軸に平行な長手方向を有する互いに対向する第１及び第３の直線状枠部に形成された、それぞれ所定長さの一又は二以上の第１及び第２の接着領域と、
前記第１乃至第４の直線状枠部のうち、前記ミラー部の前記搖動軸に垂直な長手方向を有する互いに対向する第２及び第４の直線状枠部に形成された、それぞれ所定長さの一又は二以上の第３及び第４の接着領域と
よりなることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１の接着剤による接着が行われない前記第２の領域は、前記接着層が存在しない非接着領域であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１の接着剤による接着が行われない前記第２の領域は、前記第１の接着剤と比較して相対的に柔軟性のある第２の接着剤による接着が行われる領域であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光走査素子のフレームの前記固定台と対向する接着対象領域は、第１乃至第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、
前記第２の接着剤による接着が行われる前記第２の領域は、前記ミラー部の前記搖動軸に平行な長手方向を有し、かつ、互いに対向する第１及び第３の直線状枠部にそれぞれ形成された、前記ミラー部の重心を前記搖動軸に直交する方向に通る仮想的な直線を中心とする所定長さの第５及び第６の接着領域と、前記ミラー部の前記搖動軸に垂直な長手方向を有し、かつ、互いに対向する第２及び第４の直線状枠部にそれぞれ形成された、前記搖動軸を中心とする所定長さの第７及び第８の接着領域との両方であることを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
裏面シリコン層、インシュレータ層及び表面シリコン層の順で積層されたＳＯＩ基板を、前記表面シリコン層の表面の中央部に円形領域を有し、その円形領域の側面の大部分が開口部で、前記円形領域をトーションバーの自由端で搖動可能に支持し、かつ、前記トーションバーの固定端を支持する枠状のフレームの構造の光走査素子に一体成形する光走査素子形成工程と、
前記円形領域に反射膜を被覆して、入射する光を反射し走査するミラー部を形成するミラー部形成工程と、
前記フレームの構造中の前記裏面シリコン層の裏面と固定台とを、少なくとも熱硬化時に生じる前記光走査素子と前記固定台との熱膨張率の差によるストレスを吸収しない柔軟性の少ない第１の接着剤による接着層で接着する接着工程と
を含み、前記接着工程は、前記光走査素子のフレームの前記固定台と対向する接着対象領域において、前記第１の接着剤により接着が行われる第１の領域と、前記第１の領域以外の前記第１の接着剤による接着が行われない第２の領域とを形成して接着することを特徴とする光走査装置の製造方法。
【請求項９】
前記接着工程は、前記第１の接着剤による接着が行われない前記第２の領域として、前記接着層が存在しない非接着領域とすることを特徴とする請求項８記載の光走査装置の製造方法。
【請求項１０】
前記接着工程は、前記第１の接着剤による接着が行われない前記第２の領域として、前記第１の接着剤と比較して相対的に柔軟性のある第２の接着剤による接着が行われる領域とすることを特徴とする請求項８記載の光走査装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光走査装置及び光走査装置の製造方法に係り、特にミラー部を駆動し、ミラー部で反射するレーザ光を偏向させて二次元走査する光走査素子を備える光走査装置及び光走査装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光などの光を、駆動する反射鏡に反射させて光走査を行う光走査素子は、バーコードリーダ、レーザービームプリンタ、光ＬＡＮ(Local Area Network)モジュール、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の描画モジュールなどの様々な用途に用いられている。この種の光走査素子として、近年、小型化、軽量化、低コスト化を目的として、半導体製造技術を応用したマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ;Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光走査素子（以下、「ＭＥＭＳミラー」ともいう）が注目されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ＭＥＭＳミラーは、シリコンウェハを領域的に薄く加工して弾性を持たせた領域を稼働部として利用し、その稼働部に対して圧電膜や静電力で駆動力を与え、稼働部をミラー部としてレーザ光を照射し、稼働部（ミラー部）を駆動することでミラー部で反射するレーザ光を偏向させて二次元走査する構成である。また、特許文献１記載のＭＥＭＳミラーは、支持基板の上に支持部で支持されて回動可能なミラーを有するミラー基板と、ミラーに対向して配置される制御電極を有してミラー基板下部の支持基板上に固定された電極基板とを備える構成である。
【０００４】
また、特許文献２記載のＭＥＭＳミラーは、対向する一対の振動子の各２本のアーム部の間のスペースに反射ミラー部を配置するとともに、反射ミラー部と一方の振動子の２本のアーム部とをそれぞれ連結する２本の捩じりバネ部と、反射ミラー部と他方の振動子の２本のアーム部とをそれぞれ連結する２本の捩じりバネ部とから構成されている。そして、計４本の捩じりバネ部と反射ミラー部とで構成される振動系の共振モードの中で反射ミラー部の重心を通る軸を中心とした回転を生ずる第１次回転モードよりも、反射ミラー部の最も低次な共振周波数が高くなるように設定されている。
【０００５】
このようなＭＥＭＳミラーでは、ミラー部で反射するレーザ光を偏向させるために、ミラー部に対して偏向する向きの駆動力を印加する必要がある。特により高い周波数でより小さな駆動力で動作させるには、ミラー部が偏向する共振周波数の速度で動作させる方法が一般的に行われている。ミラー部に対して駆動力を印加すると、捩じりバネ等の支持部材によって搖動可能に支持されているミラー部が、ミラー部の重心を通る支持部材の軸を中心として搖動する。このとき、ミラー部及び支持部材や支持部材を支持するフレーム（あるいはアーム）などが一体的に形成された光走査素子が固定されていないと、支持部材を介しての反作用力が光走査素子にも働いてしまい、光走査素子全体が搖動する。あるいは、光走査素子に搖動が逃げて力のロスを生じ、ミラーが効率的に動作しないなどの不具合が生じてしまう。
【０００６】
そのため、光走査装置では、上記の光走査素子全体の搖動を抑えるために、ミラー部が動作する空間を有するように、光走査素子を固定台に接着し、ミラー部が効率的に動作するように保持している。このとき光走査素子を固定台に接着する場合には、一般的には樹脂系の接着剤を用いる。より強固な接着を行うためには、熱硬化型、２液混合型のエポキシ樹脂などが多く用いられている。その他、半田材料を用いた接着や陽極接合などの接着方式もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８２４６７号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような光走査素子における共振周波数は、その構造と材料物性のヤング率により一意的に決まる。この共振周波数をより高くするためには、ミラー部の支持部材をより強くしてバネ定数を大きくする必要がある。しかしながら、バネ定数を大きくすると、同じ角度を偏向させる時、支持部材に加わる応力は増大するので、支持部材が例えばシリコンでできたトーションバーであれば、シリコンの許容応力を超えると脆性破壊してしまうという欠点がある。そのため、より高い共振周波数でより大きな角度でミラー部を搖動させるためには、支持部材に印加される応力を極力小さくするよう、光走査装置を作製しなければならない。
【０００９】
ここで、光走査装置の作製時に前述した光走査素子を固定台に接着する際に、半田材料を用いた接着や陽極接合などで接着する場合は、かなりの高温で接着処理する必要があるため、固定台の材料の熱膨張率と光走査素子との熱膨張率との差が大きいと破損してしまう恐れがある。一方、樹脂系の接着剤では熱硬化型エポキシ樹脂では１５０℃以下、２液混合型のエポキシ樹脂では室温で硬化処理が可能なので、上記の熱膨張率の差による破損の影響を小さくすることができる。
【００１０】
しかしながら、従来は光走査素子の外周全体に接着剤を塗布し、固定台に乗せて接着していたため、樹脂系の接着剤を使用したとしても、その硬化時の収縮により少なからず光走査素子にゆがみ応力が導入されてしまう。このゆがみ応力は光走査素子全体に導入されるので、光走査素子がドーム状に歪んでしまい、その結果、光走査素子の中で最も細く薄く形成されている支持部材であるトーションバーに対し、その長手方向にたわむ方向の応力が最も大きく導入されてしまい、トーションバーが破壊する可能性がある。
【００１１】
また、接着剤に熱硬化性の接着剤を使用する場合は、硬化時の温度が比較的低温であっても、固定台の材質によっては光走査素子との熱膨張率の差の分が室温に戻った時に、光走査素子全体が歪む量が増え、その歪みによりトーションバーに応力が大きく入ってしまう。仮に、接着剤による収縮応力が小さかったとしても、従来のように光走査素子の外周全体を接着していると、高温若しくは低温環境下での動作時に、固定台と光走査素子との熱膨張率の差に相当する歪みが入ってしまい、トーションバーへの応力が増大してしまう。その影響を低減・除去するためには、光走査素子との熱膨張率の差の小さな材質の固定台を選択せざるを得ない。
【００１２】
このように、従来は、接着剤による収縮応力や、固定台との熱膨張率の差により、光走査素子において特に細いトーションバーが、動作時にねじれ応力が加わるため、大きな角度で動作させると光走査素子の材料である例えばシリコンの破壊応力にすぐ到達してしまい、トーションバーが破壊してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、光走査素子の固定台への接着固定において、ミラー部を搖動可能に支持するトーションバーに応力が導入されにくくし、ミラー部動作時の最大応力をより低減して信頼性を向上できる光走査装置及び光走査装置の製造方法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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の光走査装置は、入射する光を反射し走査するミラー部(15;84)、自由端と固定端とを有し自由端によりミラー部の重心を通る搖動軸を中心にミラー部を搖動可能に支持するトーションバー(11a〜11d;81a,81b)、及びミラー部が中央部に位置するとともにミラー部の側面の大部分に開口部(18;82)を有してトーションバーの固定端を支持する枠状のフレーム(19;83)、を備える光走査素子と、固定台(17)と、光走査素子のフレームと固定台との間に設けられ、光走査素子のフレームを固定台に接着して固定する接着層(16，31，41，51，61，62，86，87)と、を備え、
接着層は、固定台と対向するフレームの接着対象領域において、熱硬化時に生じる光走査素子と固定台との熱膨張率の差によるストレスを吸収しない柔軟性の少ない第１の接着剤により接着が行われた第１の領域(21a〜21d;63a,63b,72b,72e;A1,A2)と、第１の接着剤による接着が行われない第２の領域(22a〜22d,33a,33b,43a〜43d,53a〜53h,87a,87b,64a,64b,72a,72c,72d,72f,B1,B2)とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光走査装置の製造方法は、裏面シリコン層(13)、インシュレータ層(12)及び表面シリコン層(11)の順で積層されたＳＯＩ基板(14)を、表面シリコン層の表面の中央部に円形領域を有し、その円形領域の側面の大部分が開口部(18;82)で、円形領域をトーションバー(11a〜11d,81a,81b)の自由端で搖動可能に支持し、かつ、トーションバーの固定端を支持する枠状のフレームの構造の光走査素子に一体成形する光走査素子形成工程と、円形領域に反射膜を被覆して、入射する光を反射し走査するミラー部(15,84)を形成するミラー部形成工程と、フレームの構造中の裏面シリコン層(13)の裏面と固定台(17)とを、少なくとも熱硬化時に生じる光走査素子と固定台との熱膨張率の差によるストレスを吸収しない(柔軟性の少ない第１の接着剤による接着層(61,86)で接着する接着工程とを含み、接着工程は、光走査素子の固定台と対向するフレームの接着対象領域において、第１の接着剤により接着が行われる第１の領域(21a〜21d;63a,63b,72b,72e;A1,A2)と、第１の領域以外の第１の接着剤による接着が行われない第２の領域(22a〜22d,33a,33b,43a〜43d,53a〜53h,87a,87b,64a,64b,72a,72c,72d,72f,B1,B2)とを形成して接着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光走査素子の固定台への接着固定において、ミラー部を搖動可能に支持するトーションバーに応力が導入されにくくし、ミラー部動作時の最大応力をより低減して信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光走査装置の第１の実施形態の構成図である。
【図２】表面シリコン層上に絶縁膜、下電極、圧電膜、上電極が形成された光走査素子の平面図と、c1-c1’線に沿う断面図である。
【図３】本発明の光走査装置の第２の実施形態の構成図である。
【図４】本発明の光走査装置の第３の実施形態の構成図である。
【図５】本発明の光走査装置の第４の実施形態の構成図である。
【図６】本発明の光走査装置の第５の実施形態の構成図である。
【図７】本発明の光走査装置の第６の実施形態の構成図である。
【図８】本発明の光走査装置の第７の実施形態の平面図である。
【図９】図８の光走査装置における固定台との接着位置の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明になる光走査装置の第１の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第１の実施形態の光走査装置１０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層１６の接着位置を示す平面図である。図１（Ａ）〜（Ｆ）中、同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２０】
光走査装置１０は、図１（Ｂ）〜（Ｅ）の断面図に示すように、所定の形状に形成された裏面シリコン層１３、インシュレータ層１２及び表面シリコン層１１の順で積層されたＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板１４と、表面シリコン層１１の中央に形成された扁平円柱状のミラー部１５と、裏面シリコン層１３の裏面に接着層１６により接着された固定台１７とより構成されている。ＳＯＩ基板１４及びミラー部１５は、光走査素子を構成する。なお、接着層１６としては、例えば熱硬化性樹脂（接着剤）を用いることができる。
【００２１】
ＳＯＩ基板１４の表面シリコン層１１は、図１（Ａ）に示すように、フォトリソグラフィとエッチング加工により、開口部１８を有する四角枠状の外周部分であるフレーム１９に、一端が固定された細幅の４本のＬ字状あるいは逆Ｌ字状のトーションバー１１ａ〜１１ｄの他端で枠の中央部の円形部分が支持された形状に一体的に形成されている。更に、図１（Ａ）に示すように、表面シリコン層１１をフレーム１９及びトーションバー１１ａ〜１１ｄと共に一体的に形成して得た上記円形部分は、その後、表面にアルミニウム膜等の反射膜が被覆されてミラー部１５として構成される。円形のミラー部１５は、その中心位置である重心Ｏが縦方向中心線ａ１−ａ１’と横方向中心線ｂ１−ｂ１’との交点に一致するように形成されている。
【００２２】
また、図１（Ａ）に示すように、トーションバー１１ａ及び１１ｂは、それぞれフレーム１９に固定された一端から横方向中心線ｂ１−ｂ１’と平行に互いに対向するように直線的に延在する所定長のアーム部１１１ａ、１１１ｂの他端と、ミラー部１５の図中上側の互いに対向する縦方向中心線ａ１−ａ１’の線対称位置に接続された一端から縦方向中心線ａ１−ａ１’と平行に、かつ、図中上方向に直線的に延在する捩じりバネ部１１２ａ、１１２ｂの他端とが連結された、平面がＬ字形状又は逆Ｌ字形状である。
【００２３】
同様に、トーションバー１１ｃ及び１１ｄは、それぞれフレーム１９に固定された一端から横方向中心線ｂ１−ｂ１’と平行に互いに対向するように直線的に延在する所定長のアーム部１１１ｃ、１１１ｄの他端と、ミラー部１５の図中下側の互いに対向する縦方向中心線ａ１−ａ１’の線対称位置に接続された一端から縦方向中心線ａ１−ａ１’と平行に、かつ、図中下方向に直線的に延在する捩じりバネ部１１２ｃ、１１２ｄの他端とが連結された、平面がＬ字形状又は逆Ｌ字形状である。
【００２４】
また、ＳＯＩ基板１４の裏面シリコン層１３は、ミラー部１５及びトーションバー１１ａ〜１１ｄが動作するよう、図１（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように四角枠状のフレーム１９の領域だけを残してエッチング加工されている。表面シリコン層１１及び裏面シリコン層１３の両方に加工された領域は貫通した開口部１８とされる。これにより、ＳＯＩ基板１４は、ミラー部１５が、側面部の大部分が開口部１８に隣接し、かつ、フレーム１９に固定端が固定されたトーションバー１１ａ〜１１ｄの自由端により支持された状態で搖動可能に形成される。なお、トーションバー１１ａ〜１１ｄは、固定端がアーム部１１１ａ〜１１１ｄの他端であり、自由端が捩じりバネ部１１２ａ〜１１２ｄの一端である。
【００２５】
ここで、表面シリコン層１１と裏面シリコン層１３との間のインシュレータ層１２は、一般的には表面シリコン層１１及び裏面シリコン層１３をエッチングしたとき、インシュレータ層１２でエッチングがストップすることにより、ミラー部１５及びトーションバー１１ａ〜１１ｄの厚みが一定となるので、構造物の共振周波数を一定値にして加工することが可能となる。ただし、表面シリコン層１１及び裏面シリコン層１３のエッチングだけでは、インシュレータ層１２は残ってしまうので、最終的にはインシュレータ層１２をエッチングするためのガスを用いてドライエッチングしたり、フッ酸などの液でウェットエッチングして除去することが可能である。なお、図１（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、エッチング加工により裏面シリコン層１３のミラー部１５の下側の所定領域が薄く形成されてリブ２０を構成している。
【００２６】
なお、ミラー部１５の厚みによっては、バルクシリコンを用いて貫通加工して形成することも可能であるが、より高い共振周波数の光走査素子を設計するためには、ハンドリング可能なシリコンの厚み（例えば厚み３００μｍ以上）では設計可能な解が制約されてしまうため、一般的にはハンドリング可能なＳＯＩウェハを用いて上述のような工程により光走査素子が作製されることが多い。
【００２７】
なお、本発明とは直接の関係はないが、表面シリコン層１１上には、例えば絶縁膜層、下電極層、圧電膜層、及び上電極層が順次積層された後、フォトリソグラフィとエッチング加工により、それぞれ所定形状の絶縁膜、下電極、圧電膜、上電極に形成される（後述する他の実施形態も同様）。図２（Ａ）は、これら絶縁膜、下電極、圧電膜、上電極が形成された光走査素子の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のc1-c1’線に沿う断面図を示す。図２（Ａ）、（Ｂ）中、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００２８】
図２（Ｂ）に示すように、表面シリコン層１１上に二酸化シリコン等の絶縁膜２４、下電極２５、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等による圧電膜２６及び上電極２７の順で積層されている。下電極２５は、例えばチタン（Ｔi）と白金（Ｐt）との積層膜や、ＴiとＰtとの間にＳＲＯ（ストロンチウムルテニウムオキサイド）を挟んだ３層膜が用いられる。上電極２７には、例えばＴiと金（Ａu）との積層膜が用いられる。これらの下電極２５や上電極２７は、下電極層及び上電極層を例えばフォトエッチングして、図２（Ａ）の平面図に示す如き形状に形成される。
【００２９】
このようにして作製された光走査素子において、周知のように、圧電膜２６が上電極２７と下電極２５との間に印加される駆動電圧により伸縮変形し、その伸縮変形が表面シリコン層１１に伝達されることで、トーションバー１１ａ〜１１ｄで支持されているミラー部１５が、縦方向中心線ａ１−ａ１’を線対称の搖動軸とする軸周りに搖動される。この搖動によりミラー部１５に入射して反射されたレーザ光が例えば水平方向に走査される。
【００３０】
このとき、前述した理由により、光走査素子のフレーム１９が固定されていないとミラー部１５が効率的に動作しないので、光走査素子のフレーム１９の裏面側（すなわち、裏面シリコン層１３の底面）をミラー部１５が動作する空間を有した状態で固定台１７に固定する必要がある。
【００３１】
ここで、本実施形態の光走査装置１０では、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域は、第１〜第４の直線状枠部が四角枠の各辺を構成する四角枠状の領域であり、そのうち図１（Ｆ）に示すように、第１〜第４の直線状枠部の各連結領域付近の４つの角部２１ａ〜２１ｄのみに接着層１６が配置される。これにより、本実施形態では光走査素子は、フレーム１９の裏面シリコン層１３が図１（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、接着層１６により４つの角部２１ａ〜２１ｄで固定台１７と接着固定され、４つの角部２１ａ〜２１ｄ以外の領域２２ａ〜２２ｄでは固定台１７と接着しない構成とされる。
【００３２】
このように、本実施形態の光走査装置１０では、接着固定された光走査素子のフレーム１９と固定台１７との間には接着層１６で接着されない非接着領域２２ａ〜２２ｄが存在するので、接着層１６の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても、非接着領域２２ａ〜２２ｄで歪み応力を逃すことができる。その結果、光走査素子全体に入る歪み応力を低減できる。また、裏面シリコン層１３との熱膨張率の差が大きな樹脂材料や金属材料を固定台１７に用いても、接触層１６の硬化収縮時にトーションバー１１ａ〜１１ｄに対して大きな応力が印加されないので、ミラー部１５を大きく動作させてもトーションバーの特に捩じりバネ部１１２ａ〜１１２ｄの応力による破壊を防止することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図３は、本発明になる光走査装置の第２の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第２の実施形態の光走査装置３０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層３１の接着位置を示す平面図である。図３（Ａ）〜（Ｅ）中、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
本実施形態の光走査装置３０では、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域が、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち図３（Ｆ）に示すように、搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な長手方向を有する対向する２つの直線状枠部の、それぞれ横方向中心線ｂ１−ｂ１’を中心とする所定領域３２ａ及び３２ｂのみに接着層３１が配置される。これにより、本実施形態の光走査装置３０は、裏面シリコン層１３が図３（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、接着層３１により所定領域３２ａ及び３２ｂで固定台１７と接着固定され、所定領域３２ａ及び３２ｂ以外の領域３３ａ及び３３ｂでは固定台１７と接着されない構成に特徴がある。なお、接着層３１としては、例えば熱硬化性樹脂（接着剤）を用いることができる。
【００３５】
このように、本実施形態の光走査装置３０では、光走査素子の裏面シリコン層１３と固定台１７との間には接着層３１で接着される領域３２ａ及び３２ｂ以外に、接着されない非接着領域３３ａ及び３３ｂが存在するので、接着層３１の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても、非接着領域３３ａ及び３３ｂで歪み応力を逃すことができる。その結果、光走査素子全体に入る歪み応力を低減できる。
【００３６】
（第３の実施形態）
図４は、本発明になる光走査装置の第３の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第３の実施形態の光走査装置４０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層４１の接着位置を示す平面図である。図４（Ａ）〜（Ｅ）中、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の光走査装置４０では、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域が、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち図４（Ｆ）に示すように、横方向中心線ｂ１−ｂ１’に平行な長手方向を有する対向する２つの直線状枠部のそれぞれに設けられた搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）を中心とする所定領域４２ａ及び４２ｃと、搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な長手方向を有する対向する残りの２つの直線状枠部のそれぞれに設けられた横方向中心線ｂ１−ｂ１’を中心とする所定領域４２ｂ及び４２ｄとに接着層４１が配置される。
【００３８】
これにより、本実施形態の光走査装置４０は、フレーム１９が図４（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、接着層４１により所定領域４２ａ〜４２ｄで固定台１７と接着固定され、所定領域４２ａ〜４２ｄ以外の領域４３ａ〜４３ｄでは固定台１７と接着されない構成に特徴がある。なお、接着層４１としては、例えば熱硬化性樹脂（接着剤）を用いることができる。
【００３９】
このように、本実施形態の光走査装置４０では、光走査素子のフレーム１９の裏面シリコン層１３と固定台１７との間には接着層４１で接着される領域４２ａ〜４２ｄ以外に、接着されない非接着領域４３ａ〜４３ｄが存在するので、接着層４１の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても、非接着領域で歪み応力を逃すことができる。その結果、光走査素子全体に入る歪み応力を低減できる。更に、本実施形態の光走査装置４０では、光走査装置３０よりも光走査素子と固定台１７との接着領域が多いので、光走査素子をより強固に固定台１７に固定することができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図５は、本発明になる光走査装置の第４の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第４の実施形態の光走査装置５０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層５１の接着位置を示す平面図である。図５（Ａ）〜（Ｅ）中、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の光走査装置５０では、図５（Ｆ）に示すように、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域が、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち横方向中心線ｂ１−ｂ１’に平行な長手方向を有する互いに対向する第２及び第４の直線状枠部のうち、第２の直線状枠部の２つの所定領域５２ａ及び５２ｂと、第４の直線状枠部の２つの所定領域５２ｅ及び５２ｆとに接着層５１が配置される。また、搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な長手方向を有する互いに対向する第１及び第３の直線状枠部のうち、第１の直線状枠部の２つの所定領域５２ｃ及び５２ｄと、第３の直線状枠部の２つの所定領域５２ｇ及び５２ｈとに接着層５１が配置される。
【００４２】
これにより、本実施形態の光走査装置５０は、光走査素子のフレーム１９が図５（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、所定領域５２ａ〜５２ｈで固定台１７と接着固定され、所定領域５２ａ〜５２ｈ以外の領域５３ａ〜５３ｈが固定台１７と接着されない非接着領域である構成に特徴がある。なお、接着層５１としては、例えば熱硬化性樹脂（接着剤）を用いることができる。
【００４３】
このように、本実施形態の光走査装置５０では、光走査素子のフレーム１９と固定台１７との間には接着層５１で接着される領域５２ａ〜５２ｈ以外に、接着されない非接着領域５３ａ〜５３ｈが存在するので、接着層５１の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても、非接着領域５３ａ〜５３ｈで歪み応力を逃すことができる。その結果、光走査素子全体に入る歪み応力を低減できる。更に、本実施形態の光走査装置５０では、光走査装置３０よりも光走査素子と固定台１７との接着領域が分散されているので、光走査素子をより均等に固定台１７に固定することができる。
【００４４】
（第５の実施形態）
図６は、本発明になる光走査装置の第５の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第５の実施形態の光走査装置６０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層６１、６２の接着位置を示す平面図である。図６（Ａ）〜（Ｅ）中、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の光走査装置６０は、図６（Ｆ）に示すように、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域が、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な長手方向を有する互いに対向する２つの直線状枠部の、それぞれ横方向中心線ｂ１−ｂ１’を中心とする所定領域６３ａ及び６３ｂに対しては柔軟性の少ない接着層６１を配置し、それ以外の領域６４ａ及び６４ｂに対しては柔軟性のある接着層６２を配置する構成に特徴がある。
【００４６】
ここで、柔軟性の少ない接着層６１とは、柔軟性のある接着層６２と比較して相対的に柔軟性が少ない接着層であることを意味する。また、ここでいう「柔軟性」とは、光走査素子のフレーム１９と固定台１７とを接着したときに、熱硬化時に生じる光走査素子と固定台１７との熱膨張率の差によるストレスを吸収するか否かの程度を示しており、ストレスを吸収する場合は「柔軟性がある」とし、ストレスを吸収しない場合は「柔軟性が少ない」としている。柔軟性の少ない接着層６１としては、前述した接着層１６、３１、４１、５１と同様に例えば熱硬化性樹脂（接着剤）を用いることができる。一方、柔軟性のある接着層６２としては、例えば常温硬化性樹脂（接着剤）やＵＶ硬化型樹脂（接着剤）を用いることができる。
【００４７】
これにより、本実施形態の光走査装置６０は、フレーム１９が図６（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、横方向中心線ｂ１−ｂ１’を中心とし、かつ、搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な所定領域６３ａ及び６３ｂで柔軟性の少ない接着層６１で固定台１７と接着固定され、それ以外の領域６４ａ及び６４ｂで柔軟性のある接着層６２で固定台１７と接着固定される。
【００４８】
すなわち、本実施形態の光走査装置６０では、光走査素子のフレーム１９と固定台１７との接着固定にあたり、トーションバー１１ａ〜１１ｄの捩じりバネ部１１２ａ〜１１２ｄの長手方向（すなわち、縦方向中心線ａ１−ａ１’線（搖動軸）に平行な方向）に対しては、その直交方向と比較して図６（Ｃ）、（Ｅ）に示すように柔軟性の少ない接着層６１により柔軟性の少ない接着固定が行われることとなる。
【００４９】
この結果、光走査素子と固定台１７とは、実用性十分な程度に強固に接着されるとともに、接着層の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても歪み応力を大幅に逃すことができる。また、これと同時に、捩じりバネ部１１２ａ〜１１２ｄに対しては、柔軟性の少ない接着層６１による接着により、ミラー部１５が縦方向中心線ａ１−ａ１’の搖動軸の軸周りに搖動可能となるような光走査素子と固定台１７との接着ができる。これにより、本実施形態の光走査装置６０の信頼性を向上することができる。
【００５０】
（第６の実施形態）
図７は、本発明になる光走査装置の第６の実施形態の構成図を示す。同図（Ａ）は第６の実施形態の光走査装置７０の平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の縦中心線ａ１−ａ１’線に沿う断面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）中の縦方向のａ２−ａ２’線に沿う断面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）中の横中心線ｂ１−ｂ１’線に沿う断面図、同図（Ｅ）は同図（Ａ）中の横方向のｂ２−ｂ２’線に沿う断面図、同図（Ｆ）は同図（Ｂ）〜（Ｅ）中の接着層６１、６２の接着位置を示す平面図である。図７（Ａ）〜（Ｆ）中、図６（Ａ）〜（Ｆ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の光走査装置７０は、図７（Ｆ）に示すように、光走査素子のフレーム１９の裏面の固定台１７と対向する接着対象領域が、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）に平行な長手方向を有する互いに対向する第１及び第３の直線状枠部の、それぞれ横方向中心線ｂ１−ｂ１’を中心とする所定領域６３ａ及び６３ｂに対しては柔軟性の少ない接着層６１を配置する点は、図６（Ｆ）に示した第５の実施形態と同様である。
【００５２】
しかし、本実施形態の光走査装置７０は、第５の実施形態で柔軟性のある接着層６２を配置したそれ以外の領域を、図７（Ｆ）に示すように、それぞれ横方向中心線ｂ１−ｂ１’に平行な長手方向を有する互いに対向する第２及び第４の直線状枠部の搖動軸（縦方向中心線ａ１−ａ１’）を中心とする所定領域７２ｂ及び７２ｅと、それ以外の領域７２ａ、７２ｃ、７２ｄ及び７２ｆとに分割し、所定領域７２ｂ及び７２ｅにも柔軟性の少ない接着層６１を配置し、それ以外の領域７２ａ、７２ｃ、７２ｄ及び７２ｆに柔軟性のある接着層６２を配置する構成に特徴がある。これにより、本実施形態の光走査装置７０は、光走査素子のフレーム１９が図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、上記所定領域６３ａ及び６３ｂと７２ｂ及び７２ｅとで柔軟性の少ない接着層６１で固定台１７と接着固定され、それ以外の領域７２ａ、７２ｃ、７２ｄ及び７２ｆで柔軟性のある接着層６２で固定台１７と接着固定される。
【００５３】
この結果、本実施形態の光走査装置７０では、捩じりバネ部１１２ａ〜１１２ｄに対しては、柔軟性の少ない接着層６１による接着により、ミラー部１５が縦方向中心線ａ１−ａ１’の搖動軸の軸周りに搖動可能であり、更に第５の実施形態の光走査装置６０よりも柔軟性のある接着層６２に比べて柔軟性の少ない接着層６２の接着領域が相対的に長いため、より強固に光走査素子と固定台１７との接着固定が可能となる。
【００５４】
（他の実施形態）
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば図８に示すような平面形状の光走査装置８０にも適用できる。光走査装置８０は、光走査装置１０、３０、４０、５０、６０、７０と比較して、トーションバーの形状が異なる。光走査装置８０は、ＳＯＩ基板の表面シリコン層８１が、図８に示すように、フォトリソグラフィとエッチング加工により、開口部８２を有する四角枠状の外周領域であるフレーム８３に、枠の中央部の円形領域が、細幅の２本の対向する直線状のトーションバー８１ａ、８１ｂで支持された形状に一体的に形成されている。また、表面シリコン層８１と共にＳＯＩ基板を構成するインシュレータ層及び裏面シリコン層の形状は、上記の各実施形態と同様であり、開口部８２を有するように形成されている。
【００５５】
更に、図８に示すように、表面シリコン層をフレーム８３とトーションバー８１ａ及び８１ｂと共に一体的に形成して得た上記円形領域は、その後、表面にアルミニウム膜等の反射膜が被覆されてミラー部８４として構成される。円形のミラー部８４は、その中心位置である重心Ｏが縦方向中心線ａ１−ａ１’と横方向中心線ｂ１−ｂ１’との交点に一致するように形成されている。トーションバー８１ａ及び８１ｂは、その長手方向に沿う中心線が縦方向中心線ａ１−ａ１’と一致しており、固定端がフレーム８３に固定され、自由端がミラー部８４に接続された構成である。
【００５６】
図８に示すような平面形状を有する光走査装置８０の光走査素子は、例えばミラー部８４の裏面にコイル（図示せず）が形成され、外部の磁石の磁界によってミラー部８４が駆動され、例えばミラー部８４で反射された光を垂直方向に走査させる。この光走査装置８０は、扁平円柱状のミラー部８４が形成された表面シリコン層にインシュレータ層を介して積層されてＳＯＩ基板を構成する裏面シリコン層の裏面（換言すると、フレーム８３の裏面）に、固定台が接着層により接着される点は上記の各実施形態の光走査装置と同様である。
【００５７】
図９は、光走査装置８０における光走査素子と固定台との間の接着層の接着位置を示す平面図である。図９に示すように、光走査装置８０における光走査素子のフレーム８３の裏面の固定台と対向する接着対象領域は、第１〜第４の直線状枠部により四角枠状に構成された領域であり、そのうち搖動軸（図８の縦方向中心線ａ１−ａ１’と同じ）に平行な長手方向を有する互いに対向する２つの直線状枠部の、それぞれ横方向中心線（図８のｂ１−ｂ１’と同じ）を中心とする所定領域Ａ１及びＡ２に対しては柔軟性の少ない接着層８６を配置し、それ以外の領域Ｂ１及びＢ２に対しては柔軟性のある接着層８７を配置する構成に特徴がある。
【００５８】
これにより、本実施形態の光走査装置８０は、光走査素子と固定台との接着固定にあたり、トーションバー８１ａ及び８１ｂの長手方向（すなわち、縦方向中心線ａ１−ａ１’線（搖動軸）に平行な方向）に対しては、その直交方向と比較して図９に示すように柔軟性の少ない接着層８６により柔軟性の少ない接着固定が行われることとなる。この結果、光走査素子と固定台とは、実用性十分な程度に強固に接着されるとともに、接着層の硬化収縮時に光走査素子に応力が加わっても歪み応力を大幅に逃すことができる。
【００５９】
なお、光走査装置８０における光走査素子と固定台との間の接着層の接着領域は、図９に限定されるものではなく、例えば図９に示す所定領域Ａ１及びＡ２には接着せず、所定領域Ｂ１及びＢ２のみを接着層で接着するようにしてもよく、また、図３（Ｆ）、図５（Ｆ）に示した接着領域で接着するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０、３０、４０、５０、６０、７０、８０  光走査装置
１１  表面シリコン層
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、８１ａ、８１ｂ  トーションバー
１２  インシュレータ層
１３  裏面シリコン層
１４  ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板
１５、８４  ミラー部
１６、３１、４１、５１  接着層
１７  固定台
１８、８２  開口部
１９、８３  フレーム
２０  リブ
２１ａ〜２１ｄ  角部（接着領域）
２２ａ〜２２ｄ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ〜４３ｄ、５３ａ〜５３ｈ、８７ａ、８７ｂ  非接着領域
２４  絶縁膜
２５  下電極
２６  圧電膜
２７  上電極
３２ａ、３２ｂ、４２ａ〜４２ｄ、５２ａ〜５２ｈ、８６ａ、８６ｂ  接着される所定領域（接着領域）
６１、８６  柔軟性の少ない接着層
６２、８７  柔軟性のある接着層
６３ａ、６３ｂ、７２ｂ、７２ｅ、Ａ１、Ａ２  柔軟性の少ない接着層の接着領域
６４ａ、６４ｂ、７２ａ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｆ、Ｂ１、Ｂ２  柔軟性のある接着層の接着領域
１１１ａ〜１１１ｄ  アーム部
１１２ａ〜１１２ｄ  捩じりバネ部
【図１】
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【図２】
2016045433.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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