CN1769945A - 微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列 - Google Patents

Abstract

一种微型机电式调制元件，包括：可弹性变位地被支撑且在双向变位的可动部(27)，且可动部(27)为具有调制功能的微型机电式调制元件(100)，其特征在于，包括多个向可动部(27)施加物理作用力的驱动源，在通过所述驱动源使可动部(27)在第1方向变位驱动时，在可动部(27)在上述第1方向迁移期间，借助于上述驱动源相对于可动部(27)在与上述第1方向不同的第2方向上施加可对可动部振动进行抑制的物理作用力。从而提供一种能够有效减少可动部振动的微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列以及图像形成装置，且可以实现切换动作的高速化。

Description

微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列

技术领域

本发明涉及一种包括双向变位的可动部的微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列以及图像形成装置，特别是涉及一种对可动部进行制动的改进技术。

背景技术

近些年来，由于MEMS技术(MEMS：Micro-Electro Mechanicalsystems-微型机电系统)的快速发展，广泛进行使微米级的微型结构体电变位·移动的微型机电式调制元件的研制。对于该微型机电式调制元件，可以是使微型反射镜倾斜而实现光的偏转的数字微型反射镜设备(DMD)。在光信息处理的领域中，所述DMD广泛地用于投影显示器、视频监视器、图形监控器、电视机和电子照像印刷等。

微型机电式调制元件一般包括可弹性变位地被支撑的、且可双向变位的可动部，该可动部主要用于调制动作。而且该可动部的制动控制对于进行良好切换动作也非常重要。

例如下述专利文献1所介绍的微型反射镜装置，向一对驱动电极中的一个电极施加电压，由对应于驱动电极之间电位差和静电容量的静电引力，使具有由铰链相连而设置在上述电极之间的反射镜的可动部转动。

另外，在专利文献2中记载的微型机械格栅装置中，使带状(リボン，Ribbon)元件减衰的方法是固定底表面，并使机电带状元件减衰，该元件在通道上具有形成在该底表面上的底导电层，上述方法具有下述工序，即向至少一个带状元件提供至少一个定振幅电压脉冲的工序；向至少一个带状元件提供制动脉冲的工序，该制动脉冲从定振幅电压脉冲中以狭窄的暂时间隙分离出。也就是由平行平板系元件的1个可动部电极和一个固定电极，使静电力沿单向发挥作用，由向下部电极侧牵引带状元件的驱动电压、在驱动电压之前施加的初期制动电压或驱动电压之后施加的最终制动电压等这两个制动驱动电压，对振动进行控制。

而且下述专利文献3所公布的光路切换装置，包括向电磁驱动的调节器施加信号电压并切换光路的机械式光开关、向光开关供应信号电压的控制电路。该信号电压在信号的上升振幅VH和信号宽度T中，从信号上升至经过T/2时的电压在2/3电压VH以下。从而在施加在调节器上的信号电压中，从振动宽度T信号的上升至经过T/2时，使信号电压减少为上升振幅的2/3以下，对振动进行控制。

进而，下述专利文献4所介绍的微电机元件控制方法是向微电机元件提供第1控制信号和第2控制信号，第2控制信号将微电机元件设定在激活状态，第1控制信号对该状态进行维持。而且，至少使用两个控制信号，对微电机元件进行控制，即将微电机元件设定在接通(pull-in)状态的控制信号和将微电机元件保持在该接通(pull-in)状态的另一控制信号。从而，能够对低电压电平的微电机元件进行控制。

专利文献1特开平8-334709号公报；

专利文献2特开2001-174720号公报；

专利文献3特开2002-169109号公报；

专利文献4特开2002-36197号公报。

但是在专利文献1所介绍的微型反射镜装置中，向驱动电极中的一个施加电压，并产生对应于在驱动电极之间电位差和静电容量的静电引力，使可动部转动。因而如图21(a)所示，通过施加电压va，微型反射镜向接触位置迁移，在接触位置着地后，由受到接触部件的反作用力而产生振动。而且，即使在微型反射镜为不着地在接触位置的非接触结构场合下，如图21(b)所示，超过所希望转动角度(聚焦位置)则产生超调，至振动稳定为止需要时间。这种振动和超调妨碍所述微型机电式调制元件切换动作中的高速化。

在专利文献2所介绍的微型机械格栅装置中，如图22(a)所示，定振幅电压脉冲1是时间的函数，具有2微秒的持续时间和10V的电压值。在定振幅电压脉冲1之后，施加通过狭窄间隙3从定振幅电压脉冲1分出的狭窄制动脉冲5。进而如图22(b)所示，毗邻的定振幅电压脉冲7具有相反的极性，制动脉冲9的极性也与相关电压脉冲7的极性相反。因而，所述微型机械格栅装置就是使可动部即带状元件向基板侧平行变位的所谓平行平板型微型机电式调制元件，由于在一个可动部和与其相对的一个固定电极上施加脉冲而实施制动，存在缺乏振动控制方法多样性的缺陷。例如在相对于基板使可动部吸引变位时，不能同时施加相反方向的制动力。也就是说不能有效地减少振动。

而且专利文献3所介绍的光路切换装置在电磁驱动的调节器中，在可动部接近磁轭前端时，也就是由永磁铁磁场所引起的吸引力增大时，使由线圈磁场所产生的吸引力下降，合成吸引力不会过强地使可动部向光纤连接位置移动。如图23(a)所示，由信号电路输出的波形是上升电压VH＝7V且在上升后电压急剧下降的信号电压。信号宽度T为5毫秒，信号终端电压为0.5V。从上升经过T/2后的电压为2.8v。图23(b)显示上升电压VH＝7V，信号宽度T为5毫秒，振幅变为阶跃状的时间TO是1.5毫秒。图23(c)显示上升电压为5V，使减少后振幅至1V之前时间T为2毫秒，该时间T相当于信号宽度。从时间T至进行下一次切换为止，持续施加1V的电压。图23(d)是上升电压为5V，至阶跃状振幅变化之前的时间TO为3毫秒，振幅为定值0.5V的呈阶跃状减少的波形。这些信号电压，通过增大上升振幅，在加速可动部动作(切换速度)的同时，可动部一边发出动作，一边急剧地减少信号电压，降低施加在可动部上的力，对振动进行抑制。然而，该管路切换装置虽然使可动部即模块平行地在双向变位，但是由于通过沿顺向使作用的驱动力变化而对振动进行控制，存在振动控制方法缺乏多样性的缺点。而且由于基本上由线圈磁场所引起的吸引力下降，以合成吸引力增大但不过大的方式减少信号电压，所以与上述相同，不能有效地减少振动。

此外，专利文献4所介绍的微电机元件控制方法通过使用单个或多个控制信号进行控制。这种控制信号的典型波形如图24(a)～24(h)所示，从图24(a)和(b)可知，控制信号也可以是使微电机元件形态变化的脉冲列。同样在至少两种控制信号的场合，这些信号也可以是图24(c)和(d)所绘重叠信号、图24(e)所绘的振幅调制(AM)信号、图24(f)所绘的频率调制(FM)信号、图24(g)所绘脉冲宽度调制(PWM)信号或图24(h)所绘脉冲密度调制(PDM)信号中的合成信号。然而，该控制方法以接通(pull in)状态的保持电压减少、由残留电荷放电所引起的启动/停止延迟的减少、输出信号振幅增大等作为控制目的，并不能使振动有效地减少。

发明内容

鉴于上述情况提出本发明，本发明的目的是提供一种使物理引力作用在与可动部迁移方向相反的方向上，能够有效地减少可动部振动的微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列以及图像形成装置，而且可以实现切换动作的高速化。

用于实现上述目的本发明的方式1记载的微型机电式调制元件，包括可弹性变位地被支撑且在双向变位的可动部，该可动部具有调制功能，其特征在于：包括多个向上述可动部施加物理作用力的驱动源，在由所述驱动源使上述可动部在第1方向变位驱动时，在该可动部在上述第1方向迁移期间，由上述驱动源相对于上述可动部在与上述第1方向不同的第2方向上施加对上述可动部的振动进行抑制的物理作用力。

在该微型机电式调制元件中，在可动部到达最终变位位置之前的迁移期间，将物理引力作用在与迁移方向相反的方向上，使在可动部要到达最终变位位置之前的速度减速。从而能够抑制由现有可动部以很大速度到达最终变位变位位置时碰撞所引起的振动以及在到达非接触驱动的最终变位位置时的超调，即能够有效地减少可动部接触时的振动。

方式2记载的微型机电式调制元件的特征是，在向上述第1方向对上述可动部进行变位驱动后，在该可动部向上述第2方向迁移期间，由上述驱动源对于上述可动部施加上述第1方向的物理作用力。

在该微型机电式调制元件中，可动部向第1方向变位驱动并到达变位最终位置后，在借助于与停止部件接触引起的反作用力或弹力向第2方向迁移期间，通过向上述可动部施加第1方向的物理作用力，能够有效地对可动部从变位最终位置离开那样的移动进行制动。

方式3记载的微型机电式调制元件的特征是，上述物理作用力施加在上述可动部的多个作用点上。

在该微型机电式调制元件中，由于作用点具有多个，例如对于中央为转动中心的摆动型可动部，将物理作用力施加在夹持着转动中心的两侧上。从而，能够在不同时刻将大小不同的制动力施加在不同作用点上，从而获得多种制动效果。

方式4记载的微型机电式调制元件的特征在于：上述可动部到达特定方向变位的最终位置时，该可动部的速度几乎为0。

在该微型机电式调制元件中，可动部到达最终变位位置时瞬间速度几乎为0，不会出现由现有可动部以很大速度到达最终变位变位位置时碰撞所引起的振动以及在到达非接触驱动的最终变位位置时的超调。

方式5记载的微型机电式调制元件的特征在于：通过上述驱动源使上述可动部向上述第1方向和上述第2方向变位的物理作用力是静电力。

在该微型机电式调制元件中，使可动部变位的物理作用力是静电力，可以获得高速振动的抑制力。

方式6记载的微型机电式调制元件的特征在于：上述物理作用力由以纵轴为强度、横轴为时间的脉冲波形所施加。

在该微型机电式调制元件中，由脉冲波形在特定的电压范围内产生物理作用力，可以获得多种制动效果。而且所述脉冲波形包含矩形波、正弦波、余弦波、锯齿波、三角波以及这些波的合成波。

方式7记载的微型机电式调制元件的特征在于：上述物理作用力由多个脉冲波形所产生。

在该微型机电式调制元件中，在不同时刻以不同大小施加物理作用力，可以获得多种制动效果。

方式8记载的微型机电式调制元件的特征在于：相对于上述可动部的各自迁移方向，能够设定2个以上的上述物理作用力。

在该微型机电式调制元件中，例如对于中央为转动中心的摆动型可动部，将2个以上的物理作用力施加在夹持着转动中心的两侧的任一侧上。从而，在不同时刻将大小不同的制动力施加在可动部的单侧上，可以获得多种制动效果。

方式9记载的微型机电式调制元件的特征在于：上述可动部到达特定方向变位的最终位置时，与停止部件接触而停止。

在该微型机电式调制元件中，一旦可动部到达最终位置时，与停止部件(着地部位)接触而停止。也就是微型机电式调制元件作为所谓的接触型而动作。此时可动部在刚着地后，虽然受到停止部件的反作用力，但是由上述物理作用力制动，被强制制振。

方式10记载的微型机电式调制元件阵列的特征在于：将方式1～9中的任一项所述微型机电式调制元件1维或2维地排列。

在该微型机电式调制元件阵列中，能够进行高速切换动作的微型机电式调制元件被阵列化，从而能够缩短振动停止的时间，能够比现有技术更快地写入地址电压。

方式11所述微型机电式调制元件阵列的特征在于：上述微型机电式调制元件分别具有包含存储电路的驱动电路，而且对于设置在上述可动部和与上述可动部相对的至少2个以上的固定部中的电极来说，其中一个电极是输入上述驱动电路的元件变位信号的信号电极，另一个电极是公共电极。

在该微型机电式调制元件阵列中，通过包含存储电路，相对于该存储电路，能够预先写入元件变位信号。从而在公共电极上施加与现有相同的恒定共用电压，同时将预先写入在存储电路中的元件变位信号施加在信号电极上，能够有效地高速驱动多个微型机电式调制元件。

方式12记载的微型机电式调制元件阵列的特征在于：设置了使上述可动部各自调制驱动的控制部。

在该微型机电式调制元件阵列中，可动部由控制部驱动控制，由此在可动部到达最终变位位置之前，减少、增加或增减可动电极和固定电极之间的电极间电压绝对值，从而能够抑制可动部到达最终变位变位位置时由于碰撞所引起的振动、超调。

方式13记载的图像形成装置包括：光源、方式10～12中的任一项所述的微型机电式调制元件阵列、将上述光源的光照射到上述微型机电式调制元件阵列中的照明光学系、以及将微型机电式调制元件阵列射出的光投影到图像形成面上的投影光学系。

在该图像形成装置中，由于包括方式10～12中的任一项所述微型机电式调制元件阵列，所以能够有效地减少振动，与现有装置相比，能够缩短驱动周期。从而使高速感光材料曝光、可以以更高像素的投影显示。而且在由曝光的启动·停止进行灰度灰度控制的图像形成装置(曝光装置)中，能够缩短启动·停止时间，实现更高的灰度等级。

发明效果

根据本发明的微型机电式调制元件，由于包括多个向可动部施加物理作用力的驱动源，在由所述驱动源使可动部向第1方向变位驱动时，在该可动部在第1方向迁移期间，由驱动源相对于可动部在与上述第1方向不同的第2方向上施加对可动部的振动进行抑制的物理作用力，通过使物理引力作用在与可动部迁移方向相反的方向上，就能够有效地减少可动部接触时的振动。因而，在微型机电式调制元件中，能够高速化进行切换动作。

根据本发明的微型机电式调制元件阵列，可动部到达最终变位位置后的振动被抑制。从而，能够无需振动停止时间，或能够大幅度缩短振动停止时间，不必等待振动的结束，就能够写入地址电压。因而能够缩短驱动周期，能够高速化进行切换动作。

根据本发明的图像形成装置，由于其包括：光源、方式10～12中任一项所述微型机电式调制元件阵列、将上述光源的光照射到上述微型机电式调制元件阵列中的照明光学系、将由微型机电式调制元件阵列射出的光投影到图像形成面上的投影光学系，所以与现有装置相比，能够缩短转换周期。从而使高速感光材料曝光、可以以更高像素的投影显示。

附图说明

图1是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第1实施例的概念图。

图2是由(a)、(b)、(c)表示的图1所示微型机电式调制元件的振动过程的动作说明图。

图3是表示脉冲波形施加后的可动部动作的说明图。

图4是表示2种矩形脉冲波形施加后的变形例1的说明图。

图5是表示三角形脉冲波形施加后的变形例2的说明图。

图6是表示2种三角形脉冲波形施加后的变形例3的说明图。

图7是表示将脉冲波形施加在驱动电压Va上的变形例4的说明图。

图8是表示将脉冲波形施加在驱动电压Va上后将脉冲波形施加在制动电极上的变形例5的说明图。

图9是表示驱动电压Va以规定间隔降低的变形例6的说明图。

图10是表示驱动电压Va以多个规定间隔降低的变形例7的说明图。

图11是表示在施加脉冲波形后施加一定电压的变形例8的说明图。

图12是表示在施加多个脉冲波形后施加一定电压的变形例9的说明图。

图13是表示在施加脉冲波形之前施加一定电压的变形例10的说明图。

图14是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第2实施例的概念图。

图15是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第3实施例的概念图。

图16是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第4实施例的概念图。

图17是一个对具有与第1实施例相同结构的微型机电式调制元件模拟进行动作确认的说明图。

图18是一个制作具有与第1实施例相同结构的微型机电式调制元件并对其进行动作确认的说明图。

图19是在将本发明应用在非接触型微型机电式调制元件场合下表示可动部动作的说明图。

图20是显示各个调制元件具有包含存储电路的驱动电路结构的说明图。

图21是表示在现有微型机电式调制元件中产生的可动部振动的说明图。

图22是在现有微型机械格栅装置中所施加的制动脉冲的说明图。

图23是在现有光路切换装置中所施加的信号电压波形的说明图。

图24是在现有微电机元件控制方法中所施加的控制信号说明图。

具体实施方式

下文将参考附图对有关本发明的微型机电式调制元件和微型机电式调制元件阵列以及图像形成装置进行介绍。

图1是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第1实施例的概念图。图2是由2(a)、(b)、(c)表示的图1所示微型机电式调制元件的振动过程的动作说明图。图3是表示脉冲波形施加后的可动部动作的说明图。

有关本发明实施例的微型机电式调制元件(下文简称为‘调制元件’)100的基本结构要素包括基板21；通过间隙23而平行地设置在基板21上的小片状可动部27；从可动部27的两缘部延伸出的铰链29，29；通过所述铰链29，29而将可动部27支撑在基板21上的垫圈31，31。由上述结构，可动部27由铰链29，29的拧扭而能够转动变位。

调制元件100作为光调制元件使用时，可动部27是光反射体(反射镜)，由转向作用进行光的调制，改调制方法，通过适合地选择可动部27的材质，可以进行投射型、快门方式(shutter)、干涉方式、折射方式、全反射方式的调制。

在本实施例中，可动部27在到达特定方向变位的最终位置时，与图中未示停止部件接触而停止。即构成接触型调制元件。因而，一旦可动部27到达最终位置，则与停止部件(所谓的接地部位)接触并停止。

基板21的上面，以铰链29，29为中央，在两侧设置了第1地址电极35a和第2地址电极35b。在可动部27上在其图中未示的一部分上设置了可动电极。作为调制元件100的基本动作，通过向第1地址电极35a、第2地址电极35b和可动部27施加电压，使可动部27摆动变位。即如果可动部27是反射镜，则光的反射方向被偏转。

在调制元件100上，一旦相对于可动部27在第1地址电极35a、第2地址电极35b上施加电位差，在这些电极和可动部27之间产生静电力，以铰链29，29为中心，转动扭距发挥作用。此时所产生的静电力取决于真空中的介电率、可动部27的面积、施加电压、可动部27和地址电极的间隔。

从而，当真空中的介电率、可动部27的面积、可动部27和地址电极的间隔、铰链29，29弹性系数一定时，通过对这些电极电位进行控制，可动部27能够左右转动变位。例如，当va＞Vb时，在第1地址电极35a和可动部27上所产生的静电力比第2地址电极35b和可动部27上所产生的静电力大，所以可动部27向左倾斜。相反，当va＜Vb时，第2地址电极35b和可动部27上所产生的静电力比第1地址电极35a和可动部27上所产生的静电力大，所以可动部27向右倾斜。

因而，可动部27的可动电极、第1地址电极35a、第2地址电极35b成为使可动部27转动变位的驱动源。从上述驱动源向可动部27所施加的物理作用力成为静电力，从而能够高速转动变位。

而且，作用在可动部27上的物理作用力可以是静电力之外的物理作用力。作为其它的物理作用力，例如也可以是由压电体引起的效果或电磁力。此时作为驱动源，可以采用使用压电元件的压电型调节器、使用电磁线圈的电磁型调节器。

调制元件100包括双向变位的可动部27，该可动部27执行调制功能。因而，可动部27通过施加物理作用力的多个驱动源(可动部27的可动电极、第1地址电极35a、第2地址电极35b)进行转动变位。调制元件100通过驱动源使可动部27向图中左向(第1方向)动作时，在可动部27向第1方向迁移期间，由驱动源相对于可动部27，施加沿与第1方向相反的第2方向且控制可动部27振动的物理作用力。

如图2(a)所示，首先在左转动方向的第1地址电极35a上施加驱动电压Va。然后如图2(b)所示，在可动部27的左端与停止部件接触之前，向第2地址电极35b施加振动控制电压Vb。因而，如图2(c)所示，由振动控制电压Vb，在可动部27和地址电极35b上产生静电力，该静电力将可动部27的右端向基板21侧牵引。该静电吸引力发挥吸振效果的作用，在可动部27与停止部件接触的同时，变为静止。

因而，当可动部27到达特定方向变位的最终位置时，其瞬间速度几乎为0，消除了由现有的可动部以极大速度到达最终位置而碰撞所引起的振动。

而且，一旦可动部27到达最终位置，与停止部件(着地侧)接触并着地后，所承受的停止部件的反作用力由上述静电吸引力制动，且被强制制动。因而，由于获得吸振效果的物理作用力是静电力，所以能够获得高速振动抑制力。

而且，通过将物理作用力施加在可动部27的多个作用点上(在本实施例中，可动部27的左右)，在中央作为转动中心的摆动型可动部27上，物理作用力施加在夹持着转动中心的两侧上。由于不同大小的制动力可以在不同时刻施加在这些作用点上，所以可以获得多种制动效果。

用于产生静电吸引力的振动控制电压Vb也就是施加在可动部27和第2地址电极35b上的电压，能够作为图3(b)所示的纵轴为强度(电压)、横轴为时间的脉冲波形。在该示例中，在可动部27要与停止部件接触之前，施加1个逆向脉冲波形p1。下文将作为振动控制电压Vb而施加在可动部27和第2地址电极35b上的脉冲波称作‘逆向脉冲波’，将作为驱动电压Va而施加在可动部27和第1地址电极35a上的脉冲波称作‘顺向脉冲波，。

通过使振动控制电压Vb成为这种脉冲波形，静电吸引力由脉冲波形而在特定电压范围内产生，获得多种制动效果。而且，这种脉冲波形包含矩形波、正弦波、余弦波、锯齿波、三角波以及这些波的合成波。

在这些调制元件100上，在可动部27到达最终变位位置之前的迁移期间，在与迁移方向相反方向上施加物理作用力，可动部27要到达最终变位位置之前的速度被减速。由此，能够抑制由现有可动部以很大速度到达最终变位位置时产生碰撞所引起的振动、在到达非接触驱动的最终变位位置时的超调，即能够有效地减少可动部27接触时的振动。

为了产生能够获得吸振效果的静电吸引力，下文对施加在振动控制电压Vb、驱动电压V上的各种脉冲波形的变形例进行介绍。

图4是表示施加2种矩形脉冲波形的变形例1的说明图。

而且在下文各个实施例和各个变形例中，由相同的附图标记表示相同的部件·部位，并省略了重复的介绍。

该变形例在可动部27要接触之前施加逆向多个脉冲波p2、p3，在图中虽然显示了2个脉冲波p2、p3，但也可以是2个以上脉冲波。

根据这种变形例，在不同时刻，施加不同大小的物理作用力即静电吸引力，可以获得多种制动效果。

图5是表示施加三角形脉冲波形的变形例2的说明图。

在该变形例中，脉冲波p4是三角波，如上所述，脉冲波也可以是三角波、正弦波、其它波形。

根据该变形例，在不能获得矩形波的严重时刻下就可以施加物理作用力即静电吸引力。

图6是表示2种三角形脉冲波形施加后的变形例3的说明图。

该变形例在可动部27要接触之前施加多个逆向脉冲波p5、p6，在图中虽然显示了2个三角形脉冲波p5、p6，但可以是2个以上三角形脉冲波。

根据该变形例，在不同时刻，可以施加大小不同的静电吸引力。

图7是表示将脉冲波形施加在驱动电压Va上的变形例4的说明图。

在该变形例中，在可动部27要接触停止部件之前施加逆向脉冲波p2，此后在可动部27由与停止部件接触的反作用力而沿与停止部件脱离方向运动时，向驱动电压Va施加顺向脉冲波P7。也就是向左转动方向(第1方向)对可动部27进行变位驱动后，在可动部27向右转动方向(第2方向)迁移期间，由驱动源(第1地址电极35a、可动部27)相对于可动部27，施加第1方向的物理作用力。

根据该变形例，可动部27向第1方向变位驱动，到达变位最终位置后，进而在借助于与停止部件接触引起的反作用力或由弹性力而向第2方向迁移期间，通过向可动部27施加第1方向的物理作用力，有效地对可动部27从变位最终位置离开那样的移动进行抑制。

图8是表示将脉冲波形施加在驱动电压Va上后将脉冲波形施加在制动电极上的变形例5的说明图。

在该变形例中，按照与图7所示变形例相反的顺序施加逆向脉冲波P2、顺向脉冲波P7。也就是在可动部27接触并刚刚进行离开运动后，施加顺向脉冲波P7，在可动部27与停止部件要接触之前施加逆向脉冲波P2。

根据该变形例，可动部27在到达变位最终位置后，在借助于与停止部件接触引起的反作用力或由弹性力而向第2方向迁移期间，向可动部27施加第1方向的物理作用力，对可动部27从变位最终位置脱离的移动进行抑制。而且，由该制动仍不能停止的可动部27再次与停止部件接触时，在此之前，施加逆向脉冲波p2，可动部27就能够可靠地静止。

图9是表示驱动电压Va以规定间隔降低的变形例6的说明图。

在该变形例中，在可动部27要与停止部件接触之前施加逆向脉冲波P8，同时施加减小电压的顺向脉冲波P9。

根据该变形例，可动部27在要与停止部件接触之前，由逆向脉冲波P8进行制动，且此时的驱动电压Va由脉冲波P9抵消，因而能够由更大的制动力对可动部27进行制动。而且此时，虽然图中所示脉冲波P9下降到0V，但是顺向脉冲波P9的低电压也可以不是0V。

图10是表示驱动电压Va以多个规定间隔降低的变形例7的说明图。

在该变形例中，在施加多个逆向脉冲波P2、P3的同时，也施加了电压下降后的顺向脉冲波P9、P10。

根据该变形例，往复实施图9所示变形例的作用，能够对可动部27进行更可靠地制动。

图11是表示在施加脉冲波形后施加恒定电压的变形例8的说明图。

在该变形例中，在可动部27要与停止部件接触之前施加逆向脉冲波P1，然后又连续地施加恒定电压Vb1。也就是逆向脉冲波在平时也可以不一定变为0V。

根据该变形例，在可动部27接触后，施加逆向偏压。因电压差小，所以可以驱动可动部27。

图12是表示在施加多个脉冲波形后施加恒定电压的变形例9的说明图。

在该变形例中，在可动部27要与停止部件接触之前，施加多个逆向脉冲波P2、P3，在施加多个逆向脉冲波P2、P3之间之后，连续施加恒定电压Vb1。

根据该变形例，在获得可靠吸振效果的同时，电压差还很小，就可以驱动可动部27。

图13是表示在施加脉冲波形之前施加恒定电压的变形例10的说明图。

在该变形例中，在可动部27要与停止部件接触之前施加逆向脉冲波P1，然后又连续地施加恒定电压Vb1，但是在施加逆向脉冲波P1之前，施加作为振动抑制电压Vb的恒定电压Vb1。

根据该变形例，可动部27始终沿逆向被施加偏压，因电压差小而可以驱动可动部27。可动部27的振动是顺向振动或逆向振动，如果为接触式，则通过pull-in(接通)动作，将可动部27维持在接触状态的范围内，即使始终施加逆向电压也没有问题。

因而根据上述微型机械式调制元件，具有多个向可动部27施加物理作用力的驱动源，在通过驱动源使可动部27向第1方向变位驱动时，在可动部27向第1方向迁移期间，由于驱动源相对于可动部27施加与第1方向相反的第2方向的物理作用力，在与可动部27迁移方向相反的方向上作用上述物理引力，所以就能够有效地减少可动部27接触时的振动，从而调制元件100能够高速化地进行切换动作。

下文将对有关本发明的微型机电式调制元件的第2实施例进行介绍。

图14是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件的第2实施例的概念图。

有关本实施例的调制元件200构成得相对于可动部27的不同迁移方向而设定了2个以上的物理作用力。也就是在中央夹持着铰链29，29地在基板21上设置了第1主地址电极35al、第1副地址电极35a2、第2主地址电极35b1、第2副地址电极35b2。在第1主地址电极35al和可动部27上施加了驱动电压Val，在第1副地址电极35a2和可动部27上施加了驱动电压Va2。而且，在第2主地址电极35b1和可动部27上施加了振动抑制电压Vb1，在第2副地址电极35b2和可动部27上施加了振动抑制电压Vb2。

根据该调制元件200，在以中央作为转动中心的摆动型可动部27中，在夹持着转动中心的两侧的各侧上施加了2个以上的物理作用力。

从而，在可动部27单侧上，在不同时刻施加大小不同的制动力，可以获得多种制动效果。

下文将对有关本发明的微型机电式调制元件第3实施例进行介绍。

图15是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第3实施例的概念图。

该实施例的调制元件300具有下述结构，即可动部41的一端通过铰链29，29、垫圈31，31而支撑固定在基板21上。即可动部41构成为另一端为自由端的悬臂梁状。因而，在基板21上相对于可动部41的自由端设置了第1地址电极35a，夹持着可动部41地在第1地址电极35a的相反侧上设置了形成在图中未示相对基板上的第2地址电极35b。

在这种结构的调制元件300上，通过在可动部41和第1地址电极35a上施加驱动电压Va，同时在第2地址电极35b和可动部41上施加振动抑制电压Vb，由此可动部27在到达最终变位位置(此时为第1地址电极35a侧的停止部件)之前的迁移期间，使静电吸引力作用在与迁移方向相反的方向上，可以使可动部27要到达最终变位位置之前的速度减速。

从而能够抑制由现有可动部27以极大速度到达最终位置而碰撞所引起的振动。即可以有效地减少可动部27接触时的振动。

下文将对有关本发明的微型机电式调制元件第4实施例进行介绍。

图16是一个表示有关本发明的微型机电式调制元件第4实施例的概念图。

本实施例的调制元件400就是所谓的平行平板型元件，具有导电性和可扰性的平板状可动部43的两端具有规定间隙47固定在形成在基板21上的绝缘膜45上。通过绝缘膜45，第1地址电极35a设置在该基板21的可动部43的下方，通过绝缘膜49第2地址电极35b设置在可动部43的上方。也就是可动部43的两端支撑在第1地址电极35a和第2地址电极35b之间，成支承两端的夹持梁状。

在这种平行平板状调制元件400中，向第1地址电极35a和可动部41上施加驱动电压Va，向第2地址电极35b和可动部41上施加振动抑制电压Vb，在可动部43到达最终变位位置(此时，第1地址电极35a侧的停止部件)前的迁移期间，使静电吸引力作用在与迁移方向相反方向上，从而能够使可动部43在要到达最终变位位置之前，将速度减速。

而且，本发明并不局限于上述各个实施形态的调制元件，元件的方向、结构、驱动也可以是任意的，本发明可以适用于双向驱动的所有元件。

下文将介绍针对具有第1实施例结构的调制元件进行模拟的结果。

图17是一个对具有与第1实施例相同结构的微型机电式调制元件模拟进行动作确认的说明图。

针对图1所示那样的转动铰链系微电机元件，顺向电位差为Va，逆向电位差为Vb，对模拟引起的可动部迁移后的振动进行解析。

因此在时间t1后，虽然施加Va＝V1电位差的可动部振动大，但是在时间t1后施加Va＝V1电位差，随后如果在时间t2～t3期间施加Vb＝V2的电位差，可以看出也能够抑制可动部的振动。

下文将对制造具有第1实施例结构的调制元件及其实际动作的结果进行介绍。

图18是一个实际制造具有与第1实施例相同结构的微型机电式调制元件并对其动作进行确认的说明图。

针对图1所示那样的转动铰链系微电机元件，顺向电位差为Va，逆向电位差为Vb，对实际元件引起的可动部迁移后的振动进行解析。

结果如图18(a)所示，虽然施加Va＝V1电位差的可动部振动大，但是如图18(b)所示，在时间t1后施加Va＝V1电位差，随后在时间t2～t3期间施加Vb＝V2的电位差，可以看出也能够抑制可动部的振动(输入波形中存在的延迟由使用的函数发生器性能的限制所引起)。

图19是表示在本发明应用于非接触型微型机电式调制元件时可动部动作的说明图。

在上述各个实施形态和变形例中，虽然以调制元件为接触型为例进行介绍，但是本发明也可以适用于非接触型的调制元件，能够获得与上述相同的作用·效果。

也就是在通过驱动源使可动部27向第1方向变位驱动时，在可动部向第1方向迁移期间，在驱动源相对于可动部27的第1方向不同的第2方向上由脉冲波p1施加物理作用力，使物理作用力作用在与可动部27迁移方向相反的方向上，能够有效地使可动部的超调降低。因而能够使非接触型调制元件中的切换动作高速化。

上述各个实施例所介绍的调制元件100、200、300分别能够由1维或2维排列构成微型机电式调制元件阵列(下文简称为‘调制元件阵列’)。

在这种调制元件阵列中，可高速进行切换动作的调制元件100、200、300进行阵列化，因而能缩短振动的停止时间，能够比现有技术更快地写入地址电压。

因而，能够抑制可动部到达最终变位位置后的振动，无需振动停止时间或大幅度缩短振动停止时间，无需等待振动的结束，就能够写入地址电压。其结果，可以实现切换动作的高速化，缩短驱动周期。

而且作为图20的1个示例，如图1的调制元件阵列100的驱动电路那样，调制元件阵列最好是每个调制元件都具有包含存储电路的驱动电路。由于包含这种存储电路，能够针对该存储电路预先写入元件的变位信号。也就是预先将元件的变位信号写入存储电路。在调制元件转换时，借助于对储存在各个调制元件存储电路中的元件变位信号和调制元件上施加电压进行控制的驱动电压控制电路，在所希望的时刻将本发明的驱动电压在调制元件的信号电极上输出。此时，能够向公共电极(可动部)输出所希望的电压。

因而使用存储电路进行驱动时，能够轻易地使多个调制元件以任意驱动模式动作，能够进行更高速地有效驱动。而且虽然图1中显示了光调制元件阵列100的结构，但是本发明并不局限于此，还可以适用于其它结构的调制元件。

而且，在调制元件阵列中最好是设置了分别使各个可动部调制驱动的控制部。

在包含了这种控制部的调制元件阵列中，可动部由控制部驱动控制，由此在可动部到达最终变位位置之前，可动电极和固定电极之间的电极间电压绝对值被减少、增加或增减，所以能够抑制可动部到达最终变位位置时碰撞所引起的振动或超调。

具有上述结构的调制元件阵列包括：光源、将光源的光照射到调制元件阵列中的照明光学系、以及将由调制元件阵列射出的光投影到图像形成面上的投影光学系，由此构成图像形成装置。

在包括上述调制元件阵列的图像形成装置中，能够有效地使振动减少，与现有装置相比，能够缩短驱动周期。由此将高速感光材料曝光以及更高像素的投影机显示都变为可能。而且在通过曝光的启动·停止进行灰度控制的图像形成装置(曝光装置)中，能够缩短启动·停止的时间，从而实现更高的灰度控制。

而且上述各个电极的电压驱动时刻或波形并不局限于此，在不脱离本发明精神范围内能够进行适合变更。

Claims (13)

1、一种微型机电式调制元件，包括：可弹性变位地被支撑的、且双向变位的可动部，并且该可动部具有调制功能，其特征在于，

包括：多个向上述可动部施加物理作用力的驱动源，

在由所述驱动源使上述可动部在第1方向变位驱动时，在上述可动部在上述第1方向迁移期间，由上述驱动源相对于上述可动部在与上述第1方向不同的第2方向上施加对上述可动部的振动进行抑制的物理作用力。

2、如权利要求1所述微型机电式调制元件，其特征在于：

在向上述第1方向对上述可动部进行变位驱动后，在上述可动部向上述第2方向迁移期间，由上述驱动源相对于上述可动部施加上述第1方向的物理作用力。

3、如权利要求1或2所述微型机电式调制元件，其特征在于：

上述物理作用力施加在上述可动部的多个作用点上。

4、如权利要求1～3中的任一项所述微型机电式调制元件，其特征在于：

上述可动部到达特定方向变位的最终位置时，所述可动部的速度几乎为0。

5、如权利要求1～4中的任一项所述微型机电式调制元件，其特征在于：

由上述驱动源使上述可动部向上述第1方向和上述第2方向变位的物理作用力是静电力。

6、如权利要求1～5中的任一项所述微型机电式调制元件，其特征在于：

上述物理作用力由以纵轴为强度、以横轴为时间的脉冲波形所施加。

7、如权利要求6所述微型机电式调制元件，其特征在于：

上述物理作用力由多个脉冲波形所产生。

8、如权利要求1～7中的任一项所述微型机电式调制元件，其特征在于：

相对于上述可动部的各自迁移方向，能够设定2个以上的上述物理作用力。

9、如权利要求1～8中的任一项所述微型机电式调制元件，其特征在于：

上述可动部到达特定方向变位的最终位置时，与停止部件接触而停止。

10、一种微型机电式调制元件阵列，其特征在于：

将权利要求1～9中的任一项所述微型机电式调制元件进行1维或2维排列。

11、如权利要求10所述微型机电式调制元件阵列，其特征在于：

上述微型机电式调制元件分别具有包含存储电路的驱动电路，

而且对于设置在上述可动部和与上述可动部相对的至少2个以上的固定部上的电极中的一个电极是输入上述驱动电路的元件变位信号的信号电极，另一个电极是公共电极。

12、如权利要求10或11所述微型机电式调制元件阵列，其特征在于：

设置了使上述可动部各自调制驱动的控制部。

13、一种图像形成装置包括：

光源；

权利要求10～12中的任一项所述的微型机电式调制元件阵列；

将上述光源的光照射到上述微型机电式调制元件阵列中的照明光学系统；

以及将微型机电式调制元件阵列射出的光投影到图像形成面上的投影光学系统。

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