JP2003084219A - 光変調装置及びこれを用いた電子写真装置 - Google Patents
光変調装置及びこれを用いた電子写真装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 迷光の問題がなくせ、反射した光をある程度
集光し、次段への伝達の効率を向上させることができる
光変調装置を提供する。 【解決手段】 梁１、電極を兼ねる反射面８と電極３間
に電圧を印加することにより、梁１と反射面８に作用す
る静電力が発生し、梁１が電極３側に撓む静電アクチュ
エータ構造である。基板２の空隙５の底部に曲率を持つ
凹面６があり、その上に電極３が形成されている。空隙
５を介し梁１と梁１上の反射面８と電極３を兼ねる金属
薄膜がある。基板２上の電極３と梁１の電極３間に電圧
を印加し、梁１を対向電極３側に当接させる。梁１の反
射面８が変位し、入射した光の反射方向を偏向する。
集光し、次段への伝達の効率を向上させることができる
光変調装置を提供する。 【解決手段】 梁１、電極を兼ねる反射面８と電極３間
に電圧を印加することにより、梁１と反射面８に作用す
る静電力が発生し、梁１が電極３側に撓む静電アクチュ
エータ構造である。基板２の空隙５の底部に曲率を持つ
凹面６があり、その上に電極３が形成されている。空隙
５を介し梁１と梁１上の反射面８と電極３を兼ねる金属
薄膜がある。基板２上の電極３と梁１の電極３間に電圧
を印加し、梁１を対向電極３側に当接させる。梁１の反
射面８が変位し、入射した光の反射方向を偏向する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光投影システムに
用いる光変調装置及びこれを電子写真プロセスにおける
光書き込みデバイスとして用いた電子写真装置に関し、
特に光スイッチデバイスの構成及び製法に関する。
用いる光変調装置及びこれを電子写真プロセスにおける
光書き込みデバイスとして用いた電子写真装置に関し、
特に光スイッチデバイスの構成及び製法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】静電力
を利用した光スイッチデバイスとしては、片持ち梁を静
電力で撓ませて光の反射方向を変えてスイッチするデバ
イス、及びそれを用いた光変調システムがＫ．Ｅ．Ｐｅ
ｔｅｒｓｅｎにより１９７７年に発表されている（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第３１
巻、第８号、５２１〜５２３頁）。またＤ．Ｍ．Ｂｌｏ
ｏｍが回折格子を静電力で駆動して光スイッチする素子
を発表している（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７
巻、第９号、６８８〜６９０頁）。さらに特願平９−５
０１２９２号公報、特願平９−５０１６１３号公報、特
願平９−５０１２９３号公報にも同種の開示がある。
を利用した光スイッチデバイスとしては、片持ち梁を静
電力で撓ませて光の反射方向を変えてスイッチするデバ
イス、及びそれを用いた光変調システムがＫ．Ｅ．Ｐｅ
ｔｅｒｓｅｎにより１９７７年に発表されている（Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第３１
巻、第８号、５２１〜５２３頁）。またＤ．Ｍ．Ｂｌｏ
ｏｍが回折格子を静電力で駆動して光スイッチする素子
を発表している（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７
巻、第９号、６８８〜６９０頁）。さらに特願平９−５
０１２９２号公報、特願平９−５０１６１３号公報、特
願平９−５０１２９３号公報にも同種の開示がある。
【０００３】凹面形状により反射光を集光する関連する
発明として、梁を円筒状に変形する方法が特開２０００
−２８４２号公報にダニエル・ゲルバートらにより提案
されている。
発明として、梁を円筒状に変形する方法が特開２０００
−２８４２号公報にダニエル・ゲルバートらにより提案
されている。
【０００４】これら技術で、梁上の鏡面に光を照射する
場合、梁面で有効に光を反射させるためには集光する
が、入射光の開口数ＮＡにしたがって反射光は広がる。
そのため、等倍結像素子に入射する光は、等倍結像光学
素子の入射口の開口を広くしないとすべての光を伝達で
きない。開口を広くすることは、コンパクトな光学系で
は難しく、等倍結像系での光損失の原因であった。
場合、梁面で有効に光を反射させるためには集光する
が、入射光の開口数ＮＡにしたがって反射光は広がる。
そのため、等倍結像素子に入射する光は、等倍結像光学
素子の入射口の開口を広くしないとすべての光を伝達で
きない。開口を広くすることは、コンパクトな光学系で
は難しく、等倍結像系での光損失の原因であった。
【０００５】本発明は、反射面に曲率のある凹面を用い
ることで、反射した光をある程度集光し、光変調素子の
次段への伝達の効率を向上させようとするものである。
特開２０００−２８４２号公報の技術では、梁が凹面鏡
になるが浮いており、梁の曲率や変位の制御が難しい問
題がある。電圧が増加すると「ｐｕｌｌ−ｉｎ」と呼ば
れる現象があり、梁が対向電極に当接する問題もある。
ＯＦＦ状態でも同様の方向に光が反射するので迷光が生
じやすい。
ることで、反射した光をある程度集光し、光変調素子の
次段への伝達の効率を向上させようとするものである。
特開２０００−２８４２号公報の技術では、梁が凹面鏡
になるが浮いており、梁の曲率や変位の制御が難しい問
題がある。電圧が増加すると「ｐｕｌｌ−ｉｎ」と呼ば
れる現象があり、梁が対向電極に当接する問題もある。
ＯＦＦ状態でも同様の方向に光が反射するので迷光が生
じやすい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
光変調装置は、上記目的を達成するために、入射光を変
調する光変調装置であって、基板上に形成された電極
と、該電極に空隙を介して対向するように光反射面を有
する梁を保持し、該梁を静電力で変形させ、該梁の変形
を上記基板電極への当接により規制して、上記光反射面
に入射する入射光束の反射方向を変えることで変調する
光変調装置において、上記梁が当接して上記光反射面が
曲率を持つ凹面形状になることを特徴とする。
光変調装置は、上記目的を達成するために、入射光を変
調する光変調装置であって、基板上に形成された電極
と、該電極に空隙を介して対向するように光反射面を有
する梁を保持し、該梁を静電力で変形させ、該梁の変形
を上記基板電極への当接により規制して、上記光反射面
に入射する入射光束の反射方向を変えることで変調する
光変調装置において、上記梁が当接して上記光反射面が
曲率を持つ凹面形状になることを特徴とする。
【０００７】同請求項２に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
を形成する上記基板表面が曲率を持つ凹面であることを
特徴とする。
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
を形成する上記基板表面が曲率を持つ凹面であることを
特徴とする。
【０００８】同請求項３に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
が上面に絶縁膜を有し、該絶縁膜が曲率をもつ凹面状で
あることを特徴とする。
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
が上面に絶縁膜を有し、該絶縁膜が曲率をもつ凹面状で
あることを特徴とする。
【０００９】同請求項４に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
の導体膜厚分布が曲率を持つ凹面状であることを特徴と
する。
するために、請求項１の光変調装置において、上記電極
の導体膜厚分布が曲率を持つ凹面状であることを特徴と
する。
【００１０】同請求項５に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の光変調装置において、上記光反
射面の曲率を持つ凹面を上記梁と平行方向に形成してあ
ることを特徴とする。
するために、請求項１の光変調装置において、上記光反
射面の曲率を持つ凹面を上記梁と平行方向に形成してあ
ることを特徴とする。
【００１１】同請求項６に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項３の光変調装置において、上記光反
射面の曲率を持つ凹面を上記梁と垂直方向に形成してあ
ることを特徴とする。
するために、請求項３の光変調装置において、上記光反
射面の曲率を持つ凹面を上記梁と垂直方向に形成してあ
ることを特徴とする。
【００１２】同請求項７に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし６のいずれかの光変調装置
において、傾斜の異なる２つ以上の斜面で上記空隙の底
部を構成し、上記２つの斜面の傾斜にそれぞれ曲率を持
たせてなることを特徴とする。
するために、請求項１ないし６のいずれかの光変調装置
において、傾斜の異なる２つ以上の斜面で上記空隙の底
部を構成し、上記２つの斜面の傾斜にそれぞれ曲率を持
たせてなることを特徴とする。
【００１３】同請求項８に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし７のいずれかの光変調装置
において、上記梁が片持ち梁であることを特徴とする。
するために、請求項１ないし７のいずれかの光変調装置
において、上記梁が片持ち梁であることを特徴とする。
【００１４】同請求項９に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし７のいずれかの光変調装置
において、上記梁が両端保持梁であることを特徴とす
る。
するために、請求項１ないし７のいずれかの光変調装置
において、上記梁が両端保持梁であることを特徴とす
る。
【００１５】同請求項１０に係るものは、上記目的を達
成するために、請求項１ないし９のいずれかの光変調装
置において、上記梁に平行方向または垂直方向の凹面断
面が円形曲線でないことを特徴とする。
成するために、請求項１ないし９のいずれかの光変調装
置において、上記梁に平行方向または垂直方向の凹面断
面が円形曲線でないことを特徴とする。
【００１６】同請求項１１に係るものは、上記目的を達
成するために、請求項１ないし１０のいずれかの光変調
装置を用いた電子写真装置で、書きこみ系に等倍結像系
がないことを特徴とする。
成するために、請求項１ないし１０のいずれかの光変調
装置を用いた電子写真装置で、書きこみ系に等倍結像系
がないことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態及び実施例】以下本発明の実施の形
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明
に係る光変調装置の第１の実施形態の構造を示す平面図
（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）である。本実施形態装置の
光変調素子は、静電アクチュエータと反射面からなって
いる。図中１は梁、２は梁を保持する基板、３は梁２を
駆動する対向電極、４は電極３を保護する絶縁膜、５は
基板２と両端を固定した梁２の間に形成した空隙であ
る。梁１、反射面（電極を兼ねる）８と電極３間に電圧
を印加することにより、梁１と反射面８に作用する静電
力が発生し、梁１が電極３側に撓む。これらにより静電
アクチュエータ構造になっている。
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明
に係る光変調装置の第１の実施形態の構造を示す平面図
（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）である。本実施形態装置の
光変調素子は、静電アクチュエータと反射面からなって
いる。図中１は梁、２は梁を保持する基板、３は梁２を
駆動する対向電極、４は電極３を保護する絶縁膜、５は
基板２と両端を固定した梁２の間に形成した空隙であ
る。梁１、反射面（電極を兼ねる）８と電極３間に電圧
を印加することにより、梁１と反射面８に作用する静電
力が発生し、梁１が電極３側に撓む。これらにより静電
アクチュエータ構造になっている。
【００１８】そして、基板２の空隙５の底部に曲率を持
つ凹面６があり、その上に電極３が形成されている。さ
らに空隙５を介し梁１と梁１上の反射面８と電極３を兼
ねる金属薄膜がある。基板２上の電極３と梁１の電極３
間に電圧を印加し、梁１を対向電極３側に当接させる。
梁１の反射面８は図２（Ａ）のＯＮ状態のように変位
し、入射した光の反射方向を偏向する。本構造では、電
極３を曲率を持つ凹面にすることで、当接した梁１は電
極３の表面に沿うため、反射面８が曲率を持つ凹面にな
り、反射光を集光させる。すなわち、梁１に集光機能を
設けることで、梁１の反射面８に集光した入射光が反射
で広がるのを緩和する。なお図２（Ｂ）はＯＦＦ状態を
示す。
つ凹面６があり、その上に電極３が形成されている。さ
らに空隙５を介し梁１と梁１上の反射面８と電極３を兼
ねる金属薄膜がある。基板２上の電極３と梁１の電極３
間に電圧を印加し、梁１を対向電極３側に当接させる。
梁１の反射面８は図２（Ａ）のＯＮ状態のように変位
し、入射した光の反射方向を偏向する。本構造では、電
極３を曲率を持つ凹面にすることで、当接した梁１は電
極３の表面に沿うため、反射面８が曲率を持つ凹面にな
り、反射光を集光させる。すなわち、梁１に集光機能を
設けることで、梁１の反射面８に集光した入射光が反射
で広がるのを緩和する。なお図２（Ｂ）はＯＦＦ状態を
示す。
【００１９】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚は１５０ｎ
ｍ、絶縁膜４の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、
反射面の厚み４０ｎｍとした。Ｓｉ基板上の凹面の中央
で２５ｎｍ薄くすることで曲率半径３ｍｍとした。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚は１５０ｎ
ｍ、絶縁膜４の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、
反射面の厚み４０ｎｍとした。Ｓｉ基板上の凹面の中央
で２５ｎｍ薄くすることで曲率半径３ｍｍとした。
【００２０】図３は本発明に係る光変調装置の第２の実
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、対向電極上の絶縁膜に曲率を持つ凹面６
を形成した例である。なお以下の実施形態では第１実施
形態と同様の部分には同一の符号を付すに止め、重複す
る説明は省略する。梁１、反射面８と電極３間に電圧を
印加することにより梁１、反射面８に作用する静電力が
発生し、梁１が電極３側に撓み、対向電極３側に当接
し、反射面の曲率を決める構造は同様である。
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、対向電極上の絶縁膜に曲率を持つ凹面６
を形成した例である。なお以下の実施形態では第１実施
形態と同様の部分には同一の符号を付すに止め、重複す
る説明は省略する。梁１、反射面８と電極３間に電圧を
印加することにより梁１、反射面８に作用する静電力が
発生し、梁１が電極３側に撓み、対向電極３側に当接
し、反射面の曲率を決める構造は同様である。
【００２１】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚１５０ｎ
ｍ、絶縁膜４の膜厚２００ｎｍ、絶縁膜４の膜厚を凹面
の中央部分で２５ｎｍ薄くし、曲率半径３ｍｍとした。
梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０ｎｍとした。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚１５０ｎ
ｍ、絶縁膜４の膜厚２００ｎｍ、絶縁膜４の膜厚を凹面
の中央部分で２５ｎｍ薄くし、曲率半径３ｍｍとした。
梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０ｎｍとした。
【００２２】図４は本発明に係る光変調装置の第３の実
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、対向電極に曲率を持つ凹面６を形成した
例である。梁１、反射面８と電極３間に電圧を印加する
ことにより梁１、反射面８に作用する静電力が発生し、
梁１が電極３側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面
の曲率を決める構造は同様である。
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、対向電極に曲率を持つ凹面６を形成した
例である。梁１、反射面８と電極３間に電圧を印加する
ことにより梁１、反射面８に作用する静電力が発生し、
梁１が電極３側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面
の曲率を決める構造は同様である。
【００２３】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚２００ｎ
ｍ、金属薄膜、例えばＴｉＮ膜の膜厚を凹面の中央部分
で２５ｎｍ薄くし、曲率半径３ｍｍとした。絶縁膜の膜
厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０
ｎｍとした。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離は１．５ｍｍで、対向電極３の膜厚２００ｎ
ｍ、金属薄膜、例えばＴｉＮ膜の膜厚を凹面の中央部分
で２５ｎｍ薄くし、曲率半径３ｍｍとした。絶縁膜の膜
厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０
ｎｍとした。
【００２４】図５は本発明に係る光変調装置の第４の実
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＹ−Ｙ
断面）であり、梁１に平行方向に曲率をもつ凹面がある
場合と、梁１に垂直方向に曲率を持つ凹面がある場合の
例である。Ｙ−Ｙ断面が梁１に垂直方向である。梁１、
反射面８と電極３間に電圧を印加することにより、梁
１、反射面８に作用する静電力が発生し、梁１が電極３
側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決
める構造は同様である。
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＹ−Ｙ
断面）であり、梁１に平行方向に曲率をもつ凹面がある
場合と、梁１に垂直方向に曲率を持つ凹面がある場合の
例である。Ｙ−Ｙ断面が梁１に垂直方向である。梁１、
反射面８と電極３間に電圧を印加することにより、梁
１、反射面８に作用する静電力が発生し、梁１が電極３
側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決
める構造は同様である。
【００２５】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、梁１に平行な断面
の曲率半径３ｍｍ、焦点距離は１．５ｍｍとし、梁１に
垂直なＹ−Ｙ断面の曲率半径を２ｍｍ、焦点距離を１ｍ
ｍとした。対向電極３の膜厚は１５０ｎｍ、絶縁膜の膜
厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０
ｎｍとした。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、梁１に平行な断面
の曲率半径３ｍｍ、焦点距離は１．５ｍｍとし、梁１に
垂直なＹ−Ｙ断面の曲率半径を２ｍｍ、焦点距離を１ｍ
ｍとした。対向電極３の膜厚は１５０ｎｍ、絶縁膜の膜
厚２００ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反射面の厚み４０
ｎｍとした。
【００２６】図６は本発明に係る光変調装置の第５の実
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、２つ以上の傾斜がある場合に２ヶ所に曲
率を持つ凹面を形成した例を示す。斜面の一方は使用す
るがもう一方の斜面からの反射光は遮光する必要があ
る。遮光する斜面の反射光（図Ｂ中に点線で示したも
の）も集光することができ、遮光が容易な構造となって
いる。利用する反射光に対応する凹面を６Ａ、遮光する
反射光に対応する凹面を６Ｂとする。梁１、反射面８と
電極３間に電圧を印加することにより、梁１、反射面８
に作用する静電力が発生し、梁１が電極３側に撓み、対
向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決める構造は同
様である。
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、２つ以上の傾斜がある場合に２ヶ所に曲
率を持つ凹面を形成した例を示す。斜面の一方は使用す
るがもう一方の斜面からの反射光は遮光する必要があ
る。遮光する斜面の反射光（図Ｂ中に点線で示したも
の）も集光することができ、遮光が容易な構造となって
いる。利用する反射光に対応する凹面を６Ａ、遮光する
反射光に対応する凹面を６Ｂとする。梁１、反射面８と
電極３間に電圧を印加することにより、梁１、反射面８
に作用する静電力が発生し、梁１が電極３側に撓み、対
向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決める構造は同
様である。
【００２７】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、凹面６Ａの曲率半
径３ｍｍ、焦点１．５ｍｍ、凹面６Ｂの曲率２ｍｍ、焦
点距離を１ｍｍとした。対向電極３の膜厚は１５０ｎ
ｍ、絶縁膜の膜厚１５０ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反
射面の厚み４０ｎｍとした。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、凹面６Ａの曲率半
径３ｍｍ、焦点１．５ｍｍ、凹面６Ｂの曲率２ｍｍ、焦
点距離を１ｍｍとした。対向電極３の膜厚は１５０ｎ
ｍ、絶縁膜の膜厚１５０ｎｍ、梁１の厚み５０ｎｍ、反
射面の厚み４０ｎｍとした。
【００２８】図７は本発明に係る光変調装置の第６の実
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、梁１を片持ち梁にした例である。梁１、
反射面８と電極３間に電圧を印加することにより、梁
１、反射面８に作用する静電力が発生し、梁１が電極３
側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決
める構造は同様である。
施形態の構造を示す断面図（ＡはＯＮ状態、ＢはＯＦＦ
状態）であり、梁１を片持ち梁にした例である。梁１、
反射面８と電極３間に電圧を印加することにより、梁
１、反射面８に作用する静電力が発生し、梁１が電極３
側に撓み、対向電極３側に当接し、反射面８の曲率を決
める構造は同様である。
【００２９】梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、梁間隔
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離１．５ｍｍ、対向電極３の膜厚１５０ｎｍ、絶
縁膜の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚み１００ｎｍ、反射面
の厚み４０ｎｍとした。Ｓｉ基板上の凹面の中央で２５
ｎｍ薄くすることで曲率半径３ｍｍを得た。
２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、曲率半径３ｍｍ、
焦点距離１．５ｍｍ、対向電極３の膜厚１５０ｎｍ、絶
縁膜の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚み１００ｎｍ、反射面
の厚み４０ｎｍとした。Ｓｉ基板上の凹面の中央で２５
ｎｍ薄くすることで曲率半径３ｍｍを得た。
【００３０】片持ち梁では梁の変形が容易で伸び率の制
限が無いので、偏向角や曲率を大きくすることができ
る。しかし、片持ち梁では変位の復元時に安定しないた
め、高速な駆動には向かない。両端保持梁では、復元が
安定しており、１００ＫＨｚを超える高速の駆動が可能
である。
限が無いので、偏向角や曲率を大きくすることができ
る。しかし、片持ち梁では変位の復元時に安定しないた
め、高速な駆動には向かない。両端保持梁では、復元が
安定しており、１００ＫＨｚを超える高速の駆動が可能
である。
【００３１】図８は本発明に係る光変調装置の第７の実
施形態の構造を示す断面図、図９、図１０は同じく断面
図及び平面図である。図中１１は熱酸化膜、１２は犠牲
層である。梁１に平行な凹面断面を非円曲線、例えば放
物曲線とし、反射面に集光した光が反射する際の広がり
をさらに抑えることができるようにしている。放物面鏡
は球面凹面鏡に比較し、球面収差がないことが知られて
いる。非円曲線として楕円曲線を使用することも可能で
ある。また、曲率を持つ凹面の焦点距離より近い間隔で
本実施形態の素子を用いた光変調装置と次の光学系の受
光部を置くことで、本装置の反射面に集光した入射光
を、反射の際に広がりを有効に抑制できる。
施形態の構造を示す断面図、図９、図１０は同じく断面
図及び平面図である。図中１１は熱酸化膜、１２は犠牲
層である。梁１に平行な凹面断面を非円曲線、例えば放
物曲線とし、反射面に集光した光が反射する際の広がり
をさらに抑えることができるようにしている。放物面鏡
は球面凹面鏡に比較し、球面収差がないことが知られて
いる。非円曲線として楕円曲線を使用することも可能で
ある。また、曲率を持つ凹面の焦点距離より近い間隔で
本実施形態の素子を用いた光変調装置と次の光学系の受
光部を置くことで、本装置の反射面に集光した入射光
を、反射の際に広がりを有効に抑制できる。
【００３２】本実施形態の構造は図１の実施形態とまっ
たく同様である。凹面の形状をＳｉ基板のエッチングで
使用する階調のあるフォトマスクを用いたフォトリソグ
ラフィで制御することができる。放物面を形成すること
は階調を放物曲線にすることで容易に作成でき、焦点距
離を２ｍｍにした。梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、
梁間隔２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、対向電極３
の膜厚１５０ｎｍ、絶縁膜の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚
み５０ｎｍ、反射面の厚み４０ｎｍとした。
たく同様である。凹面の形状をＳｉ基板のエッチングで
使用する階調のあるフォトマスクを用いたフォトリソグ
ラフィで制御することができる。放物面を形成すること
は階調を放物曲線にすることで容易に作成でき、焦点距
離を２ｍｍにした。梁１の幅１６μｍ、長さ５０μｍ、
梁間隔２０μｍ、空隙５の最大深さ３μｍ、対向電極３
の膜厚１５０ｎｍ、絶縁膜の膜厚２００ｎｍ、梁１の厚
み５０ｎｍ、反射面の厚み４０ｎｍとした。
【００３３】次に本実施形態の光変調装置の製造工程に
ついて説明する。なおこの製造方法は、図１、図３ない
し図７に示す全種類の素子とも同様に製作できる。製造
工程の例として基板に凹面を形成し、梁を両端保持にし
た場合（図１の例）を図８ないし図１０に示す。
ついて説明する。なおこの製造方法は、図１、図３ない
し図７に示す全種類の素子とも同様に製作できる。製造
工程の例として基板に凹面を形成し、梁を両端保持にし
た場合（図１の例）を図８ないし図１０に示す。
【００３４】図８（Ａ）：半導体プロセス用Ｓｉウエハ
のようなＳｉ基板２に有機フォトレジストで空隙となる
溝をパターン形成する。ＳＦ６ガスのＲＩＥ（リアクテ
ィブ・イオン・エッチング）でドライエッチングして溝
を掘る。溝に傾斜を形成する場合、フォトマスクに階調
を設け、フォトリソグラフィを行うことで有機レジスト
パターンの厚さ方向に傾斜を形成する。ＲＩＥを行う
と、フォトマスクの階調にしたがった構造がＳｉ基板２
の溝に転写される。溝が深い場合はＲＩＥの際に基板温
度を−４０℃程度以下の低温にすることで側面への広が
りを抑制できる。次に基板２と個別電極を絶縁するため
酸化し、溝を１μｍ程度の熱酸化膜１１で覆う。 図８（Ｂ）：例えばＴｉＮなどの導体薄膜をスパッタ法
で成膜する。個別電極パターンを有機レジストのフォト
リソグラフィでパターンニングし、Ｃｌ２ガスでＲＩＥ
によりエッチングして個別電極３を形成する。電極に凹
面を形成する場合（図５の例）は、電極のパターン形成
時に階調のあるフォトマスクで有機レジストに凹面を形
成しエッチングを行うことで製作できる。絶縁膜４とな
るＳｉＮをＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガスの熱ＣＶＤ法で
形成する。また、絶縁膜４に凹面を形成する場合（図４
の例）は、この時点で階調のあるフォトマスクでフォト
リソグラフィを行い凹面のレジスト形状を製作し、絶縁
膜をエッチングすることで形成できる。 図８（Ｃ）：犠牲層１２となるポリシリコンをＳｉＨ４
ガスの熱ＣＶＤを６３５℃で行い成膜する。 図８（Ｄ）：ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリシン
グ）技術を用い研磨して平坦化する。 図８（Ｅ）：ＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガスの熱ＣＶＤ法
で梁１となるＳｉＮ膜１３を成膜する。 図９（Ｆ１、Ｆ２）：梁１の平面形状を有機レジストの
フォトリソグラフィでパターンニングし、ＣＨＦ３のＲ
ＩＥでエッチングしＳｉＮの梁の形状を製作する。この
ようにして梁１を形成する。空隙に埋められた犠牲層１
２がエッチング用のスリット１４により露出する。この
工程で片持ち梁のパターンを使用すれば図６のような形
状が得られる。 図９（Ｇ１、Ｇ２）：鏡材となる金属薄膜、例えばＡｌ
をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィで有機レジ
ストをパターンニングし、Ｃｌ２ガスのＲＩＥでエッチ
ングし鏡８を形成する。 図１０（Ｈ１、Ｈ２）：フォトリソグラフィで個別電極
パッドのパターンを有機レジストで形成し、ＣＨＦ３の
ＲＩＥでＳＩＮをエッチングし、個別電極パッド９を開
口する。 図１０（Ｉ）：ＴＭＡＨ（テトラメチル・アンモニウム
・ハイドレイド）により犠牲層酸化膜をスリット１４を
介しエッチングし除去し犠牲層を除去する。梁は犠牲層
がなくなったので空間に浮きスリット７で分離され、空
隙が完成される。
のようなＳｉ基板２に有機フォトレジストで空隙となる
溝をパターン形成する。ＳＦ６ガスのＲＩＥ（リアクテ
ィブ・イオン・エッチング）でドライエッチングして溝
を掘る。溝に傾斜を形成する場合、フォトマスクに階調
を設け、フォトリソグラフィを行うことで有機レジスト
パターンの厚さ方向に傾斜を形成する。ＲＩＥを行う
と、フォトマスクの階調にしたがった構造がＳｉ基板２
の溝に転写される。溝が深い場合はＲＩＥの際に基板温
度を−４０℃程度以下の低温にすることで側面への広が
りを抑制できる。次に基板２と個別電極を絶縁するため
酸化し、溝を１μｍ程度の熱酸化膜１１で覆う。 図８（Ｂ）：例えばＴｉＮなどの導体薄膜をスパッタ法
で成膜する。個別電極パターンを有機レジストのフォト
リソグラフィでパターンニングし、Ｃｌ２ガスでＲＩＥ
によりエッチングして個別電極３を形成する。電極に凹
面を形成する場合（図５の例）は、電極のパターン形成
時に階調のあるフォトマスクで有機レジストに凹面を形
成しエッチングを行うことで製作できる。絶縁膜４とな
るＳｉＮをＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガスの熱ＣＶＤ法で
形成する。また、絶縁膜４に凹面を形成する場合（図４
の例）は、この時点で階調のあるフォトマスクでフォト
リソグラフィを行い凹面のレジスト形状を製作し、絶縁
膜をエッチングすることで形成できる。 図８（Ｃ）：犠牲層１２となるポリシリコンをＳｉＨ４
ガスの熱ＣＶＤを６３５℃で行い成膜する。 図８（Ｄ）：ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリシン
グ）技術を用い研磨して平坦化する。 図８（Ｅ）：ＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガスの熱ＣＶＤ法
で梁１となるＳｉＮ膜１３を成膜する。 図９（Ｆ１、Ｆ２）：梁１の平面形状を有機レジストの
フォトリソグラフィでパターンニングし、ＣＨＦ３のＲ
ＩＥでエッチングしＳｉＮの梁の形状を製作する。この
ようにして梁１を形成する。空隙に埋められた犠牲層１
２がエッチング用のスリット１４により露出する。この
工程で片持ち梁のパターンを使用すれば図６のような形
状が得られる。 図９（Ｇ１、Ｇ２）：鏡材となる金属薄膜、例えばＡｌ
をスパッタ法で成膜し、フォトリソグラフィで有機レジ
ストをパターンニングし、Ｃｌ２ガスのＲＩＥでエッチ
ングし鏡８を形成する。 図１０（Ｈ１、Ｈ２）：フォトリソグラフィで個別電極
パッドのパターンを有機レジストで形成し、ＣＨＦ３の
ＲＩＥでＳＩＮをエッチングし、個別電極パッド９を開
口する。 図１０（Ｉ）：ＴＭＡＨ（テトラメチル・アンモニウム
・ハイドレイド）により犠牲層酸化膜をスリット１４を
介しエッチングし除去し犠牲層を除去する。梁は犠牲層
がなくなったので空間に浮きスリット７で分離され、空
隙が完成される。
【００３５】図１１（Ａ）に等倍結像光学系を用いた場
合を、図９（Ｂ）に本発明の光変調装置による等倍結像
光学系を用いない電子写真装置用の書きこみ装置を示
す。図中２０は感光体ドラム、２１は等倍結像系、２２
は光変調素子、２３は光源、２４は遮光層である。本発
明の光変調装置を電子写真装置の書きこみ系に応用した
場合、等倍結像光学系２１を使用しなくても、光変調装
置２２の反射光が集光されるため感光体ドラム２０に直
接書きこみができる。
合を、図９（Ｂ）に本発明の光変調装置による等倍結像
光学系を用いない電子写真装置用の書きこみ装置を示
す。図中２０は感光体ドラム、２１は等倍結像系、２２
は光変調素子、２３は光源、２４は遮光層である。本発
明の光変調装置を電子写真装置の書きこみ系に応用した
場合、等倍結像光学系２１を使用しなくても、光変調装
置２２の反射光が集光されるため感光体ドラム２０に直
接書きこみができる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１に係る光変調装置は、以上説明
してきたように、梁は当接状態で曲率が決まり、形状が
安定であり、また当接状態で曲率が決まるので、空隙底
部の電極表面形状で曲率設計ができ、反射の方向がＯＦ
Ｆ状態と異なるので、従来のような迷光の問題がなくせ
る。また反射面に曲率のある凹面を用いることで、反射
した光をある程度集光し、光変調素子の次段への伝達の
効率を向上させることができる。
してきたように、梁は当接状態で曲率が決まり、形状が
安定であり、また当接状態で曲率が決まるので、空隙底
部の電極表面形状で曲率設計ができ、反射の方向がＯＦ
Ｆ状態と異なるので、従来のような迷光の問題がなくせ
る。また反射面に曲率のある凹面を用いることで、反射
した光をある程度集光し、光変調素子の次段への伝達の
効率を向上させることができる。
【００３７】請求項２に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、空隙底部の基板に凹面を形成すること
で、反射面に曲率のある凹面を用い、反射した光をある
程度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上させ
ることができる。
てきたように、空隙底部の基板に凹面を形成すること
で、反射面に曲率のある凹面を用い、反射した光をある
程度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上させ
ることができる。
【００３８】請求項３に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、対向電極上の絶縁膜に凹面を形成するこ
とで、反射面に曲率のある凹面を用い、反射した光をあ
る程度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上さ
せることができる。
てきたように、対向電極上の絶縁膜に凹面を形成するこ
とで、反射面に曲率のある凹面を用い、反射した光をあ
る程度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上さ
せることができる。
【００３９】請求項４に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、対向電極の導体薄膜の膜厚分布を曲率を
持つ凹面にすることで、反射面に曲率のある凹面を用
い、反射した光をある程度集光し光変調素子の次段への
伝達の効率を向上させることができる。
てきたように、対向電極の導体薄膜の膜厚分布を曲率を
持つ凹面にすることで、反射面に曲率のある凹面を用
い、反射した光をある程度集光し光変調素子の次段への
伝達の効率を向上させることができる。
【００４０】請求項５に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、梁に平行方向に曲率をもつ凹面を反射面
に形成することで、梁の平行方向で反射した光をある程
度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上させる
ことができる。
てきたように、梁に平行方向に曲率をもつ凹面を反射面
に形成することで、梁の平行方向で反射した光をある程
度集光し光変調素子の次段への伝達の効率を向上させる
ことができる。
【００４１】請求項６に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、梁に垂直方向に曲率を持つ凹面を形成す
ることで、梁に平行方向と垂直方向に曲率の異なる凹面
を形成することができ、反射光の断面形状を調整でき
る。
てきたように、梁に垂直方向に曲率を持つ凹面を形成す
ることで、梁に平行方向と垂直方向に曲率の異なる凹面
を形成することができ、反射光の断面形状を調整でき
る。
【００４２】請求項７に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、空隙の底部、すなわち対向電極表面が傾
斜の異なる２つ以上の斜面で構成される場合、二つの斜
面に曲率を持たせることで、遮光する側の斜面からの反
射光も集光でき、遮光が容易になる。
てきたように、空隙の底部、すなわち対向電極表面が傾
斜の異なる２つ以上の斜面で構成される場合、二つの斜
面に曲率を持たせることで、遮光する側の斜面からの反
射光も集光でき、遮光が容易になる。
【００４３】請求項８に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、片持ち梁にしたことで偏向角を大きくす
ることができる。
てきたように、片持ち梁にしたことで偏向角を大きくす
ることができる。
【００４４】請求項９に係る光変調装置は、以上説明し
てきたように、両端保持梁にしたことで、復元時に安定
になり高速の駆動が可能となる。
てきたように、両端保持梁にしたことで、復元時に安定
になり高速の駆動が可能となる。
【００４５】請求項１０に係る光変調装置は、以上説明
してきたように、梁に平行方向または垂直方向の電極断
面凹面形状が非円曲線例えば放物線であることで、集光
の効率を向上できる。
してきたように、梁に平行方向または垂直方向の電極断
面凹面形状が非円曲線例えば放物線であることで、集光
の効率を向上できる。
【００４６】請求項１１に係る電子写真装置は、以上説
明してきたように、等倍結像光学系を設けなくても感光
体に集光でき、光学設計が容易になりかつコストの低減
を図れる。
明してきたように、等倍結像光学系を設けなくても感光
体に集光でき、光学設計が容易になりかつコストの低減
を図れる。
【図１】本発明に係る光変調装置の第１の実施形態の構
造を示す平面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）である。
造を示す平面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）である。
【図２】同ＯＮ状態の断面図（Ａ）とＯＦＦ状態の断面
図（Ｂ）である。
図（Ｂ）である。
【図３】本発明に係る光変調装置の第２の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図４】本発明に係る光変調装置の第３の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図５】本発明に係る光変調装置の第４の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る光変調装置の第５の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図７】本発明に係る光変調装置の第６の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図８】本発明に係る光変調装置の第７の実施形態の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図９】同断面図及び平面図である。
【図１０】同断面図及び平面図である。
【図１１】等倍結像光学系を用いた場合（Ａ）、本発明
の光変調装置による等倍結像光学系を用いない場合
（Ｂ）の電子写真装置用の書きこみ装置を示す概念図で
ある。
の光変調装置による等倍結像光学系を用いない場合
（Ｂ）の電子写真装置用の書きこみ装置を示す概念図で
ある。
１ 梁
２ 基板
３ 対向電極
４ 絶縁膜
５ 空隙
６、６Ａ、６Ｂ 凹面
７ 浮きスリット
８ 反射面
１１ 熱酸化膜
１２ 犠牲層
２０ 感光体ドラム
２１ 等倍結像系
２２ 光変調素子
２３ 光源
２４ 遮光層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 27/18 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｚ
Ｇ０３Ｇ 15/04 Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｖ
Ｆターム(参考） 2C162 AE21 AE28 AH43 FA06 FA07
FA09 FA49
2H041 AA16 AB14 AC06 AZ02
2H042 DA01 DA12 DA20 DA22 DC02
DC08 DD06 DD09 DD10 DD11
DE00
2H043 CA01 CB01 CD04 CE01
2H076 AB21 AB61
Claims (11)
- 【請求項１】 入射光を変調する光変調装置であって、
基板上に形成された電極と、該電極に空隙を介して対向
するように光反射面を有する梁を保持し、該梁を静電力
で変形させ、該梁の変形を上記基板電極への当接により
規制して、上記光反射面に入射する入射光束の反射方向
を変えることで変調する光変調装置において、上記梁が
当接して上記光反射面が曲率を持つ凹面形状になること
を特徴とする光変調装置。 - 【請求項２】 請求項１の光変調装置において、上記電
極を形成する上記基板表面が曲率を持つ凹面であること
を特徴とする光変調装置。 - 【請求項３】 請求項１の光変調装置において、上記電
極が上面に絶縁膜を有し、該絶縁膜が曲率をもつ凹面状
であることを特徴とする光変調装置。 - 【請求項４】 請求項１の光変調装置において、上記電
極の導体膜厚分布が曲率を持つ凹面状であることを特徴
とする光変調装置。 - 【請求項５】 請求項１の光変調装置において、上記光
反射面の曲率を持つ凹面を上記梁と平行方向に形成して
あることを特徴とする光変調装置。 - 【請求項６】 請求項３の光変調装置において、上記光
反射面の曲率を持つ凹面を上記梁と垂直方向に形成して
あることを特徴とする光変調装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかの光変調装
置において、傾斜の異なる２つ以上の斜面で上記空隙の
底部を構成し、上記２つの斜面の傾斜にそれぞれ曲率を
持たせてなることを特徴とする光変調装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかの光変調装
置において、上記梁が片持ち梁であることを特徴とする
光変調装置。 - 【請求項９】 請求項１ないし７のいずれかの光変調装
置において、上記梁が両端保持梁であることを特徴とす
る光変調装置。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかの光変調
装置において、上記梁に平行方向または垂直方向の凹面
断面が円形曲線でないことを特徴とする光変調装置。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかの光変
調装置を用いた電子写真装置で、書きこみ系に等倍結像
系がないことを特徴とする電子写真装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281002A JP2003084219A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光変調装置及びこれを用いた電子写真装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281002A JP2003084219A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光変調装置及びこれを用いた電子写真装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003084219A true JP2003084219A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19104907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001281002A Pending JP2003084219A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 光変調装置及びこれを用いた電子写真装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003084219A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802387B1 (ko) * | 2006-08-29 | 2008-02-13 | 주식회사제4기한국 | 네로우 커플 방식의 고밀도 플라즈마 세정장치 |
| JP2009520350A (ja) * | 2005-12-15 | 2009-05-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 集束させるミクロ構造のアレイを備えた分析デバイス |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281002A patent/JP2003084219A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520350A (ja) * | 2005-12-15 | 2009-05-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 集束させるミクロ構造のアレイを備えた分析デバイス |
| KR100802387B1 (ko) * | 2006-08-29 | 2008-02-13 | 주식회사제4기한국 | 네로우 커플 방식의 고밀도 플라즈마 세정장치 |
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