JP5394663B2 - 光走査用マイクロミラーデバイス、光走査装置、画像形成装置、表示装置および入力装置 - Google Patents
光走査用マイクロミラーデバイス、光走査装置、画像形成装置、表示装置および入力装置 Download PDFInfo
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Description
トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーの一端側であって前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記可動ミラーの反射構造は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜上に形成された反射層と、さらに前記反射層上に誘電体膜を積層することで形成された増反射層とによって構成されることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。
該トーションバーの一端に支持されたミラーと、
該トーションバーの他端が結合された基板と、
前記ミラーを揺動させる揺動部と
を備えたマイクロミラーデバイスであって、
前記ミラーは、前記ミラーの動撓みを減衰させる減衰層を備え、
前記減衰層のヤング率をE1、ポアソン比をν1、密度をρ1、前記ミラーのミラー面に対して垂直な方向の厚さをt1とし、前記ミラーの母材のヤング率をE2、ポアソン比をν2、密度をρ2、厚さをt2とすると、次式
ρ1×(1−ν1×ν1)/(E1×t1×t1) <
ρ2×(1−ν2×ν2)/(E2×t2×t2)
が成り立つことを特徴とするマイクロミラーデバイスが提供される。
DLCは、1970年代にイオンビーム蒸着法により合成されたのが最初と言われる。DLCの構造によれば、炭素が四配位の結合(SP3結合)をもつが、部分的にSP2結合や水素との結合を含む。そのため、DLCは、全般的には決まった結晶構造を持たない構成元素C(カーボン)、H(水素)のアモルファス構造となっている。従って、DLCの特性は、多くの点でダイヤモンドの特性と類似しているが、酸化開始温度が低く、またDLCの膜表面がきわめて平滑である点で異なる。
光走査装置などに使用されるマイクロミラーデバイスの反射層としては、例えば、チタン(Ti)やアルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)などの金属膜が用いられる。これらの金属膜は、蒸着やスパッタといった真空蒸着法などにより形成される。
厚さ300μmのSUS材(例:SUS304)の板に鏡面加工を加え、プレス加工により3×1mmの矩形板を切り出す。この矩形板がミラー面となる。本実施形態ではSUS材をプレス加工したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、セラミックス材ならば成形法などが採用される。このように、材料やその後の工程によって最適なプロセスを選択すれば良い。
図6、図7は、ミラー面の一例を示す図である。図6において、ミラー部21は、捩りバネ23を介して揺動部22に接続されている。すなわち、揺動部22が揺動することにより、ミラー部21も揺動することになる。揺動部22やミラー部21は、揺動体の一例である。また、図7によれば、揺動部22が2つに変更されている。すなわち、2つの揺動部22が揺動すると、その振動エネルギーが捩りバネ23を伝わり、中央のミラー部21が揺動する。
図9は、マイクロミラーデバイスの他の断面図である。既に説明した箇所には、同一の参照符号を付与している。
ρ1×(1−ν1×ν1)/(E1×t1×t1) <
ρ2×(1−ν2×ν2)/(E2×t2×t2) ・・・(1)
ここで、減衰層のヤング率をE1、ポアソン比をν1、密度をρ1、ミラー面に対して垂直な方向の厚さをt1としている。また、ミラーの母材のヤング率をE2、ポアソン比をν2、密度をρ2、厚さをt2としている。減衰層25は、ダイヤモンドライクカーボン膜により形成されていてもよい。
減衰層25は、上述した母材13の次に形成される。減衰層25としては、例えば、単結晶シリコンウエハを3×1mmに加工して積層すればよい。本実施形態においては300μmのSUS材を使用し、減衰層25の厚さを100μm程度とした。(3)式にこれらの値を代入して整理すると、(4)式が得られる。
2.対向電極
3.可動ミラー
4.回転軸
5.フレーム
7.可動磁石
8.ジンバル
9.反射膜
10.スペーサー
11.共通基板
12.トーションバー
13.ミラー部 母材
14.DLC膜
15.反射層
16.増反射層
13.ミラー部 母材
14.DLC膜
15.反射層
16.増反射層
17.Al膜
18.第1のSiO2膜
19.第2のSiO2膜
20.TiO2膜
21.ミラー部(揺動体)
22.揺動部(揺動体)
23.捩りバネ(トーションバー)
24.圧電素子
25.減衰層
Claims (23)
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーの一端側であって前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記可動ミラーの反射構造は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜上に形成された反射層と、さらに前記反射層上に誘電体膜を積層することで形成された増反射層とによって構成されることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - トーションバーに支持される可動ミラーと、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記可動ミラーの反射構造は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜上に形成された反射層と、さらに前記反射層上に誘電体膜を積層することで形成された増反射層とによって構成されることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部と、
前記可動ミラーに形成されたダイヤモンドライクカーボン膜とを備えており、
前記可動ミラーは、母材と、該母材のうち前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地として形成された前記ダイヤモンドライクカーボン膜と、該ダイヤモンドライクカーボン膜の上に形成された反射層と、該反射層の上に形成された増反射層とを備え、
前記可動ミラーの反射構造は、前記反射層と前記増反射層とで構成されることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - トーションバーに支持される可動ミラーと、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部と、
前記可動ミラーに形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と
を備え、
前記可動ミラーは、母材と、該母材のうち前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地として形成された前記ダイヤモンドライクカーボン膜と、該ダイヤモンドライクカーボン膜の上に形成された反射層と、該反射層の上に形成された増反射層とを備え、
前記可動ミラーの反射構造は、前記反射層と前記増反射層とで構成されることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - 前記増反射層の材料は、SiO2、MgF2、TiO2、Nb2O5、ZrO2、Ta2O5、Al2O3の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーの一端側であって前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて、ミラー面を有する反射層の下地として前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記トーションバーと、前記可動ミラーと、前記基板とが、同一の素材により一体的に構成され且つ1枚の金属板を打ち抜くことで形成されていることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - トーションバーに支持される可動ミラーと、
前記ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーの一端側であって前記可動ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて、ミラー面を有する反射層の下地として前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記トーションバーと、前記ミラーと、前記トーションバーが結合された基板とが、同一の素材により一体的に構成され且つ1枚の金属板から形成されていることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - 前記金属板は、SUSであることを特徴とする請求項6又は7に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 前記ミラーは、金属を材料とした反射層を備えていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 前記反射層の材料は、アルミニウム、銅、銀、金の少なくとも1つであることを特徴とする請求項9に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 前記トーションバーと、前記可動ミラーと、前記トーションバーが結合された基板とが同一の素材により一体的に構成されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 前記揺動部は、前記可動ミラーを揺動させるための板波を、前記トーションバーが結合された基板に発生させる板波発生素子であることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーの一端側であって前記ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて、ミラー面を有する反射層の下地として前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記揺動部は、前記可動ミラーを揺動させるための板波を前記基板に発生させる板波発生素子であることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - トーションバーに支持される可動ミラーと、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部とを備え、
前記トーションバーにおいて前記ミラーを支持する部分の母材上のみにおいて、ミラー面を有する反射層の下地として前記可動ミラーのミラー面の動撓みを軽減する程度の厚みで前記ミラー面を有する層の下地としてダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
前記揺動部は、前記可動ミラーを揺動させるための板波を、前記トーションバーが結合された基板に発生させる板波発生素子であることを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - 前記板波発生素子は、圧電素子であることを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- トーションバーと、
前記トーションバーの一端に支持された可動ミラーと、
前記トーションバーの他端が結合された基板と、
前記可動ミラーを揺動させる揺動部と
を備えたマイクロミラーデバイスであって、
前記可動ミラーは、ミラー面を有する反射層の下地として前記可動ミラーのミラー面の動撓みを減衰させる減衰層を備え、
前記減衰層のヤング率をE1、ポアソン比をν1、密度をρ1、前記可動ミラーのミラー面に対して垂直な方向の厚さをt1とし、前記可動ミラーの母材のヤング率をE2、ポアソン比をν2、密度をρ2、厚さをt2とすると、次式
ρ1×(1−ν1×ν1)/(E1×t1×t1) <
ρ2×(1−ν2×ν2)/(E2×t2×t2)
が成り立つことを特徴とする光走査用マイクロミラーデバイス。 - 前記減衰層に加えてダイヤモンドライクカーボン膜が形成されていることを特徴とする請求項16に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 前記減衰層をダイヤモンドライクカーボン膜により形成されていることを特徴とする請求項16に記載の光走査用マイクロミラーデバイス。
- 光走査装置であって、
光ビームを射出する光源と、
前記光ビームを走査する、請求項1ないし18のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイスと
を含むことを特徴とする光走査装置。 - 画像形成装置であって、
請求項19に記載の光走査装置と、
前記光走査装置により画像信号に応じた潜像を表面に形成される像担持体と、
前記潜像を現像しトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と
を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし18のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイスを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1ないし18のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイスを備えたことを特徴とする表示装置。
- 請求項1ないし18のいずれか1項に記載の光走査用マイクロミラーデバイスを備えたことを特徴とする入力装置。
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