JPH09159938A - マイクロミラー装置 - Google Patents

マイクロミラー装置

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JPH09159938A
JPH09159938A JP32145195A JP32145195A JPH09159938A JP H09159938 A JPH09159938 A JP H09159938A JP 32145195 A JP32145195 A JP 32145195A JP 32145195 A JP32145195 A JP 32145195A JP H09159938 A JPH09159938 A JP H09159938A
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JP
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mirror
substrate
mirror portion
voltage
drive electrode
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JP32145195A
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Masaru Sugiura
賢 杉浦
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動電極に印加する電圧の時間的な制御を必要
とせずに、単に電圧を印加するだけで、ミラー部を吸引
する動作過程の途上で一定時間だけミラー部を傾けて所
定の方向に入射光を反射できるようにする。 【解決手段】基板3と、基板上に形成した駆動電極4
と、駆動電極に対向して基板の上方に配置したミラー部
1と、基板に対してミラー部を両側から傾動可能に支持
した左右一対のサスペンション部材とからなり、前記駆
動電極とミラー部との間に電圧を印加してミラー面の角
度を変化させるようにしたマイクロミラー装置におい
て、前記サスペンション部材を捩じり方向と基板への移
動方向との2軸に対して可撓性を有するサーペン状ばね
2bとなし、かつ駆動電極をミラー部に対し前後方向に
偏倚した位置に配置し、電圧印加による吸引動作の途上
でミラー部を基板と平行な姿勢から一時的に傾ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報出力装置とし
ての電子印刷装置,ディスプレイ装置などの光応用機器
に適用するマイクロミラー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、電子印刷装置では感光ドラムの
表面にレーザ光を照射して文字,図形などのパターンを
ドット単位で静電的に記録し、その記録パターンをトナ
ーを用いて用紙に写し取るようにしており、その情報信
号を光に変換して感光ドラム上に露光する走査手段とし
て従来ではポリゴンミラーなどを用いている。
【0003】一方、最近になり、光に変換した情報信号
の露光方式として、ドット単位のサイズとほぼ同じ微小
サイズ(1mm以下)のマイクロミラーを用い、そのマイ
クロミラーを制御信号により傾動させることにより感光
ドラムに照射する光をON/OFF制御する方式の試み
がなされている。この方式によれば、マイクロミラーを
感光ドラムの全幅に沿って多数並べてアレイ状に配置し
ておくことで、光をスキャンしなくても感光ドラムの全
幅にわたり文字,図形のパターンを露光することが可能
であり、光学系を小型化できる。
【0004】ここで、従来におけるマイクロミラー装置
の構成を図5,図6に示す。図において、1は例えば多
結晶シリコンの薄膜の表面にアルミニウムを蒸着して鏡
面としたミラー部、3はミラー部1を搭載した多結晶シ
リコン製の基板、4a,4bはミラー部1と間隙を隔て
て対向するように基板3の上面に分割形成した前後一対
の駆動電極であり、ミラー部1はその左右両側縁の中央
から側方へ突き出した梁状のトーションバー(サスペン
ション部材)2aを介して前記基板3の上面に接合した
左右のミラー部支持片1aに支持されている。なお、ミ
ラー部1,ミラー支持片1a,およびトーションバー2
aは成膜,フォトリソグラフィ,エッチングの手法を組
合わせた半導体製造技術により一体に形成されたもので
ある。
【0005】かかる構成で、常時はミラー部1が左右か
らトーションバー2aに支えられて図示のように基板と
平行な姿勢に停止している。ここで、ミラー部1と駆動
電極4aあるいは4bとの間のいずれかに電圧を印加す
ると両者間に静電吸引力が働き、これによりミラー部1
はトーションバー2aを中心に図6のように平行姿勢か
ら傾動するとともに、ミラー部1に入射した光の反射方
向が変わる。なお、この動作時にはトーションバー2a
に捩じれが生じる。また、駆動電極との間の電圧印加を
停止すれば静電吸引力が消失し、トーションバー2aの
捩じれが戻ってミラー部1は当初の平行姿勢に復帰す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のマイクロミラー装置では、ミラー部1のサスペンシ
ョン部材として梁状のトーションバー2aを用いている
ことから、ミラー部1は駆動電極2aに電圧を印加した
ときの傾斜位置と、電圧を印加しないときの平行位置と
の2位置で安定する。そこで、駆動電極に電圧を印加し
て吸引したときをON,電圧の印加しないときをOFF
として、ON動作時にミラー部1を傾けてその反射で感
光ドラム表面に露光するようにしている。したがって、
感光ドラムに向け所定の露光時間を与えるには、各ドッ
トに対応するマイクロミラーごとに駆動電極へ電圧を印
加するON時間を駆動電源側で制御する必要がある。し
かしながら、感光ドラムにドット単位で情報パターンを
形成する場合には、各ドットごとの露光時間は一定でよ
く、前記のようにアレー状に並ぶ多数の各ミラー装置ご
とに駆動電極の印加電圧を時間的に制御する方式では、
それだけ制御系が複雑となる。
【0007】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、駆動電極に印加
する電圧の時間的な制御を必要とせずに、ミラー部を吸
引する動作過程の途上で一定時間だけミラー部を傾けて
所定の方向に入射光を反射できるようにしたマイクロミ
ラー装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、基板に対してミラー部を左右両側
から傾動可能に支える一対のサスペンション部材を捩じ
り方向と基板への移動方向との2軸に対して可撓性を有
するばねとなし、かつ駆動電極をミラー部に対し前後方
向に偏倚した位置に配置して構成するももとする。
【0009】ここで、前記のサスペンション部材は蛇行
状に曲がりくねったサーペン状ばねとなし、かつミラー
部に対してサーペン状ばねの端部をミラー部側縁のほぼ
中央に接合する、あるいは駆動電極から離れた反対側の
側縁に接合した形態で実施することができる。前記の構
成で、ミラー部と駆動電極との間に電圧を印加すると、
両者間には距離の2乗に反比例する静電吸引力が作用す
る。したがって、駆動電極をミラー部に対して前後方向
に偏倚した位置に配置して両者間に電圧を印加すると、
まずミラー部はサスペンション部材であるサーペン状ば
ねとの接合部を軸として、該軸を捩じるように回転して
ミラー面が基板に対して所定の方向に傾く。この傾動運
動はミラー部の駆動電極に近い側の端縁が基板側に接触
するまで継続し、その後に基板との接触縁を支点にサー
ペン状ばねが下方に撓み、ミラー部の底面が基板側に吸
着されるまで逆方向に回転移動して当初の水平姿勢にな
る。そして、電圧印加が続いている間はこの状態を維持
し、電圧印加が無くなるとサーペン状ばねのばね弾性に
よりミラー部が上方に移動して当初の位置に復帰する。
【0010】この場合に、吸引動作の途上でミラー部の
傾く時間は、サーペン状ばねの捩じり,撓み剛性,駆動
電極の面積,印加電圧値により決まり、電圧の印加時間
には関係なくミラー部の傾く時間が一定となる。したが
って、駆動電源では電圧印加の時間的な制御を行う必要
なしに、入射光をミラー部の傾動で所定の方向,例えば
電子印刷装置の感光ドラムの表面に向けて反射させるこ
とができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。なお、各実施例の図中で図5に対応す
る同一部材には同じ符号が付してある。 〔実施例1〕図1において、ミラー部1とミラー部支持
片1aとの間を連結するサスペンション部材は、図示の
ように蛇行状に曲がりくねった形状のサーペン状ばね2
bとしてなり、その両端軸部A,Bがミラー部1,ミラ
ー支持片1aに対してその側縁中央箇所に接合されてお
り、さらに基板3の上面に形成した駆動電極4はミラー
部1の略半分以下の面積であり、ミラー部1に対して中
央より前後方向に偏倚した位置に形成されている。な
お、ミラー部1,ミラー部支持片1a,およびサーペン
状ばね2bは例えば1枚の多結晶シリコンの薄膜からフ
ォトリソグラフィ,エッチング手法によりにパターン形
成される。なお、ミラー部の材料としては多結晶シリコ
ンの他に、アルミニウム,銅箔を採用することができ
る。
【0012】このサーペン状ばね2bは、図5に示した
棒状のトーションバー2aとは異なり、図1に表したX
−Y−Z,θの座標系でθ方向とZ軸方向,つまり捩じ
り方向と上下への移動方向との2軸に対して可撓性を有
する。かかる構成で、ミラー部1と駆動電極4との間に
電圧を印加すると、ミラー部1は図2(a)〜(c)で
表すような挙動で傾動動作する。すなわち、電圧を印加
しない状態では(a)図のようにミラー部1が駆動電極
4との間に間隙を隔てた対向する浮上状態で基板3と平
行な姿勢に保持されている。ここで、電圧を印加する
と、ミラー部1とこれに対向する駆動電極4との間には
距離の2乗に反比例する静電吸引力が作用し、これによ
りミラー部1はサーペン状ばね2bの両端軸部A,Bを
支点として、(b)図で表すようにミラー部1の駆動電
極4に近い端縁が駆動電極4に引き寄せられるように傾
動する。またミラー部1が傾くと、駆動電極4との間の
平均距離が小さくなるために静電吸引力は増大し、サー
ペン状ばね2bのばね抗力に打ち勝ってミラー部1の全
体が駆動電極4に引き寄せられて(c)図で表すように
駆動電極4に密着して基板3と平行姿勢をとる。その後
に、ミラー部1/駆動電極4間の電圧印加を停止する
と、サーペン状ばね2bの弾性で(a)図の状態に復帰
する。
【0013】前記した傾動動作の過程でミラー部1の姿
勢が傾く時間は、サーペン状ばね2bの捩じり,撓み剛
性,駆動電極4の面積,印加電圧により定まり、電圧の
印加時間に関係なく一定となる。したがって、電子印刷
装置に適用する場合に、ミラー部1の傾き時間をあらか
じめ感光ドラムの所要露光時間に合わせて設定しておけ
ば、駆動電源では電圧印加時間の制御が必要なく、単に
電圧を印加するだけで所定時間の露光が行える。なお、
この実施例においては、駆動電極4を図5と同様に前後
に分けて基板上に形成し、駆動電極を選択して電圧印加
することでミラー部の傾き方向を変えることも可能であ
る。
【0014】〔実施例2〕図3,図4は本発明の請求項
4に対応する前記実施例1の応用実施例を示すものであ
り、この実施例においては、ミラー部1を支えるサスペ
ンション部材としてのサーペン状ばね2cの両端軸部
A,Bが、ミラー部1,ミラー支持片1aに対して駆動
電極4から離れた反対側の側縁に接合されており、これ
によりミラー部1はサーペン状ばね2cを介して片持ち
式に担持される。
【0015】かかる構成で、ミラー部1と駆動電極4と
の間に電圧を印加すると、ミラー部1は図4(a)〜
(c)で表すような傾動動作を経て基板3側に吸引され
る。この場合に、ミラー部1の傾動支点となるサーペン
状ばね4の支軸と駆動電極4との間の水平距離が実施例
1と較べて大きく、電圧を印加した際にミラー部1には
梃の原理で大きなモーメントが作用する。したがってサ
ーペン状ばね4は捩じれ易くなり、その分だけ印加電圧
を低めて感度を高めることができる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、電圧印加によるミラー部の吸引動作の過程でミラー
部が基板に対して平行姿勢から一時的に傾むき、かつこ
の傾き時間は電圧印加時間の長さに関係なく設定でき
る。したがって、当該マイクロミラー装置を電子印刷装
置などに適用し、ミラー部を傾けて感光ドラムに露光を
与える際に、電圧印加の時間的な制御が必要なく、単に
電圧を印加するだけで所定の露光時間を与えるようにミ
ラー部を駆動することができ、従来のマイクロミラー装
置のように露光時間に合わせて電圧印加時間を制御する
方式と較べて駆動電源の制御が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応するマイクロミラー装
置の構成斜視図
【図2】図1の動作説明図であり、(a)は電圧を印加
しない状態を表す図、(b)は電圧印加に伴うミラー部
の傾動状態を表す図、(c)は傾動後のミラー部の吸引
状態を表す図
【図3】本発明の実施例2に対応するマイクロミラー装
置の構成斜視図
【図4】図3の動作説明図であり、(a)は電圧を印加
しない状態を表す図、(b)は電圧印加に伴うミラー部
の傾動状態を表す図、(c)は傾動後のミラー部の吸引
状態を表す図
【図5】従来におけるマイクロミラー装置の構成斜視図
【図6】図5の動作説明図
【符号の説明】
1 ミラー部 1a ミラー部支持片 2b,2c サーペン状ばね(サスペンション部材) 3 基板 4 駆動電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、基板上に形成した駆動電極と、駆
    動電極に対向して基板の上方に配置したミラー部と、基
    板に対してミラー部を両側から傾動可能に支持した左右
    一対のサスペンション部材とからなり、前記駆動電極と
    ミラー部との間に電圧を印加してミラー面の角度を変化
    させるようにしたマイクロミラー装置において、前記サ
    スペンション部材を捩じり方向と基板への移動方向との
    2軸に対して可撓性を有するばねとなし、かつ駆動電極
    をミラー部に対し前後方向に偏倚した位置に配置したこ
    とを特徴とするマイクロミラー装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のマイクロミラー装置におい
    て、サスペンション部材が蛇行状に曲がりくねったサー
    ペン状ばねであることを特徴とするマイクロミラー装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2記載のマイクロミラー装置におい
    て、ミラー部に対して、サーペン状ばねの端部がミラー
    部側縁のほぼ中央に接合されていることを特徴とするマ
    イクロミラー装置。
  4. 【請求項4】請求項2記載のマイクロミラー装置におい
    て、ミラー部に対して、サーペン状ばねの端部が駆動電
    極から離れた反対側の側縁に接合されていることを特徴
    とするマイクロミラー装置。
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