專(zhuān)利名稱(chēng)：微型機(jī)電式調(diào)制元件和微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括雙向變位的可動(dòng)部的微型機(jī)電式調(diào)制元件和微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列以及圖像形成裝置，特別是涉及一種對(duì)可動(dòng)部進(jìn)行制動(dòng)的改進(jìn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，由于MEMS技術(shù)(MEMSMicro-Electro Mechanicalsystems-微型機(jī)電系統(tǒng))的快速發(fā)展，廣泛進(jìn)行使微米級(jí)的微型結(jié)構(gòu)體電變位·移動(dòng)的微型機(jī)電式調(diào)制元件的研制。對(duì)于該微型機(jī)電式調(diào)制元件，可以是使微型反射鏡傾斜而實(shí)現(xiàn)光的偏轉(zhuǎn)的數(shù)字微型反射鏡設(shè)備(DMD)。在光信息處理的領(lǐng)域中，所述DMD廣泛地用于投影顯示器、視頻監(jiān)視器、圖形監(jiān)控器、電視機(jī)和電子照像印刷等。
微型機(jī)電式調(diào)制元件一般包括可彈性變位地被支撐的、且可雙向變位的可動(dòng)部，該可動(dòng)部主要用于調(diào)制動(dòng)作。而且該可動(dòng)部的制動(dòng)控制對(duì)于進(jìn)行良好切換動(dòng)作也非常重要。
例如下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1所介紹的微型反射鏡裝置，向一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極中的一個(gè)電極施加電壓，由對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電極之間電位差和靜電容量的靜電引力，使具有由鉸鏈相連而設(shè)置在上述電極之間的反射鏡的可動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的微型機(jī)械格柵裝置中，使帶狀(リボン，Ribbon)元件減衰的方法是固定底表面，并使機(jī)電帶狀元件減衰，該元件在通道上具有形成在該底表面上的底導(dǎo)電層，上述方法具有下述工序，即向至少一個(gè)帶狀元件提供至少一個(gè)定振幅電壓脈沖的工序；向至少一個(gè)帶狀元件提供制動(dòng)脈沖的工序，該制動(dòng)脈沖從定振幅電壓脈沖中以狹窄的暫時(shí)間隙分離出。也就是由平行平板系元件的1個(gè)可動(dòng)部電極和一個(gè)固定電極，使靜電力沿單向發(fā)揮作用，由向下部電極側(cè)牽引帶狀元件的驅(qū)動(dòng)電壓、在驅(qū)動(dòng)電壓之前施加的初期制動(dòng)電壓或驅(qū)動(dòng)電壓之后施加的最終制動(dòng)電壓等這兩個(gè)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制。
而且下述專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公布的光路切換裝置，包括向電磁驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)器施加信號(hào)電壓并切換光路的機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、向光開(kāi)關(guān)供應(yīng)信號(hào)電壓的控制電路。該信號(hào)電壓在信號(hào)的上升振幅VH和信號(hào)寬度T中，從信號(hào)上升至經(jīng)過(guò)T/2時(shí)的電壓在2/3電壓VH以下。從而在施加在調(diào)節(jié)器上的信號(hào)電壓中，從振動(dòng)寬度T信號(hào)的上升至經(jīng)過(guò)T/2時(shí)，使信號(hào)電壓減少為上升振幅的2/3以下，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制。
進(jìn)而，下述專(zhuān)利文獻(xiàn)4所介紹的微電機(jī)元件控制方法是向微電機(jī)元件提供第1控制信號(hào)和第2控制信號(hào)，第2控制信號(hào)將微電機(jī)元件設(shè)定在激活狀態(tài)，第1控制信號(hào)對(duì)該狀態(tài)進(jìn)行維持。而且，至少使用兩個(gè)控制信號(hào)，對(duì)微電機(jī)元件進(jìn)行控制，即將微電機(jī)元件設(shè)定在接通(pull-in)狀態(tài)的控制信號(hào)和將微電機(jī)元件保持在該接通(pull-in)狀態(tài)的另一控制信號(hào)。從而，能夠?qū)Φ碗妷弘娖降奈㈦姍C(jī)元件進(jìn)行控制。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平8-334709號(hào)公報(bào)；專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2001-174720號(hào)公報(bào)；專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2002-169109號(hào)公報(bào)；專(zhuān)利文獻(xiàn)4特開(kāi)2002-36197號(hào)公報(bào)。
但是在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所介紹的微型反射鏡裝置中，向驅(qū)動(dòng)電極中的一個(gè)施加電壓，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在驅(qū)動(dòng)電極之間電位差和靜電容量的靜電引力，使可動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)。因而如圖21(a)所示，通過(guò)施加電壓va，微型反射鏡向接觸位置遷移，在接觸位置著地后，由受到接觸部件的反作用力而產(chǎn)生振動(dòng)。而且，即使在微型反射鏡為不著地在接觸位置的非接觸結(jié)構(gòu)場(chǎng)合下，如圖21(b)所示，超過(guò)所希望轉(zhuǎn)動(dòng)角度(聚焦位置)則產(chǎn)生超調(diào)，至振動(dòng)穩(wěn)定為止需要時(shí)間。這種振動(dòng)和超調(diào)妨礙所述微型機(jī)電式調(diào)制元件切換動(dòng)作中的高速化。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所介紹的微型機(jī)械格柵裝置中，如圖22(a)所示，定振幅電壓脈沖1是時(shí)間的函數(shù)，具有2微秒的持續(xù)時(shí)間和10V的電壓值。在定振幅電壓脈沖1之后，施加通過(guò)狹窄間隙3從定振幅電壓脈沖1分出的狹窄制動(dòng)脈沖5。進(jìn)而如圖22(b)所示，毗鄰的定振幅電壓脈沖7具有相反的極性，制動(dòng)脈沖9的極性也與相關(guān)電壓脈沖7的極性相反。因而，所述微型機(jī)械格柵裝置就是使可動(dòng)部即帶狀元件向基板側(cè)平行變位的所謂平行平板型微型機(jī)電式調(diào)制元件，由于在一個(gè)可動(dòng)部和與其相對(duì)的一個(gè)固定電極上施加脈沖而實(shí)施制動(dòng)，存在缺乏振動(dòng)控制方法多樣性的缺陷。例如在相對(duì)于基板使可動(dòng)部吸引變位時(shí)，不能同時(shí)施加相反方向的制動(dòng)力。也就是說(shuō)不能有效地減少振動(dòng)。
而且專(zhuān)利文獻(xiàn)3所介紹的光路切換裝置在電磁驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)器中，在可動(dòng)部接近磁軛前端時(shí)，也就是由永磁鐵磁場(chǎng)所引起的吸引力增大時(shí)，使由線圈磁場(chǎng)所產(chǎn)生的吸引力下降，合成吸引力不會(huì)過(guò)強(qiáng)地使可動(dòng)部向光纖連接位置移動(dòng)。如圖23(a)所示，由信號(hào)電路輸出的波形是上升電壓VH＝7V且在上升后電壓急劇下降的信號(hào)電壓。信號(hào)寬度T為5毫秒，信號(hào)終端電壓為0.5V。從上升經(jīng)過(guò)T/2后的電壓為2.8v。圖23(b)顯示上升電壓VH＝7V，信號(hào)寬度T為5毫秒，振幅變?yōu)殡A躍狀的時(shí)間TO是1.5毫秒。圖23(c)顯示上升電壓為5V，使減少后振幅至1V之前時(shí)間T為2毫秒，該時(shí)間T相當(dāng)于信號(hào)寬度。從時(shí)間T至進(jìn)行下一次切換為止，持續(xù)施加1V的電壓。圖23(d)是上升電壓為5V，至階躍狀振幅變化之前的時(shí)間TO為3毫秒，振幅為定值0.5V的呈階躍狀減少的波形。這些信號(hào)電壓，通過(guò)增大上升振幅，在加速可動(dòng)部動(dòng)作(切換速度)的同時(shí)，可動(dòng)部一邊發(fā)出動(dòng)作，一邊急劇地減少信號(hào)電壓，降低施加在可動(dòng)部上的力，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行抑制。然而，該管路切換裝置雖然使可動(dòng)部即模塊平行地在雙向變位，但是由于通過(guò)沿順向使作用的驅(qū)動(dòng)力變化而對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制，存在振動(dòng)控制方法缺乏多樣性的缺點(diǎn)。而且由于基本上由線圈磁場(chǎng)所引起的吸引力下降，以合成吸引力增大但不過(guò)大的方式減少信號(hào)電壓，所以與上述相同，不能有效地減少振動(dòng)。
此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4所介紹的微電機(jī)元件控制方法通過(guò)使用單個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行控制。這種控制信號(hào)的典型波形如圖24(a)～24(h)所示，從圖24(a)和(b)可知，控制信號(hào)也可以是使微電機(jī)元件形態(tài)變化的脈沖列。同樣在至少兩種控制信號(hào)的場(chǎng)合，這些信號(hào)也可以是圖24(c)和(d)所繪重疊信號(hào)、圖24(e)所繪的振幅調(diào)制(AM)信號(hào)、圖24(f)所繪的頻率調(diào)制(FM)信號(hào)、圖24(g)所繪脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)或圖24(h)所繪脈沖密度調(diào)制(PDM)信號(hào)中的合成信號(hào)。然而，該控制方法以接通(pull in)狀態(tài)的保持電壓減少、由殘留電荷放電所引起的啟動(dòng)/停止延遲的減少、輸出信號(hào)振幅增大等作為控制目的，并不能使振動(dòng)有效地減少。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種使物理引力作用在與可動(dòng)部遷移方向相反的方向上，能夠有效地減少可動(dòng)部振動(dòng)的微型機(jī)電式調(diào)制元件和微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列以及圖像形成裝置，而且可以實(shí)現(xiàn)切換動(dòng)作的高速化。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的方式1記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件，包括可彈性變位地被支撐且在雙向變位的可動(dòng)部，該可動(dòng)部具有調(diào)制功能，其特征在于包括多個(gè)向上述可動(dòng)部施加物理作用力的驅(qū)動(dòng)源，在由所述驅(qū)動(dòng)源使上述可動(dòng)部在第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在該可動(dòng)部在上述第1方向遷移期間，由上述驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于上述可動(dòng)部在與上述第1方向不同的第2方向上施加對(duì)上述可動(dòng)部的振動(dòng)進(jìn)行抑制的物理作用力。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，在可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置之前的遷移期間，將物理引力作用在與遷移方向相反的方向上，使在可動(dòng)部要到達(dá)最終變位位置之前的速度減速。從而能夠抑制由現(xiàn)有可動(dòng)部以很大速度到達(dá)最終變位變位位置時(shí)碰撞所引起的振動(dòng)以及在到達(dá)非接觸驅(qū)動(dòng)的最終變位位置時(shí)的超調(diào)，即能夠有效地減少可動(dòng)部接觸時(shí)的振動(dòng)。
方式2記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征是，在向上述第1方向?qū)ι鲜隹蓜?dòng)部進(jìn)行變位驅(qū)動(dòng)后，在該可動(dòng)部向上述第2方向遷移期間，由上述驅(qū)動(dòng)源對(duì)于上述可動(dòng)部施加上述第1方向的物理作用力。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，可動(dòng)部向第1方向變位驅(qū)動(dòng)并到達(dá)變位最終位置后，在借助于與停止部件接觸引起的反作用力或彈力向第2方向遷移期間，通過(guò)向上述可動(dòng)部施加第1方向的物理作用力，能夠有效地對(duì)可動(dòng)部從變位最終位置離開(kāi)那樣的移動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)。
方式3記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征是，上述物理作用力施加在上述可動(dòng)部的多個(gè)作用點(diǎn)上。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，由于作用點(diǎn)具有多個(gè)，例如對(duì)于中央為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的擺動(dòng)型可動(dòng)部，將物理作用力施加在夾持著轉(zhuǎn)動(dòng)中心的兩側(cè)上。從而，能夠在不同時(shí)刻將大小不同的制動(dòng)力施加在不同作用點(diǎn)上，從而獲得多種制動(dòng)效果。
方式4記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于上述可動(dòng)部到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，該可動(dòng)部的速度幾乎為0。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置時(shí)瞬間速度幾乎為0，不會(huì)出現(xiàn)由現(xiàn)有可動(dòng)部以很大速度到達(dá)最終變位變位位置時(shí)碰撞所引起的振動(dòng)以及在到達(dá)非接觸驅(qū)動(dòng)的最終變位位置時(shí)的超調(diào)。
方式5記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于通過(guò)上述驅(qū)動(dòng)源使上述可動(dòng)部向上述第1方向和上述第2方向變位的物理作用力是靜電力。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，使可動(dòng)部變位的物理作用力是靜電力，可以獲得高速振動(dòng)的抑制力。
方式6記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于上述物理作用力由以縱軸為強(qiáng)度、橫軸為時(shí)間的脈沖波形所施加。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，由脈沖波形在特定的電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生物理作用力，可以獲得多種制動(dòng)效果。而且所述脈沖波形包含矩形波、正弦波、余弦波、鋸齒波、三角波以及這些波的合成波。
方式7記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于上述物理作用力由多個(gè)脈沖波形所產(chǎn)生。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，在不同時(shí)刻以不同大小施加物理作用力，可以獲得多種制動(dòng)效果。
方式8記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于相對(duì)于上述可動(dòng)部的各自遷移方向，能夠設(shè)定2個(gè)以上的上述物理作用力。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，例如對(duì)于中央為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的擺動(dòng)型可動(dòng)部，將2個(gè)以上的物理作用力施加在夾持著轉(zhuǎn)動(dòng)中心的兩側(cè)的任一側(cè)上。從而，在不同時(shí)刻將大小不同的制動(dòng)力施加在可動(dòng)部的單側(cè)上，可以獲得多種制動(dòng)效果。
方式9記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件的特征在于上述可動(dòng)部到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，與停止部件接觸而停止。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件中，一旦可動(dòng)部到達(dá)最終位置時(shí)，與停止部件(著地部位)接觸而停止。也就是微型機(jī)電式調(diào)制元件作為所謂的接觸型而動(dòng)作。此時(shí)可動(dòng)部在剛著地后，雖然受到停止部件的反作用力，但是由上述物理作用力制動(dòng)，被強(qiáng)制制振。
方式10記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列的特征在于將方式1～9中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件1維或2維地排列。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中，能夠進(jìn)行高速切換動(dòng)作的微型機(jī)電式調(diào)制元件被陣列化，從而能夠縮短振動(dòng)停止的時(shí)間，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更快地寫(xiě)入地址電壓。
方式11所述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列的特征在于上述微型機(jī)電式調(diào)制元件分別具有包含存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)電路，而且對(duì)于設(shè)置在上述可動(dòng)部和與上述可動(dòng)部相對(duì)的至少2個(gè)以上的固定部中的電極來(lái)說(shuō)，其中一個(gè)電極是輸入上述驅(qū)動(dòng)電路的元件變位信號(hào)的信號(hào)電極，另一個(gè)電極是公共電極。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中，通過(guò)包含存儲(chǔ)電路，相對(duì)于該存儲(chǔ)電路，能夠預(yù)先寫(xiě)入元件變位信號(hào)。從而在公共電極上施加與現(xiàn)有相同的恒定共用電壓，同時(shí)將預(yù)先寫(xiě)入在存儲(chǔ)電路中的元件變位信號(hào)施加在信號(hào)電極上，能夠有效地高速驅(qū)動(dòng)多個(gè)微型機(jī)電式調(diào)制元件。
方式12記載的微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列的特征在于設(shè)置了使上述可動(dòng)部各自調(diào)制驅(qū)動(dòng)的控制部。
在該微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中，可動(dòng)部由控制部驅(qū)動(dòng)控制，由此在可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置之前，減少、增加或增減可動(dòng)電極和固定電極之間的電極間電壓絕對(duì)值，從而能夠抑制可動(dòng)部到達(dá)最終變位變位位置時(shí)由于碰撞所引起的振動(dòng)、超調(diào)。
方式13記載的圖像形成裝置包括光源、方式10～12中的任一項(xiàng)所述的微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列、將上述光源的光照射到上述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中的照明光學(xué)系、以及將微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列射出的光投影到圖像形成面上的投影光學(xué)系。
在該圖像形成裝置中，由于包括方式10～12中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列，所以能夠有效地減少振動(dòng)，與現(xiàn)有裝置相比，能夠縮短驅(qū)動(dòng)周期。從而使高速感光材料曝光、可以以更高像素的投影顯示。而且在由曝光的啟動(dòng)·停止進(jìn)行灰度灰度控制的圖像形成裝置(曝光裝置)中，能夠縮短啟動(dòng)·停止時(shí)間，實(shí)現(xiàn)更高的灰度等級(jí)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件，由于包括多個(gè)向可動(dòng)部施加物理作用力的驅(qū)動(dòng)源，在由所述驅(qū)動(dòng)源使可動(dòng)部向第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在該可動(dòng)部在第1方向遷移期間，由驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于可動(dòng)部在與上述第1方向不同的第2方向上施加對(duì)可動(dòng)部的振動(dòng)進(jìn)行抑制的物理作用力，通過(guò)使物理引力作用在與可動(dòng)部遷移方向相反的方向上，就能夠有效地減少可動(dòng)部接觸時(shí)的振動(dòng)。因而，在微型機(jī)電式調(diào)制元件中，能夠高速化進(jìn)行切換動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列，可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置后的振動(dòng)被抑制。從而，能夠無(wú)需振動(dòng)停止時(shí)間，或能夠大幅度縮短振動(dòng)停止時(shí)間，不必等待振動(dòng)的結(jié)束，就能夠?qū)懭氲刂冯妷?。因而能夠縮短驅(qū)動(dòng)周期，能夠高速化進(jìn)行切換動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置，由于其包括光源、方式10～12中任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列、將上述光源的光照射到上述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中的照明光學(xué)系、將由微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列射出的光投影到圖像形成面上的投影光學(xué)系，所以與現(xiàn)有裝置相比，能夠縮短轉(zhuǎn)換周期。從而使高速感光材料曝光、可以以更高像素的投影顯示。


圖1是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第1實(shí)施例的概念圖。
圖2是由(a)、(b)、(c)表示的圖1所示微型機(jī)電式調(diào)制元件的振動(dòng)過(guò)程的動(dòng)作說(shuō)明圖。
圖3是表示脈沖波形施加后的可動(dòng)部動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖4是表示2種矩形脈沖波形施加后的變形例1的說(shuō)明圖。
圖5是表示三角形脈沖波形施加后的變形例2的說(shuō)明圖。
圖6是表示2種三角形脈沖波形施加后的變形例3的說(shuō)明圖。
圖7是表示將脈沖波形施加在驅(qū)動(dòng)電壓Va上的變形例4的說(shuō)明圖。
圖8是表示將脈沖波形施加在驅(qū)動(dòng)電壓Va上后將脈沖波形施加在制動(dòng)電極上的變形例5的說(shuō)明圖。
圖9是表示驅(qū)動(dòng)電壓Va以規(guī)定間隔降低的變形例6的說(shuō)明圖。
圖10是表示驅(qū)動(dòng)電壓Va以多個(gè)規(guī)定間隔降低的變形例7的說(shuō)明圖。
圖11是表示在施加脈沖波形后施加一定電壓的變形例8的說(shuō)明圖。
圖12是表示在施加多個(gè)脈沖波形后施加一定電壓的變形例9的說(shuō)明圖。
圖13是表示在施加脈沖波形之前施加一定電壓的變形例10的說(shuō)明圖。
圖14是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第2實(shí)施例的概念圖。
圖15是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第3實(shí)施例的概念圖。
圖16是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第4實(shí)施例的概念圖。
圖17是一個(gè)對(duì)具有與第1實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的微型機(jī)電式調(diào)制元件模擬進(jìn)行動(dòng)作確認(rèn)的說(shuō)明圖。
圖18是一個(gè)制作具有與第1實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的微型機(jī)電式調(diào)制元件并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)作確認(rèn)的說(shuō)明圖。
圖19是在將本發(fā)明應(yīng)用在非接觸型微型機(jī)電式調(diào)制元件場(chǎng)合下表示可動(dòng)部動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖20是顯示各個(gè)調(diào)制元件具有包含存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖21是表示在現(xiàn)有微型機(jī)電式調(diào)制元件中產(chǎn)生的可動(dòng)部振動(dòng)的說(shuō)明圖。
圖22是在現(xiàn)有微型機(jī)械格柵裝置中所施加的制動(dòng)脈沖的說(shuō)明圖。
圖23是在現(xiàn)有光路切換裝置中所施加的信號(hào)電壓波形的說(shuō)明圖。
圖24是在現(xiàn)有微電機(jī)元件控制方法中所施加的控制信號(hào)說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參考附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件和微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列以及圖像形成裝置進(jìn)行介紹。
圖1是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第1實(shí)施例的概念圖。圖2是由2(a)、(b)、(c)表示的圖1所示微型機(jī)電式調(diào)制元件的振動(dòng)過(guò)程的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖3是表示脈沖波形施加后的可動(dòng)部動(dòng)作的說(shuō)明圖。
有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的微型機(jī)電式調(diào)制元件(下文簡(jiǎn)稱(chēng)為‘調(diào)制元件’)100的基本結(jié)構(gòu)要素包括基板21；通過(guò)間隙23而平行地設(shè)置在基板21上的小片狀可動(dòng)部27；從可動(dòng)部27的兩緣部延伸出的鉸鏈29，29；通過(guò)所述鉸鏈29，29而將可動(dòng)部27支撐在基板21上的墊圈31，31。由上述結(jié)構(gòu)，可動(dòng)部27由鉸鏈29，29的擰扭而能夠轉(zhuǎn)動(dòng)變位。
調(diào)制元件100作為光調(diào)制元件使用時(shí)，可動(dòng)部27是光反射體(反射鏡)，由轉(zhuǎn)向作用進(jìn)行光的調(diào)制，改調(diào)制方法，通過(guò)適合地選擇可動(dòng)部27的材質(zhì)，可以進(jìn)行投射型、快門(mén)方式(shutter)、干涉方式、折射方式、全反射方式的調(diào)制。
在本實(shí)施例中，可動(dòng)部27在到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，與圖中未示停止部件接觸而停止。即構(gòu)成接觸型調(diào)制元件。因而，一旦可動(dòng)部27到達(dá)最終位置，則與停止部件(所謂的接地部位)接觸并停止。
基板21的上面，以鉸鏈29，29為中央，在兩側(cè)設(shè)置了第1地址電極35a和第2地址電極35b。在可動(dòng)部27上在其圖中未示的一部分上設(shè)置了可動(dòng)電極。作為調(diào)制元件100的基本動(dòng)作，通過(guò)向第1地址電極35a、第2地址電極35b和可動(dòng)部27施加電壓，使可動(dòng)部27擺動(dòng)變位。即如果可動(dòng)部27是反射鏡，則光的反射方向被偏轉(zhuǎn)。
在調(diào)制元件100上，一旦相對(duì)于可動(dòng)部27在第1地址電極35a、第2地址電極35b上施加電位差，在這些電極和可動(dòng)部27之間產(chǎn)生靜電力，以鉸鏈29，29為中心，轉(zhuǎn)動(dòng)扭距發(fā)揮作用。此時(shí)所產(chǎn)生的靜電力取決于真空中的介電率、可動(dòng)部27的面積、施加電壓、可動(dòng)部27和地址電極的間隔。
從而，當(dāng)真空中的介電率、可動(dòng)部27的面積、可動(dòng)部27和地址電極的間隔、鉸鏈29，29彈性系數(shù)一定時(shí)，通過(guò)對(duì)這些電極電位進(jìn)行控制，可動(dòng)部27能夠左右轉(zhuǎn)動(dòng)變位。例如，當(dāng)va＞Vb時(shí)，在第1地址電極35a和可動(dòng)部27上所產(chǎn)生的靜電力比第2地址電極35b和可動(dòng)部27上所產(chǎn)生的靜電力大，所以可動(dòng)部27向左傾斜。相反，當(dāng)va＜Vb時(shí)，第2地址電極35b和可動(dòng)部27上所產(chǎn)生的靜電力比第1地址電極35a和可動(dòng)部27上所產(chǎn)生的靜電力大，所以可動(dòng)部27向右傾斜。
因而，可動(dòng)部27的可動(dòng)電極、第1地址電極35a、第2地址電極35b成為使可動(dòng)部27轉(zhuǎn)動(dòng)變位的驅(qū)動(dòng)源。從上述驅(qū)動(dòng)源向可動(dòng)部27所施加的物理作用力成為靜電力，從而能夠高速轉(zhuǎn)動(dòng)變位。
而且，作用在可動(dòng)部27上的物理作用力可以是靜電力之外的物理作用力。作為其它的物理作用力，例如也可以是由壓電體引起的效果或電磁力。此時(shí)作為驅(qū)動(dòng)源，可以采用使用壓電元件的壓電型調(diào)節(jié)器、使用電磁線圈的電磁型調(diào)節(jié)器。
調(diào)制元件100包括雙向變位的可動(dòng)部27，該可動(dòng)部27執(zhí)行調(diào)制功能。因而，可動(dòng)部27通過(guò)施加物理作用力的多個(gè)驅(qū)動(dòng)源(可動(dòng)部27的可動(dòng)電極、第1地址電極35a、第2地址電極35b)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)變位。調(diào)制元件100通過(guò)驅(qū)動(dòng)源使可動(dòng)部27向圖中左向(第1方向)動(dòng)作時(shí)，在可動(dòng)部27向第1方向遷移期間，由驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于可動(dòng)部27，施加沿與第1方向相反的第2方向且控制可動(dòng)部27振動(dòng)的物理作用力。
如圖2(a)所示，首先在左轉(zhuǎn)動(dòng)方向的第1地址電極35a上施加驅(qū)動(dòng)電壓Va。然后如圖2(b)所示，在可動(dòng)部27的左端與停止部件接觸之前，向第2地址電極35b施加振動(dòng)控制電壓Vb。因而，如圖2(c)所示，由振動(dòng)控制電壓Vb，在可動(dòng)部27和地址電極35b上產(chǎn)生靜電力，該靜電力將可動(dòng)部27的右端向基板21側(cè)牽引。該靜電吸引力發(fā)揮吸振效果的作用，在可動(dòng)部27與停止部件接觸的同時(shí)，變?yōu)殪o止。
因而，當(dāng)可動(dòng)部27到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，其瞬間速度幾乎為0，消除了由現(xiàn)有的可動(dòng)部以極大速度到達(dá)最終位置而碰撞所引起的振動(dòng)。
而且，一旦可動(dòng)部27到達(dá)最終位置，與停止部件(著地側(cè))接觸并著地后，所承受的停止部件的反作用力由上述靜電吸引力制動(dòng)，且被強(qiáng)制制動(dòng)。因而，由于獲得吸振效果的物理作用力是靜電力，所以能夠獲得高速振動(dòng)抑制力。
而且，通過(guò)將物理作用力施加在可動(dòng)部27的多個(gè)作用點(diǎn)上(在本實(shí)施例中，可動(dòng)部27的左右)，在中央作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的擺動(dòng)型可動(dòng)部27上，物理作用力施加在夾持著轉(zhuǎn)動(dòng)中心的兩側(cè)上。由于不同大小的制動(dòng)力可以在不同時(shí)刻施加在這些作用點(diǎn)上，所以可以獲得多種制動(dòng)效果。
用于產(chǎn)生靜電吸引力的振動(dòng)控制電壓Vb也就是施加在可動(dòng)部27和第2地址電極35b上的電壓，能夠作為圖3(b)所示的縱軸為強(qiáng)度(電壓)、橫軸為時(shí)間的脈沖波形。在該示例中，在可動(dòng)部27要與停止部件接觸之前，施加1個(gè)逆向脈沖波形p1。下文將作為振動(dòng)控制電壓Vb而施加在可動(dòng)部27和第2地址電極35b上的脈沖波稱(chēng)作‘逆向脈沖波’，將作為驅(qū)動(dòng)電壓Va而施加在可動(dòng)部27和第1地址電極35a上的脈沖波稱(chēng)作‘順向脈沖波，。
通過(guò)使振動(dòng)控制電壓Vb成為這種脈沖波形，靜電吸引力由脈沖波形而在特定電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生，獲得多種制動(dòng)效果。而且，這種脈沖波形包含矩形波、正弦波、余弦波、鋸齒波、三角波以及這些波的合成波。
在這些調(diào)制元件100上，在可動(dòng)部27到達(dá)最終變位位置之前的遷移期間，在與遷移方向相反方向上施加物理作用力，可動(dòng)部27要到達(dá)最終變位位置之前的速度被減速。由此，能夠抑制由現(xiàn)有可動(dòng)部以很大速度到達(dá)最終變位位置時(shí)產(chǎn)生碰撞所引起的振動(dòng)、在到達(dá)非接觸驅(qū)動(dòng)的最終變位位置時(shí)的超調(diào)，即能夠有效地減少可動(dòng)部27接觸時(shí)的振動(dòng)。
為了產(chǎn)生能夠獲得吸振效果的靜電吸引力，下文對(duì)施加在振動(dòng)控制電壓Vb、驅(qū)動(dòng)電壓V上的各種脈沖波形的變形例進(jìn)行介紹。
圖4是表示施加2種矩形脈沖波形的變形例1的說(shuō)明圖。
而且在下文各個(gè)實(shí)施例和各個(gè)變形例中，由相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件·部位，并省略了重復(fù)的介紹。
該變形例在可動(dòng)部27要接觸之前施加逆向多個(gè)脈沖波p2、p3，在圖中雖然顯示了2個(gè)脈沖波p2、p3，但也可以是2個(gè)以上脈沖波。
根據(jù)這種變形例，在不同時(shí)刻，施加不同大小的物理作用力即靜電吸引力，可以獲得多種制動(dòng)效果。
圖5是表示施加三角形脈沖波形的變形例2的說(shuō)明圖。
在該變形例中，脈沖波p4是三角波，如上所述，脈沖波也可以是三角波、正弦波、其它波形。
根據(jù)該變形例，在不能獲得矩形波的嚴(yán)重時(shí)刻下就可以施加物理作用力即靜電吸引力。
圖6是表示2種三角形脈沖波形施加后的變形例3的說(shuō)明圖。
該變形例在可動(dòng)部27要接觸之前施加多個(gè)逆向脈沖波p5、p6，在圖中雖然顯示了2個(gè)三角形脈沖波p5、p6，但可以是2個(gè)以上三角形脈沖波。
根據(jù)該變形例，在不同時(shí)刻，可以施加大小不同的靜電吸引力。
圖7是表示將脈沖波形施加在驅(qū)動(dòng)電壓Va上的變形例4的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在可動(dòng)部27要接觸停止部件之前施加逆向脈沖波p2，此后在可動(dòng)部27由與停止部件接觸的反作用力而沿與停止部件脫離方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，向驅(qū)動(dòng)電壓Va施加順向脈沖波P7。也就是向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向(第1方向)對(duì)可動(dòng)部27進(jìn)行變位驅(qū)動(dòng)后，在可動(dòng)部27向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向(第2方向)遷移期間，由驅(qū)動(dòng)源(第1地址電極35a、可動(dòng)部27)相對(duì)于可動(dòng)部27，施加第1方向的物理作用力。
根據(jù)該變形例，可動(dòng)部27向第1方向變位驅(qū)動(dòng)，到達(dá)變位最終位置后，進(jìn)而在借助于與停止部件接觸引起的反作用力或由彈性力而向第2方向遷移期間，通過(guò)向可動(dòng)部27施加第1方向的物理作用力，有效地對(duì)可動(dòng)部27從變位最終位置離開(kāi)那樣的移動(dòng)進(jìn)行抑制。
圖8是表示將脈沖波形施加在驅(qū)動(dòng)電壓Va上后將脈沖波形施加在制動(dòng)電極上的變形例5的說(shuō)明圖。
在該變形例中，按照與圖7所示變形例相反的順序施加逆向脈沖波P2、順向脈沖波P7。也就是在可動(dòng)部27接觸并剛剛進(jìn)行離開(kāi)運(yùn)動(dòng)后，施加順向脈沖波P7，在可動(dòng)部27與停止部件要接觸之前施加逆向脈沖波P2。
根據(jù)該變形例，可動(dòng)部27在到達(dá)變位最終位置后，在借助于與停止部件接觸引起的反作用力或由彈性力而向第2方向遷移期間，向可動(dòng)部27施加第1方向的物理作用力，對(duì)可動(dòng)部27從變位最終位置脫離的移動(dòng)進(jìn)行抑制。而且，由該制動(dòng)仍不能停止的可動(dòng)部27再次與停止部件接觸時(shí)，在此之前，施加逆向脈沖波p2，可動(dòng)部27就能夠可靠地靜止。
圖9是表示驅(qū)動(dòng)電壓Va以規(guī)定間隔降低的變形例6的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在可動(dòng)部27要與停止部件接觸之前施加逆向脈沖波P8，同時(shí)施加減小電壓的順向脈沖波P9。
根據(jù)該變形例，可動(dòng)部27在要與停止部件接觸之前，由逆向脈沖波P8進(jìn)行制動(dòng)，且此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓Va由脈沖波P9抵消，因而能夠由更大的制動(dòng)力對(duì)可動(dòng)部27進(jìn)行制動(dòng)。而且此時(shí)，雖然圖中所示脈沖波P9下降到0V，但是順向脈沖波P9的低電壓也可以不是0V。
圖10是表示驅(qū)動(dòng)電壓Va以多個(gè)規(guī)定間隔降低的變形例7的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在施加多個(gè)逆向脈沖波P2、P3的同時(shí)，也施加了電壓下降后的順向脈沖波P9、P10。
根據(jù)該變形例，往復(fù)實(shí)施圖9所示變形例的作用，能夠?qū)蓜?dòng)部27進(jìn)行更可靠地制動(dòng)。
圖11是表示在施加脈沖波形后施加恒定電壓的變形例8的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在可動(dòng)部27要與停止部件接觸之前施加逆向脈沖波P1，然后又連續(xù)地施加恒定電壓Vb1。也就是逆向脈沖波在平時(shí)也可以不一定變?yōu)?V。
根據(jù)該變形例，在可動(dòng)部27接觸后，施加逆向偏壓。因電壓差小，所以可以驅(qū)動(dòng)可動(dòng)部27。
圖12是表示在施加多個(gè)脈沖波形后施加恒定電壓的變形例9的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在可動(dòng)部27要與停止部件接觸之前，施加多個(gè)逆向脈沖波P2、P3，在施加多個(gè)逆向脈沖波P2、P3之間之后，連續(xù)施加恒定電壓Vb1。
根據(jù)該變形例，在獲得可靠吸振效果的同時(shí)，電壓差還很小，就可以驅(qū)動(dòng)可動(dòng)部27。
圖13是表示在施加脈沖波形之前施加恒定電壓的變形例10的說(shuō)明圖。
在該變形例中，在可動(dòng)部27要與停止部件接觸之前施加逆向脈沖波P1，然后又連續(xù)地施加恒定電壓Vb1，但是在施加逆向脈沖波P1之前，施加作為振動(dòng)抑制電壓Vb的恒定電壓Vb1。
根據(jù)該變形例，可動(dòng)部27始終沿逆向被施加偏壓，因電壓差小而可以驅(qū)動(dòng)可動(dòng)部27?？蓜?dòng)部27的振動(dòng)是順向振動(dòng)或逆向振動(dòng)，如果為接觸式，則通過(guò)pull-in(接通)動(dòng)作，將可動(dòng)部27維持在接觸狀態(tài)的范圍內(nèi)，即使始終施加逆向電壓也沒(méi)有問(wèn)題。
因而根據(jù)上述微型機(jī)械式調(diào)制元件，具有多個(gè)向可動(dòng)部27施加物理作用力的驅(qū)動(dòng)源，在通過(guò)驅(qū)動(dòng)源使可動(dòng)部27向第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在可動(dòng)部27向第1方向遷移期間，由于驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于可動(dòng)部27施加與第1方向相反的第2方向的物理作用力，在與可動(dòng)部27遷移方向相反的方向上作用上述物理引力，所以就能夠有效地減少可動(dòng)部27接觸時(shí)的振動(dòng)，從而調(diào)制元件100能夠高速化地進(jìn)行切換動(dòng)作。
下文將對(duì)有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件的第2實(shí)施例進(jìn)行介紹。
圖14是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件的第2實(shí)施例的概念圖。
有關(guān)本實(shí)施例的調(diào)制元件200構(gòu)成得相對(duì)于可動(dòng)部27的不同遷移方向而設(shè)定了2個(gè)以上的物理作用力。也就是在中央夾持著鉸鏈29，29地在基板21上設(shè)置了第1主地址電極35al、第1副地址電極35a2、第2主地址電極35b1、第2副地址電極35b2。在第1主地址電極35al和可動(dòng)部27上施加了驅(qū)動(dòng)電壓Val，在第1副地址電極35a2和可動(dòng)部27上施加了驅(qū)動(dòng)電壓Va2。而且，在第2主地址電極35b1和可動(dòng)部27上施加了振動(dòng)抑制電壓Vb1，在第2副地址電極35b2和可動(dòng)部27上施加了振動(dòng)抑制電壓Vb2。
根據(jù)該調(diào)制元件200，在以中央作為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的擺動(dòng)型可動(dòng)部27中，在夾持著轉(zhuǎn)動(dòng)中心的兩側(cè)的各側(cè)上施加了2個(gè)以上的物理作用力。
從而，在可動(dòng)部27單側(cè)上，在不同時(shí)刻施加大小不同的制動(dòng)力，可以獲得多種制動(dòng)效果。
下文將對(duì)有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第3實(shí)施例進(jìn)行介紹。
圖15是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第3實(shí)施例的概念圖。
該實(shí)施例的調(diào)制元件300具有下述結(jié)構(gòu)，即可動(dòng)部41的一端通過(guò)鉸鏈29，29、墊圈31，31而支撐固定在基板21上。即可動(dòng)部41構(gòu)成為另一端為自由端的懸臂梁狀。因而，在基板21上相對(duì)于可動(dòng)部41的自由端設(shè)置了第1地址電極35a，夾持著可動(dòng)部41地在第1地址電極35a的相反側(cè)上設(shè)置了形成在圖中未示相對(duì)基板上的第2地址電極35b。
在這種結(jié)構(gòu)的調(diào)制元件300上，通過(guò)在可動(dòng)部41和第1地址電極35a上施加驅(qū)動(dòng)電壓Va，同時(shí)在第2地址電極35b和可動(dòng)部41上施加振動(dòng)抑制電壓Vb，由此可動(dòng)部27在到達(dá)最終變位位置(此時(shí)為第1地址電極35a側(cè)的停止部件)之前的遷移期間，使靜電吸引力作用在與遷移方向相反的方向上，可以使可動(dòng)部27要到達(dá)最終變位位置之前的速度減速。
從而能夠抑制由現(xiàn)有可動(dòng)部27以極大速度到達(dá)最終位置而碰撞所引起的振動(dòng)。即可以有效地減少可動(dòng)部27接觸時(shí)的振動(dòng)。
下文將對(duì)有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第4實(shí)施例進(jìn)行介紹。
圖16是一個(gè)表示有關(guān)本發(fā)明的微型機(jī)電式調(diào)制元件第4實(shí)施例的概念圖。
本實(shí)施例的調(diào)制元件400就是所謂的平行平板型元件，具有導(dǎo)電性和可擾性的平板狀可動(dòng)部43的兩端具有規(guī)定間隙47固定在形成在基板21上的絕緣膜45上。通過(guò)絕緣膜45，第1地址電極35a設(shè)置在該基板21的可動(dòng)部43的下方，通過(guò)絕緣膜49第2地址電極35b設(shè)置在可動(dòng)部43的上方。也就是可動(dòng)部43的兩端支撐在第1地址電極35a和第2地址電極35b之間，成支承兩端的夾持梁狀。
在這種平行平板狀調(diào)制元件400中，向第1地址電極35a和可動(dòng)部41上施加驅(qū)動(dòng)電壓Va，向第2地址電極35b和可動(dòng)部41上施加振動(dòng)抑制電壓Vb，在可動(dòng)部43到達(dá)最終變位位置(此時(shí)，第1地址電極35a側(cè)的停止部件)前的遷移期間，使靜電吸引力作用在與遷移方向相反方向上，從而能夠使可動(dòng)部43在要到達(dá)最終變位位置之前，將速度減速。
而且，本發(fā)明并不局限于上述各個(gè)實(shí)施形態(tài)的調(diào)制元件，元件的方向、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)也可以是任意的，本發(fā)明可以適用于雙向驅(qū)動(dòng)的所有元件。
下文將介紹針對(duì)具有第1實(shí)施例結(jié)構(gòu)的調(diào)制元件進(jìn)行模擬的結(jié)果。
圖17是一個(gè)對(duì)具有與第1實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的微型機(jī)電式調(diào)制元件模擬進(jìn)行動(dòng)作確認(rèn)的說(shuō)明圖。
針對(duì)圖1所示那樣的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈系微電機(jī)元件，順向電位差為Va，逆向電位差為Vb，對(duì)模擬引起的可動(dòng)部遷移后的振動(dòng)進(jìn)行解析。
因此在時(shí)間t1后，雖然施加Va＝V1電位差的可動(dòng)部振動(dòng)大，但是在時(shí)間t1后施加Va＝V1電位差，隨后如果在時(shí)間t2～t3期間施加Vb＝V2的電位差，可以看出也能夠抑制可動(dòng)部的振動(dòng)。
下文將對(duì)制造具有第1實(shí)施例結(jié)構(gòu)的調(diào)制元件及其實(shí)際動(dòng)作的結(jié)果進(jìn)行介紹。
圖18是一個(gè)實(shí)際制造具有與第1實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的微型機(jī)電式調(diào)制元件并對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行確認(rèn)的說(shuō)明圖。
針對(duì)圖1所示那樣的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈系微電機(jī)元件，順向電位差為Va，逆向電位差為Vb，對(duì)實(shí)際元件引起的可動(dòng)部遷移后的振動(dòng)進(jìn)行解析。
結(jié)果如圖18(a)所示，雖然施加Va＝V1電位差的可動(dòng)部振動(dòng)大，但是如圖18(b)所示，在時(shí)間t1后施加Va＝V1電位差，隨后在時(shí)間t2～t3期間施加Vb＝V2的電位差，可以看出也能夠抑制可動(dòng)部的振動(dòng)(輸入波形中存在的延遲由使用的函數(shù)發(fā)生器性能的限制所引起)。
圖19是表示在本發(fā)明應(yīng)用于非接觸型微型機(jī)電式調(diào)制元件時(shí)可動(dòng)部動(dòng)作的說(shuō)明圖。
在上述各個(gè)實(shí)施形態(tài)和變形例中，雖然以調(diào)制元件為接觸型為例進(jìn)行介紹，但是本發(fā)明也可以適用于非接觸型的調(diào)制元件，能夠獲得與上述相同的作用·效果。
也就是在通過(guò)驅(qū)動(dòng)源使可動(dòng)部27向第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在可動(dòng)部向第1方向遷移期間，在驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于可動(dòng)部27的第1方向不同的第2方向上由脈沖波p1施加物理作用力，使物理作用力作用在與可動(dòng)部27遷移方向相反的方向上，能夠有效地使可動(dòng)部的超調(diào)降低。因而能夠使非接觸型調(diào)制元件中的切換動(dòng)作高速化。
上述各個(gè)實(shí)施例所介紹的調(diào)制元件100、200、300分別能夠由1維或2維排列構(gòu)成微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列(下文簡(jiǎn)稱(chēng)為‘調(diào)制元件陣列’)。
在這種調(diào)制元件陣列中，可高速進(jìn)行切換動(dòng)作的調(diào)制元件100、200、300進(jìn)行陣列化，因而能縮短振動(dòng)的停止時(shí)間，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更快地寫(xiě)入地址電壓。
因而，能夠抑制可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置后的振動(dòng)，無(wú)需振動(dòng)停止時(shí)間或大幅度縮短振動(dòng)停止時(shí)間，無(wú)需等待振動(dòng)的結(jié)束，就能夠?qū)懭氲刂冯妷骸Ｆ浣Y(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)切換動(dòng)作的高速化，縮短驅(qū)動(dòng)周期。
而且作為圖20的1個(gè)示例，如圖1的調(diào)制元件陣列100的驅(qū)動(dòng)電路那樣，調(diào)制元件陣列最好是每個(gè)調(diào)制元件都具有包含存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)電路。由于包含這種存儲(chǔ)電路，能夠針對(duì)該存儲(chǔ)電路預(yù)先寫(xiě)入元件的變位信號(hào)。也就是預(yù)先將元件的變位信號(hào)寫(xiě)入存儲(chǔ)電路。在調(diào)制元件轉(zhuǎn)換時(shí)，借助于對(duì)儲(chǔ)存在各個(gè)調(diào)制元件存儲(chǔ)電路中的元件變位信號(hào)和調(diào)制元件上施加電壓進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)電壓控制電路，在所希望的時(shí)刻將本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電壓在調(diào)制元件的信號(hào)電極上輸出。此時(shí)，能夠向公共電極(可動(dòng)部)輸出所希望的電壓。
因而使用存儲(chǔ)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，能夠輕易地使多個(gè)調(diào)制元件以任意驅(qū)動(dòng)模式動(dòng)作，能夠進(jìn)行更高速地有效驅(qū)動(dòng)。而且雖然圖1中顯示了光調(diào)制元件陣列100的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不局限于此，還可以適用于其它結(jié)構(gòu)的調(diào)制元件。
而且，在調(diào)制元件陣列中最好是設(shè)置了分別使各個(gè)可動(dòng)部調(diào)制驅(qū)動(dòng)的控制部。
在包含了這種控制部的調(diào)制元件陣列中，可動(dòng)部由控制部驅(qū)動(dòng)控制，由此在可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置之前，可動(dòng)電極和固定電極之間的電極間電壓絕對(duì)值被減少、增加或增減，所以能夠抑制可動(dòng)部到達(dá)最終變位位置時(shí)碰撞所引起的振動(dòng)或超調(diào)。
具有上述結(jié)構(gòu)的調(diào)制元件陣列包括光源、將光源的光照射到調(diào)制元件陣列中的照明光學(xué)系、以及將由調(diào)制元件陣列射出的光投影到圖像形成面上的投影光學(xué)系，由此構(gòu)成圖像形成裝置。
在包括上述調(diào)制元件陣列的圖像形成裝置中，能夠有效地使振動(dòng)減少，與現(xiàn)有裝置相比，能夠縮短驅(qū)動(dòng)周期。由此將高速感光材料曝光以及更高像素的投影機(jī)顯示都變?yōu)榭赡?。而且在通過(guò)曝光的啟動(dòng)·停止進(jìn)行灰度控制的圖像形成裝置(曝光裝置)中，能夠縮短啟動(dòng)·停止的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)更高的灰度控制。
而且上述各個(gè)電極的電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)刻或波形并不局限于此，在不脫離本發(fā)明精神范圍內(nèi)能夠進(jìn)行適合變更。
權(quán)利要求
1.一種微型機(jī)電式調(diào)制元件，包括可彈性變位地被支撐的、且雙向變位的可動(dòng)部，并且該可動(dòng)部具有調(diào)制功能，其特征在于，包括多個(gè)向上述可動(dòng)部施加物理作用力的驅(qū)動(dòng)源，在由所述驅(qū)動(dòng)源使上述可動(dòng)部在第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在上述可動(dòng)部在上述第1方向遷移期間，由上述驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于上述可動(dòng)部在與上述第1方向不同的第2方向上施加對(duì)上述可動(dòng)部的振動(dòng)進(jìn)行抑制的物理作用力。
2.如權(quán)利要求1所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于在向上述第1方向?qū)ι鲜隹蓜?dòng)部進(jìn)行變位驅(qū)動(dòng)后，在上述可動(dòng)部向上述第2方向遷移期間，由上述驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于上述可動(dòng)部施加上述第1方向的物理作用力。
3.如權(quán)利要求1或2所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于上述物理作用力施加在上述可動(dòng)部的多個(gè)作用點(diǎn)上。
4.如權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于上述可動(dòng)部到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，所述可動(dòng)部的速度幾乎為0。
5.如權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于由上述驅(qū)動(dòng)源使上述可動(dòng)部向上述第1方向和上述第2方向變位的物理作用力是靜電力。
6.如權(quán)利要求1～5中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于上述物理作用力由以縱軸為強(qiáng)度、以橫軸為時(shí)間的脈沖波形所施加。
7.如權(quán)利要求6所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于上述物理作用力由多個(gè)脈沖波形所產(chǎn)生。
8.如權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于相對(duì)于上述可動(dòng)部的各自遷移方向，能夠設(shè)定2個(gè)以上的上述物理作用力。
9.如權(quán)利要求1～8中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件，其特征在于上述可動(dòng)部到達(dá)特定方向變位的最終位置時(shí)，與停止部件接觸而停止。
10.一種微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列，其特征在于將權(quán)利要求1～9中的任一項(xiàng)所述微型機(jī)電式調(diào)制元件進(jìn)行1維或2維排列。
11.如權(quán)利要求10所述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列，其特征在于上述微型機(jī)電式調(diào)制元件分別具有包含存儲(chǔ)電路的驅(qū)動(dòng)電路，而且對(duì)于設(shè)置在上述可動(dòng)部和與上述可動(dòng)部相對(duì)的至少2個(gè)以上的固定部上的電極中的一個(gè)電極是輸入上述驅(qū)動(dòng)電路的元件變位信號(hào)的信號(hào)電極，另一個(gè)電極是公共電極。
12.如權(quán)利要求10或11所述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列，其特征在于設(shè)置了使上述可動(dòng)部各自調(diào)制驅(qū)動(dòng)的控制部。
13.一種圖像形成裝置包括光源；權(quán)利要求10～12中的任一項(xiàng)所述的微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列；將上述光源的光照射到上述微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列中的照明光學(xué)系統(tǒng)；以及將微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列射出的光投影到圖像形成面上的投影光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
一種微型機(jī)電式調(diào)制元件，包括可彈性變位地被支撐且在雙向變位的可動(dòng)部(27)，且可動(dòng)部(27)為具有調(diào)制功能的微型機(jī)電式調(diào)制元件(100)，其特征在于，包括多個(gè)向可動(dòng)部(27)施加物理作用力的驅(qū)動(dòng)源，在通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)源使可動(dòng)部(27)在第1方向變位驅(qū)動(dòng)時(shí)，在可動(dòng)部(27)在上述第1方向遷移期間，借助于上述驅(qū)動(dòng)源相對(duì)于可動(dòng)部(27)在與上述第1方向不同的第2方向上施加可對(duì)可動(dòng)部振動(dòng)進(jìn)行抑制的物理作用力。從而提供一種能夠有效減少可動(dòng)部振動(dòng)的微型機(jī)電式調(diào)制元件和微型機(jī)電式調(diào)制元件陣列以及圖像形成裝置，且可以實(shí)現(xiàn)切換動(dòng)作的高速化。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1769945SQ20051012916
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者荻洼真也, 中村博親 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社