(57)【要約】【課題】ミラー面の回転軸心をずれないようにしてミラー面における光の反射位置の移動を防ぐことができることにより、ミラー面の小型化を図れる熱駆動マイクロミラーおよび熱駆動マイクロミラーを有する電子機器を提供すること。【解決手段】ミラー面２０とミラー面２０を支持し積層構造を有する支持アーム構造部１４を備え、支持アーム構造部１４に電気を通して発熱させて積層構造における熱膨張係数の違いから支持アーム構造部１４をたわませることでミラー面２０に角度θをつける熱駆動マイクロミラー１０において、支持アーム構造部１４は、ミラー面２０と電気を通すための電極部３０との間に形成されており、支持アーム構造部１４の長手方向の軸Ｌ１，Ｌ２が、ミラー面２０の中心軸ＣＬに対して垂直であり、支持アーム構造部１４の長手方向の中心位置８１，８２が、ほぼミラー面２０の中心軸ＣＬの上に位置している。【選択図】　　　　図１
2004037537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー面と前記ミラー面を支持し積層構造を有する支持アーム構造部を備え、前記支持アーム構造部に電気を通して発熱させて前記積層構造における熱膨張係数の違いから前記支持アーム構造部をたわませることで前記ミラー面に角度をつける熱駆動マイクロミラーにおいて、
前記支持アーム構造部は、前記ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されており、
前記支持アーム構造部の長手方向の軸が、前記ミラー面の中心軸に対して垂直であり、
前記支持アーム構造部の前記長手方向の中心位置が、ほぼ前記ミラー面の前記中心軸の上に位置していることを特徴とする熱駆動マイクロミラー。
【請求項２】
前記支持アーム構造部は第１支持アームと第２支持アームを有し、前記電極部は第１電極と第２電極を有しており、
前記第１支持アームは、前記ミラー面の第１端部と前記第１電極の間に形成されており、前記第２支持アームは、前記第１端部とは前記ミラー面を挟んで対称位置にある前記ミラー面の第２端部と前記第２電極の間に形成されている請求項１に記載の熱駆動マイクロミラー。
【請求項３】
前記支持アーム構造部は１つの支持アームを有し、前記電極部は１つの電極を有しており、
前記支持アームは、前記ミラー面の片方の端部と前記電極の間に形成されている請求項１に記載の熱駆動マイクロミラー。
【請求項４】
前記第１支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第１支持アームがたわむ構成であり、
前記第２支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第２支持アームが前記第１支持アームと同じ方向にたわむ構成である請求項２に記載の熱駆動マイクロミラー。
【請求項５】
前記支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記支持アームがたわむ構成である請求項３に記載の熱駆動マイクロミラー。
【請求項６】
ミラー面と前記ミラー面を支持し積層構造を有する支持アーム構造部を備え、前記支持アーム構造部に電気を通して発熱させて前記積層構造における熱膨張係数の違いから前記支持アーム構造部をたわませることで前記ミラー面に角度をつける熱駆動マイクロミラーを有する電子機器において、
前記熱駆動マイクロミラーの前記支持アーム構造部は、前記ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されており、
前記支持アーム構造部の長手方向の軸が、前記ミラー面の中心軸に対して垂直であり、
前記支持アーム構造部の前記長手方向の中心位置が、ほぼ前記ミラー面の前記中心軸の上に位置していることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記支持アーム構造部は第１支持アームと第２支持アームを有し、前記電極部は第１電極と第２電極を有しており、
前記第１支持アームは、前記ミラー面の第１端部と前記第１電極の間に形成されており、前記第２支持アームは、前記第１端部とは前記ミラー面を挟んで対称位置にある前記ミラー面の第２端部と前記第２電極の間に形成されている請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記支持アーム構造部は１つの支持アームを有し、前記電極部は１つの電極を有しており、
前記支持アームは、前記ミラー面の片方の端部と前記電極の間に形成されている請求項６に記載の電子機器。
【請求項９】
前記第１支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第１支持アームがたわむ構成であり、
前記第２支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第２支持アームが前記第１支持アームと同じ方向にたわむ構成である請求項７に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記支持アームがたわむ構成である請求項８に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持アーム構造部に電気を通して発熱させることでミラー面に角度をつけることができる熱駆動マイクロミラーおよび熱駆動マイクロミラーを有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱駆動マイクロミラーは、たとえば光スキャナやプリンタなどの光学系に用いられるものであり、この熱駆動マイクロミラーは、支持アーム構造部に対して電気を通して発熱させることにより、ミラー面に角度をつけて、これによってたとえばレーザー光を対象部位に対して偏向して走査させる。
【０００３】
図６（Ａ）と図６（Ｂ）は、従来用いられている熱駆動マイクロミラーを示している。
熱駆動マイクロミラー１０００は、矩形のミラー面１００１と固定部１００３を有している。固定部１００３上には電極１００４が形成されており、ミラー面１００１は、固定部１００３に対して、熱駆動の支持アーム部１００５を用いていわゆる方持ち梁方式で支持されている。
【０００４】
支持アーム部１００５は、電極１００４を通じて通電することにより、図７のようにバイメタルのようにたわみを発生させて、ミラー面１００１は、回転軸心１００６を中心として任意の角度θをつけることができる。ミラー面１００１が角度θで回転している状態では、回転軸心１００６は、支持アーム部１００５内にありミラー面１００１の領域の外側に位置している。そしてこの回転軸心１００６は、実際には定まった位置にあるわけではなく、ミラー面１００１の角度θが大きくなっていくに従って、支持アーム部１００５に沿って移動していく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の熱駆動マイクロミラー１０００を用いると、図８（Ａ）に示すように、ミラー面１００１に対してレーザー光Ｌをあててそのレーザー光Ｌを偏向しようとした場合に、次の問題が生じる。ミラー面１００１に対してレーザー光Ｌの反射位置１００７の位置が、ミラー面１００１の角度θの変化に伴いレーザー光Ｌの入射角度のみならず移動してしまう。
この場合のレーザー光Ｌの反射位置１００７の移動量はかなり大きく、時として光学系の設計時には支障をきたすことになる。このように、ミラー面１００１の角度θの変化に伴い、レーザー光Ｌの反射位置１００７が移動して行くのは、上述したようにミラー面１００１の回転軸心１００６が、ミラー面１００１の角度θの変化に伴い移動して行くからである。
【０００６】
図８（Ｂ）は、ミラー面１０１２の回転軸心１０１０が、レーザー光Ｌの反射位置１０１４と一致している場合の例を示している。この場合には、ミラー面１０１２においては反射位置１０１４は移動しない。
図９は、別の従来の熱駆動マイクロミラー１０２０を示している。この熱駆動マイクロミラー１０２０のミラー面１０２４の支持方向は、固定部１０２６に対して支持アーム部１０３０と支持アーム部１０４０により、直角方向に向いている。支持アーム部１０３０と支持アーム部１０４０は、それぞれ通電することによりたわむのであるが、支持アーム部１０３０は、ミラー面１０２４を、第１軸方向に曲げることができ、支持アーム部１０４０は、ミラー面１０２４を第２軸方向に曲げることができる。この熱駆動マイクロミラー１０２０は、いわゆる二次元ミラーであるが、このようなミラーの場合であっても、レーザー光のミラー面での反射位置がより大きく移動し、やはり光学系の設計が大変であると共に、ミラー面１０２４の面積を大きくしなければならない。
【０００７】
このようにミラー面１００１の面積を大きくしなければならないのは、図６に示す従来の熱駆動マイクロミラー１０００においても同様である。これは、上述したようにミラー面の角度θが大きくなるに従って、回転軸心が移動して行くために、レーザー光Ｌの反射位置１００７がミラー面１００１上において移動してしまうからである。このようなミラー面１００１のサイズを拡大することは、たとえばＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）に用いるミラーとしてはサイズ的に非常に不利なものになる。
【０００８】
従来では、次のようなミラーの提案がある。
特開２００１−２４９３００号公報では、回転軸まわりに回転するミラーが開示されており、ミラー部の補強のために凹部を作っている。また、特開２００１−２６４６７２号公報では、回転中心の梁の周りにミラーを回転させ、そのミラーに直角方向に補強の梁がある。
特開平６−１８０４２８号公報では、ジンバル式の２軸回転ミラーで静電力で動かしている。これらのミラーは回転中心に梁があり、その梁がねじれ、そこがミラーの回転中心となる。方持ち梁としては、特開平８−２６２３６４号公報では、形状記憶合金の梁の先にミラーがついていて、梁がたわむことでミラーに角度がつく。静電力で動かす場合は、電圧を高くしなくてはならず、また、一般に振り角を大きく取ることは難しく、その場合は、共振を使うことが多い。
共振を使った場合は一方で、角度を制御したり、振り方を正弦波でなくしたりすることが難しくなる。先の形状記憶合金のミラーでは方持ち梁の先にミラーがあるので、軸心はずれることになる。
そこで本発明は上記課題を解消し、ミラー面の回転軸心をずれないようにしてミラー面における光の反射位置の移動を防ぐことができることにより、ミラー面の小型化を図れる熱駆動マイクロミラーおよび熱駆動マイクロミラーを有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ミラー面と前記ミラー面を支持し積層構造を有する支持アーム構造部を備え、前記支持アーム構造部に電気を通して発熱させて前記積層構造における熱膨張係数の違いから前記支持アーム構造部をたわませることで前記ミラー面に角度をつける熱駆動マイクロミラーにおいて、前記支持アーム構造部は、前記ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されており、前記支持アーム構造部の長手方向の軸が、前記ミラー面の中心軸に対して垂直であり、前記支持アーム構造部の前記長手方向の中心位置が、ほぼ前記ミラー面の前記中心軸の上に位置していることを特徴とする熱駆動マイクロミラーである。
【００１０】
請求項１では、支持アーム構造部は、ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されている。この支持アーム構造部の長手方向の軸が、ミラー面の中心軸に対して垂直である。そして支持アーム構造部の長手方向の中心位置が、ミラー面の中心軸の上に位置している。
これにより、支持アーム構造部に電気を通して発熱させて、支持アーム構造部をバイメタルのようにたわませるもしくは曲げる際に、支持アーム構造部の長手方向の軸がミラー面の中心軸に対して垂直であり、しかも支持アーム構造部の長手方向の中心位置がほぼミラー面の中心軸の上に位置していることから、ミラー面における光の反射位置が、ミラー面の角度が変化しても移動しない。このことから、ミラー面のサイズをできるだけ小さくすることができ、熱駆動マイクロミラーの小型化を図れる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱駆動マイクロミラーにおいて、前記支持アーム構造部は第１支持アームと第２支持アームを有し、前記電極部は第１電極と第２電極を有しており、前記第１支持アームは、前記ミラー面の第１端部と前記第１電極の間に形成されており、前記第２支持アームは、前記第１端部とは前記ミラー面を挟んで対称位置にある前記ミラー面の第２端部と前記第２電極の間に形成されている。
【００１２】
請求項２では、支持アーム構造部の第１支持アームは、ミラー面の第１端部と電極部の第１電極の間に形成されている。同様にして支持アーム構造部の第２支持アームは、ミラー面の第１端部とはミラー面を挟んで対称位置にあるミラー面の第２端部と電極部の第２電極の間に形成されている。従ってミラー面は、両側の支持アームより支持された構造である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載の熱駆動マイクロミラーにおいて、前記支持アーム構造部は１つの支持アームを有し、前記電極部は１つの電極を有しており、前記支持アームは、前記ミラー面の片方の端部と前記電極の間に形成されている。
【００１４】
請求項３では、支持アーム構造部は１つの支持アームを有しており、この支持アームはミラー面の端部と電極の間に形成されている。この場合には、ミラー面は、１つの支持アームによりいわゆる方持ち式で支持されている。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２に記載の熱駆動マイクロミラーにおいて、前記第１支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第１支持アームがたわむ構成であり、前記第２支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第２支持アームが前記第１支持アームと同じ方向にたわむ構成である。
【００１６】
請求項４では、第１支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。そしてヒータ層はヒータ層の一方の面での導電性層の形成されていない部位において発熱して、第１支持アームがたわむようになっている。
同様にして第２支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。
導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。そしてこのヒータ層は、一方の面での導電性層の形成されていない部位においては通電されるのでその部位は発熱して、第２支持アームが第１支持アームと同じ方向にたわむようになっている。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項３に記載の熱駆動マイクロミラーにおいて、前記支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記支持アームがたわむ構成である。
【００１８】
請求項５では、支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。
導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。このヒータ層は、ヒータ層の一方の面での導電性層の形成されていない部位においては通電されるのでヒータ層は発熱して、支持アームがたわむようになっている。
【００１９】
請求項６の発明は、ミラー面と前記ミラー面を支持し積層構造を有する支持アーム構造部を備え、前記支持アーム構造部に電気を通して発熱させて前記積層構造における熱膨張係数の違いから前記支持アーム構造部をたわませることで前記ミラー面に角度をつける熱駆動マイクロミラーを有する電子機器において、前記熱駆動マイクロミラーの前記支持アーム構造部は、前記ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されており、前記支持アーム構造部の長手方向の軸が、前記ミラー面の中心軸に対して垂直であり、前記支持アーム構造部の前記長手方向の中心位置が、ほぼ前記ミラー面の前記中心軸の上に位置していることを特徴とする電子機器である。
【００２０】
請求項６では、支持アーム構造部は、ミラー面と電気を通すための電極部との間に形成されている。この支持アーム構造部の長手方向の軸が、ミラー面の中心軸に対して垂直である。そして支持アーム構造部の長手方向の中心位置が、ミラー面の中心軸の上に位置している。
これにより、支持アーム構造部に電気を通して発熱させて、支持アーム構造部をバイメタルのようにたわませるもしくは曲げる際に、支持アーム構造部の長手方向の軸がミラー面の中心軸に対して垂直であり、しかも支持アーム構造部の長手方向の中心位置がほぼミラー面の中心軸の上に位置していることから、ミラー面における光の反射位置が、ミラー面の角度が変化しても移動しない。このことから、ミラー面のサイズをできるだけ小さくすることができ、熱駆動マイクロミラーの小型化を図れる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６に記載の電子機器において、前記支持アーム構造部は第１支持アームと第２支持アームを有し、前記電極部は第１電極と第２電極を有しており、前記第１支持アームは、前記ミラー面の第１端部と前記第１電極の間に形成されており、前記第２支持アームは、前記第１端部とは前記ミラー面を挟んで対称位置にある前記ミラー面の第２端部と前記第２電極の間に形成されている。
【００２２】
請求項７では、支持アーム構造部の第１支持アームは、ミラー面の第１端部と電極部の第１電極の間に形成されている。同様にして支持アーム構造部の第２支持アームは、ミラー面の第１端部とはミラー面を挟んで対称位置にあるミラー面の第２端部と電極部の第２電極の間に形成されている。従ってミラー面は、両側の支持アームより支持された構造である。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項６に記載の電子機器において、前記支持アーム構造部は１つの支持アームを有し、前記電極部は１つの電極を有しており、前記支持アームは、前記ミラー面の片方の端部と前記電極の間に形成されている。
【００２４】
請求項８では、支持アーム構造部は１つの支持アームを有しており、この支持アームはミラー面の端部と電極の間に形成されている。この場合には、ミラー面は、１つの支持アームによりいわゆる方持ち式で支持されている。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項７に記載の電子機器において、前記第１支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第１支持アームがたわむ構成であり、前記第２支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記第２支持アームが前記第１支持アームと同じ方向にたわむ構成である。
【００２６】
請求項９では、第１支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。そしてヒータ層はヒータ層の一方の面での導電性層の形成されていない部位において発熱して、第１支持アームがたわむようになっている。
同様にして第２支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。そしてこのヒータ層は、一方の面での導電性層の形成されていない部位においては通電されるのでヒータ層は発熱して、第２支持アームが第１支持アームと同じ方向にたわむようになっている。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項８に記載の電子機器において、前記支持アームの前記積層構造は、ヒータ層と、前記ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており電気を通すことで前記ヒータ層の発熱を防ぐ導電性層とを有し、前記ヒータ層は前記一方の面での前記導電性層の形成されていない部位において発熱して、前記支持アームがたわむ構成である。
【００２８】
請求項１０では、支持アームの積層構造は、ヒータ層と導電性層を有している。導電性層は、ヒータ層の一方の面と他方の面に積層されており、電気を通すことでヒータ層への通電を防いでヒータ層の発熱を防ぐ。このヒータ層は、ヒータ層の一方の面での導電性層の形成されていない部位においては通電されるのでヒータ層は発熱して、支持アームがたわむようになっている。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３０】
図１は、本発明の熱駆動マイクロミラーの好ましい実施の形態を示している。図１に示す熱駆動マイクロミラー１０は、支持アーム構造部１４、ミラー面２０および電極部３０、そして固定部４０を有している。
固定部４０は、たとえば板状の部材であり、材質としては、半導体、具体例としては、シリコン基板により作られている。
【００３１】
熱駆動マイクロミラー１０のミラー面２０および支持アーム構造部１４は、この固定部４０をたとえば打ち抜くことにより形成されており、ミラー面２０と支持アーム構造部１４と固定部４０の間には、穴４３，４４が形成されている。
この熱駆動マイクロミラー１０では、ミラー面２０が、支持アーム構造部１４により、いわゆる両持ち式支持構造により、固定部４０に対して長手方向の中央軸ＬＬを中心として左右対称形状に支持されている。
【００３２】
まずミラー面２０について説明する。
図１に示すミラー面２０は、たとえば長方形状であり、このミラー面２０はベース部材２１の上に形成されている。このミラー面２０は、たとえば導電性を有する金属でありしかも光を反射する金属、たとえばアルミニウムや金により形成されている。ベース部材２１は、ミラー面２０の長方形状よりもやや大きい長方形状を有している。このベース部材２１と固定部４０は一体物である。このベース部材２１およびミラー面２０は、穴４３と穴４４の中に位置している。
【００３３】
次に、電極部３０について説明する。
電極部３０は、第１電極３１と第２電極３２を有している。第１電極３１と第２電極３２は、共にたとえば長方形状を有している。第１電極３１は、固定部４０の第１部分４１の上に形成されている。第２電極３２は、固定部４０の反対側の第２部分４２の上に形成されている。
第１電極３１と第２電極３２は、導電性を有する金属、たとえばアルミニウムや金により形成されている。第１電極３１と第２電極３２は、ミラー面２０の長手方向の中央軸ＬＬを中心として左右対称位置に形成されている。この第１電極３１と第２電極３２には、図示しない電源から、熱駆動用の電気を通すようになっている。
【００３４】
次に、支持アーム構造部１４について説明する。
図１に示す支持アーム構造部１４は、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２を有している。支持アーム構造部１４は、ミラー面２０と電極部３０の間に形成されている。より具体的には、支持アーム構造部１４の第１支持アーム５１は、ミラー面２０のベース部材２１の第１端部６１と、第１電極３１の間に形成されている。支持アーム構造部１４の第２支持アーム５２は、ミラー面２０のベース部材２１の第２端部６２と、第２電極３２の間に形成されている。第１電極３１と第２電極３２は、共に電極パッドとも呼んでいる。
第１支持アーム５１と第２支持アーム５２は、ミラー面２０の長手方向の中央軸ＬＬに関して、左右対称形状になっている。
【００３５】
ミラー面２０のミラー面の回転中心と、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２のそれぞれの中心とが、ほぼ一致もしくは完全に一致するようにするために、次のような特徴的な工夫がある。
支持アーム構造部１４の第１支持アーム５１の長手方向の軸Ｌ１が、ミラー面２０の中心軸（回転中心軸ともいう）ＣＬに対して垂直であると共に、第２支持アーム５２の長手方向の軸Ｌ２も、ミラー面２０の中心軸ＣＬに対して垂直である。このことから第１支持アーム５１の長手方向の軸Ｌ１と第２支持アーム５２の長手方向の軸Ｌ２は、ミラー面２０の長手方向の中央軸ＬＬに平行である。
しかも、支持アーム構造部１４の第１支持アーム５１の長手方向の中心位置８１が、ミラー面２０の中心軸ＣＬの上にほぼ位置しているか完全に位置していると共に、第２支持アーム５２の長手方向の軸Ｌ２の中心位置８２が、ミラー面２０の中心軸ＣＬの上にほぼ位置しているか完全に位置している。
【００３６】
図１に示すミラー面２０、第１支持アーム５１および第２支持アーム５２、そして第１電極３１と第２電極３２においては、斜線で示す部分には、金属膜が形成されている。この金属膜は、上述したようなアルミニウムや金のような導電性を有する金属膜である。
これにより、第１電極３１と第２電極３２に対して図示しない電源から電気を通すことにより、第１電極３１と第２電極３２の間では、第１支持アーム５１、ミラー面２０および第２支持アーム５２を通じて電気が流れるようになっている。
【００３７】
図２は、図１の熱駆動マイクロミラー１０の第１電極３１と第２電極３２に対して図示しない電源から電気を通した場合に、ミラー面２０に任意の角度θをつけた状態を示している。
この場合には、電気を通すことにより、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２が、同じ方向すなわち図２に示すＲ方向に向けて同時にたわむ。第１支持アーム５１の中心位置８１と第２支持アーム５２の中心位置８２は、ほぼミラー面２０の中心軸ＣＬの上に位置していても良いし、中心位置８１と中心位置８２は、ミラー面２０の中心軸ＣＬの上に正確に位置していてもよい。
この中心軸ＣＬは、回転中心軸ともいい、回転軸心とも呼んでいる。
【００３８】
図２では、ミラー面２０の中心軸（回転軸心）ＣＬが、ミラー面２０につけた角度θが変化してもほとんどずれないことを示している。第１支持アーム５１と第２支持アーム５２が、Ｒ方向に沿って同じ方向にたわむのであるが、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２は、ほぼ完全な円弧状にたわんだ場合は、ミラー面２０の回転軸心はミラー面２０の中心軸ＣＬに一致する。
実際には、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２における熱の分散や、使用してる材料の性質のばらつきにより、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２が完全な円弧状にはたわまないであろうが、ほぼ完全な円弧状に近い形で第１支持アーム５１と第２支持アーム５２が図２に示すように変形すると思われる。従って、実際のミラー面２０が回転する際の回転軸心は、ミラー面２０の幾何学的な中心軸ＣＬにほぼ一致もしくは完全に一致することになり、実際のミラー面２０の回転軸心がミラー面２０の幾何学的な中心軸ＣＬから大きくずれてしまうことは全くない。従って、光の一例であるレーザー光Ｌが、たとえばこの中心軸ＣＬに対して照射された場合に、レーザー光Ｌの反射位置１００がミラー面２０上でずれてしまうことはほとんど無い。
逆にいえば、レーザー光Ｌの反射位置１００がずれないことから、ミラー面２０の反射面のサイズを、レーザー光Ｌの反射位置１００がずれることを前提として大きなサイズにする必要が無いので、ミラー面２０の面積をできるだけ小さくし、熱駆動マイクロミラー１０のサイズの小型化を図れる。
【００３９】
図３は、図１と図２に示す第１支持アーム５１と第２支持アーム５２の積層構造例を示している。図３（Ａ）は、第１支持アーム５１や第２支持アーム５２に通電していない状態を示しており、図３（Ｂ）は、第１支持アーム５１と第２支持アーム５２に対して通電して同じ方向Ｒにたわみを発生させた状態を示している。
【００４０】
図３（Ａ）の第１支持アーム５１と第２支持アーム５２の断面構造は、図１の第１支持アーム５１と第２支持アーム５２におけるＡ−Ａ線断面である。
第１支持アーム５１と第２支持アーム５２は、同様の積層構造を有しており、ヒータ層１１０、導電性層１１１、高熱膨張層（主として金属膜）１１２を有している。
ヒータ層１１０は電気抵抗体であり、たとえばドープドρ−Ｓｉなどの材質を採用することができる。このヒータ層１１０の一方の面１２１には導電性層１１１が形成されている。ヒータ層１１０の他方の面１２２には、絶縁層１２４を介して高熱膨張層１１２が形成されている。
【００４１】
導電性層１１１と高熱膨張層１１２は、電気を通す金属膜、たとえばアルミニウムや金である。導電性層１１１の厚みは高熱膨張層１１２の厚みに比べて薄くなっている。導電性層１１１は、ヒータ層１１０の一方の面１２１のたわみを発生させる領域１３０において、形成されていない部分１３１がある。つまりヒータ層１１０の一方の面１２１の部分１３１には導電性層１１１は形成されておらず、そして一方の面１２１が露出している。図１には、ハッチングをしていない部分１３１が、長手方向の軸Ｌ１と長手方向の軸Ｌ２に沿って設けられている。このような第１支持アーム５１と第２支持アーム５２の積層構造は、たわみを発生させる領域１３０を設けるために形成されている。
【００４２】
絶縁層１２４は、たとえばＳｉ３Ｎ４を採用することができ、ヒータ層１１０と高熱膨張層１１２の間の電気的な絶縁を図っている。
ヒータ層１１０に通電することにより、アルミニウムの高熱膨張層１１２とヒータ層１１０との熱膨張係数（熱膨張率）の違いにより、たわみを発生させる領域１３０が図３（Ｂ）に示すようにＲ方向にたわむのである。高熱膨張層１１２のアルミニウムの熱膨張係数は、２．３×１０‐６／Ｋであり、ドープドρ−Ｓｉの熱膨張係数は２．３×１０‐５／Ｋである。この２つの材料で熱膨張係数が１桁違う。第１支持アーム５１と第２支持アーム５２に対する加熱は、ドープドρ−Ｓｉであるヒータ層１１０に対して通電することで行う。
【００４３】
絶縁層１２４の膜厚は、ヒータ層１１０と高熱膨張層１１２の膜厚に比べて十分に薄くする。この理由は次のことによる。絶縁層１２４とヒータ層１１０の熱膨張係数は同程度であり、その両者の合計の膜厚が高熱膨張層１１２と同じくらいだと曲がりが大きくなる。ヒータ部の駆動電圧を低く抑えるためにはヒータの抵抗が低いほうが良く、そのためにはヒータ部の膜厚はできるだけ厚いほうが良いからである。ヒータ層１１０が厚くなれば、絶縁層１２４は薄くする必要がある。また、絶縁層１２４が薄いほうが、熱がすばやく高熱膨張層１１２に伝わる。ただし、この条件は、材料により異なる。
【００４４】
図３（Ｂ）に示すように、導電性膜１１１、高熱膨張層１１２には電流Ｉ１と電流Ｉ２がそれぞれ流れるので、ヒータ層１１０には通電せずに発熱は無く、そのヒータ層１１０の部分は加熱されない。
しかし、導電性層１１１がヒータ層１１０の部分１３１において付着されていない部分では、通電することによりたわみを発生させる領域１３０においてヒータ層１１０の部分１３１は電流Ｉ１が流れるので加熱されてＲ方向にたわむ。
図４（Ａ）における部分１３１の中心の長手方向Ｘに関する中心位置８１，８２は、図１に示すようにミラー面２０の中心軸ＣＬの上にある。
【００４５】
図４は、図１に示す熱駆動マイクロミラー１０が、電子機器２００に適用されている例を示している。
この電子機器２００は、例えばレーザープリンタであり、レーザー光源２０１から発生するレーザー光Ｌは、熱駆動マイクロミラー１０のミラー面２０の反射位置１００において反射されて、回転ドラム２０３の感光体２０４に対してスキャンすることができる。この場合にはミラー面２０が、中心軸ＣＬを中心にして任意の角度θをつける。
【００４６】
図５は、本発明の熱駆動マイクロミラーの別の実施の形態を示している。図５に示す熱駆動マイクロミラー３１０は、いわゆる方持ち型で支持される熱駆動マイクロミラーである。
熱駆動マイクロミラー３１０は、支持アーム構造部３１４、ミラー面４２０および電極部４３０を有している。
【００４７】
ミラー面４２０は、固定部４４０の穴４４３の中に位置している。ミラー面４２０は、たとえば長方形状を有しており、ミラー面４２０はベース部材４２１の上に形成されている。
ミラー面４２０の片方の端部４２０Ａと、電極部４３０の２つの電極４３１，４３２の間には、１つの支持アーム構造部３１４が形成されている。この支持アーム構造部３１４の支持アーム３１５は、図３に示すような第１支持アーム５１と第２支持アーム５２の積層構造と同様の積層構造を有している。
支持アーム３１５の上には往路と復路の導電性層１１１が形成されており、たわみを発生する領域１３０が設けられている。このたわみを発生する領域１３０は、ミラー面４２０の中央軸ＬＬと平行な方向に形成されている。ミラー面４２０の中心軸ＣＬは、支持アーム３１５の長手方向の軸Ｌ１と垂直になっている。しかも、支持アーム３１５の長手方向の軸Ｌ１の中心位置３８１は、ミラー面４２０の中心軸ＣＬの上に位置している。
【００４８】
このような構造を採用し、電極４３１と電極４３２に対して外部の電源から通電することにより、支持アーム３１５は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すような要領と同じようにしてたわみを発生させる領域１３０の部分でたわみを発生させる。これにより、実際のミラー面４２０の回転軸心が、図２に示すようにミラー面４２０の中心軸ＣＬとほぼ同じか正確に同じになる。これによってレーザー光Ｌの反射位置１００が、ミラー面２０の角度θの変化によってもずれることが無い。
従って、ミラー面４２０の面積を小さくすることができ、熱駆動マイクロミラー３１０のサイズも小さくできる。
【００４９】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
図１に示すミラー面２０、第１電極３１と第２電極３２および図３に示す導電性層１１１、高熱膨張層１１２は、アルミニウムに限らず導電性を有し、熱膨張係数が高く、反射率が高い金属、たとえば金やその他に、銀、マグネシウム、銅、黄銅、ジュラルミンなどを用いても勿論構わない。
また図５に示すように、支持アーム構造部３１４の支持アーム３１５に対して、図３と同様な構造で導電性層１１１を形成しているが、この導電性層１１１は、電極４３１，４３２に対して電気を通すための往路と復路を設けて通電する構造になっている。図５の実施の形態においても、ミラー面４２０、支持アーム３１５の導電性層１１１および電極４３１，４３２は、アルミニウムに限らず金などを用いても勿論構わない。
【００５０】
図１の実施の形態では、ミラー面２０は、その両側に位置する第１支持アーム５１と第２支持アーム５２により、左右対称の形で回転できるように支持されている。このような形態を採用することにより、ミラー面２０は安定して回転できる。
しかし図５に示すように方持ち形式でミラー面４２０を固定部４４０に対して支持アーム構造部３１４を用いて支持したとしても、十分にミラー面４２０が幾何学的なミラー面の中心軸ＣＬ、すなわちミラー面４２０のほぼ回転軸心を中心として回転することができる。
本発明の実施の形態では、支持アームにおいて、加熱してたわみを発生させる領域１３０を特定するために、そのたわみを発生させる領域１３０には、導電性層１１１を形成しないようにしておく。そしてたわみを発生させたくない部分には、金属膜である導電性層１１１を形成している。
【００５１】
図１に示す第１支持アーム５１と第２支持アーム５２および図５に示す支持アーム３１５の積層構造は、アルミニウムなどの導電性層と絶縁材であるヒータ層の２層構造にして、導電性層に通電することでヒータ層全体において発熱させるようにしても勿論構わない。
また第１支持アーム５１と第２支持アーム５２および支持アーム３１５は、形状記憶合金やクロムなどにより積層構造にして、これに対して電気を通すことにより上述したような図１と図５に示す支持アームを曲げたり伸ばしたりすることも勿論できる。たとえば、クロムとＮｉＴｉ合金の積層構造を採用することにより、まっすぐにした状態で形状を記憶させて、常温時には膨張率の違いから支持アームが曲がり、通電して発熱するとまっすぐになるようなものを採用しても良い。
【００５２】
本発明の実施の形態の熱駆動マイクロミラーを用いることにより、ミラー面の回転時における回転軸心の移動が少なくあるいは移動が無く、レーザー光のような光が反射する反射位置の移動がほとんど無いかあるいは全く無い。このことから、このような熱駆動マイクロミラーは、各種の光学系、たとえばレーザープリンタやレーザースキャナのような光スキャナ、あるいはその他の電子機器に組み込むことが容易になる。
【００５３】
本発明の熱駆動マイクロミラーは、熱駆動アームとも呼んでいる支持アーム構造部の支持アームに対して電気を通すことにより発熱させて、バイメタルのように支持アームを曲げている。これによってその支持アームに支持されているミラー面の角度が任意に変化でき、この際のミラー面の回転軸心の移動がほとんど無いかあるいは全く無く、光学系の構成が単純になる。そしてミラー面の回転軸心の移動が少ないかあるいは全く無いので、レーザー光のような光が欠けないように従来ではミラー面のサイズを大きくしていたが、本発明の実施の形態ではそのようなミラー面のサイズを大きくする必要が無くなり、熱駆動マイクロミラーのサイズを小さくできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ミラー面の回転軸心をずれないようにしてミラー面における光の反射位置の移動を防ぐことができることにより、ミラー面の小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱駆動マイクロミラーの好ましい実施の形態を示す平面図。
【図２】図１の熱駆動マイクロミラーのミラー面を傾けた状態を示す図。
【図３】第１支持アームと第２支持アームに対して通電していない状態と通電している状態を示す図。
【図４】図１の熱駆動マイクロミラーが電子機器に適用されている例を示す図。
【図５】本発明の熱駆動マイクロミラーの別の実施の形態を示す平面図。
【図６】従来の熱駆動マイクロミラーを示す図。
【図７】図６の従来の熱駆動マイクロミラーのミラー面を傾けた状態を示す図。
【図８】従来のミラー面の回転軸心が移動する例と、回転軸心が移動しない例を示す図。
【図９】従来の熱駆動マイクロミラーの別の例を示す図。
【符号の説明】
１０，３１０・・・熱駆動マイクロミラー、２０，４２０・・・ミラー面、１４，３１４・・・支持アーム構造部、３０，４３０・・・電極部、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、４０・・・固定部、５１・・・第１支持アーム、５２・・・第２支持アーム、８１，８２・・・第１支持アームと第２支持アームの長手方向の軸の中心位置、ＣＬ・・・ミラー面の中心軸（回転中心軸、回転軸心に一致もしくはほぼ一致）、Ｌ・・・レーザー光、ＬＬ・・・長手方向の中央軸、Ｌ１，Ｌ２・・・支持アームの長手方向の軸、θ・・・ミラー面の角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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