(57)【要約】【課題】揺動部材を高速、且つ、大振幅で揺動させることが容易であり、小型化及び低コストでの提供が可能な、走査対象を主走査方向に走査できるＭＥＭＳアクチュエータを提供すること。【解決手段】  揺動部材（マイクロミラー）１２を第１軸について揺動可能とする揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂと、揺動部材に設けられた第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと、揺動軸部材の軸方向に沿って第２可動電極と対向するように基板に設けられた第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとを備え、揺動軸部材の軸、揺動部材、第２可動電極、第２固定電極とは、略同一平面上に配置されており、交流電源４０は、第２可動電極と第２固定電極との間に第２交流電圧を印加し、第２交流電圧が印加されることによって生じる静電力によって、揺動部材が揺動軸部材の軸方向と直交する軸周りにも揺動することを特徴とするＭＥＭＳアクチュエータ１を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に対して揺動可能に支持された揺動軸部材と、該揺動軸部材に支持され該揺動軸部材の軸周りに揺動可能とされた揺動部材と、前記揺動軸部材に設けられた第１可動電極と、前記揺動軸部材の軸方向と直交する方向に前記第１可動電極と対向するように前記基板に設けられた第１固定電極と、前記第１可動電極と前記第１固定電極との間に第１交流電圧を印加する交流電源とを備え、前記第１交流電圧を印加することによって生じる静電力によって、前記揺動部材が前記揺動軸部材の軸周りに揺動するＭＥＭＳアクチュエータであって、
前記揺動部材に設けられた第２可動電極と、
前記揺動軸部材の軸方向に前記第２可動電極と対向するように前記基板に設けられた第２固定電極とをさらに備え、
前記揺動軸部材の軸、前記揺動部材、前記第２可動電極、前記第２固定電極とは、略同一平面上に配置されており、
前記交流電源は、前記第２可動電極と前記第２固定電極との間に第２交流電圧を印加し、
前記第１交流電圧及び前記第２交流電圧を印加することによって生じる静電力によって、前記揺動部材が前記揺動軸部材の軸周りに揺動すると共に、前記揺動軸部材の軸方向と直交する軸周りにも揺動することを特徴とするＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項２】
前記第２可動電極は、前記揺動軸部材の軸方向における前記搖動部材の中心に対して片側にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項３】
前記揺動部材は、前記揺動軸部材の軸方向でのみ支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項４】
前記揺動部材の前記揺動軸部材の軸方向の長さは、前記揺動部材の前記揺動軸部材の軸方向と直交する方向の長さよりも短くされ、
前記第２可動電極は、前記揺動軸部材に設けられたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のＭＥＭＳアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラーなどの揺動部材を揺動させ、当該揺動部材でレーザ光などを反射させることで、感光ドラムなどの走査対象を走査するＭＥＭＳアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザを用いたプリンタ、複写機、プロジェクタ等の画像形成装置に使用されるレーザ光走査装置など各種装置の小型化が要請されている。かかる装置の小型化の要請により、シリコンなどの半導体製造プロセス等における技術を応用して種々の機械要素の小型化を実現するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製されるマイクロミラースキャナなどのＭＥＭＳアクチュエータが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
画像形成装置に用いられるマイクロミラースキャナは、レーザ光を反射させるマイクロミラーと、当該マイクロミラーを揺動可能に支持する揺動軸部材とを備えている。マイクロミラースキャナは、揺動軸部材の軸（以下、第１軸という）周りにマイクロミラーを揺動させることにより、当該マイクロミラーに向けて出射されたレーザ光の反射方向を主走査方向に順次変動させて、感光ドラムを走査する。
【０００４】
近年、高速、及び、高解像度での画像形成が要請されており、これらの要請を満たすために、マイクロミラースキャナにおいては、レーザ光の走査が、マイクロミラーの揺動の一方向のときだけでなく、反対方向のときにも行なわれている。このように両方向のときにレーザ光の走査が行なわれると、マイクロミラーの揺動１周期当り、２回の走査が実行され、高速、及び、高解像度での画像形成を実現することができる。
【０００５】
しかし、画像形成の際には、感光ドラムは副走査方向に回転しているため、上述のように、レーザ光の反射方向を主走査方向に変動させると、主走査方向に対して所定の角度を持った斜めの方向に感光ドラムが走査されることになる。マイクロミラーの揺動が一方向のときと、他方向のときとでは、レーザ光の反射方向が反対方向に変動するため、レーザ光の走査が、マイクロミラーの揺動の両方向のときに行われると、図６に示すように、感光ドラムは横向きのハの字状に走査される。
【０００６】
このような問題を防止するために、第１軸周りの揺動だけでなく、第１軸方向と直交する軸（以下、第２軸という）周りの揺動も同時に行うことによって、感光ドラムを主走査方向に走査することが可能な技術が特許文献２に提案されている。このように、第１軸周りの揺動と、第２軸周りの揺動とを同時に行うと、マイクロミラーの向きが主走査方向に対して、所定の角度を持った斜めの方向に変動し、従って、マイクロミラーにおけるレーザ光の反射方向も主走査方向に対して所定の角度を持った斜めの方向に変動する。このため、特許文献２の技術を用いて、感光ドラムの回転速度に応じた角度だけ、レーザ光の反射方向が変動する向きを主走査方向に対して傾かせることで、感光ドラムを主走査方向に走査することが可能となる。
【０００７】
特許文献２の技術においては、第２軸周りの揺動を、揺動軸部材の重心を第２軸方向に偏心させて補正する方法と、第１軸周りに揺動するマイクロミラーと第２軸周りに揺動するマイクロミラーとを設け、両方のマイクロミラーを揺動させて、レーザ光を両方のマイクロミラーにおいて反射させる方法とが挙げられている。これらの何れかの方法によって、レーザ光の反射方向が変動する向きを主走査方向に対して傾かせることが可能である。
【０００８】
しかし、揺動軸部材の重心を偏心させるためには、揺動軸部材に錘を追加しなければならない。錘を追加すると、揺動軸部材が重たくなり揺動軸部材を高速且つ大振幅で揺動させ難くなると共に、コストが高くなる。さらに、重心を偏心させる方法においては、第２軸周りの揺動を、錘の重量と錘を設ける位置とで調整することとなり、第２軸周りの揺動の調整が困難であるという問題がある。
【０００９】
また、第１軸周りに揺動するマイクロミラーと第２軸周りに揺動するマイクロミラーを設ける方法においては、マイクロミラーを２つ設けるため、その分、コストが高くなる。マイクロミラーを２つ設けることによりコストが高くなることを回避する方法として、ジンバル構造を採用することにより、１つのマイクロミラーを第１軸周りにも第２軸周りにも揺動させる方法が考えられる。図７は、そのジンバル構造を説明するためのジンバル構造の概略図であり、図７（ａ）は平面図を示し、図７（ｂ）はＥ―Ｅ端面図を示す。図７に示すように、ジンバル構造は、マイクロミラー１１０が一方の面に形成された第１基板１１１と、その外側に配置され、第１軸方向（図７（ａ）に示すＸ軸方向）に平行な揺動軸部材１１２によって第１基板１１１を揺動可能に支持する第２基板１１３と、さらに、その外側に配置され、第２軸方向（図７（ａ）に示すＹ軸方向）に平行な揺動軸部材１１４によって第２基板１１３を揺動可能に支持するフレーム１１５とを備えた構造である。このジンバル構造において、図７（ｂ）に示すように、第２基板１１３を揺動させるために、第２基板１１３の裏面（マイクロミラー１１０が形成された側の面と反対側の面）と、ジンバル構造を支持する基板１１６の上面とに電極１１７が設けられている。また、図７（ｂ）には示されていないが、第１基板１１１の裏面（マイクロミラー１１０が設けられた面と反対面）と、基板１１６の第１基板１１１の裏面と対向する位置にも電極が設けられている。これら電極間に交流電圧を印加すると、これらの電極間に静電力が生じ、第１基板１１１が第１軸周りに、第２基板１１３が第２軸周りに揺動し、これにより、マイクミラー１１０が第１軸回り及び第２軸回りに揺動する。
【特許文献１】特開２００２−３１１３７６号公報
【特許文献２】米国特許６，９２４，４７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このようなジンバル構造を採用した場合、第２基板１１３と基板１１６とに第２軸周りの揺動を行うための電極１１７を配置しなければならず、そのため、ジンバル構造が大きくなると共に、コストが高くなる。また、このように第１基板１１１及び第２基板１１３を揺動させるための電極１１７が設けられる位置として、特許文献２には、図７（ｂ）に示すように、マイクロミラー１１０の設けられた側の面の反対側の面と、基板１１６とが記載されている。ジンバル構造と基板１１６との間には、マイクロミラーの揺動動作を行うための空間（０．１〜０．５ｍｍ以上）を確保する必要があるために、それぞれの電極１１７を近接して設けることができない。そのため、第１基板１１１及び第２基板１１３を揺動させるための静電力を発生させるためには、大きな電圧を上記の電極１１７間に印加する必要がある。従って、マイクロミラースキャナを、大きな電圧を印加することができる構成としなければならず、マイクロミラースキャナのコストが高くなる。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、マイクロミラーなどの揺動部材を高速、且つ、大振幅で揺動させることが容易であり、小型化及び低コストでの提供が可能な、感光ドラムなどの回転する走査対象を主走査方向に走査できるＭＥＭＳアクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載の如く、基板と、該基板に対して揺動可能に支持された揺動軸部材と、該揺動軸部材に支持され該揺動軸部材の軸周りに揺動可能とされた揺動部材と、前記揺動軸部材に設けられた第１可動電極と、前記揺動軸部材の軸方向と直交する方向に前記第１可動電極と対向するように前記基板に設けられた第１固定電極と、前記第１可動電極と前記第１固定電極との間に第１交流電圧を印加する交流電源とを備え、前記第１交流電圧を印加することによって生じる静電力によって、前記揺動部材が前記揺動軸部材の軸周りに揺動するＭＥＭＳアクチュエータであって、前記揺動部材に設けられた第２可動電極と、前記揺動軸部材の軸方向に前記第２可動電極と対向するように前記基板に設けられた第２固定電極とをさらに備え、前記揺動軸部材の軸、前記揺動部材、前記第２可動電極、前記第２固定電極とは、略同一平面上に配置されており、前記交流電源は、前記第２可動電極と前記第２固定電極との間に第２交流電圧を印加し、前記第１交流電圧及び前記第２交流電圧を印加することによって生じる静電力によって、前記揺動部材が前記揺動軸部材の軸周りに揺動すると共に、前記揺動軸部材の軸方向と直交する軸周りにも揺動することを特徴とするＭＥＭＳアクチュエータを提供する。
【００１３】
本発明のＭＥＭＳアクチュエータは、揺動軸部材の軸（第１軸）周りに揺動部材を揺動可能とすべく、揺動部材が支持された揺動軸部材に設けられた第１可動電極と、第１軸方向と直交する方向に第１可動電極と対向するように基板に設けられた第１固定電極と、第１可動電極と第１固定電極との間に第１交流電圧を印加する交流電源とを備えている。ここで、「第１軸方向と直交する方向に第１可動電極と対向するように」とは、「第１軸方向と直交する方向に第１可動電極と一定の間隔を置くように」という意味である。また、第１可動電極及び第１固定電極を櫛歯状に形成する場合は、「第１可動電極と一定の間隔を置き、且つ、第１軸方向に第１可動電極と交互に位置するように」という意味である。当該揺動部材は、第１交流電圧が印加されることにより、第１可動電極と第１固定電極との間に生じる静電力によって、第１軸周りに揺動する。
【００１４】
本発明のＭＥＭＳアクチュエータは、さらに、第１軸と直交する方向の軸（第２軸）周りに揺動部材を揺動可能とすべく、揺動部材に設けられた第２可動電極と、第１軸方向に第２可動電極と対向するように基板に設けられた第２固定電極とを備え、交流電源は、第２可動電極と第２固定電極との間に第２交流電圧を印加することが可能に構成されている。ここで、「第１軸方向に第２可動電極と対向するように」とは、「第２可動電極と第１軸方向方向に一定の間隔を置くように」という意味である。また、第２可動電極及び第２固定電極を櫛歯状に形成する場合は、「第２可動電極と一定の間隔を置き、且つ、第１軸方向と直交する方向に第２可動電極と交互に位置するように」という意味である。そして、揺動軸部材の軸、揺動部材、第２可動電極、第２固定電極とは、略同一平面上に配置されている。揺動部材は、第２交流電圧が印加されることにより、第２可動電極と第２固定電極との間に生じる静電力によって、第２軸周りに揺動する。以上のようにして、本発明のＭＥＭＳアクチュエータは、第１軸周りの揺動と第２軸周りの揺動とが可能とされており、感光ドラムなどの回転する走査対象を主走査方向に走査することが可能とされている。
【００１５】
第１軸周りに揺動部材が揺動すると、揺動部材に設けられた第２可動電極が揺動部材と共に第１軸回りに揺動するが、第１軸と第２可動電極と第２固定電極とは略同一平面上に配置され、且つ、第２可動電極と第２固定電極とは、第１軸方向に対向して設けられているため、第１軸周りに揺動部材が揺動しても、第２可動電極と第２固定電極とが第１軸の揺動による位置ずれ分の距離を取っておけば衝突しない。そのため、第２可動電極と第２固定電極とを近接して配置することが可能である。
【００１６】
第２可動電極と第２固定電極とを近接して配置することができるため、これらの電極間に大きな交流電圧を印加しなくても、大きな静電力を生じさせることが可能である。このように、本発明のＭＥＭＳアクチュエータは、第２可動電極と第２固定電極とを近接して配置できるので、小型化を図ることができると共に、大きな交流電圧を印加する必要がないので、コストが高くなることがない。さらに、第２可動電極と第２固定電極とを櫛歯状に形成することで、第２可動電極と第２固定電極とをより近接して配置することができると共に、大きな電極面積を確保できるため、より大きな静電力を生じさせることが可能である。
【００１７】
また、本発明のＭＥＭＳアクチュエータは、第１可動電極及び第１固定電極と、第２可動電極及び第２固定電極とを用いて、揺動部材を第１軸周り及び第２軸周りに揺動させるので、揺動軸部材の重心を偏心させるための錘が不要である。そのため、揺動部材の揺動の高速化及び揺動部材を大振幅で揺動させることも容易である。
【００１８】
第２可動電極は、特許請求の範囲の請求項２に記載の如く、前記揺動軸部材の軸方向における前記搖動部材の中心に対して片側にのみ設けられてもよい。
【００１９】
揺動軸部材の軸方向における搖動部材の中心に対して片側にのみ第２可動電極を設けることで、両側に設けた場合に比べて、ＭＥＭＳアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００２０】
また、好ましくは、特許請求の範囲の請求項３に記載の如く、前記揺動部材は、前記揺動軸部材の軸方向でのみ支持されている構成とされる。換言すれば、かかる好ましい構成のＭＥＭＳアクチュエータにおいては、第１軸方向と平行な揺動軸部材のみで揺動部材が支持されており、上記したジンバル構造のように、第２軸方向と平行な揺動軸部材が不要な構成である。
【００２１】
また、好ましくは、特許請求の範囲の請求項４に記載の如く、前記揺動部材の前記揺動軸部材の軸方向の長さは、前記揺動部材の前記揺動軸部材の軸方向と直交する方向の長さよりも短くされ、前記第２可動電極は、前記揺動軸部材に設けられた構成とされる。
【００２２】
搖動部材の第１軸方向の長さを搖動部材の第２軸方向の長さより短くすることで、搖動部材の第２軸周りの揺動を第１軸周りの揺動より行い易くなり、第２可動電極と第２固定電極とに印加される交流電圧が小さくても、揺動部材を第２軸周りに揺動させることが可能である
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、マイクロミラーなどの揺動部材を高速、且つ、大振幅で揺動させることが容易であり、小型化及び低コストでの提供が可能な、感光ドラムなどの回転する走査対象を主走査方向に走査可能なＭＥＭＳアクチュエータを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータを具備する画像形成装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、レーザ光走査装置Ａと、書込装置Ｂと、感光ドラムＣとを備えている。
【００２５】
レーザ光走査装置Ａは、ＭＥＭＳアクチュエータ１と、後述するようにＭＥＭＳアクチュエータ１が具備する揺動部材（本実施形態では、マイクロミラー）に向けてレーザ光Ｌを出射するレーザ光源（本実施形態ではレーザダイオード）２とを備えている。その他、本実施形態に係るレーザ光走査装置Ａは、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌを平行光にするためのコリメータレンズ３と、前記マイクロミラーにおけるレーザ光の反射光Ｌ’を感光ドラムＣ上で結像させるためのｆθレンズ４及び固定ミラー５とを備えている。以上の構成を有するレーザ光走査装置Ａにおいて、ＭＥＭＳアクチュエータ１が具備するマイクロミラーを揺動させることにより、レーザ光源２から出射したレーザ光Ｌの反射光Ｌ’によって、感光ドラムＣが主走査方向に走査されることになる。
【００２６】
レーザ光走査装置Ａが備えるＭＥＭＳアクチュエータ１は、ＭＥＭＳデバイス１０と、交流電源４０とを備えている。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１０の概略構成図であり、図２（ａ）は平面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ―Ｄ断面図を示す。図２に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１０は、シリコン材から形成された上層基板１Ａと絶縁材料（例えばガラス材）から形成された下層基板１Ｂとが上下に積層された構造を有している。なお、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１０は、エッチングや成膜などの公知のＭＥＭＳ技術を適用することにより当業者であれば容易に作製することが可能であるため、その具体的な製造方法については説明を省略する。
【００２８】
上層基板１Ａは、両外側（図２（ａ）に示すＹ軸方向）に配置される２つの基板本体３１と、当該基板本体３１の内側に形成される揺動ユニット１１とを備えている。基板本体３１は、図２（ａ）に示すＸ軸方向の両外側に形成される第１部分３１ａと、第１部分３１ａの間に形成される第２部分３１ｂとを備えている。第１部分３１ａと第２部分３２ａとは絶縁のため、所定の空間を置いて配置されている。一方、揺動ユニット１１は、下記に説明するマイクロミラー１２、揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂ、接着パッド１４Ａ〜１４Ｄ、ヒンジ１５Ａ〜１５Ｄ、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂ、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂを備えている。
【００２９】
揺動ユニット１１は、揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂの軸（第１軸）方向（図２（ａ）に示すＸ軸方向）中央に揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂにて第１軸周りに揺動可能に支持された楕円状のマイクロミラー１２を備えている。当該揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂは、マイクロミラー１２と接続される部分が細く形成されており、マイクロミラー１２を第１軸と直交する第２軸（図２（ｂ）に示すＹ軸）周りにも僅かであるが、揺動可能に支持している。
【００３０】
揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂの第１軸方向端部（マイクロミラー１２に接続されている側と反対側の端部）は、ヒンジ１５Ａ、１５Ｄを介して、アンカーとなる接着パッド１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ接続されている。また、揺動軸部材１３Ａには、接着パッド１４Ｃと、ヒンジ１５Ｂとが形成されており、ヒンジ１５Ｂが接着パッド１４Ｃに接続されている。同様にして、揺動軸部材１３Ｂには、接着パッド１４Ｄと、ヒンジ１５Ｃとが形成されており、ヒンジ１５Ｃが接着パッド１４Ｄに接続されている。
【００３１】
また、揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂの第１軸方向端部には、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂが設けられている。当該第１可動電極１８Ａ、１８Ｂは、基板本体３１の第１部分３１ａに設けられた第１固定電極１９Ａ、１９Ｂと第２軸方向に対向する位置に設けられている。第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと、第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとは、第１軸方向に沿って交互に位置するように、第２軸方向に延びる櫛歯状に形成されている。
【００３２】
さらに、マイクロミラー１２の第１軸方向両端部の揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂが接続された中央部よりも第２軸方向の外側の部分に第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが設けられている。第２可動電極２１Ａ、２１Ｂは、基板本体３１の第２部分３１ｂから第２軸方向内側に延出された延出部３２に設けられた第２固定電極２２Ａ、２２Ｂと第１軸方向に対向する位置に設けられている。第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと、第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは、第２軸方向に沿って交互に位置するように、第１軸方向に延びる櫛歯状に形成されている。
【００３３】
一方、下層基板１Ｂには、上層基板１Ａに形成されたマイクロミラー１２と揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂとを揺動可能とするべく、マイクロミラー１２及び揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂに対応する部分が凹状に形成されている。また、下層基板１Ｂには、上層基板１Ａと下層基板１Ｂとが積層された状態で上層基板１Ａに形成された接着パッド１４Ｃ、１４Ｄの裏面をそれぞれ固着するべく、固定用パッド１７Ａ、１７Ｂが形成されている。上層基板１Ａと下層基板１Ｂとが積層された状態において、上層基板１Ａの接着パッド１４Ａ、１４Ｂが前記凹状を形成する周壁に、接着パッド１４Ｃ、１４Ｄが固定用パッド１７Ａ、１７Ｂに固着される。
【００３４】
ＭＥＭＳデバイス１０は、以上のように構成され、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌは、上記したマイクロミラー１２にて反射し、当該レーザＬの反射光Ｌ’は、ｆθレンズ４及び固定ミラー５を介して感光ドラムＣを照射する。
【００３５】
図１に示す交流電源４０は、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂ、第１固定電極１９Ａ、１９Ｂ、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂ、第２固定電極２２Ａ、２２Ｂに接続されている。そして、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間に第１交流電圧を、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に第１交流電圧の周波数の２倍の周波数を持つ第２交流電圧を印加することが可能に構成されている。なお、第２可動電極２１Ａと第２固定電極２２Ａとの間に印加される第２交流電圧と、第２可動電極２１Ｂと第２固定電極２２Ｂとの間に印加される第２交流電圧とは、極性が同一であっても、反対であってもよい。極性を反対とする場合は、第２可動電極２１Ａと第２固定電極２２Ａとの間及び、第２可動電極２１Ｂと第２固定電極２２Ｂとの間に極性が反対の第２交流電圧が印加されるように、第２固定電極２１Ｂと第２固定電極２２Ｂとが設けられたそれぞれの延出部３２を絶縁するため、例えば、図２（ｃ）に示すように、所定の空間を置いて配置された２つの部材で第２部分３１ｂを形成し、一方の部材に、第２固定電極２２Ａが設けられる延出部３２を、他方の部材に、第２固定電極２２Ｂが設けられる延出部３２を設けてもよい。
【００３６】
第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間に第１交流電圧が印加されると、当該電極間に静電力が生じ、この静電力によって、マイクロミラー１２は、図２に示す接着パッド１４Ａ〜１４Ｄを固定端とし、ヒンジ１５Ａ〜１５Ｄの弾性力に抗しながら揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂ（第１軸）周りに揺動する。この揺動により、レーザ光Ｌの反射方向が主走査方向において変動し、レーザ光Ｌの反射光Ｌ’が、感光ドラムＣ上において、プリント範囲Ｒ１（図１参照）を含んだ範囲を走査する。なお、このプリント範囲Ｒ１とは、感光ドラムＣにおいて可視像が形成される範囲である。
【００３７】
本実施形態においては、小さな交流電圧で、プリント範囲Ｒ１を走査可能とするために、マイクロミラー１２の第１軸周りの揺動には、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間に生じる静電力と共にマイクロミラー１２の共振現象を利用している。マイクロミラー１２の第１軸の揺動の周波数は、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間に印加される第１交流電圧の周波数の１／２で略マイクロミラー１２の第１軸の機械共振周波数である。そのため、本実施形態では、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間には、マイクロミラー１２の第１軸の機械共振周波数の略２倍の周波数の第１交流電圧が印加される。
【００３８】
一方、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に第２交流電圧が印加されると、当該電極間に静電力が生じ、この静電力によって、マイクロミラー１２は、揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂの弾性力に抗して、第２軸周り（図２（ｂ）に示す矢印Ｖ方向）に揺動する。この時の第２交流電圧の周波数は、第１交流電圧の周波数の２倍とするため、第２軸周りの揺動の周波数は、前記の第１軸周りの揺動の周波数の２倍の周波数である。なお、本実施形態における第２軸周りの揺動は、マイクロミラー１２の第１軸方向両側に第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとが設けられているため、マイクロミラー１２の第１軸方向の中心を軸心１２ａ（図２に示す２点鎖線）とした揺動である。この揺動により、レーザ光Ｌの反射方向が副走査方向において変動し、レーザ光Ｌの反射光Ｌ’が、感光ドラムＣ上において、副走査方向の所定の範囲を走査する。なお、この第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に印加される第２交流電圧は、第１軸の機械共振周波数の２倍の周波数（第１軸周りの揺動の周波数と同じ）として４倍の高調波成分を持った波形の電圧としても良い。
【００３９】
上述のように、第１軸周りにマイクロミラー１２が揺動すると、マイクロミラー１２に設けられた第２可動電極２１Ａ、２１Ｂも第１軸回りに揺動する。揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂの軸（第１軸）と第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは略同一平面上に配置され、且つ、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは、第１軸方向に対向して設けられている。そのため、第１軸周りにマイクロミラー１２が揺動しても、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは、近接して位置していても衝突しない。なお、第１軸周りにマイクロミラー１２が揺動すると、搖動軸部材１３Ａ、１３Ｂのねじれ分だけ、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの位置ずれが発生するもののこの量は僅かであり、この位置ずれによって、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは衝突する恐れはない。また、マイクロミラー１２の第２軸周りの揺動は、マイクロミラー１２の第１軸方向の中央を軸心１２ａとした僅かな揺動である。マイクロミラー１２の第２軸周りの揺動によって第２可動電極２１Ａ、２１Ｂも第２軸（軸心１２ａ）周りに揺動するが、上述のように、マイクロミラー１２、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂ、第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは、略同一平面上に配置されており、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとは、第２軸と直交する方向（第１軸方向）に対向して設けられるので、第２軸周りに第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが揺動しても、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの位置関係は大きく変わらず、衝突する恐れはない。
【００４０】
従って、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとを近接して設けることができるので、これらの電極間に大きな交流電圧を印加しなくても、大きな静電力を生じさせることが可能である。また、上述のように、第２軸周りに第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが揺動しても、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの位置関係は大きく変わらないため、第２軸周りの揺動に必要な静電力を安定して得られる。そのため、従来のように、揺動軸部材の重心を偏心させなくても、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとに発生する静電力によって、マイクロミラー１２を第２軸周りに揺動させることが可能である。よって、本実施形態のＭＥＭＳアクチュエータ１は、揺動軸部材の重心を偏心させるための錘が不要であるため、マイクロミラー１２の揺動の高速化及びマイクミラー１２を大振幅で揺動させることが容易である。また、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとに発生する静電力によって、第２軸周りの揺動を行うため、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂに印加する第２交流電圧を調整することで、第２軸周りの揺動の振幅を調整することができるので、高精度に第２軸周りの揺動の振幅を調整することが可能である。
【００４１】
図３は、以上のように、第１軸周りの揺動と、第２軸周りの揺動とが同時に行われた場合において、レーザ光Ｌをマイクロミラー１２に出射し続けたときのレーザ光Ｌの反射方向の変動を模式的に示した図である。本実施形態では、図３に示すように、レーザ光Ｌの反射光Ｌ’が、主走査方向（図３に示すＹ軸方向）に配列された２つの輪で形成される略８の字状を描くように、第１軸周りの揺動と、第２軸周りの揺動とが制御されている。なお、本実施形態では、プリント範囲Ｒ１を走査するときは、反射方向の変動する方向が、感光ドラムＣの回転方向前方に傾いた方向となり、プリント範囲Ｒ１の両外側を走査するときは、反射方向の変動する方向が、感光ドラムＣの回転方向後方に傾いた方向（図３の矢印方向）となるように、マイクロミラー１２を揺動させるものとする。
【００４２】
書込装置Ｂは、画像データを記憶するＲＡＭやハードディスクなどで形成される記憶手段５１と、レーザ光源制御手段５２と、光検出素子５３、５４とを備えている。
【００４３】
光検出素子５３、５４は、上記のように揺動するマイクロミラー１２の向き（揺動状態）を取得するために設けられたものである。図３に示すように、光検出素子５３は、反射光Ｌ’がプリント範囲Ｒ１の一端部Ｃ１の外側を走査する位置に設けられ、光検出素子５４は、他端部Ｃ２の外側を走査する位置に設けられている。光検出素子５３、５４は、反射光Ｌ’が入射すると、検出信号をレーザ光源制御手段５２に出力するように構成されている。
【００４４】
レーザ光源制御手段５２は、記憶手段５１から画像データを取得し、光検出素子５３、５４からの検出信号が出力されるたびに、取得した画像データの１主走査ライン分の画像データに基づいて、レーザ光源２のレーザ光Ｌの出射を制御し、１主走査ライン分の潜像を感光ドラムＣに形成する。
【００４５】
感光ドラムＣは、主走査方向と平行な回転軸を中心にして図１に示す矢印Ｚ方向に回転している。感光ドラムＣは、図示しない帯電器によって一様に帯電され、上記した反射光Ｌ’の走査によって潜像が形成され、現像器によって、プリント範囲Ｒ１に含まれる部分にトナーが塗布されて潜像を可視像に形成する。そして、この可視像は、図示しない搬送機構等によって搬送される用紙Ｓ（図１参照）に転写される。
【００４６】
以上の構成の画像形成装置１００によって、画像形成が行なわれる場面について説明する。
【００４７】
例えば、ＬＡＮ等で接続されたパソコンなどから印刷指示が画像形成装置１００にあると、交流電源４０は、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間に第１交流電圧、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に第２交流電圧を印加し、レーザ光源制御手段５２は、レーザ光源２からのレーザ光Ｌの出射を開始する。第１可動電極１８Ａ、１８Ｂと第１固定電極１９Ａ、１９Ｂとの間及び第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に交流電圧が印加されると、マイクロミラー１２の揺動は、除々に大きくなり、反射光Ｌ’が光検出素子５３、５４に入射するときの大きさで定常状態となる。レーザ光源制御手段５２は、反射光Ｌ’が光検出素子５３、５４に入射され光検出素子５３、５４から検出信号が出力されると、その後は、レーザ光源２のレーザ光の出射を記憶手段５１から取得した画像データに基づいて制御する。
【００４８】
例えば、レーザ光源制御手段５２は、光検出素子５３から検出信号が出力されると、記憶手段５１から１主走査ライン分の画像データを取得する。そして、反射光Ｌ’の走査位置が一端部Ｃ１から他端部Ｃ２に移動するまでの間、取得した１主走査ラインの画像データに基づいてレーザ光源２のレーザ光Ｌの出射を制御して、感光ドラムＣに１主走査ライン分の潜像を形成する。上述のように、本実施形態では、レーザ光Ｌの反射方向の変動の方向は、プリント範囲Ｒ１を走査するときは、感光ドラムＣの回転方向前方に傾いた方向であるため、回転している感光ドラムＣは、反射光Ｌ’によって主走査方向に走査され、よって、潜像が主走査方向に形成される。
【００４９】
また、反射光Ｌ’の走査位置が他端側Ｃ２に移動した後、反射光Ｌ’が光検出素子５４に入射し、当該光検出素子５４から検出信号が出力されると、レーザ光源制御手段５２は、次の主走査ラインの画像データを記憶手段５１から取得する。そして、レーザ光源制御手段５２は、反射光Ｌ’の走査位置が他端側Ｃ２から一端側Ｃ１に移動するまでの間、取得した次の主走査ラインの画像データに基づいて、レーザ光源２のレーザ光Ｌの出射を制御して、感光ドラムＣに次の主走査ラインの潜像を形成する。
【００５０】
以上のように、光検出素子５３、５４から検出信号が出力される度に、１主走査ラインの画像データに対応する潜像が感光ドラムＣに形成される。なお、光検出素子５３から検出信号が出力されて、反射光Ｌ’の走査位置が一端側Ｃ１から他端側Ｃ２に移動する場合と、光検出素子５４から検出信号が出力されて、反射光Ｌ’の走査位置が他端側Ｃ２から一端側Ｃ１に移動する場合とでは、主走査方向において反射光Ｌ’の走査位置の移動する方向が反対である。そのため、反射光Ｌ’の走査位置が一端側Ｃ１から他端側Ｃ２に移動する場合と、他端側Ｃ２から一端側Ｃ１に移動する場合とで、同じ向きに潜像が形成されるようにするために、光検出素子５３から検出信号が出力されたときと、光検出素子５４から検出信号が出力されたときとでは、レーザ光源制御手段５２は、１主走査ラインの画像データを逆方向から読み出す。
【００５１】
以上のように、本実施形態においては、マイクロミラー１２が、第１軸周りの揺動と、第２軸周りの揺動とが行われ、潜像が主走査方向に形成されるので、感光ドラムＣは、横向きのハの字状に走査されることなく、主走査方向に走査され、潜像が正確に形成される。感光ドラムＣに形成された潜像は、その後現像器によって可視像に形成されて、当該可視像が用紙Ｓに転写される。
【００５２】
上述のように、本実施形態においては、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとを近接して設けることが可能であるため、これらの電極間に大きな交流電圧を印加しなくても、マイクロミラー１２を第２軸周りに揺動させるための大きな静電力が生じる。そのため、従来のように揺動軸１３Ａ、１３Ｂの重心を偏心させなくても、マイクロミラー１２を第２軸周りに揺動させることが可能である。従って、本実施形態のＭＥＭＳアクチュエータ１は、揺動軸１３Ａ、１３Ｂの重心を偏心させるための錘が不要であるため、マイクロミラー１２の揺動の高速化及びマイクロミラー１２を大きな振幅で揺動させることが容易である。
【００５３】
また、上述のように、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に大きな第２交流電圧を印加しなくても、大きな静電力が生じる。そのため、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に大きな第２交流電圧を印加することが可能なようにＭＥＭＳアクチュエータ１を構成する必要が無い。従って、本実施形態のＭＥＭＳアクチュエータ１は、小型化を図ることが可能であり、且つ、低コストでの提供が可能である。
【００５４】
本実施形態のＭＥＭＳアクチュエータ１は、第１軸方向におけるマイクロミラー１２の中心（軸心１２ａ）に対して両側に第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが設けられているが、図４に示すように、第１軸方向におけるマイクロミラー１２の中心に対して片側だけに第２可動電極２１Ａを設けてもよい。第２可動電極２１Ａを片側だけに設ける場合は、第２固定電極２１Ａは、第２可動電極２１Ａと対向する部分にのみ設けることができる。第２可動電極２１Ａを片側にのみ設ける構成を採用すると、両側に設ける構成を採用した場合に比べて、ＭＥＭＳアクチュエータ１の小型化を図ることができる。また、本実施形態のＭＥＭＳアクチュエータ１は、マイクロミラー１２に直接第２可動電極２１Ａ、２１Ｂを設けているが、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂは、揺動軸部材１３Ａ、１３Ｂに設けてもよい。また、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に大きな静電力を生じさせる観点からは、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとが位置する位置は、マイクロミラー１２が第１軸周りに揺動する際に、この揺動の中心の第１軸に近い位置ほど好ましい。これは次のような理由による。図５は、当該理由を説明するための図である。図５に示すように、マイクロミラー１２が第１軸周りに揺動（矢印Ｗ方向に揺動）すると、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂも揺動し、この揺動によって、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの距離が変動する。マイクロミラー１２の第１軸周りの揺動の中心となる第１軸から第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが近いと、マイクロミラー１２が第１軸周りに揺動しても、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの距離が余り変動しない。そのため、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に生じる静電力が安定し、この静電力が極端に小さくなるようなことがないためである。
【００５５】
また、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂが設けられる第１軸方向の位置は、特に限定されるものでないが、マイクロミラー１２に近い方、例えば、本実施形態のように、第１可動電極１８Ａ、１８Ｂが設けられる位置よりもマイクロミラー１２に近い方がよい。これは、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂがマイクロミラー１２に近いほど、小さな静電力で、マイクロミラー１２を第２軸周りに揺動させることができるためである。
【００５６】
また、本実施形態においては、マイクロミラー１２を第２軸周りに揺動させるために共振現象を利用していないが、この揺動に共振現象を利用してもよい。マイクロミラー１２の第２軸周りの揺動に共振現象を利用する場合は、例えば、マイクロミラー１２の第１軸周りの慣性モーメントに対して、第２軸周りの慣性モーメントが略１／２となるようにマイクロミラー１２を設計し、第２可動電極２１Ａ、２１Ｂと第２固定電極２２Ａ、２２Ｂとの間に印加する第２交流電圧の周波数を第１交流電圧の周波数の２倍とする。但し、感光ドラムＣを主走査方向に走査するために必要とされる第２軸周りの揺動は、小さく、そのため、共振現象を利用せずに、第２軸周りの揺動を行っても、感光ドラムＣを主走査方向に走査させることは十分に可能である。
【００５７】
また、図３に示すように、略８の字を描くように、レーザ光の反射方向を変動させるためには、第１軸周りの揺動に対して、第２軸周りの揺動を２倍の周波数で行わなければならない。第２軸周りの揺動を高速に行い易いようにするために、例えば、マイクロミラー１２の第１軸方向の長さを第２軸方向の長さより短く形成してもよい。
【００５８】
以下に、感光ドラムＣを主走査方向に走査するために必要とされる第２軸周りの揺動の大きさについて説明する。
【００５９】
ここでは、説明のため、画像形成装置１００が、Ａ４サイズの用紙Ｓを１分間に６０枚印刷可能であり、感光ドラムＣに搬送される際の用紙Ｓの間隔が、５０ｍｍであるとする。そうすると、紙送り速度は、（２９７ｍｍ（Ａ４サイズの用紙の長辺方向の長さ）＋５０ｍｍ）×６０枚÷６０秒＝３４７ｍｍ／秒である。従って、用紙Ｓ一枚当りの画像の転写に要する時間は、２９７ｍｍ÷３４７ｍｍ秒＝０．８５６秒／枚となる。
【００６０】
ここで、画像形成装置１００の分解能を６００ｄｐｉ（dot  per  inch）とすると、Ａ４サイズの用紙Ｓ一枚の画像形成には、２９７ｍｍ÷２．５４ｍｍ×６００回＝７０１５．８回主走査を行う必要がある。従って、この場合、１回の主走査は、０．８５６秒／枚÷７０１５．８回／枚＝１２２μ秒で行なわれることになる。よって、１回の主走査中に感光ドラムＣが回転する距離は、３４７ｍｍ／秒×１２２μ秒＝０．１６９３ｍｍである。
【００６１】
マイクロミラー１２と感光ドラムＣとの距離を２００ｍｍとすると、必要とされる主走査方向軸に揺動させる角度は、Ｔａｎ-1（０．０１６９３ｍｍ÷２００ｍｍ）＝０．０４８５０°となる。従って、感光ドラムＣを主走査方向に走査するために必要とされる第２軸周りの揺動は小さい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳアクチュエータを具備するプリンタ等の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの概略構成図であり、図２（ａ）は平面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ―Ｄ断面図を示し、図２（ｃ）は、マイクロミラーの一方側に設けられた第２可動電極と第２固定電極と間と、他方側に設けられた第２可動電極と第２固定電極との間に極性が反対の第２交流電圧を印加する場合のＭＥＭＳデバイスの一実施例の平面図を示す。
【図３】図３は、第１軸周りの揺動と、第１軸周りの揺動に対して第２軸周りの揺動とが行われた場合のレーザ光Ｌの反射方向の変動を模式的に示した図である。
【図４】図４は、第２可動電極と第２固定電極とをマイクロミラーの片側にのみ設けた場合のＭＥＭＳデバイスの概略構成図である。
【図５】図５は、第２可動電極が、第１軸周りの揺動の中心に近い位置に位置するほど、第２可動電極と第２固定電極との距離の変動が小さいことを説明するための図である。
【図６】図６は、従来の技術において、感光ドラム上におけるレーザ光の走査位置を示す図である。
【図７】図７は、ジンバル構造を説明するためのジンバル構造の概略図であり、図７（ａ）は平面図を示し、図７（ｂ）はＥ―Ｅ端面図を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１００  画像形成装置
Ａ  レーザ光走査装置
Ｂ  書込装置
Ｃ  感光ドラム
１  ＭＥＭＳアクチュエータ
１０  ＭＥＭＳデバイス
１２  マイクロミラー
１８Ａ、１８Ｂ  第１可動電極
１９Ａ、１９Ｂ  第１固定電極
２１Ａ、２１Ｂ  第２固定電極
２２Ａ、２２Ｂ  第２固定電極
２  レーザ光源   
【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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