[實用新型]微機電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片

無效

• 申請號: 200820207881.4
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN201293871Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 施柏源
• 申請（專利權）人: 一品光學工業股份有限公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;B41J2/47;H04N1/04
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 韓明星;羅延紅

技術領域

本實用新型涉及一種微機電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片，特別涉及用以修正呈簡諧性運動的微機電反射鏡而產生隨時間成正弦關系的角度變化量，以達成激光掃描裝置所要求線性掃描效果的二片式fθ鏡片。

背景技術

目前激光打印機(LBP：Laser?Beam?Print)所使用的激光掃描裝置(LSU：Laser?Scanning?Unit)，利用高速旋轉的多面鏡(polygon?mirror)以操控激光束的掃描動作(laser?beam?scanning)，如美國專利US7079171、US6377293、US6295116，或如臺灣專利I198966所述。其原理如下簡述：利用半導體激光器發出激光束(laser?beam)，先經由準直鏡(collimator)，再經由光圈(aperture)而形成平行光束，而平行光束再經過柱面鏡(cylindrical?lens)之后，能在副掃描方向(sub?scanning?direction)的Y軸上的寬度沿著主掃描方向(main?scanningdirection)的X軸的平行方向平行聚焦而形成線狀圖像(line?image)，再投射至高速旋轉的多面鏡上，而多面鏡上均勻連續設置有多面反射鏡，其恰位于或接近于上述線狀圖像(line?image)的焦點位置。通過多面鏡控制激光束的投射方向，當連續的多個反射鏡在高速旋轉時可將射至反射鏡上的激光束沿著主掃描方向(X軸)的平行方向以相同的轉角速度(angular?velocity)偏斜反射至fθ線性掃描鏡片上，而fθ線性掃描鏡片設置于多面鏡旁側，可為單件式鏡片結構(single-element?scanning?lens)或為二件式鏡片結構。該fθ線性掃描鏡片的功能在于使經由多面鏡上的反射鏡反射而射入fθ鏡片的激光束能聚焦成橢圓形光點并投射在光接收面(photoreceptor?drum，即成像面)上，并達到線性掃描(scanning?linearity)的要求。然而，已有激光掃描裝置(LSU)在使用上會存在下列問題：

(1)、旋轉式多面鏡的制作難度高且價格不低，相對增加LSU的制作成本。

(2)、多面鏡須具備高速旋轉(如40000轉/分)功能，精密度要求又高，以致一般多面鏡上反射面的鏡面Y軸寬度極薄，使已有LSU中均需增設柱面鏡(cylindrical?lens)以使激光束經過柱面鏡能聚焦成線(Y軸上成一點)而再投射在多面鏡的反射鏡上，以致增加構件成本及組裝作業流程。

(3)、已有多面鏡須高速旋轉(如40000轉/分)，致旋轉噪音相對提高，且多面鏡從啟動至工作轉速須耗費較長時間，增加開機后的等待時間。

(4)、已有LSU的組裝結構中，投射至多面鏡反射鏡的激光束中心軸并非正對多面鏡的中心轉軸，以致在設計相配合的fθ鏡片時，需同時考慮多面鏡的離軸偏差(off?axis?deviation)問題，相對增加fθ鏡片的設計及制作上麻煩。

近年以來，為了改善已有LSU組裝結構的問題，目前市面上開發出一種擺動式(oscillatory)的微機電反射鏡(MEMS?mirror)，用以取代已有多面鏡來操控激光束掃描。微機電反射鏡為轉矩振蕩器(torsion?oscillators)，其表層上附有反光層，可通過振蕩擺動反光層，將光線反射而掃描，未來將可應用于成像系統(imaging?system)、掃描儀(scanner)或激光打印機(laser?printer)的激光掃描裝置(laser?scanning?unit，簡稱LSU)，其掃描效率(Scanning?efficiency)將可高于傳統的旋轉多面鏡。如美國專利US6,844,951、US6,956,597，產生至少一個驅動信號，其驅動頻率趨近多個微機電反射鏡的共振頻率，并以驅動信號驅動微機電反射鏡以產生掃描路徑，類似的還有美國專利US7,064,876、US7,184,187、US7,190,499、US2006/0113393；或如臺灣專利TW?M253133，其介于LSU模塊結構中準直鏡及fθ鏡片之間，利用微機電反射鏡取代已有旋轉式多面鏡，以控制激光束的投射方向；或如日本專利JP?2006-201350等。該微機電反射鏡具有組件小，轉動速度快，制造成本低的優點。然而由于微機電反射鏡，在接收電壓驅動后，將作簡諧運動，且該簡諧運動(harmonicmotion)的方式為時間與角速度呈正弦關系，而投射于微機電反射鏡，其經反射后的反射角度θ與時間t的關系為：

θ(t)＝θ_s·sin(2π·f·t)????(1)