[發明專利]振蕩器裝置、光學偏轉器和使用光學偏轉器的圖像形成設備

無效

• 申請號: 200980108150.1
• 申請日: 2009-03-12
• 公開（公告）號: CN101960357A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 藤井一成;西沢秀太;小沼和文
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李穎

技術領域

本發明涉及具有多個振蕩器的振蕩器裝置，更具體地，涉及適當地適用于光學偏轉器的振蕩器裝置。在另一方面中，本發明涉及例如具有這種光學偏轉器的掃描顯示單元或諸如激光束打印機或數字復印機的圖像形成設備。

背景技術

具有諧振振蕩的反射鏡的各種光學偏轉器已被提出。與使用諸如多面反射鏡的旋轉式多面反射鏡的常規的光學掃描光學系統相比，諧振型光學偏轉器具有以下特征：即，可使得器件的尺寸非常小并且可保持功耗低。特別地，包含通過半導體工藝生產的Si單晶的光學偏轉器在理論上沒有金屬疲勞，因此其耐用性非常好。

另一方面，在諧振型偏轉器中，由于反射鏡的位移角在理論上正弦地改變，因此偏轉光的角速度不是恒定的。已提出以下的技術來校正該特性(參見美國專利No.4,859,846、美國專利No.5,047,630和美國專利No.7,271,943)。

在美國專利No.4,859,846和美國專利No.7,271,943中，使用具有基于基頻和三倍于基頻的頻率的振蕩模式的諧振型偏轉器來實現反射鏡的位移角如斬波(chopping?wave)那樣地改變的驅動。

圖13示出實現這種斬波驅動的微鏡。在圖13中，光學偏轉器12包含振蕩器14和16、彈性支撐部件18和20、驅動部件23和50、檢測元件15和32、以及控制電路30。該微鏡具有諧振基頻和約三倍于基頻的諧振頻率，并且該微鏡以基頻和該三倍頻率的組合頻率被驅動。基于此，具有鏡面的振蕩器14通過斬波驅動而被驅動，使得與正弦驅動相比，實現位移角的角速度改變較小的光學偏轉。

在驅動期間，由檢測元件15和32檢測振蕩器14的振蕩，并且，由控制電路30生成斬波所需的驅動信號。該驅動信號被輸入到驅動部件23和50，由驅動部件23和50驅動微鏡。如上所述，由于與位移角基于正弦波的情況相比，掃描偏轉的角速度具有被加寬的大致恒定的角速度區域，因此掃描偏轉的相對于整個區域的可用區域被擴大。這里，根據基頻和三倍于基頻的頻率或者替代性地基于三倍頻率和該三倍頻率的三分之一頻率的驅動頻率來執行驅動。

發明內容

雖然可通過上述專利文獻中提出的提案實現振蕩器裝置(光學偏轉器)的振蕩器的斬波驅動或鋸齒波驅動，但是需要對振蕩器的位移角的可控性進行進一步的改善。因此，本發明提供適于位移角的精確控制的振蕩器裝置。

根據本發明的一個方面，提供一種振蕩器裝置，所述振蕩器裝置包括：振蕩系統，所述振蕩系統包含第一振蕩器、第二振蕩器、第一彈性支撐部件和第二彈性支撐部件，所述第一彈性支撐部件被配置為支撐所述第一振蕩器以相對于所述第二振蕩器關于扭軸進行扭振，所述第二彈性支撐部件被配置為支撐所述第二振蕩器以相對于固定部件關于扭軸進行扭振；驅動構件，所述驅動構件被配置為驅動所述振蕩系統；以及驅動控制構件，所述驅動控制構件被配置為向所述驅動構件供給驅動信號；其中，所述振蕩系統具有包含第一諧振頻率f1和第二諧振頻率f2的、圍繞扭軸的至少兩個固有振蕩模式的頻率，其中存在f2約為f1的兩倍的關系，并且，其中所述驅動控制構件向所述驅動構件供給驅動信號，該驅動信號包含基于對具有第一驅動頻率的第一驅動信號和具有第二驅動頻率的第二驅動信號進行的合成的驅動信號并使得在第一驅動頻率和第二驅動頻率中較低頻率側驅動頻率Df1和較高頻率側驅動頻率Df2滿足關系Df1×2＝Df2以及使得Df2滿足關系f2-|Δf/2|＜Df2＜f2+|Δf/2|的驅動信號。

在振蕩系統中，用Δf＝f2-2×f1表示的Δf可滿足關系Δf＜0。

當所述振蕩器的位移角用θ表示、第一振動運動的振幅用A₁表示、第一振動運動的角頻率用ω₁表示、第二振動運動的振幅用A₂表示、第二振動運動的角頻率用ω₂(ω₂＝2×ω₁)表示、這兩個頻率的相對相位差用φ表示、時間用t表示時，所述驅動控制構件可向所述驅動構件供給驅動信號，該驅動信號有效地使得所述第一振蕩器和第二振蕩器中的至少一個產生用下式表示的振蕩：

當B₁表示較低頻率側驅動信號的振幅成分、B₂表示較高頻率側驅動信號的振幅成分、ω₁表示較低頻率側驅動信號的角頻率、ω₂表示較高頻率側驅動信號的角頻率(ω₂＝2×ω₁)、ψ表示相對相位差、t表示時間時，可用下式表示驅動信號：