专利名称：控制图像形成装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制光偏转装置的方法，该光偏转装置包括可以使用例如涉及微结构技术领域的技术形成的振荡器。具体地讲，本发明涉及控制使用光偏转装置的图像形成装置，比如扫描显示器、激光打印机、或数字复印机的方法。
背景技术：
到目前为止，已经提出光学镜在其中共振的各种光偏转装置。与使用比如多面反射镜的多角旋转镜的光扫描光学系统相比较，共振类型的光偏转装置具有以下特征光偏转装置的大小可以显著降低；因为Q值高所以能耗小；理论上无光学面歪斜(optical face tangle error)；由特殊半导体工艺制作的单晶硅制成的光偏转装置理论上无金属疲劳并具有卓越的耐久性(见日本待审专利申请公开No.S57-008520)。
但是，共振类型的光偏转装置存在这样的问题，其中材料特性随环境温度变化而改变，使得共振频率漂移，从而显著地降低了偏转角度。为了解决该问题，已经提出了能够响应共振频率的漂移而改变驱动频率的许多方法，包括能够通过基于感应电动势检测偏转角度，改变响应共振频率的漂移而施加的激励电流的驱动频率的方法(见日本待审专利申请公开No.2001-305471)。
也已经提出了能够基于温度补偿改变共振频率的许多方法，包括通过使用为光偏转器提供的加热器、温度传感器、和温度控制电路来控制光偏转器的共振频率的方法(日本待审专利申请公开No.H05-260267)。
这里，光偏转器的温度不但由环境温度改变，而且当偏转来自激光源的激光时也由根据图像数据调制的激光改变。与前者由环境温度改变相比较，后者由激光改变是迅速的改变，并且其改变时间估计可达数十毫秒或更少。这里，在低功率激光源的情况下，其温度变化很小而可忽略。但是，当使用大功率激光源时，其温度变化十分显著。在使用这种光偏转器的图像形成装置中，光偏转器的共振频率随其温度变化而改变，使得投射的图像恶化。
稳定光偏转器的振荡状态中的变化所需的时间与Q值成比例。因此，当共振类型的光偏转器具有高Q值时，稳定时间估计可达数十毫秒。即使当通过加热器等改变光偏转器的温度时，稳定时间估计也可达数十毫秒。如上所述，由于偏转光的调制造成的光偏转器的温度变化在与光偏转器的振荡稳定时间相同数量级的时间上发生。因此使用上述传统技术难以控制由于偏转光的调制造成的光偏转器的温度变化。
发明内容
考虑上述问题，本发明提供一种控制包括光偏转装置的图像形成装置的方法，该光偏转装置具有光偏转器，在该光偏转器中振荡器由弹性支持部分支持以相对于支持基板振荡；温度控制部件，用于控制光偏转器的温度；至少一个光源；以及调制部件，用于调制光源；其中来自光源的光由光偏转器偏转，并且至少部分光照射到待照射物体上以形成图像，所述方法包括根据来自调制部件的调制信号由温度控制部件控制光偏转器的温度，以稳定光偏转器的共振频率。
在本发明的上述方法中，温度控制部件优选是这样的光源其发射除了用于形成图像的绘图光之外的光，以稳定光偏转器的共振频率；并且优选地控制从光源发射到光偏转器的光的总量使得在任意单位时间内该总量接近预定总量。
在本发明的上述方法中，所述温度控制部件优选包括安装在光偏转器部分上、调整光偏转器温度的加热元件，并且优选地由该加热元件控制光偏转器的温度以稳定光偏转器的共振频率。
根据本发明，即使在使用比如大功率激光源的光源的光偏转装置中，根据绘图数据调制偏转光造成的光偏转器温度的变化也可以由补偿光发射或补偿加热来补偿。因此，可以保持好的振荡状态。因而，根据本发明的方法，可以由使用光偏转装置的图像形成装置形成好的图像。
图1是用于解释根据本发明的第一实施例的控制图像形成装置的方法的示意性结构图；图2是示出图像形成装置中光偏转器的振荡轨迹的曲线图；图3是示出图像形成装置中非绘图区域过滤器(filter)的解释视图；图4是示出单位补偿时间的解释视图；图5是用于解释根据本发明的第二实施例的控制图像形成装置的方法的示意性结构图；图6是示出图像形成装置中温度补偿激光过滤器的解释视图；图7是用于解释根据本发明的第三实施例的控制图像形成装置的方法的示意性结构图；图8是用于解释根据本发明的第四实施例的控制图像形成装置的方法的示意性结构图；和图9是用于解释根据本发明的第五实施例的控制图像形成装置的方法的示意性结构图。
具体实施例方式
以下，为了理解本发明，将参考附图描述具体实施例。
首先，以下将描述附图中的附图标记。附图标记1表示图像形成装置；10，光偏转器；20、21和22，光源(激光源、绘图激光源、和温度补偿激光源)；30，控制单元；41，绘图区域；42，绘图时间；43，非绘图时间；44，特定时间(单位补偿时间)；51、65和72，待照射物体(投射表面、感光元件、和屏幕)；以及60，加热元件。
(第一实施例)
以下参考附图描述本发明的第一实施例。图1是用于解释根据此实施例的控制图像形成装置的方法的结构图。在此实施例中，光偏转器10包括可动板(或振荡器)、支持基板、以及用于支持可动板以相对于支持基板可转动地扭动的弹性支持元件。光偏转器10偏转来自激光源20的调制光，激光源20用作能够执行直接调制的半导体激光器。光偏转器10由控制单元30的驱动控制单元31驱动和控制。激光源20由控制单元30的具有调制部件的光源控制单元32调制和驱动。光源控制单元32具有将获取自外部的绘图数据转换为调制信号、并根据该调制信号调制和驱动激光源20的功能，并且具有用于执行调制和驱动以稳定光偏转器10的共振频率的温度控制部件。
驱动光偏转器10的可动板以便共振，使得驱动为如图2中所示的正弦驱动。在此实施例中，将对应于可动板的最大振幅的70％的区域设置为绘图区域41。在该区域内通过使用由光偏转器10的正向扫描和反向扫描形成的偏转光在待照射物体上形成图像。当然，图像可以仅由二者之一形成。
用于绘图区域41的扫描时间是绘图时间42并且其余的是非绘图时间43。绘图时间42约占总时间的49.4％，并且非绘图时间43约占总时间的50.6％。在此实施例中，将对应于可动板的最大振幅的70％的区域设置为绘图区域41。然而，该百分比可以是任意的百分比。在此实施例中，如图3中所示，提供非绘图区域过滤器52以防止由光偏转器10偏转的光中不是用于绘图区域41的光的偏转光到达对应于待照射物`体的投射表面51。
此外，在此实施例中，为了校正根据绘图数据调制的光的照射量变化引起的光偏转器10的共振频率漂移，如图4中所示的包括绘图时间42和非绘图时间43的振荡周期的一半被设置为单位补偿时间44。执行控制使得在多个单位补偿时间44的每一个内从激光源20发射到光偏转器10的光的总功率为预定功率。更具体地讲，在绘图时间42内从激光源20发射并且由光偏转器10吸收的光的功率根据绘图数据而改变，使得光偏转器10的共振频率改变，从而使图像恶化。因此，即使在非绘图时间43内激光源20也发射光。因而，在单位补偿时间44内照射光偏转器10的光的总功率恒定地保持在预定功率。
换言之，当在单位补偿时间44的绘图时间42内照射光偏转器10的光的功率由Pce给出并且在非绘图时间43内照射光偏转器10的光的功率由Ped给出时，在单位补偿时间44内照射光偏转器10的光的功率Pto由Pto＝Pce+Ped(表达式1)表示。在单位补偿时间44内照射光偏转器10的光的功率Pto在图像形成装置工作周期期间保持在预定功率。因此，不管绘图数据如何，都稳定了光偏转器10的共振频率，因此可以实现形成好的图像。
在绘图时间42内照射光偏转器10的光的功率Pce由光源控制单元32预先掌握。因此，根据该功率，在绘图时间42之后的非绘图时间43内发射的光的功率由上述表达式1确定，并且执行具有所确定的功率的光的照射。在此实施例中，对每个连续的单位补偿时间44执行这种照射控制。可以对每个离散的(例如交替的)单位补偿时间44执行该控制。前一种控制对稳定共振频率来说具有卓越的效果。即使在后一种控制中，也有稳定共振频率的效果。
在实施例中，将单位补偿时间44设为包括绘图时间42和非绘图时间43的振荡周期的一半。可以将其设为是1/4周期(在将时间划分为连续单位补偿时间44的情况下，这是在预定速度下可以包括绘图时间42和非绘图时间43的最小时间)的整数倍的任何时间。
(第二实施例)接下来参考附图描述本发明的第二实施例。图5是用于解释根据此实施例的控制图像形成装置的方法的结构图。在图5中，光偏转器10、绘图激光源21、以及控制单元30的驱动控制单元31与第一实施例的相对应。
在此实施例中，为了校正根据绘图数据调制的光的照射量变化引起的光偏转器10的共振频率漂移，控制光偏转器使得以来自温度补偿激光源22(不同于绘图激光源21)的光照射光偏转器10，并且照射光偏转器10的光的总功率在单位补偿时间44内恒定为预定功率。
换言之，当在单位补偿时间44内从绘图激光源21发射并且被光偏转器10吸收的光的功率由Pdr给出，并且从温度补偿激光源22发射并且被光偏转器10吸收的光的功率由Pco给出时，在单位补偿时间44内照射光偏转器10的光的功率Pto由Pto＝Pdr+Pco(表达式2)表示。甚至在此实施例中，在单位补偿时间44内照射光偏转器10的光的功率在图像形成装置的工作周期期间也恒定地保持在预定功率。因此，不管绘图数据如何，都稳定了光偏转器10的共振频率，使得可以实现形成好的图像。
在此实施例中，如图6中所示，为了防止来自温度补偿激光源22的光投射到投射表面51上，使绘图激光源21的频率与温度补偿激光源22的频率不同。在光偏转器10和投射表面51之间插入用于吸收来自温度补偿激光源22的光的温度补偿激光过滤器53。因此，在此实施例中，从温度补偿激光源22发射光的时间不限于非绘图时间43内，而可以是单位补偿时间44内的任何时间。例如，可以将单位补偿时间44设为像素扫描时间。在每个像素扫描时间内以相反的调制模式交替驱动绘图激光源21和温度补偿激光源22(例如，当打开一个光源时，关闭另一个光源)。因而，在像素扫描时间内照射光偏转器10的光的总功率也可以保持在预定功率。当绘图激光源21的频率等于温度补偿激光源22的频率时，从温度补偿激光源22发射光的时间必须在非绘图时间43内。
(第三实施例)接下来参考附图描述本发明的第三实施例。图7是用于解释根据此实施例的控制图像形成装置的方法的结构图。在此实施例中，光偏转器10、激光源20、以及控制单元30的驱动控制单元31与第一实施例的相对应。光源控制单元32仅具有将获取自外部的绘图数据转换为调制信号并且然后根据该调制信号调制和驱动激光源20的功能。控制单元30的温度控制单元33通过使用加热元件(温度控制元件)60根据调制信号控制光偏转器10的温度。
在此实施例中，温度控制元件60挨着光偏转器10安装。更具体地讲，加热器安装在光偏转器10的弹性支持元件上(例如，在那里焊接电阻)。因此，弹性支持元件的温度在控制单元30的温度控制单元33的控制下由加热器任意改变。在此实施例中，使用加热器作为温度控制元件60并且将其安装在弹性支持元件上。也可以使用比如珀耳贴(Peltier)元件的温度控制元件并且可安装在光偏转器的任何位置，比如可动板上的位置。
在此实施例中，为了校正根据绘图数据的光偏转器10的共振频率漂移，控制温度控制元件60以校正由激光源20造成的光偏转器10的温度改变。换言之，当在单位补偿时间内从激光源20发射并且被光偏转器10吸收的光的功率由Pdr给出，并且提供到温度控制元件60的电流量由I给出时，在单位补偿时间内保持的光偏转器10的温度T由T＝C·Pdr+D·I(表达式3)表示。在表达式3中，C表示功率-温度转换因子并且D表示电流-温度转换因子。预先测量并在温度控制单元33中存储功率-温度转换因子和电流-温度转换因子。在单位补偿时间内光偏转器10的温度T在图像形成装置的工作周期期间恒定地保持在预定温度。因此，不管绘图数据如何，都稳定了光偏转器10的共振频率，使得可以实现形成好的图像。在绘图时间42内照射光偏转器10的光的功率Pdr可以由光源控制单元32预先掌握。根据该功率，温度控制单元33根据表达式3确定提供到加热器的电流并且执行所确定的电流供应。
在上述每个实施例中，将单位补偿时间设为比光偏转器的振荡稳定时间充分短的时间，即，1μsec。单位补偿时间可以是比光偏转器的振荡稳定时间短的任何时间。
(第四实施例)接下来参考附图描述本发明的第四实施例。图8是用于解释根据此实施例的控制图像形成装置的方法的结构图。在此实施例中，根据本发明的用于图像形成装置的控制方法(如上述每个实施例中所述的)应用于激光打印机(LBP)。根据本实施例中用于控制图像形成装置的方法，稳定了光偏转器的共振频率。因此，不管绘图数据如何，都可以在感光鼓65上形成好的图像。
(第五实施例)
接下来参考附图描述本发明的第五实施例。图9是用于解释根据此实施例的控制图像形成装置的方法的结构图。在此实施例中，根据本发明的用于图像形成装置的控制方法应用于投影仪。投影来自图像形成装置1的一维扫描光，并且通过使用垂直光偏转器71将其二维扫描到屏幕72。即使在根据此实施例的用于控制图像形成装置的方法中，也稳定了光偏转器的共振频率。因此，不管绘图数据如何，都可以在屏幕72上形成好的图像。
本申请要求2004年6月29日提交的日本专利申请No.2004-192338以及2005年5月9日提交的日本专利申请No.2005-135499的优先权，通过引用将它们包括在此。
权利要求
1.一种控制图像形成装置的方法，该图像形成装置包括光偏转装置，该光偏转装置包括光偏转器，在光偏转器中振荡器由弹性支持元件支持以相对于支持基板振荡；温度控制部件，用于控制光偏转器的温度；至少一个光源；以及调制部件，用于调制该光源；其中来自光源的光由光偏转器偏转，并且至少部分光照射到待照射物体上以形成图像，所述方法包括根据来自调制部件的调制信号由温度控制部件控制光偏转器的温度，以稳定光偏转器的共振频率。
2.根据权利要求1的控制图像形成装置的方法，其中，所述温度控制部件是这样的光源其发射除了用于形成图像的绘图光之外的光，以稳定光偏转器的共振频率。
3.根据权利要求2的控制图像形成装置的方法，其中，控制在任意单位时间内从光源发射到光偏转器的光的总量使得该总量接近预定总量。
4.根据权利要求3的控制图像形成装置的方法，其中，所述单位时间包括用于形成图像的绘图时间和不形成图像的非绘图时间，并且其中根据在绘图时间内发射到光偏转器的光的量控制在非绘图时间内从光源发射到光偏转器的光的量，以控制单位时间内从光源发射到光偏转器的光的总量使其接近预定量。
5.根据权利要求3的控制图像形成装置的方法，其中，所述单位时间是光偏转器中的振荡器的1/4振荡周期的整数倍。
6.根据权利要求1的控制图像形成装置的方法，其中，所述光源是单光源。
7.根据权利要求1的控制图像形成装置的方法，其中，所述光源是具有多个不同波长的光源，并且其中提供用于防止来自光源的绘图光之外的光到达待照射物体的过滤器。
8.根据权利要求1的控制图像形成装置的方法，其中，所述温度控制部件包括安装在光偏转器一部分上的加热元件，并且其中由该加热元件控制光偏转器的温度以稳定光偏转器的共振频率。
全文摘要
在包括使用比如大功率激光源的光源的光偏转装置的图像形成装置中，补偿根据绘图数据调制偏转光引起的光偏转器温度变化以保持光偏转装置的良好的振荡状态。该光偏转装置包括光偏转器和至少一个光源，其中振荡器由弹性支持元件支持以相对于支持基板振荡，并且控制光偏转装置使得在对应于等长特定时间的多个划分的时间区域中的每一个内，从光源发射到光偏转器的光的总功率为预定功率。根据在特定时间内从光源发射到光偏转器的光的功率，可以由温度控制元件校正由从光源发射到光偏转器的光的功率的变化引起的光偏转器的温度变化，以控制光偏转装置。
文档编号H04N1/113GK1977207SQ20058002176
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月14日 优先权日2004年6月29日
发明者藤井一成, 岛田康弘 申请人:佳能株式会社