专利名称：振荡器装置、光学偏转器和使用光学偏转器的图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多个振荡器的振荡器装置，更具体地，涉及适当地适用于光学偏 转器的振荡器装置。在另一方面中，本发明涉及例如具有这种光学偏转器的扫描显示单元 或诸如激光束打印机或数字复印机的图像形成设备。
背景技术：
具有谐振振荡的反射镜的各种光学偏转器已被提出。与使用诸如多面反射镜的旋 转式多面反射镜的常规的光学扫描光学系统相比，谐振型光学偏转器具有以下特征即，可 使得器件的尺寸非常小并且可保持功耗低。特别地，包含通过半导体工艺生产的Si单晶的 光学偏转器在理论上没有金属疲劳，因此其耐用性非常好。另一方面，在谐振型偏转器中，由于反射镜的位移角在理论上正弦地改变， 因此偏转光的角速度不是恒定的。已提出以下的技术来校正该特性(参见美国专利 No. 4，859，846、美国专利 No. 5，047, 630 和美国专利 No. 7，271，943)。在美国专禾Ij No. 4，859，846和美国专利No. 7，271，943中，使用具有基于基频和 三倍于基频的频率的振荡模式的谐振型偏转器来实现反射镜的位移角如斩波(chopping wave)那样地改变的驱动。图13示出实现这种斩波驱动的微镜。在图13中，光学偏转器12包含振荡器14 和16、弹性支撑部件18和20、驱动部件23和50、检测元件15和32、以及控制电路30。该 微镜具有谐振基频和约三倍于基频的谐振频率，并且该微镜以基频和该三倍频率的组合频 率被驱动。基于此，具有镜面的振荡器14通过斩波驱动而被驱动，使得与正弦驱动相比，实 现位移角的角速度改变较小的光学偏转。在驱动期间，由检测元件15和32检测振荡器14的振荡，并且，由控制电路30生 成斩波所需的驱动信号。该驱动信号被输入到驱动部件23和50，由驱动部件23和50驱动 微镜。如上所述，由于与位移角基于正弦波的情况相比，扫描偏转的角速度具有被加宽的大 致恒定的角速度区域，因此扫描偏转的相对于整个区域的可用区域被扩大。这里，根据基频 和三倍于基频的频率或者替代性地基于三倍频率和该三倍频率的三分之一频率的驱动频 率来执行驱动。
发明内容
虽然可通过上述专利文献中提出的提案实现振荡器装置(光学偏转器)的振荡器 的斩波驱动或锯齿波驱动，但是需要对振荡器的位移角的可控性进行进一步的改善。因此， 本发明提供适于位移角的精确控制的振荡器装置。根据本发明的一个方面，提供一种振荡器装置，所述振荡器装置包括振荡系统， 所述振荡系统包含第一振荡器、第二振荡器、第一弹性支撑部件和第二弹性支撑部件，所述 第一弹性支撑部件被配置为支撑所述第一振荡器以相对于所述第二振荡器关于扭轴进行扭振，所述第二弹性支撑部件被配置为支撑所述第二振荡器以相对于固定部件关于扭轴进 行扭振；驱动构件，所述驱动构件被配置为驱动所述振荡系统；以及驱动控制构件，所述驱 动控制构件被配置为向所述驱动构件供给驱动信号；其中，所述振荡系统具有包含第一谐 振频率fl和第二谐振频率f2的、围绕扭轴的至少两个固有振荡模式的频率，其中存在f2 约为Π的两倍的关系，并且，其中所述驱动控制构件向所述驱动构件供给驱动信号，该驱 动信号包含基于对具有第一驱动频率的第一驱动信号和具有第二驱动频率的第二驱动信 号进行的合成的驱动信号并使得在第一驱动频率和第二驱动频率中较低频率侧驱动频率 Dfl和较高频率侧驱动频率Df2满足关系Dfl X 2 = Df2以及使得Df2满足关系f2_ | Δ f/2 < Df2 < f2+1 Δ f/2 I的驱动信号。在振荡系统中，用Af = f2_2Xfl表示的Af可满足关系Af <0。当所述振荡器的位移角用θ表示、第一振动运动的振幅用A1表示、第一振动运动 的角频率用Q1表示、第二振动运动的振幅用A2表示、第二振动运动的角频率用ω2(ω2 = 2Χ (O1)表示、这两个频率的相对相位差用Φ表示、时间用t表示时，所述驱动控制构件可 向所述驱动构件供给驱动信号，该驱动信号有效地使得所述第一振荡器和第二振荡器中的 至少一个产生用下式表示的振荡
θ (t) = Aisincoit+A2sin ((o2t+0〉
ο当B1表示较低频率侧驱动信号的振幅成分、B2表示较高频率侧驱动信号的振幅成 分、(O1表示较低频率侧驱动信号的角频率、ω2表示较高频率侧驱动信号的角频率(ω2 = 2Χ (O1)、ψ表示相对相位差、t表示时间时，可用下式表示驱动信号P = BiSincOit+Bpinht+ilO ο所述驱动控制构件可向所述驱动构件供给满足以下关系的驱动信号f2-f2 X 2. 8 X 1(Γ4 < Df2 < f2+f2 X 2. 6 X 1(Γ4。所述驱动控制构件可向所述驱动构件供给满足以下关系的驱动信号f2-f2 X 2. IX 1(Γ4 < Df2 < f2+f2 X 2. IX 1(Γ4。所述驱动控制构件可向所述驱动构件供给满足以下关系的驱动信号f2-f2 X 1 X 1(Γ4 < Df2 < f2+f2 X 1 X 1(Γ4。所述驱动控制构件还可向所述驱动构件供给满足关系Dfl < fl和Df2 ^ f2的驱
动信号。根据本发明的另一方面，提供一种光学偏转器，所述光学偏转器包括如上所述的 振荡器装置，其中，所述第一振荡器可被提供有光学偏转元件。根据本发明的又一方面，提供一种图像形成设备，所述图像形成设备包括如上所 述的光学偏转器；光学系统；光源；以及感光部件，其中，来自所述光源的光束被所述光学 偏转器扫描偏转，并且，扫描光被所述光学系统会聚在所述感光部件上的目标位置处。通过本发明的振荡器装置，能够针对外部干扰实现更稳定的驱动，并且，减少在振 荡器振荡期间的抖动。因此，能够实现对振荡器的位移角的高精度控制。当结合附图考虑本发明的优选实施例的以下描述时，本发明的这些和其它目的、 特征和优点将变得更加清晰。
图1是示出根据本发明的振荡器装置的图。图2是根据本发明的振荡器装置的框图。图3A和图3B是示出根据本发明的振荡器装置的振动运动的图，其中，图3A示出 时间和位移角之间的关系，图3B示出对于给出图3A的时间和位移角之间的关系的表达式 关于时间进行微分的结果。图4A和图4B是在参照振荡系统的谐振频率fl确定驱动频率时的开环传输特性 的图，其中，图4A示出增益特性，图4B示出相位特性。图5A和图5B是在参照振荡系统的谐振频率f2确定驱动频率时的开环传输特性 的图，其中，图5A示出增益特性，图5B示出相位特性。图6是示出振荡系统的谐振频率f2与驱动频率Df2的误差]和扫描抖动之间 的关系的图。图7A和图7B是示出当Af = +6时的传输特性的图，其中，图7A示出增益特性， 图7B示出相位特性。图8A和图8B是示出当Δ f =-6时的传输特性的图，其中，图8A示出增益特性， 图8B示出相位特性。图9是示出第一谐振频率fl周围的谐振特性(驱动频率和振幅之间的关系)的 图。图10是示出第二谐振频率f2周围的谐振特性(驱动频率和振幅之间的关系)的 图。图11是示出振荡系统的谐振频率fl、f2和驱动频率Dfl、Df2之间的关系的例子 的图。图12是示出使用根据本发明的振荡器装置的图像形成设备的图。图13是示出常规的光学偏转器件的结构的框图。
具体实施例方式现在将参照附图描述本发明的优选实施例。〔第一实施例〕将解释根据本发明的振荡器装置的第一实施例。如图1所示，本实施例的振荡系 统100包括第一振荡器101和第二振荡器102。并且，本实施例的振荡系统100包括第一弹 性支撑部件111和第二弹性支撑部件112，第一弹性支撑部件111用于支撑第一振荡器101 以相对于第二振荡器102关于扭轴进行扭振，第二弹性支撑部件112用于支撑第二振荡器 102以相对于固定部件121关于扭轴进行扭振。例如，可在第一振荡器101的表面上形成诸如偏转部件的光学偏转元件，在这种 情况下，振荡器装置可被用作光学偏转器。例如，可通过利用溅射形成诸如铝的金属薄膜来 提供偏转部件。并且，本实施例的振荡系统可具有图1所示的悬臂结构以外的结构例如，具有在 各相对端处被支撑的结构的振荡系统或者具有悬臂结构和相对端支撑结构的组合结构的 振荡系统，如日本专利No. 4027359所提出的那样。
驱动构件120具有用于向振荡系统100施加驱动力的例如基于电磁系统、静电系 统或压电系统的结构。作为例子，在电磁驱动的情况下，可以在至少一个振荡器上设置永磁 体，并且，可以在振荡器附近放置用于向该永磁体施加磁场的电气线圈。可颠倒永磁体和电 气线圈的放置。在静电驱动的情况下，可以在至少一个振荡器上形成电极，并且，可以在振 荡器附近形成用于提供在它和该电极之间起作用的静电力的电极。在压电驱动的情况下， 可以在振荡系统中或者在支撑部件上设置用于施加驱动力的压电元件。振荡系统100具有至少两个围绕扭轴的固有振荡模式频率，即，第一谐振频率fl 和第二谐振频率f2。存在f2约为Π的两倍的关系。这里，约两倍的关系意指Π和f2具 有1. 98 < f2/fl ^ 2. 02的关系。频率f2可能不会精确地为频率Π的两倍的原因在于， 在振荡系统的制造中可能有加工误差。本实施例的振荡器装置的位移角θ如下。当第一振动运动的振幅、角频率和相位 分别用Αρω,Π (^表示并且第二振动运动的振幅、角频率和相位分别用~、《2和φ2表示 时，并且，当把适当的时间取为原点或基准时间的时间用t表示时，位移角可被表示如下。
θ (t) = A1SiXi (&ht+0i)+A2Sin (to2t+02〉...(1)而且，当第一振动运动的振幅用A1表示并且其角频率用Q1表示、第二振动运动的 振幅用A2表示并且其角频率用ω2表示、以及第一振动运动的频率和第二振动运动的频率 之间的相对相位差用Φ表示并且时间用t表示时，振荡器装置的位移角θ可被表示如下。
θ (t) = Aisino)it+A2sin (co2t+0)...(2)在图3A中示出这种振荡系统100的振动运动。即，该振荡系统产生振动运动，该振 动运动是用θ (t) =A1Sin(Colt)表示的振动运动和用θ (t) = A2Sin(ω2t+Φ)表示的振 动运动的复合(composite)。并且，图3B示出通过对表示该振荡系统的振动运动的式(1) 进行微分而获得的结果。如图3B所示，振荡系统100具有它大致以恒定角速度运动的周期。驱动控制构件150生成使振荡系统产生用式(1)或(2)表示的振动运动的这样的 驱动信号，该驱动信号被供给到上述的驱动构件。关于驱动信号，假如振荡器产生用式(1)或(2)表示的振荡，那么可以使用任何信 号。例如，它可以是基于对正弦波进行的合成的驱动信号。作为替代方案，它可以是脉冲状 驱动信号。在基于对正弦波进行的合成的驱动信号的情况下，作为例子，驱动信号可以是能 够用至少包含BiSino^t+Bpir^o^t+ilO项的表达式表示的驱动信号。这里，B1和B2是振 幅成分，Ψ是相对相位差，Q1和《2是驱动角频率，t是时间。在这种情况下，可通过调整 各正弦波的振幅和相位而获得希望的驱动信号。并且，如果使用脉冲状信号进行驱动，那么 可通过关于时间改变脉冲数量、脉冲间隔或脉冲宽度等来生成希望的驱动信号。位移角检测构件140可检测第一振荡器101和第二振荡器102中至少一个的位移 角。在图1的情况下，位移角检测构件140包含光电检测器。从光源131发射的光束132 被第一振荡器101反射，并且，反射光133被该光电检测器140检测。实际上，存在两个光 电检测器140，它们放置在比第一振荡器的最大位移角偏向中心的位置处。换句话说，在图 3A中的BDl和BD2的位置处放置光电检测器。通过以上述方式放置光电检测器，可以在单 个周期内检测四个时间矩(time moment) (tlO、t20、t30和t40)。驱动控制构件150基于这四个时间矩检测振荡器的位移的状态，并且，它基于检测的位移状态生成用于驱动振荡 系统的驱动信号。应当注意，虽然在本实施例中使用光电检测器检测振荡器的振荡，但是，可以在弹 性支撑部件111和112上设置压敏电阻器，并且，可以基于压敏电阻器的输出信号检测振荡 器的位移状态。接着，将解释本实施例中的振荡器装置的位移角的控制。图2是本实施例的振荡器装置的框图。驱动构件120向振荡系统100施加驱动力。 位移感测构件140检测构成振荡系统的振荡器的位移角。驱动控制构件150调整驱动力， 使得振荡器取得希望的位移角。位移角检测构件140测量在上述的第一振动运动的单个周期期间的四个不同的 时间矩，即振荡器取第一位移角时两个不同的时间矩(tio和t20)和振荡器取第二位移角 时两个不同的时间矩(t30和t40)。由于通过如式(1)和式(2)所示的四个变量或三个变 量表示振荡系统的振荡，因此，可由所测量的四个时间矩计算这些变量。驱动控制构件150基于对具有第一频率的第一信号和具有第二频率的第二信号 进行的合成而生成驱动信号，并将其供给到上述的驱动构件120。另外，它调整驱动信号， 使得测量的四个时间矩与预设的时间矩一致。通过向驱动构件120供给这样调整的驱动信 号，能够非常精确地控制振荡器装置。更具体地，驱动控制构件150从位移角检测构件140的信号计算给出振荡器装置 的位移角的式⑴的值~、(^、^和(^2中的至少一个。然后，可以调整驱动信号，使得这 些值中的至少一个变得等于预设的值。并且，在式(2)的情况下，计算值Al、A2和Φ中的 至少一个，并且，调整驱动信号，使得这些值中的至少一个等于预设的值。通过向驱动构件 120供给这样调整的驱动信号，能够非常精确地控制振荡器装置。但是，在本实施例中，基于驱动信号的较高频率侧驱动频率Df2和第二谐振频率 f2的关系，其可控性是不同的。即，当向驱动构件供给基于对具有第一驱动频率的第一驱动 信号和具有第二驱动频率的第二驱动信号进行的合成的驱动信号时，通过向驱动构件供给 具有诸如以下关系的关系的驱动信号，振荡器装置的可控性得到提高。首先，第一和第二驱 动频率的较低频率侧驱动频率Dfl和较高频率侧驱动频率Df2被控制，以满足关系Dfl X 2 =Df20并且，作为振荡系统的较高频率侧谐振频率的f2以及可通过下式(3)获得的Af 和Df2被控制，以满足下式(4)的关系。Af = f2-2Xfl. . . (3)f 2-1 Δ f/2 I < Df 2 < f 2+1 Δ f/2. . . (4)振荡器装置的驱动频率可通过如下的方法A或方法B被确定。〔方法A〕Dfl被确定以使得振荡系统的谐振频率Π及其驱动频率Dfl相互一致，或者，作为 替代方案，它们变得相互接近。通过使Dfl加倍来确定Df2。在本说明书中，以fl为基准确 定驱动频率的方式将被称为“Π基准驱动”。〔方法B〕Df2被确定以使得振荡系统的谐振频率f2及其驱动频率Df2相互一致，或者，作为 替代方案，它们变得相互接近。通过使Df2乘以1/2来确定Dfl。在本说明书中，以f2为基准确定驱动频率的方式将被称为“f2基准驱动”。现在，将解释关于给出振荡器装置的位移角的式(2)中的Φ的开环传输特性的 差异。图4Α和图4Β示出在“fl基准驱动”情况下的开环传输特性。图4A示出增益特性， 图4B示出相位特性。图4A和图4B中的fl、f2、Dfl、Df2、Δ f的值为fl = 2531Hz, f2 = 5068Hz, Dfl = 2531Hz, Df2 = 5062Hz, Δ f = 6。并且，图5A和图5B示出在“f2基准驱动”情况下的开环传输特性。图5A示出增益 特性，图5B示出相位特性。图5A和图5B中的fl、f2、Dfl、Df2、Af的值为fl = 2531Hz, f2 = 5068Hz, Dfl = 2534Hz, Df2 = 5068Hz, Af = 6。比较图4B与图5B可以看出，在“ f 1基准驱动”的情况下，与“ f 2基准驱动”的情 况相比，存在大的相位延迟，特别是在IOOHz或更大的频带中。例如，比较200Hz处的相位，它在“f 1基准驱动”的情况下是-44度；而它在“f2基 准驱动”的情况下是52度，相位裕度(phase margin)较大。如果相位裕度大，如上面提到 的那样，那么针对外部干扰的稳定性提高。并且，由于如果相位裕度大则增益增加，所以可 控性频带增大，从而减少抖动。
相反，如果相位裕度小，那么针对外部干扰的稳定性劣化。并且，为了扩大相位裕 度，必须降低增益，直到获得足够的相位裕度(例如，30度)。即，在这种情况下，由于增益 降低，所以可控性频带减小，从而导致抖动增加。从上面可以看出，与“ fl基准驱动，，相比，通过“ f 2基准驱动，，能够更精确地控制 光学偏转器件。并且，通过实验已确认，在“f2基准驱动”的情况下，振荡器装置的扫描精度根据 驱动信号的较高频率侧驱动频率Df2偏离振荡系统的谐振频率f2的速度而改变。图6示 出具有扫描抖动的振荡系统的谐振频率f2和驱动频率Df2之间的误差[%]的关系。图 6 中的 fl、f2、DfU Df2 禾口 Af 的值为:fl = 2531Hz, f2 = 5068Hz, Dfl = 2531Hz, Df2 = 5062Hz, Af = 6。术语“扫描抖动”指的是以振荡器装置的最大扫描振幅的80%位置作为 基准的、扫描中心被穿过的时间的变化。当Df2 = f2时，扫描抖动比为1。在本实施例中， 与最大扫描振幅的80%对应的位置被取为基准，并且，观察点被设在扫描中心处。但是，该 基准可以基于扫描区域中的其它位置。从图6可以看出，当驱动频率Df2和f2之间的误差]为零时，扫描抖动比最 小。此外，从图6可看出，为了使扫描抖动保持在50%或更小，扫描抖动比必须保持在1. 5 或更低。这里，驱动信号P的驱动频率Df2应当如下式(5)所示的那样。f2-f2 X 2. 8 X IO-4 < Df2 < f2+f2 X 2. 6 X IO-4 . . . (5)在这种情况下，由于驱动频率Df2的调整精度被加宽，因此驱动部件的电路可被 简化，并且，可使得用于检测第二谐振频率f2的精度较低。因此，可在一定程度上在抑制扫 描抖动的同时降低电路成本。并且，为了使扫描抖动保持在10%或更小，扫描抖动比必须保持在1. 1或更低。这 里，驱动信号P的驱动频率Df2应当如下式(6)所示的那样。f2-f2 X 1 X 1(Γ4 < Df2 < f2+f2 X 1 X 1(Γ4 ... (6)在这种情况下，振荡器装置的扫描抖动的个体差异可被减少，并且还使得能够实 现位移角的高精度控制。
并且，为了使扫描抖动保持在30%或更小，扫描抖动比必须保持在1. 3或更低。这 里，驱动信号P的驱动频率Df2应当如下式(7)所示的那样。f2-f2 X 2. 1 X IO-4 < Df2 < f2+f2 X 2. 1 X IO-4 · · · (7)在这种情况下，可以同时实现电路成本的降低和位移角的可控性两者。〔第二实施例〕接着，将描述根据本发明的振荡器装置的第二实施例。根据第二实施例的振荡器 装置具有与第一实施例基本上相同的结构和驱动方法。通过在第二实施例的振荡器装置中 使用满足下述条件的振荡系统，控制特性也得到提高。即，振荡系统使得式(3)的Af值满 足下面的条件式。Af < 0 …(8)这里，为了举例说明在具有满足式(8)的条件的振荡系统的振荡器装置中控制特 性得到改善，将解释A1的开环传输特性的差异，所述A1是给出振荡器装置的振荡器的位移 角的式⑴和⑵的控制参数中的一个。图 7Α 和图 7Β 是示出在 fl = 2531Hz,f2 = 5068Hz,Dfl = 2534Hz,Df2 = 5068Hz、 Af = +6Hz情况下的开环传输特性的图。图7A示出增益特性，图7B示出相位特性。并且，图8A 和图 8B 是示出在 fl = 2523Hz、f2 = 5040Hz、Dfl = 2520Hz、Df2 = 5040Hz、Af = -6Hz情况下的开环传输特性的图。图8A示出增益特性，图8B示出相位特性。比较图7B和图8B可以看出，与Δ f为-6Hz的情况相比，在Af为+6Hz的情况下 存在大的相位延迟，特别是在IOOHz或更高的频带中。例如，比较在增益变得等于零的260Hz处的相位，可以看出，虽然在Af = +6Hz的 情况下相位仅为18度，但在Af = -6Hz的情况下达到55度，因此，相位裕度相当大。如果相位裕度大，如上面描述的那样，那么针对外部干扰的稳定性得到提高。并 且，由于如果相位裕度大则增益可增加，因此控制频带上升(go up)，这又导致抖动减少。相反，如果相位裕度小，那么针对外部干扰的稳定性劣化。并且，为了扩大相位裕 度，增益必须减小，直到获得足够的相位裕度(例如，30度)。即，由于在这种情况下增益减 小，因此控制频带下降(go down)，这又导致抖动增加。从上面可以看出，与Af = +6Hz的振荡系统相比，在Af = _6Hz的振荡系统中可 使得相位裕度更大，并且，作为结果，可更多地减少抖动，并且可更精确地控制振荡器装置。 因此，当使得本实施例的振荡器装置的振荡系统满足上述式(8)的关系时，振荡器装置的 控制特性得到提高。图9示出第一谐振频率f 1周围的谐振特性(驱动频率和振幅之间的关系)。从图 9可以看出，如果驱动频率偏离振荡器的振幅值变为最大的谐振点的位置，那么振荡器的振 幅值减小。换句话说，振荡器装置的驱动效率变低。虽然在上述的条件下Δι的范围仅限 于负侧，但是，由于如果驱动频率大大偏离谐振频率则驱动效率变低，因此导致例如功耗或 发热增加。因此，在这种情况下，应考虑第一谐振频率处的驱动效率，并且Δι的范围应限 于式(9)的范围。然后，振荡器装置可被更有效地驱动。-2 X (flb-fla)≤Δ f < 0 ... (9)这里，fla表示在第一谐振频率Π的谐振峰值的较低频率侧振动能量变得等于谐振峰值的中间大小的频率，fib表示在谐振峰值的较高频率侧振动能量变得等于谐振峰值 的中间大小的频率。图10示出第二谐振频率f2周围的谐振特性(驱动频率和振幅之间的关系)。从 图10可以看出，如果驱动频率偏离振荡器的振幅值变为最大的谐振点的位置，那么振荡器 的振幅值减小。换句话说，振荡器装置的驱动效率变低。虽然在上述的条件下Δι的范围 仅限于负侧，但是，由于如果驱动频率大大偏离谐振频率则驱动效率变低，因此导致例如功 耗或发热的增加。因此，在这种情况下，应考虑第一谐振频率处的驱动效率，并且Δι的范 围应限于式(10)的范围。然后，振荡器装置可被更有效地驱动。(fld-flc)彡 Δ f < 0 ... (10)这里，flc表示在第二谐振频率f2的谐振峰值的较低频率侧振动能量变得等于谐 振峰值的中间大小的频率，fid表示在谐振峰值的较高频率侧振动能量变得等于谐振峰值 的中间大小的频率。另一方面，在振荡器装置的振荡系统的制造过程中，当制造振荡系统时，误差出现 在弹性支撑部件的弹簧常数方面或者在振荡器的惯性矩方面。这意味着误差出现在振荡系 统的由弹性支撑部件的弹簧常数和振荡器的惯性矩确定的谐振频率方面。在这种情况下， 可事先预测由谐振频率的误差导致的Δ f的误差，并且，由该误差量可以确定Af的范围。 这里，可通过计算弹簧常数或惯性矩的误差量而在理论上检测Δι的误差，或者，作为替代 方案，它可由制造的器件的Δ f的误差来在统计上检测。通过基于预测的Af误差量把Af 的范围限制为如式(11)所示，不管制造分散(manufacture dispersion)如何，都可使得振 荡器在Af <0的范围内。(Afu-Afl) ^ Af < 0 . . . (11)这里，ΔΠ表示Af的分散范围内的下限侧最小值，Afu表示上限侧最大值。并且，如果进行驱动使得在驱动信号的两个驱动频率中较低频率侧驱动频率Dfl 和较高频率侧驱动频率Df2满足式(12)、式(13)和式(14)的条件，那么控制特性更多地得 到改善。Dfl < fl ...(12)Df2 ^ f2 . . . (13)Dfl X2 = Df2 . · · (14)图11是例示本实施例的振荡系统的谐振频率f 1、f2和驱动频率Df 1、Df2之间的 关系的图。如果满足式⑶和式⑶的条件并且另外满足式(12)、式(13)和式(14)的条 件，那么在驱动频率Dfl和Df2之间存在两个谐振频率f 1和f2，如图11所示的那样。特别 地，在本实施例中，通过在Df2 = f2处驱动振荡器装置，或者，作为替代方案，使Df2尽可能 地接近f2，可以更精确地驱动控制振荡器装置。〔第三实施例〕参照图12，将解释对于图像形成设备应用根据本发明的振荡器装置的实施例。要在本实施例的图像形成设备中使用的光学偏转器件500与参照第一实施例描 述的振荡器装置对应。从光源510发射的光束通过作为光学系统的准直透镜520被整形， 此后，它被光学偏转器件500 —维地偏转。这样偏转的扫描光被通过作为光学系统的耦合 透镜530向感光部件540上的目标位置会聚。由此，在感光部件540上形成静电潜像。存在被放置在光学偏转器件的扫描端处的两个光电检测器550。光学偏转器件500以参照第 一实施例描述的方式检测振荡器的振动状态，并且，驱动信号被确定。在本实施例的图像形成设备中，通过在第一实施例中解释的条件下驱动振荡器装 置，具有较好的控制特性和较高的精度的图像形成设备可被实现。虽然已参照这里公开的结构描述了本发明，但本发明不限于阐述的细节，并且，本 申请意在覆盖出于改进目的或者在所附权利要求的范围内提出的修改或变化。
权利要求
一种振荡器装置，包括振荡系统，所述振荡系统包含第一振荡器、第二振荡器、第一弹性支撑部件和第二弹性支撑部件，所述第一弹性支撑部件被配置为支撑所述第一振荡器以相对于所述第二振荡器关于扭轴进行扭振，所述第二弹性支撑部件被配置为支撑所述第二振荡器以相对于固定部件关于扭轴进行扭振；驱动构件，所述驱动构件被配置为驱动所述振荡系统；和驱动控制构件，所述驱动控制构件被配置为向所述驱动构件供给驱动信号；其中，所述振荡系统具有包含第一谐振频率f1和第二谐振频率f2的、围绕扭轴的至少两个固有振荡模式的频率，其中，存在f2约为f1的两倍的关系，以及其中，所述驱动控制构件向所述驱动构件供给驱动信号，该驱动信号包含基于对具有第一驱动频率的第一驱动信号和具有第二驱动频率的第二驱动信号进行的合成的驱动信号，并且，该驱动信号是使得在第一驱动频率和第二驱动频率中较低频率侧驱动频率Df1和较高频率侧驱动频率Df2满足关系Df1×2＝Df2以及Df2满足关系f2 |Δf/2|＜Df2＜f2+|Δf/2|的驱动信号。
2.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，在所述振荡系统中，用Af= f2-2Xfl表示 的Af满足关系Af < 0。
3.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，当所述振荡器的位移角用θ表示、第一振动 运动的振幅用A1表示、第一振动运动的角频率用ω工表示、第二振动运动的振幅用A2表示、 第二振动运动的角频率用ω2(ω2 = 2Χ (O1)表示、这两个频率的相对相位差用Φ表示、以 及时间用t表示时，所述驱动控制构件向所述驱动构件供给驱动信号，该驱动信号有效地 使得所述第一振荡器和所述第二振荡器中的至少一个产生用下式表示的振荡θ (t) = Aisincoit+A2sin (co2t+0)
4.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，当B1表示较低频率侧驱动信号的振幅成分、 B2表示较高频率侧驱动信号的振幅成分、Q1表示较低频率侧驱动信号的角频率、ω2表示 较高频率侧驱动信号的角频率(ω2 = 2Χ ω》、ψ表示相对相位差、以及t表示时间时，用 下式表示所述驱动信号P = B1Sin ω ^+B2Sin (ω 2t+ Ψ)。
5.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，所述驱动控制构件向所述驱动构件供给满 足下面的关系的驱动信号f2-f2 X 2. 8 X 10_4 < Df2 < f2+f2 X 2. 6 X 10_4。
6.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，所述驱动控制构件向所述驱动构件供给满 足下面的关系的驱动信号f2-f2 X 2. 1 X 10_4 < Df2 < f2+f2 X 2. 1 X 10_4。
7.如权利要求1所述的振荡器装置，其中，所述驱动控制构件向所述驱动构件供给满 足下面的关系的驱动信号f2-f2 X 1 X 10_4 < Df2 < f2+f2 X 1 X 10_4。
8.如权利要求2所述的振荡器装置，其中，所述驱动控制构件还向所述驱动构件供给2满足关系Dfl < fl和Df2彡f2的驱动信号。
9.一种光学偏转器，所述光学偏转器包括如权利要求1所述的振荡器装置，其中，所述 第一振荡器被提供有光学偏转元件。
10.一种图像形成设备，包括 如权利要求9所述的光学偏转器； 光学系统；光源；和 感光部件，其中，来自所述光源的光束被所述光学偏转器扫描偏转，并且，扫描光被所述光学系统 会聚在所述感光部件上的目标位置处。
全文摘要
一种振荡器装置包括具有第一振荡器、第二振荡器、第一弹性支撑部件和第二弹性支撑部件的振荡系统，其中，振荡系统具有包含第一谐振频率f1和第二谐振频率f2的、围绕扭轴的至少两个固有振荡模式的频率，其中，存在f2约为f1的两倍的关系，并且，其中驱动控制构件向驱动构件供给驱动信号，该驱动信号包含基于对具有第一驱动频率的第一驱动信号和具有第二驱动频率的第二驱动信号进行的合成的驱动信号并且是使得在第一驱动频率和第二驱动频率中较低频率侧驱动频率Df1和较高频率侧驱动频率Df2满足关系Df1×2＝Df2并且Df2满足关系f2-|Δf/2|＜Df2＜f2+|Δf/2|的驱动信号。
文档编号G02B26/08GK101960357SQ200980108150
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者小沼和文, 藤井一成, 西沢秀太 申请人:佳能株式会社