KR20060096308A - 광편향기 - Google Patents

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KR20060096308A
KR20060096308A KR1020060019213A KR20060019213A KR20060096308A KR 20060096308 A KR20060096308 A KR 20060096308A KR 1020060019213 A KR1020060019213 A KR 1020060019213A KR 20060019213 A KR20060019213 A KR 20060019213A KR 20060096308 A KR20060096308 A KR 20060096308A
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유끼오 후루까와
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

광원으로부터의 광을 주사하기 위한 광편향기는 지지체, 진동계, 및 상기 진동계를 구동하기 위한 구동 수단을 포함한다. 상기 진동계는 제1 가동자 및 광편향기를 갖는 제2 가동자를 포함한다. 상기 제1 가동자는, 단일의 제1 비틀림 스프링을 통해 상기 지지체에 의해 탄성적으로 지지된다. 상기 제2 가동자는, 상기 제2 가동자를 사이에 두고 대향하는 복수의 제2 비틀림 스프링을 통해, 상기 제1 가동자에 의해 탄성적으로 지지된다.
광편향기, 지지체, 진동계, 가동자, 비틀림 축, 감광체, 화상 형성 장치

Description

광편향기{LIGHT DEFLECTOR}
본 명세서에 합체되어 본 발명의 일 부분을 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예들을 설명하며, 상세한 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 광편향기의 제1 실시예를 나타내는 개략도.
도 1b는 본 발명에 따른 광편향기의 제1 실시예의 구동 수단을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 광편향기의 제1 실시예에 있어서 도 1b 내의 2-2 선을 따라 취해진 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 광편향기의 제1 실시예에 있어서 편향 주사된 광의 변위각을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 광편향기에 의해 편향주사된 광의 각속도를 시간의 함수로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 광편향기를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 광편향기를 이용한 광학 기기의 일 실시예를 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 광편향기를 이용한 광학 기기의 일 실시예를 나타내는 개략도.
도 8은 종래의 광편향기를 나타내는 개략도.
도 9는 종래의 다른 광편향기를 나타내는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 제2 요동 가동자
12: 진동계 비틀림 스프링 쌍
13: 제1 요동 가동자
14: 지지체 비틀림 스프링
15: 지지체
150: 실장 부재
151: 영구 자석
152: 고정 코일
[특허문헌1] 미국 특허 No.6,044,705 공보
[특허문헌2] 일본 특허공개공보 H07-27989호 공보
[특허문헌3] 일본 특허공개공보 2003-295102호 공보
[특허문헌4] 미국 특허 No.4,859,846 공보
[특허문헌5] 미국 특허 No.5,047,630 공보
본 발명은 광원으로부터의 광을 주사하는 광편향기 및 이러한 광편향기를 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 광의 편향 주사에 의해 화상을 투영하는 프로젝션 디스플레이나, 전자 사진 프로세스를 포함하는 레이저 빔 프린터 또는 디지털 복사기 등의 화상 형성 장치에 적합하게 응용될 수 있다.
종래부터, 광편향기로서 동작하도록 반사면을 정현 진동(sinusoidal oscillation)시켜 이용하는 광주사계(optical scanning system)(및 광주사 장치)가 다양하게 제안되어 있다. 공진 현상을 이용하는 광편향기에 의해 반사면을 정현 진동시켜 이용하는 광주사계는, 회전 폴리곤 미러 등을 이용한 광주사계에 비해, 광주사계 등의 광편향기를 대폭 소형화할 수 있고, 소비 전력을 저감할 수 있으며, 또한 반도체 프로세스에 의해 제조된 Si단결정으로 이루어지는 광편향기는 이론적으로 금속 피로 현상이 없고, 우수한 내구성을 갖는 등의 여러 장점들을 제공한다.
공진 현상을 이용하는 광편향기에 대해, 서로 다른 회전 진동 방향의 두 개 이상의 공진 모드를 동시에 여기시키기 위한 공지의 광주사 기술은 이하를 포함한다. 첫째, 회전 진동의 중심축이 직교하는 두 개의 공진 모드를 동시에 여기시켜, 2차원 편향을 실현하는 짐벌형(gimbal type) 광편향기의 이용이 알려져 있다. 둘째, 동일한 중심축 주위의 두 개 이상의 공진 모드를 동시에 여기시켜, 삼각파(triangular wave)와 거의 동일한 각속도로 주사를 행하는 광편향기가 알려져 있다.
도 9는 짐벌형 광편향기의 전형적인 예를 설명하는 개략도이다. 도 9를 참 조하면, 외측 가동자(movable element)(4023)는, 제1 비틀림 축(axix of torsion)(4017) 주위에서 비틀림 진동이 가능하도록 제1 비틀림 스프링(torsion spring)(4024) 쌍에 의해 지지체(4025)와 연결되어 있다. 한편, 가동자(4021)는, 제2 비틀림 축(4018) 주위에서 비틀림 진동이 가능하도록 제2 비틀림 스프링(4022)에 의해 외측 가동자(4023)와 연결되어 있다. 가동자(4021)에는, 광을 편향하는 반사면과 같은 광편향체(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 따라서, 외측 가동자(4023) 및 가동자(4021)가 구동 수단(4016)에 의해 각각 제1 비틀림 축(4017) 및 제2 비틀림 축(4018) 주위에서 비틀림 진동을 일으키도록 구동되기 때문에, 광원으로부터의 광을 2차원적으로 편향 주사할 수 있다. 구동 수단(4016)은, 가동자(4021) 및 외측 가동자(4023)에 각각 제공된 영구 자석과 각 영구 자석을 구동하기 위한 고정 코일로 구성될 수 있다. 특히, 이 구성은, 광편향기의 프로파일이나 재질로 결정되는 비틀림 축 주변의 고유 진동 모드의 주파수에 의해 광편향기를 구동한다면 적은 에너지로 큰 변위(displacement)를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
이와 같은 짐벌형 광편향기는 2차원의 편향/주사를 단일 광편향기로 행하기 때문에, 소형이며 광학 조정 등이 간단한 2차원 주사계를 실현할 수 있다. 이와 같은 짐벌형 광편향기를 기술하고 있는 문헌으로서 미국 특허 No.6,044,705 공보와, 일본 특허공개공보 H07-27989호 및 2003-295102호 공보가 있다.
도 8은, 2개의 공진 모드를 동시에 여기시켜, 삼각파와 거의 동일한 각속도로 주사를 행하는 광편향기를 설명하는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 광편향기(1012)는 제1 가동자(1014), 제2 가동자(1016), 이들을 연결하여 탄성적으로 지지하는 제1 비틀림 스프링(1018), 및 제2 가동자(1016)과 기계적인 접지면을 탄성적으로 지지하는 제2 비틀림 스프링(1020)으로 구성되어 있다. 이들 전체 구성 요소는, 비틀림 축(1026) 주위에서 구동 수단(1023)에 의해 비틀림 진동하도록 구성된다. 제1 가동자(1014)는 광을 편향하기 위한 반사면(1015)을 구비하여, 비틀림 진동에 의해 광원으로부터의 광을 편향주사한다. 광편향기(1012)는, 비틀림 축(1026) 주위의 비틀림 진동에 대해, 기준 주파수를 제공하는 1차 고유 진동 모드와 기준 주파수의 약 3배의 주파수를 제공하는 2차 고유 진동 모드를 갖는다. 구동 수단(1023)은, 1차 고유 진동 모드의 주파수와 이에 대해 동위상인 약 3배의 진동수를 갖는 2개의 주파수에서 광편향기(1012)를 구동한다. 따라서, 광편향기(1012)는 1차 고유 진동 모드와 2차 고유 진동 모드에서 동시에 비틀림 진동을 하고 있기 때문에, 제1 가동자(1014)에 의해 반사된 광의 변위각은, 이 2개의 진동 모드의 중첩으로 인해, 정현파가 아닌 삼각파 모양으로 변화한다. 따라서, 광편향기의 편향/주사의 각속도는, 변위각이 정현파형으로 변화하는 경우에 비해 거의 등각속도로 되는 영역이 넓게 존재하기 때문에, 편향 주사의 전체 영역에 대한 이용가능한 영역을 넓힐 수 있다.
전술한 타입의 광편향기에 대해서는 미국 특허 No.4,859,846 및 No.5,047,630 공보에 기술되어 있다.
본 발명에서는, 반사면의 평탄성을 유지하고, 광편향기가 실장되어 있는 실장 부재의 광편향기의 특성(반사면의 평탄성, 공진 주파수, 기계적 진동 증폭비, 파손 등을 포함)에 대한 영향을 감소시킬 수 있는, 광의 주사를 행하는 광편향기를 제안한다.
본 발명에 따르면, 광편향기가 지지체, 진동계, 및 상기 진동계를 구동하는 구동 수단을 포함하고, 상기 진동계는 제1 가동자 및 광편향체(light deflecting body)를 갖는 제2 가동자를 포함하며, 상기 제1 가동자는 단일의 제1 비틀림 스프링에 의해 제1 비틀림 축 주위에 비틀림 진동을 일으킬 수 있도록 상기 지지체와 탄성적으로 지지되고, 상기 제2 가동자는 상기 제2 가동자를 사이에 두고 대향하는 복수의 제2 비틀림 스프링에 의해 제2 비틀림 축 주위에 비틀림 진동을 일으킬 수 있도록 제1 가동자에 의해 탄성적으로 지지되는, 광원으로부터의 광을 주사하는 광편향기가 제공된다.
본 발명에 따르면, 반사면의 평탄성을 유지하고, 광편향기가 실장되어 있는 실장 부재의 광편향기의 특성(반사면의 평탄성, 공진 주파수, 기계적 진동 증폭비, 파손 등을 포함)에 대한 영향을 감소시킬 수 있는, 광의 주사를 행하는 광편향기를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 기술된 이하의 설명으로부터 명백할 것이며, 도면 전체를 통해 유사 참조 부호는 동일 또는 유사 부분을 나타내는 것으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상술한다.
(제1 실시예)
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 광편향기의 제1 실시예를 나타내는 개략도이다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 광편향기는, 제2 요동 가동자(oscillating movable element)(11), 제1 요동 가동자(13), 이들을 연결하여 탄성적으로 지지하는 진동계 비틀림 스프링 쌍(12), 및 기계적인 접지부인 지지체(15)에 의해 제1 요동 가동자(13)를 탄성적으로 지지하기 위한 지지체 비틀림 스프링(14)을 포함한다. 또한, 지지체(15)는 실장 부재(150)에 고정되어 있다. 제2 요동 가동자(11), 제1 요동 가동자(13), 및 진동계 비틀림 스프링(12)(이하, 본 실시예에서는 이들 3 요소를 총칭하여, 진동계(160)라 한다)은, 비틀림 축(17)을 중심으로 하여 이하 설명하는 구동 수단에 의해 비틀림 진동을 하도록 구동된다. 도 1b에는 진동계(160) 및 지지체(15)의 아래에 위치하는 이 구동 수단을 도시되어 있다. 상기 구동 수단은, 제1 요동 가동자(13)에 고정되어 있는 영구 자석(151)과 실장 부재(150)에 고정되어 있는 고정 코일(152)로 구성되어 있다. 제2 요동 가동자(11)는 광을 편향하기 위한 광편향자로서 동작하도록 반사면(도시하지 않음)을 구비하여, 제2 요동 가동자(11)의 비틀림 진동에 의해 광원으로부터의 광을 편향주사한다.
본 실시예에 있어서, 제2 요동 가동자(11)는 2개의 진동계 비틀림 스프링(12)에 의해 양단에서 지지되고 있는 반면, 제1 요동 가동자(13)는 1개의 지지체 비틀림 스프링(14)에 의해 한 단(end)에서만 지지되어 있다. 따라서, 진동계는 지지체(15)에 의해 캔틸레버(cantilever)와 같이 구성되어 있다. 도 2는 도 1b의 2-2 선을 따라 취해진 개략적인 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지체(15) 는 실장 부재(150)에 고정되어 있으며, 실장 부재(150)는 진동계(160), 영구 자석(151), 및 고정 코일(152)의 위치를 적절히 유지하고 있다.
다음, 본 실시예의 광편향기의 구동 원리를 설명한다. 상기 광편향기는 비틀림 축(17)을 중심으로 한 비틀림 진동에 대해, 기준 주파수를 제공하는 주파수 f0의 1차 고유 진동 모드와 기준 주파수의 약 2배의 주파수를 제공하는 2차 고유 진동 모드를 갖고 있는 2 자유도(degree of freedom) 진동계로서 취급할 수 있다. 따라서, 고정 코일(152)은 상기 1차 고유 진동 모드의 주파수 및 이와 동일한 위상이며 약 2배의 주파수를 갖는 광편향기를 구동한다.
도 3은, 횡축의 시간 t에 따라 변하는 주파수 fo 에 의한 제2 요동 가동자(11)의 비틀림 진동으로 인해 나타나는 광의 변위각을 설명하는 도면이다. 특히, 도 3은 제2 요동 가동자(11)의 비틀림 진동의 1주기 T0에 대응하는 변위각을 나타내고 있다(-T0/2 <X<T0/2).
도 3에 있어서, 곡선(61)은 고정 코일(152)을 구동하는 구동 신호 중 기준 주파수 fo의 성분을 나타내고 있으며, 최대 진폭 ±Φ1 로 정의된 범위 내에서 왕복으로 진동하는 정현 진동을 나타내며, 그 식은 다음과 같다.
θ1 = Φ1 sin[w0t] (1)
여기서, t는 시간, wo는 각주파수(angular frequency)를 나타내며, 그 값은 2πfo이다.
한편, 곡선(62)은, 기준 주파수 fo의 2배인 주파수 성분을 나타내고 있으며, 최대 진폭 ±Φ2 의 범위 내에서 왕복으로 진동하는 정현 진동을 나타내며, 그 식은 다음과 같다.
θ2 = Φ2 sin[2w0t] (2)
다음, 곡선(63)은, 전술한 구동 동작의 결과로 생성되는 제2 요동 가동자(11)의 비틀림 진동의 변위각을 나타내고 있다. 상기 광편향기는, 전술한 바와 같은 비틀림 진동에 대해, 2 자유도 진동계로서 취급할 수 있어, 기준 주파수 fo의 고유 진동 모드 및 주파수가 2fo인 2차 고유 진동 모드를 갖는다. 따라서, 상기 광편향기는 전술한 구동 신호 θ1 및 θ2 의 각각으로 여기되는 공진을 생성한다. 이에 따라, 곡선(63)에 나타난 바와 같이 제2 요동 가동자(11)의 변위각은, 2개의 정현 진동의 중첩에 의해 생성되는 톱니 모양의 진동을 나타내고, 다음과 같이 표현된다.
θ = θ1 + θ2 = Φ1 sin[w0t] + Φ2 sin[2w0t] (3)
도 4는, 도 3의 곡선 61, 63, 및 직선 64를 미분하여 얻은 곡선 61a ,63a, 및 직선 64a를 나타내어, 이들 곡선의 각속도를 설명하고 있다. 기준 주파수 fo의 정현 진동의 각속도를 나타내는 곡선(61a)에 비해, 왕복 진동하는 톱니 모양의 진동을 하는 제2 요동 가동자(11)의 각속도를 나타내는 곡선(63a)은, 구간 N-N' 내에 있어서, 극대점에서의 각속도 V1 및 극소점의 각속도 V2 에 각각 해당하는 최대 및 최소의 범위 내에 놓여 있다. 따라서, 광의 편향 주사를 이용하는 응용에 이러한 타입의 광편향기를 이용하는 경우, 균일한 각속도 주사를 나타내는 직선(64a)으로부터 각속도의 허용 오차 이내에 V1 및 V2가 존재한다면, 구간 N-N'은 실질적으로 균일한 가속도 주사라고 간주할 수 있다. 따라서, 톱니 모양의 왕복 진동인 경우, 편향/주사의 각속도는 변위각이 정현파 형태로 변하는 것에 비해, 실질적인 등각속도로 되는 영역을 넓게 설정할 수 있다. 따라서, 편향/주사의 전체 영역에 대한 이용가능 영역의 비율을 확대시킬 수 있다.
일반적으로, 광편향기의 반사면은, 광편향 동작중에 항상 높은 평탄성을 유지할 것이 요망된다. 따라서, 광편향기가 정지 시와 구동 시의 어느 상태에 있든 상관없이, 반사면(만약 존재한다면)의 변형을 억제할 필요가 있다. 또한, 본 실시예와 같이, 공진 주파수 부근에서 구동 주파수가 발견되는 광편향기에 있어서, 주변 온도나 그 외 환경 조건에 따라 공진 주파수가 변할 수 있다. 이 공진 주파수 변화의 가능한 원인들에는, 그 온도로 인한 임의의 관련 부재의 영 변화율 및 열팽창 변화 뿐만 아니라, 지지체(15)가 설치되어 있는 실장 부재(150)에 의한 응력이나 변형이 포함된다. 이 실장 부재(150)에 의한 응력이나 변형은, 공진 주파수 변화뿐만 아니라, 기계적 진동 증폭율의 변화 및 정적 응력 평형에 의한 반사면의 변형을 교대로 일으킬 수 있다. 특히, 본 실시예에 나타낸 바와 같이, 2개 이상의 공진 모드를 동시에 여기시켜, 복수의 정현 진동을 중첩함으로써 생성된 파형에 의해 광편향하는 광편향기에 대해, 상기 광편향기를 구동하기 위해 채용된 공진 모드의 상호 관계(기계적 진동 증폭율, 진폭비, 위상차 등)를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 상기 관계는 실장 부재(150)로부터 인가된 응력이나 변형에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 저감될 필요가 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 요동 가동자(11)는 2개의 진동계 비틀림 스프링(12)에 의해 양단에서 지지되는 반면, 제1 요동 가동자(13)는 1개의 지지체 비틀림 스프링(14)에 의해 일단에서만 지지되고 있다. 본 실시예의 특징인 비틀림 스프링 지지 구성은 이하와 같은 장점을 제공한다.
제2 요동 가동자(11)가 2개의 진동계 비틀림 스프링(12)에 의해 양단에서 지지됨으로써, 비틀림 진동 시의 각가속도 때문에 생기는 변형을 효과적으로 억제할 수 있다.
온도, 습도, 및/또는 외부로부터의 충격 등으로 인해 지지체(15)에 실장 부재(150)에 의한 응력 및 휨이 가해진 경우, 제1 요동 가동자(13)가 칸틸레버와 같은 지지체(15)에 의해 일단에서만 지지됨으로써, 진동계로의 응력 인가를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 제1 가동자의 구동 시 각가속도에 의한 변형과, 실장 부재에 의해 인가된 응력 및 휨으로 인한 변형을 저감하면서, 공진 주파수 변화 및 진폭 증폭율 변화를 최소화할 수 있기 때문에, 상기 광변환기를 구동하기 위해 채용된 공진 모드의 상호 관계(기계적 진동 증폭율, 진폭비, 위상차)를 일정하게 유지시킬 수 있는 이점을 갖는다. 또한, 상기 실장 부재로부터 이들 응력 및 휨이 가해지기 어렵기 때문에, 상기 진동계는 이들 응력에 의해 파손되기는 힘들 것이다.
(제2 실시예)
도 5는 본 발명에 따른 광편향기의 제2 실시예를 나타내는 개략도이다. 도 5에 있어서, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 제1 실시예와 동일 또는 유사 기능을 갖는 개소에는 동일한 부호를 부기한다. 도 5를 참조하면, 본 실시예의 광편향기는 지지체의 비틀림 축(108) 및 진동계의 비틀림 축(109) 주위의 각각에 탄성적으로 지지되는 제1 요동 가동자(104) 및 제2 요동 가동자(102)를 포함하여, 비틀림 진동이 자유롭게 일어날 수 있도록 되어 있다.
기계적 접지면을 제공하는 지지체(15) 및 제1 요동 가동자(104)는, 지지체의 비틀림 축(108) 주위에서 비틀림 진동이 일어날 수 있도록, 한 개의 제1축 비틀림 스프링(105)에 의해 서로 연결되어 있다. 한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 요동 가동자(102)는 제1 요동 가동자(104)의 내측에 위치하고 있고, 상기 진동계의 비틀림 축(109) 주위에서 비틀림 진동을 자유롭게 일으킬 수 있도록, 2개의 비틀림 스프링(103)에 의해 제1 요동 가동자(104)와 연결되어 있다. 제1 요동 가동자(104), 제2 요동 가동자(102), 및 비틀림 스프링(103)을 포함하는 본 실시예에 있어서의 3개의 구성 요소를 총칭하여, 이하 진동계(160)라고 칭한다.
또한, 지지체의 비틀림 축(108) 및 진동계의 비틀림 축(109)은 상호간에 거의 직교하고 있기 때문에, 제2 요동 가동자(102)는, 진동계의 비틀림 축(109) 주위에서 비틀림 변위를 생성하는 동시에, 제1 요동 가동자(104)에 대한 지지체의 비틀림 축(108) 주위에서 변위되도록 조절된다. 따라서, 제2 요동 가동자(102)는 상기 2개의 축 주위에서 변위될 수 있다. 다음, 상기 제2 요동 가동자(102)의 반사면에 입사된 광은 2차원적으로 편향주사된다.
도 2에 나타낸 제1 실시예의 지지체(15)와 같이, 지지체(15)는 제2 실시예에 있어서의 실장 부재(150)(도시하지 않음)에 설치되어 있다. 이에 따라, 제1 요동 가동자(104) 및 제2 요동 가동자(102)가, 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 구동되어 지지체의 비틀림 축(108) 및 진동계의 비틀림 축(109) 주위의 각각에서 비틀림 진동을 일으킴에 따라, 광원으로부터의 광을 2차원적으로 편향 주사할 수 있다. 상기 구동 수단은, 도 2의 제1 실시예에서와 같이, 제1 요동 가동자(104)에 고정된 영구 자석과 실장 부재(150)에 설치된 고정 코일로 구성되어 있다.
본 실시예에서는, 제1 실시예의 진동계(160)와 유사한 진동계(160)가 칸틸레버와 같은 지지체(15)에 의해 지지된다. 즉, 제2 요동 가동자(102)가 2개의 비틀림 스프링(103)에 의해 양단에서 지지되는 한편, 제1 요동 가동자(104)가 1개의 지지체 비틀림 스프링(105)에 의해 일단에서 지지되고 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서도, 제2 요동 가동자(102)의 구동 시에 각가속도에 의한 변형 및/또는, 실장 부재(150)에 의해 인가된 응력 및 휨에 의한 변형을 감소시키는 동시에, 공진 주파수 변화 및 진폭 증폭율 변화를 최소화할 수 있기 때문에, 상호간에 직교하는 2개의 비틀림 축(108,109) 주위에서 발생하며, 상기 광편향기를 구동하기 위해 채용된 공진 모드의 상호 관계(기계적 진동 증폭율, 진폭비, 위상차)를 일정하게 유지시킬 수 있는 이점을 지닌다. 또한, 진동계에는 실장 부재로부터 이들 응력 및 휨이 인가되기 어렵기 때문에, 이들 응력에 의한 파손이 발생하기 어렵다.
(제3 실시예)
도 6은 전술한 광주사계를 이용한 광학 기기의 실시예를 나타내는 개략도이 다. 상기 광학 기기는 화상 형성 장치를 나타내고 있다. 도 6을 참조하면, 참조 부호 3003은 본 발명에 따른 제1 실시예에 나타낸, 입사광을 1차원적으로 주사하도록 채용된 광편향기이다. 도 6에 있어서, 참조 부호 3001은 레이저 광원을 나타내며, 3002는 렌즈 또는 렌즈 그룹을 나타내는 한편, 3004는 기입 렌즈(write lens) 또는 렌즈 그룹을, 참조 부호 3005는 감광체를 나타낸다. 레이저 광원(3001)으로부터 출사된 레이저광은, 광주사계(3003)에 의해, 광의 1차원 편향 주사의 타이밍과 관련된 소정의 방식으로 광의 강도가 변조된다. 다음, 레이저 빔의 1차원 주사는 기입 렌즈(3004)에 의해, 감광체(3005) 상에 화상을 형성한다. 감광체(3005)는 대전기(도시하지 않음)에 의해 균일하게 대전되어 있고, 레이저 빔으로 주사함에 따라 그 표면상에 정전 잠상이 형성된다. 따라서, 현상기(도시하지 않음)에 의해 정전 잠상의 화상 부분에 토너상을 형성하고, 상기 토너상이 용지에 전사되고 정착됨에 따라 용지(도시하지 않음) 상에 원래의 화상이 형성된다. 본 발명에 따른 광편향기에 의해, 광의 편향 주사의 각속도를 특정 범위 내에서 거의 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광편향기를 이용함으로써, 주변 온도를 포함한 외적 요인에 관계없이 안정된 화상 형성을 행할 수 있다.
(제4 실시예)
도 7은 본 발명의 상기 광편향기를 이용한 광학 기기의 실시예를 나타내는 도면이다. 상기 광학 기기는 화상 표시 장치를 나타내고 있다. 도 7를 참조하면, 참조 부호 2001는, 투영면(2005)에 래스트 주사(raster-scanning)를 위한 광편향에 적합한, 본 발명에 따른 제2 실시예의 광편향기를 나타낸다. 도 7에 있어서, 참조 부호 2002는 레이저 광원이며, 참조 부호 2003은 렌즈 또는 렌즈 그룹이고, 참조 부호 2004는 기입 렌즈 또는 렌저 그룹을, 또한, 참조 부호 2005는 투영면을 나타낸다. 레이저 광원(2002)으로부터 출사된 레이저 광은, 광편향기(2001)에 의해, 광의 2차원 편향 주사의 타이밍과 관련된 소정의 방식으로 광의 강도가 변조된다. 다음, 레이저 광 주사는 기입 렌즈(3004)에 의해 투영면(2005) 상에 화상을 형성한다.
본 발명에 따른 광편향기를 이용함으로써, 광편향기가 소형이며 절전형임에도 불구하고, 거의 균일한 각속도로 광을 래스트 주사하도록 광을 편향시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 광편향기를 이용함으로써, 주변 온도를 포함한 외적 요인에 관계없이 안정된 화상 형성을 행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있는 바와 같이, 본 발명은 첨부 클레임에 정의된 것 외에 특정 실시예에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 반사면의 평탄성을 유지하고, 광편향기가 실장되어 있는 실장 부재의 광편향기의 특성(반사면의 평탄성, 공진 주파수, 기계적 진동 증폭비, 파손 등을 포함)에 대한 영향을 감소시킬 수 있는, 광의 주사를 행하는 광편향기를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 광원으로부터의 광을 주사하기 위한 광편향기로서,
    상기 광편향기는 지지체, 진동계, 및 상기 진동계를 구동하기 위한 구동 수단을 포함하되,
    상기 진동계는 제1 가동자(movable element) 및 광편향체(light deflecting body)를 갖는 제2 가동자를 포함하고,
    상기 제1 가동자는, 단일의 제1 비틀림 스프링 수단에 의해 제1 비틀림 축을 중심으로 비틀림 진동이 일어날 수 있도록 상기 지지체에 의해 지지되고,
    상기 제2 가동자는, 상기 제2 가동자를 사이에 두고 대향하는 복수의 제2 비틀림 스프링에 의해, 제2 비틀림 축을 중심으로 비틀림 진동이 일어날 수 있도록 상기 제1 가동자에 의해 지지되는 광편향기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 거의 평행하거나 또는 거의 동일한 직선상에 배치되고,
    상기 제1 가동자는, 상기 제1 비틀림 축을 따라 상기 제2 가동자와 직렬 연결되고,
    상기 진동계는, 상기 제2 비틀림 축 및 상기 제1 비틀림 축 주위에, 주파수가 다른 적어도 2개의 고유 진동 모드를 갖고,
    상기 구동 수단은, 적어도 2개의 상기 고유 진동 모드에서 비틀림 진동이 일어나도록 상기 진동계를 구동하는 광편향기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동계는 2개의 상이한 주파수의 상기 고유 진동 모드를 갖고, 일방의 주파수가 타방의 주파수의 약 2배인 광편향기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 진동계는 2개의 상이한 주파수의 상기 고유 진동 모드를 갖고, 일방의 주파수가 타방의 주파수의 약 3배인 광편향기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비틀림 축과 상기 제2 비틀림 축은 상호간에 거의 수직인 광편향기.
  6. 화상 형성 장치로서,
    광원, 제1항에 기재된 광편향기, 및 감광체를 포함하되,
    상기 광편향기는, 상기 광원으로부터의 광을 편향하여 상기 감광체상에 투영하도록 구성되는 화상 형성 장치.
  7. 화상 표시 장치로서,
    광원 및 제1항에 기재된 광편향기를 포함하되,
    상기 광편향기는, 상기 광원으로부터의 광을 편향하여 화상 표시체(image displaying body) 상에 투영하도록 구성되는 화상 표시 장치.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4950519B2 (ja) * 2005-06-30 2012-06-13 キヤノン株式会社 光波長変換装置、光波長変換方法、及びそれを用いた画像形成装置
US7474165B2 (en) * 2005-11-22 2009-01-06 Canon Kabushiki Kaisha Oscillating device, optical deflector and optical instrument using the same
JP2007316443A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Canon Inc 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP5170983B2 (ja) * 2006-05-30 2013-03-27 キヤノン株式会社 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP4881073B2 (ja) * 2006-05-30 2012-02-22 キヤノン株式会社 光偏向器、及びそれを用いた光学機器
US7593934B2 (en) * 2006-07-28 2009-09-22 Microsoft Corporation Learning a document ranking using a loss function with a rank pair or a query parameter
JP2008039810A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学反射素子
JP2008191537A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Canon Inc 振動素子、及び振動素子を備える光偏向器
JP5184905B2 (ja) * 2007-03-23 2013-04-17 キヤノン株式会社 揺動体装置、光偏向器、光偏向器を用いた画像形成装置
JP2009025617A (ja) * 2007-07-20 2009-02-05 Canon Inc 揺動体装置、光偏向器およびそれを用いた光学機器
JP2009031642A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Canon Inc 揺動体装置、光偏向器およびそれを用いた画像形成装置
JP2009031643A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Canon Inc 揺動体装置、光偏向器およびそれを用いた画像形成装置
JP2009042322A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Canon Inc 揺動体装置、光偏向器、及びそれを用いた光学機器
JP2009134243A (ja) 2007-10-30 2009-06-18 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器
WO2009057801A1 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing oscillator device, and optical deflector and optical instrument with oscillator device based on it
JP2009122383A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器
JP2009128463A (ja) 2007-11-21 2009-06-11 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、該製造方法により製造された揺動体装置によって構成される光偏向器及び光学機器
JP2009163198A (ja) * 2007-12-10 2009-07-23 Canon Inc 揺動体装置の製造方法、光偏向器、画像形成装置
JP5554895B2 (ja) * 2008-02-20 2014-07-23 キヤノン株式会社 揺動構造体、及び揺動構造体を用いた揺動体装置
US7920313B2 (en) 2008-03-12 2011-04-05 Canon Kabushiki Kaisha Oscillator device, optical deflector and image forming apparatus using the optical deflector
DE102008042967B4 (de) 2008-10-20 2017-04-06 Robert Bosch Gmbh Kaskadierte mikromechanische Aktuatorstruktur
JP5335654B2 (ja) 2009-12-04 2013-11-06 キヤノン株式会社 モード変換素子
JP2013102060A (ja) 2011-11-09 2013-05-23 Canon Inc 荷電粒子光学系、及びそれを用いた描画装置
JP2014182226A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Seiko Epson Corp 光スキャナー、アクチュエーター、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP2014182225A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Seiko Epson Corp 光スキャナー、アクチュエーター、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
US9310609B2 (en) 2014-07-25 2016-04-12 Hand Held Products, Inc. Axially reinforced flexible scan element
DE102016014001B4 (de) * 2016-11-23 2020-11-12 Blickfeld GmbH MEMS Scanmodul für einen Lichtscanner mit mindestens zwei Stützelementen
JP6753449B2 (ja) 2017-11-24 2020-09-09 株式会社村田製作所 走査反射器システム
CN115113388B (zh) * 2022-06-09 2024-07-05 西湖大学 一种光驱动微镜、制备方法及其驱动光路结构

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60107017A (ja) 1983-11-16 1985-06-12 Hitachi Ltd 光偏向素子
US4859846A (en) 1988-07-21 1989-08-22 Burrer Gordon J Dual-mode resonant scanning system
US5047630A (en) 1990-08-22 1991-09-10 Confer Charles L Modified dual-mode resonant scanning system
JP3003429B2 (ja) * 1992-10-08 2000-01-31 富士電機株式会社 ねじり振動子および光偏向子
JP3226063B2 (ja) 1993-03-09 2001-11-05 キヤノン株式会社 半導体光増幅器
JP2849697B2 (ja) * 1993-03-12 1999-01-20 工業技術院長 ２自由度振動型マイクロアクチュエータ
JP3214583B2 (ja) 1993-07-07 2001-10-02 富士電機株式会社 光偏向子
US6044705A (en) 1993-10-18 2000-04-04 Xros, Inc. Micromachined members coupled for relative rotation by torsion bars
US5629790A (en) * 1993-10-18 1997-05-13 Neukermans; Armand P. Micromachined torsional scanner
JP3636742B2 (ja) 1993-12-22 2005-04-06 オムロン株式会社 光スキャナ及び光走査装置並びに当該光走査装置を用いた符号情報読み取り装置及びｐｏｓシステム
US6201629B1 (en) * 1997-08-27 2001-03-13 Microoptical Corporation Torsional micro-mechanical mirror system
JP4414498B2 (ja) * 1997-12-09 2010-02-10 オリンパス株式会社 光偏向器
JPH11305162A (ja) * 1998-04-27 1999-11-05 Olympus Optical Co Ltd 光スキャナ
US6327087B1 (en) 1998-12-09 2001-12-04 Canon Kabushiki Kaisha Optical-thin-film material, process for its production, and optical device making use of the optical-thin-film material
JP2001004952A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Victor Co Of Japan Ltd 光偏向子
JP2001051224A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Olympus Optical Co Ltd アクチュエータ
JP2002116403A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Univ Tokyo 光スキャナ装置
JP4461654B2 (ja) 2001-08-20 2010-05-12 ブラザー工業株式会社 光走査装置、光走査装置に用いられる振動体及び光走査装置を備えた画像形成装置
JP2003295102A (ja) 2002-04-02 2003-10-15 Nippon Signal Co Ltd:The 揺動型２次元走査装置
JP3862623B2 (ja) 2002-07-05 2006-12-27 キヤノン株式会社 光偏向器及びその製造方法
JP2004070338A (ja) 2002-07-23 2004-03-04 Canon Inc 光波長変換装置、及び光波長変換方法
US6999215B2 (en) * 2002-11-08 2006-02-14 Texas Instruments Incorporated Multilayered oscillating functional surface
EP1450198B1 (en) * 2003-02-17 2009-09-09 Seiko Epson Corporation Scanner
JP2005173411A (ja) 2003-12-12 2005-06-30 Canon Inc 光偏向器
JP4950519B2 (ja) 2005-06-30 2012-06-13 キヤノン株式会社 光波長変換装置、光波長変換方法、及びそれを用いた画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7310176B2 (en) 2007-12-18
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KR100742882B1 (ko) 2007-07-25

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