CN101156102A - 共振扫描反射镜的偏转控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于迅速启动或将振荡装置带到其共振频率及操作偏转振幅的方法及设备。本发明尤其适于与用作激光打印机的扫描引擎的振荡反射镜一同使用。所述振荡装置(16A)的控制电路***首先确定所述装置的共振频率，且然后调节或增大连续能量驱动脉冲的工作循环直至到达所选的偏转振幅。然后，提供处于所述装置的共振频率及所调节工作循环的能量驱动脉冲以维持所述装置的振荡。在激光打印机中，使用单个传感器以通过确定一对传感器脉冲(40A－44)之间的间隔或定时来确定共振光束扫射的偏转振幅。

Description

共振扫描反射镜的偏转控制
技术领域
大体而言，本发明涉及扭转铰链MEMS(微机电***)装置，例如，扫描反射镜；且更具体而言，涉及用于在启动时将扫描装置迅速带到所选偏转振幅及谐振频率的方法及设备。
背景技术
众所周知，在激光打印机中使用旋转式多边形扫描反射镜在光敏媒介(例如，旋转鼓膜)提供对调制光源的图像的光束扫射或扫描。遗憾地，旋转式多边形反射镜必须制造到非常高的公差并以精确的速度进行旋转，以使所述多边形反射镜的每一个小面均以一致的方式来反射扫描激光光束。这些严格的要求会导致反射镜***笨重、昂贵且在操作期间使用大量的电力。
最近，人们已熟知，使用在已知共振频率下振荡的扭转铰接平坦反射镜来替代昂贵的旋转式多边形反射镜驱动引擎。目前，Texas仪器公司制造MEMS反射镜装置，例如，所述MEMS反射镜装置是通过单件式材料(例如，硅)使用半导体制造工艺来制作。所述反射镜具有约为数微米的尺寸且由两个硅扭转铰链来支撑。此种装置或反射镜的铰链充当扭转弹簧，其可工作以便在所述装置绕铰链偏转或旋转的情况下使其返回到中心位置。然而，当所述装置或反射镜返回到其中心位置时，其会超过该中心位置并沿相反方向继续运动。所述扭转铰链会起到使所述装置返回到中心位置的作用。该序列会在称为共振频率的特定频率下重复多次。
如果以其共振频率或在其共振频率附近连续地驱动所述装置，则偏转振幅可增加到非常宽的角度。在某种程度上，此是有益的，因为此使得一低功率驱动信号能够使所述装置在大的角度范围内振荡。遗憾地，如果偏转振幅太大，则可使铰链受到过大的应力以致其会粉碎及摧毁振荡装置或反射镜。
于2004年2月12日出版的美国专利公开申请案第2004-0027449A1号阐述数种用于产生反射镜装置绕扭转铰链的枢转式共振的技术。因此，通过将反射镜铰链设计成在选定频率下共振，就可制作出能提供扫描光束的扫射的扫描引擎，其中维持共振振动仅需要非常少的能量。
正如所属技术领域的技术人员所了解的，枢转式振荡装置或反射镜绕扭转铰链的共振频率会根据沿铰链轴线所负载的应力而改变。这些应力是由于组装过程以及环境条件变化(诸如(例如，所包装装置的温度变化))所引起的铰链残余应力而形成。例如，硅的杨氏模量会随温度改变，因此对于由硅制成的MEMS类枢转式振荡装置(该装置夹持在包装中以使其限制在铰链方向上)，随着温度变化，将会导致铰链内的应力。此本身也将会导致枢转式振荡的共振频率的漂移。
由于使用光束扫描图案的应用(例如，激光印刷及投影成像)需要稳定及精确的驱动来提供信号频率及扫描速度，故由温度改变所致的枢转式共振反射镜的共振频率及扫描速度的变化可限制或甚至无法在激光打印机及扫描显示器中使用所述装置。此外，如上所提及，如果对于指定旋转角度，应力负载增加高出最大的可接收水平，则所述装置的可靠性和操作寿命会降低到无法接收的地步或因铰链破碎而突然性地终结。
发明内容
通过提供一种枢转式振荡反射镜或其他振荡共振结构或装置，本发明解决了上文讨论的难题及问题，其包括用于将所述装置迅速带到其操作偏转振幅及共振频率的电路***。所述振荡装置是包含由一对扭转铰链所支撑的功能性表面(例如，反射表面或反射镜)的MEMS。该对扭转铰链可使所述功能性表面或反射镜作枢转式振荡，且每一铰链均从所述功能性表面延伸到一支座。所述支座可包括单个支撑框架或一对支撑垫，且被安装到一支撑结构。
所述振荡装置或反射镜及所述方法还包括用于产生及施加能量驱动脉冲到所述振荡结构或反射镜以起始并维持所述装置或反射镜的振荡的电路***。通常，所述能量驱动脉冲是驱动穿过驱动线圈以产生磁场的电脉冲。所述线圈的磁场与安装到所述扭转铰接结构的永久磁铁相互作用以致使所述结构振荡。此外，还包括用于确定偏转振幅的传感器，且当所述振荡装置为扭转铰接反射镜时，可使用光传感器来确定偏转振幅或光束扫射。
根据本发明，在启动时，产生第一能量驱动脉冲并将其施加到扭转铰接振荡装置以致使所述结构开始振荡。作为本发明其他特征的结果，这些起始驱动脉冲可具有比现有技术***中在启动时所通常使用的操作循环更大的操作循环。然后，贯穿包含所述装置共振频率在内的频率范围连续增加及/或降低所述第一驱动脉冲的频率。随着所述振荡装置的频率接近共振，所述偏转振幅会显著地增大，直至传感器指示已到达第一所选偏转振幅为止。通常，为避免扭转铰链被损坏，第一所选偏转振幅小于所期望的操作偏转振幅。当所述偏转振幅到达第一所选值时，能量驱动脉冲的施加会中断数个循环以让振荡稳定在所述装置的共振频率。然后，通过任何适合的方式来确定该共振频率，并产生第二能量驱动脉冲并将其施加至所述振荡结构。所述第二能量驱动脉冲大体处在所述装置的共振频率，且具有小于第一能量驱动脉冲的操作循环。然后，调节所述第二能量驱动脉冲的操作循环，直至所述偏转振幅到达操作偏转振幅值。
如果出现可能损坏扭转铰链或控制电路***故障的瞬态事件、控制器故障等，则可关断第二能量驱动脉冲直至偏转振幅降到安全水平。
附图说明
参照附图阐述本发明实例性实施例，其中：
图1图解说明单轴线共振功能表面(例如，反射镜表面)的实例，其具有用于产生光束扫射的支撑框架；
图1A是沿图1中线1A-1A截取的剖视图；
图2A是单轴线细长、椭圆形扭转铰接功能性表面(例如，适于与本发明一同使用的反射镜)的另一实施例的图解；
图2B是单轴线扭转铰接功能性表面或反射镜的替代实施例的俯视图，其是由一对铰链支座而并非支撑框架来支撑；
图3是根据本发明教示的将扭转铰接反射镜装置用作激光打印机扫描引擎的简化图表；
图4A及4B图解说明使用传感器脉冲来确定本发明振荡装置的偏转振幅；
图5是根据本发明的共振扫描反射镜控制器的逻辑方块图；
图6是“状态机”图，其显示根据本发明的振荡反射镜的启动序列；且
图7是适于与本发明一同使用的H-桥驱动器的电路图。
具体实施方式
下文将关于扭转铰接结构或设备阐述本发明的实施方案，所述扭转铰接结构或设备具有可移动功能性表面(例如，反射镜或反射表面)，所述可移动功能性表面尤其适合用于提供激光打印机的重复调制扫描。
图1是设备的俯视图，其具有一对绕第一轴线10枢转的扭转铰链。如所示，图1的设备包括适合于安装到图1A中所示的支撑结构14的支撑部件12。图1A是沿图1的线1A-1A截取的简化剖视图。尽管本发明的设备及方法适合于控制任何扭转铰接功能性表面16的共振枢转频率及偏转振幅，但本发明尤其适用于如下的装置：其中功能性表面16为通过一对扭转铰链18a及18b附装至支撑部件12的反射性表面或反射镜部分。具有共振频率的扭转铰接反射镜适合用作激光打印机或图像显示器的扫描引擎。因此，以下的讨论将关于枢转式振荡反射镜，但并不打算限定于此种用途，除非权利要求书中如此地限定。
尽管图1的设备包括支撑部件或框架12，但可通过如下的方式来制造功能性表面或反射镜16：去除支撑部件12并使扭转铰链18a及18b从功能性表面或反射镜16延伸到图2B中所示的一对铰链支座20a及20b。然后，将铰链支座20a及20b附装或接合到图1A中所示的支撑结构14。图2B还图解说明，反射镜或功能性表面16可具有任何适合的形状或周长，例如，虚线22所指示的六边形形状。其他适合的形状可包括卵形、正方形或八边形。例如，图2A尤其适于与提供共振光束扫射的反射镜一同使用。如图中可看出，图2A的反射镜部分16为长尺寸约为5.5微米且短尺寸约为1.2微米的非常细长的椭圆形形状。
现在参照图3，图中将单轴线模拟扭转铰接反射镜图解说明为共振扫描反射镜型激光打印机的扫描引擎。如图所示，其中有一反射镜设备24(例如，上文关于图1至图2B所论述)，其包括支撑部件(图3中未显示)，所述支撑部件通过一对沿枢转轴线26定位的扭转铰链(未显示)来支撑反射镜或反射表面16。因此，应了解，如果可通过驱动源将所述振荡反射镜维持在共振状态，则可使用该反射镜来产生穿过光敏媒介目标32的共振振荡光束。所属技术领域的技术人员应了解，所述振荡光束可为一序列用于在光敏媒介上形成图像的调制扫描光束。
因此，图3实施例的***使用单轴线反射镜设备24来提供对扭转铰接结构的由右至左、由左至右的共振扫射，以便反射镜16a的反射表面拦截自光源30(显示为激光光源)发出的光束28a并在通过透镜34后提供穿过接收媒介32的共振扫射运动。当然，当用作激光打印机的扫描引擎时，目标或媒介32通常将以光束扫射同步的速度来移动。
根据以上的讨论，应了解，对光束扫射或偏转振幅进行小心的调控是至关重要的。遗憾地，环境也可能为维持稳定的扫描引擎带来各种困难。更具体而言，温度的变化也可导致问题。例如，如讨论，所述扭转铰接反射镜组合件通常由硅制成，且在包装过程期间安装或夹持在固定的位置内。然而，如所属技术领域的技术人员应了解，Si(硅)的杨氏模量会随温度变化而改变。因此，约束硅装置沿铰链轴线的运动可导致所述装置的共振频率随温度的变化而漂移。此外，沿所述铰链轴线存在此种环境应力会改变将该反射镜复位到相对于该反射镜枢转角的松弛或中间位置所需的力量；此本身也会改变所述引擎的“扫描速度”。另外，所述硅质反射镜装置与用作支撑结构的材料及包装的其他元件的CTE(热膨胀系数)可存在差别。硅质反射镜装置与用于包装扫描引擎的其他材料的CTE差别可产生扭转铰链的额外应力。由温度变化所引起的应力以及由其他原因所引起的应力的影响会导致共振频率及扫描速度如此之大的变化，以致可能无法或显著地限制将共振反射镜用作扫描引擎。于所示实施例中，所述反射镜振荡是由一系列能量脉冲(例如，由驱动电路所提供的正电脉冲36a及负电脉冲36b)来驱动。H-桥驱动电路(例如，图7中所示的H-桥驱动电路)为脉冲36a及36b的适合来源的一个实例。
在启动时，所述能量驱动脉冲大体具有恒定的操作循环及振幅。然而，贯穿包含所述扭转铰接结构或反射镜16a的共振频率在内的频率范围改变所述脉冲的频率。随着驱动脉冲的变化频率接近所述结构的共振频率，偏转振幅或光束扫射范围大大地增加。
因此，如图3所示，其中包含用于确定所述扫描结构何时到达预选目标偏转振幅的传感器38a或其他构件。除非以所述装置共振频率两侧上的并包含所述装置共振频率的小频率范围，以启动恒定振幅能量驱动脉冲通常无法实现所述目标偏转振幅。当感测到所选偏转振幅时，中断能量驱动脉冲的施加，以便所述振荡结构或反射镜16a稳定到所述结构或反射镜的共振频率下的振荡。
作为一实例，如果所述扭转铰接装置是反射扫射激光光束的共振反射镜，则使传感器38a靠近所述光束扫射的一端定位，且在对扭转铰接装置的光束扫描(其与角偏转成比例)通过传感器38a时提供电脉冲40a。在通过传感器38a之后，光束的扫射几乎处在扫射或偏转的末端，且因此，所述光束扫射停止并反转其方向，以便在返回的扫射通过传感器时产生第二脉冲40b。图中将这些第一40a及第二40b脉冲图解为检测器脉冲流42。此外，由于所述激光光束以恒定的频率(共振频率)扫射或振荡，故两个脉冲间的间隔44与偏转振幅成比例。
然后，控制器48确定实际的共振频率，且再次将具有共振频率或具有距该共振频率稍微偏离的频率的另一系列能量驱动脉冲施加到扫描反射镜或结构16a以维持所述实际的共振频率。然后，调节所述能量驱动脉冲的操作循环，直至所述共振振荡结构的偏转振幅到达由线46a及46b(其代表操作偏转振幅的范围)所指示的操作(或第二)偏转振幅值。将具有如所调节的操作循环及所述共振或所选频率的连续能量脉冲串提供至扭转铰接结构16a，以使所述振荡反射镜或结构继续以所述共振频率及所述操作偏转振幅振荡。
应了解，所述能量驱动脉冲的所选频率可与所述扭转铰接装置的共振频率相同。然而，某些实施例可使用距所述共振频率稍微偏离的频率来补偿所述***中所发生的任何相移。
于另一实施例中，本发明的方法及设备还可用来保护所述装置铰链由于控制器48(其控制能量驱动脉冲的产生)的故障而受到过大的应力或防止受到严重的瞬态事件。为提供此种保护，也可对偏转振幅进行监控以确定所述振幅是否超过大于当前操作振幅的第三所选值。若如此，则立即中断驱动脉冲的施加，直至所述偏转振幅降到安全值。在所述偏转振幅降到安全值后，再次施加驱动脉冲，但使用较低的操作循环。
本发明通过维持枢转振动反射镜的共振频率及/或扫描速度的方法及设备来解决这些困难及问题。
再次参照图3中的简化图，其中显示包含本发明教示的激光打印机。应理解，图3并非按比例，且将偏转角度故意显示成比实际所使用的大，以简化解释。本发明的优点可用来在启动时将任何扭转铰接装置迅速地带到共振速度及操作偏转振幅。然而，本发明尤其可用于控制共振扫描反射镜，且因此以下的讨论和说明将再次关于此种共振扫描反射镜16a来进行。然而，所述限定性讨论并不打算将本发明范围或权利要求书的申请限定于共振扫描反射镜。
如上所讨论，共振扫描反射镜16a经对准以接收来自光源(例如，激光光源30)的光束28a。共振反射镜16a绕一对沿枢转轴线26定位的扭转铰链(未显示)共振地枢转。当反射镜16a绕枢转轴线26振荡时，光束28a被反射成在两个最大偏转振幅极限46a与46b之间来回移动的光束28b。所述最大偏转振幅由能量驱动信号提供至振荡反射镜16a的偏转能量来确定。根据本发明，将具有预定或所选振幅的电脉冲36a及36b提供至至少一个驱动线圈(未显示)，所述至少一个驱动线圈形成磁场，所述磁场与该反射镜上的永久磁铁(未显示)相互作用以导致绕枢转轴线26的振荡。同样如图3图表所示，从驱动电路(例如，H-桥驱动电路50)以反射镜的共振频率或近似反射镜的共振频率来提供正电脉冲36a及负电脉冲36b二者。应了解，尽管正电脉冲及负电脉冲二者可为优选且可提供更为稳定的***，但也可单独使用正脉冲或单独使用负脉冲，且打算涵盖于本发明范围内。另外，尽管图中显示每一反射镜振荡循环均产生负脉冲及正脉冲，但也可所述脉冲限制成(例如)每隔一个循环、每隔两个循环等。
再次参照图3，且假定两条线46a与46b间的角52代表反射镜共振频率下所希望的操作偏转振幅，且线56a与56b间的角54代表所述光束扫射中经过拟打印信息调制的部分。本文将角54称为有效打印扫描角。如所示，线56a与56b之间的调制光束由透镜34聚集，并然后聚焦在拟用于打印的光敏媒介32(诸如(只限于举例)，旋转鼓)上。此外，还包括光传感器38a，其在振荡光束在传感器38a上方通过时提供电脉冲40a。如所示，光传感器所处的光束角58或位置远超过线56a与56b间的有效打印扫描角54，但仍未超过当光束处在所希望操作角52或偏转位置(如线46a与46b所指示)时的光束位置。还应了解，由于线46b代表激光打印机的实际操作期间光束扫射在右侧处的最大偏转，因此光束的行进速度已减慢到完全停止，且然后必须反转其行进方向并朝线46a处的最大偏转位置移动。因此，随着光束移动到线46b所代表的位置(在此处光束停止并然后反转方向)，光束通过传感器38a，且随着光束经过完全扫射而移动到线46a，光束会再次通过传感器38a。传感器38a产生两个脉冲40a及40b，每次光束通过光传感器38时均产生一个脉冲。还应了解，由于该反射镜的共振频率保持大体恒定，所以所述光束扫射的偏转振幅与所述两个脉冲之间的时间(由间隔44代表)成比例。
还应了解，尽管图3实施例中显示单个的光传感器38a，但可在光束扫射或偏转振幅的对置端处使用第二光传感器38b(图中以虚线显示)。
如上所论述，如果能量脉冲波形以其共振频率来驱动振荡装置或反射镜，则所述扫射或偏转的幅度可增加到如图3中线46a及46b所指示的宽角度。对于大多数情况，此之所以有利是因为功率非常低的信号便可使所述反射镜或装置在所需的操作范围内移动。遗憾地，如果偏转振幅增加到太大的值，则铰链会受到过大的应力并出现故障。
因此，光传感器38a位于有效打印区域或角54的外部以检测所反射的激光光束，且会在每次反射激光光束交叉或在传感器38a上方通过时产生输出脉冲。如所提及，可使用两个相邻脉冲之间的定时(其由双头箭头44代表)来计算偏转振幅。
遗憾地，在所述偏转振幅由传感器38a读出的情况下，所述偏转振幅通常必须在操作偏转值的约20％以内。此是因为，当通过与共振值显著不同的能量信号来驱动该反射镜时，总体的振荡运动可小于操作值的1％。然而，当以共振来驱动时，可将该反射镜驱动到大于操作值500％的值。当然，如此大的值远超过将损坏或毁坏铰链的运动。
因此，必需使用数值足以使振动装置到达并在传感器38a上方通过，而同时足够小以免对铰链造成任何损坏的共振信号来驱动振动装置。
如所属技术领域的技术人员还应了解且如以上简短地讨论，铰链上的机械应力将会导致扭转铰接装置的基础共振频率的变化。因此，应了解，温度变化可导致铰链受到应力从而导致共振频率变化。如根据以上讨论应理解，如果驱动脉冲以原来的共振频率来继续进行，则振荡反射镜或其他装置的共振频率的变化将改变偏转振幅。因此，如下文将讨论，本发明方法还可用来调节能量驱动脉冲或信号的频率或操作循环，以控制所述反射镜或装置的运动及以使偏转振幅保持在操作值。
于图3的实例中，所希望的反射镜偏转振幅为距中心位置约23度，检测器38a位于约18度处，且驱动频率约为3200Hz。对默认驱动电流(或电压)进行选择以保证所述反射镜使光束每循环跨过检测器两次。
如果已知驱动频率(即，共振频率)及在18度处的检测器脉冲间的时间测量值，便可直接计算出所述反射镜的角度以便用于控制目的。更具体而言，在共振附近操作时的反射镜偏转由如下方程得出：
θ＝A sin()，其中
θ＝偏转角
A＝偏转振幅
＝ωt＝周期自变量  (ω＝频率，且t＝时间)
因此，当θ≈D(检测器位置)时，每循环可求解两次。第一检测交叉发生在：
1＝arcsin(D/A).
第二检测器交叉发生在：
2＝180°-arcsin(D/A).
两个脉冲之间的间隔宽度w由如下得出：
w＝2-1＝180°-arcsin(D/A)
 ＝180°-2 arcsin(D/A).
表达成半周期的函数，该宽度为：
w/H＝(180°-2 arcsin(D/A))/180°.
于所述实例中，所希望的偏转振幅为23度且传感器安装在18度处，则所述脉冲间隔宽度为：
w/H ＝(180°-2 arcsin(18/23))/180°
    ＝0.427777.
图4A是一图表，其显示反射镜角度仅为20度而并非23度的情况下的反射镜角60及两个检测器脉冲40a及40b。因此，***控制器48中的逻辑(稍后讨论)量测所述两个检测器脉冲之间的时间44。于所述实例中，当偏转角仅为20度时，所述两个脉冲间的时间44小于当脉冲以操作值操作时的脉冲间的时间。
另一方面，图4B显示在控制器48对能量驱动脉冲进行调节以将偏转振幅增加到23度的操作水平之后的类似图表。如所示，相比于图4A，两个检测器脉冲40a及40b进一步分开。
如上文所提及，可通过量测毗邻的传感器脉冲对之间的间隔来确定偏转振幅。脉冲对间隔的宽度由如下方程得出：
WM＝H*[(180°-2 arcsin(D/A)))/180°]
其中：
WM＝所量测的脉冲对间隔宽度
H＝驱动波形的半周期
D＝光束检测器的角位置。
A＝偏转振幅
类似地，通过将所希望的目标偏转角AT***以上方程可计算出目标宽度WT，结果为：
WT＝H*[(180°-arcsin(D/AT))/180°].
方括号内的项包括反正弦函数、乘法及除法运算，且在执行时进行计算会很困难。然而，可在产品设计期间计算出所述方括号内的项并将其***为一常数。
因此，应了解，所述控制器的一个用途是使偏转振幅匹配目标偏转振幅。当所述振幅匹配目标振幅时，传感器所测量的脉冲对宽度将匹配目标宽度。那时，比率WT/WM将为1.00。
应了解，驱动时间是每一半周期的持续时间，在此期间驱动器50为有效并向反射镜驱动线圈施加电压。
出于解释目的，简化的方程为：
驱动时间＝标称驱动时间*目标宽度/感测宽度    [方程1]
及
标称驱动时间(t+T)＝(标称驱动时间(t)*(1-G))+(驱动时间(t)*G)  [方程2]
如上所述，先前的方程是简单的基础方程。所使用的实际方程稍微不同，且包括用于使计算中的量化及饱和误差最小化的附加项。
无论如何，所述可变标称驱动时间是所述驱动波形的标称导通时间，其可缓慢地变化以应对所述反射镜或驱动器机电性质的任何漂移。
实际的驱动时间是会变化的，且其是被发送到驱动波形产生器并对扰动作出快速响应的值。当偏转振幅降到目标值以下时，传感器脉冲对的宽度44变小，而由以上方程1所计算出的驱动时间将变大。当所感测的宽度匹配目标宽度时，驱动时间将匹配标称驱动时间。
方程2对标称驱动时间进行慢调节以使其与保持希望目标水平的偏转振幅所需的实际驱动时间相匹配。方程2中的增益项控制所述两个值收敛的速率，且将介于0至1的范围内。当G为小值(小于1/32)时，所述两个驱动时间值将缓慢地收敛，从而导致启动迟缓。当G为大值(＞1/4)时，所述响应将过度改正，从而导致偏转振幅的缓慢阻尼振荡。
现在参照图5，图中显示控制电路***的简化方块图，下文中将所述控制电路***称为共振扫描反射镜控制器或RSMC 48。如显示，RSMC 48包括用于实施必要计算、资料存储等的处理器或主控制器62。所述处理器或主控制器可从各种市面有售的处理器或逻辑装置中选择。如下文中将更加详细地讨论，主控制器或处理器62还提供实现本发明优点的控制及启动命令信号。此外，还包括本发明所特有的RSMC 48的核心部分64。例如，核心部分64包括：激光功率控制66，其控制激光雷射28a的功率；及光束定时电路68，其自光束检测器38a接收两个脉冲40a及40b并确定脉冲间的间隔或定时44。另外，还有驱动波形产生器70，其接收来自主控制器或处理器62的命令并提供具有适当频率、定相、操作循环及振幅的驱动脉冲以对驱动器进行控制。根据一实施例，驱动波形产生器的输出端将信号提供至H-桥驱动器50，此也将在下文中加以讨论。
此外，还包括过驱动保护电路72，其在启动期间或在发生可能损坏所述装置的瞬态状况的情况下保护所述振荡反射镜或装置。
例如，在启动或其他瞬态事件期间，RSMC控制器48可对驱动时间的值进行控制以防其长期地持续而损坏所述反射镜。因此，RSMC核心中的反射镜过驱动保护器72的功能是在大反射镜偏转的情况下对传感器脉冲对的宽度或定时44进行监控。当所述偏转振幅超过预定的安全限制时，所述保护器便中止(例如)来自H-桥驱动器50的输出一个周期并通知RSMC主控制器61。当偏转振幅下落到所述限制以下时，H-桥驱动器50会自动地重新启用。
此外，还包括驱动电路74，其将在主控制器62出现故障或失效的情况下对所述装置进行保护。驱动监视电路74在反射镜控制器62出现故障或失效的情况下帮助保护所述反射镜。在正常的操作下，RSMC控制器使RSMC核心中的驱动时间寄存器每周期更新一次。如果三个周期过去了而所述驱动时间寄存器没有任何更新，则驱动监视电路74将中止通向H-桥驱动装置50的信号以保护所述反射镜。驱动时间寄存器的写入可重新启用H-桥驱动装置50。
现在参照图6，其中显示“状态机”，其图解说明根据本发明的启动模式中所需要的事件序列。如所示，状态机的状况76所指示的第一动作是：起始RSMC 48中的电路***，其中包括将驱动脉冲设为开始频率、振幅及工作循环。如上所提及，起初，可有意地将工作循环设为大于最终或操作值的值以帮助减少总体的启动时间。另外，也可连同标称脉冲、振幅或电压来设定该***所容许操作的频率上及下限。然后，提供第一驱动脉冲以使所述装置或反射镜开始振荡。然后，如状态机的向下扫射状况78所指示的那样，降低所述脉冲的频率，直至到达下限为止，或直至光束通过光检测器并产生具有如上所述的第一预定定时或间隔44的检测器脉冲为止。如果先到达频率的下限，则所述脉冲的频率停止降低并如状态机的向上扫射状况80所指示的那样开始增大。如果在向下扫描的阶段中，所述光束振幅没有使光束偏转增大到足以移动所述光束越过光检测器两次，则其在向上扫射的阶段中可或可不采用同样的做法。如果其不采用同样的做法，则可以较慢的扫射速率来重复向上扫射80及向下扫射78的状况，直至光检测器38a产生一对脉冲。这可能会需要数个循环，但所述偏转振幅会继续增大，且由于偏转在所述装置共振频率处或附近显著地较大，故足以使光束通过检测器两次的偏转振幅所处的脉冲频率可能非常靠近所述装置的共振频率。
无论如何，一旦偏转振幅足以形成一对具有预定定时或间隔44的脉冲，则通过中止H-桥驱动器50来中断所述驱动脉冲。然后，如状态机的状态82所指示，允许振荡装置16a盘旋向下或稳定到其共振频率。所述稳定延时时间必需足够长以允许反射镜振荡到达其自然共振频率，但不能太长以致振幅衰减太低而无法被传感器38a检测到。于所述优选实施例中，稳定延时时间为3个循环。
一旦实际共振频率得到确定，在预选工作循环处，将具有大体等于所确定共振频率的频率的驱动脉冲再次施加到振荡装置。还应注意，所述驱动脉冲的实际频率可稍微偏离所选的频率以补偿***的相移。然后，逐渐调节能量驱动脉冲的工作循环，直至偏转振幅到达状态机的状态84所指示的操作值。然后，连续地提供具有共振频率(或稍微偏离的选定频率)及所调节工作循环的驱动脉冲以实现打印机的适当操作。然后，连续地调节所述工作循环以维持希望的偏转角振幅。
图6图解说明H-桥驱动器50。根据一实施例，H-桥驱动装置50位于RSMC 48的外部。如显示，H-桥50接收来自相位1线路86及相位2线路88的输入。接收相位1线路86上的信号使左下角的晶体管90及右上角的晶体管92导通，以将使电流由右至左通过反射镜线圈94。类似地，接收相位2线路88上的信号使左下角的晶体管96及右上角的晶体管98导通，以将使电流由右至左通过线圈94。相位1及相位2不能同时导通是重要的，因为这样会提供从电源线100直接到大地102的低阻抗路径，这当然会损坏电源。因此，RSMC 48中的逻辑通过确保一个相位关闭直到另一相位导通的时间中始终存在延时来防止以上现象的发生。
本发明所属技术领域的技术人员应了解，可对所述实例性实施例作出各种附加、删除、替代及其他修改。

Claims (8)

1.一种用于控制共振扫描结构的偏转的方法，其包括如下步骤：
产生第一能量驱动脉冲并将其施加到所述扫描结构以致使所述扫描结构围绕扭转铰链振荡；
贯穿包含所述扫描结构共振频率在内的频率范围改变所述第一能量驱动脉冲的频率；
确定所述扫描结构何时达到所选偏转角或振幅值；
中断对所述扫描结构施加所述第一能量驱动脉冲；
确定所述扫描结构的共振频率；
产生处于所述共振频率或处于将所述扫描结构的振荡维持在其共振频率的所选频率的第二能量驱动脉冲并将其施加到所述扫描结构；且
调节所述第二能量驱动脉冲的工作循环，直到所述扫描装置到达第二偏转角或振幅值。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述扫描结构为扫描反射镜。
3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：连续产生并施加具有所述所选频率及所述所调节工作循环的所述第二能量驱动脉冲；及连续调节所述第二能量驱动脉冲的工作循环以维持所述第二偏转角或振幅值。
4.如权利要求1或3所述的方法，其中所述所选频率偏离所述振荡结构的共振频率以补偿所述结构的相移。
5.如权利要求1或3所述的方法，其进一步包括：
确定所述偏转振幅是否超过第三所选值；
如果所述偏转振幅超过所述第三所选值，则中断对所述扫描结构施加能量驱动脉冲并允许所述偏转振幅衰减到较低的偏转振幅；且然后
产生并施加具有所述所选频率及小于所述所调节工作循环的工作循环的新的第二能量驱动脉冲。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一偏转振幅值小于所述第二偏转振幅值。
7.如权利要求1或3所述的方法，其进一步包括在临近所述振荡结构偏转的末端处提供传感器以便所述传感器提供一对电脉冲，所述对脉冲的第一脉冲代表所述振荡结构在其沿第一方向行进时的位置，且所述对脉冲的第二脉冲代表所述结构在其停止并反转其行进方向后的相同位置。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过监控所述对脉冲之间的间隔来确定所述扫描结构的所述偏转振幅。
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