KR100499319B1 - 광주사장치 및 그것을 이용한 화상형성장치 - Google Patents

광주사장치 및 그것을 이용한 화상형성장치 Download PDF

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KR100499319B1 KR10-2002-0032118A KR20020032118A KR100499319B1 KR 100499319 B1 KR100499319 B1 KR 100499319B1 KR 20020032118 A KR20020032118 A KR 20020032118A KR 100499319 B1 KR100499319 B1 KR 100499319B1
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Abstract

본 발명에서는, 결상광학계인 단렌즈의 배치오차에 의해 발생하는 주사선 만곡을 미소하게 억제할 수 있는 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상형성장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 결상광학계를 단렌즈로하고, 주(主)주사방향단면형상의 출사면은 원호이며, 주(主)주사방향단면형상이 원호인 출사면에 부(副)주사 방향의 파워가 대략 집중해 있고 주주사 방향의 원호는, 부주사 방향의 배율이 일정하게 되도록 형상(곡율)이 결정되어 있다.

Description

광주사장치 및 그것을 이용한 화상형성장치{LIGHT SCANNING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원수단으로 부터 광변조되고 출사한 광빔을 회전 다면경 등에 의하여 생성되는 편향소자로 반사편향(편향주사) 시킨 후, fθ특성을 보유하는 결상광학계를 개재하여 피주사면상을 광주사해서 화상정보를 기록하도록 한, 예를 들면 전자사진프로세스를 가지는 레이저빔프린터나 디지털 복사기등에 매우 적합한 광주사 장치에 관한 것이다.
종래부터 레이저 빔 프린터(LBP) 등의 주사광학 장치에 있어서는 화상 신호에 응하여 광원수단으로 부터 광변조되고 출사한 광빔을, 예를들면 회전 다면경(폴리건 밀러)으로 이루어지는 광편향기에 의해 주기적으로 편향시켜, fθ특성을 가지는 결상광학계로서 감광성의 기록매체(감광 드럼) 면에 스포트 형상으로 집중시키고, 그 면을 광주사 해서 화상기록을 실시하고 있다.
도 17은 종래의 광주사 장치의 주요부 개략도이다.
도 17에 있어서 광원 수단(1)으로부터 출사한 발산광빔은 콜리메이터렌즈(2)에 의해 대략 평행광빔이 되고, 구경조리개(3)에 의해 광빔을 제한해서 부주사방향으로만 소정의 굴절력을 가지는 실린드리칼 렌즈(4)에 입사하고 있다. 실린드리칼렌즈(4)에 입사한 대략 평행광빔 중에서 주주사 단면에서의 광은 변경없이 사출한다. 또 부주사 단면에서의 광은, 집속하여 폴리건 미러로 이루어지는 광편향기(5)위 편향면(반사면)(5a)위에 거의 선상으로 결상하고 있다.
그리고 광편향기(5)의 편향면(5a)에서 반사 편향된 광빔을 fθ특성을 가지는 결상광학계(fθ렌즈계)(6)을 개재하여 피주사면으로서의 감광 드럼면(8)위에 도광하고, 상기광편향기(5)를 화살표 A방향으로 회전시키는 것에 의해 감광 드럼면(8)상에 광주사해서 화상정보의 기록을 행하고 있다.
이와 같은 광주사장치에 있어서, 고정밀도의 화상정보의 기록을 행하기 위해서는, 피주사면전역에 걸쳐서 상면만곡이 양호하게 보정되는 것, 주사각(θ)과 상고(Y)와의 사이에 등속성을 동반하는 왜곡특성(fθ특성)이 설정되는 것, 상면위에서의 스포트직경이 각 상고에 있어서 균일하게 하는 것 등이 필요하다, 이러한 광학특성을 만족하는 광주사장치, 혹은 그 보정광학계(fθ)는 종래부터 여러가지가 제안되어 있다.
한편, 레이저빔프린터나 디지털복사기에 있어 컴팩트화나 저가격화에 수반해서, 광주사장치에 대해서도, 마찬가지의 요구가 이루어지고 있다.
이와 같은 요구를 만족하는 구성으로서, fθ렌즈를 1매로 구성한 광주사장치가, 예를 들면 특개평4-50908호공보나 특개평9-33850호공보에 제안되어 있다.
특개평4-50908호공보에서는, fθ렌즈의 주주사방향으로 고차의 비구면을 이용해 수차 특성을 비교적 양호하게 보정하고 있지만, 광편향기와 피주사면간의 부주사방향의 배율이 일정하게 되지 않기 때문에, 부주사방향의 스포트직경이, 상고에 대하여 변화하려는 경향이 있었다.
한편, 특개평9-33850호공보에 있어서는, 광주사장치에 있어서, fθ렌즈의 렌즈면 가운데, 적어도 2개의 면에 있어서, 부주사방향의 곡율이, 결상렌즈의 유효부에서 주주사방향에 따라 연속적으로, 한편 주주사 방향의 곡율과 독립적으로 변화하는 일에 의해, 부주사방향의 주평면의 위치를 2개의 벤딩에 의해 제어하고, 각 상고에 있어서의 부주사 배율을 일정하게 함으로써, 스포트직경을 일정하게 하는 방법이 제안되고 있다.
그렇지만, 상기 제안에 있어서는, 부주사배율을 일정으로 하기 위해서, 적어도 2개의 면을 벤딩시켜서, 주평면의 위치를 배율이 일정한 상태가 되도록 제어하기 때문에, 주주사와 부주사의 형상을 완전하게 독립적으로 설정하는 것이 가능하지만, 렌즈의 두께를 얇게 하려는 등의 요망에 의해, 주주사 방향의 렌즈 형상이 비교적 큰 비구면량을 가지는 경우가 많았다.
상기의 같은 주주사 방향의 비구면량이 큰 렌즈에서는, 각 렌즈면, 혹은 렌즈의 배치오차에 의해, 광학적인 성능의 열화가 크게 발생한다. 광학적인 성능의 열화 중에서 특히 부주사방향의 주사선만곡은 주사선 높이의 차이나 주사선의 기울기 등과 달리, 장치본체에서 배치하는 미러 등의 조정에 의해 보정할 수 없기 때문에 심각한 문제점이 되었다. 이 때문에 주사선 만곡을 미소하게 억제하기 위해서는 각 렌즈면, 및 렌즈의 배치를 설계치에 따라서 고정밀도로 배치하거나, 혹은 렌즈에 조정기구를 설치하여 설계치에 의한 배치를 조정할 필요가 있다.
더욱 4개의 감광체(감광드럼)를 이용해 각각에 광주사장치를 배치해서 레이저빔에 의해 잠상을 형성하고, Y(옐로우), M(마젠타), C(시안), Bk(블랙)의 각 색의 원고의 화상을 각각 대응하는 감광체 면에 형성하는 칼라 화상 형성장치의 경우, 각 감광체 면에 형성된 Y, M, C, Bk의 4색의 화상을 종이등의 전사체 위에 중첩시키기 때문에, 각 감광체에 대응한 광주사장치의 주사선에 만곡이 발생되어 있으면 4색간에서의 주사선의 형상에 오차를 일으켜 전사체상에서의 화상에 있어서 색차이가 생기기때문에 현저한 화상 성능의 열화를 초래한다고 하는 문제점이 있다.
도 18은, 특개평9-33850호공보의 실시예에 있어서의, 주사광학소자, 및 각 광학 소자면이 주주사방향과 수직인 방향(부주사 방향)으로 편심(50μm) 했을 때의 피주사면에 있어서의 주사선 이동량을 표시한다. 도 18에서 광학면의 편심시에 주사선 만곡이 크게 발생하고, 고품위인 화상을 얻기 위해서는 배치정밀도의 향상이나, 편심조정을 필요로 하는 것으로 알려져 있다.
도 18에 있어서, R1곡선은, fθ렌즈(6)의 입사면만이 부주사방향으로 편심했을 경우의 주사선 만곡량을 나타내며, R2곡선은, fθ렌즈(6)의 출사면 만이 편심했을 경우의 주사선 만곡량을 나타내고, block곡선은, fθ렌즈(6)의 입사면 및 출사면의 양면이 편심했을 경우의 주사선 만곡량을 나타내고 있다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, fθ렌즈를 1매의 렌즈에 의해 구성하고, fθ렌즈를 적절한 형상으로 하므로써, 렌즈의 배치오차에 의해 발생하는 주사선 만곡을 미소하게 억제할 수 있는 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상형성장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원 발명은, 광원수단으로 부터 사출한 광빔을 편향소자에 도광하고, 이 편향소자에 의해 편향된 광빔을 피주사면에 결상 시키는 결상광학계를 가지는 광주사장치에 있어서,
상기 결상광학계는 단렌즈로 부터 되고, 이 단렌즈의 출사면의 주주사 방향 단면형상은 원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs상기 출사면의 부주사 방향의 파워Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고, 광축상에 있어서의 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사방향의 원호는,
를 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워 또는/및 상기 입사면의 부주사 방향의 파워가 주주사방향의 형상에 상관없이 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 출사면의 부주사방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향해서 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽 면(anamorphic surfaces)인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 입사면의 주주사방향의 형상이 비구면 형상인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때, 이하의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
1.35f≤L≤1.55f
본원 발명은, 상기 결상광학계의 주주사방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계는, 플라스틱 성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티 빔 레이저를 이용한 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사방향의 원호는,
를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 단렌즈의 출사면의 부주사면내의 형상이 원호인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사면내의 형상은 평면인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 주사광학장치와 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 주사광학 장치에서 주사된 광빔에 의해 상기 감광체 위에 형성된 정전 잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한 화상형성장치인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 주사광학장치와 외부기기로 부터 입력한 코드 데이터를 화상신호로 변환하여 상기 주사광학장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 갖춘 화상형성 장치인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 결상광학계를 복수개 구비하고 각 결상광학계는, 각 색 또는 복수색에 대응한 감광체에 대해서 화상정보를 기록하는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 광원수단으로 부터 사출한 광빔을 편향소자에 도광하고, 이, 편향소자에 의해 편향된 광빔을 피주사면상에 결상 시키는 결상광학계를 보유하는 광주사장치에 있어서,
상기 결상광학계는 단렌즈로 부터 되고, 이, 단렌즈의 출사면의 주주사 방향 단면형상은 원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고 있고, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0라하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 할때, 주주사 방향의 원호는,
를 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워 또는/및 상기 입사면의 부주사방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관없이 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 출사면의 부주사방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향해 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면(anamorphic surfaces)인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 입사면의 주주사 방향의 형상이 비구면 형상인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때, 아래의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.
1.35f≤L≤1.55f
본원 발명은, 상기 결상광학계의 주주사방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명에서, 상기 결상광학계는, 플라스틱 성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명에서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티빔레이저를 이용한 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 결상광학계의 전계의 부주사 방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사방향의 원호는,
를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기단렌즈의 출사면의 부주사면내의 형상이 원호인 것을 특징으로 하고 있다.
본원 발명은, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사면내의 형상이 평면인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 주사광학장치와 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 주사광학장치로 주사된 광빔에 의해 상기 감광체위에 형성된 정전 잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한 화상형성장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 주사광학장치와 외부기기로 부터 입력한 코드데이터를 화상신호로 변환하여 상기 주사광학장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 구비한 화상 형성장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 결상광학계를 복수개 구비하고, 각 결상광학계는, 각 색 또는 복수색으로 대응한 감광체에 대해서 화상 정보를 기록하는 화상형상장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위해서는,
·화상 유효 영역내에 있어서의 주사 렌즈의 부주사 배율을 대략 일정하게 하는 것,
·주사렌즈의 입사면, 및 출사면의 각 상높이에 있어서의 부주사 배율을 대략 일정하게 하는 것이 중요하다.
광학상자(하우징)에의 렌즈조립오차, 렌즈 자체의 제조오차에 의해 주사렌즈전체가 주사면과 수직인 방향(Z방향)으로 편심 했을 경우, 주사 렌즈의 부주사배율을 대략 일정하게 함으로써, 피주사면에 있어서의 주사선은 일률적으로 시프트하여 편심에 의한 주사선의 만곡(휘어짐)을 방지할수 있게 된다.
또 특히 몰드렌즈에 있어서 형내의 조립정밀도 부족에 의하여 입사면에 대한 출사면의 Z방향 편심이 생겼을 경우, 주사 렌즈의 각면에 있어서의 부주사배율을 대략 일정하게 함으로써, 마찬가지로 피주사면에 있어서의 편심에 의한 주사선 만곡(휘어짐)을 방지할 수 있다.
이들 효과를 달성하기 위한 구체적인 방법에 의하면, 본 발명은,
·주사렌즈의 출사면에 부주사방향의 거의 모든 파워를 배치하는 것,
·주사렌즈의 출사면의 부주사방향의 형상을 화상 유효 영역내에서 부주사 배율이 대략 일정하게 되도록 결정하는 것,
을 특징으로 한다.
부주사 배율이 일정하게 되도록 주주사 형상은, 도 3에 표시한 바와 같이, 폴리건 편향면으로부터 주사 렌즈 출사면까지의 공기 환산거리(렌즈 내부는 실거리/굴절률로 환산)와 출사면으로부터 피주사면까지의 거리와의 비가 대략 일정하게 되는 면형상이고, 편향기측에 곡율 중심을 보유하는 대략 원형 모양의 광학면에 대응하는 면형상이다. 그리고 같은 면상에 부주사 방향의 거의 모든 파워를 배정하므로써 주사렌즈의 부주사 배율을 화상 유효 영역내에서 대략 일정하게 함과 아울러, 입사면, 출사면에 있어서의 부주사 배율도 대략 일정하게 된다.
이에 의하여, 주사렌즈 전체, 및 각 광학면의 편심이 생겨도 주사선 만곡이 생기지 않는 주사광학계를 단일렌즈를 사용해 염가로 실현되는 것이 가능해진다. 또 본 주사광학장치는 특히 이것을 복수개 사용한 칼라화상형성장치에 있어서의 주사광학계에 매우 적합하고, 이, 칼라화상형성장치에 적용했을 경우, 주사선의 만곡을 조정을 하는 일 없이 주사선의 만곡에 의한 색 편차가 적은 화상을 얻을 수 있다.(제1실시예)
도 1은 본발명의 광주사장치의 제 1실시예의 주주사방향의 요부단면도(주주사 단면도), 도 2는 도 1의 부주사방향의 요부단면도(부주사 단면도)이다.
본 명세서에 있어서는 주사광학수단의 광축과 광편향기에 의하여 편향된 광빔이 형성하는 면을 주주사단면, 주사광학수단의 광축을 포함하여 주주사단면과 직교하는 면을 부주사단면이라고 정의한다.
도 1에서, 부호1은 광원수단이며, 예를 들면 반도체 레이저에 의해서 이루어져 있다. 부호 2는 콜리메이터렌즈이며, 광원수단(1)으로부터 출사된 광빔을 대략 평행 광빔으로 변환하고 있다. 부호3은 구경조리개이며, 통과광빔(광량)을 제한하고 있다. 부호4는 실린드리칼 렌즈이며, 부주사 방향으로만 소정의 굴절력을 가지고 있어 구경조리개(3)를 통과한 광빔을 부주사단면내에서 후술하는 광편향기(편향소자)5의 편향면(5a)에 거의 선상으로 결상 시킨다.
상기한, 콜리메이터렌즈(2), 구경조리개(3), 그리고 실린드리칼 렌즈(4)등의 각 요소는 입사광학계의 한 요소를 구성하고 있다.
부호5는 편향소자로서 예를 들면 포리건 미러(회전 다면경)에 의하여 이루어지는 광편향기이며, 모터등의 구동수단(비도시)에 의해 소정방향으로 일정속도로 회전한다.
부호61은 fθ특성을 가지는 주사광학소자(fθ렌즈)이며, 양면에 애너머픽면을 가지는 단렌즈에 의해 구성되고, 광편향기(5)와 피주사면으로서의 감광 드럼면(8)과의 중간보다 상기 편향기측에 더 근접하게 배치되어 있다.
본 실시예의 단렌즈는, 몰드프로세스로 성형된 플라스틱렌즈이다.
제 1실시예에 있어서의 주사광학소자(61)는, 주주사면내에 있어서 제 1면이 편향기측으로 볼록면을 향한 10차까지의 함수로 나타낼 수 있는 비구면이고, 제 2면은 피주사면에 대면하는 볼록면을 가지는 원호면으로 이루어지고, 부주사면내에 있어서는, 제 1면은 평면, 제 2면은 피주사면측으로 볼록면이 향한 원호면이고, 그 곡율은 렌즈의 유효부분 내에 있어서 축상으로 부터 축외로 향해 연속적으로 변화 한다.
주사광학소자(61)는, 광편향기(5)에 의해 반사편향(편향주사) 된 화상정보에 기초한 광빔을 피주사면(8) 위에 결상 시킨다.
부호8은 피주사면으로서의 감광드럼면이다. 광편향기(5)의 편향면(5a)에 반사편향된 광빔은 주사광학소자(61)를 개재하여 감광드럼면(8) 상에 도광되고, 상기 광편향기(5)를 소정방향으로 회전시킴으로써, 상기 감광드럼면(8)은 소정방향(주주사 방향)으로 광주사된다. 이것에 의해 기록매체로서의 감광 드럼면(8) 상에 화상이 기록된다.
본 발명의 주사광학소자는, 상기 과제를 해결하기 위해서 부주사 방향으로 아래 기재와 같은 기능을 가지고 있다.
·부주사 방향으로 상면만곡과 광학면 탱클에러(tangle error)를 보정하는 기능.
·부주사배율을 일정하게 하는 기능.
·주사선 만곡의 배치 민감도의 저감하는 기능
상기 3개의 기능은, 주사광학소자가 화상유효 영역내에서 양호한 화상기록을 실시하기 위해서 필요한 조건이며, 특히 부주사배율을 일정하게 함으로써, 피주사면에 입사하는 광빔에 대해 부주사 방향의 Fno를 균일화하여, 화상유효영역내에서의 부주사 스포트직경을 일정하게 하고, 멀티빔 주사광학장치에 있어서는, 인접한 주사선의 간격을 일정하게 하기 위해서 필요하다. 화상유효영역내에 있어서의 부주사 방향의 결상 배율의 차이(부주사 Fno의 비율)는 주사광학장치의 실제사용을 고려하여 10% 이하, 바람직하게는 5%이하로 억제하는 것이 필요하다.
또한, 주사선 만곡의 배치 민감도를 저감함으로써, 광학상자(하우징)에 필요한 조립정밀도와 렌즈자신의 제조정밀도를 저감하는 것이 가능하다.
본 발명에서는, 이러한 기능을 실현하기 위해서, 주사광학 소자를 애너머픽단일렌즈로 구성하여,
·부주사 배율이 일정하게 되도록 주사광학소자의 출사면의 형상을 결정하는 것
·주사광학소자의 출사면에 부주사방향의 파워를 대략 집중하는 것
·주사광학소자의 출사면의 부주사 방향의 곡율을 축상으로부터 축외로 향해 연속적으로 변화시키는 것
에 의해, 상기의 항목이 실현된다.
부주사배율이 일정하게 되도록 하는 주주사 형상은 도 3에 표시한 바와 같이, 포리건 밀러면(편향면)으로부터 주사광학소자 출사면까지의 공기환산거리 P1 또는 Ml(렌즈내부는 실거리/굴절률로 환산)과 출사면으로 부터 피주사면까지의 거리 P2 또는 M2와의 비율이 대략 일정하게 되는 면형상이며, 편향기측에 곡율중심을 보유하는 대략 원형의 광학면에 대응한다. 그리고 이 광학면에 부주사 방향의 거의 모든 파워를 배정함으로써, 주사렌즈의 부주사배율을 화상유효영역내에서 대략 일정하게 함과 어울려, 출사면에 있어서의 부주사 배율도 대략 일정하게 된다. 폴리건 미러면(편향면)으로부터 주사광학소자의 출사면까지의 공기환산거리와 출사면으로부터 피주사면까지의 거리와의 비율의 변동량은 주사광학장치의 실제사용을 고려하여 10%이하, 바람직하게는 5%이하로 억제하는 것이 필요하다.
이것에 의해, 주사광학소자(61)의 출사면(61b)에 부주사 방향으로 파워를 집중시키고, 또한 주주사 방향으로 광축으로부터 멀어짐에 따라 자선곡율반경을 연속적으로 변화시키는 구성을 취하는 것만으로, 부주사 방향의 상면만곡 및 피주사면(8)상의 주사유효전역에 있어서의 부주사 배율의 균일성(부주사배율 일정)의 양쪽 모두를 동시에 또한 양호하게 보정할 수 가 있다.
여기서 폴리건 미러면상에 회전중심이 없는 것에 의하여 주사중의 편향면의 출입량이 작기 때문에 무시해도 무방하다.
주사선의 만곡의 민감도를 저감 시키기 위해서는, 결상광학계의 부주사방향의 파워를 단일렌즈의 1면에 대략 집중시키는 것이 바람직하다. 부주사 방향의 파워가 복수의 광학소자 또는 복수의 면에서 분담되고 있는 경우에는, 각각의 광학 소자의 배치오차에 의해 발생하는 주사선 만곡이 적산될 뿐만 아니라, 광편향기측에 배치되는 광학 소자에 의해 발생하는 주사선 만곡이 피주사면측에 배치되는 광학소자의 배치 오차에 의해 증폭하는 경우가 있기 때문이다. 따라서 결상광학계가 단렌즈에 의해 구성되고, 한편 단렌즈의 1면에 부주사 방향의 파워가 대략 집중하여있는 것이, 주사선 만곡의 민감도를 저감시키는 최적의 방법이다. 부주사 방향의 파워의 집중 정도는, 단렌즈의 전 부주사 파워에 대해서, 주사광학 장치의 실제사용을 고려하여, 90%이상 바람직하게는 95%이상인 것이 필요하다.
또 단렌즈의 부주사 방향으로 강한 정(正)의 파워를 가지는 면은 주주사 단면내에 있어서의 형상이 원호에 가까운 것이 바람직하다. 이것은, 주주사 단면내에 있어서의 형상이 큰 비구면량을 가지는 것으로 가정하면, 이 경우에는, 렌즈가 주주사 방향으로 축에 대해 회전하는 경우에, 부주사 방향으로 강한 정의 파워를 유지하는 면에 입사하는 광선의 높이가 주주사 방향의 장소에 의해 변화하고, 즉 부주사방향의 굴절력이 장소에 의해 변화하여 버리기 때문에 주사선 만곡이 2차곡선이 되지 않고, 주사선에 파동이 발생해버리기 때문이다.
또 단렌즈의 부주사방향으로 강한 정의 파워를 가지는 면은 피주사면에 가까운 측에 배치되는 것이 바람직하다. 이것은 부주사 방향으로 강한 정의 파워에 의해 굴절된 광빔이 피주사면까지의 거리가 가까우면 만곡에 대한 민감도가 낮아지기 때문에 있다.
상기의 조건을 만족하면서, 주주사 방향의 상면만곡 및 등속주사를 행하기 위한 fθ특성을 양호하게 보정하기 위해서는, 상기 결상광학계의 광로 길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때, 박렌즈계(thin lens system)의 설계에 있어서,
1.28f≤L≤1.48f
를 만족할 필요가 있고, 이 조건을 상기 박렌즈계에 적용했을 경우에는, 주평면간격을 고려해서, 이하의 조건의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
1.35f≤L≤1.55f
더우기 주사광학소자의 출사면(61b)의 부주사 방향의 곡율을 축상으로 부터 축외로 향해 연속적으로 변화시키는 것에 의해, 부주사방향의 상면만곡을 보정하는 동시에, 포리건 밀러의 편향면(5a)에 결상된 초선을 피주사면(8) 위에 재결상하여, 광학면탱글에러의 보정광학계를 구성한다. 이경우, 출사면(61b)의 주주사방향의 형상이, 부주사 배율이 일정하게 되도록 결정되므로, 부주사방향의 곡율변화는, 대부분이 상기 목적을 위해서 이용되기 때문에, 종래와 같이, 부주사 방향의 곡율변화를 사용해서 부주사 방향의 결상 배율의 일정화를 행할 필요가 없다.
이러한 본 실시예에서는 주사광학소자의 굴절면의 면형상은 이하의 형상 표현식에 의해 정의되고 있다. 광학소자면과 광축과의 교점을 원점으로 하고, 광축방향을 X축, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 방향을 Y축, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 방향을 Z축으로 했을 때, 주주사 방향과 대응하는 모선방향이,
단, R는 모선곡율 반경, K, B4, B6, B8, B10은 비구면계수이다. 부주사 방향(광축을 포함하고 주주사 방향에 직교하는 방향)과 대응하는 자선방향이,
1/r'=1/r+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10
삭제
단, r은 자선곡율반경, D2, D4, D6, D8, D10은 자선변화계수가 되는 식으로 표현되는 것이다.
또한 축외부분의 자선곡율 반경 r'는 각각의 위치에 있어서의 모선의 법선을 포함해 주주사면과 수직인 면내로 정의되는 것에 유의해야 한다. 또 형상표현식에 있어서의 다항식은 10차까지의 함수로 표현하고, 차수는 더 이상으로 하거나 이하로 하여도 무방하다.
도 4에 본 실시예에 있어서의 주사광학소자(61)의 비구면 계수를 나타내는 각 계수 및 그 외의 제특성을 표시한다.
본 실시예에 있어서의 주사광학소자(61)는, 양면에 애너머픽면을 가지는 단렌즈에 의해 구성되고, 주주사면내에 있어서 제 1면은 편향기측으로 볼록면이 향하는 비구면이고, 제 2면은 피주사면측으로 볼록면이 향하는 원호면으로 되어, 부주사면내에 있어서는, 제 1면은 평면, 제 2면은 피주사면측으로 볼록면이 향하는 원호면이고, 그 곡율은 렌즈의 유효부분내에 있어서 축상부분으로부터 축외부분으로 연속적으로 변화한다.
도 5는 본 실시예에 있어서의 주사광학소자(61)의 각면을 통과하는 주광선의 좌표와 편향면(5a)으로부터 각면까지의 광선거리를 나타내고 있다. 최축외부분에 주사할 때의 입사광선의 주광선과 편향면(5a)과의 교점을 X, Y좌표의 원점으로 하여 산출하고 있다. 본 실시예에 있어서의 주사광학소자에서는, 광축상에 있어서의 폴리건 미러의 편향면(5a)으로부터 주사광학소자(61)의 출사면(61b)까지의 공기환산거리(렌즈내부는 실거리/굴절률로 산출함)는 La0=63.193 mm, 상기 주사광학 소자(61)의 출사면(61b)으로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lb0=147.283mm이며, 축외부분에 있어서의 폴리건 미러의 편향면(5a)으로부터 주사광학소자(61)의 출사면(61b)까지의 공기환산거리는 Laθ=72.843mm, 주사광학소자(61)의 출사면(61b)으로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lbθ=170.742mm이며,
가 되고
가 되는 조건을 만족하도록 양면(61a,61b)(특히 출사면 (61b))의 주주사방향 형상이 결정된다.
도 6(a), 도 6(b), 도 6(c)는 각각 본 실시예에 있어서의 광주사 장치의 근축수차(상면만곡, 왜곡수차, 부주사배율차이)를 표시한 수차 도면이고, 상면만곡에 있어서의 실선은 부주사방향, 점선은 주주사방향을 나타내고 있다. 이 수차도로 부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시예에서는 근축수차가 양호하게 보정되고 있어 고해상프린팅에 적절한 광주사장치를 실현시키고 있다.
부주사방향의 Fno의 비는,
Fmin/Fmax=0.982≥0.9
로 되어 부주사배율의 일정조건을 만족하는 것을 나타내고 있다.
상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f라 하였을 때,
1.35f≤L=1.45≤1.55f로 하여 출사면의 주주사방향의 형상이 부주사배율을 일정하게 하도록 결정하고 또, 주주사방향의 상면만곡 및 fθ특성도 양호하게 보정하여 광로길이와 촛점거리의 관계를 만족시키고 있다.
상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 출사면(제 2면)의 부주사방향의 파워를 Øs2로 하였을 때
0.9≤Øs2/Øs≤1.1
가 되어, 부주사방향의 파워가 출사면에 집중하고 있는 것에 의해, 주사선만곡의 배치민감도의 낮은 계가 실현되고 있다.
도 7은 주사광학소자(61)를 부주사단면내에 있어서 광축과 직교하는 Z축방향으로 이동했을 경우의 주사선 만곡량(Z방향의 오프셋량은 제외)을 나타내며 이동량은 O.1 mm이다. 어느쪽이나 광주사장치상에 주사광학소자를 배치하는데 있어서 적절한 오차라고 생각되지만, 이 배치오차를 부여해도 주사선 만곡은 거의 발생하지 않고, 장치상 문제가 되는 레벨에 도달하는 것은 아니다.
도 7에 있어서, R1곡선은, fθ렌즈(61)의 입사면 만이 편심한 경우의 주사선 만곡량을 나타내며, R2곡선은, fθ렌즈(61)의 출사면 만이 편심 했을 경우의 주사선 만곡량을 도시하고, block 곡선은, fθ렌즈(61)의 입사면 및 출사면의 양면이 편심했을 경우의 주사선 만곡량을 나타내고 있다.
즉, 도 7의 결과로부터, 광학상자(하우징)에의 렌즈조립오차, 렌즈 자체의 제조 오차에 의해 주사렌즈 전체가 피주사면과 수직인 방향(Z방향)으로 편심했을 경우에도, 주사렌즈의 부주사 배율을 대략 일정하게 함으로써 피주사면상에 있어서의 주사선은 일률적으로 시프트하여 주사선만곡을 없애는 것이 가능하다.
또, 도 7의 결과로부터, 특히 몰드렌즈에 있어서 형내의 조립정밀도 부족에 의해 입사면에 대해 출사면이 Z방향으로 편심한 경우에도, 주사렌즈의 각면에 있어서의 부주사 배율을 대략 일정하게 함으로써, 마찬가지로 피주사면에 있어서의 부주사 방향에의 편심에 의한 주사선 만곡을 없애는 것이 가능하다.
또, 본 실시예에 있어서는 특히 플라스틱렌즈에서 현저한 환경 변동시의 포커스 이동을 보상하기 위해 제 1, 제 2의 광학 소자의 적어도 한 쪽의 면에 회절격자면을 설치하여 형성해도 된다. 또 본 실시예에 있어서는 광원수단을 멀티빔레이저에 의하여 구성해도 상술한 실시예 1과 마찬가지로 적용할 수가 있다.
멀티빔레이저에 의해 발생된 멀티빔의 빔 개수는, 2개나 3개 이상이 될 수 있다.
본 실시예에 있어서의 주사광학소자인 단렌즈(61)는 몰드 프로세스로 성형된 유리 렌즈이어도 된다.
단, 본 발명은, 몰드렌즈에 한정되는 발명은 아니고, 연마에 의해 성형한 렌즈에도 적용할 수 있다.(제2실시예)
도 8은 본 발명의 광주사장치의 제 2실시예에 의한 주주사방향의 주요부 단면도(주주사 단면도), 도 9는 도 8의 부주사방향의 주요부 단면도(부주사 단면도)이다.
제 2실시예가 제 1실시예와 다른점은, 주사결상소자(62)의 제 1면이 부주사 방향으로 약한 정의 파워를 가진다는 점이다. 부주사 파워의 분담비율는, 제 1실시예와 다르지만, 양호한 수차특성을 나타내고 있어 충분한 결상특성을 표시하고 있다.
도 10에 본 실시예에 있어서의 주사광학소자(61)의 비구면계수를 나타내는 계수 및 그 외의 특성을 표시한다.
도 11(a), 도 11(b), 및 도 11(c)는 각각 본 실시예에 있어서의 광주사장치의 근축수차(상면만곡, 왜곡 수차, 부주사배율차이)를 각각 표시한 수차도면이고, 상면만곡에 있어서의 실선은 부주사방향, 점선은 주주사 방향을 나타내고 있다. 이 수차도로 부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시예에서는 근축수차가 양호하게 보정되고 있어 고정밀 인자에 적합하고 양호한 광주사 장치를 실현 시키고 있다.
본 실시예에 있어서의 주사광학장치에서는, 주주사형상은 실시예 1과 같고,
주광선의 좌표 및 각면까지의 광선거리는 도 5와 같다. 광축 상에 있어서의 폴리건 미러의 편향면(5a)으로 부터 주사광학소자(62)의 출사면(62b)까지의 공기환산거리(렌즈내부는 실거리/굴절률로 산출함)는 La0=63.193mm, 상기 주사광학 소자(62)의 출사면(62b)로 부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lb0=147.283mm이며, 축외부분에 있어서의 폴리건 미러의 편향면(5a)으로부터 주사광학소자(62)의 출사면(62b)까지의 공기환산거리는 Laθ=72.843mm, 주사광학 소자(62)의 출사면(62b)으로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lbθ=170.742mm로써,
가 되는 조건을 만족하도록 양면(62a,62b)(특히 출사면 (62b))의 주주사방향형상(모선 형상)이 결정된다.
부주사 방향의 Fno의 비율은,
Fmin/Fmax=0.985≥0.9가 되어
부주사배율의 일정한 조건을 만족하는 것을 나타내고 있다.
상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때,
1.35f≤L=1.45≤1.55f가 되어, 출사면의 주주사방향의 형상을 부주사 배율을 일정하게하도록 결정하고, 또 주 주사방향의 상면만곡 및 fθ특성도 양호하게 보정하여 광로길이와 촛점거리의 관계를 만족하고 있다.
상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 출사면(제 2면)의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때
0.9≤Øs2/Øs=0.929≤1.1
이고, 부주사방향의 파워가 출사면에 집중해 있는 것에 의해, 주사선 만곡의 배치민감도의 낮은 계가 실현되고 있다.
도 12는 주사광학소자(62)를 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교 하는 Z축방향으로 이동했을 경우의 주사선 만곡량(Z방향의 오프셋량은 제외)을 나타내며 이동량은 O.lmm이다. 어느쪽이나 광주사 장치상에 주사광학 소자를 배치하는데 있어서 적절한 오차라고 생각되지만, 이 배치 오차를 부여하여도 주사선 만곡은 거의 발생하지 않고, 장치상 문제가 되는 레벨에는 도달하지 않는다.
(제3실시예)도 13은 본 발명의 광주사장치의 제 3실시예의 주주사방향의 주요부의 단면도(주주사 단면도), 도 14는 도 12의 부주사 방향의 주요부의 단면도(부주사 단면도)이다.
실시예 3이 실시예 1과 다른 점은, 주사 결상 소자(63)의 제 1면의 부주사방향으로 약한 부의 파워를 가지는 점이다. 부주사 파워의 분담비는, 실시예 1과 다르지만, 양호한 수차특성을 표시하고 있어 충분한 결상특성을 나타내고 있다.
도 15에 본 실시예에 있어서의 주사광학소자(63)의 비구면 계수를 나타내는 계수 및 그 외의 특성을 표시한다.
도 16(a), 도 16(b), 도 16(c)는 각각 본 실시예에 있어서의 광주사장치의 근축수차(상면만곡, 왜곡 수차, 부주사 배율차이)를 각각 표시한 수차도면이고, 상면만곡에 있어서의 실선은 부주사 방향, 점선은 주주사 방향을 나타내고 있다. 이 수차도로 부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시예에서는 근축수차가 양호하게 보정되고 있어 고해상프린팅에 적절한 광주사장치를 실현시키고 있다.
본 실시예에 있어서의 주사광학장치에서는, 주 주사형상은 실시예 1과 마찬가지이고, 주광선의 좌표 및 각면까지의 광선거리는 도 5와 같다. 광축 상에 있어서 폴리건 미러의 편향면(5a)으로부터 주사광학소자(63)의 출사면(63b)까지의 공기환산거리(렌즈내부는 실거리/굴절률로 산출함)는 La0=63.193 mm, 상기 주사광학소자(63)의 출사면(63b)으로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lb0=147.283mm이며, 축외부분에 있어서의 폴리건 밀러의 편향면(5a)으로 부터 주사광학소자(63)의 출사면(63b)까지의 공기환산거리는 Laθ=72.843mm, 주사광학소자(63)의 출사면(63b)로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 Lbθ=170.742mm이고,
이 되고
가 되는 조건을 만족하도록 양면(63a,63b)(특히 출사면 (63b))의 주 주사방향 형상(모선 형상)이 결정된다.
부주사 방향의 Fno의 비율은,
Fmin/Fmax=0.965≥0.9
로 되어, 부주사 배율의 일정한 조건을 만족하는 것을 나타내고 있다.
상기 결상광학계의 광로 길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때,
1.35f≤L=1.45≤1.55f
이고, 출사면의 주 주사방향의 형상이 부 주사배율을 일정하게 하도록 결정하고, 또, 주주사 방향의 상면만곡 및 fθ특성도 양호하게 보정하여, 광로길이와 촛점거리의 관계를 만족하고 있다.
상기 결상광학계의 전계의 부주사 방향의 파워Øs, 출사면(제 2면)의 부주사 방향의 파워Øs2로 했을 때
0.9≤Øs2/Øs=1.085≤1.1
이고, 부주사방향의 파워가 출사면에 집중해 있으므로써, 주사선 만곡의 배치민감도의 낮은 계가 실현되고 있다.
주사광학소자(63)를 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 Z축방향으로 이동한 경우의 주사선 만곡량의 도면은 생략했지만, 도 7, 도 12와 마찬가지로 주사선 만곡은 거의 발생하지 않고, 장치상 문제가 되는 레벨에는 도달할 것은 없다.
도 19는, 전술한 실시예 1 내지 실시예3의 광주사장치를 이용한 화상형성장치(전자사진프린터)의 실시예를 표시한 부주사방향의 요부 단면도이다. 도 19에 있어서, 부호 104는 화상 형성장치를 표시한다. 이 화상 형성장치(104)에는, 퍼스널 컴퓨터등의 외부 기기(117)로 부터 코드 데이터(Dc)가 입력한다. 이 코드 데이터(Dc)는, 장치내의 프린터 콘트롤러(111)에 의해, 화상 데이터(도트 데이터) Di으로 변환된다. 이 화상 데이터(Di)는, 광주사유니트(100)에 입력된다. 그리고, 이 광주사 유니트(광주사 장치) 100으로 부터는, 화상 데이터(Di)에 응하여 변조된 광빔(103)이 출사되고, 이 광빔(103)에 의해 감광 드럼(101)의 감광면이 주 주사 방향으로 주사된다.
정전 잠상 담지체(감광체)인 감광드럼(101)은, 모터(115)에 의해 시계 회전방향으로 회전한다. 그리고, 이 회전에 수반해, 감광드럼(101)의 감광면이 광빔(103)에 대해서, 주 주사방향과 직교하는 부 주사방향으로 이동한다. 감광 드럼(101)의 위 쪽에는, 감광드럼(101)의 표면을 대전시키는 대전롤러(102)가 표면에 맞닿도록 설치되어 있다. 그리고, 대전 롤러(102)에 의해 대전된 감광드럼(101)의 표면에, 상기 광주사 유니트(100)에 의해 주사되는 광빔(103)이 조사되게 되어 있다.
앞서 설명한 것처럼, 광빔(103)은, 화상 데이터(Di)에 기초해서 변조되고 있어 이 광빔(103)을 조사하는 것에 의해 감광 드럼(101)의 표면에 정전 잠상을 형성하게 한다. 이 정전잠상은, 상기 광빔(103)의 조사 위치 보다도 한층 더 감광 드럼(101)의 회전 방향의 하류측에서 감광 드럼(101)에 맞닿도록 배설된 현상기(107)에 의해 토너상으로서 현상된다. 여기서 이용되는 토너 입자는, 예를 들면 대전 롤러(102)에 의해 대전된 전하와는 역부호를 가지는 것이 이용된다. 그리고, 감광드럼의 비노광부에 토너가 부착하는 부분(화선부)으로 된다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 소위 정규 현상이 행하여진다. 한편, 본 실시예에 있어서 감광드럼의 노광부에 토너가 부착하는 반전 현상을 행하도록 하여도 좋다.
현상기(107)에 의해 현상된 토너상은, 감광드럼(101)의 아래 쪽으로, 감광드럼(101)에 대향하도록 배설된 전사 롤러(108)에 의해 피전사재용지(112)위에 전사된다. 용지(112)는 감광 드럼(101)의 전방(도 19에 있어서 우측)의 용지카세트(109)내에 수납되고 있지만, 수차에서도 급지가 가능하다. 용지카세트(109) 끝부분에는, 급지 롤러(110)가 배설되어 있어 용지카세트(109)내의 용지(112)를 반송로에 보낸다.
이상과 같이 해서, 미정착토너상이 전사된 용지(112)는 감광 드럼(101) 후방(도 19에 있어서 좌측)의 정착기로 반송된다. 정착기는 내부에 정착 히터(도시하지 않음)를 가지는 정착 롤러(113)와 이 정착롤러(113)에 압접하도록 배설된 가압롤러(114)로 구성되어 있어 전사부로부터 반송되어 온 용지(112)를 정착롤러(113)로 가압롤러(114)의 압접부에서 가압하면서 가열함으로써 용지(112)상의 미정착토너상을 정착하게 한다. 더우기 정착 롤러(113)의 후방에는 배지 롤러(116)가 배설되고 있어 정착된 용지(112)를 화상 형성 장치의 밖으로 배출하게 한다.
도 19에 있어서는 도시하지 않지만, 프린트 콘트롤러(111)는, 앞서 설명한 데이터의 변환 뿐만이 아니라, 모터(115)를 위시하여 형성 장치내의 각부나, 광주사유니트(100)내의 포리건 모터등의 제어를 실시한다.
도 20은 전술한 실시예 1 내지 실시예 3의 광주사장치를 복수개 동시에 사용 하여, 각각 다른 감광 드럼 면상에 각 색 마다의 화상 정보를 기록하고, 칼라 화상을 형성한 탄뎀 타입의 칼라 화상 형성 장치의 주요부 개략도이다.
도 20에 있어서 부호41, 42, 43, 44는 각각 전술한 실시예 1 내지 실시예 3의 광주사 장치, 부호21, 22, 23, 24는 각각 상 담지체로서의 감광 드럼, 부호31, 32, 33, 34는 각각의 현상기, 부호45는 반송 벨트이다.
도 20에 있어서의 칼라 화상 형성 장치는 실시예1 내지 실시예 3의 광주사장치(41,42,43,44)를 4개 병렬시켜 각각이 C(시안), M(진홍색), Y(옐로우), B (블랙)의 각 색에 대응하고, 각각 병행해서 감광드럼(21,22,23,24) 면에 화상 신호를 기록하고, 그 후 기록재에 다중 전사해서 1매의 풀 컬러 화상을 고속으로 프린팅하는 것이다.
본 발명에서는, 1개의 편향수단에 2개의 결상광학계가 대응하고, 각 결상광학계에 감광체가 대응하는 유니트가 2개 있는 것 같은 형태에도 적용할 수 있다.
또, 1개의 편향 수단에 2개의 결상광학계가 대응하고, 각 결상광학계에 2개의 감광체가 대응하는 형태에도 적용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 광주사 장치를 복수 이용해 칼라 화상형성 장치를 구성 함으로써, 고속화를 도모하는 것이 가능함과 동시에 각 색간의 색편차가 적은 고화질의 칼라 화상을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면 본 발명에서는, 광학 소자를 단렌즈로 구성하여,
·주사광학 소자의 출사면의 주주사 방향의 형상을 부주사 배율이 일정하게 되도록 정하는 것
·주사광학 소자의 출사면에 부주사 방향의 파워를 대략 집중하는 것
에 의해, 광학 소자의 배치 오차에 의해 발생하는 주사선 만곡을 미소하게 억제할 수가 있는 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치를 달성할 수가 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1실시예의 주주사 방향의 주요부 단면도.
도 2는, 본 발명의 제 1실시예에 따른 부주사 방향의 주요부 단면도.
도 3은, 부주사 배율이 일정하게 되는 주주사 형상의 설명도.
도 4는, 제 1실시예 있어서의 설계 데이터.
도 5는, 제 1실시예에 있어서의, 광선의 좌표 및 광선거리.
도 6은, 본 발명의 제 1실시예에 따른 근축수차(상면만곡, 왜곡 수차, 부주사 배율)를 표시한 수차도.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 주사광학소자의 배치 민감도를 표시한 도면.
도 8은, 본 발명의 제 2실시예에 따른 주주사 방향의 주요부 단면도.
도 9는, 본 발명의 제 2실시예에 따른 부주사 방향의 주요부 단면도.
도 10은, 제 2실시예에 있어서의 설계 데이터.
도 11은, 본 발명의 제 2실시예에 따른 근축수차(상면만곡, 왜곡 수차, 부주사 배율)를 표시한 수차도
도 12는, 본 발명의 제 2실시예의 주사광학소자의 배치 민감도를 표시한 도면.
도 13은, 본 발명의 제 3실시예에 따른 주주사 방향의 주요부 단면도.
도 14는, 본 발명의 제 3실시예에 따른 부주사 방향의 주요부 단면도.
도 15는, 제 3실시예에 있어서의 설계 데이터.
도 16은, 본 발명의 제 3실시예에 있어서, 근축수차(상면만곡, 왜곡수차, 부주사배율)를 표시한 수차도
도 17은, 종래의 광주사 장치의 주요부 개략도
도 18은, 종래의 광주사 장치의 배치민감도를 표시한 도면.
도 19는, 본 발명의 주사광학장치를 이용한 화상형성장치(전자사진프린터)의 구성예를 표시한 부주사 방향의 주요부 단면도
도 20은, 본 발명의 칼러 화상형성장치의 주요부 구성도
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 광원 수단(반도체 레이저) 2: 콜리메이터렌즈
3: 구경조리개 4: 실린드리칼 렌즈
5: 편향소자(광편향기) 6: 주사광학소자(fθ렌즈)
8: 피주사면(감광체 드럼) 11: 결상광학계
41,42,43,44: 광주사 장치 21,22,23,24: 상담지체(감광드럼)
31,32,33,34: 현상기 45: 반송 벨트
100: 광주사 장치 101: 감광 드럼
102: 대전 롤러 103: 광비임
104: 화상형성장치 107: 현상 장치
108: 전사 롤러 109: 용지카세트
110: 급지 롤러 112: 전사재(용지)
113: 정착 롤러 114: 가압 롤러
116: 배지 롤러

Claims (32)

  1. 광원수단과;
    편향소자와;
    상기 광원수단으로부터 방출한 광빔을 상기 평향소자에 도광하는 입사광학계원;
    편향소자에 의해 편향된 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상광학계
    를 포함하는 광주사장치에 있어서,
    상기 결상광학계는 단렌즈로 형성되고, 상기 단렌즈의 출사면의 주주사 방향의 단면 형상은 원호이며, 상기 결상광학계의 전체의 부주사 방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고 있고, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0, 라 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사 방향의 원호는,
    을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워 또는/및 상기 입사면의 부주사 방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관 없이 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 곡율 반경이 축상위치로 부터 축외위치까지 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 입사면의 주 주사방향의 형상이 비구면 형상인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때,
    아래의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
    1.35f≤L≤1.55f
  7. 제1항에 있어서, 상기 결상광학계의 주주사 방향의 렌즈 형상중에서, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 결상광학계는, 플라스틱 성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티 빔 레이저를 이용한 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 결상광학계의 전체의 부주사 방향의 파워Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  11. 제1항에 있어서, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기 환산거리를 La0로 하고, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0로 하고 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산 거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ라고 할때 주 주사방향의 원호는,
    를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단렌즈의 출사면의 형상은 원호인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사단면내의 형상은 평면인 것을 특징으로하는 광주사장치.
  14. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항에 기재한 광주사장치와, 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 광주사장치에 의해 주사된 광빔에 의해 상기 감광체 위에 형성된 정전 잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한 화상형성장치.
  15. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항에 기재한 상기 광주사장치와, 외부기기로 부터 입력한 코드 데이터를 화상 신호로 변환하여 상기 광주사장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 갖춘 화상형성장치.
  16. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항에 기재한 결상광학계를 복수개 구비하고 각 결상광학계는, 각 색 또는 복수색에 대응한 감광체에 화상 정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  17. 광원수단과;
    편향소자와;
    상기 광원수단으로부터 사출한 광빔을 상기 편향소자에 도광하는 입사광학계와;
    편향소자에 의해 편향된 광빔을 피주사면에 결상시키는 결상광학계
    를 포함하는 광주사장치에 있어서,
    상기 결상광학계는 몰드프로세스로 성형된 단렌즈로부터 형성 되고, 이 단렌즈의 출사면의 주 주사방향 단면형상은 원호이며, 상기 결상광학계의 전체의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고 있고 광축상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기 환산 거리를 La0, , 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주 주사방향의 원호는,
    를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 출사면의 부주사방향의 파워 또는/및 상기 입사면의 부주사 방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관없이 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 출사면의 부주사방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향하여 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치
  20. 제17항에 있어서, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 입사면의 주 주사방향의 형상이 비구면 형상인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때
    1.35f≤L≤1.55f
    의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  23. 제17항에 있어서, 상기 결상광학계의 주주사방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  24. 제17항에 있어서, 상기 결상광학계는, 플라스틱성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  25. 제17항에 있어서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티빔레이저를 이용한 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  26. 제17항에 있어서, 상기 결상광학계의 전체의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  27. 제17항에 있어서, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La0, 상기 단렌즈의 출사면으로부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb0로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사 방향의 원호는,
    를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  28. 제17항에 있어서, 상기 단렌즈의 출사면의 형상은 원호인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  29. 제17항에 있어서, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사단면내의 형상은 평면인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
  30. 제1항 내지 제13항, 제17항 내지 제29항의 어느 한항에 기재한 광주사장치와,
    상기 피주사면에 배치된 감광체와,
    상기 광주사장치에 의해 주사된 광빔에 의해 상기 감광체 위에 형성된 정전잠상을 토너상으로 현상하는 현상기와,
    상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와,
    전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기
    를 구비한 화상형성장치.
  31. 제17항 내지 제29항의 어느 한 항에 기재한 광주사장치와, 외부기기로 부터 입력한 코드 데이터를 화상 신호로 변환하여 상기 광주사장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 구비한 화상 형성장치.
  32. 제17항 내지 제29항의 어느 한 항에 기재한 결상광학계를 복수개 구비하고, 각 결상광학계는, 각 색 또는 복수색에 대응한 감광체에 화상정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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