KR100676811B1 - 광학소자와 그것을 가지는 주사광학계 및 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 플레어 또는 고스트의 원인이 되는 렌즈면에서의 프레넬(표면) 반사를 저감시킬 수 있는 광학소자와 그것을 가지는 주사광학계를 얻기 위한 것이다.

미세구조격자가 적어도 1개의 광학면위에 형성된 광학소자로서, 상기 미세구조격자는 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 구성으로 이루어진다.

Description

광학소자와 그것을 가지는 주사광학계 및 화상형성장치{OPTICAL ELEMENT AND SCANNING OPTICAL SYSTEM HAVING THE SAME, AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 광속(light beam)의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 광학소자 및 상기 광학소자를 가지는 주사광학계에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 광원수단으로부터 방출된 광속을 광편향기(편향수단)에 의해 편향시켜, fθ특성을 가지며 미세구조격자가 형성된 광학소자를 포함한 주사광학수단을 개재하여 피주사면을 광주사하고, 이에 의해 화상정보를 기록하도록 하는, 예를 들면, 전자사진 프로세스를 가지는 레이저빔 프린터, 디지털 복사기 및 멀티기능 프린터 등의 화상형성장치에 바람직하다.

레이저빔 프린터(LBP) 등의 종래의 주사광학계에서, 화상신호에 따라서 광변조된 광원수단으로부터 방출된 광속을, 예를 들면, 다각형 미러로 구성된 광편향기에 의해 주기적으로 편향시켜, 광전기록매체의 표면 위에 스폿형상으로 초점을 맞추어서 fθ특성을 가지는 주사광학수단에 의해 기록매체의 표면을 광주사하고, 이에 의해 화상기록을 실시하고 있다.

도 11은, 종래의 주사광학계의 주주사방향의 주요부 단면도(주주사 단면도)이다.

상기 도면에서, (91)은 광원수단을 나타내며, 예를 들면, 반도체 레이저로 구성된다. (92)는 콜리메이터 렌즈를 나타내며, 광원수단(91)으로부터 방출된 발산광속을 대략 평행광속으로 변환한다. (93)은 개구조리개를 나타내고, 통과하는 광속을 제한하여 빔형상을 정형한다. (94)는 원통형 렌즈를 나타내고, 부주사방향으로만 소정의 파워를 가져서 개구조리개(93)를 통과한 광속을 부주사단면내에 광편향기(95)(나중에 설명함)의 편향면(반사면)(95a)에 대략 선상(線像)으로서 초점을 맞춘다.

(95)는 편향수단으로서의 광편향기를 나타내며, 예를 들면, 4면구성의 다각형 미러(회전 다면경)으로 이루어지고 모터 등의 구동수단(도시하지 않음)에 의해 도면내의 화살표 A의 방향으로 일정속도로 회전한다.

(96)은, 집광기능과 fθ특성을 가지는 주사광학수단으로서 기능하는 주사렌즈계를 나타낸다. 상기 주사렌즈계(96)는, 제 1주사렌즈(96a)와 제 2주사렌즈(96b)의 2개의 주사렌즈로 구성되고, 광편향기(95)에 의해 반사편향된 화상정보에 의거하여 광속을 피주사면으로서 기능하는 감광드럼면(97) 위에 초점을 맞추고, 부주사단면내에 광편향기(95)의 편향면(95a)과 감광드럼면(97) 사이의 관계를 공액관계로 설정하여, 이에 의해 넘어짐(toppling) 보정기능을 얻는다.

상기 도면에서, 반도체 레이저(91)로부터 방출된 발산광속은 콜리메이터 렌즈(92)에 의해 대략 평행광속으로 변환하여, 개구조리개(93)를 통과하는 광속을 상기 개구조리개(93)에 의해 제한하여 빔형상을 정형한다. 다음에, 상기 대략 평행광속은 원통형 렌즈(94)에 입사한다. 원통형 렌즈(94)로 입사한 대략 평행광속 중에서 주주사단면 위의 대략 평행광속은 그대로의 상태로 방출된다. 또한, 부주사단면 위의 대략 평행광속은, 수렴하여 광편향기(95)의 편향면(95a) 위에 대략 선상(주주사방향으로 긴 쪽의 선상)으로서 초점을 맞춘다. 다음에, 광편향기(95)의 편향면(95a)에 반사편향된 광속은, 제 1주사렌즈(96a)와 제 2주사렌즈(96b)를 개재하여 감광드럼면(97) 위에 스폿형상으로 초점을 맞추어서 상기 광편향기(95)를 화살표 A의 방향으로 회전시킴으로써 감광드럼면(97)을 화살표 B의 방향(주주사방향)으로 등속도로 광주사한다. 그에 의해, 기록매체로서 기능하는 감광드럼면(97) 위에 화상기록을 행한다.

그러나, 상기 설명한 종래의 주사광학계는 이하에 설명하는 문제점을 가진다.

최근에, 주사광학계의 주사광학수단(주사렌즈계)은, 비구면형상을 구성해서 제조하기 용이한 플라스틱으로 생산하는 것이 일반적이었다. 그러나, 플라스틱렌즈는, 기술적인 이유 및 비용과 관련한 이유로 인해서 렌즈의 표면 위에 반사방지코팅을 도포하는 것이 곤란하다. 따라서, 프레넬 반사가 렌즈면의 각각에서 발생한다.

도 12는, 예를 들면, 굴절률이 n=1.524인 수지광학부재에 광속이 입사될 때의 P편광 반사율 및 S편광 반사율의 각도 의존성을 도시한 설명도이다. 도면에서 보는 바와 같이, 각각의 광학면(렌즈면)에서의 프레넬 반사는 입사각에 좌우하여 수 %에서 10% 이상의 큰 범위까지이다.

따라서, 반사방지코팅이 없는 렌즈면에서 발생된 프레넬 반사광은, 다른 렌즈면에서 반사하여 최종적으로 피주사면에 도달해 고스트가 된다.

예를 들면, 제 1케이스로서 축광속에 대해서는, 프레넬 반사광이 제 1주사렌즈(96a)와 제 2주사렌즈(96b)의 각각의 입사면과 사출면 중에서 어느 2개의 면간에 다중반사하여 피주사면(97)에 도달한다.

제 2케이스로서 도 11에 도시한 바와 같이 제 1주사렌즈(96a)와 제 2주사렌즈(96b) 중에서 비교적 광편향기(95)에 근접한 렌즈면(96a1)이 요면형상을 가져서 입사광속이 거의 수직이면, 이 렌즈면(96a1)의 프레넬 반사광이 광편향기(95)로 회귀하여 상기 광편향기(95)의 편향면(반사면)(95a)에서 반사되어 주사광학수단(96)을 통과한다. 그 후, 프레넬 반사광은 피주사면(97)에 도달하여 고스트가 된다. 레이저빔 프린터(LBP)의 화상형성계에 좌우하여, 고스트광량이 정규의 광속의 대략 1%를 초과하면 화상의 열화가 현저하게 된다.

또한, 제 3케이스로서 피주사면의 위치에 배치한 감광드럼(감광체)의 표면(97) 위에서 반사된 표면반사광은, 제 1주사렌즈(96a)와 제 2주사렌즈(96b)의 각각의 입사면 또는 사출면의 어느 한쪽에서 반사되어 감광드럼에 재회귀하여 플레어광(flare light)으로 된다. 특히 영향이 큰 표면은 피주사면(97)에 근접한 제 2주사렌즈(96b)의 사출면(96b2)이다.

종래에는, 이러한 케이스에 대해서, 고스트광의 영향을 저감하기 위하여, 파워배치를 조정해서 피주사면에 고스트광이 집광하지 않도록 주사광학계를 설계한다. 그 결과, 설계 자유도가 한정된다.

다른 방법으로서 투과광량을 최적화하는 방법이, 예를 들면, 일본국 특허공개 제 2000-206445호 공보와 동 제 2001-66531호 공보에서 제안하고 있다.

일본국 특허공개 제 2000-206445호 공보에서는, 주사광학수단내에 설치된 회절격자면의 회절효율을 적절하게 설정함으로써 문제를 해결하려고 시도한다. 즉, 배율색수차 또는 포커스를 보정하기 위해 소망의 파워배분을 설정하여 소망의 피치로 격자를 절단하고, 회절격자면의 격자의 높이(깊이)를 적절하게 설정함으로써, 사용되는 회절광(초기 회절광)의 회절효율을 축상으로부터 축외까지 변화시키고, 이러한 변화는 다른 굴절면에서 발생하는 투과율의 변화와 상쇄된다.

그러나, 이 방법에서는, 사용하는 회절광의 회절효율을 감소시키면, 다른 차수의 회절광(불필요 회절광으로도 칭함)이 증대한다. 증대된 다른 차수의 회절광은 차광벽 등을 적절하게 설치함으로써 차단하지 않는 한, 피주사면에 도달하여 플레어광이 되어 화상의 열화의 요인이 된다.

일본국 특허공개 제 2001-66531호 공보에서는, 리턴 미러의 위치와 감광드럼으로의 입사각을 산출함으로써, 피주사면의 위치에 배치된 감광드럼의 표면에서 반사된 표면반사광이 주사렌즈로 회귀하지 않는 조건을 개시하고 있다. 그러나, 이것도 설계적인 측면에서 부품(광학소자)의 배치에 대해서 제약이 된다.

본 발명의 목적은 플레어 또는 고스트의 원인이 되는 렌즈면에서의 프레넬(표면)반사를 저감시킬 수 있는 광학소자 및 그것을 가지는 주사광학계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 코팅 등의 추가공정을 늘이는 일없이 렌즈면에서의 프레넬 반사를 저감시킬 수 있는 광학소자 및 그것을 가지는 주사광학계를 제공하는 것이다.

상기 언급한 목적을 획득하기 위하여, 본 발명의 제 1측면에 의하면, 적어도 1개의 광학면 위에 미세구조격자가 형성된 광학소자로서, 상기 미세구조격자는 광속(light beam)의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 미세구조격자는 0차 격자인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 광학면은 렌즈면, 회절면 또는 미러면이고, 상기 광학면의 형상은 평면 또는 곡면인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 미세구조격자는, 상기 광학면을 형성하는 기판과 일체적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 상기 구성은, 상기 미세구조격자의 격자피치, 격자깊이 및 격자정수 중의 적어도 1개의 변화에 의거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 6측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 미세구조격자의 재료는 투명수지재 또는 유리재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 7측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 미 세구조격자가 형성된 상기 광학면의 입사각의 각각에서의 반사율의 최대값을 Rmax로 하면,

Rmax ≤1(%)

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 8측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자에 있어서, 상기 미세구조격자의 격자피치는, 광속이 상기 미세구조격자에 입사할 때의 최대입사각 θmax에 의거하여 결정되는 격자피치 Pmax보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 9측면에 의하면, 제 1측면에 의한 광학소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계가 배치된다.

본 발명의 제 10측면에 의하면,

광원수단으로부터 방출된 광속을 편향하는 편향수단과;

상기 편향수단에 의해 편향된 광속을 피주사면에 도광하는 주사광학수단과;

를 포함하는 주사광학계로서,

상기 주사광학수단은 1개 이상의 광학면 위에 미세구조격자가 형성된 광학소자를 가지고, 상기 미세구조격자는 상기 광학소자에 입사하는 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 11측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 주사광학수단은 적어도 1개의 굴절광학소자를 가지고, 전체의 주사영역에서의 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 미세구조격자는, 상기 굴절광학소자의 적어도 1개의 굴절면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 12측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 주사광학수단의 2개의 광학면 사이에 발생한 다중표면 반사빔이 피주사면에 도달하는 것을 억제하기 위하여, 상기 미세구조격자는 상기 2개의 광학면 중의 어느 하나 또는 양쪽 모두에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 13측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 상기 주사광학수단의 상기 광학면의 입사각이 최대가 되는 광학면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 14측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 상기 주사광학수단의 상기 광학면 중에서 상기 편향수단에 가장 근접한 표면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 15측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자의 표면은 상기 주사광학수단의 상기 광학면 중에서 상기 피주사면에 가장 근접한 표면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 16측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자가 형성된 상기 광학면의 시야각의 각각에서의 반사율의 최대값을 Rmax로 하면,

Rmax ≤1(%)

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 17측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 광학소자에 입사하는 광속의 입사각에 대응하는 상기 반사방지작용은, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 상기 미세구조격자의 표면을 통과하는 위치에서의 입사각에 따라서 격자피치, 격자깊이 및 격자정수 중의 적어도 1개의 변화에 의거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 18측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 주사광학수단을 구성하는 상기 광학소자는 투명수지재로 이루어지고, 반사방지작용을 가지는 미세구조격자는 상기 광학소자의 1개 이상의 광학면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 19측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자가 형성된 상기 광학면은, 상기 주사광학수단의 상기 광학소자의 상기 광학면 중에서 상기 광학소자에 입사하는 광속의 입사각의 변화가 가장 큰 면인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 20측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 상기 주사광학수단의 상기 광학면 전체에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 21측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 0차 격자인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 22측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 광학소자에 입사하는 광속의 입사각에 대응하는 상기 반사방지작용은, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 상기 미세구조격자의 표면을 통과하는 위치에서의 입사각에 따라서 상기 미세구조격자의 주사중심과 주사주변의 격자피치, 격자깊이 및 격자정수 중의 어느 1개 이상의 차이에 기인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 23측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자의 격자피치는, 광속이 상기 미세구조격자에 입사할 때의 최대입사각 θmax에 의거하여 결정되는 격자피치 Pmax보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 24측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 구면, 비구면, 회전비대칭 곡면, 또는 회전비대칭 회절면의 광학면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 25측면에 의하면, 제 10측면에 의한 주사광학계에 있어서, 상기 미세구조격자는 평면형상의 광학면 위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 26측면에 의하면, 제 10측면에 의한 상기 주사광학계와; 상기 피주사면 위에 배치된 감광체와; 상기 주사광학계에 의해 주사된 광속에 의해 상기 감광체 위에 형성된 정전잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와; 현상된 토너상을 피전사재 위에 전사하는 전사기와; 전사된 토너상을 피전사재 위에 정착시키는 정착기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치가 배치된다.

본 발명의 제 27측면에 의하면, 제 10측면에 의한 상기 주사광학계와; 외부기기로부터 입력된 코드데이터를 화상신호로 변환하여 상기 주사광학계에 상기 화상신호를 입력하는 프린터 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치가 배치된다.

도 1은, 본 발명의 제 1실시예의 주주사단면도.

도 2는, 본 발명의 제 1실시예의 미세구조격자를 도시한 도면.

도 3은, 본 발명의 제 1실시예의 격자피치와 입사각과의 관계를 도시한 설명도.

도 4는, 본 발명의 제 1실시예의 투과율과 입사각과의 관계를 도시한 설명도.

도 5는, 본 발명의 제 2실시예의 주주사단면도.

도 6은, 본 발명의 제 2실시예의 격자와 투과율과의 관계를 도시한 설명도.

도 7은, 본 발명의 제 2실시예의 화상높이와 반사율과의 관계를 도시한 설명도.

도 8은, 본 발명의 제 3실시예의 주주사단면도.

도 9는, 본 발명의 제 3실시예의 격자깊이와 투과율과의 관계를 도시한 설명도.

도 10은, 본 발명의 주사광학계를 이용한 화상형성장치(전자사진 프린터)의 구성예를 도시한 부주사단면도.

도 11은, 종래의 주사광학계의 주주사단면도.

도 12는, P편향 반사율과 투과율의 입사각 의존성을 도시한 설명도.

(제 1실시예)

본 발명의 광학소자는, 적어도 1개의 광학면 위에 미세구조격자가 형성된 광학소자이고, 상기 미세구조격자는 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지 는 구성으로 이루어진다.

본 발명의 광학소자는, 입사각도가 소자의 중심부로부터 주변부까지 변화하는 촬영계, 투영계, 화상형성계 등의 각종 광학계에 적용가능하다.

다음에, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 광학소자를 주사광학계에 적용한 제 1실시예를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 주사광학계의 제 1실시예의 주주사방향의 주요부의 단면도(주주사단면도)이다.

본 명세서에서는, 편향수단에 의해 광속이 반사편향(편향주사)되는 방향을 주주사방향으로 정의하고, 주사광학수단의 광축 및 주주사방향과 직교하는 방향을 부주사방향으로 정의한다.

도면에서, (1)은 광원수단을 나타내며, 예를 들면, 반도체 레이저로 구성된다. (2)는 집광렌즈(콜리메이터 렌즈)를 나타내며, 광원수단(1)으로부터 방출된 발산광속을 대략 평행광속 또는 수렴광속으로 변환시킨다.

(3)은 개구조리개를 나타내며, 통과하는 광속을 제한하여 빔형상을 정형한다. (4)는 원통형 렌즈를 나타내며, 부주사방향으로만 소정의 파워를 가져서 개구조리개(3)를 통과한 광속을 부주사단면내에서 광편향기(5)(나중에 설명함)의 편향면(반사면)에 대략 선상으로서 초점을 맞춘다.

(5)는 편향수단으로서의 광편향기를 나타내며, 예를 들면, 4면구성의 다각형미러(회전다면경)으로 구성되어 모터 등의 구동수단(도시하지 않음)에 의해 도면내의 화살표 A의 방향으로 일정속도로 회전한다.

(6)은 집광기능과 fθ특성을 가지는 주사광학수단으로서 기능하는 주사렌즈계를 나타낸다. 상기 주사렌즈계(6)는, 플라스틱 재료(투명 수지재)로 이루어진 제 1 및 제 2주사렌즈(포커싱 렌즈)(6a),(6b)의 2매의 주사렌즈로 구성되어, 광편향기(5)에 의해 반사편향된 화상정보에 의거한 광속을 피주사면(7) 위에 초점을 맞추어, 부주사단면내에 광편향기(5)의 편향면(5a)과 피주사면(7)과의 사이를 공액관계로 설정하여, 이에 의해 넘어짐 보정기능을 얻는다.

상기 언급한 광학소자(2),(3),(4)를 이용하는 일없이 광원수단(1)으로부터의 광속을 직접 광편향기(5)에 입사할 수 있다는 것에 주목해야 한다.

제 1실시예에 있어서의 제 1주사렌즈(6a)와 제 2주사렌즈(6b)의 2매의 주사렌즈의 렌즈면은 각각 도 1에 도시한 주주사단면내에 구면 또는 비구면의 곡면형상으로 이루어진다. 주주사단면과 직교하는 부주사단면내에서는, 축상(주사중심)으로부터 축외(주사주변)를 향하여 곡률이 변화하는 공지의 특수한 비구면 형상을 베이스 형상으로서 채용한다.

제 1실시예에서는, 제 1주사렌즈(6a)의 입사면(광편향기(5)에 가장 근접한 면)(6a1)과 사출면(6a2) 및 제 2주사렌즈(6b)의 입사면(6b1)과 사출면(피주사면(7)에 가장 근접한 면)(6b2)의 전체면에, 투명수지재 또는 유리재로 이루어진 미세구조격자(8)를 형성한다.

상기 미세구조격자(8)는, 주사렌즈에 입사하는 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 구성으로 이루어지고, 또한 주사광학수단(6)의 렌즈면으로부터의 반사광이 피주사면(7)위에 입사하는 것을 저감시킨다.

제 1실시예에서, 반도체레이저(1)로부터 방출된 발산광속은, 콜리메이터 렌즈(2)에 의해 대략 평행광속으로 변환하여 개구조리개(3)를 통과하는 광속을 개구조리개(3)에 의해 제한하여 빔형상을 정형하여 원통형 렌즈(4)로 입사한다. 원통형 렌즈(4)에 입사한 대략 평행광속 중에서 주주사단면 위의 대략 평행광속은 그대로의 상태로 사출한다. 또한, 부주사단면내에서 대략 평행광속이 수렴되어 광편향기(5)의 편향면(5a)에 대략 선상(주주사방향으로 긴 쪽의 선상)으로서 초점을 맞춘다. 다음에, 광편향기(5)의 편향면(5a)에 반사편향된 광속은, 제 1주사렌즈(6a)와 제 2주사렌즈(6b)를 개재하여 피주사면(7) 위에 스폿형상으로 초점을 맞추어서 상기 광편향기(5)를 화살표 A의 방향으로 회전시킴으로써 피주사면(7)을 화살표 B의 방향(주주사방향)으로 등속도로 광주사한다. 그에 의해, 기록매체로서 기능하는 피주사면(7) 위에 화상기록을 행한다.

이 경우, 감광드럼면을 광주사하기 전에 피주사면(7)으로서 기능하는 감광드럼면을 조사하는 개시위치의 타이밍을 조정하기 위하여, 광편향기(다각형 미러)(5)(BD 광속)의 편향면(5a) 위에 반사편향된 광속의 일부를, 주사렌즈(6a),(6b)로부터 각각 배치된 BD렌즈(도시하지 않음)에 의해 BD슬릿(도시하지 않음)에 집광된 다음에, BD센서(도시하지 않음)로 도광된다. 다음에, BD센서(도시하지 않음)로부터 출력신호를 검출함으로써 얻은 기록위치검출신호(BD신호)를, 감광드럼면(7)에 기록한 화상에 대하여 주사의 개시위치의 타이밍을 조정한다.

제 1실시예에서는, 대략 P편광으로서 주사광학수단(6)에 광속이 입사하도록 광원으로서 기능하는 반도체 레이저(1)가 배치된다. 즉, 수평횡측모드방향이 피주사면(7)과 대략 평행하게 되도록 반도체 레이저(1)가 배치된다.

제 1실시예에서는, 상기 설명한 바와 같이, 주사광학수단(6)의 제 1주사렌즈(6a)의 입사면(61a)과 사출면(6a2) 및 주사광학수단(6)의 제 2렌즈(6b)의 입사면(6b1)과 사출면(6b2)의 전면에 특수한 비구면형상이 베이스형상으로서 채용되어, 그 표면에 도 2에 도시한 미세구조격자(8)가 형성된다.

제 1실시예에 있어서, 0차 격자인 미세구조격자(8)는, 주사광학수단(6)을 구성하는 주사렌즈(6a),(6b)의 광학면 위의 전체 주사영역(주사시야각 이내)에 형성된다.

또한, 프레넬(표면)반사를 억제하기 위한 미세구조격자는, BD광속이 통과하는 BD렌즈(도시하지 않음)의 입사면 위에 형성될 수 있다.

그에 의해, 제 1실시예에서는, 반사율( 및 투과율)을 임의로 제어할 수 있어서, 주사광학수단(6)의 제 1주사렌즈(6a)의 입사면(6a1)과 사출면(6a2)과의 사이 및 주사광학수단(6)의 제 2렌즈(6b)의 입사면(6b1)과 사출면(6b2)과의 사이에 발생하는 프레넬(표면)반사를 적절하게 조정하여, 2개의 렌즈면간에 발생하는 다중표면 반사광속이 피주사면(7)에 도달하는 것을 억제하여, 피주사면(7)에 도달하는 플레어 및 고스트광을 저감시킨다.

제 1실시예에서는, 미세구조격자(8)가 형성된 렌즈면의 시야각 각각에서의 반사율의 최대값을 Rmax로 하면, Rmax는,

Rmax ≤1 (%) ....(A)

의 조건을 만족하도록 설정된다. Rmax가 상기 조건식(A)을 벗어나면 피주사면(7)에 도달하는 플레어와 고스트광을 저감시키는 것이 곤란하게 되어 바람직하지 않다.

또한, 제 1실시예에서는, 피주사면(7)에 도달하는 플레어와 고스트광에 가장 큰 영향을 미치는 1개의 광학면(입사각이 가장 큰 면(입사각의 변화가 가장 큰 면) 등)에 미세구조격자(8)가 형성될 수도 있다. 또한, 1개 또는 복수개의 미세구조격자(8)가 형성될 수 있다. 미세구조격자(8)가 형성된 면은 구면, 비구면, 또는 회전 비대칭인 곡면, 회전 비대칭인 회절면 또는 회전 비대칭인 평면이 될 수 있다.

또한, 제 1실시예에서 상기 설명한 바와 같이 제 1주사렌즈(6a)의 입사면(6a1)과 사출면(6a2) 및 제 2렌즈(6b)의 입사면(6b1)과 사출면(6b2)의 양쪽 렌즈면에 각각 미세구조격자(8)가 형성되어도, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고 어느 한쪽의 렌즈면에만 미세구조격자(8)가 형성되는 경우에 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 미세구조격자(8)는, 격자부(81)와 비격자부(82)의 2개의 부분이 일차원방향(주주사방향)으로 배치되는 반복구조를 가진다. 격자부(81)와 비격자부(82)의 1주기의 길이를 격자피치 P로 하고 격자정수를 F로 하면, 격자부(81)의 배치방향의 길이 L은 L = F ×P로 나타낸다. 또한, 격자깊이를 D로 가정한다. 미세구조격자(8)는 광학면을 형성하는 기판(유리기판 또는 투명수지기판)에 의해 일체적으로 이루어질 수 있다는 것에 주목해야 한다.

미세구조격자(8)로서는, 이른바 0차 격자로서의 조건을 만족하는 격자 피치 P가 선택된다. 미세구조격자(8)는, SWS(subwave structure)로 칭하고, 통상의 회 절격자보다 격자피치가 1자리수 내지 2자리수 작아서 회절작용을 가지지 않는 0차 광의 사용을 대상으로 한다.

0차 회절광만이 미세구조격자(8)에 의해 존재하는 경우, 0차광 이외의 방향으로 광의 투과가 제거되어 반사광이 결국 소멸한다. 그 원리는 일본국 특개평 03-70201호 공보(일본국 특개소 58-174906호 공보)에 개시되어 있다.

0차 격자는, 주기형상의 미세구조격자에 있어서 0차 광 이외의 회절광이 발생하지 않는 격자이다(문헌 "Optical Society of America Vol. 11, No 10/October 1994/J. Opt. Soc. Am. A p2695" 참조).

통상적으로, 주기구조격자에서 회절광은, 다음의 회절의 조건식:

P(Ns·sinθm-Ni·sinθi)=mλ .... (1)

(식중, P는 격자피치이고, Ni는 입사측의 (구조격자의 매질의) 굴절률이고, θi는 입사각이고, θm은 m차 회절각이고, Ns는 사출측의 (구조격자의 매질의) 굴절률이고, m은 회절차수이고, λ는 사용파장임)을 만족하는 회절각에서 발생한다. 조건식(1)으로부터 명백한 바와 같이, 회절각은 θm≥θ₁ (m=1)이다. +1차의 회절광이 발생하지 않는 조건으로서, 상기 문헌 "Optical Society of America"에서는, 수직입사할 때에,

θ₊₁ ≥90° .... (2)

이므로,

P<λ/(Ns+Ni·sinθi) .... (3)

의 식은 0차 격자의 조건이다.

또한, 최축외(最軸外)일 때에는 θ₊₁이 90°이상이고, 격자피치 P는 더욱 작은 피치 Pa가 된다. 입사각이 0°이외일 때에는, 격자피치 P를 더욱 작게 할 필요가 있다.

제 1실시예에서, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 피주사면(7) 위의 미세구조격자(8)를 통과하는 중심으로부터의 위치 y에 있어서의 격자의 피치를 Py로 하고, 광원수단(1)으로부터의 광속의 파장을 λ라고 하고, 위치 y에 있어서의 광속의 입사각을 θi로 하고, 미세구조격자(8)의 입사측의 매질의 굴절률을 Ni라고 하고, 미세구조격자(8)의 사출측의 매질의 굴절률을 Ns라고 할 때,

Py<λ/(Ns+Ni·sinθi) .... (4)

의 조건을 만족한다.

도 3은, 렌즈의 재료의 굴절률 n과 사용파장 λ을 각각 1.524와 780mm로 설정했을 때, 입사각 θi에 대해서 격자피치 P가 어떻게 변화하는지를 그래프의 형태로 도시한 설명도이다. 상기 그래프는, 0차 격자를 만족하는 최대 피치를 도시하고 있다. 이보다 작은 피치이면 0차 광 이외의 회절광이 발생하지 않는다. 이것에 의하면, 입사각 θi가 제로(0), 즉, 수직입사의 경우에서 미세구조격자의 격자피치 P가 0.5㎛이면, 미세구조격자는 0차 격자로서 작용하는 것을 안다. 그러나, 입사각 θi가 45°이면, 미세구조격자의 격자 피치 P가 0.5㎛에서는 0차 격자의 조건을 만족하지 않는다. 45°의 입사각 θi에 대한 0차 격자에서, 격자피치 P가 0.35㎛보다 작아야 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

제 1실시예와 같은 주사광학계에서, 주사광학수단(6)의 각 렌즈면, 즉, 제 1렌즈(6a)의 입사면(6a1)과 사출면(6a2) 및 제 2렌즈(6b)의 입사면(6b1)과 사출면(6b2)의 각각의 렌즈면의 입사광속의 입사각 θi은 렌즈면의 위치 y에 좌우한다. 따라서, 0차 격자를 만족하는 최대피치는, 각각의 렌즈면의 다양한 위치에서 결정될 수 있다.

즉, 미세구조격자(8)에 입사된 광속의 최대 입사각을 θymax라고 할 때 결정되는 격자피치를 Pymax로 하면,

P<Pymax .... (5)

의 조건을 만족하는 격자피치 P로 미세구조격자(8)를 구성하는 것이 바람직하다.

따라서, 최대 입사각 θymax를 45°로 설정하면, Pymax

0.35㎛이므로, 이보다 작은 격자피치 P를 선택하는 것으로 충분하다.

다음에, 상기 언급한 격자정수 F를 설명한다. 광학적으로 등방성인 물질이, 분자보다 충분히 크고 광의 파장보다 작은 입자로서 규칙적으로 배열된 경우, 격자는 구조성 복굴절로서 행동하는 것으로 공지되어 있다. 문헌 "Optical Principle iii, P1030, Tokai University Press"에서는, 격자의 배치방향의 단면형상이 도 2에 도시한 바와 같은 장방형 형상인 이른바 장방형 격자를, 격자부(81)와 비격자부(82)가 일체화된 얇은 평행평판과의 집합체로서 모델화할 수 있다는 것을 나타내고 있다.

이것에 의하면, 격자정수 F와 격자부(81)와 비격자부(82)의 재질의 굴절률로부터, 격자배치방향 및 격자배치에 직교하는 방향의 2축에 대해 상이한 굴절률을 나타낸다는 것을 안다. 따라서, 격자의 배치방향과 사용하는 레이저의 편광방향을 결정하면 격자정수 F를 정할 수 있다.

제 1실시예에서는, 격자의 배치방향이 광속의 편향방향과 일치하도록, 즉, 격자의 홈(groove)이 광속의 편향방향에 직교하도록 미세구조격자를 구성한다. 광속의 편광방향은, 상기 설명한 바와 같이 P편광(도 1에서 지면에 수평인 방향; 광속의 편향방향)이므로, 구조상 복굴절의 영향을 회피하기 위해서는, 격자의 배치방향과 광속의 편광방향을 평행 또는 수직인 관계가 되도록 하는 것으로 충분하다.

제 1실시예에서는, 0차 광의 P편광 투과율이 입사각에 무관하게 변화가 작아지도록 미세구조격자를 최적화하였다. 그 결과, 미세구조격자의 형상으로서 사용파장 λ=780nm과 주사렌즈의 재질의 굴절률 n=1.524로 하면, 격자피치 P=0.3㎛, 격자정수 F=0.65, 격자깊이 D=0.16㎛를 얻었다. 이 격자형상으로 입사각에 대응하는 P편광의 투과율 특성(투과율의 시야각 의존성)은 도 4에 도시한 바와 같다.

즉, 광학소자(주사렌즈)의 입사각이 0°내지 45°의 범위에서 투과율이 99.8%이상이다. 환언하면, 프레넬 반사율은 최대 0.2%이다. 도 12의 종래예에서 P편광의 반사율이 대략 4%의 1/20 이하, 즉, 플레어로서 화상에 대해 경미한 영향만을 가진 1% 이하로 개선된다는 것을 안다.

제 1실시예에서, 렌즈면의 각각에서 발생된 프레넬 반사가 작아지도록, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 미세구조격자(8)를 통과하는 위치에서의 입사각에 따라서, 격자피치, 격자깊이 및 격자정수가 결정된다. 그에 의해, 피주사면(7)에 도달하는 플레어와 고스트광이 저감하여, 양호한 화상출력이 가능한 주사광학계를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제 1실시예에서, 피주사면(7) 위의 넓은 영역에서의 조도분포를 대략 균일하게 한다.

또한, 격자피치, 격자깊이 및 격자정수 중에서 1개 이상의 요소를 결정하면 목적을 충분히 달성할 수 있다.

또한, 제 1실시예에서, 제 1주사렌즈(6a)와 제 2주사렌즈(6b)의 2개의 주사렌즈의 렌즈면은 각각 주주사단면내에서 구면형상 또는 비구면 형상으로 형성되고, 부주사단면내에서 축상으로부터 축외를 향하여 곡률이 변화하는 공지의 특수한 비구면형상을 베이스형상으로서 채용한다. 그러나, 렌즈면이 이 형상에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 편향된 광속을 피주사면(7)위에 스폿 형상으로 초점을 맞추어서 등속도로 피주사면(7)에 광주사하는 기능(fθ특성)을 가진 이른바 fθ렌즈를 이용한다면 어떠한 형상도 채용될 수 있다.

또한, 제 1실시예에서 광원수단(1)을 싱글 빔 레이저에 의해 구성하더라도, 광원수단은 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 복수의 발광부를 가지는 모노칩 멀티빔 레이저(mono-chip multi-beam laser) 또는 싱글 빔 레이저를 빔 합성수단 등에 의해 합성한 합성 멀티 빔 광원이 사용될 수 있다.

또한, 제 1실시예에서, 주사광학수단(6)에 입사하는 광속이 P편광으로 대략 입사하도록 반도체 레이저(1)가 배치된다. 그러나, 반도체 레이저(1)의 배치는 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, S편광 입사방향이나 편광방향을 임의로 설정할 수 있고, 주사광학수단(6)에 입사하는 광속의 편광방향에 일치하여 미세구조격자(8)의 형상이 최적으로 형성될 수 있다.

제 1실시예에서는, 장방형 단면 형상을 가지는 격자가 1차원 방향으로 배열된 미세구조를 설명한다. 그러나, 미세구조는 이에 한정되는 것은 아니고, 삼각, 사다리꼴 또는 파형 등의 단면형상을 가지는 격자가 1차원방향으로 배치된 미세구조, 또는 삼각뿔 등의 다각뿔, 삼각기둥 등의 다각기둥, 원뿔 또는 원기둥 등의 단면 형상을 가지는 격자가 1차원뿐만 아니라 2차원적으로 배치된 미세구조의 배치가 최적화될 수 있다.

렌즈면의 구성방법으로서는, 사출성형의 금형에 미세구조격자의 형상을 새겨 넣어서 렌즈를 성형하는 것이 가능하다.

또한, 제 1실시예에서 주사광학수단(6)은 2매의 렌즈에 의해 구성되지만, 주사광학수단(6)은 이에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 단일 또는 3매 이상의 렌즈에 의해 구성될 수 있다.

(제 2실시예)

도 5는, 본 발명의 제 2실시예의 주주사방향의 주요부 단면도(주주사단면도)이다. 이 도면에서, 도 1에 도시한 것과 동일한 요소에 동일한 참조 부호를 표시한다.

제 2실시예가 상기 설명한 제 1실시예와 다른 점은 주사광학수단(16)의 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)의 표면에만 미세구조격자(8)가 형성되는 것이다. 그 외의 구성 및 광학적 작용은 제 1실시예와 대략 동일하고, 이에 의해 동일한 효과를 얻는다.

즉, 상기 도면에서, (16)은, 집광기능과 fθ특성을 가지는 주사광학수단으로서의 주사렌즈계를 나타낸다. 상기 주사렌즈계(16)는, 플라스틱 재료로 이루어진 제 1주사렌즈(16a)와 제 2주사렌즈(16b)의 2매의 주사렌즈로 구성되어, 광편향기(5)에 의해 반사편향된 화상정보에 의거하여 광속을 피주사면(7) 위에 초점을 맞춰서, 부주사단면내에서 광편향기(5)의 편향면(5a)과 피주사면(7) 사이를 공액관계로 설정하고, 이에 의해 넘어짐 보정기능을 얻는다.

제 2실시예에 있어서의 제 1주사렌즈(16a)와 제 2주사렌즈(16b)의 2매의 주사렌즈의 렌즈면은, 도 5에 도시한 주주사단면내에서 구면 또는 비구면의 곡면형상으로 이루어진다. 주주사단면과 직교하는 부주사단면내에서, 축상(주사중심)으로부터 축외(주사주변)를 향하여 곡률이 변화하는 공지의 특수한 비구면 형상을 베이스 형상으로서 채용한다.

제 2실시예에서는, 상기 설명한 바와 같이 주사광학수단(16)의 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)의 표면에만 미세구조격자(8)가 형성되어 있다.

제 2실시예의 미세구조격자의 형상은, 사용파장 λ=780nm와 굴절률 n=1.524로 하여 이하와 같이 설정된다.

먼저, 격자피치 P는 상기 설명한 제 1실시예에서 설명한 바와 같이 동일한 이유로 0.3㎛로 설정된다. 또한, 제 1실시예에서와 같이 격자깊이 D는 0.16㎛로 설정된다.

다음에, 격자정수 F는 아래에 설명하는 바와 같이 설정된다. 도 6은, 미세구조격자(8)의 격자정수 F와 0차 격자의 투과광량과의 관계를 입사각도 θi가 0°, 30°, 45°인 경우에 대해 조사한 결과(각특성 대 격자 F)를 도시한 도면이다. 그 결과에 의하면, 입사각 θi가 결정되면, 격자정수 F를 적절하게 설정함으로써 임의의 투과율과 반사율을 얻을 수 있다.

한편, 제 2실시예와 같은 주사광학계에서, 주사광학수단(16)의 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)에서의 입사광속의 입사각 θi은 렌즈면의 위치 y에서 결정된다. 이 결과에 의거하여, 임의의 화상높이에서의 주사광학수단(16)의 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)에서의 프레넬 반사광을 저감하도록, 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)의 렌즈면의 위치 y의 입사각 θi와 관련된 격자정수 F를 최적화하는 것으로 충분하다.

환언하면, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 미세구조격자(8)를 통과하는 위치에서의 입사각에 좌우하여 미세구조격자(8)의 축상(주사중심)과 축외(주사주변)의 격자정수 F를 상이하게 함으로써 반사율의 최적화를 실현할 수 있다.

도 7은, 상기 설명한 순서에 의해 반사율을 최적화한 결과를 도시한 도면이다. 이 도면에서는, 주사광학수단(16)의 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)의 (표면) 반사율을 도시하고 있다.

그에 의해, 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)에서의 프레넬 반사광이 작용하는 플레어와 고스트광으로서, 예를 들면,

<1> 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)에서의 프레넬 반사광이 광편향기(5)로 회 귀하여 상기 광편향기(5)의 편향면(반사면)(5a)에서 반사하여 주사광학수단(6)을 통과한 후 피주사면(7)에 도달하는 고스트광과,

<2> 제 1렌즈(16a)의 입사면(16a1)과 사출면(16a2)의 2면간에 다중반사하여 피주사면(7)에 도달하는 고스트광

을 상당히 저감할 수 있다.

(제 3실시예)

도 8은, 본 발명의 제 3실시예의 주주사방향의 주요부단면도(주주사단면도)이다. 이 도면에서, 도 1에 도시한 것과 동일한 요소에 동일한 참조부호를 표시한다.

제 3실시예가 상기 설명한 제 1실시예와 다른 점은, 주사광학수단(26)의 제 2렌즈(26b)의 사출면(26b2)의 표면에만 미세구조격자(8)를 형성한 것이다. 그 외의 구성 및 광학적 작용은 제 1실시예와 대략 동일하고, 이에 의해 동일한 효과를 얻는다.

즉, 상기 도면에서, (26)은, 집광기능과 fθ특성을 가지는 주사광학수단으로서의 주사렌즈계를 나타낸다. 상기 주사렌즈계(26)는, 플라스틱 재료로 이루어진 제 1주사렌즈(26a)와 제 2주사렌즈(26b)의 2매의 주사렌즈로 구성되어, 광편향기(5)에 의해 반사편향된 화상정보에 의거하여 광속을 피주사면(7) 위에 초점을 맞춰서, 부주사단면내에서 광편향기(5)의 편향면(5a)과 피주사면(7) 사이를 공액관계로 설정하고, 이에 의해 넘어짐 보정기능을 얻는다.

제 3실시예에 있어서의 제 1주사렌즈(26a)와 제 2주사렌즈(26b)의 2매의 주 사렌즈의 렌즈면은, 도 8에 도시한 주주사단면내에서 구면 또는 비구면의 곡면형상으로 이루어진다. 주주사단면과 직교하는 부주사단면내에서, 축상(주사중심)으로부터 축외(주사주변)을 향하여 곡률이 변화하는 공지의 특수한 비구면 형상을 베이스 형상으로서 채용한다.

제 3실시예에서는, 주사광학수단(26)의 제 2렌즈(26b)의 사출면(26b2)의 표면에만 미세구조격자(8)가 형성되어 있다.

제 3실시예의 미세구조격자(8)의 형상은, 사용파장 λ=780nm와 굴절률 n=1.524로 하여 이하와 같이 설정된다.

먼저, 격자피치 P는 상기 설명한 제 1실시예에서 설명한 바와 같이 동일한 이유로 0.3㎛로 설정된다. 또한, 제 1실시예에서와 같이 격자정수 F는 0.65로 설정된다.

다음에, 격자깊이 D는 아래에 설명하는 바와 같이 설정된다. 도 9은, 미세구조격자(8)의 격자깊이 D와 0차 격자의 투과광량과의 관계를 입사각도 θi가 0°, 30°, 45°인 경우에 대해 조사한 결과(각특성 대 격자깊이 D)를 도시한 도면이다. 그 결과에 의하면, 입사각 θi가 결정되면, 격자깊이 D를 적절하게 설정함으로써 임의의 투과율을 얻을 수 있다.

한편, 제 3실시예와 같은 주사광학계에서, 주사광학수단(26)의 제 2렌즈(26a)의 사출면(26b2)에서의 입사광속의 입사각 θi은 렌즈면의 위치 y에서 결정된다. 이 결과에 의거하여, 임의의 화상높이에서의 주사광학수단(26)의 제 2렌즈(26b)의 사출면(26b2)에서의 프레넬 반사광을 저감하도록, 사출면(26b2)의 렌 즈면의 위치 y의 입사각 θi와 관련된 격자깊이 D를 최적화하는 것으로 충분하다.

환언하면, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 미세구조격자(8)를 통과하는 위치에서의 입사각에 좌우하여 미세구조격자(8)의 축상(주사중심)과 축외(주사주변)의 격자깊이 D를 상이하게 함으로써 투과율과 반사율의 최적화를 실현할 수 있다.

그에 의해, 제 2렌즈(26b)의 사출면(26b2)에서의 프레넬 반사광이 작용하는 플레어와 고스트광으로서, 예를 들면,

<1> 피주사면(7)에서 반사된 표면반사광이 제 2렌즈(26b)의 사출면(26b2)에서 반사되어 피주사면(7)에 재차 회귀한 플레어광과,

<2> 제 2렌즈(26b)의 입사면(26b1)과 사출면(26b2)의 2면간에 다중반사하여 피주사면(7)에 도달하는 고스트광

을 상당히 저감할 수 있다.

또한, 상기 설명한 제 2실시예와 제 3실시예에서, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 미세구조격자(8)를 통과하는 위치에서의 입사각에 좌우하여 미세구조격자(8)의 축상(주사중심)과 축외(주사주변)의 격자정수 F 또는 격자깊이 D를 상이하게 함으로써 투과율의 최적화가 실현된다. 그러나, 상기 최적화는 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 격자피치 P, 격자깊이 D 및 격자정수 F를 모두 상이하게 함으로써 실현될 수 있다.

또한, 소정의 화상높이에 도달하는 광속이 미세구조격자(8)를 통과하는 위치에서의 입사각에 따라서, 격자피치, 격자깊이 및 격자정수 중의 적어도 하나를 변화시키는 경우, 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.

(화상형성장치)

도 10은, 상기 설명한 제 1실시예, 제 2실시예, 또는 제 3실시예의 주사광학계를 이용한 화상형성장치(전자사진 프린터)의 실시예를 도시한 부주사단면내에서의 주요부 단면도이다. 도 10에서, (104)는, 화상형성장치를 나타낸다. 퍼스널 컴퓨터 등의 외부기기(117)로부터 상기 화상형성장치(104)에 코드데이터(Dc)가 입력된다. 상기 코드데이터(Dc)는, 상기 장치내의 프린터 컨트롤러(111)에 의해 화상데이터(도트 데이터)(Di)로 변환된다. 상기 화상데이터(Di)는, 제 1실시예, 제 2실시예, 제 3실시예의 각각에서 도시한 구성을 가지는 광주사유닛(100)에 입력된다. 다음에, 상기 광주사유닛(주사광학계)(100)으로부터 화상데이터(Di)에 따라서 변조된 광속(103)이 방출되어, 상기 광속(103)에 의해 감광드럼(101)의 감광면이 주주사방향으로 주사된다.

정전잠상 담지부재(감광부재)로서 기능하는 감광드럼(101)은, 모터(115)에 의해 시계방향으로 회전한다. 다음에, 이 회전에 따라서, 감광드럼(101)의 감광면이 광속(103)에 대해 주주사방향과 직교하는 주부사방향으로 이동한다. 감광드럼(101)의 표면을 균일하게 대전시키는 대전롤러(102)가 감광드럼(101)의 표면에 인접하도록 감광드럼(101)의 상부에 설치된다. 또한, 대전롤러(102)에 의해 대전된 감광드럼(101)의 표면에, 상기 설명한 광주사유닛(100)에 의해 주사된 광속(103)이 조사된다.

상기 설명한 바와 같이, 광속(103)은, 화상데이터(Di)에 의거하여 변조되므로, 이 광속(103)을 조사함으로써 감광드럼(101)의 표면에 정전잠상이 형성된다. 상기 정전잠상은, 감광드럼(101)에 인접하도록 감광드럼(101)의 회전단면내에서 상기 설명한 광속(103)의 조사위치보다 더욱 하류측에 배치된 현상기(107)에 의해 토너상으로서 현상된다.

현상기(107)에 의해 현상된 토너상은, 감광드럼(101)의 하부에서, 감광드럼(101)에 대향되도록 배치된 전사롤러(전사기)(108)에 의해 피전사재인 용지(112) 위에 전사된다. 상기 용지(112)가 감광드럼(101)의 전방(도 10의 우측)의 용지카세트(109)내에 수납되어도, 용지(112)를 수동으로 급지하는 것이 가능하다. 용지카세트(109)의 단부에 급지롤러(11)가 배치되어 용지 카세트(109)내의 용지(112)를 반송로로 공급한다.

상기 설명한 바와 같이, 미정착 토너상이 전사된 용지(112)는, 한층 더 감광드럼(101) 후방(도 10의 좌측)의 정착기로 반송된다. 정착기는, 내부에 정착히터(도시하지 않음)를 가지는 정착롤러(113)와, 상기 정착롤러(113)에 압접하도록 배치된 가압롤러(114)로 구성되고, 전사부로부터 반송된 용지(112)를 정착롤러(113)와 가압롤러(114)의 압접부에서 가압하면서 가열하여, 이에 의해 용지(112)상에 미정착 토너상을 정착시킨다. 또한, 정착롤러(113)의 후방에는 배지(排紙)롤러(116)가 배치되어 정착된 화상을 가지는 용지(112)를 화상형성장치의 외부로 배출한다.

도 10에 예시하고 있지 않지만, 프린트 컨트롤러(111)는, 상기 설명한 데이터의 변환뿐만 아니라 모터(115) 등의 화상형성장치내의 각 부와 광주사유닛(100)내의 다각형모터 등의 제어를 행한다.

본 발명에 의하면, 상기 설명한 바와 같이 광속의 입사각에 대응하는 반사방지작용을 가지는 구성으로 이루어지는 미세구조격자가 형성된 광학소자를 주사광학계에 적용한 것으로써, 플레어와 고스트의 원인이 되는 렌즈면에서의 프레넬(표면)반사를 저감시킬 수 있는 광학소자 및 상기 광학소자를 가지는 주사광학계를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 설명한 코팅 등의 추가공정을 증가시키는 일없이 렌즈면에서의 프레넬 반사를 저감시킬 수 있는 광학소자 및 상기 광학소자를 가지는 주사광학계를 얻을 수 있다.

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32. 광원수단과

    상기 광원수단으로부터 사출된 광속을 주사하는 편향수단과,

    상기 편향수단으로 주사된 광속을 피주사면위에 결상시키는 결상광학수단

    을 가지는 주사광학계에 있어서,

    상기 결상광학수단은, 미세구조격자가 광학면을 형성하는 기판과 일체적으로 형성된 몰드 렌즈를 구비하고,

    상기 미세구조격자를 형성한 광학면의 각 시야각에 있어서의 반사율의 최대치를 Rmax로 할때(단, 상기 시야각은, 주주사단면내에 있어서, 상기 미세구조격자를 형성한 광학면에 입사하는 광선의 주광선과 상기 주사광학계의 광축이 이루는 각도로 정의됨), 전체주사영역에 있어서,

    Rmax≤1(%)

    인 조건을 만족하도록, 상기 입사각도에 따라서 상기 미세구조격자의 격자피치, 격자깊이 및 격자정수중 적어도 1개가 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 주사광학계.
33. 제 32항에 있어서,

    상기 입사각도에 따라서 상기 미세구조격자의 격자정수가 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 주사광학계.
34. 제 32항에 있어서,

    상기 미세구조격자는, 주주사단면내에 있어서, 상기 주사광학계의 복수의 광학면중 상기 입사각도가 최대로 되는 광학면에 형성되는 것을 특징으로 하는 주사광학계.
35. 제 32항에 있어서,

    상기 미세구조격자는, 상기 주사광학계의 복수의 광학면중 상기 편향수단에 가장 가까운 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학계.
36. 제 32항에 있어서,

    상기 미세구조격자면은, 상기 주사광학계의 복수의 광학면중 상기 피주사면에 가장 가까운 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사광학계.
37. 제 32항 내지 제 36항의 어느 한 항에 기재된 주사광학계와, 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 주사광학계로 주사된 광속에 의해서 상기 감광체위에 형성된 정전잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 가지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
38. 제 32항 내지 제 36항의 어느 한 항에 기재된 주사광학계와, 외부기기로부터 입력된 코드데이터를 화상신호로 변환해서 상기 주사광학계에 입력시키는 프린터컨트롤러를 가지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

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