KR100854805B1 - Optical scanning system and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
고화질의 화상 출력이 가능하지만 소형인 광주사장치 및 화상형성장치가 개시되어 있으며, 상기 광주사장치는 광원으로부터의 광속을 주주사 방향에 있어서 주사 편향시키는 편향장치와, 상기 편향장치의 편향면에 의해 편향된 광속을 피주사면 위에 결상시키는 결상광학계를 포함하고; 상기 편향면이 왕복 이동해서 상기 편향면에 의해 편향된 광속의 주주사 방향으로 상기 피주사면을 왕복 주사하고; 제 1방향은 유효주사영역의 최대주사위치에 대응하는 편향면의 유효편향각에서 상기 편향면에 의해 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선과 간의 주주사 방향의 파면수차의 한쪽의 위상차의 방향을 의미하고, 이때 위상차는 편향면에 의한 광속의 반사의 결과로서 발생되고 있는 한편, 제 2방향은 편향면의 유효편향각에서 해당 편향면에 의해 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선 간의 주주사 방향의 파면수차의 다른쪽의 위상차의 방향을 의미하고, 이때 위상차는 광속이 상기 결상광학계를 통과한 결과로서 발생하며; 상기 제 1방향과 제 2방향이 서로 반대로 되는 것을 확보하도록 상기 결상광학계 내부의 적어도 1개의 광학계에는 주주사 단면내에 있어서 비원호형상의 광학면이 적어도 1개 설치되어 있다.Disclosed is a compact optical scanning device and an image forming apparatus capable of outputting a high quality image, wherein the optical scanning device is deflected by a deflection device for scanning deflection of the light beam from the light source in the main scanning direction, and a deflection surface of the deflecting device. An imaging optical system for imaging the light beam on the scan surface; The deflection surface reciprocates to reciprocally scan the scan surface in the main scanning direction of the luminous flux deflected by the deflection surface; The first direction means the direction of one phase difference of wavefront aberration in the main scanning direction between the main beam and the last light beam of the beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of the deflection plane corresponding to the maximum scanning position of the effective scan area. In this case, the phase difference is generated as a result of reflection of the light beam by the deflection plane, while the second direction is a wavefront in the main scanning direction between the last light beam and the main beam of the light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of the deflection plane. Means the direction of the phase difference on the other side of the aberration, wherein the phase difference occurs as a result of the luminous flux passing through the imaging optical system; At least one optical system inside the imaging optical system is provided with at least one non-circular arc-shaped optical surface in the main scanning cross section so as to ensure that the first direction and the second direction are opposite to each other.
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1을 설명하기 위한 주주사 단면을 따른 단면도1 is a cross-sectional view along the main scanning cross section for explaining the first embodiment of the present invention
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 편향면에 의해 반사된 광속의 상태를 설명하기 위한 모식도2 is a schematic view for explaining a state of the light beam reflected by the deflection surface according to the first embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 주사 단부에 있어서의 광스폿의 형상을 표시한 모식도Fig. 3 is a schematic diagram showing the shape of the light spot at the scanning end according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 부주사 방향에 있어서의 결상광학계의 렌즈의 배치를 표시한 모식도Fig. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of the lenses of the imaging optical system in the sub-scanning direction according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 광편향기의 상세를 표시한 모식도5 is a schematic diagram showing details of the optical deflector according to the first embodiment of the present invention;
도 6a는 본 발명의 실시예 1에 의한 광편향기의 가동판의 단면도6A is a cross-sectional view of a movable plate of the optical deflector according to the first embodiment of the present invention.
도 6b는 본 발명의 실시예 1에 의한 광편향기의 가동판의 변형을 설명하기 위한 모식도6B is a schematic view for explaining a deformation of the movable plate of the optical deflector according to the first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 가동판의 변형을 고려해서 제조된 근사모델을 표시한 모식도Fig. 7 is a schematic diagram showing an approximation model manufactured in consideration of the deformation of the movable plate in Example 1 of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예 1의 가동판의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과를 표시한 그래프Fig. 8 is a graph showing the results of calculating the deformation of the movable plate of Example 1 of the present invention by the finite element method.
도 9는 도 8에 있어서의 원점에서의 기울기를 0으로서 취한 경우의 가동판의 변형을 설명하기 위한 그래프FIG. 9 is a graph for explaining the deformation of the movable plate when the inclination at the origin in FIG. 8 is taken as 0; FIG.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도FIG. 10 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on a scan surface in Example 1 of the present invention. FIG.
도 11은 비교예에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도11 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on a scan surface in a comparative example;
도 12는 휘어서 왜곡된 편향면에 의해 반사된 후의 광속의 주주사 방향에서의 파면(등위상면)의 형상을 설명하기 위한 모식도12 is a schematic diagram for explaining the shape of a wavefront (equal phase surface) in the main scanning direction of the light beam after being reflected by the deflected and distorted deflection surface;
도 13은 평행광속(평면파)이 f-θ 렌즈계를 통과한 후에 형성된 파면(등위상면)의 형상을 설명하기 위한 모식도Fig. 13 is a schematic diagram for explaining the shape of a wavefront (isophase) formed after the parallel light beam (plane wave) passes through the f-θ lens system.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도It is a schematic diagram which shows the profile of the spot in each dice on the scanning surface in Example 1 of this invention.
도 15는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 편향면의 변형에 의해 발생된 파면수차를 설명하기 위한 그래프15 is a graph for explaining the wave front aberration generated by the deformation of the deflection plane in Example 1 of the present invention.
도 16은 본 발명의 실시예 1에 의한 f-θ 렌즈에 의해 발생된 파면수차를 설명하기 위한 그래프16 is a graph for explaining wavefront aberration generated by the f-θ lens according to the first embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 편향면의 변형에 발생된 파면수차를 보정함으로써 제공될 수 있는 파면수차를 설명하기 위한 그래프Fig. 17 is a graph for explaining the wave front aberration that can be provided by correcting the wave front aberration generated in the deformation of the deflection plane in
도 18은 본 발명의 실시예 2를 설명하기 위한 주주사 단면을 따른 단면도18 is a cross-sectional view along the main scanning cross section for explaining the second embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 실시예 2에 의한 광편향기의 상세를 표시한 모식도Fig. 19 is a schematic diagram showing details of the optical deflector according to the second embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 실시예 2에 의한 광편향기의 원리를 설명하기 위한 모식도20 is a schematic view for explaining the principle of the optical deflector according to the second embodiment of the present invention.
도 21은 가동판을 2개 지닌 공진기형 광편향기를 설명하기 위한 모델을 표시한 모식도Fig. 21 is a schematic diagram showing a model for explaining a resonator type optical deflector having two movable plates.
도 22는 본 발명의 실시예 2에 의한 광편향기의 가동판의 진동각(편향각)을 설명하기 위한 그래프Fig. 22 is a graph for explaining the vibration angle (deflection angle) of the movable plate of the optical deflector according to the second embodiment of the present invention.
도 23은 본 발명의 실시예 2에 의한 광편향기의 가동판의 각속도를 설명하기 위한 그래프Fig. 23 is a graph for explaining the angular velocity of the movable plate of the optical deflector according to the second embodiment of the present invention.
도 24는 모드 1만이 있는 경우인 비교예에 있어서의 가동판의 각속도를 설명하기 위한 그래프24 is a graph for explaining the angular velocity of the movable plate in the comparative example when there is only
도 25는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 이상적인 f-θ 렌즈를 이용함으로써 주사를 행한 경우의 이상적인 상높이와, 마찬가지의 f-θ 렌즈를 이용해서 주사를 행한 경우의 실제의 상높이를 표시한 그래프Fig. 25 shows the ideal image height when scanning is performed by using the ideal f-θ lens in Example 2 of the present invention, and the actual image height when scanning is performed using the same f-θ lens. A graph
도 26은 도 23에 있어서의 2개의 곡선 간의 차이분(f-θ 오차)을 표시한 그래프FIG. 26 is a graph showing the difference (f-θ error) between two curves in FIG.
도 27은 본 발명의 실시예 2에 의한 f-θ 렌즈의 f-θ 오차를 표시한 그래프Fig. 27 is a graph showing the f-θ error of the f-θ lens according to the second embodiment of the present invention.
도 28은 본 발명의 실시예 2에 의한 광편향기의 가동판의 각가속도를 설명하기 위한 그래프28 is a graph for explaining the angular acceleration of the movable plate of the optical deflector according to the second embodiment of the present invention.
도 29는 모드 1만이 있는 경우인 비교예에 있어서의 가동판의 각가속도를 설명하기 위한 그래프29 is a graph for explaining the angular acceleration of the movable plate in the comparative example when there is only
도 30은 본 발명의 실시예 2의 가동판의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과를 표시한 그래프30 is a graph showing the results of calculating the deformation of the movable plate of Example 2 of the present invention by the finite element method;
도 31은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도Fig. 31 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on a scan surface in Example 2 of the present invention.
도 32는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도32 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on a scan surface in Example 2 of the present invention.
도 33은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 감광드럼면위의 주주사 방향에서의 스폿 직경을 표시한 그래프Fig. 33 is a graph showing the spot diameter in the main scanning direction on the photosensitive drum surface in Example 2 of the present invention.
도 34는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 감광드럼면위에서의 주사선의 상태를 설명하기 위한 모식도34 is a schematic diagram for explaining a state of a scanning line on a photosensitive drum in Example 2 of the present invention.
도 35는 본 발명의 제 3실시예를 설명하기 위한 주주사 단면을 따른 단면도35 is a cross-sectional view along the main scanning cross section for explaining the third embodiment of the present invention.
도 36은 본 발명의 제 3실시예의 가동판의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과를 표시한 그래프Fig. 36 is a graph showing the results of calculating the deformation of the movable plate of the third embodiment of the present invention by the finite element method;
도 37은 본 발명의 제 3실시예의 가동판의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과를 표시한 그래프Fig. 37 is a graph showing the results of calculating the deformation of the movable plate of the third embodiment of the present invention by the finite element method;
도 38은 본 발명의 제 3실시예에 있어서의 가동판의 변형량을 3차원적으로 예시한 모식적 사시도Fig. 38 is a schematic perspective view three-dimensionally illustrating the amount of deformation of the movable plate in the third embodiment of the present invention.
도 39는 본 발명의 제 3실시예에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도Fig. 39 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on the scan surface in the third embodiment of the present invention.
도 40은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 피주사면 위에서의 각각의 주사 위 치에서의 스폿의 프로파일을 표시한 모식도Fig. 40 is a schematic diagram showing a profile of a spot at each scanning position on the scan surface in Example 3 of the present invention.
도 41은 평행광속이 f-θ 렌즈계를 통과한 후에 형성된 부주사 방향에 대한 파면의 크기 관계를 설명하기 위한 모식도Fig. 41 is a schematic diagram for explaining the magnitude relationship of the wavefront with respect to the sub-scan direction formed after the parallel light beam passes through the f-θ lens system.
도 42는 본 발명의 일실시예에 의한 화상형성장치의 부주사 단면을 따른 모식적 단면도42 is a schematic cross-sectional view along a sub-scan section of the image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 43은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러화상형성장치의 부주사 단면을 따른 모식적 단면도Figure 43 is a schematic cross-sectional view along the sub-scan section of the color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention
도 44는 본 발명에 의한 f-θ 렌즈계에 의해 발생된 파면수차를 설명하기 위한 모식도.Fig. 44 is a schematic diagram for explaining wavefront aberration generated by the f-θ lens system according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 광원수단 2: 개구조리개1: light source means 2: aperture stop
3: 집광광학계(콜리메이터 렌즈) 3: condensing optical system (collimator lens)
4: 렌즈계 5: 미러4: lens system 5: mirror
6, 166: 광편향기 6a, 166a: 편향면6, 166:
7, 167, 187: 결상광학계(f-θ 렌즈계) 8: 피주사면(감광드럼면)7, 167, 187: imaging optical system (f-θ lens system) 8: surface to be scanned (photosensitive drum surface)
11, 12, 13, 14: 광주사장치 21, 22, 23, 24, 101:감광드럼11, 12, 13, 14:
26, 173, 174: 비틀림 스프링 31, 32, 33, 34: 현상기26, 173, 174:
41, 42, 43, 44, 103: 광속 51: 반송벨트41, 42, 43, 44, 103: luminous flux 51: conveyance belt
52, 117: 외부기기52, 117: external device
53, 111: 프린터 컨트롤러53, 111: printer controller
60: 컬러화상형성장치 67, 171, 172: 가동판60: color
100: 광주사유닛 102: 대전 롤러100: optical scanning unit 102: charging roller
104: 화상형성장치 107: 현상장치104: image forming apparatus 107: developing apparatus
109: 용지 카세트 112: 전사 용지109: paper cassette 112: transfer paper
113: 정착 롤러(정착장치)113: fixing roller (fixing device)
114: 가압 롤러 115: 모터114: pressure roller 115: motor
116: 배지 롤러 175, 176: 지지부116:
본 발명은 광주사장치 및 이것을 이용한 화상형성장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어, 전자사진 프로세스를 지닌 레이저 빔 프린터(LBP), 디지털 복사기 혹은 다기능 프린터에 적합하게 이용될 수 있는 광주사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using the same. In particular, the present invention relates to an optical scanning device that can be suitably used, for example, in a laser beam printer (LBP), a digital copier or a multifunction printer with an electrophotographic process.
광속을 반사편향시키는 광편향기(편향수단)로서 왕복운동형 광편향기를 지닌 광주사장치에 대해서는, 예를 들어, 일본국 공개특허 제 2004-191416호 공보(특허문헌 1) 및 일본국 공개특허 제 2005-173082호 공보(특허문헌 2) 등에 있어서 이미 제안되어 있었다.As for the optical scanning device having a reciprocating optical deflector as an optical deflector (deflection means) for reflecting light beams, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-191416 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. It has already been proposed in 2005-173082 (patent document 2).
상기 특허문헌 1에 있어서는, 정현(sine)-진동미러(편향면)와 이 진동미러에 대향해서 배치된 2매의 고정 미러와의 사이에서 광속(광선)을 다중 반사시킴으로 써, 해당 광속의 주사각도를 증대시키고 있다.In the said
또, 상기 특허문헌 1에 있어서, 광속의 주사각도를 증대시키면, 본래 1매의 진동미러만으로 구성될 수 있었던 소형의 진동미러와 2매의 고정 미러를 조합해서 이용함으로써 다중반사시키기 때문에, 구성이 매우 복잡하게 된다. 따라서, 소형화의 관점에 대해서는 바람직하지 않다.In addition, in
또한, 상기 특허문헌 1에서는, 광속을 다중반사시키고 있으므로, 진동미러(편향면)의 크기를 주사 방향으로 크게 할 필요가 있어, 고속주사에 대해서 바람직하지 않다. 게다가, 정현 진동시의 각가속도 혹은 공기저항에 의한 진동미러면의 변형을 피할 수 없게 된다.Moreover, in the said
이것에 대처하기 위하여, 특허문헌 1에 있어서는 진동미러의 진동각을 크게함에 따라서, 진동미러면의 변형에 기인하는 초점 오차를 진동주기에 동기해서 커플링 렌즈를 미소진동시켜서 보정하고 있다.In order to cope with this, in
다중반사 수법에 의해서 광속의 주사각도를 증대시키는 구성에 있어서는, 진동미러의 진동각이 커짐에 따라서, 진동미러의 단부를 광속이 통과한다. 이것은 편향각(진동각)이 증대함에 따라 진동미러의 변형량의 영향이 커지는 것을 의미한다.In the configuration in which the scanning angle of the light beam is increased by the multiple reflection method, the light beam passes through the end portion of the vibration mirror as the vibration angle of the vibration mirror increases. This means that the influence of the deformation amount of the vibration mirror increases as the deflection angle (vibration angle) increases.
따라서, 편향각(진동각)이 증대함에 따라서, 초점오차량도 커진다. 이것은, 특허문헌 1의 구성이 진동주기에 동기해서 커플링 렌즈를 미소진동시키는 상당히 복잡한 제어를 필요로 하게 하는 바로 그 원인이다.Therefore, as the deflection angle (vibration angle) increases, the focus error amount also increases. This is the reason that the structure of
또한, 왕복운동형 광편향기에 있어서는, 그 왕복운동 후에 오게 되는 주주사 방향의 편향면의 동적인 변형을 피할 수 없다.In addition, in the reciprocating optical deflector, the dynamic deformation of the deflection surface in the main scanning direction which comes after the reciprocating motion cannot be avoided.
광편향기의 편향면이 주주사 방향으로 변형된 경우, 그 편향면에 의해 반사된 광속은 편향면의 변형량의 2배량의 파면수차의 영향을 받게 된다. 이것은 결상성능을 심각하게 열화시킨다.When the deflection plane of the optical deflector is deformed in the main scanning direction, the luminous flux reflected by the deflection plane is affected by wavefront aberration twice the amount of deformation of the deflection plane. This seriously degrades the imaging performance.
한편, 특허문헌 2에 있어서는, 상기 편향미러면의 주주사 방향의 변형을 경감시키기 위한 시도로서, 편향미러의 뒷면에 슬롯들을 형성하고, 이들 슬롯의 면적 및 배치 밀도를 주주사 방향의 위치에 따라서 다르게 하고 있다.On the other hand, in
또, 편향미러를 축지지하기 위한 Y자형 지지빔을 편향면의 주주사 방향에 대해서 상이한 2개소에 사용함으로써, 상기 편향미러 면의 주주사 방향의 변형을 경감시키도록 하고 있다.In addition, the Y-shaped support beam for axially supporting the deflection mirror is used at two different locations with respect to the main scanning direction of the deflection surface to reduce the deformation in the main scanning direction of the deflection mirror surface.
한편, 왕복운동형 광편향기를 지닌 몇몇 광주사장치에는 편향면이 단지 1개인 이점을 살려서, 그들의 결상광학계에서의 평면경사보정광학계를 이용하지 않고 있다.On the other hand, some optical scanning devices having a reciprocating optical deflector take advantage of only one deflection surface, and do not use the planar tilt correction optical system in their imaging optical system.
그러나, 이러한 장치는, 편향미러의 주주사 방향의 변형이 해당 편향미러의 부주사 방향의 위치에 의해 변화하면, 이에 따라 결상성능이 열화해버리는 문제점을 내포한다.However, such an apparatus involves a problem that the image forming performance deteriorates when the deformation in the main scanning direction of the deflection mirror is changed by the position in the sub scanning direction of the deflection mirror.
따라서, 본 발명의 목적은 고화질의 화상출력이 가능하고 소형인 광주사장치 및 이러한 광주사장치를 지닌 화상형성장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-resolution image output and a compact optical scanning device and an image forming apparatus having such optical scanning device.
본 발명의 일측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 광원 수단; 상기 광원 수단으로부터의 광속을 주주사 방향에 있어서 주사 편향시키도록 구성된 편향수단; 및 상기 편향수단의 편향면에 의해 편향된 광속을 피주사면 위에 결상시키도록 구성된 결상광학계를 포함하고; 상기 편향면은 왕복 이동을 수행함으로써 상기 편향수단의 상기 편향면에 의해 편향된 광속으로 상기 피주사면을 주주사 방향으로 왕복 주사하도록 구성되어 있고; 제 1방향은 유효주사영역의 최대주사위치에 대응하는 상기 편향면의 유효편향각에서 상기 편향면에 의해 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선 간의 주주사 방향의 파면수차의 한쪽의 위상차의 방향을 나타내고, 이때 상기 위상차는 상기 편향면에 의한 광속의 반사의 결과로서 발생되며; 제 2방향은 상기 편향면의 유효주사각도로 해당 편향면에 의해 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선 간의 주주사 방향의 파면수차의 다른쪽의 위상차의 방향을 나타내고, 이때 상기 위상차는 광속이 상기 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되며; 상기 제 1방향과 제 2방향이 서로 반대로 되는 것을 확보하기 위해, 상기 결상광학계 내부의 적어도 1개의 광학계에는 주주사 단면내에 있어서 비원호형상의 적어도 1개의 광학면이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치가 제공된다.According to one aspect of the invention, in order to achieve the above object, the light source means; Deflection means configured to scan deflect the light beam from the light source means in the main scanning direction; And an imaging optical system configured to image light beams deflected by the deflection surface of the deflection means on the scan surface; The deflection surface is configured to reciprocally scan the scan surface in the main scanning direction at a light beam deflected by the deflection surface of the deflection means by performing a reciprocating movement; The first direction indicates the direction of one phase difference of wavefront aberration in the main scanning direction between the main light beam and the last light beam of the beam reflected by the deflection surface at the effective deflection angle of the deflection surface corresponding to the maximum scanning position of the effective scanning area. Wherein the phase difference is generated as a result of reflection of the light beam by the deflection surface; The second direction represents the direction of the phase difference on the other side of the wavefront aberration in the main scanning direction between the last light beam and the main light beam of the light beam reflected by the deflecting surface at the effective scanning angle of the deflection surface, wherein the phase difference is that the light flux is the image formation. Occurs as a result of passing through an optical system; In order to ensure that the first direction and the second direction are opposite to each other, at least one optical system inside the imaging optical system is provided with at least one optical surface having a non-arc shape in the main scanning cross section. Chi is provided.
요약하면, 본 발명에 의하면, 왕복운동형 광편향기를 이용한 경우에도 피주사면 위에서의 집속 스폿의 열화를 상당히 감소시킬 수 있는 광주사장치 및 이러한 광주사장치를 지닌 화상형성장치가 달성된다.In summary, according to the present invention, an optical scanning device and an image forming apparatus having such optical scanning device can be achieved that can significantly reduce deterioration of the focusing spot on the scanned surface even when using a reciprocating optical deflector.
본 발명의 상기 및 기타 목적과, 특징 및 이점 등은 첨부도면과 관련해서 취한 바람직한 실시형태의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 첨부도면을 참조해서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing.
[[ 실시예Example 1] One]
도 1은 본 발명의 실시예 1의 주주사 방향의 주요부의 단면(주주사 단면)을 예시하고 있다.Fig. 1 illustrates a cross section (main scanning cross section) of a main part in the main scanning direction in
본 명세서에 있어서, 용어 "주주사 방향"이란 광편향기의 편향축 및 결상광학계의 광축에 수직인 방향, 즉, 광편향기에 의해서 광속이 주사 편향되는 방향이다. 용어 "부주사 방향"이란 광편향기의 편향축과 평행한 방향이다.In the present specification, the term "scanning direction" is a direction perpendicular to the deflection axis of the optical deflector and the optical axis of the imaging optical system, that is, the direction in which the light beam is scanned by the optical deflector. The term "sub-scan direction" is a direction parallel to the deflection axis of the optical deflector.
또, 용어 "주주사 단면"이란 주주사 방향과 결상광학계의 광축을 포함하는 평면이다. 용어 "부주사 단면"이란 결상광학계의 광축과 평행하고, 또한 주주사 단면과 수직인 단면이다.The term "main scanning cross section" is a plane including the main scanning direction and the optical axis of the imaging optical system. The term "sub scanning cross section" is a cross section parallel to the optical axis of the imaging optical system and perpendicular to the main scanning cross section.
도 1에 있어서, (1)은 예를 들어, 반도체 레이저로 이루어져 있는 광원수단이다. (2)는 통과하는 광속의 폭을 제한해서 광속직경을 결정하는 개구조리개이다.In Fig. 1,
(3)은 광원수단(1)으로부터의 발산광속을 평행광속으로 변환하는 기능을 지닌 집광광학계(콜리메이터 렌즈)이다. (4)는 부주사 단면내(부주사 방향)에만 소정의 파워(굴절력)을 지닌 렌즈계(원통 렌즈)이다.Denoted at 3 is a condensing optical system (collimator lens) having a function of converting the divergent light beam from the light source means 1 into a parallel light beam.
렌즈계(4)는 부주사 단면에 대해서 콜리메이터 렌즈(3)에 의해 평행광속으로 변환된 광속을 후술하는 광편향기(편향수단)의 편향면(6a)에 거의 선상(linear image)으로서 결상하는 역할을 한다.The
(5)는 원통 렌즈(4)를 통과한 광속을 주주사 방향에 대해서 편향시켜서 광편향기(6)로 인도하는 미러이다.
여기서, 콜리메이터 렌즈(3) 및 원통 렌즈(4)는 입력(광입사)광학계(LA)의 구성 성분이다. 콜리메이터 렌즈(3) 및 원통 렌즈(4)는 단일의 광학소자(아나모픽(anamorphic) 렌즈)의 일체적인 구조로 대체해도 된다.Here, the
광편향기(편향수단)(6)는 그 편향면(6a)이 공진에 의거한 왕복 정현 운동을 행하도록 구성된 공진형 광편향기로 이루어져 있다. 본 실시예에서는 광편향기(6)의 편향면(6a)이 왕복운동을 행하고, 이 왕복운동을 통해서, 입사광학계(LA)에 의해 제공된 광속에 의해 피주사면(8)을 주주사 방향으로 왕복 주사하고 있다.The optical deflector (deflecting means) 6 is composed of a resonance type optical deflector configured such that the
광편향기(6)의 편향면(6a)의 왕복운동은 공진구동에 의거하고, 또 정현진동에 따라 행해지고 있다.The reciprocating motion of the
(7)은 제 1 및 제 2결상렌즈(f-θ 렌즈)(71), (72)를 포함하고 있는 결상광학계(f-θ 렌즈계)이다. 이것은 광편향기(6)에 의해서 반사편향된 동시에 화상정보에 의거해서 생성된 광속을 감광드럼의 표면(피주사면)(8) 위에 결상시키는 역할을 한다.
본 실시예의 결상광학계(7)를 구성하는 제 1 및 제 2 f-θ 렌즈(71), (72)는 광편향기(6)의 편향면(6a)이 왕복운동 동안 주주사 단면내에 있어서 변형될 때, 그 변형량에 따라서 생기는 주주사 단면내에 있어서의 광속의 파면수차를 감소시키도록 구성되어 있다.The first and second f-
(8)은 피주사면인 감광드럼면이다.(8) is a photosensitive drum surface to be scanned.
본 실시예에 있어서, 화상정보에 따라서 반도체 레이저(1)로부터 광변조되어 사출된 발산광속은 개구조리개(2)에 의해서 광속폭과 단면형상이 조정되어, 콜리메이터 렌즈(3)에 의해서 평행광속으로 변환된다.In the present embodiment, the light beam width and the cross-sectional shape are adjusted by the
이어서, 광속은 원통 렌즈(4) 및 미러(5)를 통해서, 주주사 단면에 대해서 광편향기(6)의 진동각(편향각)의 중앙으로부터 편향면(6a)에 투사(정면 입사)된다.Then, the light beam is projected (front incidence) from the center of the oscillation angle (deflection angle) of the
한편, 부주사 단면에 대해서는, 광속은 편향면(6a) 위에 부주사 방향에 대해서 유한한 각도를 지닌 채 입사(사선입사)된다.On the other hand, with respect to the sub-scan section, the light beam is incident (diagonal incidence) on the
그리고, 광편향기(6)의 편향면(6a)의 왕복운동에 의해, 주주사 방향에 편향반사된 광속은 f-θ 렌즈계(7)를 통해서 감광드럼면(8) 위로 도광된다. 그러므로, 해당 광편향기(6)의 편향면(6a)을 왕복운동시킴으로써, 상기 감광드럼면(8)은 광속으로 주주사 방향으로 주사되고 있다. 이 프로세스에 의해서, 감광드럼(기록매체) 위에의 화상기록이 수행된다.Then, by the reciprocating motion of the deflecting
본 실시예에 있어서의 광편향기(6)는, 그 편향면(6a)이 공진에 의거한 왕복 정현 진동을 행하도록 구성된 공진형 광편향기로 이루어져 있다.The
일반적으로, 정현진동을 행하도록 구성된 광편향기에 있어서, 그 편향면의 면적을 확대시키면, 고속 진동을 달성하기 곤란해진다. 이 때문에, 이러한 편향기를 예를 들어 레이저 빔 프린터나 디지털 복사기에 내장시킬 경우에는, 편향면의 치수를 가능한 한 작게 할 필요가 있다.In general, in the optical deflector configured to perform sinusoidal vibration, when the area of the deflection surface is enlarged, it becomes difficult to achieve high speed vibration. For this reason, when embedding such a deflector in a laser beam printer or a digital copier, for example, it is necessary to make the dimension of the deflection surface as small as possible.
본 실시예에 있어서는, 이 점에 있어서, 광속이 광편향기의 편향면(6a)에 정면 입사로서 투사, 즉, 광속이 도 1에 있어서 우측상부(f-θ 렌즈계(7))쪽으로부터 편향면의 정면을 향해 투사된다. 환언하면, 주주사 단면내에 있어서, 광속은 결상광학계(7)의 광축방향에서 광편향기(6)의 편향면(6a)의 정면에 투사된다.In this embodiment, in this respect, the luminous flux is projected as a frontal incident on the
상기와 같은 정면 입사에 의해, 광편향기(6)의 편향면(6a)의 크기(주주사 방향의 폭)를 가장 작게 할 수 있으므로, 고속으로 진동시키는 것이 용이해진다.By the above-mentioned frontal incidence, the size (width in the main scanning direction) of the
한편, 상기 광입사방법을 이용한 경우에는, 광편향기의 편향면(6a)에 입사하는 광속과 편향면(6a)에 의해서 편향 반사된 광속이 서로 간섭할 수 있다. 이것을 피하기 위해, 편향면(6a)에 투사되는 광속은 편향면(6a)에 대한 면법선에 대해서 부주사 방향으로 유한한 입사각으로 입사되고 있다(즉, 사선 입사광학계가 형성된다).On the other hand, when the light incidence method is used, the light beam incident on the
구체적으로는, 본 실시예에 있어서는, 편향면(6a)의 면법선에 대해서 부주사 방향으로 2도의 입사각도를 이루어서 부주사 방향에서 보아서 아래쪽(도 1의 지면에서 아래쪽)으로부터 편향면(6a)에 광속이 입사된다.Specifically, in this embodiment, the incidence angle of 2 degrees is made in the sub scanning direction with respect to the plane normal of the
그 결과, 편향면(6a)에 의해서 편향 반사된 광속도 마찬가지로 편향면(6a)의 면법선에 대해서 부주사 방향으로 2도의 각도를 이루어 부주사 방향으로 위쪽(도 1의 지면에서 위쪽)으로 입사된다.As a result, the light velocity deflected and reflected by the
결상광학계인 f-θ 렌즈계(7)는 상기 위쪽으로 편향 반사된 편향광속이 입사되는 것을 확실하게 하기 위해 부주사 방향으로 소정의 거리를 두고 위쪽으로 배치되어 있다. 따라서, f-θ 렌즈계(결상광학계)(7)에 입사한 편향광속을 감광드럼면(8) 위에 광스폿으로서 결상시키고 있다.The f- [theta]
광편향기(6)의 편향면(6a)은 전술한 바와 같이 최대 진폭(최대 편향각) ±φ max의 범위 내에서 주주사 방향으로 왕복진동된다. 보다 구체적으로는, 편향면(6a)은 편향각(진동각) φ가 각진동수 ω 및 시간 t에 의해서 다음 식과 같이 표현될 수 있는 정현 진동을 행한다:The
φ = φmax·sin ωt. φ = φmax · sin ωt.
본 실시예에서의 광편향기(6)는, 그 편향면(6a)의 최대 진폭 φmax가 ± 36도이다. 이 진폭 중 ± 22.5도의 범위를 유효편향각으로 선정해서, 화상기록에 사용하고 있다.In the
일반적으로, 정현진동 광편향기에 의해서 편향 반사된 광속을 피주사면 위에서 균일한 움직임의 광속으로 변환하는 결상 렌즈로서 아크사인(arcsin) 렌즈가 사용되는 일이 많다. 이 아크사인 렌즈는, 피주사면의 주사중심부에 비해서 피주사면의 주주사 방향에 대한 주사단부의 F-No.(F 넘버)가 커지기 쉽다고 하는 광학 특징을 지닌다. 이것은 피주사면의 주사 중심부에 있어서 주주사 방향의 스폿 직경에 비해서, 피주사면의 주사 단부에 있어서의 주주사 방향에 대한 스폿 직경이 커져 버리는 문제점을 초래한다.In general, an arcsin lens is often used as an imaging lens for converting a light beam deflected and reflected by a sinusoidal oscillation optical deflector into a light beam having a uniform movement on a scan surface. This arc sine lens has an optical characteristic that the F-No. (F number) of the scanning end portion in the main scanning direction of the scan surface tends to be larger than that of the scan center of the scan surface. This causes a problem that the spot diameter in the main scanning direction at the scanning end of the scan surface becomes larger than the spot diameter in the main scanning direction at the scanning center of the scan surface.
이것은 정현적으로 각속도가 변화하는 광속을 피주사면 위에서 등속도로 주사시키는 것에 의해 초래되는 현상이다. 상기와 같이 피주사면 위에서, 주사 방향의 스폿직경에 불균일이 있으면, 하프톤(half-tone) 화상의 계조 재현성의 열화, 장소에 따른 세선의 선폭 재현성의 열화 등의 각종 불편을 초래한다.This is a phenomenon caused by scanning a light beam whose angular velocity changes sine at a constant speed on the surface to be scanned. As described above, if the spot diameter in the scanning direction is uneven on the scan surface, various inconveniences such as deterioration of the gray scale reproducibility of the half-tone image and deterioration of the line width reproducibility of the thin lines depending on the place are caused.
본 실시예에 있어서는 이들에 대처하기 위해서, 결상렌즈는 유효주사영역 내부에서 피주사면 위의 주주사 방향의 스폿 직경이 일정하게 유지될 수 있는 특징을 지니는 f-θ 렌즈(71), (72)에 의해서 설치되어 있다.In the present embodiment, in order to cope with these, the imaging lens has a characteristic that the spot diameter in the main scanning direction on the scan surface can be kept constant within the effective scanning area. It is installed by.
한편, 정현 진동 광편향기(6)와 조합해서 결상렌즈로서 f-θ 렌즈를 단순히 사용하면, 감광드럼면(8) 위에서 주사중심부(f-θ 렌즈계(7)의 광축)에 비해서 주사단부의 주사속도가 느려져서 주주사 방향에서의 화상의 수축이 일어나는 문제가 발생한다.On the other hand, if the f-θ lens is simply used as an imaging lens in combination with the sinusoidal oscillation
본 실시예에서는, 이 문제에 대처하기 위해서, 감광드럼면(8) 위의 주주사 방향에서의 주사위치에 동기해서 반도체 레이저(1)의 변조 클록을 연속적으로 변화시키고 있다. 이것에 의해 상기와 같은 불편은 제거된다.In this embodiment, in order to cope with this problem, the modulation clock of the
상기와 같은 구성에 의하면, 감광드럼면(8) 위에서 상기와 같은 주주사 방향에서의 스폿 직경의 바람직하지 않은 불균일성을 완전히 피할 수 있다. 그 결과, 하프톤 화상의 계조 재현성의 열화, 장소에 따른 세선의 선폭 재현성의 열화 등의 불편이 확실하게 제거된다.According to the above configuration, undesirable unevenness of the spot diameter in the main scanning direction as described above on the
또한, 감광드럼면(8) 위에서의 주사중심부에 비해서 감광드럼면(8) 위의 주사단부(최대 상높이부분)에서의 주사 속도가 느려지는 것은 주사단부에서의 감광드럼면(8) 위의 노광에너지가 커지는 것을 의미한다. 이것으로부터, 주사단부(최대 상높이 영역)에서, 반도체 레이저(1)의 발광 광량을 연속적으로 감소시키는 제어에 의해 하프톤 화상의 계조 재현성이 향상될 수 있는 것을 알 수 있다.Further, the slower scanning speed at the scanning end (maximum image height) on the
본 실시예에서는, 앞서 설명한 바와 같이 편향면(6a)에 의해서 편향 반사된 광속은 편향면(6a)의 면법선에 대해서 부주사 방향으로 2도의 각도를 이루면서, 부주사 방향으로 위쪽(도 1의 지면의 위쪽)으로 편향 반사된다. 도 2는 이것을 모 식적으로 예시하고 있다.In the present embodiment, as described above, the light beam deflected and reflected by the
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 편향면(6a)에 의해서 편향 반사된 광속은 해당 편향면(6a) 위의 편향 반사점(6b)을 정점으로 하는 원추면을 형성하는 것을 알 수 있다. 그러므로, 렌즈에 광속이 입사하는 면 위에서는 편향 반사된 광속이 부주사 방향으로 만곡된 궤적을 형성한다.As can be seen from FIG. 2, it can be seen that the light beam deflected and reflected by the
이와 같은 광속이 f-θ 렌즈계(7)에 입사하면, 감광드럼면(8) 위의 주사선이 부주사 방향으로 만곡되게 될 것이다. 또, 이와 같이 원추면을 따라 주사하는 광속이 f-θ 렌즈계(7)에 입사하면, 주사중심부에서는 광속이 정상적으로 스폿형상으로 집속 스폿될 수 있는 반면; 광속이 주사단부에 가까워짐에 따라, 집속된 스폿("결상 스폿"의 의미임)의 형상이 도 3에 표시한 바와 같이 열화되는 불편이 있다.When such a light beam enters the f-
도 3은 피주사면 위의 주사단부에 있어서의 열화한 집속 스폿의 강도분포로 환산한 등고선을 표시하고 있다.Fig. 3 shows the contour line converted into the intensity distribution of the deteriorated focusing spot at the scanning end portion on the scan surface.
도 3에 있어서의 등고선은 집속 스폿의 피크 강도를 1로 정규화한 때 (바깥쪽으로부터) 각각 0.02, 0.05. 0.1 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75 및 0.9의 레벨로 슬라이스한 강도를 나타내고 있다. 또, 도 3에 있어서, 가로방향은 집속 스폿이 주사하는 주주사 방향에 대응하며, 세로방향은 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향에 대응한다.The contour lines in Fig. 3 are 0.02 and 0.05, respectively (from the outside) when the peak intensity of the focus spot is normalized to one. The intensity | strength sliced at the level of 0.1 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75, and 0.9 is shown. 3, the horizontal direction corresponds to the main scanning direction scanned by the focusing spot, and the vertical direction corresponds to the sub scanning direction orthogonal to the main scanning direction.
본 실시예에 있어서는, 도 4에 표시한 바와 같이 제 1 및 제 2 f-θ 렌즈(71), (72) 중 제 1 f-θ 렌즈(71)의 광축(71a)은 편향면(6a)에 의해서 피주사면 위에서의 주사중심을 향해서 편향 반사된 광속의 주광선에 일치하도록 위쪽으로 2 도의 각도를 이루어서 배치되어 있다. 즉, 주주사 방향의 축을 중심으로 해서, 부주사 단면내에 있어서 편향면(6a)의 법선에 대해서 위쪽으로 2도(2°) 회전 편심되어 있다.In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
한편, 제 2 f-θ 렌즈(72)의 광축(72a)은 편향면(6a)의 회전축과 직교하는 면에 대해서 부주사 단면내에 있어서 제 1 f-θ 렌즈(71)와는 반대 방향으로 아래쪽을 향하여 1.83383도만큼 경사지게 배치되어 있다. 즉, 주주사 방향의 축을 중심으로 해서, 부주사 단면내에 있어서 편향면(6a)에 대한 법선에 대해서 아래쪽으로 1.83383도만큼 회전 편심되어 있다.On the other hand, the
또, 제 2 f-θ 렌즈(72)의 제 1면(입사면)의 부주사 단면내의 면정점(72b)보다 위쪽 위치로 광속이 입사하는 것을 확실하게 하도록, 제 2f-θ 렌즈(72)는 소정량 만큼 부주사 방향으로 어긋나게 해서 배치되어 있다.In addition, the second f-
이와 같이 구성함으로써, 감광드럼면 위에서의 주사선의 부주사 방향의 만곡과 피주사면 위의 주사단부에서의 집속 스폿의 열화가 모두 보정된다.With this arrangement, both the curvature in the sub-scan direction of the scanning line on the photosensitive drum surface and the deterioration of the focusing spot at the scanning end portion on the scan surface are corrected.
다음에, 본 실시예의 광편향기(6)에 대해서 더욱 상세히 설명한다. 전술한 바와 같이, 광편향기(6)는 그 편향면(6a)이 공진에 의거한 왕복 정현진동을 수행하도록 구성된 공진형 광편향기로 이루어져 있다.Next, the
도 5는 본 실시예에 있어서의 광편향기(6)의 상세를 표시한 것이다. 도 5에 표시한 바와 같이, 광편향기(6)는 가동판(67) 및, 해당 가동판(67)과 기계적인 접지지지부(25)를 탄성지지하는 비틀림 스프링(26)으로 구성되어 있다. 이들 모든 구성 요소는 비틀림 축(C)(부주사 방향에 평행인 축)을 중심으로 해서 구동수 단(16)에 의해서 비틀림 진동한다. 구동수단(16)은 예를 들어, 고정전자코일과 가동판(67)에 설치된 가동자석 등을 포함할 수 있다.5 shows the details of the
또, 가동판(67)은 광속을 편향하기 위한 편향면(도시생략)을 지니고 있고, 가동판(67)의 비틀림 진동에 의거해서 광원수단(1)으로부터의 광속을 편향주사한다.Moreover, the
일반적으로, 고속동작을 필요로 하는 광편향기에 있어서는, 그 편향면은 특정 각도 내를 비틀림 진동하므로 큰 각가속도를 받는다. 따라서, 구동시 편향면이 자체 중량에 의한 관성력을 받아서 크게 변형되게 된다.In general, in an optical deflector requiring high speed operation, the deflection surface undergoes a large angular acceleration because the deflection surface is torsionally vibrated within a specific angle. Therefore, during driving, the deflection surface is greatly deformed by receiving an inertial force by its own weight.
도 6a는 도 5에 있어서의 가동판(67)이 평판(직방체)으로 이루어진 경우의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line A-A when the
본 실시예의 광편향기(6)는 공진주파수 부근에서 구동되고, 비틀림 진동된다. 따라서, 시간에 대한 가동판(67)의 편향각은 정현파 형상으로 변화한다. 그러므로, 최대의 각속도(예를 들면, 정현 진동의 경우이면 최대 편향각)가 인가되는 순간에, 가장 큰 변형이 생긴다.The
도 6b는 그때의 가동판(67)의 변형을 나타내고 있다. 도 6b에 표시한 바와 같이 가동판(67)이 변형되면, 해당 가동판(67) 상에 형성되어 있는 편향면(6a)도 마찬가지로 변형된다.6B shows the deformation of the
가동판(67)이 직방체로 이루어진 경우에는, 도 7에 표시한 근사 모델을 이용해서 비틀림 진동시의 가동판(67)의 변형을 설명하는 것이 가능하다.When the
도 7에 나타낸 것은 도 6a에 있어서의 가동판(67)의 단면도의 오른쪽 절반부 분에 특히 상당한다. 가동판(67)의 변형은 비틀림 축(C)을 중심으로 점대칭이며, 도면에 도시한 바와 같이 중앙 부분을 고정 단부 지지로 한 구조빔의 변형과 근사하게 할 수 있다.What is shown in FIG. 7 is corresponded especially to the right half part of sectional drawing of the
가동판(67)에 비틀림 진동에 의해서 각가속도 θ ×(2πf)2(단, θ는 편향각이고, f는 비틀림 진동 주파수임)이 인가된 경우, 도 7에 표시한 구조빔의 변형량(왜곡) y는 하기 식 [1]로 표현된다:When the angular acceleration θ × (2πf) 2 (θ is a deflection angle and f is a torsional vibration frequency) is applied to the
.....[1] .....[One]
(식 중,(In the meal,
x는 도 7에 표시한 비틀림 축(C)으로부터의 거리이고;x is the distance from the torsion axis C shown in FIG. 7;
ρ는 가동판(67)의 밀도이며;ρ is the density of the
E는 가동판(67)의 영률이고;E is the Young's modulus of the
t는 가동판(67)의 두께이며;t is the thickness of the
Wh는 편향면의 주주사 방향에 있어서의 폭 D의 절반치임).W h is half the width D in the main scanning direction of the deflection plane).
상기 식 [1]로부터, 변형량(왜곡) y는 편향각 θ, Wh의 5승 및 주파수 f의 2승에 비례하므로, 편향면의 주주사 방향의 폭이 큰(즉, 편향면 개구가 큰) 경우, 편향각이 큰 경우, 고주파수 구동이 필요한 경우는 자체 중량에 의한 가동판(67)의 변형의 영향이 현저해지는 것을 알 수 있다.From the formula (1), deformation (distortion) y is the deflection is proportional to the angle θ, W h 5 V and the square of the frequency f, the greater is the main scanning direction of a deflecting surface width (that is, a large deflecting surface opening) In this case, when the deflection angle is large, when high frequency driving is required, it can be seen that the influence of deformation of the
본 실시예의 광편향기(6)는 비틀림 진동의 고유진동 주파수가 2 ㎑, 가동판(67)의 주주사 방향의 폭(상기 W의 값)이 3 ㎜, 부주사 방향의 폭이 1㎜, 두께 t가 200 ㎛이다. 가동판(67)은 전술한 바와 같이 진동시의 자체 중량에 의해 관성력을 받아 변형을 일으킨다.The
도 8은 이 가동판(67)의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과의 그래프이다. 2㎑ 구동시에 기계적인 유효편향각이 + 22.5도인 경우의 도 5에 있어서의 A-A 단면의 변형을 나타내고 있다. 또, 비틀림 스프링(26)과 가동판(67)과의 접속부분(도 5의 B 부분)의 기울기를 0으로 취하고 있다.8 is a graph showing the results of calculating the deformation of the
여기서, 주사각과 편향각의 정의는 다음과 같이 부여된다.Here, the definitions of the scan angle and deflection angle are given as follows.
주사각은 주주사 단면내에 있어서의 결상광학계(7)의 광축과 광편향기(6)의 편향면에 의해 편향 주사된 광속의 주광선이 이루는 각도로서 특정될 수 있다. 따라서, 주사각은 편향각(진동각)의 2배이다.The scanning angle can be specified as an angle formed by the optical axis of the imaging
여기서, 피주사면 위의 주사선의 주사중심(결상광학계(7)의 광축)을 중심으로 취하면서, 피주사면 위의 주사선 기록개시위치쪽(도 1에 있어서 지면내의 위쪽인 동시에 입사광학계(LA)의 반대쪽)의 편향각은 양(+)의 부호를 지닌다.Here, the scanning line recording start position on the scanning surface (upper side of the paper in Fig. 1 and at the same time as the center of the scanning center of the scanning line on the scanning surface) is taken as the center of the incident optical system LA. The deflection angle of the opposite side has a positive sign.
한편, 피주사면 위의 주사선의 주사중심(결상광학계(7)의 광축)을 중심으로 취하면서, 피주사면 위의 주사선 기록종료위치쪽(도 1에 있어서 지면내의 아래쪽인 동시에 입사광학계(LA)쪽)의 편향각은 음(-)의 부호를 지닌다.On the other hand, the scanning line recording end position on the scanning surface (in Fig. 1, the lower side of the paper and the incident optical system LA side) while taking the center of the scanning line (the optical axis of the imaging optical system 7) on the scanning surface as the center. ) Deflection angle has a negative sign.
도 8에 있어서의 y의 + 부호 방향은 도 1에 있어서 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속의 진행방향(도면의 오른쪽)에 대응하는 반면, x의 + 부호 방향이 도 1에 있어서 편향면(6a)의 주사선 기록개시위치쪽(도 1에 있어서 지면내의 위쪽인 동시에 입사광학계(LA)의 반대쪽)에 대응하고 있다.The + sign direction of y in FIG. 8 corresponds to the advancing direction (right side of the drawing) of the light beam reflected by the deflecting
도 9는 도 8의 그래프의 원점에서의 기울기를 0으로 취한 때의 도 5의 A-A 단면의 변형량("변위량"이라고도 칭함)을 표시한 그래프이다. 도 9에 있어서, 상기 식 [1]로 표시된 변형량 y와 유사한 변형이 얻어지고, 비틀림 진동에 의해서 가동판(67)이 변형되어 있는 것을 알 수 있다. FIG. 9 is a graph showing the deformation amount (also referred to as a “displacement amount”) of the A-A cross section in FIG. 5 when the inclination at the origin of the graph of FIG. 8 is taken as zero. In FIG. 9, it can be seen that a deformation similar to the deformation amount y represented by the above formula [1] is obtained, and the
여기서, 광편향기(6)의 편향면(6a)이 도 9에 표시한 바와 같은 변형을 일으키고 있는 경우, 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속은 도 9에 표시된 변형량 y의 2배의 양의 파면수차가 발생한다. 따라서, 감광드럼면(8) 위의 집속 스폿에 악영향을 미치게 될 것이다.Here, when the
실제로, 도 9로부터, 파면수차의 코마가 발생하고 있는 것을 알 수 있다.In fact, it can be seen from FIG. 9 that coma of wavefront aberration occurs.
광편향기(6)로서 회전다면경을 이용하는 광주사장치에서는, 해당 회전다면경은 일정한 각속도로 회전하고 있으므로, 각가속도는 항상 0이다. 그러므로, 정현진동을 이용하는 광편향기에 비해서 큰 각가속도를 받는 것은 아니다. 따라서, 통상 상기 설명한 바와 같은 파면수차는 발생하지 않을 것이다.In the optical scanning device using the rotating face mirror as the
이들 이유로 인해, 회전다면경을 지닌 광주사장치에 사용되는 결상렌즈를 설계할 경우, 편향면의 변형은 특히 고려되지 않는 일이 많다.For these reasons, deformation of the deflection surface is often not particularly considered when designing an imaging lens for use in an optical scanning device having a rotating multifaceted mirror.
그러나, 상기와 같이 설계된(즉, 편향면의 변형을 고려하지 않은) 결상 렌즈와 조합해서 정현 진동을 행하는 광편향기를 사용하면, 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차로 인해 집속 스폿이 열화되게 될 것이다.However, when using an optical deflector that performs sinusoidal vibration in combination with an imaging lens designed as described above (that is, without considering deformation of the deflection surface), focusing spots are caused by wavefront aberration caused by deformation of the
도 10은 회전다면경을 이용하는 것을 전제로 해서 설계된 결상렌즈를 사용하고, 한편, 광편향기로서 본 실시예의 광편향기(비틀림 진동의 고유진동주파수가 2 ㎑, 가동판의 주주사 방향의 폭이 3 ㎜, 부주사 방향의 폭이 1㎜, 두께 t가 200㎛)를 사용한 경우의 도면이다.Fig. 10 uses an imaging lens designed on the premise of using a rotating mirror, while the optical deflector of this embodiment is used as an optical deflector (the natural vibration frequency of torsional vibration is 2 kHz, and the width of the movable plate in the main scanning direction is 3 mm. 1 mm in width in the sub-scanning direction and 200 µm in thickness t are used.
도 10은 기계적인 편향각이 각각 +22.5도, +21.028도, +16.822도, +12.617도, +8.411도, +4.206도 및 0.0도일 때의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿의 형상들을 예시한 것이다.10 illustrates the shapes of the spots on the
또, 도 3과 마찬가지로, 각 스폿의 강도분포의 등고선도 예시되어 있다. 이들 등고선은 집속 스폿의 피크강도를 1로 정규화한 경우, (외측으로부터) 각각 0.02, 0.05, 0.1, 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75 및 0.9의 레벨로 슬라이스한 강도에 대응한다.3, the contour line of the intensity distribution of each spot is also illustrated. These contour lines correspond to the intensity sliced to the levels of 0.02, 0.05, 0.1, 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75 and 0.9 (from the outside) when the peak intensity of the focus spot is normalized to 1, respectively.
비교예로서, 도 11은 동일한 결상렌즈를 사용하고, 편향면(6a)이 전혀 변형되지 않는 경우의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿 형상을 나타내고 있다. 이 도면에 있어서도, 도 3과 마찬가지로, 가로방향은 스폿이 상기 면을 주사하는 주주사 방향이고, 세로방향은 상기 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향이다.As a comparative example, FIG. 11 shows the spot shape on the
도 10 및 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 편향면(6a)이 변형되어 있는 경우의 도 10의 스폿 형상은 편향면(6a)이 전혀 변형되지 않은 경우의 도 11의 집속 스폿의 형상과 비교해서, 주주사 방향으로 큰 사이드로브(sidelobe)가 발생하고 있다.As can be seen from FIGS. 10 and 11, the spot shape of FIG. 10 when the
이에 부가해서, 집속 스폿의 외형 자체가 비대칭적으로 변형되어, 집속 스폿 의 형상이 상당히 열화되어 있다. 또, +22.5도의 유효편향각의 경우에는, 사이드로브의 피크 강도가 0.05(즉, 주된 스폿의 피크강도의 5%)를 초과하고 있다.In addition, the appearance itself of the focus spot deforms asymmetrically, and the shape of the focus spot deteriorates considerably. In the case of an effective deflection angle of +22.5 degrees, the peak intensity of the side lobes exceeds 0.05 (that is, 5% of the peak intensity of the main spot).
사이드로브의 피크 강도가 커짐에 따라 화상 품질이 저하하는 것은 잘 알려져 있다. 특히 주된 스폿의 피크 강도에 대해서 사이드로브의 피크 강도가 5%를 초과하면 화상 품질의 저하가 상당히 커진다. 이것은 고화질의 화상출력을 필요로 하는 광주사장치나 화상형성장치에는 바람직하지 않다.It is well known that the image quality decreases as the peak intensity of the side lobe increases. In particular, when the peak intensity of the side lobe exceeds 5% with respect to the peak intensity of the main spot, the deterioration of the image quality becomes considerably large. This is undesirable for an optical scanning device or an image forming apparatus that requires high quality image output.
또, 편향각이 클수록 집속 스폿의 스폿 형상의 열화가 커지는 것도 알 수 있다. 그 이유는, 앞서 설명한 바와 같이 편향면의 최대 편향각이 클수록 편향면의 변형이 커지기 때문이다.It is also understood that the larger the deflection angle, the greater the deterioration of the spot shape of the focusing spot. This is because, as described above, the larger the maximum deflection angle of the deflection surface, the larger the deformation of the deflection surface.
본 실시예에서는, 이것에 대처하기 위하여, 피주사면 위의 유효화상영역내부의 주사선의 단부(최대 상 높이)에 대응하는 편향면의 유효편향각을 ± 22.5도로 하고 있다.In this embodiment, in order to cope with this, the effective deflection angle of the deflection surface corresponding to the end (maximum image height) of the scanning line inside the effective image region on the scan surface is ± 22.5 degrees.
집속 스폿의 스폿 형상의 열화를 억제하기 위해서는, 편향면의 유효편향각을 ± 30도 이하로 하는 것이 바람직하다.In order to suppress the deterioration of the spot shape of the focusing spot, it is preferable to set the effective deflection angle of the deflection surface to ± 30 degrees or less.
상기 설명한 바와 같이 편향면의 변형을 고려하지 않고 설계된 결상 렌즈와 조합해서 정현 진동에 의거한 광편향기를 사용하면, 편향면(6a)의 변형에 의해서 초래되는 파면수차에 의해 집속 스폿이 열화하게 될 것이다. 이것이 일어나면, 고화질의 화상출력을 필요로 하는 광주사장치나 화상형성장치를 달성하는 것이 매우 곤란해진다.If the optical deflector based on sine vibration is used in combination with an imaging lens designed without considering the deformation of the deflection surface as described above, the focusing spot will be deteriorated by the wave front aberration caused by the deformation of the
도 1에 표시된 본 실시예의 제 1 및 제 2f-θ 렌즈(71), (72)는 정현 진동의 결과로서의 큰 각가속도의 인가로 인해 도 9에 표시한 바와 같이 왜곡된 편향면(6a)에 의해 발생되는 파면수차의 양을 감소시키도록 구성되어 있다.The first and second f-
여기서, 본 실시예에서는, "제 1방향"은 편향면(6a)의 유효편향각에서 해당 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선 간의 주주사 방향의 파면수차의 한쪽의 위상차의 방향을 나타내는 데 이용되고, 상기 위상차는 상기 광속의 편향면에 의한 반사의 결과로서 발생되고 있다. 또, "제 2방향"은 편향면(6a)의 유효편향각에서 해당 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선 간의 주주사 방향의 파면수차의 다른쪽의 위상차의 방향을 나타내는 데 이용되고, 이때의 위상차는 상기 광속이 결상광학계(7)를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Here, in the present embodiment, the "first direction" is one phase difference of wavefront aberration in the main scanning direction between the main light beam and the last light beam of the light beam reflected by the deflecting
이때, 본 실시예에서는 상기 제 1방향과 제 2방향이 서로 반대방향으로 되는 것을 확실하게 하기 위해서, 결상광학계(7) 중 적어도 1개의 광학계 내에 주주사 단면내에 있어서 비원호형상의 광학면을 적어도 1개 설치하고 있다.At this time, in this embodiment, in order to ensure that the first direction and the second direction are opposite to each other, at least one non-circular optical surface in the main scanning cross section in at least one optical system of the imaging
여기서, "편향면의 유효편향각에서 해당 편향면에 의해 반사된 광속"이란, 피주사면 위의 유효화상영역 내부의 주사선의 주사단부(최대 상 높이)에 도달하는 광속을 의미한다.Here, the "light flux reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of the deflection plane" means the light flux that reaches the scanning end (maximum image height) of the scanning line inside the effective image area on the scan surface.
이하, 그 광학 원리에 대해서 설명한다.Hereinafter, the optical principle is demonstrated.
도 12는 입사한 평행광속(평면파)이 도 9에 표시한 바와 같이 왜곡된 편향면(6a)에 의해서 반사된 후의 광속의 주주사 방향의 파면(등위상면)의 형상(W1)을 나타낸 모식도이다.FIG. 12 is a schematic diagram showing the shape W1 of the wavefront (isotope) in the main scanning direction of the light beam after the incident parallel light beam (plane wave) is reflected by the distorted
도 12에 있어서의 y방향이 도 9의 그래프의 세로축에 취해진 변위량 y의 방 향에 대응하고 있다. 또, 거기에는 변위량 y의 (+) 방향에서 반사되고 있는 광속의 진행 상태도 나타내고 있다. 도 12에 있어서의 x 방향을 따른 (+) 방향이 도 9의 그래프의 x축을 따른 (+) 방향과 대응하고 있다.The y direction in FIG. 12 corresponds to the direction of the displacement amount y taken along the vertical axis of the graph of FIG. Moreover, there is also shown the traveling state of the light beam reflected in the (+) direction of the displacement amount y. The (+) direction along the x direction in FIG. 12 corresponds to the (+) direction along the x axis of the graph of FIG. 9.
본 실시예에서는 편향면(6a)의 주주사 방향(x 방향)에서의 3㎜의 폭에 대해서, 유효반사면의 폭 2.4 ㎜에 대응하는 폭의 광속을 입사키고 있다.In this embodiment, a light beam having a width corresponding to 2.4 mm in width of the effective reflection surface is incident on a width of 3 mm in the main scanning direction (x direction) of the
도 12로부터 명백한 바와 같이, 왜곡된 편향면(6a)에 의해서 반사된 후의 광속의 주주사 방향의 파면(등위상면)의 형상은 편향면(6a)의 왜곡된 형상의 2배의 양만큼 변형된다.As is apparent from Fig. 12, the shape of the wavefront (equal phase) in the main scanning direction of the light beam after being reflected by the distorted
더욱 구체적으로는 주주사 방향(도 12의 x 방향)의 광속 단부(마지널 광선)에 있어서의 광속 중심부(광속의 주광선)에 대한 광로길이에 δL1+ 및 δL1- 만큼의 차가 발생된다.More specifically, a difference of? L1 + and? L1 − is generated in the optical path length with respect to the beam center (the main beam of the beam) in the beam end (the final beam) in the main scanning direction (the x direction in FIG. 12).
여기서, δL1+는 주주사 방향의 +쪽(위쪽)의 광로길이차를 의미하고, δL1-는 주주사 방향의 -쪽(아래쪽)의 광로길이차를 의미한다. 상기 주주사 방향에 있어서 +쪽(위쪽)의 마지널 광선이란 광선의 주광선에 대해서 주사선 기록개시위치쪽(도 3에 있어서 위쪽인 동시에 입사광학계(LA)의 반대쪽)의 마지널 광선이다. 또, 상기 주주사 방향에 있어서, -쪽(아래쪽)의 마지널 광선이란 주사선 기록개시위치쪽(도 1에 있어서 아래쪽인 동시에 입사광학계(LA)쪽)의 마지널 광선이다.Here,? L1 + means the optical path length difference on the + side (upper side) in the main scanning direction, and δL1 − means the optical path length difference on the − side (bottom) in the main scanning direction. The last light beam on the + side (up side) in the main scanning direction is the last light beam on the scanning line recording start position side (upper side in Fig. 3 and opposite to the incident optical system LA) with respect to the main light beam. In addition, in the main scanning direction, the last light beam on the − side (bottom side) is the last light beam on the scanning line recording start position side (the bottom side in Fig. 1 and the incident optical system LA side).
다음에, 평행광속(평면파)이 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면(등위상면)의 형상을 고려한다.Next, the shape of the wavefront (equal phase surface) after the parallel light beam (plane wave) has passed through the f-
도 13은 편향면(6a)의 유효편향각이 +22.5도(주사선 기록개시위치쪽)인 경우의 평행광속(평면파)이 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면(등위상면)의 형상을 표시한 모식도이다. f-θ 렌즈계(7)가 이상적인 무수차의 렌즈인 경우, f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면(등위상면)은 구면파(S)(실선)를 형성한다. 여기서 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면(등위상면)은 도 13의 (W2)(점선)로 표시된 바와 같은 형상으로 되어 있고, 즉, 주주사 방향(도 13의 x 방향)에서의 광속단부(마지널 광선)의 광속중심부(광선의 주광선)에 대한 광로길이에 δL2+ 및 δL2- 만큼의 차가 발생된다. 또, δL2+는 주주사 방향의 +쪽(위쪽)(도 12에서의 +x 방향)의 광로길이차를 의미하고, δL2-는 주주사 방향의 -쪽(아래쪽)(도 12에서의 -x 방향)의 광로길이차를 의미한다.Fig. 13 shows the shape of the wavefront (equal phase) after the parallel light beam (plane wave) when the effective deflection angle of the
도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면(등위상면)의 구면파(S)(실선)에 대한 광로차에 의거해서, 도 12에 표시한 바와 같은 왜곡된 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속의 주주사 방향의 파면(등위상면)을 감소시키고 있다. 즉, 왜곡된 편향면(6a)에 의해 발생된 파면수차는 f-θ 렌즈계(7)를 통과시킴으로써 보정하고 있다.As can be seen from FIG. 13, based on the optical path difference with respect to the spherical wave S (solid line) of the wavefront (isophase) after passing through the f-
여기서, 왜곡된 편향면(6a)에 의해 발생된 파면수차를 f-θ 렌즈계(7)를 통과시킴으로써 양호하게 보정하는 것을 확실하게 하기 위해서는, 이하의 조건식 [2]를 만족시키는 것이 바람직하다:Here, in order to ensure that the wave front aberration generated by the distorted
.....[2]. .....[2].
이하의 조건식 [3]을 만족시키는 것이 더욱 바람직하다:More preferably, the following conditional formula [3] is satisfied:
.....[3]. ..... [3].
도 14는 본 발명의 본실시예에 의한 감광드럼면(8) 위에서의 집속 스폿의 형상을 표시한다.Fig. 14 shows the shape of the focusing spot on the
본 실시예에 의하면, 정현 진동에 응해서 큰 각가속도에 의해 왜곡된 편향면(6a)에 의해 발생되는 파면수차가 f-θ 렌즈계(7)에 의해서 감소되고 있다. 그 결과로서, 도 14로부터는, 도 10에 표시한 집속 스폿의 형상과 비교해서 사이드로브가 감소하고 있어, 집속 스폿의 외형 자체도 개선된 것을 알 수 있다. 특히 유효편향각인 +22.5도에서는 도 9에 표시된 바와 같은 5%의 피크 강도를 지니는 사이드로브가 완전히 보정되어 있다.According to this embodiment, the wavefront aberration generated by the
도 15는 본 실시예에 있어서의 편향면(6a)의 유효편향각 +22.5도에서의 변형에 의해서 발생되는 파면수차(여기서는 이상적인 평면파와 상기 변형에 의해서 발생한 실제의 파면간의 차)를 표시한다. 그래프의 가로축(단위: ㎜)은 광학계의 입사동공위치에 있어서의 주주사 방향의 동공좌표이며, 여기서는 동공반경 1.2 ㎜를 1로 정규화하고 있다.FIG. 15 shows wavefront aberration (here, the difference between the ideal plane wave and the actual wavefront caused by the deformation) caused by the deformation at the effective deflection angle +22.5 degrees of the
도 15로부터, 파면수차의 코마가 있는 것으로 판정된다.It is determined from FIG. 15 that there is a coma of wavefront aberration.
세로축은 파면수차량을 나타내고, 단위는 λ(780 ㎚)이다. 파면수차의 방향에 대해서는, 실제의 파면이 이상적인 파면에 대해서 파면의 진행방향에 대해서 지연되고 있는 방향을 음(-)으로 취하고 있다.The vertical axis represents the amount of wave front aberration, and the unit is lambda (780 nm). As for the direction of the wavefront aberration, the direction in which the actual wavefront is delayed with respect to the traveling direction of the wavefront with respect to the ideal wavefront is taken as negative.
편향면(6a)이 도 9에 표시한 바와 같이 변형되고 있으므로, 거기서는 큰 파면수차가 발생하고 있는 것을 알 수 있다.Since the
도 16은 본 실시예에 있어서 유효편향각 +22.5도인 경우에 평행광속(평면파)이 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후에 발생하는 파면수차(전술한 구면파(S)와 실제의 파면간의 차)를 나타낸다.Fig. 16 shows wavefront aberration (spherical wave S described above) and actual wavefront which occur after the parallel light beam (plane wave) passes through the f-
도 15와 마찬가지로, 그래프의 가로축은 광학계의 입사동공위치에의 주주사 방향의 동공좌표에 상당하며, 여기서는 동공반경 1.2 ㎜를 1로 정규화하고 있다. 또, 세로축은 파면수차량을 나타내고, 단위는 λ(780 ㎚)이다. 파면수차의 방향에 대해서는, 실제의 파면이 이상적인 파면에 대해서 파면의 진행방향에 대해서 지연되고 있는 모든 방향을 음(-)으로 취하고 있다.As in Fig. 15, the horizontal axis of the graph corresponds to the pupil coordinate in the main scanning direction to the incident pupil position of the optical system, and the pupil radius 1.2 mm is normalized to one. The vertical axis represents the amount of wave front aberration, and the unit is lambda (780 nm). As for the direction of the wavefront aberration, all directions in which the actual wavefront is delayed with respect to the traveling direction of the wavefront with respect to the ideal wavefront are taken as negative.
본 실시예에 있어서의 f-θ 렌즈계(7)는 상기 도 15에 표시한 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시키고 있다.The f-
도 17은 편향면(6a)의 변형의 결과로서 발생한 파면수차를 지닌 광속이 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 후의 파면수차(전술한 구면파(S)와 실제의 파면간의 차)를 나타낸 그래프이다. 도 15와 마찬가지로, 그래프의 가로축은 광학계의 입사동공위치에서의 주주사 방향의 동공좌표에 상당하며, 여기서는 동공반경 1.2 ㎜를 1로 정 규화하고 있다. 또, 세로축은 파면수차량을 나타내고, 단위는 λ(780 ㎚)이다. 파면수차의 방향에 대해서는, 실제의 파면이 이상적인 파면에 대해서 파면의 진행방향에 대해서 지연되고 있는 방향을 음(-)으로 취하고 있다.Fig. 17 is a graph showing the wave front aberration (the difference between the spherical wave S described above and the actual wave front) after the light beam having the wave front aberration generated as a result of the deformation of the
도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 15에 표시된 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생된 파면수차는, 도 16에 표시된 바와 같이 f-θ 렌즈계를 통해서 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생된 파면수차와 동등량의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시킴으로써 보상되고 있다. 이것에 의해 양호한 파면수차가 달성되고 있다.As can be seen from FIG. 17, the wave front aberration generated by the deformation of the
본 실시예에 있어서는, 정현 진동에 의거한 광편향기(6)의 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 제 1 파면수차는 f-θ 렌즈계(7)를 통해서 제 1 파면수차와 동일한 양으로 역방향의 파면수차를 적극적으로 발생시킴으로써 보상하고 있다.In the present embodiment, the first wave front aberration caused by the deformation of the
여기서, 본 실시예에서는, 첫번째로, δL1+는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 해당 광속의 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 편향면에 의해서 반사된 결과로서 발생되고 있다. 두번째로, δL1-는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 상기 광속의 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 편향면에 의해서 반사된 결과로서 발생되고 있다.In this embodiment, first,? L1 + denotes an optical path length difference between one last light beam (upper light beam) of the light beam reflected by the deflection plane and the main light beam of the light beam at the effective deflection angle +22.5 degrees of the deflection plane. The optical path length difference at this time is generated as a result of the light beam being reflected by the deflection surface. Secondly, δL1 − is used to represent the optical path length difference between the other last light beam (lower light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at an effective deflection angle of +22.5 degrees of the deflection plane. The optical path length difference is generated as a result of the luminous flux reflected by the deflection surface.
세번째로, δL2+는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 해당 광속의 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다. 네번째로, δL2-는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속이 편향면에 의해서 통과한 때에 발생된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 광속의 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Third, δL2 + is used to represent the optical path length difference between one last light beam (upper light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle +22.5 degrees of the deflection plane. The optical path length difference is generated as a result of passing the light beam through the imaging optical system. Fourth, δL2 − is the distance between the other last light beam (lower light beam) of the light beam generated when the light beam reflected by the deflection plane passes through the deflection plane at an effective deflection angle of +22.5 degrees of the deflection plane, and the main light beam of the light beam. The optical path length difference is generated as a result of passing the light beam through the imaging optical system.
이때, 결상광학계는 이하의 관계식 [4]를 만족시킨다:At this time, the imaging optical system satisfies the following relation [4]:
...[4] ...[4]
본 실시예에서는 편향면의 유효편향각 +22.5도인 경우를 예로 들어, 본 실시예가 상기 식 [4]를 만족시키는 것을 설명하였으나, 편향면의 유효편향각이 -22.5도일 때도 본 실시예는 상기 식 [4]를 만족시킨다. 또, 본 실시예에서는, 유효편향각 ± 22.5도 이내인 전체 편향각에서 상기 식 [4]를 만족시키는 것은 물론이다.In the present embodiment, the present embodiment satisfies the above formula [4], taking the case where the effective deflection angle of the deflection surface is +22.5 degrees as an example. However, the present embodiment has the above equation even when the effective deflection angle of the deflection surface is -22.5 degrees. Satisfies [4]. Incidentally, in this embodiment, the above formula [4] is, of course, satisfied at the total deflection angle within an effective deflection angle of ± 22.5 degrees.
여기서, "편향면의 유효편향각에서 편향면에 의해 반사된 광속"이란, 피주사면 위의 유효화상영역 내의 주사선의 주사단부(최대 상 높이)에 도달하는 광속을 의미한다.Here, the "light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of the deflection plane" means the light beam reaching the scanning end (maximum image height) of the scanning line in the effective image area on the scan surface.
상기 내용으로부터, 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생된 파면수차의 양을 상 당히 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있다.From the above description, it can be seen that the amount of wavefront aberration generated by the deformation of the
이제까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 정현 진동에 의거한 광편향기(6)를 사용하면서 보다 고속주사가 가능하고, 또 화상품질의 열화를 감소하거나 회피하는 고품질의 화상출력을 발생시킬 수 있는 광주사장치나 화상형성장치가 달성된다.As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to generate a higher quality image output while using the
이하의 표 1a 및 표 1b는 본 발명의 본 실시예에 있어서의 광주사장치의 광학계의 사양을 표시하고 있다.Tables 1a and 1b below show the specifications of the optical system of the optical scanning device in this embodiment of the present invention.
f-θ 렌즈의 주주사 단면의 비구면형상에 대해서는, 각 렌즈면과 광축과의 교점을 원점으로 취하고 있다. 또, 광축 방향을 X축, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Y축, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Z축으로 취하고 있다.As for the aspherical shape of the main scanning cross section of the f-θ lens, the intersection of each lens surface and the optical axis is taken as the origin. The optical axis direction is taken as the X axis and the axis perpendicular to the optical axis in the main scanning cross section is taken as the Y axis, and the axis perpendicular to the optical axis in the sub scanning cross section is taken as the Z axis.
여기서, 이하의 관계식 [5]가 부여된다:Here, the following relation [5] is given:
...[5] ... [5]
(식 중, R은 곡률반경이고, k 및 B4 내지 B10은 비구면 계수임).(Wherein R is the radius of curvature and k and B 4 to B 10 are aspherical coefficients).
또, 부주사 단면의 형상은 주주사 방향의 렌즈면 좌표가 Y인 때의 곡률반경 r'가 이하의 식 [6]으로 부여될 수 있도록 되어 있다:In addition, the shape of the sub-scan section is such that the radius of curvature r 'when the lens plane coordinate in the main scanning direction is Y can be given by the following formula [6]:
....[6] .... [6]
(식 중, r은 광축상의 곡률반경이고, D2 내지 D10은 각 계수임).(Wherein r is the radius of curvature on the optical axis and D 2 to D 10 are the respective coefficients).
f-θ 렌즈(71), (72)의 주주사 단면의 비원호형상에 대해서는, f-θ 렌즈계를 구성하는 광학면(렌즈면)의 면수를 m이라 하고, 각 광학면의 주주사 단면내의 면형상이 하기 식 [7]:For the non-circular shape of the main scanning sections of the f-
...[7] ... [7]
로 표시되면, 이하의 조건식 [8]을 만족시킨다:When expressed by, the following conditional expression [8] is satisfied:
...[8] ...[8]
식 중, Uj는 광학면이 투과면이고 광입사면인 경우 Uj = -1을 취하고, 광학면이 투과면이고 광출사면인 경우 Uj = +1을 취하고, 광학면이 반사면인 경우 Uj = +1을 취하는 계수이다. 또, Nj는 광학면이 투과면인 경우 유리재의 굴절률과 동일하고, 광학면이 반사면인 경우 Nj = 2인 계수이다.Wherein U j takes U j = -1 when the optical plane is a transmissive plane and a light incidence plane, U j = +1 when the optical plane is a transmissive plane and a light exit plane, and U j = +1 when the optical plane is a reflective plane and the optical plane is a reflective plane If U j = +1. N j is the same as the refractive index of the glass material when the optical surface is a transmissive surface, and N j = 2 when the optical surface is a reflective surface.
또한, 상기 식 [8]에 있어서, dX/dY(out)j는 주주사 단면에 있어서, 상기 피주사면 위의 유효주사영역에서의 최대주사위치에 도달하는 광속의 외측 주사 마지널 광선이 제 j면을 통과하는 위치에서의 상기 광학면의 광축에 대한 주사단부의 기울기이고; dX/dY(in)j는 주주사 단면에 있어서, 상기 피주사면 위의 유효주사영역에서의 최대주사위치에 도달하는 광속의 내측 주사 마지널 광선이 제 j면을 통과하는 위치에서의 상기 광학면의 광축에 대한 주사중심부의 기울기이고; dX/dY(p)j는 주주사 단면에 있어서, 상기 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치에 도달하는 광속의 주광선이 제 j면을 통과하는 위치에서의 상기 광학면의 광축에 대한 기울기이다.Further, in the formula [8], dX / dY (out) j is the main scanning cross section, where the outer scanning last light beam of the luminous flux reaching the maximum scanning position in the effective scanning area on the scan surface is the j surface. Inclination of the scanning end with respect to the optical axis of the optical surface at a position passing therethrough; dX / dY (in) j is the main surface of the optical surface at the position where the inner scanning last light beam of the light beam that reaches the maximum scanning position in the effective scanning area on the scan surface passes through the j-th surface. Inclination of the scanning center with respect to the optical axis; dX / dY (p) j is the inclination of the optical plane of the optical plane at the position where the principal ray of the luminous flux reaching the maximum scanning position of the effective scanning area on the scan plane in the main scan section passes through the j-th plane. .
상기 조건식 [8]은 (i) 피주사면 위의 유효주사영역에서의 최대 주사위치에 도달하는 광속이 f-θ 렌즈계(7)를 통과한 때에 받는 광속의 주광선에 대한 파면수차의 비대칭성분과 (ii) f-θ 렌즈계(7)의 각 면의 면형상과의 상관을 나타내고 있다.The conditional expression [8] is (i) an asymmetric component of wavefront aberration with respect to the principal ray of the luminous flux received when the luminous flux reaching the maximum dice in the effective scanning area on the scan surface passes through the f-θ lens system (7); ii) The correlation with the surface shape of each surface of the f-
본 실시예에 있어서의 f-θ 렌즈계(7)는, 도 16에 표시한 바와 같이, 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생되는 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시키도록 구성되어 있다.As shown in FIG. 16, the f-
도 44는 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서는 Y>0인 경우)에 도달하는 주광선과 마지널 광선 및 f-θ 렌즈계(7)의 임의의 렌즈면(여기서는 예로서 최종면)을 나타낸 도면이다.Fig. 44 shows an arbitrary lens surface of the chief ray and the final ray and the f-θ lens system 7 (here, for example, the final plane) reaching the maximum scanning position (here Y> 0) of the effective scanning area on the surface to be scanned; It is a diagram showing.
도 16에 표시한 바와 같은 파면수차를 발생시키기 위해서는, 주주사 단면에 있어서, (i) 렌즈면으로부터 출사한 주사단부쪽의 마지널 광선과 주광선이 이루는 각과 (ii) 주사중심부쪽의 마지널 광선과 주광선이 이루는 각 사이에 각도차가 존재할 필요가 있다.In order to generate wavefront aberration as shown in Fig. 16, in the main scanning cross section, (i) the angle formed by the main light beam and the main light beam on the scanning end side exiting from the lens surface, and (ii) the final light beam on the scanning center side, An angle difference needs to exist between the angles of the chief rays of light.
보다 구체적으로는 도 44에 표시한 바와 같이, 피주사면 위의 주광선의 도달위치에 대해서 주사단부쪽의 마지널 광선과 주사중심부쪽의 마지널 광선이 모두 주사중심부쪽에 도달하지 않으면 안된다.More specifically, as shown in Fig. 44, both the final light beam on the scanning end side and the final light beam on the scanning center portion must reach the scanning center side with respect to the arrival position of the chief ray on the scan surface.
이것에 부응하기 위해, 이하의 조건을 만족할 필요가 있다.In order to meet this, it is necessary to satisfy the following conditions.
첫번째로, 주주사 단면내에 있어서, (i) 렌즈면을 통과한 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서는 Y>0)에 도달하는 광속의 주사단부쪽의 마지널 광선과 (ii) f-θ 렌즈계(7)의 광축이 이루는 각도를 나타내는 데 α(out)을 이용한다. 두번째로, 주주사 단면내에 있어서, (i) 렌즈면을 통과한 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서는 Y>0)에 도달하는 광속의 주사중심부쪽의 마지널 광선과 (ii) f-θ 렌즈계(7)의 광축이 이루는 각도를 나타내는 데 α(in)을 이용한다. 세번째로, 주주사 단면내에 있어서, (i) 렌즈면을 통과한 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서는 Y>0)에 도달하는 광속의 주광선과 (ii) f-θ 렌즈계(7)의 광축이 이루는 각도를 나타내는 데 α(p)를 이용한다. 이와 같이 하면, 이하의 조건식이 만족된다:First, in the main scanning cross section, (i) the final light beam toward the scanning end of the luminous flux reaching the maximum scanning position (here Y> 0) of the effective scanning area on the scanning surface passing through the lens surface, and (ii) f α (out) is used to represent the angle formed by the optical axis of the -
(α(out) - α(p)) - (α(p) - α(in)) > 0(α (out) -α (p) )-(α (p) -α (in) )> 0
즉, In other words,
α(out) + α(in) - 2α(p) > 0.......[9].α (out) + α (in) -2α (p) > 0 .... [9].
여기서, dx/dy(out)은 주주사 단면에 있어서, 피주사면 위의 유효주사영역에서의 최대주사위치(여기서, Y > 0)에 도달하는 광속의 주사 단부쪽의 마지널 광선이 렌즈면을 통과하는 위치에서의 렌즈면의 f-θ 렌즈계(7)의 광축에 대한 기울기이다. 또, dx/dy(in)은 주주사 단면에 있어서, 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서, Y > 0)에 도달하는 광속의 주사중심부쪽의 마지널 광선이 렌즈면을 통과하는 위치에서의 상기 렌즈면의 f-θ 렌즈계(7)의 광축에 대한 기울기이다. 또한, dx/dy(p)는 주주사 단면에 있어서, 피주사면 위의 유효주사영역의 최대주사위치(여기서, Y > 0)에 도달하는 광속의 주광선이 렌즈면을 통과하는 위치에서의 f-θ 렌즈계(7)의 광축에 대한 기울기이다. 또, 렌즈면의 광입사쪽의 굴절률을 N으로 나타내고, 렌즈면의 광출사쪽의 굴절률을 1로 나타낸다.Here, dx / dy (out) is a main beam cross section where a final light beam toward the scanning end of the luminous flux that reaches the maximum scanning position (here, Y> 0) in the effective scanning area on the scan surface passes through the lens surface. It is an inclination with respect to the optical axis of the f-
이와 같이 하면, 상기 식 [9]는 하기 식 [10]과 같이 고쳐쓸 수 있다:In this way, Equation [9] can be rewritten as in Equation [10]:
....[10] .... [10]
본 설명에서는 간단하게 하기 위하여, 광학면이 1개인 경우의 예를 참조로 해서 설명하였으나, 광학면이 복수인 경우에는 렌즈면의 기울기 관계의 총합이 상기 식 [10]을 만족시킬 필요가 있다.In the present description, for the sake of simplicity, explanation has been made with reference to an example in the case of one optical surface. However, in the case of plural optical surfaces, the sum of the inclination relationships of the lens surfaces needs to satisfy the above formula [10].
광학면이 복수인 경우에는, Uj는 광학면이 투과면이고 광입사면인 경우 Uj = -1을 취하고, 광학면이 투과면이고 광출사면인 경우 Uj = +1을 취하고, 광학면이 반사면인 경우 Uj = +1을 취하는 계수이다. 또, Nj는 광학면이 투과면인 경우 유리재의 굴절률과 동일하고, 광학면이 반사면인 경우 Nj = 2인 계수이다. 따라서, 상기 식 [10] 대신에 이하의 조건식 [11]을 만족시킬 필요가 있다:When there are a plurality of optical surfaces, U j takes U j = -1 when the optical plane is a transmissive plane and a light incidence plane, and U j = +1 when the optical plane is a transmissive plane and a light exit plane, If the face is a reflective face, then U j = +1. N j is the same as the refractive index of the glass material when the optical surface is a transmissive surface, and N j = 2 when the optical surface is a reflective surface. Therefore, it is necessary to satisfy the following conditional formula [11] instead of the above formula [10]:
....[11] .... [11]
이하의 표 1c 및 1d는 본 실시예에 있어서의 각 수치와 상기 식 [11]의 좌변의 수치를 나타낸다.Tables 1c and 1d below show the numerical values in the present Example and the numerical values on the left side of the formula [11].
이들 표로부터, 본 실시예에 의하면, Y > 0인 경우 조건식 [11]의 좌변의 값이 양이고, Y < 0인 경우 음으로 되어, 조건식 [11]을 확실히 만족시키고 있는 것을 알 수 있다.From these tables, it can be seen that according to this embodiment, the value of the left side of the conditional expression [11] is positive when Y> 0, and becomes negative when Y <0, thereby reliably satisfying the conditional expression [11].
본 실시예에 의하면, 조건식 [11]을 만족시킴으로써, 도 16에 표시한 바와 같이 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시킨다. 이 구성에 의하면, 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차를 효과적으로 감소시켜, 고화질의 화상출력이 달성된다.According to this embodiment, by satisfying the conditional expression [11], as shown in Fig. 16, positively generated wavefront aberration equivalent to wavefront aberration caused by the deformation of the
[[ 실시예Example 2] 2]
도 18은 본 발명의 실시예 2의 주주사 방향의 주요부의 단면(주주사 단면)을 나타내고 있다. 도 18에 있어서, 도 1에 표시한 것에 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.FIG. 18: shows the cross section (main scanning cross section) of the principal part of the main scanning direction of Example 2 of this invention. In Fig. 18, elements corresponding to those shown in Fig. 1 are given the same reference numerals.
본 실시예는 실시예 1에서 이용한 광편향기(6)와는 구조가 다른 광편향기(166)를 편향수단으로서 이용하고 있는 점에서 실시예 1과 상이하다. 이에 부가해서, f-θ 렌즈계(167)를 구성하는 제 1 및 제 2 결상렌즈(f-θ 렌즈)(161), (162)는 상이한 형상을 지닌다. 나머지 부분은 실시예 1과 마찬가지의 구성 및 광학적 작용을 지녀, 마찬가지의 유리한 결과가 제공된다.This embodiment is different from the first embodiment in that an
도 18에 있어서, (166)은 광편향기(편향수단)이고, 도 19에 표시한 구조를 지닌다.In Fig. 18,
도 19에 있어서, 광편향기(166)는 복수의 가동판(171), (172)과 복수의 비틀림 스프링(173), (174)이 1매의 판으로 일체적으로 형성되고, 또 상기 비틀림 스프링(173), (173)은 각각 지지부(175), (176)에 고정되어 있다. 또, 광편향기(166)는 복수의 가동판 중 하나의 가동판(171)에 형성된 편향면을 지닌다.In Fig. 19, the
도 19로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 비틀림 스프링(173), (174)은 하나의 동일 축을 따라 일직선 형상으로 배치되어 있다. 복수의 가동판(171), (172)을 직렬로 일체적인 구조로 연결함으로써, 이들 가동판(171), (172)은 비틀림 스프링(173), (174)의 축(즉, 부주사 방향으로 편향된 축) 둘레에 요동가능하게 움직일 수 있다.As can be seen from FIG. 19, the plurality of torsion springs 173 and 174 are arranged in a straight line along one same axis. By connecting the plurality of
또, 가동판(171) 위에는 광속을 편향 주사시키기 위한 편향면(도시생략)이 형성되어 있다. 가동판(171)의 비틀림 진동을 통해서, 광원수단으로부터의 광속은 주주사 방향으로 편향 주사될 수 있다.On the
다음에, 상기와 같은 구성의 광편향기(166)의 원리를 도 20을 참조해서 설명한다.Next, the principle of the
도 20은 본 실시예의 광편향기(166)의 원리를 설명하는 모식도이다. 도 20에 있어서, (1801) 내지 (1803)은 n개의 가동판이다. 또, (1811) 내지 (1813)은 n개의 비틀림 스프링(1811) 내지 (1813)의 비틀림 스프링이고, (1821)은 지지부이다.20 is a schematic diagram illustrating the principle of the
비틀림 스프링(1811) 내지 (1813)은 일직선을 따라 배치되어 있고, 가동판(1801) 내지 (1803)은 비틀림 스프링(1811) 내지 (1813)의 비틀림 축 둘레에 요동가능하도록 배열되어 있다.The torsion springs 1811 to 1813 are arranged along a straight line, and the
이와 같은 계의 자유진동의 방정식은 다음 식 [12]와 같이 부여될 것이다:The equation of free vibration of the system would be given by the following equation [12]:
...[12]... [12]
단, Ik는 가동판의 관성모멘트이고, Kk는 비틀림 스프링의 스프링 정수이며, Qk는 가동판의 비틀림각이다(k = 1 ···n).However, I k is the moment of inertia of the movable plate, K k is the spring constant of the torsion spring, and Q k is the torsion angle of the movable plate (k = 1 ... n).
이 계의 M-1k의 고유치를 λk라 하면(k = 1 ···n), 고유 모드의 각진동수 ωk는 다음 식 [13]과 같이 부여된다:When the eigenvalue of M k -1 of the system λ k d (k = 1 ··· n), angular frequency ω k of the natural mode are given as shown in the following formula [13]:
....[13] .... [13]
본 실시예의 광편향기(166)에 있어서, 이들 고유모드의 각진동수 ωk에는 기준주파수와 그 기준주파수의 정수배에 상당하는 주파수가 내포되어 있다.In the
즉, 본 실시예에서의 광편향기(166)의 편향면의 왕복운동은 복수의 분리된 고유진동모드를 지니고 있다. 그리고, 이들 분리된 고유진동모드에는, 기준주파수에서의 고유진동모드인 기준진동모드와, 해당 기준주파수의 2배 이상의 정수배에 상당하는 주파수에서의 고유진동모드인 정수배 진동모드가 포함되어 있다.That is, the reciprocating motion of the deflection surface of the
여기서, 예로서, 도 21에 표시한 바와 같은 2개의 가동판을 지닌 공진형 광편향기(166)를 설명한다.Here, as an example, a resonance type
도 21에 표시된 광편향기(166)는 2매의 가동판(1901), (1902)과, 해당 2매의 가동판(1901), (1902)을 직렬로 연결하는 하나의 동일 축 상에 배치된 2개의 비틀림 스프링(1901), (1902)을 구비하고 있다.The
또, 2개의 비틀림 스프링(1901), (1902)의 일부를 지지하는 지지부(1921)가 있다. 또한, 2개의 가동판(1901), (1902) 중 적어도 1개에 토크를 인가하는 구동수단(1941)과 해당 구동수단(1941)을 제어하는 구동제어수단(1951)이 있다.In addition, there is a
여기서, 이하의 식 [14]가 상정된다:Here, the following formula [14] is assumed:
....[14] .... [14]
여기서, M-1k의 고유치는 Where the eigenvalue of M −1 k
λλ 1One = 1.5790 × 10 = 1.5790 × 10 88
λλ 22 = 6.3166 × 10 = 6.3166 × 10 88
이므로, 대응하는 고유 진동수는 다음과 같이 부여된다:Therefore, the corresponding natural frequency is given by:
ωω 1One = 2π × 2000[ = 2π × 2000 [ HH 22 ]]
ω 2 = 2π × 4000[ H 2 ]. ω 2 = 2π × 4000 [ H 2 ] .
즉, ω2 = 2ω1. 이하, 이들 진동 모드를 이하 "모드 1"(기준진동모드) 및 "모드 2"(정수배 진동모드)라 칭한다.That is, ω 2 = 2ω 1 . Hereinafter, these vibration modes are referred to as "
본 실시예의 광편향기(166)에 있어서는 2매의 가동판(1901), (1902)과 2개의 비틀림 스프링(1911), (1912)에 의해 구성되는 계가 기준주파수 및 그 정수배의 주파수로 동시에 진동가능하도록 구동제어수단(1951)이 구동수단(1941)을 제어하고 있다.In the
그때, 기준주파수 및 그 정수배에 상당하는 주파수에서 가동판의 진폭과 위상을 각종 방식으로 변화시킴으로써, 각종 방법으로 구동을 행하는 것이 가능하다.At that time, it is possible to drive in various ways by changing the amplitude and phase of the movable plate at various frequencies at a reference frequency and a frequency corresponding to an integer multiple thereof.
본 실시예에 있어서는 구동제어수단(1951)은 이하의 조건을 설정하도록 구동수단(1941)을 제어한다. 즉, 도 19에 있어서,In this embodiment, the drive control means 1951 controls the drive means 1941 to set the following conditions. That is, in FIG. 19,
1) 모드 1에 있어서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ1은1) The maximum vibration amplitude φ 1 of the
φ1 = 36.68757°.φ 1 = 36.68757 °.
2) 각진동수 ω1은2) Angular frequency ω 1
ωω 1One = 2π × 2000[H = 2π × 2000 [H zz ].].
3) 모드 2에 있어서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ2는3) The maximum vibration amplitude φ 2 of the
φ2 = 5.61180°.φ 2 = 5.61 180 °.
4) 각진동수 ω2는4) The angular frequency ω 2 is
ω 2 = 2π × 4000[H z ]. ω 2 = 2π × 4000 [H z ] .
5) 그리고 각각의 위상은 180°의 차이를 지닌다.5) Each phase has a difference of 180 °.
가동판(171)의 크기는 도 19의 세로방향(주주사 방향)이 3.0 ㎜, 가로방향(부주사 방향)이 2.0 ㎜이다.The size of the
여기서 상기 가동판(171)의 진동각(편향각) θ1은 다음 식 [15]로 부여된다:Here, the vibration angle (deflection angle) θ 1 of the
...[15]. ... [15].
가동판(171)에는 편향면(도시생략)이 설치되어 있으므로, 반도체 레이저(1)로부터의 광속은 상기 식 [15]의 각의 2배인 각도 2θ1에서 편향 주사된다.Since the deflection surface (not shown) is provided in the
한편, 가동판의 각속도 dθ1/dt 및 각가속도 d2θ1/dt2는 각각 이하의 식 [16] 및 [17]로 부여된다:On the other hand, the angular velocity dθ 1 / dt and the angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 of the movable plate are given by the following formulas [16] and [17], respectively:
....[16] .... [16]
....[17]. [17].
도 22는 본 실시예에 있어서의 광편향기(166)의 가동판(171)의 진동각(편향각) θ1을 나타낸다. 도 22에 있어서, 가로축은 주기(시간)를 나타내고, 세로축은 진동각(편향각) θ1(이때의 단위는 °(도))을 나타낸다.FIG. 22 shows the vibration angle (deflection angle) θ 1 of the
도 22로부터 본 실시예에서는 상기 모드 1 및 모드 2를 동시에 여진시킴으로써, 통상의 정현진동에 비해서 진동각 θ1이 시간에 거의 비례하는 영역(즉, 진동각이 시간에 비례하는 것으로 간주될 수 있는 영역)이 생성되는 것을 알 수 있다.In the present embodiment from FIG. 22, by simultaneously exciting the
상기 제 1실시예에 있어서는, 광편향기(6)는 정현 진동에 의거한 편향기로 이루어지고, 이 편향기와 조합되는 결상렌즈로서 f-θ 렌즈를 사용하고 있었다.In the first embodiment, the
정현진동 광편향기와 조합해서 결상렌즈로서 단순히 f-θ 렌즈를 이용하면, 감광드럼면(8) 위에 있어서의 주사중심부에 비해서, 감광드럼면(8) 위에 있어서의 주사단부에서의 주사속도가 지연되어 화상이 주주사 방향에서 축소되어버리는 문제가 있다.When a f-theta lens is simply used as an imaging lens in combination with a sinusoidal vibration deflector, the scanning speed at the scanning end on the
상기 실시예 1에 있어서는, 감광드럼면(8) 위의 주주사 방향에 있어서의 주사위치에 동기해서 반도체 레이저(1)의 변조 클록을 연속적으로 변화시킴으로써 상기 문제를 피하고 있었다.In the first embodiment, the problem is avoided by continuously changing the modulation clock of the
이에 비해서, 본 실시예의 광편향기(166)에 있어서는 상기 모드 1과 모드 2를 동시에 여진시킴으로써, 통상의 정현진동에 비해서 진동각(편향각) θ1이 시간에 거의 비례하는 영역(즉, 진동각이 시간에 비례하는 것으로 간주될 수 있는 영역)이 생성되어 있다.On the other hand, in the
즉, 등각속도로 편향면이 편향하고 있는 것으로 간주될 수 있는 영역이 있다. 따라서, 이것과 조합되는 결상렌즈로서 통상의 f-θ 렌즈를 사용함으로써 감광드럼면(8) 위에서 등속도에 가까운 주사를 달성하는 것이 가능하다.That is, there is an area in which the deflection plane at an isometric speed can be considered to be deflecting. Therefore, by using a normal f-? Lens as the imaging lens combined with this, it is possible to achieve scanning close to the constant velocity on the
이것은 앞서의 실시예 1과 같이 감광드럼면(8) 위의 주주사 방향에 있어서의 주사위치에 동기해서 반도체 레이저(1)의 변조 클록을 연속적으로 변화시킬 필요가 없다는 이점이 있다.This has the advantage that it is not necessary to continuously change the modulation clock of the
도 23은 본 실시예의 광편향기의 가동판(171)의 각속도 dθ1/dt를 설명하기 위한 그래프이다. 구체적으로는, 주사 중심(주기는 0임)에서의 각속도 dθ1/dt는 160.0(deg/sec)이고, 주사 위치가 주사 단부로 감에 따라서 각속도가 증가해서, 주기 ±0.098에서 각속도 dθ1/dt는 최대로 되고, 그때의 값은 164.708(deg/sec)로 된다.Fig. 23 is a graph for explaining the angular velocity dθ 1 / dt of the
그 후, 주사위치가 주사단부에 가깝게 됨에 따라 각속도가 감소해서, 유효주사영역의 최대주사위치(주기는 ±0.14임)에 있어서 각속도 dθ1/dt는 160.0(deg/sec)로 된다.Thereafter, the angular velocity decreases as the dice become closer to the scanning end, and the angular velocity dθ 1 / dt becomes 160.0 (deg / sec) at the maximum scanning position (period is ± 0.14) of the effective scanning region.
유효주사영역 내에 있어서의 가동판(171)의 각속도의 균일성은 유효주사영역 내의 임의의 위치에서의 편향면의 각속도를 dθ1/dt로 나타내는 경우, dθ1/dt의 최대치가 164.708(deg/sec)이고, dθ1/dt의 최소치는 160.0(deg/sec)이다. 그러므로, 각속도 균일성은 다음과 같이 설정될 수 있다:Uniformity of the angular velocity of the
(dθ1/dt)(dθ0/dt) = 164.708/160.0 = 1.0294.(dθ 1 / dt) (dθ 0 /dt)=164.708/160.0=1.1294.
즉, 2.94% 이하로 설정될 수 있다.That is, it may be set to 2.94% or less.
비교를 위해, 도 24는 모드 1만을 지닌 가동판(171)의 각속도 dθ1/dt의 일례를 표시하였다. For comparison, FIG. 24 shows an example of the angular velocity dθ 1 / dt of the
도 24에 표시한 모드 1만인 경우에는, 단순히 정현 진동이 제공된다. 그러므로, 그 각속도는 정현적으로 변화한다. 따라서, 도 23에 표시한 바와 같이 각속도가 일정하게 간주될 수 있는 영역이 없는 것은 명백하다.In the case of
한편, 본 실시예에서의 각속도 dθ1/dt는 거의 일정하게 되고 있으나, 완전히 등각속도는 아니다.On the other hand, although the angular velocity dθ 1 / dt in the present embodiment is almost constant, it is not completely equiangular velocity.
도 25는 도 23에 표시된 주기 0(t = 0)에 있어서의 각속도의 값에 상당하는 완전히 등각속도로 편향하고 있는 편향면에 의해서 주기 0.14까지 편향주사된 광속을 상높이 107 ㎜에서 집속시키기 위한 초점 길이를 지닌 이상적인 f-θ 렌즈로 주사한 경우의 이상적인 상높이를 나타낸다.FIG. 25 is a view for focusing the luminous flux deflected and scanned at a height of 107 mm up to a period of 0.14 by a deflection surface that is deflected at a completely isometric speed corresponding to the value of the angular velocity in the period 0 (t = 0) shown in FIG. It represents the ideal image height when scanning with an ideal f-theta lens with focal length.
또, 도 25는 본 실시예의 광편향기(166)의 각속도 dθ1/dt를 지닌 편향면(166a)에 의해 반사되어, 주기 0.14까지 편향 주사된 광속을 마찬가지 f-θ 렌즈로 주사한 경우의 실제 상높이도 나타내고 있다.FIG. 25 shows the actual light beam reflected by the
본 실시예의 광편향기(166)의 각속도 dθ1/dt는 시간 t = 0으로부터 시간이 경과함에 따라 점차로 증가해서, 주기 0.14에서 t = 0에 있어서의 각속도와 일치한다.The angular velocity dθ 1 / dt of the
따라서, 주기 0(t = 0)에 있어서의 각속도의 값에 상당하는 완전한 등각속도로 편향되는 반사면에 의해서 주기 0.14까지 편향주사된 광속을 이상적인 f-θ 렌즈를 사용한 주사에 의해 제공된 이상적인 상높이와 비교한다.Therefore, the ideal image height provided by scanning using an ideal f-? Lens is obtained by scanning an optical beam deflected and scanned by a period 0.14 by a reflecting surface deflected at full isotropic velocity corresponding to the value of the angular velocity in period 0 (t = 0). Compare with
그와 같이 하면, 도 23에 표시한 각속도 dθ1/dt의 편향면(166a)에 의해서 반사되어, 주기 0.14까지 편향 주사된 광속은 이상적인 f-θ 렌즈를 이용한 주사에 의해 제공된 실제의 상높이의 쪽이 큰 값을 지니는 것을 알 수 있다.By doing so, the luminous flux reflected by the
도 26은 이 차이분을 f-θ 렌즈로서 표시하고 있다.Fig. 26 shows this difference as an f-? Lens.
피주사면 위의 주사단부(주기 0.14)에서 약 1.7 ㎜의 최대 오차가 있는 것을 알수있다. 만약 주사광학장치가 편입되어 있는 화상형성장치에 있어서 이러한 오차가 그의 사양에 따라 무시될 수 있다면, 상기 편향기는 이 상태로 사용될 수 있다.It can be seen that there is a maximum error of about 1.7 mm at the scanning end (period 0.14) on the scan surface. If the error can be neglected according to its specification in the image forming apparatus in which the scanning optical apparatus is incorporated, the deflector can be used in this state.
본 실시예에 있어서의 f-θ 렌즈계(167)에서는, 상기 각속도 dθ1/dt의 등각속도로부터의 편차에 의해서 발생되는 도 26에 표시한 f-θ 오차분을 해당 f-θ 렌즈계(167)에 의해서 보정하고 있다.In the f-
도 27은 도 23에 표시한 각속도 dθ1/dt를 지닌 편향면(166a)에 의해서 반사된 광속을 f-θ 렌즈계(167)에 의해서 주사한 경우의 f-θ 오차를 나타낸 도면이다. 도 26에 비해서, f-θ 오차가 현저하게 저감되어 있는 것을 알 수 있다.FIG. 27 is a diagram showing an f-θ error when the light beam reflected by the
다음에, 도 28은 본 실시예에 있어서의 광편향기(166)의 가동판(171)의 각가속도 d2θ1/dt2를 표시하고, 비교예로서 도 29에는 모드 1만으로 여진되는 가동판(171)의 각가속도 d2θ1/dt2를 표시한다.Next, FIG. 28 shows the angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 of the
도 28 및 도 29로부터, 주기 0.14(주사의 최단부)에 있어서의 광편향기(166)의 가동판(171)의 각가속도는 도 28의 쪽이 현저하게 작은 것을 알 수 있다. 즉, 주기 0 내지 ±0.14(주사의 최단부)에서의 광편향기(166)의 가동판(171)의 각가속도 d2θ1/dt2는 도 29에서보다도 도 28에서 작은 것을 알 수 있다.28 and 29 show that the angular acceleration of the
본 실시예에 있어서의 광편향기(166)는 상기 모드 1과 모드 2를 동시에 여진시킴으로써, 통상의 정현진동에 비해서 가동판(171)의 각가속도 d2θ1/dt2를 상당히 저감시키는 것이 가능하다.In the
한편, 상기 실시예 1을 참조해서 설명되어 있는 바와 같이, 가동판(171)은 진동시의 각가속도에 의해 변형될 수도 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서의 가동판(171)의 각가속도는 단순한 정현진동시의 각가속도에 비교해서 대폭 작기 때문에, 상기 가동판(171)의 변형은 매우 작을 것이다.On the other hand, as described with reference to the first embodiment, the
도 30은 본 실시예의 가동판(171)의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과의 그래프를 나타내고 있다. 여기서, 가동판(171)의 주주사 방향의 폭은 3 ㎜, 부주사 방향의 폭은 1 ㎜, 두께는 200 ㎛이다. 상기 실시예 1에 있어서의 변형량(도 9)과 비교하면, 변형량은 1/3 이하인 것을 알 수 있다.30 shows a graph of the results of calculating the deformation of the
그러므로, 가동판(171)의 변형에 응해서 편향면(166a)도 마찬가지로 변형되지만, 그 변형은 실시예 1에 비해서 1/3 정도이므로, 편향면(166a)에 의해서 발생되는 파면수차도 실시예 1의 1/3 정도일 것이다.Therefore, the
따라서, 그 경우, 감광드럼면(8) 위에서의 집속 스폿에 부여되는 악영향은 매우 작을 것이다.Therefore, in that case, the adverse effect given to the focusing spot on the
도 31은 편향면(166a)이 변형되지 않는 것을 상정해서 설계된 f-θ 렌즈를 사용하였지만, 편향면(166a)이 실제로 본 실시예와 같이 변형된 경우의 일례를 나타낸다.Fig. 31 shows an example in which the f-? Lens designed assuming that the
구체적으로는, 도 31은 편향면(166a)의 편향각이 각각 + 22.856도(주기 0.14에 상당함), +21.599도, +16.485도, +12.628도, +8.800도, +3.754도, 0.0도인 때의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿형상을 나타낸다.Specifically, FIG. 31 shows that the deflection angles of the
도 31은 상기 도 14와 마찬가지 스폿 강도 분포의 등고선을 나타내고 있다. 도 31에 있어서 등고선은 집속 스폿의 피크강도를 1로 정규화한 때의 (외측으로부터) 각각 0.02, 0.05, 0.1, 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75 및 0.9의 레벨로 슬라이스한 강도를 나타내고 있다.FIG. 31 shows contour lines of the spot intensity distribution similar to FIG. 14. In Fig. 31, the contour lines show the intensity sliced at the levels of 0.02, 0.05, 0.1, 0.1353, 0.3679, 0.5, 0.75 and 0.9 (from the outside) when the peak intensity of the focus spot is normalized to 1, respectively.
피주사면 위의 주사단부(+22.856도)에 있어서 주주사 방향의 사이드로브가 많이 발생하고 있으나, 도 10에 표시한 스폿 형상에 비하면 양호한 스폿형상이다.Although a large number of side lobes in the main scanning direction are generated at the scanning end portion (+22.856 degrees) on the scan surface, the spot shape is better than the spot shape shown in FIG.
또, 사이드로브의 피크강도가 0.05(즉, 주된 집속 스폿의 피크 강도의 5%)를 초과하지 않으므로, 심각한 화상열화는 초래하지 않을 것이다. 그러나, 편향각 +22.856도 및 +21.599도에서의 스폿 형상은 그다지 양호한 것은 아니다. 이것을 고려해서, 본 실시예에서는 상기 실시예 1과 마찬가지로, 편향면(166a)의 변형의 결과로서 발생하는 파면수차의 양을 f-θ 렌즈계(167)에 의해 보정하고 있다.In addition, since the peak intensity of the side lobes does not exceed 0.05 (i.e., 5% of the peak intensity of the main focusing spot), severe image degradation will not be caused. However, the spot shapes at deflection angles +22.856 degrees and +21.599 degrees are not very good. In consideration of this, in the present embodiment, as in the first embodiment, the amount of wave front aberration generated as a result of the deformation of the
여기서, 본 실시예에서는, 첫째로, δL1+는 편향면의 유효편향각 +22.85도에서 편향면에 의해 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 주광선과의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 상기 광로길이차는 상기 광속이 편향면에 의해 반사된 결과로서 발생되고 있다. 두번째로, δL1-는 편향면의 유효편향각 +22.85도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 상기 광로길이차는 상기 광속이 편향면에 의해서 반사된 결과로서 발생되고 있다.Here, in the present embodiment, first, δL1 + denotes an optical path length difference between one main ray (upper ray) and the main ray of one of the beams reflected by the deflection plane at an effective deflection angle of +22.85 degrees of the deflection plane. The optical path length difference is generated as a result of the light beam being reflected by the deflection surface. Secondly, δL1 − is used to represent the optical path length difference between the other last light beam (lower light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at an effective deflection angle of +22.85 degrees of the deflection plane, and the optical path length difference is The luminous flux is generated as a result of being reflected by the deflection surface.
세번째로, δL2+는 편향면의 유효편향각 +22.85도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 상기 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Third, δL2 + is used to represent the optical path length difference between one last light beam (upper light beam) and the main light beam of the beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle +22.85 degrees of the deflection plane, and the optical path length difference is The luminous flux is generated as a result of passing through the imaging optical system.
여기에서, 상기 주주사 방향에 대해서 +쪽(위쪽)의 마지널 광선이란 광선의 주광선에 대해서 주사선 기록개시위치쪽(도 19에 있어서 지면내의 위쪽인 동시에 입사광학계(LA)의 반대쪽)의 마지널 광선이다. 또, 상기 주주사 방향에 대해서 -쪽(아래쪽)의 마지널 광선이란 광선의 주광선에 대해서 피주사면 위의 주사선 기록개시위치쪽(도 19에 있어서 지면내의 아래쪽인 동시에 입사광학계(LA)쪽)의 마지널 광선이다.Here, the marginal light beam on the + side (upper side) with respect to the main scanning direction is the marginal light beam on the scanning line recording start position side (upper side in the page and opposite to the incident optical system LA in FIG. 19) with respect to the main beam of light beams. to be. The marginal light on the negative side of the main scanning direction refers to the scanning line recording start position on the scanning surface (the lower side in the page and the incident optical system LA side in FIG. 19) with respect to the main light ray. It's board rays.
네번째로, δL2-는 편향면의 유효편향각 +22.85도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 상기 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Fourth, δL2 − is used to represent the optical path length difference between the other last light beam (lower light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at an effective deflection angle of +22.85 degrees of the deflection plane, and the optical path length difference is The luminous flux is generated as a result of passing through the imaging optical system.
이때, 결상광학계는 이하의 관계식 [18]을 만족시킨다:At this time, the imaging optical system satisfies the following relation [18]:
....[18]. .... [18].
본 실시예에서는 편향면의 유효편향각 +22.85도인 경우를 예로 들어서 상기 식 [18]을 만족시키는 것을 설명하였으나, 편향면의 유효편향각이 -22.85도일 때도 본 실시예는 상기 식 [18]을 만족시킨다. 또, 본 실시예에서는, 유효편향각 ± 22.85도 이내인 전체 편향각에서 상기 식 [18]을 만족시키는 것은 물론이다.In this embodiment, the case where the effective deflection angle of the deflection surface is +22.85 degrees is described as an example, but the above equation [18] is satisfied. However, even when the effective deflection angle of the deflection surface is -22.85 degrees, the embodiment expresses the above formula [18]. Satisfied. In addition, in this embodiment, it is a matter of course that the above formula [18] is satisfied at all deflection angles within an effective deflection angle of ± 22.85 degrees.
상기 내용으로부터, 편향면의 변형에 의해서 발생된 파면수차의 양을 상당히 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있다.From the above, it can be seen that the amount of wave front aberration generated by the deformation of the deflection surface can be significantly reduced.
여기서, "편향면의 유효편향각에서 편향면에 의해 반사된 광속"이란, 피주사면 위의 유효화상영역 내의 주사선의 주사단부(최대 상 높이)에 도달하는 광속을 의미한다.Here, the "light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of the deflection plane" means the light beam reaching the scanning end (maximum image height) of the scanning line in the effective image area on the scan surface.
도 32는 본 실시예에 있어서의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿 형상을 나타낸다. 도 31과 비교해서 특히 +22.856도 및 +22.599도에 있어서의 집속 스폿의 사이드로브가 양호하게 보정되어 있는 것을 알 수 있다.32 shows the spot shape on the
한편, 도 23에 표시한 바와 같이 본 실시예에 있어서의 광편향기(166)의 가동판(171)의 각속도 dθ1/dt는 주기 ± 0.14의 범위에 있어서 각속도가 일정하게 되어 있으나, 완전히 일정한 것은 아니다.On the other hand, as shown in Fig. 23, the angular velocity dθ 1 / dt of the
본 실시예에 있어서는, 전술한 바와 같이, 그 오차분을 f-θ 렌즈계(167)에 의해서 보정하고 있다. 그러나, 등각속도로 편향되어 있지 않은 광속을 감광드럼면(8) 위에서 등속도로 되도록 보정한 경우, 주주사 방향의 스폿직경은 변화될 것이다.In the present embodiment, as described above, the error is corrected by the f-
피주사면 위의 주주사 방향의 스폿직경의 이러한 변화는, 광편향기(166)의 가동판(171)의 각속도 dθ1/dt에 반비례한다. 이것을 고려해서, 모드 1 및 모드 2에 있어서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ1, φ2, 또, 그 각진동수 ω1, ω2, 위상차 등을 최적으로 선택하고 있다. 그래서, 유효주사영역 내에서의 각속도의 변화를 최소로 설정함으로써, 주주사 방향의 스폿직경의 변화를 최소한으로 억제하는 것이 가능하다.This change in the spot diameter in the main scanning direction on the scan surface is inversely proportional to the angular velocity dθ 1 / dt of the
본 실시예에 있어서는, 모드 1에 있어서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ1은 φ1 = 36.68757°이고, 각진동수 ω1은 ω1 = 2π × 2000[Hz]이다.In the present embodiment, the maximum vibration amplitude φ 1 of the
모드 2에 있어서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ2는 φ2 = 5.61180°이고, 각진동수 ω2는 ω2 = 2π × 4000[Hz]이다.The maximum vibration amplitude phi 2 of the
그리고 각각의 위상이 서로 180°의 차이를 지니도록 설정함으로써, 도 23에 표시한 바와 같이 유효주사영역 내에서의 각속도의 변화를 작게 하고 있다. 이것에 의해, 주주사 방향 내의 스폿 직경의 변화를 작게 할 수 있다.By setting each phase so as to have a difference of 180 ° from each other, as shown in Fig. 23, the change in the angular velocity in the effective scanning area is reduced. Thereby, the change of the spot diameter in the main scanning direction can be made small.
유효주사영역 내의 스폿직경의 균일성에 대해서는, 10%를 초과하면 특히 현저해진다. 이것을 고려해서, 광편향기(166)의 가동판(171)의 각속도 dθ1/dt의 변화가 유효주사영역 내에서 10% 이하로 억제되는 것을 확실하게 하기 위하여, 모드 1 및 모드 2에서의 가동판(171)의 최대진동진폭 φ1, φ2, 또, 그 각진동수 ω1, ω2, 위상차 등을 최적으로 선택하는 것이 바람직하다.The uniformity of the spot diameter in the effective scanning area becomes particularly remarkable when it exceeds 10%. In view of this, in order to ensure that the change in the angular velocity dθ 1 / dt of the
즉, 유효주사영역내의 임의의 위치에 있어서의 편향면의 각속도의 최대치를 (dθ1/dt)max로 표시하고, 유효주사영역내의 임의의 위치에 있어서의 편향면의 각속도의 최소치를 (dθ1/dt)min으로 표시할 경우, 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다:That is, the maximum value of the angular velocity of the deflection plane at any position in the effective scanning area is represented by (dθ 1 / dt) max, and the minimum value of the angular velocity of the deflection plane at any position in the effective scanning area is (dθ 1). When expressed as / dt) min, the following conditions are preferable:
(dθ1/dt)max/(dθ1/dt)min < 1.1.(dθ 1 / dt) max / (dθ 1 / dt) min <1.1.
도 33은 본 실시예에 있어서의 감광드럼면(8) 위의 주주사 방향의 스폿 직경을 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 피주사면(8) 위의 유효주사영역 내의 동일 주사선내의 집속 스폿의 주주사 방향의 스폿 직경의 최대치를 φn1로 나타내고, 피주사면(8) 위의 유효주사영역 내의 동일 주사선내의 집속 스폿의 주주사 방향의 스폿 직경의 최소치를 φn0로 나타낼 경우, 이하의 관계식 [19]를 만족시킨다:Fig. 33 shows the spot diameter in the main scanning direction on the
φn1/φn0 < 1.1 ....[19]φn 1 / φn 0 <1.1 .... [19]
더욱 바람직하게는 이하의 관계식 [20]을 만족시킬 필요가 있다:More preferably, it is necessary to satisfy the following relation [20]:
φn1/φn0 < 1.5 ....[20].φn 1 / φn 0 <1.5 .... [20].
그러므로, 본 실시예에 있어서의 집속 스폿의 주주사 방향의 스폿 직경은 67.27 ㎛로부터 69.17 ㎛까지 변화하고 있어, 직경변화는 약 2.8% 정도로 유지되고 있다. 그 결과, 고화질의 화상출력을 필요로 하는 광주사장치나 화상형성장치를 달성하는 것이 가능하다.Therefore, the spot diameter in the main scanning direction of the focus spot in this embodiment is varied from 67.27 µm to 69.17 µm, and the change in diameter is maintained at about 2.8%. As a result, it is possible to achieve an optical scanning device or an image forming apparatus that requires high quality image output.
또, 본 실시예에 있어서의 광주사장치는 왕복운동을 지닌 광편향기를 사용하고 있으므로, 왕로와 복로 양쪽에서 화상을 형성하면 도 34에 표시한 바와 같이 감광드럼면(8) 위에서의 주사선의 기울기가 교대로 변화하므로, 화상단부에 있어서 피치의 불균일을 초래한다. 이것을 고려해서, 본 실시예의 광주사장치에서는, 왕복 스트로크 중 한쪽의 주사 동안에 화상형성을 수행할 수 있다.In addition, since the optical deflector having the reciprocating motion uses the optical deflector in this embodiment, when the image is formed in both the path and the path, the inclination of the scanning line on the
그러나, 이 경우, 주사효율이 절반으로 저하된다. 따라서, 이것을 해소하기 위해서, 발광점(발광부)을 복수개 지니는 모노리식 멀티플 빔 반도체 레이저 등을 광원수단으로서 이용하는 것이 바람직하다.In this case, however, the scanning efficiency is reduced by half. Therefore, in order to eliminate this, it is preferable to use a monolithic multiple beam semiconductor laser or the like having a plurality of light emitting points (light emitting portions) as the light source means.
이하의 표 2a 및 표 2b는 본 실시예의 주사광학계의 사양을 표시한다.Tables 2A and 2B below show the specifications of the scanning optical system of this embodiment.
상기 표 2b에 있어서의 각 계수는 상기 실시예 1에서 설명한 각종 계수와 마찬가지의 의미를 지닌다.Each coefficient in Table 2b has the same meaning as the various coefficients described in the first embodiment.
f-θ 렌즈의 주주사 단면에서의 비구면 형상에 대해서는, 각 렌즈면과 광축과의 교점을 원점으로 취하고, 광축방향을 X축, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Y축, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Z축으로 취하고 있다.For the aspherical shape in the main scanning section of the f-θ lens, the intersection point between each lens surface and the optical axis is taken as the origin, and the axis perpendicular to the optical axis in the X axis and the main scanning section in the optical axis direction is provided in the Y and sub scanning sections. The axis orthogonal to the optical axis is taken as the Z axis.
여기서, 이하의 관계식 [21]이 부여된다:Here, the following relation [21] is given:
...[21] ... [21]
(식 중, R은 곡률반경이고, k 및 B4 내지 B10은 비구면 계수임).(Wherein R is the radius of curvature and k and B 4 to B 10 are aspherical coefficients).
또, 부주사 단면의 형상은 주주사 방향의 렌즈면 좌표가 Y인 때의 곡률반경 r'가 이하의 식 [22]로 부여될 수 있도록 되어 있다:In addition, the shape of the sub-scan section is such that the radius of curvature r 'when the lens plane coordinate in the main scanning direction is Y can be given by the following formula [22]:
....[22] .... [22]
(식 중, r은 광축상의 곡률반경이고, D2 내지 D10은 각 계수임).(Wherein r is the radius of curvature on the optical axis and D 2 to D 10 are the respective coefficients).
f-θ 렌즈(161), (162)의 주주사 단면의 비원호형상에 대해서는, f-θ 렌즈계를 구성하는 광학면(렌즈면)의 면수가 m이고, 각 광학면의 주주사 단면내의 면형상이 하기 식 [23]:As for the non-circular shape of the main scanning cross sections of the f-
...[23] ... [23]
으로 표현되면, 이하의 조건식 [24]를 만족시킨다:Expressed by the following conditional expression [24]:
...[24] ... [24]
식 중, Uj는 광학면이 투과면이고 광입사면인 경우 Uj = -1을 취하고, 광학면이 투과면이고 광출사면인 경우 Uj = +1을 취하고, 광학면이 반사면인 경우 Uj = +1을 취하는 계수이다. 또, Nj는 광학면이 투과면인 경우 유리재의 굴절률과 동일하고, 광학면이 반사면인 경우 Nj = 2인 계수이다.Wherein U j takes U j = -1 when the optical plane is a transmissive plane and a light incidence plane, U j = +1 when the optical plane is a transmissive plane and a light exit plane, and U j = +1 when the optical plane is a reflective plane and the optical plane is a reflective plane If U j = +1. N j is the same as the refractive index of the glass material when the optical surface is a transmissive surface, and N j = 2 when the optical surface is a reflective surface.
이들 표로부터, 본 실시예에 의하면, Y > 0인 경우 조건식 [24]의 좌변의 값이 양(+)이고, Y < 0인 경우 음(-)으로 되어, 조건식 [24]를 확실히 만족시키고 있는 것을 알 수 있다.From these tables, according to the present embodiment, when Y> 0, the value on the left side of the conditional expression [24] is positive (+), and when Y <0, it becomes negative (-) to ensure that the conditional expression [24] is satisfied. I can see that there is.
본 실시예에 의하면, 조건식 [24]를 만족시킴으로써, 도 16에 표시한 바와 같이 편향면(6a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시킨다. 이 구성에 의하면, 편향면(6a)의 변형의 결과로서 발생되는 파면수차를 효과적으로 감소시켜, 고화질의 화상출력이 달성된다.According to this embodiment, by satisfying the conditional expression [24], as shown in Fig. 16, positively generated wavefront aberration equal to wavefront aberration generated by the deformation of the
[[ 실시예Example 3] 3]
도 35는 본 발명의 실시예 3의 주주사 방향의 주요부의 단면(주주사 단면)을 나타내고 있다. 도 35에 있어서, 도 18에 표시한 것에 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.Fig. 35 shows a cross section (main scanning cross section) of the main part in the main scanning direction of the third embodiment of the present invention. In Fig. 35, elements corresponding to those shown in Fig. 18 are denoted by the same reference numerals.
본 실시예는 입사광학계(LA)가 원통 렌즈(4) 없이 구성되어 있는 점에서 실시예 2와 상이하다. 이에 부가해서, f-θ 렌즈계(187)를 구성하는 제 1 및 제 2 결상렌즈(f-θ 렌즈)(181), (182)는 편향면(166a)의 주주사 방향의 변형이 편향면(166a)의 부주사 방향의 위치에 의해 변화가능한 것을 고려해서 설계되어 있다.This embodiment is different from the second embodiment in that the incident optical system LA is configured without the
나머지 부분은 실시예 2와 마찬가지의 구성 및 광학적 작용을 지녀, 마찬가지의 유리한 결과가 제공된다.The remaining part has the same construction and optical action as in Example 2, giving similar advantageous results.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서와 같은 왕복운동에 의거한 광편향기(166)는, 편향면(166a)이 단지 1개밖에 없으므로 평면 경사 보정광학계를 채용할 필요가 없다.As described above, the
따라서, 본 실시예에 있어서 부주사 단면내에 있어서 f-θ 렌즈계(187)에 의해서 편향면(166a)과 감광드럼면(8)을 상호 공액 관계로 하고 있다. 즉, 여기에는 평면경사 보정 광학계는 사용되지 않고 있다. 또, 편향면(166a)과 광원수단(1) 사이에 원통 렌즈 등이 배치되어 있지 않다.Therefore, in the present embodiment, the
본 실시예의 광편향기(166)의 구성 및 원리는 실시예 2를 참조해서 설명한 바와 같다.The configuration and principle of the
이 광편향기(166)의 편향면(166a)은 왕복운동에 따른 각가속도에 기인해서 주주사 단면내(주주사 방향)에 있어서 변형되고 있어, 그 변형량이 편향면(166a)의 부주사 방향의 위치에 의존해서 변화하고 있다.The
도 36은 본 실시예의 가동판(171)의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과를 표시한 그래프이다.36 is a graph showing the results of calculating the deformation of the
구체적으로는, 도 36은 광편향기(166)를 구성하는 가동판(171)이 상기 식 [15]에 따라 공진구동되고 있을 때의, 주기 0.14(광선의 주사각으로 45도)인 곳의 도 19에 있어서의 A-A 단면(부주사 방향의 중앙부)의 변형을 표시하고 있다.Specifically, FIG. 36 is a diagram where the
여기서, 비틀림 스프링(173)과 가동판(171)과의 접속부분(도 19의 (C)부분)의 기울기는 0으로 취하고 있다. 가로축은 가동판(171)의 위치 좌표(단위는 ㎛)를 나타내고, 세로축은 가동판(171)의 변형량 y(단위는 ㎛)을 나타낸다.Here, the inclination of the connecting portion (part (C) of FIG. 19) between the
마찬가지로, 도 37은 도 19에 있어서의 B-B 단면(부주사 방향의 중앙부로부터 부주사 방향을 향하여 0.9 ㎜ 떨어진 위치)의 변형을 유한요소법에 의해 계산한 결과의 그래프이다. 마찬가지로, 비틀림 스프링(173)과 가동판(171)과의 접속부분(도 19의 (C)부분)의 기울기는 0으로 취하고 있다.Similarly, FIG. 37 is a graph of the result of calculating the deformation | transformation of the B-B cross section (position 0.9 mm away from the center part of a subscanning direction toward a subscanning direction) in FIG. Similarly, the inclination of the connecting portion (part (C) of FIG. 19) between the
도 36 및 도 37로부터 A-A 단면과 B-B 단면의 변형량이 다른 것을 알 수 있다.36 and 37 show that the deformation amounts of the A-A cross section and the B-B cross section are different.
도 38은 상기 변형량을 3차원적으로 표현한 모식적 사시도이다. 도 37의 가동판 위치 x의 방향이 주주사 방향에 대응하고, 가동판 위치 z의 방향이 부주사 방향에 대응하고 있다.38 is a schematic perspective view of the deformation amount three-dimensionally. The direction of the movable plate position x in FIG. 37 corresponds to the main scanning direction, and the direction of the movable plate position z corresponds to the sub scanning direction.
도 38로부터 알 수 있는 바와 같이, 주주사 방향을 따른 단면에 있어서는 도 36 및 도 37에 표시한 바와 같이 변형되고 있다. 이것에 부가해서, 그 변형량이 가동판(171)의 부주사 방향의 위치에 따라서 변화되고 있으므로, 부주사 단면에 있어서도 변형이 있다.As can be seen from FIG. 38, the cross section along the main scanning direction is deformed as shown in FIGS. 36 and 37. In addition, since the deformation amount is changed depending on the position in the sub-scan direction of the
도 38에 있어서, 가동판 위치 x의 음(-)의 방향과 도 35에 있어서의 편향면(166a)의 위쪽이 일치하고 있으면, 도 38에 표시한 변형이 발생하고 있는 주사위치는 도 35에 있어서의 광원쪽으로부터 먼 쪽의 최대 유효주사위치에 상당한다. 즉, 도 38에 표시된 변형이 발생하고 있는 주사위치는 주주사 단면내에 있어서, 결상광학계(187)의 광축을 중심으로 해서 광원수단(1)이 배치된 쪽과 반대쪽의 최대유효주사위치에 상당하고, 또, 유효편향각 +22.5도에서의 편향면의 변형에 상당한다.In FIG. 38, if the negative direction of the movable plate position x and the upper side of the
도 38로부터 알 수 있는 바와 같이, 편향면(166a)은 가동판 위치 x의 음(-) 쪽의 z 방향 단면(부주사 단면)에 있어서 오목면 형상으로 변형되어 있고, 가동판 위치 x의 양(+) 쪽의 z 방향 단면(부주사 단면)에 있어서는 반대로 볼록면형상으로 변형되어 있다.As can be seen from FIG. 38, the
또, 유효편향각 -22.5도에서의 편향면의 변형에 대해서는 도시하고 있지 않지만, 편향면(166a)은 가동판 위치 x의 음(-) 쪽의 z방향 단면(부주사 단면)에 있어서 볼록면 형상으로 변형되는 반면, 가동판 위치 x의 양(+) 쪽의 z방향 단면(부주사 단면)에 있어서는 반대로 오목면 형상으로 변형된다.In addition, although not shown about the deformation | transformation of the deflection surface at effective deflection angle -22.5 degree | times, the
본 실시예에 있어서는 부주사 단면내에 있어서 f-θ 렌즈계(187)에 의해서 편향면(166a)과 감광드럼면(8)를 서로 공액인 관계로 가져가도록 기능하지 않는다. 즉, 경사보정광학계가 설치되어 있지 않다. 따라서, 편향면(166a)에 입사하는 광속은 주주사 방향 및 부주사 방향에 각각 소망의 광속폭을 지닌다.In the present embodiment, the
통상의 경사보정광학계를 이용한 경우에는, 편향면 위에서는 부주사 방향으로 수속된 광속이 입사된다. 그 경우의 편향면 위에서의 부주사 방향의 광속폭은 약 0.1 ㎜ 이하인 것이 일반적이다.In the case of using a normal tilt correction optical system, the light beam converged in the sub-scanning direction is incident on the deflection surface. In this case, the light beam width in the sub-scan direction on the deflection surface is generally about 0.1 mm or less.
한편, 경사보정광학계를 설치하지 않은 경우 편향면 위에서의 부주사 방향의 광속폭은 감광드럼면(8) 위에서의 스폿 직경으로 결정되는 광속폭을 필요로 한다. 본 실시예에 있어서, 편향면(166a) 위에서의 광속폭은 주주사 방향 2.4 ㎜, 부주사 방향 1.72 ㎜이다.On the other hand, when no inclination correction optical system is provided, the luminous flux width in the sub-scan direction on the deflection surface requires a luminous flux width determined by the spot diameter on the
본 실시예에 있어서는 도 36 내지 도 38에 표시한 바와 같이 자체 중량에 의해 가동판(171)이 변형되고 있다. 그 결과, 편향면(166a)에 의해서 반사된 광속은 도 36 내지 도 38에 표시한 변형량 y의 2배량의 파면수차가 발생하게 된다. 따라서, 감광드럼면(8) 위에서의 집속 스폿에 악영향을 줄 것이다.In the present embodiment, as shown in Figs. 36 to 38, the
광편향기로서 회전다면경을 지닌 광주사장치에 있어서는, 회전다면경은 일정 각속도로 회전하고 있으므로, 도 36 내지 도 38에 도시한 바와 같은 변형은 생기지 않으므로, 통상 이와 같은 파면수차는 발생하지 않는다.In the optical scanning device having a rotating polygonal mirror as an optical deflector, since the rotating polygonal mirror rotates at a constant angular velocity, no deformation as shown in Figs. 36 to 38 occurs, so that such wavefront aberration does not usually occur.
이들 이유로 인해, 회전다면경을 지닌 광주사장치에 사용되는 결상렌즈의 설계를 행할 경우에는 편향면의 변형은 특히 고려하지 않는 일이 많다.For these reasons, deformation of the deflection surface is often not particularly taken into consideration when designing an imaging lens used in a light scanning apparatus having a rotating multifaceted mirror.
그러나, 이와 같이 설계된 (즉, 편향면의 변형을 고려하지 않은) 결상렌즈와 조합해서 공진구동에 의거한 광편향기(166)를 사용하면, 편향면(166a)의 변형에 의해 발생하는 파면수차에 의해 집속 스폿이 열화하게 된다.However, when the
도 39는 편향면(166a)이 변형되지 않는 것을 가정해서 설계된 결상렌즈를 사용해서 편향면(166a)에 실제로 본 실시예와 같은 변형이 있던 경우의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿 형상을 나타낸다.Fig. 39 shows the spot shape on the
구체적으로는, 도 39는 편향면(166a)에 의해서 편향된 광속의 각각의 편향각이 각각 +22.5도, +21.028도, 0도, -21.028도, -22.5도일 때의 감광드럼면(8) 위에서의 스폿의 형상을 나타내고 있다. 도 39에서의 각각의 등고선은 집속 스폿의 피크 강도를 1로 정규화한 경우, (외측으로부터) 0.02, 0.05, 0.1, 0.1353, 03679, 0.5, 0.75 및 0.9의 레벨로 각각 슬라이스한 강도에 상응한다.Specifically, FIG. 39 shows on the
도 39에 있어서, 가로방향은 스폿이 상기 면을 주사하는 주주사 방향에 상당하고, 세로방향은 상기 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향에 상당한다.In Fig. 39, the horizontal direction corresponds to the main scanning direction in which the spot scans the surface, and the vertical direction corresponds to the sub scanning direction orthogonal to the main scanning direction.
도 39로부터 알 수 있는 바와 같이, 편향면(166a)이 변형된 경우의 스폿의 형상은 주주사 방향 및 사선 방향으로 사이드로브가 발생하고 있다. 이것에 부가해서, 집속 스폿의 외형 자체도 경통형상으로 변형되어, 집속 스폿의 형상은 심하게 열화된다.As can be seen from FIG. 39, the side lobe is generated in the main scanning direction and the diagonal direction in the shape of the spot when the
사이드로브의 피크강도가 커짐에 따라 화상품질이 저하하는 것은 잘 알려져 있다. 특히 집속 스폿의 형상이 도 39의 양단부의 형상과 같이 경통형상으로 되면, 사선의 재현성이 심하게 열화하게 된다. 이것은 고품질의 화상출력을 필요로 하는 광주사장치나 화상형성장치에는 바람직하지 않다.It is well known that the image quality decreases as the peak intensity of the side lobe increases. In particular, when the shape of the focusing spot is in the shape of a barrel like the shape of both ends in Fig. 39, the reproducibility of the diagonal lines is severely deteriorated. This is undesirable for an optical scanning device or an image forming apparatus that requires high quality image output.
상기 설명한 바와 같이, 편향면의 변형을 고려하지 않고 설계된 결상렌즈와 조합해서 공진구동에 의거한 광편향기를 사용하면, 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차에 의해 집속 스폿이 열화하게 될 것이다. 그 결과, 고화질의 화상출력을 필요로 하는 광주사장치나 화상형성장치를 달성하는 것이 매우 곤란해진다.As described above, when the optical deflector based on the resonance driving is used in combination with the imaging lens designed without considering the deformation of the deflection surface, the focus spot is deteriorated by the wave front aberration caused by the deformation of the
상기 문제에 비추어 본 실시예에 있어서는, f-θ 렌즈계(187)가 공진구동에 기인해서 도 36 내지 도 38에 표시한 바와 같은 왜곡된 편향면(166a)에 의해 발생하는 파면수차의 양을 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후에 그 양을 감소시키는 형상으로 하고 있다.In view of the above problem, in this embodiment, the amount of wavefront aberration generated by the distorted
도 40은 본 발명의 본 실시예에 있어서의 감광드럼면(8) 위에 형성된 스폿의 형상을 나타내고 있다.Fig. 40 shows the shape of the spot formed on the
본 실시예에서는, 공진구동에 응해서 각가속도를 받아 왜곡된 편향면(166a)에 의해 발생하는 파면수차의 양을, f-θ 렌즈계(187)에 의해서 감소시키고 있다. 그 때문에, 도 40으로부터는, 도 39에 표시한 스폿 형상과 비교해서 사이드로브가 감소하여, 스폿 외형 자체가 개선되어 있는 것을 알 수 있다.In this embodiment, the f-
본 실시예에서는, "제 1방향"은 편향면(166a)의 유효편향각에서 해당 편향면(166a)에 의해 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선과의 주주사 방향의 파면수차의 한쪽의 위상차의 방향을 나타내는 데 이용되고, 이때의 위상차는 상기 광속이 편향면에 의해 반사된 결과로서 발생되고 있다. 또는, "제 1방향"은 편향면(166a)에 의해서 반사된 광속의 주광선에 대한 주주사 방향의 마지널 광선의 광로 길이차의 방향을 의미할 수도 있으며, 상기 광로 길이의 차는 상기 광속이 상기 편향면을 반사한 결과로서 발생되고 있다.In the present embodiment, " first direction " is one phase difference of wavefront aberration in the main scanning direction between the main light beam and the last light beam of the light beam reflected by the
또, "제 2방향"은 편향면(6a)의 유효편향각에서 해당 편향면(6a)에 의해서 반사된 광속의 마지널 광선과 주광선과의 주주사방향에 있어서의 파면수차의 다른쪽의 위상차의 방향을 나타내는 데 이용되고, 이때의 위상차는 상기 광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 결과로서 발생되고 있다. 또는, "제 2방향"은 상기 편향면(166a)에 의해서 반사된 광속의 주광선에 대한 마지널광선의 주주사방향에 있어서의 광로길이차의 방향을 의미할 수도 있으며, 이때 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Further, the "second direction" is the phase difference of the other phase of the wavefront aberration in the main scanning direction between the last light beam and the main light beam of the light beam reflected by the
이때, 본 실시예에서는 상기 제 1방향과 제 2방향이 서로 반대방향으로 되는 것을 확실하게 하기 위해서, f-θ 렌즈계(187) 중 적어도 1개의 광학계 내에 주주사 단면내에 있어서 비원호형상의 광학면을 적어도 1개 설치하고 있다.At this time, in the present embodiment, in order to ensure that the first direction and the second direction are opposite to each other, the non-circular optical surface is formed in the main scanning cross section in at least one optical system of the f-
그 광학원리는 전술한 실시예 1에 표시한 바와 같다(도 12 내지 도 17 참조). 이것에 의해 본 실시예에서는 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차의 양을 감소시키는 것이 가능하다.The optical principle is as shown in Example 1 described above (see Figs. 12 to 17). As a result, in this embodiment, it is possible to reduce the amount of wave front aberration caused by the deformation of the
이와 같이 본 실시예에서는 상기와 같이 정현구동에 의거한 광편향기(166)의 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차를 f-θ 렌즈계(187)에 의해서 상기 변형에 의해 초래되는 상기 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 적극적으로 발생시키고 있다.As described above, in this embodiment, the wave front aberration generated by the deformation of the
여기서, 본 실시예에서는, 첫째로, δL1+는 편향각의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 주광선과의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 상기 편향면에 의해 반사된 결과로서 발생되고 있다. 두번째로, δL1-는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 편향면에 의해서 반사된 결과로서 발생되고 있다.Here, in the present embodiment, firstly, δL1 + denotes an optical path length difference between one last light beam (upper light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle +22.5 degrees of the deflection angle. The optical path length difference at this time is generated as a result of the light beam being reflected by the deflection surface. Second, δL1 − is used to indicate the optical path length difference between the other last light beam (lower light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of +22.5 degrees of the deflection plane. The difference is generated as a result of the luminous flux reflected by the deflection plane.
세번째로, δL2+는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 해당 편향면에 의해서 반사된 광속의 한쪽의 마지널 광선(위쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다. 네번째로, δL2-는 편향면의 유효편향각 +22.5도에서 편향면에 의해서 반사된 광속의 다른 쪽의 마지널 광선(아래쪽 광선)과 주광선간의 광로길이차를 나타내는 데 이용되고, 이때의 광로길이차는 상기 광속이 결상광학계를 통과한 결과로서 발생되고 있다.Thirdly, δL2 + is used to represent the optical path length difference between one last light beam (upper light beam) and the main light beam of the beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle +22.5 degrees of the deflection plane, and the optical path length at this time The difference is generated as a result of the luminous flux passing through the imaging optical system. Fourth, δL2 − is used to represent the optical path length difference between the other last light beam (lower light beam) and the main light beam of the light beam reflected by the deflection plane at the effective deflection angle of +22.5 degrees of the deflection plane. The difference is generated as a result of the luminous flux passing through the imaging optical system.
이때, 결상광학계는 이하의 관계식 [25]를 만족시킨다:At this time, the imaging optical system satisfies the following relation [25]:
....[25]. .... [25].
상기 구성에 의하면, 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생된 파면수차의 양을 상당히 감소시킬 수 있다.According to the above configuration, the amount of wavefront aberration generated by the deformation of the
본 실시예에서는 편향면의 유효편향각 +22.5도인 경우를 예로 들어서 상기 식 [25]를 만족시키는 것을 설명하였으나, 편향면의 유효편향각이 -22.5도일 때도 본 실시예는 상기 식 [25]를 만족시킨다. 또, 본 실시예에서는, 유효편향각 ± 22.5도 이내인 전체 편향각에서 상기 식 [25]를 만족시키는 것은 물론이다.In the present embodiment, the case where the effective deflection angle of the deflection surface is +22.5 degrees is described as an example, but the above formula [25] is satisfied. However, even when the effective deflection angle of the deflection surface is -22.5 degrees, the embodiment expresses the above formula [25]. Satisfy. Incidentally, in the present embodiment, the above equation [25] is, of course, satisfied at the total deflection angle within an effective deflection angle of ± 22.5 degrees.
다음에, 부주사 단면내의 파면수차에 대해서 더욱 상세히 설명한다.Next, the wavefront aberration in the sub-scan section will be described in more detail.
도 41은 광속에 대응한 주사위치에서 입사한 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 파면의 상태를 모식적으로 표시한 도면이다.FIG. 41: is a figure which shows typically the state of the wavefront after the parallel light beam which entered the dice corresponding to the light beam passed through the f-
f-θ 렌즈계(187)에 입사하는 광속은 주주사 단면내 및 부주사 단면내에 있어서 평행하다.The luminous flux incident on the f-
도 41의 x축은 도 38의 x축에 대응하고, 도 41의 y축은 도 38의 y축에 대응하고, 도 41의 z축은 도 38의 z축에 대응하고 있다. 이것은 도 35의 x축 및 y축에도 마찬가지로 적용된다.The x-axis of FIG. 41 corresponds to the x-axis of FIG. 38, the y-axis of FIG. 41 corresponds to the y-axis of FIG. 38, and the z-axis of FIG. 41 corresponds to the z-axis of FIG. This also applies to the x and y axes of FIG. 35 as well.
구체적으로는, 도 41은 편향각의 부호가 +인 경우의 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 부주사 방향의 파면을 나타내고 있다. 즉, 주주사 단면내에 있어서, 피주사면 위의 주사중심과 기록개시위치쪽의 피주사면 위의 최대유효주사위치(최대 상 높이) 사이의 주사위치에 도달하는 광속의 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 부주사 방향의 파면을 나타내고 있다.Specifically, FIG. 41 shows a wavefront in the sub-scanning direction after the parallel light flux when the sign of the deflection angle is + has passed through the f-
피주사면 위의 주사중심과 기록개시위치쪽은 도 35의 위쪽 및 입사광학계(LA)의 반대쪽을 의미한다.The scanning center and the recording start position on the scan surface mean the upper side of FIG. 35 and the opposite side of the incident optical system LA.
도 41에 있어서, ro는 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 주주사 방향에 대한 중앙부의 광선(주광선) 위치에 있어서의 부주사 방향의 파면의 곡률반경을 나타내고 있다. 또, ru는 마찬가지로 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 주주사 방향의 주광선에 대해서 주사단부쪽(x 방향이 +쪽)의 광선위치에 있어서의 부주사 방향의 파면의 곡률반경을 나타내고 있다. 또한, rl은 마찬가지로 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 주주사 방향의 주광선에 대해서 주사중심부쪽(x 방향이 -쪽)의 광선위치에 있어서의 부주사 방향의 파면의 곡률반경을 나타내고 있다.In FIG. 41, ro represents the radius of curvature of the wavefront in the sub-scanning direction at the position of the light ray (main-light ray) in the center of the main scanning direction after the parallel light flux passes through the f-
본 실시예에서는 도 41에 표시한 바와 같이 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 해당 광속의 주광선에 대해서 주사단부쪽의 광선통과위치에 있어서의 광속의 부주사 방향의 파면의 곡률반경 ru를 이하와 같이 설정하고 있다.In this embodiment, as shown in FIG. 41, the curvature of the wavefront in the sub-scan direction of the light beam at the light transmissive position on the scanning end side with respect to the main light beam of the light beam after the parallel light flux passes through the f-
즉, 광속의 주광선에 대해서 주사단부쪽의 광선통과위치에 있어서의 광속의 부주사 방향의 파면의 곡률반경 ru를 광속의 주광선에 대해서 주사중심부쪽의 광선통과위치에 있어서의 광속의 부주사 방향의 파면의 곡률반경 rl 보다 크게 하고 있다. 즉, rl < ru.That is, the curvature radius ru of the wavefront in the sub-scan direction of the light beam at the light beam passing position on the scanning end side with respect to the main beam of the light beam It is larger than the curvature radius rl of the wavefront. That is, rl <ru.
여기서, "주사단부쪽"이란, x 방향의 +쪽을 의미하고, "주사중심부쪽"이란 x 방향의 -쪽을 의미한다.Here, the "scanning end side" means the + side in the x direction, and the "scanning center side" means the-side in the x direction.
f-θ 렌즈계(187)를 이와 같은 형상으로 함으로써, 파면은 도 38에 표시한 바와 같은 가동판 위치 x의 -쪽의 z방향 단면(부주사 단면)에 있어서 오목면형상으로 변형되고 있다. 또, 가동판 위치 x의 +쪽의 z 방향단면(부주사 단면)에 있어서는 역으로 볼록면형상으로 변형되고 있다. 이들 변형의 결과로서, 발생하는 파면수차는 효과적으로 보정될 수 있다.By making the f-
한편, 편향각의 부호가 -인 경우의 평행광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 부주사 방향의 파면은 이하와 같이 된다.On the other hand, the wavefront in the sub-scanning direction after the parallel light flux when the sign of the deflection angle is-passes through the f-
광속의 주광선에 대해서 주사중심쪽의 광선통과위치에 있어서의 광속의 부주사 방향의 파면의 곡률반경 ru'를 광속의 주광선에 대해서 주사단부쪽의 광선통과위치에 있어서의 광속의 부주사 방향의 파면의 곡률반경 rl'보다 작게 하고 있다. 즉, rl' > ru'.The radius of curvature ru 'of the wavefront in the sub-scan direction of the light beam at the beam passing position on the scanning center with respect to the main beam of the light beam Is smaller than the radius of curvature rl '. Rl '> ru'.
즉, 주주사 단면내에 있어서, 피주사면 위의 주사중심과 기록개시위치쪽의 피주사면 위의 최대유효주사위치(최대 상 높이) 간의 주사위치에 도달하는 광속이 f-θ 렌즈계(187)를 통과한 후의 부주사 방향의 단면은 rl' > ru'의 관계식을 만족하고 있다.That is, in the main scanning section, the luminous flux reaching the dice between the scanning center on the scanning surface and the maximum effective scanning position (maximum image height) on the scanning surface toward the recording start position passes through the f-
여기서, "주사중심쪽"이란, 도 41의 x 방향 +쪽을 의미하고, "주사단부쪽"이란 도 41의 x 방향 -쪽을 의미한다.Here, the "scanning center side" means the x direction + side of FIG. 41, and the "scanning end side" means the x direction-side of FIG.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 본 실시예에 의하면, 공진구동에 의거한 광편향기(166)를 사용하더라도 더욱 고속주사가 가능하고 또 화상품질의 열화가 없는 고품질의 화상출력을 필요로 하는 광주사광학장치나 화상형성장치를 달성하는 것이 가능하다.As described above, according to this embodiment of the present invention, even if the
이하의 표 3a 및 표 3b에 본 실시예에 있어서의 주사광학계의 사양을 나타낸다.Tables 3A and 3B below show the specifications of the scanning optical system in this example.
상기 표 3b에 있어서의 각 계수는 상기 실시예 1에서 설명한 각종 계수와마찬가지의 의미를 지닌다.Each coefficient in Table 3b has the same meaning as the various coefficients described in the first embodiment.
f-θ 렌즈(181), (182)의 주주사 단면의 비구면 형상에 대해서는 각 렌즈면과 광축과의 교점을 원점으로 취하고, 광축방향을 X축, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Y축, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Z축으로 취하고 있다.As for the aspherical surface shape of the main scanning sections of the f-
여기서, 이하의 관계식 [26]이 부여된다:Here, the following relation [26] is given:
...[26] ... [26]
(식 중, R은 곡률반경이고, k 및 B4 내지 B10은 비구면 계수임).(Wherein R is the radius of curvature and k and B 4 to B 10 are aspherical coefficients).
또, 부주사 단면의 형상은 주주사 방향의 렌즈면 좌표가 Y인 때의 곡률반경 r'가 이하의 식 [27]로 부여될 수 있도록 되어 있다:In addition, the shape of the sub-scan section is such that the radius of curvature r 'when the lens plane coordinate in the main scanning direction is Y can be given by the following equation [27]:
....[22] .... [22]
(식 중, r은 광축상의 곡률반경이고, D2 내지 D10은 각 계수임).(Wherein r is the radius of curvature on the optical axis and D 2 to D 10 are the respective coefficients).
f-θ 렌즈의 주주사 단면의 비원호형상에 대해서는, f-θ 렌즈계를 구성하는 광학면(렌즈면)의 면수를 m으로 하고, 각 광학면의 주주사 단면내의 면형상이 하기 식 [28]:For the non-circular shape of the main scanning cross section of the f-θ lens, the number of planes of the optical surface (lens surface) constituting the f-θ lens system is m, and the surface shape in the main scanning cross section of each optical surface is expressed by the following formula [28]:
...[28] ... [28]
으로 표시되면, 이하의 조건식 [29]를 만족시킨다:When expressed by the following conditional expression [29] is satisfied:
...[29] ... [29]
식 중, Uj는 광학면이 투과면이고 광입사면인 경우 Uj = -1을 취하고, 광학면이 투과면이고 광출사면인 경우 Uj = +1을 취하고, 광학면이 반사면인 경우 Uj = +1을 취하는 계수이다. 또, Nj는 광학면이 투과면인 경우 유리재의 굴절률과 동일하고, 광학면이 반사면인 경우 Nj = 2인 계수이다.Wherein U j takes U j = -1 when the optical plane is a transmissive plane and a light incidence plane, U j = +1 when the optical plane is a transmissive plane and a light exit plane, and U j = +1 when the optical plane is a reflective plane and the optical plane is a reflective plane If U j = +1. N j is the same as the refractive index of the glass material when the optical surface is a transmissive surface, and N j = 2 when the optical surface is a reflective surface.
이하의 표 3c 및 3d는 본 실시예에서의 각 수치 및 상기 식 [29]의 좌변의 수치를 나타낸다.Tables 3c and 3d below show the numerical values of the present Example and the left side of the formula [29].
이들 표로부터, 본 실시예에 의하면, Y > 0인 경우 식 [29]의 좌변의 값이 양이고, Y < 0인 경우 음으로 되어, 식 [29]를 확실히 만족시키고 있는 것을 알 수 있다.From these tables, it can be seen that according to the present embodiment, when Y> 0, the value on the left side of equation [29] is positive, and when Y <0, it becomes negative, which satisfactorily satisfies equation [29].
본 실시예에 의하면, 식 [29]를 만족시킴으로써, 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차와 동등한 양의 파면수차를 역방향(상쇄방향)으로 적극적으로 발생시킨다. 이 구성에 의하면, 편향면(166a)의 변형에 의해서 발생하는 파면수차를 효과적으로 감소시켜, 고화질의 화상출력이 달성된다.According to this embodiment, by satisfying the formula [29], the positive wavefront aberration equivalent to the wavefront aberration generated by the deformation of the
또, 본 실시예에서는 광편향기로서 상기 설명한 바와 같이 복수의 가동판과 비틀림 스프링으로 구성된 계가 기준주파수 및 그 정수배의 주파수로 동시에 진동하도록 구동제어되게 되어 있는 공진형 광편향기를 사용하고 있으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.In addition, in the present embodiment, as the optical deflector, as described above, a resonant optical deflector in which a system composed of a plurality of movable plates and a torsion spring is driven and controlled to simultaneously oscillate at a frequency of a reference frequency and an integer multiple thereof is used. Is not limited to this.
예를 들면, 단순한 정형진동에 의거한 광편향기를 사용한 계에 있어서도 본 발명은 유효하다.For example, this invention is effective also in the system using the optical deflector based on simple shaping | vibration.
또, 본 실시예에서는 결상광학계(187)를 2매의 렌즈로 구성하였으나, 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 단일 혹은 3매 이상의 렌즈로 구성해도 된다. 또한, 결상광학계에 회절광학소자가 포함되어 있어도 된다.Incidentally, in the present embodiment, the imaging
[[ 화상형성장치의Of image forming apparatus 실시예Example ]]
도 42는 본 발명의 일실시예에 의한 화상형성장치의 부주사 방향의 주요부의 단면도이다. 도면에 있어서 (104)는 화상형성장치를 나타낸다.42 is a cross-sectional view of an essential part of a sub scanning direction of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, numeral 104 denotes an image forming apparatus.
이 화상형성장치(104)에는 퍼스널컴퓨터 등의 외부기기(117)로부터 코드 데이터(Dc)가 입력된다. 이 코드 데이터(Dc)는 장치 내의 프린터 컨트롤러(111)에 의해서 화상 데이터(도트 데이터)(Di)로 변환된다.Code data Dc is input to the
이어서, 이 화상데이터(Di)는 전술한 실시예 중의 어느 하나에 따라 구성된 광주사유닛(즉, 광주사장치)(100)에 입력된다. 이 광주사유닛(100)으로부터는, 화상 데이터(Di)에 따라서 변조된 광속(즉, 광빔)(103)이 생성되고, 이 광속(103)에 의해서 감광드럼(101)의 감광면이 주주사 방향으로 주사된다.Subsequently, this image data Di is input to the optical scanning unit (i.e., optical scanning device) 100 constructed in accordance with any one of the above embodiments. From the
정전잠상담지부재(감광부재)인 감광드럼(101)은 모터(115)에 의해서 시계회전방향으로 회전된다. 이 회전을 통해서, 감광드럼(101)의 감광면은 광속(103)에 대해서 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 상대적으로 이동된다.The
감광드럼(101) 바로 위쪽에는, 감광드럼(101)의 표면을 균일하게 대전시키는 대전롤러(102)가 해당 감광드럼의 표면에 접촉하도록 설치되어 있다. 그리고 대전롤러(102)에 의해서 대전된 감광드럼(101)의 표면에는, 상기 광주사유닛(100)에 의해서 주사되는 광속(103)이 투사된다.Directly above the
앞서 설명한 바와 같이, 광속(103)은 화상데이터(Di)에 따라 변조되어 있다. 이 광속(103)을 감광드럼(101)에 조사함으로써 감광드럼(101)의 표면에 정전잠상을 형성한다. 다음에, 이와 같이 해서 형성된 정전잠상은 상기 광속(103)의 조사위치보다 더욱 감광드럼(101)의 회전방향의 하류쪽에서 감광드럼(101)에 접촉하는 현상장치(107)에 의해서 토너상으로서 현상된다.As described above, the
이와 같이 현상장치(107)에 의해서 현상된 토너상은 감광드럼(101)의 아래쪽에서 감광드럼(101)에 대향하도록 설치된 전사롤러(전사장치)(108)에 의해서 전사 용지(전사재)(112)에 전사된다.The toner image developed by the developing
전사 용지(112)는 감광드럼(101)의 앞쪽(도 42에 있어서 오른쪽)의 용지 카세트(109) 내에 수납되어 있으나, 이들은 수동으로 공급될 수도 있다. 용지카세트(109)의 단부에는 급지롤러(110)가 설치되어 있고, 용지 카세트(109) 내의 용지(112)를 용지반송로에 공급한다.The
이상과 같이 해서, 미정착 토너상이 전사된 용지(112)는 더욱 감광드럼(101) 뒤쪽(도 42에 있어서 왼쪽)의 정착장치에 반송된다. 정착장치는 내장된 정착히터(도시생략)를 지닌 정착롤러(113)와 이 정착롤러(113)에 압접되도록 설치된 가압롤러(114)로 구성되어 있다. 그리고 화상전사부로부터 반송되어 온 전사용지(112)를 정착롤러(114)와 가압롤러(114) 간의 압접부에서 가압하에 가열함으로써 전사용지(112) 위의 미정착 토너상을 정착시킨다.In this way, the
또한, 정착 롤러(113)의 뒤쪽에는 배지(排紙)롤러(116)가 설치되어 있어, 화상이 정착된 용지(112)를 화상형성장치 밖으로 배출시킨다.In addition, a
도 42에 있어서는 도시하고 있지 않지만, 프린터 컨트롤러(111)는 앞서 설명한 데이터의 변환 기능에 부가해서, 모터(115) 또는 기타 화상형성장치 내의 각 구성부나 후술하는 광주사유닛 내의 광편향기 등을 제어하는 각종 기능을 지닌다.Although not shown in FIG. 42, the
본 발명에서 사용되는 화상형성장치의 기록밀도는 특히 한정되지 않는다. 그러나, 기록밀도가 높아질수록 고화질이 요구되는 것을 고려하면, 1200 dpi 이상의 화상형성장치에 도입될 경우 본 발명의 실시예 1 내지 3의 구성은 더욱 효과를 발휘할 것이다.The recording density of the image forming apparatus used in the present invention is not particularly limited. However, considering that the higher the recording density is, the higher quality is required, the configuration of
[컬러 [color 화상형성장치의Of image forming apparatus 실시예Example ]]
도 43은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 화상형성장치의 주요부의 개략도이다. 본 실시예는 광주사장치 4개가 서로 병렬로 대응하는 감광드럼(상담지부재)의 표면에 화상정보를 기록하도록 배치된 탄뎀형의 컬러 화상형성장치이다.43 is a schematic diagram of principal parts of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four optical scanning devices are arranged so as to record image information on the surface of a photosensitive drum (the support member) corresponding to each other in parallel.
도 43에 있어서, (60)은 총괄적으로 컬러 화상형성장치, (11), (12), (13), (14)는 각각 선행하는 실시예 중의 어느 하나에 따른 구성을 지닌 광주사장치, (21), (22), (23), (24)는 각각 감광드럼 또는 감광부재(상담지부재), (31), (32), (33), (34)는 각각 현상장치, (51)은 반송벨트이다.In Fig. 43,
도 43에 있어서, 컬러 화상형성장치(60)에는 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 기기(52)로부터 R(적색), G(녹색), B(청색)의 각 색신호가 입력된다. 이들 색신호는 장치 내의 프린터 컨트롤러(53)에 의해서 C(시안), M(마젠타), Y(옐로), K(블랙)에 상당하는 화상 데이터(도트 데이터)로 변환된다.In FIG. 43, color signals of R (red), G (green), and B (blue) are input to the color
이들 화상 데이터는 각각 광주사장치(11), (12), (13), (14)로 입력된다. 이에 응해서, 이들 광 주사장치로부터는, 상기 각 화상 데이터에 따라서 변조된 광속(41), (42), (43), (44)가 생성된다. 이들 광속에 의해서 감광드럼(21), (22), (23), (24)의 감광면이 주주사 방향으로 주사된다.These image data are input to the
본 실시예의 컬러 화상형성장치는 4개의 광주사장치(11), (12), (13), (14)를 설치하고, 이들은 각각 C(시안), M(마젠타), Y(옐로), K(블랙)의 각 색에 대응하고 있다. 그리고, 이들 주사장치는 각각 서로 평행하게 작동해서 감광드럼(21), (22), (23), (24) 면 위에 화상신호를 기록하므로, 컬러 화상을 고속으로 인자하는 것이 가능하다.The color image forming apparatus of this embodiment is provided with four
본 실시예의 컬러 화상형성장치는 전술한 바와 같이 4개의 광주사장치(11), (12), (13), (14)에 의해 각각의 화상 데이터에 의거한 광속을 이용해서 각 색의 잠상을 각각 대응하는 감광드럼(21), (22), (23), (24) 면 위에 형성하고 있다. 그 후, 기록용지에 이들 화상을 다중전사함으로써, 1매의 풀컬러화상을 형성하고 있다.In the color image forming apparatus of the present embodiment, as described above, the four
상기 외부 기기(52)로서는 예를 들어 CCD 센서를 갖춘 컬러 화상판독장치가 이용되어도 된다. 이 경우에는, 이 컬러 화상판독장치와, 컬러 화상형성장치(60)는 컬러 디지털 복사기를 제공하게 될 것이다.As the
이상, 본 발명에 의하면, 왕복운동형 광편향기를 이용한 경우에도 피주사면 위에서 집속 스폿의 열화를 상당히 감소시킬 수 있는 광주사장치 및 이러한 광주사장치를 지닌 화상형성장치를 제공하는 것이 가능해진다.According to the present invention, even when a reciprocating optical deflector is used, it is possible to provide an optical scanning device capable of significantly reducing deterioration of a focusing spot on a scanned surface, and an image forming apparatus having such optical scanning device.
이상의 설명에 있어서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 구성을 참조해서 설명하였으나, 본 발명은 전술한 상세한 설명으로 구속되지 않고, 본 출원은 이하의 청구범위의 개량이나 범주의 목적 내에 들어오는 변형이나 변경도 망라하도록 의도되어 있다.In the above description, the present invention has been described with reference to the configuration disclosed in the present specification, but the present invention is not limited to the above-described detailed description, and the present application may be modified or changed within the scope of the following claims. It is intended to be covered.
Claims (21)
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