KR100873406B1 - 광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치 - Google Patents

광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 양호하게 보정할 수 있는 콤팩트한 광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치. 광 주사 장치는, 광원(1)으로부터의 빔을 편향부(4)로 안내하는 입사 광학계(LA)와, 이 빔을 피주사면(7)으로 안내하는 결상 광학계 LB를 포함하고, 주주사 단면 내에 있어서, 주사 화각 θ1에 대해, 결상 광학계에 포함되고 주사면에 가장 가깝게 배치된 광학 소자에 입사하는 빔의 주 광선과 결상 광학계의 광축 사이의 각도를 θ2로 하고, 광학 소자로부터의 빔의 주 광선과 광축 사이의 각도를 θ3으로 할 때, 유효 주사 화각 영역 내에, θ1＜θ3 및 θ2＜θ3을 만족하는 주사 화각 영역이 존재한다.
광주사장치, 화상형성장치, 광학소자

Description

광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치{OPTICAL SCANNING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시 예 1에 따른 광 주사 장치의 주주사 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예 1에 따른 θ1,θ2,θ3의 설명도다.
도 3은 종래의 광 주사 장치의 θ1과 θ3의 관계를 나타내는 그래프다.
도 4는 본 발명의 실시 예 1에 따른 θ1과 θ3의 상관을 나타내는 그래프다.
도 5는 본 발명의 실시 예 1에 따른 θ2과 θ3의 상관을 나타내는 그래프다.
도 6은 본 발명의 실시 예 1에 따른 피주사면에 가장 가까운 렌즈의 두께를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예 1에 따른 fθ 성능을 나타내는 그래프다.
도 8은 본 발명의 실시 예 1에 따른 주주사 방향의 필드 만곡을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예 1에 따른 주주사 방향의 각 수차를 나타내는 그래프다.
도 10은 종래의 광 주사 장치(일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호)의 ｜K × θ｜와 L × tanθ의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 11은 종래의 광 주사 장치(일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호)의 ｜K × θ｜와 L × tanθ의 관계를 나타내는 설명도다.
도 12는 본 발명의 실시 예 1에 따른 ｜K × θ｜와 L × tanθ의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예 1에 따른 ｜K × θ｜와 L × tanθ의 관계를 나타내는 설명도다.
도 14는 본 발명의 실시 예 1에 따른 주주사 방향의 부분 배율을 나타내는 그래프다.
도 15는 본 발명의 화상 형성 장치의 실시 예를 나타내는 부주사 단면도다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 컬러 화상 형성 장치의 주요부 개략도다.
도 17은 종래의 광 주사 장치(일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호)에 따른 θ2와 θ3의 상관을 나타내는 그래프다.
도 18은 종래의 광 주사 장치(일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호)에 따른 ｜K × θ｜와 L × tanθ의 상관을 나타내는 그래프다.
본 발명은, 광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명은, 전자사진 프로세스를 갖는 레이저 빔 프린터, 디지털 복사기, 또는 다기능 프린터 등의 화상 형성 장치에 매우 적합한 것이다.
종래부터, 광 주사 장치에 있어서, 화상 신호에 응답해 광원부에서 광 변조되어 방출되는 광 빔은, 예를 들면, 다각형 미러를 포함하는 광 편향기에 의해 주기적으로 편향된다.
광 편향기에 의해 편향된 광 빔을, fθ특성을 갖는 결상 광학계에 의해 감광성의 기록 매체의 표면에 스폿 형상으로 집광시킨다.
이것에 의해, 광 빔으로 감광성의 기록 매체의 표면을 주사해 화상 기록을 수행한다.
근년, 레이저 빔 프린터나 디지털 복사기나 다기능 프린터 등의 전체 화상 형성 장치의 소형화, 간소화(저비용화)가 진행되고 있다.
이것에 따라, 광 주사 장치를 보다 콤팩트하고, 간단하게 구성하는 것이 바람직하다.
따라서, 지금까지 콤팩트화를 목적으로 한 광 주사 장치가 여러 가지 제안되어 있다(일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호 및 특개 2000-267030호).
일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호에 의하면, 광 편향기의 편향면과 피주사면 사이의 간격(광로 길이)을 짧게 하기 위해, 주사 화각(scanning field angle)을 증가시킨다. 또한, 결상 광학계에 포함되는, 주주사 방향의 결상 렌즈의 형상(모선(母線) 형상)을 적절히 설정한다.
일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호에는, 주주사 단면 내에 있어서 결상 렌즈에 수렴된 광 빔이 입사하는 광 주사 장치가 개시되어 있다.
일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호에 의하면, 주주사 단면 내에 있어 서, 최대 유효 주사 화각의 77%보다 주사 화각이 작을 때, 결상 광학계에 입사하는 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키고, 최대 유효 주사 화각의 77%보다 주사 화각이 클 때, 결상 광학계에 입사하는 광 빔을 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시키도록 결상 광학계의 모선 형상을 설정한다(도 18 참조).
일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호의 경우에는, 주주사 단면 내에 있어서, 모든 주사 화각에서 결상 광학계에 입사하는 광 빔을 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시키도록 결상 광학계의 모선 형상을 설정한다. 이 때문에, 한층 더 간격을 짧게 해 같은 주사 폭을 주사시키려고 하면, 보다 주사 화각을 증가시켜야 한다.
그렇지만, 주사 화각을 증가시키면, 주사 화각이 큰 주사 화각 영역에 있어서 광 빔을 굴절시켜야 하는 양이 현저하게 커져 버린다.
이러한 이유로, 광 편향기의 편향면과 피주사면 사이의 광로 길이가 짧은 광학계에 있어서는, fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 보정할 수 없다고 하는 문제점이 발생한다.
일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호에서는, 최대 유효 주사 화각의 77%보다 주사 화각이 작을 때, 결상 광학계에 입사하는 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키도록 결상 광학계의 모선 형상을 설정한다.
상술한 바와 같이 설정된 결상 광학계에 있어서, 한층 더 광 편향기의 편향면과 피주사면 사이의 간격(광로 길이)을 짧게 하면, 주사 화각이 작은 영역에 있어서 광 빔을 축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키는데 필요한 양이 현저하게 커져 버린다. 그래서, fθ특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 보정할 수 없고, 또는 모선의 형상이 왜곡되어 버린다고 하는 문제가 발생한다.
일본국 공개특허공보 특개 2000-267030호에서는, 주주사 단면 내에 있어서, 피주사면에 가장 가깝게 배치된 결상 렌즈의 모선 형상은, 결상 렌즈의 전체 영역에 있어서, θ2 ＞ θ3을 만족하도록 설정되는데, 여기서, θ2는 결상 렌즈에 입사하는 광 빔과 광축 사이에 형성된 각도를 나타내고, θ3은 결상 렌즈로부터 방출된 광 빔과 광축 사이에 형성된 각도를 나타낸다(도 17 참조).
결상 렌즈의 최종면과 피주사면 사이의 간격(광로 길이)은, 편향부와 피주사면 사이의 광로를 따른 면 간격 중 가장 긴 간격이다. 따라서, θ2 ＞ θ3을 만족하도록 모선 형성을 설정하면, 같은 주사 화각에서도 편향 및 반사되는 광 빔이 피주사면(7) 위에 도달하는 위치를 광축으로부터 시프트시키는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 이 때문에, 광로 길이를 짧게 할 수 없다고 하는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 양호하게 보정할 수가 있는 콤팩트한 광 주사 장치 및 이 광 주사 장치를 이용한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 국면에 따른 광 주사 장치는, 광원부와, 편향부와, 상기 광원부로부터 방출된 광 빔을 편향부로 안내하는 입사 광학계와, 상기 편향부에 의해 편향된 광 빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 구비하고, 상기 편향부의 편 향면과 상기 피주사면 사이의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 간격을 L(mm)로 하고, 상기 편향부의 편향면과 자연 수렴점 사이의 간격을 Sd(mm)로 할 때, 0.3 ＜ Sd/L ＜ 1의 조건을 만족하며, 주주사 단면 내에서, 유한의 주사 화각 θ1(deg.)에 대해, 상기 결상 광학계에 포함된 결상 광학 소자 LR에 입사하는 광 빔의 주 광선과 상기 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도를 θ2(deg.)로 하고, 상기 결상 광학계에 포함된 상기 결상 광학 소자 LR로부터 방출된 광 빔의 주 광선과 상기 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도를 θ3(deg.)으로 할 때, 전체 유효 주사 화각 영역 내에, ｜θ1｜＜｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＜｜θ3｜을 만족하는 주사 화각 영역이 존재한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 주사 화각의 절대치｜θ1｜이 증가함에 따라, 주사 화각 영역이｜θ1｜＜｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＜｜θ3｜을 만족하는 영역으로부터 ｜θ1｜＞｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＞｜θ3｜을 만족하는 영역으로 변경된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 유한한 주사 화각을 θa(rad)로 하고, 유효 주사 영역에 있어서의 최대 주사 화각을 θmax(rad)로 하며, fθ 계수를 K(mm/rad)로 하고, 임의의 주사 화각을 θ(rad)로 할 때, ｜L×tanθa｜=｜K×θa｜　(0 ＜｜θa｜＜ ｜θmax｜)와 0.3 ＜｜θa｜/｜θmax｜＜ 0.7의 조건을 만족하고, ｜L×tanθ｜＜｜K×θ｜ (0＜｜θ｜＜｜θa｜일 때)와 ｜L×tanθ｜＞｜K×θ｜ (｜θa｜＜｜θ｜≤｜θmax｜일 때)의 조건을 만족하는 주사 화각 θa가 존재한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치는, 광원부와, 편향부와, 상기 광원부로부터 방출된 광 빔을 상기 편향부로 안내하는 입사 광학계와, 상기 편향부에 의해 편향된 광 빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 구비하고, 상기 편향부의 편향면과 상기 피주사면 사이의, 상기 결상 광학계의 광축 방향의 간격을 L(mm)로 하고, 상기 편향부의 편향면과 자연 수렴점 사이의 간격을 Sd(mm)로 할 때, 0.3 ＜ Sd/L ＜ 1의 조건을 만족하고, 유한한 주사 화각을 θa(rad)로 하고, 유효 주사 영역에 있어서의 최대 주사 화각을 θmax(rad)로 하며, fθ 계수를 K(mm/rad)로 하고, 임의의 주사 화각을 θ(rad)로 할 때, ｜L×tanθa｜=｜K×θa｜,　(0＜｜θa｜＜｜θmax｜)와 0.3 ＜｜θa｜/｜θmax｜＜ 0.7의 조건을 만족하고, ｜L×tanθ｜＜｜K×θ｜, (0＜｜θ｜＜｜θa｜일 때)와 ｜L×tanθ｜＞｜K×θ｜　(｜θa｜＜｜θ｜≤｜θmax｜일 때)의 조건을 만족하는 주사 화각 θa가 존재한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 편향부의 편향면과 상기 피주사면 사이의 상기 결상 광학계의 광축 방향의 간격을 L(mm), 상기 피주사면 상의 유효 주사 폭을 W(mm)로 할 때, 0.85≤W/2L의 조건을 만족한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, L≤125(mm)의 조건을 만족한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 최대 주사 화각은, 30(deg.) 이상이다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 주주사 단면 내에 서, 상기 전체 결상 광학계는 네거티브 축의 파워를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학 소자는, 상기 결상 광학계에 포함된 광학 소자 중에서 상기 피주사면에 가장 가까운 광학 소자이며, 주주사 단면 내에 있어서 상기 결상 광학 소자는 네거티브 축의 파워를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 전체 유효 주사 화각 영역에서, 상기 전체 결상 광학계는 주주사 단면 내에 네거티브 축의 파워를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학계에 포함된 피주사면에 가장 가까운 결상 광학 소자의 피주사면측의 면과 상기 피주사면 사이의 광축 방향의 간격은, 상기 편향부와 상기 피주사면 사이에 배치되어 있는 광학 소자들의 각 면 사이의 광축 방향의 각 간격보다 더 넓다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 주주사 단면 내에 있어서, 상기 결상 광학 소자는, 상기 결상 광학 소자의 광축으로부터 축 외 위치로 시프트함에 따라 증가하고, 그 후 감소하는 두께를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학계를 구성하는 모든 결상 광학 소자는, 주주사 단면 내에 있어서 네거티브 축의 파워를 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학 소자는, 편향부측에 배치된 광학면을 갖고, 상기 결상 광학 소자의 중심으로부터 각 단부로 시프트함에 따라 주주사 방향에 있어서 볼록 형상에서 오목 형상으로 반전되는 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학 소자는 피주사면측에 배치된 광학면을 갖고, 상기 결상 광학 소자의 중심으로부터 각 단부로 시프트함에 따라 주주사 방향에 있어서 오목 형상에서 볼록 형상으로 반전되는 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학 소자는 주주사 단면 내에 있어서 유효 주사 영역 단부에서의 면 위치가 상기 결상 광학 소자의 면 정점의 위치보다 상기 편향부에 더 가까운 형상을 각각 갖는 입사면 및 사출면을 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 광 주사 장치에 있어서, 상기 결상 광학 소자는, 주주사 단면 내에 있어서 메니스커스 형상인 축 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 화상 형성 장치는, 상기에서 설명한 광 주사 장치와, 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 광 주사 장치에 의해 광 빔이 주사된 상기 감광체 위에 형성된 정전 잠상을 토너 상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너 상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 상기 전사된 토너 상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 화상 형성 장치는, 상기에서 설명한 광 주사 장치와, 외부 기기로부터 입력한 코드 데이터를 화상 신호로 변환하고, 상기 화상 신호를 상기 광 주사 장치에 출력하는 프린터 컨트롤러를 구비한다.
본 발명에 의하면, fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 양호하게 보정하여, 고해상도, 고화질의 화상을 얻을 수 있는 콤팩트한 광 주사 장치 및 그것을 이용한 화상 형성 장치를 달성할 수가 있다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명한 실시 예로부터 더 분명해질 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조해 본 발명의 실시 예를 설명한다.
(실시 예 1)
도 1은 본 발명의 실시 예 1에 따른 주주사 방향의 주요부의 단면도(주주사 단면도)이다.
이하의 설명에 있어서, 주주사 방향은 편향부의 회전축(또는 요동축) 및 결상 광학계의 광축과 수직인 방향(편향부에 의해 광 빔이 반사 및 편향(편향 주사) 되는 방향)이다. 부주사 방향은 편향부의 회전축(또는 요동축)과 평행한 방향이다. 주주사 단면은 주주사 방향과 결상 광학계의 광축을 포함한 평면이다. 부주사 단면은 주주사 단면과 수직인 단면이다.
도 1에서, 광원부(1)는, 단일의 발광부(발광점)를 갖는 반도체 레이저이다.
본 실시 예에서는, 싱글 빔 반도체 레이저를 이용하고 있다. 본 발명에서는, 2개 이상의 광 빔을 발광하는 멀티 빔 반도체 레이저를 사용해도 된다.
개구(개구 조리개; 3)는, 광원부(1)로부터 방출된 1개의 광 빔을 소망한 최적의 빔 형상으로 형성하는데 이용된다.
광 빔의 파장 λ은, 780nm(적 외 레이저)이다.
애너머픽 렌즈(anamorphic lens;2)는, 주주사 방향(주주사 단면 내) 및 부주사 방향(부주사 단면 내)으로 각각 다른 파워를 갖는다.
애너머픽 렌즈(2)의 제1 면(광 입사면; 2a)은 볼록한 구면이며, 광원부(1)로부터의 발산 광 빔을 평행 광 빔으로 변환한다.
애너머픽 렌즈(2)의 제2 면(광 사출면; 2b)은 주주사 방향 및 부주사 방향으로 각각 다른 파워를 갖는 애너머픽면이다.
본 실시 예에 있어서, 애너머픽 렌즈(2)의 제2 면(2b)에 의해, 제1 면(2a)으로부터의 평행 광 빔을, 후술하는 광 편향기(4)의 편향면(반사면; 5)으로부터 59.4 mm의 거리에서 결상되는 주주사 방향에 있어서의 수렴 광 빔으로 변환한다.
애너머픽 렌즈(2)의 제2 면(2b)에 의해, 제1 면(2a)으로부터의 평행 광 빔을 광 편향기(4)의 편향면(5)에 결상되는 부주사 방향에 있어서의 수렴 광 빔으로 변환한다.
이와 같이, 애너머픽 렌즈(2)에 의하면, 광원부(1)로부터 방출된 광 빔을 광 편향기(4)의 편향면(5) 상에 주주사 방향으로 세로방향의 선상(linear image)으로서 결상시킨다.
본 실시 예에서는, 광 편향기의 편향면에 입사하는 광 빔의 주주사 방향에 있어서의 폭은, 주주사 방향에 있어서의 편향면의 폭보다 작은 언더 필드(under field) 광학계를 제공한다.
애너머픽 렌즈(2)는 입사 광학계 LA의 한 요소를 구성하고 있다는 점에 유념한다.
편향부로서 기능을 하는 광 편향기(4)는 예를 들면, 어떤 범위 내에 있어서 등각 속도로 요동하는 갈바노 미러를 포함한다. 광 편향기(4)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 화살표 "A"로 표시된 방향으로 일정한 속도로 요동한다.
결상 광학계 LB는 집광기능과 fθ 특성을 갖고, 제1 및 제2 결상 렌즈(6a, 6b)로 구성된다. 제1 및 제2 결상 렌즈(6a, 6b)의 각각은, 주주사 방향에 있어서의 네거티브 파워를 축 상에 갖는다. 또, 제1 및 제2 결상 렌즈(6a, 6b)의 각각은, 부주사 방향에 있어서의 포지티브 파워를 축 상에 갖는다.
본 실시 예에 있어서, 결상 광학계 LB는 광 편향기(4)에 의해 반사 및 편향된 화상 정보에 근거하는 스폿 광 빔을, 주주사 단면 내에 있어서 피주사면인 감광 드럼면(7) 상에 결상시킨다.
결상 광학계 LB는 부주사 단면 내에 있어서 광 편향기(4)의 편향면(5)과 감광 드럼면(7)을 광학적 공역(共役) 관계로 함으로써, 편향면 상의 광학적 면 엉킴 오류 보상을 달성한다.
피주사면인 감광 드럼면(7)은 기록 매체면에 대응한다.
본 실시 예에 있어서, 화상 정보에 근거해 반도체 레이저(1)로 광 변조되어, 방출되는 광 빔은 개구 조리개(3)를 통과한다. 광 빔의 일부는 개구 조리개(3)에 의해 차광된다. 그러면, 이 광 빔은 애너머픽 렌즈(2)에 입사하고, 애너머픽 렌즈(2)의 제1 면(2a)에 의해 주주사 단면 내 및 부주사 단면 내에서 수렴 광 빔으로 변환된다.
애너머픽 렌즈(2)의 제1 면(2a)으로부터의 광 빔은, 주주사 단면 내에 있어 서 수렴 광 빔으로서 광 편향기(4)의 편향면(5)에 입사하고, 광 편향기(4)의 편향면(5)상에서 주주사 방향으로 세로방향의 선상으로서 결상된다.
광 편향기(4)의 편향면(5)에 의해 반사 및 편향되는 광 빔의 일부는, 결상 광학계 LB를 통해서 감광 드럼면(7)상으로 안내된다. 광 편향기(4)를 화살표 "A"로 표시된 방향으로 요동(회전)시킨다. 그것에 의해, 감광 드럼면(7)을 화살표 "B"로 표시된 방향(주주사 방향)으로 광 주사해 화상 정보 기록을 수행한다.
근년, 광 주사 장치를 이용한 화상 형성 장치의 본체를 소형화하기 위해서, 광 주사 장치의 콤팩트화가 요구되고 있다.
특히, 결상 광학계에 리턴 미러(return mirror)를 설치하지 않는 간단한 기종의 경우에는, 광 빔을 주사하는 폭보다 광 편향기와 피주사면 사이의 거리를 짧게 한다. 따라서, 예를 들면, 정착 장치의 외부로 광 주사 장치가 튀어나오는 부분이 없기 때문에, 콤팩트한 화상 형성 장치를 실현할 수 있다.
　본 실시 예에 따른 광 주사 장치는, 광 편향기(4)의 편향면(5)으로부터 피주사면(7)까지의 간격(광로 길이)을 L(mm)로 하고, 피주사면(7) 상의 유효 주사 폭을 W(mm)로 할 때, 이하의 조건을 만족하는 콤팩트한 소형의 광 주사 장치이다.
0.85 ≤ W/2L　　　　‥‥(1)
본 실시 예에 있어서,
W = 214(mm), L = 100(mm)
따라서,
W/2L = 1.07
되어, 조건식(1)을 만족한다.
종래의 광 주사 장치에 있어서는, 광 편향기에 입사된 광 빔을 주주사 방향으로 평행 광 빔 혹은 약한 수렴 광 빔으로 구성하기 때문에, 주주사 방향에 있어서의 결상 광학계의 파워는, 전체 유효 주사 영역에 있어서 포지티브이다.
이 때문에, 각 주사 화각에서, 광 편향기에 의해 편향 및 반사되는 광 빔을, 결상 광학계에 의해 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시킨다.
도 2는 임의의 주사 화각 θ1에서 광 빔이 결상 광학계 LB의 일부를 통과하는 상태를 나타낸 주주사 방향의 주요부 단면도(주주사 단면도)이다.
도 2에서, 주사 화각 θ1은 즉, 광 편향기(4)에 의해 편향 및 반사된 후 결상 광학계 LB에 입사하는 광 빔의 주광선과 결상 광학계 LB의 광축 C 사이에 형성된 각도(deg)이다. 각 θ2는 피주사면(7)에 가장 가까운 측에 위치된 결상 렌즈(6b)에 입사하는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계 LB의 광축 C 사이에 형성된 각도(deg)로서 정의된다. 각 θ3은 결상 광학계 LB로부터 방출되어 피주사면(7)에 입사하는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계 LB의 광축 C 사이에 형성된 각도(deg)로서 정의된다.
도 3은 종래의 광 주사 장치에 있어서 임의의 주사 화각 θ1(deg.)에 대하여 결상 광학계로부터 방출되어 피주사면에 도달하는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도 θ3(deg.)의 값을 나타낸 그래프이다.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 종래의 광 주사 장치의 경우에는, 주사 화각 θ1이 0일 때, θ1=θ3=0이 된다. 주사 화각 θ1이 0이 아닌 경우에는, θ3 ＜ θ1가 된다. 따라서, 주사 화각 θ1가 증가함에 따라, θ3 ＜＜ θ1이 된다. 즉, 주사 화각 θ1과 각도 θ3과의 차는 현저하게 커진다.
종래의 광 주사 장치에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 전체 주사 화각을 넘어서 결상 광학계에 입사하는 광 빔을 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시킨다. 이 때문에, 주주사 방향의 필드 만곡 및 fθ 특성을 소망한 상태로 유지하면서 광 빔을 소망한 폭을 갖는 영역에 주사시키고, 편향면으로부터 피주사면까지의 거리(간격)를 짧게 하는 데는 한계가 있다.
이와 같이, 본 실시 예에 있어서는, 편향면(5)으로부터 피주사면(7)까지의 광축 방향의 거리를 짧게 하고, 광 빔의 주사 화각을 넓히지 않고 편향면(5)으로부터 피주사면(7)까지의 거리를 짧게 하기 위해, 이하의 방법을 이용하고 있다.
즉, 본 실시 예에서는, 유효 주사 화각 영역 내에 결상 광학계 LB에 입사하는 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키는 주사 화각 영역이 존재하도록 설정한다.
도 4는 본 실시 예에 있어서의 임의의 주사 화각 θ1(deg)에 대하여 결상 광학계로부터 방출되어 피주사면에 도달하는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도 θ3(deg)의 값을 나타낸 그래프이다.
도 4로부터 알 수 있듯이, 본 실시 예에 의하면, 0(deg.)＜θ1＜ 34.7(deg.)의 주사 화각 영역에 있어서, θ1 ＜ θ3을 만족하는 주사 화각 영역을 포함하도록 결상 광학계 LB를 설정한다.
구체적으로는, 결상 렌즈의 광축 근방에서 결상 광학계 LB에 입사하는 광 빔 을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키기 위해서, 전체 결상 광학계 LB의 축 파워를 네거티브 값으로 설정한다.
본 실시 예에 있어서의 입사 광학계 LA는 자연 수렴점이 피주사면(7)과 광 편향기(4) 사이에 존재하도록 설정된다. 또, 전체 결상 광학계 LB의 축 파워를 네거티브 값으로 설정한다. 이것에 의해, 주주사 단면 내에 있어서 피주사면(7) 상에 광 빔을 결상시킨다.
본 실시 예에 있어서는, 전체 결상 광학계 LB의 축 초점 길이를 LB로 할 때, fLB는 -27.29mm으로 설정된다.
자연 수렴점은 주주사 단면 내에 있어서, 결상 광학계가 없는 경우에 편향면에 입사하는 광 빔이 결상하는 위치이다.
또, 본 실시 예에 있어서, 광 편향기(4)의 편향면(5)으로부터 피주사면(7)까지의 광축 방향의 간격을 L(mm)로 하고, 광 편향기(4)의 편향면(5)으로부터 자연 수렴점까지의 광축 방향의 간격을 Sd(mm)로 할 때, 이하의 조건을 만족하도록 각 요소를 설정한다.
0.3 ＜ Sd/L ＜ 1　　　　‥‥(6)
조건식(6)은, 광 편향기(4)의 편향면(5)으로부터 자연 수렴점까지의 간격 Sd와 광 편향기(4)의 편향면(5)으로부터 피주사면(7)까지의 간격 L과의 비에 관한 것이다.
Sd/L이 조건식(6)의 상한값을 넘으면, 주주사 단면 내에 있어서 전체 결상 광학계 LB의 파워를 네거티브 값으로 설정하지 못해, 소망한 광선을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키는 효과를 얻을 수 없다. 이것은 바람직하지 않다. 다른 한편, Sd/L이 조건식(6)의 하한값보다 작으면, 결상 렌즈의 네거티브 파워가 너무 강해져, 주주사 방향의 형상(모선(母線) 형상)이 왜곡된다. 따라서, 성형 또는 가공이 곤란하게 된다. 이것은 바람직하지 않다.
여기서 참고로, 종래의 광 주사 장치는 이하의 조건을 만족한다.
1 ＜ Sd/L
본 실시 예에 있어서는,
Sd = 59.4(mm), L = 100(mm).
따라서,
Sd/L=0.59
되어, 조건식(6)을 만족한다. 즉, 본 실시 예에서는, 광 편향기(4)에 입사하는 광 빔이 강한 수렴도가 되도록 입사 광학계 LA를 설정한다.
이와 같이, 본 실시 예에 의하면, 상기와 같은 조건식(6)을 만족하도록 입사 광학계 LA를 설정하면, 소망한 광선을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키는 효과를 얻을 수 있다.
게다가, 결상 렌즈의 모선 형상이 완만한 곡선이 되기 때문에, 광로 길이가 짧고, fθ 특성이 양호한 광 주사 장치를 실현할 수 있다.
한층 더 바람직하게는 상기 조건식(6)을 다음과 같이 설정하는 것이 좋다.
0.40 ＜ Sd/L ＜ 0.90　　　　‥‥(6a)
본 실시 예에서는, 주주사 단면 내에 있어서, 피주사면 상의 유효 주사 폭을 넓히기 위해서 결상 광학계 LB에 입사한 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시킨다.
그렇지만, 이 굴절 각도가 크거나, 굴절 각도가 결상 렌즈의 주주사 방향으로 극단적으로 변화하면, 코마(coma)가 발생해, 피주사면(7) 상의 결상 성능이 악화되는 문제가 생긴다.
이와 같이, 본 실시 예에 있어서는, 굴절 양을 최소화해, 효과적으로 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키기 위해서 아래와 같이 설정을 한다.
즉, 주주사 단면 내에서, 유한의 주사 화각 θ1(deg)의 경우에, 피주사면(7)에 가장 가깝게 배치된 제2 결상 렌즈(6b)에 입사하는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계 LB의 광축 사이에 형성된 각도를 각 θ2(deg)로서 정의한다.
피주사면(7)에 가장 가깝게 배치된 제2 결상 렌즈(6b)로부터 방출되는 광 빔의 주 광선과 결상 광학계 LB의 광축 사이에 형성된 각도를 각 θ3(deg.)으로서 정의한다.
본 실시 예에서는, 축과 중간 상고(image height) 사이에, θ2 ＜ θ3을 만족하는 주사 화각 영역이 존재하도록 제2 결상 렌즈(6b)의 모선 형상을 설정한다.
도 5는, 본 실시 예의 임의의 주사 화각 θ1에 대한 각도 θ2 및 θ3을 나타낸 그래프이다.
도 5로부터 알 수 있듯이, 본 실시 예에 의하면, 주사 화각 θ1이 "0(deg.) ＜ θ1 ＜ 34.7(deg.)"을 만족하는 주사 화각 영역에서 θ2＜θ3이 만족하도록 설 정한다.
주사 화각 θ1이 35.9(deg.)가 되는 경우에는, θ2=θ3을 만족하도록 설정을 한다.
주사 화각 θ1이 "35.9(deg.)＜θ1＜θmax(=56(deg.))"을 만족하는 범위의 주사 화각 영역에서 θ3＜θ2를 만족하도록 설정을 한다.
즉, 주사 화각 θ1이 "35.9(deg.)＜θ1＜θmax(=56(deg.))"을 만족하는 주사 화각 영역에서, θ3＜θ1 및 θ3＜θ2를 만족하도록 설정을 한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 있어서는, 주주사 단면 내에 있어서, 광축 부근의 상고에서 피주사면(7)에 가장 가까운 제2 결상 렌즈(6b)에 입사한 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키기 위해서, 제2 결상 렌즈(6b)의 축 파워를 네거티브 값으로 설정한다.
본 실시 예에서는, 제2 결상 렌즈(6b)의 축 초점 길이, f6b는 -60.87mm으로 설정된다.
θ3＜θ2로 설정한 경우 효과적으로 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시킬 수 있는 이유를 이하에 설명한다.
본 실시 예에 있어서는, 주사 폭(W/2L = 1.07)보다 매우 짧은 광로 길이로, fθ 성능 및 주주사 방향의 필드 만곡을 양호하게 보정한다. 그 때문에, 결상 광학계 LB의 백 포커스(Sk=70.0 mm)를, 결상 광학계 LB의 광로 길이(L=100 mm) 중에서 가장 긴 간격이 되도록 설정한다.
즉, 결상 광학계 LB 중에서 피주사면(7)에 가장 가까운 결상 렌즈(6b)의 피주사면(7)측에 위치된 면과 피주사면(7) 사이의 광축 방향의 간격이, 편향면(5)로부터 피주사면(7)까지의 사이에 배치되어 있는 광학 소자의 각 면 사이의 광축 방향의 간격 중에서 가장 넓어지도록 결상 광학계 LB를 구성한다.
이 때문에, 각도 θ2를 크게 하는 경우보다도, 각도 θ3을 크게 한 경우에, 편향 및 반사되는 광 빔이 피주사면(7)에 도달하는 위치를, 한층 더 광축으로부터 멀리할 수가 있다.
광 주사 장치에 있어서는, fθ 성능을 나타내기 쉽다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 주사 화각 θ1이 포지티브 주사 화각 영역(주주사 단면 내에 있어서 광축에 대한 반시계 방향은 포지티브 방향에 대응) 내에 있는 예를 설명한다. 본 실시 예의 특징에 의하면, 주사 화각 θ1이 커짐에 따라, 주사 화각 영역이 θ1＜θ3 및 θ2＜θ3을 만족하는 영역으로부터 θ1＞θ3 및 θ2＞θ3을 만족하는 영역으로 변화한다.
주사 화각 θ1이 네거티브 주사 화각 영역 내에 있는 경우(주주사 단면 내에 있어서 광축에 대한 시계방향 회전), 본 실시 예의 특징에 의하면, 주사 화각의 절대치｜θ1｜가 커짐에 따라, 주사 화각 영역이 ｜θ1｜＜｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＜｜θ3｜을 만족하는 영역으로부터 ｜θ1｜＞｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＞｜θ3｜을 만족하는 영역으로 변화한다.
즉, 주사 화각 θ1이 네거티브 주사 화각 영역 내에 있어도, 제2 결상 렌즈(6b)의 광축 부근에 입사한 광 빔에 대해서는, 광축으로부터 이탈하는 방향으로 상기 입사한 광 빔을 굴절시키는 웨지 프리즘(wedge prism)에 의한 것과 같은 효과를 제공한다.
또, 제2 결상 렌즈(6b)의 유효 단부 부근에 입사한 광 빔에 대해서는, 광축에 가까워지는 방향으로 상기 입사한 광 빔을 굴절시키는 웨지 프리즘과 같은 효과를 제공한다.
예를 들면, 주주사 방향에 있어서 결상 광학계의 결상 렌즈의 유효 폭을 좁게 해 결상 렌즈의 성형 비용을 줄이고 싶은 등의 이유 때문에, 결상 렌즈를 광 편향기에 가까운 위치에 배치하는 경향이 있다.
일부의 경우를 제외하고는, 결상 광학계의 최종면으로부터 피주사면까지의 광축 방향의 간격은, 편향면으로부터 피주사면까지의 광로 중에서 가장 긴 면 간격이 되도록 설정되어 있다.
그 때문에, 광 주사 장치에 있어서, 전체 주사 화각 범위 내에 θ1＜θ3 및 θ2＜θ3을 만족하는 주사 화각 영역이 존재하도록 결상 광학계 LB의 렌즈 형상을 설정하면, 광로 길이가 짧아, 코마를 양호하게 보정할 수가 있다.
다음에, 제2 결상 렌즈(6b)에 입사한 광 빔의 각도 θ2와, 방출된 광 빔의 각도 θ3을, 주사 화각 θ1이 0에서 서서히 증가함에 따라 θ2＜θ3, θ2=θ3, θ2＞θ3을 연속적으로 만족하도록 변화시키기 위해 결상 렌즈의 두께 및 그 모선 형상을 설정하는 구체적인 방식에 대해서 설명한다.
도 6은 본 실시 예에 있어서 피주사면(7)에 가장 가까운 제2 결상 렌즈(6b)의 주주사 방향의 위치에 대한 두께를 나타낸 그래프이다.
도 6으로부터 알 수 있듯이, 제2 결상 렌즈(6b)의 두께는, 광축(렌즈의 중심부)으로부터 렌즈의 유효 단부로 시프트함에 따라, 서서히 증가하고, 그 후 서서히 감소하도록 설정되어 있다.
이것에 의해, 제2 결상 렌즈(6b)의 광축 부근에 입사한 광 빔은, 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시키는 웨지 프리즘에 의한 것과 같은 효과를 제공한다.
또, 제2 결상 렌즈(6b)의 유효 단부 부근에 입사한 광 빔은, 광축에 가까워지는 방향으로 굴절시키는 웨지 프리즘에 의한 것과 같은 효과를 제공한다.
본 실시 예에서는, 주주사 단면 내에 있어서, 광 편향기(4) 측에 위치되는 제2 결상 렌즈(6b)의 렌즈면의 모선 형상은, 렌즈의 광축(결상 광학계의 광축)과 각 단부 사이에서 볼록 형상으로부터 오목 형상으로 반전되도록 설정되어 있다.
피주사면(7)측에 위치되는 제2 결상 렌즈(6b)의 렌즈면의 모선 형상은, 렌즈의 광축(렌즈의 중심부)과 각 단부 사이에서 오목 형상에서 볼록 형상으로 반전되도록 설정되어 있다.
주주사 방향의 주요점 위치는, 광축 상에서는 광 편향기(4)의 편향면(5)에 접근하고, 렌즈의 단부에서는 피주사면(7)측에 접근하도록 설정되어 있다.
따라서, 본 실시 예에서는, 각 상고에서 주주사 방향의 부분 배율을 균일하게 보정하는 효과를 얻는다.
도 7은, 본 실시 예에 있어서의 주주사 방향의 부분 배율 dY/dθ의 균일성을 나타낸 그래프이다.
도 7로부터 알 수 있듯이, 부분 배율 dY/dθ의 최대치와 최소치와의 차는 1.5%이다. 따라서, 화상에 영향을 주지 않는 레벨까지 부분 배율의 불균일성을 억제한다.
본 실시 예에 있어서는, 광 편향기(4)측에 위치되는 제2 결상 렌즈(6b)의 렌즈면의 모선 형상과 피주사면(7)측에 위치되는 제2 결상 렌즈(6b)의 렌즈면의 모선 형상의 각각은, 주주사 방향의 유효 단부의 각각에서의 면 위치가 렌즈의 광축 상의 면 정점의 위치보다 광 편향기(4)에 더 가까워지는 형상으로 설정되어 있다.
이것에 의해, 주주사 방향의 렌즈 폭을 좁게 할 수 있다. 또한, fθ 특성, 주주사 방향의 코마, 필드 만곡 등을 양호하게 보정한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에서는, 전체 제2 결상 렌즈(6b)를 메니스커스 형상으로 형성하는 경우에, 축 곡율 반경을 변경할 때, 즉 모선 형상의 베이스가 되는 원호 형상을 요철 형상으로 설정할 때, 렌즈 전체가 곡율이 매우 가파른 메니스커스 형상이 된다.
따라서, 본 실시 예에 있어서는, 주주사 단면 내에 있어서, 제2 결상 렌즈(6b)의 축 형상을 메니스커스 형상(요철 형상)으로 설정한다. 이렇게 함으로써, 제2 결상 렌즈(6b) 전체를, 곡율이 완만한 메니스커스 형상으로 형성해, 제2 결상 렌즈(6b)를 용이하게 형성한다.
본 실시 예에 있어서는, 제2 결상 렌즈(6b)의 두께와 각 렌즈면의 모선 형상을 상술한 바와 같이 설정한다. 이것에 의해, 주사 화각 θ1이 0으로부터 서서히 증가함에 따라, θ2＜θ3, θ2=θ3, 및 θ2＞θ3을 연속적으로 만족하도록 조건을 변경할 수가 있다.
이것에 의해, 코마, 필드 만곡, 및 부분 배율의 균일성을 양호하게 보정할 수 있다. 또, 주사 화각이 넓고, 광로 길이가 짧은 광 주사 장치를 얻을 수 있다.
도 8은 본 실시 예의 fθ 특성을 나타낸 그래프이다. 도 8에 있어서, 횡축은 상고이고, 종축은 광 주사 장치에서의 이상적인 상고와 실제의 상고와의 편차량 ΔdY이다.
도 8로부터 알 수 있듯이, 이상적인 상고와 실제의 상고와의 편차량 ΔdY의 최대치는 0.09 mm이므로, 충분히 소망하는 fθ 특성을 얻을 수 있다.
도 9는, 본 실시 예의 주주사 방향의 각 수차를 나타내는 그래프이다. 도 9에 있어서, 횡축은 상고이고, 종축은 각 상고에서의 주주사 방향에 있어서의 각 수차이다.
도 9로부터 알 수 있듯이, 코마의 최대치는 0.19λ이고, 주주사 방향의 파면 수차의 최대치는 0.03λ이므로, 각 수차에 대하여 충분히 소망하는 보정을 행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 광 편향기(4)의 편향면(5)과 피주사면(7) 사이의 간격(광로 길이)을 L(mm)로 표현한다.
여기서, 주주사 단면 내에 있어서 결상 광학계가 없는 경우에는, 주사 화각 θ(rad)에서 이동하는 광 빔의 주 광선이 피주사면(7)에 도달하는 주주사 방향에 대한 위치와, 0(rad)의 주사 화각 θ에서 이동하는 광 빔의 주 광선이 피주사면(7)에 도달하는 위치 사이의 간격은 ｜L×tan(θ)｜(mm)로 표현될 수 있다.
결상 광학계 LB의 fθ 계수를 K(mm/rad)로 표현하는 것으로 가정한다.
fθ 계수는 아래와 같이 정의된다. 즉, 편향부에 의해 편향 및 반사된 광선의 각도가 1rad 변화했을 때에, 피주사면에 광선이 도달하는 위치는 주사 방향으로 Kmm 변위된다.
여기서, 주주사 단면 내에 있어서 주사 화각 θ(rad)에서 이동하는 광 빔의 주 광선이 결상 광학계 LB를 통과했을 때에, 광 빔의 주 광선이 피주사면에 도달하는 위치와 0(rad)의 주사 화각 θ에서 이동하는 광 빔의 주 광선이 피주사면에 도달하는 위치 사이의 간격은 ｜K×θ｜(mm)로 표현될 수 있다.
도 10은, 일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호에 기재된 종래의 광 주사 장치에 있어서의 임의의 주사 화각 θ에 대한 ｜L×tan(θ)｜ 및 ｜K×θ｜의 각각의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은, 일본국 공개특허공보 특개 2001-296491호에 기재된 종래의 광 주사 장치에 있어서의 임의의 주사 화각 θ에 대한 ｜L×tan(θ)｜ 및 ｜K×θ｜의 각각의 관계를 알기 쉽게 나타낸 주주사 단면도이다.
도 11에서, 설명을 명확하게 하기 위해서, 결상 광학계를 한 장의 결상 렌즈로 나타내고, 임의의 주사 화각 θ에서 이동하는 광 빔을 광선으로 나타낸다.
도 10 및 도 11로부터 알 수 있듯이, 종래의 광 주사 장치에 있어서는 K ＜ L을 만족한다. 이 때문에, θ=0일 때, ｜L×tan(θ)｜=｜K×θ｜가 된다. 이렇게 함으로써, 주사 화각 θ이 커짐에 따라 "｜L×tan(θ)｜-｜K×θ｜"의 값이 2차 곡선 형태로 증가한다.
즉, 피주사면(7)에 광 빔이 도달하는 위치를 광축에 접근시키도록 임의의 주 사 화각 θ에서 소망하는 fθ 특성을 얻기 위해 필요한 광 빔을 굴절시키는 양은, 주사 화각 θ이 0(광축과 일치)일 때 0이다. 주사 화각 θ이 커짐에 따라 상기 굴절 양이 2차 곡선 형태로 증가한다.
따라서, 종래의 광 주사 장치의 경우에는, 간격(광로 길이) L를 단축하기 위해서 주사 화각 θ을 넓게 하면, 주사 화각 θ이 큰 주사 화각 영역에 있어서, 광 빔을 굴절시키는 양이 현저하게 커진다.
주사 화각 θ이 커짐에 따라, 광 빔을 굴절시키는 양은 급격하게 변화한다.
이러한 이유 때문에, 종래의 광 주사 장치에서는, 상기 조건식(1)인 0.85≤W/2L를 만족하도록 매우 짧은 광로 길이가 설정된 광학계에 있어서, fθ 특성, 필드 만곡, 및 그 외의 수차를 충분히 보정할 수 없다고 하는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 조건식(1)을 만족하는 광 주사 장치에 있어서, 이하의 조건을 만족하는 유한의 주사 화각 θa(rad)이 존재하도록, 유효 주사 영역에 있어서의 최대 주사 화각 θmax(rad), L, 및 fθ 계수 K(mm/rad)을 설정한다.
｜L×tan θa｜=｜K×θa｜　(0＜｜θa｜＜｜θmax｜)　　　‥‥(2)
즉, 본 실시 예에 있어서는,
θmax = 56deg., L = 100mm, K=109.5mm.
따라서,
θa = 28.9(deg.)= 0.52×θmax(deg.).
도 12는, 본 실시 예에 있어서의 임의의 주사 화각 θ에 대한 ｜L×tan(θ) ｜ 및 ｜K×θ｜의 각각의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 13은, 본 실시 예에 있어서의 임의의 주사 화각 θ에 대한 ｜L×tan(θ)｜ 및 ｜K×θ｜의 각각의 관계를 알기 쉽게 나타낸 주주사 방향의 주요부 단면도(주주사 단면도)이다.
도 13으로부터 알 수 있듯이, 본 실시 예에 의하면, 광 빔을 굴절시키지 않는 주사 화각 θa에서 피주사면(7)에 광 빔이 도달한다. 주사 화각 θa보다 주사 화각이 작은 주사 화각 영역에서는, 광 빔을 광축으로부터 이탈하는 방향으로 굴절시킨다. 주사 화각 θa보다 주사 화각이 큰 주사 화각 영역에서는, 광 빔을 광축에 접근하는 방향으로 굴절시킨다.
여기서, 도 12를 참조하여, ｜L×tan(θ)｜, ｜K×θ｜, 및 θa 간의 관계에 대해서 설명한다.
도 12로부터 알 수 있듯이, 본 실시 예에 의하면, 최대 주사 화각 θmax의 50%인 주사 화각 θa(0.52×θmax(deg.))에서,
｜L×tan(θ)｜=｜K×θ｜.
축 상(θ=0deg.)에서, ｜L×tan(θ)｜와｜K×θ｜의 각각은 0이 된다.
축에 대한 주사 화각 θa(0.52×θmax(deg.))까지의 영역에 있어서는, L ＜ K을 만족하도록 설정을 하기 때문에 ｜L×tan(θ)｜＜｜K×θ｜을 만족한다.
주사 화각 θa와 최대 주사 화각 θmax 사이에 형성된 영역에 있어서는, ｜K×θ｜＜｜L×tan(θ)｜을 만족한다.
즉, 본 실시 예에 의하면, "0 ＜ ｜θ｜ ＜ ｜θa｜"의 주사 화각 영역에 있 어서, 이하의 조건을 만족하도록 설정을 한다.
｜L×tanθ｜＜｜K×θ｜　　　‥‥(4)
"｜θa｜＜｜θ｜≤｜θmax｜"의 주사 화각 영역에 있어서, 이하의 조건을 만족하도록 설정한다.
｜L×tanθ｜＞｜K×θ｜　　　‥‥(5)
이것에 의해, 주사 화각 θa가 큰 주사 화각 영역에 있어서 광 빔을 굴절시키는 양 또 그 변화량을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 광로 길이가 매우 짧고, 주사 화각 θa가 넓은(W/2d=1.07) 광 주사 장치에 있어서도, fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 보정할 수가 있다.
단, 주사 화각 θa가 0.7×θmax보다 커지면, 광축 부근에서 광축으로부터 이탈하는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 양이 현저하게 증가한다. 따라서, 결상 광학계 LB의 렌즈의 면이 결상 광학계 LB의 렌즈의 모선 형상의 곡율이 매우 가파른 오목한 면이 되어, 성형 또는 가공이 곤란하다.
주사 화각 θa가 0.3×θmax보다 작아지면, 최대 주사 화각 부근에서 광축에 가까워지는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 양이 현저하게 증가한다. 그래서, 결상 광학계 LB의 렌즈의 면은, 그것의 모선 형상의 곡율이 가파른 오목한 면이 되어, 성형 또는 가공이 곤란하다.
이와 같이, 본 실시 예에 의하면, 각 요소는, 이하의 조건을 만족하도록 설정된다.
0.3 ＜ ｜θa｜/｜θmax｜＜ 0. 7　　　‥‥(3)
상기 조건식(3)을 만족하도록 설정하면, 성형 또는 가공이 용이한 모선 형상의 렌즈 면을 포함하는 결상 렌즈를 취득할 수 있어, 충분히 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 이것에 의해, 콤팩트하고, fθ 특성이 양호한 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.
주사 화각 θa를 최대 주사 화각 θmax의 50% 정도인 주사 화각으로 설정할 수 있다. 즉, 상기 조건식(3)을 다음과 같이 설정할 수 있다.
0.4 ＜ ｜θa｜/｜θmax｜＜ 0. 6　　　‥‥(3a)
조건식(3a)을 만족하면, 광축에 접근하는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 주사 화각 영역이 광축으로부터 이탈하는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 주사 화각 영역과 거의 동일하게 된다.
이 결과, 광축 방향에 접근하는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 양의 최대치와 광축으로부터 이탈하는 방향으로 광 빔을 굴절시키는 양의 최대치를 모두 줄일 수가 있다.
이것에 의해, 결상 광학계 LB의 렌즈의 모선 형상을 더 완만하게 형성하는 것이 쉽다. fθ특성을 더 완전하게 보정할 수 있다.
본 실시 예에 있어서는, 주주사 단면 내에 있어서 광로 길이를 짧게 하기 위해서, 자연 수렴점이 피주사면(7)보다 40.6mm만큼 광 편향기(4)에 가까운 위치에 대응하도록 입사 광학계 LA를 설정한다.
이러한 실시 예에 의하면, 광 빔을 각 주사 화각에서 피주사면(7) 상에 결상시키기 위해서, 주주사 단면 내의 전체 결상 광학계 LB의 축 파워를 네거티브 값으 로 설정한다.
도 14는 본 실시 예의 주주사 방향의 필드 만곡을 나타낸 그래프이다. 도 14에 있어서, 횡축은 상고이고, 종축은 각 상고에서의 주주사 방향의 상면 dM이다.
도 14로부터 알 수 있듯이, 본 실시 예에 의하면, 주주사 방향의 최대 필드 만곡 양과 최소의 필드 만곡 양과의 차는 1.0 mm가 된다. 따라서, 화상에 문제가 없는 레벨까지 충분히 양호하게 필드 만곡을 보정한다.
본 실시 예에서는, 주주사 단면 내에 있어서, 제1 결상 렌즈(6a)의 축 초점길이 fLB, 제2 결상 렌즈(6b)의 축 초점 길이 f6a, 및 전체 결상 광학계 LB의 축 초점 길이 f6b를 아래와 같이 설정한다.
f6a = -67.83 mm, f6b = -60.87 mm, fLB = -27.29 mm.
즉, 본 실시 예에 있어서는, 주주사 단면 내에 있어서 전체 결상 광학계 LB의 축 파워를 네거티브 값으로 설정한다. 또, 주주사 방향에 있어서 결상 광학계 LB를 네거티브 축 파워를 각각 갖는 2매의 결상 렌즈(6a, 6b)로 구성한다.
이것에 의해, 본 실시 예의 구성에 의하면, 1개의 결상 렌즈가 포지티브 축의 파워를 갖고, 다른 하나의 결상 렌즈가 네거티브 축의 파워를 갖는 경우와 비교해 각각의 곡율 반경을 완만하게 할 수 있어 형성하기 쉬운 간단한 모선 형상을 이용한다.
주주사 단면 내에 있어서 결상 렌즈의 축 곡율 반경을 충분한 완만한 값으로 설정할 수 있는 경우, 결상 광학계 LB의 2매의 결상 렌즈(6a, 6b)의 각각의 파워를 네거티브 값으로 설정할 필요가 없다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 의하면, W/2L 비를 큰 값으로 설정한다. 그러한 구성에 의해, 각 광학 성능을 실현하기 위해 최대 유효 주사 화각 θmax를56(deg.)의 넓은 값으로 설정한다. 본 발명은, 이것에 한정되지 않는다. θmax가 30(deg.) 이상이면, 본 발명의 효과는 충분히 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 의하면, 광로 길이 L을 100(mm)의 매우 짧은 값으로 설정한다. 본 발명은, 이것에 한정하지 않는다. 이하의 조건을 만족하면, 본 발명의 효과는 충분히 얻을 수 있다.
L ≤ 125(mm)
본 실시 예에 있어서는, 결상 광학계 LB를 2매의 결상 렌즈로 구성한다. 본 발명은, 이것에 한정하지 않는다. 결상 광학계 LB는 3매 이상의 결상 렌즈 혹은 1매의 결상 렌즈로 구성되어도 괜찮다.
결상 광학계 LB를 3매 이상의 결상 렌즈로 구성했을 경우, 제1 결상 렌즈(6a)를 제1 결상 렌즈(6a)의 초점 길이와 합성 초점 길이가 같은 2매의 결상 렌즈로 교체하기만 하면 된다.
결상 광학계 LB가 1매의 결상 렌즈인 경우, 제1 및 제2 결상 렌즈(6a, 6b)를 제1 및 제2 결상 렌즈(6a, 6b)의 합성 초점 길이와 초점 길이가 같은 1매의 결상 렌즈로 교체하기만 하면 된다.
상술한 바와 같이, 결상 광학계 LB를 3매 이상의 결상 렌즈, 혹은 1매의 결상 렌즈로 구성해도, 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 있다.
이것에 의해, 광로 길이가 짧고, fθ 성능이 충분히 양호한 광 주사 장치를 얻을 수 있다.
본 실시 예에 있어서는, 부주사 단면 내에 있어서의 결상 렌즈의 형상에 대해서는 설명하지 않는다. 피주사면 상의 부주사 방향의 필드 만곡, 부주사 배율의 균일성, 및 주사선 만곡 등, 결상 광학계에 필요한 광학 성능을 만족하면, 어떠한 형상도 사용해도 괜찮다.
본 실시 예에 있어서는, 상술한 바와 같이 광로 길이를 단축하기 위해, 주주사 방향에 있어서의 광 편향기에 입사하는 광 빔의 수렴도를 높은 값으로 설정함으로써, 편향면의 불균형에 의해 수렴 지터(편향면(5)의 불균일한 양에 의한 피주사면 상의 조사 위치의 주주사 방향의 편차)가 증가한다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 수렴 지터를 줄이기 위해서 편향면(5)의 불균일한 양이 적은 요동 타입의 광 편향기(갈바노 미러)를 이용한다.
갈바노 미러는, 갈바노미터(galvanometer)의 원리에 근거를 둔다. 이하, 이 원리에 대해 간단히 설명한다.
자계 중에 배치된 가동 코일에 전류를 흘리면, 전류와 자속에 근거해 전자력이 발생해, 전류에 비례한 회전력(토크)이 생긴다.
이 토크와 용수철력이 균형을 이루는 각도까지 가동 코일이 회전한다. 이 가동 코일을 통해서 지침(indicator neddle)을 흔들어 전류의 유무나 대소를 검출한다. 이것은, 갈바노미터의 원리이다.
따라서, 갈바노 미러의 경우에는, 이 갈바노미터의 원리에 근거해, 가동 코 일과 함께 회전하는 축으로, 상기 지침 대신에 반사경을 설치한다.
본 발명은, 요동 타입의 광 편향기에 한정하지 않는다. 회전 다면경(다각형 미러)을 광 편향기로서 사용해도 괜찮다. 회전 다면경(다각형 미러)은, 회전축을 중심으로 등각속도로 회전할 수 있는 성능을 갖는다.
회전 다각형 미러(다각형 미러)는, 갈바노 미러의 경우에 비해, 굴절면의 수를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
그러나, 갈바노 미러의 경우와 같이, 회전 다면경(다각형 미러)의 경우에도 편향면의 불균일성에 의해 수렴 지터(편향면(5)의 불균일한 양에 의한 피주사면 상의 조사 위치의 주주사 방향의 편차)가 발생한다.
본 실시 예에 있어서, 입사 광학계 LA에서는, 콤팩트하고, 간단한 구성을 제공하기 위해서 애너머픽 렌즈(2)만을 사용한다. 본 발명은, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 조건식(6)을 만족하도록 입사 광학계 LA를 설정하면, 입사 광학계 LA의 어떠한 파워 구성에도 의존하지 않고, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 입사 광학계 LA에 있어서는 광원부(1)측으로부터 콜리메이터 렌즈 및 부주사 방향으로 파워를 갖는 실린더 렌즈를 순서대로 배치해도 된다.
본 실시 예에 있어서는, 주주사 방향에 있어서 결상 렌즈의 모선 형상을 광축에 대하여 좌우 대칭으로 했다. 본 발명은, 이것에 한정하지 않는다. 예를 들면, 광축에 대하여 좌우 비대칭으로 결상 렌즈의 형상을 형성해도 된다.
다음에, 본 실시 예에 따른 광 주사 장치의 광학계의 구성을 표 1에 나타낸 다.
[표 1]
실시 예 1의 구성
편향면과 피주사면 사이의 간격 L 100 (mm)
최대 유효 주사 화각 ±θmax 56 (deg)
유효 주사 폭 W 214 (mm)
결상 광학계의 fθ 계수 K 109.5 (mm/rad)
편향면과 자연 수렴점 사이의 거리 Sd 59.42 (mm)
주주사 방향의 결상 스폿의 스폿 직경 Pm 70 (㎛)
주주사 방향의 개구 직경(타원 형상) Wm 2.70 (mm)
주주사 방향의 결상 렌즈 6a의 초점 길이 f6a -67.83 (mm)
주주사 방향의 결상 렌즈 6b의 초점 길이 f6b -60.87 (mm)
주주사 방향의 결상 광학계의 초점 길이 fLB -27.29 (mm)
또, 본 실시 예에 있어서의 결상 광학계와 관련된 "r", "d", "n"를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
면 r d n
반도체 레이저의 발광점 1 1면 35 1
애너머픽 렌즈 2 2면(2a) 17.892 5 1.511
3면(2b) 표 3 20 1
갈바노 미러의 편향면 5 4면 ∞ 8.400 1
제1 결상 렌즈 6a 5면 표 3 6.325 1.524
6면 표 3 9.600 1
제2 결상 렌즈 6b 피주사면에 가장 가까운 렌즈 7면 표 3 5.700 1.524
8면 표 3 69.975 1
피주사면 7 9면 ∞
또, 본 실시 예에 있어서의 비구면 형상을 표 3에 나타낸다.
[표 3]
입사 광학계 LA
애너머픽 렌즈 2
3면(2b)
모선 형상 R -40.5985
자선 형상 r -10.2238
단, 비구면 형상은 이하의 표현식으로 정의된다는 점에 유념한다.
렌즈의 곡면과 광축 간의 교점을 원점으로서 설정하고, 광축 방향을 X축으로 서 설정하며, 주주사면 내에 있어서 광축과 직교하는 축을 Y축으로서 설정하고, 부주사면에 대해서 광축과 직교하는 축을 z축으로서 설정한다. 여기서, X-Y 평면과 곡면 간의 절단선을 모선(母線)으로서 설정하고, 모선과 직교하는 방향의 X-Z 평면과 곡면 간의 절단면을 자선(子線)으로서 설정했을 때, 모선의 형상은 이하의 표현식으로 표현된다.
Figure 112007017653968-pat00001
(단, R은 곡율 반경, K, B2, B4, B6, B8, B10, B12, B14, B16은 모선의 비구면 계수)
[표 4]
결상 광학계 LB
제1 결상 렌즈 6a
5면 6면
모선 R -1.75870E+01 -3.91060E+01
K -9.16685E-01 -4.96243E+01
B2 3.03838E-07 -1.35667E-02
B4 1.26504E-07 1.80552E-05
B6 -1.73754E-09 4.70169E-09
B8 0 -5.92801E-11
B10 0 0
B12 0 0
B14 0 0
B16 0 0
[표 5]
결상 광학계 LB
제2 결상 렌즈 6b *피주사면에 가장 가까운 렌즈
7면 8면
모선 R 1.53741E+02 2.60870E+01
K -4.94601E+00 -1.29613E+01
B2 8.92409E-04 -1.58105E-03
B4 -2.30961E-05 -1.80141E-05
B6 2.21500E-08 2.10369E-08
B8 -9.48436E-12 -2.45844E-11
B10 8.97564E-16 1.80738E-14
B12 6.54806E-19 -7.42700E-18
B14 -1.16244E-22 7.48102E-22
B16 -3.96251E-26 2.43312E-25
[화상 형성 장치]
도 15는, 본 발명의 실시 예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 부주사 방향의 주요부 단면도이다. 도 15에서, 화상 형성 장치(104)에는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부기기(117)로부터 코드 데이터 Dc가 입력된다. 이 코드 데이터 Dc는, 화상 형성 장치 내의 프린터 컨트롤러(111)에 의해, 화상 데이터(도트 데이터) Di로 변환된다. 이 화상 데이터 Di는, 실시 예 1에서 설명한 구성을 갖는 광 주사 유닛(100)에 입력된다. 이 광 주사 유닛(100)으로부터는, 화상 데이터 Di에 따라 변조된 광 빔(103)이 방출된다. 이 광 빔(103)에 의해 감광 드럼(101)의 감광면이 주주사 방향으로 주사된다.
정전 잠상 담지체(감광체)로서 기능을 하는 감광 드럼(101)은, 모터(115)에 의해 시계방향으로 회전한다. 이 회전에 의해, 감광 드럼(101)의 감광면이 광 빔(103)에 대해서, 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 이동한다. 감광 드럼(101)의 위쪽에는, 감광 드럼(101)의 면을 한결같이 대전하는 대전 롤러(102)가 그것의 표면에 접하도록 설치되어 있다. 대전 롤러(102)에 의해 대전되는 감광 드 럼(101)의 표면에, 상기 광 주사 유닛(100)에 의해 주사되는 광 빔(103)이 조사된다.
상기 설명한 것처럼, 광 빔(103)은, 화상 데이터 Di에 근거해 변조된다. 이 광 빔(103)을 감광 드럼(101)의 표면에 조사함으로써 그 표면 위에 정전 잠상을 형성한다. 이 정전 잠상은, 광 빔(103)의 조사 위치로부터 감광 드럼(101)의 회전 방향의 하류측에 감광 드럼(101)과 접하도록 배치된 현상기(107)에 의해 토너 상으로서 현상된다.
현상기(107)에 의해 현상된 토너 상은, 감광 드럼(101)의 하부에, 감광 드럼(101)과 대향하도록 배치된 전사 롤러(108)에 의해 피전사재로서 기능을 하는 용지(112) 위에 전사된다. 용지(112)는 감광 드럼(101)의 전방(도 15에서 우측)에 위치된 용지 카세트(109) 내에 수납된다. 또한, 메뉴얼 공급도 가능하다. 용지 카세트(109)의 단부에는, 공급 롤러(110)가 배치되어 있다. 이 공급 롤러(110)에 의해 용지 카세트(109) 내의 용지(112)를 반송로로 보낸다.
상술한 동작에 의해, 미정착 토너 상이 전사되는 용지(112)는 한층 더 감광 드럼(101)의 후방(도 15에서 좌측)에 위치된 정착기로 반송된다. 정착기는 정착 히터(도시하지 않음)를 갖는 정착 롤러(113)와 이 정착 롤러(113)와 압접(press-contact)하도록 배치된 가압 롤러(114)를 포함한다. 전사부로부터 반송되어 온 용지(112)를 정착 롤러(113)와 가압 롤러(114) 사이의 압접부에서 가압하면서 가열함으로써, 용지(112)상의 미정착 토너 상을 정착한다. 정착 롤러(113)의 후방에는 배출 롤러(116)가 배치되어 있다. 이 배출 롤러(116)에 의해 정착된 용지(112)를 화 상 형성 장치의 외부로 배출한다.
도 15에 도시하지 않았지만, 프린트 컨트롤러(111)는, 상기 설명한 데이터의 변환뿐만 아니라, 모터(115)가 나타내는 화상 형성 장치 내의 각부의 제어, 후술하는 광 주사 유닛 내의 다각형 모터 등의 제어를 행한다.
본 발명에서 사용되는 화상 형성 장치의 기록 밀도는, 특히 한정되지 않는다. 기록 밀도가 높아지면, 더 높은 화질이 요구된다. 따라서, 1200 dpi 이상의 화상 형성 장치의 경우에 본 발명의 실시 예 1에 따른 구성은 한층 더 효과를 발휘한다.
[컬러 화상 형성 장치]
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 컬러 화상 형성 장치의 주요부 개략도이다. 본 실시 예는, 광 주사 장치(광 결상 광학계)를 4개 배열해 상 담지체로서 기능을 하는 감광 드럼의 면에 평행하게 화상 정보를 기록하는 탠덤(tandem) 타입의 컬러 화상 형성 장치를 나타낸다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 컬러 화상 형성장치는, 컬러 화상 형성 장치(60), 실시 예 1에 나타낸 구성을 각각 갖는 광 주사 장치 11, 12, 13, 14, 상 담지체로서 기능을 하는 감광 드럼 21, 22, 23, 24, 현상기 31, 32, 33, 34, 및 반송 벨트(51)를 포함한다. 도 16에서, 광주사 장치의 각각에 대해서, 현상기로 현상된 토너 상을 피전사재에 전사하는 전사기(미도시)와 전사된 토너 상을 피전사재에 정착시키는 정착기(미도시)가 설치되어 있다.
도 16에서, 컬러 화상 형성 장치(60)에는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부기기(52)로부터 R(레드), G(그린), B(블루)의 각 색신호가 입력된다. 이러한 색신호는, 컬 러 화상 형성 장치 내의 프린터 컨트롤러(53)에 의해, C(시안), M(마젠타), Y(옐로우), B(블랙)의 각 화상 데이터(도트 데이터)로 변환된다. 이러한 화상 데이터는, 각각 광 주사 장치 11, 12, 13, 14에 입력된다. 이러한 광 주사 장치로부터는, 각 화상 데이터에 따라 변조되는 광 빔 41, 42, 43, 44가 방출된다. 이러한 광 빔에 의해 감광 드럼 21, 22, 23, 24의 감광면이 주주사 방향으로 주사된다.
본 실시 예에 있어서의 컬러 화상 형성 장치에 의하면, 4개의 광 주사 장치(11, 12, 13, 14)를 C(시안), M(마젠타), Y(옐로우), B(블랙)의 각 색에 대응해 배열한다. 이들 화상 신호(화상 정보)를, 감광 드럼 21, 22, 23, 24의 면에 평행하게 기록해, 컬러 화상을 고속으로 인쇄한다.
본 실시 예에 있어서의 컬러 화상 형성 장치에 의하면, 4개의 광 주사 장치 11, 12, 13, 14로부터 각각의 화상 데이터에 근거한 광 빔을 이용해 각 색의 잠상을 각각 대응하는 감광 드럼 21, 22, 23, 24의 면에 형성한다. 그 후, 기록재에 다중 전사해 하나의 풀 컬러 화상을 형성한다.
외부 기기(52)로서는, 예를 들면 CCD 센서를 포함한 컬러 화상 판독 장치가 이용되어도 된다. 이 경우에, 컬러 화상 판독 장치와 컬러 화상 형성 장치(60)는 컬러 디지털 복사기를 구성한다.
본 발명은, 예시한 실시 예를 참조해서 설명되었지만, 본 발명의 이 예시한 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 청구항들의 범위는 그러한 모든 변형과 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석될 것이다.
본 발명에 의하면, fθ 특성, 필드 만곡 및 그 외의 수차를 양호하게 보정할 수가 있는 콤팩트한 광 주사 장치 및 이 광 주사 장치를 이용한 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (19)

  1. 광원부와,
    편향부와,
    상기 광원부로부터 방출된 광 빔을 편향부로 안내하는 입사 광학계와,
    상기 편향부에 의해 편향된 광 빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 구비하고,
    상기 편향부의 편향면과 상기 피주사면 사이의 간격을 L(mm)로 하고, 상기 편향부의 편향면과 자연 수렴점 사이의 간격을 Sd(mm)로 할 때, 아래의 조건을 만족하며,
    0.3 ＜ Sd/L ＜ 1
    주주사 단면 내에 있어서, 유한의 주사 화각 θ1(deg.)에 대해, 상기 결상 광학계에 포함된 결상 광학 소자 LR에 입사하는 광 빔의 주 광선과 상기 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도를 θ2(deg.)로 하고, 상기 결상 광학계에 포함된 상기 결상 광학 소자 LR로부터 방출된 광 빔의 주 광선과 상기 결상 광학계의 광축 사이에 형성된 각도를 θ3(deg.)으로 할 때, 전체 유효 주사 화각 영역 내에, ｜θ1｜＜｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＜｜θ3｜을 만족하는 주사 화각 영역이 존재하며,
    상기 주사 화각의 절대치｜θ1｜가 증가함에 따라, 주사 화각 영역이 ｜θ1｜＜｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＜｜θ3｜을 만족하는 영역으로부터 ｜θ1｜＞｜θ3｜ 및 ｜θ2｜＞｜θ3｜을 만족하는 영역으로 변화되는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    유한한 주사 화각을 θa(rad)로 하고, 유효 주사 영역에 있어서의 최대 주사 화각을 θmax(rad)로 하며, fθ 계수를 K(mm/rad)로 하고, 임의의 주사 화각을 θ(rad)로 할 때,
    ｜L×tanθa｜=｜K×θa｜　(0 ＜｜θa｜＜ ｜θmax｜), 및
    0.3 ＜｜θa｜/｜θmax｜＜ 0.7
    상기의 조건을 만족하고,
    ｜L×tanθ｜＜｜K×θ｜ (0＜｜θ｜＜｜θa｜일 때), 및
    ｜L×tanθ｜＞｜K×θ｜ (｜θa｜＜｜θ｜≤｜θmax｜일 때)
    상기의 조건을 만족하는 주사 화각 θa가 존재하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  4. 광원부와,
    편향부와,
    상기 광원부로부터 방출된 광 빔을 상기 편향부로 안내하는 입사 광학계와,
    상기 편향부에 의해 편향된 광 빔을 피주사면에 결상시키는 결상 광학계를 구비하고,
    상기 편향부의 편향면과 상기 피주사면 사이의 간격을 L(mm)로 하고, 상기 편향부의 편향면과 자연 수렴점 사이의 간격을 Sd(mm)로 할 때,
    0.3 ＜ Sd/L ＜ 1
    상기의 조건을 만족하고,
    유한한 주사 화각을 θa(rad)로 하고, 유효 주사 영역에 있어서의 최대 주사 화각을 θmax(rad)로 하며, fθ 계수를 K(mm/rad)로 하고, 임의의 주사 화각을 θ(rad)로 할 때,
    ｜L×tanθa｜=｜K×θa｜,　(0＜｜θa｜＜｜θmax｜) 및
    0.3 ＜｜θa｜/｜θmax｜＜ 0.7
    상기의 조건을 만족하며,
    ｜L×tanθ｜＜｜K×θ｜ (0＜｜θ｜＜｜θa｜일 때) 및
    ｜L×tanθ｜＞｜K×θ｜　(｜θa｜＜｜θ｜≤｜θmax｜일 때)
    상기의 조건을 만족하는 주사 화각 θa가 존재하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향부의 편향면과 상기 피주사면 사이의 간격을 L(mm)로 하고, 상기 피주사면 상의 유효 주사 폭을 W(mm)로 할 때,
    0.85 ≤ W/2L
    상기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    L ≤ 125(mm)
    상기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주주사 단면 내에 있어서, 상기 결상 광학계의 전체 계는 네거티브 축 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학 소자는, 상기 결상 광학계에 포함된 광학 소자 중에서 상기 피주사면에 가장 가까운 광학 소자이며,
    상기 결상 광학 소자는, 상기 주주사 단면 내에 있어서 네거티브 축의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학계의 전체 계는 상기 전체 유효 주사 화각 영역에 있어서 상기 주주사 단면 내의 네거티브 축의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학계에 포함된 피주사면에 가장 가까운 결상 광학 소자의 피주사면측의 면과 상기 피주사면 사이의 간격은, 상기 편향부와 상기 피주사면 사이에 배치되어 있는 광학 소자들의 각 면 사이의 간격 중에서 가장 넓은 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 주주사 단면 내에 있어서, 상기 결상 광학 소자는, 상기 결상 광학 소자의 광축으로부터 축 외 위치로 시프트함에 따라 증가한 후 감소하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학계를 구성하는 모든 결상 광학 소자는, 상기 주주사 단면 내에 있어서 네거티브 축의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학 소자는, 편향부측에 배치된 광학면을 갖고, 상기 결상 광학 소자의 중심으로부터 각 단부로 시프트함에 따라 주주사 방향에 있어서 볼록 형상으로부터 오목 형상으로 반전되는 형성을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 결상 광학 소자는 피주사면측에 배치된 광학면을 갖고, 상기 결상 광학 소자의 중심으로부터 각 단부로 시프트함에 따라 주주사 방향에 있어서 오목 형상 으로부터 볼록 형상으로 반전되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 결상 광학 소자는 상기 주주사 단면 내에 있어서 유효 주사 영역 단부에서의 면 위치가 상기 결상 광학 소자의 면 정점의 위치보다 상기 편향부에 더 가까운 형상을 각각 갖는 입사면 및 사출면을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 결상 광학 소자는, 상기 주주사 단면 내에 있어서 메니스커스 형상인 축 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
  18. 청구항 1, 3 내지 6, 8 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 광 주사 장치와,
    상기 피주사면 상에 배치된 감광체와,
    상기 광 주사 장치에 의해 광 빔이 주사된 상기 감광체 위에 형성되는 정전 잠상을 토너 상으로서 현상하는 현상기와,
    상기 현상된 토너 상을 피전사재에 전사하는 전사기와,
    상기 전사된 토너 상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  19. 청구항 1, 3 내지 6, 8 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 광 주사 장치와,
    외부기기로부터 입력한 코드 데이터를 화상 신호로 변환하고, 상기 화상 신호를 상기 광 주사 장치에 출력하는 프린터 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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