KR20020094917A - 광주사장치 및 그것을 이용한 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는, 결상광학계인 단렌즈의 배치오차에 의해 발생하는 주사선 만곡을 미소하게 억제할 수가 있는 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상형성장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 결상광학계를 단렌즈로하고, 단렌즈의 입사면 및 출사면의 주 주사방향단면형상이 원호인 출사면에 부주사 방향의 파워가 대략 집중해 있고 주주사 방향의 원호는, 부주사 방향의 배율이 일정하게 되도록 형상(곡율)이 결정되어 있다.

Description

광주사장치 및 그것을 이용한 화상형성장치{LIGHT SCANNING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 광주사 장치 및 그것을 이용한 화상형성장치에 관하여, 특히 광원수단으로 부터 광변조되어 출사한 광비임을 폴리건 밀러 등으로 이루어지는 편향소자로 반사편향(편향주사) 시킨 후, fθ특성을 보유하는 결상광학계를 개재하여 피주사면상을 광주사하여 화상정보를 기록하도록 한, 예를들면 전자사진프로세스를 가지는 레이저비임프린터나 디지털 복사기등에 매우 적합한 것이다.

[종래의 기술]

종래부터 레이저 비임 프린터(LBP) 등의 광주사장치에 있어서는 화상신호에 응해 광원수단으로 부터 광변조되고 출사한 광비임을, 예컨대 회전 다면경(폴리건 밀러)으로 이루어지는 광편향기에 의해 주기적으로 편향시켜, fθ특성을 가지는 결상광학계에 의해 감광성의 기록매체(감광드럼) 면상에 스포트 형상으로 접속시키고, 그 면상을 광주사해서 화상기록을 실시하고 있다.

도 11은 종래의 광주사 장치의 요부개략도이다.

도 11에 있어서 광원 수단(71)으로 부터 출사한 발산광비임은 콜리메이터렌즈(72)에 의해 대략 평행광비임으로 되고, 조리개(73)에 의해 상기 광비임을 제한하여 부주사방향으로 만 소정의 굴절력을 가지는 실린드리칼 렌즈(74)에 입사하고 있다. 실린드리칼렌즈(74)에 입사한 대략 평행광비임 중 주주사 단면내에 있어서는 그대로의 상태로 사출한다. 또 부주사 단면내에 있어서는 집속하여 폴리건 밀러로 이루어지는 광편향기(75)의 편향면(반사면)(5a)에 거의 선상으로서 결상하고 있다.

그리고 광편향기(75)의 편향면(75a)에서 반사 편향된 광비임을 fθ특성을 보유하는 결상광학계(fθ렌즈계)(76)를 개재하여 피주사면으로서의 감광드럼면(78)상에 도광하고, 상기 광편향기(75)를 화살표(A)방향으로 회전시키는 것에 의해 상기 감광드럼면(78)상을 화살표(B)방향으로 광주사해서 화상정보의 기록을 행하고 있다.

이와 같은 광주사장치에 있어서, 고정밀도의 화상정보의 기록을 행하기 위해서는, 피주사면 전역에 걸쳐서 상면만곡이 양호하게 보정되고 있는 것. 주사각(θ)과 상고(Y)와의 사이에 등속성을 동반하는 왜곡특성(fθ특성)을 보유하고 있는 것. 상면상에서의 스포트직경이 각 상고에 있어서 균일한 것 등이 필요하다, 이와 같은 광학특성을 만족하는 광주사장치, 혹은 그 보정광학계(fθ)는 종래부터 여러가지 제안되어 있다.

한편, 레이저비임프린터나 디지털복사기의 장치에 있어 컴팩트화나 저렴한 가격화에 수반해, 광주사장치에 대해서도, 같은 요구가 이루어지고 있다.

이와 같은 요구를 만족하는 구성으로서, fθ렌즈를 1매로 구성한 광주사장치가, 예를들면 특개평4-50908호공보나 특개평9-33850호공보에 제안되고 있다.

특개평4-50908호공보에서는, fθ렌즈의 주주사방향으로 고차의 비구면을 이용해 수차 특성을 비교적 양호하게 보정하고 있지만, 광편향기와 피주사면간의 부주사방향의 배율이 일정하게 되지 않기 때문에, 부주사방향의 스포트직경이, 상고에 대하여 변화해 버리는 경향이 있었다.

한편, 특개평9-33850호공보에 있어서는, 광주사장치에 있어서, fθ렌즈의 렌즈면 가운데, 적어도 2개의 면에 있어서, 부주사방향의 곡율이, 결상렌즈의 유효부에서 주주사방향에 따라 연속적으로, 한편 주주사 방향의 곡율과 독립으로 변화하는 일에 의해, 부주사방향의 주평면의 위치를 2개의 면의 벤딩에 의해 제어하고, 각 상고에 있어서의 부주사 배율을 일정하게 함으로써, 스포트직경을 일정하게 하는 방법이 제안되고 있다.

그렇지만, 상기 제안에 있어서는, 부주사배율을 일정하게 하기 위해서, 적어도 2개의 면을 벤딩시켜서, 주평면의 위치를 배율이 일정하도록 제어하기 때문에, 주주사와 부주사의 형상을 완전하게 독립적으로 설정하는 것이 가능하지만, 렌즈의 두께를 작게 억제하려는 요망에 의해, 주주사 방향의 렌즈 형상이 비교적 큰 비구면량을 보유하는 경우가 많았다.

상기의 같은 주주사 방향의 비구면량이 큰 렌즈에서는, 각 렌즈면, 혹은 렌즈의 배치오차에 의해, 광학적인 성능의 열화가 크게 발생한다. 광학적인 성능의 열화 중에서 특히 부주사방향의 주사선만곡은 주사선 높이의 차이나 주사선의 기울기 등과 달리, 장치본체에 배치하는 밀러 등의 조정에 의해 보정할 수가 없기 때문에 큰 문제점으로 된다. 이 때문에 주사선 만곡을 미소하게 억제하기 위해서는 각 렌즈면 및 렌즈의 배치를 설계치 대로에 정밀도 좋게 배치하는지, 혹은 렌즈에 조정기구를 마련해 설계상의 배치가 되도록 조정할 필요가 생긴다.

도 13은, 특개평9-33850호공보의 제 1의 실시예(도 12)로서 개시되어 있는 주사 렌즈에 대해, 각면 및 렌즈블록을 Z방향(광축 및 주주사 방향과 직교하는 방향)으로 50μm편심시켰을 경우의 주사선 만곡량을 광축을 원점으로, 각 상고 마다플롯한 것이다. 또, 도 14는 각면 및 렌즈 블록을 각각의 면정점(렌즈 블록은 렌즈의 입사측의 면정점)을 통하여 주주사 방향과 평행한 직선을 회전축으로서 3'틸트시켰을 경우의 주사선 만곡량이다.

주주사 방향으로 큰 비구면량을 가지고, 또한 부주사 방향의 파워를 양면에 가지는 이 타입의 주사 렌즈에 있어서의, Z바향의 편심에 의해 비정상적으로 큰 주자선만곡이 발생한다. 또, 틸트에 의한 주사선 만곡민감도도 크게되어, 설계상 성능이 보상되고 있어도, 실제로 렌즈를 가공하고, 개체에 조립했을 경우, 전혀 사용할 수 있는 레벨이 아닌 것을 알 수 있다.

더우기 4개의 감광체(감광드럼)을 이용해 각각에 광주사장치를 배치해서 레이저광에 의해 잠상을 형성하고, Y(옐로우), M(마젠타), C(시안), Bk(블랙)의 각 색의 원고의 화상을 각각 대응하는 감광체 면상에 형성하는 칼라화상형성장치의 경우, 각 감광체 면상에 형성된 Y, M, C, Bk의 각색이 화상을 종이등의 전사체 위에 겹쳐서 합치시키기 때문에, 각 감광체에 대응한 광주사장치의 주사선에 만곡이 발생하여 있으면 4색간에서의 주사선의 형상의 오차를 일으켜 전사체상에서의 화상에 있어서 색편차가 생기기 때문에 현저한 화상성능의 열화를 부른다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하는 것이며, fθ렌즈를 1매의 렌즈로 구성하고, 광학계의 특성인 상면만곡 특성, 등속주사를 행하기 위한 fθ특성, 파면수차를 보정하여, fθ렌즈를 적절한 형상으로 하므로써, 렌즈의 배치오차에 의해 발생하는 주사선 만곡을 미소하게 억제할 수 있는 광주사 장치 및 그것을 이용한화상형성장치의 제공을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위해서, 본원 발명은, 광원수단으로 부터 사출한 광비임을 편향소자에 도광하고, 이 편향소자에 의해 편향된 광비임을 피주사면상에 결상 시키는 결상광학계를 보유하는 광주사장치에 있어서,

상기 결상광학계는 단렌즈로 이루어지고, 이 단렌즈의 입사면 및 출사면의 주 주사방향단면형상은 비원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고있고, 광축상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀라 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 상기 주주사방향의 비원호는,

를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워 또는/및 상기 입사면의 부주사 방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관없이 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 출사면의 부주사방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향하여 변화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면(anamorphic surfaces)인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 입사면의 부주사 방향의 형상이 평면 또는 원호이며, 상기 출사면의 부주사 방향의 형상이 원형인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 결상광학계의 광로길이를 L, 촛점거리를 f로 했을 때, 이하의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.

1.2f≤L≤1.45f

본 발명에 있어서, 상기 결상광학계의 주 주사방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 결상광학계는, 플라스틱 성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티비임레이저를 이용한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀라 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사방향의 비원호는,

를 만족하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단렌즈의 출사면의 부주사면내의 형상이 원호인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사면내의 형상은 평면인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 주사광학장치와 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 주사광학 장치에서 주사된 광비임에 의해 상기 감광체 상에 형성된 정전 잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 갖춘 화상형성장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 광주사장치와 외부기기로 부터 입력한 코드 데이터를 화상신호로 변환하여 상기 광주사장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 갖춘 화상형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 광주사장치를 복수개 구비하고, 각 광주사장치는,각 색에 대응한 감광체에 대해서 화상정보를 기록하는 화상형성장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 광원수단으로 부터 사출한 광비임을 편향소자에 도광하고, 이 편향소자에 의해 편향된 광비임을 피주사면상에 결상 시키는 결상광학계를 보유하는 광주사장치에 있어서,

상기 결상광학계는 몰드 프로세스로 성형된 단렌즈로 이루어지고, 상기 단렌즈의 입사면 및 출사면의 주 주사방향단면형상은 비원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀라 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 주주사 방향의 비원호는,

를 만족하고 있는 광주사장치를 제공하는 데 있다.

[발명의 실시의 형태]

상기 과제를 해결하기 위해서는,

·화상 유효 역내에 있어서의 주사 렌즈의 부주사 배율을 대략 일정하게 하는 것,

·주사렌즈의 입사면, 및 출사면의 부주사 배율을 대략 일정하게 하는 것이 중요해진다.

광학상자(하우징)에의 렌즈조립오차, 렌즈 자체의 제조오차에 의해 주사렌즈전체가 주사면과 수직인 방향(Z방향)으로 편심했을 경우, 주사 렌즈의 부주사배율을 대략 일정하게 하므로써 피주사면상에 있어서의 주사선은 일률적으로 시프트하여 편심에 의한 주사선의 만곡을 없애는 것이 가능해진다.

또 특히 몰드렌즈에 있어서 형내의 조립정밀도 부족에 의해서 입사면에 대한 출사면의 Z방향 편심이 생겼을 경우, 주사 렌즈의 각면에 있어서의 부주사배율을 대략 일정하게 함으로써, 마찬가지로 피주사면에 있어서의 편심에 의한 주사선 만곡을 없애는 것이 가능해진다.

이것들을 달성하기 위한 구체적인 수법으로서 본 발명에서는 주사 렌즈를 단렌즈로 구성하고,

·주사렌즈의 출사면에 부주사방향의 거의 모든 파워를 배치하는 것,

·주사렌즈의 출사면의 주주사방향의 형상을 화상 유효 역내에서 부주사 배율이 대략 일정하게 되도록 결정하는 것,

을 특징으로 한다.

부주사 배율이 일정하게 되도록 한 주주사 형상과는 도 15에 표시한 바와 같이, 폴리건 편향면으로 부터 주사렌즈 출사면까지의 공기환산거리(렌즈 내부는 실거리/굴절률로 환산)와 출사면으로 부터 피주사면까지의 거리와의 비가 화상유효역내에서 대략 일정(Lb₀/La₀≒Lb_θ/La_θ)하게 되도록 한 면형상이고, 편향기측에 곡율 중심을 가지는 대략 원형 상의 광학면으로 된다. 그리고 같은 면에 부주사 방향의 거의 모든 파워를 배치하므로써 주사렌즈의 부주사 배율을 화상유효역내에서 대략 일정하게 하는 동시에, 입사면, 출사면에 있어서의 부주사 배율도 대략 일정하게 된다.

이것에 의하여, 주사렌즈 전체, 및 각면의 편심이 생겨도 주사선 만곡을 일으키지 않는 주사광학계를 단렌즈를 사용해 염가로 실현되는 것이 가능해진다. 또 본 주사광학장치는 특히 이것을 복수개 이용한 칼라화상형성장치에 있어서의 주사광학계에 매우 적합하고, 광주사장치에 적용했을 경우, 주사선의 만곡 조정을 하는 일 없이 주사선의 만곡에 의한 색 편차가 적은 면상을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 도시의 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 광주사 장치의 주요부 단면도.

도 2는 출사면측의 주주사 형상을 결정하기 위한 수식으로 사용되는 기호를 설명한 도면

도 3은 이론식에 의하여 구한 주주사 형상과 실제의 주주사 형상도

도 4는 표 1∼표 5에 기재한 주사렌즈의 Z방향의 시프트에 의한 만곡 민감도.

도 5는 표 1∼표 5에 기재한 주사렌즈의 주주사와 평행한 축을 중심으로 한 회전에 의한 만곡 민감도.

도 6은 표 1∼표 5에 기재한 주사렌즈의 상면만곡도.

도 7은 표 1∼표 5에 기재한 주사렌즈의 fθ특성도.

도 8은 표 1∼표 5에 기재한 주사렌즈의 부주사 배율도.

도 9는 본 발명의 주사 결상 렌즈를 이용한 화상형성장치도.

도 10은 발명의 주사 결상 렌즈를 이용한 칼라 화상형성장치도.

도 11은 종래의 광주사 장치도.

도 12는 종래의 단렌즈계의 실시예.

도 13은 종래의 주사 렌즈의 Z방향의 시프트에 의한 만곡 민감도.

도 14는 종래의 주사 렌즈의 주주사와 평행한 축을 중심으로 한 회전에 의한 만곡 민감도.

도 15는 부주사 배율을 일정하게 하기 위한 광로길이의 관계를 설명하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1,17: 광원2,72: 콜리메이터 렌즈

3,72: 조리개4,74: 실린드리칼 렌즈

5,75: 폴리건 밀러6,76: 주사결상렌즈

8,78: 감광체 드럼100: 광주사 유니트

101: 감광체 드럼102: 대전 롤러

103: 광비임104: 화상형성장치

107: 현상기108: 전사 롤러

109: 카셋트110: 급지롤러

111: 프린트 콘트롤러112: 용지

113: 정착 롤러114: 가압 롤러

115: 모터116: 배지롤러

(제 1실시예)

도 1은 본발명의 특징을 가장 잘 나타내는 광주사장치의 요부단면도이다. 광원인 반도체 레이저비임으로 부터의 발산광을 콜리메니터 렌즈(2)에 의해 대략 평행한 광비임으로 변환한 후, 조리개(3)에 의해 소망한 스포트직경을 얻을 수 있도록 광비임 직경이 제한된다. 부호5는 광원수단으로 부터의 광비임을 피주사면으로 향해서 주사하는 회전 다면경(폴리건 밀러)이며, 폴리건 밀러로 부터의 반사광을 주사결상렌즈(6)에 의해, 전주사역에 걸쳐서 미소한 광스포트가 형성된다.또, 주사결상렌즈(6)는 폴리건 밀러에서 편향되는 등각속도인 광비임을 등속도인 광비임으로 변환하는 fθ특성을 갖게하는 것이 필요하게 된다. 더우기, 실린드리칼 렌즈(4)에 의해 평행한 광비임을 일단 폴리건 밀러상에서 부주사 방향으로 집광시키고, 또한 부주사 단면에 있어서 폴리건 밀러와 피주사면을 광학적공역 관계로 하는 것으로, 폴리건 밀러의 탱글에러(tangle error)를 보정하는 것이 가능해진다.

여기서, 사용하고 있는 주사결상렌즈(6)에 대해 상세하게 기술한다. 주사결상렌즈(6)는 광학수지인ZEONEX E48R (일본 Zeon사 제품)으로 이루어진 플라스 틱 렌즈이다.

본 실시예에서는, 주사결상렌즈(6)는, 몰드 프로세스로 성형되고 있다.

부주사 방향의 파워를 출사면측에게만 유지시키고, 또한 부주사배율을 일정하도록 주주사 방향의 비구면 형상을 정하는 것으로, 성형시에 의한 Z방향의 면편심에 의한 주사선 만곡이 발생하지 않는 광학계가 되고 있다.

여기에서는, 특히 중요한 출사면측의 주주사 방향의 형상 결정 방법에 대해 구체적으로 기술한다.

본 실시예에 있어서는, 부주사방향의 파워를 출사면측에만 갖도록 했기 때문에, 앞서 종래예에 기술한 것처럼, 부주사방향의 주평면의 위치를 2개의 면의 벤딩에 의해 제어하고, 각 상고에 있어서의 부주사 배율을 일정하게 할 수가 없다. 그러므로, 주 주사방향의 비구면 형상은 이하에 기재하는 부주사 배율 일정의 관계식을 만족하도록 정해져야 한다.

(이하의 설명에 사용되고 있는 기호는 도2를 참조. )

부주사 배율 일정 L₃(θ)/{L₁(θ)+L₂(θ)/n}=const=｜β｜‥‥‥‥ (1)

θ:편향각

L₁(θ): 편향각θ에 대한 편향점으로 부터 렌즈 입사면까지의 거리L_2,(θ): 편향각θ에 대한 렌즈입사면으로 부터 출사면까지의 거리, L₃(θ): 편향각θ에 대한 렌즈 출사면으로 부터 피주사면까지의 거리 n: 렌즈 굴절률

β:부주사 배율

이와 같이 주 주사방향의 형상에 의해 부주사 배율을 일정하게 만들면, 부주사의 파워를 집중시킨 출사면측의 주 주사형상이 편향기측에 크게 만곡한 볼록형상으로 된다.

그러므로, 출사측의 면에서는 주사 비임이 크게 굴절하지 않고, fθ특성은 주로 입사측의 면에 의해 보정되게 된다. 그 형상은 광축방향으로 큰 만곡량을 가지지 않고, 출사면의 비구면 형상을 결정하는데 있어서는 직선과 근사하여도 상관없다.

fθ특성L₁(0)·tanθ+{L₂(0)+L₃(0)}·tanθ'=fθ‥‥‥‥(2)

L₁(0): 광축상의 편향점으로 부터 렌즈 입사면까지의 거리

L₂(0): 광축상의 렌즈 입사면으로부터 출사면까지의 거리(렌즈의 두께)

L₃(0): 광축상의 렌즈 출사면으로 부터 피주사면까지의 거리

f: 주사 렌즈의 주주사 방향의 촛점거리

θ': 렌즈 입사면에 의해 굴절된 광선과 렌즈광축이 이루는 각도

L₁(0),L₂(0),β를 결정하면, 식(1)에 의하여, L₃(0)가 구해진다. 또, 렌즈의 주주사 방향의 촛점거리f를 부여하면, 각 편향각θ에 대한 θ'가 아래와 같이 구해진다.

θ'=tan^-1[{fθ-L₁(0)·tanθ}/{L₂(0)+L₃(0)}]‥‥‥‥(3)

다음에 L₂(θ)=m(θ)·L₂₃(θ),L₃(θ)={1-m(θ)}·L₂₃(θ)라 하면, 식(1)은 아래와 같이 변형할 수 있어, 식(3)에서 구한 θ'를 대입함으로써, 출사면측의 주 주사비구면 형상을 구할 수가 있다.

m(θ)={L₂₃(θ)-｜β｜·L₁(θ)}//{L₂₃(θ)·(1+｜β｜/n)}‥‥‥‥(4)

L₁(θ)=L₁(0)/cos(θ)‥‥‥‥(5)

L₂₃(θ)=L₂₃(0)/cos(θ')={L₂(0)+L₃(0)}/cos(θ')‥‥‥‥‥(6)

이상의 순서에 의해 구해진 해를 바탕으로, 부주사 배율 일정의 조작을 무너뜨리지 않고 , 상면만곡 보정등의 최적화를 실시한 것이 표 1∼표 5에 나타낸 실시예이다. 여기에서는, 아래 설명하는 통상 이용되는 비구면의 식에서 전개한 것이 표시되어 있다.

본 실시예의 표 1∼표 5에 있어서의 주사결상렌즈(6)를 구성하는 애너머픽형상은 각각, 주주사 방향이 10차까지의 함수로 나타낼 수 있는 비구면 형상, 광축과의 교점을 원점으로 하고, 광축방향을 x축, 주주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 y축, 부주사 단면내에 있어서 광축과 직교하는 축을 z축으로 했을 때, 주주사 방향과 대응하는 모선 방향이,

(단, R은 곡율 반경K,B₄,B₆,B₈,B₁₀는 비구면 계수〕

부주사 방향(광축을 포함해 주 주사방향에 대해서 직교 하는 방향)과 대응하는 자선방향이,

여기서,

r'=r0+D₂Y²+D₄Y⁴+D₆Y⁶+D₈Y⁸+D₁₀Y¹⁰

(단, r0은 광축상의 자선곡율 반경D₂,D₄,D₆,D₈,D₁₀은 비구면 계수)

로 표현된다.

상세한 설명은 피하지만, 근축영역에 있어서, 주주사 방향의 상면만곡과 fθ의 특성을 양호하게 보정하기 위해서는, 편향점으로 부터 피주사면까지의 거리가 주사렌즈의 촛점거리의1.38배로 할 필요가 있다. 단, 이 값은 주주사 방향으로 비구면에 이용했을 경우에는, 반드시 만족시킬 필요는 없다. 즉, 입사면 및 출사면의 양쪽 모두에 비구면을 이용하므로써, 그렇지 않은 것과 비교해 편향점으로 부터 피주사면까지의 거리를 짧게 하는 것이 가능해진다. 특히, 출사면측의 주주사형상이 크게 만곡하여 있는 본 실시예와 같은 렌즈에서는, 그 면이 원호형상이라면 렌즈의 두께가 두꺼워져, 렌즈원가가 코스트 업 되어 버린다. 또, 양면을 비구면으로 하면, 설계자유도가 증대되어, 상면만곡과 fθ특성을 더욱 양호하게 보정하는 것이 가능해진다. 장치의 소형화(저비용화)및 성능 향상을 위해서는, 양면의 주주사 형상을 비구면으로 하는 것이 바람직하다.

또, 본원의 수치 실시예에 있어서는, 부주사 형상을 주주사 형상과 상관 없이 변화시킨 면을 채용하고 있다. 이것에는 다음과 같은 이유가 있다.

부주사 형상과 주주사 형상이 상관하고 있는 면의 예에서는, 편향면내에 포함되고 주 주사방향과 평행한 직선을 중심으로, 모선 형상을 회전시킨 면이 있다. 이러한 면을 본원의 수치 실시예의 출사면에 적용했을 경우, 부주사의 곡율 반경은 광축에서 가장 크고,

광축으로 부터 멀어짐에 따라 따라 작게 되어 진다. 그 때문에, 주사단에서는 부주사의 파워가 너무 강해 상면만곡이 언더(under)에 발생해 버린다. 따라서, 본 실시예와 같이 부주사 형상을 주주사 형상과 상관 없이 변화시켜,광축으로 부터 주변으로 이행함에 따라, 부주사의 곡율 반경을 크게 함으로써, 상면만곡을 양호하게 보정하는 것이 가능해진다.

또, 주주사 방향에 따라 부주사곡율이 변화하는 면은, 파워의 집중한 출사측의 면이 바람직하고, 부주사 배율을 일정하게 하기 위해서는 1면만을 변화시키면 충분하다. 더우기, 통상적으로 부주사 방향의 광비임폭은 좁기 때문에, 부주사 단면형상은 복잡한 비구면 형상을 이용하지 않고서도 원호형상으로 충분한 수차보정효과를 가진다.

부주사 단면 형상에 비구면을 이용하는 것은, 렌즈의 가공을 어렵게 할 뿐만 아니라, 렌즈의 배치 오차등에 의한 성능열화도 격심해지므로, 피하는 편이 좋다.

본 발명에서는, 부주사면내에 있어서의 입사면 및 출사면의 양면의 형상이 비원호가 아니기 때문에, 렌즈의 배치오차, 몰드 렌즈에 있어서 형내의 조립 정밀도 부족에 의하여 입사면에 대한 출사면의 Z방향 편심에 의한 성능열화를 저감할 수 있다.

또, 표 6에는 표 1에 나타낸 실시예에 있어서의, 이론식(1)∼(6)으로 구해진 각 항목의 값과, 실형상을 트레이스하여 얻어진 결과와, 양자와의 오차를 나타내고 있다.

더우기, 도 3에 이론식에 의해 구해지는 주 주사형상과, 표 1에 나타낸 실형상과를, 광축에 대해서 편측만을 겹쳐 도시하고 있다.

이것들에 의해, 실제의 형상이 식(1) 및(2)을 만족하고 있는 것이 분명해진다.

부주사 배율은 바람직하게 5%이내의 오차로 거두는 것이 바람직하지만, 10% 정도의 오차를 가졌다고 해도, 화상으로 인식될 정도의 화질저하는 생기지 않는다.

때문에, 상술한 이론 계산으로부터 구해지는 주주사 형상보다 다소의 오차를 가진 비구면 형상이어도, 그 효과는 충분히 발휘된다. 예를 들면, 부주사 배율 오차가 α%인 경우의 주주사 형상은, 이론식(1)∼(6)에 의하여 구해지는 형상으로 부터 면법선 방향으로 △h의 편차를 일으킨다.

(1+α/100)·｜β｜={L₃(θ) +△h₁/ [L₁(θ)+{L₂(θ)-△h}/n]

△h=L₃(θ)·α/100·{1+(1+α/100)·｜β｜/n}

α=10(%)이면, 상식은

△h=0.lL₃(θ) / (1+1.1·｜β｜/n)이 된다.

표 1 기재의 수치 실시예는 렌즈의 두께가 16 mm로 비교적 두껍기 때문에, 플라스틱 성형등의 제조 공정을 고려하면 더욱 두께를 얇게 억제하는 것이 바람직하다. 부주사 배율이 일정하게 되고 주주사비구면 형상을 유지한 채로, 두께를 더욱 얇게 한 것이, 표 2∼표 3에 기재한 수치 실시예이다. 더우기, 부주사 배율 일정과 주사선 만곡 민감도를 저감하는 효과를 유지한 채로, 입사면측의 부주사 방향으로 파워를 갖게한 것이, 표 4∼표 5에 기재의 수치 실시예이다. 표 4에 있어서는, 입사면측의 부주사 방향의 파워를 부로 하고, 표 5에 있어서는, 입사면측의 부주사 방향의 파워를 정으로 하고 있다.

표에 있어서, 단렌즈(6)의 전계의 부주사 방향의 파워를 Øs, 상기 출사면(6b)의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 하고 있다.

표 1기재의 수치 실시예에 있어서의 광주사 장치에서는, 광축 상에 있어서의 폴리건밀러의 편향면(5a)으로 부터 단렌즈 출사면(6b)까지의 공기환산거리(렌즈중은 실거리/굴절률)는 La₀=55.58mm, 상기 단렌즈 출사면(6b)으로 부터 상기 피주사면(7)까지의 거리는 Lb₀=146.77mm이며, 축외에 있어서의 폴리건밀러의 편향

면(5a)으로 부터 상기 단렌즈 출사면(6b)까지의 공기환산거리는 Laθ=62.68mm, 상기 단렌즈 출사면(6b)으로부터 상기 피주사면(8)까지의 거리는 L_bθ=169.44mm이며

되는 조건을 만족하도록 양면6a·6b(특히 출사면 6b)의 주주사방향 형상(모선 형상)을 결정하고 있다. 이것에 의해, 단렌즈(6)의 부주사 방향의 파워를 출사면(6b)에 집중시키고, 또한 주주사방향으로 광축에서 멀어짐에 따라 자선곡율 반경을 연속적으로 변화시키는 구성을 취하는 것만으로, 부주사방향의 상면만곡 및 부주사 배율을 피주사면(8)상의 주사 유효 전역에 있어서의 균일성(부주사 배율 일정)의 양쪽 모두를 동시에 또한 양호하게 보정할 수가 있다.

마찬가지로 표 2∼표 5에 기재한 수치 실시예에서는, 순서에 0.971, 0.962, 0.961, 0.974가 되어, 모든 수치 실시예에 있어서 식 B를 만족 하고 있다.

또, 본 실시예의 특징인, 면편심에 의한 주사선 만곡의 저감 효과에 대해, 도4-1 내지 도4-5를 이용해 설명한다. 도4-1 내지 도4-5는 각면 및 렌즈 블록이 Z방향으로 50μm편심 한 경우의 주사선 만곡을 나타내고 있다. 종래예인 도 13과 비교해 2행 정도 작아지고 있는 것을 알 수 있다. 이로써 형내의 조립 정밀도 부족에 의하여 입사면에 대한 출사면의 Z방향 편심이 생긴 경우에서도 주사선 만곡이 발생하지 않고, 고품위 화상을 나타내는 것이 가능해진다. 게다가 본실시예에있어서는, 주주사 방향을 회전축으로 한 면틸트에 대한 주사선 만곡도 저감하는 것이 가능해진다.

즉, 도 4의 결과에서, 광학상자(하우징)에의 렌즈조립오차, 렌즈 자체의 제조 오차에 의해 주사렌즈 전체가 주사면과 수직인 방향(Z방향)으로 편심한 경우에서도, 주사 렌즈의 부주사 배율을 대략 일정하게 하므로써 피주사 면상에 있어서의 주사선은 일률적으로 시프트하여 편심에 의한 주사선 만곡을 없애는 것이 가능하다라고 하는 것을 알수있다.

또, 도 4의 결과에서, 특히 몰드렌즈에 있어서 형내의 조립 정밀도 부족에 의하여 입사면에 대한 출사면의 Z방향 편심이 생긴 경우에서도, 주사렌즈의 각면에 있어서의 부주사 배율을 대략 일정하게 하므로써, 마찬가지로 피주사면에 있어서의 편심에 의한 주사선 만곡을 없애는 것이 가능하다라고 하는 것을 알수있다.

도 5a 내지 도 5e는 렌즈 각면 및 렌즈 블록이 각면 정점을 통해서(렌즈블럭은 입사측의 면정점을 통과〕주주사 방향으로 평행한 직선을 회전축으로 하고, 3'틸트 시켰을 경우의 주사선 만곡량을 플롯한 것이다. 종래예인 도 14와 비교해 각면의 민감도가1/5정도 작아지고, 또한 블록으로 틸트시킨 경우, 전혀 문제없는 레벨의 만곡량이 되고 있는 것을 알수 있다.

이상에 의해, 렌즈의 성형 및, 하우징에의 조립정밀도를 현격히 완화할 수가 있어 저비용 또한 고품위인 광주사 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

또, 도 6a 내지 도 6e에 각 실시예에 있어서의 상면만곡을, 도 7a 내지 도 7e에 각 편향각에 있어서의 피주사 면상에서의 결상점의 fθ특성으로 부터의 편차를, 도 8a 내지 도 8e에 부주사 배율의 균등성을 표시한 그래프를 도시한다. 주주사 방향의 상면만곡이 광축비대칭으로 기울고 있지만, 이것은 주주사형상을 광축에 대해서 비대칭으로 하거나 주주사 방향으로 시프트 하거나 또 렌즈를 주주사 방향으로 틸트시키는 것으로 보정 가능하다. 상면만곡의 기울기 량자체도 특히 문제가 되는 수준은 아니고, 본 발명의 효과(주사선 만곡의 저감〕를 해치는 것은 아니다.

또, 편향점으로 부터 피주사면까지의 거리가 주사렌즈의 촛점거리(f)의 1.2∼1.45배의 범위내이면, 상기 방법에 의해 주사선 만곡 민감도의 저감과 상면만곡의 보정이 양립한다. 하한치를 상회하면, 상면만곡이 크게 발생하기 때문에, 전상고 에 있어서 미소한 스포트로 주사하는 것이 곤란해진다. 또 상한을 초과하면, 렌즈자체가 커지고, 또 플라스틱 렌즈에 있어서는 택트타임(tact time)이 길어져, 저비용인 주사 렌즈를 제공하기 힘들게 된다.

또, 부주사 방향의 파워는 출사면측에 의해 집중시킨 쪽이, 주사선 만곡 민감도의 저감효과는 높지만, 입사면측에 출사면측의 10%정도의 파워를, 보다 바람직하지는5%의 파워를 갖게해도, 충분히 그 효과는 있다.

또, 멀티비임 주사장치에 본 발명을 적용한 경우, 복수의 비임 간격이 전상고에 있어서 균일하게 되어, 고속 또한 저비용으로 제조 민감도가 저감된 광주사 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는 특히 플라스틱 렌즈에서 현저한 환경 변동시의 핀트이동을 보상하기 위해 주사결상렌즈(6)의 적어도 한 쪽의 면에 회절 격자면을 형성해도 좋다.

멀티 비임의 비임 개수는, 2개나 3개 이상이어도 좋다.

본 실시예에 있어서의 주사광학소자인 단렌즈(61)는 몰드 프로세스로 성형된 유리 렌즈이어도 좋다.

단, 본 발명은, 몰드렌즈로 한정되는 발명은 아니고, 연마에 의해 성형한 렌즈에도 적용할 수 있다.

(제 2실시예)

도 9는, 본 발명의 화상 형성 장치의 제 2실시예를 표시한 부주사 방향의 요부 단면도이다.

도 9에 있어서, 부호 104는 화상 형성 장치를 표시한다. 이 화상 형성 장치(104)에는, 퍼스널 컴퓨터등의 외부기기(117)으로부터 코드 데이터(Dc)가 입력한다. 이 코드 데이터(Dc)는, 장치내의 프린터 콘트롤러(111)에 의해, 화상 데이터(닷 데이터) Di로 변환된다. 이 화상 데이터(Di)는, 표 1∼5에 나타낸 주사결상렌즈를 가지는 광주사 유니트(100)에 입력된다. 그리고, 이 광주사 유니트 으로부터는, 화상데이터(Di)에 응해 변조된 광비임(103)이 출사되고, 이 광비임(103)에 의해 감광드럼(101)의 감광면이 주주사 방향으로 주사 된다.

정전 잠상 담지체(감광체) 감광드럼(101)은, 모터(115)에 의해 시계 회전방향으로 회전된다. 그리고, 이 회전에 수반해, 감광드럼(101)의 감광면이 광비임(103)에 대해서, 주주사 방향과 직교하는 부주사 방향으로 이동한다. 감광드럼(101)의 위쪽에는, 감광드럼(101)의 표면을 한결같게 대전시키는대전롤러(102)가 표면에 맞닿도록 설치되어 있다. 그리고, 대전 롤러(102)에 의해 대전된 감광드럼(101)의 표면에, 상기 광주사 유니트(100)에 의해 주사되는 광비임(103)이 조사되게 되어 있다.

앞서 설명한 것처럼, 광비임(103)은, 화상 데이터(Di)에 의거하여 변조되고 있고 이 광비임(103)을 조사하므로써 감광드럼(101)의 표면에 정전잠상을 형성하게 한다. 이 정전잠상은, 상기 광비임(103)의 조사 위치 보다도 한층 더 감광드럼(101)의 회전방향의 하류측에서 감광드럼(101)에 맞닿도록 배설된 현상기(107)에 의해 토너상으로서 현상된다.

현상기(107)에 의해 현상된 토너상은, 감광드럼(101)의 아래 쪽으로, 감광드럼(101)에 대향하도록 배설된 전사롤러(108)에 의해 피전사재용지(112) 위에 전사된다. 용지(112)는 감광드럼(101)의 전방(도 9에 있어서 우측)의 카셋트(109)내에 수납되고 있지만, 수작업으로도 급지가 가능하다. 카셋트(109) 끝부분에는, 급지롤러(110)가 배설되고 있어 카셋트(109) 내의 용지(112)를 반송로에 보낸다.

이상과 같이 해서, 미정착토너상이 전사된 용지(112)는 다시 감광드럼(101) 후방(도면좌측)의 정착기로 반송된다. 정착기는 내부에 정착히터(도시하지 않음)를 보유하는 정착 롤러(113)와, 이 정착롤러(113)에 압접하도록 배설된 가압 롤러(114)로 구성되어 있어 전사부로부터 반송되어 온 용지(112)를 정착롤러(113)로 가압롤러(114)의 압접부에서 가압하면서 가열함으로써 용지(112)상의 미정착토너상을 정착시킨다. 더우기 정착롤러(113)의 후방에는 배지롤러(116)가 배설되어 있어 정착된 용지(112)를 화상형성장치의 외부로 배출시킨다.

도 9에 있어서는 도시하지는 않지만, 프린트 콘트롤러(111)는, 앞의 설명 데이터의 변환 뿐만이 아니라, 모터(115)를 위시하여 화상형성장치내의 각부나, 후술하는 광주사 유니트내의 폴리건모터등의 제어를 실시한다.

여기서, 예컨데 광주사 장치의 광원으로 멀티비임 레이저를 사용한 경우, 2 비임간의 부주사 피치 간격을 일정하게 유지하는 것이 요구된다. 그 때문에는, 전주사역에 있어서 부주사 배율을 일정하게 하는 것이 필수이다. 종래는 2개의 면의 벤딩에 의해 주평면의 위치 제어를 함으로써 대응해오고 있었지만, 성형형 조립오차, 및 하우징에의 조립에 의한 렌즈편심으로 의해 주사선 만곡이 발생 하고, 화상상 문제 가 되었다. 본 발명에서는 광학 설계상으로 부터 어프로치 함으로써 이 문제를 해결하는 것에 성공하고 있다.

(제 3실시예)

도 10은 본 발명의 제 3실시예의 칼라 화상형성장치의 요부 개략도이다. 본 실시예는, 광주사 장치를 4개 늘어놓고 각각 병행해서 상 담지체인 감광드럼 면상에 화상 정보를 기록하는 탄뎀 자전거 타입의 칼라 화상형성장치이다.

도 10에 있어서, 부호60은 칼라 화상 형성 장치, 부호11, 12, 13, 14는 각각 표1∼5에 표시한 어느 하나의 주사 결상 렌즈를 보유하는 광주사 장치, 부호21, 22, 23, 24는 각각 상 담지체로서의 감광드럼, 부호31, 32, 33, 34는 각각의 현상기, 부호51은 반송벨트이다.

도 10에 있어서, 칼라 화상 형성 장치(60)에는, 퍼스널컴퓨터등의 외부기기(52)로 부터 R(레드), G(그린), B(블루)의 각 색신호가 입력한다. 이러한 색신호는, 장치내의 프린터 콘트롤러(53)에 의해, C(시안), M(마젠타), Y(옐로우), B(블랙)의 각 화상 데이터(닷 데이타)에 변환된다. 이러한 화상 데이터는, 각각 광주사 장치(11),(12),(13),(14)에 입력된다. 그리고, 이러한 광주사장치로 부터는, 각 화상 데이터에 응해 변조된 광비임(41),(42),(43),(44)이 출사되고, 이러한 광비임에 의해 감광드럼(21),(22),(23),(24)의 감광면이 주주사 방향으로 주사된다.

본 실시예에 있어서의 칼라 화상 형성 장치는 광주사 장치(11, 12, 13, 14)를 4개 늘어놓아 각각이 C(시안), M(마젠타), Y(옐로우), B(블랙)의 각 색에 대응하고, 각각 평행하게 감광드럼(21),(22),(23),(24) 면상에 화상신호(화상정보)를 기록하고, 칼라 화상을 고속으로 프린팅하는 것이다.

본 실시예에 있어서의 칼라화상형성장치는 상술한 바와같이 4개의 광주사 장치 (11),(12),(13),(14)에 의해 각각의 화상데이터에 의거한 광비임을 이용해 각 색의 잠상을 각각 대응하는 감광드럼(21),(22),(23),(24) 면상에 형성해서 있다. 그 후, 기록재에 다중전사해서 1매의 풀 칼러 화상을 형성하고 있다.

상기 외부기기(52)로서는, 예컨데 CCD 센서를 구비한 칼라 화상 독해 장치가 이용되어도 좋다. 이 경우에는, 이 칼라화상독해장치와, 칼라화상형성장치(60)로, 칼라디지탈복사기가 구성된다.

본 발명에서는, 1개의 편향수단에 2개의 결상광학계가 대응하고, 각 결상광학계에 감광체가 대응하는 유니트가 2개 있는 것 같은 형태에도 적용할 수 있다. 또, 1개의 편향 수단에 2개의 결상광학계가 대응하고, 각 결상광학계에 2개의 감광체가 대응하는 형태에도 적용할 수 있다.

여기서, 칼라화상형성장치에 있어서는 특히 주사선 만곡을 저감시키지 않으면 안 된다. 왜냐하면, 각각의 색이 다른 주사선 만곡이 발생했을 경우, 부주사 방향의 레지를 아무리 맞추어도, 색편차가 발생해 버리기 때문이다. 인간의 시각 특성상, 색편차는 화상의 직선성보다 더잘 눈에 띄기 때문에, 단색의 화상형성장치보다 더욱 엄격하게 주사선 만곡을 저감하는 것이 요구된다. 이와 같은 요구에 대해서 종래는, 성형형의 조립정밀도의 향상 및 렌즈의 하우징에의 설치정밀도의 향상으로 대응하고 있었지만, 본 발명에서는 광학 설계상으로 부터 어프로치 함으로써 이 문제를 해결하는 것에 성공하고 있다.

설계데이터
파장,굴절률			토릭렌즈의면형상(주 주사)	토릭렌즈면형상(부주사)
사용파장	λ	780		제 1면	제 2면		제 1면	제 2면
토릭렌즈굴절율	nd	1.53064	R	2.95190E+02	-1.05129e+02	r	∞	-2.09325E+01
토릭렌즈의압베수	νd	55.5	K	-5.50208E+01	2.17685e+00	D2s		1.10515E-04
광선각도			B4	-3.68191E-07		D4s		-1.725506E-08
폴리건입사각	θp	-90.0	B6	5.73568E+11		D6s		-5.05022E-12
폴리건최대출사각	θe	40.9	B8	-1.96977E-11		D8s		1.06976E-14
배치			B10	1.83395E-18		D10s		-2.94675E-18
폴리건면-포릭렌즈제 1면	e1	43.09	suffix s: 레이저측suffix e: 반레이저측	D2e		9.32013E-05
토릭렌즈중심두께	d1	16.00		D4e		3.32596E-09
토릭렌즈제 2면-피주사면	e2	146.77		D6e		-1.10332E-12
피주사면상의 유효주사폭	w	214.00		D8e		-2.98687E-15
기타				D10e		1.53677E-18
토릭렌즈주 주사촛점거리	fm	149.95
폴리건면-피주사면	L	205.86
L/fm	a	1.37
주평면간격	HH'	10.64		부주사 파워비
(L-HH')/fm	b	1.30		Øs2/Øs	1.000

설계데이터
파장,굴절률			토릭렌즈의면형상(주 주사)	토릭렌즈면형상(부주사)
사용파장	λ	780		제 1면	제 2면		제 1면	제 2면
토릭렌즈굴절율	nd	1.53064	R	2.49293E+02	-1.12579e+02	r	∞	-1.95366E+01
토릭렌즈의압베수	νd	55.5	K	-5.37846E+01	3.52922e+00	D2s		1.48061E-04
광선각도			B4	-4.06259E-07		D4s		-3.84716E-08
폴리건입사각	θp	-90.0	B6	3.19276E-11		D6s		3.79914E-12
폴리건최대출사각	θe	40.9	B8	-1.52669E-14		D8s		1.07871E-14
배치			B10	1.28004E-18		D10s		-4.02753E-18
폴리건면-포릭렌즈제 1면	e1	39.50	suffix s: 레이저측suffix e: 반레이저측	D2e		1.19774E-04
토릭렌즈중심두께	d1	14.00		D4e		1.29523E-08
토릭렌즈제 2면-피주사면	e2	146.37		D6e		-1.52786E-11
피주사면상의 유효주사폭	w	214.00		D8e		-2.98687E-15
기타				D10e		4.00148E-18
토릭렌즈주 주사촛점거리	fm	149.95
폴리건면-피주사면	L	199.87
L/fm	a	1.33
주평면간격	HH'	9.31		부주사 파워비
(L-HH')/fm	b	1.27		Øs2/Øs	1.000

설계데이터
파장,굴절률			토릭렌즈의면형상(주 주사)	토릭렌즈면형상(부주사)
사용파장	λ	780		제 1면	제 2면		제 1면	제 2면
토릭렌즈굴절율	nd	1.53064	R	1.82561E+02	-1.34614E+02	r	∞	-1.84697E+01
토릭렌즈의압베수	νd	55.5	K	-3.18446E+01	5.88466E+00	D2s		2.09599E-04
광선각도			B4	-1.12396E-06	-4.43266E-07	D4s		-1.42552E-07
폴리건입사각	θp	-90.0	B6	2.26395E-10	-2.46108E-10	D6s		1.46396E-10
폴리건최대출사각	θe	40.9	B8	-1.18760E-14	1.83604E-13	D8s		-9.97129E-14
배치			B10	-2.07529E-17	-6.11698E-17	D10s		2.92123E-17
폴리건면-포릭렌즈제 1면	e1	36.62	suffix s: 레이저측suffix e: 반레이저측	D2e		1.65657E-04
토릭렌즈중심두께	d1	13.00		D4e		-7.01657E-09
토릭렌즈제 2면-피주사면	e2	145.96		D6e		-4.40732E-11
피주사면상의 유효주사폭	w	214.00		D8e		3.50629E-14
기타				D10e		-7.91832E-18
토릭렌즈주 주사촛점거리	fm	149.92
폴리건면-피주사면	L	195.58
L/fm	a	1.30
주평면간격	HH'	8.65		부주사 파워비
(L-HH')/fm	b	1.25		Øs2/Øs	1.000

설계데이터
파장,굴절률			토릭렌즈의면형상(주 주사)	토릭렌즈면형상(부주사)
사용파장	λ	780		제 1면	제 2면		제 1면	제 2면
토릭렌즈굴절율	nd	1.53064	R	1.66422E+02	-1.45261E+02	r	-3.24535E+02	-1.72326E+01
토릭렌즈의압베수	νd	55.5	K	-4.36569E+01	1.02053E+01	D2s		2.06887E-04
광선각도			B4	-1.43326E-06	-8.85942E-07	D4s		-1.16122E-07
폴리건입사각	θp	-90.0	B6	1.00901E-09	3.18470E-10	D6s		1.19760E-11
폴리건최대출사각	θe	40.9	B8	-7.89881E-13	1.61838E-14	D8s		4.32170E-14
배치			B10	1.30105E-16	-1.45243E-16	D10s		-1.76447E-17
폴리건면-포릭렌즈제 1면	e1	35.28	suffix s: 레이저측suffix e: 반레이저측	D2e		1.61270E-04
토릭렌즈중심두께	d1	12.00		D4e		6.29320E-09
토릭렌즈제 2면-피주사면	e2	145.84		D6e		-9.63198E-11
피주사면상의유효주사폭	w	214.00		D8e		-6.32998E-14
기타				D10e		-8.02029E-18
토릭렌즈주 주사점거리	fm	149.95
폴리건면-피주사면	L	193.13
L/fm	a	1.29
주평면간격	HH'	7.98		부주사 파워비
(L-HH')/fm	b	1.23		Øs2/Øs	1.042

설계데이터
파장,굴절률			토릭렌즈의면형상(주 주사)	토릭렌즈면형상(부주사)
사용파장	λ	780		제 1면	제 2면		제 1면	제 2면
토릭렌즈굴절율	nd	1.53064	R	2.42364E+02	-1.14019E+02	r	2.19972E+02	-2.07641E+01
토릭렌즈의압베수	νd	55.5	K	-4.82223E+01	4.38342E+00	D2s		1.82916E-04
광선각도			B4	-5.14599E-07		D4s		-2.34850E-08
폴리건입사각	θp	-90.0	B6	2.81558E-11		D6s		-1.50404E-11
폴리건최대출사각	θe	40.9	B8	-1.53776E-14		D8s		2.47392E-14
배치			B10	-8.81445E-18		D10s		-7.50000E-18
폴리건면-포릭렌즈제 1면	e1	39.42	suffix s: 레이저측suffix e: 반레이저측	D2e		1.51171E-04
토릭렌즈중심두께	d1	14.00		D4e		2.80324E-08
토릭렌즈제 2면-피주사면	e2	146.41		D6e		-2.07820E-11
피주사면상의유효주사폭	w	214.00		D8e		-4.61796E-15
기타				D10e		5.69401E-18
토릭렌즈주 주사촛점거리	fm	149.95
폴리건면-피주사면	L	199.82
L/fm	a	1.33
주평면간격	HH'	9.31		부주사 파워비
(L-HH')/fm	b	1.27		Øs2/Øs	0.932

조건 ;f:150n: 1.5242β:2.739L₁(0): 43.1L₂(0): 16.0

이론식에 의한 산출	실형상트레이스	이론/실형상(%)
θ	θ'	L1(θ)	L2(θ)	L3(θ)	m(θ)	L23(θ)	L1+L2	L3(θ)	L3(θ)	L1+L2
40.9	23.2	57.0	7.5	169.6	0.042	177.1	64.5	169.4	64.6	0.1	-0.2
38.2	22.1	54.8	9.1	166.6	0.052	175.7	63.9	168.5	64.1	0.0	-0.2
34.4	20.4	52.2	11.0	162.7	0.063	173.7	63.2	162.8	63.2	0.0	-0.1
30.6	18.5	50.0	12.4	159.3	0.072	171.7	62.4	159.4	62.4	-0.1	0.0
26.7	16.5	48.2	13.5	156.3	0.079	169.8	61.7	156.5	61.7	-0.1	0.1
22.9	14.4	46.8	14.3	153.8	0.085	168.0	61.1	153.9	61.0	-0.1	0.1
19.1	12.2	45.6	14.9	151.6	0.089	166.5	60.5	151.7	60.4	-0.1	0.1
15.3	9.8	44.7	15.3	149.9	0.093	165.2	60.0	150.0	60.0	-0.1	0.0
11.5	7.4	44.0	15.6	148.5	0.095	164.2	59.6	148.6	59.6	0.0	0.0
7.6	5.0	43.5	15.8	147.5	0.097	163.4	59.3	147.6	59.3	0.0	0.0
3.8	2.5	43.2	16.0	147.0	0.098	162.9	59.1	147.0	59.2	0.0	0.0
0	0.0	43.1	16.0	146.8	0.098	162.8	59.1	146.8	59.1	0.0	0.0

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면, 부주사방향의 파워를 출사면측으로 대략 집중시킨 1매 구성의 fθ렌즈를 사용하고, 출사면측의 주주사방향의 형상을 부주사배율 일정으로 되도록 정하므로써, 성형형의 조립 정밀도, 및 렌즈의 하우징에의 조립정밀도를 완화할 수가 있어 주사선 만곡의 발생을 억제할 수 있고, 특히 칼라화상형성장치에 있어서, 주사선 만곡에 기인하는 색편차를 저감하고, 고품위이며 저비용인 광주사장치를 제공할 수가 있다.

Claims (32)

1. 광원수단으로 부터 사출한 광비임을 편향소자에 도광하고, 이 편향소자에 의해 편향된 광비임을 피주사면상에 결상 시키는 결상광학계를 가지는 광주사장치에 있어서,

   상기 결상광학계는 단렌즈로 이루어지고, 이 단렌즈의 입사면 및 출사면의 주 주사방향단면형상은 비원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족하고 있고, 광축상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 상기 출사면의 주주사 방향의 비원호는,

   를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워나 상기 입사면의 부주사 방향의 파워, 또는 상기 출사면의 부주사방향의 파워 및 상기 입사면의 부주사방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관없이 변화하여 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 출사면의 부주사방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향하여 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 입사면의 부주사방향의 형상이 평면 또는 원호이며, 상기 출사면의 부주사 방향의 형상이 원호인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 광원수단으로 부터의 광비임이 상기 편향수단에 의해 편향되는 편향점으로 부터 피주사면까지의 거리 L은, 상기 결상광학계의 촛점거리 f를 이용해, 이하의 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.

   1.2f<L<1.45f
7. 제 1항에 있어서, 상기 결상광학계의 주 주사방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하는광주사장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 결상광학계는, 플라스틱성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티비임레이저를 이용한 것을 특징으로 하는 광주사장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 결상광학계의 전계의 부주사 방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
11. 제 1항에 있어서, 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를Lbθ로 했을 때, 상기 출사면의 주 주사방향의 비원호는,

    를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
12. 제 1항에 있어서, 상기 단렌즈의 출사면의 부주사면내의 형상은 원호인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
13. 제 1항에 있어서, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사면내의 형상은 평면인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 13의 어느 1항에 기재한 광주사장치와, 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 광주사장치로 주사된 광비임에 의해 상기 감광체상에 형성된 정전잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 보유하는 화상형성장치.
15. 청구항 1 내지 청구항 13의 어느 1항에 기재한 광주사장치와, 외부기기로 부터 입력한 코드데이터를 화상신호로 변환하여 상기 광주사장치에 입력하는 프린터 콘트롤러를 보유하는 화상형성장치.
16. 청구항 1 내지 청구항 13의 어느 1항에 기재한 광주사장치를 복수개 보유하고 각 광주사장치는, 각색에 대응한 감광체에 대해서 화상 정보를 기록하는 것을특징으로 하는 화상형성장치.
17. 광원수단으로 부터 사출한 광비임을 편향소자에 도광하고, 이 편향소자에 의해 편향된 광비임을 피주사 면상에 결상시키는 결상광학계를 가지는 광주사장치에 있어서,

    상기 결상광학계는 몰드 프로세스로 성형된 단렌즈로 이루어지고, 상기 단렌즈의 입사면 및 출사면의 주 주사방향 단면형상은 비원호이며, 상기 결상광학계의 전계의 부주사방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는 0.9≤Øs2/Øs≤1.1을 만족 하고 있고 광축 상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 상기 출사면의 주주사 방향의 비원호는,

    를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
18. 제 17항에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워나 상기 입사면의 부주사 방향의 파워, 또는 상기 출사면의 부주사방향의 파워 및 상기 입사면의 부주사방향의 파워가 주주사 방향의 형상에 상관없이 변화 하여 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
19. 제 17항에 있어서, 상기 출사면의 부주사 방향의 곡율반경이 축상으로 부터 축외로 향하여 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
20. 제 17항에 있어서, 상기 입사면 및 상기 출사면이 애너머픽면인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
21. 제 17항에 있어서, 상기 입사면의 부주사 방향의 형상이 평면 또는 원호이며, 상기 출사면의 부주사 방향의 형상이 원호인 것을 특징으로하는 광주사 장치.
22. 제 17항에 있어서, 상기 광원수단으로 부터의 광비임이 상기 편향수단에 의해 편향되는 편향점으로 부터 피주사면까지의 거리L은, 상기 결상광학계의 촛점거리f를 이용하여, 이하의 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.

    1.2f<L<1.45f
23. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학계의 주주사 방향의 렌즈형상 가운데, 비구면을 사용하는 면에 있어서, 곡율변화에 변곡점을 가지지 않는 것을 특징으로 하는광주사 장치.
24. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학계는, 플라스틱성형에 의해 제작되고 있는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
25. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학계의 광원으로서 멀티비임 레이저를 이용한 것을 특징으로 하는 광주사장치.
26. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학계의 전계의 부주사 방향의 파워를 Øs, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워를 Øs2로 했을 때, 상기 출사면의 부주사 방향의 파워는, 0.95≤Øs2/Øs≤1.05를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 기재의 광주사 장치.
27. 제 17항에 있어서의 광축상에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 La₀, 상기 단렌즈의 출사면으로 부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lb₀로 하고, 축외에 있어서의 상기 편향수단으로 부터 상기 단렌즈의 출사면까지의 공기환산거리를 Laθ, 상기 단렌즈의 출사면으로부터 상기 피주사면까지의 거리를 Lbθ로 했을 때, 상기 출사면의 주주사 방향의 비원호는,

    를 만족 하고 있는 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
28. 제 17항에 있어서, 상기 단렌즈의 출사면의 부주사면내의 형상은 원호인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
29. 제 17항에 있어서, 상기 단렌즈의 입사면의 부주사면내의 형상은 평면인 것을 특징으로 하는 광주사 장치.
30. 청구항 17 내지 청구항 29의 어느 한 항에 기재한 광주사장치와, 상기 피주사면에 배치된 감광체와, 상기 광주사장치로 주사된 광비임에 의해 상기 감광체 상에 형성된 정전잠상을 토너상으로서 현상하는 현상기와, 상기 현상 된 토너상을 피전사재에 전사하는 전사기와, 전사된 토너상을 피전사재에 정착시키는 정착기를 구비한 화상형성장치.
31. 청구항 17 내지 청구항 29의 어느 한 항에 기재한 광주사장치와, 외부기기로 부터 입력한 코드 데이터를 화상신호로 변환하여 상기 광주사장치에 입력시키는 프린터 콘트롤러를 구비한 화상형성장치.
32. 청구항 17 내지 청구항 29의 어느 한 항에 기재한 광주사장치를 복수개 구비하고, 각 광주사장치는, 각 색에 대응한 감광체에 대해서 화상정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.