KR20030085595A - 광 주사 장치와, 이것을 구비한 화상 판독 장치, 화상형성 장치 및 사진 처리 장치 - Google Patents

Abstract

광원(1)으로부터의 광속을 주사하는 회전 다면경(6)과, 회전 다면경(6)의 반사면 하나분의 주 주사 방향에서의 폭보다 큰 선상을 상기 반사면 상에 형성하는 결상 광학계(4)와, 곡면 미러(7)를 구비하고, 광원(1), 결상 광학계(4), 회전 다면경(6) 및 곡면 미러(7)는 부 주사 방향에서 다른 위치에 배치되어 있고, 결상 광학계(4)로부터의 광다발은 회전 다면경(6)에 경사지게 입사하며, 회전 다면경(6)에서 반사된 광속은 곡면 미러(7)에 경사져 입사한다. 이에 따라, 1매의 곡면 미러로, 회전 다면경으로부터의 반사 광속을 피주사면에 입사시킬 수 있고, 내접 반경이 작고 또한 반사면수가 많은 회전 다면경을 이용할 수 있으므로, 양호한 광학 성능과 고속성을 실현할 수 있다.

Description

광 주사 장치와, 이것을 구비한 화상 판독 장치, 화상 형성 장치 및 사진 처리 장치{OPTICAL SCANNING DEVICE, IMAGE READING DEVICE PROVIDED WITH THIS, IMAGE FORMING DEVICE, AND PHOTOGRAPHING DEVICE}

레이저 빔 프린터 등에 이용되는 많은 광 주사 장치는, 광원인 반도체 레이저, 회전 다면경인 폴리곤 미러, 회전 다면경의 면 망가짐을 보정하기 위해서 광원으로부터의 광속을 회전 다면경에 선 형상으로 결상(結像)하는 제1 결상 광학계 및 주사면 상에 등속도로 균일한 스폿을 결상하는 제2 결상 광학계를 구비하고 있다.

종래의 광 주사 장치의 제2 결상 광학계는 fθ렌즈라고 불리고, 대형의 유리 렌즈를 다수매 이용하여 구성되어 있다. 이 때문에, 소형화가 곤란하고, 또한 고가라는 문제가 있었다.

그래서, 최근에는 소형화 및 저비용화를 실현하는 광 주사 장치로서, 일본국 특개평 제4-194814호 공보, 일본국 특개평 제6-118325호 공보, 일본국 특개평 제6-281872호 공보, 일본국 특개평 제6-281873호 공보, 일본국 특개평 제11-30710호 공보 및 일본국 특개평 제11-153764호 공보 등에, 제2 결상 광학계에 1매의 곡면 미러를 이용하는 것이 제안되어 있다.

한편, 회전 다면경의 회전수를 크게 하여 고속 주사를 하기 위해, 특개 제2001-33725호 공보 등에, 고속 회전에 견디는 회전축의 베어링에 관한 것이 제안되어 있다. 또한, 특개 제2000-19443호 공보 등에는, 회전 다면경의 반사면의 면수를 많게 하여, 회전수를 높이지 않고 주사를 고속화하는 것이 제안되어 있다.

그러나, 1매의 곡면 미러로 구성된 많은 광 주사 장치는, 상면 만곡, fθ특성 및 주사선 만곡에 관한 성능은 양호해도, 광선 수차에 관하여 보정이 불충분하여 양호한 스폿을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 일본국 특개평 제11-30710호 공보에 제안되어 있는 광 주사 장치는 모식적으로는 곡면 미러로부터의 광속을 직접 상면(像面)에 도입하도록 기재되어 있지만, 광속이 곡면 미러에서 반사되는 반사각이 작고, 실제로 감광 드럼에 광속을 도입하기 위해서는 곡면 미러와 감광 드럼 간에 반사 미러를 배치할 필요가 있었다. 또한, 곡면 미러의 부 주사 방향 단면 형상은 원호가 아니고 4차 다항식 형상이므로 가공, 계측이 곤란하다는 문제가 있었다.

일본국 특개평 제11-153764호 공보에서는, 반사 미러를 필요로 하지 않고, 1매의 곡면 미러로부터의 광속을 직접 감광 드럼에 도입하는 동시에, 곡면 미러를 비교적 가공, 계측이 용이한 형상으로 하고 있는데, 고속화에 대해 2개의 광원으로부터의 광속을 주사한다는 구성으로, 구성 부품 점수가 증대한다는 문제가 있었다.

일본국 특개 제2001-33725호 공보에는, 회전 다면경의 베어링부를 동압 베어링으로 하고, 고속 회전에 대응하는 구성이 제안되어 있는데, 정밀한 베어링부의 가공 정밀도가 요구되어 고비용으로 된다는 문제가 있었다.

반사면수가 많은 회전 다면경을 이용하는 구성을 제안하고 있는 일본국 특개 제2000-19443호 공보의 구성은 제2 결상 광학계는 단일 렌즈로 구성되어 있지만, 비구면 렌즈로 이루어지는 구성으로, 산업적으로는 플라스틱 렌즈를 이용하게 되어 온도 특성에 의한 성능 변화가 커진다는 문제가 있었다.

본 발명은 레이저 빔 프린터, 레이저 팩시밀리, 디지털 복사기 등의 화상 판독 장치, 또는 화상을 기입하는 화상 형성 장치나 사진 처리 장치에 이용되는 광 주사 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 2는 도 1에 도시한 광 주사 장치의 부 주사 방향 단면에서의 주요부 구성도,

도 3a는 실시예 1의 fθ 오차를 도시하는 특성도,

도 3b는 실시예 2의 상면 만곡을 도시하는 특성도,

도 4a는 실시예 2의 fθ 오차를 도시하는 특성도,

도 4b는 실시예 2의 상면 만곡을 도시하는 특성도,

도 5a는 실시예 3의 fθ 오차를 도시하는 특성도,

도 5b는 실시예 3의 상면 만곡을 도시하는 특성도,

도 6a는 실시예 4의 fθ 오차를 도시하는 특성도,

도 6b는 실시예 4의 상면 만곡을 도시하는 특성도,

도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 9는 본 발명의 실시형태 4에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 10은 도 9에 도시한 광 주사 장치의 곡면 미러로부터 감광 드럼까지의 광로도,

도 11은 본 발명의 실시형태 6에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 12는 도 11에 도시한 광 주사 장치의 다이크로익 미러로 구성한 평판 형상 광 분리 수단에 의한 광속 분리를 도시하는 구성도,

도 13은 본 발명의 실시형태 7에 따른 광 주사 장치를 도시하는 주요부 구성도,

도 14는 도 13에 도시한 광 주사 장치의 광원을 구성하는 광학계의 일부 구성도,

도 15는 도 13에 도시한 광 주사 장치의 광원을 구성하는 광학계의 일부의 별도예에 따른 구성도,

도 16은 본 발명의 실시형태 8에 따른 광 주사 장치를 이용한 화상 판독 장치의 주요부 구성도,

도 17은 본 발명의 실시형태 9에 따른 광 주사 장치를 이용한 화상 판독 장치의 주요부 구성도,

도 18은 본 발명의 광 주사 장치를 적용한 화상 형성 장치의 주요부 구성도,

도 19는 본 발명의 광 주사 장치를 적용한 사진 처리 장치의 주요부 구성도이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하는 것으로서, 낮은 비용으로 양호한 광학 성능을 확보하면서, 고속 주사를 가능하게 하는 광 주사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 광 주사 장치는 광속을 피주사면 상에, 주 주사 방향 및 이와 직교하는 부 주사 방향으로 주사하는 광 주사 장치로서,

광원;

상기 광원으로부터의 광속을 주사하는 회전 다면경;

상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 회전 다면경의 반사면 하나분의 주 주사 방향에서의 폭보다 큰 선상(線像)을 상기 반사면 상에 형성하는 결상 광학계; 및

상기 회전 다면경과 피주사면 간에 배치된 곡면 미러를 구비하고,

상기 광원, 상기 결상 광학계, 상기 회전 다면경 및 상기 곡면 미러는 부 주사 방향에서 다른 위치에 배치되어 있고,

상기 결상 광학계에서의 광속은 상기 회전 다면경의 반사면에, 상기 반사면의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 제1 면에 대해 경사져 입사하고,

상기 회전 다면경에서 반사된 광속은 상기 곡면 미러에, 상기 곡면 미러의 정점에서의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 제2 면에 대해 경사져 입사하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 1매의 곡면 미러로, 회전 다면경으로부터의 반사광을 피주사면에 입사시킬 수 있고, 내접(內接) 반경이 작고, 또한 반사면수가 많은 회전 다면경을 이용할 수 있으므로, 양호한 광학 성능과 고속성을 실현할 수 있다.

상기 광 주사 장치에서는, 상기 곡면 미러로 향하는 광속의 중심축과 상기 제2 면과 이루는 각을 θM(°)로 하면,

6 <θM <10

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 케라레의 발생을 방지하면서, 장치의 박형화를 실현할 수 있다.

또한, 부 주사 방향에서, 상기 회전 다면경으로부터의 반사 광속이, 상기 결상 광학계로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향을 양의 방향으로 하면, 부 주사 방향에서, 상기 곡면 미러로부터의 반사 광속이 상기 회전 다면경으로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향은 음의 방향인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광속을 경사지게 반사시키면서 광로를 구부릴 때에발생하는 수차를 보정할 수 있다.

또한, 상기 회전 다면경의 반사면의 법선이, 상기 결상 광학계에서의 입사 광속과 이루는 각도의 절대값을 θP(°),

상기 곡면 미러의 정점에서의 법선이, 상기 회전 다면경으로부터의 반사 광속과 이루는 각도의 절대값을 θM(°)로 하면,

1.3 <θM/θP < 1.7

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광속을 경사지게 반사시키면서 광로를 구부릴 때에 발생하는 수차를, 보다 확실히 보정할 수 있어, 피주사면에 양호한 스폿을 얻을 수 있다.

또한, 상기 회전 다면경의 반사면과 상기 곡면 미러의 정점 간의 거리를 L로 하고, 상기 곡면 미러의 정점과 상기 피주사면 간의 거리를 D로 하면,

0.3 < L/(L+D) < 0.55의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 경사지는 방향의 수차의 발생을 방지하면서, 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러의 주 주사 방향의 곡률 반경을 RDy, 부 주사 방향의 곡률 반경을 RDx, 상기 곡면 미러의 정점과 상기 피주사면 간의 거리를 D로 하면,

0.7 < 2D/｜RDy｜ < 1.3

및

2.2 < RDy/RDx <3.2

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

0.7 < 2D/｜RDy｜ < 1.3의 관계를 만족함으로써, 주사의 직선성의 저하를 방지하면서, 수차의 발생을 방지할 수 있다.

2.2 < RDy/RDx < 3.2의 관계를 만족함으로써, 전체 시스템의 배치 밸런스가 무너져, 모든 수차의 보정이 곤란해 지는 것을 방지할 수 있고, 고 해상도화가 가능해진다.

또한, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향 단면 형상이 원호인 것이 바람직하다. 상기와 같은 곡면 미러에 의하면, 가공, 계측이 용이해진다.

또한, 상기 곡면 미러는 경사 입사에 기인하여 발생하는 주사선 휘어짐을 보정하는 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 곡면 미러는 상기 제2 면에 대해 비대칭인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광학계를 단순한 구성으로 할 수 있고, 광속의 경사 입사에 기인하여 생기는 광선 수차를 보정하면서, 또한 주사선 휘어짐을 보정할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 상기 제2 면과 상기 곡면 미러의 곡면이 교차하는 곡선인 모선(母線) 상에서, 상기 곡면 미러의 정점 이외의 각 점의 법선이, 상기 제2 면에 포함되지 않은 비틀림 형상인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광학계를 단순한 구성으로 할 수 있고, 광속의 경사 입사에 기인하여 생기는 광선 수차를 보정하면서, 또한 주사선 휘어짐을 보정할 수 있다.

또한, 상기 모선 상의 각 점의 법선이 상기 제2 면과 이루는 각도는, 상기 곡면 미러의 주변으로 감에 따라 커지는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사장치에 의하면, 경사 입사에 기인하여 생기는 주사선 휘어짐을 보정할 수 있다.

또한, 상기 회전 다면경로부터의 반사 광속이, 상기 회전 다면경으로의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향을 양의 방향으로 하면, 상기 모선 상의 각 점의 법선이 상기 제2 면에 대해 이루는 각도의 방향은 양의 방향인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 경사 입사에 기인하여 생기는 주사선 휘어짐을 보정할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 정점에서의 주 주사 방향의 곡률 반경과 부 주사 방향의 곡률 반경이 다른 아나모픽(anamorphic) 미러인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 주 주사 방향과 부 주사 방향의 상면 위치와 상면 만곡을, 각각 피주사면 근방으로 할 수 있어, 최적화할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 주 주사 방향, 부 주사 방향 모두 오목 형상인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 주 주사 방향과 부 주사 방향의 상면 위치와 상면 만곡을, 각각 피주사면 근방으로 할 수 있어, 최적화할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향의 반사에 의한 광학적 파워가, 주 주사 방향에서의 중심부와 주변부에서 변화하고 있는 형상인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 부 주사 방향의 상면 만곡을 보정할 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향 단면의 곡률 반경이 주 주사 방향 단면형상에 따르지 않는 형상인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 부 주사 방향의 상면 만곡을 보정할 수 있다.

또한, 상기 결상 광학계는 상기 광원으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해수속(收束) 광속으로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 곡면 미러로부터 결상 위치까지의 거리를 단축하면서, 주 주사 방향, 부 주사 방향의 각 상면 만곡, fθ 특성을 양호한 성능으로 할 수 있다.

또한, 상기 결상 광학계는 상기 광원으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해 발산 광속으로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 곡면 미러로부터 결상위치까지의 거리를 확대하여, 주 주사 방향, 부 주사 방향의 각 상면 만곡, fθ 특성을 양호한 성능으로 하면서, 광학 본체내에서의 각 디바이스의 배치를 용이화할 수 있다.

또한, 파장 가변 광원과 파장 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 스폿의 크기는 거의 파장에 비례하므로, 파장을 제어함으로써, 피주사면 상에 결상하는 스폿의 크기를 임의로 제어할 수 있다. 또한, 회전 다면경으로부터의 반사광을 피주사면에 입사시키는 광학계가, 반사 미러만으로 구성할 수 있어, 색 수차가 전혀 발생하지 않으므로, fθ 특성 등의 다른 성능을 열화시키지 않고 해상도를 임의로 바꿀 수 있다.

또한, 상기 광원은 2개 이상이고, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 합성하고, 상기 피주사면 상에 형성되는 스폿의 부 주사 방향의 간격을 소정의 값으로 하는 광 합성 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 다수의 광속을 동시에 주사할 수 있어, 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

또한, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속의 적어도 하나의 광속의 부 주사 방향의 경사 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시키는 부 방향 광속 제어 수단을 구비한 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 보다 정확한 부 주사 방향에서의 광 빔의 간격이 실현된다.

또한, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부 방향 광속 제어 수단은 갈바노미터 미러(galvanometer mirror)로 형성되는 것이 바람직하다. 갈바노미터 미러를 구동함으로써, 갈바노미터 미러에 입사하는 광속의 반사 방향을 변화시켜 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 부 방향 광속 제어 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 프리즘을 회동 구동함으로써, 프리즘에 입사하는 광속의 굴절 방향을 변화시켜 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원으로, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 상기 피주사면 간에 배치되어, 광속을 분리하는 광 분리 수단을 더 구비한 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 다수의 광속을 동시에 주사할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

또한, 상기 광 분리 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원이고, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 합성하고, 상기 피주사면 상에 형성되는 스폿의 부 주사 방향의 간격을 소정의 값으로 하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 상기 피주사면 간에 배치되어, 광속을 분리하는 광 분리 수단을 더 구비한 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 다수의 광속을 동시에 주사할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

또한, 상기 광 분리 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 곡면 미러는 상기 광 분리 수단으로 발생하는 주사선 만곡을 보정하는 방향으로 주사선 만곡을 발생하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 부 주사 방향의 주사선의 만곡을 보정할 수 있다.

또한, 상기 광원은 파장이 다른 2개의 광원으로,

상기 각 광원의 파장을 λ1, λ2,

상기 프리즘의 입사면과 출사면이 이루는 각도를 θpz로 하고,

파장(λ1)의 광로 중에서의 프리즘 출사면으로부터 상면까지의 거리를 Dp로 하고,

프리즘을 형성하는 재료의 파장(λ1)에서의 굴절율을 n1로 하고, 파장(λ2)에서의 굴절율을 n2로 하고,

주사 중심에서의 각 파장의 광속의 결상 위치의 부 주사 방향 간격을 xd로하면,

Dp·cos(θA){tan(θB)-tan(θA)}<xd

의 관계식을 만족하고,

상기 관계식에서 θA는,

θA= sin^-1{n1·sin(θpz)}-θpz

이고, θB는,

θB= sin^-1{n2·sin(θpz)}-θpz

인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 2개의 주사선의 부 주사 방향에서의 간격을 대략 일정하게 유지할 수 있어, 고 해상도화가 가능하게 된다.

또한, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원으로, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 피주사면 간에 배치되고, 광속을 분리하는 평판 형상 광 분리 수단을 더 구비한 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 다수의 광속을 동시에 주사할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 평판 형상 광 분리 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 광 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 평판 형상 광 분리 수단은 회절 소자로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 평판 형상 광 분리 수단을 수차 보정 수단으로서도 이용할 수 있다.

또한, 상기 광원은 파장이 다른 3개 이상의 광원으로, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단을 더 구비하고, 상기 각 파장에 대응하는 광속은 피주사면에 동축 상에 결상하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 회전 다면경에 의해 편향된 광속은, 곡면 미러의 반사만으로 피주사면 상에 결상하기 때문에, 색 수차를 전혀 발생시키지 않고, 피주사면에 결상시킬 수 있다. 이 때문에, 각 광속을 피주사면의 동축 상에 완전히 겹쳐 주사시킬 수 있다.

또한, 상기 광원은 색의 3원색 또는 그 보색에 대응하는 파장의 광속을 발하는 레이저 광원인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 피주사면을 사진용 인화지로 할 수 있다.

또한, 상기 광원은 반도체 레이저인 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 광원은 레이저 광원이고, 상기 각 광원에 대응하여, 파장 변환 소자를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원은 반도체 레이저인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 장치를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 소정의 기입 신호로 직접 변조가 가능해져 간소한 시스템으로 할 수 있다.

또한, 상기 각 광원은 레이저 광원이고, 상기 각 광원에 대응하여, 파장 변환소자와, 음향 광학 변조 소자를 구비하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 낮은 가격으로 고출력의 근 적외 영역의 발진 파장의 반도체 레이저를 이용하여, 색의 3원색 또는 그 보색에 필요한, 특히 530㎚ 부근과, 450㎚ 부근의 파장의 광속을 얻을 수 있다. 또한, 소정의 기입 신호로 음향 광학 변환 소자를 구동함으로써, 반도체 레이저는 연속 발진한 채로, 광 기입이 가능해진다.

또한, 상기 피주사면은 사진용 인화지인 것이 바람직하다.

또한, 상기 곡면 미러는,

면의 정점을 원점으로 하는 부 주사 방향 좌표를 x(㎜), 주 주사 방향 좌표를 y(㎜)로 하는 좌표(x, y)에서,

정점에서의 새그(sag)량z(㎜)은, 반사 광속이 향하는 방향을 양으로 하면,

의 관계식으로 표시되는 면 형상이고,

상기 관계식에서,

f(y)는 모선 상의 형상인 비원호를 표시하는 식이고, RDy(㎜)를 정점에서의 주 주사 방향 곡률 반경으로 하고, AD, AE, AF 및 AG를 모선 형상을 표시하는 고차정수로 하면,

로 표시되고,

g(y)는 y 위치에서의 부 주사 방향(x방향)의 곡률 반경이고, RDx(㎜)를 부 주사 방향 곡률 반경으로 하고, BC, BD, BE, BF 및 BG을 y위치에서의 부 주사 방향 곡률 반경을 정하는 정수로 하면,

g(y)= RDx(1+BCy²+BDy⁴+BEy⁶+BFy⁸+BGy¹⁰)로 표시되고,

θ(y)는 y 위치에 있어서의 비틀림량을 표시하는 식이고, EC, ED 및 EE를 y 위치에서의 비틀림량을 정하는 비틀림 정수로 하면,

θ(y)= ECy²+EDy⁴+EEy⁶

로 표시되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 간소한 광학계로, 높은 수차 보정 능력을 달성할 수 있다.

또한, 상기 회전 다면경의 반사면의 수가, 10이상 20이하인 것이 바람직하다. 상기와 같은 광 주사 장치에 의하면, 회전 다면경의 내접 원반경을 작게 억제하면서, 낮은 회전수로 고속 주사가 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 화상 판독 장치는, 상기 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 화상 판독 장치에 의하면, 고속 판독을 가능하게 하면서, 낮은 비용의 화상 판독 장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 화상 형성 장치는 상기 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 화상 형성 장치에 의하면, 고속 기입을 가능하게 하면서, 낮은 비용의 화상 형성 장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 사진 처리 장치는 상기 파장이 다른 3개 이상의 광원을 구비한 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 사진 처리 장치에 의하면, 고속 기입을 가능하게 하면서, 낮은 비용의 사진 처리 장치를 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 광 주사 장치의 구성도를 도시하고 있다. 반도체 레이저를 광원으로 하는 광원(1)과 반사 미러(5) 간에, 제1 결상 광학계(4)가 배치되어 있다. 제1 결상 광학계(4)는 축 대칭 렌즈(2) 및 실린더리컬 렌즈(3)를 구비하고 있다.

제1 결상 광학계(4)로부터 출사된 광속은 반사 미러(5)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(6) 상의 반사면에 입사한다. 실린더리컬 렌즈(3)는, 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(6) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향(화살표 a방향)으로 연장된 선상(線像)을 형성한다.

본 실시형태에서는, 이 선상의 폭은 회전 다면경(6)의 반사면 하나분의 주 주사 방향의 폭보다 커지도록 설정하고 있고, 광속은 소위 오버필드 상태에서 회전다면경(6)에 입사한다. 이에 따라, 내접 반경이 작고, 또한 반사면 수가 많은 회전 다면경을 사용 가능하게 하여, 회전 다면경의 회전수를 높이지 않고 주사를 고속화할 수 있다. 이는, 광속이 오버필드 상태에서 입사하므로, 1주사에 대응하는 회전 다면경(6)의 하나의 반사면에, 연속하여 광속이 입사하기 때문이다.

또한, 내접 반경이 작은 회전 다면경을 이용할 수 있으므로, 회전 구동의 부하도 작고, 고속 회전 기동이 가능하게 되어, 저 부하 모터도 사용할 수 있다. 회전 다면경(6)에 의해 편향 반사된 광속은, 곡면 미러(7)의 광학 파워에 의해, 수속 작용을 받아, 피주사면인 감광 드럼(8) 상에 결상하여 주사된다.

도 2는 도 1에 도시한 광 주사 장치의 부 주사 방향의 단면도이다. 본 실시형태에서는 회전 다면경(6)의 회전 중심축(9)이 주사폭 영역의 대략 중심에 위치하고 있다. 반사 미러(5)에서 반사된 광속은 회전 다면경(6)의 반사면에, 이 반사면의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 제1 면(A)에 대해 경사져 입사한다. 또한, 회전 다면경(6)에서 편향 반사된 광속은, 곡면 미러(7)에, 곡면 미러(7)의 정점에서의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 면(B)에 대해 경사져 입사한다.

도 2 중, r은 회전 다면경(6)의 내접 반경, L은 편향 반사점과 곡면 미러(7)의 정점과의 간격, D는 곡면 미러(7)의 정점과 감광 드럼(8)과의 간격이다. 또한, θP은 반사 미러(5)로부터의 광축과 편향 반사면의 법선이 이루는 각, θM은 편향 반사면에서의 광축과 곡면 미러(7)의 정점에서의 법선이 이루는 각이다.

곡면 미러(7)의 면 형상은 면의 정점을 원점으로 하는 부 주사 방향 좌표가x이고, 주 주사 방향 좌표가 y인 좌표(x, y)에서의 정점에서의 새그량(z)은, 입사 광속이 향하는 방향을 양으로 하면, 이하의 식 (1)으로 표시된다.

식 (1)

식 (1)에서, f(y)는 모선(제2 면(B)과 곡면 미러(7)의 곡면이 교차하는 곡선)상의 형상인 비원호를 표시하는 식이고, g(y)는 y 위치에서의 부 주사 방향(x방향)의 곡률 반경이고, θ(y)은 y위치에서의 비틀림량을 표시하는 식으로, 각각 이하의 식 (2), (3), (4)으로 표시된다.

식 (2)

g(y)= RDx(1+BCy²+ BDy⁴+BEy⁶+BFy⁸+BGy¹⁰) 식 (3)

θ(y)= ECy²+EDy⁴+EEy⁶식 (4)

여기서, RDy(㎜)는 정점에서의 주 주사 방향 곡률 반경이고, RDx(㎜)는 부 주사 방향 곡률 반경이고, K는 모선 형상을 도시하는 원추 정수이고, AD, AE, AF, AG는 모선 형상을 도시하는 고차 정수이고, BC, BD, BE, BF, BG는 y위치에서의 부 주사 방향 곡률 반경을 정하는 정수이고, EC, ED, EE는 y위치에서의 비틀림량을 정하는 비틀림 정수이다.

이들 각 식에 의해 표시되는 곡면 미러(7)의 형상은 주, 부 상면(像面) 만곡, fθ 오차를 보정하도록, 주 주사 방향 단면의 비원호 형상과, 각 상 높이에 대응한 부 주사 방향의 곡률 반경이 정해지고, 또한 주사선 만곡을 보정하기 위해서 각 상 높이에 대응한 위치에서의 면의 비틀림량이 정해져 있다.

또, 상기 각 식에 의해 표시되는 곡면 미러(7)의 형상은 자유 곡면의 일예이고, 동일한 형상을 표시할 수 있으면 다른 식을 이용해도 된다.

또한, 본 실시형태 1에서는, 이하의 각 식을 만족한다.

6<θM<10 식 (6)

1.3<θM/θP<1.7 식 (7)

0.3<L/(L+D)<0.55 식 (8)

0.7<2D/｜RDy｜<1.3 식 (9)

2.2<RDy/RDx<3.2 식 (10)

식 (6)은 광 주사 장치의 부 주사 방향에서의 박형화에 관한 식이다. 하한을 넘으면 곡면 미러(7)에서 반사된 광속이 회전 다면경(6)의 상부를 통과할 때, 케라레가 발생하는 경우가 생긴다. 상한을 넘으면 박형화에는 불리해진다.

이와 같이, 식 (6)을 만족함으로써, 박형화가 가능하게 되는데, 6<θM이라는 큰 각도로, 광속이 부 주사 방향에서 경사져 입사하므로, 곡면 미러(7)에는 큰 광선 수차가 생긴다. 본 실시형태에서는 광속을 회전 다면경(6)의 반사면에 제1 면(A)에 대해 경사지게 입사시켜, 이 광선 수차를 보정하고 있다.

구체적으로는 도 2에 도시한 바와 같이, 부 주사 방향 단면에 관해, 회전 다면경(6)의 반사면에서 반사되는 반사 광속이, 제1 결상 광학계(4)로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향(화살표 c방향)을 양의 방향으로 한 경우, 곡면 미러(7)에서 반사되는 광속이 상기 반사면으로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향(화살표 d방향)은 음의 방향으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 광속을 경사지게 반사시키면서 광로를 구부릴 때에 발생하는 수차를 보정할 수 있다.

보다 구체적인 구성이 식 (7)이고, 식 (7)은 광 주사 장치의 부 주사 방향에서의 박형화를 실현할 때, 부 주사 단면내에서 경사지게 광속을 반사시키면서 광로를 구부릴 때에 발생하는 수차를 보정하는 조건식이다. 하한 또는 상한을 넘으면 회전 다면경(6)의 반사면으로의 입사시의 수차를 곡면 미러(7)로의 입사시에 발생하는 수차로 상쇄할 수 없어, 잔존 수차가 생겨 박형화를 달성할 수 없다.

식 (8)은 회전 다면경(6)으로부터 피주사면인 감광 드럼(8)까지의 광로 상에서의 곡면 미러(7)의 배치를 규정하는 식이다. 하한을 넘으면 곡면 미러(7)의 주 주사 방향의 크기를 작게 할 수 있는데, 경사 방향의 수차가 발생한다. 상한을 넘으면 곡면 미러(7)의 주 주사 방향의 크기가 커지고, 비용과 장치의 소형화의 점에서 불리해진다.

식 (9)는 제1 결상 광학계(4)로부터 곡면 미러(7)에 입사하는 주 주사 방향에 있어서의 광속의 상태를 규정한 식이다. 하한을 넘으면 곡면 미러(7)에 입사하는 광속의 주 주사 방향에서의 수속 상태가 크고, 곡면 미러(7)의 주 주사 방향의 광학적 파워가 너무 작아져, 주사의 직선성이 저하한다.

상한을 넘으면 곡면 미러(7)에 입사하는 광속의 주 주사 방향에서의 발산상태가 크고, 곡면 미러(7)의 주 주사 방향의 광학적 파워를 크게 하는 것이 필요해져 수차가 발생한다.

식 (10)은 곡면 미러의 주 주사와 부 주사 방향의 광학적 파워의 비에 관한 식이다. 하한 또는 상한을 넘으면 전 시스템의 배치 밸런스가 무너져, 모든 수차의 보정이 곤란해지고, 고 해상도화가 곤란해진다.

이하, 본 실시형태의 실시예를 이하의 각 표에 도시한다. 표 중, Ymax로 되어 있는 것은 최대 상 높이이고, αmax로 되어 있는 것은 최대 상 높이에 대응한 폴리곤 회전각이다. 또한, 표 5∼8는 각 실시예에서의 상기 각 식 (7)∼(10)의 값을 도시하고 있다.

<표 1>

실시예 1

<표 2>

실시예 2

<표 3>

실시예 3

<표 4>

실시예 4

<표 5>

<표 6>

<표 7>

<표 8>

도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 각각 실시예 1∼4의 fθ 오차를 표시하고 있고, 세로축 Y(㎜)은 상 높이를 표시하고, 가로축(fθ)은 fθ 오차(㎜)를 표시하고 있다. 도 3b, 도 4b, 도 5b 및 도 6b는 각각 실시예 1∼4의 상면 만곡 특성을 도시하고 있고, 세로축 Y(㎜)는 상 높이, 가로축(C)은 상면 만곡(㎜)을 표시하고 있다. 또한, 실선은 주 주사 방향의 상면 만곡이고, 파선은 부 주사 방향의 상면 만곡이다.

여기서, fθ 오차(△Y)는 주사 중심 근방에서의 회전 다면경(6)(폴리곤)의 단위 회전각 당의 주사 속도(감광 드럼면 상에서 광속이 주사되는 속도)를 V(㎜/deg)로 하고, 폴리곤 회전각을 α(deg)로 하고, 상 높이를 Y(㎜)로 하면, 하기의 식 (11)로 표시되는 양이다.

△Y= Y-V·α 식 (11)

도 3∼6에서 알 수 있듯이, 각 실시예는 fθ 오차, 상면 만곡과 함께 작게 억제되어 있고, 양호한 광학 성능을 도시하고 있다.

각 실시예에서, 곡면 미러(7)는 부 주사 방향 단면 형상을 원호로 하고 있으므로, 가공, 계측이 용이하다. 또한, 각 실시예의 곡면 미러(7)의 형상은 상기 식 (1)∼(5)을 만족하고 있으므로, ① 경사 입사에 기인하여 생기는 주사선 휘어짐을 보정하는 형상으로 되어 있고, ② 면(B)에 대해 비대칭인 형상으로 되어 있고, ③ 면(B)과 곡면이 교차하는 곡선(이하, 「모선」이라고 한다.) 상에 있는 정점 이외의 각 점의 법선이, 면(B)에 포함되지 않는, 비틀림 형상으로 되어 있고, ④ 모선 상의 각 점의 법선이 면(B)과 이루는 각도가, 주변일수록 커지고, ⑤ 곡면 미러(7)에서 반사되는 광속이 회전 다면경(6)의 반사면으로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향을 양의 방향으로 하면, 모선 상의 각 점의 법선이 면(B)과 이루는 각도의 방향은 양의 방향으로 되어 있다. 이에 따라, 광학계를 단순한 구성으로 할 수 있고, 광속의 경사 입사에 기인하여 생기는 광선 수차를 보정하면서, 또한 주사선 휘어짐을 보정하고 있다.

또한, 곡면 미러(7)는, ① 정점에서의 주 주사 방향의 곡률 반경과 부 주사 방향의 곡률 반경이 다른 아나모픽 미러로 되어 있고, ② 주 주사 방향, 부 주사 방향 모두 오목의 미러면으로 되어 있고, ③ 부 주사 방향의 반사에 의한 광학적 파워가 주 주사 방향에서의 중심부와 주변부에서 변화하고 있고, ④ 부 주사 방향 단면의 곡률 반경이 주 주사 방향 단면 형상에 따르지 않는 형상으로 되어 있다. 이에 따라, 주 주사 방향과 부 주사 방향의 상면 위치와 상면 만곡을 최적화하고 있다.

또한, 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4에서, 제1 결상 광학계(4)는 광원(1)으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해 수속 광속이 되도록 하고 있다. 이에 따라, 곡면 미러(7)로부터 결상 위치까지의 거리를 단축하면서, 주 주사 방향, 부 주사 방향의 각 상면 만곡과 fθ 특성을 양호한 성능으로 하고 있다.

또한, 실시예 2에서, 제1 결상 광학계(4)는 광원(1)으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해 발산 광속이 되도록 하고 있다. 이에 따라, 곡면 미러(7)로부터결상 위치까지의 거리를 확대하여, 주 주사 방향, 부 주사 방향의 각 상면 만곡, fθ 특성을 양호한 성능으로 하면서, 광학 본체 내에서의 각 디바이스의 배치를 용이화하고 있다.

여기서, 광원(1)에 대응하여, 파장 가변 광원과 파장 제어부를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 파장 가변 광원으로서, 예를 들면 반도체 레이저와 SHG 소자를 조합한 광원을 이용할 수 있다. 이에 따라, 반도체 레이저로부터의 기본 파장 광속과 체배(遞倍)된 파장의 광속을 이용할 수 있고, 필요한 파장의 광속만을 다이크로익 필터에 의해 선택할 수 있다.

광학계에 의해 결상된 스폿의 크기는 거의 파장에 비례하기 때문에, 파장을 제어함으로써 감광 드럼 상에 결상하는 스폿의 크기를 임의로 제어할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제2 결상 광학계가 반사 미러만으로 구성되어 있으므로 색 수차가 전혀 발생하지 않고, fθ 특성 등 다른 성능을 열화시키지 않고 해상도를 임의로 바꿀 수 있다.

또, 실시형태 1에서 설명한 곡면 미러는 이하의 각 실시형태의 곡면 미러에도 적용할 수 있고, 실시형태 2 이후에서는, 곡면 미러의 면 형상 및 곡면 미러 작용효과에 대한 설명은 생략한다.

또한, 회전 다면경과, 곡면 미러로의 광속의 경사 입사 및 회전 다면경으로의 광속의 오버필드 상태에서의 입사에 대해서는, 이하의 각 실시형태에서도 동일하고, 이들 상세한 설명은 실시형태 2 이후에서는 생략한다.

또한, 회전 다면경의 반사면의 수가 많을수록, 작은 회전수로 고속 주사가가능해진다. 그러나, 필요한 주 주사 방향의 해상도를 얻기 위해서는 하나의 반사면의 주 주사 방향의 크기가 광속폭에 따라 확보되지 않으면 않되어, 내접 반경이 너무 커지는 경우가 있다.

이 때문에, 반사면의 수는 10면 이상 20면 이하가 바람직하다. 10면 미만에서는 고속 주사에 대해 회전 다면경의 회전수를 충분히 저하할 수 없고, 20면을 넘으면 회전 다면경의 내접 반경이 너무 커진다. 이러한 반사면의 바람직한 범위는 이하의 각 실시형태에서도 동일하다.

(실시 형태 2)

도 7은 실시형태 2에 따른 광 주사 장치의 구성도이다. 본 실시형태에서는, 반도체 레이저를 광원으로 하는 2개의 광원(10, 18)을 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(13)는 축 대칭 렌즈(11) 및 실린더리컬 렌즈(12)를 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(13)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(14)을 투과하여, 반사 미러(15)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(16) 상의 반사면에 입사한다. 실린더리컬 렌즈(12)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(16) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다.

또한, 제2 결상 광학계(17)는 축 대칭 렌즈(19) 및 실린더리컬 렌즈(20)를 구비하고 있다. 제2 결상 광학계(17)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(14)에서 반사되어, 반사 미러(15)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(16) 상의 반사면에 경사져 입사된다. 실린더리컬 렌즈(20)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(16) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다. 각 광속은 오버필드 상태에서, 회전 다면경(16)에 입사한다.

회전 다면경(16)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(21)에 경사져 입사하고, 곡면 미러(21)의 광학 파워에 의해, 수속 작용을 받아, 피주사면인 감광 드럼(22) 상에 결상하여 주사된다.

본 실시형태에서는 2조의 결상 광학계에서, 2개의 광속이 출사하게 되는데, 각 결상 광학계에서의 광속은 광 합성 수단(14)에 의해 합성된다. 이 경우, 2개의 광속은 감광 드럼(22)상에서, 2개의 부 주사 방향의 주사선 간격이 해상도에 대해 적당한 값이 되도록 합성된다.

이에 따라, 본 실시형태에서는 2조의 결상 광학계로부터 출사된 다른 2개의 광속은 전 광학계를 통해 한번의 주사로 2라인 주사할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

여기서, 2개의 광원(10, 18)의 파장이 동일할 때는, 광 합성 수단(14)은 하프 미러로 구성할 수 있다. 광 이용 효율을 높일 때는, 광 합성 수단(14)은 편광 미러, 또는 편광 빔 프리즘으로 구성할 수 있다.

광원(10)과 광원(18)의 파장이 다른 경우는 광 합성 수단(14)은 다이크로익 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 광원(10)의 파장을 λ1로 하고, 광원(18)의 파장을 λ2로 하면, 다이크로익 미러의 특성으로서, 파장(λ1)의 광속은 투과하고, 파장(λ2)의 광속을 반사한다. 이 때문에, 광 이용 효율이 높은 광학계가 달성된다.

(실시 형태 3)

도 8은 실시형태 3에 따른 광 주사 장치의 구성도를 도시하고 있다. 본 실시형태에서는 반도체 레이저를 광원으로 하는 2개의 광원(23, 32)을 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(26)는 축 대칭 렌즈(24) 및 실린더리컬 렌즈(25)를 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(26)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(27)을 투과하여, 반사 미러(28)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(29) 상의 반사면에 입사한다. 실린더리컬 렌즈(25)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(29) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(29)에 오버필드 상태로 입사한다.

또한, 제2 결상 광학계(33)는 축 대칭 렌즈(24a) 및 실린더리컬 렌즈(25a)를 구비하고 있다. 제2 결상 광학계(33)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(27)에서 반사되어, 반사 미러(28)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(29) 상의 반사면에 경사져 입사한다. 실린더리컬 렌즈(25a)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(29) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(29)에 오버필드 상태로 입사한다.

상기와 같이, 제1 결상 광학계(26)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(27)을 투과하고, 제2 결상 광학계(33)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(27)에서 반사되게 되는데, 각 결상 광학계에서의 광속은 광 합성 수단(27)을 거쳐 합성된다.

회전 다면경(29)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(30)로 경사져 입사하고, 곡면 미러(30)의 광학 파워에 의해, 수속 작용을 받아, 피주사면인 감광 드럼(31) 상에 결상하여 주사된다.

본 실시형태에서는 제2 결상 광학계(33)와 광 합성 수단(27) 간에, 부 방향 광속 제어 수단(34)을 구비하고 있다. 광 합성 수단(27)은 감광 드럼(31) 상에서 2개의 부 주사 방향의 주사선 간격이 해상도에 대해 적당한 값이 되도록 2개의 광속을 합성한다.

그러나, 곡면 미러(30)에 입사하는 2개의 광속의 입사 위치, 또는 입사각이 다르기 때문에, 주사 범위의 중앙과 그 양단에서, 부 주사 방향에서의 2개의 주사선의 간격에 편차가 생긴다. 이 편차를 보정하는 것이, 부방향 광속 제어수단(34)이다. 부 방향 광속 제어 수단(34)에 의해, 광원(32)으로부터의 광속에 대해 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시킴으로써, 상기와 같은 주사선 간격의 편차를 억제한다.

부 방향 광속 제어 수단(34)은 갈바노미터 미러를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 갈바노미터 미러를 회동 구동함으로써, 갈바노미터 미러에 입사하는 광속의 반사 방향을 변화시킬 수 있어, 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시킬 수 있다.

또한, 부방향 광속 제어 수단(34)은 프리즘을 이용하여 구성해도 된다. 프리즘을 회동 구동함으로써, 프리즘에 입사하는 광속의 굴절 방향을 변화시킬 수 있어 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시킨다.

여기서, 2개의 광원(23, 32)의 파장이 동일할 때는, 광 합성 수단(27)은 하프 미러로 구성할 수 있다. 광 이용 효율을 높일 때는 광 합성 수단(27)은 편광 미러, 또는 편광 빔 프리즘으로 구성할 수 있다.

광원(23)과 광원(32)의 파장이 다른 경우는, 광 합성 수단(27)은 다이크로익 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 광원(23)의 파장을 λ1로 하고, 광원(32)의 파장을 λ2로 하면, 다이크로익 미러의 특성으로서, 파장(λ1)의 광속은 투과하고, 파장(λ2)의 광속을 반사한다. 이 때문에, 광 이용 효율이 높은 광학계가 달성된다.

(실시 형태 4)

도 9는 실시형태 4에 따른 광 주사 장치의 구성도를 도시하고 있다. 본 실시형태에서는, 반도체 레이저를 광원으로 하여 파장(λ1)의 광속을 발하는 광원(35)과, 반도체 레이저를 광원으로 하여 파장(λ2)의 광속을 발하는 광원(35a)을 구비하고 있다.

제1 결상 광학계(38)는 축 대칭 렌즈(36) 및 실린더리컬 렌즈(37)를 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(38)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(98)을 투과하고, 반사 미러(40)에 의해 광로가 휘어져, 회전 다면경(41) 상의 반사면에 입사한다. 실린더리컬 렌즈(37)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(41) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향(화살표 a방향)으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(41)에 오버필드 상태로 입사한다.

또한, 제2 결상 광학계(39)는 축 대칭 렌즈(36a) 및 실린더리컬 렌즈(37a)를 구비하고 있다. 제2 결상 광학계(39)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(98)에서 반사되고, 반사 미러(40)에 의해 광로가 휘어져, 회전 다면경(41) 상의 반사면에 경사져 입사한다. 실린더리컬 렌즈(44)는 부 주사 방향에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(41) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(41)에 오버필드 상태로 입사한다.

회전 다면경(41)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(42)에 경사져 입사하고, 곡면 미러(42)의 광학 파워에 의해 수속 작용을 받아, 피주사면인 감광 드럼(43) 상에 결상하여 주사된다.

상기와 같이, 제1 결상 광학계(38)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(98)을 투과하고, 제2 결상 광학계(39)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(98)에서 반사되게 되는데, 각 결상 광학계로부터의 광속은 광 합성 수단(98)을 거쳐 동축 상에 합성된다.

곡면 미러(42)에 의해, 주 주사 방향에 수속 작용을 받은 광속은 프리즘(44)을 투과함으로써, 2개의 광속으로 분리된다. 이 프리즘(44)에 의한 광속의 분리는 파장에 의한 편각의 차를 이용하고 있다. 프리즘(44)을 투과한 2개의 광속은 감광 드럼(43) 상에서 결상하여 주사된다. 이에 따라, 전 광학계를 통해서 한번의 주사로 2라인의 주사를 할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

프리즘(44)은 감광 드럼(43) 상에서 부 주사 방향에서의 2개의 주사선의 간격이 해상도에 대해 적당한 값이 되도록, 프리즘(44)의 파장 분산과 프리즘(44)의정각(頂角)을 선택해 놓는 것이 바람직하다.

또한, 광 합성 수단(98)은 다이크로익 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 다이크로익 미러에 의하면, 광원(35)으로부터의 파장(λ1)의 광속은 투과시키고, 광원(35a)에서의 파장(λ2)의 광속을 반사시킬 수 있어, 광 이용 효율이 높은 광학계가 달성된다.

(실시 형태 5)

본 실시형태에 따른 광 주사 장치의 기본 구성은 도 9에 도시한 실시형태 4와 동일하므로, 도 9를 이용하면서 본 실시형태에 대해 설명한다. 광 분리 수단인 프리즘(44)에는 편향된 광속이 입사하는데, 편향에 따라 프리즘(44)으로의 입사 각도가 변화하고, 그에 따라 프리즘(44)에 의한 굴절 작용인 편각이 변화하여 주사선 만곡을 발생한다.

이 경우, 프리즘(44)에서 굴절될 때의 주사선 만곡의 발생량은 파장의 차이에 따라 2개의 광속에서 다르기 때문에, 완전히 동일 광로에 합성된 경우는 피주사면 상에서 더욱 상대적 주사선 만곡이 생긴다.

그래서, 이 주사선 만곡을 보정하도록, 제2 결상 광학계를 구성하는 곡면 미러(42)의 구성을, 역방향의 주사선 만곡을 발생시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태는 단 파장측의 광속을 장 파장측의 광속에 대해, 부 주사 방향으로 시프트와 틸트를 부여해 합성하는 구성에 의해서, 상대적 주사선 만곡을 보정하는 것이다. 도 10은 곡면 미러(42)로부터 감광 드럼(43)까지의 부 주사 방향 단면의 광로도를 도시하고 있다. θpz는 프리즘(44)의 입사면과 출사면이 이루는 각도, 즉 프리즘의 정각이다. Dp는 프리즘(44)의 출사면으로부터 상면까지의 거리이다.

여기서, 2개의 광원으로부터의 광속이 완전히 동일 광로에서 동축 상에 합성되어 곡면 미러(42)에 입사하고, 곡면 미러(42)에서 반사된 후 프리즘(44)에 입사할 때, 프리즘(44)의 입사면을 광속에 대해 부 주사 방향에 관해서 수직으로 배치했다고 하면, 피주사면 상의 주사 중심에서의 2개의 광속의 부 주사 방향의 결상 위치의 간격(x0)은 하기의 식 (12)로 표시된다.

단, n1은 프리즘(44)을 구성하는 매질의 파장(λ1)에서의 굴절율이고, n2는 파장(λ2)에서의 굴절율이고, θA, θB는 하기의 식 (13), (14)와 같다.

x0= Dp·cos(θA){tan(θB)-tan(θA)} 식 (12)

θA=sin^-1{n1·sin(θpz)}-θpz 식 (13)

θB=sin^-1{n2·sin(θpz)}-θpz 식 (14)

따라서, 주사 중심에서의 각 파장의 광속의 감광 드럼(43) 상에서의 결상 위치의 부 주사 방향 간격을 xd로 했을 때, 하기의 식 (15)을 만족함으로써, 각 주사선에 의한 상대적 주사선 만곡이 보정된 상태로 되어, 고해상도화를 실현할 수 있다.

Dp·cos(θA){tan(θB)-tan(θA)}<xd 식 (15)

즉, 식 (15)를 만족하도록, Dp, θA, θB를 설정함으로써, 프리즘(44)에서생기는 상대적 주사선 만곡을 보정하는 방향으로 단 파장측의 광속을 부 주사 방향으로 시프트 및 틸트시켜 합성할 수 있어, x0<xd의 상태에서 상대적 주사선 만곡이 보정되게 된다.

(실시 형태 6)

도 11은 실시형태 6에 따른 광 주사 장치의 구성도이다. 본 실시형태에서는 반도체 레이저를 광원으로 하여 파장(λ1)의 광속을 발하는 광원(45)과, 반도체 레이저를 광원으로 하여 파장(λ2)의 광속을 발하는 광원(55)을 구비하고 있다.

제1 결상 광학계(48)는 축 대칭 렌즈(46) 및 실린더리컬 렌즈(47)를 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(48)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(49)을 투과하고, 반사 미러(50)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(51) 상의 반사면에 입사한다. 실린더리컬 렌즈(47)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(51) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향(화살표 a방향)으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(51)에 오버필드 상태로 입사한다.

또한, 제2 결상 광학계(56)는 축 대칭 렌즈(46a) 및 실린더리컬 렌즈(47a)를 구비하고 있다. 제2 결상 광학계(56)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(49)에서 반사되고, 반사 미러(50)에 의해 광로가 휘어져, 회전 다면경(51) 상의 반사면에 경사져 입사한다. 실린더리컬 렌즈(47a)는 부 주사 방향에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(51) 상의 반사면에 입사한 광속은 주 주사 방향으로 연장된 선상을 형성한다. 선상은 회전 다면경(51)에 오버필드 상태로 입사한다.

회전 다면경(51)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(52)에 경사져 입사하고, 곡면 미러(52)의 광학 파워에 의해, 수속 작용을 받아, 피주사면인 감광 드럼(53) 상에 결상 주사된다.

상기와 같이, 제1 결상 광학계(48)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(49)을 투과하고, 제2 결상 광학계(56)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(49)에서 반사되게 되는데, 각 결상 광학계에서의 광속은 광 합성 수단(49)을 거쳐 동축 상에 합성된다.

본 실시형태는 평판 형상 광 분리 수단(54)을 구비하고 있고, 곡면 미러(52)에 의해서, 주 주사 방향에 수속 작용을 받은 광속은 평판 형상 광 분리 수단(54)에 의해서, 파장(λ1)과 파장(λ2)의 2개의 광속으로 분리되고, 감광 드럼(53) 상에 각각 결상하여 주사된다. 평판 형상 광 분리 수단(54)은 감광 드럼(53) 상에서, 부 주사 방향에서 2개의 주사선의 간격이 해상도에 대해 적당한 값이 되도록 설정하고 있다.

이에 따라, 2개의 광원(45, 55)으로부터 출사된 다른 2개의 파장의 광속은 전 광학계를 통해서 한번의 주사로 2라인의 주사를 할 수 있어 실질적으로 고속 주사가 가능해진다.

평판 형상 광 분리 수단(54)은 다이크로익 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 도 12는 다이크로익 미러로 구성한 평판 형상 광 분리 수단(54)의 부분 확대도를 도시하고 있다. 다이크로익 미러면은 입사면(54b)에 형성되고, 반대측의 면(54a)에는 금속 반사막이 형성되어 있다.

광 합성 수단(49)에 의해, 동축 상에 정렬된 파장이 다른 2개의 광속 중, 광원(45)으로부터의 파장(λ1)의 광속은 입사면(54b)을 투과하고, 반대측의 면(54a)에서 반사된 후, 입사면(54b)의 뒷측에서 공기 중을 향해 출사하고, 출사 광속(57)으로 되어 감광 드럼(53)으로 향하게 된다. 한편, 광원(55)으로부터의 파장(λ2)의 광속은 입사면(54b)에서 반사 광속(58)으로 되어, 감광 드럼(53)으로 향하게 된다. 이에 따라, 광 이용 효율을 높일 수 있다.

또, 면(54a)은 금속 반사막에 대신해 다이크로익 미러면으로 해도 된다. 또한, 도 12에 도시한 평판 형상 광 분리 수단(54)은 입사면(54b)과 반대측의 면(54a)이 평행한데, 비평행의 쐐기 형상이어도 된다.

또한, 평판 형상 광 분리 수단(54)은 회절 소자로 구성함으로써, 구성을 간단히 할 수 있다. 즉, 회절 소자에 입사하는 2개의 파장의 광속은 파장이 짧은 광속일수록 보다 회절 작용을 받으므로, 이를 이용하여, 동축 상에 합성된 다른 파장의 2개의 광속을 2개로 분리할 수 있다. 또한, 수차도 회절 소자에 의해 보정할 수 있다.

(실시 형태 7)

도 13은 실시형태 7에 따른 광 주사 장치의 구성도이다. 파장(λ1)의 광속을 발하는 광원(59), 파장(λ2)의 광속을 발하는 광원(67), 및 파장(λ3)의 광속을 발하는 광원(71)을 구비하고 있다.

제1 결상 광학계(62)는 축 대칭 렌즈(60) 및 실린더리컬 렌즈(61)를 구비하고 있다. 제1 결상 광학계(62)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(63)을 투과하여, 광 합성 수단(64)에서 반사 미러(65)의 방향으로 반사된다.

또한, 제2 결상 광학계(70)는 축 대칭 렌즈(68) 및 실린더리컬 렌즈(69)를 구비하고 있다. 제2 결상 광학계(62)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(63)에서 반사되고, 또한 광 합성 수단(64)에서 반사 미러(65)의 방향으로 반사된다.

또한, 제3 결상 광학계(74)는 축 대칭 렌즈(72) 및 실린더리컬 렌즈(73)를 구비하고 있다. 제3 결상 광학계(74)로부터 출사된 광속은 광 합성 수단(64)을 투과하여, 반사 미러(65)의 방향으로 진행한다.

각 결상 광학계에서의 각 광속은 광 합성 수단(64)을 거친 시점에서, 동축 상에 합성되어 있고, 반사 미러(65)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(51) 상의 반사면에 경사져 입사한다.

실린더리컬 렌즈(61, 69 및 73)는 부 주사 방향(화살표 b방향)에 상당하는 방향으로 굴절력을 가지므로, 회전 다면경(66) 상의 반사면에 입사한 각 광속은 주 주사 방향(화살표 a방향)으로 연장된 선상을 형성한다. 또한, 각 광속은 오버필드 상태에서, 회전 다면경(66)에 입사하게 된다.

회전 다면경(66)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(75)로 경사져 입사하고, 곡면 미러(75)의 광학 파워에 의해 주 주사 방향으로 수속 작용을 받아, 동축성을 유지한 채로, 피주사면(76) 상에 결상하여 주사된다.

광 합성 수단(63, 64)은 다이크로익 미러로 구성하는 것이 바람직하다. 다이크로익 미러를 이용하면, 광 이용 효율을 높일 수 있고, 광 합성 수단(63)을 파장(λ1)의 광속을 투과시켜, 파장(λ2)의 광속을 반사시키는 특성으로 할 수 있고,광 합성 수단(64)을 파장(λ3)의 광속을 투과시켜, 파장(λ1, λ2)의 광속을 반사시키는 특성으로 할 수 있다.

본 실시형태는 3개의 다른 파장의 광속을 발할 수 있는데, 각 광속의 파장을 색의 3원색 또는 그 보색에 대응하는 파장으로 하면, 피주사면(76)인 피주사물을 사진용 인화지로 할 수 있다. 예를 들면, 파장(λ1)을 680㎚ 부근으로 하고, 파장(λ2)을 530㎚ 부근으로 하고, 파장(λ3)을 450㎚ 부근으로 하면 된다. 이 경우, 어떤 광원에 어떤 파장의 광속을 발하는 광원을 적용할지는 광 합성 수단인 다이크로익 미러의 특성의 선택에 의해 임의로 선택할 수 있다.

또한, 각 광원은 반도체 레이저로 구성하면, 장치를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 소정의 기입 신호로, 직접 변조가 가능해져 간소한 시스템으로 할 수 있다.

도 14는 광원부를 구성하는 광학계의 일부의 구성도를 도시하고 있다. 광원인 반도체 레이저(77)로부터 발한 광속은 집광 렌즈(78)에서 파장 변환소자(79)에 효율적으로 입사한다. 반도체 레이저(77)로부터 발한 광속의 파장(λL1)은 파장 변환소자(79)에 의해, 파장(λL2)으로 변환된다. 2체배하는 파장 변환 소자이면, 파장(λL2)은 파장(λL1)의 1/2로 된다. 이러한 광학계에 의하면, 낮은 비용으로 고 출력의 근 적외 영역의 발진 파장의 반도체 레이저를 이용하여, 색의 3원색 또는 그 보색에 필요한, 특히 530㎚ 부근과, 450㎚ 부근의 파장의 광속을 얻을 수 있다.

도 15는 광원부를 구성하는 광학계의 일부의 별도예의 구성도를 도시하고 있다. 광원인 반도체 레이저(80)로부터 발한 광속은 제1 집광 렌즈(81)에서 파장 변환 소자(82)에 효율적으로 입사한다. 파장이 변환된 광속은 제2 집광 렌즈(83)에서 음향 광학 변환 소자(84)에 효율적으로 입사한다. 이 구성에 의하면, 반도체 레이저(80)로부터 발한 광속의 파장(λL1)은 파장 변환 소자(82)에 의해, 파장(λL2)으로 변환된다. 2체배하는 파장 변환 소자이면, 파장(λL2)은 파장(λL1)의 1/2로 된다. 이러한 광학계에 의하면, 낮은 비용으로 고 출력의 근 적외 영역의 발진 파장의 반도체 레이저를 이용하여, 색의 3원색 또는 그 보색에 필요한, 특히 530㎚ 부근과, 450㎚ 부근의 파장의 광속을 얻을 수 있다.

또한, 소정의 기입 신호로 음향 광학 변환 소자(84)를 구동함으로써, 반도체 레이저(80)는 연속 발진한 채로, 광 기입이 가능해진다. 일반적으로 파장 변환 소자는 연속 발진 광속을 파장 변환하는 쪽이, 단속 발진 광속을 파장 변환하는 것보다 안정되게 동작할 수 있다. 또한, 고 출력인 광속을 발하는 가스 레이저를 광원으로서 이용해도 된다.

(실시 형태 8)

도 16은 화상 판독 장치에 따른 실시형태의 구성도를 도시하고 있다. 본 실시형태에 따른 화상 판독 장치는 실시형태 1에 따른 광 주사 장치를 이용하고 있다. 제1 결상 광학계(4)로부터 출사된 광속은 하프 미러(87)를 투과하고, 반사 미러(5)에 의해 광로가 휘어져, 회전 다면경(6) 상의 반사면에 입사한다.

회전 다면경(6)에 의해 편향 반사된 광속은 곡면 미러(7)에서 결상 작용을 받아, 피주사면인 판독 원고(85) 상의 판독부(86)를 주사한다. 판독면 상의 정보를 포함한 반사광 또는 산란광은 반대의 광로를 통과하고, 곡면 미러(7)를 거쳐, 하프 미러(87)에 달한다. 복귀광은 하프 미러(87)에서 반사되어, 집광 렌즈(88)에 의해 광 검출기(89) 상으로 복귀광이 집광한다. 본 실시형태에 따른 화상 판독 장치는 실시형태 1의 광 주사 장치를 이용하고 있으므로, 소형이고, 저 비용인 고 해상도의 화상 판독 장치를 실현할 수 있다.

(실시 형태 9)

도 17은 화상 판독 장치에 따른 별도의 실시형태의 구성도를 도시하고 있다. 본 실시형태에 따른 화상 판독 장치는 도 7에 도시한 실시형태 2에 따른 광 주사 장치를 이용하고 있다. 제1 결상 광학계(13)로부터 출사된 광속은 하프 미러(92) 및 광 합성 수단(14)을 투과하고, 반사 미러(15)에 의해 광로가 휘어져, 회전 다면경(16) 상의 반사면에 입사한다.

또한, 제2 결상 광학계(17)로부터 출사된 광속은 하프 미러(95)를 투과하고, 합성 수단(14)에서 반사되어, 반사 미러(15)에 의해 광로가 휘어지고, 회전 다면경(16) 상에 경사져 입사한다.

회전 다면경(16)에 의해 편향 반사된 각 광속은 곡면 미러(21)에 경사져 입사하고, 곡면 미러(21)의 광학 파워에 의해 주 주사 방향으로 수속 작용을 받아, 피주사면인 판독 원고(90) 상의 판독부(91)를 2개의 파장의 주사광으로 동시에 2개분을 주사한다.

광원(10)으로부터의 광속으로 읽어낸 판독면 상의 정보를 포함한 반사광 또는 산란광은 반대의 광로를 통과하고, 곡면 미러(21), 합성 수단(14)을 거쳐, 하프미러(92)에 도달한다. 복귀광은 하프 미러(92)에서 반사되어, 집광 렌즈(93)에 의해 광 검출기(94)상에 집광한다.

한편, 광원(18)으로부터의 광속으로 읽어낸 판독면 상의 정보를 포함한 반사광 또는 산란광도 반대의 광로를 통과하고, 곡면 미러(21)를 거쳐 합성 수단(14)에 도달한다. 복귀광은 합성 수단(14)으로 반사되고, 또한 하프 미러(95)에서 반사되어, 집광 렌즈(96)에 의해 광 검출기(97) 상에 집광한다. 이에 따라, 본 실시형태에서도, 동시에 2주사할 수 있으므로, 고속이고, 소형이며, 저 비용인 고 해상도의 화상 판독 장치를 실현할 수 있다.

본 실시형태에서는 실시형태 2를 이용한 화상 판독 장치의 실시형태를 도시했는데, 실시형태 3∼6에 따른 광 주사 장치를 이용해도 된다.

(실시 형태 10)

도 18은 화상 형성 장치에 따른 실시형태를 도시하는 구성도이다. 본 도면에 도시한 화상 형성 장치는 실시형태 1에서 6 중 어느 하나의 광 주사 장치를 이용한 것이다.

장치 본체(100)의 내부 대략 중앙에, 화살표 e방향으로 회전 구동되는 감광 드럼(101)이 배치된다. 감광 드럼(101)의 주위에는 대전기(102), 현상기(103), 전사기(104), 감광 드럼(101) 상의 잔류 토너를 문지르는 블레이드(105)를 갖는 클리너(106)가 배치되어 있다.

대전기(102)에 의해서 소망의 전위로 대전된 감광 드럼(101)의 표면에 광 주사 장치(107)로부터 광 빔이 입사되어 주사된다. 이에 따라 소망의 화상을 잠상으로서 형성한다. 이 잠상은 현상기(103)에서 현상되어, 토너 화상으로 된다.

광 주사 장치(107)는 제1 결상 광학계(108)로부터 출사되는 광속이 오버필드 상태로, 선상으로서 회전 다면경(109)에 입사한다. 이 입사 광속은 회전 다면경(109)에 의해 편향되고, 편향된 광속은 곡면 미러(110)에 의해 감광 드럼(101) 상에 결상하여 주사된다. 반사경(111)에 의해 소정의 방향으로 광 빔을 휘어지게 함으로써, 본체 내에서의 주사 광학 장치의 배치의 최적화가 이루어진다.

이 현상 공정의 진행과 동시에, 기록 용지(112)는 장치 본체(100)의 하부에 설치된 급지 카셋(113)으로부터 1매씩 급지되고, 타이밍 롤러(114)를 거쳐 전사부로 반송된다. 여기서 기록 용지에 토너 화상이 전사되어, 정착기(115)에 의해서 정착된다. 정착된 후, 배출 롤러(116)로부터 본체(100)의 상면에 배출된다.

이와 같이, 상기 실시의 형태1 내지 6 기재의 광 주사 장치를 이용함으로써, 고속이고, 소형이며, 저 비용인 고 해상도의 화상 형성 장치를 실현할 수 있다.

(실시 형태 11)

도 19는 사진 처리 장치에 따른 실시형태를 도시하는 구성도이다. 본 도면에 도시한 사진 처리 장치(120)는 실시형태 7과 동일한 구성의 광 주사 장치(122)를 구비하고 있다. 롤 상태로 감긴 사진용 인화지(121)는 광 주사 장치(122)에 의해, 색의 3원색 또는 그 보색에 필요한 3파장의 광으로 동축 상에 이루어진 빔으로 노광된다. 노광된 사진용 인화지(121)는 현상조(123), 정지조(124), 정착조(125)를 거쳐, 광 기입된 노광상이 현상화된다. 건조조(126)에서 건조 처리된 사진용 인화지는 사진 처리 장치(120)로부터 화살표 f방향으로 배지(排紙)되어, 재단기(도시하지 않음)에서 소정의 크기로 재단된다. 사진 처리 장치(120)는 실시형태 7과 같은 광 주사 장치(122)를 이용하고 있으므로, 고속이고, 소형이며, 저 비용인 고 해상도의 사진 처리 장치를 실현할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 광 주사 장치는 저 비용으로 양호한 광학 성능을 확보하면서, 고속 주사가 가능해지므로, 레이저 빔 프린터, 레이저 팩시밀리, 디지털 복사기 등의 화상 판독 장치나 화상 형성 장치, 또는 사진 처리 장치에 이용할 수 있다.

Claims (48)

1. 광속을 피주사면 상에, 주 주사 방향 및 이와 직교하는 부 주사 방향으로 주사하는 광 주사 장치에 있어서,

   광원;

   상기 광원으로부터의 광속을 주사하는 회전 다면경;

   상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 회전 다면경의 반사면 하나분의 주 주사 방향에서의 폭보다 큰 선상(線像)을 상기 반사면상에 형성하는 결상 광학계; 및

   상기 회전 다면경과 피주사면 간에 배치된 곡면 미러를 구비하고,

   상기 광원, 상기 결상 광학계, 상기 회전 다면경 및 상기 곡면 미러는 부 주사 방향에서 다른 위치에 배치되어 있고,

   상기 결상 광학계에서의 광속은 상기 회전 다면경의 반사면에, 상기 반사면의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 제1 면에 대해 경사져 입사하고,

   상기 회전 다면경에서 반사된 광속은 상기 곡면 미러에, 상기 곡면 미러의 정점에서의 법선을 포함하여 주 주사 방향에 평행한 제2 면에 대해 경사져 입사하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러로 향하는 광속의 중심축과 상기 제2 면과 이루는 각을 θM(°)로 하면,

   6 <θM <10

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 부 주사 방향에서, 상기 회전 다면경으로부터의 반사 광속이, 상기 결상 광학계로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향을 양의 방향으로 하면,

   부주사 방향에서, 상기 곡면 미러로부터의 반사 광속이 상기 회전 다면경으로부터의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향이 음의 방향인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전 다면경의 반사면의 법선이, 상기 결상 광학계로부터의 입사 광속과 이루는 각도의 절대값을 θP(°),

   상기 곡면 미러의 정점에서의 법선이, 상기 회전 다면경으로부터의 반사 광속과 이루는 각도의 절대값을 θM(°)로 하면,

   1.3 <θM/θP < 1.7

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 회전 다면경의 반사면과 상기 곡면 미러의 정점 간의 거리를 L로 하고, 상기 곡면 미러의 정점과 상기 피주사면 간의 거리를 D로 하면,

   0.3 < L/(L+D) < 0.55의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 곡면 미러의 주 주사 방향의 곡률 반경을 RDy로 하고, 부 주사 방향의 곡률 반경을 RDx로 하고, 상기 곡면 미러의 정점과 상기 피주사면 간의 거리를 D로 하면,

   0.7 < 2D/｜RDy｜ < 1.3

   및

   2.2 < RDy/RDx <3.2

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향 단면 형상이 원호인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 곡면 미러는 경사 입사에 기인하여 발생하는 주사선 휘어짐을 보정하는 형상인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 상기 제2 면에 대해 비대칭인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 상기 제2 면과 상기 곡면 미러의 곡면이 교차하는 곡선인 모선 상에 있어서, 상기 곡면 미러의 정점 이외의 각 점의 법선이 상기 제2 면에 포함되지 않는 비틀림 형상인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 모선 상의 각 점의 법선이 상기 제2 면과 이루는 각도는 상기 곡면 미러의 주변으로 감에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 회전 다면경으로부터의 반사 광속이, 상기 회전 다면경으로의 입사 광속에 대해 이루는 각도의 방향을 양의 방향으로 하면, 상기 모선 상의 각 점의 법선이 상기 제2 면에 대해 이루는 각도의 방향은 양의 방향인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 정점에서의 주 주사 방향의 곡률 반경과 부 주사 방향의 곡률 반경이 상이한 아나모픽(anamorphic) 미러인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 주 주사 방향과 부 주사 방향 모두 오목 형상인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향의 반사에 의한 광학적 파워가 주 주사 방향에서의 중심부와 주변부에서 변화하는 형상인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 부 주사 방향 단면의 곡률 반경이 주 주사 방향 단면 형상에 따르지 않는 형상인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 결상 광학계는 상기 광원으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해 수속 광속으로 하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 결상 광학계는 상기 광원으로부터의 광속을 주 주사 방향에 대해 발산 광속으로 하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
19. 제 1 항에 있어서, 파장 가변 광원과 파장 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 2개 이상이고, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 합성하여, 상기 피주사면 상에 형성되는 스폿의 부 주사 방향의 간격을 소정의 값으로 하는 광 합성 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 광원과 상기 회전 다면경의 사이에 더 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광속의 적어도 하나의 광속의 부 주사 방향의 경사, 또는 부 주사 방향의 높이를 변화시키는 부 방향 광속 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
23. 제 21 항에 있어서, 상기 부 방향 광속 제어 수단은 갈바노미터 미러(galvanometer mirror)로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
24. 제 21 항에 있어서, 상기 부 방향 광속 제어 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
25. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원이고, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 상기 피주사면 간에 배치되어, 광속을 분리하는 광 분리 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 광 분리 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
28. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원이고, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 합성하고, 상기 피주사면 상에 형성되는 스폿의 부 주사 방향의 간격을 소정의 값으로 하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 상기 피주사면 간에 배치되어, 광속을 분리하는 광 분리 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 광 분리 수단은 프리즘으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
30. 제 28 항에 있어서, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
31. 제 28 항에 있어서, 상기 곡면 미러는 상기 광 분리 수단에서 발생하는 주사선 만곡을 보정하는 방향으로 주사선 만곡을 발생하는 것을 특징으로 하는 광 주사장치.
32. 제 29 항에 있어서, 상기 광원은 파장이 다른 2개의 광원이고,

    상기 각 광원의 파장을 λ1, λ2,

    상기 프리즘의 입사면과 출사면이 이루는 각도를 θpz,

    파장(λ1)의 광로 중에서의 프리즘 출사면으로부터 상면까지의 거리를 Dp로 하고,

    프리즘을 형성하는 재료의 파장(λ1)에서의 굴절율을 n1로 하고, 파장(λ2)에서의 굴절율을 n2로 하고,

    주사 중심에서의 각 파장의 광속의 결상 위치의 부 주사 방향 간격을 xd로 하면,

    Dp·cos(θA){tan(θB)-tan(θA)}<xd

    의 관계식을 만족하고,

    상기 관계식에서 θA는,

    θA= sin^-1{n1·sin(θpz)}-θpz

    이고, θB는,

    θB= sin^-1{n2·sin(θpz)}-θpz 인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
33. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 파장이 다른 2개 이상의 광원으로, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되어, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단과, 상기 회전 다면경과 피주사면 간에 배치되어, 광속을 분리하는 평판 형상 광 분리 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 광 합성 수단은 다이크로익 미러로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
35. 제 33 항에 있어서, 상기 평판 형상 광 분리 수단은 다이크로익 미러로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
36. 제 33 항에 있어서, 상기 평판 형상 광 분리 수단은 회절 소자로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
37. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 파장이 다른 3개 이상의 광원으로, 상기 광원과 상기 회전 다면경 간에 배치되고, 상기 각 광원으로부터의 광속을 동축 상에 합성하는 광 합성 수단을 더 구비하고, 상기 각 파장에 대응하는 광속은 피주사면에 동축 상에 결상하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
38. 제 37 항에 있어서, 상기 광원은 색의 3원색 또는 그 보색에 대응하는 파장의 광속을 발하는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
39. 제 38 항에 있어서, 상기 광원은 반도체 레이저인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
40. 제 37 항에 있어서, 상기 각 광원은 레이저 광원이고, 상기 각 광원에 대응하여, 파장 변환 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 광원은 반도체 레이저인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
42. 제 37 항에 있어서, 상기 각 광원은 레이저 광원이고, 상기 각 광원에 대응하여, 파장 변환 소자와 음향 광학 변조 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
43. 제 37 항에 있어서, 상기 피주사면은 사진용 인화지인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
44. 제 1 항에 있어서,

    상기 곡면 미러는 면의 정점을 원점으로 하는 부 주사 방향 좌표를 x(㎜)로 하고, 주 주사 방향 좌표를 y(㎜)로 하는 좌표(x, y)에 있어서,

    정점에서의 새그(sag)량z(㎜)은, 반사 광속이 향하는 방향을 양으로 하면,

    의 관계식으로 표시되는 면 형상이고,

    상기 관계식에서,

    f(y)는 모선 상의 형상인 비원호를 표시하는 식이고, RDy(㎜)를 정점에서의 주 주사 방향 곡률 반경으로 하고, AD, AE, AF 및 AG를 모선 형상을 표시하는 고차 정수로 하면,

    로 표시되고,

    g(y)는 y위치에서의 부 주사 방향(x방향)의 곡률 반경이고, RDx(㎜)를 부 주사 방향 곡률 반경으로 하고, BC, BD, BE, BF 및 BG을 y 위치에서의 부 주사 방향 곡률 반경을 정하는 정수로 하면,

    g(y)= RDx(1+BCy²+BDy⁴+BEy⁶+BFy⁸+BGy¹⁰)

    로 표시되고,

    θ(y)는 y 위치에서의 비틀림량을 표시하는 식이고, EC, ED 및 EE를 y 위치에서의 비틀림량을 정하는 비틀림 정수로 하면,

    θ(y)= ECy²+EDy⁴+EEy⁶

    로 표시되는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
45. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 다면경의 반사면의 수가 10이상 20이하인 것을 특징으로 하는 광 주사 장치.
46. 제 1 항 기재의 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 판독 장치.
47. 제 1 항 기재의 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
48. 제 37 항 기재의 광 주사 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 사진 처리 장치.