KR20180022600A - 광주사 장치 및 그것을 구비하는 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

광주사 장치는 제1 및 제2 광속을 편향시켜 제1 피주사면의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하도록 구성되는 편향기, 및 상기 편향기에 의해 편향된 상기 제1 및 제2 광속을 각각 상기 유효 영역에 포함되며 상기 주주사 방향에서 서로 상이한 제1 및 제2 영역에 안내하도록 구성되는 제1 및 제2 결상 광학계를 포함한다. 주주사 방향에서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 광축에 대해 폭이 비대칭이다.

Description

광주사 장치 및 그것을 구비하는 화상 형성 장치{OPTICAL SCANNING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 레이저 광속 프린터 및 다기능 프린터 같은 화상 형성 장치에 적합한 광주사 장치에 관한 것이다.
화상 형성 장치에 사용되는 종래 알려진 광주사 장치의 예는, 편향기를 사용하여 광원으로부터 출사된 광속을 편향시키고 편향된 광속을 결상 광학계를 사용하여 피주사면에 안내하여 피주사면을 주주사 방향으로 주사하는 것이 있다. 또한, 광주사 장치의 알려진 주사 방법의 일례는 피주사면의 인쇄 영역(유효 영역)을 주주사 방향으로 2개의 영역으로 분할하고 분할된 영역을 2개의 광속을 사용하여 개별적으로 주사하는 것(캐스케이드(cascade) 주사 방법)이 있다.
일본 특허 출원 공개 공보 제2001-281580호는, 공통 피주사면의 2개의 인쇄 영역을 병렬로 배치된 2개의 광주사 장치를 사용하여 개별적으로 주사하는 화상 형성 장치를 기재하고 있다. 이 구성에 의하면, 편향기로부터 피주사면까지의 광로 길이가 인쇄 영역의 전역을 1개의 광주사 장치에 의해 동일한 주사 화각에서 주사하는 구성에서의 광로 길이보다 짧아질 수 있다. 이러한 구성은 따라서 화성 형성 장치의 소형화에 기여한다.
그러나, 일본 특허 출원 공개 공보 제2001-281580호에 기재된 화상 형성 장치에서는, 2개의 광주사 장치가 제공된다. 따라서, 부품의 수가 많고, 장치 전체가 충분히 소형화되지 않는다. 또한, 이 구성에서는, 피주사면의 위치가 광축 방향으로 어긋났을 경우에, 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 2개의 광속의 입사 위치(인쇄 위치)가 주주사 방향으로 크게 어긋난다. 따라서, 우수한 화상을 형성하는 것이 어려워진다.
본 발명은 소형 및 간단한 구성으로도 우수한 화상을 형성할 수 있는 광주사 장치를 제공하며 또한 이를 포함하는 화상 형성 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 광주사 장치는, 제1 광속 및 제2 광속을 편향시켜 제1 피주사면의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하도록 구성된 편향기와, 상기 편향기에 의해 편향된 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 상기 유효 영역에 포함되며 상기 주주사 방향에서 서로 상이한 제1 영역 및 제2 영역으로 안내하도록 구성된 제1 결상 광학계 및 제2 결상 광학계를 포함하고, 상기 제1 영역에 있어서, 상기 주주사 방향에서, 상기 제1 결상 광학계의 제1 광축에 대해 상기 제2 영역으로부터 먼 측에 있는 상기 제1 영역 내의 제3 영역의 폭이, 상기 제1 광축에 대해 상기 제2 영역에 가까운 측에 있는 상기 제1 영역 내의 제4 영역의 폭보다 길며, 상기 제2 영역에 있어서, 상기 주주사 방향에서, 상기 제2 결상 광학계의 제2 광축에 대해 상기 제1 영역으로부터 먼 측에 있는 제5 영역의 폭이, 상기 제2 광축에 대해 상기 제1 영역에 가까운 측에 있는 제6 영역의 폭보다 길다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
도 2a는 제1 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 2b는 비교예에 따른 광주사 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 2c는 제1 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 편향기에 의해 제1 광속이 편향되는 상황을 도시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 편향기에 의해 제2 광속이 편향되는 상황을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
도 7은 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 제4 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제5 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
도 10은 제5 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 부분 확대도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 화상 형성 장치의 주요부의 개략도이다.
도 12는 종래예에 따른 광주사 장치의 주요부의 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도면은 편의를 위해 실제 크기와 다른 크기로 이루어질 수 있다. 또한, 도면에서, 유사한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 첨부하고, 중복하는 설명을 생략한다.
이하의 설명에서, 주주사 방향이란, 편향기의 회전축과 광학계의 광축 방향에 수직인 방향이다. 부주사 방향이란 편향기의 회전축에 평행한 방향이다. 또한, 주주사 단면이란, 광축 방향 및 주주사 방향에 평행한 단면(부주사 방향에 수직인 단면)이다. 부주사 단면이란, 광축 방향 및 부주사 방향에 평행한 단면(주주사 방향에 수직인 단면)이다. 즉, 이들 방향 및 각 단면은 광학계마다 상이할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)의 주요부 개략도이다. 광주사 장치(100)는, 제1 및 제2 광속을 편향시켜 피주사면(제1 피주사면)(7)의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하는 공통 편향기(5)와, 편향기(5)에 의해 편향된 제1 및 제2 광속을 피주사면(7)에 안내하는 결상 광학계(6)를 구비하고 있다.
도 1에서는, 피주사면(7)의 유효 영역의 주주사 방향에서의 중심(중심 화상 높이)(712)과 편향기(5)의 회전축(51)을 통과하는 x축과, x 축과 직교하고 편향기(5)의 편향 점(반사 점)을 통과하는 y축과, x축 및 y축과 직교하는 z축에 기초하여 절대좌표계 xyz를 정하고 있다. y축을 정하는 편향 점은, 인쇄 위치(711)로 진행하는 제1 광속의 편향 점이다. 도 1에서, 설명의 편의를 위해, 하나의 도면에 의해, 제1 광속이 하나의 타이밍에서 피주사면(7)의 화상 높이에 입사하는 상황과, 또한 제2 광속이 다른 타이밍에서 피주사면(7)의 화상 높이에 입사하는 상황을 나타내고 있다.
제1 및 제2 광속은, 회전축(51)을 포함하고 주주사 방향에 수직인 기준면(9)(x축을 포함하고 y축에 수직인 면)에 대하여, 서로 상이한 측으로부터 편향기(5)에 입사한다. 구체적으로는, 제1 광속은 y 축 방향에서의 플러스 측에서 편향기(5)에 입사하고, 제2 광속은 y 축 방향에서의 마이너스 측에서 편향기(5)에 입사하고 있다. 제1 및 제2 광속 각각은, 2개의 광원의 각 광원으로부터 출사되거나 하나의 공통 광원으로부터 출사된 광속을 분할함으로써 획득될 수 있다.
결상 광학계(6)는, 기준면(9)에 대하여 서로 상이한 측에 배치되는 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)를 갖고 있다. 제1 및 제2 결상 광학계(61, 62)는, 제1 및 제2 광속을 각각, 유효 영역에 포함되며 주주사 방향에서 서로 상이한 제1 및 제2 영역(71 및 72)에 안내한다. 본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62) 각각은, 단일 결상 소자(제1 및 제2 결상 소자)를 포함하지만, 필요에 따라 복수의 결상 소자를 포함할 수 있다.
제1 영역(71)은, 유효 영역에 있으며, 기준면(9)에 대하여 제1 광속이 편향기(5)에 입사하는 측에 있는 영역, 즉 y 축 방향에서의 플러스 측의 최축외(most off-axis) 화상 높이(710)로부터 중심 화상 높이(712)까지의 인쇄 영역이다. 또한, 제2 영역(72)은, 유효 영역에 있으며 기준면(9)에 대하여 제2 광속이 편향기(5)에 입사하는 측에 있는 영역, 즉 중심 화상 높이(712)로부터 y 축 방향에서의 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714)까지의 인쇄 영역이다.
이와 같이, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)는, 제1 및 제2 광속을 사용하여, 공통의 피주사면(7)에 있으며 주주사 방향에서 서로 상이한 인쇄 영역을 주사하는 캐스케이드 주사 방법을 채용하고 있다. 상술한 광주사 장치(100)는, 공통 편향기(5)가 제1 및 제2 광속을 주사하는 구성을 채용한다. 따라서, 일본 특허 출원 공개 공보 제2001-281580호에 기재된 구성에 비해 부품 개수를 감소시킴으로써 장치 전체의 소형화를 실현할 수 있다.
"서로 상이한 인쇄 영역"이란 "적어도 일부가 서로 상이한 인쇄 영역"을 말한다. 즉, 제1 및 제2 영역(71 및 72)은, 도 1에 도시한 바와 같이 완전히 분리되지 않을 수 있다. 예를 들어, 각 부재의 조립 공차를 고려하여, 제1 및 제2 영역(71 및 72)이 중심 화상 높이(712)를 초과하여 서로의 일부가 중복하도록 구성될 수 있다.
제1 영역(71)은, 제1 결상 광학계(61)의 제1 광축(610)에 대하여, 2개의 영역, 즉 영역 71E 및 71C(각각 제3 및 제4 영역)로 나누어서 생각한다. 영역(71E)은, 제1 광축(610)과 피주사면(7)의 교점(711)에 대하여 제2 영역(72)으로부터 먼 측에 있는 영역(외측 인쇄 영역), 즉 기준면(9)으로부터 먼 측에 있는 영역(최축외 화상 높이(710)로부터 교점(711)까지)이다. 또한, 영역(71C)은, 교점(711)에 대하여 제2 영역(72)에 가까운 측에 있는 영역(내측 인쇄 영역), 즉 기준면(9)의 측에 있는 영역(교점(711)으로부터 중심 화상 높이(712)까지)이다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이, 주주사 방향에서 영역(71E)의 폭은 영역(71C)의 폭보다도 길다.
마찬가지로, 제2 영역(72)은, 제2 결상 광학계(62)의 제2 광축(620)에 대하여, 2개의 영역, 즉 영역 72E 및 72C(각각 제5 및 제6 영역)로서 나누어 생각된다. 영역(72E)은, 제2 광축(620)과 피주사면(7)의 교점(713)(축상(on-axis) 화상 높이)에 대하여 제1 영역(71)으로부터 먼 측에 있는 영역(외측 인쇄 영역), 즉 기준면(9)으로부터 먼 측에 있는 영역(교점(713)으로부터 최축외 화상 높이(714)까지)이다. 또한, 영역(72C)은, 교점(713)에 대하여 제1 영역(71)에 가까운 측에 있는 영역(내측 인쇄 영역), 즉 기준면(9) 측의 영역(중심 화상 높이(712)로부터 교점(713)까지)이다. 따라서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주주사 방향에서 영역(72E)의 폭은 영역(72C)의 폭보다 길다.
즉, 제1 및 제2 영역(71 및 72) 각각에서, 서로 가까운 측에 있는 영역(기준편(9) 측에 있는 영역)의 폭이 Yc [mm]이고, 서로로부터 먼 측에 있는 영역(기준면(9)으로부터 먼 영역)의 폭이 Ye [mm]일 때, 광주사 장치(100)는 이하의 조건식 (1)을 충족한다. 단, Yc 및 Ye의 값은 제1 및 제2 영역(71 및 72) 사이에 상이할 수 있다.
Yc < Ye (1)
조건식 (1)을 충족함으로써, 광주사 장치(100)는, 제1 및 제2 광속이, 제1 및 제2 결상 광학계(61, 62)의 각각의 광축에 대하여 양 측의 인쇄 영역을 비대칭적으로 주사하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 제1 및 제2 영역(71 및 72) 사이의 경계인 중심 화상 높이(712)에 입사하는 광속과 피주사면(7)에의 수선(x축) 사이의 각도를 충분히 작게 할 수 있다. 따라서, 피주사면(7)의 위치가 광축 방향으로 어긋났을 경우에, 제1 및 제2 영역(71 및 72) 사이의 경계에서의 제1 및 제2 광속의 입사 위치의 어긋남을 감소시킬 수 있다. 따라서, 우수한 화상을 형성할 수 있다.
도 12를 참고하여, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)의 효과에 대해서 설명한다. 도 12는, 일본 특허 출원 공개 공보 제2001-281580호에 기재된 구성과 마찬가지로, 공통의 피주사면에서의 2개의 인쇄 영역을, 병렬로 배치된 2개의 광주사 장치를 사용하여 분할 방식으로 주사하는 구성을 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 각 광주사 장치는, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)와 달리, 결상 광학계의 광축에 대하여 양 측의 인쇄 영역의 폭이 서로 동등한 구성을 채용하고 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 피주사면에서 위치 어긋남이 발생하지 않는 경우, 즉 피주사면이 실선(7a)의 위치에 배치되어 있는 경우에는, 2개의 광주사 장치로부터의 중심 화상 높이 측의 최축외 광속이, 2개의 인쇄 영역 사이의 경계인 중심 화상 높이(712)에 입사한다. 그러나, 피주사면이 파선(7b)의 위치로 어긋났을 경우, 2개의 광주사 장치로부터의 최축외 광속은, 중심 화상 높이(712)로부터 어긋난 위치에 입사한다.
일례로서, 이하의 경우, 즉 피주사면이 감광 드럼의 감광면이며, 감광 드럼의 회전축이 중심축에 대하여 광축 방향으로 0.05 mm만큼 편심되었을 경우를 생각한다. 이 경우, 감광 드럼이 1회전할 때마다, 피주사면과 광주사 장치 사이의 간격이 d=± 0.05 mm 변동한다. 예를 들어, 중심 화상 높이 측의 각 최축외 광속과 피주사면에의 수선 사이의 각도가 ε=35°인 경우, 최축외 광속의 입사 위치의 상대적인 어긋남은 Δ=d×tanε×2=±0.05×tan35°×2=±0.07 mm이다.
이와 같이, 피주사면에 위치 어긋남이 발생하면, 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 광속의 입사 위치가 크게 어긋나고, 우수한 화상을 형성하는 것이 곤란해져버린다. 그리고, 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 각 광속의 입사 위치의 어긋남은 광속의 입사각에 비례해서 커지기 때문에, 특히 광로 길이를 단축하기 위해서 주사 화각(편향 화각)을 크게 한 구성에서 특히 현저해진다.
상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)는, 조건식 (1)을 충족함으로써, 제1 및 제2 영역(71 및 72)의 각각에서의 광축에 대하여 다른 영역과 동일한 측(내측)에 대한 주사 화각을, 다른 영역의 반대측(외측)에 대한 주사 화각보다 작게 설정한다. 즉, 영역(71E)에 대한 주사 화각보다 영역(71C)에 대한 주사 화각이 작아지고, 영역(72E)에 대한 주사 화각보다 영역(72C)에 대한 주사 화각이 작아진다. 이에 의해, 영역 71C 및 72C에 대한 각 광속의 입사각(ε)을 작게 할 수 있다. 따라서, 입사 위치 어긋남(Δ=d×tanε×2)을 저감할 수 있다.
본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)는, 주주사 단면 내에서의 편향기(5)의 외접원 반경을 Rd [mm]로 할 때, 이하의 조건식 (2)을 충족하는 것이 바람직하다.
Yc < Rd < Ye (2)
예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)에서와 같이, 피주사면에 수직으로 입사하는 광속의 주 광선이 결상 광학계의 광축과 일치하는 구성에서는, 그 구성이 조건식 (2)의 하한을 하회한 경우에, 코마 수차가 발생할 가능성이 있다. 이러한 경우에, 복수의 결상 소자를 포함하는 결상 광학계에 의해 코마 수차를 보정하는 방법을 생각할 수 있지만, 부품 개수가 증가해버리기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 구성이 조건식 (2)을 상회하면, 편향기(5)가 지나치게 커져버리고, 장치 전체의 소형화가 곤란해진다.
이어서, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)의 광학 배치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2a는, 본 예시적인 실시예에서의, 편향기(5)가 회전축(51)을 중심으로 해서 회전하는 상태와, 각 상태에서 편향기(5)에 입사하는 광속(L)의 주 광선(L1)이 편향되는 상황을 도시하는 도면이다. 도 2a에서는, 설명을 간소화하기 위해서, 회전축(51)을 통과하고 x축에 수직인 기준선(Lp)에 평행한 방향으로부터, 광속(L)이 편향기(5)에 입사하는 경우를 상정하고 있다.
도 2a에서, 광선 L0, L+, 및 L-는, 주 광선(L1)이 편향기(5)가 제1 상태(500)(실선)에 있는 경우, 편향기(5)가 제2 상태(500+)(일점 쇄선)에 있는 경우, 및 편향기(5)가 제3 상태(500-)(파선)에 있는 경우에 각각 편향되는 것을 나타내고 있다. 광선 L0은 유효 영역에서의 축상 화상 높이를 향하고, 광선 L+ 및 L-은 유효 영역의 최축외 화상 높이를 향하고 있다. 편향기(5)에 의해 편향된 후의 광속(L)의 마지널 광선(L2 및 L3)은 생략하고 있다.
도 2a의 구성은, 주 광선(L1)이 x축에 평행한 방향으로 편향될 때(제1 상태(500))의 편향기(5)에서의 주 광선(L1)의 입사 위치와 회전축(51)(기준선 Lp) 사이의 광축 방향에서의 거리를 Lx [mm]로 할 때, 이하의 조건식 (3)을 충족하고 있다.
-Rd/2 ≤ Lx ≤ Rd/2 (3)
조건식 (3)을 충족함으로써, 편향기(5)에서의 주 광선(L1)의 입사 위치(편향 점의 위치)가 기준선(Lp)에 가까워지고, 광선 L-이 광선 L0로 다가온다. 따라서, 광선 L0과 광선 L- 사이의 각도(ω-)는 광선 L0과 광선 L+ 사이의 각도(ω+)보다 충분히 작다. 즉, 결상 광학계(6)의 광축에 대하여 x축 측의 주사 화각(ω-)이 x축으로부터 먼 측의 주사 화각(ω+)보다 충분히 작아진다. 따라서, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)는 조건식 (3)을 충족해야 하는 것이 바람직하다.
도 2b는, 비교예에서의, 편향기(5)가 회전했을 때의 상태와, 각 상태에서 편향기(5)에 입사하는 주 광선(L1)이 편향되는 상황을 나타낸다. 도 2b의 구성은, 도 2b의 구성이 상기 조건식 (1) 및 (3)을 충족하지 않고 있다라고 하는 점에서, 도 2a의 구성과 상이하다. 구체적으로, 도 2b의 구성은, 주사 화각(ω+ 및 ω-)이 서로 동등하고, 즉 인쇄 영역이 광축에 대하여 대칭적으로 주사되도록 되어 있다. 따라서, 도 2b의 구성은 조건식 (1)을 충족하지 않고 피주사면의 위치 어긋남의 영향을 감소시킬 수 없다.
또한, 도 2b의 구성에서는, 제2 상태(500+)에서의 편향기(5)의 편향면과 제3 상태(500-)에서의 편향기(5)의 편향면과의 교점을 향해서 주 광선(L1)을 입사시키고 있다. 이에 의해, 광속(L)의 마지널 광선(L2)을, 제3 상태(500-)에서의 편향면의 에지보다 x축 방향의 플러스 측으로 더 입사시켜, 광속(L)이 편향기(5)의 편향면에서 이지러지지(eclipsed) 않도록 한다. 이러한 경우에, 각종 공차를 고려하면, Lx의 값은 약 0.55Rd 내지 0.60Rd이다. 따라서, 도 2b의 구성은 상기 조건식 (3)을 충족하지 않는다.
도 2c는, 도 2a에서의 편향기(5)의 제2 상태(500+) 대신에 제4 상태(500back)(이점 쇄선)를 나타낸 것이다. 편향기(5)가 시계 방향으로 회전하고, 제1 상태(500), 제3 상태(500-), 및 제4 상태(500back)의 순서대로 변화한 경우, 편향기(5)에 의해 편향된 주 광선(L1)은 광선 L0, 광선 L-, 및 광선 Lback의 순서대로 변화한다. 도 2c에 도시한 바와 같이, 광선 L- 및 광선 Lback가 향하는 방향은 서로 크게 상이하다. 이것은, 편향기(5)가 제3 상태(500-)로부터 시계 방향으로 회전할 때에 편향면(53)에 의해 광속(L)이 마지널 광선(L2)의 측으로부터 서서히 이지러지기 때문이다. 그리고, 편향기(5)가 제4 상태(500back)가 되었을 때에, 광속(L)이 편향면(53)에 인접하는 편향면(54)에 입사한다.
결상 광학계는 광선(Lback)이 향하는 방향으로 배치되지 않는다. 따라서, 제4 상태(500back)에서, 광선(Lback)은 피주사면을 향하지 않는다. 즉, 광선(L-)이 피주사면에 입사한 후 잠시 동안, 피주사면에 광속(L)이 입사하지 않게 된다. 이것을 이용하면, 복수의 광속을 사용하여 피주사면의 상이한 영역을 다른 타이밍에서 순차적으로 주사하는 시분할 주사를 행할 수 있다.
예를 들어, 2개의 광속을 x축의 양측으로부터 편향기(5)의 서로 대향하는 2개의 편향면에 입사시키는 경우를 생각한다. 이 경우, 편향기(5)가 도 2a에서의 제2 상태(500+), 제1 상태(500), 및 제3 상태(500-)의 순서대로 변화함으로써, 광속 중 하나가 x축에 대해 피주사면의 한 측을 주사할 수 있다. 그리고, 편향기(5)가 또한 회전하여 제4 상태(500back)로부터 제2 상태(500+)로 변화할 때까지, 광속 중 하나가 피주사면을 향하지 않는다. 따라서, 다른 광속이 x축에 대해 피주사면의 다른 측을 주사할 수 있다.
이 경우, 하나의 광원으로부터 출사된 광속이 복수의 광속으로 분할될 수 있고, 복수의 광속을 사용하여 시분할 주사를 행할 수 있다. 또한, 광주사 장치(100)는, 편향기(5)가 제4 상태(500back)로부터 제2 상태(500+)에 변화할 때까지 편향된 광속을 사용하여 다른 피주사면에 시분할 주사를 행하도록 구성될 수 있다. 이렇게 시분할 주사를 행함으로써, 피주사면의 각 인쇄 영역 각각에서 상이한 화상을 형성할 수 있다.
광주사 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 광속이 y축에 대하여 각도를 이루어서(기준면(9)에 대하여 수직이 아닌 방향으로부터) 편향기(5)에 입사하는 구성을 채용해야 하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 광속이 y축에 대하여 평행한(기준면(9)에 대하여 수직인) 방향으로부터 편향기(5)에 입사하는 경우, 시분할 주사를 행할 때에 축외 광속이 편향면에 의해 이지러지고, 인쇄 영역 모두를 주사할 수 없게 될 가능성이 있다.
상술한 것에 기초하여, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)는, 소형 및 간소한 구성으로도, 캐스케이드 주사 방식을 채용했을 때에 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 광속의 입사 위치의 어긋남을 감소시킴으로써, 우수한 화상을 형성할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(200)의 주요부의 개략도이다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(200)에서는, 제1 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(100)의 것과 동등한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(200)는, 분리 소자(41), 편향기(5) 및 결상 광학계(6)를 구비하고, 피주사면(7)의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하는 장치이다. 분리 소자(41)는, 공통 광원(1)으로부터 출사되는 제1 및 제2 광속을 서로 분리하기 위한 광학 소자이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 공통 광원(1)으로부터 출사된 광속 중, 제1 광속은 분리 소자(41)에 입사하고, 제2 광속은 분리 소자(41)를 통하지 않고 반사 소자(8)에 입사한다. 분리 소자(41)는, 주주사 단면 내(xy 단면 내)에서 제1 광속의 진행 방향을 변화시킴으로써, 제1 및 제2 광속의 광로를 분리할 수 있다.
분리 소자(41)에 의해 분리된 제1 및 제2 광속은, 회전축(51)을 포함하고 주주사 방향에 수직인 기준면(9)(x축을 포함하고 y축에 수직인 면)에 대하여 서로 상이한 측으로부터, 편향기(5)의 서로 상이한 편향면에 입사한다. 구체적으로는, 제1 광속은 y 축 방향에서의 플러스 측으로부터 편향기(5)의 제1 편향면에 입사하고, 제2 광속은 y 축 방향에서의 마이너스 측으로부터 편향기(5)의 제3 편향면에 입사한다. 즉, 플러스 측은 제1 광속 측에 대응하고, 마이너스 측은 제2 광속 측에 대응한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 영역(71)을, 제1 결상 광학계(61)의 제1 광축(610)과 피주사면(7)과의 교점(711)에 대하여 2개의 영역으로 나누는 경우, 최축외 측 영역(71E)이 중심측 영역(71C)보다 길어진다. 마찬가지로, 제2 영역(72)을, 제2 결상 광학계(62)의 제2 광축(620)과 피주사면(7)과의 교점(713)에 대하여 2개의 영역으로 나누었을 경우, 최축외 측 영역(72E)이 중심측 영역(72C)보다 길어진다.
그리고, 본 예시적인 실시예에 따른 편향기(5)는, 제1 및 제2 영역(71, 72)을 서로 상이한 타이밍에 주사한다. 구체적으로, 편향기(5)는, 제1 및 제3 편향면에서 서로 상이한 타이밍에 제1 및 제2 광속을 편향시킨다. 따라서, 제1 및 제2 영역(71 및 72)의 각각에서 시분할 주사를 행한다. 이 구성에 기초하여, 복수의 광원을 사용하지 않아도, 제1 및 제2 영역(71 및 72)의 각각을 개별적으로 주사할 수 있다. 따라서, 각 영역에서 상이한 화상을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(200)는, 제1 및 제2 광속을 사용하여, 공통 피주사면(7)에 있으며 주주사 방향에서 서로 상이한 인쇄 영역을 주사하는 캐스케이드 주사 방법을 채용하고 있다. 이 경우, 광주사 장치(200)는, 공통 편향기(5)가 공통 광원(1)으로부터 출사된 제1 및 제2 광속을 주사하는 구성을 채용한다. 따라서, 일본 특허 출원 공개 공보 제2001-281580호에 기재된 구성과 비교하여 부품의 수를 감소시킴으로써 장치 전체의 소형화를 달성할 수 있다.
이어서, 편향기(5)에 의해 제1 및 제2 광속이 편향되는 상황에 대해서 설명한다.
도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b는, 편향기(5)가 회전축(51)을 중심으로 해서 회전하는 상태와, 편향기(5)에 입사하는 제1 및 제2 광속의 주 광선(LD1 및 LD2)이 각각의 상태에서 편향되는 상황을 각각 도시하는 주주사의 단면도이다. 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에서, 기준선(Lp)은, 회전축(51)을 통과하고 x축에 수직(y축에 평행)인 직선을 나타내고 있다. 또한, 추가 선 x1 내지 x4의 각각은, 도 3에서 나타낸 기준면(9)에 평행한 직선(x축에 평행한 직선)이다. 관련된 선과 x축 및 추가 선 x1 내지 x4 사이의 이하의 각도 각각은 주주사 단면에서의 기준면(9)에 대한 각도에 대응한다.
도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에서, 제1 및 제2 광속의 마지널 광선은 생략되어 있다. 또한, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에서, 주 광선(LD1 및 LD2)이 회전축(51)에 수직인 평면(xy 평면)에 대해 평행한 방향으로부터 편향기(5)에 입사하는(편향면에 입사하는) 경우를 상정하고 있다. 단, 필요에 따라, 주 광선(LD1 및 LD2)이 xy 평면에 대하여 경사 방향으로부터 편향기(5)에 입사(사입사)하도록 광주사 장치(200)를 구성할 수 있다. 이 경우, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b는 xy 평면에 대한 주 광선(LD1 및 LD2)의 투영을 나타내고 있다.
도 4a에서, 제1 편향면(52)의 법선(L1v)과 x축 사이의 각도가 θ1일 때에, 제1 편향면(52)에 의해 편향된 주 광선(LD1)이 광선(Lθ1)이고, 주 광선(LD1)과 광선(Lθ1)과의 교점을 통과하는 추가 선(x2)과 광선(Lθ1) 사이의 각도가 ω1이다. 또한, 편향기(5)의 외접원(501)과 주 광선(LD1)과의 교점(외접원(501) 상에서의 주 광선(LD1)의 입사 위치)이 P1i이고, 교점(P1i)과 외접원(501)의 중심(회전축(51))을 연결하는 직선(L1i)과 x축 사이의 각도가 ρ1이다. 또한, 교점(P1i)을 통과하는 추가 선(x1)과 주 광선(LD1) 사이의 각도가 α1이다.
편향기(5)의 편향면의 수가 N일 때, 회전축(51)과 제1 편향면(52)의 양 단부를 연결하는 2개의 직선 사이의 각도는 2×ω0=360°/N으로 표현된다. 이 각도(2×ω0)는, 제1 편향면(52)을 사용하여 주사를 행할 수 있는 범위에 대응하는 회전 각도(제1 편향면(52)의 주사 화각의 반값)를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b에서는 N=4이기 때문에, 2×ω0=90°이 된다. 또한, ω0=180°/N=45°이다.
도 4b에서, 광선(L10, L1+, 및 L1-)은, 각각 편향기(5)가 제1 상태(500)(실선)에 있는 경우, 편향기(5)가 제2 상태(500+)(이점 쇄선)에 있는 경우, 및 편향기(5)가 제3 상태(500-) (파선)에 있는 경우에 편향된 주 광선(LD1)을 나타내고 있다. 광선(L10)은, x축에 평행한 방향으로 진행하고 도 3에서 나타낸 제1 영역(71)에서의 인쇄 위치(711)(제1 영역(71)과 제1 광축(610)과의 교점)를 향한다. 광선(L1+ 및 L1-)은 각각 플러스 측의 최축외 화상 높이(710) 및 중심 화상 높이(712)를 향한다. 또한, 광선(L1+ 및 L10) 사이의 각도(광선(L1+)의 화각)은 ω1max이고, 광선(L1- 및 L10) 사이의 각도는 ω1min(광선(L1-)의 화각)이다.
편향기(5)가 반시계방향으로 회전하고, 제3 상태(500-), 제1 상태(500), 제2 상태(500+)의 순서대로 변화한 경우, 편향기(5)에 의해 편향된 주 광선(LD1)은 광선(L1-, L10, 및 L1+)의 순서대로 변화한다. 즉, 주 광선(LD1)은, 피주사면(7)을 중심 화상 높이(712), 인쇄 위치(711), 및 플러스 측의 최축외 화상 높이(710)의 순서대로 주사한다. 편향기(5)가 시계방향으로 회전하는 경우에는, 상기 순서는 반대로 된다.
도 5a에서, J번째 편향면(53)에 대한 법선(LJv)과 x축 사이의 각도가 θ2일 때에, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이 광선(Lθ2)이고, 주 광선(LD2)과 광선(Lθ2)과의 교점을 통과하는 추가 선(x4)과 광선(Lθ2) 사이의 각도가 ω2이다. 또한, 편향기(5)의 외접원(501)과 주 광선(LD2)과의 교점이 주 광선(LD2)의 입사 위치(P2i)이고, 입사 위치(P2i)와 외접원(501)의 중심을 연결하는 직선(L2i)과 x축 사이의 각도가 ρ2이다. 또한, 입사 위치(P2i)를 통과하는 추가 선(x3)과 주 광선(LD2)사이의 각도는 α2이다.
주 광선(LD2)이 입사하는 J번째 편향면(53)은, 제1 편향면(52)이 제1 편향면일 때에, 제1 편향면(52)으로부터 시계 방향으로 계수한 J번째 편향면이다. J는 2≤J≤N을 충족하는 정수이며, 도 5에서는 J=3이다. 또한, J번째 편향면(53)의 주사 화각의 반값은, 제1 편향면(52)과 마찬가지로, 2×ω0=90°이다.
도 5b에서, 광선(L20, L2+, 및 L2-)은, 편향기(5)가 제1 상태(510)(실선)에 있는 경우, 편향기(5)가 제2 상태(510+)(파선)에 있는 경우, 및 편향기(5)가 제3 상태(510-)(이점 쇄선)에 있는 경우에 편향되는 주 광선(LD2)을 나타내고 있다. 광선(L20)은, x축에 평행한 방향으로 진행하고 도 3에 나타낸 제2 영역(72)에서의 인쇄 위치(713)(제2 영역(72)과 제2 광축(620)과의 교점)을 향한다. 광선(L2+ 및 L2-)은, 각각 중심 화상 높이(712) 및 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714)를 향한다. 또한, 광선(L2+ 및 L20) 사이의 각도(광선(L2+)의 화각)은 ω2max이고, 광선(L2- 및 L20) 사이의 각도(광선(L2-)의 화각)은 ω2min이다.
편향기(5)가 반시계방향으로 회전하고 제3 상태(510-), 제1 상태(510), 및 제2 상태(510+)의 순서대로 변화한 경우, 편향기(5)에 의해 편향된 주 광선(LD2)은 광선(L2-, L20, 및 L2+)의 순서대로 변화한다. 즉, 주 광선(LD2)은, 피주사면(7)을 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714), 인쇄 위치(713), 및 중심 화상 높이(712)의 순서대로 주사한다. 편향기(5)가 시계방향으로 회전하는 경우에는, 상기 순서는 반대로 된다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 주 광선(LD2)이 J번째 편향면(53)에 의해 편향되고, 광선(Lθ2)으로서 피주사면(7)에 입사하는 타이밍에서, 주 광선(LD1)은 제1 편향면(52)에 의해 편향되어서 광선(Lback)으로서 피주사면(7)으로부터 이격되는 방향으로 진행한다. 즉, 주 광선(LD2)이 피주사면(7)을 주사하는 타이밍에서, 주 광선(LD1)은 피주사면(7)을 주사하지 않는다. 주 광선(LD1)이 피주사면(7)을 주사하는 타이밍에서, 주 광선(LD2)은 피주사면(7)을 주사하지 않게 된다. 상술한 바와 같이, 편향기(5)는, 제1 및 제2 광속이 서로 상이한 타이밍에서 피주사면(7)을 주사하도록 구성된다.
제1 및 제2 광속 각각이, 서로 상이한 타이밍에서 피주사면(7)을 주사하기 위한 조건에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 제1 및 제2 광속(주 광선(LD1 및 LD2))이, 편향기(5)의 회전축(51)에 수직인 평면에 투영되었을 때, 제1 및 제2 광속이 기준면(9)에 대하여 서로 대칭인 방향으로부터 편향기(5)에 입사하는 구성을 생각한다. 즉, 주 광선(LD1 및 LD2)의 각도가 기준면(9)에 대하여 서로 선 대칭으로 되어, α1 = -α2, ρ1 = -ρ2, ω1max = -ω2min, 및 ω1min = -ω2max인 경우를 생각한다. 또한, 편향기(5)는, 반시계방향으로 회전하고, 피주사면(7)을 y 방향에서의 플러스 측을 향해 주시한다.
(제1 조건)
제1 조건은, 제1 편향면(52)에 의해 편향된 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사할 수 있고, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이 ω2min로부터 ω2max까지의 범위를 주사할 수 있는 것이다. ω1min로부터 ω1max까지의 범위는 제1 영역(71)에 대응하고, ω2min로부터 ω2max까지의 범위는 제2 영역(72)에 대응한다.
먼저, 제1 편향면(52)의 법선 각도(θ1)와 편향기(5)의 외접원(501) 상에서의 주 광선(LD1)의 입사 위치(P1i)에 대응하는 각도(ρ1) 사이의 관계를 고려하면, 제1 조건을 충족하기 위해서는 이하의 조건식 (4)을 충족할 필요가 있다.
θ1 - ω0 < ρ1 < θ1 + ω0 ↔
ρ1 - ω0 < θ1 < ρ1 + ω0 (4)
주 광선(LD1)이 편향기(5)에 입사할 때의 각도(α1)와 주 광선(LD1)이 편향기(5)에 의해 편향된 후의 각도(ω1)는 이하의 관계를 충족한다.
α1 - θ1 = θ1 - ω1 ↔
ω1 = 2θ1 - α1 ↔
θ1 = (ω1 + α1)/2
따라서, 조건식 (4)는 이하의 조건식 (5)으로 변형될 수 있다:
ρ1 - ω0 < (ω1+α1)/2 < ρ1 + ω0 ↔
(ρ1 - ω0) × 2 - α1 < ω1 < (ρ1 + ω0) × 2 - α1 (5)
조건식 (5)는 이하의 조건식 (6) 및 (7)로 분할될 수 있다.
α1 > (ρ1 - ω0) × 2 - ω1 (6)
α1 < (ρ1 + ω0) × 2 - ω1 (7)
그리고, 각도(ω1)가 이하의 조건식 (8)을 충족하는 것을 고려하면, 조건식 (6) 및 (7)은 이하의 조건식 (9) 및 (10)으로 변형될 수 있다:
ω1min < ω1 < ω1max (8)
α1 > (ρ1 - ω0) × 2 - ω1min (9), 및
α1 < (ρ1 + ω0) × 2 - ω1max (10)
또한, 각도(α1)는 이하의 조건식 (11)을 충족하는 필요가 있다:
α1 > ω1max (11)
상기 조건식 (9) 내지 (11)은, 제1 편향면(52)에 의해 편향되는 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위(제1 영역(71))을 주사하기 위한 각도(ρ1 및 α1)의 조건을 나타내고 있다.
또한, 제1 편향면(52)에 의해 편향되는 주 광선(LD1)이 주사를 끝내고 나서, 다음 편향면에 의해 편향되는 주 광선(LD1)이 주사를 개시할 때까지, J번째 편향면(53)에 의해 편향되는 주 광선(LD2)은 중심 화상 높이(712)의 주사를 종료할 필요가 있다. 즉, 주 광선(LD1)이 제1 편향면(52)에 입사하지 않고, 제1 편향면(52)에 인접하는 다음 편향면에 입사하기 시작할 때, 즉 θ1=ρ1 + ω0이 될 때에, 이하의 조건식 (12)가 충족될 필요가 있다:
ω2 > ω2max ↔
2 × θ2 - α2 > ω2max (12)
조건식 (12)는, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이, 주사 방향에서 중심 화상 높이(712)보다 더 플러스 측을 주사하고 있는 것, 즉 중심 화상 높이(712)의 주사를 끝내고 있는 것을 나타내고 있다. 여기서, J번째 편향면(53)의 법선 각도가 θ2 = θ1 - 360°/N × (J-1)인 것을 고려하여, θ1 = ρ1 + ω0, α1 = -α2 및 ω1min = -ω2max 각각을 조건식 (12)에 대입하여 조건식 (12)을 이하와 같이 변형시키면, 조건식 (13)이 도출된다.
2 × (θ1 - 360°/N × (J - 1)) - (-α1) > ω2max ↔ 2 × (ρ1 + ω0 - 360°/N × (J - 1)) + α1 > -ω1min ↔ α1 > -2 × (ρ1 + ω0 - 360°/N × (J - 1)) - ω1min ↔ α1 > -2 × (ρ1 + ω0) + 2 × 360°/N × (J - 1) - ω1min (13)
또한, J번째 편향면(53)에 의해 편향되는 주 광선(LD2)이 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714)의 주사를 개시할 때까지, 제1 편향면(52)에 의해 편향되는 주 광선(LD1)은 플러스 측의 최축외 화상 높이(710)의 주사를 종료할 필요가 있다. 즉, 제1 편향면(52)에 주 광선(LD1)이 입사하기 시작하고, 제1 편향면(52)이 주 광선(LD1)의 편향이 개시할 때, 즉 θ1=ρ1-ω0일 때, 이하의 조건식 (14)가 충족될 필요가 있다:
ω2 < ω2min ↔
2 × θ2 - α2 < ω2min (14)
조건식 (14)는, J번째 편향면(53)에 의해 편향되는 주 광선(LD2)이, 주사 방향에서 최축외 화상 높이(714)보다 마이너스 측을 주사하고 있는 것을 나타내는데, 즉 최축외 화상 높이(714)의 주사를 개시하기 전의 상태를 나타내고 있다. 조건식 (12)와 마찬가지로, 조건식 (14)에 각 값을 대입해서 조건식 (14)를 이하와 같이 변형되면, 조건식 (15)이 도출된다.
2 × (θ1 - 360°/N × (J - 1)) - (-α1) < ω2min ↔ 2 × (ρ1 - ω0 - 360°/N × (J - 1)) + α1 < -ω1max ↔ α1 < -2 × (ρ1 - ω0 - 360°/N × (J - 1)) - ω1max ↔ α1 < -2 × (ρ1 - ω0) + 2 × 360°/N × (J - 1) - ω1max (15)
이상에 기초하여, 제1 조건을 충족하기 위해서는, 상기의 조건식 (9), (10), (11), (13) 및 (15)를 충족하면 된다.
(제2 조건)
제2 조건은, 제1 편향면(52)에 의해 편향된 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사하는 동안에, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이 ω2min로부터 ω2max까지의 범위를 주사하지 않는 것이다. 즉, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이 ω2min로부터 ω2max까지의 범위를 주사하는 동안에, 제1 편향면(52)에 의해 편향된 주 광선(LD1)은 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사하지 않는다. 이는 시분할 주사를 실현하기 위한 조건을 나타내고 있다.
먼저, 제1 편향면(52)에 의해 편향되는 주 광선(LD1)이 플러스 측의 최축외 화상 높이(710)를 주사하는 타이밍에, J번째 편향면(53)에 의해 편향되는 주 광선(LD2)이 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714)보다 외측을 주사하는 것이 필요하게 된다. 즉, 제1 편향면(52)의 법선 각도가 θ1max = (ω1max + α1)/2일 때, 상기 조건식 (14)를 충족하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 조건식 (14)에 각 값을 대입해서 조건식 (14)을 이하와 같이 변형하면, 조건식 (16)이 도출된다.
2 × θ1max - 2 × 360°/N ×(J - 1) - (-α1) < ω2min ↔ (ω1max + α1) - 2 × 360°/N × (J - 1) + α1 < -ω1max ↔ α1 < -ω1max + 360°/N × (J - 1) (16)
또한, J번째 편향면(53)에 의해 편향되는 주 광선(LD2)이 마이너스 측의 최축외 화상 높이(714)의 주사를 개시하는 타이밍에, 제1 편향면(52)에 의해 편향되는 주 광선(LD1)이 플러스 측의 최축외 화상 높이(710)보다 외측을 주사하는 것이 필요하게 된다. 이 조건은, 상술한 바와 같이, 주 광선(LD1 및 LD2)이 기준면(9)에 대하여 서로 대칭인 방향으로부터 편향기(5)에 입사하는 경우, 조건식 (16)과 같아진다.
따라서, 제2 조건을 충족하기 위해서는, 상기의 조건식 (16)을 충족하면 된다.
또한, 설계 제약 등에 의해 광주사 장치(200)가 조건식 (16)을 충족하도록 구성될 수 없는 경우에는, 제1 광속이 제2 영역(72)에 입사하는 것 및 제2 광속이 제1 영역(71)에 입사하는 것을 억제하기 위한 차광 부재를 제공하면 된다. 구체적으로는, 제1 편향면(52)으로부터 제2 영역(72)으로 향하는 제1 광속을 차광하고, J번째 편향면(53)으로부터 제1 영역(71)을 향하는 제2 광속을 차광하는 차광 부재를 제공하면 된다. 이에 의해, 조건식 (16)을 충족하지 않는 경우에도, 제1 및 제2 광속이 피주사면(7)에 동시에 도달하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
차광 부재의 위치나 형상은, 차광 부재가 불필요한 광속을 차광하도록 구성되는 한은 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 기준면(9)에 평행한 차광면을 포함하는 차광 부재를 편향기(5)와 피주사면(7) 사이에 제공하는 경우, 차광 부재는 차광 부재가 피주사면(7) 근방의 기준면(9)과 겹치는 위치나, 중심 화상 높이(712)를 향하는 광속의 각 결상 광학계에서의 출사 위치 근방에 배치하면 된다.
(제3 조건)
제3 조건은, 제1 편향면(52)에 의해 편향된 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사하고 있는 동안에, 주 광선(LD2)이 J번째 편향면(53)에 의해 반사되어서 광로를 따라 역행되지 않는 것이다. 즉, J번째 편향면(53)에 의해 편향된 주 광선(LD2)이 ω2min로부터 ω2max까지의 범위를 주사하고 있는 동안에, 주 광선(LD1)이 제1 편향면(52)으로부터 반사되어서 광로를 따라 역행되지 않는 것이다.
주 광선(LD1 및 LD2)이 xy 평면에 평행한 방향으로부터 편향기(5)에 입사하는 경우, 그리고 각기 주 광선의 입사 방향이 편향면에 수직인(정면으로 향하는) 타이밍에 광원(1)이 광을 발하면, 주 광선이 광로에 따라 역행하고 광원(1)으로 복귀된다. 이와 같이, 광원(1)에 입사하는 광(복귀 광)이 발생하면, 광원(1)의 발광 동작이 불안정해지고, 광원(1)의 발광량이 안정되지 않게 된다라고 하는 것이 알려져 있다. 이 과제는, 광원(1)이 반도체 레이저일 경우에 현저해진다. 이로 인해, 각 주 광선과 편향면이 서로 정면으로 대향하는 타이밍에는 발광하지 않도록 광원(1)을 제어할 필요가 있다.
그래서, 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사하는 중에, 주 광선(LD2)과 J번째 편향면(53)이 서로 정면으로 대향하지 않기 위한 조건에 대해서 설명한다. 상술한 바와 같이, 제1 편향면(52)의 법선 각도는 θ1 = (ω1+α1)/2이기 때문에, 상기의 조건식 (8)은 이하의 조건식 (17)로 변형될 수 있다:
(ω1min + α1)/2 < θ1 < (ω1max + α1)/2 … (17)
또한, θ2 = θ1 - 360°/N × (J - 1), 즉 θ1 = θ2 + 360°/N × (J + 1)이며, α2 = -α1인 것을 고려하면, 조건식 (17)은 이하의 조건식 (18) 및 (19)로 분할할 수 있다.
(ω1min + α1)/2 < θ2 + 360°/N × (J - 1) < (ω1max + α1)/2 ↔
θ2 > (ω1min + α1)/2 - 360°/N × (J - 1) (18), 및
θ2 < (ω1max + α1)/2 - 360°/N × (J - 1) (19)
즉, 조건식 (18) 및 (19)를 충족시키는 경우에, 주 광선(LD1)이 ω1min로부터 ω1max까지의 범위를 주사한다. 이 경우, 주 광선(LD2)과 J번째 편향면(53)이 서로 정면으로 대향하지 않기 위한 조건은 θ2 ≠ α2 = -α1이다. 따라서, α2가 조건식 (18) 및 (19)을 충족하지 않도록 광주사 장치(200)를 구성하면 된다. 즉, 제3 조건을 충족하기 위해서는, 이하의 조건식 (20) 또는 (21) 중 어느 것을 충족하면 된다.
α2 = -α1 < (ω1min + α1)/2 - 360°/N × (J - 1) ↔ α1 > (2 × 360°/N × (J - 1) - ω1min)/3 (20), 및
α2 = -α1 > (ω1max + α1)/2 - 360°/N × (J - 1) ↔ α1 < (2 × 360°/N × (J - 1) - ω1max)/3 (21)
조건식 (20) 및 (21)을 충족하지 않는 경우에는, 부주사 단면 내에서 주 광선(LD1 및 LD2)이 편향기(5)에 사입사하는 구성(부주사 사입사계)을 채용하면 된다. 이에 의해, 각 주 광선과 편향면이 서로 정면으로 대향하는 타이밍에 광원(1)을 발광시킨 경우에도, 광원(1)에 입사하는 복귀 광을 저감할 수 있다. 이 경우, 주 광선(LD1 및 LD2)의 각 편향면에 대한 입사각(xy 평면에 대한 각도 또는 부주사 입사각)을 각각 β1 및 β2로 하면, β1 및 β2의 값을 충분히 크게 함으로써 복귀 광을 발생시키지 않게 하는 것도 가능하다.
이러한 경우에, 주 광선(LD1 및 LD2)의 각각을 회전축(51)에 수직인 평면에 대하여 하나의 측으로부터 편향기(5)에 입사시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 기초하여, 광속을 편향기(5)에 사입사시킴으로써 발생하는, 피주사면(7)에서의 부주사 방향의 인쇄 위치(인쇄 높이)의 어긋남을 저감할 수 있다. 인쇄 높이의 어긋남을 대폭으로 저감하기 위해서는, 주 광선(LD1 및 LD2)의 입사각을 β1=β2이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 주 광선(LD1 및 LD2)을, 회전축(51)에 수직인 평면에 대하여 서로 상이한 측으로부터 편향기(5)에 입사시키는 구성을 채용했을 경우, 인쇄 높이의 어긋남이 커진다. 이 경우에는, 주 광선(LD1 및 LD2)에 의한 인쇄의 타이밍을 어긋나게 함으로써, 인쇄 높이의 어긋남을 보정할 수 있다.
이상에 기초하여, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(200)는, 캐스케이드 주사 방법을 채용하면서, 장치 전체의 소형화 및 간소화를 실현하고 있다.
이어서, 상기 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 추가적인 예시적인 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
이하 본 발명의 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)에서, 상기 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치의 것과 동등한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)는, 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)에 포함되는 결상 소자(결상 렌즈)가 일체적으로 형성된다고 하는 점에서, 상기 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치와 상이하다. 구체적으로, 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)는 일체적으로 형성된 제1 및 제2 결상 소자를 포함한다. 제1 및 제2 결상 소자는 기준면(9)에 대하여 서로 대칭인 광학면을 포함하고 있다.
도 6은 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)의 주요부의 개략도이다. 도 7은 도 6의 일부를 확대하여 얻은 도면이다. 광주사 장치(110)는, 광원(1), 커플링 렌즈(콜리메이터 렌즈)(2), 조리개(3), 분리 소자(광로 분리 소자)(41), 실린더 렌즈(원통형 렌즈)(42), 반사 소자(반사 미러)(8), 편향기(5) 및 결상 광학계(6)를 구비하고 있다. 본 예시적인 실시예에서, 제1 광속이 인쇄 위치(711)를 향할 때의 편향기(5)에서의 제1 광속의 편향 점은 회전축(51)으로부터 x축 방향으로 2.359 mm 이격되어 있다.
본 예시적인 실시예에서, 광원(1)으로부터 출사된 광속은, 광속의 수렴도를 변경하는 커플링 렌즈(2)에 의해 평행 광속으로 변환된다. 그리고, 평행 광속은 조리개(3)에 의해 규제됨으로써, 광속 폭이 결정된다. 조리개(3)에는, 2개의 개구가 제공된다. 따라서, 공통 광원(1)으로부터 출사되는 광속이 2개의 개구를 통과함으로써, 제1 및 제2 광속을 생성할 수 있다. 조리개(3)를 통과한 후, 제1 광속은 분리 소자(41)에 입사하고, 제2 광속은 분리 소자(41)를 통과하지 않고 반사 소자(8)에 입사한다. 분리 소자(41)는, 주주사 단면 내에서는 제1 광속의 진행 방향을 바꾸는 프리즘의 역할을 하고 있고, 이에 의해 제1 및 제2 광속을 분리할 수 있다.
분리 소자(41)에 의해 편향된 제1 광속은 그대로 편향기(5)에 입사하고, 반사 소자(8)로부터 반사된 제2 광속은 실린더 렌즈(42)를 통해서 편향기(5)에 입사한다. 분리 소자(41)의 출사면 및 실린더 렌즈(42)의 입사면은 부주사 단면 내에서 굴절력(곡률)을 갖는 원통면이다. 이들 원통면은 제1 및 제2 광속을 부주사 단면 내에서 집광한다. 따라서, 편향기(5)의 기준면(9)에 대하여 양 측의 편향면의 각각의 근방에 선상(line image)이 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시예에서는, 1개의 광원으로부터 출사된 광속으로부터 제1 및 제2 광속을 생성하는 구성을 채용한다. 그리고, 광원(1), 커플링 렌즈(2) 및 조리개(3)를 제1 및 제2 광속에 대해 공용하고 있다. 따라서, 복수의 광원, 복수의 커플링 렌즈, 및 복수의 조리개를 제공할 필요가 없다. 이에 의해, 부품 개수를 저감함으로써 장치 전체의 소형화를 실현할 수 있다.
분리 소자(41)가 제1 및 제2 광속을 분리할 수 있는 경우, 필요에 따라 제2 광속이 분리 소자(41)를 통과하도록 광주사 장치(110)를 구성할 수 있다. 이 경우, 실린더 렌즈(42) 대신에, 분리 소자(41)가 제2 광속을 부주사 단면 내에서 집광해도 된다. 대안적으로, 분리 소자(41)는 원웨이 미러(one way mirror)를 포함할 수 있으며, 분리된 제1 및 제2 광속의 광로에 실린더 렌즈를 제공해도 된다. 이러한 경우에, 분리 소자(41)가 제1 및 제2 광속을 생성할 수 있기 때문에, 조리개(3) 대신에 제1 및 제2 광속의 광로 각각에 1개의 개구가 제공된 조리개를 배치해도 된다.
본 예시적인 실시예에 따른 편향기(5)는 4개의 편향면을 포함하는 회전 다면경(폴리곤 미러)이다. 편향기(5)는 구동 유닛(모터)(도시되지 않음)의 구동력에 의해 일정한 속도로 회전하면서 제1 및 제2 광속을 편향시키고, 따라서 피주사면(7)의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사한다. 편향기(5)로서는, 5개 이상의 편향면을 갖는 회전 다면경을 채용해도 된다.
편향기(5)에 의해 편향된 제1 및 제2 광속은, 결상 광학계(6)에 포함되는 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)에 의해, 각각 피주사면(7)의 유효 영역의 제1 및 제2 영역(71 및 72)에 안내된다. 본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)는, 상기 예시적인 실시예와 달리, 일체적으로 형성된 복합 소자(복합 렌즈)이다. 따라서, 본 예시적인 실시예에서는, 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)를 플라스틱 성형 렌즈로서 일체로 성형할 수 있다. 따라서, 상술한 예시적인 실시예와 비교하여 장치 전체를 제조 및 조립하기 위한 인력 및 부품의 수를 저감할 수 있다.
표 1 내지 5는 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)의 설계의 일례를 도시한다. 각 표에서, 광원(1)으로부터 제1 영역(71)까지의 광로 중의 광학 부재는 제1 광학계에 대응하고, 광원(1)으로부터 제2 영역(72)까지의 광로 중의 광학 부재는 제2 광학계에 대응한다. 또한, 표 2 및 4에서, 각도(α1 및 α2)는, 각각 편향기(5)에 입사하는 제1 및 제2 광속과 x축 사이의 각도를 나타낸다. 본 예시적인 실시예에서, 부주사 입사각(β1 및 β2)은 모두 0°이다.
[표 1]
공통 사양
Figure pat00001
[표 2]
제1 광학계의 사양
Figure pat00002
제1 광학계의 배치
Figure pat00003
[표 3]
제1 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00004
부주사 단면
Figure pat00005
[표 4]
제2 광학계의 사양
Figure pat00006
제2 광학계의 배치
Figure pat00007
[표 5]
제2 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00008
부주사 단면
Figure pat00009
이어서, 본 예시적인 실시예에 따른 광학면(렌즈면)의 면 형상에 대해서 설명한다.
본 예시적인 실시예에 따른 커플링 렌즈(2), 분리 소자(41), 실린더 렌즈(42), 제1 결상 광학계(61) 및 제2 결상 광학계(62)의 각각의 입사면 및 출사면의 면 정점을 포함하는 주주사 단면 내에서의 형상(모선 형상)은 이하의 식으로 표현된다. 본 예시적인 실시예에서는, 각 광학면의 면 정점과 광축과의 교점이 원점이고, 광축 방향의 축이 X축이고, 주주사 단면 내에서 X축과 직교하는 축이 Y축이고, X축 및 Y축에 직교하는 축이 Z축인 로컬 좌표계 XYZ를 정하고 있다.
Figure pat00010
R은 광축 상에서의 주주사 단면 내에서의 곡률 반경(모선 곡률 반경)이며, k, B2, B4, B6, B8, B10, B12, B14, 및 B16은 주주사 단면 내에서의 비구면 계수이다. 비구면 계수(B2 내지 B16)의 수치는, 각 광축(X축)의 양 측(Y축 방향에서의 플러스 측과 마이너스 측) 사이에서 서로 상이할 수 있다. 이에 의해, 모선 형상을 광축에 대하여 주주사 방향으로 비대칭으로 할 수 있다. 본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)의 광학면의 주주사 단면 내에서의 형상은, 표 3 및 5에 나타내는 바와 같이, 12차까지의 항을 포함하는 비구면 형상이다.
표 3에 있어서의 계수에 대해서, 지수 "u"는 Y축 방향에서의 플러스 측(광원(1)의 측)을 나타내고, 지수 "l"는 Y축 방향에서의 마이너스 측(광원(1)으로부터 먼 측)을 나타내고 있다. 지수 "u" 또는 "l"가 없는 계수는 양 측에서 공통의 계수이다.
또한, 본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)의 입사면 및 출사면 각각의 주주사 방향의 각 위치에서의 부주사 단면 내에서의 형상(자선 형상)은 이하의 식으로 표현된다. 자선 형상은, 주주사 방향에서의 각 위치(각 화상 높이)에서의 모선 상의 면 법선을 포함하는 주주사 단면에 수직인 단면 내에서의 면 형상이라고 말할 수 있다.
Figure pat00011
상기 식에서, mi_j은 부주사 단면 내에서의 비구면 계수이다. 또한, r'은, 주주사 방향에서 광축으로부터 Y만 이격된 위치에서의 부주사 단면 내에서의 곡률 반경(자선 곡률 반경)을 나타내고 있고, 이하의 식으로 표현된다.
Figure pat00012
상기 식에서, r은 광축 상에서의 자선 곡률 반경이며, E2, E4, E6, E8, E10, E12, E14, 및 E16은 자선 변화 계수이다. 자선 변화 계수(E2 내지 E16)의 수치는 Y축 방향에서의 플러스 측과 마이너스 측 사이에서 서로 상이함으로써, 자선 형상의 비구면량을 주주사 방향에서 비대칭적으로 설정할 수 있다. 상기 식은 짝수 항만을 포함하고 있지만, 필요에 따라 홀수 항을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 자선 형상(S)의 식에서의 Z의 1차 항은, 부주사 단면 내에서의 렌즈면의 틸트량(자선 틸트량)에 기여하는 항이다. 따라서, Y축 방향에서의 플러스 측에서의 비구면 계수(m0_1u 내지 m16_1u) 및 Y축 방향에서의 마이너스 측에서의 비구면 계수( m0_1l 내지 m16_1l)는 서로 상이한 수치로 설정됨으로써, 주주사 방향에서의 자선 틸트량을 비대칭적으로 변화시킬 수 있다.
본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)는, 주주사 단면 내에서, 편향기(5)에 의해 편향된 광속이 피주사면(7)을 비등속으로 주사하도록, 즉 fθ 특성(등속 특성)을 충족하지 않도록 구성된다. 각 결상 광학계에 fθ 특성을 갖게 하기 위해서는, 주주사 단면 내에서의 광학면의 형상을 축상 화상 높이와 축외 화상 높이 사이에서 크게 상이하게 할 필요가 있다. 결상 광학계가 편향기(5)에 지나치게 접근하면, 주주사 단면 내에서의 광학면의 형상이 급격하게 변화하고, 코마 수차가 증대한다. 따라서, 각 결상 광학계의 광학 성능과 fθ 특성을 양립하기 위해서는, 결상 광학계를 편향기(5)로부터 다소 이격하여 배치할 필요가 있다.
이에 대해, 본 예시적인 실시예에서는, 피주사면(7)에서 광속이 등속성을 충족하지 않는 주사 특성을 제1 및 제2 결상 광학계(61, 62)에 제공하고 있다. 이에 의해, 결상 광학계의 광학 성능을 유지하면서, 각 결상 광학계를 더욱 편향기(5)에 근접해서 배치하는 것이 가능하고, 결상 광학계의 소직경 및 장치 전체의 추가적인 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 이 구성에 기초하여, 각 결상 광학계의 설계 자유도를 높일 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
본 예시적인 실시예에 따른 각 결상 광학계의 주사 특성은, 편향기(5)의 주사 각도(편향 각도)가 θ이고, 주사 각도(θ)에서 편향된 광속의 피주사면(7)에서의 주주사 방향의 집광 위치(화상 높이)가 Y [mm]이며, 축상 화상 높이에서의 결상 계수가 K [mm]일 때, 이하의 식(22)으로 표현된다.
Y = K × θ + P × θ3 (22)
집광 위치(Y)는, 절대 좌표계(xyz)에서의 위치가 아니고 로컬 좌표계(XYZ)에서의 위치를 나타내고 있다. 즉, 제1 광속의 집광 위치(Y)는 제1 결상 광학계(61)의 광축(610)과 피주사면(7)과의 교점(711)으로부터의 거리를 나타낸다. 제2 광속의 집광 위치(Y)는, 제2 결상 광학계(62)의 광축(620)과 피주사면(7)과의 교점(713)으로부터의 거리를 나타낸다.
또한, 결상 계수(K)는, 각 결상 광학계에 평행 광속이 입사하는 경우의 주사 특성인 fθ 특성:Y=fθ에서의 f에 상당하는 계수(Kθ 계수)이며, fθ 특성을 평행 광속 이외의 광속에 대하여 확장하기 위한 계수이다. 즉, 결상 계수(K)는, 각 결상 광학계에 평행 광속을 포함하는 다양한 수렴도를 갖는 광속이 입사하는 경우에, 집광 위치(Y)와 주사 각도(θ) 사이의 비례 관계를 얻기 위한 계수이다. 본 예시적인 실시예에서는, 각 결상 광학계에 평행 광속이 입사한다. 따라서, 결상 계수(K)는 각 결상 광학계의 광축 상에서의 초점 거리와 동일하다.
식 (22)에서, P는 본 예시적인 실시예에 따른 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62) 각각의 주사 특성을 결정하기 위한 계수(주사 특성 계수)이다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 본 예시적인 실시예에서는 P=9이다. 예를 들어, P=0일 때, 식 (22)은 Y=Kθ로서 표현되고 fθ 특성에 대응한다. 그러나, P≠0일 때, 식 (22)은 집광 위치(Y)와 주사 각도(θ) 사이에 비례 관계가 없는 주사 특성에 대응한다.
식 (22)이 주사 각도(θ)에 의해 미분되면, 이하의 식 (23)으로 도시한 바와 같이, 피주사면(7)에서의 광속의 주사 각도(θ)에 대한 주사 속도가 얻어진다.
dY/dθ = K + 3P × θ2 (23)
또한, 식 (23)을 축상 화상 높이에서의 속도(dY(0)/dθ = K)로 나누면, 이하의 식 (24)이 얻어진다.
(dY/dθ)/K = 1 + 3P × θ2/K (24)
식 (24)는, 축상 화상 높이로부터 각 축외 화상 높이에서의 등속성의 어긋남량, 즉 축상 화상 높이에서의 부분 배율에 대한 축외 화상 높이에서의 부분 배율의 어긋남량(부분 배율 어긋남)을 나타내고 있다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)는 부분 배율을 갖는다. 따라서, P≠0인 경우에는, 축상 화상 높이와 축외 화상 높이 사이에 광속의 주사 속도가 상이하다. 즉, 축외 화상 높이에서의 주사 위치(단위 시간당의 주사 거리)는 부분 배율 어긋남에 따라서 길어진다. 따라서, 이 부분 배율 어긋남을 고려하지 않고 피주사면(7)을 광주사한 경우에는, 피주사면(7)에 형성되는 상의 열화(인쇄 성능의 열화)를 초래한다.
그래서, 본 예시적인 실시예에서는, 제어 유닛(도시하지 않음)이, P≠0인 경우에, 부분 배율 어긋남에 따라서 광원(1)의 발광을 제어하는데, 구체적으로는 광원(1)의 변조 타이밍(발광 타이밍) 및 변조 시간(발광 시간)을 제어한다. 이에 의해, 피주사면(7)에서의 주사 위치 및 주사 시간을 전기적으로 보정할 수 있다. 따라서, 부분 배율 어긋남 및 상의 열화를 보정하고, 그에 따라 fθ 특성을 충족시키는 경우와 마찬가지로 양호한 인쇄 성능을 얻는 것이 가능해진다.
표 6은, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)가, 상기 조건식 각각을 충족하고 있는지 여부의 판정 결과를 나타낸다. 광주사 장치(110)는, 상기 제1 및 제2 조건에 관한 모든 조건식을 충족하고 있다. 또한, 광주사 장치(110)는 부주사 사입사계를 갖지 않지만, 광주사 장치(110)는 조건식 (20)을 충족하고 있기 때문에 제3 조건을 충족하고 있다.
[표 6]
사양
Figure pat00013
조건식
Figure pat00014
이상에 기초하여, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)는, 소형 및 간소한 구성으로도, 캐스케이드 주사 방법을 채용했을 때에 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 광속의 입사 위치의 어긋남을 감소시킴으로써, 우수한 화상을 형성할 수 있다. 또한, 본 예시적인 실시예에서는, 광학 부재가 단일화되는 구성을 채용한다. 따라서, 종래의 구성에 비해 부품의 수를 감소시킬 수 있으며, 장치 전체의 추가적인 소형화 및 간소화를 실현할 수 있다.
이제, 본 발명의 제4 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)에서, 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)의 것과 동등한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 8은 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)의 주요부의 개략도이다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)는, 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62) 각각이 복수의 결상 소자를 포함하는 점에서, 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)와 상이하다. 또한, 광주사 장치(120)는 각 설계값에 있어서 광주사 장치(110)와 상이하고, 광주사 장치(120)의 주사 화각은 광주사 장치(110)의 주사 화각보다 크다.
표 7 내지 11은 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)의 설계의 예를 나타낸다. 본 예시적인 실시예에서, 부주사 입사각(β1 및 β2)은 모두 1.50°이다.
[표 7]
공통 사양
Figure pat00015
[표 8]
제1 광학계의 사양
Figure pat00016
제1 광학계의 배치
Figure pat00017
[표 9]
제1 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00018
부주사 단면
Figure pat00019
[표 10]
제2 광학계의 사양
Figure pat00020
제2 광학계의 배치
Figure pat00021
[표 11]
제2 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00022
부주사 단면
Figure pat00023
본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)는, 제3 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110)의 것보다 주사 화각이 큰 구성을 채용하고 있다. 따라서, 광축 방향의 광로 길이를 더 단축함으로써 소형화를 실현할 수 있다. 이렇게 주사 화각이 큰 구성에서는, 피주사면(7)의 위치 어긋남에 기인하는 2개의 인쇄 영역 사이의 경계에서의 광속의 입사 위치 어긋남이 현저해진다. 따라서, 상기 조건식 (4)을 충족함으로써 얻어지는 효과가 특히 크다.
표 12는, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)가 상기 조건식 각각을 충족하고 있는지 여부의 판정 결과를 나타낸다. 광주사 장치(120)는, 제1 및 제2 조건에 관한 모든 상기 조건식을 충족하고 있다. 또한, 광주사 장치(120)는, 조건식 (20) 및 (21)을 모두 충족하지 않고 있지만, 광주사 장치(120)가 표 7 및 9에 나타내는 바와 같은 부주사 사입사계(β1≠0, β2≠0)를 갖기 때문에 제3 조건을 충족하고 있다.
[표 12]
사양
Figure pat00024
조건식
Figure pat00025
이하, 본 발명의 제5 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)에서, 제3 및 제4 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(110 및 120)의 것과 동등한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9는 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)의 주요부 개략도이다. 도 10은 도 9의 일부를 확대하여 얻는다. 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)는, 광주사 장치(130)가 2개의 광원과 4개의 결상 광학계를 구비하고 있고, 2개의 피주사면에 공통 편향기(5)를 사용하여 캐스케이드 주사를 행하고 있는 점에서, 제4 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(120)와 상이하다. 광주사 장치(130)는, 제1 및 제2 광원(11, 12), 제1 및 제2 조리개(도시하지 않음), 제1 및 제2 커플링 렌즈(21 및 22), 제1 및 제2 분리 소자(43 및 44), 편향기(5), 및 제1 내지 제4 결상 광학계(61, 62, 63 및 64)를 포함한다.
표 13 내지 19는 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)의 설계 예를 나타낸다. 각 표에서는, 제1 광원(11)으로부터 제1 영역(71)까지의 광로 중의 광학 부재가 제1 광학계에 대응하며, 제2 광원(12)으로부터 제2 영역(72)까지의 광로 중의 광학 부재가 제2 광학계에 대응한다. 또한, 제1 광원(11)으로부터 제7 영역(73)까지의 광로 중의 광학 부재가 제3 광학계에 대응하고, 제2 광원(12)으로부터 제8 영역(74)까지의 광로 중의 광학 부재가 제4 광학계에 대응한다. 다른 기재된 실시예와 마찬가지로, 제7 영역(73)은 2개의 영역, 즉 영역 73E 및 73C(각각 제9 및 제10 영역)으로서 개별적으로 고려된다. 마찬가지로, 제8 영역(74)은 2개의 영역, 즉 영역 74E 및 74C(각각 제11 및 제12 영역)으로서 개별적으로 고려된다.
[표 13]
공통 사양
Figure pat00026
[표 14]
제1 광학계의 사양: 제1 광속
Figure pat00027
제1 광학계의 배치: 제1 광속
Figure pat00028
[표 15]
제1 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00029
부주사 단면
Figure pat00030
[표 16]
제2 광학계의 사양: 제2 광속
Figure pat00031
제2 광학계의 배치: 제2 광속
Figure pat00032
[표 17]
제2 광학계의 비구면
주주사 단면
Figure pat00033
부주사 단면
Figure pat00034
[표 18]
제3 광학계의 사양: 제3 광속
Figure pat00035
제3 광학계의 배치: 제3 광속
Figure pat00036
[표 19]
제4 광학계의 사양
Figure pat00037
제4 광학계의 배치
Figure pat00038
제1 광학계의 광학면의 형상 및 제3 광학계의 광학면의 형상은 y축에 대해 서로 회전 대칭이다. 즉, y축에 관해 제1 광학계의 로컬 좌표계(XYZ)에 대해 회전 대칭인 좌표계를 제3 광학계의 로컬 좌표계로서 설정하면, 제3 광학계의 비구면 계수의 값은 제1 광학계의 것과 동일하다. 마찬가지로, 제2 광학계의 광학면의 형상과 제4 광학계의 광학면의 형상은 y축에 대하여 서로 회전 대칭이다. 즉, y축에 관해 제2 광학계의 로컬 좌표계(XYZ)에 대해 회전 대칭인 좌표계를 제4 광학계의 로컬 좌표계로서 설정하면, 제4 광학계의 비구면 계수의 값은 제2 광학계의 것과 동일하다.
본 예시적인 실시예에서, 제1 광원(11)으로부터 출사된 광속은, 제1 커플링 렌즈(21)에 의해 평행 광속으로 변환된 후, 2개의 개구가 제공된 제1 조리개에 의해 제1 및 제3 광속으로 분할된다. 그리고, 제1 및 제3 광속은 제1 분리 소자(43)에 입사한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 분리 소자(43)는 각각 제1 및 제3 광속을 주주사 단면에서 편향시키는 광학 소자(431 및 433)를 포함한다. 광학 소자(431 및 433)는 각각 제1 및 제3 광속을 서로 상이한 입사각으로 편향기(5)에 입사시킨다.
한편, 제2 광원(12)으로부터 출사되는 광속은, 제2 커플링 렌즈(22)에 의해 평행 광속으로 변환된 후, 2개의 개구가 제공된 제2 조리개에 의해 제2 및 제4 광속으로 분할된다. 그리고, 제2 및 제4 광속은 제2 분리 소자(44)에 입사된다. 제2 분리 소자(44)는, 주주사 단면 내에서 제2 및 제4 광속을 각각 편향시키는 광학 소자(442 및 444)를 포함한다. 광학 소자(442 및 444)는 각각 제2 및 제4 광속을 서로 상이한 입사각으로 편향기(5)에 입사시킨다.
또한, 제1 및 제2 조리개 각각에서, 2개의 개구의 z 방향의 위치는 서로 상이하다. 그리고, 제1 및 제2 분리 소자(43 및 44) 각각은, 편향 점을 포함하는 xy 평면에 대하여 다른 측으로부터 2개의 광속을 편향기(5)에 입사시키는 부주사 사입사계이다. 또한, 제1 및 제2 분리 소자(43, 44)의 출사면은, 부주사 단면 내에서 굴절력을 갖는 원통면이며 광속을 부주사 단면 내에서 집광함으로써, 편향기(5)의 편향면의 근방에 선상을 형성한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 제1 및 제3 광속은 기준면(9)에 대하여 Y 축 방향에서의 플러스 측으로부터 편향기(5)에 입사하고, 제2 및 제4 광속은 기준면(9)에 대하여 y 축 방향에서의 마이너스 측으로부터 편향기(5)에 입사한다. 즉, 제1 피주사면(701)을 주사하는 제1 및 제2 광속은 기준면(9)에 대하여 서로 상이한 방향으로부터 편향기(5)에 입사하고, 제2 피주사면(702)을 주사하는 제3 및 제4 광속은 기준면(9)에 대하여 서로 상이한 방향으로부터 편향기(5)에 입사한다.
제1 및 제2 광속은, 편향기(5)에 의해 편향된 후, 각각 기준면(9)에 대하여 서로 상이한 측에 배치되는 제1 및 제2 결상 광학계(61 및 62)에 입사한다. 제1 결상 광학계(61)는, 2개의 결상 소자(611 및 612)를 포함하고, 제1 광속을 제1 피주사면(701)에서의 제1 영역(71)(710 내지 712)에 안내한다. 제2 결상 광학계(62)는, 2개의 결상 소자(621 및 622)를 포함하고, 제2 광속을 제1 피주사면(701)에서의 제2 영역(72)(712 내지 714)에 안내한다.
또한, 제3 및 제4 광속은, 편향기(5)에 의해 편향된 후, 각각 기준면(9)에 대하여 서로 상이한 측에 배치되는 제3 및 제4 결상 광학계(63 및 64)에 입사한다. 제3 결상 광학계(63)는, 2개의 결상 소자(631 및 632)를 포함하고, 제3 광속을 제2 피주사면(702)에서의 제7 영역(73)(720 내지 722)에 안내한다. 제4 결상 광학계(64)는, 2개의 결상 소자(641, 642)를 포함하고, 제4 광속을 제2 피주사면(702)에서의 제8 영역(74)(722 내지 724)에 안내한다.
상술한 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(130)는, 광원으로부터 출사된 복수의 광속을 1개의 편향기가 편향시키고, 2개의 피주사면을 서로 상이한 타이밍에서 주사하는 구성을 채용하고 있다. 이에 의해, 부품 개수의 증가를 감소시키면서, 장치 전체를 소형화할 수 있다. 또한, 광주사 장치(130)는, 제1 및 제2 광속이 제1 피주사면에서의 서로 상이한 인쇄 영역을 주사하고, 제3 및 제4 광속이 제2 피주사면에서의 서로 상이한 인쇄 영역을 주사하는 캐스케이드 주사 방법을 채용하고 있다. 이에 의해, 편향기(5)로부터 각 피주사면에 이르는 광로 길이를 단축할 수 있다.
그리고, 광주사 장치(130)에서는, 제1, 제2, 제7 및 제8 영역(71, 72, 73, 및 74)의 각각에서, 광축에 대하여 기준면(9)의 측의 인쇄 영역의 폭이 기준면(9)으로부터 먼 측의 인쇄 영역의 폭보다 작게 설정된다. 이 구성에 기초하여, 각 피주사면의 위치 어긋남에 기인하는 인쇄 영역 사이의 경계에서의 광속의 입사 위치 어긋남을 감소시킬 수 있다.
본 예시적인 실시예에서, 결상 소자(611 및 621), 결상 소자(631 및 641), 결상 소자(612 및 622), 및 결상 소자(632 및 642)의 각 쌍은 결상 소자를 일체화함으로써 획득된 복합 소자이다. 또한, 제1 및 제2 조리개, 제1 및 제2 커플링 렌즈(21 및 22), 및 제1 및 제2 분리 소자(43 및 44)를 복수의 광속이 공유하고 있다. 이 구성에 기초하여, 종래의 구성과 비교하여 부품 개수를 감소시킬 수 있고, 장치 전체의 추가적인 소형화 및 간소화를 실현할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 예시적인 실시예에서, 제1 광원(11)으로부터 출사되는 제1 및 제3 광속은 편향기(5)의 공통 편향면에 대하여 서로 상이한 입사각으로 입사하고 있다. 구체적으로, 편향기(5)에 입사하는 제1 광속과 x축 사이의 각도는 α1=107.2도이고, 편향기(5)에 입사하는 제3 광속과 x축 사이의 각도는 α3=72.8도이다. 따라서, 제1 및 제3 광속은 34.4도의 위상차로 편향된다. 이로 인해, 제1 광속이 제1 피주사면(701)을 주사할 때에, 소정 타이밍에서 제3 광속이 제1 결상 광학계(61)에 입사하고 고스트 광속이 될 가능성이 있다.
본 예시적인 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 제1 및 제3 광속이 편향 점을 포함하는 xy 평면에 대하여 서로 상이한 측으로부터 편향기(5)에 입사하는 구성을 채용하고 있다. 이에 의해, 편향기(5)와 제1 피주사면(701) 사이에 차광 부재를 제공함으로써, 고스트 광속이 되는 제3 광속을 차광할 수 있다. 마찬가지로, 다른 광속이 고스트 광속이 될 수 있을 경우에도, 각 광로에 차광 부재를 제공하면 된다. 차광 부재를 제공하는 대신, 각 광속의 주사 화각 및 편향기(5)에 대한 각 광속의 입사각을 적절하게 설정함으로써, 고스트 광속이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
[화상 형성 장치]
도 11은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 화상 형성 장치(104)의 주요부의 개략도(부주사 단면도)이다. 화상 형성 장치(104)는, 상기 예시적인 실시예에 따른 광주사 장치(광주사 유닛)(100)를 포함하고 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(104)에는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 기기(117)로부터 출력된 코드 데이터(Dc)가 입력된다. 이 코드 데이터(Dc)는, 장치 내의 프린터 컨트롤러(111)에 의해, 화상 데이터(도트 데이터)(Di)로 변환되고, 화상 데이터(Di)는 광주사 유닛(100)에 입력된다. 그리고, 화상 신호(Di)에 따라서 변조된 광속(103)이 이 광주사 유닛(100)으로부터 출사되어, 감광 드럼(101)의 감광면(피주사면)을 주주사 방향으로 주사한다. 또한, 프린터 컨트롤러(111)는 데이터를 변환할 뿐만 아니라, 프린터 컨트롤러(111)는 모터(105) 등의 화상 형성 장치(104) 내의 부품의 제어도 행한다.
정전 잠상 담지체(감광체)로서의 감광 드럼(101)은 모터(105)에 의해 시계방향으로 회전된다. 그리고, 이 회전에 수반하여, 감광 드럼(101)의 감광면이 광속(103)에 대하여 부주사 방향으로 이동한다. 감광 드럼(101)의 상방에는, 감광면을 균일하게 대전시키는 대전 롤러(102)가 감광면에 접촉하도록 제공된다. 그리고, 감광 드럼(101)은, 대전 롤러(102)에 의해 대전된 감광면 상에 광주사 유닛(100)으로부터의 광속(103)이 조사되도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 광속(103)은 화상 신호(Di)에 기초하여 변조된 후, 광속(103)이 출사된다. 이와 같이 감광 면 상에 정전 잠상이 형성된다. 정전 잠상은, 광속(103)의 출사 위치보다 감광 드럼(101)의 회전 방향 하류 측에서 감광면에 접촉하도록 배치된 현상 장치(107)에 의해, 토너 상(toner image)으로서 현상된다.
현상 장치(107)에 의해 현상된 토너 상은, 감광 드럼(101)의 하방에서, 감광 드럼(101)과 대향하여 배치된 전사 롤러(전사 장치)(108)에 의해, 피전사재로서의 용지(112) 상에 전사된다. 용지(112)는 감광 드럼(101)의 전방(도 11에서 우측)의 용지 카세트(109) 내에 수납되어 있지만, 수동적으로 급지될 수도 있다. 용지 카세트(109) 단부에는, 급지 롤러(106)가 배치되어 있고, 용지 카세트(109) 내의 용지(112)를 반송로에 급지한다.
미정착 토너 상이 전사된 용지(112)는, 또한 감광 드럼(101) 후방(도 11에서 좌측)의 정착 장치에 반송된다. 정착 장치는, 내부에 정착 히터(도시하지 않음)를 갖는 정착 롤러(113)와, 이 정착 롤러(113)와 압접하도록 배치된 가압 롤러(114)를 포함한다. 정착 롤러(113)와 가압 롤러(114) 사이의 압접부에서, 이 정착 장치는 전사 롤러(108)로부터 반송되는 용지(112)를 가압하면서 가열한다. 따라서, 미정착 토너 상이 용지(112)에 정착된다. 또한, 정착 롤러(113)의 후방에는 배지 롤러(115)가 배치되어 있고, 토너 상이 정착된 용지(112)는 화상 형성 장치(104)의 외부로 배출된다.
대안적으로, 광주사 유닛(100), 복수의 감광 드럼(101) 및 복수의 현상 장치(107)를 제공함으로써, 화상 형성 장치(104)는 컬러 화상 형성 장치로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 예시적인 실시예에 따른 4개의 광주사 장치가 제공되거나, 제3 예시적인 실시예에 따른 2개의 광주사 장치가 제공됨으로써, 병행하여 4개의 감광 드럼에 화상 정보를 기록하는 컬러 화상 형성 장치를 실현할 수 있다. 또한, 예를 들어 전하 결합 디바이스(CCD) 센서 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 센서 등의 라인 센서를 구비한 컬러 화상 판독 장치를, 외부 기기(117)로서 화상 형성 장치(104)에 접속함으로써, 컬러 디지털 복사기를 구성해도 된다.
[변형예]
본 발명의 예시적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 예시적인 실시예로 한정되지 않으며, 예시적인 실시예는 본 발명의 범위 내에서 다양한 방식으로 조합, 변형, 및 변경될 수 있다.
예를 들어, 각 결상 광학계에 포함되는 결상 소자의 수는, 상기 예시적인 실시예의 것으로 한정되지 않고, 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에서는, 광원이 1개의 발광점만을 갖는 싱글 빔 레이저인 것을 상정하여 설명하였다. 대안적으로, 복수의 발광점을 갖는 모놀리식 멀티 빔 레이저가 광원으로서 채용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 설명의 용이성을 위해, 광원의 발광 타이밍을 동기식으로 검지하는 동기 검지 시스템에 관한 설명은 생략된다. 그러나, 공지된 동기 검지계가 광원의 발광 타이밍을 제어하기 위해 제공될 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 광주사 장치이며,
    제1 광속 및 제2 광속을 편향시켜 제1 피주사면의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하도록 구성된 편향기와,
    상기 편향기에 의해 편향된 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 상기 유효 영역에 포함되며 상기 주주사 방향에서 서로 상이한 제1 영역 및 제2 영역으로 안내하도록 구성된 제1 결상 광학계 및 제2 결상 광학계를 포함하고,
    상기 제1 영역에 있어서, 상기 주주사 방향에서, 상기 제1 결상 광학계의 제1 광축에 대해 상기 제2 영역으로부터 먼 측에 있는 상기 제1 영역 내의 제3 영역의 폭이, 상기 제1 광축에 대해 상기 제2 영역에 가까운 측에 있는 상기 제1 영역 내의 제4 영역의 폭보다 길며,
    상기 제2 영역에 있어서, 상기 주주사 방향에서, 상기 제2 결상 광학계의 제2 광축에 대해 상기 제1 영역으로부터 먼 측에 있는 제5 영역의 폭이, 상기 제2 광축에 대해 상기 제1 영역에 가까운 측에 있는 제6 영역의 폭보다 긴, 광주사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광속 및 상기 제2 광속은, 상기 편향기의 회전축을 포함하고 상기 주주사 방향에 수직인 기준면에 대하여, 서로 상이한 측으로부터 상기 편향기에 입사하는, 광주사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유효 영역에서, 상기 제1 영역은, 상기 기준면에 대하여 상기 제1 광속이 상기 편향기에 입사하는 측의 영역이며, 상기 제2 영역은, 상기 기준면에 대하여 상기 제2 광속이 상기 편향기에 입사하는 측의 영역인, 광주사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    주주사 단면 내에서, 상기 편향기의 외접원의 반경이 Rd [mm]이고, 상기 제4 영역 및 상기 제6 영역의 폭이 Yc [mm]이며, 상기 제3 영역 및 상기 제5 영역의 폭이 Ye [mm]일 때, 이하의 조건
    Yc < Rd < Ye
    가 충족되는, 광주사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    주주사 단면 내에서의 상기 편향기의 외접원의 반경이 Rd [mm]이고, 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속 각각의 주 광선의 상기 편향기에서의 입사 위치와 상기 편향기의 회전축 사이의 광축 방향에서의 거리가 Lx [mm]일 때, 이하의 조건
    -Rd/2 ≤ Lx ≤ Rd/2
    가 충족되는, 광주사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 편향기는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 서로 상이한 타이밍에서 주사하는, 광주사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    공통의 광원으로부터 출사되는 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을 서로 분리하도록 구성된 분리 소자를 더 포함하는, 광주사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    반사 소자를 더 포함하고,
    상기 제1 광속은 상기 분리 소자에 의해 편향되어 상기 편향기로 안내되며,
    상기 제2 광속은 상기 분리 소자를 통하지 않고 상기 반사 소자에서 반사되어 상기 편향기로 안내되는, 광주사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역에서의 축상(on-axis) 화상 높이와 축외(off-axis) 화상 높이 사이에서 광속의 주사 속도가 상이하고, 상기 제2 영역에서의 축상 화상 높이와 축외 화상 높이 사이에서 광속의 주사 속도가 상이한, 광주사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 편향기가 제3 광속 및 제4 광속을 편향시켜 제2 피주사면의 유효 영역을 상기 주주사 방향으로 주사하는 경우에, 상기 편향기에 의해 편향된 상기 제3 광속 및 상기 제4 광속을, 각각 상기 유효 영역에 포함되고 상기 주주사 방향에서 서로 상이한 제7 영역 및 제8 영역으로 안내하도록 구성된 제3 결상 광학계 및 제4 결상 광학계를 더 포함하는, 광주사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주주사 방향에서,
    상기 제3 결상 광학계의 광축에 대해 상기 제8 영역으로부터 먼 측에 있는 상기 제7 영역 내의 제9 영역이 폭이, 상기 제3 결상 광학계의 상기 광축에 대해 상기 제8 영역에 가까운 측에 있는 상기 제7 영역 내의 제10 영역의 폭보다 길며,
    상기 제4 결상 광학계의 광축에 대해 상기 제7 영역으로부터 먼 측에 있는 상기 제8 영역 내의 제11 영역의 폭이, 상기 제4 결상 광학계의 상기 광축에 대해 상기 제7 영역에 가까운 측에 있는 상기 제8 영역 내의 제12 영역의 폭보다 긴, 광주사 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 광속 및 상기 제3 광속을 분리하도록 구성된 제1 분리 소자와;
    제2 광원으로부터 출사되는 상기 제2 광속 및 상기 제4 광속을 분리하도록 구성된 제2 분리 소자를 더 포함하는, 광주사 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    부주사 단면 내에서, 상기 제1 광속 및 상기 제3 광속은 상기 편향기의 회전축에 수직인 평면에 대하여 서로 상이한 측으로부터 상기 편향기에 입사하고, 상기 제2 광속 및 상기 제4 광속은 상기 평면에 대하여 서로 상이한 측으로부터 상기 편향기에 입사하는, 광주사 장치.
  14. 광주사 장치이며,
    공통의 광원으로부터 출사되는 제1 광속 및 제2 광속을 서로 분리하도록 구성된 분리 소자와,
    상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을 편향시켜 공통의 피주사면의 유효 영역을 주주사 방향으로 주사하도록 구성된 편향기와,
    상기 편향기에 의해 편향된 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속을, 각각 상기 유효 영역에 포함되며 상기 주주사 방향에서 서로 상이한 제1 영역 및 제2 영역으로 안내하도록 구성된 제1 결상 광학계 및 제2 결상 광학계를 포함하고,
    상기 제1 광속 및 상기 제2 광속은 상기 편향기의 서로 상이한 편향면에 입사하고,
    상기 편향기는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 서로 상이한 타이밍에서 주사하는, 광주사 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 편향기의 회전축에 수직인 평면에 투영된 상기 제1 광속 및 상기 제2 광속은, 상기 회전축을 포함하고 상기 주주사 방향에 수직인 기준면에 대하여, 서로 대칭인 방향으로부터 상기 편향기에 입사하는, 광주사 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    이하의 조건
    α1 > (ρ1 - ω0) × 2 - ω1min,
    α1 < (ρ1 + ω0) × 2 - ω1max,
    α1 > ω1max,
    α1 > -2 × (ρ1 + ω0) + 2 × 360°/N × (J - 1) - ω1min, 및
    α1 < -2 × (ρ1 - ω0) + 2 × 360°/N × (J - 1) - ω1max
    가 충족되고,
    주주사 단면 내에서, 상기 편향기에 입사하는 상기 제1 광속의 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 α1이고, 상기 편향기의 외접원과 상기 주 광선과의 교점이 P1i이고, 상기 교점 P1i와 상기 외접원의 중심을 연결하는 직선과 상기 기준면 사이의 각도가 ρ1이고, 상기 유효 영역에서의 상기 제1 광속 측의 최축외(most off-axis) 화상 높이에 입사하는 상기 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 ω1max이고, 상기 유효 영역에서의 중심 화상 높이에 입사하는 상기 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 ω1min이고, 상기 편향기의 편향면의 수가 N이며, ω0=180°/N 및 2 ≤ J ≤N을 충족하는 정수가 J인, 광주사 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    이하의 조건
    α1 < -ω1max + 360°/N × (J - 1)
    이 충족되고,
    주주사 단면 내에서, 상기 편향기에 입사하는 상기 제1 광속의 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 α1이고, 상기 유효 영역에서의 상기 제1 광속 측의 최축외 화상 높이에 입사하는 상기 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 ω1max이고, 상기 편향기의 편향면의 수가 N이며, 2 ≤ J ≤ N을 충족하는 정수가 J인, 광주사 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    이하의 조건
    α1 > (2 × 360°/N × J - ω1min)/3
    이 충족되고,
    주주사 단면 내에서, 상기 편향기에 입사하는 상기 제1 광속의 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 α1이고, 상기 유효 영역에서의 상기 제1 광속 측의 최축외 화상 높이에 입사하는 상기 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 ω1max이고, 상기 유효 영역에서의 중심 화상 높이에 입사하는 상기 주 광선과 상기 기준면 사이의 각도가 ω1min이고, 상기 편향기의 편향면의 수가 N이며, 2 ≤ J ≤N을 충족하는 정수가 J인, 광주사 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제2 영역을 향하는 상기 제1 광속을 차광하고, 상기 제1 영역을 향하는 상기 제2 광속을 차광하도록 구성된 차광 부재를 더 포함하는, 광주사 장치.
  20. 화상 형성 장치이며,
    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 광주사 장치와;
    상기 광주사 장치에 의해 피주사면에 형성된 정전 잠상을 토너 상(toner image)으로서 현상하도록 구성된 현상 장치와;
    현상된 상기 토너 상을 피전사재에 전사하도록 구성된 전사 장치와;
    전사된 상기 토너 상을 상기 피전사재에 정착하도록 구성된 정착 장치를 포함하는, 화상 형성 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6028619A (ja) * 1983-07-27 1985-02-13 Fujitsu Ltd 広域光走査装置
JPS60200217A (ja) * 1984-03-23 1985-10-09 Fujitsu Ltd 光学走査装置
US6288817B2 (en) * 1998-01-21 2001-09-11 Avanex Corporation High duty cycle synchronized multi-line scanner
JP2001281580A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Hitachi Koki Co Ltd 高精細幅広光走査装置
JP4651211B2 (ja) 2001-03-22 2011-03-16 株式会社リコー 光走査装置及びそれを備えた画像形成装置
JP2008203347A (ja) 2007-02-16 2008-09-04 Ricoh Co Ltd 光走査装置、及びその光走査装置を有する画像形成装置、光走査装置の走査線変化補正方法及びシェーディング変化補正方法
JP5945894B2 (ja) * 2011-07-11 2016-07-05 株式会社リコー 光走査装置及び画像形成装置
JP6045455B2 (ja) * 2013-08-02 2016-12-14 キヤノン株式会社 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置

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