JP5168403B2 - Optical deflector and an optical scanning device - Google Patents

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光生 大澤
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旭硝子株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical deflector and an optical scanner, in which perturbation of a wavefront of deflected light is not generated, light use efficiency is high, and mechanical movable parts are eliminated. <P>SOLUTION: The optical deflector comprises: a pair of transparent substrates 11A and 11B arranged so that transparent electrodes 12A and 12B formed on surfaces of the transparent substrates 11A and 11B, respectively, face each other; and a liquid crystal 14 stored between the transparent substrates 11A and 11B, in which the molecular direction is aligned at a predetermined angle &theta; with respect to the light incident surface of the transparent substrate 11B. At least one of the transparent electrodes 12A and 12B facing each other is formed of a high resistance film. The transparent electrode 12B formed of the high resistance film is provided with power feed electrode parts 15A and 15B. The power feed electrode parts 15A and 15B are provided with power supplies 16A and 16B, respectively, for applying an AC voltage to the power feed electrode parts 15A and 15B. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光偏向器およびこれを備えた光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical deflector and an optical scanning device having the same.

従来、光偏向器は様々な分野の各種装置で使用されているが、そのほとんどが機械的な動きによって偏向を行なっている。 Conventionally, optical deflector is used in various devices in various fields, most of which are performed deflected by mechanical movement. たとえば、光磁気ディスクのトラッキング機構では、レンズを左右に移動させること、または、反射鏡の向きを変えることにより光を偏向している。 For example, in tracking mechanism of the magneto-optical disk, moving the lens to the left and right, or, and it deflects the light by changing the direction of the reflecting mirror. この機械的な動きによる光偏向器は機械的な機構が複雑で、組み立て調整が難しく、また振動にも弱く、消費電力が比較的大きいという問題がある。 The mechanical optical deflector according to motion mechanical structure is complex, difficult assembly and adjustment, also weak to vibration, there is a problem that power consumption is relatively large. そこで、これらの問題を解決する装置として機械可動部を持たない液晶を利用した光偏向器が知られており、非常に多くの透明電極を備えた液晶偏向器などが報告されている(例えば、非特許文献1参照)。 Accordingly, the optical deflectors using liquid crystal having no mechanical moving part as a device for solving these problems are known, such as very liquid crystal deflector with many transparent electrodes have been reported (e.g., non Patent Document 1).

しかしながら、上記した非特許文献1に記載の液晶偏向器は、それぞれの電極に印加する電圧を制御することで液晶内に屈折率の分布を形成して偏向を行っているため、液晶内の電場分布が一様に変化せず階段状になっている。 However, the liquid crystal deflector described in Non-Patent Document 1 described above is, because a formed to deflect the distribution of the refractive index in the liquid crystal by controlling the voltage applied to the respective electrodes, the electric field in the liquid crystal distribution is a staircase-like does not change uniformly. このため、液晶内では、屈折率の分布も階段状になり、偏向した光(以下、これを偏向光とよぶ)の波面が乱れる、という問題があった。 Therefore, in the liquid crystal, the distribution of the refractive index also becomes stepwise, it deflected light (hereinafter referred to as deflected light) wavefront is disturbed, and there is a problem that.

従って、感光体や静電記録体等の像担持体である被走査面を光走査することにより画像形成する電子写真プロセスを有する各種の画像形成装置、例えば特にレーザビームプリンタやカラーレーザビームプリンタ、マルチカラーレーザプリンタ、レーザファクシミリ等の装置に、この液晶偏向器を併用すると、画像に歪みが発生するなどの画質不良をもたらすおそれがある。 Therefore, various image forming apparatus having an electrophotographic process for forming an image by optical scanning the scan surface is an image bearing member such as a photosensitive member or an electrostatic recording material, such as, in particular, a laser beam printer or a color laser beam printer, multicolor laser printer, a device such as a laser facsimile, when combined with the liquid crystal deflector, image distortion is likely to result in poor image quality such as occurrence.

本発明の目的は、偏向光の波面の乱れが生じず、光の利用効率が高く、機械的な可動部がない光偏向器及び光走査装置を提供することである。 An object of the present invention causes no disturbance of the wavefront of the deflected light, high utilization efficiency of light is to provide a mechanical no moving parts optical deflector and an optical scanning device.

本発明は、一対の透明基板と、前記一対の透明基板が互いに対向する基板面に形成された透明電極と、前記一対の透明基板の間に、前記透明基板の基板面に対して所定の角度をもって分子方向が配列された液晶と、を備え、互いに対向する前記透明電極の両方が高抵抗膜からなり、前記透明電極の両方に、前記高抵抗膜よりシート抵抗値が低い材料からなる給電電極を少なくとも2箇所有し、前記透明電極における前記給電電極の並ぶ順にしたがって、高い値の交流電圧または低い値の交流電圧を印加できる電源を備えることにより、前記透明電極の各々に連続的な勾配電圧が生ずる光偏向器を提供する。 The present invention includes a pair of transparent substrates, a transparent electrode formed on the substrate surface on which the pair of transparent substrates are opposed to each other, between the pair of transparent substrates, a predetermined angle with respect to the substrate surface of the transparent substrate and a liquid crystal molecule directions are arranged with both facing the transparent electrode is made of a high-resistance film to each other, both of the transparent electrode, the feeding electrode sheet resistance than the high resistance film is made of material having low the has at least two positions, wherein in the order of arrangement of the feeding electrode in the transparent electrode by a power supply capable of applying an AC voltage of the AC voltage or low value of a high value, each continuous gradient voltage of the transparent electrode providing arises optical deflector.

前記透明電極の各々の勾配電圧の向きが交わるように構成してもよい。 It may be configured such orientations of each of the slope voltage of the transparent electrodes intersect.

前記高抵抗膜を、酸化スズ薄膜から構成してもよい。 The high-resistance film, may be formed of tin oxide thin films.

少なくとも一つの光源と、光走査手段と、を備えた光走査装置において、前記光源と前記光走査手段の間に、前記光源より出射された光を偏向する偏向手段として、前記光偏向器を使用することができる。 Use of at least one light source, an optical scanning apparatus having a scanning means, and between said light scanning means and said light source, a deflecting means for deflecting the light emitted from the light source, the light deflector can do.

以上説明したように本発明の光偏向器によれば、入射する光を偏向させて出射させる際に、屈折率分布が直線的に変化するようになるため、偏向光の波面の乱れが生じず、また光の利用効率が高く、機械的な可動部がない屈折率分布型の光偏向器を提供できる。 According to the optical deflector of the present invention as described above, when to be emitted by deflecting the incident light, the refractive index distribution is to vary linearly causes no disturbance of the wavefront of the deflected light and utilization efficiency of light is high, it provides mechanical no moving parts refractive index distribution type optical deflector.

本発明の第1の実施形態に係る光偏向器(液晶素子)を示す側面図である。 Optical deflector according to the first embodiment of the present invention (liquid crystal element) is a side view showing. 図1に示す光偏向器(液晶素子)の印加電圧−リタデーション特性の一例を示すグラフである。 Voltage applied to the optical deflector shown in FIG. 1 (liquid crystal element) - is a graph showing an example of a retardation characteristics. 本発明の第1の実施形態に係る光偏向器(液晶素子)の変形例を示す側面図である。 Optical deflector according to the first embodiment of the present invention is a side view showing a modification of the (liquid crystal element). 本発明の第2の実施形態に係る光偏向器(液晶素子)を示す側面図である。 Optical deflector according to a second embodiment of the present invention (liquid crystal element) is a side view showing. 図4に示す光偏向器(液晶素子)の印加電圧−リタデーション特性の一例を示すグラフである。 Voltage applied to the optical deflector shown in FIG. 4 (a liquid crystal element) - is a graph showing an example of a retardation characteristics. 本発明に係る光走査装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 Is a perspective view showing an example of a schematic configuration of an optical scanning apparatus according to the present invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施の形態] First Embodiment
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光偏向器1を示す断面図であり、この光偏向器1Aは、原理的に液晶素子(としての機能)を利用した液晶偏向器で構成しており、ガラスやプラスチックなどの透明基板11A、11B上に、透明電極12A、12Bが対向するように配置されている。 Figure 1 is a sectional view showing an optical deflector 1 according to the first embodiment of the present invention, the optical deflector 1A is theoretically in the liquid crystal deflector using a liquid crystal element (function as) configured and a transparent substrate 11A, such as glass or plastic, on a 11B, transparent electrodes 12A, 12B are disposed to face.

透明基板11A、11Bは、ガラスやプラスチックなどの適宜の透明材料で形成されているが、透明電極12A、12Bが対向するようにしてシール材10により接着させることにより、所望のセルギャップ(透明基板11A、11Bの隙間)を有するセルを構成している。 Transparent substrate 11A, 11B has been formed in a suitable transparent material such as glass or plastic, by adhering the sealing material 10 transparent electrodes 12A, 12B are so as to face the desired cell gap (transparent substrate 11A, constitute 11B cell having a gap) of the. また、これらの透明電極12A、12Bの各対向面上には、配向膜13A、13Bが設けられており、ラビング法などにより配向処理が施されている。 Further, the transparent electrodes 12A, On the facing surfaces of the 12B, the alignment films 13A, and 13B are provided, the alignment treatment is performed by rubbing method.

なお、このシール材10には、エポキシやアクリル系接着剤などの有機材料やガラス接着剤などの無機系の材料、またはんだ等の金属材料など使用可能である。 Note that this sealing member 10, inorganic materials such as organic materials and glass adhesive such as epoxy or acrylic based adhesive, also be used such as a metallic material such as solder. セルギャップを均一に保つためシール材10の中にガラスビーズ、樹脂ビーズ、ファイバ等のスペーサ混ぜてもよい。 Glass beads in the seal material 10 for maintaining a cell gap uniform, the resin beads may be mixed spacers such as fiber. また、セル内にスペーサを配置してもよい。 It is also possible to place the spacers in the cell.

透明電極12A、12Bには、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの金属酸化物材料などが使用できるが、図1に示す構成のものでは、透明電極12Aは低抵抗膜であり、透明電極12Bは高抵抗膜である。 Transparent electrodes 12A, the 12B, although such a metal oxide material such as ITO (Indium Tin Oxide) film can be used, by way of the configuration shown in FIG. 1, the transparent electrode 12A has a low resistance film, a transparent electrode 12B is it is a high-resistance film. 高抵抗膜である透明電極12Bの両端付近には、高抵抗膜に電圧を印加するために、第1、第2の給電電極15A、15Bが設けられており、これら第1、第2の給電電極15A、15Bには、各々交流電源16A、16Bが接続されている。 The near both ends of the transparent electrode 12B is a high-resistance film, for applying a voltage to the high resistance film, the first, second feeding electrode 15A, and 15B are provided, these first and second power supply electrodes 15A, the 15B, each AC power supply 16A, 16B are connected. 一方、低抵抗膜である透明電極12Aは接地されている。 On the other hand, the transparent electrode 12A is a low-resistance film is grounded.

第1、第2の給電電極15A、15Bは、透明でも不透明でもよく、ITOなどの金属酸化物や、Cr、Ni、Au、Ag等の金属でもよい。 First, second feeding electrodes 15A, 15B may clear even be opaque, or metal oxides such as ITO, Cr, Ni, Au, or a metal such as Ag. 特に金属はシート抵抗が小さく細線化しやすいため、液晶素子の小型化が容易になり好ましい。 In particular metals for the sheet resistance tends to reduce thinning, preferred size of the liquid crystal element is facilitated.

高抵抗膜である透明電極12Bについては、透明で、かつ第1、第2の給電電極15A、15Bおよび低抵抗膜である透明電極12Aに対してシート抵抗が高い必要があり、例えばガリウム、アルミニウム、シリコン、イットリウム、インジウムなどの元素を1種または複数種ドープした酸化亜鉛膜や、ケイ素、アンチモン、インジウム、ガリウムなどの元素を1種または複数種ドープした酸化スズ膜や、ドープしない、酸化亜鉛膜、酸化スズ膜、ITO膜などがよい。 The transparent electrode 12B is a high-resistance film, a transparent and first, it is necessary a high sheet resistance with respect to the second feeding electrode 15A, 15B and the transparent electrode 12A is low-resistance film, for example gallium, aluminum , silicon, yttrium, elements and one or more doped zinc oxide film such as indium, or silicon, antimony, indium, tin oxide film of one or more doping elements such as gallium, undoped zinc oxide film, a tin film oxidation, such as an ITO film is good. また、これらと酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどの複合酸化物がよい。 These silicon oxide, it is a composite oxide such as aluminum oxide. 特に、酸化スズ薄膜は、熱や水に対するシート抵抗値の安定性が高く、製造上また耐候性および信頼性上、極めて好ましい。 In particular, tin oxide thin film, high stability of the sheet resistance to heat and water, manufacturing also weather resistance and reliability over highly preferred.

前述のセル内には液晶14が封入されており、この液晶分子14Aは配向膜13A、13Bの界面においてその面に対して所定角度(プレチルト角:例えば、図1中では「θ」)をなすように配置される。 The in the aforementioned cell and the liquid crystal 14 is sealed, the liquid crystal molecules 14A are aligned film 13A, an angle to the surface at the interface 13B (pretilt angle: for example, "θ" is in FIG. 1) forms a It is arranged like. 液晶14には、例えばネマティック液晶などが使用でき、ここでは△ε(但し、△ε;誘電率異方性)が正の液晶について説明する。 The liquid crystal 14, for example, a nematic liquid crystal can be used, where △ epsilon (where, △ epsilon; dielectric anisotropy) is described positive liquid crystal. プレチルト角は、液晶に電界を印加した際の液晶分子の立ち上がり方向を決め、駆動時の配向不良を防ぐ。 Pretilt angle determines the rising direction of the liquid crystal molecules when an electric field is applied to the liquid crystal to prevent alignment defects during the drive. 特に1度以上が好ましい。 In particular, once more it is preferable. 本実施の形態では、液晶14の配向はホモジニアス配向であるが、ハイブリッド配向、ホメオトロピック配向、ツイスト配向などをとることも可能である。 In this embodiment, the orientation of the liquid crystal 14 is a homogeneous alignment, hybrid alignment, homeotropic alignment, it is also possible to take such twisted.

なお、交流電源16A、16Bには、液晶パネルの信頼性向上のため直流成分の小さい電源を用いる。 Note that the AC power source 16A, the 16B, having a small power source having a DC component to improve reliability of a liquid crystal panel. 特に直流成分は交流成分の1%以下に抑えることが信頼性において好ましい。 Particularly the DC component is preferred in reliability can be suppressed to 1% or less of the AC component. 電源の周波数は50から5000Hz程度で、矩形交流波などが使用できる。 Power frequency is about 5000Hz to 50, such as a rectangular alternating wave may be used.

次に、本実施の形態の光偏向器1の液晶素子部分の動作について、印加電圧に対するレタデーション値の相関性を示す図2を参照しながら説明する。 Next, the operation of the liquid crystal element of the light deflector 1 of this embodiment, will be described with reference to FIG. 2 showing the correlation of the retardation value with respect to the applied voltage.
この光偏向器1に備えた液晶素子では、レタデーション値は、印加電圧が大きくなると徐々に小さくなる特性を有しているが、印加電圧に対して線形な領域(以下、これを線形領域とよぶ)が存在しており、液晶駆動時はこの線形領域の電圧を使用する。 In the liquid crystal element provided in the optical deflector 1, the retardation value is the applied voltage has a gradually becomes smaller characteristic becomes larger, linear region (hereinafter applied voltage is referred to as the linear region of this ) are present, when the liquid crystal is driven using a voltage of the linear region. なお、この線形領域を示す電圧の高い方での値と低い方での値を、それぞれ、V H 、V Lとする。 Incidentally, the value of the value and lower in higher voltage indicating this linear region, respectively, V H, and V L.

図1の液晶において、交流電源16Aの電圧をV H 、交流電源16Bの電圧をV Lとすれば、透明電極12Bが高抵抗膜であるため、第1の給電電極15Aの固定部位から第2の給電電極15Bの固定部位に向かって、高抵抗膜の透明電極12Bの電位が連続的に変化する。 In the liquid crystal of Figure 1, voltage V H of the AC power source 16A, AC if the voltage of the power source 16B and V L, transparent for electrode 12B is high-resistance film, a second fixed portion of the first power supply electrode 15A towards the the fixed portion of the feeding electrode 15B, the potential of the transparent electrode 12B of the high-resistance film changes continuously.

一方、低抵抗膜である透明電極12Aは接地されているので、高抵抗膜の透明電極12Bとの間には直線的な勾配を持つ電界分布が形成される。 On the other hand, the transparent electrode 12A is a low resistance film because it is grounded, an electric field distribution with a linear gradient between the transparent electrode 12B of the high-resistance film is formed. この電界中に存在する液晶14内では、前述した線形領域で液晶駆動を行っているため、同様に、線形(直線的;リニア)に変化する屈折率分布が形成される。 Within the liquid crystal 14 present in this field, because a liquid crystal driven in a linear region described above, similarly, a linear (linear; linear) change in refractive index distribution is formed.
ここで、直線偏光された光を透明基板11Bに垂直に、かつ、偏光方向が配向した液晶分子の電界によって傾く面に対し平行となる方向に入射させると、入射光は屈折率の大きい方向に曲げられて進行し、透明基板11Aから出射される。 Here, perpendicularly to the transparent substrate 11B linearly polarized light, and, when the incident direction of the polarization direction is parallel to the plane inclined by the electric field of the liquid crystal molecules oriented, incident light in the direction of larger refractive index bent in progress, and is emitted from the transparent substrate 11A.
従って、入射光を所定方向に偏向させて出射させることができる。 Therefore, it is possible to be emitted to deflect the incident light in a predetermined direction.

なお、図1に示す本実施の形態では片方の透明電極12Bのみ高抵抗膜としたが、図3に示すように、光偏向器1Bの対向する透明電極12A、12Bを両方とも高抵抗膜とし、それぞれに給電電極15A〜15Dを設置してもよい。 Although the one of the transparent electrode 12B only the high-resistance film in the present embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 3, a transparent electrode 12A facing the optical deflector 1B, 12B of both the high-resistance film it may be installed feeding electrode 15A~15D respectively. この場合、印加する電圧を細かく制御することが可能となり、偏向角をより細かく制御することが可能となる。 In this case, it is possible to finely control the voltage to be applied, it is possible to more finely control the deflection angle. 更に、各透明電極にできる勾配電圧の向きをクロスすることにより、2次元的に光を偏向することが可能となる。 Further, by crossing the direction of the slope voltage as possible the transparent electrodes, it becomes possible to two-dimensionally deflecting the light. また、液晶素子を多段重ねることにより偏向角を大きくすることも可能である。 It is also possible to increase the deflection angle by overlapping multistage liquid crystal device. ここで、符号17A,17Bは、交流電源である。 Here, reference numeral 17A, 17B are AC power source. なお、図3中の他の符号のうち、図1と同一符号のものは、図1と同じ要素を示す。 Among other reference numerals in FIG. 3, FIG. 1 and of the same reference numerals denote the same elements as FIG.

[第2の実施の形態] Second Embodiment
次に、図4に示す光偏向器1Cでは、図1に示す第1の実施の形態の光偏向器1Aとは異なり、透明基板11B上に、第1、第2の給電電極15A、15Bのほかに第3の給電電極15E及びこの第3の給電電極15Eと接続された交流電源18を設けている。 Next, the optical deflector 1C shown in FIG. 4, unlike the first embodiment of the optical deflector 1A shown in FIG. 1, on a transparent substrate 11B, first and second power supply electrodes 15A, 15B of Besides there is provided a third power supply electrode 15E and the third AC power supply 18 connected to the feeding electrode 15E of.
液晶素子をこのように構成して、例えば電圧V H 、V C 、V Lを第1の給電電極15A、第3の給電電極15E、第2の給電電極15Bに各々印加すれば、液晶素子の印加電圧に対するレタデーション値については、図5に示すような相関性が得られる。 And a liquid crystal element in this manner, for example, a voltage V H, V C, the V L first feeding electrode 15A, the third feeding electrode 15E, if applied respectively to the second power supply electrode 15B, the liquid crystal element for retardation value with respect to the applied voltage, correlation as shown in FIG. 5 is obtained.

即ち、これは、透明電極12Bが高抵抗膜であるため、第1の給電電極15Aの固定部位から第3の給電電極15Eの固定部位に向かって、高抵抗膜の透明電極12Bの電位が連続的に変化し、また第3の給電電極15Eの固定部位から第2の給電電極15Bの固定部位に向かって、高抵抗膜の透明電極12Bの電位が連続的に変化する。 That is, this is because the transparent electrode 12B is high-resistance film, the anchoring site of the first power supply electrode 15A toward the fixed portion of the third feeding electrode 15E, the potential of the transparent electrode 12B is continuous in the high resistance film to change, and from the fixed portion of the third power supply electrode 15E toward the fixed portion of the second power supply electrode 15B, the potential of the transparent electrode 12B of the high-resistance film changes continuously.

ここで、低抵抗膜である透明電極12Aを接地してあり、特に給電電極が第1の給電電極15Aから第3の給電電極15Eまで分割されているため、第1の給電電極15Aと第3の給電電極15Eの間、及び、第3の給電電極15Eと第2の給電電極15Bの間、つまり、各々の給電電極と高抵抗膜である透明電極12Bとの間には、異なる傾きを持った直線的な勾配電界分布を呈する線形領域を形成できる。 Here, Yes grounded transparent electrode 12A is low-resistance film, since in particular the feeding electrode is divided from the first power supply electrode 15A to the third power supply electrode 15E, the first power supply electrode 15A and the third between the feed electrode 15E, and, between the third power supply electrode 15E and the second power supply electrode 15B, i.e., between the transparent electrode 12B are each feeding electrode and the high-resistance film, with different slopes It was possible to form a linear region exhibiting a linear gradient field distribution. このように、各勾配電界中に存在する液晶14内では、線形領域での液晶駆動を行っているため、同様に、線形に変化する屈折率分布が形成されている。 Thus, within the liquid crystal 14 present in each gradient field, because a liquid crystal driving in the linear region, similarly, the refractive index distribution changes linearly are formed.

しかも、第1の給電電極15Aと第2の給電電極15Bの間の液晶14内では、屈折率分布を直線的に大きく変化させることが実現可能となっている。 Moreover, in the first power supply electrode 15A and the inner liquid crystal 14 between the second power supply electrode 15B, it is made possible be linearly increased changing the refractive index distribution. これにより、図5に示すように、液晶素子での印加電圧に対するレタデーションについては、第1の実施形態に比べて線形領域を実質的に大きく取ることができる。 Thus, as shown in FIG. 5, for retardation with respect to the applied voltage of the liquid crystal element can take substantially increase the linear region as compared with the first embodiment.
なお、図4中の他の符号のうち、図1と同一符号のものは、図1と同じ要素を示す。 Among other reference numerals in FIG. 4, FIG. 1 and of the same reference numerals denote the same elements as FIG.

このように、分割させる給電電極を増やすことにより、線形性が保たれ、かつ、変化の大きな屈折率分布を確保することができるようになり、液晶素子から出射された光の波面を曲げることがなく、偏向後の光を平面波として出射できるので好ましい。 Thus, by increasing the feeding electrode to split, linearity is maintained, and it becomes possible to ensure a large refractive index distribution changes, to bend the wavefront of light emitted from the liquid crystal element without, since the light after deflection can be emitted as plane waves preferable. また、液晶部分の厚さを増大させなくても、別言すれば液晶部分が薄くても、変化率の大きな屈折率分布を有する液晶素子が実現できるため、応答速度の点からも好ましい。 Further, even without increasing the thickness of the liquid crystal portion, even thin crystal portion other words, since the liquid crystal element having a large refractive index distribution of the rate of change can be achieved, preferred from the viewpoint of response speed.

[第3の実施の形態] Third Embodiment
次に、本発明の第3の実施形態について図4及び図5を参照しながら説明する。 It will be described below with reference to FIGS. 4 and 5 a third embodiment of the present invention.
本実施形態では、図1における光偏向器1Cの透明電極12Bとして、第1の給電電極15Aから第2の給電電極15Bの方向に対して、シート抵抗値が勾配をもった高抵抗膜を用いている。 In the present embodiment, as the transparent electrode 12B of the optical deflector 1C in FIG. 1, with respect to the first power supply electrode 15A toward the second power supply electrode 15B, using a high-resistance film sheet resistance with a gradient ing.

このような構成とすると、第1、第2の給電電極15A、15Bに電圧を印加した場合、第1の給電電極15Aの固定部位から第2の給電電極15Bの固定部位に向かって、高抵抗膜の透明電極12Bの電位が連続的に変化する。 With this configuration, first, second feeding electrodes 15A, when a voltage is applied to 15B, toward a fixed portion of the first power supply electrode 15A to the fixed portion of the second power supply electrode 15B, the high-resistance the potential of the transparent electrode 12B of the film varies continuously. ここで、低抵抗膜である透明電極12Aを接地させることで、高抵抗膜の透明電極12Bとの間には、高抵抗膜のシート抵抗値の勾配に対応した勾配電界分布が形成される。 Here, by grounding the transparent electrode 12A is low-resistance film, it is formed between the transparent electrode 12B of the high resistance film, the gradient field distribution corresponding to the slope of the sheet resistance of the high resistance film is formed.

そこで、透明電極12Bにおいて、この高抵抗膜のシート抵抗値の勾配を調整する。 Therefore, the transparent electrode 12B, for adjusting the slope of the sheet resistance of the high-resistance film. 即ち、この勾配電界分布を、図2に示した液晶素子の印加電圧に対するレタデーション値のカーブ(非線形領域)部分での特性に整合させる。 That is, the gradient field distribution, is matched to the characteristic of a curve (non-linear region) parts of the retardation value with respect to the applied voltage of the liquid crystal element shown in FIG.
つまり、図2のレタデーションカーブの非線形領域についても、そこでの曲率変化を相殺するように電界分布の勾配率を調整させることで、第1、第2の給電電極15A、15B間において、直線的(リニア)に変化する屈折率分布が形成できるわけである。 That is, for even non-linear region of Letters retardation curve 2, by adjusting the ramp rate of the electric field distribution so as to offset the curvature change there, first, second feeding electrode 15A, between 15B, linear ( the refractive index distribution changes linearly) is not can be formed.

その結果、図2に示す液晶素子の印加電圧に対するレタデーションのグラフにおける線形領域を実質的に増大させることができるので、液晶素子より出射された光の波面を広範囲のエリアに亙って曲げることがなく、光を出射できるので好ましい。 As a result, it is possible to substantially increase the linear region in the graph of retardation with respect to the applied voltage of the liquid crystal element shown in FIG. 2, to bend the plane of the light emitted from the liquid crystal element over a wide range of areas no, it is possible to emit light preferred. また、本実施の形態でも、液晶部分の厚さを薄くできるため、応答速度の点からも好ましい。 Also in this embodiment, it is possible to reduce the thickness of the liquid crystal part, preferably in terms of response speed.

[第4の実施の形態] Fourth Embodiment
次に、本発明の第4の実施形態に係る光走査装置について、図6を参照しながら説明する。 Now, an optical scanning apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図6に示す光走査装置は、プリンタに適用されており、光源2と、電圧制御装置3と、ポリゴンミラー4と、fθレンズなどの結像レンズ5と、静電潜像を形成する感光ドラム6との他に、本発明の光偏向器1(第1の実施の形態〜第3の実施の形態のいずれかのもの)を備えている。 Optical scanning apparatus shown in FIG. 6 is applied to a printer, a light source 2, a voltage control device 3, a polygon mirror 4, an imaging lens 5 such as fθ lens, a photosensitive drum for forming an electrostatic latent image in addition to the 6, and a light deflector 1 of the present invention (first embodiment to third any one of the embodiments of things).
なお、光源2と光偏向器1との間の光路上には、出射される光をコリメートさせるため、コリメートレンズ(図示せず)などの平行光形成手段を配設している。 Note that the optical path between the light source 2 and the optical deflector 1, in order to collimate the light emitted, are arranged parallel light forming means, such as a collimator lens (not shown).

光偏向器1は、ここに入射する光の偏向方向が図中Y方向に一致するように配置されている。 Optical deflector 1, the polarization direction of incident light are arranged to coincide with the Y direction in the figure here. また、この光偏向器1には、交流電圧を印加する電圧制御装置3が接続されている。 Further, in this optical deflector 1, the voltage control device 3 for applying an AC voltage is connected.

従って、本実施の形態の光走査装置によれば、光源2から出射して光偏向器1を通過する光は、回転するポリゴンミラー4により反射され、結像レンズ5により感光ドラム6上に集光される。 Therefore, according to the optical scanning device of this embodiment, light is emitted from the light source 2 passes through the optical deflector 1 is reflected by the polygon mirror 4 which rotates, focusing on the photosensitive drum 6 by the imaging lens 5 is light. この際、結像レンズ5によりZ方向を集光された光が、ポリゴンミラー4の回転により感光ドラム6上で掃引される。 At this time, the light collected in the Z direction by the imaging lens 5 is swept on the photosensitive drum 6 by the rotation of the polygon mirror 4.

また、本実施の形態の光走査装置を組み付け調整するとき及び経時的に光軸がずれたとき等には、電圧制御装置3により光偏向器1に印加する電圧値を調整・制御することにより、感光ドラム6に投光される光をY方向に偏向させることで、感光ドラム6上の所定の投光位置に正確に集光させることができる。 Further, in such case, and over time when the optical axis is deviated to adjust assembling an optical scanning device of the present embodiment, by adjusting and controlling the voltage applied by the voltage control device 3 to the optical deflector 1 the light projected to the photosensitive drum 6 by deflecting the Y direction, can be accurately converged to a predetermined light projection position on the photosensitive drum 6.

次に、本発明の光偏向器1およびこれを備えた光走査装置の実施例について、図1を参照しながら説明する。 Next, an example of an optical scanning device provided with first and this optical deflector of the present invention will be described with reference to FIG.
例えば、第1の実施形態に係る光偏向器1Aでは、初めに、透明基板11Aとして所定0.6mmの厚さの無アルカリガラスを用い、その表面にスパッタ法により所要のシート抵抗300Ω/□のITO膜を成膜して低抵抗の透明電極12Aを形成する。 For example, in the optical deflector 1A according to the first embodiment, initially, using alkali-free glass of the thickness of the predetermined 0.6mm as the transparent substrate 11A, a required by sputtering on the surface of the sheet resistivity 300 [Omega / □ of the ITO film was deposited to form a transparent electrode 12A of low resistivity. そして、その透明電極12A面上に、配向膜13Aとしてポリイミド膜をフレキソ印刷法により厚さ50nm成膜して形成するようになっている。 Then, the transparent electrode 12A plane, a polyimide film so as to form with a thickness of 50nm formed by flexographic printing as an alignment film 13A.

一方、高抵抗膜である透明基板11Bとしては、初めに、0.6mmの厚さの無アルカリガラス表面にスパッタ法によりシート抵抗1Ω/□のCr膜を成膜し、その後、エッチング技術により不要部分を除去して第1、第2の給電電極15A、15Bを形成する。 Meanwhile, as the transparent substrate 11B is a high-resistance film, first, a sheet resistance 1 [Omega / □ Cr film formed by sputtering on non-alkali glass surface with a thickness of 0.6 mm, then unwanted etching technique first, second feeding electrode 15A by removing the portions to form 15B. その後、シート抵抗100kΩ/□の酸化スズ薄膜をスパッタ法により堆積し、これにより高抵抗膜の透明電極12Bを形成する。 Thereafter, the tin oxide thin film sheet resistance 100 k.OMEGA / □ is deposited by sputtering, thereby forming the transparent electrode 12B of the high-resistance film.

その後、この透明電極12Bの一方の面(透明電極12Aと対向する対向面)上に、配向膜13Bとしてポリイミド膜をフレキソ印刷法により厚さ50nm成膜する。 Thereafter, on one surface of the transparent electrode 12B (opposite surface to the transparent electrode 12A and the counter), a polyimide film to a thickness of 50nm formed by flexographic printing as an alignment film 13B. ポリイミド膜はラビング法により配向処理を行った後、エポキシ樹脂よりなるシール材10を透明基板11A、11Bに印刷し、熱圧着によりセルを作製する。 After the alignment treatment by the polyimide film rubbing method, the transparent substrate 11A and the sealing member 10 made of epoxy resin, printed on 11B, to produce a cell by thermocompression bonding. シール材10の中にガラスファイバスペーサ(図示せず)を混ぜることで、セルギャップを均一化し、10μmとした。 Some seal 10 by mixing glass fiber spacers (not shown), to uniform the cell gap was set to 10 [mu] m. なお、この透明電極12Bの対向面とは反対面上には、給電電極15A、15Bを形成するとともに、この給電電極15A、15Bを交流電源16A、16Bと適宜の線材で接続しておく。 Incidentally, on the surface opposite to the facing surface of the transparent electrode 12B, the feeding electrode 15A, thereby forming a 15B, the feeding electrode 15A, keep connecting 15B AC power supply 16A, 16B and an appropriate wire.

次に、真空注入法により、屈折率異方性△n(=0.18)の液晶14をセルに注入した後、封止材(図示せず)により封穴すれば、光偏向器1Aが完成する。 Then, by a vacuum injection method, after injecting liquid crystal 14 of refractive index anisotropy △ n (= 0.18) in the cell, if Fuana with a plug (not shown), an optical deflector 1A is Complete.

このようにして形成した第1の実施形態に係る光偏向器1Aの液晶素子部分に対して、印加電圧に対するレタデーション値特性を測定したところ、図2のような特性が得られた。 The liquid crystal element of the light deflector 1A according to the first embodiment formed in this manner, the measured retardation value characteristics with respect to the applied voltage, characteristics as shown in FIG. 2 was obtained. 即ち、レタデーションの線形性が得られる領域が、印加電圧1.2V rmsから2.0V rmsの領域であり、最大獲得レタデーション値は680nmであった。 That is, the region where the linearity of the retardation is obtained, a region of 2.0 V rms from the applied voltage 1.2V rms, maximum obtainable retardation value was 680 nm.

この液晶素子に波長650nmのレーザ光を通過させ、電圧を印加させた際の偏向角を測定した。 It passed through a laser beam having a wavelength of 650nm in this liquid crystal device was measured deflection angle when obtained by application of a voltage. 透明電極12Aは接地し、第1の給電電極15Aに1.2V rms 、周波数1000Hzの矩形交流、第2の給電電極15Bに2.0V rms 、周波数1000Hzの矩形交流を付与した。 Transparent electrode 12A is grounded, 1.2V rms to the first power supply electrode 15A, a rectangular alternating current with a frequency 1000Hz, 2.0 V rms, a rectangular alternating current with a frequency 1000Hz was applied to the second power supply electrode 15B. この際、第1、第2の給電電極15A、15Bへ印加する両矩形交流の位相差は0とした。 In this case, first, second feeding electrode 15A, the phase difference between the rectangular alternating current to be applied to 15B were zero.

このような条件下で光偏向器1Aに波長650nmのレーザ光を通過させた結果、約1分の角度偏向することが確認できた。 Results obtained by passing the laser beam having a wavelength of 650nm to the light deflector 1A under such conditions, it was possible to detect angular deflection of about 1 minute. 一方、第1、第2の給電電極15A、15Bに印加する電圧を逆にすると、逆方向に約1分の角度変更(偏向)できることを確認した。 On the other hand, the first, second feeding electrodes 15A, when the voltage applied to 15B Conversely, was confirmed to be able angle change of approximately 1 minute in the opposite direction (deflection). また、偏向する際の液晶素子からの出射光の波面を測定したが0.03mλ rms程度であり、波面の乱れが小さいことに問題がないことが認された。 Although measures a wavefront of light emitted from the liquid crystal element when the deflection is about 0.03Emuramuda rms, it has been certified no problem that disturbance of the wavefront is small.

また、このようにして作製した光偏向器1A(液晶素子)を図6に示すレーザビームプリンタの光走査装置の部分に搭載したところ、交流電源16へ印加する電圧により、液晶素子を通過したレーザ光の偏向角度を所定の電圧値の範囲(V L 〜V H )内でリニアに調整できることが確認された。 In addition, when mounted on the portion of the optical scanning device of the laser beam printer shown this way optical deflector 1A fabricated by (liquid crystal element) in FIG. 6, the voltage applied to the AC power source 16, the laser passing through the liquid crystal element it was confirmed that the adjusted linearly deflection angle of the light within a predetermined voltage value (V L ~V H).

本発明によれば、偏向光の波面の乱れが生じず、光の利用効率が高く、機械的な可動部がない光偏向器及び光走査装置が提供される。 According to the present invention causes no disturbance of the wavefront of the deflected light, the light utilization efficiency is high, mechanical no moving parts optical deflector and an optical scanning apparatus is provided.

1、1A〜1C:光偏向器(液晶素子) 1,1A~1C: optical deflector (liquid crystal element)
10:シール材 11A、11B:透明基板 12A、12B:透明電極 13A、13B:配向膜 14:液晶 14A:液晶分子 15A、15B、15C、15D、15E:給電電極 16A、16B、17A、17B、18:交流電源 2:光源 3:電圧制御装置 4:ポリゴンミラー 5:結像レンズ 6:感光ドラム 10: sealing member 11A, 11B: a transparent substrate 12A, 12B: transparent electrodes 13A, 13B: alignment film 14: Liquid crystal 14A: liquid crystal molecules 15A, 15B, 15C, 15D, 15E: feeding electrode 16A, 16B, 17A, 17B, 18 : AC power supply 2: light source 3: voltage controller 4: the polygon mirror 5: imaging lens 6: photosensitive drum

Claims (4)

  1. 一対の透明基板と、 And a pair of transparent substrates,
    前記一対の透明基板が互いに対向する基板面に形成された透明電極と、 A transparent electrode of the pair of transparent substrates are formed on the substrate surface which are opposed to each other,
    前記一対の透明基板の間に、前記透明基板の基板面に対して所定の角度をもって分子方向が配列された液晶と、を備え、 Between the pair of transparent substrates, and a liquid crystal molecule directions are arranged at a predetermined angle with respect to the substrate surface of the transparent substrate,
    互いに対向する前記透明電極の両方が高抵抗膜からなり、 Both opposing the transparent electrode is made of a high-resistance film to each other,
    前記透明電極の両方に、前記高抵抗膜よりシート抵抗値が低い材料からなる給電電極を少なくとも2箇所有し、 Both of the transparent electrode, a feeding electrode sheet resistance than the high resistance film is made of a material lower having at least two positions,
    前記透明電極における前記給電電極の並ぶ順にしたがって、高い値の交流電圧または低い値の交流電圧を印加できる電源を備えることにより、前記透明電極の各々に連続的な勾配電圧が生ずる光偏向器。 In the order of arrangement of the feeding electrode in the transparent electrode by a power supply capable of applying an AC voltage of the AC voltage or low value of a high value, an optical deflector continuous gradient voltage occurs in each of the transparent electrode.
  2. 前記透明電極の各々の勾配電圧の向きが交わる請求項1に記載の光偏向器。 Optical deflector according to claim 1 in which the direction of each of the slope voltage of the transparent electrodes intersect.
  3. 前記高抵抗膜が、酸化スズ薄膜からなる請求項1または2に記載の光偏向器。 The high resistance film, an optical deflector according to claim 1 or 2 consisting of tin oxide thin films.
  4. 少なくとも一つの光源と、光走査手段と、を備えた光走査装置において、 At least one light source, a light scanning unit, an optical scanning device provided with,
    前記光源と前記光走査手段の間に、前記光源より出射された光を偏向する偏向手段として、請求項1から3のいずれか1項に記載の光偏向器を有する光走査装置。 During the optical scanning means and said light source, a deflecting means for deflecting the light emitted from the light source, an optical scanning device having an optical deflector according to any one of claims 1 to 3.
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