JPH04232907A - 光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光プリンターの光走査
装置等に用いられる光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光走査装置の光学素子として、光
導波路アレイが案出されている。

【０００３】以下、このような光学素子を用いた光走査
装置について図４を参照して説明する。

【０００４】図４には従来の光走査装置３０を示し、こ
の光走査装置３０においては、光源３１からの光ビーム
はコリメートレンズ３２により平行ビームとされた後、
集光レンズ３３を経て一定速度で回転する傾斜ミラー３
４によって等角速度で偏向される。この偏向された光ビ
ームの軌跡は１平面上にあり、同じ平面上にある平板光
導波路アレイ３５に入射される。光ビームは各光導波路
を伝搬し、その出射端から出射される。そして、回転す
る感光ドラム４０上をその回転軸と平行な直線に沿って
照射され、傾斜ミラー３４の１回転によって１ライン走
査される。

【０００５】この光導波路アレイは多数の光導波路を平
面的に１層配列し、一端では円弧状に配列して光ビーム
の入射端とし、他端を直線状に配列して光ビームの出射
端としたものである。そして、この光導波路は光源から
の光ビームに対する屈折率の異なる２種類の透光性樹脂
から構成されており、屈折率の大きい物質がコアとして
光導波路の中心を形成し、屈折率の小さい物質がクラッ
ドとしてコアの周辺を取り巻くように形成されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の光学素子においては、回転反射鏡の面倒れ
や軸ずれ、また、各部材の設置誤差や経時的な変形によ
って、偏向された入射光ビームが鉛直方向にずれてしま
うと、正しく光導波路に入射されないといった問題点が
あった．本発明は、上述した問題点を解決するためにな
されたものであり、簡単な構成で入射光ビームの鉛直方
向の許容位置ずれ量を増加できる光学素子を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の光学素子は、光ビームを伝搬するコア及び
クラッドからなる多数の光導波路を列設して形成した光
導波路アレイと、前記光導波路アレイの光ビーム入射端
に、その光軸方向が、前記コアの配列方向に沿って配置
された可とう性光学繊維と、前記光学繊維と前記光導波
路アレイとの間を充填する透光性の充填剤とを備えてい
る。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、光源か
ら画像情報に基づいて発せられた光ビームは回転反射鏡
により等角速度で偏向され、光学繊維からなる円筒レン
ズに入射され、その曲面のレンズ効果により光ビームは
屈折を受けて焦点位置にある光導波路アレイのコアに順
次誘導され、入射される事によって、コア内を光ビーム
が伝送する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１０】図１は本発明に係る光学素子を備えた光走
査装置を示した図であり、図２は光走査装置の断面図を
示した図であり、図３は本発明にかかる光学素子の製造
装置である。

【００１１】図１において、光走査装置１０は、画像信
号により光ビームを発生する光源１１と、光源１１から
の光ビームを等角速度で偏向し、光導波路アレイ１５に
順次入射するための傾斜ミラー１４と、光ビームを光導
波路アレイ１５を構成する各光導波路に導くための円筒
形状の光学繊維１６と、光ビームを感光ドラム２０に伝
搬するための光導波路を多数列設形成した光導波路アレ
イ１５と、光導波路アレイ１５と光学繊維１６を位置合
わせして固定するための充填剤１７とから構成されてい
る。

【００１２】光源１１は画像情報に基づく電気信号によ
り点滅して光ビームを発生するものであり、具体的には
レーザーダイオード（ＬＤ）あるいは発光ダイオード（
ＬＥＤ）等の半導体光源が用いられる。

【００１３】光源１１の光ビームの伝搬方向下流側には
光源１１からの光ビームを平行光ビームにするためのコ
リメートレンズ１２が設けられている。このコリメート
レンズ１２のさらに下流側にはコリメートレンズ１２か
らの出射光を光導波路アレイ１５の入射端１５ａ上に集
光するための集光レンズ１３が設けられている。

【００１４】傾斜ミラー１４は公知のモーター等の回転
手段によって高速回転可能に配設されている。そして、
この傾斜ミラー１４の回転により集光レンズ１３で集光
された光ビームは光導波路アレイ１５の入射端に配設さ
れた光学繊維１６に導かれるように各部材は正確に位置
合わせされ、配設されている。

【００１５】光導波路アレイ１５は、光源１１から発せ
られた光ビームを感光ドラム２０に伝搬するための光導
波路を多数列設して形成されたものである。光導波路は
、光源１１からの光ビームに対する屈折率の異なる２種
類の透光性材料から構成されており、屈折率の大きい物
質がコアとして個々の光導波路の中心を形成し、屈折率
の小さい物質がクラッドとしてコアの周辺を取り巻くよ
うに形成されている。光導波路アレイ１５の製法は、例
えば、本人が先に出願した特願平２ー２８３７０３号に
添付した明細書及び図面に詳述した方法を用いるのがよ
い。この光導波路アレイ１５の入射端は傾斜ミラー１４
の回転軸を中心とする円弧状に形成されており、出射端
は光学研磨されて感光ドラム２０の中心軸に平行な直線
状に形成されている。

【００１６】図２に示すように光学繊維１６は、単一の
透光性アクリル系プラスチックからなるファイバ素子か
らなり、その断面形状の真円度が、１μｍ以下の誤差を
もって形成されたものである。従って、この光学繊維１
６は、その光軸に垂直に光ビームを入射したならば、ほ
ぼ理想的な円筒レンズの働きをする。光学繊維１６は、
光導波路の入射口１５ａの並びが、光学繊維１６の曲面
１６ａによるレンズの焦点位置にくるように位置合わせ
されて充填剤１７によって光導波路アレイ１５に固定さ
れている。固定方法は、後述する製造装置による事がで
きる。従って、光源１１によって鉛直下方向に出射され
た光ビームはコリメートレンズ１２及び集光レンズ１３
を通過して、傾斜ミラー１４の鏡面１４ａにおいて、等
角速度で偏向され、光学繊維１６に向かう。その後水平
方向に光学繊維１６に入射した光ビームは、光学繊維１
６の曲面１６ａのレンズ効果によって屈折されて、その
焦点位置にある光導波路の入射口１５ａに誘導される。 これによると、光学繊維１６への光ビームの入射位置が
鉛直方向に大幅にずれたとしても確実に光導波路に入射
され、伝送されると言う効果を得るものである。

【００１７】いま、光学繊維１６の半径を２５０μｍと
すると、曲面１６ａの曲率半径は２５０μｍとなり、従
って、この曲面１６ａの焦点は、曲面１６ａの頂点１６
ｂから水平方向に７５０μｍ離れた点となる。光導波路
の入射口１５ａの幅を５０μｍとすると、入射光ビーム
の許容される鉛直方向のずれは±２００μｍ程度となる
。もし本実施例にあるような光学繊維１６を用いないな
らば、上記のずれは、±２０μｍ程度しか許されないこ
とから、大きな効果が得られることがわかる。また、本
実施例において可とう性の光学繊維１６を用いたのは、
もし成形等の手段によって光導波路アレイ１５を形成し
たならば、水平方向の光導波路の入射口１５ａの並びが
、理想的な水平線で整列するように製造することは、非
常に困難であるからである。これは、成形時の材料の収
縮や、成形後の加熱、経時変形等の原因による。 従って、もし可とう性の光学繊維１６を用いずに、従来
から提案されているような、石英ガラスや硬化プラスチ
ックによる、例えばドーナツ形状の集光レンズによって
光ビームを光導波路に誘導したならば、これらの焦点位
置が、理想的な水平線であるのに対し、光導波路アレイ
の入射口は、大きく蛇行していると考えられるので、光
導波路の並列全範囲に光ビームを入射するのは、非常に
困難であり、また、光導波路アレイ１５の経時的な変形
によって正しく誘導できなくなると言った問題点も出て
くる。しかしながら、可とう性の光学繊維１６を用いる
ことによれば、たとえ水平方向の光導波路並びが、おお
きく蛇行していたとしても、光学繊維１６を、光導波路
アレイの蛇行に合わせて、常に光学繊維１６の焦点位置
が、光導波路アレイの入射口１５ａを通るように位置合
わせしてから充填剤１７によって光導波路アレイ１５に
固定することによって、光ビームは並列全範囲において
有効に光導波路に誘導される。たとえ光導波路アレイ１
５が経時的に変形したとしても、入射口１５ａと光学繊
維１６との位置関係は変わることが無いため変形による
問題点は生じない。

【００１８】以上に示したように、本実施例によれば、
非常に簡単な構成を用いるだけでも入射光ビームの鉛直
方向の許容位置ずれ量を大幅に増やす事ができるといっ
た効果が得られるものである。

【００１９】次に、再び図１を用いてこのような光走査
装置１０の動作について説明する。光源１１は画像信号
に基づいて点滅して光ビームを発しており、この光ビー
ムはコリメートレンズ１２及び集光レンズ１３を介して
傾斜ミラー１４に導かれる。そして、傾斜ミラー１４の
回転により光源１１からの光ビームは光学繊維１６に入
射されそのレンズ効果によって光導波路アレイ１５を構
成する各光導波路に順次誘導される。光導波路アレイ１
５に入射された光ビームは、光導波路内を伝搬して出射
端１５ｂから出射されて感光ドラム２０表面に照射され
る。

【００２０】以上の作動により画像信号によって点滅す
る光源１１からの光ビームが感光ドラム２０の中心軸方
向に等速度で走査され、画像の記録が行なわれる。そし
て、感光ドラム２０を図示しない駆動源により定速回転
させ、光ライン走査を繰り返すことにより光走査が行な
われる。

【００２１】次いで、図３を参照して、製造装置につい
て説明すると、製造装置は、光学繊維１６の位置合わせ
に用いる光走査装置１０の光源１１と波長の等しい光ビ
ームを発する線光源２３と、光学繊維１６を支持する位
置合わせ手段２１と、光ビームのパワを検出する光検出
器２２とから構成されている。

【００２２】まず、光導波路アレイ１５の各々の光導波
路の出射端から線光源２３よりの光ビームを入射する。 次いで、入射口１５ａからの出射光ビームが、曲面１６
ａによって、垂直方向にのみ屈折力を受けて平行ビーム
になるように光学繊維１６を支持する位置合わせ手段２
１を微小変位させることによって位置合わせする。最後
に光学繊維を位置合わせした状態のまま液状の充填剤１
７を硬化させる。位置合わせ方法は、更に具体的には、
入射口１５ａからの出射ビームが、鏡面１４ａで反射さ
れて、図２中の光源１１のあるべき位置にある光検出器
２２に結像するようにすればよい。結像は光検出器２２
であるｐｉｎフォトダイオードの出力によって検出する
とよい。

【００２３】充填剤１７としては、その屈折率が、光学
繊維１６と等しいような透光性の紫外線硬化樹脂が挙げ
られる。これによれば、充填剤１７の硬化方法は、紫外
線ビームの照射を用いることができ、微小範囲のみ硬化
させることが容易である。

【００２４】以上の構成により、傾斜ミラー１４を回転
させながら、順次光学繊維１６の位置合わせと充填剤１
７硬化を行なうことにより、光導波路アレイ１５の入射
口１５ａの全範囲において自動的に光学繊維１６を固定
することが可能となる。

【００２５】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、適宜変更を加えることが可能である。

【００２６】例えば、光学繊維１６として石英ガラス等
からなるグラスファイバを用いてもよい。

【００２７】また、光走査装置としてだけでなく、光デ
ータバスや光コネクタ等のあらゆる光情報伝送機器に用
いる光学素子として応用できる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明によれば、平板光導波路アレイを用いた光学素子
においても、簡単な構成で入射光ビームの鉛直方向の許
容位置ずれ量を増加できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子を備えた光走査装置の概
略を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る光学素子を備えた光走査装置の断
面図である。

【図３】本発明に係る光学素子の製造装置を示す断面図
である。

【図４】従来の光学素子を備えた光走査装置の概略を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１０　　光学素子 １５　　光導波路アレイ １６　　光学繊維 １７　　充填剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光ビームを伝搬するコア及びクラッド
   からなる多数の光導波路を列設して形成した光導波路ア
   レイと、前記光導波路アレイの光ビーム入射端に、その
   光軸方向が、前記コアの配列方向に沿うように配置され
   た可とう性光学繊維と、前記光学繊維と前記光導波路ア
   レイとの間を充填する透光性の充填剤とから構成される
   事を特徴とする光学素子。