JPH0534508A - 光書込みヘツド用透光性基板の製造方法 - Google Patents
光書込みヘツド用透光性基板の製造方法Info
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- JPH0534508A JPH0534508A JP18731791A JP18731791A JPH0534508A JP H0534508 A JPH0534508 A JP H0534508A JP 18731791 A JP18731791 A JP 18731791A JP 18731791 A JP18731791 A JP 18731791A JP H0534508 A JPH0534508 A JP H0534508A
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- Japan
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- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光書込みヘッド用透光性基板中に、レーザ光
を利用して行程が単純で製造コストも低い方法で任意の
屈折率を任意のパターンにつくる。 【構成】 硝酸カリウム溶液中に保持された透光性基板
１にミラー３やレンズ系４を通してレーザ光を照射し、
この時に発生する光損傷と温度上昇によるイオン交換に
より透光性基板１中に所望の屈折率分布を実現する。
を利用して行程が単純で製造コストも低い方法で任意の
屈折率を任意のパターンにつくる。 【構成】 硝酸カリウム溶液中に保持された透光性基板
１にミラー３やレンズ系４を通してレーザ光を照射し、
この時に発生する光損傷と温度上昇によるイオン交換に
より透光性基板１中に所望の屈折率分布を実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記録すべき画像情報を
光信号に変換して感光体に書き込む方法のいわゆる画像
形成装置のための光書き込みヘッド用透光性基板の製造
方法に関する。
光信号に変換して感光体に書き込む方法のいわゆる画像
形成装置のための光書き込みヘッド用透光性基板の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信用や光情報処理用光学系の
コンポートネントとして分布屈折レンズはきわめて広い
応用範囲をもち、その製法についても多数にのぼる。ガ
ラスのような透光性基板に屈折率分布を形成する代表的
な方法として、イオン交換法、イオン電界注入法、ＣＶ
Ｄ法、光分解法等がある。
コンポートネントとして分布屈折レンズはきわめて広い
応用範囲をもち、その製法についても多数にのぼる。ガ
ラスのような透光性基板に屈折率分布を形成する代表的
な方法として、イオン交換法、イオン電界注入法、ＣＶ
Ｄ法、光分解法等がある。
【０００３】イオン交換法は、ＴｉイオンやＣｓイオン
等の電子分極率の大きいイオンや、Ｌｉイオンのように
電子分極能の大きいイオンを導入して実現されるイオン
の濃度変化による所望の屈折率分布を得ている。この方
法により得られる屈折率分布は、なめらかなプロファイ
ルをもつ特徴がある。
等の電子分極率の大きいイオンや、Ｌｉイオンのように
電子分極能の大きいイオンを導入して実現されるイオン
の濃度変化による所望の屈折率分布を得ている。この方
法により得られる屈折率分布は、なめらかなプロファイ
ルをもつ特徴がある。
【０００４】イオン電界注入法は、平板状のガラスにイ
オンを注入する場合に電界を印加して所望の屈折率分布
を得ている。この方法は、注入されるイオンの拡散長が
大きく、処理時間が短いという特徴がある。
オンを注入する場合に電界を印加して所望の屈折率分布
を得ている。この方法は、注入されるイオンの拡散長が
大きく、処理時間が短いという特徴がある。
【０００５】ＣＶＤ法は、パイレックスガラス等のガラ
ス基板に化学エッチングで半球状の穴を開け、プラズマ
ＣＶＤでＳｉＣ１やＮＨ3 等を原料ガスにしてＳｉ−Ｎ
−Ｏの組成を有する固溶体を、その組成を次第に変化さ
せながら堆積させ、その後ガラスの厚みで研磨すること
で所望の屈折率分布を得ている。この方法は、高い自由
度で屈折率分布を実現できる。
ス基板に化学エッチングで半球状の穴を開け、プラズマ
ＣＶＤでＳｉＣ１やＮＨ3 等を原料ガスにしてＳｉ−Ｎ
−Ｏの組成を有する固溶体を、その組成を次第に変化さ
せながら堆積させ、その後ガラスの厚みで研磨すること
で所望の屈折率分布を得ている。この方法は、高い自由
度で屈折率分布を実現できる。
【０００６】光分解法は、ガラス中に含浸されたトリメ
チルスズ化合物、一例として（ＣＨ 3 ）3 ＳｎＩのよう
な光分解性の有機金属化合物を所定のパターンを介して
露光し、光分解により安定な中間生物をつくり、次の熱
処理行程で未露光の化合物を除去することでガラス基板
中に所望の屈折率分布を得ている。この方法は、処理時
間が短く高分解能で屈折率分布を作れる。
チルスズ化合物、一例として（ＣＨ 3 ）3 ＳｎＩのよう
な光分解性の有機金属化合物を所定のパターンを介して
露光し、光分解により安定な中間生物をつくり、次の熱
処理行程で未露光の化合物を除去することでガラス基板
中に所望の屈折率分布を得ている。この方法は、処理時
間が短く高分解能で屈折率分布を作れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た屈折率分布を形成する各種方法のうちイオン交換法
は、処理時間が長く処理温度としてガラスの変形を抑
え、かつ拡散が十分に起こるガラス転移点付近の高温に
保持しておく必要がある。さらに、場所を限定して屈折
率分布を得ようとする場合、所望のパターンを有するマ
スクパターンを通してイオン交換をすることになるの
で、マスクパターンの形成のためのフォトリソグラフィ
の工程が必要となる。
た屈折率分布を形成する各種方法のうちイオン交換法
は、処理時間が長く処理温度としてガラスの変形を抑
え、かつ拡散が十分に起こるガラス転移点付近の高温に
保持しておく必要がある。さらに、場所を限定して屈折
率分布を得ようとする場合、所望のパターンを有するマ
スクパターンを通してイオン交換をすることになるの
で、マスクパターンの形成のためのフォトリソグラフィ
の工程が必要となる。
【０００８】イオン電界注入法は、イオン交換法と同様
にガラスの所定の位置のみに屈折率分布を得ようとする
場合、所望のパターンを有するマクスパターンを通して
イオン交換をすることになるので、マスクパターンの形
成のためのフォトリソグラフィの行程が必要となる。
にガラスの所定の位置のみに屈折率分布を得ようとする
場合、所望のパターンを有するマクスパターンを通して
イオン交換をすることになるので、マスクパターンの形
成のためのフォトリソグラフィの行程が必要となる。
【０００９】ＣＶＤ法は、生産性が低くあらかじめ基板
を加工しておく必要がある。光分解法は、得られる屈折
率の変化量Δｎが小さいという問題がある。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、
屈折率分布の場所を限定するためのマスクパターンを必
要とせず短処理時間で、かつ低い処理温度で所望の屈折
率分布を有する光書込みヘッド用の透光性基板を提供す
ることを目的とする。
を加工しておく必要がある。光分解法は、得られる屈折
率の変化量Δｎが小さいという問題がある。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、
屈折率分布の場所を限定するためのマスクパターンを必
要とせず短処理時間で、かつ低い処理温度で所望の屈折
率分布を有する光書込みヘッド用の透光性基板を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光書込みヘッド用透光性基板の製造方法は、
透光性基板中の屈折率分布領域をレーザ光をガラス板表
面に直接照射し、照射部分の局所加熱による熱歪と照射
表面に発生する熱伝導による温度上昇を利用したイオン
交換によってレーザ光照射を用いたイオン交換法で作成
する。
に本発明の光書込みヘッド用透光性基板の製造方法は、
透光性基板中の屈折率分布領域をレーザ光をガラス板表
面に直接照射し、照射部分の局所加熱による熱歪と照射
表面に発生する熱伝導による温度上昇を利用したイオン
交換によってレーザ光照射を用いたイオン交換法で作成
する。
【００１１】
【作用】前記の構成を有する本発明の光書込みヘッド用
の透光性基板において、レーザ光が屈折率の変化を起こ
すイオンを含んだ溶液に浸漬されたガラス基板に直接照
射させることにより、照射分部が局所的に加熱され熱歪
が発生するとともに照射表面に発生する熱伝導による透
光性基板の裏面の温度上昇が同時に起こるのでイオン交
換が起こり、結果的に所望の屈折率分布を透光性基板中
の両側にもつようになる。
の透光性基板において、レーザ光が屈折率の変化を起こ
すイオンを含んだ溶液に浸漬されたガラス基板に直接照
射させることにより、照射分部が局所的に加熱され熱歪
が発生するとともに照射表面に発生する熱伝導による透
光性基板の裏面の温度上昇が同時に起こるのでイオン交
換が起こり、結果的に所望の屈折率分布を透光性基板中
の両側にもつようになる。
【００１２】
【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。図１は、本実施例の光書込みヘッド
用透光性基板の製造方法の概略構成を示す図である。透
光性基板１はイオン交換によってその屈折率を変化させ
るイオンを含んだ溶液中に透光性基板１の裏面を浸漬し
た状態に保持されている。屈折率を変化させるイオンを
含んだ溶液として硝酸カリウム溶液５を用いる。透光性
基板１としてガラス転移点が低く入手が容易で後述する
イオン交換時にカリウムとのイオン交換が容易なナトリ
ウムを多く含むソーダライムガラスを用いる。
参照して説明する。図１は、本実施例の光書込みヘッド
用透光性基板の製造方法の概略構成を示す図である。透
光性基板１はイオン交換によってその屈折率を変化させ
るイオンを含んだ溶液中に透光性基板１の裏面を浸漬し
た状態に保持されている。屈折率を変化させるイオンを
含んだ溶液として硝酸カリウム溶液５を用いる。透光性
基板１としてガラス転移点が低く入手が容易で後述する
イオン交換時にカリウムとのイオン交換が容易なナトリ
ウムを多く含むソーダライムガラスを用いる。
【００１３】一方、レーザ光源２、例えば炭酸ガスレー
ザが、これからのレーザ光が適当なミラー３やレンズ系
４を通して透光性基板１に対して所望のビーム径とエネ
ルギー密度を持って照射されるように設置されている。
ザが、これからのレーザ光が適当なミラー３やレンズ系
４を通して透光性基板１に対して所望のビーム径とエネ
ルギー密度を持って照射されるように設置されている。
【００１４】つぎに、本実施例の動作を説明する。屈折
率を変化させるイオンを含んだ硝酸カリウム溶液５と透
光性基板１は、あらかじめ４００℃程度に予備加熱され
ている。炭酸ガスレーザからなるレーザ光源２からのレ
ーザ光は、ミラー３やレンズ系４を通ることにより偏向
や集光され透光性基板１に垂直に照射される。例えばこ
の時の、レーザの繰り返し速度は１００ｐｐｓ、パルス
幅５．７４ｍｓｅｃ、レーザエネルギは０．１５Ｊ／ｐ
ｕｌｓｅ、レーザの発振波長は１０．６μｍである。レ
ーザ光が照射された透光性基板１の表面では局所加熱に
より光損傷が生じる。この光損傷で透光性基板１の表面
に屈折率の変化が起こる。さらに、透光性基板１の裏面
はレーザ光の照射表面に発生する熱の伝導により温度の
上昇が起こる。透光性基板１の裏面は屈折率を変化させ
るイオンを含んだ硝酸カリウム溶液５中に浸漬した状態
に保持されているので、この温度上昇により硝酸カリウ
ム溶液５中のカリウムイオンとソーダライムガラスでな
る透光性基板１中のナトリウムイオンのイオン交換が起
こる。このカリウムとナトリウムのイオン交換の程度に
応じて透光性基板１の内部に屈折率分布が生じる。
率を変化させるイオンを含んだ硝酸カリウム溶液５と透
光性基板１は、あらかじめ４００℃程度に予備加熱され
ている。炭酸ガスレーザからなるレーザ光源２からのレ
ーザ光は、ミラー３やレンズ系４を通ることにより偏向
や集光され透光性基板１に垂直に照射される。例えばこ
の時の、レーザの繰り返し速度は１００ｐｐｓ、パルス
幅５．７４ｍｓｅｃ、レーザエネルギは０．１５Ｊ／ｐ
ｕｌｓｅ、レーザの発振波長は１０．６μｍである。レ
ーザ光が照射された透光性基板１の表面では局所加熱に
より光損傷が生じる。この光損傷で透光性基板１の表面
に屈折率の変化が起こる。さらに、透光性基板１の裏面
はレーザ光の照射表面に発生する熱の伝導により温度の
上昇が起こる。透光性基板１の裏面は屈折率を変化させ
るイオンを含んだ硝酸カリウム溶液５中に浸漬した状態
に保持されているので、この温度上昇により硝酸カリウ
ム溶液５中のカリウムイオンとソーダライムガラスでな
る透光性基板１中のナトリウムイオンのイオン交換が起
こる。このカリウムとナトリウムのイオン交換の程度に
応じて透光性基板１の内部に屈折率分布が生じる。
【００１５】これを図２を参照して詳しく説明する。図
２（Ａ）によれば直径２ａのＣＯ2 レーザ光（１０．６
μｍ）を照射した場合、縦軸にレーザ光の光強度を、横
軸にレーザ光の拡がりを示す。さらにガラス面の温度分
布とガラス表面での熱歪（図２（Ｂ）の（ｂ））とイオ
ン交換量（図２（Ｂ）の（ｄ））との関係を夫々示して
いる。ソーダライムガラスでなる透光性基板１は、１
０．６μｍのＣＯ2 レーザ光に対して吸収率が高いので
（数１０cm-1）、光は熱に変る。一定の照射時間の後、
発生した熱の熱伝導で温度分布について平面的にあるい
は深さ方向に拡がりが生じる。ガラス表面の歪の発生と
その残留に対応して屈折率に分布が、また裏面のイオン
交換量に対応して屈折率の分布が生じ結果的にレンズ効
果を有することになる。以上の処理により、レーザ光が
照射される透光性基板１の表面には焦点距離１５ｍｍ程
度のレンズが、また透光性基板１の裏面には焦点距離１
ｍｍ程度のレンズがほぼ同時に形成される。
２（Ａ）によれば直径２ａのＣＯ2 レーザ光（１０．６
μｍ）を照射した場合、縦軸にレーザ光の光強度を、横
軸にレーザ光の拡がりを示す。さらにガラス面の温度分
布とガラス表面での熱歪（図２（Ｂ）の（ｂ））とイオ
ン交換量（図２（Ｂ）の（ｄ））との関係を夫々示して
いる。ソーダライムガラスでなる透光性基板１は、１
０．６μｍのＣＯ2 レーザ光に対して吸収率が高いので
（数１０cm-1）、光は熱に変る。一定の照射時間の後、
発生した熱の熱伝導で温度分布について平面的にあるい
は深さ方向に拡がりが生じる。ガラス表面の歪の発生と
その残留に対応して屈折率に分布が、また裏面のイオン
交換量に対応して屈折率の分布が生じ結果的にレンズ効
果を有することになる。以上の処理により、レーザ光が
照射される透光性基板１の表面には焦点距離１５ｍｍ程
度のレンズが、また透光性基板１の裏面には焦点距離１
ｍｍ程度のレンズがほぼ同時に形成される。
【００１６】本発明は以上詳述した実施例に限定される
ことなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることができる。すなわち、レンズ系４の焦点
距離、透光性基板１の厚さ、透光性基板１の硝酸カリウ
ム溶液５への浸漬状態、屈折率を変化させるイオンを含
んだ硝酸カリウム溶液５と透光性基板１の予備加熱温
度、レーザ光の照射条件等を変えることにより所望のレ
ンズ半径と焦点距離を有したレンズを透光性基板１に作
りつけることができる。
ことなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることができる。すなわち、レンズ系４の焦点
距離、透光性基板１の厚さ、透光性基板１の硝酸カリウ
ム溶液５への浸漬状態、屈折率を変化させるイオンを含
んだ硝酸カリウム溶液５と透光性基板１の予備加熱温
度、レーザ光の照射条件等を変えることにより所望のレ
ンズ半径と焦点距離を有したレンズを透光性基板１に作
りつけることができる。
【００１７】さらに、透光性基板１に対するレーザ光の
照射位置を、透光性基板１とレーザ光のうち少なくとも
一方を所望のパターンを描くように移動させることによ
り透光性基板１に任意のレンズパターンを作りつけるこ
とができる。上記のイオン交換に利用できるイオンは、
前述のＫイオンの他に、分極性が高く１価で拡散係数も
大きくガラスに馴染みやすいイオンであればよく、Ｃｓ
イオン、Ｒｂイオン、Ｔｉイオン等がこれに適する。こ
の他に、イオン半径が小さく隣接イオンを分極させる能
力の大きなイオンでもよい。これには、例えばＬｉイオ
ンが相当する。
照射位置を、透光性基板１とレーザ光のうち少なくとも
一方を所望のパターンを描くように移動させることによ
り透光性基板１に任意のレンズパターンを作りつけるこ
とができる。上記のイオン交換に利用できるイオンは、
前述のＫイオンの他に、分極性が高く１価で拡散係数も
大きくガラスに馴染みやすいイオンであればよく、Ｃｓ
イオン、Ｒｂイオン、Ｔｉイオン等がこれに適する。こ
の他に、イオン半径が小さく隣接イオンを分極させる能
力の大きなイオンでもよい。これには、例えばＬｉイオ
ンが相当する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明の光書き込みヘッド用透光性基板は、レーザ光を用
いた簡単な構成で透光性基板の両面に任意の屈折率分布
を有して焦点距離が異なるレンズを屈折率分布の場所を
限定するためのマスクパターンを必要とせず短い処理時
間で、かつ低い処理温度で任意のパターンに作りつけら
れるので、その製造工程が単純であり製造コストも低く
できる。
発明の光書き込みヘッド用透光性基板は、レーザ光を用
いた簡単な構成で透光性基板の両面に任意の屈折率分布
を有して焦点距離が異なるレンズを屈折率分布の場所を
限定するためのマスクパターンを必要とせず短い処理時
間で、かつ低い処理温度で任意のパターンに作りつけら
れるので、その製造工程が単純であり製造コストも低く
できる。
【００１９】さらに、このようにして製造された透光性
基板を用いて光書込みヘッドを構成することにより発光
する螢光体からの光を均一発散させることなく有効に集
光して光書き込みヘッドに近接して設置される感光体に
照射することができる。
基板を用いて光書込みヘッドを構成することにより発光
する螢光体からの光を均一発散させることなく有効に集
光して光書き込みヘッドに近接して設置される感光体に
照射することができる。
【図１】レーザ光照射により透光性基板中に屈折率分布
を作る方法を説明する説明図である。
を作る方法を説明する説明図である。
【図２】レーザ光と表面温度、熱歪、イオン交換量を示
したグラフである。
したグラフである。
１…透光性基板 ２…レーザ光 ３…ミラー ４…レンズ系 ５…硝酸カリウム溶液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｚ 9070−5Ｃ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 透光性基板上に、画素単位に配列された
複数の透明電極アレイと、これらの透明電極上にそれぞ
れ個別に対応して設けられた螢光体と、この螢光体配列
の上方に配列して設けられた電子の放出源とを備え、か
つこれら透明電極、螢光体、電子の放出源等が真空中に
封止された光書込みヘッドを、ドライバ回路を介して駆
動することによって螢光体を画素単位毎に選択的に発光
させ、この光を螢光体が設置された透明電極と透光性基
板の一部につくられた屈折率分布領域を通して透光性基
板の外に取り出すことで、画素情報を感光体に書き込む
光書き込み装置の光書込みヘッド用透光性基板の製造方
法において、 レーザ光をガラス板表面に直接照射し、照射部分の局所
加熱による熱歪と照射表面に発生する熱伝導による温度
上昇によって生ずるイオン交換によって光書き込みヘッ
ド用透光性基板中の屈折率分布領域を作成することを特
徴とする光書込みヘッド用透光性基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18731791A JPH0534508A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光書込みヘツド用透光性基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18731791A JPH0534508A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光書込みヘツド用透光性基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534508A true JPH0534508A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16203891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18731791A Pending JPH0534508A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光書込みヘツド用透光性基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150044445A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Corning Incorporated | Laser controlled ion exchange process and glass articles formed therefrom |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP18731791A patent/JPH0534508A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150044445A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Corning Incorporated | Laser controlled ion exchange process and glass articles formed therefrom |
| US9790128B2 (en) * | 2013-08-07 | 2017-10-17 | Corning Incorporated | Laser controlled ion exchange process and glass articles formed therefrom |
| US10737976B2 (en) | 2013-08-07 | 2020-08-11 | Corning Incorporated | Laser controlled ion exchange process and glass articles formed therefrom |
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