JPH11174391A - 光変調装置 - Google Patents
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- JPH11174391A JPH11174391A JP9336884A JP33688497A JPH11174391A JP H11174391 A JPH11174391 A JP H11174391A JP 9336884 A JP9336884 A JP 9336884A JP 33688497 A JP33688497 A JP 33688497A JP H11174391 A JPH11174391 A JP H11174391A
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- G02F1/0305—Constructional arrangements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気光学結晶基板からなる光変調素子を備え
た光変調装置を用いてヒートモード感材上に画像記録を
行う。 【解決手段】 ＰＬＺＴセラミックスからなる電気光学
結晶基板11を有してなる光変調素子10をＡｌからなる台
板18の上に配し、該台板18を電気光学結晶基板11を冷却
する冷却手段20上に配し、電気光学結晶基板11の温度を
検出する温度検出手段23を台板18の一部に備えて、前記
温度検出手段23により検出された温度情報に基づいて電
気光学結晶基板11の温度が一定になるように冷却手段20
を制御する制御手段を設ける。
た光変調装置を用いてヒートモード感材上に画像記録を
行う。 【解決手段】 ＰＬＺＴセラミックスからなる電気光学
結晶基板11を有してなる光変調素子10をＡｌからなる台
板18の上に配し、該台板18を電気光学結晶基板11を冷却
する冷却手段20上に配し、電気光学結晶基板11の温度を
検出する温度検出手段23を台板18の一部に備えて、前記
温度検出手段23により検出された温度情報に基づいて電
気光学結晶基板11の温度が一定になるように冷却手段20
を制御する制御手段を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
やディジタル複写機等の記録装置、主として２値感材、
特にヒートモード感材に対し網点で階調を表現する印刷
分野の記録装置に用いられる、電気光学結晶からなる光
変調素子を備えた光変調装置に関するものである。
やディジタル複写機等の記録装置、主として２値感材、
特にヒートモード感材に対し網点で階調を表現する印刷
分野の記録装置に用いられる、電気光学結晶からなる光
変調素子を備えた光変調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からヒートモード感材に対してレー
ザ光等を用いて画像記録を行うレーザプリンタやディジ
タル複写機等の記録装置が利用されている。
ザ光等を用いて画像記録を行うレーザプリンタやディジ
タル複写機等の記録装置が利用されている。
【０００３】ヒートモード感材に対してレーザー光を用
いて記録を行う場合、非常に大きなパワーのレーザ光を
用いる必要があり、記録装置内に備えられている光変調
素子の光入射面ではパワー密度が１０数ｋＷ/ｃｍ2にも
達することがある。このようなヒートモード感材への画
像記録装置の光変調素子として電気光学結晶からなる光
変調素子を用いてレーザ光を変調しようとすると、一般
にわずかではあるが電気光学結晶が光を吸収して素子の
発熱が生じ、この発熱により電気光学素子の温度が上昇
する。この温度上昇により素子の温度がキュリー点を超
えると電気光学効果が著しく小さくなり変調素子として
使用できなくなる。場合によっては電気光学素子が破壊
されることもある。
いて記録を行う場合、非常に大きなパワーのレーザ光を
用いる必要があり、記録装置内に備えられている光変調
素子の光入射面ではパワー密度が１０数ｋＷ/ｃｍ2にも
達することがある。このようなヒートモード感材への画
像記録装置の光変調素子として電気光学結晶からなる光
変調素子を用いてレーザ光を変調しようとすると、一般
にわずかではあるが電気光学結晶が光を吸収して素子の
発熱が生じ、この発熱により電気光学素子の温度が上昇
する。この温度上昇により素子の温度がキュリー点を超
えると電気光学効果が著しく小さくなり変調素子として
使用できなくなる。場合によっては電気光学素子が破壊
されることもある。
【０００４】レーザプリンタやディジタル複写等の記録
装置において電気光学結晶からなる光変調素子アレイが
一般に利用されているが、ヒートモード感材に対する画
像記録装置においては、電気光学結晶からなる電気光学
素子は一般的でない。
装置において電気光学結晶からなる光変調素子アレイが
一般に利用されているが、ヒートモード感材に対する画
像記録装置においては、電気光学結晶からなる電気光学
素子は一般的でない。
【０００５】特開平4-49065号には、電気光学結晶を用
いた光変調装置において、該電気光学結晶の温度調節を
行うことが開示されており、ここでは、素子の動作特性
が周囲温度によって変化するため、素子の周辺の装置内
温度が定常状態に達するまで素子を使用することができ
ないという問題に鑑みて、素子温度をモニターして素子
を加熱する手段を設ける旨が記載されている。また、特
開平4-161922号においても同様に、光変調装置において
電気光学結晶としてＰＬＺＴ素子を用い、ＰＬＺＴ素子
をキュリー点近傍まで加熱することにより、ＰＬＺＴ素
子の室温近傍において生じる電界−透過光量動作におけ
るヒステリシスを回避するため、温度検出手段および加
熱手段を設ける旨が開示されている。
いた光変調装置において、該電気光学結晶の温度調節を
行うことが開示されており、ここでは、素子の動作特性
が周囲温度によって変化するため、素子の周辺の装置内
温度が定常状態に達するまで素子を使用することができ
ないという問題に鑑みて、素子温度をモニターして素子
を加熱する手段を設ける旨が記載されている。また、特
開平4-161922号においても同様に、光変調装置において
電気光学結晶としてＰＬＺＴ素子を用い、ＰＬＺＴ素子
をキュリー点近傍まで加熱することにより、ＰＬＺＴ素
子の室温近傍において生じる電界−透過光量動作におけ
るヒステリシスを回避するため、温度検出手段および加
熱手段を設ける旨が開示されている。
【０００６】しかし、これらの両従来技術においては、
それぞれの光変調装置をヒートモード感材への画像記録
時に用いる場合については考慮されていない。従って、
同様の構成の光変調装置によりヒートモード感材に対し
て光記録を行う場合には、上述の通り大きなパワーのレ
ーザー光を用いる必要があるため電気光学結晶の発熱が
素子自体や光変調において不具合を生じさせるという問
題が生じる。
それぞれの光変調装置をヒートモード感材への画像記録
時に用いる場合については考慮されていない。従って、
同様の構成の光変調装置によりヒートモード感材に対し
て光記録を行う場合には、上述の通り大きなパワーのレ
ーザー光を用いる必要があるため電気光学結晶の発熱が
素子自体や光変調において不具合を生じさせるという問
題が生じる。
【０００７】一方、特開平4-175721号には、電気光学結
晶からなる光変調素子を該光変調素子の線膨張係数とほ
ぼ同等の線膨張係数を有する台板に固定した光変調装置
について開示されている。
晶からなる光変調素子を該光変調素子の線膨張係数とほ
ぼ同等の線膨張係数を有する台板に固定した光変調装置
について開示されている。
【０００８】しかしながら、電気光学結晶基板と台板の
線膨張係数を一致させて構成された光変調装置を用いて
ヒートモード感材に対して光記録を行う場合、一般に電
気光学素子の温度が固定部材である台板と比較して高く
なるので、電気光学素子の方が台板に較べて膨張の度合
いが大きくなる。従って、台板と電気光学結晶基板の膨
張係数を同等のものとすると電気光学結晶基板には大き
な歪が加わり、該歪により電気光学特性が変化して光変
調素子としての用を成さなくなったり、場合によっては
素子の破壊につながるという問題がある。
線膨張係数を一致させて構成された光変調装置を用いて
ヒートモード感材に対して光記録を行う場合、一般に電
気光学素子の温度が固定部材である台板と比較して高く
なるので、電気光学素子の方が台板に較べて膨張の度合
いが大きくなる。従って、台板と電気光学結晶基板の膨
張係数を同等のものとすると電気光学結晶基板には大き
な歪が加わり、該歪により電気光学特性が変化して光変
調素子としての用を成さなくなったり、場合によっては
素子の破壊につながるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気光学結
晶の２次電気光学効果を用いた光変調素子を備えた光変
調装置において、主としてヒートモード感材に記録する
場合に、安定して画像記録することができる光変調装置
を提供することを目的とする。
晶の２次電気光学効果を用いた光変調素子を備えた光変
調装置において、主としてヒートモード感材に記録する
場合に、安定して画像記録することができる光変調装置
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】本発明の光変調装置は、
印加される駆動電圧の制御により光透過状態と光遮断状
態との間で切り換えられる開口を複数個有する電気光学
結晶基板を有してなる光変調素子と、該各開口に対して
前記駆動電圧を個別に印加する駆動手段とを備えた光変
調装置において、前記電気光学結晶基板の温度を検出す
る温度検出手段と、前記電気光学結晶基板を冷却する冷
却手段と、前記温度検出手段の情報に基づいて、前記電
気光学結晶基板の温度が所定温度を超えないように、前
記冷却手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴と
するものである。
印加される駆動電圧の制御により光透過状態と光遮断状
態との間で切り換えられる開口を複数個有する電気光学
結晶基板を有してなる光変調素子と、該各開口に対して
前記駆動電圧を個別に印加する駆動手段とを備えた光変
調装置において、前記電気光学結晶基板の温度を検出す
る温度検出手段と、前記電気光学結晶基板を冷却する冷
却手段と、前記温度検出手段の情報に基づいて、前記電
気光学結晶基板の温度が所定温度を超えないように、前
記冷却手段を制御する制御手段とを設けたことを特徴と
するものである。
【００１１】なお、前記制御手段は、前記電気光学結晶
基板の温度が一定になるように、前記冷却手段を制御す
るものであることが望ましい。
基板の温度が一定になるように、前記冷却手段を制御す
るものであることが望ましい。
【００１２】一般に、光変調素子を構成する電気光学結
晶基板には、共通電極と複数の開口に対応する複数の個
別電極とが備えられており、前記「印加される駆動電圧
の制御により」とは、共通電極と各開口に対応する個別
電極との間に印加される電圧を制御することをいう。
晶基板には、共通電極と複数の開口に対応する複数の個
別電極とが備えられており、前記「印加される駆動電圧
の制御により」とは、共通電極と各開口に対応する個別
電極との間に印加される電圧を制御することをいう。
【００１３】前記「所定温度」とは、電気光学結晶基板
における電気光学効果が消失することのない温度であっ
て、電気光学結晶基板の材料に応じて定められるものを
いう。
における電気光学効果が消失することのない温度であっ
て、電気光学結晶基板の材料に応じて定められるものを
いう。
【００１４】上記光変調装置においては、前記冷却手段
が、サーモエレクロトニック効果を利用する素子である
ことが望ましい。
が、サーモエレクロトニック効果を利用する素子である
ことが望ましい。
【００１５】また、前記冷却手段の上に台板が設けら
れ、前記台板の上に光変調素子が設けられていることが
望ましい。
れ、前記台板の上に光変調素子が設けられていることが
望ましい。
【００１６】前記電気光学結晶基板の線膨張係数をβ
１、前記台板の熱伝導率をκ２、線膨張係数β２とした
時、κ２≧５０Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ、β２＞β１であるこ
とが好ましく、κ２≧１００Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ β２＞
３×β１であることがさらに好ましい。
１、前記台板の熱伝導率をκ２、線膨張係数β２とした
時、κ２≧５０Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ、β２＞β１であるこ
とが好ましく、κ２≧１００Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ β２＞
３×β１であることがさらに好ましい。
【００１７】なお、上述の光変調装置においては、前記
電気光学結晶基板がＰＬＺＴ基板であり、前記台板が金
属材料からなるものであることが望ましい。
電気光学結晶基板がＰＬＺＴ基板であり、前記台板が金
属材料からなるものであることが望ましい。
【００１８】さらに、前記金属材料としては、Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓ
ｉ，Ｃのうちのいずれかの金属、もしくは、これらの合
金を主成分とするものであることが望ましい。
ｕ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓ
ｉ，Ｃのうちのいずれかの金属、もしくは、これらの合
金を主成分とするものであることが望ましい。
【００１９】
【発明の効果】本発明の光変調装置は、光変調素子を構
成する電気光学結晶基板の温度を検出する温度検出手段
と、電気光学結晶基板を冷却する冷却手段と、前記温度
検出手段の情報に基づいて、前記電気光学結晶基板の温
度が所定の温度を超えないように、前記冷却手段を制御
する制御手段とを備えているため、電気光学結晶基板を
所定温度以下に維持することができる。これにより、主
としてヒートモード感材に対して画像記録を行うような
場合、即ち、大きなパワーの光を電気光学結晶基板に照
射する必要があるような場合に電気光学結晶基板の温度
の上昇により光変調に不具合を生じるという問題を防止
して、安定した画像記録をすることが可能となる。
成する電気光学結晶基板の温度を検出する温度検出手段
と、電気光学結晶基板を冷却する冷却手段と、前記温度
検出手段の情報に基づいて、前記電気光学結晶基板の温
度が所定の温度を超えないように、前記冷却手段を制御
する制御手段とを備えているため、電気光学結晶基板を
所定温度以下に維持することができる。これにより、主
としてヒートモード感材に対して画像記録を行うような
場合、即ち、大きなパワーの光を電気光学結晶基板に照
射する必要があるような場合に電気光学結晶基板の温度
の上昇により光変調に不具合を生じるという問題を防止
して、安定した画像記録をすることが可能となる。
【００２０】また、光変調素子と冷却手段との間に良熱
伝導性の台板を備え、該台板の線膨張係数を電気光学結
晶基板の線膨張係数よりも大きいものとすることによ
り、光変調装置駆動時に、電気光学結晶基板と台板との
間に生じる熱勾配によるそれぞれの熱膨張量の違いから
電気光学結晶基板に歪が生じるのを防ぎ、安定した画像
記録をすることが可能となる。
伝導性の台板を備え、該台板の線膨張係数を電気光学結
晶基板の線膨張係数よりも大きいものとすることによ
り、光変調装置駆動時に、電気光学結晶基板と台板との
間に生じる熱勾配によるそれぞれの熱膨張量の違いから
電気光学結晶基板に歪が生じるのを防ぎ、安定した画像
記録をすることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
面を用いて詳細に説明する。
【００２２】本発明の第一の実施形態に係る光変調装置
19を図１に示す。図１に示すように本発明の光変調装置
19は、ＰＬＺＴセラミックからなる電気光学結晶基板1
1、該光学結晶基板11の下面に形成された共通電極12お
よび上面に形成された複数個の個別電極13からなる光変
調素子10と、該光変調素子10が配されているAlからなる
台板18と、該台板18の一部に備えられ電気光学結晶基板
11の温度を検出する温度検出手段であるサーミスタ23
と、電気光学結晶基板11を冷却する温度調節用アッシィ
20と、光変調素子10の後述の各個別電極13が接続されて
いる図示しない駆動回路と、サーミスタ23による温度情
報に基づいて温度調節用アッシィ20の制御を行う図示し
ない制御手段とからなる。なお、温度調節用アッシィ20
は、サーモエレクトロニック素子（ＴＥ素子）21、放熱
フィン22を備えている。また、サーミスタ23は、台板18
の一部に設けられたサーミスタ挿入用の穴に挿入されて
いる。
19を図１に示す。図１に示すように本発明の光変調装置
19は、ＰＬＺＴセラミックからなる電気光学結晶基板1
1、該光学結晶基板11の下面に形成された共通電極12お
よび上面に形成された複数個の個別電極13からなる光変
調素子10と、該光変調素子10が配されているAlからなる
台板18と、該台板18の一部に備えられ電気光学結晶基板
11の温度を検出する温度検出手段であるサーミスタ23
と、電気光学結晶基板11を冷却する温度調節用アッシィ
20と、光変調素子10の後述の各個別電極13が接続されて
いる図示しない駆動回路と、サーミスタ23による温度情
報に基づいて温度調節用アッシィ20の制御を行う図示し
ない制御手段とからなる。なお、温度調節用アッシィ20
は、サーモエレクトロニック素子（ＴＥ素子）21、放熱
フィン22を備えている。また、サーミスタ23は、台板18
の一部に設けられたサーミスタ挿入用の穴に挿入されて
いる。
【００２３】以下に、本光変調素子10の構造を作成方法
と併せて説明する。
と併せて説明する。
【００２４】電気光学結晶としては、(LaxPb1-x)(ZryTi
1-y)1-x/4O3 、組成比は％単位でx/y/1-y＝9/65/35、グ
レインサイズ平均４μｍφのＰＬＺＴセラミックを用
い、素子の母材としては、該ＰＬＺＴセラミックを250
μｍ厚にスライスし、両面を若干研磨したウエファーを
用いる。なお、このＰＬＺＴセラミックの物性値は線膨
張係数がβ１＝約５〜６×１０-6／Ｋ、κ１＝約１Ｗ／
ｍ・Ｋである。
1-y)1-x/4O3 、組成比は％単位でx/y/1-y＝9/65/35、グ
レインサイズ平均４μｍφのＰＬＺＴセラミックを用
い、素子の母材としては、該ＰＬＺＴセラミックを250
μｍ厚にスライスし、両面を若干研磨したウエファーを
用いる。なお、このＰＬＺＴセラミックの物性値は線膨
張係数がβ１＝約５〜６×１０-6／Ｋ、κ１＝約１Ｗ／
ｍ・Ｋである。
【００２５】先ず、上記ウエファーの片面に共通電極12
として、真空蒸着法によりCr/Au 積層膜を形成する。こ
のときCr膜の厚みは50A （オングストローム）、Au膜の
厚みは500Aとする。次に共通電極が形成された面と対向
する他面にリフトオフ法により個別電極群を形成する。
個別電極13を形成する面にフォトレジストを塗布し、予
め個別電極パターンおよび個別の素子へ切断する際のカ
ッティングマーク等のパターンを設けたフォトマスクに
て露光後現像し、フォトレジストのパターンを形成す
る。その後、共通電極形成と同様にCr/Au 電極を真空蒸
着法により形成する。最後に、そのウエファーをアセト
ン中に浸漬してフォトレジストパターンを溶解して該フ
ォトレジストパターン上に蒸着されていたCr/Au 薄膜を
リフトオフし、所望の電極パターン（複数個の個別電極
13）を得る。
として、真空蒸着法によりCr/Au 積層膜を形成する。こ
のときCr膜の厚みは50A （オングストローム）、Au膜の
厚みは500Aとする。次に共通電極が形成された面と対向
する他面にリフトオフ法により個別電極群を形成する。
個別電極13を形成する面にフォトレジストを塗布し、予
め個別電極パターンおよび個別の素子へ切断する際のカ
ッティングマーク等のパターンを設けたフォトマスクに
て露光後現像し、フォトレジストのパターンを形成す
る。その後、共通電極形成と同様にCr/Au 電極を真空蒸
着法により形成する。最後に、そのウエファーをアセト
ン中に浸漬してフォトレジストパターンを溶解して該フ
ォトレジストパターン上に蒸着されていたCr/Au 薄膜を
リフトオフし、所望の電極パターン（複数個の個別電極
13）を得る。
【００２６】本実施形態では、該光変調素子の幾何学的
な寸法として、開口ピッチは100 μｍとし、個別電極の
形状は、幅（ｘ方向）＝80μｍ、長さ（ｚ方向＝光軸方
向）＝２ｍｍ、電極の間隔（ｘ方向）＝20μｍとした。
開口ピッチ／ＰＬＺＴ板厚比は１／2.5 である。
な寸法として、開口ピッチは100 μｍとし、個別電極の
形状は、幅（ｘ方向）＝80μｍ、長さ（ｚ方向＝光軸方
向）＝２ｍｍ、電極の間隔（ｘ方向）＝20μｍとした。
開口ピッチ／ＰＬＺＴ板厚比は１／2.5 である。
【００２７】次に、ダイサーによりウエファーを各素子
へ切断する。各素子は幅（ｘ方向）＝26ｍｍ（256 個の
開口）、長さ（ｚ方向）＝２ｍｍの形状とした。
へ切断する。各素子は幅（ｘ方向）＝26ｍｍ（256 個の
開口）、長さ（ｚ方向）＝２ｍｍの形状とした。
【００２８】切断した各素子の光入射端面15および出射
端面16は、光学研磨されたのち、実際に用いる光の波長
に対して無反射コートが施される。ここでは、無反射コ
ーティングにSiO2膜を用いたが、その他の材料により構
成してもよい。
端面16は、光学研磨されたのち、実際に用いる光の波長
に対して無反射コートが施される。ここでは、無反射コ
ーティングにSiO2膜を用いたが、その他の材料により構
成してもよい。
【００２９】加工された素子10の共通電極12が形成され
た側の面（共通電極12の表面）を、台板18の上に固着す
る。台板18にはアルミ（Ａｌ）を用い、導電性接着材に
より接着固定した（図１）。なお、この固着には半田等
を用いてもよい。台板18の物性値は、線熱膨張係数β＝
約２０〜２５×１０-6／Ｋ、熱伝導率κ＝約２００〜２
５０Ｗ／ｍ・Ｋである。この台板18の電気光学結晶基板
11に近い部分には、温度検出用のサーミスタ23を挿入す
るための穴が設けられており、サーミスタ23が挿入され
ている。なお。台板の材料としては、Ａｌ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ｃの
うちいずれかの金属、もしくは、これらの合金を主成分
とするものを用いることができる。
た側の面（共通電極12の表面）を、台板18の上に固着す
る。台板18にはアルミ（Ａｌ）を用い、導電性接着材に
より接着固定した（図１）。なお、この固着には半田等
を用いてもよい。台板18の物性値は、線熱膨張係数β＝
約２０〜２５×１０-6／Ｋ、熱伝導率κ＝約２００〜２
５０Ｗ／ｍ・Ｋである。この台板18の電気光学結晶基板
11に近い部分には、温度検出用のサーミスタ23を挿入す
るための穴が設けられており、サーミスタ23が挿入され
ている。なお。台板の材料としては、Ａｌ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ｃの
うちいずれかの金属、もしくは、これらの合金を主成分
とするものを用いることができる。
【００３０】上記台板18はＴＥ素子21上に固着される。
該ＴＥ素子21の最大吸熱量は、電気光学結晶基板10の発
熱の２倍程度である事が望ましい。ＴＥ素子21の台板18
への固着には導電性接着材を用いた。上述の場合と同様
に接着材の代わりに半田等を用いてもよい。ＴＥ素子21
は、サーミスタ23により計測された温度情報により電気
光学結晶基板11を一定の温度に温調するようにＴＥ素子
21への電流を調節する制御手段である図示しないドライ
バーに接続する。
該ＴＥ素子21の最大吸熱量は、電気光学結晶基板10の発
熱の２倍程度である事が望ましい。ＴＥ素子21の台板18
への固着には導電性接着材を用いた。上述の場合と同様
に接着材の代わりに半田等を用いてもよい。ＴＥ素子21
は、サーミスタ23により計測された温度情報により電気
光学結晶基板11を一定の温度に温調するようにＴＥ素子
21への電流を調節する制御手段である図示しないドライ
バーに接続する。
【００３１】最後に、各個別電極13を図示しない駆動回
路に結線されたボンディングパッドへワイヤーボンディ
ングにより接続する。
路に結線されたボンディングパッドへワイヤーボンディ
ングにより接続する。
【００３２】上述のようにして作成された光変調素子10
を含む光変調装置19は、図２に示すような光学系30にお
いて用いられる。図２は、上記光変調装置19を備えた記
録装置の光学系の側面図である。レーザ光源31から出射
されたレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ32を含むレ
ンズ群33により光変調素子全体を照明する線状の光に成
形される。ここでは、最大定格８０Ｗの複数のブロード
エリアＬＤをアレイ状に配したＬＤを用いた。
を含む光変調装置19は、図２に示すような光学系30にお
いて用いられる。図２は、上記光変調装置19を備えた記
録装置の光学系の側面図である。レーザ光源31から出射
されたレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ32を含むレ
ンズ群33により光変調素子全体を照明する線状の光に成
形される。ここでは、最大定格８０Ｗの複数のブロード
エリアＬＤをアレイ状に配したＬＤを用いた。
【００３３】成形された光は、偏光比が不足する場合は
偏光子（図２には図示せず）を通した後、１／２波長板
34により偏光方向を素子のｘ軸に対して45°回転させ
て、光変調素子10に入射する。該光変調素子10に入射し
た光は、該素子10の個別電極13に印加されている電圧に
応じて電気光学媒体中に生じる複屈折により、その偏光
面が回転させられて出射される。
偏光子（図２には図示せず）を通した後、１／２波長板
34により偏光方向を素子のｘ軸に対して45°回転させ
て、光変調素子10に入射する。該光変調素子10に入射し
た光は、該素子10の個別電極13に印加されている電圧に
応じて電気光学媒体中に生じる複屈折により、その偏光
面が回転させられて出射される。
【００３４】本実施形態においては、光を透過する開口
の電極間（共通電極12と個別電極１３との間）には８０
Ｖを印加した。
の電極間（共通電極12と個別電極１３との間）には８０
Ｖを印加した。
【００３５】光変調素子10を透過した光は、再び１／２
波長板35にて45°だけ戻され（なお、１／２波長板35は
必ずしも必要ではない）、前記偏光子とクロスニコルを
成すように配置された偏光子36において偏光面角度の変
調を光の強度変化に変換される。その後、結像レンズ系
37で開口像を所望のサイズに縮小し、ドラム38上の感材
面上に結像する。本実施形態においては、光変調素子10
の開口ピッチ＝100 μｍを30μｍに縮小した。
波長板35にて45°だけ戻され（なお、１／２波長板35は
必ずしも必要ではない）、前記偏光子とクロスニコルを
成すように配置された偏光子36において偏光面角度の変
調を光の強度変化に変換される。その後、結像レンズ系
37で開口像を所望のサイズに縮小し、ドラム38上の感材
面上に結像する。本実施形態においては、光変調素子10
の開口ピッチ＝100 μｍを30μｍに縮小した。
【００３６】画像記録時の光変調装置19における制御手
段の作用は以下の通りである。
段の作用は以下の通りである。
【００３７】予め求められている光変調素子10の最適な
動作温度に基づいて、電気光学結晶基板11の温度がこの
最適動作温度となるように制御する。具体的には、制御
手段が、台板18の一部に備えられ電気光学結晶基板11の
温度を間接的に検出するサーミスタ23からの温度情報に
基づき得られる電気光学結晶基板11の温度と最適動作温
度とを比較し、両者が一致するように電気光学結晶基板
11の冷却手段であるＴＥ素子21への電流を調節する。
動作温度に基づいて、電気光学結晶基板11の温度がこの
最適動作温度となるように制御する。具体的には、制御
手段が、台板18の一部に備えられ電気光学結晶基板11の
温度を間接的に検出するサーミスタ23からの温度情報に
基づき得られる電気光学結晶基板11の温度と最適動作温
度とを比較し、両者が一致するように電気光学結晶基板
11の冷却手段であるＴＥ素子21への電流を調節する。
【００３８】なお、制御手段においては、光変調素子10
を最適動作温度に維持する上述の制御の他、電気光学結
晶基板11の温度を該基板11がその電気光学特性を維持で
きる温度を越えないように、所定温度を予め定め、サー
ミスタ23から得られる電気光学結晶基板11の温度と所定
温度とを比較して基板11の温度が所定温度を越えた場合
にＴＥ素子21により冷却する等の制御を行うようにして
もよい。
を最適動作温度に維持する上述の制御の他、電気光学結
晶基板11の温度を該基板11がその電気光学特性を維持で
きる温度を越えないように、所定温度を予め定め、サー
ミスタ23から得られる電気光学結晶基板11の温度と所定
温度とを比較して基板11の温度が所定温度を越えた場合
にＴＥ素子21により冷却する等の制御を行うようにして
もよい。
【００３９】このようにして、本発明の光変調装置19に
おいては、電気光学結晶基板の温度を調整し、電気光学
結晶基板の温度上昇を抑えることができるため、該電気
光学結晶を破断することなく使用することができる。
おいては、電気光学結晶基板の温度を調整し、電気光学
結晶基板の温度上昇を抑えることができるため、該電気
光学結晶を破断することなく使用することができる。
【００４０】また、電気光学結晶基板10と台板18のそれ
ぞれの線膨張係数β１、β２はβ２＞β１の関係にあ
り、更に、好ましい関係であるβ２＞３×β１を満たし
ているので、電気光学結晶基板の温度上昇によって、該
電気光学結晶基板と台板との温度差と各線膨張係数との
関係により生じうる歪を抑え、歪が生じた場合に生じる
消光比の劣化を防止することができる。
ぞれの線膨張係数β１、β２はβ２＞β１の関係にあ
り、更に、好ましい関係であるβ２＞３×β１を満たし
ているので、電気光学結晶基板の温度上昇によって、該
電気光学結晶基板と台板との温度差と各線膨張係数との
関係により生じうる歪を抑え、歪が生じた場合に生じる
消光比の劣化を防止することができる。
【００４１】次に、本発明の第二の実施形態に係る光変
調装置119 を図３に示す。図３に示した光変調装置119
に用いられている光変調素子は、上述の光変調素子と異
なり、基板の面に対して垂直な方向（図３中ｚ方向）に
入射された光について変調を行うものである。
調装置119 を図３に示す。図３に示した光変調装置119
に用いられている光変調素子は、上述の光変調素子と異
なり、基板の面に対して垂直な方向（図３中ｚ方向）に
入射された光について変調を行うものである。
【００４２】以下に、この光変調素子110 の構造を作成
方法と併せて説明する。
方法と併せて説明する。
【００４３】電気光学結晶基板であり素子の母材となる
ウエファーは上述の第一の実施の形態と同様のものを用
いた。但し、板厚は０．５ｍｍのウエファーとした。ま
た、ウエファーの両面が光の通過面となるので、予め光
学研磨を行い、実際に用いる光の波長に対して無反射コ
ートを施した。ここでは、無反射コーティングにSiO2膜
を用いたが、その他の材料により構成してもよい。
ウエファーは上述の第一の実施の形態と同様のものを用
いた。但し、板厚は０．５ｍｍのウエファーとした。ま
た、ウエファーの両面が光の通過面となるので、予め光
学研磨を行い、実際に用いる光の波長に対して無反射コ
ートを施した。ここでは、無反射コーティングにSiO2膜
を用いたが、その他の材料により構成してもよい。
【００４４】ウエファーの光入射面となる面111aの、開
口となる面111bに対してフォトリソグラフィーによりレ
ジストポリマーによる保護コートを施す。
口となる面111bに対してフォトリソグラフィーによりレ
ジストポリマーによる保護コートを施す。
【００４５】その後、ダイサーを用いて、保護コートさ
れた面111bの両側に、開口を構成するための駆動電極11
2,113 を形成するために溝114,115 を形成する。溝の形
状は、共に幅５００μｍとし、一方の溝114 の深さ３０
０μｍ、他方の溝115 の深さを２００μｍとした。
れた面111bの両側に、開口を構成するための駆動電極11
2,113 を形成するために溝114,115 を形成する。溝の形
状は、共に幅５００μｍとし、一方の溝114 の深さ３０
０μｍ、他方の溝115 の深さを２００μｍとした。
【００４６】ここでは、ウエファーの片面111a側にのみ
溝を形成することとしたが、溝を両面に形成してもよ
い。また、本実施形態においては、開口列は１つの光変
調素子に対し１列としたが、２列以上の複数列とするこ
ともできる。
溝を形成することとしたが、溝を両面に形成してもよ
い。また、本実施形態においては、開口列は１つの光変
調素子に対し１列としたが、２列以上の複数列とするこ
ともできる。
【００４７】次に、開口の両側の溝に対して、スパッタ
法によりＡｌ膜を１０００Ａ（オングストローム）の厚
みで蒸着させる。
法によりＡｌ膜を１０００Ａ（オングストローム）の厚
みで蒸着させる。
【００４８】さらに、蒸着されたＡｌ膜を複数の個別電
極（駆動電極）として複数の開口を形成するために、ダ
イサーにより先に形成した溝114 ／保護コート面111b
／溝115 、に対して垂直に横切るようにさらに溝116
を、深さ２５０μｍ、幅５０μｍ、５０μｍのピッチで
形成した。
極（駆動電極）として複数の開口を形成するために、ダ
イサーにより先に形成した溝114 ／保護コート面111b
／溝115 、に対して垂直に横切るようにさらに溝116
を、深さ２５０μｍ、幅５０μｍ、５０μｍのピッチで
形成した。
【００４９】最後に、ウエファーをアセトン中に浸漬し
て保護コートを溶解し、個別の素子をウエファーから切
り出して、最終的な光変調素子とした。
て保護コートを溶解し、個別の素子をウエファーから切
り出して、最終的な光変調素子とした。
【００５０】次に、加工された素子110 の溝が形成され
ていない面を、台板118 の上に固着する。台板118 には
アルミ（Ａｌ）を用い、導電性接着材により接着固定し
た。なお、この固着には半田等を用いてもよい。台板11
8 には、光の透過すべき部分に１ｍｍ×２６ｍｍのスリ
ット118aを形成した。ここでスリット118aのｘ方向幅は
１ｍｍとしたがこの幅は光学的に許される範囲でできる
だけ小さいことが望ましい。この台板118 の電気光学結
晶基板111 に近い部分には、温度検出用のサーミスタ12
3 を挿入するための穴が設けられており、サーミスタ12
3 が挿入されている。なお、ウエファー両面に溝を形成
して開口列を構成する場合には、各駆動電極が短絡しな
いように電気絶縁性でかつ熱伝導率のよい、例えばシリ
コーン系の接着材で固着すればよい。
ていない面を、台板118 の上に固着する。台板118 には
アルミ（Ａｌ）を用い、導電性接着材により接着固定し
た。なお、この固着には半田等を用いてもよい。台板11
8 には、光の透過すべき部分に１ｍｍ×２６ｍｍのスリ
ット118aを形成した。ここでスリット118aのｘ方向幅は
１ｍｍとしたがこの幅は光学的に許される範囲でできる
だけ小さいことが望ましい。この台板118 の電気光学結
晶基板111 に近い部分には、温度検出用のサーミスタ12
3 を挿入するための穴が設けられており、サーミスタ12
3 が挿入されている。なお、ウエファー両面に溝を形成
して開口列を構成する場合には、各駆動電極が短絡しな
いように電気絶縁性でかつ熱伝導率のよい、例えばシリ
コーン系の接着材で固着すればよい。
【００５１】さらに、上記台板118 はＴＥ素子121 上に
固着される。該ＴＥ素子121 の最大吸熱量は、電気光学
結晶基板110 の発熱の２倍程度である事が望ましい。Ｔ
Ｅ素子121 の台板118 への固着には導電性接着材を用い
た。上述の場合と同様に接着材の代わりに半田等を用い
てもよい。ＴＥ素子121 は、サーミスタ123 により計測
された温度情報により電気光学結晶基板110 を一定の温
度に温調するようにＴＥ素子121 への電流を調節する制
御手段である図示しないドライバーに接続されている。
固着される。該ＴＥ素子121 の最大吸熱量は、電気光学
結晶基板110 の発熱の２倍程度である事が望ましい。Ｔ
Ｅ素子121 の台板118 への固着には導電性接着材を用い
た。上述の場合と同様に接着材の代わりに半田等を用い
てもよい。ＴＥ素子121 は、サーミスタ123 により計測
された温度情報により電気光学結晶基板110 を一定の温
度に温調するようにＴＥ素子121 への電流を調節する制
御手段である図示しないドライバーに接続されている。
【００５２】最後に、各個別電極113 および共通電極11
2 を図示しない駆動回路に結線されたボンディングパッ
ドへワイヤーボンディングにより接続する。
2 を図示しない駆動回路に結線されたボンディングパッ
ドへワイヤーボンディングにより接続する。
【００５３】第一の実施形態の場合と同様に、予め光変
調素子110 の最適な動作温度を求めておき、画像記録時
には、電気光学結晶基板111 の温度がこの最適動作温度
となるように制御する。具体的には、制御手段が、台板
118 の一部に備えられ電気光学結晶基板111 の温度を間
接的に検出するサーミスタ123 からの温度情報に基づき
得られる電気光学結晶基板111 の温度と最適動作温度と
を比較し、両者が一致するように電気光学結晶基板111
の冷却手段であるＴＥ素子121 への電流を調節する。
調素子110 の最適な動作温度を求めておき、画像記録時
には、電気光学結晶基板111 の温度がこの最適動作温度
となるように制御する。具体的には、制御手段が、台板
118 の一部に備えられ電気光学結晶基板111 の温度を間
接的に検出するサーミスタ123 からの温度情報に基づき
得られる電気光学結晶基板111 の温度と最適動作温度と
を比較し、両者が一致するように電気光学結晶基板111
の冷却手段であるＴＥ素子121 への電流を調節する。
【００５４】このようにして、本発明の光変調装置119
においては、電気光学結晶基板の温度を調整し、電気光
学結晶基板の温度上昇を抑えることができるため、該電
気光学結晶を破断することなく使用することができる。
においては、電気光学結晶基板の温度を調整し、電気光
学結晶基板の温度上昇を抑えることができるため、該電
気光学結晶を破断することなく使用することができる。
【００５５】なお、上述の本発明の実施形態にかかる光
変調装置の比較例を以下に示す。
変調装置の比較例を以下に示す。
【００５６】上述の第二の実施形態において、Ａｌ製の
台板に代えてＳＫ５ガラスからなる台板を用いた。ＳＫ
５ガラスの物性値は、線膨張係数β＝5.7×10-6／Ｋ、
熱伝導率κ＝1.1Ｗ／ｍ・Ｋであり、この場合、台板は
透明なので、特に光透過のためのスリットは設けなかっ
た。ＳＫ５ガラス台板を用いた光変調装置を、上述の第
二の実施形態と同様に図２に示す光学系において使用し
たところ、該光変調装置に対する光照射後、わずかな時
間で電気光学結晶基板が破断した。この基板の破断は、
台板の熱伝導率が低いために、電気光学結晶基板の冷却
が十分にできず、該基板の温度が上昇したためと考えら
れる。
台板に代えてＳＫ５ガラスからなる台板を用いた。ＳＫ
５ガラスの物性値は、線膨張係数β＝5.7×10-6／Ｋ、
熱伝導率κ＝1.1Ｗ／ｍ・Ｋであり、この場合、台板は
透明なので、特に光透過のためのスリットは設けなかっ
た。ＳＫ５ガラス台板を用いた光変調装置を、上述の第
二の実施形態と同様に図２に示す光学系において使用し
たところ、該光変調装置に対する光照射後、わずかな時
間で電気光学結晶基板が破断した。この基板の破断は、
台板の熱伝導率が低いために、電気光学結晶基板の冷却
が十分にできず、該基板の温度が上昇したためと考えら
れる。
【００５７】また、台板としてアルミナを用いた光変調
装置を構成し、同様の実験を行った。アルミナの物性値
は、線膨張係数β＝5.5×10 -6／Ｋ、熱伝導率κ＝４０
Ｗ／ｍ・Ｋである。台板にアルミナを用いた光変調装置
を同様の光学系において使用したところ、電気光学結晶
基板が破断するには至らなかったが、駆動電極に電圧を
印加しない状態での光透過率が大きくなり、消光比が著
しく劣化するという結果が得られた。この消光比の劣化
は電気光学結晶基板と台板との間に生じる歪によるもの
であると考えられる。
装置を構成し、同様の実験を行った。アルミナの物性値
は、線膨張係数β＝5.5×10 -6／Ｋ、熱伝導率κ＝４０
Ｗ／ｍ・Ｋである。台板にアルミナを用いた光変調装置
を同様の光学系において使用したところ、電気光学結晶
基板が破断するには至らなかったが、駆動電極に電圧を
印加しない状態での光透過率が大きくなり、消光比が著
しく劣化するという結果が得られた。この消光比の劣化
は電気光学結晶基板と台板との間に生じる歪によるもの
であると考えられる。
【００５８】以上の比較例からも、本発明の光変調装置
は、電気光学結晶基板を一定の温度に維持するための冷
却手段および制御手段が設けられ、電気光学結晶基板と
台板との間の熱勾配を考慮した熱膨張係数を有する台板
を備えられたことにより、電気光学結晶基板の劣化や破
断を防ぎ、安定な画像記録を可能とするものであること
がわかる。
は、電気光学結晶基板を一定の温度に維持するための冷
却手段および制御手段が設けられ、電気光学結晶基板と
台板との間の熱勾配を考慮した熱膨張係数を有する台板
を備えられたことにより、電気光学結晶基板の劣化や破
断を防ぎ、安定な画像記録を可能とするものであること
がわかる。
【００５９】なお、本実施形態においては、ヒートモー
ド感材に対して画像記録をする場合について説明した
が、本発明の光変調装置は、必ずしもヒートモード感材
への画像記録に限定的に使用されるものではない。
ド感材に対して画像記録をする場合について説明した
が、本発明の光変調装置は、必ずしもヒートモード感材
への画像記録に限定的に使用されるものではない。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る光変調装置の概
略構成図
略構成図
【図２】本発明の光変調装置を備えた記録装置の光学系
の側面図
の側面図
【図３】本発明の第二の実施形態に係る光変調装置の概
略構成図
略構成図
10 光変調素子 11 電気光学結晶基板 12 共通電極 13 個別電極 18 台板 19 光変調装置 20 温度調節用アッシィ 21 サーモエレクトロニック素子 22 放熱フィン 23 サーミスタ 24 ボンディングパッド 25 駆動回路 26 制御手段 31 レーザ光源 32 シリンドリカルレンズ 33 レンズ群 34，35 λ／２板 36 偏光子 37 結像レンズ系 38 ドラム
Claims (8)
- 【請求項１】 印加される駆動電圧の制御により光透過
状態と光遮断状態との間で切り換えられる開口を複数個
有する電気光学結晶基板を有してなる光変調素子と、該
各開口に対して前記駆動電圧を個別に印加する駆動手段
とを備えた光変調装置において、 前記電気光学結晶基板の温度を検出する温度検出手段
と、 前記電気光学結晶基板を冷却する冷却手段と、 前記温度検出手段の情報に基づいて、前記電気光学結晶
基板の温度が所定温度を超えないように、前記冷却手段
を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする光変調
装置。 - 【請求項２】 前記制御手段が、前記電気光学結晶基板
の温度が一定になるように、前記冷却手段を制御するも
のであることを特徴とする請求項１記載の光変調装置。 - 【請求項３】 前記冷却手段が、サーモエレクロトニッ
ク効果を利用する素子であることを特徴とする請求項１
または２記載の光変調装置。 - 【請求項４】 前記冷却手段の上に台板が設けられ、 前記台板の上に光変調素子が設けられていることを特徴
とする請求項１から３いずれか記載の光変調装置。 - 【請求項５】 前記電気光学結晶基板の線膨張係数をβ
１、前記台板の熱伝導率をκ２、線膨張係数β２とした
時、κ２≧５０Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ、β２＞β１であるこ
とを特徴とする請求項４記載の光変調装置。 - 【請求項６】 κ２≧１００Ｗ／ｍ・Ｋ、かつ β２＞
３×β１であることを特徴とする請求項５記載の光変調
装置。 - 【請求項７】 前記電気光学結晶基板がＰＬＺＴ基板で
あり、 前記台板が金属材料からなるものであることを特徴とす
る請求項４から６いずれか記載の光変調装置。 - 【請求項８】 前記金属材料が、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ｃのうちの
いずれかの金属、もしくは、これらの合金を主成分とす
るものであることを特徴とする請求項７記載の光変調装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336884A JPH11174391A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 光変調装置 |
| US09/206,287 US6046837A (en) | 1997-12-08 | 1998-12-07 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030430 |