JPS58122515A - 光スイツチアレイ - 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】 光の、・小過と遮！；〔とを、外部からの情報に応じて
切懐える光スィッチとしてＣグ、従来、音ｔ！ｉ元学効
！Ａ！：を利）１１するものと、電気光学効果？利用す
るものとが良く知らｎている。こｎらのうち、音響光学
効果を利用するものに、その材料として特殊な結晶を使
用するものであり、また超音波トランスジー−サーを用
いるため、非常に高価なものとなるｅまた、生気光学効
果を利用するもの（グ、伝送される元として、偏光した
ものが必要であり、偏Ｘ　’ｆ′Ａ−必要とする。また
材料として、特殊な単結晶を必要とするため、コストも
高いし、大きなものを作製するのもむずかしいＯ そ几ゆえ、こｎらの光スィッチをアレイ配列して、ある
程度大きな光スイツチアレイを構成することに、構造上
、コスト上からみて、現状でに・相当の困難がともなう
。

ところで近来、透明な媒質における温度変化による屈折
率の変化を利用し友、種々の光デバイスの開発が意図さ
れている。

本発明の目的は、このような、透明媒質の温度変化によ
る屈折率変化を利用した、光スイツチアレイの提供にあ
る。

以下、本発明を説明する。

まず、本発明の原理となる部分について説明する。

第１図ｆｌ）において、符号１ｔｒｉ透明媒質で形成さ
れた透明光導体を示し、符号２に、加熱用の電極を示し
ている。透明光導体１に、直方体形状であって、電％２
は、透明光導体１の側面のひとつに密着形成されている
。

透明光導体１が、電極２によって加熱されない状態にあ
っては、透明光導体１はいたるところ、均一な温度を有
し、第１［ン１（■）において、縦軸方向を、電極２に
垂直な方向とするが、いたるところ均一々温度を有する
ことから、その屈折率も、第１［゛イ１１１１の直１１
−１に示す如く均一な分布となってい心。

この状態において、透明光導体２に元りを、電極２１／
Ｃ′ｌ’−行に入射させｎば、元りは、透明光導体２を
ＩＧ進的に透過する。

しかるに、電極２に通電して、ジュール熱を発生せしめ
、このジーール熱で、透明光導体２を加熱すると、透明
光導体１に、温度分布の不均一が生ずる。すると、温度
の高い部分では、屈折率が高くなるので、透明光導体１
の屈折率分布は・例えば、；ｌ’；　１１’イ１（■）
の曲想１−２の如きものとなる。

このような屈折率の不均一な分布が発生すると、薯−Ｌ
は、第１図（［１において、破線で示す如くに、光路を
曲げらｎな〇 このように、透明光導体１を加熱して、透明光導体中に
、不均一な屈折率分布を生じさせることにより、元金偏
向させることができな。

本発明に、このような原理を応用したものである０ このような、元の偏向方法にあっては、透明光導体の材
質として、ソーダガラスや石英、あるいにプラスチック
といった、透明な誘電性物質を利用することができる。

このような材料に安価であるし、大きな寸法のものも楽
に得ることができる０従って、ある程度の大きさとなる
光スイツチアレイも低コストで製造することができる。

さらに、元の偏向を生じさせるのに、特殊なトランスジ
ューサーも必要としないし、偏向させるべき光を偏光さ
せる必要もなく、また、単色光である必要もない。

さて体願発明による光スイツチアレイは、基層と、一連
の上部加熱用電極と、一連の下部加熱用電極と、これら
上・下部加熱用電極に通電する手段と、１対の透明光導
体と、第１および第２のマスクとを有する。

基層Ｃ１、電気絶縁性でちシ、単一の電気絶縁層である
こともあるし、放熱層と、この放熱層の両面に形成され
た電気絶縁層とにより３層構造に構成されることもある
。

一連の上部加熱用電極に、基層の一方の面上に、互いに
平行に、かつ、長手方向に直交する方向へ１５間隔的に
配列される。鉄道線路における枕木の配列を想イ°４１
シてもらえばよい。個々の枕木が上部加熱用？ｂ’　、
Ｔｈα）個々に対応する。

一連の下部加熱用電極Ｃグ、基層の他方の面上、すなわ
ち、下部加熱用電極の設けられる面に対し裏面となる面
ｖｃ設けら几る０下部加熱用電極に、上部加熱用７６；
極と同様のものであつい、上部加熱用電極の配列ＩＣな
らって、かつ、上部加熱用電極の配列πχ・１し、１／
２ピツチずらして配列される。

従って、仮に、基層の存在を透視して、こｎら上・下部
加熱用電極の配列状所を見たとすれは、上部加り（（用
′Ｐｌ・極と下部加熱用電極とは、ともに同一方向へ配
列しておシ、この配列において、上部加熱用電極と下部
加熱用電極とに交互になっている。

すなわち、任意の上部加熱用電極とこれに隣接する上８
１（加熱用常極全考えると、こｆら２つの下部加熱用電
極の中央部に下部加声；°、用電極があることになり。

もちろん、上部加熱用電極と下部加熱用電極とげ、それ
らの長手方向が互いに平行となっている。

こｎら上・下部加熱用電極に、その任意のものに通電し
うるよりになっている。

１対の透明光導体に、基層および上・下部加熱用電極群
を、基層の厚み方向において挾持するように設けら１．
る。上部加熱用電極が通電されると、こｎに接する側の
透明光導体の、通電された電極近傍の部分が加熱される
Ｃ″！た下部加熱用電極が通電されれば、これに接する
側の透明光導体が同様に加熱される。そして加熱された
部分でに、発生する温度変化ＶＣＵｔ、じて、透明光導
体の屈折率が変化する。

第１のマスクに、上・下部加熱用電極の総数に等しい数
の小窓を有する。これら小窓に、一方向へ、上・下部加
熱用電極の配列にならって、２列に、かつ、千鳥状に配
列される。

第２のマスクは、上・下部加熱用電極の総数に等しい小
窓を有し、こ几らの小窓に、上・下部加熱用電極の配列
にあわせて、１列に配列される。

ｒ［１のマスクにおいて、２列配列の小窓列の１列を見
ると、この１列において小窓の配列間隔は、上部加熱用
電極の配列における電極配列と同間隔であり、他の列に
おける小窓の配列間隔に、下部加熱用電極の配列間隔と
同間隔であり、かつ、こｎら２列の小窓の配列（ζ、千
鳥状にず几ている。

第２のマスクにおいて、小窓の配列間隔に、上部加熱用
電極の配列間隔（こｆ′Ｌに下部加熱用電極の配列間隔
に等しい０）の１／２である０なお、不明細書中におい
て、加熱用電極に関して、上部、下部という表現を用い
ているが、この−］二下関係に、あくまでも、元スイッ
チアレイの構成を説明するためのものであり、元スイッ
チアレイの、現実の使用状態における上下関係とに別の
ものであることを付記しておくｅ 第１のマスクに、上・下部加熱用電極の長手方向の一方
の側、ｒｖ２のマスクに他方の側に設けら几る。

このとき、第１のマスクにおける２列の小窓列のうちの
一方は、上部加熱用電極の側に、他方は下部加熱用電極
の側にあるようにされる０また第２のマスクにおける小
窓配列に、基層を含む平面上にあるようにされる。この
平面と、第２のマスクとば（小窓列のところで・互いに
垂直に交わるのである。

さらに、第１のマスクの小窓と、第２のマスクの小窓と
ば、６上・下部加熱用電極ごとに、加熱用電極を長手方
向に介して対応するように、なおかつ、各加熱用電極を
加熱したときに、加熱された加熱用電極を介して対応す
る小窓が、加熱用電極に加熱された透明光導体によって
光学的に連結されるように、相互の位置関係を調整され
る０以下、具体的な実施例に即して説明する０第２図に
、本発明による元スイッチアレイを、分解斜視図により
説明図的に示している０図において、符号５は電気絶縁
性の基層・符号１０．２０ｆｌ透明光導体、符号３０［
第１のマスク、符号４０１１ｉ　２　（７）　ｚ　スフ
、符号５０Ｕ−１，５０Ｕ−２、・・・は上部加熱用電
極、符号５０Ｌ−１，５０Ｌ−２、・・・は下部加熱用
電極、符号６０は共通電極、符号７ｏｔｊ−ｘ、７０Ｕ
−２、・１．７０１．−１．７０Ｌ−２、・・・にひき
出し線を、そｎぞｆｓ、　＞ｊ”　している。

電気絶縁性のノ、（層５ｔｒｒ、、長方形形状であって
、その」二方の面Ｋ　（’ｌ、上部加熱用電極５０Ｕ−
１，５０Ｕ−２、・・・が、互いに平行に、且つ、長手
方向に垂直な方向へ等間隔で配列されている。また、下
方の而に（ｒ、’ｒ、下部加熱用電極５０Ｌ−１，５０
１，−２・・・が同様に配列されている。上部加熱用電
極５０Ｕ−１等の配列と、下部加熱用電極５０Ｌ−１等
の配列とに、配列のピッチが、相対的に１／２ずｎてお
り、従って・り１．３図に示すように、加熱用電極の長
手方向からみると、上部加熱用電極５０Ｕ−＋　ｓ下部
加熱用電極５０Ｌ−ｉ等汀、千鳥状の配列となっている
。

」一部加熱用電極５０Ｕ−１等の一端（グ、第２図に示
すように共通電極６０に接続され、引き出し線７０Ｕ−
１等は　ｌ−；′１示されないドライバー回路へ接続さ
ハ、てい心。下％Ｒ加熱用電極５０Ｌ−１等も同様に処
理されている。共通電極６０、引き出し線７０Ｕ−１、
７０Ｌ−，１等は、上・下部加熱用電極に通電する手段
の−・部を構成している。

透明光導体１０．２０ニ、直方体形状であって、第２図
に示す如く、基層５、上部加熱用電極５０Ｕ−１等・下
部加熱用電極５０Ｌ−１等を挾持する。

第１のマスク３０にに、小窓３０Ｕ−１，３０Ｕ−２・
・・と、３０Ｌ−１，３０Ｌ−２、・・・とが設けら几
ている。こｎら小窓３０Ｕ−１，３０Ｌ−１等は、２列
に、且つ千鳥状に配列されている。こｎら小窓のうち、
上の１列をなす、小窓３０Ｕ−１、３０Ｕ−２・・・の
数に、上部加熱用電極５０ｔＪ−１等の数と等しく、下
の１列をなす、小窓３０Ｌ−１，３０Ｌ−２、・・・ノ
数は、下部加熱用電極５゜Ｌ−１等の数と等しい。また
、小窓３０Ｕ−１，３０Ｕ−２・・・等の配列間隔に、
上部加熱用電極５０Ｕ−１等の配列間隔に等しく、小窓
３０Ｌ−１，３０Ｌ−２、・・・等の配列間隔は、下部
加熱用電極５０Ｌ−１等の配列間隔と等しい〇 第２のマスク４０には、小窓４０−１．４０−２　、・
・・等が一列配列されている。小窓４０−１・４０〜２
・・・等の配列間隔は、上部加熱用電極５０Ｕ−１等の
配列間隔の１／２であり。

さて、今説明している実施例において、マスク３０ば、
透明光２ダ体１０．２０の端面に接して設けら几・マス
ク４０ｉ、、透明光導体１０．２０から離して設けらｊ
、ゐ（ｍ４Ｌ￥Ｊ参照）ｅこのとき、第３図に示すよう
に、マスク３０の、上方の小窓列の小窓３０ＴＪ−ｉ・
３０Ｕ−ｉ＋１等は、上部加熱用電極５０Ｕ−ｉ、５０
Ｕ−ｉ＋１−等の側にあり、下方（Ｄ小窓列３０Ｌ　ｒ
　５３０Ｌ−ｉ＋１・・・等に、下部加熱用電極５０Ｌ
−７，５０Ｌ−７十１・・・等の側にある。

また、マスク４０における小窓列は、その配列が）、（
層５の旨さと同じになっている。さらに・第３図に示す
ように、例えば、マスク３０における小窓３０Ｕ−ｉと
、マスク４０における小窓４Ｏ−２ｉとを見ると・こ几
らに、上部加熱用電極５０Ｕ−ｉを長手方向（第３図で
図ＦＭ　Ｋ垂直な方向）を介して対応してい＝Ｏまた、
小窓３０Ｌ−ｉと小窓４Ｏ−２ｉ−１とに、下部加熱用
電極５０Ｌ−ｉを長手方向に介して対応している。

さて、第４図（ＩＩにおいて、マスク３０の側から、牢
−行光東ＬＰｆＫ：入射させると、この平行光束の一部
ｖ：ｒ、マスク３０の小窓から入射する。第４図（１）
においては、小窓３０Ｕ−ｉからの入射の状態が示され
ている０図図において、上部加熱用電極５０Ｕ−ｉが通
電されていないとすると、透明光導体２０ｕ、該電極近
傍で均一な屈折率分布を有するから、小窓３゜Ｕ−ｉか
ら入射した光に、そのまま直進して、マスク４０で止め
られてしまう。

しかるに、加熱用電極５０Ｕ−４に通電されると、発生
するジーール熱によって、透明光導体２ｏが加熱され、
該光導体２０に発生する屈折率の不均一分布によって、
元に、その光路を破線で示す如く曲げられて、マスク４
０の小窓４Ｏ−２ｉ　ｆｒ−ら射出する。

すなわち、加熱用電極５０Ｕ−ｉを長手方向に介して対
応する小窓３０Ｕ−ｉと４Ｏ−２ｉとに、上部加熱用電
極５０Ｕ−１の加熱によシ光学的に連結される。

同様に、羊４図（ＩＩｌには、下部加熱用電極５０Ｌ−
ｉへの通電により・マスク３０の小窓３０Ｌ−ｉから入
射した光が、マスク４０のの小窓４Ｏ−２ｉ−１から射
出する状態が示されている。

上・下部加熱用電極に（グ、その任意のものに、任意の
組合せで通電しうゐから、こｔ”ＬＫよって、マスク４
０の、任意の小窓を任意の組合せで発光させることがで
きる。

ところで、上述の如き実施例において、上部加熱用′ｔ
ｌＪ、極を加熱したとさ、その放熱に主として、透明光
導体２０ヲ通じて行なわｎるし、下部加熱用型＋′ｆ１
を加熱したときの放熱に、主として、透明光導体１０を
通じて行なわ几ることになる。一般に透［９」光導体の
屈折率の温度による変化率に１０−５７℃程度であり、
元スイッチの機能を得るにｌり・伝送元の光路近傍に１
００℃程度の温度差を与える必要がある０し力）し、一
般的にみて、加熱用電極の通電ニ、ミリ秒オーダーの短
時間にパルス的に行なわ■るから、局所内々温度変化に
犬さくとも、与えら几る熱賃は大したものではない。

しかし、ある加熱用電極への通電が長時間にわたって連
続的に行表わ几たりした場合にに、透明光ノ、４体中に
次第に熱が蓄積して、光スイツチアレイの機能が防害て
れる可能性もないわけでにない。

そこで、第２図に示す実施例における基層５にかえて、
冴）５図に示す如き基層６、すなわち、放熱層６１の両
面に電気絶縁層６２、・６３を形成してなる３層の構造
のものケ用い、放熱層６１を上記放熱に寄与させれば、
上述の、光導体における熱の蓄積の問題を有効に軽減き
せることがでさる０なお１第５図において、゛繁雑？さ
けるため、加熱用電極についてに、第２図以下と同一の
符号ヲ用いた。

なお、本発明の光スイツチアレイにおいて、マスク４０
をマスク３０と同じく、透明光導体１０．２０に接して
配備する構成とすることができるし・逆にマスク３０ヲ
、透明光導体１０．２０から離した構成とすることがで
きる。

一般的な状況下にあっては、第２１ン１の如き実施例に
おいて、マスク３０と４０との間の距離は１．５〜２偏
マスク３０．４０における小窓のサイズニ０．１ｍｍ平
方程度、マスク３０における小窓対の上側の小窓と下側
の小窓との間ｕ０．２Ｍｍ程度、加熱用電極の配列間隔
もＱ、　ｌ　７＋１ｆｆｉ程度である。

第２図では、短冊形状の加熱用電極を示したが、短冊形
状以外の形状に加熱用型Ｎｉヲ形成しても良い。

以下に、不発明による光スイツチアレイの使用ｊμ様の
１例を心明しておくＯ ２１５６図に、不発明による光スイツチアレイを用いた
ハ１；鑓装置ｉ′？を、説明に必要な部分のみ略示して
いゐ０ 図中−符号１０１ζ、光導電性の感光体、符号１０２ニ
チヤージヤー、符号１（１：ｌ−Ｊ露光装置、符号１０
４に１現像装置、符号１０５に転写チャージャー、省；
、；１０６は現像装置ぴ、符号１０７α除電チヤージヤ
ーを、そ几ぞ几示している。

感光体１０１　ｉｄ、ドラム状に形成てれて矢印方向へ
回ＩＩＬＩ（ｉ’ｉｌ能であゐ。記録時には、感光体１
０１が矢印方向へ回Ｉ＃する。感光体１に、１ず、クリ
ーニング装置１０６によりクリーニングされ、ついで除
′市チャージャー］０７によジ除′屯σれる一ツキＩｃ
　ｆヤージャ−１０２による帯電と、露光装＃　１０３
　Ｋよな露光が順次行なわ扛て、静電潜像力＝形成され
る。

この静電潜像は、世像装置１０４により現像さ几−得ら
ハる１１］祝像に、転写チャージャー１０５により記録
ノートＳ上に転写はわ１、図示されない定着装置によっ
て、記−録シートＳ上に定着づ九も。

以上が記録プロセスのあらましである。

露光装置１０３ホ光源１０　：（Ａ、光スイツチアレイ
１０３Ｂ　、集束性光伝送体アレイ１０３Ｃにより構成
される。光源１０：（ＡＩ、平行光束を、光スイツチア
レイ１０３Ｂの入力側に照射する。

光スイツチアレイ１０３Ｂに、例１ば、丁２図に示す如
きものである。

集光性光伝送体アレイ１０３Ｃ［、周知のセルフオフ（
１１品名）をアレイ配列したものでｔりゐ０光スイツチ
アレイ１０３ＢＦおける電極配列方向に、図面に垂直な
方向である。

記録すべき画像情報にドライバー回路全弁して、光スイ
ツチアレイ１０３Ｂに印加されるＣすると、この画像情
報に従って、光スイツチアレイ１０３Ｂの第２のマスク
の小％３７）Ｚ発光する。第２のマスクの光窓列におけ
る小窓発光の分布は、集光性光伝送体アレイ１０３０に
よジ感光体１旧の周面上に結□け投影づ九、こ−ｎ＋で
よって感光体１０１の画像露光が行なわｎる〇 なお、集束性光伝送体アレイ１０３０　ｋ用いることな
く光スイツチアレイ１０３Ｂの第２のマスクを、感光体
１０１の表面に傾く近接させ、上記第２のマスクから射
出する光で直接的に感光体１０１を画像露光してもよい
。

最後Ｃ′こ、本発明の効果についてのべる。この目的の
ために、第２図に示す実施例から、下部加熱用電極５０
Ｌ−１，５０Ｌ−２・・・等、および透明光導体１０を
取シさった状態を想像してみる。そして、このようシで
下部加熱用電極５０Ｌ−１、’　５０Ｌ−２・・・等、
透明光導体】０を取ジさった状態のものを、第６図の態
様で使用した場合を考えてみる。すると、すぐわかるよ
うに、この場合、画像記録における解像力は、下部加熱
用電極等を有する場合に比して１／２に低下してし逢う
。

下部加熱用電極も透明光導体１０もない状態で、本発明
の光スイツチアレイと同等の、解像力を得ようとす几ば
、残された上部加熱用電極同じの配列間隔をつめていか
なけｎばならない。

しかぬに、加熱用電極の配列間隔が、ある程度小さくな
ると、ある加熱用電極への通電による透明光導体の加熱
の影４が、この加熱された電極に隣接する加熱用電極の
加熱領域へも波及してし１い、所謂クロストークの問題
が発生することになる。従って、加熱用電極の配列にお
いて、配列間隔に、あ１り小ざくできない。

しかるに、本発明の如く、光スイツチアレイを構成する
と＋８に、上部加熱用電極による加熱に・互いに対応す
る透明光導体の加熱にしか影響しないから、上部加熱用
電極、下部加熱用′に極の、そｎぞ几の配列間隔を、ク
ロストークの発生しない最小間隔に定めｎば、光スイツ
チアレイ全体としての解像力は、上部最小間隔に対しす
る解像力の２倍となる〇 すなわち、本発明によ扛ば、クロストークの発生なしに
、解像力ｋＴｈめうゐ、光スイツチアレイを提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図に、本発明による光スイツチアレイの原理を説明
するための図、側２図ば、不発明による光スイツチアレ
イの１実施例を示す分解斜視図、第３図に、上記実施例
におげろ上・下部加熱用電極の配列、第１、第２のマス
クの小窓の対応関係を説明するたぬのＭ、第４図は、上
記笑捲例による光スイツチング機能を説明するための図
、第５図は、本発明の別実施例を、その特徴部分によっ
て説明するための、部分正断面図、第６図に、本発明に
よる光スイツチアレイの利用の１態様ヲ説明するための
正面図である。 ５．６・・・蛋気絶録性の基層、５０Ｕ−ｒ・・・上部
加熱用’ｉ１ｉ：棒、５０Ｌ−ｉ・・・下部加熱用電極
、１０．２０・・・透明光導体、３０・・・第１のマス
ク、４０・・・第２のマスク、：（ＯＵ−ｉ　、３０Ｌ
−ｉ・・・小窓、４Ｏ−２ｉ・・・小窓、６１・・・放
熱層、６２．６３・・・電気絶縁層。 市（図 （Ｉ）　　　　　　　　　　　　　　　（１）鵬２図 柄３Ｚ 鵬４Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜電気絶縁性の基層と、 この基層の一方の面に、互いに平行に、かつ、長手方向
   に直交する方向へ、等間隔的に配列され◇一連の上部加
   熱用電極と、 −に部加熱用市極と同様のものであって、上記基層の他
   方の面に、上部加熱用電極の配列にならって、かつ、上
   部加熱用電極の配列に対し、１／２ピツチずらして配列
   される一連の下部加熱用電極と、これら基層および上・
   下部加熱用電極を、基層の厚み方向において挾持するよ
   うに設けらｎ、こｊ、ら上・下部加熱用電極による加熱
   により、屈折率が変化する１対の透明光導体と、 」−記一連の上・下部加熱用電極の任意のものに進軍す
   る手段と、 」二記」二・下部加熱用電極の総数に等しい数の小窓を
   、上・下部加熱用電極の配列にならって、一方向へ２列
   に、かつ千鳥状に配列し７ｃ［’：１のマスクと、 上記上・下部加熱用電極の総数に等しい数の小窓を、上
   ・下部加熱用電極の配列にあわせて、一方向へ１列に配
   列した第２のマスクとを有し、上記第１のマスクを、上
   −下部加熱用電極の長手方向の一方の側に、小窓配列の
   １列が上部加熱用電極の側に、他の１列が下部加熱用電
   極の側にあるように配備し、 上記第２のマスクを、上・下部加熱用電極の長手方向の
   他方の側に、その小窓の配列が、基層を含む平面上にあ
   るように配備し、 上記ｍｌのマスクの小窓と第２のマスクの小窓とが、６
   上・下部加熱用電極ごとに、上・下部加熱用電極を長手
   方向に介して対応するように、かつ、上・下部加熱用電
   極の任意のもの？加熱したときに、加熱された電極を介
   して対応する第１、第２のマスクの小窓が、透明光導体
   によって、光学的に連結されるようにしたことを特徴と
   する、光スイツチアレイ。 ２、特許請求の範囲第１項において、 電気絶縁性の基層が、放熱層と、この放熱層のＩＩ順１
   １目で形成さ、ｆ″した′ｒＤ：気絶Ｈ層とにより、３
   層構造ＶＣ４ｊｑ成されていることを特徴とする、光ス
   イツチアレイ。