JPS58130321A - 光スイツチングアレイ素子 - 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】 この発明は、光スイツチングアレイ素子に関する。

電気光学効果を有する透明結晶板に、電極をアレイ配列
した光スイツチングアレイ素子と、偏光子、検光子とを
組合せた光スイツチングアレイが知られている。

このような光スイツチングアレイにおいて、近来、透明
結晶板として、厚さ２の、ＰＬｚＴセラミックス結晶の
平板を用い、この平板の一方の面に、長さｄ（’１１）
の短冊形上部電極を、ひとつらなり枕木状に配列し、他
方の面に、短冊形下部電極を、上部電極の配列に合せて
枕木状に配列した、光スイツチングアレイ素子、あるい
は、上記下部電極の配列に替えて、単一の共通電極を上
部電極の配列に対向させて形成した、光スイツチングア
レイ素子の使用が意図されている。

第１図は、このような光スイツチングアレイ素子を使用
した光スイツチングアレΔの１例を、説明図的に示して
いる。以下、この例に即して、光スイッチングと、アレ
イの使用例につき簡単に説明し、あわせて、本発明によ
り解決しようとする問題点につき説明する。

第１図において、符号１は、光スイツチングアレイ素子
、符号２は、偏光子、符号３は検光子をそれぞれ示して
いる。

光スイツチングアレイ素子１は、厚さρの、透明な平板
１０と、一連の短冊形上部電極１１Ｕ−１゜１１Ｕ−２
，−・・・・１１Ｕ−ｉ、叫・・および一連の短冊形下
部電極１１Ｌ−１，ＩＩＬ−２，・・・・・・、　ＩＩ
Ｌ−ｉｌ・・　により、その要部を構成されている。

平板１０は、ＰＬｚＴセラミックス結晶によるものであ
って、その組成は、 ９／６５／３５　（Ｐｂｔ−ｘＬｔｙ；　（Ｚｒ１−ｙ
Ｔｉｙ）０３゜！＝０．０９　、　ｙ＝ｏ、ａｓ と表される。

上部電極１１Ｕ−６は、短冊形であって、平板１０の一
方の面に、枕木状、すなわち、長手方向に直交する方向
へ、互いに平行且つ等間隔的に配列されている。

下部電極１１Ｌ−ｉは、これまた短冊形であって、平板
１０の他方の面に、枕木状に配列されている。

これら電極につき、上部、下部というのは、単に、相互
を区別するためであり、上部、下部という表現が、かな
らずしも、現実の上下関係をあられすものでないことを
付記しておく。

下部電極１１Ｌ−ｉは、上部電極１１Ｕ−ｉと実質的に
合同の形状であり、下部電極の配列は、平板１０の一方
の面の側よりみて、上部電極の配列と重なり合うように
定められている。従って、任意の上部電極１１Ｕ−ｉと
、これに対応する下部電極１１Ｌ−ｉとは、平板ｌＯを
厚さ方向に関して、互いに対向しあっている。なお、図
面の繁雑化を避けるべく、これらの電極における引き出
し線等は、略されでいる。

これら短冊形の電極の長さをｄとする。図の例では、こ
の長さｄは、平板１０の幅と等しくなっているが、長さ
ｄというときは、常に電極の長さを表している。

上部電極１１Ｕ−ｉと下部電極１１Ｌ−ｉとは、互いに
、平板の厚さ！を隔して対向するが、ｄ＞℃なる条件が
満足するように、光スイツチングアレイ素子ｌの形状が
設定される。

偏光子２と、検光子３とは、互いに平行に対向して配備
され、光スイツチングアレイ素子１は、この偏光子２．
検光子３の間に配備される。このとき、光スイツチング
アレイ素子１の態位は、電極１１Ｕ−ｉ　、　ＩＩＬ−
ｉの長手方向が、偏光子２．検光子３に直交するよ、う
に定められる。

光スイツチングアレイ素子１の、平板１０における、電
極長手方向における端面は、互いに平行であって、光学
研磨されており、偏光子２側の端面は、入射端面、検光
子３の側の端面は出射端面となっている。

以下、第２図を参照して、光スイフチングにつき説明す
る。

偏光子２において、偏光面の方向は、第２図（１）にお
いて符号Ａで示す方向となっており、検光子３の偏光面
の方向Ｂは、上記方向Ａと直交している（第２図（■）
）。そして、光スイツチングアレイ素子１における任意
の上部電極１１Ｕ−ｉと、これに対応す〜る下部電極１
１Ｌ−ｉとによる電界印加の方向は、上記方向Ａ、Ｂと
、それぞれ４５°傾いている（第２図（■））。

第１図において、偏光子２に、素子１と反対側から、平
行光束を、偏光子２に直交的に入射させる。この入射光
束は自然偏光である。

すると、偏光子２を透過した平行光束は、偏光子２の作
用により直線偏光とされ、その偏光面はＡの方向となる
。

このように直線偏光化された平行光束は、平板１０を、
電極の長手方向へ透過するが、そのとき、電極による電
圧印加が行なわれなければ、透過光の偏光状態に、何の
変化も生じない。従って偏光状態を変化させずに透過し
た光は、検光子３に到達すると、この検光子３の偏光面
の方向と、到達した光の偏光方向とが直交することによ
り、検光子３により遮断されてしまう。

しかるに、光スイツチングアレイ素子１０の、例えば、
上部電極１１Ｕ−４と、これに対応する下部電極１１Ｌ
−ｉ　　との間に電圧が印加されると、破線で・・ノチ
を施した領域においては、平板１０に電界が作用し、Ｐ
ＬｚＴセラミックス結晶は電気光学効果を生ずる。この
電気光学効果により、常光線と異常光線との間に位相の
ずれが発生し、この部分を透過した光は、一般に楕円偏
光となる。第２図（ＩＩ）中に示された楕円は、このこ
とを示している。

このように楕円偏光した光は、その内に、Ｂ方向の偏光
成分を有しているので、この偏光成分の光は、検光子３
を透過する。それ故、検光子３の表面を見ていれば、電
極間に、電界を作用された部位に対応する位置で、透過
光を認めることが−できる。

すなわち、電極への電圧のオン・オフの制御により、光
スイツチングアレイを光が透過するかしないかを制御で
きる。

以上が、光スイッチングの原理である。

ところで、電極間の結晶に電界を作用させた場合、光ス
イツチングアレイの検光子３を透過する光の強度ＩＯは
、 ｌｏ−Ｉ、　５ｉｎ２（Δｎｄ）　Ｔｆｌｊで与えられ
る。ここに、■ｉは、偏光子を透過した光の強度であり
、Δｎは、電界の作用によってひきおこされる、結晶屈
折率の変化、ｄは電極の長さ、すなわち電界のかかつて
いる部分の長さである。

Δｎは、ｎを、平板１０の、電界の作用していない時の
屈折率、Ｒを２次の電気光学係数として、Δｎ＝−ンＲ
Ｅ２（２） で与えられている。ここにＥは、電極１１Ｕ−ｉと１１
Ｌ−ｉとの間に印加された電圧やを、平板１０の厚さｌ
で徐したもの、すなわち電界の強さ　４を示している。

出力光強度Ｉｉが最大となるのは、光波長をλとして、
Δｎｄ　＝２　　のときである。すなわち、（２）を用
いると、 −ｎ３Ｒ・（ｙ）２ｄ−’　　　　　　　（３）２！２ である。（３）式を満足するＶをｖ１／２λとかき半波
長電圧と呼んでいる。

（３）式から明らかなように、最大出力光強度は、結晶
平板１０の厚さ２と、電極長ｄとによって変化する。す
なわち、電極長ｄの場合、これを大きくすることによっ
て、最大出力光強度を得るだめの半波長電圧ｖ１／２λ
を小さくできる。

ｄ　＝　２．５ｗｒＬ、　ｎ　＝　５０μとした実験で
は、ｖＶ２λとして２１Ｖという極めて低い値を得てい
る。このように、第１図に示す如き、光スイツチングア
レイでは、非常に低い電圧で、光スイッチングを制御で
きる。

第１図で、下部電極１１Ｌ−ｉ　　を相互に一体化して
、上部電極１１Ｕ−ｉ　　に対する共通電極とした場合
も同様である。

第３図は、上述の如き光スイツチングアレイの利用の１
例としての、プリンターを、説明に必要な部分のみ略示
している。

図中、符号１１０は感光体ドラム、符号１１１はチャー
ジャー、符号１２は画像露光装置、符号１３は現像装置
、符号１４は転写チャージャー、符号１５はクリーナー
、符号１６は除電器を、それぞれ示している。

感光体１１０はドラム状に形成された光導電性のもので
あり矢印方向へ回動可能である。プリント時には、感光
体１１０が矢印方向へ回動し、チャージャー１１１が、
感光体周面を均一帯電する。

帯電された感光体１１０は、画像露光装置・１２により
画像露光される。

すなわち、画像露光装置１２は光源ランプ１２１、反射
鏡１２２、スリット１２３．１２４　、光スイツチング
アレイ１２０、集束性光伝送体アレイ１２５により構成
されている。光スイツチングアレイ１２０は、偏光子１
２０Ｂ　、検光子１２０Ｃおよび光スイツチングアレイ
素子１２０Ａにより構成されている。

光スイツチングアレイ素子１２ＯＡにおける電極配列方
向は図面に垂直な方向である。また、集束性光伝送体ア
レイ゛１２５は、衆知の集束性光伝送体を、レンズ作用
を有する長さに切揃えたものを、図面に垂直な方向ヘア
レイ配列して一体化したものである。

光源ランプ１２１から発せられた光は反射鏡１２２によ
り平行光束化して、光スイツチングアレイ１２０に入射
する。

駆動回路りは、記録すべき画像信号に応じて、光スイツ
チングアレイ素子の電極への電圧印加を制御し、出力光
は、集束性光伝送体アレイ１２５により、感光体１１０
上へ結像投与される。

かくして、感光体１１０は画像露光され、記録画像に対
応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装
置１３により可視化され、得られる可視像は、転写チャ
ージャー１４により、紙等の記録媒体Ｓ上へ転写される
。

記録媒体Ｓはその後、不図示の定着装置により可視像を
定着され、プリントとして装置外へ排出される。

可視像の゛転写された後の感光体１１０は、りＩＪ−ナ
ー１５により表面上の残留トナーを除去され、ついで除
電器１６により除電されるとプリントプロセスが終了す
る。

さて、上述の如く、使用を意図されている、光スイツチ
ングアレイ素子には、クロストークという問題がある。

このクロストークというのは、簡単にいえば、以下の如
きものである。

第２図に即しての説明において、検光子を見ていると、
電圧を印加した電極対部分に対応する部位で出力光を見
ることができるとのべた。しかし実際には、電圧を印加
した電極対（上・下部電極の対をいう）部分以外の部分
、特に、電゛圧印加した電極対に隣接する部位にも、わ
ずかながら、出力光が見られるのである。

このようなりロストークは、光スインチングアレイ素子
を、例えば上述のプリンター等に利用した場合、得られ
るプリントの画質向上の大きな妨げになる。

このようなりロストークの発生を、有効に軽減防止しう
る、新規な光スインチングアレイ素子の提供、これが、
本発明の目的である。

以下、本発明を説明する。

本発明では、上記クロストークを有効に防止するべく、
光スイツチングアレイ素子における、ＰＬＺＴセラミッ
クス結晶の平板に、短冊状の電極間に、クロストーク防
止用の溝を形成した。

クロストーク発生の原因は、どこにあるかというと、光
スイツチングアレイに入射すべき光を、完全に平行光束
化できない点にある。

すなわち、実際上、上記入射光は、完全な平行光束では
なく、光スイツチングアレイ素子を透過する光のうちに
は、電極の長手方向に平行でなく、電極配列方向の速度
成分をもった成分が存在し、このような光成分が、クロ
ストークをひきおこす。

又、クロストーク発生の、今ひとつの原因として、第２
図に示した様に、電界が、電極形成部の外にも拡がり、
ここを通過した光が電気光学効果を受けるためクロスト
ークがひきおこされるということもある。

本発明では、上述の、クロストーク防止用の溝によって
、上記クロストーク発生の原因となる光成分をカットす
ることおよび電界が電極形成部の外に拡がるのを防止す
ることにより、クロスト’　−りを有効に防止するので
ある。

以下、具体的な実施例に即して説明する。

第４図に示す実施例において、光スイツチングアレイ素
子１００は、ＰＬｚＴセラミック結晶の平板１０１の一
方の面に上部電極１０２Ｕ−ｉ、他方の面に下部電極１
０２Ｌ−ｉを有し、′各電極間には、クロストーク防止
用の溝１０３．１０４が穿設されている。

第５図に示す実施例では、光スイツチングアレイ素子２
００は、平板２０１と上部電極２０２Ｕ−ｉ、下部電極
２０２Ｌ−ｉを有し、クロストーク防止用の溝２０３は
、上部電極２０２Ｕ−ｉの間に形成されている。

さらに、第６図に示す実施例では、ＰＬｚＴセラミック
ス結晶３０１と、上部゛電極３０２Ｕ−ｉがあるが、上
部電極３０２Ｕ−ｉに対応する下部電極は一体化されて
共通電極３０２Ｌとなっている。そして、クロストーク
防止用の溝３０３は、上部電極３０２Ｕ−ｉの間に穿設
されている。溝は、これを平板の両面に形成してもよく
、第５図、第６図に示す実施例の如く片面のみに形成し
てもよい。

クロストークの原因となる光成分、すなわち、第４．第
５．第６図において、左右方向への速度成分を有する光
は、溝のある部分では、結晶の隣接領域へ・伝播されな
いので、この溝により、その相当部分が有効にカットさ
れ、これによってクロストークを有効に軽減させること
ができる。クロストーク防止効果は従って溝１０３．１
０４．２０３．３０３等の深さに依存するものである。

それ故、溝の深さは、平板の強度が許す限りにおいて深
いほどよい。

最後に、このような、光スイッチングアレイ素子８作製
方法を、第４図に示す素子１００の場合を例にとって説
明する。

これを作製するには、平板となるべきＰＬＺＴセラミッ
クス結晶の板の両面、側端面を光学研磨し、その平滑な
両面に、まず、接着性のよいＮｉＣｒを真空蒸着する。

ついで、とのＮｉＣｒの薄膜上に導電性のよいＡｌｔを
真空蒸着する。このＮｉＣｒとＡｎの２層薄膜は、電極
となるべきものである。

つづいて、両方の面にフォトレジストをディッピングに
より塗布し、その後、一方のｍｌにマスキングして露光
を行ない、現像して、上記２層膜のエツチン゛グ処理を
し、塩酸等の酸で結晶平板のエンチングをして溝を形成
する。さらに他方の面にも同様の処理を施せば、所望の
′、光スイツチングアレイ素子を得ることができる。

第４図に示す如き光スイツチングアレイ素子において、
厚みｌを５０μ、電極長ｄを２．５　ｍｒｎとし、溝１
０３．１０４の深さを１５μとしたものを用いて実験し
た結果、クロストークを、第１図に示す場合に比して、
９０％、軽減することができた。

このように、本発明によれば、クロストークを有効に軽
減防止しうる光スイツチ／グアレイ素子を提供でき、光
スイツチングアレイの性悪、信頼性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、光スイツチングアレイと七の機
能を説明するための図、第３図は、光スイツチングアレ
イを利用したプリンターを略示する正面図、第４図は、
本発明の１実施例を示す正断面図、第５図は、本発明の
他の実施例を示す正断面図、第６図は、本発明の別実施
例を示す正断面図である。 １００、２００．３００・・・光スイツチングアレイ素
子、１０１、２０１．３０１−　ＰＬｚＴ　セラミック
ス結晶の平板、１０２Ｕ−ｉ　、　２０２Ｕ　−？：　
、　　３’０２Ｕ　−ｉ・・上部電極、１０２Ｌ−ｉ、
　２０２Ｌ−ｉ・・・下部電極、　３０２・・・共通電
極、　　１０３．１０４．２０３．３０３・・クロスト
ーク防止用の溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　厚さｌの、透明な、ＰＬｚＴセラミックス結晶の
   平板と、この平板の一方の面に、枕木状に配列された一
   連の、長さｄ（＞ｆｉ）の短冊形上部電極と、上記平板
   の他方の面に、枕木状に配列された一連の、短冊形下部
   電極とを有し、下部電極が実質的に、上部電極と合同形
   状を有し、且つ、下部電極の配列が、平板の一方の面の
   側より見て、上部電極の配列と重なり合うように定めら
   れた、光スイツチングアレイ素子において、 上記平板の、少くとも一方の面において、個々の短冊形
   電極の間に、クロストーク防止用の溝を穿設したこ吉を
   特徴とする、光スイツチングアレイ、素子。 ２、　厚さ２の、透明な、ＰＬｚＴセラミックス結晶の
   平板と、この平板の一方の面に、枕木状に配列された一
   連の、長さｄ（＞１＞の短冊形上部電極と、上記平板の
   他方の面に、これら上部電極の配列と対向するよ・うに
   形成された下部共通電極とを有する光スイツチングアレ
   イ素子において、上記平板の、個々の短冊形上部電極の
   間に、クロストーク防止用の溝を穿設したことを特徴と
   する、光スイツチングアレイ素子。