JPH0443313A - 光導波路アレイ及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光走査装置等に使用される光導波路アレイ及
びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、第５図に示すように、光導波路アレイ９５を用い
、レーザプリンタ等に搭載されている光走査装置がある
。

この装置では、半導体レーザ９１からのレーザビームは
結像レンズ系９３を通過後、一定速度で回転するポリゴ
ンミラー９４によって偏向される。

このポリゴンミラー９４からの反射光は、光導波路アレ
イ９５の入射部９５Ａから入射して光導波路部を伝搬し
、出射部９５Ｂから出射した後、レンズアレイ９７で集
束され、等速回転する感光体ドラム９６上において、そ
の回転軸と平行な矢印Ｅの方向に沿って走査される。こ
のレンズアレイ９７は、出射部９５Ｂから出射した光線
を走査方向及び走査方向に垂直な方向に集束するもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の光走査装置においてレンズアレイ
９７がないと、第４図に示すように出射部９５Ｂより出
射される光線は、その光導波路の開口数ＮＡで決まる角
θｃ　（＝　ｓ　ｉ　ｎ−”　（ＮＡ）　）で広がる。

このため、感光体ドラム表面に照射される光信号のスポ
ット径が大きくなり、感光体ドラム上に形成される潜像
の解像度が悪くなる。そこで、従来の光走査装置では、
光導波路アレイ９５の出射部９５Ｂと感光体ドラム９６
との間にレンズアレイ９７を挿入し、光導波路アレイ９
５から出射した光線を感光体ドラム９６表面で集束させ
ているのだが、このようなレンズアレイ９７はたいへん
高価であるため、光走査装置の大幅なコストアップにつ
ながるという問題点があった。

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、光の出射方向及び走査方向に垂直な方向にのみ光
を集束させる安価な集束手段を用いるだけで、感光体ド
ラム上に形成される潜像の解像度を改善できる光導波路
アレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。

［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先導波路アレイは、
光信号が入射される入射部と、前記光信号が出射される
出射部と、それらを接続しており、且つ光信号が伝搬さ
れる光導波路部とから構成されている光導波路を複数備
えており、前記出射部から出射した光信号を、その走査
方向に集束させる２次元屈折率分布レンズが前記出射部
に一体に成形されている。

更に、この目的を達成するために本発明の先導波路アレ
イの製造方法は、透光特性を有し、且つ平板状の第一の
材料の上に、光重合反応により屈折率か可変となる特性
を有する第二の材料を載置する工程と、該第二の材料の
表面上の一部に、光照射エネルギーを等しく照射して、
第一の材料より屈折率が大きく且つ一定の屈折率である
第一の部分を形成する工程と、照射される光照射エネル
ギーを連続的に変化させて２次元的に屈折率が分布する
第二の部分を前記第一の部分から連続して設けることに
より導波路パターンを形成する工程と、前記第二の材料
の上面を、第一の材料若しくは第一の材料と同様の屈折
率を持つ第三の材料で被覆する工程とからなる。

［作用］ 上記の構成を有する本発明によれば、出射部がら出射し
た光を、その走査方向に集束させる２次元屈折率分布レ
ンズが出射部に一体的に設けられているので、光導波路
アレイから出射された光線は、走査方向に集束される。

したがって、このような光導波路アレイから出射された
光線を、出射方向及び走査方向に垂直な方向に集束させ
る集束手段を出射部と感光体との間に備えて光走査装置
を構成すれば、感光体表面でのスポット系を小さくする
ことができ、解像度の高い潜像を感光体表面に形成する
ことかできる。

［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。

最初に第１図（ａ）から第１図（ｅ）までを参照して、
本実施例の先導波路アレイ１の構成を説明する。ここで
、点濃度は屈折率分布を表わしている。

先導波路アレイ１は、基板８上に形成されており、２枚
の屈折率の低いクラッド層４および５の間に屈折率分布
をもつ層２が挟まれた構造をしている。また光導波路ア
レイ１は通常の光導波路アレイの部分Ａと、光の走査方
向（以下ｙ方向と称す）に屈折率か分布している部分Ｂ
とより構成されている。Ｂの部分のコア部６のｙ方向の
屈折率ｎ　（ｙ）は、 で分布している。ここでαは定数、ｙ、、は各先導波路
の中心のＸ方向の位置、またｎ。はＡの部分のコアの屈
折率である。屈折率は、光の走査方向に対して垂直な方
向（以下Ｘ方向と称す）及び光の出射方向（以下２方向
と称す）には一定である。

このようにＢの部分には、２次元屈折率分布レンズが形
成されている。２次元屈折率分布レンズ部分Ｂは出射面
７より長さしの分だけ形成されており、その長さしは、
２次元屈折率分布レンズＢ内の光の蛇行周期２π／αの
４分の１と２分の１の間、即ちπ／２αとπ／αとの間
とする。この時、通常の先導波路部分Ａと２次元屈折率
分布レンズ部分Ｂの界面より入射した光は、先導波路ア
レイ１の出射面７から集束する位置までの距離をＺｔの
位置に集束する。

以上のように先導波路アレイ１は出射光をＸ方向に集束
させる作用を有する。

ここで屈折率の分布は前記の式で近似できる分布であれ
ばよく、また、２次元屈折率分布レンズＢの部分の長さ
しは、前記の長さに、２次元屈折率分布レンズＢ内の光
の蛇行周期の整数倍を加えた長さでもよい。

次に、この光導波路アレイ１を用いた光走査装置につい
て説明する。

第２図はその光走査装置の一部分である光導波路アレイ
１の出射面７付近のみを示している。他の部分について
は、従来の技術と同様であるため、説明を省略する。光
走査装置では、光導波路アレイ１の出射面７に対向して
感光体ドラム２２が配置されており、出射面７と感光体
ドラム２２の間には集束手段たるシリンドリカルレンズ
２１が配置されている。このシリンドリカルレンズ２１
は、Ｘ方向に光を集束させるものである。出射面７と感
光体ドラム２２の間の距離は、先に述べたＺｆとなって
いる。したがって、出射面７から出射される光は、先導
波路アレイ１の２次元屈折率分布レンズ部分Ｂの作用に
より、Ｘ方向には、感光体ドラム２２の表面に結像する
。また、Ｘ方向にはシリンドリカルレンズ２１により結
像させることができる。

以上のように、この光走査装置では、Ｘ方向にも、Ｘ方
向にも光を集束させることか可能となる。

ここまでで述へた実施例においては、光導波路アレイ１
の各光導波路にそれぞれレンズを構成していたか、複数
の光路に１個のレンズを対応させることもできる。ただ
し、この場合には２次元屈折率分布レンズ部Ｂの長さし
を２次元屈折率分布レンズＢ内の光の蛇行周期とその４
分の３の間とする。このようにすることにより、２次元
屈折率分布レンズ部ＢはＸ方向には入射部（Ａ部とＢ部
の界面）における光線の位置と同じ位置に結像する。Ｚ
方向には前に述へたＺ、の位置に集束する。

したがってこの位置に感光体ドラムを設置することによ
り、感光体表面にＡ部分のコア部の径と同じ大きさのビ
ームスポットが得られる。

次に、第３図により、本実施例で用いた先導波路アレイ
１の製造方法の一例を説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように基板８上にＰＭＭＡ　
（ポリメチルメタクリレート）のクラッド層５を形成し
、その上に、光重合反応により屈折率を変化させられる
ような樹脂、例えばスチレンを含有したＰＭＭＡの層を
形成する。このような樹脂の光重合反応による屈折率の
変化は、紫外線の照射エネルギーによって制御できる。

したかって、紫外線の照射エネルギーを変化させること
により、所望の屈折率分布をつくることができる。

次に、第３図（ｂ）に示すように、通常の先導波路とな
る部分Ａのみ紫外線か透過する開口部３１ａを有するマ
スク３１を介して紫外線の照射を行なう。この時、後に
２次元屈折率分布レンズとなる部分Ｂもマスクしておく
。これにより、通常の先導波路となる部分のみ光重合反
応か行なわれる。

次に、通常の先導波路が形成された部分Ａをマスク３３
で覆い、第３図（Ｃ）に示すようなマスク３２を矢印Ｍ
の方向に移動しながら紫外線を照射する。マスク３２は
各光導波路の中心部の位置に頂点をもち、長さが２次元
屈折率分布レンズとなる部分Ｂの長さしよりも長い、模
型の紫外線透過口３４をもつ。これを矢印Ｍの方向に移
動させながら紫外線を照射することにより、光導波路の
中心部の延長上には長時間照射され、そこから離れるに
したがって照射時間が短くなる。この時の照射時間の減
少は、照射口３４の形状によって決まる。照射口３４の
形状に応じて、照射エネルギーと屈折率変化の関係を考
慮して所望の屈折率が得られるような照射時間となるよ
うにしておく。

この後、第３図（ｄ）に示すように、ベーキングにより
未反応のモノマーを取り除き、第３図（ｅ）に示すよう
にＰＭＭＡのクラッド層４を形成する。

以上の工程により通常の光導波路部分Ａと２次元屈折率
分布レンズ部Ｂが一体に成形できる。

本発明は以上詳述した実施例に限定されることなく、そ
の主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。

例えば、上述した実施例で用いたマスク３２の形状はこ
こで示した形状に限定されず、所望の照射時間分布が得
られれば形状は問わない。

又、マスクを用いず、強度変調された光線をスキャンす
ることによって、所望の照射エネルギー分布を得てもよ
い。

又、基板、コア部、クラッド部の材質についてもここで
述べたものに限定されない。

又、Ｘ方向に光を集束させる集束手段として、シリンド
リカルレンズ２１のかわりにＸ方向に屈折率が２乗分布
している第二の２次元屈折率分布レンズ２３を用いても
良い。

［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
、光の出射部に２次元屈折率分布レンズが一体的に成形
されて設けられているので、出射方向及び走査方向に垂
直な方向にのみ光を集束させる安価な集束手段を用いる
だけで、感光体上に形成される潜像の解像度を改善でき
る光導波路アレイ及びその製造方法を提供することがで
きるという産業上著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図（ａ）は光導波路アレイの上面図、第
１図（ｂ）は光導波路アレイのＸ方向の屈折率分布を示
すグラフ、第１図（Ｃ）は２次元屈折率分布レンズ部分
のＸ方向の屈折率分布を示すグラフ、第１図（ｄ）は光
導波路アレイの側面図、第１図（ｅ）は光導波路アレイ
及び２次元屈折率分布レンズ部分のＸ方向の屈折率分布
を示すグラフ、第２図は光導波路アレイを用いた光走査
装置の出射部付近の斜視図、第３図（ａ）から第３図（
ｅ）までは先導波路アレイを作製する手順を説明した図
、第４図はレンズアレイを用いない場合に、先導波路を
出射した出射光の広がりを説明する図、第５図は従来の
光導波路アレイを用いた光走査装置の一例を示す図であ
る。 図中、１は光導波路アレイ、２はコア、３，４゜５はク
ラッド、６は２次元屈折率分布レンズ部分、７は出射面
、２２は感光体ドラム、９１は半導体レーザ、９４はポ
リゴンミラー、９５Ａは入射面である。 笥１文 （ｄ、） 第３図Ｃｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光信号が入射される入射部と、前記光信号が出射さ
   れる出射部と、それらを接続しており、且つ光信号が伝
   搬される光導波路部とから構成されている光導波路を複
   数備えた光導波路アレイにおいて、 前記出射部から出射した光信号を、その走査方向に集束
   させる２次元屈折率分布レンズが前記出射部に一体に成
   形されていることを特徴とする光導波路アレイ。 ２、透光特性を有し、且つ平板状の第一の材料の上に、
   光重合反応により屈折率が可変となる特性を有する第二
   の材料を載置する工程と、 該第二の材料の表面上の一部に、光照射エネルギーを等
   しく照射して、第一の材料より屈折率が大きく且つ一定
   の屈折率である第一の部分を形成する工程と、 照射される光照射エネルギーを連続的に変化させて２次
   元的に屈折率が分布する第二の部分を前記第一の部分か
   ら連続して設けることにより導波路パターンを形成する
   工程と、 前記第二の材料の上面を、第一の材料若しくは第一の材
   料と同様の屈折率を持つ第三の材料で被覆する工程と からなる光導波路アレイの製造方法。