JP2000304949A

JP2000304949A - 光源ユニット

Info

Publication number: JP2000304949A
Application number: JP11117754A
Authority: JP
Inventors: Takuji Hatano; 卓史波多野; Miyuki Teramoto; みゆき寺本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、光射出端面における塵付着に対
する対策を効果的に施した、効率の良い光源ユニットを
提供する。【解決手段】光導波路或いは光ファイバーの光射出端に
透明板を設け、その透明板の光射出側に透明導電膜を備
えた構成とする。また、前記透明板上の電荷を前記透明
導電膜から外部に逃がすための措置が施されている構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーや光
導波路の光射出端面における塵付着に対する対策に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報ネットワークの発達及びデジ
タル化に伴い、レーザービームプリンタの高速化が強く
望まれてきている。この、レーザービームプリンタの高
速化を図る手段の一つとして、走査用のポリゴンミラー
の回転を高速化する事が挙げられる。ところが、現状で
はポリゴンミラーの回転数が５万回転近くになると、遠
心力によるポリゴン面の歪が生じるため、これ以上のポ
リゴンミラーの回転の高速化には限度があるとされてい
る。そこで、レーザービームプリンタの描画速度のさら
なる高速化を図るために、複数のレーザービームで感光
体面を走査する事が従来より行われている。

【０００３】具体的には、例えば特開平１０−２８２４
４１号公報，ＵＳＰ４６３７６７９号公報，ＵＳＰ４５
４７０３８号公報，ＵＳＰ４９５８８９３号公報等に記
載されている如く、偏光ビームスプリッタ，ハーフミラ
ー，プリズム面の反射等を利用して、複数のレーザービ
ームを適切な間隔に光学的に偏向して調整する構成が提
案或いは採用されている。けれども、これらの方法で
は、レーザービームの本数が多くなると、アライメント
が困難になり、部品が大きくなってコストがかかりすぎ
るという欠点があり、現在以上の高速化は非常に困難な
状況となっている。

【０００４】このため、複数のレーザー光源を微小ピッ
チで配置したいわゆるマルチ光源を構成する方法が望ま
れている。その方法としては、例えば特開昭５４−７３
２８号公報に記載されている如く、複数のレーザー光源
として基板上に複数のレーザーダイオードを形成したい
わゆるアレイレーザーを使用する方法、光ファイバーよ
り射出した光を二次光源として用いる方法、入射側より
射出側のピッチを狭小化した光導波路を用いる方法があ
る。

【０００５】但し、アレイレーザーを使用する方法にお
いて、レーザーダイオードが配置されるピッチは、感光
体面上での結像状態を考えると、複数のレーザービーム
スポットを充分近接させるために、１００μｍ以下の微
小間隔である事が望ましいのであるが、このような微小
ピッチで基板上にレーザーダイオードを形成する事は、
放熱が不十分となって動作が不安定になるため、困難で
ある。故に、上記他の方法である光ファイバー或いは光
導波路を用いる方法が有効であると考えられる。

【０００６】その場合、適切な強度，形状のレーザービ
ームを得るためには、鏡面仕上げ等による光射出側の端
面処理が重要となる。ところが、例えばアレイ状に並べ
られた光ファイバーや光導波路の端面を各々鏡面研磨す
る事は、作業効率の低下を招き、ひいては生産性に悪影
響を及ぼす事となる。また、光射出側端面に塵が付着す
る事により、光の射出効率が低下し、レーザービームの
形状に乱れが起こる。そこで、Kataokaらの論文によれ
ば、光ファイバーアレイの射出端に、屈折率整合した樹
脂等でガラス板を接着により取り付けた構成が提案され
ている。

【０００７】尚、この論文の出典は、K.Kataoka,Y.Shib
ayama,M.Ohuchi,and S.Yokokawa“Laser printer optic
s withuse of slant scanning of multiple beams”App
lied Optics Vol.36,No.25,p.6294 (1997)である。

【０００８】この論文の、Fig.4(c)に示された構成によ
れば、光射出端から空気層までの距離が、ガラス板の厚
み分だけ大きくなるため、光射出端からのレーザービー
ムは、ガラス板の端面に到達するまでの間に或程度広が
るので、空気中の塵がガラス板表面に付着しても、その
影響による光量の減少が生じにくくなる。

【０００９】また、光ファイバーが機械的振動を受けや
すい場合でも、樹脂等でガラス板と接着固定されている
事により、その光ファイバーからのレーザーの射出パワ
ーの変動が抑えられる。さらには、光源であるレーザー
ダイオードへの戻り光も少なくなる。このとき、光ファ
イバーアレイ或いは光導波路の光射出側の端面研磨が不
十分で、傷が残っている状態であっても、樹脂等で屈折
率整合をしている事により、射出パワーが大幅に低減す
るのを防ぐ事ができる。

【００１０】また、特開平８−３０４６０２号公報に記
載されている如く、ＣＲＴやレンズを主な対象として、
その表面に多層膜による反射防止コーティングを施し、
その内の一層を透明導電膜とする事で、電荷を外部に逃
がして除電し、静電気による塵の付着を低減する構成が
開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ka
taokaらの論文に示された構成では、塵付着による光量
の減少を低減する事は可能であるが、ガラス板表面に塵
が付着する事自体を低減する事はできない。また、上記
特開平８−３０４６０２号公報に記載されている様な構
成では、反射防止の効果を得るために、結果として外側
から３層目に透明導電膜を設けており、つまり屈折率の
関係で最外層にこれを設ける事ができないので、除電の
効果が不十分となる。本発明で対象となるのは、光ファ
イバーや光導波路といった、光射出端の面積が小さいデ
バイスであり、これらは塵付着の影響をより受けやすい
事から、より大きな除電効果が必要となる。

【００１２】図４は、レーザービームの強度分布の例を
示す図である。同図は、いわゆるＮＦＰ（Near Field P
attern）測定装置でのビーム形状測定結果であり、光フ
ァイバーからの射出光プロファイルを示している。ここ
で、ビーム強度は等高線で表されており、また、矢印で
示す長さは２．００μｍを示している。同図（ａ）は、
光ファイバーの射出端をラッピングシート研磨（粒度数
μｍ）した後の測定結果であり、射出端面に塵が付着し
ていない状態を想定している。また、同図（ｂ）は、光
ファイバーの射出端を＃１０００程度（平均粒度１４．
５〜１８μｍ）で研磨した後の測定結果であり、射出端
面に塵が付着した状態を想定して疑似的に作り出したも
のである。

【００１３】光ファイバーにシングルモードでレーザー
光を導波させた場合、同図（ａ）に示すような、射出端
面に塵が付着していない理想的な状態では、ビーム形状
が円形に近くなり、レーザービーム強度分布がガウス分
布をとって、ピーク位置Ｐもほぼ中央の位置となる。と
ころが、同図（ｂ）に示すような、射出端面に塵が付着
した状態では、ビーム形状が円形から乱れた形となり、
レーザービーム強度分布もガウス分布から離れた状態と
なって、ピーク位置Ｐも片寄った位置となる。そして、
ビーム強度が全体的に弱くなる。

【００１４】本発明は、このような問題点に鑑み、簡単
な構成で、光射出端面における塵付着に対する対策を効
果的に施した、効率の良い光源ユニットを提供する事を
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光導波路或いは光ファイバーの光射出
端に透明板を設け、その透明板の光射出側に透明導電膜
を備えた請求項１の構成とする。

【００１６】また、前記透明板上の電荷を前記透明導電
膜から外部に逃がすための措置が施されている請求項１
に記載の請求項２の構成とする。この、電荷を外部に逃
がすための措置とは、例えば透明導電膜を接地するとい
う事を示している。

【００１７】また、前記透明板は、前記光導波路或いは
光ファイバーと屈折率整合した接着剤により、前記光射
出端に接着されている請求項１又は請求項２に記載の請
求項３の構成とする。

【００１８】また、前記透明導電膜は、おおよそ以下の
理論式が成り立つ様に設定されている請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の請求項４の構成とする。ｎ₁ｄ₁＝２ｍλ／４但し、 λ ：使用する光の波長ｄ₁ ：透明導電膜の物理的膜厚ｎ₁ ：透明導電膜の屈折率ｍ：整数（１，２，３…）である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施形態である、光導波路による射出端構成を示す模式
図であり、同図（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を表し
ている。同図に示すように、光導波路のクラッド２内に
設けられた、例えば４本であるコア１は、クラッド２に
おける光（レーザービーム）の入射面１１において、そ
れぞれ入射端１ａが互いに離れた位置で設けられてい
る。そして、クラッド２内を進むにつれて集束し、クラ
ッド２における光の射出面１１ａにおいて、コア１のそ
れぞれの射出端１ｂが互いに隣接した状態となってい
る。

【００２０】射出面１１ａには、屈折率整合された接着
剤５により、透明板３が貼り付けられている。このよう
な接着剤は、光を導波するコア層と屈折率整合するよう
な樹脂であり、紫外線硬化型，熱硬化型，二液混合型等
が挙げられるが、これらの種類には限定されない。その
透明板３の射出側（空気層側）３ａには、透明導電膜４
が予め設けられている。これは、ＩＴＯ（Indium Tin O
xide，インジウム錫酸化物）やネサ膜（ＳｎＯ₂，酸化
錫，NESA Coating）のような、透過率の大幅な低減のな
い導電性の材料である。透明板上にこのような透明導電
膜を設ける手段としては、蒸着，スパッタリング，スプ
レー熱分解法，ディップコート法等があるが、これらの
方法には制約されない。

【００２１】透明導電膜４は、透明板３の射出側３ａに
おいて、その全面に設けても良いし、コア１の射出端１
ｂの近傍となる部分のみに設けても良い。しかし、膜を
部分的に設けるよりは、全面に設ける方が簡便であるの
で、透明板３の射出側３ａ全面に透明導電膜４を設ける
事が望ましく、本実施形態においてもそのようにしてい
る。尚、透明導電膜４の射出面１２より最終的に射出光
６（レーザービーム）が射出してくる事となる。

【００２２】ところで、静電気による塵の付着は、空気
中の塵が正或いは負に帯電し、逆極性の電荷を帯びた誘
電体に引き寄せられる事により起こる。従って、静電気
による塵の付着を防止するには、塵の帯電を逆極性の電
荷により打ち消すか、或いは誘電体の帯電を防止すれば
良い。そこで、本実施形態では、上述のように、誘電体
である透明板３の表面に透明導電膜４を設け、同図
（ｂ）に示すように、透明導電膜４にアース線１４を接
続し、アースＥに接地する事により、電荷を外部に逃が
している。これにより、透明板３の表面の電位を０に保
持し、帯電を防ぐ事ができる。電位を０に保持するの
は、このように、接地する事により簡単に行う事ができ
るが、これに限定される訳ではなく、他の方法を用いて
も良い。

【００２３】図２は、本発明の他の実施形態である、光
ファイバーによる構成を模式的に示す斜視図である。同
図において、例えば３本の光ファイバー７は、その入射
端７ａにそれぞれレーザーダイオード１３が接続されて
いる。そして、光ファイバー７はそれぞれＶ溝基板８上
に固定され、その射出端７ｂが束ねられて、Ｖ溝基板上
の図示しない複数のＶ溝に、それぞれアレイ状に収容さ
れて固定されている。また、射出端７ｂはＶ溝基板８の
端面８ａに揃えられており、これらには屈折率整合され
た接着剤５により、透明板３が貼り付けられている。

【００２４】ここでの接着剤は、光を導波する光ファイ
バーと屈折率整合するような樹脂である。透明板３の射
出側（空気層側）３ａには、透明導電膜４が予め設けら
れている。尚、図示しないが、上記同様に、ここでも透
明導電膜４から電荷を外部に逃がし、透明板３の表面の
電位を０に保持して、帯電を防ぐ措置が施されている。
また、レーザーダイオード１３より出たレーザービーム
は、入射端７ａより光ファイバー７に入射し、ここを通
過して射出端７ｂより出て、透明板３及び透明導電膜４
を経て、最終的に射出光６として射出してくる事とな
る。

【００２５】図３は、光ファイバーによる別の構成を模
式的に示す斜視図である。同図において、例えば４本の
光ファイバー７は、その入射端７ａにそれぞれレーザー
ダイオード１３が接続されている。そして、光ファイバ
ー７はそれぞれその射出端７ｂが、治具等によりアレイ
状に束ねられて、これには屈折率整合された接着剤５に
より、直接に透明板３が貼り付けられている。ここでの
接着剤は、上記と同様にして、光を導波する光ファイバ
ーと屈折率整合するような樹脂である。透明板３の射出
側（空気層側）３ａには、透明導電膜４が予め設けられ
ている。尚、図示しないが、上記同様に、ここでも透明
導電膜４から電荷を外部に逃がし、透明板３の表面の電
位を０に保持して、帯電を防ぐ措置が施されている。

【００２６】これまで述べてきた透明導電膜において
は、以下の理論式が成り立つ様に設定すれば、理論上、
反射光の強度を最小に抑える事ができる。ｎ₁ｄ₁＝２ｍλ／４但し、 λ ：使用する光の波長ｄ₁ ：透明導電膜の物理的膜厚ｎ₁ ：透明導電膜の屈折率ｍ：整数（１，２，３…）である。

【００２７】例えば、上記透明導電膜４を屈折率約２の
ＩＴＯで構成したとき、レーザービームプリンタで使用
される記録用光源（ここではレーザーダイオード１３）
から射出するレーザー光の波長が７８０ｎｍとすると、
透明導電膜４の膜厚は、おおよそ１９５０Åとすれば良
い。尚、上記コア１或いは光ファイバー７の本数は、実
施形態のものに限定される訳ではない。また、透明板３
の材質は、ガラス，樹脂或いはその他のものでも良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成で、光射出端面における塵付着に対する対策
を効果的に施した、効率の良い光源ユニットを提供する
事ができる。

【００２９】特に、請求項３によるならば、光ファイバ
ー或いは光導波路の光射出側の端面研磨が不十分で、傷
が残っている状態であっても、射出パワーが大幅に低減
するのを防ぐ事ができる。

【００３０】また、請求項４によるならば、透明導電膜
の反射率が極小値をとり、基板と等しくなるので、高屈
折率の透明導電膜を設けた事による影響を最低限に抑え
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光導波路による射出端構成を示す模式図。

【図２】光ファイバーによる構成を模式的に示す斜視
図。

【図３】光ファイバーによる別の構成を模式的に示す斜
視図。

【図４】レーザービームの強度分布の例を示す図。

【符号の説明】

１コア２クラッド３透明板４透明導電膜５接着剤６射出光７光ファイバー８Ｖ溝基板１３レーザーダイオード１４アース線Ｅアース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｂ４１Ｊ 3/00 ＤＨ０４Ｎ 1/04 １０１Ｇ０２Ｂ 6/12 ＺＦターム(参考） 2C362 AA43 AA44 BA25 DA14 2H046 AA03 AA42 AA48 AB10 AD05 AZ04 2H047 KA03 KA15 MA05 RA04 2H050 AC86 AC90 5C072 AA03 BA05 BA20 CA06 DA08 DA21 DA23 DA30 HA02 HA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路或いは光ファイバーの光射出端
に透明板を設け、該透明板の光射出側に透明導電膜を備
えた事を特徴とする光源ユニット。
【請求項２】前記透明板上の電荷を前記透明導電膜か
ら外部に逃がすための措置が施されている事を特徴とす
る請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】前記透明板は、前記光導波路或いは光フ
ァイバーと屈折率整合した接着剤により、前記光射出端
に接着されている事を特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の光源ユニット。
【請求項４】前記透明導電膜は、おおよそ以下の理論
式が成り立つ様に設定されている事を特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれかに記載の光源ユニット；ｎ₁ｄ₁＝２ｍλ／４但し、 λ ：使用する光の波長ｄ₁ ：透明導電膜の物理的膜厚ｎ₁ ：透明導電膜の屈折率ｍ：整数（１，２，３…）である。