(57)【要約】【課題】  ＰｂＯを含まないガラス組成物からなる屈折率分布型ロッドレンズの母ガラスロッドを安定して紡糸できることはもちろんのこと、ロッドレンズとしての迷光防止にも考慮した屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物を提供する。【解決手段】  屈折率分布を形成する物質としてＬｉを含有し、かつ実質的に鉛を含有しない屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを被覆するクラッドガラス組成物であって、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の含有量を特定し、さらに実質的に鉛を含まず、着色成分を含み、ガラス組成物の屈折率を１．５６〜１．６８とした屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。【選択図】      図１
2006056768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率分布を形成する物質としてＬｉを含有し、かつ実質的に鉛を含有しない屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを被覆するクラッドガラス組成物であって、
前記クラッドガラス組成物は、モル％で表して、
ＳｉＯ2 ：  ４５〜６５，
ＴｉＯ2 ：０．５〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜１５，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｂｉ2Ｏ3：０．１〜１０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ０〜  ５，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜３０，
Ｋ2Ｏ   ：    ０〜１０，
ただし、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：５〜３５であり、
ＭｇＯ  ：    ０〜１５，
ＣａＯ  ：    ０〜１０，
ＳｒＯ  ：    ０〜１０，
ＢａＯ  ：０．５〜１０，
ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜２０であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：７〜５０であり、
実質的に鉛を含まず、さらに追加的成分として、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜１０，
ＺｎＯ  ：    ０〜１０，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ７，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ７，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜１０，
ＺｒＯ2 ：    ０〜  ７，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
を含むことができ、
ただし、Ｃｓ2Ｏ＋ＺｎＯ＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｉｎ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｔａ2Ｏ5：０〜１５であり、
さらに着色成分として、少なくともＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃｕのいずれか１種の酸化物を含み、
前記組成物の屈折率が１．５６〜１．６８であることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
前記ガラス組成物を６００〜１０００℃の温度範囲で１２０時間保持したときに、失透が認められないガラス組成物である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
Ｂｉ2Ｏ3：０．５〜  ５，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜１７，
でかつ
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜  ７，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物。
【請求項５】
請求項４に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜１２，
でかつ
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜  ６，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物。
【請求項６】
コア／クラッド構造を有し、屈折率分布型ロッドレンズ用の母ガラスロッドであって、
前記コアガラス組成物の組成が、モル％で表示して、
ＳｉＯ2 ：  ４０〜６５，
ＴｉＯ2 ：    １〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜２０，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜１０，
ただし、ＳｉＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ａｌ2Ｏ3：５０〜７０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ５〜１２，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜１５，
ただし、Ｌｉ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ：１０〜２７，Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ：０．７〜２，
ＭｇＯ  ：    ０〜１６，
ＣａＯ  ：    ０〜１５，
ＳｒＯ  ：０．１〜１２，
ＢａＯ  ：０．１〜１２，
ただし、ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１〜１５であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５〜３６であり、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜  ３，
ＺｎＯ  ：    ０〜  ８，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ５，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
ＳｎＯ2 ：    ０〜  １，
Ａｓ2Ｏ3：    ０〜  １，
であり、
前記コアガラス組成物が、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたクラッドガラス組成物で被覆されていることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッド。
【請求項７】
請求項６に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドにおいて、
前記コアガラス組成物の屈折率から前記クラッドガラス組成物の屈折率を引いた屈折率差Δｎが、−０．０３〜０．０４である屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッド。
【請求項８】
請求項６または７に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドにおいて、
前記母ガラスロッドの直径が４００μｍ以下である屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッド。
【請求項９】
請求項６〜８いずれか１項に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドが、イオン交換法によって屈折率分布が付与されていることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズ。
【請求項１０】
コア／クラッド構造を有する屈折率分布型ロッドレンズの製造方法であって、
前記コアガラス組成物の組成が、モル％で表示して、
ＳｉＯ2 ：  ４０〜６５，
ＴｉＯ2 ：    １〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜２０，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜１０，
ただし、ＳｉＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ａｌ2Ｏ3：５０〜７０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ５〜１２，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜１５，
ただし、Ｌｉ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ：１０〜２７，Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ：０．７〜２，
ＭｇＯ  ：    ０〜１６，
ＣａＯ  ：    ０〜１５，
ＳｒＯ  ：０．１〜１２，
ＢａＯ  ：０．１〜１２，
ただし、ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１〜１５であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５〜３６であり、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜  ３，
ＺｎＯ  ：    ０〜  ８，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ５，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
ＳｎＯ2 ：    ０〜  １，
Ａｓ2Ｏ3：    ０〜  １，
であり、
前記クラッドガラス組成物が、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたガラス組成物であり、
前記コアおよびクラッドガラス組成物を二重坩堝にて、コア／クラッド構造の母ガラスロッドを製造し、
さらに該母ガラスロッドをナトリウム含有の熔融塩に浸漬するイオン交換法によって、Ｌｉの分布による屈折率分布を付与することを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズの製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の屈折率分布型ロッドレンズの複数本を、実質的に平行に整列させた状態で一体化されていることを特徴とするロッドレンズアレイ。
【請求項１２】
請求項１０に記載のロッドレンズアレイを結像レンズ系として含んでいることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物、およびそれを用いた屈折率分布型ロッドレンズ母ガラスロッド、ならびに屈折率分布型ロッドレンズ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率分布型ロッドレンズは、その断面内で中心から周辺に向けて変化する屈折率分布を持ったロッド状のレンズ作用を持つ光学素子である。このロッドレンズでは、両レンズ面が平坦でも結像作用を持ち、微小径のレンズも容易に作製できるなど多くの利点を持つ。
【０００３】
さらに、この屈折率分布型ロッドレンズをアレイ化したロッドレンズアレイは、近年、ＬＥＤアレイプリンタ，液晶シャッタプリンタなどの画像書込装置、あるいはファクシミリ，スキャナなどの画像読取装置の光学系における結像レンズとして、広範な用途に使用されている。
【０００４】
（ガラスロッドの作製）
このような屈折率分布型ロッドレンズの母材であるガラスロッドの作製方法としては、その生産性の高さから、直接紡糸法が広く行われている。
【０００５】
（直接紡糸法（連続紡糸法））
直接紡糸法は、図８に示すように、熔解，脱泡，清澄処理を行った熔解したガラス２００をヒータ７０より保温し、坩堝５のノズル中を流下させながら徐々に冷却し、ノズル下端から流出させ、熱延伸によって直径０．１〜４ｍｍ程度のガラスロッド（ファイバ）１０１を連続成形する。紡糸速度は、数十ｍ／分程度とすることが可能であり、また原料ガラスを連続投入して連続的に生産可能であるため、生産性がきわめて高い方法である。
【０００６】
しかし、この直接紡糸法では、熔融ガラスをノズル中で徐冷する際、失透が発生しやすいという欠点がある。そこで、特にリチウム成分を多く含む屈折率分布型レンズ用母材ガラスでは、失透の発生を防止するため、添加物を加えるなどの対策がとられてきた（例えば、特公平８−１３６９１号公報参照）。
【０００７】
そこで、直接紡糸法においては、坩堝５００を内坩堝５１０と外坩堝５２０の二重にする二重紡糸法とすることによって、コアとこのコアを被覆するクラッドとからなる二重構造を有するガラスロッド１０２を、容易に作製することが可能である（図９参照）。このとき、内坩堝５１０にはコアガラス２２０が、外坩堝５２０にはクラッドガラス３２０が、それぞれ熔融されている。ガラスロッド１０２は、ローラ８０にて引き出されている。
【０００８】
このクラッドガラスを失透の発生しにくいガラス組成物にすれば、直接紡糸法で失透が発生しやすい温度域において、コアガラスとノズル部との接触を回避することができるため、コアガラスにおける失透を防止でき、全体として生産性、紡糸性能が向上することが知られている（例えば、特公平５−７２３３７号公報）。
【０００９】
クラッドガラス組成物の設計では、基本的にアルカリ金属酸化物以外の成分は、コアガラス組成物に合わせることがよく行われる。これは、クラッドガラス組成物の種々のガラス物性を、コアガラス組成物のそれと合わせるためである。
【００１０】
さらには、ガラスロッドを二重構造にすると、一重構造に比べて、より優れた特徴を付与できる場合が多い。例えば、被覆ガラス組成物部分に着色成分を導入することで、複数個のロッドレンズを並べて使用する場合に、迷光除去の効果を付加する（例えば、ＷＯ ００／０４４０９ Ａ１  など参照）ことができる。また、イオン交換時にレンズ母材部分に生じる応力によって発生しやすいクラックを抑えたりすることができる。
【００１１】
このため、被覆ガラスを用いたコア／クラッド構造を有する高機能性ロッドを量産する場合には、上述のように失透しにくいクラッドガラスを用いた直接紡糸法が、一般的に用いられる。
【００１２】
上述した屈折率分布型ロッドレンズアレイは、画像の書き込みや読み取りを行う機器の光学系に使用される。特にフルカラー画像を扱うためには、ある程度の開口角を維持しつつ、色分散が小さいことが要求される。この色分散を低減させるため、ＰｂＯを成分として含有しない母材ガラス組成物が望ましい。
【００１３】
また、昨今の環境問題を鑑みて、鉛の使用が制限されつつある。例えば、ＥＵにおける有害物質の使用規制である、RoHS：Restrictions of Hazardous Substances や、WEEE：Waste from Electrical and Electronic Equipment などにおいて、鉛は厳しい削減対象物質として挙げられている。このように、最近では、屈折率分布型光学素子においても、鉛を含まないガラスにより構成されることが、世界的に強く求められている。
【００１４】
しかし、ＰｂＯを含まないガラス組成物は、坩堝を用いた紡糸の際に、極端に失透しやすい、という製造上の問題点を有している。
【００１５】
そこで、本発明者は、特開２００４−１５１６８２号公報にて、ＰｂＯを含有しない屈折率分布型ロッドレンズ用母材ガラスを紡糸時に被覆する被覆用ガラスを提案した。このガラスは、ＰｂＯを含有せず、かつ、ＴｉＯ2またはＬａ2Ｏ3のいずれか一方または双方とも含有しないものである。
【００１６】
その請求項１に記載の被覆用ガラスは、
ＰｂＯを実質的に含有しない屈折率分布型ロッドレンズ用の母材ガラスを被覆する被覆用ガラスであって、その組成が実質的にＰｂＯを含有せず、モル％表示で
ＳｉＯ2：４５〜６５
Ｎａ2Ｏ：３〜３０
Ｋ2Ｏ： ０〜１０
ＭｇＯ： ０〜１５
ＢａＯ： ０〜２０
で、かつ
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：３〜３５
ＭｇＯ＋ＢａＯ：０〜２５
であり、さらに
Ｂ2Ｏ3： ０〜１５
ＺｎＯ： ０〜１０
ＴｉＯ2： ０〜１０
Ｙ２Ｏ3： ０〜７
ＺｒＯ2： ０〜７
Ｎｂ2Ｏ5：０〜７
Ｉｎ2Ｏ3：０〜７
Ｌａ2Ｏ3：０〜７
Ｔａ2Ｏ5：０〜１０
で、かつ
Ｂ2Ｏ3＋ＺｎＯ＋ＴｉＯ2＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｉｎ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｔａ2Ｏ5：０〜２０
（ただし、実質的にＴｉＯ2とＬａ2Ｏ3とを両方含む場合を除く）
であることを特徴とする。
【００１７】
【特許文献１】特公平８−１３６９１号公報
【特許文献２】特公平５−７２３３７号公報
【特許文献３】ＷＯ ００／０４４０９号パンフレット
【特許文献４】特開２００４−１５１６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述の特開２００４−１５１６８２号公報に開示した被覆用ガラスでは、失透しやすい屈折率分布型ロッドレンズ用コアガラスを安定して紡糸することを主目的としており、ロッドレンズにおける迷光防止については触れられていない。
【００１９】
そこで、本発明は、このようなＰｂＯを含まないガラス組成物からなる屈折率分布型ロッドレンズの母ガラスロッドを安定して紡糸できることはもちろんのこと、ロッドレンズとしての迷光防止にも考慮した屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物の提供を目的とする。
【００２０】
さらに本発明は、このクラッドガラス組成物を用いた屈折率分布型ロッドレンズ母ガラスロッド、ならびに屈折率分布型ロッドレンズ、およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで本発明は、請求項１に記載の発明として、
屈折率分布を形成する物質としてＬｉを含有し、かつ実質的に鉛を含有しない屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを被覆するクラッドガラス組成物であって、
前記クラッドガラス組成物は、モル％で表して、
ＳｉＯ2 ：  ４５〜６５，
ＴｉＯ2 ：０．５〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜１５，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｂｉ2Ｏ3：０．１〜１０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ０〜  ５，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜３０，
Ｋ2Ｏ   ：    ０〜１０，
ただし、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：５〜３５であり、
ＭｇＯ  ：    ０〜１５，
ＣａＯ  ：    ０〜１０，
ＳｒＯ  ：    ０〜１０，
ＢａＯ  ：０．５〜１０，
ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜２０であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：７〜５０であり、
実質的に鉛を含まず、さらに追加的成分として、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜１０，
ＺｎＯ  ：    ０〜１０，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ７，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ７，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ７，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜１０，
ＺｒＯ2 ：    ０〜  ７，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
を含むことができ、
ただし、Ｃｓ2Ｏ＋ＺｎＯ＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｉｎ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｔａ2Ｏ5：０〜１５であり、
さらに着色成分として、少なくともＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃｕのいずれか１種の酸化物を含み、
前記組成物の屈折率が１．５６〜１．６８であることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。
【００２２】
請求項２に記載の発明として、
請求項１に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
前記ガラス組成物を６００〜１０００℃の温度範囲で１２０時間保持したときに、失透が認められないガラス組成物である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。
【００２３】
請求項３に記載の発明として、
請求項１または２に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
Ｂｉ2Ｏ3：０．５〜  ５，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。
【００２４】
請求項４に記載の発明として、
請求項１〜３いずれか１項に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜１７，
でかつ
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜  ７，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。
【００２５】
請求項５に記載の発明として、
請求項４に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物において、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜１２，
でかつ
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：２〜  ６，
である屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物である。
【００２６】
請求項６に記載の発明として、
コア／クラッド構造を有し、屈折率分布型ロッドレンズ用の母ガラスロッドであって、
前記コアガラス組成物の組成が、モル％で表示して、
ＳｉＯ2 ：  ４０〜６５，
ＴｉＯ2 ：    １〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜２０，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜１０，
ただし、ＳｉＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ａｌ2Ｏ3：５０〜７０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ５〜１２，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜１５，
ただし、Ｌｉ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ：１０〜２７，Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ：０．７〜２，
ＭｇＯ  ：    ０〜１６，
ＣａＯ  ：    ０〜１５，
ＳｒＯ  ：０．１〜１２，
ＢａＯ  ：０．１〜１２，
ただし、ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１〜１５であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５〜３６であり、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜  ３，
ＺｎＯ  ：    ０〜  ８，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ５，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
ＳｎＯ2 ：    ０〜  １，
Ａｓ2Ｏ3：    ０〜  １，
であり、
前記コアガラス組成物が、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたクラッドガラス組成物で被覆されていることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドである。
【００２７】
請求項７に記載の発明として、
請求項６に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドにおいて、
前記コアガラス組成物の屈折率から前記クラッドガラス組成物の屈折率を引いた屈折率差Δｎが、−０．０３〜０．０４である屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドである。
【００２８】
また、前記屈折率差Δｎは、−０．０３〜０．０２６であることが好ましく、−０．０３〜０．０２であることがより好ましい。
【００２９】
請求項８に記載の発明として、
請求項６または７に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドにおいて、
前記母ガラスロッドの直径が４００μｍ以下である屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドである。
【００３０】
請求項９に記載の発明として、
請求項６〜８いずれか１項に記載の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドが、イオン交換法によって屈折率分布が付与されていることを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズである。
【００３１】
請求項１０に記載の発明として、
コア／クラッド構造を有する屈折率分布型ロッドレンズの製造方法であって、
前記コアガラス組成物の組成が、モル％で表示して、
ＳｉＯ2 ：  ４０〜６５，
ＴｉＯ2 ：    １〜１０，
Ｂ2Ｏ3  ：    ０〜２０，
Ａｌ2Ｏ3：    ０〜１０，
ただし、ＳｉＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ａｌ2Ｏ3：５０〜７０，
Ｌｉ2Ｏ ：    ５〜１２，
Ｎａ2Ｏ ：    ５〜１５，
ただし、Ｌｉ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ：１０〜２７，Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ：０．７〜２，
ＭｇＯ  ：    ０〜１６，
ＣａＯ  ：    ０〜１５，
ＳｒＯ  ：０．１〜１２，
ＢａＯ  ：０．１〜１２，
ただし、ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１〜１５であり、かつ
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１であり、さらに、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：５〜３６であり、
Ｃｓ2Ｏ ：    ０〜  ３，
ＺｎＯ  ：    ０〜  ８，
Ｙ2Ｏ3  ：    ０〜  ５，
Ｎｂ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｉｎ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｌａ2Ｏ3：    ０〜  ５，
Ｔａ2Ｏ5：    ０〜  ５，
Ｓｂ2Ｏ3：    ０〜  １，
ＳｎＯ2 ：    ０〜  １，
Ａｓ2Ｏ3：    ０〜  １，
であり、
前記クラッドガラス組成物が、請求項１〜５のいずれか１項に記載されたガラス組成物であり、
前記コアおよびクラッドガラス組成物を二重坩堝にて、コア／クラッド構造の母ガラスロッドを製造し、
さらに該母ガラスロッドをナトリウム含有の熔融塩に浸漬するイオン交換法によって、Ｌｉの分布による屈折率分布を付与することを特徴とする屈折率分布型ロッドレンズの製造方法である。
【００３２】
請求項１１に記載の発明として、
請求項９に記載の屈折率分布型ロッドレンズの複数本を、実質的に平行に整列させた状態で一体化されていることを特徴とするロッドレンズアレイである。
【００３３】
請求項１２に記載の発明として、
請求項１０に記載のロッドレンズアレイを結像レンズ系として含んでいることを特徴とする画像形成装置である。
【００３４】
このロッドレンズアレイを用いた画像形成装置としては、ＬＥＤアレイプリンタ，液晶シャッタプリンタなどの画像書込装置、あるいはファクシミリ，スキャナなどの画像読取装置など画像形成装置を挙げることができる。
【００３５】
（クラッドガラス組成物の範囲）
本発明の特徴であるクラッドガラスの好適な組成範囲は、以下の範囲に定めることができる。
【００３６】
なお、本明細書において、「失透が認められない」とは、後述の失透性試験において、所定温度で保持した後固化したガラスを、倍率１００倍程度の光学顕微鏡にて観察したとき、失透物が観察されないことをいう。
【００３７】
（ＳｉＯ2）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＳｉＯ2はガラスの網目構造を形成する主要必須成分である。ＳｉＯ2が、４５モル％未満ではガラス化しにくく、一方、６５モル％を超えると熔融温度が高くなり、実用的なガラスができなくなる。
【００３８】
（ＴｉＯ2）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＴｉＯ2はガラスの網目構造を形成し、ガラス組成物の屈折率を増大させることができる必須成分である。ＴｉＯ2が、０．５モル％未満ではガラス組成物の屈折率を増大させる効果に乏しく、一方、１０モル％を超えると失透しやすくなる。
【００３９】
（Ｂ2Ｏ3）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3は必須成分ではないが、ガラス化しやすくするために、含ませることが好ましい成分である。Ｂ2Ｏ3が１５モル％を超えると、ガラス熔融時の揮発が著しくなり、耐火物の侵食が激しくなる。なお、上述したＳｉＯ2が５０モル％以下の範囲では、Ｂ2Ｏ3の含有が必要となる場合もある。
【００４０】
（Ａｌ2Ｏ3）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ａｌ2Ｏ3は必須成分ではないが、７モル％まで含ませることができる。
【００４１】
（Ｂｉ2Ｏ3）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ｂｉ2Ｏ3は熔融温度を低下させ、さらにガラス組成物の屈折率を増大させることができる必須成分である。また、コアガラス組成物とのマッチングの観点から、後述するアルカリ土類金属酸化物の総量を増やしすぎると、ガラス組成物は失透しやすくなる。そこで、アルカリ土類金属酸化物の総量を抑制しつつ、熔融温度を低下させることができる成分として、Ｂｉ2Ｏ3が有効である。このＢｉ2Ｏ3が０．１モル％未満であると、上述した効果が十分でない。Ｂｉ2Ｏ3は、０．５モル％以上がより好ましい。一方、Ｂｉ2Ｏ3が１０モル％を超えると、失透しやすくなり、さらに比重が大きくなりすぎる。Ｂｉ2Ｏ3は、５モル％以下がより好ましい。
【００４２】
（Ｌｉ2Ｏ）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ｌｉ2Ｏは必須成分ではないが、熔融温度を低下させるために含ませることができる。ただし、５モル％を超えると、化学的耐久性が低下し、また失透が起こりやすくなる。Ｌｉ2Ｏは３モル％以下がより好ましく、また必ずしも含まなくてもよい。
【００４３】
（Ｎａ2Ｏ）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ｎａ2Ｏは熔融温度を低下させるために必須の成分である。５モル％未満では、熔融温度が著しく上昇し、１０モル％以上がより好ましい。一方、３０モル％を超えると、化学的耐久性が低下し、より好ましくは２７モル％以下である。
【００４４】
（Ｋ2Ｏ）
本発明のクラッドガラスにおいて、Ｋ2Ｏは必須成分ではないが、熔融温度を低下させるために含ませることができる。ただし、１０モル％を超えると、化学的耐久性が低下する。Ｋ2Ｏは必ずしも含まなくてもよい。
【００４５】
ここで、アルカリ金属酸化物の総量（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）を３５モル％以下とすることで、実用的な耐候性を損なうことなく、屈折率分布型光学素子クラッドガラス組成物の設計が行いやすくなる。この総量の下限値は、１０モル％以上がより好ましく、上限値は２７モル％以下がより好ましい。
【００４６】
（ＭｇＯ）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＭｇＯは熔融温度を調整するために用いられる。ただし、１５モル％を超えると、失透が起こりやすくなる。
【００４７】
（ＣａＯ）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＣａＯは熔融温度を調整するために用いられる。ただし、１０モル％を超えると、失透が起こりやすくなる。
【００４８】
（ＳｒＯ）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＳｒＯは熔融温度を調整するために用いられ、さらにガラス組成物の屈折率を増大させるのに有効な成分である。ただし、１０モル％を超えると、失透が起こりやすくなる。
【００４９】
（ＢａＯ）
本発明のクラッドガラスにおいて、ＢａＯは熔融温度を調整するために用いられ、さらにガラス組成物の屈折率を増大させる成分であり、必須である。０．５モル％未満であると、特に屈折率を増大させる効果が小さく、クラッドガラス組成物の屈折率を、コアガラスの屈折率に近づけることが困難になる。ただし、１０モル％を超えると失透が起こりやすくなり、ガラス組成物の比重が大きくなりすぎる。
【００５０】
上述したアルカリ土類金属酸化物は、ガラスの熔融温度を下げる効果を有するが、その一方でその含有量が多すぎると、失透を起こしやすくする。また、単独で含ませるよりも、２種類以上同時に含ませると、熔融温度の低下の効果が大きい。このため、本発明では、耐失透性を保ちつつ、また、その総量を増やしすぎないようにするために、アルカリ土類金属酸化物を２種類以上同時に含ませている。
【００５１】
すなわち、
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＳｒＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
ＢａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ），
のいずれか２つ以上の値が少なくとも０．１としている。ここで、アルカリ土類金属酸化物の総量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）を２〜２０と制限して、耐失透性を確保している。
【００５２】
さらに、アルカリ土類金属酸化物の総量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、２〜１７であることが好ましく、２〜１２であることがより好ましい。
【００５３】
また、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計量は、２〜７であることが好ましく、２〜６であることがより好ましい。
【００５４】
さらに、アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との総量（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）を７〜５０とすることによっても、耐失透性をより確保している。
【００５５】
さらにまた、Ｂｉ2Ｏ3と、アルカリ土類金属酸化物とを共存させることで、さらに失透が起こりにくいガラス組成物を得ることができる。
【００５６】
また、このクラッドガラス組成物は、実質的に鉛を含有しない。
【００５７】
なお、上記成分に加えて、ガラスの屈折率を増大させる追加的成分として、Ｃｓ2Ｏ，ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｙ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｎｂ2Ｏ5，Ｉｎ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5を適宜、含有してもよい。
【００５８】
各成分の望ましい組成範囲（単位：モル％）は次の通りである。
Ｃｓ2Ｏ ：  ０〜１０，
ＺｎＯ  ：  ０〜１０，
ＴｉＯ2 ：  ０〜１０，
Ｙ2Ｏ3  ：  ０〜  ７，
ＺｒＯ2 ：  ０〜  ７，
Ｎｂ2Ｏ5：  ０〜  ７，
Ｉｎ2Ｏ3：  ０〜  ７，
Ｌａ2Ｏ3：  ０〜  ７，
Ｔａ2Ｏ5：  ０〜  ７，
ただし、これらの総量（Ｃｓ2Ｏ＋ＺｎＯ＋Ｙ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｉｎ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｔａ2Ｏ5）が２０モル％を超えると、失透が発生しやすくなる。
なお一般的に、Ｃｓ2Ｏはアルカリ金属酸化物に分類されるが、本発明によるクラッドガラス組成物では、追加的成分として取り扱うこととする。
【００５９】
また、クラッドガラス組成物は、Ｓｂ2Ｏ3を清澄剤として微量含むことが好ましい。
【００６０】
さらに、クラッドガラスには、着色成分として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕの酸化物の１種以上を含有してもよい。ただし、それらの総量が５モル％を超えると、ガラスは失透が起こりやすくなる
【００６１】
以下に、着色成分について述べる。
着色成分として用いる金属酸化物は、基本的にイオン交換そのものには、関係ないものが選択される。一般に、着色成分の増加に比例して、ガラスの密度、粘性、熱膨張等の特性が変化する。また、着色成分の含有量が多くなると、二重坩堝を用いた紡糸工程中に失透が発生しやすくなる。したがって、着色成分の含有量は、目的とする波長の光が吸収できる範囲で、できるだけ少ない方がよい。さらには、イオン交換法による屈折率分布をできるだけパラボリック状分布に近づけるためにも、着色成分の含有量は少ない方がよい。
このような観点から、着色成分としてはＣｏＯやＦｅ2Ｏ3が適している。
【００６２】
ガラス中にＣｏＯが含まれると、そのガラスは、Ｃｏ2+に起因して、５２０〜６８０ｎｍ帯域の光を強く吸収するようになる。ＣｏＯの添加量に比例して吸収が増加するので、ＣｏＯの含有量が多いほど、クラッド層に入射した結像に寄与しない光の除去に効果が大きい。しかし上述したような理由で、ＣｏＯの含有量は０．２〜２モル％である。
【００６３】
光源として白色光を用いる場合には、可視光全体の波長の光の除去を考慮しなければならない。上述のＣｏＯのみでは、５００ｎｍ以下の波長の光の吸収能が不足する。５００ｎｍ以下の短波長を吸収する金属イオンとしては、Ｆｅイオンが用いられる。Ｆｅ+3は３８０〜４６０ｎｍの光を強く吸収する。Ｆｅ2Ｏ3の含有量は、比較的短波長の可視光を吸収するための必須成分であるが、あまり多すぎると、ガラスが失透しやすくなるので、過剰に使用しないことが望ましい。Ｆｅ2Ｏ3の含有量は０．２〜５モル％である。
【００６４】
ＣｏイオンとＦｅイオンとをクラッドガラス中に共存させることにより、可視光全体の波長の光の除去を効率よく行うことができる。
【００６５】
ＮｉＯは必須成分ではないが、ＣｏＯおよびＦｅ2Ｏ3と共に用いることにより、ＣｏＯによる可視光吸収域とＦｅ2Ｏ3による可視光吸収域の間の帯域の光（４２０〜５００ｎｍ）を吸収するので、好ましい。ＮｉＯの添加量は、あまり多すぎると、ガラスが失透しやすくなるので、できるだけ少ないことが望ましい。ＮｉＯを含ませる場合には、２モル％以下とする。
【００６６】
これらのほか、可視光域中の短波長を吸収するその他の金属イオンとしては、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ等が知られている。Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕの酸化物を付加的に含有させてもよい。
【００６７】
Ｃｒ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3と同様に３８０〜４３０ｎｍの光を強く吸収し、その吸収能はＦｅ2Ｏ3よりも高い。しかしＣｒ2Ｏ3は、クラッドガラス、特にリチウムを含有するガラスを失透させ易いので、Ｃｒ2Ｏ3を含有させる場合には２モル％以下とする。
【００６８】
ＭｎＯは、ガラス中でＭｎ+3の形で存在すると、４４０〜５００ｎｍの光を強く吸収する。しかし、ＭｎＯはＦｅ2Ｏ3と共存する状態では、Ｍｎ+2の形で存在し、光をほとんど吸収しなくなる。このため、２モル％以下添加しても差し支えないが、着色成分として有効ではない。
【００６９】
ＣｕＯは、６００ｎｍ以上の光を強く吸収する。ＣｕＯを含有させる場合には２モル％以下とする。
【００７０】
（クラッドガラスの屈折率）
屈折率分布型ロッドレンズとして、迷光を抑制する観点から、クラッドガラスの屈折率は制限されることになる。具体的には、本発明のクラッドガラスに組み合わせ可能なコアガラスとの屈折率差による。クラッドガラスの屈折率としては、１．５６〜１．６８であることが必要である。
【００７１】
（コアガラスとクラッドガラスの屈折率差Δｎ）
コアガラスとクラッドガラスの屈折率差Δｎが、−０．０３〜０．０４であると、コアガラスとクラッドガラスにおける屈折率のマッチングがとれているので、コア／クラッド界面で反射が起こりにくい。この結果、屈折率分布型ロッドレンズとして迷光が抑制されることになる。
【００７２】
また、クラッド部に導かれた光は、上述した着色成分にて吸収されるので、さらに迷光が抑制されることになる。
【００７３】
（コアガラス組成物）
コアガラス組成物は、上述した組成範囲を有している。このコアガラスにより得られる屈折率分布型レンズは、組み合わされるクラッドガラスやイオン交換条件にもよるが、開口角：８〜１８度のレンズを得ることができる。特に、開口角：１０〜１４度のレンズを好ましく得ることができる。
【００７４】
（ロッドの線径）
母ガラスロッドやロッドレンズの線径が、例えば４００μｍを超えている場合には、ロッド側面をエッチングして粗面化することで、さらにはクラッド部を除去することによって、迷光を防止することができる。例え、クラッド部を完全に除去せず、コア／クラッド界面が残っていたとしても、コア部とクラッド部との屈折率マッチングがとれているので、迷光は抑制される。
しかし、ロッドの線径が４００μｍ以下の場合は、十分な強度が確保できないので、エッチングにより粗面化することで迷光を抑制することが困難になる。そのため、本発明による屈折率マッチングと着色クラッドとによる迷光防止機能は、ロッドの線径が細い場合、特に４００μｍ以下の場合に有用である。
【発明の効果】
【００７５】
以上、説明してきたように、本発明によるクラッドガラス組成物は、ＰｂＯを含まないガラス組成物からなる屈折率分布型ロッドレンズの母ガラスロッドを安定して紡糸できる。さらに、屈折率分布ロッドレンズとして、迷光を防止するようにコアガラスとの屈折率のマッチングがとられており、しかも着色されたクラッド部とすることができる。
【００７６】
加えて、このクラッドガラス組成物を用いて、ＰｂＯを含まず失透しやすいコアガラス組成物からなる屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを得ることができる。さらに、この屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを用いて、屈折率分布型ロッドレンズを得ることができる。さらにまた、屈折率分布型ロッドレンズの製造方法も提供される。それに加えて、この屈折率分布型ロッドレンズを用いたロッドレンズアレイや、ロッドレンズアレイを用いた画像形成装置が得られることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
本発明によって得られる母ガラスロッド、あるいは屈折率分布型ロッドレンズを図１に示す。図１（ａ）は、母ガラスロッド１０（屈折率分布型ロッドレンズ４０）の斜視図であり、図１（ｂ）はその断面図であり、コア２１の周囲をクラッド３１が取り囲む構造を有している。
【００７８】
図１（ｃ）は、母ガラスロッド１０における半径と屈折率との関係を示し、図１（ｄ）は、屈折率分布型ロッドレンズ４０における屈折率が付与された後の半径と屈折率との関係を示したグラフである。
具体的な実施例を示す前に、まず試験方法等を詳細に説明する。
【００７９】
（失透性試験）
クラッドガラス組成物については、実際の直接紡糸工程での失透発生の有無を見極めるため、次のような条件で失透の発生状況について調べた。
【００８０】
まず、クラッドガラス組成物を直径１ｍｍ程度に粉砕する。この粉砕物をエタノールで十分に洗浄した後、長さ２００ｍｍ、幅１２ｍｍ、深さ８ｍｍの白金製のボートに均一に入れる。このボートを１４００℃以上で４０分間加熱して均一に熔融させた後、６００〜１０００℃の勾配炉で１２０時間保持した。その後、冷却固化させたガラスを倍率１００倍の光学顕微鏡にて、失透の発生状況を観察することによって、耐失透性を評価した。１２０時間経過する以前に失透が大量に発生した場合には、その時点でガラスを取り出し、失透の発生状況を観察した。
【００８１】
この失透性試験で、良好な結果であったガラス組成物を、クラッドガラスとして用いて、コア／クラッド二重構造のガラスロッドを作製する直接紡糸試験を実施した。その手順について説明する。
【００８２】
（直接紡糸試験）
図２に示すように、二重坩堝５０は、内坩堝５１および外坩堝５２から構成される。内坩堝５１および外坩堝５２に、それぞれコアガラスカレットおよびクラッドガラスカレットを投入し、二重坩堝内でそれぞれ加熱熔融する。内坩堝５１では、熔融したコアガラス２２がスターラ９０にて撹拌されている。そして、内坩堝５１より熔融したコアガラス２２と、外坩堝５２より熔融したクラッドガラス３２とを、ノズル５３の下端部より引き出し紡糸して、両者を融着一体化したコア／クラッドの二重構造を有するガラスロッド１０を得ることができる。このとき、熔融したコアガラス２２は、スターラ９０で撹拌されている。
【００８３】
ここで、ガラス融体の液面の高低差やノズルの位置および温度を調整することで、レンズとなるコアガラス部分の直径が約０．３〜１．１ｍｍで、クラッドガラス部分の厚みが約１５μｍの母ガラスロッドを得ることができる。
【００８４】
（屈折率分布形成）
続いて、屈折率分布の形成する手順について説明する。上述のようにして作製された母ガラスロッドを、イオン交換法により屈折率分布を形成し、高い耐失透性を有するクラッドガラス組成物で被覆された屈折率分布型ロッドレンズを得ることができる。
【００８５】
Ｌｉを含有する屈折率分布型ロッドレンズの場合、例えばガラス転移温度付近に保持された硝酸ナトリウムの熔融塩中に浸漬され、ガラス中の第一陽イオン、例えばＬｉイオンと、熔融塩中の第２陽イオン（例えばＮａイオン）とがイオン交換され、ガラス中に屈折率分布が付与される。図３に、イオン交換の原理図を示す。例えば、ステンレス製の容器６０に、硝酸ナトリウムの熔融塩６１が入っている。この熔融塩６１中に、先ほど作製したガラスロッド１０を浸漬して、ガラス中にある第一陽イオン（Ｘ）であるＬｉイオンを、熔融塩中にある第二陽イオン（Ｙ）であるＮａイオンと交換して、屈折率分布を付与する。
【００８６】
［実施例］
以下、本発明を具体化した実施例について説明する。なお本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８７】
（実施例１）
実施例１に用いたコアガラスとクラッドガラスの組成を表１に示す。
【００８８】
【表１】
2006056768.tif 000003
【００８９】
実施例１に用いたクラッドガラス組成物は、アルカリ金属酸化物としてＮａ2Ｏのみを含有し、かつアルカリ土類金属酸化物としてＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯを含有している。アルカリ金属酸化物としての総量は２０．９モル％であり、アルカリ土類金属酸化物としての総量は１０．６モル％である。さらに、それらの合計総量は３１．５モル％である。これにより、失透試験において失透は発生せず、高い耐失透性を有していることが確認された。
【００９０】
さらに、このクラッドガラス組成物において、コアガラス組成物に比べて、各アルカリ土類金属酸化物の含有量や総量が異なっている。
【００９１】
このほか、実施例１におけるクラッドガラス組成物では、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ｂ2Ｏ3の成分比もコアガラス組成物とは異なっており、さらにＢｉ2Ｏ3を必須成分としている。
【００９２】
さらに、実施例１におけるクラッドガラス組成物では、着色成分を必須成分として含んでいる。このことによって、クラッド部に入射してきた光を吸収させて、ロッドレンズとして迷光を防いでいる。
【００９３】
以上、実施例１におけるクラッドガラス組成物は表１に示した組成割合を有しており、失透性試験においても、失透は認められなかった。
【００９４】
一方、コアガラス組成物は、アルカリ金属酸化物として、屈折率分布を形成するＬｉ2Ｏを９．４モル％含有しており、Ｎａ2Ｏも９．０モル％含有している。
【００９５】
この実施例１において、表１に示したコアガラス組成物とクラッドガラス組成物とを用い、二重坩堝を用いてコア／クラッド構造の屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを連続的に作製した。この結果、７日間以上の紡糸が可能であることを確認した。この場合、母ガラスロッドの直径を３００μｍとなるようにした。
【００９６】
この母ガラスロッドを、５００℃付近に保持された硝酸ナトリウムの熔融塩中に浸漬し、ガラス中のＬｉイオンと、熔融塩中のＮａイオンとをイオン交換して、屈折率分布を付与する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズを作製した。
【００９７】
このとき、クラッドガラス組成物の屈折率は１．５８であり、コアガラス組成物との屈折率差（Δｎ）は０．０１２であった。ここで、Δｎ＝ｎ(core)−ｎ(clad）である。なお、クラッドガラス組成物は着色されているので、正確な屈折率を測定するのが困難である。そこで、クラッドガラス組成物の屈折率は、着色成分以外の成分のモル比が同じであり、着色成分を含まないガラス組成物の屈折率として求めた。
【００９８】
このようにして得られた屈折率分布型ロッドレンズを用いて、屈折率分布型ロッドレンズアレイを作製することができる。図４に、屈折率分布型ロッドレンズアレイ４１の一例を示した。１枚のＦＲＰ基板４２の上に、上述した複数本の屈折率分布型ロッドレンズ４０・・・を実質的に平行に整列させ、別のＦＲＰ基板４２でロッドレンズを挟み込み、ロッドレンズ４０・・・の間形成された空間に黒色樹脂４３を充填して固着一体化し、さらにレンズ端面を研磨する。このようにして、ロッドレンズアレイ４１を作製した。
【００９９】
このロッドレンズアレイについて、グリッドパターンの空間周波数を１２Ｌｐ／ｍｍとし、光源として白色光を用い、干渉フィルタにて４７０ｎｍ，５３０ｎｍ，および６６０ｎｍ波長の光とし、これらを測定光として、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値を測定した。これを表１に示した。なお、ＭＴＦ値は物体と像のコントラストの比を空間周波数の関数として表したものであり、ＭＴＦ値が１００％に近いほど原画に忠実な像が形成されていて、高い解像力が維持されていることを示す。実施例１のロッドレンズアレイでは、６０％以上のＭＴＦ値が得られた。
【０１００】
また、実施例１に記載のコアおよびクラッドガラス組成を用いて、直径６００μｍの母ガラスロッドを作製した。この母ガラスロッドにイオン交換処理を施して屈折率分布を形成させた。さらに、上述した手順でロッドレンズアレイを作製し、ＭＴＦ値を評価したところ、６０％以上の値が得られた。
【０１０１】
またさらに、上述の直径６００μｍの屈折率分布型ロッドレンズをエッチングして粗面化による迷光防止機能を付与した。さらに、上述した手順で屈折率分布型ロッドレンズアレイを作製し、ＭＴＦ値を評価したところ、６０％以上の値が得られた。
【０１０２】
（実施例２）
実施例２に用いたコアガラスとクラッドガラスの組成を表１に示す。
実施例２に用いたクラッドガラス組成物は、アルカリ金属酸化物としてＮａ2Ｏのみを含有し、かつアルカリ土類金属酸化物としてＭｇＯ，ＳｒＯ，ＢａＯを含有している。アルカリ金属酸化物としての総量は１９．２モル％であり、アルカリ土類金属酸化物としての総量は１０．７モル％である。さらに、それらの合計総量は２９．９モル％である。これにより、失透試験において失透は発生せず、高い耐失透性を有していることが確認された。
【０１０３】
以上、実施例２におけるクラッドガラス組成物は表１に示した組成割合を有しており、失透性試験においても、失透は認められなかった。
【０１０４】
一方、コアガラス組成物は、アルカリ金属酸化物として、屈折率分布を形成するＬｉ2Ｏを８．５モル％含有しており、Ｎａ2Ｏも８．１モル％含有している。
【０１０５】
この実施例２において、実施例１と同様に二重紡糸して、屈折率分布型ロッドレンズ用母ガラスロッドを連続的に作製した。この結果、７日間以上の紡糸が可能であることを確認した。このときの母ガラスロッドの直径は、４００μｍであった。
【０１０６】
この母ガラスロッドを、実施例１と同様にイオン交換して、屈折率分布型ロッドレンズを作製した。
【０１０７】
このとき、クラッドガラス組成物との屈折率は１．５８４であり、コアガラス組成物との屈折率差（Δｎ）は０．００７であった。
【０１０８】
このようにして得られた屈折率分布型ロッドレンズを、実施例１と同様にして、屈折率分布型ロッドレンズアレイを作製した。
【０１０９】
このロッドレンズアレイについて、実施例１と同様にして、ＭＴＦ値を求めて表１に示した。ＭＴＦ値は６０％以上の値が得られた。
【０１１０】
［比較例］
次に、比較例を説明する。比較例に用いたコアガラスとクラッドガラスの組成を表２に示す。
【０１１１】
【表２】
2006056768.tif 000004
【０１１２】
（比較例１）
比較例１に用いたクラッドガラス組成物は、ＴｉＯ2とＢｉ2Ｏ3とを含んでいない。また、この組成物におけるアルカリ土類金属酸化物は、本発明とは異なり、コアガラス組成物のそれと比して、構成する成分は同じで含有量が近似している。
【０１１３】
以上、比較例１におけるクラッドガラス組成物は表２に示した組成割合を有しており、失透性試験においても、失透は認められなかった。連続紡糸でも７日間以上の紡糸が可能であった。
【０１１４】
表２に示したコアガラス組成物とクラッドガラス組成物との組み合わせで、実施例１と同様にして屈折率分布型ロッドレンズを作製し、さらにロッドレンズアレイも作製した。
【０１１５】
その結果、クラッドガラス組成物の屈折率はｎ＝１．５４４であり、コアガラス組成物との屈折率差Δｎは０．０４８であった。これらの数値はいずれも本発明の請求項で規定している数値範囲外である。さらに、比較例１によるロッドレンズアレイのＭＴＦ値は、５０％以下であり、解像度が劣っていることがわかった。
【０１１６】
（比較例２）
比較例２に用いたクラッドガラス組成物は、Ｂｉ2Ｏ3を含んでいない。また、この組成物におけるアルカリ土類金属酸化物は、本発明とは異なり、コアガラス組成物のそれと比して、成分は同じで含有量が近似している。さらに、このガラス組成物は、Ｌｉ2Ｏを含んでいる。
【０１１７】
まず、比較例２のクラッドガラス組成物として、表２に記載のガラス組成物の失透性試験を行った。その結果、６００〜７００℃，７００〜８００℃，８００〜１０００℃のいずれの温度域でも、失透が確認された。確認のために、このクラッドガラス組成物を用いて二重紡糸試験を実施した。その結果、紡糸を開始してから１日未満で、失透の発生が確認された。この失透をＥＰＭＡにて分析した結果、ＢａまたはＳｒのいずれか１種とＳｉとを含有する失透相であることが判明した。この比較例２に示されたクラッドガラス組成物は耐失透性が低く、十分な生産性を発揮できないことがわかった。
【０１１８】
なお、この二重紡糸試験にて得られた母ガラスロッドをイオン交換して、屈折率分布型ロッドレンズを作製した。単品の屈折率分布型ロッドレンズは得られたものの、線径の揃った多数の母ガラスロッドを得ることができなかったため、ロッドレンズアレイを製作することはできなかった。
【０１１９】
（比較例３〜６）
比較例３〜６に示したクラッドガラス組成物は、失透性試験にて失透が発生し、本発明におけるクラッドガラス組成物として不適であると判断されたものである。これらクラッドガラスの屈折率を表２に示した。
【０１２０】
（応用例１：画像読取装置）
つぎに、ロッドレンズアレイを含んで構成される応用例について説明する。まず、画像形成装置の一つである画像読取装置について説明する。
【０１２１】
図５に画像読取装置７０を示した。画像読取装置７０は、筐体７１に、線状照明体７２、原稿台用ガラス板７３、ロッドレンズアレイ４１、および受光素子７５を含んで構成されている。画像読取装置７０において、線状照明体７２から出射された光は、原稿台用ガラス板７３を通して原稿７４の表面を照らし、その反射光がロッドレンズアレイ４１にて受光素子７５に結像するように構成されている。
【０１２２】
（応用例２：光書込装置）
さらに、ロッドレンズアレイを含んで構成された画像形成装置の一つである、光書込装置について説明する。ここでは、光プリンタを例に説明する。光プリンタは、書込みヘッド（光書込ヘッド）によって、感光ドラムに光を露光させ、感光ドラム表面上に画像を形成し、これを用紙上に定着するものである。この光書込ヘッドを備える光プリンタの原理図を図８に示す。
【０１２３】
光書込装置の一例である光プリンタ８０では、円筒形の感光ドラム８２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。まず、回転している感光ドラム８２の表面を、帯電器８３で一様に帯電させる。そして、光書込ヘッド８１で、印字するドットイメージの光を感光ドラム８２の感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和し、潜像を形成する。続いて、現像器８４で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、このトナーを転写器８７にて、カセット８５から送られてきた用紙８６上に転写する。用紙８６は、定着器８８にて熱を加えられ定着され、スタッカ８９に送られる。一方、転写の終了した感光ドラム８２は、消去ランプ９０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器９１で残ったトナーが除去される。
【０１２４】
光書込ヘッドの構造を図９に示す。光書込ヘッドは、発光素子アレイ９２と、正立等倍光学系であるロッドレンズアレイ４１とで構成され、レンズアレイの焦点が感光ドラム８２上に結ぶようになっている。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上のように、本発明は、屈折率分布型ロッドレンズ用クラッドガラス組成物、およびそれを用いた屈折率分布型ロッドレンズ母ガラスロッド、ならびに屈折率分布型ロッドレンズおよびその製造方法に好ましく適用される。
【０１２６】
さらに、本発明による屈折率分布型ロッドレンズは、これを用いたロッドレンズアレイに好ましく適用され、加えてこのロッドレンズアレイを用いた画像形成装置に好ましく適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明における母ガラスロッドと屈折率分布型ロッドレンズを説明する図である。
【図２】本発明に用いる二重坩堝を説明する断面模式図である。
【図３】イオン交換の原理を説明する図である。
【図４】本発明による屈折率分布型ロッドレンズを用いたロッドレンズアレイを説明する図である。
【図５】ロッドレンズアレイを用いた画像読取装置の一例を説明する図である。
【図６】ロッドレンズアレイを用いた光書込装置の一例を説明する図である。
【図７】光書込ヘッドの概念を説明する図である。
【図８】直接紡糸法を説明する図である。
【図９】二重紡糸法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０：コア／クラッド構造の母ガラスロッド
２１：コア
３１：クラッド
４０：コア／クラッド構造を有する屈折率分布型レンズ
４１：ロッドレンズアレイ
４２：側板（ＦＲＰ基板）
４３：黒色樹脂
２２：熔融したコアガラス
３２：熔融したクラッドガラス
５０：二重坩堝
５１：内坩堝
５２：外坩堝
５３：ノズル
９０：スターラ
６０：容器
６１：熔融塩
Ｘ：第一陽イオン
Ｙ：第二陽イオン
７０：画像読取装置
７１：筐体
７２：線状照明体
７３：原稿台用ガラス板
７４：原稿
７５：受光素子
８０：光書込装置（光プリンタ）
８１：光書込ヘッド
８２：感光ドラム
８３：帯電器
８４：現像器
８５：カセット
８６：用紙
８７：転写器
８８：定着器
８９：スタッカ
９０：消去ランプ
９１：清掃器
９２：発光素子アレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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