(57)【要約】【課題】刷版の製造時の放射線源のための冷却装置を改良して、半導体放射線源と冷却体との間の直流的な分離を可能にし、改善された冷却作用を示すものを提供する。【解決手段】半導体基板（２，６）より成る放射線源（３）が、作動電流及び熱を伝導する金属の層（１１）に固定されており、金属の層（１１）が、電気的に絶縁性の、熱を伝導するプレート（１２）に被着されており、プレート（１２）が下面で冷却体（１４）に固定されており、該冷却体（１４）が、熱を伝導する材料より成っており、該材料が、半導体基板（２，６）に適合された熱膨張係数を有しており、前記冷却体（１４）が、少なくとも１つの通路（１５）を有しており、該通路（１５）内で冷却液（１６）が循環するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刷版の製造時の放射線源のための冷却装置において、半導体基板（２，６）より成る放射線源（３）が、作動電流及び熱を伝導する金属の層（１１）に固定されており、金属の層（１１）が、電気的に絶縁性の、熱を伝導するプレート（１２）に被着されており、プレート（１２）が下面で冷却体（１４）に固定されており、該冷却体（１４）が、熱を伝導する材料より成っており、該材料が、半導体基板（２，６）に適合された熱膨張係数を有しており、前記冷却体（１４）が、少なくとも１つの通路（１５）を有しており、該通路（１５）内で冷却液（１６）が循環することを特徴とする、刷版の製造時の放射線源のための冷却装置。
【請求項２】
プレート（１２）の下面に、熱を伝導する金属の層（１３）が被着されている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
プレート（１２）の下面に設けられた金属の層（１３）と、冷却体（１４）との間に、気密にシールするはんだ結合部が位置している、請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】
プレート（１２）の下面に設けられた金属の層（１３）と、冷却体（１４）との間に、気密にシールする溶接結合部が位置している、請求項２記載の冷却装置。
【請求項５】
プレート（１２）の下面に設けられた金属の層（１３）と、冷却体（１４）との間に、気密にシールする接着結合部が位置している、請求項２記載の冷却装置。
【請求項６】
プレート（１２）の上面と下面とに設けられた金属の層（１１，１３）が、銅より成っている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項７】
プレート（１２）が、窒化アルミニウムより成っている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項８】
通路（１５）が、プレート（１２）の下面に設けられた金属の層（１３）により閉じられている、請求項１記載の冷却装置。
【請求項９】
通路（１５）内で水（１６）が循環する、請求項１記載の冷却装置。
【請求項１０】
放射線源（３）が、キャリア（２）に配置されており、該キャリア（２）が、金属の層（１１）に固定されている、請求項１記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刷版の製造時の放射線源のための冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６６０３４９８号明細書につき、個々に制御可能なレーザダイオードより成るアレイを有する印刷ヘッドが公知である。これらのレーザダイオードは画像に合わせて制御され、この場合に個々の放射線が生じ、これらの放射線は光学系により版素材（原版）の表面へ案内される。放射線の出力は極めて高いので、版素材にはインクが乗る画素と又はインクが乗らない画素が形成される。特に画素が材料の除去により形成される版素材では高い放射線出力が必要である。版素材に画像形成する場合にはレーザダイオードが加熱される。故障を阻止し、耐用寿命を高めるためには、画像形成速度が高い場合にはレーザダイオードが冷却されなければならない。レーザダイオードは冷却のために、良好に熱伝導する材料、例えば銅より成る冷却体にはんだ付けにより固定される。この場合にレーザダイオードは冷却体から直流的に分離されておらず、このことはいずれの場合にも望ましくない。
【０００３】
米国特許第５７０５７８８号明細書に相当するドイツ連邦共和国特許第４２３４３４２号明細書につき、レーザ光線により材料加工するための装置が公知である。この装置では、多数のレーザダイオードがレーザダイオードアレイの形に互いにスタックされる。レーザダイオードは冷却プレートにより互いに離隔されている。面につき高い出力密度を達成するためには、レーザダイオードの運転時に生じた熱が液状又はガス状の冷却媒体により導出される。冷却媒体は冷却プレートに対して横方向に延びる通路を貫流する。この手段の場合にも冷却プレートとレーザダイオードとは直流的に結合されている。多数の冷却プレートを有する構造は手間がかかる。
【０００４】
米国特許第６２２５５７１号明細書には、プリント配線板に設けられた構成素子のためのヒートシンクが記載されている。構成素子は金属のプレートにはんだ付けされている。プレートと冷却体との間には電気的に絶縁されたパッドが配置されている。冷却体は冷却リブを有しており、この場合に熱が周辺空気に放出される。ヒートシンクのこのような構造は、レーザダイオードが２００マイクロメータよりも小さい間隔をおいて配置されたレーザダイオードアレイには使用することができない。
【特許文献１】米国特許第６６０３４９８号明細書
【特許文献２】米国特許第５７０５７８８号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許第４２３４３４２号明細書
【特許文献４】米国特許第６２２５５７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、刷版の製造時の放射線源のための冷却装置を改良して、半導体放射線源と冷却体との間の直流的な分離を可能にし、改善された冷却作用を示すものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、半導体基板より成る放射線源が、作動電流及び熱を伝導する金属の層に固定されており、金属の層が、電気的に絶縁性の、熱を伝導するプレートに被着されており、プレートが下面で冷却体に固定されており、該冷却体が、熱を伝導する材料より成っており、該材料が、半導体基板に適合された熱膨張係数を有しており、前記冷却体が、少なくとも１つの通路を有しており、該通路内で冷却液が循環するようになっている冷却装置により解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体放射線源、特にレーザダイオードアレイが、作動電流及び熱を伝導する金属の層に固定される。この金属の層は、電気的に絶縁性の熱伝導性のプレートの表面に熱伝導するように結合されている。このプレートは下面により、熱伝導性の材料より成る冷却体に固定されており、この材料は、放射線源の半導体基板に適合された熱膨張係数を有している。冷却体内には通路が位置しており、この通路内では冷却液が循環する。この冷却液は、有利には電気的に絶縁性のプレートの下面に沿って流れる。組付けのためには、プレートの下面に、はんだ付け可能な良好に熱伝導する金属の層が設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【０００９】
気密にシールされた、不活性ガスを充填されたハウジング１内には、レーザダイオードアレイが、良好に熱伝導するキャリア２に位置している。このレーザダイオードアレイは６４個のレーザダイオード３を有しており、これらのレーザダイオード３は、キャリア２の直線部に沿って１７０マイクロメートルの間隔をおいてはんだ付けされている。光学軸４と、レーザダイオード３から放出された放射線５とが互いに平行に、前記直線部に対して垂直に位置している。それぞれのレーザダイオード３は、金から成る基板６に位置しており、この基板６には金から成るレーザアクティブな層７とコンタクト層８とが被着されている。それぞれのレーザダイオード３にはフォトダイオード９が対応配置されており、これにより、それぞれフォトダイオード９の収容面にレーザダイオード３の後方面からレーザ光線１０が当たるようになっている。
【００１０】
ハウジング内にはさらに冷却装置が位置しており、この冷却装置には、銅層１１、窒化アルミニウムから成る電気的に絶縁された層１２、別の銅層１３及び冷却体１４が設けられている。層１２は０．５ｍｍよりも厚くなっており、このことは、５００Ｖまでの電圧のための十分な絶縁破壊強さを保証する。銅層１１は約０．２ｍｍの厚さであり、これにより、レーザダイオード３を制御した場合に流れる電流が導出される。キャリア２が下面で銅層１１にはんだ付けされている。この銅層１１、層１２及び銅層１３はアセンブリの形で接合されており、互いに良好な熱的な接触を有している。銅層１３は冷却体１４の上面にはんだ付けされている。この冷却体１４は、キャリア２の熱膨張係数とほぼ同じ大きさの熱膨張係数を有する、良好に熱伝導する材料より成っている。冷却体１４のために適宜な材料は、銅-タングステン、銅-モリブデン、タングステン、モリブデン、コバール、シルバー又は４２合金である。冷却体１４内には通路１５が設けられており、この通路１５内には冷却水１６が流れる。この冷却水１６は銅層１３の下面に沿って流れる。
【００１１】
ハウジング１内にはさらに放射線形成のための円筒状レンズ１７と、円筒状レンズ１８から成るアレイとが位置している。円筒状レンズ１７，１８の焦線は互いに垂直に延びている。円筒状レンズ１７の焦線は、レーザダイオード３の前記直線部に対して平行に延びている。円筒レンズ１７はソケット１９内に収容されており、このソケット１９は接着により冷却体１４に固定されている。円筒状レンズ１８より成るアレイは、平行平面のガラスプレート２０に配置されている。このガラスプレート２０は、保持部２１により同様に冷却体１４に固定されている。光流出側では、ハウジング１はガラスプレート２２により閉じられている。円筒状レンズ１７，１８を冷却体１４に組み付けることにより、これらの円筒状レンズ１７，１８の光学的な特性が熱による長さ膨張により変更されないことが保証されている。レーザダイオード３及びフォトダイオード９からは、ワイヤ２３がレーザダイオード３の制御と、フォトダイオード９の信号の処理のための回路２４に通じている。回路２４の表面には通電のための共通のコンタクトストリップ２５が位置している。
【００１２】
さらにハウジング１内には構成素子２７を有するプリント配線板２６が位置している。コンタクト面２８とワイヤ２３とを介して回路２４への接続が生じる。回路２４及びプリント配線板２６は、同様に冷却のために銅層１１に固定されている。
【００１３】
本発明は上に述べた実施例に制限されていない。特にはんだ付けにより構成部材間に形成された結合は、硬ろう付け、溶接又は接着によって形成されていてもよい。使用される材料は、例として挙げたものであり、同等の電気的及び熱的な特性を有する材料により代替することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】刷版を製造するための画像形成ヘッドを概略的に示す側面図である。
【図２】刷版を製造するための画像形成ヘッドを概略的に示す平面図である
【符号の説明】
【００１５】
１  ハウジング、  ２  キャリア、  ３  レーザダイオード、  ４  光学軸、  ５  放射線、  ６  基板、  ７  層、  ８  コンタクト層、  ９  フォトダイオード、  １０  レーザ光線、  １１  銅層、  １２  層、  １３  銅層、  １４  冷却体、  １５  通路、  １６  冷却水、  １７，１８  円筒状レンズ、  １９  ソケット、  ２０  ガラスプレート、  ２１  保持部、  ２２  ガラスプレート、  ２３  ワイヤ、  ２４  回路、  ２５  コンタクトストリップ、  ２６  プリント配線板、  ２７  構成素子、  ２８  コンタクト面
【図１】
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【図２】
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