(57)【要約】【課題】半導体レーザー（ＬＤ）チップの冷却性能の向上と、その絶縁との両立を図る。【解決手段】冷却板２６の表面にアルマイト処理を施す。冷却板２７のアルマイト被膜上にＬＤモジュール２７を取り付ける。ＬＤモジュール２７を、ＬＤチップ４３と、チップ保持ブラケット４５と、導光ユニット４７と、駆動回路基板４９とから構成する。チップ保持ブラケット４５を冷却板２７のアルマイト被膜上に固定する。ＬＤチップ４３をチップ保持ブラケット４５に固定する。アルマイト被膜により冷却板２６と電気的に絶縁されたチップ保持ブラケット４５を熱伝導性の高い銅で形成する。これにより、ＬＤチップ４３の冷却性能を向上させつつ、ＬＤチップ４３を電気的に絶縁状態することができる。【選択図】図４
2008251600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルマイト処理面を有するアルミニウム板からなる冷却板と、
レーザー光を出力する半導体レーザーチップと、
前記冷却板に取り付けられ、前記半導体レーザーチップからのレーザー光を光ファイバの一端に導光する導光ユニットと、
前記半導体レーザーチップが熱伝導可能に固定され、前記アルマイト処理面に熱伝導可能に取り付けられる銅製のチップ保持ブラケットとを備えることを特徴とする半導体レーザー装置。
【請求項２】
前記アルマイト処理面の被膜厚みが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザー装置。
【請求項３】
前記チップ保持ブラケットは、
前記アルマイト処理面に該チップ保持ブラケットをネジ止めするための固定ネジと、
前記固定ネジが接触するチップ保持ブラケット面を覆うように設けられる絶縁スペーサとを有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザー装置。
【請求項４】
前記チップ保持ブラケットは、前記半導体レーザーチップを駆動する駆動回路基板が固定されることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザー装置。
【請求項５】
前記冷却板は矩形状に形成されており、
前記半導体レーザーチップ及びチップ保持ブラケットが前記冷却板の一方の端部近くに複数個千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザー装置。
【請求項６】
前記冷却板に取り付けられ、前記光ファイバをリング状に保持する光ファイバ収納部と、
前記光ファイバの他端に取り付けられ、前記光ファイバを接続するためのコネクタとを有し、
前記光ファイバ収納部とコネクタとが前記冷却板の他方の端部近くに配置されていることを特徴とする請求項５記載の半導体レーザー装置。
【請求項７】
請求項６記載の複数個の半導体レーザー装置、
前記冷却板の前記チップ保持ブラケットが取り付けられている部分で且つその反対側の面に熱伝導可能に取り付けられるヒートシンク、及び
前記冷却板の前記光ファイバ収納部が取り付けられている部分で且つその反対側の面に取り付けられ、前記ヒートシンクと並べて設けられるコードケースを有する半導体レーザーユニットと、
前記半導体レーザーユニットが複数収納されるユニットケースと、
前記ヒートシンクに固定され、前記ユニットケースに電気的に絶縁状態で前記半導体レーザーユニットを取り付ける絶縁性取付部材とを備えることを特徴とするレーザー光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザーを備える半導体レーザー装置、及びこの装置を備えるレーザー光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板やフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に２次元パターンを露光するデジタル露光装置が知られている。デジタル露光装置は、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の空間変調子を有する露光部を備えており、画像データに基づいてＤＭＤを駆動制御して、レーザー光源装置から入力されるレーザー光を変調することで、基板上に露光を行う。
【０００３】
デジタル露光装置のレーザー光源装置には、半導体レーザー（レーザーダイオード、以下単にＬＤという）チップが用いられている。ＬＤチップは、ガスレーザー等の他の光出力装置と比較して小型、高効率、及び高輝度である等の特徴を有している一方で、静電気により破壊され易いという問題がある。そこで、ＬＤチップを静電気による破壊から守るために種々の提案がなされている。例えば、ＬＤチップを保持するＬＤホルダが固定されるベースに硬質アルマイト処理を施すことで、ＬＤチップを電気的に絶縁状態に保持する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ＬＤチップは、出力するレーザー光の強度が温度による影響を受け易いという問題がある。そこで、ＬＤホルダをアルミニウム等で形成した後、このＬＤホルダにアルマイト処理を施す方法が知られている（特許文献２参照）。これにより、ＬＤチップより発する熱がＬＤホルダを介して放熱され、さらに、ＬＤホルダに形成されたアルマイト被膜によりＬＤチップを電気的に絶縁状態に保持することができる。
【特許文献１】特開２００２−３３５４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年のフラットパネルディスプレイ等の需要の拡大に伴って、デジタル露光装置において基板１枚当たりに要される処理時間を短縮することが要請されている。従って、露光時間を短縮するためにレーザー光の出力も増加の傾向にある。しかしながら、高出力タイプのＬＤチップを用いるとＬＤチップの発熱も増加するため、上記特許文献２記載の方法ではＬＤチップの冷却が不十分となるおそれがある。ＬＤチップの冷却を効率よく行うためには、熱伝導率の高い（熱抵抗の低い）材料からなる放熱部材をＬＤチップに接触させることが好ましいが、熱伝導率の高い材料は金属が多い。このため、ＬＤチップの絶縁との両立を図ることが困難である。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高出力タイプのＬＤチップに対応可能にするために、ＬＤチップの冷却性能の向上とＬＤチップの絶縁との両立を図った半導体レーザー装置及びこの装置を備えるレーザー光源装置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】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明の半導体レーザー装置は、アルマイト処理面を有するアルミニウム板からなる冷却板と、レーザー光を出力する半導体レーザーチップと、
前記冷却板に取り付けられ、前記半導体レーザーチップからのレーザー光を光ファイバの一端に導光する導光ユニットと、前記半導体レーザーチップが熱伝導可能に固定され、前記アルマイト処理面に熱伝導可能に取り付けられる銅製のチップ保持ブラケットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
前記アルマイト処理面の被膜厚みが２０μｍ以上であることが好ましい。また、前記チップ保持ブラケットは、前記アルマイト処理面に該チップ保持ブラケットをネジ止めするための固定ネジと、前記固定ネジが接触するチップ保持ブラケット面を覆うように設けられる絶縁スペーサとを有することが好ましい。
【０００９】
前記チップ保持ブラケットは、前記半導体レーザーチップを駆動する駆動回路基板が固定されることが好ましい。また、前記冷却板は矩形状に形成されており、前記半導体レーザーチップ及びチップ保持ブラケットが前記冷却板の一方の端部近くに複数個千鳥状に配置されていることが好ましい。また、前記冷却板に取り付けられ、前記光ファイバをリング状に保持する光ファイバ収納部と、前記光ファイバの他端に取り付けられ、前記光ファイバを接続するためのコネクタとを有し、前記光ファイバ収納部とコネクタとが前記冷却板の他方の端部近くに配置されていることが好ましい。
【００１０】
本発明のレーザー光源装置は、請求項６記載の複数個の半導体レーザー装置、前記冷却板の前記チップ保持ブラケットが取り付けられている部分で且つその反対側の面に熱伝導可能に取り付けられるヒートシンク、及び前記冷却板の前記光ファイバ収納部が取り付けられている部分で且つその反対側の面に取り付けられ、前記ヒートシンクと並べて設けられるコードケースを有する半導体レーザーユニットと、前記半導体レーザーユニットが複数収納されるユニットケースと、前記ヒートシンクに固定され、前記ユニットケースに電気的に絶縁状態で前記半導体レーザーユニットを取り付ける絶縁性取付部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、冷却板のアルマイト処理面に熱伝導可能にチップ保持ブラケットを固定し、このチップ保持ブラケットを熱伝導率が極めて高い銅で形成するようにしたので、例えばチップ保持ブラケットをアルミニウムや鉄などで形成した場合よりも、半導体レーザーチップの冷却性能が向上する。つまり、高出力タイプの半導体レーザーチップを用いたとしてもその冷却を十分に行うことができる。また、アルマイト処理面によりチップ保持ブラケットと冷却板とを絶縁させることで、半導体レーザーチップを電気的に絶縁状態にすることができるため、メンテナンス時などにおいて静電気を帯びた人が装置に触れた際に、静電気が半導体レーザーに流れて半導体レーザーが破損することが防止される。このように、半導体レーザーの冷却性能の向上と、半導体レーザーの絶縁とを両立させることができるので、高出力タイプの半導体レーザーにも対応することが可能となる。
【００１２】
また、半導体レーザーユニットを電気的に絶縁状態でユニットケースに取り付けるようにしたので、同様に静電気が半導体レーザーに流れて半導体レーザーが破損することが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すように、デジタル露光装置（図示せず）の光源となるレーザー光源装置２は、ユニットケース３と、このユニットケース３内に収納された複数の半導体レーザー（ＬＤ）ユニット５とから構成される。ユニットケース３には、制御部３ａと、その上方に設けられたＬＤユニット収納部３ｂとが設けられている。
【００１４】
制御部３ａ内には、図示は省略するが、レーザー光源装置２の各部を制御するメイン制御基板や、各部に電力を供給する電源部が収納される。ＬＤユニット収納部３ｂ内には、本実施形態では４つのＬＤユニット５が取り付けられている。各ＬＤユニット５は、ＬＤユニット収納部３ｂ内に設けられた上側取付部８ａ及び下側取付部８ｂに取付・固定されている。
【００１５】
図２に示すようにＬＤユニット５は、水冷ヒートシンク１３と、コードケース１４と、複数のＬＤ装置１５とから構成される。水冷ヒートシンク１３は、長板状のヒートシンク本体１７と、冷却水が流れる冷却水パイプ１８とから構成される。
【００１６】
ヒートシンク本体１７の上端部及び下端部には、ユニット固定用ネジ１９により上側取付金具２０ａ及び下側取付金具２０ｂがそれぞれネジ止めされている。また、コードケース１４の下端部にも同様に下側取付金具２０ｂがネジ止めされている。各取付金具２０ａ，２０ｂをそれぞれ上側取付部８ａ、下側取付部８ｂにネジ止めすることで、ＬＤユニット５が固定される。なお、詳しくは後述するが、ＬＤユニット５と両取付金具２０ａ，２０ｂとは電気的に絶縁されている。
【００１７】
冷却水パイプ１８は、略葛折り状に屈曲形成されている。冷却水パイプ１８は、ヒートシンク本体１７内に設けられ、ヒートシンク本体１７の長手方向に並列配置された直線パイプ１８ａと、ヒートシンク本体１７外に設けられ、各直線パイプ１８ａの端部を接続する半円形上の屈曲パイプ１８ｂとから構成される。この冷却水パイプ１８の両端部は、それぞれ図示しない冷却水循環装置に接続されており、この冷却水循環装置により冷却水パイプ１８内を冷却水が循環される。これにより、ヒートシンク本体１７が冷却されて、後で説明するＬＤ装置１５が冷却される。
【００１８】
コードケース１４は、ヒートシンク本体１７の側方に配置された断面略コ字形状のケースであり、図示しない取付金具を介してユニットケース３或いはユニットケース３のフレームに固定されている。このコードケース１４内には、図示は省略するが、レーザー光源装置２のメイン制御基板（図示せず）と接続された制御信号用ケーブルが収納されており、制御信号用ケーブルはそれぞれＬＤ装置１５に接続されている。
【００１９】
ＬＤ装置１５は、水冷ヒートシンク１３及びコードケース１４の長手方向に沿って並列に配置されている。各ＬＤ装置１５は、それぞれＬＤ装置固定用ネジ２４によりヒートシンク本体１７にネジ止めされている。なお、図中ではＬＤ装置１５は一箇所でしかネジ止めされていないが、実際には複数箇所でネジ止めされている。
【００２０】
図３に示すようにＬＤ装置１５は、冷却板２６と、ＬＤモジュール２７と、光ファイバ収納部２８と、ＬＤ装置固定用ネジ２４を支持するネジ支持部２９と、ファイバ支持台３０とから構成されている。なお、図示は省略するが、冷却板２６に取り付けられた各部品は、ＬＤ装置固定用ネジ２４等を除いてそれぞれ保護カバーによって覆われている。また、ＬＤ装置固定用ネジ２４は、保護カバーに形成された挿通孔より外部に突出している。
【００２１】
冷却板２６は、アルミニウム板で形成されており、その基板一端部２６ａが水冷ヒートシンク１３に固定され、その基板他端部２６ｂがコードケース１４に固定される（図２参照）。また、基板他端部２６ｂの先端には、ＬＤ装置１５の脱着時にオペレータが把持する取っ手３３が取り付けられている。なお、取っ手は複数取り付けられていてもよい。冷却板２６上には、その基板一端部２６ａ側から基板他端部２６ｂ側に向かって、ＬＤモジュール２７、光ファイバ収納部２８、ファイバ支持台３０が順に取り付けられている。
【００２２】
ＬＤモジュール２７は、基板一端部２６ａ上にその基板幅方向に沿って千鳥状に４個取り付けられている。各ＬＤモジュール２７には、レーザー光出力用の光ファイバ３５の一端が接続されている。なお、ＬＤモジュール２７の取付数は４個に限定されるものではなく、例えば３個でもよい。また、光ファイバ３５の種類も特に限定はされず、単一モードファイバまたは多モードファイバ（ステップインデックス型、グレーデッドインデックス型）等のいずれを用いてもよい。
【００２３】
光ファイバ収納部２８は、基板他端部２６ｂの近くに取り付けられている。この光ファイバ収納部２８には、４個の余処理リール３７が基板幅方向に沿って並列に取り付けられている。各余処理リール３７には、各ＬＤモジュール２７から延びた光ファイバ３５の余長部がそれぞれ巻き回される。なお、本実施形態では各ＬＤモジュール２７が千鳥状に取り付けられているため、光ファイバ収納部２８に近い側のＬＤモジュール２７から延びた光ファイバ３５の巻き回し数を遠い側よりも増やすことで、各光ファイバ３５の先端（他端）位置を揃えている。
【００２４】
ファイバ支持台３０は、基板他端部２６ｂ上に取り付けられている。また、ファイバ支持台３０の上方には、上述の保護カバーを構成する側面カバー３９が取り付けられている。各光ファイバ３５は、その余長部がそれぞれ余処理リール３７に巻き回された後、ファイバ支持台３０と側面カバー３９との隙間からＬＤ装置１５外に引き出される。
【００２５】
ＬＤ装置１５外に引き出された各光ファイバ３５の他端部には、それぞれＳＣコネクタ（光コネクタ）４１が接続されている。各ＳＣコネクタ４１は、図示しないコネクタ、光ファイバ等を介してデジタル露光装置の露光部（図示せず）に接続される。これにより、デジタル露光装置の露光部には、各ＬＤモジュール２７より出力されるレーザー光が入力される。
【００２６】
図４に示すように、ＬＤモジュール２７は、ＬＤチップ４３と、チップ保持ブラケット４５と、導光ユニット４７と、駆動回路基板４９とから構成される。ＬＤチップ４３は、図示しないレーザーチップやレンズをＣＡＮパッケージ５１内に収納したものである。このＬＤチップ４３としては、デジタル露光装置の露光部（図示せず）において使用される各種の波長のレーザー光を出力するものを適宜選択して使用することができる。
【００２７】
ＣＡＮパッケージ５１には、チップ固定用ネジ５３が挿通される挿通孔（図示せず）が２つ形成されている（図５参照）。また、ＣＡＮパッケージ５１の背面には、駆動回路基板４９との接続用の接続端子５２が設けられている。
【００２８】
チップ保持ブラケット４５は、銅で形成されている。チップ保持ブラケット４５は、冷却板２６に対して鉛直方向に延びたブロック形状の部品固定部４５ａと、この部品固定部４５ａの背面下端部から冷却板２６に対して平行に延びたネジ止め部４５ｂとからなる略Ｌ字形状を有している。
【００２９】
部品固定部４５ａの前面には、ＬＤチップ４３がチップ固定用ネジ５３によりネジ止めされる。これより、ＬＤチップ４３はその背面が部品固定部４５ａの前面に熱伝導可能に密着した状態で固定される（図５参照）。この際に、ＬＤチップ４３の接続端子５２は、部品固定部４５ａに形成された図示しない挿通穴を介して部品固定部４５ａの背面側に突出する。なお、接続端子５２は、部品固定部４５ａとショートしないように樹脂等で被覆されている。また、部品固定部４５ａには、ユニット固定用ネジ５５及び基板固定用ネジ５７により、導光ユニット４７と駆動回路基板４９とがそれぞれネジ止めされる。
【００３０】
ネジ止め部４５ｂは、ブラケット固定用ネジ５９（固定ネジ）により冷却板２６上にネジ止めされる。これにより、チップ保持ブラケット４５が冷却板２６上に熱伝導可能に密着した状態で固定される。なお、ネジ止め部４５ｂ（チップ保持ブラケット４５）とブラケット固定用ネジ５９とは、後で説明する樹脂スペーサ６０により電気的に絶縁されている。
【００３１】
導光ユニット４７は、ＬＤチップ４３の前方に取り付けられている。導光ユニット４７は、光ファイバ３５の一端が接続されたユニットケース６２と、このユニットケース６２内に収納された光学レンズ（図示せず）とから構成される。ユニットケース６２のＬＤチップ４３に対向する対向面には、ＬＤチップ４３の先端部が嵌合する嵌合穴（図示せず）が形成されている。
【００３２】
また、ユニットケース６２は、その高さが部品固定部４５ａよりも高く形成されており、ＬＤチップ４３との対向面の上端部には部品固定部４５ａの上面まで延びた取付部６２ａが形成されている。この取付部６２ａをユニット固定用ネジ５５により部品固定部４５ａの上面にネジ止めすることで、導光ユニット４７が部品固定部４５ａに固定される。この際に、ＬＤチップ４３の先端部をユニットケース６２の嵌合穴に嵌合させることで、ＬＤチップ４３と導光ユニット４７とが一体化される。なお、符号６２ｂは、取付部６２ａに形成された挿通孔であり、ＬＤチップ４３と導光ユニット４７と一体化した際にＣＡＮパッケージ５１の一部が挿通される。
【００３３】
導光ユニット４７に内蔵される光学レンズとしては、例えばコリメータレンズが用いられる。コリメータレンズは、ＬＤチップ４３から出力されるレーザー光を平行光に変換するＬＤコリメータレンズと、このＬＤコリメータレンズで変換された平行光を収束して光ファイバ３５の一端に導光するファイバコリメータレンズとから構成されている。なお、ＬＤチップ４３から出力されるレーザー光を光ファイバ３５に導光可能であれば、各種光学レンズを用いてよい。
【００３４】
駆動回路基板４９は、基板固定用ネジ５７により部品固定部４５ａの背面にネジ止めされる。この駆動回路基板４９には、コネクタ６４等が設けられている。このコネクタ６４には、レーザー光源装置２のメイン制御基板に接続された制御信号用ケーブルや、電源部に接続された電源ケーブル等が接続される。また、駆動回路基板４９には、部品固定部４５ａの背面側に突出したＬＤチップ４３の接続端子５２が接続されている。そして、駆動回路基板４９は、メイン制御基板からの制御信号に基づきＬＤチップ４３からのレーザー光の出力、出力停止を制御する。
【００３５】
図５に示すように、ＬＤチップ４３はその背面がチップ保持ブラケット４５に熱伝導可能に密着した状態でチップ保持ブラケット４５にネジ止めされている。従って、ＬＤチップ４３がレーザー光の出力により発熱した際に、ＬＤチップ４３に蓄積された熱はチップ保持ブラケット４５に伝導される。この際に、チップ保持ブラケット４５は熱伝導率の高い銅で形成されている。例えば、室温付近での銅（Ｃｕ）の熱伝導率は３９０Ｗ／ｍ・Ｋであり、アルミニウム（Ａｌ）の熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋや鉄（Ｆｅ）の熱伝導率８４Ｗ／ｍ・Ｋと比較しても極めて大きい。このため、チップ保持ブラケット４５を銅で形成することで、アルミニウムや鉄で形成した場合よりも、ＬＤチップ４３からチップ保持ブラケット４５への熱の伝導量を増やすことができる。つまり、ＬＤチップ４３の冷却性能が向上する。
【００３６】
また、チップ保持ブラケット４５は冷却板２６上に固定されているため、チップ保持ブラケット４５を、冷却板２６を介して水冷ヒートシンク１３（図２参照）により冷却することができる。これにより、ＬＤチップ４３の冷却性能を更に向上させることができる。この際に、チップ保持ブラケット４５のネジ止め部４５ｂの面積を増加させるほど、チップ保持ブラケット４５と冷却板２６との接触面積が増加するため、ＬＤチップ４３の冷却性能をより向上させることができる。
【００３７】
このようにチップ保持ブラケット４５を銅で形成すると、ＬＤチップ４３とチップ保持ブラケット４５とは電気的に導通する。このため、静電気対策として本実施形態では、チップ保持ブラケット４５と冷却板２６とを電気的に絶縁させることで、ＬＤチップ４３を周囲から電気的に絶縁された状態に保持する。以下、図６を用いて具体的に説明を行う。
【００３８】
図６に示すように、アルミニウムからなる冷却板２６の表面には、硬質アルマイト（陽極酸化）処理により絶縁被膜であるアルマイト被膜６６（アルマイト処理面）が形成されている。このアルマイト被膜６６の種類は、特に限定されるものではなく、複数の細孔が形成されるポーラス型、細孔がないバリア型等のいずれでもよい。なお、アルマイト処理は、冷却板２６にＬＤモジュール２７や光ファイバ収納部２８等の各部品を取り付ける前に行われる。
【００３９】
アルマイト被膜６６の膜厚ｔ１は、静電気がＬＤチップ４３及びチップ保持ブラケット４５に流れないような絶縁破壊耐圧を有する大きさ、例えば２０μｍ以上に形成されている。一般に、ポーラス型のアルマイト被膜は３０Ｖ／μｍの耐圧を有しているため、膜厚ｔ１を２０μｍ以上確保することでアルマイト被膜６６の絶縁破壊耐圧を６００Ｖ以上にすることができる。
【００４０】
なお、冷却板２６の表面をアルマイト処理してもその表面粗さは母材である冷却板２６の表面に倣う。従って、アルマイト処理後でも冷却板２６の表面の平滑性は維持されるため、アルマイト処理によりチップ保持ブラケット４５と冷却板２６との接触面積が減少することはない。
【００４１】
また、本実施形態では、ブラケット固定用ネジ５９によりチップ保持ブラケット４５を冷却板２６上にネジ止めしているので、チップ保持ブラケット４５はブラケット固定用ネジ５９に対しても電気的に絶縁されている。例えば図７に示すように、チップ保持ブラケット４５（ネジ止め部４５ｂ）と、このネジ止め部４５ｂに挿通されたブラケット固定用ネジ５９との間には、絶縁性の樹脂スペーサ６０（絶縁スペーサ）が介在されている。
【００４２】
樹脂スペーサ６０は、略円筒形状に形成されており、ネジ止め部４５ｂに形成されたネジ挿通孔４５ｃに嵌合する。なお、このネジ挿通孔４５ｃは、ブラケット固定用ネジ５９のネジ本体部５９ａよりも太径に形成されている。また、樹脂スペーサ６０の上端部は、ネジ挿通穴４５ｃの開口部よりも上方に突出してこの開口部の周縁部を覆っている。
【００４３】
このように、チップ保持ブラケット４５のブラケット固定用ネジ５９が接触するチップ保持ブラケット面（ネジ挿通孔４５やその開口部の周縁部）を樹脂スペーサ６０で覆うことで、ブラケット固定用ネジ５９のネジ本体部５９ａ及び頭部５９ｂと、チップ保持ブラケット４５との接触が防止される。これにより、ＬＤチップ４３は電気的に絶縁した状態で保持される。なお、ブラケット固定用ネジ５９とチップ保持ブラケット４５との接触を防止可能であれば、樹脂スペーサ６０の形状は特には限定されない。また、樹脂以外の材料でスペーサを形成するようにしてもよい。また、ブラケット固定用ネジ５９として絶縁性材料からなるネジを用いる場合には、樹脂スペーサ６０は不要である。
【００４４】
なお、図２において、ヒートシンク本体１７の上端部には、上側取付金具２０ａがユニット固定用ネジ１９でネジ止めされているが、この上側取付金具２０ａとユニット固定用ネジ１９との間にも上述の樹脂スペーサ６０と略同形状の樹脂スペーサ６８が介在されている。さらに、ヒートシンク本体１７と上側取付金具２０ａとの間にも、絶縁性のスペーサ６９が介在されている。これにより、ＬＤユニット５は、上側取付部８ａに電気的に絶縁状態で取り付けられる。つまり、上側取付金具２０ａ、樹脂スペーサ６８、及びスペーサ６９により本発明の絶縁性取付部材が構成されている。
【００４５】
また、コードケース１４及びヒートシンク本体１７の下端部も、下側取付金具２０ｂ、樹脂スペーサ６８、及びスペーサ６９からなる絶縁性取付部材を介して、下側取付部８ｂに電気的に絶縁状態で取り付けられる。従って、ＬＤユニット５はユニットケース３に電気的に絶縁状態で取り付けられる。このため、静電気を帯びている人がＬＤ装置１５に誤って触れたとしても、ＬＤ装置１５がレーザー光源装置２のグランドに接続されていないので、ＬＤ装置１５に電流が流れることはない。その結果、ＬＤチップ４３の破損が防止される。
【００４６】
ＬＤチップ４３と冷却板２６との絶縁性を確認する場合には、図６において、冷却板２６からアルマイト被膜６６の一部を剥離して、この剥離面とチップ保持ブラケット４５とが導通しているか否かをテスター等で確認すればよい。この場合には、ＬＤチップ４３に直接触れることなくＬＤチップ４３と冷却板２６との絶縁性が確認できるので、精密部品であるＬＤチップ４３が破損するリスクが減少する。また、ＬＤチップ４３に直接触れないため、ＬＤチップ４３の光軸のズレが防止される。なお、剥離面とチップ保持ブラケット４５との導通の有無を確認する代わりに、ＬＤ装置固定用ネジ２４や各部品を固定しているネジ等と、チップ保持ブラケット４５との導通の有無を確認することでも、同様にＬＤチップ４３と冷却板２６との絶縁性を確認することができる。
【００４７】
次に本実施形態の作用について説明する。デジタル露光装置及びレーザー光源装置２が作動されて露光処理が開始されると、レーザー光源装置２のメイン制御基板からの制御信号を受けて、駆動回路基板４９はＬＤチップ４３からのレーザー光の出力を開始させる。ＬＤチップ４３はレーザー光の出力により発熱するが、ＬＤチップ４３に蓄積された熱は、その背面側にネジ止めされているチップ保持ブラケット４５に伝導され、さらに、チップ保持ブラケット４５を介して冷却板２６に伝導されてＬＤ装置１５外に放熱される。
【００４８】
この際に本実施形態では、チップ保持ブラケット４５を熱伝導率の極めて高い銅で形成するようにしたので、このチップ保持ブラケット４５をアルミニウムや鉄などで形成した場合よりも、ＬＤチップ４３からチップ保持ブラケット４５への熱の伝導量を増やすことができる。これにより、ＬＤチップ４３の冷却性能を向上させることができる。また、本実施形態では、チップ保持ブラケット４５を熱伝導性の高いアルミニウム等からなる冷却板２６に固定することで、水冷ヒートシンク１３により冷却板２６を介してチップ保持ブラケット４５及びＬＤチップ４３を冷却することができる。その結果、ＬＤチップ４３の冷却性能をより向上させることができる。このため、高出力タイプのＬＤを用いたとしてもＬＤの冷却を十分に行うことができる。
【００４９】
また、本実施形態では、チップ保持ブラケット４５等の部品を冷却板２６に取り付ける前に、この冷却板２６の表面にアルマイト処理を施すとともに、チップ保持ブラケット４５とブラケット固定用ネジ５９との間に樹脂スペーサ６０を介在させるようにしたので、チップ保持ブラケット４５と冷却板２６とを電気的に絶縁させることができる。
【００５０】
以上のように本実施形態では、ＬＤチップ４３を銅で形成されたチップ保持ブラケット４５に固定（ネジ止め）し、このチップ保持ブラケット４５をアルマイト処理が施された冷却板２６上に固定するようにしたので、ＬＤチップ４３の冷却性能の向上とＬＤチップ４３の絶縁とを両立させることができる。これにより、高出力タイプのＬＤにも対応することが可能となる。
【００５１】
なお、上記実施形態において低出力タイプや中出力タイプのＬＤを用いる場合には、高出力タイプのＬＤを用いる場合ほどの冷却は必要ない。この場合には、チップ保持ブラケット４５として安価なアルミニウム等で形成されたものを用いることができる。つまり、ＬＤの出力に応じてチップ保持ブラケット４５の材料選定を行うようにしてもよい。
【００５２】
上記実施形態では、チップ保持ブラケット４５がＬＤチップ４３の背面のみに当接している場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、チップ保持ブラケット４５の前面に凹み部を形成して、この凹み部にＬＤチップ４３を嵌合させるようにしてもよい。チップ保持ブラケット４５とＬＤチップ４３との接触面積が増加するほど、ＬＤチップ４３の冷却性能が向上する。
【００５３】
上記実施形態では、アルミニウム製の冷却板２６を用いたが、これと同等以上の熱伝導性を有するアルミニウム合金や、絶縁性被膜を形成することができるものであれば、その他の金属を用いてもよい。また、チップ保持ブラケット４５として銅製のものを用いたが、同様にこれと同等以上の熱伝導性を有する銅合金やその他の金属を用いてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、デジタル露光装置のレーザー光源装置２に用いられるＬＤ装置１５及びＬＤモジュール２７を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＤを備える各種半導体レーザー装置に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】レーザー光源装置の概略図である。
【図２】レーザー光源装置のＬＤユニットの概略図である
【図３】ＬＤユニットを構成するＬＤ装置の斜視図である。
【図４】ＬＤ装置のＬＤモジュールの側面図である。
【図５】ＬＤモジュールのＬＤチップ及びチップ保持ブラケットを拡大した拡大図である。
【図６】冷却板の断面図である。
【図７】チップ保持ブラケットの断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
２  レーザー光源装置
３  ユニットケース
５  半導体レーザー（ＬＤ）ユニット
１３  水冷ヒートシンク
１４  コードケース
１５  ＬＤ装置
２６  冷却板
２７  ＬＤモジュール
４３  ＬＤチップ
４５  チップ保持ブラケット
４７  導光ユニット
４９  駆動回路基板
５３  チップ固定用ネジ
５９  ブラケット固定用ネジ
６６  アルマイト被膜
６８  樹脂スペーサ
【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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