(57)【要約】【課題】ヒートシンク全域に渡って温度差が小さく、均一に冷却することのできる冷却装置を提供する。【解決手段】発熱体を冷却するために発熱体の下に設けられ、方形の基板上に平板状のフィンが形成されたヒートシンクを冷却する冷却装置であって、前記ヒートシンク長手方向両端に設けられた吸気ファンと、前記ヒートシンク長手方向中央に設けられた排気ファンと、前記ヒートシンク長手方向中央に設けられたペルチェ素子と、を有することを特徴とする冷却装置を提供することにより前記課題を解決する。【選択図】図３
2004257649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を冷却するために発熱体の下に設けられ、方形の基板上に平板状のフィンが形成されたヒートシンクを冷却する冷却装置であって、
前記ヒートシンク長手方向両端に設けられた吸気ファンと、
前記ヒートシンク長手方向中央に設けられた排気ファンと、
前記ヒートシンク長手方向中央に設けられたペルチェ素子と、
を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
発熱体を冷却するために発熱体の下に設けられ、方形の基板上に平板状のフィンが形成されたヒートシンクを冷却する冷却装置であって、
前記ヒートシンク長手方向の一方の端に設けられた吸気ファンと、
前記ヒートシンク長手方向の他方の端に設けられた排気ファンと、
前記ヒートシンク長手方向の、前記排気ファンが設けられた側に設けられたペルチェ素子と、
を有することを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置に係り、特に、ファイバーアレイを用いたアウタードラム画像記録装置のレーザダイオードの冷却に好適に用いられる冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータにより、デジタル画像を作成し、直接印刷版に画像記録を行うＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｌａｔｅ）が行われるようになってきている。このようなＣＴＰ等において用いられる画像記録装置として、回転するドラムの表面に感光材料を保持しながら、デジタル画像信号に応じてレーザ光露光を行い、画像を記録する画像記録装置が用いられている。
【０００３】
しかし、レーザダイオード（ＬＤ）等の半導体発光光源は、温度が高くなると、定格光量が低くなり、発光量を小さくしなければならず、寿命も短くなる。そこで、冷却することにより、半導体発光光源の温度を下げることが必要となる。また、ファンによりヒートシンクに風を送り、空冷するものも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ファンによりヒートシンクに送風して冷却する装置の一般的な構成を図５に示す。なお、これは前記非特許文献１に記載のものを、ヒートシンクを長くして右端に排気ファンを取り付けたものである。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。
これらの図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ヒートシンク９０の上にはレーザダイオード・ファイバーカップリングユニット（ＬＤ／ファィバー結合ユニット、ＬＤ−ＦＣ）９２（ファイバーカップルドＬＤ（ＦＣＬＤ））が一列に並んで配列されており、またヒートシンク９０の両端には、吸気ファン９４ａと排気ファン９４ｂが設けられている。
【０００５】
なお、図５（ｂ）に矢印で示すように、外気は左側の吸気ファン９４ａによって取り入れられ、右方向へ流れ、右側の排気ファン９４ｂによって外へ排出され、これによりヒートシンク９０が冷却される。
【０００６】
また、図６に示すように、右側の排気ファン９４ｂの代わりに右側にも吸気ファン９４ｃを設置し、さらに、中央下部に排気ファン９６ａ、９６ｂを設けることにより、空気の圧力損失を考慮して、左右両側から吸気して、中央部から排気するという方法も考えられる。
【０００７】
【非特許文献１】
住友軽金属工業株式会社伸銅所加工品開発部「カシメ式ヒートシンク技術資料」住友軽金属工業株式会社伸銅所、１９９６年８月８日
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示したような、従来の一般的な冷却方式では、ヒートシンク９０の長手方向の一方の端から外気を取り入れ、他方の端から排出するようにしているため、図７にヒートシンク９０の長手方向に沿った温度分布を示すように、吸気側と排気側においてかなりの温度差が生じてしまい、場所によってＬＤ−ＦＣの温度が異なるため、その状態が均一にならず、安定した画像記録に影響を及ぼす虞があるという問題がある。
【０００９】
これは、吸気側では、取り入れたばかりのフレッシュな外気によりよく冷却されるのに対し、排気側では、取り入れられた外気が排気側まで流れてくるうちに次第に温められて温度が上がってしまうため、冷却効率が低くなってしまうからである。
また、図６に示すように、両側から吸気して中央部から排気するようにすると、中央部では、風量が下がり、また空気のよどみが生じることから、図８にヒートシンク９０の長手方向に沿った温度分布を示すように、左右両側に比べ、中央部の温度が高くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、ヒートシンク全域に渡って温度差が小さく、均一に冷却することのできる冷却装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、発熱体を冷却するために発熱体の下に設けられ、方形の基板上に平板状のフィンが形成されたヒートシンクを冷却する冷却装置であって、前記ヒートシンク長手方向両端に設けられた吸気ファンと、前記ヒートシンク長手方向中央に設けられた排気ファンと、前記ヒートシンク長手方向中央に設けられたペルチェ素子と、を有することを特徴とする冷却装置を提供する。
【００１２】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、発熱体を冷却するために発熱体の下に設けられ、方形の基板上に平板状のフィンが形成されたヒートシンクを冷却する冷却装置であって、前記ヒートシンク長手方向の一方の端に設けられた吸気ファンと、前記ヒートシンク長手方向の他方の端に設けられた排気ファンと、前記ヒートシンク長手方向の、前記排気ファンが設けられた側に設けられたペルチェ素子と、を有することを特徴とする冷却装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の冷却装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る冷却装置を適用するファイバーアレイ露光装置の概略構成を示す概略斜視図である。
図１に示す、ファイバーアレイ露光装置（以下、単に露光装置という。）１は、光ビームを射出するＬＤ光源部１０と、記録材料Ａを主走査する主走査部１２と、ＬＤ光源部１０から射出される光ビームを主走査部１２の記録材料Ａ上に結像する露光ヘッド（結像光学系）１４を有している。
【００１５】
ＬＤ光源部１０は、所定数のマルチビームをそれぞれ射出するレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体レーザを含む、所定数のレーザダイオード・ファイバーカップリングユニット（ファイバーカップルドＬＤ、ここでは以下、ＬＤ−ＦＣとする。）とこれらを載置するドライバ基板、及びＬＤ−ＦＣを所定温度に保持するためのヒートシンク等を含んでいる。
ヒートシンクは、ＬＤ−ＦＣに発生する熱を吸収して放熱するものであり、詳しくは後述するが、ヒートシンクには、本発明に係る冷却装置が取り付けられている。
【００１６】
また、ＬＤから射出された光ビームは、光ファイバー１６により露光ヘッド１４に誘導される。本実施形態のＬＤ光源部１０は、ＬＤ−ＦＣ（ＬＤ結合光ファイバーアレイ）方式であるが、本発明はこれに限定されず、マルチビームを射出することができる光ビーム射出光源であればどのようなものでもよい。また、本実施形態におけるＬＤ−ＦＣに用いられるＬＤとしては、特に制限的ではなく、シングルモードＬＤ、マルチモードＬＤでも、ブロードエリアＬＤでもよく、公知のＬＤを用いることができる。また、ＬＤ自体にコリメータレンズやアパーチャを有するものであってもよい。
また、光ファイバー１６も、特に制限的ではなく、十分に光を誘導できればできるだけ細い方が好ましい。
また、このようにＬＤ光源部１０と、露光ヘッド１４とを分けて光ファイバー１６で引き回して接続するようにしたため、ＬＤ光源部１０の設置場所がある程度自由となるので、ＬＤ光源部１０は、露光装置１の下側に配置することができる。
下側に配置することで、冷却（空冷）し易くなるとともに、ＬＤの交換も容易になる。
【００１７】
主走査部１２は、いわゆるアウタードラム方式の露光を行うためのもので、その外周面に例えばＰＳ版等の記録材料Ａを装着して、図に矢印Ｍで示す主走査方向に回転するドラム１８と、このドラム１８を回転駆動する駆動源（図示せず）と、露光ヘッド１４を図に矢印Ｓで示す主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動させる副走査機構（図示せず）を備えている。
また、露光ヘッド１４は、ＬＤ光源部１０から射出された光ビーム（マルチビーム）を最終的に所定のスポットサイズで記録材料Ａ上に結像する縮小光学系であり、光ファイバー１６の各ファイバーの出射端面を副走査方向に所定間隔を空けて配置したファイバーアレイと、ファイバーアレイすべての光ビームに作用してコリメート光とするコリメータレンズ等を有している。
【００１８】
図２に、本実施形態の露光装置をより詳しく示す。図２は、図１に示した露光装置１を構成する各部を側面から見た状態を示したものである。
図２に示すように、ＬＤ光源部１０は、光ビームを射出するＬＤ−ＦＣ２０を有し、その下にヒートシンク２２が設けられている。また、ヒートシンク２２には、吸気ファン２６によって取り入れられた冷たい外気によりＬＤ−ＦＣ２０の底面のヒートシンク２２が効率良く冷却されるように、送風用のダクトを設けることが好ましい。
【００１９】
また、各ＬＤ−ＦＣ２０から射出された光は、光ファイバー１６を通して誘導され、途中コネクタ２８により束ねられ、露光ヘッド１４に導かれる。
光ファイバー１６は、露光ヘッド１４が副走査に伴い移動可能なように、途中にファイバー曲がり１６ａを有し、その出射端面を副走査方向に所定間隔を空けて支持板（図示せず）に配置したファイバーアレイ３０に接続されている。
また、露光ヘッド１４は、ドラム１８の外周面に装着された記録材料Ａ上に画像を結像するために、ファイバーアレイ３０から射出された光をコリメート光とするコリメータレンズ３２、開口３４及び結像レンズ３６を有している。露光ヘッド１４は、これらの部材が移動支持台３８上に固定され、図示しない副走査機構により、ドラム１８の軸線方向と略平行な副走査方向に移動するようになっている。
【００２０】
本発明に係る冷却装置は、このような露光装置１の発熱体であるＬＤ−ＦＣ２０の底面のヒートシンク２２を冷却し、ＬＤ−ＦＣ２０を所定温度に保つためのものであり、以下本発明の冷却装置の第１実施形態について説明する。
図３は、ファン及びペルチェ素子の取り付けられた第１実施形態に係るヒートシンク２２を示すものである。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）を右側から見た側面図である。
【００２１】
図３（ａ）あるいは図３（ｂ）に示すように、ヒートシンク２２の長手方向両端部に吸気ファン２６を設ける。また、ヒートシンク２２の中央下部に排気ファン２７が設けられている。これにより、ヒートシンク２２の左右両端から取り込まれた外気は、ヒートシンク２２を冷却した後、中央下部の排気ファン２７によって排出される。
【００２２】
また、ヒートシンク２２には、図３（ｃ）に示すように、放熱用のフィン２２ａが設けられている。放熱用のフィン２２ａは、図３（ｃ）のように側面から見ると櫛状になるように、ヒートシンク２２長手方向に平面状の板を等間隔で並べたものである。
また、左右両端の吸気ファン２６から吸入された外気をヒートシンク２２の中央部へ導くために、ヒートシンク２２の中にダクトを設けることが好ましい。このダクトは、ヒートシンク２２上にＬＤ−ＦＣ２０が一列に配置されているが、図３（ａ）に示すように一方側に寄って設けられているため、取り入れた外気をＬＤ−ＦＣ２０側へ集中させるように、ダクトの形状を最適化することが好ましい。
【００２３】
また、図３（ｂ）に示すように、ヒートシンク２２の長手方向中央には、本発明のポイントである冷却用のペルチェ素子４０が設けられている。上述したように、吸気ファン２６は、ヒートシンク２２の長手方向両端に設けられ、両端から吸気し、中央の排気ファン２７から排気するようにしているため、排気付近で温度が高くなるため、中央の排気ファン２７の付近にペルチェ素子４０を配置するようにしたものである。
【００２４】
また、ペルチェ素子４０を設置するために、必要であれば、ヒートシンク２２の中央部のフィン２２ａを切り欠くようにする。あるいは、ヒートシンク２２を２分割するようにしてもよい。また、冷却性能を高めるため、ペルチェ素子４０は複数個設置してもよい。
また、図３（ａ）に示した例では、発熱体は一列に並んでいるが、ヒートシンク２２上面の温度を均一にするために、発熱体を複数列に配置（例えば、千鳥配置等）するようにしてもよい。
【００２５】
また、各フィン２２ａの形状も、特に限定されるものではなく、例えば、ヒートシンク２２長手方向端部よりも温度が高くなる中央部の長さを長くして放熱面積が大きくなるようにしてもよい。
また、本実施形態によれば、ヒートシンク２２の両側から外気を取り入れて、中央部から排気するようにしたため、空気の取り入れ量も多くなるとともに、空気の流路も短くなり、さらに、中央部にペルチェ素子４０を設けたため、高い冷却効果を得ることができる。
【００２６】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
図４に、本発明の第２実施形態に係るヒートシンクの正面図である。
図４に示すように、本実施形態のヒートシンク２２は、一方の端に吸気ファン２６を設け、他方の端に排気ファン２９を設け、さらに、ヒートシンク２２の長手方向の排気ファン２９側にペルチェ素子４０を設けたものである。
このように構成することで、吸気ファン２６及び排気ファン２９をそれぞれ１つとすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００２７】
本実施形態は、図５に示すように一方から吸気して他方から排気する構成のヒートシンクに対して、その温度が高くなる排気側にペルチェ素子４０を取り付けたものであり、このような構成のヒートシンクに対して有効である。
【００２８】
以上説明した実施例では、ペルチェ素子を用いているため、多少コストが高くはなるが、高い冷却効果を得ることができる。
また、上記例では、ＬＤ−ＦＣ方式の露光装置に用いる冷却装置について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＬＤ以外の発熱体を有するシステム、例えば、ＣＣＤを含むシステムにも適用可能である。
また、その他、抵抗、基板、チップ等あらゆる熱を持つものを含むシステムに用いられるヒートシンクと組み合わせた冷却装置として本発明を好適に適用することができる。
【００２９】
以上、本発明の冷却装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、ペルチェ素子をヒートシンクの温度が高くなる部分に設けるようにしたため、冷却効果を高めるとともに、ＬＤの位置における温度差（温度ローカリティ）を解消し、均一な温度分布を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る冷却装置を適用するファイバーアレイ露光装置の概略構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の露光装置を構成する各部を側面から見た状態を示す側面図である。
【図３】第１実施形態に係るヒートシンクを示すものであり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）を右側から見た側面図である。
【図４】第２実施形態に係るヒートシンクを示す正面図である。
【図５】ファンによりヒートシンクに送風して冷却する装置の従来の一般的な構成を示す説明図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。
【図６】従来の他の冷却装置の例を示す正面図である。
【図７】図５のヒートシンクの長手方向に沿った温度分布を示す線図である。
【図８】図６のヒートシンクの長手方向に沿った温度分布を示す線図である。
【符号の説明】
Ａ    記録材料
１    ファイバーアレイ露光装置（露光装置）
１０  ＬＤ光源部
１２  主走査部
１４  露光ヘッド（結像光学系）
１６  光ファイバー
１６ａ  ファイバー曲がり
１８  ドラム
２０  レーザダイオード・ファイバーカップリングユニット（ＬＤ−ＦＣ）
２２  ヒートシンク
２２ａ  フィン
２６  吸気ファン
２７、２９  排気ファン
２８  コネクタ
３０  ファイバーアレイ
３２  コリメートレンズ
３４  開口
３６  結像レンズ
３８  移動支持台
４０  ペルチェ素子
【図１】
2004257649.tif 000003
【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】
2004257649.tif 000008
【図７】
2004257649.tif 000009
【図８】
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