(57)【要約】【課題】  露光装置において複数のＬＤを同時に使用する場合であっても、ＬＤのケース間の電気的な絶縁を不要にでき、さらに、ＬＤの駆動素子のヒートシンクを用いないですむＬＤ駆動ユニットを提供する。【解決手段】  複数のＬＤと、ＬＤを駆動素子により電流一定制御で駆動する駆動回路とを備えたＬＤ駆動ユニットであって、ＬＤのアノードまたはカソードのいずれか一方が当該ＬＤのケースと接続され、ケースはＬＤ駆動用電源またはＧＮＤのいずれか一方に接続されており、駆動素子の端子の一つが放熱板となっており、放熱板は、ＬＤ駆動用電源またはＧＮＤの他の一方に接続されており、かつ複数のＬＤのすべてについて同じ回路構成とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＤと、前記ＬＤを駆動素子により電流一定制御で駆動する駆動回路とを備えたＬＤ駆動ユニットであって、前記ＬＤのアノードまたはカソードのいずれか一方が当該ＬＤのケースと接続され、前記ケースはＬＤ駆動用電源またはＧＮＤのいずれか一方に接続されており、前記駆動素子の端子の一つが放熱板となっており、前記放熱板は、前記のＬＤ駆動用電源またはＧＮＤの他の一方に接続されており、かつ前記複数のＬＤのすべてについて同じ回路構成であることを特徴とするＬＤ駆動ユニット。
【請求項２】
前記放熱板にヒートシンクが接続されていないことを特徴とする請求項１に記載のＬＤ駆動ユニット。
【請求項３】
前記ケースのすべてが、同じ電位となることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＤ駆動ユニット。
【請求項４】
前記ケースのすべてが、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＬＤ駆動ユニット。
【請求項５】
駆動回路制御用電源と、前記ＬＤ駆動用電源とが別個独立であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＬＤ駆動ユニット。
【請求項６】
複数のＬＤと、前記ＬＤを駆動素子により電流一定制御で駆動する駆動回路とを備えたＬＤ駆動ユニットであって、前記駆動回路の基準抵抗素子の一端には、前記駆動素子のコレクタまたはエミッタのうち放熱板ではないいずれか一方と、電流一定制御のための一方のフィードバック回路とが接続されており、また、前記基準抵抗素子の他端には、前記ＬＤのカソードまたはアノードのいずれか一方と、電流一定制御のための他方のフィードバック回路とが接続されており、前記のコレクタまたはエミッタのうち放熱板である他の一方は、ＬＤ駆動用電源またはＧＮＤのいずれか一方に接続されており、前記のカソードまたはアノードの他の一方は、前記のＬＤ駆動用電源またはＧＮＤの他の一方に接続されており、かつ前記複数のＬＤについて同じ回路構成であることを特徴とするＬＤ駆動ユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載されたＬＤ駆動ユニットを搭載したことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）を光源として記録材料を露光する露光装置およびそれに用いられるＬＤ駆動ユニットに関し、特に、冷却機構が必要とされる高出力ＬＤを光源とした露光装置およびそれに用いられるＬＤ駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルタイプのＣＴＰ等のように、比較的高出力のＬＤを複数使用する露光装置では、ＬＤから生じる熱をＬＤケースを経由して取り付け基板に放熱するために、ケースとＬＤのアノードまたはカソードのどちらか一方とが接続されていることが多い。また、複数の駆動用電源を同時に用いることも多い。このような場合、それぞれのＬＤが異なる電位となる可能性があり、あらかじめＬＤケースを互いに電気的に絶縁しておく必要が生じる。しかし、ＬＤケースを互いに絶縁すると一般に熱伝導性も低下する。そのため、ケースから取り付け基板への放熱量が低下して、ＬＤの寿命や性能に影響する。
【０００３】
また、高出力ＬＤには比較的大きな電流を流すことが必要とされる。そのため、高出力ＬＤを一定電流で駆動する際には、例えば、トランジスタなどの増幅用の駆動素子を用い、さらにこの駆動素子のコレクタかエミッタのいずれかと接続された放熱板を介してヒートシンクが設けられるのが通常である。これにより、駆動素子から発生する熱が放熱される。しかし、このヒートシンクのために駆動素子を載せる電源基板は比較的大きな物にならざるを得ない。このようなＬＤ駆動回路の例は、例えば、特許文献１または２に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２６４３３７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、露光装置において複数のＬＤを同時に使用する場合であっても、ＬＤのケース間の電気的な絶縁を不要とすることができ、さらに、ＬＤの駆動素子のヒートシンクを用いないですむＬＤ駆動ユニットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の第一は、複数のＬＤと、前記ＬＤを駆動素子により電流一定制御で駆動する駆動回路とを備えたＬＤ駆動ユニットであって、前記ＬＤのアノードまたはカソードのいずれか一方が当該ＬＤのケースと接続され、前記ケースはＬＤ駆動用電源またはＧＮＤのいずれか一方に接続されており、前記駆動素子の端子の一つが放熱板となっており、前記放熱板は、前記のＬＤ駆動用電源またはＧＮＤの他の一方に接続されており、かつ前記複数のＬＤのすべてについて同じ回路構成であることを特徴とするＬＤ駆動ユニットである。
【０００６】
ここで、前記放熱板にヒートシンクが接続されていないことは好ましい。また、前記ケースのすべてが、同じ電位となることは好ましい。また、前記ケースのすべてが、互いに電気的に接続されていることは好ましい。また、駆動回路制御用電源と、前記ＬＤ駆動用電源とが別個独立であることは好ましい。
【０００７】
発明の第二は、複数のＬＤと、前記ＬＤを駆動素子により電流一定制御で駆動する駆動回路とを備えたＬＤ駆動ユニットであって、前記駆動回路の基準抵抗素子の一端には、前記駆動素子のコレクタまたはエミッタのうち放熱板ではないいずれか一方と、電流一定制御のための一方のフィードバック回路とが接続されており、また、前記基準抵抗素子の他端には、前記ＬＤのカソードまたはアノードのいずれか一方と、電流一定制御のための他方のフィードバック回路とが接続されており、前記のコレクタまたはエミッタのうち放熱板である他の一方は、ＬＤ駆動用電源またはＧＮＤのいずれか一方に接続されており、前記のカソードまたはアノードの他の一方は、前記のＬＤ駆動用電源またはＧＮＤの他の一方に接続されており、かつ前記複数のＬＤについて同じ回路構成であることを特徴とするＬＤ駆動ユニットである。
【０００８】
発明の第三は、上記のＬＤ駆動ユニットのいずれかを搭載したことを特徴とする露光装置である。
【発明の効果】
【０００９】
複数のＬＤを同時に使用する場合であっても、ＬＤのケース間の電気的な絶縁を不要にできる。これにより、ケースから取り付け板への熱伝導性も良好となるから、ケースからの放熱量が確保できる。また、ＬＤ駆動素子にヒートシンクを用いないですむため電源基板が小さくなる。これにより、小型化されたＬＤ駆動ユニットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、数百ｍＷから数Ｗ程度の高出力ＬＤを複数個用い、ＬＤから光ファイバーで露光ヘッドに伝送して露光するマルチビームＣＴＰを例に説明する。図１に、そのような露光装置１の概略構成を示した。図１（ａ）は、露光装置１の概略側面図であり、（ｂ）は上面図である。露光装置１は、回転ドラム２０、支柱２２、回転軸２３、図示されないドラム回転機構からなる主走査機構と、レール１１、移動架台６５、図示されない移動架台駆動機構からなる副走査機構と、光源（ＬＤ）４０、露光ヘッド６０、光ファイバー６１、レンズ６２からなる露光機構と、電子冷却素子５０、空冷ファン５１およびヒートシンクからなる冷却機構と、これらを搭載する主架台１０とからなる。この他、ＬＤの光量測定機構、レンズ６２のピント調整機構、記録材料のフィード機構や排出機構等も備えるが図示されていない。また、露光装置１の各部分は、図示されない制御部のコントロール下で動作する。
【００１１】
回転ドラム２０は、露光装置１の主架台１０に、支柱２２、回転軸２３を介して回転可能に取り付けられている円筒形状の部材である。回転ドラム２０は、光露光で画像を形成する際、その外周面上に記録材料３０を巻き付けて保持する。さらに、制御部から出力される制御信号に従って、図示されないドラム駆動機構がモータを駆動し、図１中の矢印Ｒの方向に回転する。これにより、記録材料３０に対する主走査が行われる。
【００１２】
レール１１は、回転ドラム２０の回転軸２３に平行に主架台１０上に設置されている。レール１１は、回転ドラム２０の全幅にわたって、後述する移動架台６５が移動できるように長さと位置が設定されている。移動架台６５は、レール１１上に設置されており、図示されない移動架台駆動機構により、回転軸２３方向に平行に移動可能に取り付けられている。移動架台６５がレール１１に沿って移動することで、記録材料に対する副走査がなされる。この移動方向が副走査方向Ｐとなる。
【００１３】
光源４０は、主架台１０上に設けられた脚４２上に設けられており、アルミニウム製のＬＤ取り付け台４１上に、高出力ＬＤ４０が１６個並列に並べられて固定されている。各ＬＤの金属ケースは、取り付け台４１に直接接してネジ留めされており、取り付け台との間で電気伝導および熱伝導可能となっている。つまり、全部のＬＤの金属ケースと、ＬＤ取り付け台４１は、同じ電位となっている。また、各ＬＤは、制御部の命令に従って、ＬＤごとに独立したＬＤ駆動回路（１）〜（１６）７０により駆動される。ＬＤ駆動回路７０については後述する。なお、ＬＤ駆動ユニットは、この取り付け台に固定されたＬＤと、各ＬＤに接続されたＬＤ駆動回路７０とからなる。
【００１４】
各ＬＤの射出口には光ファイバー６１がコネクタを介して光伝送可能に接続されている。光ファイバー６１は、互いに束ねられて移動台６３上に固定された露光ヘッド６０に接続されている。
【００１５】
ＬＤ取り付け台４１の断面は略Ｌ字型をなしており、ＬＤが固定された部分の背面には、電子冷却素子であるペルチェ素子５０が設けられている。ペルチェ素子５０には、さらにヒートシンクを介して空冷ファン５１が設けられており、ＬＤで発生した熱は、ＬＤ取り付け台４１からペルチェ素子５０を介して、ヒートシンクと空冷ファン５１から排熱される。
【００１６】
移動台６３上には、露光ヘッド６０とレンズ６２が、光軸をそろえて固定されている。レンズ６２は、露光ヘッド６０の光ファイバー６１からの射出口近傍に設けられ、光ビームを記録材料３０の表面に収束する。このレンズ６２は、単レンズ、または複数のレンズを組み合わせて構成されるレンズ群のいずれであってもよい。光源４０のＬＤから光ファイバー６１および露光ヘッド６０の射出口を介して射出された光ビームは、レンズ６２を介して記録材料３０上に収束し、記録材料を露光させる。
【００１７】
次に、ＬＤ駆動回路７０について説明する。ＬＤ駆動回路７０は、１６個のＬＤについて同じ構成であり、１６個のＬＤケースの電位は同じである。そのうちの一つの回路の概略構成例を図２に示す。ＬＤ１２１は金属ケース１２２に収納されており、ＬＤ１２１のアノードは金属ケース１２２に金属線１２３で接続されている。また、金属ケース１２２は取り付け台４１に直接接するようにしてネジ留めされている。これにより、ＬＤ１２１のアノードと取り付け台４１は同じ電位となる。ＬＤ１２１に電流を流す二つのラインは、コネクタ１２０を介して、一つはＬＤ駆動回路７０に接続され、他の一つは接地１２４でＧＮＤとなっている。
【００１８】
ＬＤ駆動回路７０は、制御部からの制御信号１００に従ってＬＤ１２１を電流駆動する。制御信号１００は、オペアンプ１０１を経由して駆動素子１０２を制御する。駆動素子１０２は、この制御により、接地端１２４からＬＤ１２１と基準抵抗素子１１０を経由して、ＬＤ駆動電源１０３（−Ｖｃｃ）へ駆動電流を流す。また、基準抵抗素子１１０の両端には、オペアンプ１０１への二本のフィードバック回路１１１と１１２とが設けられており、これらにより基準抵抗素子１１０を流れる電流値が、制御信号に対応する一定値となるように制御されている。
【００１９】
ここで用いられている駆動素子１０２の概略外観図を図３に示す。駆動素子１０２は、通常のＬＤ駆動用のトランジスタであり、本体に放熱板１２５が固定されている。このＬＤ駆動回路７０では、この駆動素子１０２の放熱板１２５とコレクタ１２７が、ＬＤ駆動電源１０３に接続されており、駆動素子１０２で発生した熱は、放熱板１２５を介してＬＤ駆動電源１０３が設けられた電源基板から放熱される。ここで、駆動素子１０２にはヒートシンクを設けていない。これは電源基板の面積が比較的大きく、このほぼ全面をヒートシンク代わりに利用できるからである。
【００２０】
このように、電流一定制御を行う駆動回路において、駆動素子１０２のコレクタ１２７の電位を電源電位（−Ｖｃｃ）とし、かつ駆動素子１０２にヒートシンクを用いていない構成とした。このように駆動素子の放熱板に接続された端子の電位を電源電位Ｖｃｃか接地電位ＧＮＤとする。このため、駆動素子１０２で生じた熱が放熱板１２５から電源１０３を設けた基板に伝導し、この電源基板を放熱板として使用できるようになった。これにより、従来、駆動素子ごとに放熱のため必要だったヒートシンクを用いないことが可能となり、ＬＤ駆動ユニットが小型化できる。
【００２１】
そして、このような回路構成をすべてのＬＤに対して同じにする。これを図４に示す。図４は、ＬＤ駆動ユニットの概念図を示した図である。ここでは、１６個のＬＤに対応する駆動回路（１）から（１６）までが、全部同じ回路構成となっている。つまり、すべての駆動素子のコレクタは、同じ電圧のＬＤ駆動電源（−Ｖｃｃ）に接続されて、駆動素子にはヒートシンクを用いないようにした。また、すべてのＬＤについて、アノードがＬＤ取り付け台４１と同じ電位（接地電位ＧＮＤ）になるようにした。これにより、ＬＤごとに電気的に絶縁する必要が無くなり、誤動作の心配がなくなり、放熱量も十分得られるようになる。
【００２２】
このようなＬＤ駆動回路の構成は、すべてのＬＤについて同じ回路構成にすることを前提として、種々のバリエーションを取りうる。図５から図８を用いてそれらバリエーションの各種について説明する。まず、図５は、図２の駆動回路と類似しているが、図２における接地端１２４が、図６では駆動電源（＋Ｖｃｃ）となっており、また、図２における駆動電源（−Ｖｃｃ）が接地端１３１となっている点が異なる。つまり、駆動電流が流れる回路部分の電位が略Ｖｃｃだけ上にシフトしている。一方、ＬＤは図２と同じくアノードがＬＤケースに接続されている。このため、ＬＤケースは、駆動電源の電位（＋Ｖｃｃ）となる。このような回路構成でも、図２の構成と同様に、ＬＤごとの絶縁は不要となる。また、駆動素子のヒートシンクを用いなくとも電源基板から放熱できる。
【００２３】
図６の回路構成は、オペアンプ周辺の回路構成は図２と類似しているが、ＬＤ１４３と基準抵抗素子１４２に関する構成は異なる。制御信号１００からオペアンプを介した信号により、駆動素子１４１は駆動電源（＋Ｖｃｃ）から、基準抵抗素子１４２とＬＤ１４３を介して接地端１４６へ電流を流す。また、二つのフィードバック回路１５０と１５１が、電流一定制御のためにオペアンプへのフィードバックを行う。その際、ＬＤ１４３のカソードが、金属線１４４により金属ケース１４５に接続されているため、金属ケース１４５は接地電位となる。このため、金属ケースを互いに絶縁する必要が無くなる。また、駆動素子１４１のコレクタが電源に接続されており、ヒートシンクを用いていない。これでも駆動素子１４１で発生する熱を電源基板から放熱できる。
【００２４】
図７の回路構成は、図６の回路構成に類似しているが、図６における駆動電源１４０が図７における接地端１６１となり、図６における接地端１４６が図７における駆動電源（−Ｖｃｃ）となっている点が異なる。また、ＬＤ部分の構成は図６と同じであるから、図７のＬＤのカソードは、駆動電源の電位（−Ｖｃｃ）となる。そのためＬＤケースの電位も−Ｖｃｃとなる。これをすべてのＬＤケースについて同様とするから、この例でも、複数のＬＤケースを互いに絶縁する必要が無くなる。
【００２５】
図８の回路構成は、図２の回路構成と類似しているが、オペアンプ１７０の制御用電源として電源１７１（＋Ｖｃｃ）と電源１７２（−Ｖｃｃ）とを、ＬＤ駆動電源１７３とは独立に設けた点が異なる。このようにすると、駆動素子で発生する熱を極力減らすことができて駆動素子にかかる負担が軽減されるから、駆動素子で発生する熱量が減少して、駆動素子に接続されている電源基板の面積を小さくすることが可能となる。さらに、上記で説明した構成と同様の効果も得ることができるのは言うまでもない。
【００２６】
なお、本発明の態様は、上記の具体例に限定されるものではない。露光装置は、ＣＴＰに限定されるものではなく、記録材料をＬＤやＬＥＤを用いて露光するものであれば、特に限定無く適用することができる。また、比較的低出力なＬＤ等を用いる露光装置に、本発明を適用して絶縁処理やヒートシンク不要としてもよい。また、上記では、駆動素子の放熱板がコレクタと同じ電位に接続されている例を用いて説明したが、エミッタが放熱板と同じ電位に接続されている場合も、上記と同様にしてヒートシンクを用いることなく、放熱板から電源基板に放熱するように構成できる。また、駆動素子は電流増幅型に限られず、ＦＥＴ等を用いた電圧制御型のものでもよい。さらに、一つの駆動回路に用いる駆動素子の数は一つに限定されず、複数の駆動素子を組み合わせて用いても同様に回路構成できるのは言うまでもない。また、露光ヘッドは、ファイバー型には限定されず、複数のＬＤを束ねたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】露光装置の概略構造例を示した（ａ）側面図と、（ｂ）上面図である。
【図２】ＬＤ駆動回路の構成例を示した概略回路図である。
【図３】駆動素子の外観図である。
【図４】ＬＤ駆動ユニットの概念図である。
【図５】ＬＤ駆動回路の他の構成例を示した概略回路図である。
【図６】ＬＤ駆動回路のさらに他の構成例を示した概略回路図である。
【図７】ＬＤ駆動回路のさらに他の構成例を示した概略回路図である。
【図８】ＬＤ駆動回路のさらに他の構成例を示した概略回路図である。
【符号の説明】
【００２８】
１            露光装置
１０            主架台
１１            レール
２０            回転ドラム
２１            回転ドラム表面
２２            支柱
２３            回転軸
３０            記録材料
４０            光源（ＬＤ）
４１            ＬＤ取り付け台
４２            脚
５０            電子冷却素子（ペルチェ素子）
５１            空冷ファン
６０            露光ヘッド
６１            光ファイバー
６２            レンズ
６３            移動台
６５            移動架台
７０            ＬＤ駆動回路
１０１            オペアンプ
１０２            駆動素子
１０３            駆動電源
１１０            基準抵抗素子
１１１、１１２        フィードバック回路
１２０            コネクタ
１２１            ＬＤ
１２２            金属ケース
１２３            金属線
１２４            接地端
１２５            放熱板
１３０            駆動電源
１３１            接地端
１４０            駆動電源
１４１            駆動素子
１４２            基準抵抗素子
１４３            ＬＤ
１４４            金属線
１４５            金属ケース
１４６            接地端
１５０、１５１        フィードバック回路
１６０            駆動電源
１６１            接地端
１７０            オペアンプ
１７１            制御用電源
１７２            制御用電源
１７３            駆動電源
【図１】
2005268512.tif 000002
【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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