(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素子を温度制御可能に支持する素子支持装置であって、
空気の流入口と排出口を備え、これらの流入口と排出口との間に多数のフィンが配設されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクの両側において、前記流入口および排出口と交差する方向に配設され、複数個の温度制御が必要とされる素子を支持する一対の支持板と、
前記ヒートシンクと前記支持板との間に配設されたペルチェ素子と、
前記一対の支持板と平行な方向であって、前記一対の支持板によって挟まれた空気流通路に、前記ヒートシンクの流入口から排出口に向かう空気の流れを生じさせる、前記ヒートシンクの排出口側の端面に配設された排気ファンからなる通気機構と、
を備え、
前記複数個の素子はそれぞれの出射部に光ファイバーが接続された半導体レーザであり、当該複数の光ファイバーは前記流入口側において前記排出口から排出された空気が向かわない状態で支持されており、
前記複数個の温度制御が必要とされる素子は、前記支持板における前記ペルチェ素子側とは逆側の面に、前記空気の流れ方向と直交する方向に列設されて支持されていることを特徴とする素子支持装置。
【請求項２】
請求項１に記載の素子支持装置において、
前記ヒートシンク、前記一対の支持板、前記ペルチェ素子および前記通気機構は、前記複数個の温度制御が必要とされる素子の列設方向に複数個配設される素子支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザやＣＰＵ等の温度制御が必要とされる素子を、複数個一括して温度制御可能に支持する素子支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体レーザは、発光に伴って発熱する。しかしながら、半導体レーザを安定して効率的に発光させるためには、半導体レーザ自体の温度を一定温度（例えば摂氏２５度程度）に制御しておく必要がある。このため、従来、半導体レーザを支持する支持機構には、ヒートシンクと冷却ファンとを使用した冷却機構が付設されている。
【０００３】
従来、このような冷却機構を付設した素子支持装置においては、素子の支持面と平行にヒートシンクおよび冷却ファンが取り付けられており、冷却ファンの作用により、空気は素子の支持面に対して垂直方向に延びるヒートシンクのフィンの間を通過して素子の支持面と垂直方向に排出される構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を有する従来の素子支持装置においては、空気の流路を確保するため、素子支持装置の周囲に一定の空間が必要となる。このため、複数個の素子支持装置を列設することが不可能となり、多数の素子を高密度に配置することが困難となる。
【０００５】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、多数の素子を高密度に配置した場合においても各素子を良好に温度制御することが可能な素子支持装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数個の素子を温度制御可能に支持する素子支持装置であって、空気の流入口と排出口を備え、これらの流入口と排出口との間に多数のフィンが配設されたヒートシンクと、前記ヒートシンクの両側において、前記流入口および排出口と交差する方向に配設され、複数個の温度制御が必要とされる素子を支持する一対の支持板と、前記ヒートシンクと前記支持板との間に配設されたペルチェ素子と、前記一対の支持板と平行な方向であって、前記一対の支持板によって挟まれた空気流通路に、前記ヒートシンクの流入口から排出口に向かう空気の流れを生じさせる、前記ヒートシンクの排出口側の端面に配設された排気ファンからなる通気機構と、を備え、前記複数個の素子はそれぞれの出射部に光ファイバーが接続された半導体レーザであり、当該複数の光ファイバーは前記流入口側において前記排出口から排出された空気が向かわない状態で支持されており、前記複数個の温度制御が必要とされる素子は、前記支持板における前記ペルチェ素子側とは逆側の面に、前記空気の流れ方向と直交する方向に列設されて支持されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の素子支持装置において、前記ヒートシンク、前記一対の支持板、前記ペルチェ素子および前記通気機構は、前記複数個の温度制御が必要とされる素子の列設方向に複数個配設される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
まず、この発明に係る素子支持装置を適用する画像記録装置の構成について説明する。図１はこの発明に係る素子支持装置としての素子支持部４を備えた画像記録装置の要部を示す斜視図である。
【００１０】
この画像記録装置は、ドラム１の外周部に装着された感光材料２に対し、結像光学系６から出射されるレーザビームを照射することにより画像を記録するためのものであり、温度制御が必要とされる素子としての多数の半導体レーザ３を支持する素子支持部４と、各半導体レーザ３と結像光学系６とを光学的に連結するための多数の光ファイバー１１を支持する余長収納部５とを備える。
【００１１】
この画像記録装置においては、ドラム１を図示しないモータの駆動により回転するとともに、素子支持部４、余長収納部５および結像光学系６から構成される記録ヘッドを図１において矢印で示す方向に移動させた状態で、結像光学系６から画像信号に応じて変調されたレーザビームを出射することにより、感光材料２をレーザビームにより走査して画像を記録する構成となっている。
【００１２】
図２は、図１に示す画像記録装置における素子支持部４および余長収納部５付近を拡大して示す斜視図である。なお、図２においては、画像記録装置に設けられている一対の素子支持部４および余長収納部５のうちの一方のみを図示している。
【００１３】
素子支持部４には、その左右側面に合計３２個の半導体レーザ３が支持されている（図２においては右側側面の１６個のみが図示されている）。そして、素子支持部４は、その上面がカバー１５により、また、その背面がカバー１３により各々覆われている。カバー１３には、排気のための開口部１４が形成されている。
【００１４】
なお、上述の記載では、半導体レーザ３と光ファイバー１１、コネクタ３２を別個の部品として説明したが、これらは一般的に一体部品（ファイバー付半導体レーザ）として購入できる。また、図示を省略したが、光ファイバー１１の半導体レーザ３側端部には、レンズが取り付けられる。
【００１５】
各半導体レーザ３の出射部は、光ファイバー１１と接続されている。この光ファイバー１１の半導体レーザ３とは逆側の端部は、コネクタ３２に連結されている。そして、光ファイバー１１における半導体レーザ３からコネクタ３２に至る領域は、余長収納部５により固定した状態で支持されている。また、各コネクタ３２は、アダプタ３１と接続されている。このアダプタ３１は、各々、結像光学系６に連結された光ファイバー１２（図１参照）と連結されている。なお、図２における符号３９は、各半導体レーザ３を駆動するための電気信号を送信する送電線である。
【００１６】
次に、この発明に係る素子支持部４の構成について説明する。図３は素子支持部４の要部を示す斜視図であり、図４は素子支持部４の要部を示す正面図である。
【００１７】
なお、図３および図４においては、素子支持部４のうちの１ユニットのみを図示している。図２に示す素子支持部４は、図３および図４に示す素子支持部４を上下方向に２個積み重ねたものである。このため、この画像記録装置においては、図１に示すように、図３および図４に示す素子支持部４が４個使用されていることになる。なお、この明細書においては、素子支持部４の１ユニットおよびこれらを４ユニット組み合わせたものの両方を、素子支持部４と呼称する。
【００１８】
図３および図４を参照して、この発明に係る素子支持部４は、一対のヒートシンク１８と、これらのヒートシンク１８の両側に配設され、ベース部材１６を介して各々８個の半導体レーザ３を支持する一対の支持板１７と、ヒートシンク１８と支持板１７との間に配設された４個のペルチェ素子１９と、ベース部材１６の温度を測定するためのサーミスタ２２とを備える。
【００１９】
一対のヒートシンク１８は、各々、櫛歯状に形成された多数のフィンにより、空気の流入口と排出口とを結ぶ空気の流通路としての多数の開口部２０が形成された構成を有する。このため、一対の支持板１７は、ヒートシンク１８により形成される空気の流入口および排出口と直角に交差する方向（空気の流通路と平行な方向）に配設されることになる。そして、開口部２０における排出口側の端面には、通気機構としての排気ファン２１が上下２段に配設されている。これらの排気ファン２１は、図２に示すカバー１３の開口部１４と、各々対向配置される構成となっている。
【００２０】
画像を記録するため半導体レーザ３を連続して点灯させた場合においては、半導体レーザ３が発熱して高温となる。一方、半導体レーザ３を安定して効率的に発光させるためには、半導体レーザ３自体の温度を例えば摂氏２５度程度の設定温度に制御しておく必要がある。
【００２１】
このため、上述した素子支持部４においては、サーミスタ２２により半導体レーザ３の温度をベース部材１６を介して測定する。そして、ベース部材１６の温度が設定温度より高い場合には、ペルチェ素子１９を駆動して支持板１７を冷却する。支持板１７を冷却することにより加熱したペルチェ素子１９の支持板１７とは逆側の端面は、ヒートシンク１８により冷却される。
【００２２】
すなわち、ヒートシンク１８は、ペルチェ素子１９より熱エネルギーを受け取ることにより昇温しようとする。しかしながら、排気ファン２１の作用により、ヒートシンク１８における多数のフィンにより形成された開口部２０における流入口から排出口に向けて空気が流通することから、ヒートシンク１８はこの空気の流れにより冷却される。このとき、支持板１７およびペルチェ素子１９は、ヒートシンク１８により形成される空気の流入口および排出口と直角に交差する方向に配置されており、ヒートシンク１８のフィンは開口部２０を通過する空気の流れにより効率的に冷却されることになる。
【００２３】
ヒートシンク１８の開口部２０を通過して加熱された空気は、排気ファン２１の作用により、図２に示す開口部１４を介して外部に排出される。このとき、ヒートシンク１８における空気の排出口は、図１および図２に示す光ファイバー１１、１２の設置方向とは逆方向、すなわち、ヒートシンク１８より排出される空気が光ファイバー１１、１２に向かわない方向に配置されている。
【００２４】
一般に、光ファイバーはその温度が変化することにより光の伝送効率が変化する。このため、図１および図２に示す光ファイバー１１、１２がヒートシンク１８により加熱された空気と接触した場合には、光の伝送効率が大幅に変化し、画像の記録に悪影響を与えることになる。このため、上述したように、ヒートシンク１８における空気の排出口を光ファイバー１１、１２の設置方向とは逆方向として、ヒートシンク１８より排出される空気と光ファイバー１１、１２との接触を防止しているのである。
【００２５】
以上のように構成された素子支持部４においては、支持板１７およびペルチェ素子１９がヒートシンク１８により形成される空気の流入口および排出口と直角に交差する方向に配置されていることから、図１および図２に示すように、この素子支持部４を、ヒートシンク１８の開口部２０から構成される空気の流通が互いに平行となる上下方向および左右方向に列設することができ、多数の素子を高密度に配置することが可能となる。
【００２６】
なお、上述した実施形態においては、ペルチェ素子１９を使用して支持板１７を冷却する場合について説明したが、例えば、半導体レーザ３の温度が設定温度より低い場合においては、ペルチェ素子１９により支持板１７を加熱するようにしてもよい。この場合においては、ヒートシンク１８によりペルチェ素子１９の支持板１７とは逆側の端面を常温の空気で加熱することになる。
【００２７】
また、上述した実施形態においては、ヒートシンク１８と支持板１７との間にペルチェ素子１９を配置し、このペルチェ素子１９を介して支持板１７とヒートシンク１８との間で熱エネルギーを交換することにより、熱エネルギーの交換効率を高める構成となっているが、ペルチェ素子１９を省略し、支持板１７とヒートシンク１８との間で直接的に熱エネルギーを交換するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態においては、空気の流れを生じさせる通気機構として排気ファン２１を使用しているが、ポンプやブロア等の他の通気機構を使用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、空気の流入口と排出口との間に多数のフィンが配設されたヒートシンクと、ヒートシンクの両側において流入口および排出口と交差する方向に配設され複数個の温度制御が必要とされる素子を支持する一対の支持板と、ヒートシンクと支持板との間に配設されたペルチェ素子と、一対の支持板と平行な方向であって、一対の支持板によって挟まれた空気流通路に、ヒートシンクの流入口から排出口に向かう空気の流れを生じさせる、ヒートシンクの排出口側の側面に配設された排気ファンからなる通気機構とを備え、複数個の温度制御が必要とされる素子は支持板におけるペルチェ素子側とは逆側の面に、空気の流れ方向と直交する方向に列設されて支持されていることから、多数の素子を高密度に配置した場合においても各素子を良好に温度制御することが可能となる。
【００３０】
また、請求項１に記載の発明によれば、ヒートシンクと支持板との間にペルチェ素子を配設することから、支持板１７とヒートシンク１８との間の熱エネルギーの交換効率を高めることが可能となる。
【００３１】
さらに、請求項１に記載の発明によれば、温度制御が必要とされる素子はそれぞれの出射部に光ファイバーと接続された半導体レーザであり、複数の光ファイバーはヒートシンクの流入口側において、ヒートシンクの排出口から排出された空気が光ファイバーに向かわない状態で支持されていることから、ヒートシンクから排出された空気と光ファイバーとの接触に起因する光ファイバーの光の伝送効率の変化を防止することが可能となる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、ヒートシンク、一対の支持板、ペルチェ素子および通気機構は、複数個の温度制御が必要とされる素子の列設方向に複数個配設されることから、多数の素子を高密度に配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  素子支持部４を備えた画像記録装置の要部を示す斜視図である。
【図２】  画像記録装置における素子支持部４および余長収納部５付近を拡大して示す斜視図である。
【図３】  素子支持部４の要部を示す斜視図である。
【図４】  素子支持部４の要部を示す正面図である。
【符号の説明】
１      ドラム
２      感光材料
３      半導体レーザ
４      素子支持部
５      余長収納部
６      結像光学系
１１    光ファイバ
１２    光ファイバ
１４    開口部
１６    ベース部材
１７    支持板
１８    ヒートシンク
１９    ペルチェ素子
２０    開口部
２１    排気ファン
２２    サーミスタ
【図１】
0003934362.tif 000002
【図２】
0003934362.tif 000003
【図３】
0003934362.tif 000004
【図４】
0003934362.tif 000005