JP3563384B2 - 画像記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子を利用した光変調デバイスを用いて記録媒体に画像を記録する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回折格子を利用した光変調デバイスに半導体レーザから光を照射することにより画像を記録する画像記録装置が提案されている。通常、半導体レーザは出射光の波長および出力の安定化、並びに、寿命の確保のために冷却が行われる。一方、特開２０００−１３１６２８号公報には、光変調デバイスの冷却を行う機構が追加された画像記録装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回折格子を利用した光変調デバイスでは、回折現象により光変調デバイスから導き出される光の方向を変化させて光の空間変調が行われる。このような光変調デバイスでは非信号光も放出されることから、非信号光は画像の記録に悪影響を与えないように遮光される。また、画像の記録が行われない間は、安全のために半導体レーザからの光が別途シャッタにて遮光される。
【０００４】
このような不要光の遮光により、光学ヘッド内部では光エネルギーが熱エネルギーに変換される。したがって、半導体レーザとして高出力のものを利用する場合、光学ヘッド内の温度が非常に上昇することとなり、光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等の問題を引き起こしてしまうことが考えられる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像記録装置において遮光による温度上昇を適切に抑制することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの光が照射される記録媒体を保持する保持部と、不要光を遮光する遮光部と、不要光の遮光により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置であって、前記遮光部が、非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行う。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像記録装置であって、前記遮光部が、非露光時に前記光源からの光を反射するミラーを有し、前記ミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部に照射され、前記遮光用冷却部が照射により発生する熱を除去する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、前記光変調デバイスからの±１次回折光である非信号光を反射する２つのミラーと、前記２つのミラーからの光の照射により発生する熱を除去する１つの遮光用冷却部と、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記１つの遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、前記光変調デバイスからの非信号光を反射するミラーと、前記ミラーからの光の照射により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行うもう１つのミラーと、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記もう１つのミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部へと導かれ、前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置であって、前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して前記光変調デバイスを冷却するデバイス用冷却部をさらに備える。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像記録装置であって、冷却媒体の温度を制御する温度制御部をさらに備え、前記温度制御部からの冷却媒体が、前記光源用冷却部、前記デバイス用冷却部および前記遮光用冷却部を順に経由して前記温度制御部へと戻される。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像記録装置であって、前記光変調デバイスを冷却媒体により冷却するデバイス用冷却部をさらに備え、前記遮光用冷却部が前記デバイス用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係る画像記録装置１の構成を示す図である。画像記録装置１は画像記録用の光を出射する光学ヘッド１０および露光により画像が記録される記録媒体９を保持する保持ドラム７を有する。記録媒体９としては、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム等が用いられる。なお、保持ドラム７として無版印刷用の感光ドラムが用いられてもよく、この場合、記録媒体９は感光ドラムの表面に相当し、保持ドラム７が記録媒体９を一体的に保持していると捉えることができる。
【００１９】
光学ヘッド１０はカバー１０ａにより密閉されており、図示しない移動機構により紙面に垂直な方向に移動する。保持ドラム７は光学ヘッド１０の移動方向に平行な中心軸を中心に回転する。そして、保持ドラム７を回転させつつ光学ヘッド１０を移動させることにより、記録媒体９上に画像の記録が行われる。
【００２０】
光学ヘッド１０は、レーザエミッタ１１１を有する半導体レーザ（以下、「バーＬＤ」という。）１１、および、バーＬＤ１１からの光がレンズ２１を介して導かれる回折格子型の光変調デバイス１２を有する。光変調デバイス１２からの信号光はレンズ２２，２３を介して保持ドラム７へと導かれる。光学ヘッド１０にはさらに、光変調デバイス１２への光の照射および遮断を切り替えるミラー３１、光変調デバイス１２からの非信号光を遮光するためのミラー３２，３３、並びに、冷却媒体である水を用いて冷却を行う光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３を有する。光変調デバイス１２はヒートスプレッダ４２１と一体となっており、デバイス用水冷ジャケット４２はヒートスプレッダ４２１を介して光変調素子１２１を冷却する。
【００２１】
バーＬＤ１１は、いわゆるバータイプのレーザであり、複数の発光点（すなわち、エミッタ１１１）を紙面に垂直な方向に一列に有する。レーザエミッタ１１１からの光はバーＬＤ１１が有するレンズ１１２により、紙面に平行な方向にコリメートされる。複数の発光点からの光はレンズ２１により重畳されつつ光変調デバイス１２へと集光される。
【００２２】
光変調デバイス１２は複数の光変調素子１２１を紙面に垂直な方向に一列に有し、空間光変調を行う。また、光変調デバイス１２の基板上には光変調素子１２１を駆動するための回路も設けられる。
【００２３】
光変調素子１２１は半導体製造技術を利用して製造され、各光変調素子１２１は溝の深さを変更することができる回折格子となっている。より具体的には、複数のリボン状の部材が基準面に沿って互いに平行に形成され、リボン状の部材が基準面に対して昇降移動することにより、回折格子の溝の深さが変更される。溝の深さを変更することにより、光変調素子１２１は入射光の０次回折光（すなわち、非回折光）と±１次回折光とを選択的に出射することができる。このような光変調デバイスとしてはシリコン・ライト・マシンズ社（米国サニーベール市）のグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ（登録商標））等がある。図１に示す画像記録装置１では、０次回折光が画像の記録に用いられる信号光とされ、±１次回折光が非信号光とされる。光変調デバイス１２からの信号光は、レンズ２２，２３を介して保持ドラム７へと導かれ、記録媒体９に照射される。
【００２４】
レンズ２２，２３により、光変調デバイス１２と記録媒体９とは光学的に共役とされ、微細な光変調素子１２１の各像が記録媒体９上に形成される。したがって、信号光（すなわち、０次回折光）を出射する光変調素子１２１からの光が記録媒体９上の対応する位置に微細な光スポットとして導かれ、記録媒体９を感光させる。
【００２５】
ミラー３１は、駆動軸３１１によりバーＬＤ１１から光変調デバイス１２に至る光路から待避した位置と光路上の位置との間で移動し、露光が行われる際にはミラー３１は光路から待避され、露光が行われない間（例えば、スタンバイ状態の間）はバーＬＤ１１からの光を反射して遮光用水冷ジャケット４３へと導く。すなわち、ミラー３１および遮光用水冷ジャケット４３の受光面により、非露光時の光を受けるのでバーＬＤ１１の光は光変調デバイス１２には照射されない。これにより、非露光時に光変調デバイス１２に光があたり続けること、また、光学ヘッド１０から記録媒体９へと光が漏れ出してしまうことが防止される。
【００２６】
ミラー３２，３３には既述のように光変調デバイス１２からの非信号光が入射し、非信号光を反射して遮光用水冷ジャケット４３へと導く。すなわち、ミラー３２，３３および遮光用水冷ジャケット４３の受光面により光変調デバイス１２からの不要光である非信号光の遮光が行われる。
【００２７】
なお、図１は画像記録装置１を側面から見た図で、そのためミラー３２とミラー３３が重複して光軸上にあるように示されているが、実際は該ミラー３２とミラー３３は光軸を挟んで紙面に垂直な方向の所定の場所に設けられている。図２は前記ミラーの位置関係の概要を示す光学ヘッド１０の上面図である。この図でわかるように、ミラー３２，３３は互いに光軸を挟んで対称に配置される。
【００２８】
光源用水冷ジャケット４１は出射光の波長および出力の安定化、並びに、寿命の確保のためにバーＬＤ１１の冷却を行う。デバイス用水冷ジャケット４２は動作の安定化および寿命の確保を目的としてヒートスプレッダ４２１を介して効率よく光変調デバイス１２を冷却する。一方、遮光用水冷ジャケット４３は、ミラー３１〜３３からの光の照射により発生する熱を除去する。
【００２９】
遮光時のミラー３１の角度およびミラー３２，３３の姿勢は、ミラー３１〜３３からの光を遮光用水冷ジャケット４３の受光面のほぼ同一の領域へと導くように決定される。これにより、遮光用水冷ジャケット４３の大きさを小さく抑えることが実現される。なお、遮光用水冷ジャケット４３上の受光面は、バーＬＤ１１からの光を効率よく吸収することができる材料により形成される。
【００３０】
以上のように、画像記録装置１の光学ヘッド１０では、発熱の原因となるバーＬＤ１１、光変調デバイス１２、および、不要光が照射される遮光用水冷ジャケット４３の受光面の全てが冷却されるため、露光に係る構成からの熱の放出を適切に抑えることができ、光学ヘッド１０内の温度上昇を抑制することができる。その結果、精密な光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等を防止することが実現される。特に、不要光の遮光により発生する熱を積極的に除去することにより、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００３１】
また、光学ヘッド１０内部で発生する熱が適切に除去されることから、バーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光に係る構成をカバー１０ａにより密閉された空間内に配置することが可能となり、光変調デバイス１２やその他の光学要素に塵埃が付着することを容易に防止することができる。なお、光学ヘッド１０は塵埃の進入を防ぐ程度に密閉されるのであるならば、完全に密閉されなくてもよい。
【００３２】
さらに、非露光時の光や非信号光といった不要光をミラー３１〜３３を用いて遮光用水冷ジャケット４３へと集めることにより、１つの水冷ジャケットで複数箇所の不要光の遮光を適切に行うことができ、かつ、遮光により発生する熱を光学系から離れた位置で除去することにより発熱の影響が光学系に及ぶことを容易に防止することができる。
【００３３】
図３は、光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３に冷却媒体が流される様子を示すブロック図である。画像記録装置１には冷却媒体の冷却および温度制御を行うチラーユニット４４が備えられており、チラーユニット４４から送り出される冷却媒体は、光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３を順に経由してチラーユニット４４へと戻される。チラーユニット４４は、冷却媒体を貯留するタンク、タンク内の冷却媒体を冷却する冷却部、冷却媒体の冷却を制御する温度制御回路および冷却媒体を送り出すポンプを有する。
【００３４】
バーＬＤ１１と光変調デバイス１２とを比較した場合、光変調デバイス１２はバーＬＤ１１ほどは高精度に温度制御される必要がないという特徴を有する。例えば、画像記録装置１に半導体レーザを用いる場合、±１℃以下の精度にて半導体レーザの温度が制御される必要がある。一方、光変調デバイス１２は高出力のバーＬＤ１１からの光を受けると光エネルギーの吸収によって損傷するおそれがあるため冷却が必要ではあるが、所定の温度以下とされるのであるならば動作に問題は生じない。
【００３５】
また、例えば、光変換効率が５０％程度で定格光出力が４０Ｗの半導体レーザの場合、４０Ｗ程度の発熱が生じ、光変調デバイス１２が吸収する光エネルギーよりも多くの熱エネルギーを放出する。したがって、光源用水冷ジャケット４１の冷却能力はデバイス用水冷ジャケット４２よりも高くされる必要がある。
【００３６】
遮光用水冷ジャケット４３は、ミラー３１〜３３からの光が熱に変換された後に光学ヘッド１０内に放出されることを抑制するために設けられることから、温度制御は不要であり、光変調デバイス１２の冷却に用いられた後の冷却媒体を利用して冷却を行うのみで足りる。
【００３７】
以上の理由により、チラーユニット４４には光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３の順で直列に接続が行われ、バーＬＤ１１の冷却に用いられた冷却媒体の再利用、および、光変調デバイス１２の冷却に用いられた冷却媒体の再利用が行われるとともに、バーＬＤ１１および光変調デバイス１２の冷却、並びに、遮光により発生する熱の除去（すなわち、遮光に係る冷却）を効率よく行うことができる。さらに、水冷ジャケットを直列に接続することにより、配管の簡素化も実現される。
【００３８】
なお、冷却効率を考慮する必要がない場合やその他設計上の理由により、チラーユニット４４から複数の水冷ジャケットに並列に冷却媒体が供給されてもよく、複数のチラーユニットが設けられてもよい。例えば、バーＬＤ１１の冷却に求められる能力や精度を考慮して光源用水冷ジャケット４１のみが独立したチラーユニットに接続されてもよい。
【００３９】
図４は、本発明の関連技術に係る画像記録装置１の構成を示す図である。図４では、図１と同様の構成には同符号を付しており、図１と同様に、バーＬＤ１１からの光がレンズ２１を介して光変調デバイス１２へと導かれ、光変調デバイス１２からの信号光がレンズ２２，２３を介して保持ドラム７に保持された記録媒体９へと導かれる。関連技術に係る画像記録装置１では、光学ヘッド１０内のバーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光に係る構成が空冷される。
【００４０】
遮光に係る構成としては、バーＬＤ１１からの光を遮光する遮光板３０１、および、光変調デバイス１２からの非信号光を遮光する２つの遮光板３０２，３０３が設けられる。遮光板３０１は駆動軸３１１を中心に回動可能とされ、バーＬＤ１１から光変調デバイス１２に至る光路上の位置と光路から待避した位置との間で姿勢変更される。
【００４１】
バーＬＤ１１はファンユニット４０１により空冷され、光変調デバイス１２はファンユニット４０２により空冷される。一方、遮光板３０１は、バーＬＤ１１からの光が照射される際にファン４３１からの気流により冷却される。遮光板３０２，３０３は、ファンユニット４３２，４３３によりそれぞれ空冷される。
【００４２】
なお、図４は画像記録装置１を側面から見た図で、そのため遮光板３０２と遮光板３０３が重複して光軸上にあるように示されているが、実際は該遮光板３０２と遮光板３０３は光軸を挟んで紙面に垂直な方向の所定の場所に設けられている。図５は前記遮光板の位置関係の概要を示す光学ヘッド１０の上面図である。この図でわかるように、遮光板３０２，遮光板３０３は互いに光軸を挟んで対称に配置される。
【００４３】
光学ヘッド１０にはさらに、カバー１０ａに吸気口５０１および排気口５０２が設けられ、吸気口５０１にはファン５１およびフィルタ５２が配置され、排気口５０２には簡易なフィルタ５３が配置される。これにより、光学ヘッド１０はファン５１およびフィルタ５２により外気を取り込み、空冷に用いられたエアをフィルタ５３を介して外部へ排出する。
【００４４】
関連技術に係る画像記録装置１においても、発熱源となるバーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光板３０１〜３０３が冷却されるため、光学ヘッド１０内の温度上昇を適切に抑制することができ、精密な光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等を防止することが実現される。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００４６】
上記実施の形態におけるバーＬＤ１１はバータイプに限定されず、１つの発光点を有する半導体レーザであってもよいし、２次元的に発光点が配列配置された半導体レーザであってもよい。
【００４７】
光変調デバイス１２においても１つの光変調素子のみが設けられてもよく、複数の光変調素子が２次元的に配列配置されてもよい。
【００４８】
また、遮光により発生する熱の除去も、積極的に行われるのであるならば他の手法により行われてもよい、例えば、ペルチェ素子と冷却媒体またはファンが併用されてもよい。
【００４９】
ミラー３１または遮光板３０１の駆動方法や、ミラー３２，３３または遮光板３０２，３０３の数および配置は適宜変更されてよい。例えば、ミラー３１または遮光板３０１はスライド移動されてもよく、信号光として±１次回折光が利用される場合には非信号光である０次回折光を遮光するためにミラーまたは遮光板は１つだけ設けられる。
【００５０】
上記実施の形態において、ミラー３１からの光により発生する熱を除去する遮光用水冷ジャケットとミラー３２，３３からの光により発生する熱を除去する遮光用水冷ジャケットとが設計上の都合により個別に設けられてもよい。さらに、ミラー３２からの光とミラー３３からの光が個別の箇所へと導かれ、個別に冷却が行われてもよい。ミラーを用いることにより発熱部位を露光用の光学系から離すことができ、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００５１】
上記実施の形態ではバーＬＤ１１から光変調デバイス１２へと光を導く光学系および光変調デバイス１２から記録媒体９へと光を導く光学系をレンズにて示したが、これらの光学系は模式的に示されているにすぎず、適宜変更されてよい。
【００５２】
上記実施の形態では冷却媒体を用いて冷却が行われ、上記関連技術では空冷が行われるが、バーＬＤ１１、光変調デバイス１２および不要光の各遮光部は冷却媒体を利用した冷却および空冷が選択的に行われてもよい。例えば、バーＬＤ１１のみが冷却媒体により冷却され、光変調デバイス１２および遮光に係る部位が空冷されてもよい。全ての発熱箇所が冷却されることにより、光学ヘッド１０の適切な冷却が実現される。
【００５３】
また、バーＬＤ１１の冷却に利用された冷却媒体が遮光用水冷ジャケット４３にて再利用され、光変調デバイス１２が空冷されてもよく、光変調デバイス１２の冷却に利用された冷却媒体が遮光用水冷ジャケット４３にて再利用され、バーＬＤ１１が空冷されてもよい。
【００５４】
なお、冷却媒体は水に限定されず、他の冷却媒体が用いられてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１ないし８の発明では、不要光の遮光により発生する熱を除去することにより、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００５６】
また、請求項３ないし５の発明では、遮光により発生する熱を光学系から離れた位置で除去することができる。
【００５７】
また、請求項１、４および５の発明では、光源用冷却部の冷却に利用した冷却媒体を遮光用冷却部にて再利用することができ、請求項６の発明では、光源用冷却部の冷却に利用した冷却媒体をデバイス用冷却部にて再利用することができる。
【００５８】
また、請求項７の発明では、光源および光変調デバイスの冷却、並びに、遮光により発生する熱の除去を効率よく行うことができる。
【００５９】
また、請求項８の発明では、デバイス用冷却部の冷却に利用した冷却媒体を遮光用冷却部にて再利用することができる。
【００６０】
また、請求項６および７の発明では、露光に係る構成からの熱の放出を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す図である。
【図２】一の実施の形態に係る光学ヘッドの概要上面図である。
【図３】複数の水冷ジャケットに冷却媒体が流される様子を示すブロック図である。
【図４】関連技術に係る画像記録装置の構成を示す図である。
【図５】関連技術に係る光学ヘッドの概要上面図である。
【符号の説明】
１ 画像記録装置
７ 保持ドラム
９ 記録媒体
１０ａ カバー
１１ バーＬＤ
１２ 光変調デバイス
３１〜３３ ミラー
４１ 光源用水冷ジャケット
４２ デバイス用水冷ジャケット
４３ 遮光用水冷ジャケット
４４ チラーユニット
１１１ レーザエミッタ
３０１〜３０３ 遮光板
４０１，４０２，４３２，４３３ ファンユニット
４３１ ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子を利用した光変調デバイスを用いて記録媒体に画像を記録する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回折格子を利用した光変調デバイスに半導体レーザから光を照射することにより画像を記録する画像記録装置が提案されている。通常、半導体レーザは出射光の波長および出力の安定化、並びに、寿命の確保のために冷却が行われる。一方、特開２０００−１３１６２８号公報には、光変調デバイスの冷却を行う機構が追加された画像記録装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回折格子を利用した光変調デバイスでは、回折現象により光変調デバイスから導き出される光の方向を変化させて光の空間変調が行われる。このような光変調デバイスでは非信号光も放出されることから、非信号光は画像の記録に悪影響を与えないように遮光される。また、画像の記録が行われない間は、安全のために半導体レーザからの光が別途シャッタにて遮光される。
【０００４】
このような不要光の遮光により、光学ヘッド内部では光エネルギーが熱エネルギーに変換される。したがって、半導体レーザとして高出力のものを利用する場合、光学ヘッド内の温度が非常に上昇することとなり、光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等の問題を引き起こしてしまうことが考えられる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像記録装置において遮光による温度上昇を適切に抑制することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの光が照射される記録媒体を保持する保持部と、不要光を遮光する遮光部と、不要光の遮光により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置であって、前記遮光部が、非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行う。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像記録装置であって、前記遮光部が、非露光時に前記光源からの光を反射するミラーを有し、前記ミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部に照射され、前記遮光用冷却部が照射により発生する熱を除去する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、前記光変調デバイスからの±１次回折光である非信号光を反射する２つのミラーと、前記２つのミラーからの光の照射により発生する熱を除去する１つの遮光用冷却部と、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記１つの遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、半導体レーザを有する光源と、前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、前記光変調デバイスからの非信号光を反射するミラーと、前記ミラーからの光の照射により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行うもう１つのミラーと、前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部とを備え、前記もう１つのミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部へと導かれ、前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置であって、前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して前記光変調デバイスを冷却するデバイス用冷却部をさらに備える。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像記録装置であって、冷却媒体の温度を制御する温度制御部をさらに備え、前記温度制御部からの冷却媒体が、前記光源用冷却部、前記デバイス用冷却部および前記遮光用冷却部を順に経由して前記温度制御部へと戻される。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像記録装置であって、前記光変調デバイスを冷却媒体により冷却するデバイス用冷却部をさらに備え、前記遮光用冷却部が前記デバイス用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行う。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係る画像記録装置１の構成を示す図である。画像記録装置１は画像記録用の光を出射する光学ヘッド１０および露光により画像が記録される記録媒体９を保持する保持ドラム７を有する。記録媒体９としては、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム等が用いられる。なお、保持ドラム７として無版印刷用の感光ドラムが用いられてもよく、この場合、記録媒体９は感光ドラムの表面に相当し、保持ドラム７が記録媒体９を一体的に保持していると捉えることができる。
【００１９】
光学ヘッド１０はカバー１０ａにより密閉されており、図示しない移動機構により紙面に垂直な方向に移動する。保持ドラム７は光学ヘッド１０の移動方向に平行な中心軸を中心に回転する。そして、保持ドラム７を回転させつつ光学ヘッド１０を移動させることにより、記録媒体９上に画像の記録が行われる。
【００２０】
光学ヘッド１０は、レーザエミッタ１１１を有する半導体レーザ（以下、「バーＬＤ」という。）１１、および、バーＬＤ１１からの光がレンズ２１を介して導かれる回折格子型の光変調デバイス１２を有する。光変調デバイス１２からの信号光はレンズ２２，２３を介して保持ドラム７へと導かれる。光学ヘッド１０にはさらに、光変調デバイス１２への光の照射および遮断を切り替えるミラー３１、光変調デバイス１２からの非信号光を遮光するためのミラー３２，３３、並びに、冷却媒体である水を用いて冷却を行う光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３を有する。光変調デバイス１２はヒートスプレッダ４２１と一体となっており、デバイス用水冷ジャケット４２はヒートスプレッダ４２１を介して光変調素子１２１を冷却する。
【００２１】
バーＬＤ１１は、いわゆるバータイプのレーザであり、複数の発光点（すなわち、エミッタ１１１）を紙面に垂直な方向に一列に有する。レーザエミッタ１１１からの光はバーＬＤ１１が有するレンズ１１２により、紙面に平行な方向にコリメートされる。複数の発光点からの光はレンズ２１により重畳されつつ光変調デバイス１２へと集光される。
【００２２】
光変調デバイス１２は複数の光変調素子１２１を紙面に垂直な方向に一列に有し、空間光変調を行う。また、光変調デバイス１２の基板上には光変調素子１２１を駆動するための回路も設けられる。
【００２３】
光変調素子１２１は半導体製造技術を利用して製造され、各光変調素子１２１は溝の深さを変更することができる回折格子となっている。より具体的には、複数のリボン状の部材が基準面に沿って互いに平行に形成され、リボン状の部材が基準面に対して昇降移動することにより、回折格子の溝の深さが変更される。溝の深さを変更することにより、光変調素子１２１は入射光の０次回折光（すなわち、非回折光）と±１次回折光とを選択的に出射することができる。このような光変調デバイスとしてはシリコン・ライト・マシンズ社（米国サニーベール市）のグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ（登録商標））等がある。図１に示す画像記録装置１では、０次回折光が画像の記録に用いられる信号光とされ、±１次回折光が非信号光とされる。光変調デバイス１２からの信号光は、レンズ２２，２３を介して保持ドラム７へと導かれ、記録媒体９に照射される。
【００２４】
レンズ２２，２３により、光変調デバイス１２と記録媒体９とは光学的に共役とされ、微細な光変調素子１２１の各像が記録媒体９上に形成される。したがって、信号光（すなわち、０次回折光）を出射する光変調素子１２１からの光が記録媒体９上の対応する位置に微細な光スポットとして導かれ、記録媒体９を感光させる。
【００２５】
ミラー３１は、駆動軸３１１によりバーＬＤ１１から光変調デバイス１２に至る光路から待避した位置と光路上の位置との間で移動し、露光が行われる際にはミラー３１は光路から待避され、露光が行われない間（例えば、スタンバイ状態の間）はバーＬＤ１１からの光を反射して遮光用水冷ジャケット４３へと導く。すなわち、ミラー３１および遮光用水冷ジャケット４３の受光面により、非露光時の光を受けるのでバーＬＤ１１の光は光変調デバイス１２には照射されない。これにより、非露光時に光変調デバイス１２に光があたり続けること、また、光学ヘッド１０から記録媒体９へと光が漏れ出してしまうことが防止される。
【００２６】
ミラー３２，３３には既述のように光変調デバイス１２からの非信号光が入射し、非信号光を反射して遮光用水冷ジャケット４３へと導く。すなわち、ミラー３２，３３および遮光用水冷ジャケット４３の受光面により光変調デバイス１２からの不要光である非信号光の遮光が行われる。
【００２７】
なお、図１は画像記録装置１を側面から見た図で、そのためミラー３２とミラー３３が重複して光軸上にあるように示されているが、実際は該ミラー３２とミラー３３は光軸を挟んで紙面に垂直な方向の所定の場所に設けられている。図２は前記ミラーの位置関係の概要を示す光学ヘッド１０の上面図である。この図でわかるように、ミラー３２，３３は互いに光軸を挟んで対称に配置される。
【００２８】
光源用水冷ジャケット４１は出射光の波長および出力の安定化、並びに、寿命の確保のためにバーＬＤ１１の冷却を行う。デバイス用水冷ジャケット４２は動作の安定化および寿命の確保を目的としてヒートスプレッダ４２１を介して効率よく光変調デバイス１２を冷却する。一方、遮光用水冷ジャケット４３は、ミラー３１〜３３からの光の照射により発生する熱を除去する。
【００２９】
遮光時のミラー３１の角度およびミラー３２，３３の姿勢は、ミラー３１〜３３からの光を遮光用水冷ジャケット４３の受光面のほぼ同一の領域へと導くように決定される。これにより、遮光用水冷ジャケット４３の大きさを小さく抑えることが実現される。なお、遮光用水冷ジャケット４３上の受光面は、バーＬＤ１１からの光を効率よく吸収することができる材料により形成される。
【００３０】
以上のように、画像記録装置１の光学ヘッド１０では、発熱の原因となるバーＬＤ１１、光変調デバイス１２、および、不要光が照射される遮光用水冷ジャケット４３の受光面の全てが冷却されるため、露光に係る構成からの熱の放出を適切に抑えることができ、光学ヘッド１０内の温度上昇を抑制することができる。その結果、精密な光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等を防止することが実現される。特に、不要光の遮光により発生する熱を積極的に除去することにより、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００３１】
また、光学ヘッド１０内部で発生する熱が適切に除去されることから、バーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光に係る構成をカバー１０ａにより密閉された空間内に配置することが可能となり、光変調デバイス１２やその他の光学要素に塵埃が付着することを容易に防止することができる。なお、光学ヘッド１０は塵埃の進入を防ぐ程度に密閉されるのであるならば、完全に密閉されなくてもよい。
【００３２】
さらに、非露光時の光や非信号光といった不要光をミラー３１〜３３を用いて遮光用水冷ジャケット４３へと集めることにより、１つの水冷ジャケットで複数箇所の不要光の遮光を適切に行うことができ、かつ、遮光により発生する熱を光学系から離れた位置で除去することにより発熱の影響が光学系に及ぶことを容易に防止することができる。
【００３３】
図３は、光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３に冷却媒体が流される様子を示すブロック図である。画像記録装置１には冷却媒体の冷却および温度制御を行うチラーユニット４４が備えられており、チラーユニット４４から送り出される冷却媒体は、光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３を順に経由してチラーユニット４４へと戻される。チラーユニット４４は、冷却媒体を貯留するタンク、タンク内の冷却媒体を冷却する冷却部、冷却媒体の冷却を制御する温度制御回路および冷却媒体を送り出すポンプを有する。
【００３４】
バーＬＤ１１と光変調デバイス１２とを比較した場合、光変調デバイス１２はバーＬＤ１１ほどは高精度に温度制御される必要がないという特徴を有する。例えば、画像記録装置１に半導体レーザを用いる場合、±１℃以下の精度にて半導体レーザの温度が制御される必要がある。一方、光変調デバイス１２は高出力のバーＬＤ１１からの光を受けると光エネルギーの吸収によって損傷するおそれがあるため冷却が必要ではあるが、所定の温度以下とされるのであるならば動作に問題は生じない。
【００３５】
また、例えば、光変換効率が５０％程度で定格光出力が４０Ｗの半導体レーザの場合、４０Ｗ程度の発熱が生じ、光変調デバイス１２が吸収する光エネルギーよりも多くの熱エネルギーを放出する。したがって、光源用水冷ジャケット４１の冷却能力はデバイス用水冷ジャケット４２よりも高くされる必要がある。
【００３６】
遮光用水冷ジャケット４３は、ミラー３１〜３３からの光が熱に変換された後に光学ヘッド１０内に放出されることを抑制するために設けられることから、温度制御は不要であり、光変調デバイス１２の冷却に用いられた後の冷却媒体を利用して冷却を行うのみで足りる。
【００３７】
以上の理由により、チラーユニット４４には光源用水冷ジャケット４１、デバイス用水冷ジャケット４２および遮光用水冷ジャケット４３の順で直列に接続が行われ、バーＬＤ１１の冷却に用いられた冷却媒体の再利用、および、光変調デバイス１２の冷却に用いられた冷却媒体の再利用が行われるとともに、バーＬＤ１１および光変調デバイス１２の冷却、並びに、遮光により発生する熱の除去（すなわち、遮光に係る冷却）を効率よく行うことができる。さらに、水冷ジャケットを直列に接続することにより、配管の簡素化も実現される。
【００３８】
なお、冷却効率を考慮する必要がない場合やその他設計上の理由により、チラーユニット４４から複数の水冷ジャケットに並列に冷却媒体が供給されてもよく、複数のチラーユニットが設けられてもよい。例えば、バーＬＤ１１の冷却に求められる能力や精度を考慮して光源用水冷ジャケット４１のみが独立したチラーユニットに接続されてもよい。
【００３９】
図４は、本発明の関連技術に係る画像記録装置１の構成を示す図である。図４では、図１と同様の構成には同符号を付しており、図１と同様に、バーＬＤ１１からの光がレンズ２１を介して光変調デバイス１２へと導かれ、光変調デバイス１２からの信号光がレンズ２２，２３を介して保持ドラム７に保持された記録媒体９へと導かれる。関連技術に係る画像記録装置１では、光学ヘッド１０内のバーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光に係る構成が空冷される。
【００４０】
遮光に係る構成としては、バーＬＤ１１からの光を遮光する遮光板３０１、および、光変調デバイス１２からの非信号光を遮光する２つの遮光板３０２，３０３が設けられる。遮光板３０１は駆動軸３１１を中心に回動可能とされ、バーＬＤ１１から光変調デバイス１２に至る光路上の位置と光路から待避した位置との間で姿勢変更される。
【００４１】
バーＬＤ１１はファンユニット４０１により空冷され、光変調デバイス１２はファンユニット４０２により空冷される。一方、遮光板３０１は、バーＬＤ１１からの光が照射される際にファン４３１からの気流により冷却される。遮光板３０２，３０３は、ファンユニット４３２，４３３によりそれぞれ空冷される。
【００４２】
なお、図４は画像記録装置１を側面から見た図で、そのため遮光板３０２と遮光板３０３が重複して光軸上にあるように示されているが、実際は該遮光板３０２と遮光板３０３は光軸を挟んで紙面に垂直な方向の所定の場所に設けられている。図５は前記遮光板の位置関係の概要を示す光学ヘッド１０の上面図である。この図でわかるように、遮光板３０２，遮光板３０３は互いに光軸を挟んで対称に配置される。
【００４３】
光学ヘッド１０にはさらに、カバー１０ａに吸気口５０１および排気口５０２が設けられ、吸気口５０１にはファン５１およびフィルタ５２が配置され、排気口５０２には簡易なフィルタ５３が配置される。これにより、光学ヘッド１０はファン５１およびフィルタ５２により外気を取り込み、空冷に用いられたエアをフィルタ５３を介して外部へ排出する。
【００４４】
関連技術に係る画像記録装置１においても、発熱源となるバーＬＤ１１、光変調デバイス１２および遮光板３０１〜３０３が冷却されるため、光学ヘッド１０内の温度上昇を適切に抑制することができ、精密な光学系の配置のずれ、部品の変形、信号光のゆらぎ等を防止することが実現される。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００４６】
上記実施の形態におけるバーＬＤ１１はバータイプに限定されず、１つの発光点を有する半導体レーザであってもよいし、２次元的に発光点が配列配置された半導体レーザであってもよい。
【００４７】
光変調デバイス１２においても１つの光変調素子のみが設けられてもよく、複数の光変調素子が２次元的に配列配置されてもよい。
【００４８】
また、遮光により発生する熱の除去も、積極的に行われるのであるならば他の手法により行われてもよい、例えば、ペルチェ素子と冷却媒体またはファンが併用されてもよい。
【００４９】
ミラー３１または遮光板３０１の駆動方法や、ミラー３２，３３または遮光板３０２，３０３の数および配置は適宜変更されてよい。例えば、ミラー３１または遮光板３０１はスライド移動されてもよく、信号光として±１次回折光が利用される場合には非信号光である０次回折光を遮光するためにミラーまたは遮光板は１つだけ設けられる。
【００５０】
上記実施の形態において、ミラー３１からの光により発生する熱を除去する遮光用水冷ジャケットとミラー３２，３３からの光により発生する熱を除去する遮光用水冷ジャケットとが設計上の都合により個別に設けられてもよい。さらに、ミラー３２からの光とミラー３３からの光が個別の箇所へと導かれ、個別に冷却が行われてもよい。ミラーを用いることにより発熱部位を露光用の光学系から離すことができ、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００５１】
上記実施の形態ではバーＬＤ１１から光変調デバイス１２へと光を導く光学系および光変調デバイス１２から記録媒体９へと光を導く光学系をレンズにて示したが、これらの光学系は模式的に示されているにすぎず、適宜変更されてよい。
【００５２】
上記実施の形態では冷却媒体を用いて冷却が行われ、上記関連技術では空冷が行われるが、バーＬＤ１１、光変調デバイス１２および不要光の各遮光部は冷却媒体を利用した冷却および空冷が選択的に行われてもよい。例えば、バーＬＤ１１のみが冷却媒体により冷却され、光変調デバイス１２および遮光に係る部位が空冷されてもよい。全ての発熱箇所が冷却されることにより、光学ヘッド１０の適切な冷却が実現される。
【００５３】
また、バーＬＤ１１の冷却に利用された冷却媒体が遮光用水冷ジャケット４３にて再利用され、光変調デバイス１２が空冷されてもよく、光変調デバイス１２の冷却に利用された冷却媒体が遮光用水冷ジャケット４３にて再利用され、バーＬＤ１１が空冷されてもよい。
【００５４】
なお、冷却媒体は水に限定されず、他の冷却媒体が用いられてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１ないし８の発明では、不要光の遮光により発生する熱を除去することにより、光学系への熱の影響を適切に防止することができる。
【００５６】
また、請求項３ないし５の発明では、遮光により発生する熱を光学系から離れた位置で除去することができる。
【００５７】
また、請求項１、４および５の発明では、光源用冷却部の冷却に利用した冷却媒体を遮光用冷却部にて再利用することができ、請求項６の発明では、光源用冷却部の冷却に利用した冷却媒体をデバイス用冷却部にて再利用することができる。
【００５８】
また、請求項７の発明では、光源および光変調デバイスの冷却、並びに、遮光により発生する熱の除去を効率よく行うことができる。
【００５９】
また、請求項８の発明では、デバイス用冷却部の冷却に利用した冷却媒体を遮光用冷却部にて再利用することができる。
【００６０】
また、請求項６および７の発明では、露光に係る構成からの熱の放出を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一の実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す図である。
【図２】一の実施の形態に係る光学ヘッドの概要上面図である。
【図３】複数の水冷ジャケットに冷却媒体が流される様子を示すブロック図である。
【図４】関連技術に係る画像記録装置の構成を示す図である。
【図５】関連技術に係る光学ヘッドの概要上面図である。
【符号の説明】
１ 画像記録装置
７ 保持ドラム
９ 記録媒体
１０ａ カバー
１１ バーＬＤ
１２ 光変調デバイス
３１〜３３ ミラー
４１ 光源用水冷ジャケット
４２ デバイス用水冷ジャケット
４３ 遮光用水冷ジャケット
４４ チラーユニット
１１１ レーザエミッタ
３０１〜３０３ 遮光板
４０１，４０２，４３２，４３３ ファンユニット
４３１ ファン
Claims (8)
- 露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、
半導体レーザを有する光源と、
前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、
前記光変調デバイスからの光が照射される記録媒体を保持する保持部と、
不要光を遮光する遮光部と、
不要光の遮光により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、
前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部と、
を備え、
前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行うことを特徴とする画像記録装置。 - 請求項１に記載の画像記録装置であって、
前記遮光部が、非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行うことを特徴とする画像記録装置。 - 請求項２に記載の画像記録装置であって、
前記遮光部が、非露光時に前記光源からの光を反射するミラーを有し、
前記ミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部に照射され、前記遮光用冷却部が照射により発生する熱を除去することを特徴とする画像記録装置。 - 露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、
半導体レーザを有する光源と、
前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、
前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、
前記光変調デバイスからの±１次回折光である非信号光を反射する２つのミラーと、
前記２つのミラーからの光の照射により発生する熱を除去する１つの遮光用冷却部と、
前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部と、
を備え、
前記１つの遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行うことを特徴とする画像記録装置。 - 露光により記録媒体に画像を記録する画像記録装置であって、
半導体レーザを有する光源と、
前記光源からの光が導かれる回折格子型の光変調デバイスと、
前記光変調デバイスからの信号光が照射される記録媒体を保持する保持部と、
前記光変調デバイスからの非信号光を反射するミラーと、
前記ミラーからの光の照射により発生する熱を除去する遮光用冷却部と、
非露光時に前記光源と前記光変調デバイスとの間で遮光を行うもう１つのミラーと、
前記光源を冷却媒体により冷却する光源用冷却部と、
を備え、
前記もう１つのミラーにより反射された光が前記遮光用冷却部へと導かれ、前記遮光用冷却部が前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行うことを特徴とする画像記録装置。 - 請求項１に記載の画像記録装置であって、
前記光源用冷却部からの冷却媒体を利用して前記光変調デバイスを冷却するデバイス用冷却部をさらに備えることを特徴とする画像記録装置。 - 請求項６に記載の画像記録装置であって、
冷却媒体の温度を制御する温度制御部をさらに備え、
前記温度制御部からの冷却媒体が、前記光源用冷却部、前記デバイス用冷却部および前記遮光用冷却部を順に経由して前記温度制御部へと戻されることを特徴とする画像記録装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像記録装置であって、
前記光変調デバイスを冷却媒体により冷却するデバイス用冷却部をさらに備え、
前記遮光用冷却部が前記デバイス用冷却部からの冷却媒体を利用して冷却を行うことを特徴とする画像記録装置。
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