JP2012049453A - 光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
発光素子の駆動により発する熱を効果的に放熱することができ、その結果として発光素子の照度を比較的高くし、基体内の発光素子間の照度ばらつきを比較的小さくすることができる光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の光照射デバイスは、基体と、該基体上にマトリクス状に配列された複数の発光素子とを備えており、前記基体は、前記発光素子の配列領域の直下の内部に冷却媒体が流れる、前記基体の一端部から対向する他端部に沿って配置された複数の流路を有するとともに、該各流路の前記発光素子側に位置する内壁面に複数の凸部を有しており、各流路当りの前記凸部の表面積の合計は、前記基体の外周部よりも中央部で大きくなっていることから、熱がこもり易い基体の中央部での放熱性を高めることができ、基体内の発光素子間の照度ばらつきを比較的小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、紫外線硬化型樹脂や塗料の硬化に使用される光照射デバイス、光照射モジュールおよび印刷装置に関する。

従来より、紫外線照射装置は、医療やバイオ分野での蛍光反応観察、殺菌用途、電子部品の接着や紫外線硬化型樹脂およびインクの硬化などを目的に広く利用されている。特に電子部品の分野などで小型部品の接着等に使われる紫外線硬化型樹脂の硬化や、印刷の分野で使われる紫外線硬化型インキの硬化などに用いられる紫外線照射装置のランプ光源には高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどが使用されている。

近年、世界規模で地球環境負荷の軽減が叫ばれていることから、比較的長寿命、省エネルギーおよびオゾン発生を抑制することができる紫外線発光素子をランプ光源に採用する動きが活発になってきている。

ところで、紫外線発光素子の駆動による発熱は比較的高いことから、例えば特許文献１に記載されているように、発光素子搭載用基板の内部に流路を設け、発光素子からの熱を有効に放出させようとする技術が提案されている。

しかしながら、発光素子の熱は、基板の領域によって蓄熱量が異なる。領域毎の蓄熱量のばらつきが大きいとそのばらつきに応じて発光素子の発熱量に偏りが生じ、光照射デバイスに照度ばらつきが生じるという問題があった。

特開２００７−８８０７８号公報

本願発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、照度ばらつきを低減した光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光照射デバイスは、基体と、該基体上にマトリクス状に配列された複数の発光素子とを備えており、前記基体は、前記発光素子の配列領域の直下の内部に冷却媒体が流れる、前記基体の一端部から対向する他端部に沿って配置された複数の流路を有するとともに、該各流路の前記発光素子側に位置する内壁面に複数の凸部を有しており、各流路当りの前記凸部の表面積の合計は、前記基体の外周部よりも中央部で大きくなっていることを特徴とする。

また、各流路当りの前記凸部の数が、前記基体の外周部よりも中央部で多くなっていることが好ましい。

さらに、前記凸部の高さが、前記基体の外周部よりも中央部で高くなっていることが好ましい。

また、前記流路の幅は、前記基体の外周部よりも中央部で広くなっていることが好まし
い。

さらに、前記流路と前記発光素子の搭載面との距離が、前記基板の外周部よりも中央部で近くなっていることが好ましい。

また、前記流路は、前記発光素子の搭載面側から平面視して、蛇行していることが好ましい。

さらに、前記基体は、前記流路と前記発光素子との間に、前記基体に比べて熱伝導率が高い伝熱部材が配置されていることが好ましい。

また、本発明は、複数の光照射デバイスと、これら複数の光照射デバイスが載置された放熱用部材とを備えたことを特徴とする光照射モジュールを提供する。

なお、前記放熱用部材に載置された複数の前記光照射デバイスが有している前記流路同士が接続されていることが好ましい。

また、前記放熱用部材は、内部に前記冷却媒体が流れる第２の流路を有しており、該第２の流路と、前記放熱用部材に載置された複数の前記光照射デバイスが有している前記流路とが接続されていることが好ましい。

さらに、本発明は、記録媒体に対して印刷を行なう印刷手段と、印刷された前記記録媒体に対して光を照射する光照射モジュールとを有することを特徴とする印刷装置を併せて提供する。

本発明の光照射デバイスによれば、基体と、該基体上にマトリクス状に配列された複数の発光素子とを備えており、前記基体は、前記発光素子の配列領域の直下の内部に冷却媒体が流れる流路を有するとともに、該流路の前記発光素子側に位置する内壁面に複数の凸部を有しており、各流路当りの前記凸部の表面積の合計は、前記基体の外周部よりも中央部で大きくなっていることから、熱がこもり易い基体の中央部での放熱性を高めることができ、基体内の発光素子間の発光ばらつきを比較的小さくすることができる。その結果、照度ばらつきを低減した光照射デバイスが実現される。

図１は、本発明の一実施形態に係る光照射デバイスの平面図である。 図２（ａ）は、図１に示した光照射デバイスにおける１Ｉ−１Ｉ線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１に示した光照射デバイスにおける１ＩＩ−１ＩＩに沿った断面図である。 図３は、発光素子の搭載領域を説明するための図である。 図４は、流路の配置を説明するための図である。 図５は、本発明の一実施形態の凸部を説明するための図である。 図６は、流路をセラミックで製造する際のグリーンシートの形状を説明するための図である。 図７は、図１の光照射デバイスを用いた光照射モジュールの平面図である。 図８は、図７に示した光照射モジュールの８Ｉ−８Ｉ線に沿った断面図である。 図９は、図７に示した光照射モジュールを用いた印刷装置の上面図である。 図１０は、図９に示した印刷装置の側面図である。 図１１は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１２は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１３は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１４は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１５は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１６は、図１５の要部拡大図である。 図１７は、図１に示した光照射デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図１８は、図７の光照射モジュールに搭載された図１の光照射デバイス同士の接続を説明するための図である。 図１９は、図７の光照射モジュールに搭載された図１の光照射デバイス同士の接続を説明するための図である。 図２０は、図７の光照射モジュールに搭載された図１の光照射デバイス同士の接続を説明するための図である。 図２１は、図７の光照射モジュールに搭載された図１の光照射デバイスと放熱用部材との接続を説明するための図である。

以下、本発明の光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置について、図面を参照しつつ説明する。

（光照射デバイスの実施形態）
図１や図２に示す光照射デバイス１は、紫外線硬化型インクを使用するオフセット印刷装置やインクジェット印刷装置等の印刷装置に組み込まれ、記録媒体に紫外線硬化型インクを被着した後に紫外線を照射することで紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線照射モジュールの紫外線発生光源として機能する。

光照射デバイス１は、第１主面１１ａに複数の開口部１２を有する基体１０と、各開口部１２内に設けられた複数の接続パッド１３と、基体１０の各開口部１２内に配置され、接続パッド１３に電気的に接続された複数の発光素子２０と、各開口部１２内に充填され、発光素子２０を被覆する複数の封止材３０と、を備えている。

基体１０は、複数の第１の絶縁層４１および第２の絶縁層４２が積層されてなる積層体４０と、該積層体４０内に配設された複数の流路５０（第１の流路に対応）と、発光素子２０同士を接続する電気配線６０と、を備え、第１主面１１ａ側から平面視して略矩形状を成しており、該第１主面１１ａに設けられた開口部１２内で発光素子２０を支持している。

第１の絶縁層４１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミックスなどのセラミックス、ならびにエポキシ樹脂、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂、などによって形成される。

流路５０は、発光素子２０の配列領域の直下の積層体４０の内部に配設されている。流路５０には冷却溶媒が流され、発光素子２０の駆動により発生する熱を冷却する機能を有する。なお、冷却溶媒には水、エチレングリコール、空気、Ａｒガスなどが使用される。

ここで、発光素子２０の配列領域について図３を用いて説明する。

基体１０上にマトリクス状に配列されている複数の発光素子２０を一つの発光素子群として、この発光素子群の最外周に配列されている複数の発光素子２０（図中の一点鎖線で囲まれた領域に位置する複数の発光素子２０）を抽出する。抽出された発光素子２０が配置される複数の開口部１２の隣接するもの同士の共通接線を、第１主面１１ａ上で基体１０の外周側に引く。抽出した発光素子２０の全てでこの作業を行い、これらの共通接線で囲まれた領域を発光素子２０の配列領域と定義する。図３中の点線で囲まれた領域が発光素子２０の配列領域に相当する。

本実施形態の光照射デバイス１では、流路５０は図４に示すように発光素子２０の配列領域の直下に配設されている。ここで、流路５０の配置をさらに詳しく説明する。冷却冷媒が基体１０内に流入する冷媒入口５０ａが基体の第１の端面１６ａの略中央に設けられ、冷却媒体が基体１０内から流出する冷却出口５０ｂが第１の端面１６ａと対向する第２の端面１６ｂの略中央に設けられている。流路５０は、冷媒入口５０ａから発光素子２０の配列領域に向かって配設され、発光素子２０の配列領域の第１の端面１６ａ側の端部で第１の端面１６ａから第２の端面１６ｂに向かう複数の発光素子列に沿って、発光素子２０の直下に配設されるように複数に分岐される。そして、流路５０は第２の端面１６ｂ側の発光素子２０の配列領域の端部で結合され、冷却出口５０ｂに向かって配設される。

流路５０をこのような配置とすることで、冷媒入口５０ａから発光素子２０が駆動することにより最も基体１０の温度が上昇する基体１０の中央部までの流路５０の距離を比較的短くすることができるため、基体１０内に流入した冷媒の温度を比較的低い状態で基体１０の中央部に到達させることができる。ゆえに、基体１０の中央部の熱を比較的有効に放熱することが可能となり、基体１０内の温度ばらつきの低減を図ることができる。

また、流路５０の発光素子２０側に位置する内壁面には複数の凸部５１が設けられている。流路５０の内壁面に凸部５１を設けることによって、各流路当りの冷却媒体と接触する内壁面の表面積が増えることになり、発光素子２０が駆動することにより発生する熱をより有効的に放熱することが可能となる。

そして、各流路当りの凸部５１の表面積の合計は、基体１０の外周部よりも中央部で大きくなっている。このような構成とすることで、基体１０の外周部よりも中央部でより多くの熱を流路５０に流れる冷却媒体に放出でき、基体１０の面内の温度分布を均一にすることができ、結果として、発光素子２０の照度を比較的高くし、基体内の発光素子間の照度ばらつきを比較的小さくすることができる。その理由を以下に述べる。

基体１０には、マトリクス状に複数の発光素子２０が配列されており、各々の発光素子２０が駆動により発熱することになる。仮に各々の発光素子２０の発熱量がほぼ等しいとしても、周囲に配置されている発光素子２０からの発熱の影響を受け易い基体１０の中央部が比較的温度が高くなる。基体１０の中央部で温度が高くなれば、発光素子２０そのものの温度も高くなり発光効率が悪くなる。結果として、基体１０の温度が比較的高くなる中央部で温度の比較的低い外周部よりも発光照度が低くなり、光照射モジュール１の面内の照度ばらつきを招来する。

この面内の照度ばらつきを低減するためには、基体１０の面内の温度ばらつきを抑制することが重要である。基体１０の面内の温度ばらつきを抑制するために、基体１０の内部に設けられた流路５０の各流路当りの凸部５１の表面積の合計を基体１０の外周部よりも中央部で大きくする。このような構成とすることで、流路５０を流れる冷却媒体と各流路当りに接する絶縁層４１および凸部５１の表面積の合計が大きくなることによって、発光
素子２０が駆動することによって発生した熱量は、基板１０の外周部よりも中央部で良好に流路５０内の冷却媒体に放出される。

本実施形態の各流路当りの凸部５１の表面積の合計を大きくする方法として、流路５０内に設けられる全ての凸部５１の寸法を同じにして、基体１０の中央部の各流路当りの凸部５１の数を、基体１０の外周部の各流路当りの凸部５１の数よりも多くしている。図２（ａ）が基体１０の外周部の流路５０に設けられた凸部５１を示しているのに対して、図５は基体１０の中央部の流路５０に設けられた各流路当たりの数の多い凸部５１を示している。

次に、電気配線６０は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）等の導電性材料により所定のパターンに形成されており、発光素子２０への電流または発光素子２０からの電流を供給するための給電配線として機能する。

次に、複数の第１の絶縁層４１のうち、最上層の絶縁層４１上に積層された第２の絶縁層４２には、該第２の絶縁層４２を貫通する開口部１２が形成されている。

開口部１２は、各々の形状が発光素子２０の載置面よりも基体１０の第１主面１１ａ側で開口面積が広くなるように、その内周面１４が傾斜しており、平面視すると、例えば、略円形の形状を成している。なお、開口形状は円形に限られるものではなく、略矩形の形状でもよい。

このような開口部１２は、その内周面１４で発光素子２０の発する光を上方に反射し、光の取り出し効率を向上させる機能を有する。

光の取り出し効率を向上させるため、第２の絶縁層４２の材料として、紫外線領域の光に対して、比較的良好な反射性を有する多孔質のセラミック材料、例えば酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体、および窒化アルミニウム質焼結体により形成することが好ましい。また、光の取り出し効率を向上させるという観点では、開口部１２の内周面１４に金属製の反射膜を設けてもよい。

このような開口部１２は、基体１０の第１主面１１ａの全体に渡って、例えば、千鳥格子状に配列されている。千鳥格子状に配列することによって、発光素子２０をより高密度に配置することが可能となり、単位面積当たりの照度を高くすることが可能となる。

なお、単位面積当たりの照度が十分確保できる場合には、正格子状等に配列してもよく、配列形状に制限を設ける必要はない。

以上のような、第１の絶縁層４１および第２の絶縁層４２からなる積層体４０を備えた基体１０は、第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２がセラミックスなどから成る場合、次のような工程を経て製造される。まず、従来周知の方法により製作された複数のセラミックグリーンシートを準備する。図６に示すように、流路５０に相当するセラミックグリーンシートには開口部に対応する穴を、凸部５１に相当するセラミックグリーンシートには凸部５１間に形成される凹部に相当する穴を、開口部１２に相当するセラミックグリーンシートには開口部に対応する穴をパンチング等の方法により形成する。次に、内部配線６０となる金属ペーストをグリーンシート上に印刷（不図示）した上で、該印刷された金属ペーストがグリーンシートの間に位置するようにグリーンシートを積層する。この内部配線６０となる金属ペーストとしては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、および銅（Ｃｕ）などの金属を含有させたものが挙げられる。次に、上記積層体を焼成することにより、グリーンシートおよび金属ペーストを併せて焼成する
ことによって、流路５０、内部配線６０および開口部１２を有する基体１０を形成することができる。

また、第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２が樹脂から成る場合、基体１０の製造方法は、例えば、次のような方法が考えられる。まず、熱硬化型樹脂の前駆体シートを準備する。次に、内部配線６０となる金属材料からなるリード端子を前駆体シート間に配置させ、かつリード端子を前駆体シートに埋設させるように複数の前駆体シートを積層する。このリード端子の形成材料としては、例えばＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、およびＦｅ−Ｎｉ合金などの金属材料が挙げられる。そして、前駆体シートに流路５０に対応する穴をレーザー加工やエッチング等の方法により形成した上、この穴部にセラミックや金属などで形成された流路５０を配置しこれを熱硬化させることにより、基体１０が完成する。

一方、基体１０の開口部１２内には、発光素子２０に電気的に接続された接続パッド１３と、該接続パッド１３に半田、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５により接続された発光素子２０と、発光素子２０を封止する封止材３０とが設けられている。

接続パッド１３は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、および銅（Ｃｕ）などの金属材料から成る金属層により形成されている。なお、必要に応じて、金属層上に、ニッケル（Ｎｉ）層、パラジウム（Ｐｄ）層、および金（Ａｕ）層などを更に積層しても良い。かかる接続パッド１３は、半田、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５により発光素子２０に接続される。

また、発光素子２０は、例えば、ＧａＡｓやＧａＮ等の半導体材料からなるｐ型半導体層およびｎ型半導体層等をサファイア基板等の素子基板２１上に積層してなる発光ダイオードや、半導体層が有機材料からなる有機ＥＬ素子等により構成されている。

この発光素子２０は、発光層を有する半導体層２２と、基体１０上に配置された接続パッド１３に半田、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等の接合材１５を介して接続されたＡｇ等の金属材料から成る素子電極２３、２４とを備えており、基体１０に対してワイヤボンディング接続されている。そして、発光素子２０は、素子電極２３、２４間に流れる電流に応じて所定の波長をもった光を所定の輝度で発し、その光を素子基板２１を介して外部へ出射する。なお、素子基板２１は、省略することが可能なのは周知の通りである。

本実施形態では、発光素子２０が発する光の波長のピークスペクトルが、例えば２５０〜３９５〔ｎｍ〕以下のＵＶ光を発するＬＥＤを採用している。つまり、本実施形態では、発光素子２０としてＵＶ−ＬＥＤ素子を採用している。なお、発光素子２０は、従来周知の薄膜形成技術により形成される。

そして、かかる発光素子２０は、上述した封止材３０によって封止されている。

封止材３０は、光透過性の樹脂材料等の絶縁材料より形成されており、発光素子２０を良好に封止することにより、外部からの水分の浸入を防止したり、あるいは、外部からの衝撃を吸収し、発光素子２０を保護する。

また、封止材３０は、発光素子２０を構成する素子基板２１の屈折率（サファイアの場合：１．７）と空気の屈折率（約１．０）の間の屈折率を有する材料、例えばシリコーン樹脂（屈折率：約１．４）等より形成されることで、発光素子２０の光の取り出し効率を向上させることができる。

かかる封止材３０は、発光素子２０を基体１０上に実装した後、シリコーン樹脂等の前駆体を開口部１２に充填し、これを硬化させることで形成される。

（面実装型光照射モジュールの実施形態）
図７および図８に示す光照射モジュール１００は、放熱用部材１１０と、該放熱用部材１１０に配列された複数の光照射デバイス１と、を備えている。

放熱用部材１１０は、複数の光照射デバイス１の支持体として機能する。この放熱用部材１１０の形成材料としては、熱伝導率の大きい材料が好ましく、例えば種々の金属材料、セラミックス、樹脂材料が挙げられる。本実施形態の放熱用部材１１０は、銅によって形成されている。

一方、光照射デバイス１は、放熱用部材１１０に対してシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤７０を介して接着され、放熱用部材１１０上にマトリクス状に配列されている。

光照射モジュール１００の面内の照度分布を均一にするためには、隣接する光照射デバイス１同士が密接していることが好ましい。

また、光照射モジュール１００では、モジュール中央付近ではモジュール外周付近よりも発光素子２０から発生する熱がこもり易いため、モジュール中央付近に配設される光照射デバイス１の流路５０と、モジュール外周付近に配設される光照射デバイス１の各流路当りの凸部５１の表面積の合計を異ならせ、光照射モジュール１００の面内温度を均一にすることもできる。具体的には、モジュール中央付近に配設される光照射モジュール１の各流路当りの凸部５１の表面積は比較的大きくし、モジュール外周に配設される光照射モジュール１の各流路当りの凸部５１の表面積は比較的小さくする。こうすることで、モジュール中央付近の放熱性を高め、モジュール面内の温度ばらつきを比較的小さくすることができる。発光素子２０の発光照度は、発光素子２０付近の雰囲気温度により変化するため、光照射モジュール１００の面内温度を均一にすることで、光照射モジュール１００の面内照度を均一にすることが可能となる。

（印刷装置の実施形態）
本発明の印刷装置の実施形態として、図９および図１０に示した印刷装置２００を例に挙げて説明する。この印刷装置２００は、記録媒体２５０を搬送するための搬送機構２１０と、搬送された記録媒体２５０に印刷を行うための印刷機構としてのインクジェットヘッド２２０と、印刷後の記録媒体２５０に対して紫外光を照射する、上述した光照射モジュール１００と、該光照射モジュール１００の発光を制御する制御機構２３０と、を備えている。

搬送機構２１０は、記録媒体２５０をインクジェットヘッド２２０、光照射モジュール１の順に通過するように搬送するためのものであり、載置台２１１と、互いに対向配置され、回転可能に支持された一対の搬送ローラ２１２とを含んで構成されている。この載置台２１１によって支持された記録媒体２５０を一対の搬送ローラ２１２の間に送り込み、該搬送ローラ２１２を回転させることにより、記録媒体２５０を搬送方向へ送り出すためのものである。

インクジェットヘッド２２０は、搬送機構２１０を介して搬送される記録媒体２５０に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。このインクジェットヘッド２２０は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体２５０に向けて吐出し、記録媒体２５０に被着させるように構成されている。本実施形態では、感光性材料として紫外線硬化型インクを採
用している。この感光性材料としては、紫外線硬化型インクの他に、例えば感光性レジスト、光硬化型樹脂などが挙げられる。

本実施形態では、インクジェットヘッド２２０としてライン型のインクジェットヘッドを採用している。このインクジェットヘッド２２０は、ライン状に配列された複数の吐出孔２２０ａを有しており、この吐出孔２２０ａから紫外線硬化型インクを吐出するように構成されている。インクジェットヘッド２２０は、吐出孔２２０ａの配列に対して直交する方向に搬送される記録媒体２５０に対して、吐出孔２２０ａよりインクを吐出させ、記録媒体にインクを被着させることにより、記録媒体に対して印刷を行う。

なお、本実施形態では、印刷機構として、ライン型のインクジェットヘッドを例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、シリアル型のインクジェットヘッドを採用していてもよいし、ライン型又はシリアル型の噴霧ヘッドを採用してもよい。さらに、印刷機構として、記録媒体２５０の静電気を蓄え、かかる静電気で感光性材料を付着させる静電式ヘッドを採用してもよいし、記録媒体２５０を液状の感光性材料に浸して、かかる感光性材料を付着させる浸液装置を採用してもよい。さらに、印刷機構として刷毛、ブラシ、およびローラを採用してもよい。

印刷装置２００において光照射モジュール１００は、搬送機構２１０を介して搬送される、感光性材料が付着した記録媒体２５０を感光させる機能を担っている。この光照射モジュール１００は、インクジェットヘッド２２０に対して搬送方向の下流側に設けられている。また、印刷装置２００において発光素子２０は、記録媒体２５０に付着した感光性材料を露光する機能を担っている。

制御機構２３０は、光照射モジュール１００の発光を制御する機能を担っている。この制御機構２３０のメモリには、インクジェットヘッド２２０から吐出されるインク滴を硬化するのが比較的良好になるような光の特徴を示す情報が格納されている。この格納情報の具体例を挙げると、吐出するインク滴を硬化するのに適した波長分布特性、および発光強度（各波長域の発光強度）を表す数値が挙げられる。本実施形態の印刷装置２００では、この制御機構２３０を有することによって、制御機構２３０の格納情報に基づいて、複数の発光素子２０に入力する駆動電流の大きさを調整することもできる。このことから、印刷装置２００によれば、使用するインクの特性に応じた適正な光量で光を照射することができ、比較的低エネルギーの光で、インク滴を硬化させることができる。

この印刷装置２００では、搬送機構２１０が記録媒体２５０を搬送方向に搬送している。インクジェットヘッド２２０は、搬送されている記録媒体２５０に対して紫外線硬化型インクを吐出して、記録媒体２５０の表面に紫外線硬化型インクを付着させる。このとき、記録媒体２５０に付着させる紫外線硬化型インクは、全面付着であっても、部分付着であっても、所望パターンでの付着であってもよい。この印刷装置２００では、記録媒体２５０に付着した紫外線硬化型インクに光照射モジュール１００の発する紫外線を照射して、紫外線硬化型インクを硬化させている。

本実施形態の印刷装置２００は、光照射モジュール１００の有する効果を享受することができる。そのため、印刷装置２００では、発光素子２０に伴う発熱による光照射モジュール１００の面内温度分布を比較的小さくすることができることから、光照射モジュール面内の照度ばらつきは比較的小さく抑えることができ、結果として記録媒体２５０に対して紫外線を広い範囲に略均一に照射することができる。したがって、印刷装置２００では、感光性材料に対して安定して紫外線を照射することができる。

本実施形態の印刷装置１００では、光照射モジュール１００は面内照度ばらつきが比較
的小さいため、記録媒体２５０に対して光照射デバイス１を近づけて配置することできる。そのため、この印刷装置２００は、小型化を図るうえで好適である。

以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、各流路当りの凸部５１の表面積の合計を大きくする方法として、各流路当りの凸部５１の設置数を同じにして、基体１０の中央部の流路５０に設けられる凸部５１の高さを、基体１０の外周部の流路５０に設けられる凸部５１の高さよりも高くする方法がある。図２（ａ）が基体１０の外周部の流路５０に設けられた凸部５１を示しているのに対して、図１１は基体１０の中央部の流路５０に設けられた高さの高い凸部５１を示している。

その他の方法として、凸部５１の幅を基体１０の中央部で外周部よりも広くする方法がある。図２（ａ）が基体１０の外周部の流路５０に設けられた凸部５１を示しているのに対して、図１２は基体１０の中央部の流路５０に設けられた幅の広い凸部５１を示している。当然、本実施形態の各第１の流路当りの凸部５０の数が基体１０の外周部よりも中央部で多くなっている方法や上述の二つの方法を自由に組み合せてもよく、各流路当りの凸部５０の表面積の合計が大きくなる方法であれば、どのような方法を採用してもよい。その他、図示はしないが、凸部５１の形状を板状から波板状にしたり、凸部５１の表面に凹凸を設けて表面積の合計を大きくしたりしてもよい。

また、図１３に示すように流路５０の幅は、基体１０の外周部よりも中央部で広くなっていてもよい。このような構成とすることで、発光素子２０が駆動することにより比較的温度が高くなる基体１０の中央部において、発光素子２０と流路５０の間に存在する絶縁層４１および凸部５１と冷却溶媒が接触する面積が広くなるため有効に放熱が行なえる。

また、図１４に示すように流路５０と発光素子２０の搭載面との距離が基体１０の外周部よりも中央部で近くなっていてもよい。このような構成とすることで、発光素子２０が駆動することにより比較的温度が高くなる基体１０の中央部において、発生した熱が冷却媒体に伝わる距離を短くなるため有効に放熱が行なえる。結果として基体１０の面内の温度ばらつきを小さくすることができる。

さらに、図１５に示すように流路５０は、発光素子２０の搭載面側から平面視して、蛇行していてもよい。図１６に図１５の要部拡大図を示しているが、蛇行した流路５０は発光素子２０の駆動により比較的温度が高くなる発光素子２０の直下を往復するように蛇行している。このように発熱量の比較的高い部分で、冷却媒体の接する面積を大きくすることで冷却効果を比較的高くできる。

なお、図示はしないが、各流路５０同士を直列に接続して蛇行していてもよい。

また、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、流路５０と発光素子２０との間に、基体１０に比べて熱伝導率が高い伝熱部材６０を配置してもよい。

伝熱部材６０は、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、銅−モリブデン（Ｃｕ−Ｍｏ）等の熱伝導性材料により所定の形状に形成されており、第１の絶縁層４１より露出している上面に１つまたは複数の発光素子２０が載置される（本実施形態では１つ）。このように発光素子２０が熱伝導率の高い伝熱部材６０の露出部上面にエポキシ樹脂等の接着剤（不図示）を介して載置されているため、発光素子２０が駆動することにより発生した熱を良好に放熱させること
ができる。

また、図１７（ｂ）に示す伝熱部材６０の形状は、発光素子２０が搭載される第1主面
１１ａ側から、第１主面１１ａに対向する第２主面１１ｂ側に向かって断面積が大きくなっている。このような形状とすることにより、発光素子２０で発生した熱をより効率的に放熱することが可能となる。

また、上述の光照射モジュール１００において、複数の光照射デバイス１が有している複数の流路５０同士が接続されていてもよい。例えば、図１８のように一つの光照射デバイス１の冷媒出口５０ｂと他の光照射デバイス１の冷媒入口５０ａが、例えばポリプロピレン、シリコーン、フッ素樹脂やポリ塩化ビニルの管８０で接続される。このような構成とすることで、冷媒入口５０ａ、冷媒出口５０ｂと外部冷却流路（不図示）との接続構造を単純にすることが可能となり、光照射デバイス１を放熱用部材１１０に比較的密接して載置することができる。結果として、光照射デバイス１同士の隣接する発光素子２０同士の距離を比較的短くすることができるため、光照射モジュール１００の面内の照度ばらつきを比較的小さくすることができる。

なお、流路５０同士の接続方法はここに挙げた管による接続に限定されず、冷却媒体を一つの光照射デバイス１から他の光照射デバイス１に移送できればどのような方法でもよい。また、接続方法は光照射デバイス１を図１９のように順次接続してもよいし、図２０のように、第１の端面１６ａに形成されている冷媒入口５０ａと第２の端面１６ｂに形成されている冷媒出口５０ｂが隣接する光照射デバイス１同士を接続し、光照射モジュール１００の外周に載置され、端面１６ａに形成されている冷媒入口５０ａ同士が同一面内にある光照射デバイス１の冷媒入口５０ａを共通で接続し、第２の端面１６ｂに形成されている冷媒出口５０ｂ同士が同一面内にある光照射デバイス１の冷媒出口５０ｂを共通で接続してもよい。

さらに、放熱部材１１０に第２の流路１２０を設け、光照射デバイス１に設けられた流路５０と接続してもよい。その場合には、図２１のように、光照射デバイス１に設ける冷媒入口５０ａ、冷媒出口５０ｂは基体１０の第２主面１１ｂに設け、流路５０と第２の流路１２０を例えばポリプロピレン、シリコーン、フッ素樹脂やポリ塩化ビニルの管８０により接続する。このような構成とすることで、光照射デバイス１同士は放熱用部材上で当接して載置することが可能となり、光照射デバイス１同士の隣接する発光素子２０同士の距離を比較的短くすることができるため、光照射モジュール１００の面内の照度ばらつきを比較的小さくすることができる。

なお、流路５０と第２の流路１２０の接続方法はここに挙げた管による接続に限定されず、冷却媒体を光照射デバイス１から放熱用部材１１０に移送できればどのような方法でもよい。また、光照射モジュール１００の面内照度ばらつきの許す範囲で、流路５０の冷媒入口５０ａや冷媒出口５０ｂを第２主面に設けず、第１の端面１６ａや第２の端面１６ｂに設け、第２の流路１２０と接続してもよい。

また、印刷装置２００の実施形態は、以上の実施形態に限定されない。例えば、軸支されたローラを回転させ、このローラ表面に沿って記録媒体を搬送する、いわゆるオフセット印刷型のプリンタであってもよく、同様の効果を奏する。

本実施形態では、インクジェットヘッド２２０を用いた印刷装置２００に光照射モジュール１００を適用した例を示しているが、この光照射モジュール１００は、例えば対象体表面にスピンコートした光硬化樹脂を硬化させる専用装置など、各種類の光硬化樹脂の硬化にも適用することができる。また、光照射モジュール１００を、例えば、露光装置にお
ける照射光源などに用いてもよい。

１ 光照射デバイス
１０ 基体
１１ａ 第１主面
１１ｂ 第２主面
１２ 開口部
１３ 接続パッド
１４ 内周面
１５ 接合材
１６ａ 第１の端面
１６ｂ 第２の端面
２０ 発光素子
２１ 素子基板
２２ 半導体層
２３、２４ 素子電極
３０ 封止材
４０ 積層体
４１ 第１の絶縁層
４２ 第２の絶縁層
５０ 流路
５０ａ 冷媒入口
５０ｂ 冷媒出口
５１ 凸部
６０ 伝熱部材
７０ 接着剤
８０ 管
１１０ 放熱用部材
１２０ 第２の流路
２００ 印刷装置
２１０ 搬送機構
２１１ 載置台
２１２ 搬送ローラ
２２０ インクジェットヘッド
２２０ａ 吐出孔
２３０ 制御機構
２５０ 記録媒体

Claims (11)

1. 基体と、該基体上にマトリクス状に配列された複数の発光素子とを備えており、
   前記基体は、前記発光素子の配列領域の直下の内部に冷却媒体が流れる、前記基体の一端部から対向する他端部に沿って配置された複数の流路を有するとともに、該各流路の前記発光素子側に位置する内壁面に複数の凸部を有しており、各流路当りの前記凸部の表面積の合計は、前記基体の外周部よりも中央部で大きくなっていることを特徴とする光照射デバイス。
2. 各流路当りの前記凸部の数が、前記基体の外周部よりも中央部で多くなっていることを特徴とする請求項１に記載の光照射デバイス。
3. 前記凸部の高さが、前記基体の外周部よりも中央部で高くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の光照射デバイス。
4. 前記流路の幅は、前記基体の外周部よりも中央部で広くなっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光照射デバイス。
5. 前記流路と前記発光素子の搭載面との距離が、前記基板の外周部よりも中央部で近くなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光照射デバイス。
6. 前記流路は、前記発光素子の搭載面側から平面視して、蛇行していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光照射デバイス。
7. 前記基体は、前記流路と前記発光素子との間に、前記基体に比べて熱伝導率が高い伝熱部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光照射デバイス。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の光照射デバイスを複数と、これら複数の光照射デバイスが載置された放熱用部材とを備えたことを特徴とする光照射モジュール。
9. 前記放熱用部材に載置された複数の前記光照射デバイスが有している前記流路同士が接続されていることを特徴とする請求項８に記載の光照射モジュール。
10. 前記放熱用部材は、内部に前記冷却媒体が流れる第２の流路を有しており、該第２の流路と、前記放熱用部材に載置された複数の前記光照射デバイスが有している前記流路とが接続されていることを特徴とする請求項８または９に記載の光照射モジュール。
11. 記録媒体に対して印刷を行なう印刷手段と、
    印刷された前記記録媒体に対して光を照射する請求項８乃至１０のいずれかに記載の光照射モジュールとを有することを特徴とする印刷装置。

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