JP2015012119A - Light irradiation device, light irradiation module and printer - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a light irradiation device, a light irradiation module, and a printing apparatus used for curing an ultraviolet curable resin or a paint.
従来、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など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ク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。 2. Description of the Related Art Conventionally, ultraviolet irradiation apparatuses are widely used for the purpose of fluorescence reaction observation in medical and bio fields, sterilization applications, adhesion of electronic components, curing of ultraviolet curable resins and inks, and the like. In particular, the UV light source lamp light source used for curing UV curable resin used for bonding small parts in the field of electronic components and UV curable ink used for printing, etc. Mercury lamps and metal halide lamps are used.
近年、世界規模で地球環境負荷の軽減が切望されていることから、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。 In recent years, there has been a strong desire to reduce the global environmental load on a global scale, and there has been an active movement to adopt an ultraviolet light emitting element as a lamp light source capable of suppressing the generation of ozone with a relatively long life, energy saving. .
ところが、紫外線発光素子の放射照度は比較的低いため、例えば特許文献1に記載されているように、複数の発光素子を1つの基板に搭載したデバイスが一般的に使用され、これによって紫外線硬化型インクの硬化に必要な紫外線照射エネルギー(積算光量)を確保している。
However, since the irradiance of the ultraviolet light emitting element is relatively low, for example, as described in
しかしながら、このようなデバイスでは、ある紫外線硬化型インクの場合には、照射される積算した紫外線照射エネルギーは確保できるものの単位面積当たりの紫外線照射強度(放射照度)が高くないことから、硬化不足が生じるという問題があった。 However, in such a device, in the case of a certain ultraviolet curable ink, although the accumulated ultraviolet irradiation energy to be irradiated can be secured, the ultraviolet irradiation intensity (irradiance) per unit area is not high, so that the curing is insufficient. There was a problem that occurred.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子を1つの基板に搭載したデバイスであったとしても、単位面積当たりの紫外線照射強度(放射照度)を高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。 The present invention has been made in view of the above problems, and even if it is a device in which a plurality of light emitting elements are mounted on one substrate, the ultraviolet irradiation intensity (irradiance) per unit area can be increased. An object is to provide a light irradiation device, a light irradiation module, and a printing apparatus.
本発明の光照射デバイスは、相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射デバイスであって、基体と、該基体の上面に縦横の並びに配列された複数の発光素子を有する複数の発光素子群と、該発光素子群のそれぞれを覆うように設けられた、該発光素子群で発する光を外部へ出射するための複数のレンズとを備えており、前記複数の発光素子のそれぞれの放射照度を制御することによって、前記複数のレンズのそれぞれを介して出射される光の光軸が決定されることを特徴とする。 A light irradiation device according to the present invention is a light irradiation device for irradiating light to a relatively moving object, and includes a base and a plurality of light emitting elements arranged vertically and horizontally on the upper surface of the base. And a plurality of lenses provided so as to cover each of the light emitting element groups for emitting light emitted from the light emitting element group to the outside, and each of the plurality of light emitting elements. By controlling the irradiance, the optical axis of the light emitted through each of the plurality of lenses is determined.
また、本発明の光照射デバイスは、上記構成において、前記放射照度は、前記複数の発光素子のそれぞれに印加される電力量によって制御されることを特徴とする。 Moreover, the light irradiation device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the irradiance is controlled by an amount of electric power applied to each of the plurality of light emitting elements.
さらに、本発明の光照射デバイスは、上記構成において、前記放射照度は、前記複数の
発光素子のそれぞれの単位当りの印加電力に対する放射照度の値によって制御されることを特徴とする。
Furthermore, the light irradiation device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the irradiance is controlled by a value of irradiance with respect to an applied power per unit of the plurality of light emitting elements.
また、本発明の光照射デバイスは、上記構成において、前記放射照度は、前記複数の発光素子のそれぞれの発光面積の値によって制御されることを特徴とする。 Moreover, the light irradiation device of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the irradiance is controlled by a value of a light emitting area of each of the plurality of light emitting elements.
本発明の光照射モジュールは、放熱用部材に上記いずれかの光照射デバイスが複数載置されていることを特徴とする。 The light irradiation module of the present invention is characterized in that a plurality of any of the above light irradiation devices are placed on a heat radiating member.
本発明の印刷装置は、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上記の光照射モジュールとを有することを特徴とする。 The printing apparatus of the present invention includes a printing unit that performs printing on a recording medium, and the light irradiation module that irradiates light onto the printed recording medium.
本発明の光照射デバイスによれば、相対的に移動する対象物に光を照射するための光照射デバイスであって、基体と、該基体の上面に縦横の並びに配列された複数の発光素子を有する複数の発光素子群と、該発光素子群のそれぞれを覆うように設けられた、該発光素子群で発する光を外部へ出射するための複数のレンズとを備えており、前記複数の発光素子のそれぞれの放射照度を制御することによって、前記複数のレンズのそれぞれを介して出射される光の光軸が決定される。よって、複数の発光素子群で発する光の光軸を単位面積当たりの紫外線照度を高くしたい方向に向けることが可能となることから、光照射デバイスの単位面積当たりの紫外線照射強度(放射照度)を高くすることができる。 According to the light irradiation device of the present invention, there is provided a light irradiation device for irradiating light to a relatively moving object, and a substrate and a plurality of light emitting elements arranged in a row and column on the upper surface of the substrate. A plurality of light emitting element groups, and a plurality of lenses provided so as to cover each of the light emitting element groups for emitting light emitted from the light emitting element group to the outside, and the plurality of light emitting elements By controlling the respective irradiance, the optical axis of the light emitted through each of the plurality of lenses is determined. Therefore, the optical axis of the light emitted from a plurality of light emitting element groups can be directed in the direction in which the ultraviolet illuminance per unit area is desired to be increased, so that the ultraviolet irradiation intensity (irradiance) per unit area of the light irradiation device can be Can be high.
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の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態の例に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a light irradiation device, a light irradiation module, and a printing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following examples illustrate the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the examples of these embodiments.
(光照射デバイス)
本発明の光照射デバイスの実施の形態の一例を説明する。図1は本例の光照射デバイス1の平面図であり、図2は図1に示す光照射デバイス1の要部平面図であり、図3は図1に示す光照射デバイスの1I−1I線に沿った断面図である。本例の光照射デバイス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などの印刷装置に組み込まれて、相対的に移動する対象物(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発生光源として機能する。
(Light irradiation device)
An example of the embodiment of the light irradiation device of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of the
光照射デバイス1は、一方主面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内に配置されて
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内に充填されて発光素子20を被覆する複数の封止材30と、各開口部12に対応した複数のレンズ17とを備えている。
The
基体10は、第1絶縁層41および第2絶縁層42が積層されてなる積層体40と、発光素子20同士を接続する電気配線50とを備え、一方主面11a側から平面視して四角形状(例えば矩形状)であり、この一方主面11aに設けられた開口部12内で複数の発光素子20を支持している。
The
各開口部12内にはそれぞれ複数の発光素子20(本例の場合は4つ)が配置されて発光素子群20Aを構成している。説明の便宜上、図2に示すように本例の発光素子群20Aに属する4つの発光素子20は、発光素子群20Aを一方主面11a側から平面視して、対象物の移動方向の上流側に位置する2つの発光素子を20a,20bとし、下流側に位置する2つの発光素子を20c,20dとしている。そして、本例の発光素子群20Aに属する4つの発光素子20a,20b,20c,20dは、発光素子群20Aを一方主面11a側から平面視して、時計回りに発光素子20a,20b,20c,20dの順に配置されている。以下の説明では、発光素子20a,20b,20c,20dに共通する事項については、発光素子20a,20b,20c,20dを総称して、単に発光素子20と言うこともある。
A plurality of light emitting elements 20 (four in this example) are arranged in each
第1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。
The first insulating
電気配線50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)などの導電性材料によって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。
The
第1絶縁層41上に積層された第2絶縁層42には、第2絶縁層42を貫通する開口部12が形成されている。
In the second
開口部12の各々の形状は、発光素子20の載置面よりも基体10の一方主面11a側で孔径が大きくなるように、その内周面14が傾斜しており、平面視すると、例えば円形状の形状となっている。なお、開口形状は円形状に限られるものではなく、矩形状でもよい。
The shape of each
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反射板としての機能を有する。
Such an
光の取り出し効率を向上させるため、第2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、酸化ジルコニウム焼結体および窒化アルミニウム質焼結体によって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。
In order to improve the light extraction efficiency, the material of the second
このような開口部12は、基体10の上面、すなわち一方主面11aの全体に渡って縦横の並びに配列されている。本例では矩形格子状に配列されている。
なお、単位面積当たりの光強度を高くしたい場合には、例えば、千鳥足状に配列して、
すなわち複数列のジグザグ状の並びに配列して、発光素子20、つまり発光素子群20Aをより高密度に配置すればよい。ここで、千鳥足状に配列するとは、斜め格子の格子点に位置するように配置することと同義である。また、開口部12内には複数の発光素子20で構成される発光素子群20Aが配置されることから、開口部12を配列するとは、発光素子群20Aを配列することと同義である。
If you want to increase the light intensity per unit area, for example, arrange in a staggered pattern,
That is, the
本例では、開口部12内に発光素子群20Aを配置したが、必ずしも開口部12は必要ではなく、第1絶縁層41上に複数の発光素子20を配置するだけでもよい。また、第2絶縁層42の厚みは、第1絶縁層上に電気配線50を保護する目的の薄いものであってもよい。
In this example, the light emitting
以上のような、第1絶縁層41および第2絶縁層42からなる積層体40を備えた基体10は、第1絶縁層41や第2絶縁層42がセラミックスなどからなる場合であれば、次のような工程を経て製造される。
The
まず、通常の方法によって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。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12に対応する穴をパンチングなどの方法によって形成する。次に、電気配線50となる金属ペーストをグリーンシート上に印刷(図示せず)した上で、この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。この電気配線50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、上記積層体を焼成して、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、電気配線50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。
First, a plurality of ceramic green sheets manufactured by a normal method are prepared. A hole corresponding to the
また、第1絶縁層41や第2絶縁層42が樹脂からなる場合であれば、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。
Further, if the first insulating
まず、熱硬化性樹脂の前駆体シートを準備する。次に、電気配線50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す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、例えば銅(Cu)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金および鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金などの金属材料が挙げられる。そして、前駆体シートに開口部12に対応する穴をレーザー加工やエッチングなどの方法によって形成した後、これを熱硬化させることにより、基体10が完成する。なお、レーザー加工によって開口部12を形成する場合には、前駆体シートを熱硬化させた後に加工してもよい。
First, a precursor sheet of a thermosetting resin is prepared. Next, a plurality of precursor sheets are laminated so that lead terminals made of a metal material to be the
一方、基体10の開口部12内には、複数の発光素子20に電気的に接続された複数の接続パッド13と、この接続パッド13に半田、金(Au)線、アルミ(Al)線などの接合材15によって接続された複数の発光素子20と、複数の発光素子20を封止する封止材30とが設けられている。
On the other hand, a plurality of
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なる金属層によって形成されている。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)層などをさらに積層してもよい。かかる接続パッド13は、半田、金(Au)線およびアルミ(Al)線などの接合材15によって発光素子20に接続される。
The
また、発光素子20は、例えば、ガリウム砒素(GaAs)や窒化ガリウム(GaN)
などの半導体材料からなるp型半導体層およびn型半導体層をサファイア基板などの素子基板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素子などによって構成されている。
The
A light emitting diode in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer made of a semiconductor material such as the above are stacked on an
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)線およびアルミ(Al)線などの接合材15を介して接続された、銀(Ag)などの金属材料からなる素子電極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持った光を所定の輝度で発する。なお、素子基板21は省略することが可能である。また、発光素子20の素子電極23,24と接続パッド13との接続は、接合材15に半田などを使用して、通常のフリップチップ接続技術によって行なってもよい。
The light-emitting
本例では、発光素子20が発する光の波長のスペクトルのピークが、例えば280〜440nmのUV光を発するLEDを採用している。つまり、本例では、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って形成される。
In this example, an LED that emits UV light having a wavelength peak of light of 280 to 440 nm, for example, is employed. That is, in this example, a UV-LED element is adopted as the
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。
And this
封止材30には、光透過性の樹脂材料などの絶縁材料が用いられており、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たりして、発光素子20を保護する。
The sealing
また、封止材30に、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)および空気の屈折率(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)などを用いることによって、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。
Further, a material having a refractive index between the refractive index of the
かかる封止材30は、発光素子20を基体10上に実装した後、シリコーン樹脂などの前駆体を開口部12に充填し、これを硬化させることで形成される。
The sealing
そして、レンズ17は、上述の封止材30上にレンズ接着剤60を介して発光素子群20Aを覆うように配設される。本例の光照射デバイス1では、光学レンズ17に平凸レンズを用いている。つまり、本実施形態の光学レンズ17は一方主面が凸状に、他方主面が平面状になっており、他方主面から一方主面に向かって断面積は小さくなっている。
And the
光学レンズ17は、例えばシリコーンなどによって形成されて、発光素子群20Aで発する光を外部へ出射するためのものであり、発光素子群20Aから照射される光を集光する機能を有する。なお、光学レンズの材質としては、上に述べたシリコーン以外にウレタン、エポキシなどの熱硬化性樹脂、またはポリカーボネート、アクリルなどの熱可塑性樹脂などのプラスチック、またはサファイア、または無機ガラスなどが挙げられる。
The
また、本例では、レンズ17が矩形格子状に配列されているので、複数のレンズ17は、対象物の移動方向における配列間隔が同じであり、対象物の移動方向に垂直な方向における配列間隔が同じになっている。このように構成すれば、複数のレンズ17を高密度に、かつコンパクトに配置することが可能となり、光照射デバイス1の小型化に貢献する。
In this example, since the
複数のレンズ17の平面視における中心は、対応する発光素子群20Aの平面視における中心(図心)と略一致している。
The centers of the plurality of
ここで、発光素子群20Aの中心とは、発光素子群20Aの有する複数の発光素子20の平面視における図心のことである。ここで、図心とは、任意の点における断面1次モーメントを全断面積で割ったものである。
Here, the center of the light emitting
図4を用いて図心の求め方を具体的に説明する。 The method for obtaining the centroid will be specifically described with reference to FIG.
図4は、本例の発光素子群20Aの4つの発光素子20a,20b,20c,20dを模式的に示したものである。図4の左上の発光素子20aの左上の角を原点Oとし、図4に示すように原点Oから一方向に延びる直線をx軸、原点Oを通りx軸と直交する直線をy軸とする。図4の左上、右上、右下、左下の発光素子20a,20b,20c,20dのそれぞれの断面積をS1,S2,S3,S4として、発光素子20a,20b,20c,20dの中心(図4の場合には各発光素子20の対角線の交差する点)までのx軸からの距離をそれぞれy1,y2,y2およびy1とすると、原点Oのx軸まわりのモーメントはy1×S1+y2×S2+y2×S3+y1×S4となる。このモーメントが断面1次モーメントであり、これを全面積のS1+S2+S3+S4で割ると図心のy座標yGが求まる。つまり、yG=(y1×S1+y2×S2+y2×S3+y1×S4)/(S1+S2+S3+S4)となる。
FIG. 4 schematically shows the four
同様に、発光素子20a,20b,20c,20dの中心までのy軸からの距離をそれぞれx1,x2,x3,x4とすると、原点Oのy軸まわりのモーメントはx1×S1+x2×S2+x2×S3+x1×S4となる。これを全面積のS1+S2+S3+S4で割ると図心のx座標xGが求まる。つまり、xG=(x1×S1+x2×S2+x2×S3+x1×S4)/(S1+S2+S3+S4)となる。
Similarly, if the distances from the y axis to the centers of the
また、レンズ17の中心とは、レンズ底面の中心のことである。
The center of the
このように発光素子群20Aとレンズ17とを配置することで、発光素子群20Aのレンズ17を介して出射される光の光軸は、発光素子20a,20b,20c,20dのそれぞれの発する光の放射照度が等しい場合には、基体10の上面(一方主面11a)の法線方向になる。
By arranging the light emitting
本例の光照射デバイス1は、複数の発光素子20のそれぞれに対応して接続パッド13が設けられていることから、外部電源によって複数の発光素子20に対して、それぞれ独立して電力を印加することが可能とされている。よって、複数の発光素子20のそれぞれに印加される電力量を制御することによって、複数の発光素子20のそれぞれが照射する光の放射照度を制御すること、つまり放射照度を異ならせることが可能となっている。
In the
本例の発光素子群20Aは、対象物の移動方向の上流側に位置する複数の第1発光素子群20Aaと下流側に位置する複数の第2発光素子群20Abとを有している。レンズ17は、第1発光素子群20Aaのそれぞれに対応した複数の第1レンズ17a、および第2発光素子群20Abのそれぞれに対応した第2レンズ17bとを有している。
The light emitting
第1発光素子群20Aaでは、対象物の移動方向の上流側に位置する発光素子20a,20bに印加される電力量が、下流側に位置する発光素子20c,20dに印加される電力量よりも大きくなっている。つまり、発光素子20a,20bが発する光の放射照度は、発光素子20c,20dが発する光の放射照度よりも高くなっている。この場合、第1発光素子群20Aaの第1レンズ17aを介して出射される光の光軸は、基体10の上面(一方主面11a)の法線に対して対象物の移動方向の下流側に向かって傾くことになる。
In the first light emitting element group 20Aa, the amount of power applied to the
一方、第2発光素子群20Abでは、対象物の移動方向の下流側に位置する発光素子20c,20dに印加される電力量が、上流側に位置する発光素子20a,20bに印加される電力量よりも大きくなっている。つまり、発光素子20c,20dが発する光の放射照度は、発光素子20a,20bが発する光の放射照度よりも高くなっている。この場合、第2発光素子群20Abの第2レンズ17bを介して出射される光の光軸は、基体10の上面(一方主面11a)の法線に対して対象物の移動方向の上流側に向かって傾くことになる。結果として、光照射デバイス1の出射する光の対象物上での単位面積当たりの光強度を高くすることができる。
On the other hand, in the second light emitting element group 20Ab, the amount of power applied to the
図5に対象物の移動方向における光照射デバイス1の単位面積当たりの光強度を模式的に示している。実線は本例のように第1発光素子群20Aaにおいて、発光素子20a,20bが発する光の放射照度は、発光素子20c,20dが発する光の放射照度よりも高くなっていて、第2発光素子群20Abにおいて、発光素子20c,20dが発する光の放射照度は、発光素子20a,20bが発する光の放射照度よりも高くなっている場合の単位面積当たりの光強度であり、破線は第1発光素子群20Aaおよび第2発光素子群20Abともに発光素子20のそれぞれが発する光の放射照度が略等しい場合の単位面積当たりの光強度である。
FIG. 5 schematically shows the light intensity per unit area of the
なお、実線の場合も、破線の場合も第1発光素子群20Aaおよび第2発光素子群20Abのそれぞれに属する発光素子20a,20b,20c,20dの放射照度の総和は等しくなっている。すなわち、発光素子20a,20b,20c,20dに印加される電力量の総和は等しくなっている。よって、光照射デバイス1に印加される電力量の総和は、従来の光照射デバイスに印加される電力量の総和と等しいにもかかわらず、光照射デバイスの単位面積当たりの紫外線照射強度(放射照度)を高くすることができる。
Note that the total sum of irradiances of the
当然のことながら、光照射デバイス1に印加される電力量の総和は、必ずしも従来の光照射デバイスに印加される電力量の総和と等しくする必要はなく、所望の特性が得られるように適宜調整すればよい。
As a matter of course, the total amount of power applied to the
水平軸と実線および破線のそれぞれとで囲まれた領域の面積が積算した光エネルギーとなり、互いに積算した光エネルギーは等しいが、単位面積当たりの光強度の最大値が異なる。つまり、本例の光照射デバイス1では単位面積当たりの光強度を高くすることができる。
The area of the region surrounded by the horizontal axis and each of the solid line and the broken line is the integrated light energy, and the integrated light energy is equal, but the maximum value of the light intensity per unit area is different. That is, in the
ここで単位面積当たりの光強度とは、対象物上における単位面積当たりの光の強さのことであり、対象物上に紫外線照度計の受光部を設置する通常の測定を行えばよい。単位面積当たりの光強度は放射照度とも呼ばれ、単位としてはW/cm2などが用いられる。 Here, the light intensity per unit area is the intensity of light per unit area on the object, and normal measurement in which a light receiving unit of an ultraviolet illuminance meter is installed on the object may be performed. The light intensity per unit area is also called irradiance, and W / cm 2 or the like is used as a unit.
本例では、第1発光素子群20Aaの第1レンズ17aを介して出射される光の光軸、および第2光素子群20Abの第2レンズ17bを介して出射される光の光軸はそれぞれ基体10の上面(一方主面11a)の法線に対する傾きが同じになっている。これは、それぞれの第1発光素子群20Aaの発光素子20a,20bに印加される電力量および発光素子20c,20dに印加される電力量の値、ならびにそれぞれの第2発光素子群20Abの発光素子20a,20bに印加される電力量および発光素子20c,20dに印加される電力量の値をそれぞれ同じにしているためである。
In this example, the optical axis of light emitted through the first lens 17a of the first light emitting element group 20Aa and the optical axis of light emitted through the second lens 17b of the second optical element group 20Ab are respectively The inclination with respect to the normal of the upper surface (one
しかし、第1発光素子群20Aaの第2レンズ17aを介して出射される光の光軸の傾きを、基体10の上面(一方主面11a)の法線に対して対象物の移動方向の上流側から下流側に向かって漸次小さくして、第2発光素子群20Abの第2レンズ17bを介して
出射される光の光軸の傾きを、基体10の上面(一方主面11a)の法線に対して対象物の移動方向の下流側から上流側に向かって漸次小さくすることで、さらに単位面積当たりの光強度を高くすることが可能となる。この場合には、第1発光素子群20Aaの発光素子20a,20bに印加される電力量と発光素子20c、20dに印加される電力量との比率を、対象物の上流側から下流側に向かって漸次小さくすればよい。同様に、第2発光素子群20Abでは、第2発光素子群20Abの発光素子20c,20dに印加される電力量と発光素子20a、20bに印加される電力量との比率を、対象物の下流側から上流側に向かって漸次小さくすればよい。
However, the inclination of the optical axis of the light emitted through the second lens 17a of the first light emitting element group 20Aa is set upstream of the normal line of the upper surface (one
(光照射モジュール)
本例の光照射モジュール2は、図6に要部断面図を示すように、放熱用部材110と、この放熱用部材110に配置された光照射デバイス1とを備えており、光照射デバイス1はシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着材120を介して放熱用部材110の主面に配置されている。
(Light irradiation module)
The
放熱用部材110は、光照射デバイス1の支持体として、また光照射デバイス1が発する熱を外部へ放熱する放熱体として機能する。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。本例の放熱用部材110は、銅によって形成されている。
The
本例の光照射モジュール2によれば、光照射デバイス1の有する上述の効果を奏することができる。
According to the
(印刷装置)
本発明の印刷装置の実施の形態の一例として、図7および図8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手段210と、搬送された記録媒体250に印刷を行なうための印刷機構としての印刷手段220と、印刷後の記録媒体250に対して紫外光を照射する、上述した光照射デバイス1と、この光照射デバイス1の発光を制御する制御機構230とを備えている。なお、記録媒体250は上述の対象物に相当する。
(Printer)
As an example of the embodiment of the printing apparatus of the present invention, the
搬送手段210は、記録媒体250を印刷手段220、光照射デバイス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。この搬送手段210は、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、この搬送ローラ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。
The
印刷手段220は、搬送手段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。この印刷手段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。本例では、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あるいは光硬化型樹脂などが挙げられる。
The
本例では、印刷手段220としてライン型の印刷手段を採用している。この印刷手段220は、主走査方向に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。印刷手段220は、吐出孔220aの配列に対して直交する方向(副走査方向)に搬送される記録媒体250に対して、吐出孔220aからインクを吐出し、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なう。
In this example, a line-type printing unit is employed as the
なお、本例では、印刷機構としてライン型の印刷手段を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、シリアル型の印刷手段を採用してもよいし、ライン型またはシリアル型の噴霧ヘッド(例えばインクジェットヘッド)を採用してもよい。さらに、印刷機構として、記録媒体250に静電気を蓄え、この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、この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などを採用してもよい。
In this example, the line-type printing unit is exemplified as the printing mechanism. However, the printing mechanism is not limited to this. For example, a serial-type printing unit may be employed, or a line-type or serial-type printing unit may be used. You may employ | adopt a spray head (for example, inkjet head). Further, as the printing mechanism, an electrostatic head that accumulates static electricity on the
印刷装置200において、光照射デバイス1は、搬送手段210を介して搬送される記録媒体250に付着した感光性材料を感光させる機能を担っている。この光照射デバイス1は、印刷手段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。
In the
制御機構230は、光照射デバイス1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、印刷手段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。本例の印刷装置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、本例の印刷装置200によれば、使用するインクの特性に応じた適正な紫外線照射エネルギー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。
The
この印刷装置200では、搬送手段210が記録媒体250を搬送方向に搬送している。印刷手段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デバイス1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る。
In the
本例の印刷装置200によれば、光照射デバイス1の有する上述の効果を奏することができる。
According to the
以上、本発明の具体的な実施の形態の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本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。 As mentioned above, although the example of specific embodiment of this invention was shown, this invention is not limited to this, A various change is possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、複数の発光素子20のそれぞれの放射照度の制御を、複数の発光素子20に印加される電力量によって行なったが、複数の発光素子20のそれぞれの単位当りの印加電力に対する放射照度の値によって行なってもよい。
For example, the irradiance of each of the plurality of
複数の発光素子20のそれぞれの単位当りの印加電力に対する放射照度の値によって、複数の発光素子20のそれぞれの放射照度を制御する場合には、複数の発光素子20のそれぞれに印加する電力量を等しくすることが可能となるので、光照射デバイス1の接続パッド13を発光素子20a,20b,20c,20d間で共用することが可能となるなど、電気配線50のレイアウトも単純なものとすることが可能となり、光照射デバイス1の製造が容易になることから生産性が向上したり、製造歩留が向上したりするなど製造コス
トの低減にも寄与する。当然のことながら、複数の発光素子20のそれぞれに印加する電力量を異ならせることも可能である。
When controlling the irradiance of each of the plurality of
また、複数の発光素子20のそれぞれの放射照度の制御を、複数の発光素子20のそれぞれの発光面積の値によって行なってもよい。
Further, the irradiance of each of the plurality of
複数の発光素子20のそれぞれの発光面積の値によって、複数の発光素子20のそれぞれの放射照度を制御する場合には、複数の発光素子20のそれぞれに印加する電力量を等しくすることが可能となるので、光照射デバイス1の接続パッド13を発光素子20a,20b,20c,20d間で共用することが可能となるなど、電気配線50のレイアウトも単純なものとすることが可能となり、光照射デバイス1の製造が容易になることから生産性が向上したり、製造歩留が向上したりするなど製造コストの低減にも寄与する。当然のことながら、複数の発光素子20のそれぞれに印加する電力量を異ならせることも可能である。
In the case where the irradiance of each of the plurality of
また、光軸の傾きは、本例に限らず適宜調整すればよい。 Further, the inclination of the optical axis is not limited to this example, and may be adjusted as appropriate.
例えば、紫外線硬化型インクの場合には、光重合反応が空気中の酸素により阻害される、酸素阻害が知られている。紫外線硬化型インクが対象物に被着されてから紫外線が照射されるまでの時間が長くなれば、酸素阻害の影響を受けて紫外線硬化型インクの硬化性が悪くなる。そこで、複数の発光素子群20Aのそれぞれから照射される光の光軸を、光照射デバイス1の対象物の移動方向の上流側に傾けることによって、対象物に紫外線硬化型インクが被着されてから短時間で、放射照度の高い紫外線の光を照射することが可能となる。
For example, in the case of ultraviolet curable ink, oxygen inhibition is known in which the photopolymerization reaction is inhibited by oxygen in the air. If the time from when the ultraviolet curable ink is applied to the object to when the ultraviolet ray is irradiated becomes longer, the curability of the ultraviolet curable ink becomes worse due to the influence of oxygen inhibition. Therefore, the UV curable ink is attached to the object by tilting the optical axis of the light emitted from each of the plurality of light emitting
また、対象物の移動方向に直交する方向では、紫外線の光の放射照度は、光照射デバイス1の両端で小さくなることが知られている。そこで、一般的には対象物の幅よりも光照射デバイス1の光を照射する幅を広くしている。しかし、光照射デバイス1の対象物の移動方向に直交する方向の両端側で、発光素子群20Aが発する光の光軸が対象物の移動方向に直交する方向で光照射デバイス1から遠ざかる方向に向ければ、光照射デバイス1の両端で紫外線の光の放射照度を高くすることができことから、光照射デバイス1の対象物の移動方向に直交する方向の幅を小さくすることができ、光照射デバイス1の小型化に貢献する。
Further, it is known that the irradiance of ultraviolet light decreases at both ends of the
また、光照射モジュール2の実施の形態の例は、以上の例に限定されない。例えば、図9に示す第1変形例のように、光照射モジュール2を構成する光照射デバイス1を対象物の移動方向に垂直な幅方向に複数と対象物の移動方向に複数とを配列してもよい。第1変形例の場合には、幅方向に4つと、移動方向に2つの光照射デバイス1を配列している。この場合には、光照射デバイス1は、対象物の移動方向の上流側に位置する光照射デバイス1Aと、下流側に位置する光照射デバイス1Bとで構成される。光照射デバイス1Aは第1発光素子群20Aaのみで構成されて、光照射デバイス1Bは第2発光素子群20Abのみで構成されている。このように構成することで、光照射モジュール2として、光照射デバイス1と同様の上述の効果を奏することができる。
Moreover, the example of embodiment of the
また、印刷装置200の実施の形態の例は、以上の例に限定されない。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。
Further, the example of the embodiment of the
上述の実施の形態の例では、インクジェットヘッド220を用いた印刷装置200に光照射デバイス1を適用した例を示しているが、この光照射デバイス1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、光照射デバイス1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。
In the example of the above-described embodiment, an example in which the
なお、当然のことながら、印刷装置200に光照射デバイス1を適用する代わりに、光照射モジュール2を適用してもよいことは言うまでもない。
Needless to say, the
1 光照射デバイス
2 光照射モジュール
10 基板
11a 一方主面
12 開口部
13 接続パッド
14 内周面
15 接合材
17 レンズ
20(20a,20b,20c,20d) 発光素子
20A 発光素子群
20Aa 第1発光素子群
20Ab 第2発光素子群
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絶縁層
42 第2絶縁層
50 電気配線
60 レンズ接着剤
110 放熱用部材
120 接着剤
200 印刷装置
210 搬送手段
211 載置台
212 搬送ローラ
220 印刷手段
220a 吐出孔
230 制御機構
250 記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
基体と、該基体の上面に縦横の並びに配列された複数の発光素子を有する複数の発光素子群と、該発光素子群のそれぞれを覆うように設けられた、該発光素子群で発する光を外部へ出射するための複数のレンズとを備えており、
前記複数の発光素子のそれぞれの放射照度を制御することによって、前記複数のレンズのそれぞれを介して出射される光の光軸が決定されることを特徴とする光照射デバイス。 A light irradiation device for irradiating a relatively moving object with light,
A base, a plurality of light emitting elements having a plurality of light emitting elements arranged vertically and horizontally on the upper surface of the base, and light emitted from the light emitting elements provided to cover each of the light emitting elements; And a plurality of lenses for emitting light to
A light irradiation device, wherein an optical axis of light emitted through each of the plurality of lenses is determined by controlling irradiance of each of the plurality of light emitting elements.
印刷された前記記録媒体に対して光を照射する請求項5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。 Printing means for printing on a recording medium;
A printing apparatus comprising: the light irradiation module according to claim 5, which irradiates light onto the printed recording medium.
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