JP5574756B2 - Light emitting element array and printing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子アレイおよび印刷装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element array and a printing apparatus.
近年、印刷媒体の多様化、環境に対する配慮、印刷スピードの高速化などの理由から、紫外線硬化型インク(UVインク)を用いた印刷手法が産業用途において注目されている。UVインクを用いた印刷では、UVインクを印刷媒体に付着させ、付着したインクに紫外光(UV光)を照射して、このUVインクを短時間で硬化させている。 In recent years, printing methods using ultraviolet curable ink (UV ink) have attracted attention in industrial applications for reasons such as diversification of printing media, consideration for the environment, and increase in printing speed. In printing using UV ink, the UV ink is attached to a print medium, and the attached ink is irradiated with ultraviolet light (UV light) to cure the UV ink in a short time.
従来、かかる紫外線硬化型インクを硬化するための紫外線照射ヘッドの光源としては、一般に高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプなどの蛍光ランプが使用されてきた。近年、例えば特許文献1に記載されたインクジェット式記録装置のように、UV光を発するUV−LED素子が基体の一方主面に複数配列されたUV−LEDアレイを照射光源として用いた印刷装置が提案されている。 Conventionally, fluorescent lamps such as a high-pressure mercury lamp and a low-pressure mercury lamp have been used as a light source of an ultraviolet irradiation head for curing such ultraviolet-curable ink. 2. Description of the Related Art Recently, for example, an ink jet recording apparatus described in Patent Document 1 is a printing apparatus using, as an irradiation light source, a UV-LED array in which a plurality of UV-LED elements that emit UV light are arranged on one main surface of a substrate. Proposed.
このUV−LEDアレイを照射光源として用いた印刷装置では、UVインクに対してUV光が照射されないと、UVインクが硬化せずに残ってしまう。UV光の照射範囲を広げようとして、複数の基板に実装されているUV−LEDアレイを接続しようとすると、UV光が照射されない隙間ができてしまう場合があった。 In a printing apparatus using this UV-LED array as an irradiation light source, if UV light is not irradiated to the UV ink, the UV ink remains without being cured. When attempting to connect UV-LED arrays mounted on a plurality of substrates in an attempt to expand the irradiation range of UV light, there may be a gap that is not irradiated with UV light.
本発明は、このような従来の技術における課題に鑑みて案出されたものである。本発明の目的は、広範囲に照射できる発光素子アレイおよび印刷装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art. An object of the present invention is to provide a light emitting element array and a printing apparatus that can irradiate a wide range.
本発明の発光素子アレイは、第1方向に沿って配列されている複数の支持基板と、該複数の支持基板の上に前記第1方向および該第1方向に交わる第2方向に沿って配列されている複数の発光素子と、を備えており、前記支持基板は、いずれも前記支持基板の上面のみから窪んでおり、少なくとも1つの前記発光素子を収容する複数の第1窪み部と、いずれも前記支持基板の前記上面および側面から窪んで前記上面および前記側面に跨って形成
されている複数の第2窪み部と、を有しており、前記第2窪み部は、前記第1方向において隣り合う前記支持基板の前記第2窪み部が対となって少なくとも1つの前記発光素子を収容する。
The light emitting element array according to the present invention includes a plurality of support substrates arranged along a first direction, and a plurality of support substrates arranged along the first direction and a second direction intersecting the first direction on the plurality of support substrates. a plurality of light emitting elements being provided with a said supporting substrate are both is recessed from only the upper surface of the supporting substrate, a plurality of first recess portion for accommodating at least one of said light-emitting element, any Also formed from the upper surface and the side surface of the support substrate so as to straddle the upper surface and the side surface
Has a plurality of second recess portions being, the second recess portion, at least one of said light emitting becomes the second recess portion of the supporting substrate adjacent to each other in the first direction pair Accommodates the element.
本発明の印刷装置は、上述の発光素子アレイと、記録媒体を第2方向に搬送する搬送機構と、前記発光素子の発する光で感光する感光性材料を前記記録媒体に付着させる付着機構と、を備えている。 The printing apparatus of the present invention includes the light emitting element array described above, a transport mechanism that transports the recording medium in the second direction, an attachment mechanism that attaches a photosensitive material that is sensitive to light emitted from the light emitting element to the recording medium, It has.
本発明によれば、広範囲に照射できる発光素子アレイおよび印刷装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting element array and a printing apparatus that can irradiate a wide range.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施の形態は、例示するものであって、これらの実施の形態に本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are illustrative, and the present invention is not limited to these embodiments.
<発光素子アレイの第1の実施形態>
本実施形態では、発光素子アレイとして、図1〜5に示した光照射ヘッド10を採用している。この光照射ヘッド10は、支持基体20と、複数の支持基板30と、複数の発光素子40と、配線導体50と、封止材60とを含んで構成されている。
<First Embodiment of Light-Emitting Element Array>
In this embodiment, the
支持基体20は、複数の支持基板30を支持する機能を担っている。この支持基体20の上には、複数の支持基板30が第1方向D1,D2と、第2方向D3,D4とに沿って配列されている。この支持基体20の形成材料としては、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。この支持基体20としては、熱伝導率の大きい材料が好ましい。本実施形態の支持基体20は、銅によって形成されている。
The
支持基板30は、複数の発光素子40を支持する機能を担っている。この支持基板30は、支持基体20の上に複数配列されている。複数の支持基板30、第1方向D1,D2と、第2方向D3,D4とに沿って配列されている。複数の支持基板30の側面は、第2方向D3,D4に沿って延びている。支持基板30には、上面より窪んでいる複数の第1窪み部30aが形成されている。この第1窪み部30aは、第1方向D1,D2と、第2方向D3,D4とに沿って配列されている。
The
また、支持基板30には、他の支持基板30に対向する側面、および上面から窪んでいる第2窪み部30bが形成されている。第2窪み部30bは、第2方向D3,D4に沿って配列されている。この第2窪み部30bは、隣り合う支持基板30に形成されている2つが対となって、1つの合成窪み部30cを構成している。この合成窪み部30cは、2つの第2窪み部30bが突き合っていても、2つの第2窪み部30bが離隔していてもよい。この合成窪み部30cは、第2方向D3,D4に沿って配列されている。
Further, the
本実施形態の支持基板30は、第1基板31と、第2基板32とを含んで構成されている。第2基板32は、第1基板31の上に形成されている。
The
第2基板32は、厚み方向D5,D6に貫いている貫通孔32aを有している。この貫通孔32aは、第2基板32の上面と下面とに開口を有している。この貫通孔32aは、下面側の開口が第1基板31で塞がれている。支持基板30の第1窪み部30aは、第2基板32の貫通孔32aと、当該貫通孔32aの開口の一方を塞いでいる第1基板31とで形成されている。
The
また、第2基板32は、側面に溝32bを有している。この溝32bは、第2基板32
を厚み方向D5,D6に貫いている。この溝32bは、第2基板32の上面と、下面と、側面とに開口を有している。この溝32bは、下面側の開口が第1基板31で塞がれている。支持基板30の第2窪み部30bは、第2基板32の溝32bと、当該溝32bの下面側の開口を塞いでいる第1基板31とで形成されている。
Moreover, the 2nd board |
Through the thickness direction D5, D6. The groove 32 b has openings on the upper surface, the lower surface, and the side surface of the
支持基板30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
支持基板30がセラミックスなどから成る場合の当該支持基板30の製造方法では、まず、焼成することで支持基板30となる複数のグリーンシートを準備する。次に、発光素子40と入力端子との電気的な接続を介する配線導体50となる金属ペーストをグリーンシートの間に配置する。この配線導体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、支持基板30を焼成するのと同時に、金属ペーストを併せて焼成することによって、配線導体50を有する支持基板30を形成することができる。このような配線導体50は、上記周知のメタライズ法、メッキ法などを用いて形成すればよい。
In the manufacturing method of the
また、支持基板30が樹脂から成る絶縁体の場合の当該支持基板30の製造方法では、まず、硬化することで支持基板30となる樹脂の前駆体を準備する。次に、発光素子40と入力端子との電気的な接続を介する配線導体50となるリード端子を支持基板30となる樹脂の前駆体の中に埋設する。この前駆体の中に埋設する際に、リード端子の一端を発光素子40の側に搭載部に導出して、他端を支持基板30の側面、下面から露出させることによって、他の素子と電気的に接続することができる。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。
Moreover, in the manufacturing method of the said
発光素子40は、光を照射する機能を担っている。この発光素子40は、支持基板30の上に複数配置されている。この発光素子40は、第1窪み部30aの中に収容されている。この発光素子40は、第1窪み部30aの中央に配置されている。また、この発光素子40は、合成窪み部30cの中に収容されている。つまり、この発光素子40は、第1方向D1,D2と、第2方向D3,D4とに沿って配列されている。本実施形態の発光素子40は、合成窪み部30cを構成する2つの第2窪み部30に跨っており、合成窪み部30cの中央に配置されている。
The
発光素子40は、素子基板41の第1主面の上に発光層42が設けられて構成されている。この素子基板41としては、例えばサファイアなどが挙げられる。この発光層42としては、例えばGaNなどの化合物半導体からなるものが挙げられる。本実施形態では、発光素子40をフリップチップ接続すべく、素子基板41の2つの主面のうち、第1基板31の上面と対向している側の主面の上に発光層42が設けられている。
The
本実施形態では、発光層42が発する光の波長のピークスペクトルが380〔nm〕以下のUV光を発するものを採用している。つまり、本実施形態では、発光素子40としてUV−LED素子を採用している。発光層42は、素子基板41の第1主面に複数の半導体層が積層されている(なお、この半導体層は、個別に図示していない)。より具体的には、発光層42は、例えば、素子基板41の第1主面から、n型およびp型のうちの一方の導電型の第1の半導体層と、第1のコンタクト層と、第1半導体層と逆の型の第2の導電型の半導体層と、第2のコンタクト層と、がこの記載の順番で積層されて形成されている。
In the present embodiment, a material that emits UV light having a wavelength peak spectrum of light of 380 [nm] or less is employed. That is, in this embodiment, a UV-LED element is employed as the
また、発光層42の第1基板31と対向する側の表面には、例えばAgを主成分とする素子電極43,44が設けられている。発光層42の表面に設けられた、これらの素子電極43,44が、支持基板30に設けられた配線導体50に接続されている。本実施形態の発光素子40は、第1基板31の一方主面にフリップチップされた状態で配置されている。発光層42は、素子電極43,44間に流れる電流の量に応じた光量の光を発する。本実施形態の素子基板41は、サファイアによって形成されており、発光層42の発する光に対して比較的良好な透明性を有する。なお、本実施形態では、発光素子40を電流の量で制御しているが、電圧の大きさで制御してもよい。
In addition,
本実施形態では、例えば発光層42が平面視において約0.6〔mm〕×0.6〔mm〕の大きさの発光素子40が、第1基板31の第1主面に、約2.6〔mm〕と比較的小さな実装間隔で配列されている。
In the present embodiment, for example, the
光照射ヘッド10では、発光素子40から放射される光のうち第2基板32の第1窪み部30aおよび合成窪み部30cの内周面に向かう光が、第1窪み部30aおよび合成窪み部30cの内周面で上方に反射されて、図中の上方に向けて効率的に照射されるように構成されている。本実施形態の第2基板32は、白色光源の下で白色に視認される、多孔質のセラミックスからなる。このセラミックスは、例えば紫外線領域の光に対して、比較的良好な反射性を有するように選択される。この第2基板32として採用されるセラミックスとしては、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などが挙げられる。また、第2基板32は、エポキシ樹脂、および液晶ポリマー(LCP)などの樹脂で構成されてもよい。また、所望の反射性を達成するために、第2基板32の材質、発光素子40から発する光の波長などに応じて、第2基板32の貫通孔32aおよび溝32bの内周面に金属性の反射膜が設けられていてもよい。このような金属製の反射膜は、例えば金属メッキ、蒸着などによって形成することができる。
In the
配線導体50は、複数の発光素子40の電気的な接続を担っている。本実施形態の配線導体50は、第1窪み部30aの底面に配線電極50aが設けられている。この配線電極50aは、発光素子40の素子電極43,44に電気的に接続されている。
The
封止材60は、発光素子40が発する光を良好に透過する材料が選択される。この封止材60としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。また、封止材60の屈折率は、空気の屈折率である約1.0と比較して、素子基板41の屈折率により近い材料が選択される。本実施形態の封止材60は、屈折率が約1.4のシリコーン樹脂で形成されており、屈折率が約1.0の空気に比べて、屈折率が1.7のサファイアで形成されている素子基板41に近い値となっている。
As the sealing
光照射ヘッド10では、第1方向D1,D2に沿って配列されている複数の支持基板30と、該複数の支持基板30の上に第1方向D1,D2および該第1方向D1,D2に交わる第2方向D3,D4に沿って配列されている複数の発光素子40と、を備えている。支持基板30は、上面から窪んでおり、1つの発光素子40を収容する複数の第1窪み部30aと、上面および側面から窪んでいる複数の第2窪み部30bと、を有している。第2窪み部30bは、第1方向D1,D2において隣り合う他の支持基板30の第2窪み部30bと対となって1つの発光素子40を収容する合成窪み部30cを構成している。この光照射ヘッド10では、2つの支持基板30の間の領域に合成窪み部30cが設けられている。そのため、この光照射ヘッド10では、複数の支持基板30を配列しても、広い範囲に光を照射することができる。
In the
<発光素子アレイの第2の実施形態>
図6に示した本実施形態の光照射ヘッド10Aでは、発光素子40の配置が光照射ヘッド10と異なっている。なお、本実施形態においては、光照射ヘッド10と異なる点のみについて説明する。また、光照射ヘッド10と同様の構成要素については、同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
<Second Embodiment of Light-Emitting Element Array>
In the
この光照射ヘッド10Aでは、第1窪み部30aに2つの発光素子40が収容されている。また、この光照射ヘッド10Aでは、合成窪み部30cを構成する2つの第2窪み部30bの各々に発光素子40が収容されている。
In the light irradiation head 10A, two
この光照射ヘッド10Aでは、対となる第2窪み部30bの各々に1つの発光素子40が収容されているので、隣り合う支持基板30の間隔が広くなっても発光素子40を載置することができる。そのため、この光照射ヘッド10Aでは、製造によるバラツキを許容することができる。また、この光照射ヘッド10では、支持基板30の間隔によって熱膨張による応力を緩和することができる。
In this light irradiation head 10A, since one
<印刷装置>
本発明の印刷装置の実施形態として、図7,8に示した印刷装置1を例に挙げて説明する。この印刷装置1は、発光素子アレイとしての光照射ヘッド10と、搬送機構11と、付着機構としてのインクジェットヘッド12と、制御機構13とを備えている。本実施形態の印刷装置1は、発光素子アレイとして光照射ヘッド10を採用しているが、光照射ヘッド10Aを採用してもよい。
<Printing device>
As an embodiment of the printing apparatus of the present invention, the printing apparatus 1 shown in FIGS. 7 and 8 will be described as an example. The printing apparatus 1 includes a
搬送機構11は、記録媒体90を第2方向D3,D4に搬送する機能を担っている。この搬送機構11は、インクジェットヘッド12、光照射ヘッド10の順で記録媒体90が通過するように構成されている。この搬送機構11は、載置台111と、搬送ローラ112とを含んで構成されている。この載置台111は、記録媒体90を載置するものであり、この搬送ローラ112は、記録媒体90を第2方向D3,D4に移動させるものである。
The
インクジェットヘッド12は、搬送機構11を介して搬送される記録媒体90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12は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体90に向けて吐出し、記録媒体90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(UVインク)を採用している。この感光性材料としては、UV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。
The
本実施形態では、インクジェットヘッド12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12は、第2方向D3,D4に交差する第1方向D1,D2において、記録媒体90よりも長くなっており、記録媒体90の第1主面の全体にUVインクを付着させるように構成されている。本実施形態では、第1方向D1,D2と第2方向D3,D4とが直交している。また、この第1方向D1,D2は、記録媒体90の第1主面が広がる方向に沿っている。言い換えると、記録媒体90の第1主面は、第1方向D1,D2と第2方向D3,D4とで構成される面方向に広がっている。
In the present embodiment, a line-type inkjet head is employed as the
このインクジェットヘッド12は、複数の吐出孔12aを有しており、この吐出孔12aからUV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12は、記録媒体90の第1主面に付着したUVインクが、第1方向D1,D2において間隔を空けないような間隔で、複数の吐出孔12aが設けられている。
The
なお、本実施形態では、付着機構としてインクジェットヘッド12を例に挙げたが、これに限られるものではない。例えば、付着機構として、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。また、付着機構として、ライン型またはシリアル型の噴霧ヘッドを採用してもよい。さらに、付着機構として、記録媒体90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。さらに、付着機構として、記録媒体90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、付着機構として刷毛、ブラシ、およびローラを採用してもよい。
In the present embodiment, the
印刷装置1において光照射ヘッド10は、搬送機構11を介して搬送される、感光性材料が付着した記録媒体90を感光させる機能を担っている。この光照射ヘッド10は、第2方向D3,D4において、インクジェットヘッド12の下流側に設けられている。また、印刷装置1において発光素子40は、記録媒体90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 printing apparatus 1, the
制御機構13は、光照射ヘッド10の発光を制御する機能を担っている。この制御機構13のメモリには、インクジェットヘッド12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1では、この制御機構13を有することによって、制御機構13の格納情報に基づいて、複数の発光層42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1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。
The
この印刷装置1では、搬送機構11が記録媒体90を第2方向D3,D4に搬送している。インクジェットヘッド12は、搬送されている記録媒体90に対してUVインクを吐出して、記録媒体90の表面にUVインクを付着させる。このとき、記録媒体90に付着させるUV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1では、記録媒体90に付着したUVインクに光照射ヘッド10の発するUV光を照射して、UVインクを硬化させている。
In the printing apparatus 1, the
本実施形態の印刷装置1は、光照射ヘッド10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1では、記録媒体90に対してUV光を広い範囲に照射することができる。したがって、印刷装置1では、感光性材料に対してUV光を照射することができる。
The printing apparatus 1 according to the present embodiment can enjoy the effects of the
本実施形態の印刷装置1では、支持基板30の間の領域にもUV光を照射することができるので、記録媒体90に対して光照射ヘッド10を近づけて配置することできる。そのため、この印刷装置1は、小型化を図るうえで好適である。
In the printing apparatus 1 according to the present embodiment, the UV light can also be irradiated to the region between the
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。 While specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本実施形態では、インクジェットヘッド12を用いた印刷装置1に光照射ヘッドを適用した例を示している。この光照射ヘッド10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適用することができる。また、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 this embodiment, the example which applied the light irradiation head to the printing apparatus 1 using the
また、印刷装置1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。
Further, the embodiment of the printing apparatus 1 is not limited to the above embodiment. For example, a so-called offset printing type printer that rotates a shaft-supported roller and conveys a recording medium along the roller surface may exhibit the same effect.
1・・・印刷装置
10・・・光照射ヘッド
11・・・搬送機構
111・・・載置台
112・・・搬送ローラ
12・・・インクジェットヘッド
12a・・・吐出孔
13・・・制御機構
20・・・支持基体
30・・・支持基板
30a・・・第1窪み部
30b・・・第2窪み部
30c・・・合成窪み部
31・・・第1基板
32・・・第2基板
32a・・・貫通孔
32b・・・溝
40・・・発光素子
41・・・素子基板
42・・・発光層
43,44・・・素子電極
50・・・配線導体
50a・・・配線電極
60・・・封止材
90・・・記録媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記支持基板は、
いずれも前記支持基板の上面のみから窪んでおり、少なくとも1つの前記発光素子を収容する複数の第1窪み部と、
いずれも前記支持基板の前記上面および側面から窪んで前記上面および前記側面に跨って形成されている複数の第2窪み部と、を有しており、
前記第2窪み部は、前記第1方向において隣り合う前記支持基板の前記第2窪み部が対となって少なくとも1つの前記発光素子を収容する、発光素子アレイ。 A plurality of support substrates arranged along a first direction; and a plurality of light emitting elements arranged on the plurality of support substrates along the first direction and a second direction intersecting the first direction; , And
The support substrate is
All are recessed from only the upper surface of the support substrate , and a plurality of first recesses for accommodating at least one of the light emitting elements,
Each of which has a plurality of second recessed portions that are recessed from the upper surface and the side surface of the support substrate and formed across the upper surface and the side surface ,
Said second recess, said second recess portion of the supporting substrate adjacent to each other in the first direction to accommodate at least one of said light emitting elements as a pair, the light-emitting element array.
記録媒体を第2方向に搬送する搬送機構と、
前記発光素子の発する光で感光する感光性材料を前記記録媒体に付着させる付着機構と、を備えている、印刷装置。
The light emitting element array according to any one of claims 1 to 3,
A transport mechanism for transporting the recording medium in the second direction;
And an attachment mechanism for attaching a photosensitive material that is sensitive to light emitted from the light emitting element to the recording medium.
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