JPWO2012011562A1 - 光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 - Google Patents

光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態に係る光照射デバイスは、発光素子と、該発光素子が載置された基体とを備える。前記基体は、複数の絶縁層が積層されてなる積層体と、一部が前記発光素子の直下に位置するように前記積層体内に配設されている第１の伝熱部材と、平面視で該第１の伝熱部材を取り囲むように前記絶縁層間に配設された第２の伝熱部材とを有する。前記第１の伝熱部材および前記第２の伝熱部材の熱伝導率は、前記積層体の熱伝導率よりも高い。

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。
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放熱用部材を設け、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、発光照度の改善要求は次第に高くなっており、発光素子の搭載数が上昇する傾向にあるため、有効に熱を放散することが可能な放熱構造が望まれていた。
特開２００６−２８７０２０号公報
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、発光素子からの発熱が高くなった場合であっても、基板の信頼性を確保しつつ、比較的高い放熱性を有する光照射デバイス、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。
本発明の一実施形態に係る光照射デバイスは、発光素子と、該発光素子が載置された基体とを備える。該基体は、複数の絶縁層が積層されてなる積層体と、一部が前記発光素子の直下に位置するように前記積層体内に配設された第１の伝熱部材と、平面視で該第１の伝熱部材を取り囲むように前記絶縁層間に配設された第２の伝熱部材とを有する。前記第１の伝熱部材および前記第２の伝熱部材の熱伝導率は、前記積層体の熱伝導率よりも高い。
また、本発明の一実施形態に係る光照射モジュールは、上述の複数の光照射デバイスと、複数の前記光照射デバイスが載置された放熱用部材とを備える。
さらに、本発明の一実施形態に係る印刷装置は、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述の光照射モジュールとを有する。
上述の光照射デバイス、光照射モジュールおよび印刷装置によれば、例えば比較的多くの発光素子が基体に搭載されたとしても、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。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光照射デバイスの平面図である。 図２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３は、本発明の第１実施形態に係る光照射デバイスを構成する第１の伝熱部材と第２の伝熱部材の配置を説明するための透視図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る光照射デバイスを構成する電気配線の配置を説明するための透視図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る光照射デバイスの平面図である。 図６は、図５に示した光照射デバイスにおける５Ｉ−５Ｉ線に沿った断面図である。 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７Ｉ−７Ｉ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の光照射デバイスの第１変形例を示す断面図である。 図１２は、図１の光照射デバイスの第２変形例を示す断面図である。 図１３は、図１の光照射デバイスの第３変形例を示す断面図である。 図１４は、電極層の配置を説明するための透視図である。 図１５は、図１の光照射デバイスの第４変形例を示す断面図である。 図１６は、図１の光照射デバイスの第５変形例を示す断面図である。 図１７は、第２の伝熱部材の形状を説明する図である。 図１８は、第２の伝熱部材同士を接続する第３の伝熱部材の配設位置を説明する図である。
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。
（光照射デバイスの第１実施形態）
図１および図２に示す本発明の第１実施形態に係る光照射デバイス１Ａ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、紫外線硬化型インクが被着された記録媒体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１Ａ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、上面に複数の発光素子２０が載置されている第１の伝熱部材５０ａと、絶縁層４１間に配設された第２の伝熱部材５０ｂ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内で複数の発光素子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。
第１の伝熱部材５０ａ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）等の第１の絶縁層４１よりも熱伝導率の高い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８つ）。このように発光素子２０が熱伝導率の高い第1の伝熱部材５０ａ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ことから、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。
なお、第１の伝熱部材５０ａの材質は、上述の金属に限られず、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属フィラーを含有させたものでもよいし、炭素繊維強化炭素複合材料（カーボンカーボン、カーボンカーボン複合材料、強化カーボンカーボン（ＲＣＣ））であってもよい。
したがって、発光素子２０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。
本実施形態の第1の伝熱部材５０ａの形状は、図２のように発光素子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。ただし、第１の伝熱部材５０ａの基体１０に占める体積が多くなると、第１の伝熱部材５０ａと積層体４０の間に剥離が発生することがある。なぜなら、発光素子２０が発熱した際に、第１の伝熱部材５０ａの熱膨張係数と積層体４０の熱膨張係数との不整合により、第１の伝熱部材と積層体４０の界面に熱応力が発生するためである。したがって、発光素子２０からの発熱量を考慮して、第１の伝熱部材５０ａと積層体４０の界面に剥離が発生しないように、第1の伝熱部材５０ａの形状、寸法は適宜調整すればよい。
一方、第２の伝熱部材５０ｂは、第１の伝熱部材５０ａと同様、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）等の第１の絶縁層４１よりも熱伝導率の高い材料により形成されており、図３に示すように、第１主面１１ａ側から透視して、第２の伝熱部材５０ｂが第１の伝熱部材５０ａを取り囲むように配設されている。このように第１の伝熱部材５０ａを取り囲むように第２の伝熱部材５０ｂを配設することで、発光素子２０からの発熱を更に有効に放熱することができる。なぜなら、発光素子２０から伝わった熱が第１の伝熱部材５０ａの外周の全領域から、第２の伝熱部材５０ｂに向かって伝わるためである。本実施形態では、図２に示すように３層の第２の伝熱部材５０ｂが第１の伝熱部材５０ａを取り囲むように配設されている。なお、第２の伝熱部材５０ｂの層数、形状等は発光素子２０の発熱量と第１の伝熱部材５０ａの放熱量とを考慮して適宜調整すればよい。例えば、本実施形態では、同一の第１の絶縁層４１間に配設される第２の伝熱部材５０ｂを一体的に形成しているが、分割した形状に形成してもよく、他の第１の絶縁層４１間に配設される第２の伝熱部材５０ｂとは異形状としても良い。
また、なお、第１の伝熱部材５０ａの材質は、上述の金属に限られず、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの金属フィラーを含有させたものでもよいし、炭素繊維強化炭素複合材料（カーボンカーボン、カーボンカーボン複合材料、強化カーボンカーボン（ＲＣＣ））であってもよい。
電気配線６０は、発光素子２０のアノードに接続されるアノード配線６１ａと、カソードに接続されるカソード配線６１ｂと、アノードとカソードを接続するための共通配線６１ｃとを備えており、例えば図４に示すように配設されている（図４は第１主面１１ａ側からの透視図）。そして、これらの電気配線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、略矩形の形状を成している。なお、開口形状は矩形に限られるものではなく、略円形の形状でもよい。
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ス材料、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良い。
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、正格子状に配列されている。正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、千鳥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。セラミックグリーンシートには、必要に応じて開口部に対応する穴および第１の伝熱部材５０ａを配設するための穴をパンチング等の方法により形成する。次に、第２の伝熱部材５０ｂおよび内部配線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し、第１の伝熱部材５０ａをパンチング等で形成した穴に配設する。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、金属ペーストおよび第１の伝熱部材５０ａを併せて焼成することによって、第１の伝熱部材５０ａ、第２の伝熱部材５０ｂ、および内部配線６０を有する基体１０を形成することができる。
なお、上記のように第１の伝熱部材を固体金属として配設する方法以外に、金属ペーストとして前記グリーンシートに形成した穴に充填し、焼成することにより第１の伝熱部材の金属化を行ってもよい。
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設し、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、前駆体シートに開口部１２に対応する穴および第１の伝熱部材５０ａの配設され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（不図示）、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、その光を直接または素子基板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。
なお、本実施形態において発光素子２０と接続パッド１３の接続は、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線等によるワイヤボンディングで行なったが、半田等を接合材１５としたフリップチップボンディングで行なってもよい。
本実施形態では、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。
（光照射モジュールの第２実施形態）
図５および図６に本発明の第２実施形態に係る光照射デバイス１Ｂを示す。光照射デバイス１Ｂの基本的な構成、機能および製造方法は、上述した光照射デバイス１Ａと同じである。よって、光照射デバイス１Ｂの、光照射デバイス１Ａと異なる構成等について以下に説明する。
本実施形態が第１実施形態と異なる点は基体１０の構成である。具体的には、本実施形態では、発光素子２０と第１の伝熱部材５０ａとの間に第１の絶縁層４１が介在され、第１の伝熱部材５０ａの上面が第１の絶縁層４１で覆われている点が第１の実施形態と異なっている。これによって、発光素子２０は第１の絶縁層４１を介して第１の伝熱部材５０ａの上面に載置されることとなる。このため、発光素子２０と第１の伝熱部材５０ａとの間の絶縁性を向上させ、ひいては光照射デバイス１Ｂの電気的信頼性を向上させることができる。しかも、第１の伝熱部材５０ａの熱膨張による基体１０の反りを低減できる。なお、第１の伝熱部材５０ａを覆う第１の絶縁層の厚みよりも小さい方が放熱性の観点で好ましい。
本実施形態における基体１０の第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２がセラミックスから成る場合の製造方法は、開口部１２に対応する穴に第１の伝熱部材５０ａを配置し、さらに開口部１２を覆うようにグリーンシートを積層したものを焼成する点で第１実施形態の製造方法と異なる。
本実施形態における基体１０の第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２が樹脂から成る場合の製造方法は、開口部１２に対応する穴に第１の伝熱部材５０ａを配置し、さらに開口部１２を覆うように熱硬化型樹脂の前駆体シートを積層し、これを熱硬化させる点で第１実施形態の製造方法と異なる。
（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１Ａまたは光照射デバイス１Ｂと、を備えている。
放熱用部材１１０は、複数の光照射デバイス１Ａまたは光照射デバイス１Ｂ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１Ａまたは光照射デバイス１Ｂ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上にマトリッ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１Ａまたは光照射デバイス１Ｂ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１Ａまたは光照射デバイス１Ｂの第１および第２の伝熱部材５０ａ、５０ｂと、モジュール外周付近に配設される光照射デバイス１Ａまたは光照射デバイス１Ｂの第１および第２の伝熱部材５０ａ、５０ｂの形状を異ならせ、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の第１および第２の伝熱部材５０ａ、５０ｂは比較的多く配設し、モジュール外周に配設される光照射モジュール１の第１および第２の伝熱部材５０ａ、５０ｂは比較的少なく配設する。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２５０にインクを被着させることにより、記録媒体２５０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２００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１Ａまたは光照射デバイス１Ｂ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、図１１に示すように、光照射デバイス１Ａが有する複数の第２の伝熱部材５０ｂ同士を第３の伝熱部材５０ｃを介して接続することが好ましい。このように第２の伝熱部材５０ｂ同士を接続することにより、より放熱性を高めることができる。なぜなら、第３の伝熱部材５０ｃを介して、温度の高い第２の伝熱部材５０ｂから、温度の低い第２の伝熱部材５０ｂへ熱が伝わり、熱が第２の伝熱部材５０ｂに分散することから、第２の伝熱部材５０ｂの温度ばらつきが小さくなるためである。
また、図１２に示すように、光照射デバイス１Ａの第１の伝熱部材５０ａと第２の伝熱部材５０ｂを接続してもよい。このように接続することで、発光素子２０から発する熱が、第１の伝熱部材５０ａから第２の伝熱部材５０ｂに有効に放熱されることから、更に放熱性を高めることができる。
さらに、図１３に示すように、光照射デバイス１Ａのアノード配線６１ａおよびカソード配線６１ｂのいずれか一方に接続された電極層６２を備えていてもよいし、さらに、該電極層６２を第２の伝熱部材５０ｂとして兼用してもよい。なお、図１４に電極層６２がどのように配設されているかを第１主面１１ａ側からの透視図として示す。このように電極層６２を設けることで、電気配線６０の断面積を大きくすることが可能となり電力供給の安定化が図れる。また、電極層６２を第２の伝熱部材５０ｂとして兼用することで、同一体積の積層体４０により多くの伝熱部材を配設することが可能となり、さらに放熱性を高めることができる。もしくは、電極層６２を第２の伝熱部材５０ｂとして兼用することで、積層体４０の体積を小さくしても同体積の第２の伝熱部材５０ｂを配設することが可能となるため、光照射デバイス１Ａおよび光照射モジュール１００の小型化が図れる。
また、図１５に示すように、光照射デバイス１Ａの第１の伝熱部材５０ａを第２主面１１ｂから露出させてもよい。このような構成とすることで、発光素子２０からの発熱をより有効に放熱することができる。
さらに、図１６に示すように、光照射デバイス１Ａの第２の伝熱部材５０ｂを第１の伝熱部材５０ａと第２主面１１ｂとの間に配設してもよい。このような構成とすることで発光素子２０からの発熱をより有効に発熱することが可能となる。 また、光照射デバイス１Ａの第２の伝熱部材５０ｂは、図１７のように発光素子２０からの発熱により温度の高くなる基体１０の中央部に配設し、基体１０の外周部には第２の伝熱部材５０ｂを配設しなくてもよい。このような構成とすることで、光照射デバイス１Ａの面内の温度ばらつきを比較的小さくすることができる。 さらに、光照射デバイス１Ａの面内の温度ばらつきを比較的小さくする方法として、第２の伝熱部材５０ｂ同士を第３の伝熱部材５０ｃ同士で接続する場合に、第３の伝熱部材５０ｃの数を、図１８に示すように基体１０の中央部よりも、基体１０の外周部で少なくするようにしてもよい。このような構成とすることで、基体１０中央部の熱をより有効に放熱することができるためである。
また、図示はしないが、基体１０の中央部に配設される第１の伝熱部材５０ａの大きさよりも、基体１０の外周部に配設された第１の伝熱部材５０ａの大きさを小さくすることで、基体１０の中央付近でより良好に放熱がされることとなり、光照射デバイス１Ａの面内の温度ばらつきを比較的小さくすることができる。
さらに、第２の伝熱部材５０ｂの熱伝導率が第１の伝熱部材５０ａの熱伝導率よりも高いことが好ましい。このようにすることで、発光素子２０から発せられる熱は、第１の伝熱部材から第２の伝熱部材５０ｂへと熱の伝達が行なわれ、有効に放熱することができる。
また、第１の伝熱部材５０ａの熱膨張係数は、第２の伝熱部材５０ｂの熱膨張係数よりも第１の絶縁層４１の熱膨張係数に近いことが好ましい。このような構成とすることで、第１の絶縁層４１と第１の伝熱部材５０ａ間、第１の絶縁層４１と第２の伝熱部材５０ｂ間、および第１の伝熱部材５０ａと第２の伝熱部材５０ｂ間に発生する熱応力を比較的抑えることで積層体４０と第１の伝熱部材５０ａ等との剥離を防止しながら、放熱性を高めることが可能となる。
以上、光照射デバイス１Ａにおける種々の変更例を示したが、当然のことながら、この種々の変形例は光照射デバイス１Ｂにも適用が可能である。
また、上述の光照射モジュール１００において、例えば、図示はしないが、光照射デバイス１Ａまたは光照射デバイス１Ｂの第１の伝熱部材５０ａ、第２の伝熱部材５０ｂ、および電極層６２の少なくとも一つが、第３の伝熱部材５０ｃを介して放熱用部材１１０に接続されていてもよい。このような構成とすることで、放熱性を高めることができる。
さらに、放熱用部材１１０の内部に冷却用の冷媒が流れる流路を設けておくと更に放熱効果を高めることができる。
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。
１Ａ、１Ｂ 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
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
５０ａ 第１の伝熱部材
５０ｂ 第２の伝熱部材
５０ｃ 第３の伝熱部材
６０ 電気配線
６１ａ アノード配線
６１ｂ カソード配線
６１ｃ 共通配線
６２ 電極層
７０ 接着剤
１００ 光照射モジュール
１１０ 放熱用部材
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
２５０ 記録媒体

Claims (15)

  1. 発光素子と、該発光素子が載置された基体とを備え、
    該基体は、複数の絶縁層が積層されてなる積層体と、一部が前記発光素子の直下に位置するように前記積層体内に配設されている第１の伝熱部材と、平面視で該第１の伝熱部材を取り囲むように前記絶縁層間に配設された第２の伝熱部材とを有し、
    前記第１の伝熱部材および前記第２の伝熱部材の熱伝導率は、前記積層体の熱伝導率よりも高い光照射デバイス。
  2. 前記第１の伝熱部材の上面が露出しており、前記発光素子は前記第１の伝熱部材の露出した前記上面に載置されている請求項１に記載の光照射デバイス。
  3. 前記第１の伝熱部材の上面が前記絶縁層の一部に覆われており、前記発光素子は、前記第１の伝熱部材の上面に前記絶縁層の前記一部を介して載置されている請求項１に記載の光照射モジュール。
  4. 前記第２の伝熱部材は複数存在し、各第２の伝熱部材が複数の前記絶縁層間に配設されており、前記第２の伝熱部材同士が第３の伝熱部材を介して接続されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  5. 前記第１の伝熱部材と前記第２の伝熱部材とが接続されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  6. 前記積層体の表面および内部の少なくとも一方に配設された、前記発光素子同士を電気的に接続している電気配線を備え、
    該電気配線は、前記発光素子のアノードに接続されるアノード配線と、前記発光素子のカソードに接続されるカソード配線と、前記発光素子の前記アノードと前記カソードとを接続する共通配線とを備え、
    隣接する前記絶縁層間に介在して前記アノード配線および前記カソード配線のいずれか一方に接続された電極層を備えている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  7. 前記第２の伝熱部材が前記電極層を兼ねている請求項６に記載の光照射デバイス。
  8. 前記電極層が前記第２の伝熱部材に接続されている請求項６に記載の光照射デバイス。
  9. 前記電極層が前記第１の伝熱部材に接続されている請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  10. 前記第２の伝熱部材の熱伝導率が前記第１の伝熱部材の熱伝導率よりも高い請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  11. 前記第１の伝熱部材の熱膨張係数が前記第２の伝熱部材の熱膨張係数よりも前記絶縁層の熱膨張係数に近い請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光照射デバイス。
  12. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光照射デバイスが複数個と、複数の前記光照射デバイスが載置された放熱用部材とを備えた光照射モジュール。
  13. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光照射デバイスが複数個と、複数の前記光照射デバイスが載置された放熱用部材とを備えた光照射モジュール。
  14. 前記第１の伝熱部材、前記第２の伝熱部材および前記電極層の少なくとも１つと前記放熱用部材とが接続されている請求項１３に記載の光照射モジュール。
  15. 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１２乃至１４のいずれか１項に記載の光照射モジュールと
    を有する印刷装置。
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