(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列をなして設けられている複数の凹部を有する支持基体と、
前記複数の凹部の各々に設けられている光素子と、
前記光素子の各々の上に配置されている、前記光素子が発する光または前記光素子に照射される光を透過する第１の透光性材料と、
前記第１の透光性材料および前記光素子を覆う第２の透光性材料とを備え、
前記第２の透光性材料は、前記凹部の配列の端部における前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みに比べて、前記凹部の配列の中央部における前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みが厚く設けられている、光モジュール。
【請求項２】
格子状に配列されている複数の凹部を有する支持基体と、
前記複数の凹部の各々に設けられている光素子と、
前記光素子の各々の上に配置されている、前記光素子が発する光または前記光素子に照射される光を透過する第１の透光性材料と、
前記第１の透光性材料および前記光素子を覆う第２の透光性材料とを備え、
前記第２の透光性材料は、前記凹部の配列の周縁部に比べて前記凹部の配列の中央部において、前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みが厚く設けられている、光モジュール。
【請求項３】
前記第１の透光性材料は、前記第２の透光性材料と屈折率が等しい、請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第２の透光性材料は、流動性を有する前駆体を硬化して形成されている樹脂材料である、請求項１から３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の光モジュールと、
前記光モジュールの発する光を受けて硬化する光硬化性物質の液滴を記録媒体に吐出し、前記記録媒体の表面に前記液滴を付着させる吐出手段とを備える、液滴硬化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールおよび液滴硬化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ファクシミリなどの画像印刷装置、および液晶ディスプレイ、電光ディスプレイなどの画像表示装置等の画像装置がある。これらの画像は、濃淡、色の異なる小さな画素をマトリックス状に配列することで形成されている。しかし、画素となる光素子を広い面積に配列しようとすると、周囲で光が照射されている中央部と、周囲から光が照射されていない周縁部とで光の強度が異なっている。
【０００３】
そこで、複数の光素子に流す電流の通電時間を調整することで輝度分布の均一化を図る技術がある。このように通電時間で輝度分布を調整する技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−６９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の光素子の輝度分布を通電時間のみで制御しようとすると回路構成が複雑化する。
【０００６】
本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、輝度の分布が小さい光モジュールおよび液滴効果装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光モジュールは、列をなして設けられている複数の凹部を有する支持基体と、前記複数の凹部の各々に設けられている光素子と、前記光素子の各々の上に配置されている、前記光素子が発する光または前記光素子に照射される光を透過する第１の透光性材料と、前記第１の透光性材料および前記光素子を覆う第２の透光性材料とを備え、前記第２の透光性材料は、前記凹部の配列の端部における前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みに比べて、前記凹部の配列の中央部における前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みが厚く設けられている。
また、本発明の光モジュールは、格子状に配列されている複数の凹部を有する支持基体と、前記複数の凹部の各々に設けられている光素子と、前記光素子の各々の上に配置されている、前記光素子が発する光または前記光素子に照射される光を透過する第１の透光性材料と、前記第１の透光性材料および前記光素子を覆う第２の透光性材料とを備え、前記第２の透光性材料は、前記凹部の配列の周縁部に比べて前記凹部の配列の中央部において、前記第１の透光性材料の上に設けられている部分の厚みが厚く設けられている。
【０００８】
本発明の液滴効果装置は、本発明の光モジュールを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、輝度の分布が小さい光モジュールおよび液滴効果装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光モジュールの実施形態の一例である光照射ヘッドの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した光照射ヘッドを構成する支持基体および発光素子の平面図である。
【図４】本発明の光モジュールの実施形態の他の例である光照射ヘッドの概略構成を示す平面図である。
【図５】図４に示したＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図４に示した光照射ヘッドを構成する支持基体および発光素子を示す、ＶＩ−ＶＩ線に沿った断面斜視図である。
【図７】本発明の液滴硬化装置の一例である、インクジェットプリンタについて説明する概略上面図である。
【図８】図７に示したインクジェットプリンタの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
＜光モジュールの第１の形態＞
図１〜３に示した光照射ヘッド１０は、支持基体２０と、発光素子３０と、集光材４０とを備えている。
【００１３】
支持基体２０は、発光素子３０および集光材４０を支持する機能を担っている。この支持基体２０を形成する材料としては、例えばセラミックス、樹脂材が挙げられる。この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、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が挙げられる。この樹脂材としては、例えばエポキシ樹脂、および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などが挙げられる。
【００１４】
この支持基体２０は、複数の凹部２０ａが第１の主面２０ｂに設けられている。この複数の凹部２０ａは、第１の主面２０ｂを法線方向から平面視した際に、格子状に配列されている。本実施形態では、複数の凹部２０ａが直交格子状に配列されている。本実施形態では、この直交する格子の２つの方向を第１方向、第２方向としている。本実施形態では、この第１方向をＸ方向とし、この第２方向をＹ方向としている。この凹部２０ａは、第１の主面２０ｂの平面方向における径Ｗ２０ａが、底面２０ａ１に近づくにつれて細くなるように構成されており、内側面２０ａ２が傾斜している。本実施形態の平面方向は、第１方向と第２方向とで構成している。また、この凹部２０ａは、平面視において、平面方向に沿った断面が円状になるように設けられている。この凹部２０ａの平面視における形状は、円状に限られるものでなく、例えば楕円状、多角形状およびこの角を丸めた形状など種々の形状であってもよい。
【００１５】
また、この支持基体２０は、第１の端子電極２１と、第２の端子電極２２と、内部電極２３とを有している。この第１の端子電極２１、第２の端子電極２２、および内部電極２３は、発光素子３０の電力供給をする際の導電路としての機能を担っている。この第１の端子電極２１および第２の端子電極２２は、各凹部２０ａの底面２０ａ１の上に設けられている。この内部電極２３は、第１の端子電極２１または第２の端子電極２２に接続されており、支持基体２０の内部に設けられている。
【００１６】
発光素子３０は、支持基体２０の凹部２０ａの中に設けられている。この発光素子３０は、凹部２０ａの底面２０ａ１から開口側に光を出力するように配置されている。この発光素子３０は、素子基板３１と、発光層３２と、第１の素子電極３３と、第２の素子電極３４とを有している。
【００１７】
素子基板３１は、発光素子３０の支持基板として機能している。この素子基板３１を形成する材料としては、例えばシリコン、サファイア、およびガリウム系のものが挙げられる。この素子基板３１の第１の主面の上に発光層３２が設けられている。
【００１８】
発光層３２は、電力の供給によって光を発するように構成されている。より具体的には、この発光層３２は、例えば素子基板３１の第１の主面から、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。この発光層３２としては、例えばＧａＮなどの化合物半導体からなる種々のものが挙げられる。本実施形態では、発光層３２として発する光の波長のピークスペクトルが３８０〔ｎｍ〕以下の紫外光（ＵＶ光）を発するものを採用している。
【００１９】
第１の素子電極３３および第２の素子電極３４は、凹部２０ａの底面２０ａ１と対向する側にある発光層３２の主面に設けられている。この第１の素子電極３３および第２の素子電極３４は、半田層を介して、支持基体２０の第１の端子電極２１、第２の端子電極２２に接続されている。本実施形態の発光素子３０は、支持基体２０の底面２０ａ１にフリップチップされた状態で配置されている。この発光素子３０は、素子電極３３，３４に電力が供給されることで、電流の大きさに応じた光量の光を発するように構成されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、１つの凹部２０ａに１つの発光素子３０が設けられているが、１つの凹部２０ａに複数の発光素子３０が設けられていてもよい。
【００２１】
また、本実施形態では、発光素子３０をフリップチップ接続すべく、素子基板３１の２つの主面のうち、凹部２０ａの底面２０ａ１と対向している側に、第１の素子電極３３および第２の素子電極３４が設けられているが、第１の素子電極３３および第２の素子電極３４を凹部２０ａの開口側に設けて、ボンディングワイヤで接続してもよい。
【００２２】
集光材４０は、支持基体２０の凹部２０ａの内に設けられており、一部が突出するように設けられている。この集光材４０は、発光素子３０の発する光を集光する機能を担っている。この集光材４０は、発光層３２の発する光を良好に透過する材料が選択される。この集光材４０としては、例えばシリコーン樹脂が挙げられる。この集光材４０は、第１の透光性材料４１と、第２の透光性材料４２とを含んで構成されている。なお、この集光材４０は、図３において省略している。
【００２３】
第１の透光性材料４１は、一部が凹部２０ａの中に設けられており、一部が凹部２０ａから突出している。この第１の透光性材料４１は、発光素子３０に比べて凹部の開口側に位置しており、発光素子３０と離間して設けられている。この第１の透光性材料４１は、表面が凹部２０ａの内側面２０ａ２に接している。この第１の透光性材料４１は、球状をしており、切断面の中心からの半径が±１０％程度に構成されている。そのため、この第１の透光性材料４１は、向きを考慮せずに、凹部２０ａの中に配置することができる。
【００２４】
第２の透光性材料４２は、第１の透光性材料４１の上を覆っている。この第２の透光性材料４２は、凹部２０ａから突出して設けられており、集光材４０の外表面となっている。本実施形態の集光材４０は、この第２の透光性材料４２の曲率によって、発光素子３０の発する光を集光している。本実施形態では、第２の透光性材料４２として第１の透光性材料４１と屈折率が略等しいものを採用している。このように、第１の透光性材料４１と第２の透光性材料４２の屈折率を略等しくすることによって、当該第１の透光性材料４１と第２の透光性材料４２との界面での光の反射を低減することができる。
【００２５】
本実施形態の第２の透光性材料４２は、流動性を有する前駆体を硬化して形成されている樹脂材料によって形成されている。この第２の透光性材料４２を形成するには、まず、凹部２０ａの中に第１の透光性材料４１を配置する。次に、当該凹部２０ａの中に第２の透光性材料４２となる前駆体を入れるとともに、第１の透光性材料４１の上に設ける。次に、当該凹部２０ａの内の前駆体と、第１の透光性材料４１の上の前駆体とを硬化して形成されている。このように第２の透光性材料４２を形成すると、前駆体の体積量によって第２の透光性材料４２の表面の曲率を制御することができる。
【００２６】
この第２の透光性材料４２が流動性を有する前駆体を硬化して形成されているので、この第２の透光性材料４２の表面の曲率は、第１の透光性材料４１の上に設けられている第２の透光性材料４２の厚みＴ４２が厚くなるほど小さくなる。つまり、この第２の透光性材料４２は、前駆体の体積量を多くすることによって、第２の透光性材料４２の厚みＴ４２を厚くして、曲率を小さくすることができる。
【００２７】
本実施形態の第２の透光性材料４２の厚みＴ４２は、第１の方向に沿う列をなして設けられている凹部２０ａのうち、この配列の端部における厚みに比べて中央部における厚みが厚く設けられている。このように、第２の透光性材料４２の厚みＴ４２を中央部において相対的に厚く設けることによって、同じ列の両側から光が照射されることになる中央部の発光素子３０が発する光が集光するのを低減して、光の均一性を高めることができる。
【００２８】
また、第２の透光性材料４２の厚みＴ４２は、格子状に設けられている凹部２０ａのうち、周縁部における厚みに比べて中央部における厚みが厚く設けられている。このように、第２の透光性材料４２の厚みＴ４２を中央部において相対的に厚く設けることによって、周囲から光が照射されることになる中央部の発光素子３０が発する光が集光するのを低減して、光の均一性を高めることができる。
【００２９】
さらに、第２の透光性材料４２となる前駆体と第１の透光性材料４１との濡れ性を、第２の透光性材料４２となる前駆体と支持基体２０との濡れ性に比べて大きくするのが好ましい。この場合、第２の透光性材料４２となる前駆体を、第１の透光性材料４１が配置されている支持基体２０の凹部２０ａに集めることができる。また、この場合は、前駆体に作用する表面張力によって、第２の透光性材料４２を球形に近づけることができる。
【００３０】
本実施形態の第１の透光性材料４１は、第２の透光性材料４２と同じ材料で構成されている。また、集光材４０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３１の屈折率に近い材料が選択される。本実施形態の集光材４０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３１に近い値となっている。
【００３１】
＜光モジュールの第２の形態＞
図４〜６に示した光照射ヘッド１０Ａは、支持基体２０Ａと、発光素子３０と、集光材４０Ａとを備えている。このうち、発光素子３０の構成は、光照射ヘッド１０が備える構成と同様である。
【００３２】
支持基体２０Ａは、Ｘ方向に伸びる凹部２０Ａａが設けられている点において、支持基体２０と構成が異なっている。支持基体２０Ａの他の構成は、上述の支持基体２０の構成と同様である。
【００３３】
凹部２０Ａａは、Ｘ方向に伸びている。この凹部２０Ａａには、複数の発光素子３０がＸ方向に沿って設けられている。この凹部２０Ａａは、Ｙ方向に沿った幅Ｗ２０Ａａが底面２０Ａａ１に近づくにつれて狭くなるように構成されており、内側面２０Ａａ２が傾斜している。
【００３４】
集光材４０Ａは、第１の透光性材料４１Ａと、第２の透光性材料４２Ａとを有している。
【００３５】
この第１の透光性材料４１Ａは、一部が凹部２０Ａａの内に設けられており、一部が凹部２０Ａａから突出している。この第１の透光性材料４１Ａは、発光素子３０に比べて凹部の開口側に位置しており、発光素子３０と離間して設けられている。この第１の透光性材料４１Ａは、表面が凹部２０Ａａの内側面２０Ａａ２に接している。この第１の透光性材料４１Ａは、Ｘ方向に伸びる円柱状をしており、Ｙ方向に沿った切断面の中心からの半径が±１０％程度に構成されている。そのため、この第１の透光性材料４１Ａは、向きを考慮せずに、凹部２０Ａａの中に配置することができる。
【００３６】
第２の透光性材料４２Ａは、第１の透光性材料４１Ａの上を覆っている。この第２の透光性材料４２Ａは、凹部２０Ａａから突出して設けられており、集光材４０Ａの外表面となっている。本実施形態の集光材４０Ａは、この第２の透光性材料４２Ａの曲率によって、発光素子３０Ａの発する光を集光している。
【００３７】
本実施形態の第２の透光性材料４２Ａは、流動性を有する前駆体を硬化して形成されている樹脂材料によって形成されている。この第２の透光性材料４２Ａを形成するには、まず、凹部２０Ａａの中に第１の透光性材料４１Ａを配置する。次に、当該凹部２０Ａａの中に第２の透光性材料４２Ａとなる前駆体を入れるとともに、当該第１の透光性材料４１Ａの上に前駆体を設ける。次に、当該凹部２０Ａａの内の前駆体と、第１の透光性材料４１Ａの上の前駆体とを硬化して形成されている。このように第２の透光性材料４２Ａを形成すると、前駆体の体積量によって第２の透光性材料４２Ａの表面の曲率を制御することができる。
【００３８】
この第２の透光性材料４２Ａが流動性を有する前駆体を硬化して形成されているので、この第２の透光性材料４２Ａの表面の曲率は、第１の透光性材料４１Ａの上に設けられている第２の透光性材料４２Ａの厚みＴ４２Ａが厚くなるほど小さくなる。つまり、この第２の透光性材料４２Ａは、前駆体の体積量を多くすることによって、第２の透光性材料４２Ａの厚みＴ４２Ａを厚くして、曲率を小さくすることができる。
【００３９】
＜液滴硬化装置＞
以下、光照射ヘッド１０を用いた装置の一例である液滴硬化装置の一実施形態について
、図面を参照し説明する。
【００４０】
図７，８は、光照射ヘッド１０を備えて構成される、本発明の液滴硬化装置の一例である、インクジェットプリンタ１について説明する図である。
【００４１】
インクジェットプリンタ１は、一方向（図中Ｘ方向）に搬送される、例えば紙などの記録媒体５０の表面に、インクジェットヘッド１１からインク滴を吐出するとともに、記録媒体５０の表面に付着させたインク滴に所定の波長分布の光を照射して、記録媒体５０に付着したインク滴を硬化させる。インクジェットプリンタ１は、記録媒体５０が載置されるプラテン１２と、送りローラ１３１と押さえローラ１３２とを有して構成された搬送手段１３と、インクジェットヘッド１１をプラテン１２に対して相対移動させる移動機構１４と、光照射ヘッド１０と、を有して構成されている。
【００４２】
インクジェットヘッド１１は、プラテン１２に載置されて搬送される記録媒体５０の表面に、外部から入力される画像信号に応じて光硬化性のインク滴を吐出する。インクジェットヘッド１１は、従来公知の、いわゆるサーマル型やバブル型などの、公知のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１１は、移動機構１４が備えるガイドレール１４１に沿って、図中のＹ方向に沿って往復移動される。
【００４３】
記録媒体５０は、搬送手段１３によって、例えば図中のＸ方向に沿って搬送される。記録媒体５０の移動にともない、インクジェットヘッド１１も図中のＹ方向に沿って移動される。インクジェットヘッド１１には、これら記録媒体５０やインクジェットヘッド１１の移動にともない、図示しない制御部から画像信号が送られる。インクジェットヘッド１１では、この画像信号に応じて、記録媒体に向けて光硬化性のインク滴を吐出し、記録媒体５０の表面に画像信号に応じた画像パターン（インク滴のパターン）を形成する。
【００４４】
光照射ヘッド１０は、インクジェットヘッド１１に対し、記録媒体５０よりも下流側に配置されている。すなわち、インクジェットプリンタ１では、インクジェットヘッド１１から吐出されて記録媒体５０の表面に付着したインク滴に、光照射ヘッド１０からの光が照射されるよう構成されている。
【００４５】
なお、インクジェットプリンタの形態は、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５０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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
本実施形態では、画素デバイスの一例として発光素子アレイ１０を挙げて説明したが、これに限るものではない。例えば発光素子５０の代わりに受光素子を採用した受光モジュールでもよい。
【００４８】
本実施形態では、発光素子５０が正方行列状に配列されているが、このような構成に限るものではない。例えば、発光素子５０が行列状に配列されているが行方向と列方向とが直交していない他の角度であってもよい。
【００４９】
本実施形態のインクジェットプリンタ１は、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。この場合、光照射ヘッド１０Ａの凹部２０Ａａが伸びる方向と、記録媒体５０を搬送する方向とを交差させることで、当該記録媒体５０に照射する光の均一性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・インクジェットプリンタ（液滴効果装置）
１０，１０Ａ・・・光照射ヘッド（光モジュール）
１１・・・インクジェットヘッド
１２・・・プラテン
１３・・・搬送手段
１３１・・・送りローラ
１３２・・・押さえローラ
１４・・・移動機構
１４１・・・ガイドレール
１５・・・制御部
２０，２０Ａ・・・支持基体
２０ａ，２０Ａａ・・・凹部
２０ａ１，２０Ａａ１・・・凹部の底面
２０ａ２，２０Ａａ２・・・凹部の内側面
２０ｂ，２０Ａｂ・・・主面
２１・・・第１の端子電極
２２・・・第２の端子電極
２３・・・内部電極
３０・・・発光素子（光素子）
３１・・・素子基板
３２・・・発光層
３３・・・第１の素子電極
３４・・・第２の素子電極
４０，４０Ａ・・・封止材
４１，４１Ａ・・・第１の透光性材料
４２，４２Ａ・・・第２の透光性材料
５０・・・記録媒体
Ｔ４２，Ｔ４２Ａ・・・第２の透光性材料の厚み
Ｗ２０ａ，Ｗ２０Ａａ・・・凹部の幅
【図１】
0005473553.tif 000002
【図２】
0005473553.tif 000003
【図３】
0005473553.tif 000004
【図４】
0005473553.tif 000005
【図５】
0005473553.tif 000006
【図６】
0005473553.tif 000007
【図７】
0005473553.tif 000008
【図８】
0005473553.tif 000009