(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、発光素子アレイ。
【請求項２】
対となる前記第２窪み部に前記発光素子が跨っている、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
対となる前記第２窪み部の各々に、少なくとも１つの前記発光素子が収容されている、請求項１または２に記載の発光素子アレイ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載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、印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子アレイおよび印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の発光素子アレイの実施形態の一例を示す光照射ヘッドの概略構成図である。
【図２】図１に示した光照射ヘッドの要部を拡大した平面図である。
【図３】図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図３に示した光照射ヘッドの一部構成を省略した図である。
【図５】図３に示した光照射ヘッドの要部を拡大した図である。
【図６】本発明の発光素子アレイの実施形態の他の例を示す光照射ヘッドの概略構成図である。
【図７】本発明の印刷装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図８】図７に示した印刷装置の側面図である。
【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】
＜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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
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
【図１】
0005574756.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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