(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に一層又は多層の有機化合物を挟んだ素子構造であり、前記素子構造の表層のガラス基板上に紫外線硬化部材を硬化させる波長３３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域の紫外線を照射可能な金属化合物の薄膜を形成した有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記金属化合物は、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓＰの何れか１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記有機ＥＬ素子は、出力ワット範囲が０．０２５Ｗ〜０．０３５Ｗであることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記有機ＥＬ素子は、波長３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍの何れか１つ以上を主波長とすることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬ素子は、基板に複数並べて配置したことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記基板は、前記有機ＥＬ素子を形成した面の裏面に放熱板を取り付けたことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線硬化インキなどの紫外線硬化部材を硬化させる紫外線照射装置に関し、特に、有機ＥＬ素子を用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線硬化インキ、紫外線硬化樹脂、紫外線硬化接着剤などの紫外線硬化部材に紫外線を照射させて硬化させる紫外線照射装置がある。紫外線照射装置を印刷機に適用した場合、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化インキは、人体に悪影響を及ぼすおそれのある溶剤を用いることなく、瞬時に硬化するなどの特徴があり、各種の印刷物に適用されている。
【０００３】
従来の紫外線照射装置は、放電ランプによって、紫外線硬化インキを硬化させる波長域の紫外線を照射している。しかし、従来の放電ランプを用いた紫外線照射装置は、装置が大型化し、消費電力が大きく、紫外線照射時において発熱しランプ表面温度が極めて高温となるため冷却手段を付帯させなければならないなどの問題があった。そこで、近年、小型化かつ低電力のＬＥＤを用いた紫外線照射装置が利用されている。
【０００４】
特許文献１，２にＬＥＤを用いた紫外線照射装置が開示されている。一般に、放電ランプの紫外線は、非干渉波（アンコヒーレント）相互の波の位相が異なる干渉しない波長、すなわち連続複合波長となる。一方、ＬＥＤの紫外線は、干渉波（コヒーレント）いわゆる位相が整った正弦波、すなわち単一光となる。このため、特許文献１，２に開示の装置は、異なるピーク波長の複数のＬＥＤを基板上に形成して紫外線を照射し、紫外線硬化部材の硬化を十分に行わせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】２０１０−９３０９４号公報
【特許文献２】２００９−２２６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＬＥＤ方式による紫外線照射装置は、１素子当たりの出力ワットが３ＷのＬＥＤ素子を基板上に複数並べて配置した場合、一例として基板に１００個配置すると３００Ｗとなり、短時間で高温（約８０度以上）になるため、基板に純水などを循環させる冷却装置を取り付けて冷却させなければならなかった。このようにＬＥＤ方式では、放電ランプに比べて発熱量を大幅に低減することができる。しかし、紫外線照射範囲を拡げたり、輝度を上げたりするために複数のＬＥＤを用いた場合には、依然として発熱するため、冷却手段を付帯させなければならなかった。
【０００７】
また、ＬＥＤ素子の出力ワット数を下げて、基板の発熱を抑えた場合、ＬＥＤの輝度が著しく低下してしまい、紫外線硬化部材を短時間で硬化させることができないという問題があった。
そこで、上記従来技術の問題点を解決するため、本発明は、装置全体を小型化し、発熱量の極めて少ない紫外線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決する第１の手段として、一対の電極間に一層又は多層の有機化合物を挟んだ素子構造であり、前記素子構造の表層のガラス基板上に紫外線硬化部材を硬化させる波長３３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域の紫外線を照射可能な金属化合物の薄膜を形成した有機ＥＬ素子を備えたことを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決する第２の手段として、前記第１の解決手段において、前記金属化合物は、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓＰの何れか１つ以上であることを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決する第３の手段として、前記第１又は第２の解決手段において、前記有機ＥＬ素子は、出力ワット範囲が０．０２５Ｗ〜０．０３５Ｗであることを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
本発明は、上記の課題を解決する第４の手段として、前記第１ないし第３の何れか１の解決手段において、前記有機ＥＬ素子は、波長３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍの何れか１つ以上を主波長とすることを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決する第５の手段として、前記第１ないし第４の何れか１の解決手段において、前記有機ＥＬ素子は、基板に複数並べて配置したことを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
本発明は、上記の課題を解決する第６の手段として、前記第１ないし第５のいずれか１の解決手段において、前記基板は、前記有機ＥＬ素子を形成した面の裏面に放熱板を取り付けたことを特徴とする紫外線照射装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
このような本発明の紫外線照射装置によれば、上記のように、従来のＬＥＤと比べて出力ワット数が低く、かつ輝度の高い有機ＥＬ素子を用いているため、紫外線硬化部材を効率的に硬化させることができる実益がある。
また、本発明によれば、上記のように、従来のＬＥＤと比べて出力ワット数が低いため、複数の有機ＥＬ素子を基板上に配置しても、トータルの出力ワット数を抑えることができるため、紫外線照射によって生じる発熱を低減することができる実益がある。また、発熱を低減することができるため、装置と紫外線硬化部材との距離を短く設定して照射効率を高めることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記のように、金属化合物は、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓＰの何れか１つ以上であるため、紫外線硬化部材の硬化に有効な波長３３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域の紫外線を照射させることができる実益がある。
また、本発明によれば、上記のように、有機ＥＬ素子は、出力ワット範囲が０．０２５Ｗ〜０．０３５Ｗであるため、複数用いた場合であっても、従来のＬＥＤと比べて、大幅に発熱量を低減することができ、冷却手段を用いる必要がないため、低電力、かつ装置の薄型化、小型化を図ることができる実益がある。
【００１４】
また、本発明によれば、上記のように、有機ＥＬ素子は、波長３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍの何れか１つ以上を主波長としているため、紫外線硬化部材を効率的に硬化させることができる実益がある。
また、本発明によれば、上記のように、有機ＥＬ素子は、基板に複数並べて配置しているため、多波長の紫外線を照射させることができ、紫外線硬化部材を効率的に硬化させることができる実益がある。
【００１５】
また、本発明によれば、上記のように、基板は、前記有機ＥＬ素子を形成した面の裏面に放熱板を取り付けているため、有機ＥＬ素子を複数用いた場合でも、負荷温度は、約５０度以下であり、従来技術のような冷却水の循環型の冷却手段を用いなくても、放熱板によって十分に放熱することができ、低電力化、かつ装置の薄型化、小型化が図れる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の紫外線照射装置の斜視図である。
【図２】本発明の紫外線照射装置の側面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の紫外線照射装置の実施形態について、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は本発明の紫外線照射装置の斜視図である。図２は本発明の紫外線照射装置の側面図である。
本発明の紫外線照射装置１０は、基板２０と、基板２０の一方の主面に形成された有機ＥＬ素子４０と、基板２０の他方の主面に形成された放熱板６０とから構成されている。
【００１８】
基板２０は、複数の有機ＥＬ素子４０、電子部品などを表面に並べて固定し、部品間を配線で接続して電子回路を構成する板状またはフィルム状の部材である。基板２０は、電気絶縁性を備えており、一例として、プリント基板等を用いることができる。
【００１９】
有機ＥＬ素子４０は、一対の電極間に一層又は多層の有機化合物を挟んだ構造である。有機ＥＬ素子４０の陽極４２としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）の金属薄膜を用いることができる。また有機ＥＬ素子４０の陰極４４としては、Ａｌ、ＭｇＡｇ、Ｃａ等の金属薄膜を用いることができる。陽極４２及び陰極４４には、駆動回路４６が接続している。有機化合物は、正孔輸送層４８、発光層５０、電子輸送層５２を構成し、種々の低分子材料、高分子材料を用いることができる。有機ＥＬ素子４０は、封止材（不図示）で封止膜を形成している。これは、有機化合物や陰極４４材料が水分、酸素と反応するおそれがあるからである。そして、本実施形態の有機ＥＬ素子４０は、光学置換材料として、紫外線波長Ａ域範囲（３３０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の光子を放出するため、次のような金属化合物５４の薄膜をガラス基板上となる素子の表層に形成している。
【００２０】
金属化合物５４には、３６０ｎｍの紫外線を照射する光子を放出するためＺｎＳｅ系化合物を用いることができる。金属化合物５４には、３８０ｎｍの紫外線を照射する光子を放出するためＳｉＣを用いることができる。金属化合物５４には、４００ｎｍ〜４０５ｎｍの紫外線を照射する光子を放出するためＧａＮ単結晶を用いることができる。金属化合物５４には、３３０ｎｍの紫外線を照射する光子を放出するためＧａＡｓＰを用いることができる。金属化合物５４には、４３６ｎｍの紫外線を照射する光子を放出するためＧａＮを用いることができる。
【００２１】
このような構成の有機ＥＬ素子４０は、陰極４４及び陽極４２に電圧をかけることにより、陰極４４から電子と、陽極４２から正孔が、極間の有機化合物へ注入される。注入された電子、正孔がそれぞれの電子輸送層５２、正孔輸送層４８を通過して発光層５０で結合する。結合によるエネルギーで発光層５０の発光材料が励起され、基底状態に戻る際に光を発光する。そして、発光性励起子は、前述の金属化合物５４特有の波長に変換されて波長３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍの何れかを１つ以上を主波長とする紫外線を照射する。
【００２２】
有機ＥＬ素子４０の出力ワットは、１素子当たり０．０２５Ｗ〜０．０３５Ｗの範囲に設定している。本実施形態の紫外線照射装置１０は、基板２０上に出力ワットが０．０３５Ｗの有機ＥＬ素子４０を８４個並べて配置させている。この出力ワットはトータルで約３Ｗとなる。
このような構成の有機ＥＬ素子４０は、有機化合物を真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法により形成することができる。
【００２３】
放熱板（ヒートシンク）６０は、基板２０の一方の主面に形成された有機ＥＬ素子４０の裏面に取り付けている。放熱板６０は、複数の突起（フィン）を形成することによって表面積を増やして、紫外線照射中に有機ＥＬ素子４０から僅かながら生じる熱を外部へ放熱することによって温度を低下させる部材である。放熱板６０は、材質に熱伝導率の高い銅、アルミニウム等を用いることができる。放熱板６０は、基板２０の形状に合わせて、突起の大きさを任意に設計変更することができる。このような構成の放熱板６０は、有機ＥＬ素子４０の紫外線照射によって生じる熱が放熱板の複数のフィンを介して空気と熱交換を行うことにより、空気へ排熱することができるため、紫外線照射装置１０や、紫外線照射部材が発熱による劣化、変形のおそれがない。
【００２４】
上記構成による本発明の紫外線照射装置の取付け方法について以下説明する。
本実施形態の紫外線照射装置１０は、基板２０上に複数の有機ＥＬ素子４０を並べて配置している。有機ＥＬ素子４０は、３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍを主波長とする素子の中から任意に選定し８４個を基板２０上に並べている。選定する有機ＥＬ素子４０は、紫外線硬化インキ、紫外線硬化樹脂、紫外線硬化接着剤などの紫外線硬化部材を硬化可能な紫外線の波長によって、任意に選定することができる。そして、基板２０の配列は、ブロック毎、行列毎、ランダムに配置することができる。そして、図２に示すように、紫外線硬化部材上に、有機ＥＬ素子４０が部材と対向するように配置している。基板２０の陽極４２及び陰極４４に接続された駆動回路４６により所定電圧が極間に作用すると、陰極４４から電子と、陽極４２４から正孔が、極間の有機化合物へ注入される。注入された電子、正孔がそれぞれの電子輸送層５２、正孔輸送層４８を通過して発光層５０で結合する。結合によるエネルギーで発光層５０の発光材料が励起され、基底状態に戻る際に光を発光する。そして、発光性励起子は、前述の金属化合物５４特有の波長に変換されて波長３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４００ｎｍ、４３６ｎｍの何れか１つ以上を主波長とする紫外線を照射する。このように装置から照射された紫外線は、紫外線硬化部材が塗布された印刷物などに照射されて、紫外線硬化部材を硬化させることができる。
【００２５】
本実施形態の紫外線照射装置１０は、一例として、素子一個当たりの出力ワットは０．０３５Ｗとする。常温で紫外線を照射すると、発熱は５０度以下となる。そして放熱板６０により十分に冷却することができる。
このような本発明の紫外線照射装置によれば、ＬＥＤに比べて出力ワットの少ない有機ＥＬ素子を用いることにより、発熱を少なくして、輝度を高めることができるので、効率的に紫外線硬化部材を硬化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の紫外線照射装置は、紫外線硬化接着材、インクなどの硬化処理や、プリント基板などの露光処理など所定波長域の紫外線を照射させる分野において適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０………紫外線照射装置、２０………基板、４０………有機ＥＬ素子、４２………陽極、４４………陰極、４６………駆動回路、４８………正孔輸送層、５０………発光層、５２………電子輸送層、５４………金属化合物、６０………放熱板。
【図１】
0005458284.tif 000002
【図２】
0005458284.tif 000003
【図３】
0005458284.tif 000004