(57)【要約】【課題】紫外線の発光波長帯域において発光するチップを用いることで、広範な波長帯域で好適な紫外線硬化樹脂の最適な硬化条件が得られる紫外線半導体発光素子を提供する。【解決手段】発光波長帯域が異なる３種の紫外線半導体発光チップ２１を、紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃとして単一のパッケージ内に備えた。各紫外線半導体発光チップ群の発光波長帯域の一部を重複させており、各紫外線半導体発光チップ群に含まれる紫外線半導体発光チップ２１の発光の制御を可能にするように各紫外線半導体発光チップ群に独立して電流を供給する主リード２８ａ、２８ｂ、２８ｃを備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流すことにより紫外線の発光波長帯域の所定の発光波長で発光する半導体発光チップを複数個配置して構成される紫外線半導体発光素子であって、
前記半導体発光チップを複数個配置したパッケージを備え、
前記パッケージには、異なるピーク波長を有し、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数個の前記半導体発光チップを配置しており、
前記半導体発光チップは、前記発光波長帯域内で所定の発光強度分布を形成し、前記重複する発光波長帯域において前記発光強度分布の交点での発光波長における発光量が、所定の基準値の２分の１より大きく、前記所定の基準値を超えないことを特徴とする紫外線半導体発光素子。
【請求項２】
前記重複する発光波長帯域内において、いずれか一つの前記半導体発光チップの発光量が零に到るまでの各波長における、前記いずれか一つの半導体発光チップの発光量と他の前記半導体発光チップの発光量との合成値が、前記所定の基準値を超えていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線半導体発光素子。
【請求項３】
前記パッケージに配置される複数の前記半導体発光チップは、前記発光波長帯域内で発光量が最大となるピーク波長を有しており、前記発光波長帯域の一部が互いに重複する複数個の前記半導体発光チップ間において、それぞれのピーク波長の差が５〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線半導体発光素子。
【請求項４】
前記パッケージは、配置された複数個の前記半導体発光チップを同時に制御可能な半導体発光チップ群として、この半導体発光チップ群を複数配置しており、複数の前記半導体発光チップ群は、前記発光波長帯域内において複数の発光強度分布を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線半導体発光素子。
【請求項５】
前記パッケージは、配置された前記半導体発光チップを個別に、或いは、半導体発光チップ群単位で独立に電流制御可能な配線を備えており、
前記配線の接続によって、前記半導体発光チップまたは前記半導体発光チップ群を個々に電流制御することにより、前記発光波長帯域内の発光強度分布を制御可能としたことを特徴とする請求項３に記載の紫外線半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線半導体発光チップを備え、紫外線硬化樹脂の硬化、殺菌などの用途に用いる紫外線半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の硬化開始を制御することのできる紫外線硬化樹脂は、塗装分野、印刷分野、接着剤分野などで汎用されている。しかし、この紫外線硬化樹脂は、硬化を開始する波長域が異なる多数の種類が存在する。特許文献１には、基板にピーク波長が異なる複数種の紫外線発光ダイオードを備えた紫外線照射装置が開示されており、この紫外線照射装置を用いると、複数の紫外線発光ダイオードからピーク波長が異なる複数種類の紫外線が照射されることから、硬化の開始特性が異なる広汎な紫外線硬化型接着剤に対し、硬化を実現することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、発光色が異なるＬＥＤチップを１つのステムに支持した多色発光素子が記載されており、この多色発光素子では、赤色、緑色、青色に対応したチップを単一のステムに支持し、単一の共通の負電源と、赤色、緑色、青色に電圧を印加するための正電源とを備えて３つのＬＥＤチップを独立して発光できるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８‐１４１０３８号公報
【特許文献２】特開平７‐１５０４４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、特許文献１の紫外線照射装置においては、異なる複数種の固有のピーク波長を有する紫外線発光ダイオードにより構成されるものであることから、照射できる紫外線は、複数の（例えば特許文献１では５種類の）波長の紫外線に限定されるため、反応が開始する最適硬化波長を数多く含む樹脂に対して、一部の波長の紫外線しか照射できず、硬化反応が充分に機能せず硬化不良を生じる恐れがある。またそのために、できる限り多くの波長に適合する紫外線照射装置を備えると、照射装置の品種が著しく増加して取り扱いが非常に煩雑となると同時に機器のコストアップを招く。
【０００６】
更には、特許文献１の紫外線照射装置は、紫外線発光ダイオード毎に波長を異ならせて構成することから、照射光波長の分布度合いが粗くなり、従って広範囲に亘る好適な波長分布が得られないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の多色発光素子においては、３つのＬＥＤチップから赤色、緑色、青色の発光が得られるものの、紫外線の発光はなく、紫外線硬化樹脂に対する硬化開始作用は得られない。即ちこの多色発光素子は、離れた各色のピーク波長を有する３つのＬＥＤチップからの光が得られるに過ぎないものである。
【０００８】
ここで、例えば接着剤や印刷用インキなどの紫外線硬化樹脂を硬化させるために紫外線を照射する処理を考えると、照射される紫外線硬化樹脂の表面における紫外線の照度（ピーク照度）と照射時間との関係である積算光量が重要となる。つまり、紫外線硬化樹脂を適正に硬化させるには、低い照度では照射時間を長くし、高い照度では照射時間を短縮する関係が成り立つ。しかしながら、この関係は、あまり低い照度では成り立たず、紫外線硬化樹脂を硬化させるためには、所定の基準値（最低照度）を超える照度を必要とすることが確認されている。また、高い照度であっても過剰な照度である場合には、たとえ照射時間を短くして所定の積算光量としても、充分な硬化が得られないことが確認されている。なお、本発明において「照度」とは、被照射物の表面における単位面積当たりに受ける照射強度を示すものであり、「ピーク照度」とは光源の直下等で得られる最大の照度の値を示すものである。
【０００９】
一方、紫外線半導体発光素子の発光により照射される紫外線の発光量は、図１２（ａ）に示すように、発光量が最大となるピーク波長を中央にして、このピーク波長から離れる発光波長帯域の領域ほど発光量が低下するような発光強度分布を示す。このような紫外線半導体発光素子の発光強度分布と、紫外線硬化樹脂を硬化させるために必要な最低照度（Ｅｍｉｎ）は、図１２（ｂ）に示すような関係となり、発光量が最低照度（Ｅｍｉｎ）以下となる発光波長帯域（Ｗ１，Ｗ２）において照射される紫外線は、紫外線硬化樹脂の硬化には用いられなくなり、無駄となってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上述の背景に鑑みてなされたものであり、紫外線の発光波長帯域の所定の発光波長帯域で発光する半導体発光チップを用いて、広範な波長帯域で好適な紫外線硬化樹脂の最適な硬化条件が得られる紫外線半導体発光素子を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の紫外線半導体発光素子は、電流を流すことにより紫外線の発光波長帯域の所定の発光波長で発光する半導体発光チップを複数個配置して構成される紫外線半導体発光素子であって、前記半導体発光チップを複数個配置したパッケージを備え、前記パッケージには、異なるピーク波長を有し、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数個の前記半導体発光チップを配置しており、前記半導体発光チップは、前記発光波長帯域内で所定の発光強度分布を形成し、前記重複する発光波長帯域において前記発光強度分布の交点での発光波長における発光量が、所定の基準値の２分の１より大きく、前記所定の基準値を超えないことを特徴とするものである。
【００１２】
上記の如く、本発明の紫外線半導体発光素子は、異なるピーク波長を有し、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数個の半導体発光チップをパッケージに複数配置したことによって、異なる発光波長帯域の紫外線を照射することができるだけではなく、発光波長帯域の一部が重なり合っており、この重なり部分の発光波長帯域において、発光強度分布の交点の発光波長における発光量が、所定の基準値の２分の１より大きく、所定の基準値を超えないため、重なり部分の発光量の合成値を所定の基準値以上に増大させることができ、広範な波長帯域において有効な照度で紫外線を照射させることができる。
【００１３】
紫外線半導体発光チップの発光により照射される紫外線は、上述のように発光量が最大となるピーク波長を中央にして、このピーク波長から離れる発光波長帯域の領域ほど発光量が低下するような発光強度分布を示している。よって、紫外線半導体発光素子として、異なるピーク波長を有し、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数の紫外線半導体発光チップを用いた場合には、重複している発光波長帯域における発光強度は、各半導体発光チップの発光強度分布を合成した発光強度分布を示す。つまり、単一の半導体発光チップにおけるピーク波長から離れた発光波長帯域のように、単独の半導体発光チップによる照射だけでは発光量が低く、例えば紫外線硬化樹脂の硬化が不能である発光波長帯域であっても、複数の半導体発光チップの発光波長帯域を重複させることにより、発光量の合成値を増大させることができるため、個々の半導体発光チップの発光量を増大させることなく有効な照度の紫外線の照射を可能にしているのである。
【００１４】
また、本発明の紫外線半導体発光素子は、前記重複する発光波長帯域内において、いずれか一つの前記半導体発光チップの発光量が零に到るまでの各波長における、前記いずれか一つの半導体発光チップの発光量と他の前記半導体発光チップの発光量との合成値が、前記所定の基準値を超えていることを特徴とするものである。
【００１５】
上述の如く、本発明の紫外線半導体発光素子は、重複する発光波長帯域内において、いずれか一つの半導体発光チップの発光量が零に到るまでの各波長における、前記いずれか一つの半導体発光チップの発光量及び他の半導体発光チップの発光量との合成値が、所定の基準値を超えているため、重複する発光波長帯域における全ての波長帯域において、発光量の合成値が所定の基準値を超えることになり、重複する波長帯域を含む広範な発光波長帯域において、有効な照度で紫外線を照射させることができる。
【００１６】
また、本発明の紫外線半導体発光素子は、前記パッケージに配置される複数の前記半導体発光チップが、前記発光波長帯域内で発光量が最大となるピーク波長を有しており、前記発光波長帯域の一部が互いに重複する複数個の前記半導体発光チップ間において、それぞれのピーク波長の差が５〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とするものである。
【００１７】
上述の如く、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数の半導体発光チップ間において、ピーク波長の差を５〜２０ｎｍとすることにより、発光波長帯域が重なり合う領域の合成発光強度を、個々の半導体発光チップの発光量より増大させることができる。それにより、個々の半導体発光チップの発光量を増加させること無く、広範な波長帯域において有効な照度で紫外線を照射させることができる。
【００１８】
紫外線半導体発光素子として、異なるピーク波長を有し、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数の紫外線半導体発光チップを用いた場合であっても、各半導体発光チップのピーク波長が離れていれば、合成した発光量の発光強度分布はピーク波長の間で谷のように低下する形状となる。この発光強度分布が低下した谷の部分の発光量が、所定値以下であれば、その発光波長帯域においては、有効な照度で紫外線を照射することができない。しかし、上述の如く、発光波長帯域の一部が互いに重複する複数の半導体発光チップのピーク波長の差を５〜２０ｎｍとすることにより、発光波長帯域が重なり合う領域の合成発光量を、所定値以上とすることができ、個々の半導体発光チップの発光量より増大させることができる。なお、後述するように、複数の半導体発光チップのピーク波長の差は１０〜１５ｎｍであることがより好ましい。
【００１９】
更に、本発明の紫外線半導体発光素子は、前記パッケージが、配置された複数個の前記半導体発光チップを同時に制御可能な半導体発光チップ群として、この半導体発光チップ群を複数配置しており、複数の前記半導体発光チップ群は、前記発光波長帯域内において複数の発光強度分布を形成することを特徴とするものである。
【００２０】
上述の如く、本発明の紫外線半導体発光素子は、パッケージに配置された半導体発光チップが、複数個同時に制御可能な半導体発光チップ群として配置されており、複数の発光強度分布を形成しているため、様々な発光強度分布を有する紫外線を照射することができ、例えば、反応が開始する最適硬化波長を数多く含む紫外線硬化樹脂に対しても、硬化反応を充分に促進することができる。
【００２１】
更に、前記パッケージは、配置された前記半導体発光チップを個別に、或いは、半導体発光チップ群単位で独立に電流制御可能な配線を備えており、前記配線の接続によって、前記半導体発光チップまたは前記半導体発光チップ群を個々に電流制御することにより、前記発光波長帯域内の発光強度分布を制御可能としたことを特徴とするものである。
【００２２】
上述の如く、前記半導体発光チップは、個別あるいは群単位で、それぞれ独立に電流制御可能な配線を備えているため、例えば紫外線照射装置に配線接続された紫外線半導体発光素子を、半導体発光チップ個別あるいは半導体発光チップ群単位で、電流制御することにより、発せられる紫外線の発光強度を発光波長単位で細かく制御することができる。また、紫外線半導体発光素子の半導体発光チップまたは半導体発光チップ群を個々に電流制御することにより、発光波長帯域内の発光強度分布を所望の分布形状とすることができるため、複数の波長の紫外線を照射しつつ、特定波長帯域の発光強度が強い分布となるように制御することができる。それにより、被照射物の紫外線吸収特性に応じて、特定の波長帯域の発光強度を強めるなどの制御を行ったり、波長による被照射物への浸透力の違いを利用して、例えば短波長側の紫外線発光量を強めた分布とすることで、被照射物の表面への照射を強めたり、長波長側の紫外線発光量を強めた分布とすることで、被照射物の奥側への照射を強めたりすることができるようになり、目的に応じた効率的な紫外線の照射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】サテライト型の印刷装置の構成の概要を示す側面図である。
【図２】サテライト型の印刷装置の構成の概要を示す平面図である。
【図３】紫外線半導体発光素子を備える紫外線光源ユニットを示す斜視図である。
【図４】基板に対する紫外線半導体発光素子の配置を示す図である。
【図５】紫外線半導体発光素子の平面図である。
【図６】紫外線半導体発光素子の断面図である。
【図７】３種の半導体発光チップ群を含む紫外線半導体発光素子の平面図である。
【図８】発光波長帯域Ｒの発光強度分布特性曲線を示す図である。
【図９】紫外線半導体発光素子の電流と発光量の特性を示す図である。
【図１０】発光強度分布が漸減する分布特性曲線を示す図である。
【図１１】発光強度分布が正規分布に近い分布特性曲線を示す図である。
【図１２】（ａ）は紫外線半導体発光素子の発光量の特性を示す図である。（ｂ）は紫外線半導体発光素子の発光量の特性と最低照度との関係を示す図である。
【図１３】紫外線半導体発光素子と被照射面との距離の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔紫外線半導体発光素子〕
本発明の紫外線半導体発光素子Ｄは、図５及び図６に示すように、平面視（図５に示す方向視）正方形状をなす基材２２、及び、この基材２２の外周縁を囲む枠体２３とからなるケース本体と、このケース本体を覆蓋する石英ガラス製の保護カバー２４と、複数の（本実施形態では９個の）紫外線半導体発光チップ２１とを含みパッケージとして構成される。なお、前記基材２２と枠体２３とは、絶縁性のセラミックス材で形成され、保護カバー２４で覆蓋されるケース本体内部空間は、窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。
【００２５】
基材２２の上面には、銅等の良導体の金属箔でなるセンター電極２５とサイド電極２６とが形成され、このセンター電極２５に対して複数の紫外線半導体発光チップ２１を導電性のダイボンディングにより固定し、それぞれの紫外線半導体発光チップ２１の上面とサイド電極２６とをボンディングワイヤ２７で接続している。
【００２６】
また、前記基材２２の外周部分に環状の枠体２３が接着固定され、この枠体２３の開口部分に嵌め込む状態で保護カバー２４が備えられている。枠体２３の内周部分には、開口側ほど枠体２３の外縁方向に向かう傾斜姿勢の内壁２３Ｓを備え、この内壁２３Ｓは紫外線半導体発光チップ２１からの光線を開口側の方向に反射させるように機能する。また、基材２２の上面のセンター電極２５は平滑に仕上げられ、この基材２２のうちセンター電極２５の外周の領域は反射率が高くなる仕上げが施されている。この外周の領域の仕上げの具体例として、白色等の塗装を行うことや、平滑面に仕上げることを挙げることができ、このような表面処理によっても紫外線半導体発光チップ２１からの紫外線を開口の方向に効率的に反射させることが可能となる。
【００２７】
この実施形態では、各紫外線半導体発光チップ２１を電気的に並列に接続しており、センターリード２８とサイドリード２９との間に印加された電圧が各紫外線半導体発光チップ２１に等しく印加され、発光が実現する。また、センターリード２８と、サイドリード２９と、ボンディングワイヤ２７とを有した給電系（配線の一例）を備えているが、給電系の構成はこれに限るものではない。
【００２８】
図５に示す如く、紫外線半導体発光素子Ｄでは、１つのケースに対して９個の紫外線半導体発光チップ２１を備えているが、紫外線半導体発光チップ２１の数は９個に限るものではない。また、枠体２３の内周側面で囲まれた基材２２の表面積に対して備えられる紫外線半導体発光チップ２１の数は、基材２２の表面積１平方センチメートルあたり９〜２５個程度の密度が良く、１６個程度が好ましい。本実施形態では、縦横が０．７センチメートルの基材２２の表面積に対して９個の紫外線半導体発光チップ２１が設けられ、これは表面積１平方センチメートルあたり１８個に相当する。
【００２９】
紫外線半導体発光チップ２１の分布密度が１平方センチメートルあたり９個未満では、紫外線半導体発光素子Ｄによる紫外線発光量が不足しがちとなり、紫外線硬化樹脂の硬化に用いる場合には、樹脂の硬化が不充分或いは遅延する恐れがある。更に、複数の紫外線半導体発光素子を用いてモジュールを構成する場合には、必要照射エネルギーに応じて多数の紫外線半導体発光素子を実装する必要があり、煩雑なモジュール構成になる。逆に２５個を超えると、紫外線半導体発光チップが過密な配置となり、紫外線半導体発光素子が煩雑な構造となると同時に放熱による冷却が効率的に行えなくなる。
【００３０】
また、複数の紫外線半導体発光チップ２１を備える形態として縦方向と横方向での個数が異なっても良い。この実施形態では各紫外線半導体発光チップ２１を電気的に並列に接続しているが、全てを直列に接続することや、例えば、３個を１組として並列に接続し、この３組を直列に接続する等、並列的な接続と直列的な接続とを組み合わせても良い。紫外線半導体発光素子Ｄには、必ずしも保護カバー２４を備える必要はなく、円形や帯状の基材２２に対して紫外線半導体発光チップ２１を備えても良い。
【００３１】
基材２２に備えられる９個の紫外線半導体発光チップ２１の波長は、紫外線硬化樹脂の硬化に適した波長帯域（予め設定された波長帯域）でばらつきのあるものが用いられている。ここで、波長のばらつきとは、複数の紫外線半導体発光チップ２１の発光波長が、偏りなく分布している状態をいう。なお、この複数の紫外線半導体発光チップ２１が基材２２に備えられる位置は決める必要はなくランダムに分散して配置しても良い。
【００３２】
〔紫外線半導体発光素子の別実施形態〕
また、波長にばらつきのない複数の紫外線半導体発光チップ２１を基材２２に備えた紫外線半導体発光素子Ｄの一例を図７に示している。この紫外線半導体発光素子Ｄでは、所望の発光波長帯域内において異なる発光波長帯域を有する３つのチップ群Ａ、Ｂ、Ｃを備えている。具体的には同図に示す如く、発光波長帯域の異なるチップ群Ａ、チップ群Ｂ、チップ群Ｃそれぞれを複数の紫外線半導体発光チップ２１で構成し、これらを一纏めとしてパッケージ内に配列している。このように発光波長帯域の異なるチップ群Ａ、チップ群Ｂ、チップ群Ｃを並べて配置して紫外線半導体発光素子Ｄを構成すると、より広範囲の波長帯域の紫外線を照射することが可能となる。
【００３３】
各チップ群Ａ、Ｂ、Ｃの紫外線半導体発光チップ２１は、チップ群毎に電流制御できるように、３つの主リード２８ａ、２８ｂ、２８ｃと単一のサイドリード２９とを備えており、３つの主リード２８ａ、２８ｂ、２８ｃに電気的に導通する導体に対して、対応するチップ群の紫外線半導体発光チップ２１を導電性のダイボンディングにより固定し、単一のサイドリード２９に電気的に導通する導体と、各紫外線半導体発光チップ２１とをボンディングワイヤ２７で接続している。このような構成から、後述するようにチップ群毎に供給する電流値の制御を行うことにより、照射する紫外線の発光強度分布が、均一化、傾斜化、正規分布化できるように制御可能に構成されている。
【００３４】
このように構成される紫外線半導体発光素子Ｄも、先に説明した実施形態と同様に枠体２３の開口部分には石英ガラス製の保護カバー２４が備えられ、内部には窒素ガスなどの不活性ガスが封入されている。各紫外線半導体発光チップ２１を整列配置しているが配置はこれに限るものではない。また、３つの主リード２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、単一のサイドリード２９と、ボンディングワイヤ２７とを有した給電系（配線の一例）を備えているが、給電系の構成はこれに限るものではない。
【００３５】
〔発光波長帯域Ｒ〕
本実施形態における各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃの発光波長帯域における中央値（ピーク波長）の差は１０〜１５ｎｍの範囲としている。具体的には、図８に示すように、印刷工程、接着工程等で用いられる紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線波長帯域である３５０ｎｍ〜４００ｎｍを、発光波長帯域Ｒとして設定し、この発光波長帯域Ｒ中において、紫外線半導体発光チップ群Ａの発光波長帯域として、中央値（中心波長）を３６５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を３６０ｎｍ〜３７０ｎｍとしている（図中Ａ群）。また、紫外線半導体発光チップ群Ｂの発光波長帯域として、中央値（中心波長）を３７５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を３７０ｎｍ〜３８０ｎｍとしている（図中Ｂ群）。更に、紫外線半導体発光チップ群Ｃの発光波長帯域として、中央値（中心波長）を３８５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を３８０ｎｍ〜３９０ｎｍとしている（図中Ｃ群）。このように紫外線半導体発光チップ群Ａと、紫外線半導体発光チップ群Ｂと、紫外線半導体発光チップ群Ｃとからの紫外線が合成されることにより発光波長帯域Ｒに対応した発光強度分布Ｕの紫外線を得る。なお、図８における各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの発光強度分布は、各チップ群における個々の紫外線半導体発光チップ２１の発光強度分布を合成した分布を示している。
【００３６】
図８に示すように、紫外線半導体発光チップ群Ａと、紫外線半導体発光チップ群Ｂと、紫外線半導体発光チップ群Ｃとは、各発光波長帯域において、それぞれのピーク波長における発光量をピークとして、ピーク波長から離間する波長であるほど発光量が低下する山状の発光強度分布を呈する。また、紫外線半導体発光チップ群Ａの発光波長帯域と、紫外線半導体発光チップ群Ｂ発光波長帯域と、紫外線半導体発光チップ群Ｃとのうち隣接する波長帯域の一部を重複させている。つまり、山状となる発光強度分布の裾野部分を重複させることにより、ピーク間の谷状となる波長帯域の紫外線の発光量の増大を図っているのである。この際、重複する波長帯域において発光強度分布の交点Ｑでの発光波長における発光量が最低照度Ｅｍｉｎ（所定の基準値）の２分の１より大きく、最低照度を超えないようにしているため、このように重複する波長帯域において増大する紫外線は、最低照度Ｅｍｉｎ以上となり、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの発光量を必要以上に増大させることなく、紫外線硬化樹脂の硬化に充分な紫外線を照射することができる。
【００３７】
また、図８に示されるように、重複する発光波長帯域内において、紫外線半導体発光チップ群Ａの発光量が零になるまでの各波長における紫外線半導体発光チップ群のＡ、ＢおよびＣの発光量の合成置が、最低照度Ｅｍｉｎ（所定の基準値）を超えているため、紫外線半導体発光チップ群Ａにおける発光波長帯域の全領域の発光量が、最低照度Ｅｍｉｎ（所定の基準値）を超えることとなり、図１２（ｂ）のＷ２で示される波長帯域における紫外線についても、無駄なく紫外線硬化樹脂の硬化に用いられることになる。なお、本実施形態においては、紫外線半導体発光チップ群Ｂについては、図１２（ｂ）のＷ１およびＷ２で表される波長帯域にける発光量全てが紫外線硬化樹脂の硬化に用いられるため、より無駄なく紫外線を使用することができる。これにより、各紫外線半導体発光チップ群のそれぞれの発光量を増大させることなく、発光波長帯域Ｒの全領域において光量不足を招くことなく紫外線を照射することができ、紫外線硬化樹脂の効率的な硬化を実現している。
【００３８】
特に、紫外線硬化樹脂は硬化に適した紫外線を吸収する波長領域に一定の拡がりを有するものであることから、この拡がりを有する波長領域の全領域に亘る波長の紫外線を照射することが理想である。これに対し、例えば、同じ波長の複数の紫外線半導体発光チップを備えることで光量を増大させた紫外線半導体発光素子を構成することも考えられるが、この構成では紫外線の光量は増大するものの、紫外線硬化樹脂の硬化に必要な発光量を超えた発光量の紫外線が無駄になり紫外線硬化樹脂の硬化を効果的に行えないものとなる。本発明の紫外線半導体発光素子では、紫外線硬化樹脂の硬化に適した紫外線の波長領域に対応した広い波長領域において発光量の不足を招くことなく紫外線の照射を実現できるのである。
【００３９】
本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄでは、発光波長帯域Ｒにおいて波長の発光強度分布を平均化させるように、紫外線半導体発光チップ群Ａに対して６２５ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｂに対して５５０ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｃ対して５００ｍＡの電流を供給している。ここで、紫外線半導体発光素子Ｄの発光強度分布Ｕは、図８に示すように発光波長帯域Ｒ内で略均一であるが、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃに供給する電流値が異なっているのは、波長の異なる半導体発光チップの発光特性（電流値と発光量との関係）の違いによるものである。つまり、目的の発光量に応じて適正な電流を供給するようにすればよい。
【００４０】
また、各紫外線半導体発光チップ群の発光波長帯域の中央値（中心波長）の差は、１０〜１５ｎｍの範囲となっているため、異なる波長帯域を有する紫外線半導体発光チップ２１を組み合わせて任意の波長帯域の紫外線を照射することができ、単一のパッケージで、広い発光波長帯域を有する紫外線を照射することができる。この実施形態では、３種のチップ群を１つのパッケージに備えていたが、２種のチップ群であっても４種以上のチップ群を１つのパッケージに備えて紫外線半導体発光素子Ｄを構成しても良い。
【００４１】
ここで、本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄは、図８に示すように、合成された発光強度分布Ｕが、発光波長帯域Ｒ内で略均一となっている。これは、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃの電流値を制御することで、実現することが可能となる。一般的に、紫外線発光半導体チップにおける供給電流値と発光量との関係は図９に示すような特性があるため、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃに供給する電流値を、この関係に基づいて設定することにより各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃにおいて必要とする発光量を設定して略均一な発光強度分布を得ている。
【００４２】
このように、各紫外線半導体発光チップ群による発光強度分布を略均一とすることで、広い発光波長を有しつつ、偏りの無い紫外線照射光を得ることができるため、作用する波長が被照射物によって異なっていても、適正な波長を有する紫外線を照射することができるため、効率よく紫外線を作用させることができる。
【００４３】
〔発光強度分布の別実施形態１〕
本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄは、図１０に示すように、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃとして実装する紫外線半導体発光チップ２１の発光強度分布が、発光波長帯域Ｒ内で短波長から長波長に向けて漸減するように各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃに供給する電流値を設定している。この紫外線半導体発光素子Ｄも、図８において説明した紫外線半導体発光素子Ｄと同様に発光波長帯域Ｒ（３５０ｎｍ〜４００ｎｍ）が設定され、中央値（中心波長）が３６５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ａと、中央値（中心波長）が３７５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ｂと、中央値（中心波長）が３８５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ｃとが用いられている。このように紫外線半導体発光チップ群Ａと、紫外線半導体発光チップ群Ｂと、紫外線半導体発光チップ群Ｃとからの紫外線が併せられることにより発光波長帯域Ｒに対応して同図に示す発光強度分布Ｕの紫外線を得る。
【００４４】
この紫外線半導体発光素子Ｄにおいても、前述したものと同様に各紫外線半導体発光チップ群の発光波長帯域のうち隣接する波長帯域の一部を重複させている。つまり、山状となる発光強度分布の裾野部分を重複させることにより、谷状となる波長帯域の紫外線の発光量の増大を図っているのである。これにより、各紫外線半導体発光チップ群の光量を増大させることなく、発光波長帯域Ｒの全領域において光量不足を招くことなく紫外線を照射することができ、紫外線硬化樹脂の効率的な硬化を実現している。
【００４５】
本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄでは、発光強度分布を短波長から長波長に向けて漸減させるように、紫外線半導体発光チップ群Ａに対して６２５ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｂに対して５５０ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｃに対して３５０ｍＡの電流を供給している。
【００４６】
紫外線半導体発光チップ２１は、一般的に波長が長いものほど紫外線照射量が多くエネルギーが大きくなるため、紫外線硬化樹脂を効率的に硬化させることができ、逆に波長が短いものは、エネルギーが小さく紫外線硬化樹脂の硬化が遅れる。このような理由から、発光波長帯域Ｒ内において、短波長から長波長に向けて発光強度分布を漸減することによって、発光波長帯域Ｒ全域に亘って均一なエネルギーを与えることができ、均一な硬化を実現することができる。
【００４７】
〔発光強度分布の別実施形態２〕
本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄは、図１１に示すように、各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃとして実装する紫外線半導体発光チップ２１の発光強度分布が、発光波長帯域Ｒ内で、正規分布に近似するように各紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃに供給する電流値を設定している。この紫外線半導体発光素子Ｄも、図８において説明した紫外線半導体発光素子Ｄと同様に発光波長帯域Ｒ（３５０ｎｍ〜４００ｎｍ）が設定され、中央値（中心波長）が３６５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ａと、中央値（中心波長）が３７５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ｂと、中央値（中心波長）が３８５ｎｍとなる紫外線半導体発光チップ群Ｃとが用いられている。このように紫外線半導体発光チップ群Ａと、紫外線半導体発光チップ群Ｂと、紫外線半導体発光チップ群Ｃとからの紫外線が併せられることにより発光波長帯域Ｒに対応して同図に示す発光強度分布Ｕの紫外線を得る。
【００４８】
この紫外線半導体発光素子Ｄにおいても、前述したものと同様に各紫外線半導体発光チップ群の発光波長帯域のうち隣接する波長帯域の一部を重複させている。つまり、山状となる発光強度分布の裾野部分を重複させることにより、谷状となる波長帯域の紫外線の発光量の増大を図っているのである。これにより、各紫外線半導体発光チップ群の光量を増大させることなく、発光波長帯域Ｒの全領域において光量不足を招くことなく紫外線を照射することができ、紫外線硬化樹脂の効率的な硬化を実現している。
【００４９】
本実施形態の紫外線半導体発光素子Ｄでは、発光波長帯域における発光強度分布を正規分布に近似させるように、紫外線半導体発光チップ群Ａに対して４４０ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｂに対して５５０ｍＡの電流を供給し、紫外線半導体発光チップ群Ｃに対して３５０ｍＡの電流を供給している。
【００５０】
このように発光強度分布を、中央値（本実施形態では、中心波長３７５ｎｍ）を中心に正規分布させると、エネルギー量が当該中央値をピークとしてバランスがとれた分布の紫外線照射が得られることから、中央値に一致する波長を中心として硬化波長帯域に幅を有するような紫外線硬化樹脂であっても、樹脂の硬化に好適に採用できる。
【００５１】
〔波長の違いによる紫外線硬化型インキの硬化合いを確認するための実験〕
上記の各実施形態においては、紫外線の発光波長帯域における発光強度分布は、略均一な分布形状、短波長から長波長に向けて漸減させる分布形状、そして中央値を中心に正規分布をなす分布形状の例を示したが、これらに限定されるのではなく、紫外線半導体発光素子Ｄを、紫外線半導体発光チップ２１個別あるいは紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃの群単位で電流制御することにより、発せられる紫外線の発光強度を発光波長単位で細かく制御するようにしても良い。それにより、発光波長帯域内の発光強度分布を所望の分布形状とすることができるため、複数の波長の紫外線を照射しつつ、特定波長帯域の発光強度が強い分布となるように制御することができる。例えば、照射する紫外線の波長による被照射物への浸透力の違いを利用して、例えば短波長側の紫外線発光量を強めた分布とすることで、被照射物の表面への照射を強めたり、長波長側の紫外線発光量を強めた分布とすることで、被照射物の奥側への照射を強めたりすることができるようになる。
【００５２】
紫外線を例えば紫外線硬化樹脂などの被照射物に照射する際に、波長が長くなるほど浸透性が良いことが知られている。つまり、短波長の紫外線は表面で吸収されやすいため、紫外線硬化樹脂の表面を硬化しやすく、長波長の紫外線は浸透性が良いため、紫外線硬化樹脂の深部まで硬化させることができるのである。ここで、波長が短波長（中心波長３６５ｎｍ）と長波長（中心波長３８５ｎｍ）の紫外線を照射した場合の紫外線硬化樹脂の硬化度合いを確認するための実験の一例を以下に説明する。
【００５３】
本実験では、紫外線硬化樹脂として、紫外線硬化型インキを用いて印刷媒体に印刷を行い、紫外線を照射することにより紫外線硬化型インキを硬化させ、照射する紫外線の波長の違いによる紫外線硬化型インキの硬化度合いを評価した。具体的には、実験用の紫外線照射部の紫外線半導体発光素子Ｄとして、まず、中心波長３８５ｎｍの紫外線を照射するＬＥＤを使用して５００ｍＡの電流で駆動した。印刷媒体Ｐは、コート紙を用い、紫外線照射部と印刷媒体Ｐとの距離を５ｍｍとした。また、紫外線硬化型インキは墨色の単色のラジカル系紫外線硬化型インキを用い、印刷媒体Ｐに対して全面印刷を行った。一方、中心波長３６５ｎｍの紫外線を照射するＬＥＤを使用して、７００ｍＡの電流で駆動した。印刷媒体Ｐ、紫外線照射部と印刷媒体Ｐとの距離、紫外線硬化型インキ等の条件は、中心波長３８５ｎｍの印刷条件と同じとした。なお、印刷媒体Ｐの印刷面の濃度を測定することにより、各条件において印刷された紫外線硬化型インキの量が一定であることを確認した。
【００５４】
このような実験環境において、印刷媒体Ｐに紫外線硬化型インキを印刷し、紫外線照射部から紫外線を照射し、紫外線硬化型インキの硬化の程度を評価し、紫外線の波長の違いにおける紫外線硬化型インキの硬化度合いを確認した。なお、紫外線硬化型インキの硬化の程度の評価は、押圧性、擦過性、密着性、タック感について行った。押圧性の評価は、印刷された紫外線硬化型インキを指で押した状態で指を回転させ、印刷面の変形の有無を「○」と「×」で評価したものである。擦過性の評価は、印刷された紫外線硬化型インキを爪で擦った際の印刷面の傷や紫外線硬化型インキの剥がれの状態を「○」「△」「▲」「×」で評価したものである。「△」は印刷表面に僅かな傷が見られるが紫外線硬化型インキの剥がれは見られない状態で、「▲」は紫外線硬化型インキの剥がれが僅かに見られる状態である。密着性の評価は、印刷面に対してテープを貼り付けた後に剥がした際のテープへの印刷媒体の繊維の付着の有無を「○」と「×」で評価したものである。テープに印刷媒体の繊維が付着するということは紫外線硬化型インキが印刷媒体にしっかり密着しているということであり、評価結果は「○」となる。そして、タック感とは、印刷表面の粘着性のことであり、印刷表面が充分硬化している状態ではタック感を「無」として、粘着感が残っている場合はタック感を「有」とした。つまり、タック感は印刷表面の硬化度合いを評価する項目である。
【００５５】
また、上記のそれぞれの波長による紫外線照射時には、紫外線半導体発光素子Ｄのピーク照度が略同じになるように調整したが、参照実験として、積算光量が略同じになるような条件で紫外線を照射することで、更に紫外線硬化型インキの硬化度合いを確認した。なお、中心波長３８５ｎｍの紫外線照射時と積算光量が略同じになるようにするために、紫外線照射部と印刷媒体との距離を１０ｍｍとして照射時間を長くした。
【表１】
2012054492.tif 000003
【００５６】
表１は、照射する紫外線の波長を異ならせた場合の紫外線硬化型インキの硬化度合いの評価結果である。表１から明らかなように、擦過性について着目すると、長波長（中心波長３８５ｎｍ）の紫外線を照射した場合（評価結果：擦過性「▲」）は、短波長（中心波長３６５ｎｍ）の紫外線を照射した場合（評価結果：擦過性「×」）よりも、重点的に硬化が進んでいることがわかる。つまり、長波長である中心波長３８５ｎｍの紫外線を照射した場合には、紫外線硬化型インキの深部まで紫外線が浸透していることが確認された。また、タック感について着目すると、短波長（中心波長３６５ｎｍ）の紫外線を照射した場合（評価結果：タック感「無」）は、長波長（中心波長３８５ｎｍ）の紫外線を照射した場合（評価結果：タック感「有」）よりも、重点的に硬化が進んでいることがわかる。つまり、短波長である中心波長３６５ｎｍの紫外線を照射した場合には、紫外線硬化型インキの表面で紫外線がより吸収されていることが確認された。なお、両方の条件の評価結果においては、押圧性及び密着性の評価結果は○であり、実際の印刷には支障がないことがわかった。
【００５７】
以上の結果より、紫外線硬化型インキに照射する紫外線の中心波長が３８５ｎｍと３６５ｎｍのような２０ｎｍの差であっても、長波長の紫外線の照射により紫外線硬化型インキの深部を重点的に硬化することができること、短波長の紫外線を照射により紫外線硬化型インキの表面を重点的に硬化すること、更に、両波長ともに紫外線硬化型インキを充分に硬化させることができることがわかった。
【００５８】
また、上述したように、本実験においては、紫外線半導体発光素子Ｄのピーク照度を略同じにしているため、積算光量が異なっている。そこで、中心波長３６５ｎｍの紫外線を照射する際の照射条件を、積算光量が略同じになるようにして参照実験を行った。その結果、表３に示すように、ピーク照度を略同じにした場合の紫外線硬化型インキの硬化度合いと大差なく、同様の結果を得ることができた。
【００５９】
なお、ここで、上記各実施形態において、図８、１０、１１に示すような発光強度分布Ｕを示すためには、光源である紫外線半導体発光チップ２１と被照射物である紫外線硬化樹脂との距離がある程度離れている必要がある。これは、異なるピーク波長を有する各紫外線半導体発光チップ２１と被照射物との距離が近いと、各紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線が、隣接する紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線と合成されることなく被照射物に照射されるため、照射される紫外線の波長が不均一となり、照射される紫外線に波長のムラが発生してしまうためである。照射される紫外線に波長のムラを発生させないようにするためには、紫外線半導体発光チップ２１から照射する紫外線は、異なる波長を照射する紫外線半導体発光チップ２１から照射される異なる波長の紫外線と必ず合成される必要がある。
【００６０】
紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線は、所定の照射角度を有して照射されるため、異なる波長を有する紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線と合成するためには、広い範囲に渡って照射する必要があり、紫外線半導体発光チップ２１と被照射物との距離を長くすることで達成することができる。ここで、３種類の波長の紫外線を照射する場合に、各紫外線半導体発光チップ２１から照射される異なる波長の紫外線がそれぞれ合成されるためには、図１３に示すように、隣接する紫外線半導体発光チップ２１との距離以上の範囲を照射する必要がある。具体的には、紫外線半導体発光素子Ｄにおける紫外線半導体発光チップ２１の間隔をδとして、紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線の照射角度を２θとすると、紫外線半導体発光チップ２１と被照射物（一例として印刷媒体Ｐ）との距離Ｈは、Ｈ≧δ／ｔａｎθの関係を満たす必要がある。この条件を満たすように紫外線半導体発光チップ２１と被照射物との距離Ｈを設定することで、異なる波長を有する紫外線半導体発光チップ２１から照射される紫外線は、確実に合成され、図８、１０、１１に示すような発光強度分布Ｕを示すことができるようになる。
【００６１】
〔その他の実施形態〕
上記各実施形態においては、紫外線の波長帯域が３５０ｎｍ〜４００ｎｍである場合を例示したが、カチオン系の紫外線硬化樹脂を効率的に硬化できる紫外線の波長帯域である２５０ｎｍ〜３００ｎｍを発光波長帯域Ｒとして設定しても良い。その場合、紫外線半導体発光チップ群Ａの発光波長帯域として、中央値を２６５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を２６０ｎｍ〜２７０ｎｍとし、紫外線半導体発光チップ群Ｂの発光波長帯域として、中央値を２７５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を２７０ｎｍ〜２８０ｎｍとし、更に、紫外線半導体発光チップ群Ｃの発光波長帯域として、中央値を２８５ｎｍ、中央値から３０％発光強度が減少する領域を２８０ｎｍ〜２９０ｎｍとすることができる。
【００６２】
本発明の紫外線半導体発光素子は、印刷装置の他、金属やガラス等の接着に用いられる紫外線硬化樹脂を硬化させる装置に用いることもでき、さらには殺菌機能を有する装置に用いても良い。以下印刷装置に用いた具体的な使用例について詳説する。
【００６３】
〔印刷装置〕
図１及び図２に示すように、駆動力により回転するセンタードラム１と、このセンタードラム１の外周に沿って配置された複数の印刷ユニット２と、印刷が行われた被印刷物Ｐの印刷面に紫外線を照射する紫外線光源ユニットＬとを備えてサテライト型の印刷装置が構成されている。
【００６４】
この印刷装置は、センタードラム１の駆動軸１Ａの両端が板状のサイドフレーム３に回転自在に支持され、駆動軸１Ａには電動モータ（図示せず）から駆動力が伝えられる。一対のサイドフレーム３の端部位置に対してロール状の被印刷物Ｐの供給部４が備えられ、この供給部４からの被印刷物Ｐをセンタードラム１に供給するガイドローラ５がサイドフレーム３に回転自在に支持され、センタードラム１から送り出された被印刷物Ｐを送り出す２つのガイドローラ６がサイドフレーム３に回転自在に支持されている。
【００６５】
この印刷装置は、供給部４にセットされたロール体のシート状被印刷物Ｐをガイドローラ５によってセンタードラム１の回転速度と同期した速度で連続的に供給する。なお、搬送途中にバッファを設けることで、被印刷物の供給する速度は必ずしも同期させなくても良い。供給された被印刷物Ｐは、センタードラム１の回転とともに移動し、その表面に印刷ユニット２が凸版印刷方式により紫外線硬化インキ（紫外線硬化樹脂が含まれるものの一例）での印刷を行い、この印刷の直後の印刷面に対して紫外線光源ユニットＬからの紫外線の照射によって紫外線硬化インキの硬化が行われる。このように印刷された被印刷物Ｐはガイドローラ６を介して送り出され、最終位置の紫外線光源ユニットＬにより、紫外線硬化インキの最終的な硬化が行われる。
【００６６】
印刷装置において、本発明の紫外線半導体発光素子Ｄを用いる場合には、紫外線硬化インキの紫外線吸収特性に応じて、発光波長帯域を設定できるが、ラジカル系の紫外線硬化インキを用いる際には、紫外線半導体発光素子Ｄの発光波長帯域を３５０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましく、カチオン系の紫外線硬化インキを用いる場合には、紫外線半導体発光素子Ｄの発光波長帯域を２５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることが好ましい。
【００６７】
紫外線硬化インキの一例として、ラジカル系の紫外線硬化インキは、着色剤としての顔料、紫外線により光重合を開始する光重合開始剤、光重合開始剤の開始反応を促進する触媒としての増感剤、光重合性樹脂（モノマーやオリゴマー）、消泡剤などの補助剤が含まれる。
【００６８】
光重合開始剤は、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系の化合物を用いることができる。また、光重合性樹脂は、不飽和ポリエステル系、アクリレート系、メタクリレート系などの光重合性の樹脂が使用できるが、硬化速度の観点から、例えば、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリレート（アクリル酸）系オリゴマー／モノマーを用いることが好ましい。また、顔料の種類や、増感剤の添加量によって、紫外線吸収特性が変化する。例えば、増感剤を添加すると、硬化に有効な波長が長波長側にシフトすることが知られている。
【００６９】
ラジカル系の紫外線硬化インキは、以下のような反応により硬化が進む。
１）紫外線が照射されることにより、光重合開始剤が活性化されて励起し、反応開始点ができる。
２）光重合開始剤の励起エネルギーによってモノマーやオリゴマーなどの光重合性樹脂の二重結合を活性化させ、架橋反応により、オリゴマー同士が結合する。
３）最終的に、オリゴマーが立体的な網目状に連結し、ポリマーとなることで、インキ（樹脂）は液体から固体に相変化し硬化皮膜を形成する。
【００７０】
それぞれの印刷ユニット２は、図中に示すようにブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の少なくとも４色に対応した数だけ備えられている。また、図中に示すように終端位置において表面仕上げの目的等から透明インキ（ＯＰ）での印刷が行われる。
【００７１】
図２及び図３に示すように、前述した紫外線光源ユニットＬは、本発明の紫外線半導体発光素子Ｄを多数備えており、一対のサイドフレーム３に備えられたアタッチメント７に対してスライド操作により装着及び取り外し自在に備えられている。この紫外線光源ユニットＬの着脱構造は詳述しないが、スライド操作によりセット位置まで挿入することでロック状態に達すると共に、ドロアコネクタが接続状態に達することにより外部の電源からの電力の供給が可能となる。また、ロックを解除して引き出すことによりメンテナンスが容易に行える。
【００７２】
この紫外線光源ユニットＬは、側面にグレーチングが形成されたケース１１の上面側に石英ガラス製の汚れ防止板１２を備え、これによって光線照射面が形成されている。また、ケース１１の裏面側に冷却ファン１３を備え、ケース内部の基板１４に対して前述した紫外線半導体発光素子Ｄを多数備えている（以下、汚れ防止板を有した面を上面側として説明する）。
【００７３】
基板１４はアルミニウム製であり、上面側に多数の紫外線半導体発光素子Ｄを備え、この基板１４の下面側に多数のヒートシンク１５が一体的に形成されている。このヒートシンク１５に対して前述した冷却ファン１３からの冷却風が供給される。
【００７４】
図４に示すように、基板１４の長手方向に沿う４つの仮想ラインＸに沿って複数の紫外線半導体発光素子Ｄが設定間隔で列状に配置され、それぞれの仮想ラインＸの方向の列における紫外線半導体発光素子Ｄの位置の設定により、複数の紫外線半導体発光素子Ｄが千鳥配列となる。複数の紫外線半導体発光素子Ｄのうち４つの仮想ラインＸに沿って配置されるもの同士が電気的に直列に接続されている。
【００７５】
上記の紫外線光源ユニットＬにおいては、紫外線半導体発光素子Ｄを４列配置としたが、これに限定されず、１列配置、２列配置またはそれ以上の多列配置としても良い。また、印刷ユニット２に隣接して配置した紫外線光源ユニットＬについては、紫外線硬化インキの種類や色による紫外線吸収特性の違いに応じて、適切な発光強度分布を形成するように紫外線半導体発光素子Ｄの紫外線半導体発光チップ群Ａ、Ｂ、Ｃの電流値を制御しても良い。更に、印刷ユニット２に隣接して配置した紫外線光源ユニットＬと、最終位置の紫外線光源ユニットＬとの間で、紫外線照射量を変化させ、最終位置の紫外線光源ユニットＬによる紫外線照射量を強くしても良い。
【００７６】
〔殺菌〕
また、本発明の紫外線半導体発光素子Ｄは、細菌等の殺菌機能を有する装置に用いても良い。殺菌を行う装置に使用した場合には、紫外線半導体発光素子Ｄの発光波長帯域は、２５０ｎｍ〜２６５ｎｍとすることが好ましい。
【００７７】
殺菌装置に紫外線半導体発光素子Ｄを用いた際には、以下のように作用する。細菌中の核酸（ＤＮＡまたはＲＮＡ）は、紫外線半導体発光素子Ｄにより照射された紫外線を吸収し、核酸を構成する塩基のチミン、シトシン、ウラシル中のピリミジンが二量体を形成するため、ＤＮＡの正常な複製やＲＮＡへの転写ができなくなる。そのため、細菌は増殖することができなくなってしまい、不活性化され、結果として死滅してしまうことになる。
【００７８】
特に、紫外線の殺菌効果は波長によって大きく異なり、有効な波長は２６０ｎｍ付近（最適は２５３．７ｎｍ）となっているが、ＤＮＡに作用する紫外線の波長は２５０ｎｍ〜２６５ｎｍと広がりを有しているため、広い波長域をもつ紫外線を照射することにより、効率的に作用させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の紫外線半導体発光装置は、紫外線硬化樹脂（インキ）の硬化を行う印刷機械を含む各種装置、殺菌装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
２１                チップ（紫外線半導体発光チップ）
Ａ、Ｂ、Ｃ          紫外線半導体発光チップ群
Ｄ                  紫外線半導体発光素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３    発光波長帯域
Ｑ                  交点
Ｕ                  発光強度分布
【図１】
2012054492.tif 000004
【図２】
2012054492.tif 000005
【図３】
2012054492.tif 000006
【図４】
2012054492.tif 000007
【図５】
2012054492.tif 000008
【図６】
2012054492.tif 000009
【図７】
2012054492.tif 000010
【図８】
2012054492.tif 000011
【図９】
2012054492.tif 000012
【図１０】
2012054492.tif 000013
【図１１】
2012054492.tif 000014
【図１２】
2012054492.tif 000015
【図１３】
2012054492.tif 000016