JP2015070106A - 光照射装置および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紫外線発光素子の搭載密度を高くしても、紫外線発光素子から発する熱を効率よく放熱する、装置の小型化、装置の低コスト化、装置の低ランニングコスト化を実現する光照射モジュールおよび印刷装置を提供する。
【解決手段】 光照射装置１は、センサ２１０の検知温度が所定温度以上の場合に、放熱ラジエータ１３０内を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなるように循環ポンプ１６０から単位時間当たりに吐出する冷却冷媒の量を少なくするとともに、第１流路１１１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定に保ちつつ、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を少なくするように制御する流量制御部２３０とを有する流量制御システム２００とを備える。
【選択図】 図１

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装置および印刷装置に関する。

従来、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など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切望されていることから、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。

ところが、紫外線発光素子の放射照度は低いため、例えば特許文献１に記載されているように、複数の発光素子を１つの基板に搭載したデバイスを用意し、この複数のデバイスを支持体に搭載した構成のモジュールが一般的に使用され、これによって紫外線硬化型インクの硬化に必要な紫外線照射エネルギーを確保している。そして、紫外線照射エネルギーの改善要求は次第に高くなっており、紫外線発光素子の搭載密度を高くすることが試みられているが、紫外線発光素子からの発熱は少ないとはいえ、紫外線発光素子の搭載密度を高くしたモジュールでは、発熱によって紫外線発光素子の発光効率が低下する。そこで、モジュールの放熱性を確保するために、チラーなどを備えた光源装置が提案されている。

しかしながら、このようなチラーを備えた光照射装置では、次のような問題を抱えていた。チラーが複雑で大型の装置であることから光照射装置の小型化が行なえない。また、チラーは高価な装置であることから装置のコストが高くなる。さらに、チラーの駆動による消費電力は多い上、チラーの冷却能力は高いことから必要以上にモジュールの冷却を行なうこととなりランニングコストも高くなる。

特開２００９−６４９８６号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、紫外線発光素子の搭載密度を高くしても、紫外線発光素子から発する熱を効率よく放熱する、装置の小型化、装置の低コスト化、装置の低ランニングコスト化を実現する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。

本発明の光照射装置は、基板と、該基板の一方主面に配置した光源とを有する光照射デバイスと、前記基板の他方主面の中央部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第１流路を有する第１放熱用部材と、前記他方主面の外周部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第２流路を有する第２放熱用部材と、前記第１および第２流路のそれぞれに接
続された放熱ラジエータと、該放熱ラジエータに対向して配置されるファンと、前記放熱ラジエータに接続されたリザーブタンクと、該リザーブタンクおよび前記第１および第２流路のそれぞれに接続されて、冷却冷媒を第１および第２流路側に吐出する循環ポンプとを有する液冷システムと、前記放熱ラジエータ付近の温度を測定するセンサと、前記循環ポンプと前記第２流路との間に配置される流量調整部と、前記センサの検知温度が所定温度以上の場合に、前記放熱ラジエータ内を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなるように前記循環ポンプから単位時間当たりに吐出する冷却冷媒の量を少なくするとともに、前記第１流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定に保ちつつ、前記第２流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を少なくするように制御する流量制御部とを有する流量制御システムとを備えることを特徴とする。

また、本発明の光照射装置は、上記構成に置いて、前記第２放熱用部材の単位体積当たりの前記第２流路と前記第２放熱用部材との接触面積は、前記第１放熱用部材の単位体積当たりの前記第１流路と前記第１放熱用部材との接触面積よりも大きくなっていることを特徴とする。

さらに、本発明の光照射装置は、上記構成に置いて、前記光源の単位数量当たりに対する前記第２放熱用部材の体積は、前記光源の単位数量当たりに対する前記第１放熱用部材の体積よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の光照射装置は、上記構成に置いて、前記第１放熱用部材と前記第２放熱用部材とが直接に接触していないことを特徴とする。

本発明の印刷装置は、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記いずれかの本発明の光照射装置とを有することを特徴とする。

本発明の光照射装置によれば、基板と、該基板の一方主面に配置した光源とを有する光照射デバイスと、前記基板の他方主面の中央部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第１流路を有する第１放熱用部材と、前記他方主面の外周部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第２流路を有する第２放熱用部材と、前記第１および第２流路のそれぞれに接続された放熱ラジエータと、該放熱ラジエータに対向して配置されるファンと、前記放熱ラジエータに接続されたリザーブタンクと、該リザーブタンクおよび前記第１および第２流路のそれぞれに接続されて、冷却冷媒を第１および第２流路側に吐出する循環ポンプとを有する液冷システムと、前記放熱ラジエータ付近の温度を測定するセンサと、前記循環ポンプと前記第２流路との間に配置される流量調整部と、前記センサの検知温度が所定温度以上の場合に、前記放熱ラジエータ内を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなるように前記循環ポンプから単位時間当たりに吐出する冷却冷媒の量を少なくするとともに、前記第１流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定に保ちつつ、前記第２流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を少なくするように制御する流量制御部とを有する流量制御システムとを備える。このため、小型化、装置の低コスト化および装置の低ランニングコスト化を実現することができる。

本発明の光照射装置の概略説明図である。 図１に示した光照射装置が備える光照射デバイスの平面図である。 図２に示した光照射デバイスの２Ｉ−２Ｉ線に沿った断面図である。 図１に示した光照射デバイスが備える基板の中央部と外周部を説明する図である。 図１に示した光照射装置が備える放熱用部材の流路を説明するための図である。 図１に示した光照射装置を用いた印刷装置の上面図である。 図６に示した印刷装置の側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１に示した光照射装置が備える放熱用部材の変形例を説明する概略断面図である。 （ａ）は図２に示した光照射デバイスを複数備える光照射モジュールの平面図である。（ｂ）は（ａ）の光照射モジュールに対応させて配置する放熱用部材の底面図である。

以下、本発明の光照射装置および印刷装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態の例に限定されるものではない。

図１に示す光照射装置１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などの印刷装置に組み込まれて、記録媒体に紫外線硬化型インクを被着した後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発生光源として機能する。

光照射装置１は、紫外線発生光源として機能する光照射デバイス２と、光照射デバイス２を冷却する冷却装置として機能する液冷システム１００と、液冷システム１００によって流動される冷却冷媒の流量を制御する機能を有する流量制御システム２００とを有する。

（光照射デバイス）
光照射デバイス２は、図２および図３に示すように基板１０と、基板１０の一方主面１１ａに配置した複数の光源２０（発光素子２０）とを備えている。

基板１０は、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、発光素子２０同士を接続する電気配線５０とを備え、一方主面１１ａ側から平面視して矩形状であり、この一方主面１１ａに設けられた開口部１２内で発光素子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。

電気配線５０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）などの導電性材料によって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。

第１の絶縁層４１上に積層された第２の絶縁層４２には、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のそれぞれの形状は、発光素子２０の載置面よりも基板１０の一方主面１１ａ側で孔径が大きくなるように、その内周面１４が傾斜しており、平面視すると、例えば円形状の形状となっている。なお、開口形状は円形状に限られるものではなく、矩形状でもよい。

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、良好な反射性を有する多孔質セラミック材料、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム焼結体および窒化アルミニウム質焼結体によって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よい。

このような開口部１２は、基板１０の一方主面１１ａの全体に渡って縦横に配列されている。例えば、千鳥状に配列され、すなわち複数列のジグザグ状に配列されており、このような配列にすることによって、発光素子２０をより高密度に配置することが可能となり、単位面積当たりの放射照度を高くすることが可能となる。ここで、千鳥状に配列されているとは、斜め格子の格子点に位置するように配置されていることと同義である。

なお、単位面積当たりの放射照度が十分確保できる場合には、正格子状などに配列してもよく、配列形状に制限を設ける必要はない。

また、本例では１つの開口部１２内に配置された発光素子２０の数は１つであるが、複数の発光素子２０を１つの開口部１２内に配置してもよい。

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を備えた基板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なる場合であれば、次のような工程を経て製造される。

まず、通常の方法によって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。開口部１２に相当するセラミックグリーンシートには、開口部に対応する穴をパンチングなどの方法によって形成する。次に、電気配線５０となる金属ペーストをグリーンシート上に印刷（図示せず）した上で、この印刷された金属ペーストがグリーンシートの間および基板１０の他方主面１１ｂに相当する位置にグリーンシートを積層する。この電気配線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、上記積層体を焼成して、グリーンシートおよび金属ペーストを併せて焼成することによって、電気配線５０および開口部１２を有する基板１０を形成することができる。

また、第１の絶縁層４１や第２の絶縁層４２が樹脂からなる場合であれば、基板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、熱硬化性樹脂の前駆体シートを準備する。次に、電気配線５０となるリード端子を前駆体シート間に配置させ、かつリード端子を前駆体シートに埋設するように複数の前駆体シートを積層する。このリード端子の材料としては、例えば金属材料が挙げられる。具体的には、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、および鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金などが挙げられる。そして、前駆体シートに開口部１２に対応する穴をレーザー加工やエッチングなどの方法によって形成した後、これを熱硬化させることによって、基板１０が完成する。なお、レーザー加工によって開口部１２を形成する場合には、前駆体シートを熱硬化させた後に加工してもよい。

一方、基板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１
３と、この接続パッド１３にはんだ、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線などの接合材１５によって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なる金属層によって形成されている。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）層などをさらに積層してもよい。接続パッド１３は、はんだ、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線などの接合材１５によって発光素子２０に接続される。

また、発光素子２０は、例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体材料からなるｐ型半導体層およびｎ型半導体層をサファイア基板などの素子基板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素子などによって構成されている。

この発光素子２０は、素子基板２１上に積層された発光層を有する半導体層２２と、基板１０上に配置された接続パッド１３にはんだ、金（Ａｕ）線、アルミ（Ａｌ）線などの接合材１５を介して接続された、銀（Ａｇ）などの金属材料からなる素子電極２３，２４とを備えており、基板１０に対してワイヤボンディングされている。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持った光を所定の輝度で発し、外部へ出射する。なお、素子基板２１は省略することが可能である。また、発光素子２０の素子電極２３，２４と接続パッド１３との接続は、接合材１５にはんだなどを使用して、通常のフリップチップ接続技術によって行なってもよい。

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２５０〜４１０〔ｎｍ〕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、通常の薄膜形成技術によって形成される。

そして、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には、光透過性の樹脂材料などの絶縁材料が用いられており、発光素子２０を良好に封止することによって、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たりして、発光素子２０を保護する。

また、封止材３０に、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）と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）などを用いることによって、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。

封止材３０は、発光素子２０を基板１０上に実装した後、シリコーン樹脂などの前駆体を開口部１２に充填し、これを硬化させることで形成される。

そして、光学レンズ１６が、封止材３０上にレンズ接着剤１７を介して発光素子２０を覆うように配設される。本例の光照射デバイス２では、光学レンズ１６に平凸レンズを用いている。つまり、本例の光学レンズ１６は一方主面が凸状に、他方主面が平面状になっており、他方主面から一方主面に向かって断面積は小さくなっている。

光学レンズ１６は、例えばシリコーン樹脂などによって形成され、発光素子２０から照射される光を集光する機能を有する。なお、光学レンズ１６の材質としては、上に述べた
シリコーン樹脂以外にウレタン樹脂、エポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂、もしくはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂といった熱可塑性樹脂などのプラスチック、またはサファイア、または無機ガラスなどが挙げられる。なお、光学レンズ１６は、光照射デバイス２と対象物との距離が近い場合などには、光を集光する必要がなければ省略することが可能である。

本例の光照射デバイス２は、上述のとおり、複数の発光素子２０が基板１０の一方主面１１ａの全体に渡って縦横の並びに配列されている面発光タイプであるが、複数の発光素子２０が基板１０の一方主面１１ａに一列状に配列されている線発光タイプであってもよい。

（液冷システム）
液冷システム１００は、光照射デバイス２の有する基板１０の他方主面１１ｂの中央部に配置された第１放熱用部材１１０と、他方主面１１ｂの外周部に配置された第２放熱用部材１２０と、放熱ラジエータ１３０と、放熱ラジエータ１３０に対向して配置されるファン１４０と、リザーブタンク１５０と、循環ポンプ１６０とを有する。冷却システム１００は、複数の発光素子２０が発した熱によって加熱された光照射デバイス２を冷却する冷却装置として機能する。

ここで基板１０の他方主面１１ｂの中央部と外周部について説明する。本例の光照射デバイス２は、基板１０の一方主面１１ａに複数の発光素子２０が配置されている。具体的には、基板１０の長手方向に垂直な方向に沿って発光素子２０が８個整列した発光素子列と、発光素子２０が７個整列した発光素子列とが交互に、基板１０の長手方向に沿って合計１６列配置されている。複数の発光素子２０が駆動によって発する熱によって、光照射デバイス２の温度は、一方主面１１ａ側から平面視して光照射デバイス２の中央部で最も高くなる。

図４は、光照射デバイス２の基板１０を他方主面１１ｂ側から平面視した透視図である。本例の場合には、図４に示したように基板１０の中央に位置する、基板１０の長手方向に垂直な方向に沿って発光素子２０が５個整列した発光素子列と、発光素子２０が４個整列した発光素子列とが交互に、基板１０の長手方向に沿って合計１０列配置されている領域に対応する他方主面１１ｂの領域が中央部である。すなわち、それぞれの辺に沿って配列した発光素子２０の列のうち、基板１０の外周のそれぞれの辺から３列分が配置されている領域に対応する他方主面１１ｂの領域が外周部である。図４では、破線で囲まれた内側領域が中央部であり、破線と一点鎖線とで囲まれた領域が外周部である。なお、本例では上述のように中央部と外周部とを設定したが、複数の発光素子２０を駆動させた場合の光照射デバイス２の温度分布に応じて中央部と外周部とを適宜設定すればよい。例えば中央部は基板１０の中央部に位置する円状の領域であってもよいし、基板１０の長手方向に沿って長軸を有する楕円状の領域であってもよい。

第１および第２放熱用部材１１０，１２０は、光照射デバイス２を支持する支持体として、また光照射デバイス２が発する熱を外部へ放熱する放熱体として機能する。第１および第２放熱用部材１１０，１２０の材料としては、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、セラミックスおよび樹脂材料が挙げられる。本例の第１および第２放熱用部材１１０，１２０は、銅によって形成されている。また、本例の第１および第２放熱用部材１１０，１２０は一体的に形成されており、基板１０の他方主面１１ｂの複数の発光素子２０が配置されている領域に対応する領域を覆うような平板状の１つの部材で構成されている。すなわち、発光素子２０の単位数量当たりに対する第１および第２放熱用部材１１０，１２０の体積は互いに等しい。なお、図示はしないが第１および第２放熱用部材１１０，１２０は、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などの有機系接着材ならび
にはんだおよびロウ材などの無機系接合材を介して、基板１０の他方主面１１ｂに接着または接合されている。

第１および第２放熱用部材１１０，１２０は、それぞれ内部に冷却冷媒が流動可能な第１および第２流路１１１，１２１を有している。図５は、光照射デバイス２の他方主面１１ｂに第１および第２放熱用部材１１０，１２０が接着または接合された状態を示しており、第１および第２放熱用部材側から平面視した透視図である。なお、第１および第２流路１１１，１２１は第１および第２放熱用部材１１０，１２０の内部に形成されているが、説明の便宜上実線で示している。なお、冷却冷媒には水、潤滑油およびアルコールなどが用いられる。

第１流路１１１は、基板１０の中央部に位置する複数の発光素子２０（本例の場合４５個）のそれぞれの直下を冷却冷媒が通過するように複数個所が折れ曲がって配置されている。そして、第１流路１１１の両端にはそれぞれ冷却冷媒が注入される第１流入口１１１ａおよび冷却冷媒が排出される第１排出口１１１ｂが配置されている。第１流入口１１１ａおよび第１排出口１１１ｂはそれぞれ第１流路１１１に接続されて、第１放熱用部材１１０の基板１０側から反対側の主面に向かって延びる開口である。なお、第１流路１１１ならびに第１流入口１１１ａおよび第１排出口１１１ｂのレイアウトは例示したものに限られない。例えば、第１流路１１１は、発光素子２０の直下以外を冷却冷媒が通過するように配置されてもよいが、発光素子２０の直下に配置すると発光素子２０が発した熱を効率よく放熱することができるので好ましい。第１流入口１１１ａおよび第１排出口１１１ｂは、第１放熱用部材１１０の基板１０と反対側の面に配置されているが、第１放熱用部材１１０の側面に配置してもよい。

第２流路１２１は、基板１０の外周部に位置する複数の発光素子２０（本例の場合７８個）のそれぞれの直下を冷却冷媒が通過するように複数個所が折れ曲がって配置されている。そして、第１流路１１１と同様に、第２流路１２１の両端にはそれぞれ冷却冷媒が注入される第２流入口１２１ａおよび冷却冷媒が排出される第２排出口１２１ｂが配置されている。第２流入口１２１ａおよび第２排出口１２１ｂはそれぞれ第２流路１２１に接続されて、第２放熱用部材１２０の基板１０側から反対側の主面に向かって延びる開口である。なお、第２流路１２１ならびに第２流入口１２１ａおよび第２排出口１２１ｂのレイアウトは、第１流路１１１ならびに第１流入口１１１ａおよび第１排出口１１１ｂと同様に例示したものに限られない。

本例の第２流路１２１は、基板１０の外周部に対応する領域を対角方向に２つの領域に分割して、それぞれの領域に１つずつが配置されている。すなわち、第１流路１１１を対角方向に挟む１対の第２流路１２１が配置されている。このように構成とすることで第１および第２流路１１１，１２１のそれぞれは、略同数の発光素子２０の直下を冷却冷媒が通過するように配置されることになる。具体的には第１流路１１１は４５個の発光素子２０の直下に配置され、１対の第２流路１２１は、それぞれ４０個および３８個の発光素子２０の直下に配置される。よって、後に説明するが第１流路１１１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量よりも、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなったとしても放熱効果を高く維持することができる。なぜなら、光照射デバイス２の温度が最も高くなるのは光照射デバイス２を平面視して中央部であり、外周部は中央部よりも温度が低く、すなわち第２流路を流動する冷却冷媒が吸熱する熱の量も少ないため、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなったとしても放熱効果を高く維持することができる。

なお、第１および第２流路１１１，１２１の数は、光照射デバイス２の発熱量に応じて適宜調整すればよい。

本例の第１および第２流路１１１，１２１の流路の断面は円形であり、いずれの場所でも断面積は等しくなっている。そして、第１放熱用部材１１０の単位体積当たりの第１流路１１１と第１放熱用部材１１０との接触面積は、第２放熱用部材１２０の単位体積当たりの第２流路１２１と第２放熱用部材１２０との接触面積は同じである。

放熱ラジエータ１３０は、複数の発光素子２０が駆動により発した熱を第１および第２放熱用部材１１０，１２０において冷却冷媒が受熱し、受熱して温度の上昇した冷却冷媒を外気との熱交換によって冷却する冷却装置として機能する。本例の光照射装置１は、冷却装置としてラジエータを採用しているために、チラーなどの冷却装置と比べて小型化が図れ、装置の低コスト化、装置の低ランニングコスト化が図れる。なぜならば、チラーは複雑で大型の装置であるのに対してラジエータは単純な装置であるため小型化が図れ、チラーは複雑で大型の装置であるために高価な装置となるのに対して、チラーは単純な装置であるため装置の低コスト化が図れ、チラーの駆動による消費電力が多く、チラーの冷却能力は高いことから必要以上に熱源の冷却を行なうことからランニングコストが高くなるのに対して、ラジエータは駆動による消費電力が少なく、構造上熱源の冷却を必要以上に行なうことがないため装置の低ランニングコスト化が図れる。

放熱ラジエータ１３０は冷却冷媒が流入するラジエータ流入口１３０ａと、冷却冷媒が排出されるラジエータ排出口１３０ｂとを有している。ラジエータ流入口１３０ａには外部配管を介して第１流路１１１の第１排出口１１１ｂおよび第２流路１２１の第２排出口１２１ｂとそれぞれ接続されている。外部配管はゴムホース、あるいはポリエチレン、軟質ポリ塩化ビニルおよび四フッ化エチレン樹脂などの樹脂ホース、あるいは銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ＳＵＳ鋼などの金属系配管などから選択すればよい。

そして、放熱ラジエータ１３０に対向してファン１４０が配置されており、放熱ラジエータ１３０内を流動する冷却冷媒の外気との熱交換を促進させる。ファン１４０には放熱ラジエータ１３０に外気を吹き付ける押し込み式のものと、放熱ラジエータ１３０の発する熱で暖められた空気を吸引する吸引式のものとがあり、いずれを採用してもよいが、熱交換効率の観点からは吸引式のファン１４０が好ましい。

放熱ラジエータ１３０のラジエータ排出口１３０ｂは、次に説明するリザーブタンク１５０の有するリザーブタンク流入口１５０ａと外部配管を介して接続されている。外部配管はラジエータ流入口１３０ａと第１および第２排出口１１１ｂ，１２１ｂとの接続の場合と同様にゴムホース、樹脂ホースならびに金属配管などから選択すればよい。

リザーブタンク１５０は、液冷システム１００を循環する冷却冷媒が、複数の発光素子２０が発した熱を受熱することによって膨張して容積が増えた場合に、リザーブタンク１５０内の冷却冷媒の液量を調整して、膨張した冷却冷媒の容積を吸収するためのものである。リザーブタンク１５０を設けることによって液冷システム１００にかかる内部圧力が上昇するのを抑制することができる。なお、本例では冷却冷媒は必ずリザーブタンク１５０を通過するように構成しているが、受熱によって容積が増えた冷却冷媒の一部がリザーブタンク１５０を通過するような構成としてもよい。

リザーブタンク１５０の流出口１５０ｂは、次に説明する循環ポンプ１６０の有するポンプ流入口１６０ａと外部配管を介して接続されている。外部配管はラジエータ流入口１３０ａと第１および第２排出口１１１ｂ，１２１ｂとの接続の場合と同様にゴムホース、樹脂ホースならびに金属配管などから選択すればよい。

循環ポンプ１６０は、リザーブタンク１５０から流入する冷却冷媒をポンプ排出口１６
０ｂから吐出して、第１および第２放熱用部材１１０，１２０の有する第１および第２流路１１１，１２１に送り出すポンプとして機能する。ポンプ排出口１６０ｂは第１および第２流路１１１，１２１の有する第１および第２流入口１１１ａ，１２１ａと外部配管を介して接続されている。外部配管はラジエータ流入口１３０ａと第１および第２排出口１１１ｂ，１２１ｂの接続の場合と同様にゴムホース、樹脂ホースならびに金属配管などから選択すればよい。循環ポンプ１６０は、渦巻きポンプ、カスケードポンプ、ギアポンプおよびダイヤフラムポンプなどの通常のポンプを用いればよい。

液冷システム１００は、冷却冷媒が循環ポンプ１６０より吐出されて第１および第２放熱用部材１１０，１２０の有する第１および第２流路１１１，１２１、放熱ラジエータ１３０、リザーブタンク１５０の順に循環されて、これを繰り返すクローズドシステムである。液冷システム１００は、冷却冷媒が循環するクローズドシステムであることから、冷却冷媒を再利用できため光照射装置１の低ランニングコスト化が図られ、冷却冷媒を排出することがないため環境に対する負荷も小さくすることができる。

（流量制御システム）
流量制御システム２００は、放熱ラジエータ１３０付近の温度を測定するセンサ２１０と、循環ポンプ１６０と第２流路１２１との間に配置される流量調整部２２０と、流量制御部２３０とを有している。

センサ２１０は、放熱ラジエータ１３０付近の空気の温度または放熱ラジエータ１３０そのものの温度を測定するためのものである。センサ２１０は、温度を測定する感部に２種類の金属を組み合わせたバイメタルを使用した金属式温度計および温度を測定する感部に白金（Ｐｔ）を使用した電気式温度計などの接触式温度センサならびに赤外線量を測定することによって温度を測定する非接触式温度センサなど、通常の温度センサを採用すればよい。

流量調整部２２０は、循環ポンプ１６０と第２放熱用部材１２０の有する第２流路１２１との間に配置されて、後に説明する流量制御部２３０からの信号に応じて単位時間当たりに第２流路１２１に流入する冷却冷媒の量を制御する。結果として、第１放熱用部材１１０の有する第１流路１１１および第２放熱用部材１２０の有する第２流路１２１のそれぞれに単位時間当たりに流入する冷却冷媒の量を制御することが可能となる。

流量調整部２２０には、例えば絞り弁およびストップ弁などの開度によって流量を調整可能なバルブ、あるいは渦巻きポンプ、カスケードポンプ、ギアポンプおよびダイヤフラムポンプなど流量（吐出量）を調整可能なポンプなどを採用すればよい。

流量制御部２３０は、センサ２１０で検知した放熱ラジエータ１３０付近の空気の温度または放熱ラジエータ１３０そのものの温度を電気信号として受け取り、センサ２１０の検知した温度に応じて、循環ポンプ１６０に対して循環ポンプ１６０のポンプ排出口１６０ｂから吐出する、つまり第１流路１１１および流量調整部２２０に流入する単位時間当たりの冷却冷媒の量、ならびに流量調整部２２０に対して流量調整部２２０から第２流路１２１に流入する単位時間当たりの冷却冷媒の量を制御する信号を送る。

具体的には、センサ２１０が検知する温度が所定の温度になるまでは、循環ポンプ１６０、第１および第２流路１１１，１２１、放熱ラジエータ１３０およびリザーブタンク１５０を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量は一定となるように制御を行なう。

本例の液冷システム１００は、複数の発光素子２０が駆動により発した熱を第１および第２放熱用部材１１０，１２０において冷却冷媒が受熱し、受熱して温度の上昇した冷却
冷媒を放熱ラジエータ１３０において外気との熱交換によって冷却する冷却装置である。よって、放熱特性は放熱ラジエータ１３０付近の外気（空気）の温度に依存する。すなわち、冷却冷媒は放熱ラジエータ１３０付近の外気温度が上昇すれば、放熱ラジエータ１３０において冷却される量（冷却冷媒の温度低下量）が減少する。

そこで、センサ２１０が検知する温度が所定の温度以上の場合に、流量制御部２３０から循環ポンプ１６０に対して循環ポンプ１６０からの冷却冷媒の単位時間当たりの吐出量を少なくするように信号を送る。循環ポンプ１６０からの冷却冷媒の単位時間当たりの吐出量が少なくなると、液冷システム１００の全体を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が減少することから、放熱ラジエータ１３０内を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなる。よって、放熱ラジエータ１３０において冷却冷媒が冷却される量が減少することを抑制できる。

すなわち、放熱ラジエータ１３０付近の外気温度が上昇したとしても放熱ラジエータ１３０において冷却冷媒が冷却される量が減少することが抑制される。

しかしながら、循環ポンプ１６０からの冷却冷媒の単位時間当たりの吐出量が少なくなれば、第１および第２流路１１１，１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量も減少する。このため、光照射デバイス２の冷却能力が低下してしまう。

そこで、流量制御部２３０から流量調整部２２０に対して、循環ポンプ１６０からの冷却冷媒の単位時間当たりの吐出量が少なくなったとしても、第１流路１１１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定に保つように、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなるように信号を送る。第１流路１１１は、光照射デバイス２が複数の発光素子２０の駆動によって発する熱が最も高くなる光照射デバイス２の中央部に対応して配置されていることから、単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定にして複数の発光素子２０が発する熱の冷却量が減少するのを抑制することができる。そして、第２流路１２１は、光照射デバイス２の外周部、つまり光照射デバイス２が発する熱が中央部に対して少ない領域に対応して設けられているため、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を少なくしたとしても、複数の発光素子２０が発する熱の冷却量が減少するのを抑制することができる。

（印刷装置の実施形態）
本発明の印刷装置の実施の形態の一例として、図６および図７に示した印刷装置３００を例に挙げて説明する。この印刷装置３００は、記録媒体３５０を搬送するための搬送手段３１０と、搬送された記録媒体３５０に印刷を行なうための印刷機構としての印刷手段３２０と、印刷後の記録媒体３５０に対して紫外光を照射する、上述した光照射装置１と、この光照射装置１の発光を制御する制御機構３３０とを備えている。

搬送手段３１０は、記録媒体３５０を印刷手段３２０、光照射装置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３１１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３１２とを含んで構成されている。この搬送手段３１０は、載置台３１１によって支持された記録媒体３５０を一対の搬送ローラ３１２の間に送り込み、この搬送ローラ３１２を回転させることにより、記録媒体３５０を搬送方向へ送り出すためのものである。

印刷手段３２０は、搬送手段３１０を介して搬送される記録媒体３５０に対して、感光性材料を付着させる機能を有している。この印刷手段３２０は、この感光性材料を含む液滴を記録媒体３５０に向けて吐出し、記録媒体３５０に被着させるように構成されている。本例では、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あるいは光硬化型樹脂などが挙げられる。

本例では、印刷手段３２０としてライン型の印刷手段を採用している。この印刷手段３２０は、ライン状に配列された複数の吐出孔３２０ａを有しており、この吐出孔３２０ａ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。印刷手段３２０は、吐出孔３２０ａの配列に対して直交する方向に搬送される記録媒体３５０に対して、吐出孔３２０ａからインクを吐出し、記録媒体にインクを被着させることにより、記録媒体に対して印刷を行なう。

なお、本例では、印刷機構としてライン型の印刷手段を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、シリアル型の印刷手段を採用してもよいし、ライン型またはシリアル型の噴射ヘッド（例えばインクジェットヘッド）を採用してもよい。さらに、印刷機構として、記録媒体３５０に静電気を蓄え、この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３５０を液状の感光性材料に浸して、この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などを採用してもよい。

印刷装置３００において、光照射装置１は、搬送手段３１０を介して搬送される記録媒体３５０に付着した感光性材料を感光させる機能を担っている。この光照射装置１は、印刷手段３２０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３００において、発光素子２０は、記録媒体３５０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３３０は、光照射装置１の発光を制御する機能を担っている。この制御機構３３０のメモリには、印刷手段３２０から吐出されるインク滴を硬化するのが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。本例の印刷装置３００では、この制御機構３３０を有することによって、制御機構３３０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、本例の印刷装置３００によれば、使用するインクの特性に応じた適正な紫外線照射エネルギーで光を照射することができ、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３００では、搬送手段３１０が記録媒体３５０を搬送方向に搬送している。印刷手段３２０は、搬送されている記録媒体３５０に対して紫外線硬化型インクを吐出して、記録媒体３５０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３５０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３００では、記録媒体３５０に付着した紫外線硬化型インクに光照射装置１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る。

本例の印刷装置３００によれば、光照射装置１の有する上述の効果を奏することができる。

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、本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、図示はしないが、第２放熱用部材１２０の単位体積当たりの第２流路１２１と第２放熱用部材１２０との接触面積は、第１放熱用部材１１０の単位体積当たりの第１流
路１１１と第１放熱用部材１１０との接触面積よりも大きくされていてもよい。すなわち、第１流路の断面積よりも第２流路の断面積が大きくされているか、第１放熱用部材１１０の単位体積当たりの第１流路１１１の長さよりも、第２放熱用部材１２０の単位体積当たりの第２流路１２１の長さが長くされているか、これらの組み合わせであればよい。

このような構成とすることで、放熱ラジエータ１３０付近の温度が所定温度以上になった場合に、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなったとしても、第２放熱用部材１２０の単位体積当たりの冷却冷媒と第２放熱用部材１２０との接触面積が増えることから、光照射デバイス２の外周部に対する冷却効果が減少するのを抑制できる。

また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光素子２０の単位数量当たりの第２放熱用部材１２０の体積は、発光素子２０の単位数量当たりの第１放熱用部材１１０の体積よりも大きくてもよい。すなわち、図８（ａ）に示すように第２放熱用部材１２０の厚みが第１放熱用部材１１０の厚みよりも厚くなっているか、図８（ｂ）に示すように発光素子２０の単位数量当たりに対する第２放熱用部材１２０の他方主面１１ｂと対向する面の面積が、発光素子２０の単位数量当たりに対する第１放熱用部材１１０の他方主面１１ｂと対抗する面の面積よりも大きくされているか、これらの組み合わせであればよい。

このような構成とすることで、放熱ラジエータ１３０付近の温度が所定温度以上になった場合に、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなったとしても、第２放熱用部材１２０の放熱経路の断面積を大きくすることができることから、光照射デバイス２の外周部に対する冷却効果が減少するのを抑制できる。

さらに、図８（ｃ）に示すように第１放熱用部材１１０と第２放熱用部材１２０とが直接に接触していなくてもよい。このような構成とすることで、第１放熱用部材１１０と第２放熱用部材１２０との直接的な熱の授受がなくなることから、熱ラジエータ１３０付近の温度が所定温度以上になった場合に、第２流路１２１を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなったとしても、第１放熱用部材１１０は、光照射デバイス２の複数の発光素子２０が発した熱によって温度が最も高くなる光照射デバイス２の中央部分のみを冷却することになる。よって、光照射デバイス２の中央部分の冷却が効率よく行なわれることによって、光照射デバイス２の中央部分に配置された複数の発光素子２０の温度が上昇することを抑制でき、ひいては複数の発光素子２０の発光効率を高く維持することが可能となる。

また、図９（ａ）に示すように光照射デバイス２を複数個配列して光照射モジュール３としてもよい。この場合の第１および第２放熱用部材１１０，１２０は、図９（ｂ）に示すように、両端部に位置する光照射デバイス２（本例の場合は両端のそれぞれ１つ）に対応させて第２放熱用部材１２０を配置し、両端部に位置する光照射デバイス２に挟まれた光照射デバイス２（本例の場合は３つ）に対応させて第１放熱用部材１１０を配置すればよい。このように一列に光照射デバイス２を配置した場合には、中央部に位置する光照射デバイス２が両端部に位置する光照射デバイス２よりも、複数の発光素子２０が駆動することによる光照射デバイス２の温度が高くなるためである。本例の場合は両端に位置するそれぞれ１つの光照射デバイス２に対応させて第２放熱用部材１２０を配置したが、配列する光照射デバイス２の数および実際に光照射モジュール３を駆動させた際の光照射デバイス２の温度分布によって第２放熱用部材１２０の大きさを決定すればよい。なお、本例では光照射デバイス２を一列上に配置したが、マトリクス上に配置してもよい。また、必ずしも光照射デバイス単位で第１および第２放熱用部材１２０を配置する必要はない。

また、印刷装置３００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。

上述の実施の形態の例では、印刷手段３２０としてインクジェットヘッドを用いた印刷装置３００に光照射装置１を適用した例を示しているが、この光照射装置１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、光照射装置１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。

１ 光照射装置
２ 光照射デバイス
１０ 基板
１１ａ 一方主面
１１ｂ 他方主面
１２ 開口部
１３ 接続パッド
１４ 内周面
１５ 接合材
１６ 光学レンズ
１７ レンズ接着剤
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
５０ 電気配線
１００ 液冷システム
１１０ 第１放熱用部材
１１１ 第１流路
１１１ａ 第１流入口
１１１ｂ 第１排出口
１２０ 第２放熱用部材
１２１ 第２流路
１２１ａ 第２流入口
１２１ｂ 第２排出口
１３０ 放熱ラジエータ
１３０ａ ラジエータ流入口
１３０ｂ ラジエータ排出口
１４０ ファン
１５０ リザーブタンク
１６０ 循環ポンプ
２００ 流量制御システム
２１０ センサ
２２０ 流量調整部
２３０ 流量制御部
３００ 印刷装置
３１０ 搬送手段
３１１ 載置台
３１２ 搬送ローラ
３２０ 印刷手段
３２０ａ 吐出孔
３３０ 制御機構
３５０ 記録媒体

Claims (5)

1. 基板と、該基板の一方主面に配置した光源とを有する光照射デバイスと、
   前記基板の他方主面の中央部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第１流路を有する第１放熱用部材と、前記他方主面の外周部に配置されて、内部に冷却冷媒が流動可能な第２流路を有する第２放熱用部材と、前記第１および第２流路のそれぞれに接続された放熱ラジエータと、該放熱ラジエータに対向して配置されるファンと、前記放熱ラジエータに接続されたリザーブタンクと、該リザーブタンクおよび前記第１および第２流路のそれぞれに接続されて、冷却冷媒を第１および第２流路側に吐出する循環ポンプとを有する液冷システムと、
   前記放熱ラジエータ付近の温度を測定するセンサと、前記循環ポンプと前記第２流路との間に配置される流量調整部と、前記センサの検知温度が所定温度以上の場合に、前記放熱ラジエータ内を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量が少なくなるように前記循環ポンプから単位時間当たりに吐出する冷却冷媒の量を少なくするとともに、前記第１流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を一定に保ちつつ、前記第２流路を単位時間当たりに流動する冷却冷媒の量を少なくするように制御する流量制御部とを有する流量制御システムとを備えることを特徴とする光照射装置。
2. 前記第２放熱用部材の単位体積当たりの前記第２流路と前記第２放熱用部材との接触面積は、前記第１放熱用部材の単位体積当たりの前記第１流路と前記第１放熱用部材との接触面積よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記光源の単位数量当たりに対する前記第２放熱用部材の体積は、前記光源の単位数量当たりに対する前記第１放熱用部材の体積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の光照射装置。
4. 前記第１放熱用部材と前記第２放熱用部材とが直接に接触していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光照射装置。
5. 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１〜４のいずれか１項に記載の光照射装置とを有することを特徴とする印刷装置。

Images