JP2006291152A - 接着剤の硬化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線硬化接着剤による光ディスク貼り合せにおいて、特定の波長以外の光の照射によるディスク温度の上昇の少ない光ディスク貼り合わせ装置の提供。
【解決手段】紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザにより、接着剤、もしくは樹脂を硬化する紫外線硬化機構であり、第１のディスク、もしくは基板に塗布された接着剤に紫外線を照射し、第２のディスク、もしくは基板をその上に貼り合わせる装置で、紫外線放射機構として、紫外線発光ダイオードもしくは紫外線放射半導体レーザを使用する接着剤硬化装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、紫外線により硬化する接着剤の硬化装置における紫外線照射機構にかかわり、特に、ディスクを貼り合わせる前に紫外硬化接着剤に紫外線を照射し、その後２枚のディスクを貼りあわせ、接着剤を硬化させてえられるＤＶＤ装置に関わる。

従来の紫外線を使う接着剤の硬化装置の紫外線照射機構としては、紫外線照射ランプが使われている。この紫外線照射ランプを使い、紫外線硬化接着剤を硬化させて、２枚のディスクを貼りあわせＤＶＤを作成する技術がある。

本願特許の視点から見ると、ＤＶＤは二つに大別できる。一つは片側のディスクにのみ記録層が存在するタイプである。片側に記録層が存在する場合、もう片側のディスクは、紫外線を透過させる事ができる。このため、２枚のディスクの間に全面に接着剤をいれ、貼り合わせた後、透明な方のディスクを介して紫外線を接着剤に照射して、紫外線硬化接着剤を固める事ができる。

この場合、接着剤は紫外線照射後急速に固まるほうが、生産性が上がるので、ラジカル系と言われる急速に硬化する接着剤が使われる。

一方、両面に記録層がある場合、記録層が紫外線を通さないため、貼り合せ後に紫外線を照射することはできない。このため、貼り合わせ前に、紫外線を照射してその後、２枚のディスクを貼り合わせて両面記録型のディスクを作成する方法が取られている。

片面タイプの場合、すでに接着剤は１００ｃｍ２程度に広がっているので、接着剤の膜厚は５０μｍ程度で、紫外線の密度は、それほど大きくなくても良い。しかし、両面記録タイプのディスクにおいては、接着剤をφ４０ｍｍ、幅５ｍｍ程度に塗布し、紫外線を照射する。そして、２枚のディスクを貼り合わせて、スピンさせ、接着剤をディスク全面に広げる。

スクリーン印刷法で接着剤を全面に塗る方法もあるが、この場合、貼り合わせる時に２枚のディスクの間に泡が混入する場合や、接着剤を均一に塗れないと言う問題があり、ディスクの品質が落ちる。

このようにφ４０、幅５ｍｍの狭い範囲に塗布された接着剤に紫外線を照射する場合、強力な紫外線光量が必要となる。このため、接着剤硬化に有効な紫外線波長以外の光をディスクに照射すると、ディスクの曲りや記録層の破壊などの問題が生まれる。

このように、紫外線照射ランプは、紫外線だけでなく可視光や赤外線が放射されるためディスクが熱を持ち、ディスクが歪んだり、記録層が破壊されたりする危険があると言う問題がある。ランプの工夫や、赤外カットフィルターを用いるなどいろいろな工夫が為されているが、十分ではない。

例えば、特開平１０−０１１８１８では、フラッシュによる紫外光照射により、紫外線硬化に必要なエネルギーが少なくてすむ事が開示されている。さらに、赤外吸収のため石英ガラスを使う方法がとられている。また、ウシオ電機のフラッシュクセノンランプＳＢＣ−１７では、紫外光を中心にして、他の波長を減らすようになっている。

しかし、それでも、ディスクへの照射エネルギーの有効率は、１／２０程度でしかないと言う問題を有する。

これに対し、特開２００４−９９８５７において、２枚のディスクを貼り合わせた後、発光ダイオードを使い、２枚ディスクの間の接着剤を硬化させる方法が開示されている。

この技術では、紫外線以外の光は照射されないので、ディスクが高温になると言う問題は避けられる。しかし、片側のディスクは紫外光を照射されるので、紫外線を数パーセント吸収し、ディスクが化学反応を起こし、劣化すると言う問題が残されている。

文献１

特開平１０−０１１８１８

文献２

特開２００４−９９８５７

ここで開示する技術は、このディスクが紫外線や放射熱を受けると言う問題を解決することを可能にするものであり、本発明の目的は、ディスクが紫外線を受けず、さらに赤外線や可視光による熱を受けずに、紫外線硬化接着剤を固めることのできる光ディスク貼り合せ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明はかかる課題を克服する為になされたものである。

すなわち、紫外線発光ダイオードや紫外線放射半導体レーザは、紫外光以外は放射しないことに着目し、かかる課題を解決した。

すなわち、請求項１に記載の発明においては次のような構成とした。

紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザにより、接着剤、もしくは樹脂を硬化する紫外線放射機構を備える構成とした。

このようにすると、紫外光以外の熱となる可視光や赤外光を照射せず、さらに、紫外光のうちでも、特に硬化に関係する特定の波長の紫外線だけを照射するようにできるので好ましい。

また、請求項２に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、第１のディスク、もしくは基板に塗布された接着剤に紫外線を照射し、第２のディスク、もしくは基板をその上に貼り合せる貼り合せ装置において、
紫外線放射機構として、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを使う接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、特定紫外波長以外は放射されず、接着剤やディスクが熱を持たないだけでなく、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを使い、装置を小型化できるので好ましい。

また、請求項３に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項１または２において、
前記紫外線の波長のピーク波長が、主に２５０−４００ｎｍの範囲であることを特徴とする接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、接着剤が硬化する特定波長を多く放射でき、効率よく接着剤を硬化できるので好ましい。

また、請求項４に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項２、または３のいずれかの接着剤硬化装置において、
ディスクまたは基板にリング状に塗布された接着剤の範囲に、前記紫外線のエネルギーを照射する機構を備えている接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、接着剤の塗布されたリング部分だけに紫外線を放射できるので、効率が上がり、ディスクが紫外線で劣化するのを防げるので好ましい。

また、請求項５に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項２から４のいずれかにおいて、
前記紫外線、または／かつディスク、または／かつ基板を塗布した接着剤に紫外線が当るように動かす機構を備えている接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、１つの紫外線放射発光ダイオードだけでも、接着剤全てに紫外線を放射できるので好ましい。

また、請求項６に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項２から請求項５のいずれかにおいて、
前記接着剤の硬化面を覆うより広い面積／同じ面積／より狭い面積に複数の紫外線発光ダイオードを平面または奥行きを持って配置し、前記複数の紫外線発光ダイオードが発光する紫外線により前記接着剤を硬化させる接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、接着剤に均等に紫外線を放射できるので好ましい。

また、請求項７に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項２から６に記載の接着剤硬化装置により貼り合せられるディスクが、ＤＶＤディスクである接着剤硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、ＤＶＤディスクで使われる紫外線硬化型接着剤に効率よく、特定波長紫外線を照射できるので好ましい。

また、請求項８に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項１から７に記載の接着剤硬化装置において、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを冷却する冷却機構として、水、送風機、ペルチェ素子、ヒートパイプを備え、熱伝達物質として、インジュウム、樹脂接着剤、カーボンや金属の含まれる接着剤、熱伝達シートのいずれかを備えている接着剤の硬化装置を備える構成とした。

このようにすると、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを効率よく冷却できるので好ましい。

また、請求項９に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、第１のディスク、もしくは基板に塗布された接着剤に紫外線を照射し、第２のディスク、もしくは基板をその上に貼り合せる貼り合せ方法において、
紫外線放射機構として、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを使う接着剤硬化方法を備える構成とした。

このようにすると、紫外線硬化接着剤の硬化に必要な特定波長の紫外線だけを照射できるので、紫外線硬化接着剤を使う装置や、紫外線硬化接着剤を適用される物体が熱を持たないので好ましい。

さらに、ディスクにはほとんど紫外線が照射されないので、ディスクが紫外線で劣化すると言う問題も避けられるので好ましい。

また、請求項１０に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項９において、
前記紫外線の波長のピーク波長が、主に２５０−４００ｎｍの範囲である接着剤硬化方法を備える構成とした。

このようにすると、紫外線硬化接着剤の硬化を効率よく行えるだけでなく、自然光は紫外線が殆ど含まれないので、接着剤を使用するのに特に日光を避ける必要はないので好ましい。

また、請求項１１に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項９ないし請求項１０のいずれかにおいて、
ディスクまたは基板にリング状に塗布された接着剤の範囲に、前記紫外線を照射する接着剤硬化方法を備える構成とした。

このようにすると、紫外線を効率よく照射できるだけでなく、接着剤の塗布される以外のディスクや基板が紫外線によるダメージを受ける事がないので好ましい。

また、請求項１２に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項９から請求項１１のいずれかにおいて、
前記紫外線、または／かつディスク、または／かつ基板を動かす接着剤の硬化方法を備える構成とした。

このようにすると、紫外線源が１つでもリング状に紫外線を照射できるので好ましい。

また、請求項１３に記載の発明においては次のような構成とした。

すなわち、請求項９から請求項１２のいずれかにおいて、
前記接着剤の硬化面を覆うより広い面積／同じ面積／より狭い面積に、複数の紫外線発光ダイオードを平面または奥行きを持って配置し、前記複数の紫外線発光ダイオードが発光する紫外線により前記接着剤を硬化させる接着剤の硬化方法を備える構成とした。

このようにすると、接着剤を塗布した必要箇所にだけ接着剤を塗布できるので好ましい。

発明の効果

上述した構成にすることにより、紫外線硬化型接着剤を硬化する紫外光源として、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザとすることにより、ディスクが放射熱を受けて変形することを防げるという効果を有する。

さらに、紫外線発光ダイオードや紫外線放射半導体レーザでは、特定の紫外線を選べるので、硬化に有効な波長のみを紫外線硬化接着剤にあてる事ができるという効果を有する。これにより、ディスクの記録層やディスク自身が紫外線により化学反応を起こし劣化することを避けられると言う効果を有する。

また、ディスクには紫外線がほとんど当らないので、ディスクが紫外線により劣化すると言う問題も避けられる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。

図１は、第１の実施例で、本発明の好ましい実施態様にかかる紫外線放射機構を模式図として示したものである。図１において、１は紫外線発光ダイオード、２はインジュウム層、３はペルチェ素子である。４は熱伝導性シート、５はヒートパイプ、６は送風機である。

熱を放出する紫外線発光ダイオード１は、常温で柔軟性と密着性に優れたインジュウム層２を介して、ペルチェ素子３に繋がっている。１ａは紫外線発光ダイオード１の入出力線で、３ａはペルチェ素子３の入出力線であり、ペルチェ素子３は入出力線３ａから供給される電力により、紫外線発光ダイオード１を冷却し、その熱を熱伝導性シート４に放出する。熱伝導度の良い熱伝導性シート４は、この熱をヒートパイプ５に流し、ヒートパイプ５の内部の熱媒体は、蒸発と液化を繰り返して熱を熱伝導性シート４から外部へと効率よく伝える。ヒートパイプ５は送風機６から送られる風により冷却される。

ヒートパイプ５は冷却水配管で置き換える事が出来るし、たんに銅製の棒であっても良い。また、ペルチェ素子３を省くこともできる。また、インジュウムや熱伝導性シートにかえて、樹脂接着剤、カーボンや金属の含まれる接着剤でもよく、鉛や錫箔を何枚か重ねたものでも良い。

図２は第２の実施例で、冷却された紫外線発光ダイオード機構７を使い、ディスク８に塗布された紫外線硬化接着剤９に紫外線１２を照射して、該ディスク８に上ディスク８ａを重ねて貼りあわせ、さらに、重ね合わされた２枚のディスクをスピンさせることで、接着剤を重ねあわされた２枚のディスクの間の全面に広げて、硬化させる手順を示している。

この時使われる接着剤は、カチオン系といわれるもので、紫外線照射後、１０分程度かけて固まる性質を持っている。このような接着剤は、紫外線照射後の硬化速度が遅い事を利用して、硬化速度の速いラジカル系の接着剤とは異なる使い方をされる。

例えば、重ね合わされるディスク２枚の両方が記憶層を備えている場合、紫外線はいずれのディスクも通過できない。この場合、硬化速度の速いラジカル系の接着剤を使い貼りあわせようとしても、紫外線が通らない為、貼り合わせを行う事ができない。

これに対して、カチオン系の接着剤では、紫外線照射してから貼り合わせ、その後スピンさせても、接着剤の粘度がまだ小さい為、接着剤がディスクの間で広がり、２枚のディスク全面を覆うようになる。その後、硬化が進み、最終的には接着剤が硬化して、２枚のディスクが硬く接着されることになる。

このように、カチオン系を使った接着剤で貼り合わされた、記録層を両面に持つＤＶＤディスクでは、ディスクの両側にデータを書き込めるので、片面書き込み型のラジカル系の接着剤で貼り合わされたディスクに比べて、記憶容量は２倍になるという利点がある。

図２に戻り、説明を続ける。

図２において、一番上の図は、ディスク８の上に、カチオン系の紫外線硬化接着剤９をノズル１０から塗布する様子を示している。ディスク８は図示されない回転機構により矢印１１の方向に回転され、紫外線硬化接着剤９はリング状にディスク８の上に塗布される。

上から二番目の図は、接着剤塗布後、紫外線発光ダイオード機構７からディスク８の上に塗布され、少し広がった紫外線硬化接着剤９に紫外線１２を照射している様子を示している。紫外線発光ダイオード機構７は、図示されない回転機構により矢印１１ａの方向に回転している。１１ａは紫外線発光ダイオード７の回転方向である。この回転を少なくとも一回以上行えば、紫外線硬化接着剤９は均等に紫外線を照射され、どの部分も同じように硬化することになる。

上から三番目の図は、紫外線照射された紫外線硬化接着剤９の乗ったディスク８の上に、上ディスク８ａを重ねて、貼りあわせる様子を示している。１１ｂは上ディスク８ａを重ね合わせのためディスク押し付け方向を示している。この場合、上ディスク８ａにも、ディスク８にも記録層や反射層が形成されている。しかし、もちろん片方だけに不透明な層があり、他方のディスクには、記録をつかさどる膜が付かず、紫外線が透過するディスクであってもよい。

上から四番目の図は、このようにして貼りあわされた２枚のディスクをスピン装置にかけ、高速で回転させて硬化が始まったばかりで、まだ粘度の低い接着剤を回転の遠心力でディスクの外周にまで押出す様子を示している。

この時、接着剤が外周の方向に広がると、接着剤が薄くなり、２枚のディスクの間隔が狭くなる為、一部の接着剤は内周方向に押出され、２枚のディスク全面に広がることになる。

矢印１３は紫外線硬化接着剤９が、ディスク回転による遠心力でディスク外周方向に広がっていく接着剤拡散方向を示している。矢印１４は図示されないスピン機構によりディスクが回転する方向を示している。

一番下の図は、ディスク８と上ディスク８ａの間に広がった接着剤１６を示している。このように広がった後、接着剤の粘度は増し、その後硬化する事になる。

図３は第３の実施例で、ディスク８の上にリング状に塗布された紫外線硬化接着剤９に紫外線１２を照射する為の、紫外線発光ダイオード機構７の配列を示している。図に示されるように、紫外線発光ダイオード機構７は、紫外線硬化接着剤９の面よりも広い範囲で、さらに、中心にある紫外線発光ダイオード機構７ａが外側の紫外線発光ダイオード機構７ｂよりも紫外線硬化接着剤９の面から離れた位置にある。

このような配置は、中心の紫外線発光ダイオード機構７ａからの紫外線１２が周辺からの紫外線に比べて強くなりすぎないので好ましい。

紫外線の波長は、特願２０００−３３８０３９号などに見られるように、カチオン系接着剤においては、紫外線硬化性組成物の紫外線吸収波長は３１０〜３４０ｎｍが代表的である。紫外線発光ダイオードは、レーザと違い一定の幅を持つ紫外光を照射するので、２５０−４００ｎｍに中心波長があれば、３１０〜３４０ｎｍにまで発光スペクトルが及ぶ。

さらに、３６５ｎｍやそれ以上の波長域に吸収スペクトルを持つ接着剤も多い。このような点から、４００ｎｍに近い波長域が必要になる場合もある。

ここで開示した、紫外線発光ダイオードを使い、紫外線硬化接着剤を硬化させる方式では、熱によるディスクの曲がりがなく、さらに、熱によりディスクの記録層が破壊されると言う問題が避けられる。また、熱による膨張が無い為、ランプによる紫外線照射で温度が上がり、常温に戻った時、残留応力が生まれてディスクの記録層がダメージを受けたりすることはない。

また、熱膨張が無い為、熱膨張により貼り合せるディスクどうしや、紫外線硬化接着剤の間の位置ずれが起こらず、精度よく位置合せができ、熱膨張による貼り合せの位置ずれで不良品が出る事がない。

さらに、ディスクには紫外線がほとんど照射されないため、ディスクが紫外線で劣化することは無い。

このため、不良品の低下、コストの低減が見込める。さらに、ランプと異なり、半導体デバイスの寿命は長いので、紫外線光量の劣化がすくなく、安定した紫外線量を確保できると言う利点もある。紫外線発光ダイオードは、これからますます価格の低下も見込め、工業的に紫外線発光ダイオードを使い半導体デバイスに紫外線硬化接着剤を使う分野が広がるものと期待されている。

そして、両面記録タイプＤＶＤディスクだけでなく、片面記録タイプのディスクでも、ディスクに紫外線が照射されないと言う利点から、紫外線発光ダイオードを使い、２枚のディスク貼りあわせ前に紫外線照射するという方法が広がると期待されている。

本発明の第１の実施例を示す紫外線発光ダイオード機構の断面図である。 本発明の第２の実施例を示すＤＶＤの作成手順をしめす図である。 本発明の第３の実施例を示す接着剤部分にのみ紫外線を照射するため、紫外線発光ダイオード機構を並べた図である。

符号の説明

１ 紫外線発光ダイオード
１ａ 紫外線発光ダイオード１の入出力線
２ インジュウム層
３ ペルチェ素子
３ａ ペルチェ素子３の入出力線
４ 熱伝導性シート
５ ヒートパイプ
６ 送風機
７ 紫外線発光ダイオード機構
７ａ 中心にある紫外線発光ダイオード機構
７ｂ 外側の紫外線発光ダイオード機構
８ ディスク
８ａ 上ディスク
９ 紫外線硬化接着剤
１０ ノズル
１１ 矢印
１１ａ 紫外線発光ダイオード機構の回転方向
１１ｂ ディスク押し付け方向
１２ 紫外線
１３ 接着剤拡散方向
１４ ディスクが回転する方向
１５ 基板固定半導体デバイス
１６ 広がった接着剤

Claims (13)

1. 紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザにより、接着剤、もしくは樹脂を硬化することを特徴とする紫外線放射機構
2. 第１のディスク、もしくは基板に塗布された接着剤に紫外線を照射し、第２のディスク、もしくは基板をその上に貼り合せる貼り合せ装置において、
   紫外線放射機構として、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを使う事を特徴とする接着剤硬化装置
3. 請求項１または２において、
   前記紫外線の波長のピーク波長が、主に２５０−４００ｎｍの範囲であることを特徴とする接着剤硬化装置。
4. 請求項２、または３のいずれかの接着剤硬化装置において、
   ディスクまたは基板にリング状に塗布された接着剤の範囲に、前記紫外線のエネルギーを照射する機構を備えていることを特徴とする接着剤硬化装置
5. 請求項２から４のいずれかにおいて、
   前記紫外線、または／かつディスク、または／かつ基板を塗布した接着剤に紫外線が当るように動かす機構を備えていることを特徴とする接着剤硬化装置
6. 請求項２から請求項５のいずれかにおいて、
   前記接着剤の硬化面を覆うより広い面積／同じ面積／より狭い面積に複数の紫外線発光ダイオードを平面または奥行きを持って配置し、前記複数の紫外線発光ダイオードが発光する紫外線により前記接着剤を硬化させることを特徴とする接着剤硬化装置
7. 請求項２から６に記載の接着剤硬化装置により貼り合せられるディスクが、ＤＶＤディスクであることを特徴とする接着剤硬化装置
8. 請求項１から７に記載の接着剤硬化装置において、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを冷却する冷却機構として、水、送風機、ペルチェ素子、ヒートパイプを備え、熱伝達物質として、インジュウム、樹脂接着剤、カーボンや金属の含まれる接着剤、熱伝達シートのいずれかを備えている事を特徴とする接着剤の硬化装置〔書類名〕特許請求の範囲
9. 第１のディスク、もしくは基板に塗布された接着剤に紫外線を照射し、第２のディスク、もしくは基板をその上に貼り合せる貼り合せ方法において、
   紫外線放射機構として、紫外線発光ダイオード、もしくは紫外線放射半導体レーザを使う事を特徴とする接着剤硬化方法
10. 請求項９において、
    前記紫外線の波長のピーク波長が、主に２５０−４００ｎｍの範囲であることを特徴とする接着剤硬化方法。
11. 請求項９ないし請求項１０のいずれかにおいて、
    ディスクまたは基板にリング状に塗布された接着剤の範囲に、前記紫外線を照射することを特徴とする接着剤硬化方法
12. 請求項９から請求項１１のいずれかにおいて、
    前記紫外線、または／かつディスク、または／かつ基板を動かすことを特徴とする接着剤の硬化方法。
13. 請求項９から請求項１２のいずれかにおいて、
    前記接着剤の硬化面を覆うより広い面積／同じ面積／より狭い面積に、複数の紫外線発光ダイオードを平面または奥行きを持って配置し、前記複数の紫外線発光ダイオードが発光する紫外線により前記接着剤を硬化させることを特徴とする接着剤の硬化方法。

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