JP3302518B2 - 貼り合わせ方法及びその装置 - Google Patents

貼り合わせ方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、部材の接着貼り合わ
せ方法及びその装置に関し、特に各種光学部材の貼り合
わせ方法と装置の簡略化に係るものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、特開平3−248125号公報
に開示のような光学部品は、部品同士を貼り合わせる必
要がある。このような貼り合わせは、最も単純には貼り
合わせ面に接着剤を塗布して部品を重ねて加圧すれば良
い。
【0003】一般に、光学部品は可能な限り平面度を高
めたいという要求がある。この平面度とは、界面や表面
の反りや波打ちなどの現象の程度の低さ、つまり、理想
的な平面との一致度をいう。そのため、まず貼り合わせ
る前の光学部品単品毎の表面の平面度を高めておき、更
に、接着剤を施して重ね合わせた光学部品を平面定盤に
よって上下から挟み込みプレス機によって加圧処理され
る。この際用いられる接着剤は、貼り合わせ面の平面度
を高めるためには、プレス機による加圧時には流動性の
高いものが良く、従って常温で時間経過と共に固化する
種類の物よりは、外部エネルギー、例えば熱線や紫外線
によって固化する種類の物が好ましい。
【0004】ちなみに、熱硬化型の接着剤の場合、平面
定盤はプレス時にもそれ自身の平面度を損なわないため
にそれ相応の機械的強度が必要で、接着部材と比較して
十分に剛性の有るものを使用する必要がある。このよう
な平面定盤に挟まれた部材に熱を伝えるには色々な問題
点がある。つまり、平面定盤外部の発熱体から熱を伝導
するには定盤の厚みの為に加熱時間がかかり、量産時に
新しい部材に交換して加圧する場合、冷却機構も必要に
なり装置が複雑になる。また、定盤自身に発熱体を用い
た場合でも、温度上昇により定盤自身の平面度が低下し
てしまうので、そのような定盤で加圧される部材の平面
度も一緒に低下してしまう。
【0005】熱膨張率の異なる部材同士を熱硬化性接着
剤を用いて貼り合わせる場合、接着剤の硬化後冷却して
常温に戻る時に、貼り合わせ部材の収縮率の差により部
材に反りが発生して平面度が低下してしまう。そのた
め、接着剤としては、熱硬化性のものよりも紫外線硬化
性の物が選ばれる。この場合、紫外線照射による温度上
昇は、熱硬化性接着剤を用いた場合に比べて小さく、熱
収縮差による問題は生じない。
【0006】また、光学部品同士の貼り合わせ後に干渉
膜や金属膜を成層する工程が続く場合、接着剤に閉じ込
められた微少な気泡が過熱時に圧力が上昇してひび割れ
などが発生して光学部品としての機能を損なう場合があ
る。光学部品が宇宙空間などの真空下で使用される場合
も、圧力差のために同様な現象が生じる恐れがある。そ
こで、接着剤内の気泡を取り除いてから貼り合わせ部材
を加圧することが行なわれる。
【0007】図5は、以上の情況を考慮した光学部品の
貼り合わせ工程を示している。まず、図5(a)に示す
ように、他方の透光性部材1の上に紫外線硬化性接着剤
2が塗布され、その上に図5(b)に示すように一方の
透光性部材3が貼り合わされて、貼り合わせ部材4が形
成される。
【0008】その後、貼り合わせ部材4は、図5(c)
に示すように真空チャンバ5内に入れられて減圧される
ことにより、紫外線硬化性接着剤2内の微少気泡が除去
される(脱泡処理)。ついで、脱泡処理された貼り合わ
せ部材4は、図5(d)に示すように、プレス機6に置
かれたガラス製の下面定盤7と上面定盤8の間に挟ま
れ、プレス機構9を下降させることにより加圧されると
共に、下方に設置した紫外線光源10から紫外線硬化性
接着剤2に紫外線が照射され、この接着剤2が硬化され
る。
【0009】このため、真空チャンバ5から張り合わせ
部材4を取り出してプレス機6にセットする際に、両透
光性部材1と3の位置ズレを生じたり、紫外線硬化性接
着剤2に空気が再流入してしまうことがあった。また、
ガラス製下面定盤7を透過して紫外線を照射するのはあ
まり効率が良くなく、設備費用のかさむものであった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは鋭
意検討した結果、貼り合わせ部材を圧力容器内に支持
し、貼り合わせ部材の少なくとも一方の面の周辺部と圧
力容器との間を気密に支持したままその残余の部分を大
気に露出させて圧力容器内を減圧すると、貼り合わせ部
材か大気圧によって加圧されると共に、接着剤中の微少
気泡を除去する脱泡処理も行われ、貼り合わせ部材が透
光性である場合は、紫外線を照射して紫外線硬化性接着
剤を加圧状態で硬化させる事ができ、極めて作業性の良
いものとなることを見い出した。即ちこの発明は、光学
部材の簡略化された貼り合わせ方法及び装置を提供する
ことを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためなされたものであって、その第1の要旨
は、この貼り合わせ部材の少なくとも一方の面の周辺部
と圧力容器との気密を維持したままその面の残余の部分
を大気に露出させた状態で圧力容器内を減圧して、貼り
合わせ部材の少なくとも一方の面を大気圧によって加圧
する貼り合わせ方法にある。また、上記要旨において、
貼り合わせ部材の大気に露出される部分が透光性である
場合に、その部分に紫外線または熱線が照射され、貼り
合わせ部材の接合接着剤が硬化されることは有効であ
る。
【0012】また、この発明の他の要旨は、貼り合わせ
部材の大気露出部分の周辺部に気密に接する少なくとも
一つの大気露出窓を有し、その内部に貼り合わせ部材を
支持する圧力容器と、この圧力容器内を減圧する真空ポ
ンプとを備える貼り合わせ装置にある。更に上記要旨に
おいて、圧力容器は、定盤を載置してその上に貼り合わ
せ部材の他方の面を支持する基体と、この基体と気密に
接合すると共に大気露出窓部分で前記貼り合わせ部材の
一方の面の周辺部と気密に接する蓋体とからなることは
有効である。
【0013】
【作用】この発明の方法によれば、接合接着剤の脱泡処
理と貼り合わせ部材の加圧作業とが同時に行われるの
で、極めて作業性が良くなる。また、貼り合わせ部材が
光学部品などのごとく透光性である場合には、その部分
に紫外線または熱線を照射でき、紫外線硬化性接着剤や
熱硬化性接着剤などの接合接着剤を貼り合わせ部材の加
圧状態のままで硬化させることができ、製品の歩留まり
並びに信頼性共に良好なものとなる。この発明の装置に
よれば、貼り合わせ部材の加圧と接着剤の脱泡処理とを
同時に処理できる装置が得られ、装置規模が縮小され
る。又、圧力容器を基体と蓋体とから形成すると、作業
が容易になり、容器の基体上で貼り合わせ作業を実施で
きる場合がある。
【0014】
【実施例】次に、図1から図4に示す実施例によって、
この発明を更に詳細に説明する。図1は、この発明の一
実施例による装置の縦断面図である。図示のとおり、基
体11と蓋体12とからなる圧力容器13は、シールリ
ング14を介して気密に接合されており、内部に設けた
定盤15の上には他方の透光性部材1と一方の透光性部
材3とを紫外線硬化性接着剤2で接合した貼り合わせ部
材4が乗せられている。この貼り合わせ部材4の一方の
透光性部材3の上面には、圧力容器13の蓋体1に設
けた大気露出窓16の端縁部17に支持されたシールリ
ング18が気密に接している。圧力容器13の基体11
の底部近傍にはバルブ19が設けられ、弾性管20を介
して真空ポンプ21に接続されている。22は、汎用の
紫外線発生器であり、ファイバー束23を介して大気露
出窓に紫外線を供給可能に配置されている。
【0015】図2は、圧力容器13の蓋体12の裏側か
ら見た斜視図である。この蓋体12の大気露出窓16に
形成される端縁部17の高さ位置は、貼り合わせ部材4
の厚さと定盤15の厚さとを配慮して決定され、貼り合
わせ部材4の一方の透光性部材3の上面に端縁部17に
支持されたシールリング18がちょうど接するように成
される。また、大気露出窓16の形状は、貼り合わせ部
材4の形状と相似形になされ、シールリング18の接触
部分を出来るだけ小さくし、大気に露出される部分を出
来るだけ広くする。更に、大気露出窓16が一つの場合
が例示されているが、多量生産向けには、多数の大気露
出窓16を設けることができる。
【0016】ここで、透光性部材1、3としては、ガラ
スのような剛体の物やプラスチックシートのような柔軟
性の物、あるいはそれらの複合部材を用いることができ
る。この場合、接着剤も透光性であれば好ましいが、カ
ラーフィルタやND(ニュートラル・デンシティ)フィ
ルタなどの不透明性部材の貼り合わせにはその必要が無
い。尚、接着剤2は、多少多めに塗布し、加圧時に余分
な部分が外部に押し出されるようにすると、残留気泡を
押し出す効果が高められる。
【0017】かくして、接着剤を介して貼り合わせる貼
り合わせ部材4を圧力容器13内に支持し、この貼り合
わせ部材4の少なくとも一方の面の周辺部と圧力容器1
3との気密を維持したままその面の残余の部分を大気に
露出させた状態に成されるので、バルブ19を開き、真
空ポンプ21を運転すると、圧力容器13内は減圧され
て、一方の透光性部材3は大気圧によって加圧されると
共に紫外線硬化性接着剤2の気泡が脱気される。
【0018】この際、真空ポンプ21の振動が貼り合わ
せ部材4になるべく伝達されないように、バルブ19と
真空ポンプ21とは弾性管20により連結されている。
このようにして紫外線硬化性接着剤2の脱泡が完了し、
貼り合わせ部材4の加圧が適当な値になると、バルブ1
9を閉じ、真空ポンプ21を停止して、紫外線発生器2
2を運転して、一方の透光性部材3を紫外線照射する
と、紫外線硬化性接着剤2が硬化して貼り合わせ部材4
が適性条件で固定される。そのため、貼り合わせ後の加
工時や、製品として低圧環境下でのひび割れの確率が極
めて小さくなる。
【0019】図1の実施例では、貼り合わせ部材4を他
の場所で貼りあわせてから圧力容器13内に納めて処理
する例を示したが、図3に示すように、基体24を平板
状あるいは皿状となし、蓋体25にバルブ19を取り付
けて弾性管20で真空ポンプ21に接続する構造の圧力
容器26とすれば、基体24の上に設けた定盤27に他
方の透光性部材1を載せて紫外線硬化性接着剤2を塗布
し、その上に一方の透光性部材3を載せて貼り合わせ、
その上から蓋体25をかぶせてバルブ19を開き真空ポ
ンプ21を運転するようにすれば、基体24と蓋体25
との間の気密はシールリング28によって保たれ、蓋体
25の大気露出窓29の端縁部30と貼り合わせ部材4
との間の気密はシールリング31によって保持されるの
で、紫外線硬化性接着剤2の脱泡処理と貼り合わせ部材
4の加圧とが同時に処理される。
【0020】脱泡と加圧が終了すると大気露出窓29か
ら、自然の太陽光または図示しない紫外線発生器からの
紫外線が照射されて紫外線硬化性接着剤2を硬化させる
ことにより、貼り合わせ部材4が固定されて部品として
完成する。即ち、図3の実施例によれば、貼り合わせ部
材4の接着硬化前の部材の移送工程が省かれることにな
る。尚、この実施例でも大気露出窓29が一つの場合を
例示したが、多量生産の場合は、複数の大気露出窓29
を備えた圧力容器とすることもできる。
【0021】次に、貼り合わせ部材4と定盤15への力
の掛かり方を説明する。図4(a)に示す図1のA部拡
大図から分かるように、加圧容器13へ貼り合わせ部材
4を収納した際、貼り合わせ部材4と定盤15とは密着
しているようにみえても、空気が潜り込み両面を引きは
がすように押している。しかしながら、大気露出窓から
掛かる大気圧が打ち消し合うので、図4(b)に示すよ
うに、貼り合わせ部材4は自己の重力で定盤15に押し
付けられる。
【0022】その後、真空引きをすると、圧力容器13
内の空気が少なくなるため、図4(c)に示すように貼
り合わせ部材4と定盤15とを引き離そうとする力が弱
くなっていく。このため、貼り合わせ部材4が定盤15
に押し付けられる力は、脱気前と比較して大気露出窓1
6から貼り合わせ部材4を下へ押す大気圧の差の分だけ
増加する。この力は、貼り合わせ部材4が定盤15に完
全に密着しても、気圧の差のある間は持続する。
【0023】圧力容器13内を脱気してほぼ真空にする
と、真空引き開始前に比べて1気圧、即ち1Kg/cm
2の圧力が掛かり、成型プレスのごとく数十から数百K
g/cm2には達しないものの、平面部材の貼り合わせ
の際のより高い精度の平面出しを行う為の加圧なので十
分機能する。こうして、貼り合わせ部材4は、紫外線硬
化性接着剤2の脱泡と同時に、加圧されて平面度が高め
られる。この際、大気露出窓16の開口部即ち一方の透
光性部材3の上面には、パスカルの原理により均等に加
圧されるので、一つの定盤のみで貼り合わせ部材4の平
面だしが可能となる。これは又、貼り合わせ部材4の両
面を大気に露出させて両面を大気圧で加圧しても同様で
ある。
【0024】このように、この発明によれば、脱泡処理
と加圧とを同時に処理出来、各作業の為に貼り合わせ部
材4を移動させる必要が無く、加圧の為の機械的機構も
必要無いので極めて方法並びに装置が簡略化される。
尚、この発明は、上記実施例に示すごとく紫外線硬化
接着剤を使用する場合だけに限定されるものではなく、
他の種類の接着剤を用いても実施することができる。
【0025】
【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、脱泡処理
と加圧処理とを同時に処理可能であり、機械的加圧機構
を設ける必要が無く、紫外線照射などの接着剤硬化手段
を組み込む必要が無いので、装置規模を小さく簡略化で
き、極めて経済的となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による装置の概念を示す縦断面説明図
である。
【図2】図1に示した蓋体の裏面斜視図である。
【図3】この発明の他の実施例による装置の縦断面図で
ある。
【図4】加圧情況の説明図で、図4(a)は図1に示し
たA部拡大図、図4(b)は脱気前の加圧情況図、図4
(c)は脱気後の加圧情況図である。
【図5】従来の方法の説明図で、図5(a)は接着剤塗
布説明図、図5(b)は貼り合わせ部材組み立て図、図
5(c)は脱泡処理の説明図、図5(d)は加圧の説明
図である。
【符号の説明】
1 他方の透光性部材 2 紫外線硬化性接着剤 3 一方の透光性部材 4 貼り合わせ部材 11 基体 12 蓋体 13 圧力容器 16 大気露出窓 21 真空ポンプ 24 基体 25 蓋体 26 圧力容器 29 大気露出窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−18212(JP,A) 特開 平4−14636(JP,A) 特開 平6−131705(JP,A) 特開 平6−274948(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 65/00 - 65/82 B32B 1/00 - 35/00 C09J 5/00 - 5/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接着剤を介して貼り合わせる貼り合わせ
    部材を圧力容器内に支持し、この貼り合わせ部材の少な
    くとも一方の面の周辺部と圧力容器との気密を維持した
    ままその面の残余の部分を大気に露出させた状態で圧力
    容器内を減圧して、貼り合わせ部材の少なくとも一方の
    面を大気圧によって加圧することを特徴とする貼り合わ
    せ方法。
  2. 【請求項2】 貼り合わせ部材の大気に露出される部分
    が透光性であ、その部分に紫外線または熱線が照射さ
    れ、貼り合わせ部材の接合接着剤が硬化されることを特
    徴とする請求項1の貼り合わせ方法。
  3. 【請求項3】 貼り合わせ部材の大気露出部分の周辺部
    に気密に接する少なくとも一つの大気露出窓を有し、そ
    の内部に貼り合わせ部材を支持する圧力容器と、この圧
    力容器内を減圧する真空ポンプとを備えることを特徴と
    する貼り合わせ装置。
  4. 【請求項4】 圧力容器は、定盤を載置してその上に貼
    り合わせ部材の他方の面を支持する基体と、この基体と
    気密に接合すると共に大気露出窓部分で前記貼り合わせ
    部材の一方の面の周辺部と気密に接する蓋体とからなる
    ことを特徴とする請求項3の貼り合わせ装置。
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