JP5309374B2 - カラーホイールアセンブリの形成方法、および、投影システムの操作方法 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は、カラーホイールアセンブリの形成方法および投影システムの形成方法に関し、より具体的には、単純化された接着剤技術を用いた、投影システムなどのためのカラーホイールの形成方法に関する。

発明の背景
米国特許第６，０２４，４５３号をこの明細書中に引用により援用する。図１（先行技術）は、米国特許第６，０２４，４５３号において教示された発明を示すブロック図である。図１には、軸１０の周りを回転するディスクを形成する楔状部（wedge）を含むフィルタセグメント１２を有するカラーホイール１が示されている。モータ２は、支持体１１上で作動して、カラーホイールを回転させ、フィルタセグメントに位置センサ３によって監視されながら光源５からの光ビーム６を遮らせる。カラーホイールが回転するにつれて、光はフィルタセグメントを順に通過して、異なる色の光を光軸６０に沿って短いバーストで画像生成装置７に向けて投影する。光は画像生成装置７で反射して、投影レンズ８に、次にスクリーン９に伝送される画像を形成する。

第６，０２４，４５３号特許には、カラーホイールが動作しなくてはならない環境が記載されている。ホイールは、毎分数千回転のオーダで回転しなくてはならず、光源５にホイールは近いため、高温（１００℃のオーダ）に耐えなければならない。フィルタセグメント１２の互いに対するおよび軸または回転に対する位置は、カラーホイールの釣合いをとり、装置の長い動作寿命を実現するために、注意深く維持されなければならない。

フィルタセグメントを支持体に貼付ける方法は、以下のとおりである。単色のフィルタセグメントは、塗布された接着剤結合を介して円形の支持体の周辺部に結合され、ガラスセグメントは、支持体と重なる。結合領域は、回転の中心近くの小さな環状域に限られている。

釣合いをとる手順は、製造後のカラーホイール上で行なわれ、たとえば支持体から選択的に材料を取除いて、窪みを形成することによって行われる。窪みは、接着剤または接合材などの材料で選択的に充填されてもよい。

この特許において教示されたカラーホイール製造手順は、うまくいくが、製造プロセスに多くのステップが必要である。ガラスセグメントは、位置合せされ、光反応性の接着剤で支持体に結合され、この接着剤は、次に接着剤硬化を完了するために加熱炉内での二次硬化を必要とする。カラーリングは、次にエポキシなどの接着剤でモータに貼付けられ、このアセンブリは、加熱炉内で再び硬化される。

個々のフィルタセグメントを保持する接着剤を硬化させることに関して、このセグメントが光反応性接着剤にとっての最適波長を透過しない場合、問題があることがある。この接着剤の炉硬化温度中の熱膨張によって誘起される応力に関する問題もある。

カラーホイールのための改良された製造技術の必要性がこの技術分野に残っている。

発明の簡単な概要
以下は、この発明のいくつかの例示的な局面の基本的な理解を提供するために、この発明の単純化された概要を提示するものである。この概要は、この発明の広範囲にわたる概観ではない。さらに、この概要は、この発明の重要な要素を特定することもこの発明の範囲の輪郭を描くことも意図されていない。この概要の唯一の目的は、この発明のいくつかの概念を、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして単純化された形態で提示することである。

この発明の目的は、カラーホイールのための改良された製造技術を提供することである。この目的は、感圧型接着剤（Pressure Sensitive Adhesive：ＰＳＡ）を使用して、リング作製中に楔形ガラスフィルタセグメントをハブに貼付けることによって達成される。次に、エポキシなどの強力な接着剤を用いてフィルタセグメントをカラーホイールモータ回転面に接着する。ＰＳＡフィルタセグメント／ハブ接着ステップは、光反応または炉硬化が不要である。フィルタセグメント／モータ接着ステップに炉硬化が必要な場合、それは以前に必要とされたフィルタセグメント／支持体接着プロセスよりも低温である。

この発明の１つの局面に従って、カラーホイールアセンブリの形成方法が提供される。この方法は、複数のカラーフィルタセグメントを第１の側面で感圧型接着剤要素に貼付けるステップと、この感圧型接着剤要素をハブ釣合い座金に接着するステップと、この複数のカラーフィルタセグメントを第２の側面でモータ基台に据付けられたモータの回転面に接着剤の使用を通じて貼付けるステップとを含む。

この発明の別の局面に従って、カラーホイールアセンブリの形成方法が提供される。この方法は、複数のカラーフィルタセグメントを第１の側面で感圧型接着剤要素に貼付けることとこの感圧型接着剤要素をハブ釣合い座金に貼付けることとによってカラーリングを形成するステップを含む。感圧型接着剤要素は、複数のカラーフィルタセグメントを位置合わせ状態に一時的に位置合せする。この方法における別のステップは、上記カラーリングを複数のカラーフィルタセグメントの第２の側面でモータ基台に据付けられたモータの回転面に接着剤の使用を通じて貼付けることである。カラーリングと回転面との間の接着剤は、カラーフィルタセグメントを位置合せ状態に永久結合する。

この発明の別の局面に従って、投影システムの操作方法が提供される。この方法は、複数のカラーフィルタセグメントを第１の側面で感圧型接着剤要素に貼付けることとこの感圧型接着剤要素をハブ釣合い座金に貼付けることとによって形成されたカラーリングを提供するステップを含む。感圧型接着剤要素は、複数のカラーフィルタセグメントを位置合せ状態に一時的に位置合せする。この方法における別のステップは、モータ基台に据付けられたモータを提供することであり、このモータは、スピンドルを含み、カラーリングは、スピンドルを収容する中心空間を有する。上記カラーリングは、複数のカラーフィルタセグメントの第２の面でモータの回転面に、カラーフィルタセグメントを位置合せ状態に永久結合する接着剤の使用を通じて貼付けられている。この方法における別のステップは、スピンドルとカラーリングとを共に回転させるようにモータを一定速度で動作させることである。

図面の簡単な説明
この発明の前述のおよび他の局面は、添付の図面を参照して以下の説明を読むと、この発明が関する技術分野の当業者には明らかとなるであろう。

投影システムにおいて使用中のカラーホイールを示す図である（先行技術）。 この発明の改良されたカラーホイール製造技術の第１の部分、リング作製を示す側面等角図である。 完成されたカラーリングを示す等角図である。 この発明の改良されたカラーホイール製造技術の第２の部分、カラーホイール完成を示す側面等角図である。 完成されたカラーホイールアセンブリを示す側面等角図である。

例示的な実施例の詳細な説明
この発明の１つ以上の局面を組入れた例示的な実施例が説明され、図中に示される。こういった示される例は、この発明を限定するものでないことが意図される。たとえば、この発明の１つ以上の局面を、他の実施例および他の種類の装置においてさえも使用することができる。さらに、特定の用語は、この明細書中で単に便宜上用いられており、この発明を限定するものとして捉えられるべきでない。またさらに、図中、同じ参照番号は、同じ要素を示すために使用されている。

以下の表には、以下で参照される図面およびこれらの図面の説明の中で用いられる参照番号および関連する要素が示されている。

図２は、この発明の改良されたカラーホイール製造技術の第１の部分を示す側面等角図である。カラーホイール形成の第１の部分は、カラーリングアセンブリの作製である。カラーフィルタセグメント１０６は、感圧型接着剤（ＰＳＡ）要素１０４を用いてハブ釣合い座金１０２に貼付けられており、このＰＳＡ要素は、環形状であり得る。感圧型接着剤要素は、形状が中心に開口部を有する限り、環状以外の形状から形成され得ることが理解される。ハブ釣合い座金は、カラーリングの釣合いをとるために構成され得る。カラーフィルタセグメント１０６は、図２に示されるように、さまざまな形状および大きさからなり得る。カラーフィルタセグメント１０６は、少なくとも１つの色（たとえば赤、緑、青）で被覆された任意の種類のフロートガラスでもあり得る。リング作製に炉硬化は不要であり、光反応性硬化も不要である。

複数のカラーフィルタセグメントを、上面などの第１の側面でＰＳＡ要素に貼付け得る。感圧型接着剤要素１０４は、カラーフィルタセグメント１０６をハブ釣合い座金１０２に一時的に固定するために用いられる。感圧型接着剤要素１０４は、カラーフィルタセグメント１０６を図２に示される位置合せ状態などの位置合せ状態に一時的に位置合せすることができる。この位置合せ状態は、個々のフィルタセグメントの互いに対する配向に対応する。カラーフィルタセグメント１０６のこの位置合せ状態は、残りの製造プロセス中用いられ得る。カラーフィルタセグメント１０６の位置合せ状態は、モータ１１０のスピンドルを収容するために構成されている中心空間１１２を提供することができる。

ＰＳＡ材料は、半固体であり得、好ましい環形状に簡単にスタンピングされ、流れなしに塗布され得る。したがって、感圧型接着剤要素には清掃も手入れも不要である。好ましい実施例において、ＰＳＡ要素１０４は、ハブの周辺部の外側にフィルタセグメントの上にまでまたはフィルタセグメントによって形成された中心空間１１２の中にまで延在するＰＳＡがない状態で、カラーフィルタセグメント１０６をハブ釣合い座金１０２に接着する大きさに作られている。感圧型接着剤は、３Ｍ社製のＰＳＡ製品、接着剤３５０を備えた９５００ＰＣ型両面被覆テープなどの数多くの市販製品から選択することができる。

図３は、完成されたカラーリングアセンブリ１０８を示す等角図であり、このカラーリングアセンブリは、図２に関して説明されたように、複数のカラーフィルタセグメント１０６と、感圧型接着剤要素１０４と、ハブ釣合い座金１０２との一時的な固定から形成され得る。図２について説明された製造技術は、数多くの異なるカラーリング／カラーホイール実施例に対して有用である。たとえば、カラーフィルタセグメント１０６の直径は、２５ｍｍから６０ｍｍの範囲またはそれ以上であり得、カラーフィルタセグメント１０６は、少なくとも１つの所望の色で被覆されたフロートガラスからなり得る。

図４は、この発明の改良されたカラーホイール製造技術の第２の部分、カラーホイールアセンブリ１１２の完成を示す側面等角図である。エポキシ接着剤１１６は、カラーリングアセンブリ１０８とモータ１１０との間に塗布され得、図４に示される。モータ１１０は、たとえば東京パーツ工業株式会社製ＰＶＭ９Ａ１２Ｔ１０Ｍ１などのハードドライブ用途のために開発された市販のモデルであってもよい。モータ１１０は、カン（can）などの、回転可能なモータ軸またはスピンドル１１４の周りに設けられた回転面１１８を含む。投影システムの１つの例示的な操作方法において、モータ１１０をスピンドル１１４とカラーリングアセンブリ１０８とを共に回転させるように動作させることができる。回転面１１８は、スピンドル１１４の作動に応答して回転する。投影システムのモータは、７２００ｒｐｍから１４，４００ｒｐｍまでの回転速度で動作させることができる。モータ１１０および回転面１１８は、モータ基台１２０に据付けられ得る。モータ基台１２０は、回転せず、カラーホイールアセンブリ１２２全体を所定の位置に据付けるために用いられる。

エポキシ接着剤１１６は、カラーリングアセンブリ１０８の一部である複数のカラーフィルタセグメント１０６の第２の側面を、モータ１１０に貼付けるために塗布され得る。所望の面を余分なしに被覆するのに十分な接着剤１１６のビードが、モータ１１０の回転面１１８に環形状に塗布される。他の例において、接着剤のビードは、モータ１１０の回転面１１８に他の形状に塗布され得る。カラーリングアセンブリ１０８のガラスカラーフィルタセグメント１０６は、接着剤１１６に圧着される。カラーリングアセンブリ１０８の接着剤１１６への圧締は、接着剤１１６を平坦な膜に形成し、カラーフィルタセグメント１０６を回転面１１８に直接接着する。一旦カラーリングアセンブリ１０８がモータ１１０に貼付けられると、図５に示されるように、完成したカラーホイールアセンブリ１２２が形成される。

図４のエポキシ接着剤１１６は、カラーホイールアセンブリ１２２の動作中のカラーフ
ィルタセグメント１０６の位置合せ状態のための永久保持結合を提供することができる。接着剤１１６は、２液型接着剤エポキシ、たとえばHysol（登録商標）１Ｃまたは３Ｍ社
製ＤＰ４６０などの強力な永久接着剤であり得る。接着剤１１６は、カラーフィルタセグメント１０６を、カラーリング１０８の組立中に形成された位置合せ状態などの所定の位置に保持する永久結合を提供する。カラーフィルタセグメント１０６は元の位置合せ状態から僅かに移動することができるので、接着剤１１６は、カラーフィルタセグメント１０６を第２の位置合せ状態に保持する永久結合を提供することも可能である。例示的な２液型エポキシにおいて、炉硬化が必要とされ得るが、およそ８５℃の硬化温度および３０から４５分の硬化時間は、以前のカラーホイール製造技術において必要とされたものよりも低い。異なるエポキシ接着剤システムを選択することにより、カラーリングアセンブリ１０８をモータ１１０に貼付け中の炉硬化の必要がなくなる可能性もある。したがって、カラーリングアセンブリ１０８の形成においてもカラーリングアセンブリ１０８のモータ１１０への貼付けにおいても炉硬化を必要としないエポキシ接着剤システムの選択が、こうして提供され得る。

図５には、図４に示される組立によって形成された完成されたカラーホイールアセンブリ１２２が示されている。図５において、カラーリングアセンブリ１０８のカラーフィルタセグメント１０６は、接着剤１１６によって回転面１１８にすでに永久的に取付けられている。ハブ釣合い座金１０２は、カラーリングアセンブリ１０８にＰＳＡ要素１０４を介して貼付けられたままであり、カラーホイールアセンブリ１２２の釣合いを従来のやり方でとるために用いられてもよい。

この発明は、上記に説明された例を参照して説明された。他の人には、この明細書を読み、理解する際、変形例および変更例が思い浮かぶであろう。この発明の１つ以上の局面を組入れた例は、すべてのそのような変形例および変更例をそれらが添付の特許請求の範囲内にある限り含むことを意図される。

Claims (20)

1. カラーホイールアセンブリ（１２２）の形成方法であって、
   複数のカラーフィルタセグメント（１０６）を第１の側面で感圧型接着剤要素（１０４）に貼付けることにより、前記複数のカラーフィルタセグメント（１０６）を位置合せ状態に一時的に位置合せするステップと、
   一時的に位置合わせ状態にする前記ステップの後、前記感圧型接着剤要素をハブ釣合い座金（１０２）に接着することにより、カラーリングアセンブリ（１０８）を形成するステップと、
   前記カラーリングアセンブリ（１０８）を、前記複数のカラーフィルタセグメントの第２の側面で、接着剤によって、モータ基台（１２０）に据付けられたモータ（１１０）の回転面（１１８）に貼付けて、前記カラーフィルタセグメントを前記位置合せ状態に永久結合するステップと
   を備える、方法。
2. 前記感圧型接着剤要素は、半固体である、請求項１に記載の方法。
3. 前記感圧型接着剤要素は、両面被覆テープである、請求項１に記載の方法。
4. 前記感圧型接着剤要素は、前記複数のカラーフィルタセグメントを前記ハブ釣合い座金に貼付けるための光反応または炉硬化が不要である、請求項１に記載の方法。
5. 各フィルタセグメントは、少なくとも１つの色に被覆されたフロートガラスからなる、請求項１に記載の方法。
6. 前記接着剤は、２液型接着剤である、請求項１に記載の方法。
7. 前記接着剤を、前記回転面に環形状に塗布する、請求項１に記載の方法。
8. 前記接着剤を８５℃で３０から４５分間までの時間硬化させるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
9. 前記感圧型接着剤要素は、半固体である、請求項１に記載の方法。
10. 前記感圧型接着剤要素は、両面被覆テープである、請求項１に記載の方法。
11. 前記感圧型接着剤要素は、光反応または炉硬化が不要である、請求項１に記載の方法。
12. 各フィルタセグメントは、少なくとも１つの色に被覆されたフロートガラスからなる、請求項１に記載の方法。
13. 前記接着剤は、２液型接着剤である、請求項１に記載の方法。
14. 前記接着剤を、前記回転面に環形状に塗布する、請求項１に記載の方法。
15. 前記接着剤を８５℃で３０から４５分間までの時間硬化させるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
16. 前記カラーリングアセンブリ（１０８）の直径は、２５ｍｍから６０ｍｍの範囲である、請求項１に記載の方法。
17. 投影システムの操作方法であって、
    請求項１に記載の方法に従ってカラーホイールアセンブリ（１２２）を形成するステップを備え、前記カラーフィルターセグメントは、カラーリングアセンブリ（１０８）を形成し、
    前記モータは、スピンドル（１１４）を含み、前記カラーリングアセンブリは、前記スピンドルを収容する中心空間（１１２）を有し、さらに
    前記スピンドルと前記カラーリングアセンブリとを共に回転させるように前記モータを一定速度で動作させるステップを備える、方法。
18. 前記モータを、７２００ｒｐｍから１４，４００ｒｐｍまでの速度で動作させる、請求項１７に記載の方法。
19. 各フィルタセグメントは、少なくとも１つの色に被覆されたフロートガラスからなる、請求項１７に記載の方法。
20. 前記接着剤を、前記回転面に環形状に塗布する、請求項１７に記載の方法。

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