(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、
基板同士を狭い間隙をあけて対向配置し、
上記間隙に接着剤注入ノズルを挿入し、
ｒ1は上記接着剤注入ノズルの外径であり、ｒ2は上記接着剤注入ノズルの内径であるとき上記基板間の距離はｒ1＋ｒ2＊（０．２から０．６）である状態で、かつ、上記基板の中心から上記基板の半径の３０％から７０％の範囲内のある位置で上記接着剤注入ノズルが接着剤を吐出開始する状態で、上記接着剤注入ノズルから上記間隙に上記接着剤を吐出して、上記吐出された接着剤を上記両基板に接触させ、
上記基板同士を面方向に回転させながら上記注入ノズルを上記基板の半径方向の外周側に徐々に移動させつつ上記接着剤の吐出を続け、
上記接着剤の吐出開始部に比べ吐出終了部が上記基板の半径方向の外側にずれ、かつ、上記吐出開始部と上記吐出終了部が接触した状態で、上記間隙から上記接着剤注入ノズルを退出させ、
上記基板同士の上記間隙を狭めて、上記環状に配置された接着剤を上記間隙全体に拡げる、基板の貼り合わせ方法。
【請求項２】
基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、
基板同士を狭い間隙をあけて対向配置し、
上記間隙に接着剤注入ノズルを挿入し、
ｒ1は上記接着剤注入ノズルの外径であり、ｒ2は上記ノズルの内径であるとき上記間隙の距離はｒ1＋ｒ2＊（０．２から０．６）である状態で、かつ、上記基板の中心から上記基板の半径の３０％から７０％の範囲内のある位置で上記接着剤注入ノズルが接着剤を吐出開始する状態で、上記接着剤注入ノズルから上記間隙に上記接着剤を吐出して、上記吐出された接着剤を上記両基板に接触させ、
上記基板同士を面方向に回転させながら上記注入ノズルを上記基板の半径方向の外周側に徐々に移動させつつ上記接着剤の吐出を続け、
上記接着剤の吐出開始部に比べ吐出終了部が上記基板の半径方向の外側にずれ、かつ、上記吐出開始部と上記吐出終了部が接触した状態で、上記間隙から上記接着剤注入ノズルを退出させ、
上記基板が押圧されながら上記基板同士の上記間隙を狭めて上記配置された接着剤を上記間隙全体に拡げ、その後、上記基板を押圧しながら上記基板を回転させて上記配置された接着剤を上記間隙全体に拡げ、
上記間隙が狭められたのち、紫外線照射ランプにより、紫外線硬化性接着剤である上記接着剤が硬化される、基板の貼り合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、基板の貼り合わせ方法に関する。
背景技術
光を利用した情報記録媒体としてＤＶＤ（Digital Video Disk）（デジタル・ビデオ・ディスク）が開発されている。ＤＶＤは、通常のＣＤやＣＤ−ＲＯＭ、ＬＤ等に比べて、はるかに高密度に大量の情報を記録することができ、映画などの映像の高品質長時間記録やコンピュータデータの大量記憶に適しているとされている。
ＤＶＤの構造として、２層貼り合わせ片面読み取りディスクがある。具体的には、図２１に示す構造を有する。金属薄膜などからなる信号記録層１を透明樹脂からなるディスク本体２と保護膜３に挟んで一体化させた単板Ａ、Ｂが、間に接着剤層Ｃを介して貼り合わされている。片面側からレーザ光Ｌを照射し、その焦点位置を変えることで、２層の信号記録層１の何れかから信号を読み取ることができる。この構造では、信号記録層１が単層の場合に比べて２倍の記録容量があり、しかも、レーザ光Ｌを片面側のみから照射すればよくディスクを裏返す必要もないので、レーザ機構やディスクの取扱機構が簡単になるという利点を有する。
このようなＤＶＤを製造するには、予め別個に製造された単板Ａ、Ｂを接着剤層Ｃで貼り合わせる工程が必要である。
従来における単板Ａ、Ｂの貼り合わせ方法は、一方の単板の表面全体に比較的大量の接着剤を塗布しておき、その上に他方の単板を載せ、単板同士を押し付けることで、接着剤による単板同士の接合を果している。
上記片面読み取り式のＤＶＤでは、片面側から照射されたレーザ光Ｌで、接着剤層Ｃを通して反対側の信号記録層１を読み取る必要がある。そのため、接着剤層Ｃに微細な気泡や接着不良などの欠陥があると、情報の読み取り精度に大きな影響を与えてしまう。
ところが、上記した従来における単板Ａ、Ｂの貼り合わせ方法では、接着剤層Ｃに気泡が入り易く、製品の歩留りが悪くなっていた。これは、一方の単板Ａに塗布された接着剤層Ｃの上に、他方の単板Ｂを載せる際に、接着剤層Ｃの表面と単板Ｂとの対向面にどうしても局部的な隙間や凹凸が生じて、気泡が入ってしまうのであると推測される。単板に塗布する接着剤の量を増やせば、気泡の発生をある程度は少なくすることができるが、上記したＤＶＤに要求されるような高い精度での気泡解消を果たすことは困難であった。しかも、接着に必要な量以上の大量の接着剤を用いることは、接着剤の無駄であり、しかも、単板同士の間から溢れ出た接着剤を処理する手間も増えてしまう。
なお、上記の問題は、上記ＤＶＤに限らず、各種の基板同士を接着剤で貼り合わせる場合にも起こり得る。
発明の開示
そこで、本発明の課題は、ＤＶＤ等を製造する際に、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる作業で、気泡などの欠陥の発生を減らし、接着剤の使用量も減らすことができる基板の貼り合わせ方法を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するため、本発明の第１態様によれば、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、
基板同士を狭い間隙をあけて対向配置し、
上記間隙に接着剤注入ノズルを挿入し、
ｒ１は上記接着剤注入ノズルの外径であり、ｒ2は上記接着剤注入ノズルの内径であるとき上記基板間の距離はｒ1＋ｒ2＊（０．２から０．６）である状態で、かつ、上記基板の中心から上記基板の半径の３０％から７０％の範囲内のある位置で上記接着剤注入ノズルが接着剤を吐出開始する状態で、上記接着剤注入ノズルから上記間隙に上記接着剤を吐出して、上記吐出された接着剤を上記両基板に接触させ、
上記基板同士を面方向に回転させながら上記注入ノズルを上記基板の半径方向の外周側に徐々に移動させつつ上記接着剤の吐出を続け、
上記接着剤の吐出開始部に比べ吐出終了部が上記基板の半径方向の外側にずれ、かつ、上記吐出開始部と上記吐出終了部が接触した状態で、上記間隙から上記接着剤注入ノズルを退出させ、
上記基板同士の上記間隙を狭めて、上記環状に配置された接着剤を上記間隙全体に拡げる、基板の貼り合わせ方法を提供する。
また、本発明の第２態様によれば、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、
基板同士を狭い間隙をあけて対向配置し、
上記間隙に接着剤注入ノズルを挿入し、
ｒ1は上記接着剤注入ノズルの外径であり、ｒ2は上記ノズルの内径であるとき上記間隙の距離はｒ1＋ｒ2＊（０．２から０．６）である状態で、かつ、上記基板の中心から上記基板の半径の３０％から７０％の範囲内のある位置で上記接着剤注入ノズルが接着剤を吐出開始する状態で、上記接着剤注入ノズルから上記間隙に上記接着剤を吐出して、上記吐出された接着剤を上記両基板に接触させ、
上記基板同士を面方向に回転させながら上記注入ノズルを上記基板の半径方向の外周側に徐々に移動させつつ上記接着剤の吐出を続け、
上記接着剤の吐出開始部に比べ吐出終了部が上記基板の半径方向の外側にずれ、かつ、上記吐出開始部と上記吐出終了部が接触した状態で、上記間隙から上記接着剤注入ノズルを退出させ、
上記基板が押圧されながら上記基板同士の上記間隙を狭めて上記配置された接着剤を上記間隙全体に拡げ、その後、上記基板を押圧しながら上記基板を回転させて上記配置された接着剤を上記間隙全体に拡げ、
上記間隙が狭められたのち、紫外線照射ランプにより、紫外線硬化性接着剤である上記接着剤が硬化される、基板の貼り合わせ方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図１は、本発明の第１実施形態となる基板の貼り合わせ方法の第１工程を表す一部断面側面図であり、
図２は、第１実施形態の同工程の一部切欠平面図であり、
図３は、第１実施形態の次の工程を示す一部切欠平面図であり、
図４は、第１実施形態の次の工程を表す側面図であり、
図５は、第１実施形態の次の工程を表す側面図であり、
図６は、第１実施形態の貼り合わされた基板の一部切欠平面図であり、
図７は、第１実施形態の貼り合わされた基板の側面図であり、
図８は、本発明の第２実施形態を表す工程の一部切欠平面図であり、
図９は、本発明の第３実施形態を表す工程の一部切欠平面図であり、
図１０は、本発明の第４実施形態を表す接着剤注入ノズルの要部拡大断面図であり、
図１１は、本発明の第５実施形態を表す接着剤注入器の概略構造図であり、
図１２は本発明の第６実施形態となる基板の貼り合わせ装置の正面図であり、
図１３は第６実施形態の上方側の真空吸着盤を旋回させた状態の平面図であり、
図１４は第６実施形態の基板の貼り合わせ方法の最初の工程を表す側面図であり、
図１５は第６実施形態の同工程を表す一部切欠平面図であり、
図１６は次の工程を表す側面図であり、
図１７は次の工程を表す側面図であり、
図１８は、上記基板貼り合わせ装置を含むＤＶＤを製造する装置の全体構成を示す斜視図であり、
図１９Ａと図１９Ｂは、上記実施形態の紫外線照射ランプを示す平面図及び側面図であり、
図２０は、本発明の第７実施形態を示す説明図であり、
図２１はＤＶＤの構造を表す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態にかかる基板の貼り合わせ方法は、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、以下の工程を含む。
ａ．基板同士を狭い間隙をあけて対向配置する工程、
ｂ．上記間隙に接着剤注入ノズルを挿入する工程、
ｃ．上記接着剤注入ノズルから上記間隙に接着剤を吐出し、吐出された接着剤を上記両基板に接触させる工程、
ｄ．上記基板同士を面方向回転させながら上記接触剤の吐出を続け、上記間隙に上記接着剤を環状に配置する工程、
ｅ．上記間隙から上記接着剤注入ノズルを退出させる工程、及び
ｆ．上記基板同士の上記間隙を狭め、環状に配置された上記接着剤を上記間隙全体に拡げる工程。
各構成について具体的に説明する。
基板
上記基板は、上記したＤＶＤの単板など、利用目的に合わせて、合成樹脂や金属薄膜その他の材料を適宜に組み合わせて製造される。ＤＶＤの場合、ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなるディスク本体と、ディスク本体の片面に形成された記録用凹凸面に金属薄膜などを配置した記録層と、記録層を保護する透明樹脂からなる保護層を有している。貼り合わせる基板同士は、同じ材料および構造を有するものであってもよいし、異なる材料あるいは構造の基板同士であっても構わない。基板の形状は、ＤＶＤの場合には薄い円板状であるが、貼り合わせた基板の利用目的によっては円板以外の形状であっても構わない。また、貼り合わせた後で基板の形状を加工することもできる。
接着剤
接着剤は、貼り合わせる基板の材質や利用目的に合わせて各種の接着剤が用いられる。ＤＶＤでは、紫外線硬化型の透明接着剤を用いるのが好ましい。紫外線硬化型以外の放射線硬化型や自己硬化型接着剤、熱硬化型接着剤なども利用できる。用途によっては非透明接着剤を用いる場合もある。
接着剤注入ノズル
上記接着剤注入ノズルは、接着剤を基板同士の間隙に配置することができれば、その形状や構造は特に限定されない。接着剤注入ノズルの基本的構造は、内部を接着剤が通過する中空針状をなす。通常は断面円形であるが、断面が楕円あるいは長円などの偏平な形状を有していれば、狭い間隙に挿入し易くなったり、接着剤を同時に広い面積に吐出することが可能になったりする。接着剤注入ノズルには、接着剤を供給する装置や、接着剤注入ノズルから接着剤を吐出させる吐出機構、接着剤注入ノズルを基板同士の間隙に挿入したり退けたりする進退機構などが組み合わせられて接着剤注入器を構成する。具体的には、各種の接着剤その他の薬液注入に利用されている注入ノズルあるいはシリンジと呼ばれる機構装置が適用できる。
次に、各工程について説明する。
ａ．基板の対面配置工程
間隙の大きさは、接着剤注入ノズルから吐出された接着剤が、両側の基板に接着できる程度に狭い必要がある。但し、接着剤注入ノズルの作動時に基板に接触して損傷しない程度の隙間が基板との間にあくことが好ましい。接着剤注入ノズルの形状構造、使用する接着剤の性状などによっても異なるが、通常は、間隙を２mm以下程度に設定しておく。接着剤注入ノズルの進退が可能であれば出来るだけ狭いほうが良い。間隙の好ましい範囲は、１．４〜１．８mmである。
基板同士は、通常は、実質的に平行状態で対面させて対向配置する。但し、実施条件によっては、回転させながら接着剤を注入したり内外周に拡がり易くしたりするために、基板同士を比較的小さな角度で傾いた非平行状態で対面させておくこともできる。また、基板同士が水平に配置されていれば、接着剤の拡がりに対する重量の影響が全方向で均等になるが、基板同士を水平面から少し傾けておくことも可能である。
ｂ．接着剤注入ノズルの挿入工程
接着剤注入ノズルは、基板同士の外周から間隙の中央に向かって挿入される。接着剤注入ノズルの挿入位置は、接着剤注入ノズルから吐出された接着剤が間隙の全面に拡がり易い位置を選択するのが好ましく、具体的には、基板の回転中心と外周との間で中心に近い位置に接着剤の吐出口を設定しておくのが好ましい。
接着剤注入ノズルは、基板同士の面方向回転の中心から外周に延びる半径方向に沿って、間隙の外周から中心側へと挿入するのが容易である。また、接着剤注入ノズルは、半径方向に対して傾斜する斜め方向から間隙に挿入すれば、基板同士を面方向回転させて環状に接着剤を配置する作業がスムーズに行える。この場合には、基板同士が面方向回転する方向に接着剤の吐出方向が配置されるようにする。半径方向と直交する接線方向から接着剤注入ノズルを挿入することも可能である。
接着剤注入ノズルは、直線的に進退させて間隙に挿入してもよいし、接着剤注入ノズルを基板の外側から旋回させて間隙に挿入することもできる。
ｃ．接着剤の吐出工程
接着剤は、接着剤注入ノズルの先端から吐出させてもよいし、接着剤注入ノズルの途中から吐出させることもできる。接着剤注入ノズルの接着剤吐出口の形状は、接着剤注入ノズルを軸と直交する方向に裁断した形状のほか、接着剤注入ノズルを斜め方向に裁断した形状であってもよい。接着剤注入ノズルの複数個所に接着剤の吐出口が配置されていても構わない。吐出口の形状は、吐出された接着剤が、両側の基板に確実に接触できるものが好ましい。そのため、吐出された接着剤が両側に拡がり易い形状に形成しておくことが有効である。
上記した接着剤注入ノズルの挿入方向を、上記半径方向に対して斜め方向にする代わりに、接着剤注入ノズルの吐出口の形状構造を調整して、吐出方向だけを上記斜め方向に設定することもできる。
ｄ．接着剤の環状配置工程
基板同士を面方向に回転させるには、それぞれの基板の保持機構をモータ等で回転駆動させればよい。両方の基板を同期させて回転させるのが好ましい。
基板同士を面方向回転させながら、接着剤注入ノズルによる接着剤の吐出を続ければ、回転方向に沿って円周軌跡を描いて間隙内に接着剤が配置される。基板同士の回転速度が速いほど接着剤を環状に配置するのに要する時間は短くなるが、回転に伴う遠心力等の作用で接着剤の配置形状が崩れ易くなるので、接着剤の性状を勘案して適当な回転速度を設定する。基板同士が１回転すれば、間隙に環状に接着剤が配置される。接着剤を閉じた環状に配置することで、後工程で間隙の全方向に接着剤を均等に拡げやすくなる。
接着剤の吐出量と基板の回転速度との条件によって、間隙に配置される環状の接着剤の幅や量が決定される。接着剤が間隙全体に必要な厚みで拡がるように接着剤の量を設定する。必要量よりも若干多めの接着剤を配置しておくことで、間隙の内外周縁で接着剤が足りなくなるのを防ぐことができるが、上記方法では、間隙から大量にはみ出る程の接着剤を用いる必要はない。接着剤の吐出量と基板の回転とが同期するように制御すれば、環状の接着剤の幅が全周で一定になり、間隙の全体に均一に接着剤を拡げ易くなる。
基板同士は、通常は実質的に平行状態で水平面方向に回転させるのが、内外周の全体に均等に接着剤を配置するのに有効であるが、回転に伴う接着剤の流動性などを考慮して、基板同士にわずかな傾きを持たせて回転させることもできる。また、面方向に回転させるとは、基板面と回転面が完全に一致する場合のほか、本発明の作用効果を損なわない範囲で、基板面と回転面とが少しずれている場合も含んでいる。
環状に配置される接着剤の軌跡は、通常は、始点と終点とが同じ位置になるようにする。また、始点に対して終点を半径方向で外周側に少しずらすことが有効である。このようにすれば、終点に到達した接着剤注入ノズルが始点の接着剤に付着して起こる不具合を回避できる。吐出された接着剤に接着剤注入ノズルが接触すると、接着剤注入ノズルを間隙から退出させたときに接着剤注入ノズルに付着した接着剤が引きずられて、いわゆる糸引きを起こし、接着剤の配置形状が崩れて気泡などの欠陥ができ易くなるが、上記したように始点と終点をずらせてあれば、接着剤注入ノズルへの接着剤の付着が起こり難い。
ｅ．接着剤注入ノズルの退出工程
接着剤が環状に配置されれば、接着剤注入ノズルからの接着剤の吐出を止め、接着剤注入ノズルを間隙の外に退出させる。この際に、接着剤注入ノズルが配置済みの接着剤に接触しない方向に退出させるのが好ましい。接着剤注入ノズルの退出運動は、上記挿入工程と同様に、軸方向への直線的な運動あるいは旋回運動など任意の運動が用いられる。
ｆ．接着剤の拡げ工程
間隙に環状に接着剤が配置された状態で、両基板の一方または両方を互いに近づく方向に移動させれば、間隙が決まり、その間の接着剤は両側を基板に接触させた状態で半径方向の内外周へ均等に拡がり間隙の全体を埋める。間隙を狭める量は、拡げられた接着剤の層で両側の基板を確実に接合できる程度であればよい。具体的には、貼り合わせた基板の利用用途によっても異なるが、通常は、間隙を０．５〜１．８mm程度まで狭めることができる。間隙を狭める際には、基板同士が実質的に平行状態を保ったままで間隙を狭めることが、間隙の全周に均等に接着剤を拡げるために望ましい。
間隙を狭めるだけでも接着剤は間隙全体に拡がるが、間隙を狭めるとともに両基板を面方向回転させれば、回転に伴う遠心力等の作用で接着剤の拡がりがより迅速に行われ、気泡などの欠陥の発生も少なくできる。
両基板を面方向回転させるには、上記した接着剤の環状配置工程と同様の機構を用いることができる。接着剤を拡げ易くするには、比較的高速で回転されるのが好ましい。具体的には、１０００〜８０００rpm程度の回転速度を採用することができる。
ｇ．その他の工程
間隙全体に接着剤が拡げられた後は、そのままの状態で接着剤を硬化させれば、基板同士の接合が完了する。接着剤の硬化は、接着剤の種類によって、紫外線などの放射線照射や加熱などの硬化装置が適用される。
接着剤が基板の内外周からはみ出している場合には、接着剤を硬化させる前に除去してもよいし、接着剤を硬化させた後で機械加工などで除去してもよい。
貼り合わせ装置
上記実施形態にかかる基板の貼り合わせ装置は、上記した基板の貼り合わせ方法を実施する装置であって、基板保持装置と接着剤注入装置と基板回転装置とを備える。
基板保持装置は、基板同士を間隙をあけて対向配置して保持するとともに、間隙の大きさを変更できる。
具体的には、基板同士を互いの対向面を開放した状態で保持できる保持機構を備え、この保持機構の一方または両方を対向方向に移動可能にしておけばよい。基板の保持機構としては、基板を機械的に把持したり、真空吸着したり、静電吸着したりする各種の板材保持機構が採用できる。保持機構を移動させるには、シリンダ機構やギア機構などの通常の機械装置における作動機構が採用できる。
接着剤注入装置は、接着剤注入ノズルと接着剤注入ノズルを間隙に進退させる進退機構と接着剤注入ノズルから接着剤を吐出させる吐出機構とを備える。
進退機構は、モータの回転をギアやカム、ラックなどを介して進退運動に変換して伝達する機構や空気圧や電磁力によるシリンダ機構やアクチュエータ機構を用いることができる。
吐出機構は、上記した接着剤の吐出工程が可能であれば、通常の薬液吐出機構装置が採用できる。具体的には、ピストンシリンダ機構や定量吐出ポンプ機構などが採用される。
吐出機構が、基板回転装置と同期して作動するものであれば、基板を回転させながら環状に接着剤を配置する際に、接着剤を均一な環状に配置し易い。吐出機構と基板回転装置とを同期させるには、両者を駆動するモータなどの駆動源を共用しておくことが有効である。吐出機構は、エアーなどの流体圧による作動機構よりも機械的作動で接着剤を吐出するもののほうが、基板回転装置との同期が取り易い。
吐出機構が、接着剤収容シリンダとピストンと駆動モータと運動変換機構とを備えておくことができる。接着剤収容シリンダは、基板同士の貼り合わせに必要な量の接着剤を収容しておく。接着剤収容シリンダには、外部から接着剤を供給する接着剤供給装置を備えておくこともできる。接着剤収容シリンダは接着剤注入ノズルに連通している。ピストンは、接着剤収容シリンダ内を進退して、接着剤を接着剤注入ノズルの吐出方向に送り出す。駆動モータの回転が運動変換機構を介してピストンの進退に変換される。運動変換機構は、ギアやカム、ラックなどの機械的な運動変換機構を組み合わせて構成できる。
基板回転装置は、基板同士を面方向回転できる。基板回転装置は、上記した接着剤の環状配置工程に用いられるほか、接着剤の拡げ工程に用いることもできる。両工程に用いる場合には、基板回転装置は両工程のそれぞれに適した回転速度が設定できるものが好ましい。間隙をあけて配置された基板同士を面方向回転させるには、１つのモータで両方の基板の保持機構を同時に回転させることが有効である。同じ回転軸に両方の基板保持機構を取り付けておくことも有効である。
基板の貼り合わせ装置には、基板の保持機構への基板の搬入および搬出を行う搬入搬出装置や、接着剤の硬化工程を行う放射線照射装置などの硬化装置、その他の各種前工程あるいは後工程を行う機構装置を組み込むこともできる。
上記実施形態にかかる基板の貼り合わせ方法および装置は、上記した２層貼り合わせ片面読み取りディスクからなるＤＶＤの他、各種の光学読み取りディスクにおける基板の貼り合わせに適用できる。さらに、光ディスク以外にも同様の問題を有する基板の貼り合わせに適用できる。
図１〜図７に示す基板の貼り合わせ装置および方法は、２層貼り合わせ片面読み取りディスクからなるＤＶＤの製造に用いられる。
〔接着剤注入ノズルの挿入工程〕
図１に示すように、ディスク単板１０がそれぞれ、真空吸着盤２０に保持されている。ディスク単板１０の構造は、図２に示すように、中心に孔を有する円板状をなしている。さらに詳しくは、図２１に示したように、各ディスク単板１０はポリカーボネート樹脂などからなり、内部に記録信号層を備えている。ディスク単板１０の厚みは通常、０．６mm程度であり、外形は約１２cm程度である。
真空吸着盤２０は、ディスク単板１０の表面に当接する表面に複数の真空吸着口２２が開口しており、その開口でもってディスク単板１０を真空吸着して保持する。真空吸着盤２０の平滑な表面は、ディスク単板１０を吸着したときにディスク単板１０の歪みや凹凸を補正する機能も果たす。真空吸着盤２０の真空吸着口２２は真空パイプ１２３を介して真空源５２３に連結されている。真空吸着盤２０は、回転軸２４を備え、回転軸２４はモータ６０により回転される。一対の真空吸着盤２０は同期回転する。
真空吸着盤２０に保持されたディスク単板１０は、互いの対向面に一定の間隙Ｈをあけた状態で上下に実質的な平行状態を保って水平に維持される。間隙Ｈは約１．４mm程度に設定されている。
接着剤注入器３０は、先端に細い針状の注入ノズル３２を備える。後述した図２０に示すように、接着剤注入器３０には、接着剤注入器３０をディスク単板１０の半径方向に進退させる進退機構を備えている。注入ノズル３２の先端が、ディスク単板１０の外周から半径方向に沿って間隙Ｈに挿入される。注入ノズル３２の先端には吐出口３４が開口している。吐出口３４が、ディスク単板１０の半径方向途中で中心に近い位置に配置される。接着剤注入器３０には、紫外線硬化型接着剤が収容されている。
〔接着剤吐出工程〕
吐出口３４から接着剤４０が吐出されると、接着剤４０は吐出口３４の外で膨れて液滴状に拡がろうとする。接着剤４０の上下外周端はそれぞれディスク単板１０に接触する。このように、接着剤４０が両側のディスク単板１０に確実に接触してから、次の工程に移るようにする。
〔環状配置工程〕
図３に示すように、上下の真空吸着盤２０を回転させながら注入ノズル３２からの接着剤４０の吐出を続ける。吐出口３４から吐出された接着剤４０は、ディスク単板１０の回転に伴って、間隙Ｈに沿って円周方向の軌跡を描いていく。ディスク単板１０が１回転すれば、接着剤４０の円周軌跡の始点４１と終点４３とが接続され、接着剤４０の環４４が完成する。図４に示すように、この接着剤環４４の上下端は全周でディスク単板１０に接触している。
〔注入ノズルの退出工程〕
図４に示すように、注入ノズル３２を半径方向に移動させてディスク単板１０の外側に退出させる。
〔接着剤の拡げ工程〕
図５に示すように、上方側の真空吸着盤２０を下降させて、上方のディスク単板１０を下方のディスク単板１０に近づけ、間隙Ｈを狭める。それと同時に、上下の真空吸着盤２０を同期させて平行状態で面方向に回転させる。間隙Ｈに配置された接着剤環４４の接着剤４０は、ディスク単板１０に挟み付けられるとともに回転に伴う遠心力等の作用で間隙Ｈの内外周の全体に拡がり、間隙Ｈを一様な厚みで埋めることになる。
図６および図７に示すように、上下のディスク単板１０が間に介在する接着剤４０で一体に接合されることになる。なお、接着剤４０の特性に合わせて、紫外線照射処理などの硬化処理を行う。この硬化処理は、真空吸着盤２０にディスク単板１０を保持した状態で行えば、ディスク単板１０や接着剤４０の位置や配置形状がずれ難く取り扱い易い。
接着剤４０によって張り合わされたディスク単板１０は、使用目的や用途に合わせて、適宜の後加工や仕上げ処理が施されて、貼り合わせ基板が完成する。
〔第２実施形態〕
図８に示す本発明の第２実施形態は、基本的には上記実施形態と共通するが、接着剤４０の配置パターンが異なる。
ディスク単板１０を回転させながら注入ノズル３２から接着剤４０を吐出する工程で、注入ノズル３２すなわち接着剤注入器３０を半径方向で外周側に徐々に移動させる。そうすると、注入ノズル３２から吐出された接着剤４０によって描かれる環４４は、図３に示されたような完全な円環を形成せず、始点４１に比べて終点４３が外周側に少しずれた形になる。
このようにすると、吐出口３４および注入ノズル３２が終点４３の部分に近づいたときに、先に吐出されている始点４１の接着剤４０が吐出口３４や注入ノズル３２の周辺に付着することが防げ、接着剤４０の糸引きなどの不都合が生じ難い。また、始点４１と終点４３とが重なって、この部分に他の部分よりも大量の接着剤４０が溜まることが起き難く、接着剤環４４の全周方向に均等に接着剤４０を配置し易い。
〔第３実施形態〕
図９に示す本発明の第３実施形態は、基本的には上記実施形態と共通するが、注入ノズル３２の配置が異なる。
ディスク単板１０の間隙Ｈに注入ノズル３２を挿入する際に、ディスク単板１０の回転中心に対する半径方向と注入ノズル３２の軸方向との間に角度θが付くようにする。すなわち、注入ノズル３２を半径方向に対して斜め方向から挿入する。なお、ディスク単板１０の回転方向と反対側の方向に角度θが付くように注入ノズル３２を傾けている。
このようにすると、接着剤４０を環状に配置する作業がスムーズに行える。これは、注入ノズル３２が半径方向に沿って配置されている場合には、注入ノズル３２から半径方向に吐出された接着剤４０が、ディスク単板１０に接触したとたんに半径方向とは直交する周方向に運動させられることになる。したがって、ディスク単板１０の回転速度を高くし過ぎると、接着剤４０をスムーズに配置できなくなり易い。これに対し、注入ノズル３２が斜め方向に配置されていれば、接着剤４０の吐出方向とディスク単板１０の回転方向とのずれが少ないので、ディスク単板１０の回転速度が高くなっても、接着剤４０のスムーズな配置が行い易い。
〔第４実施形態〕
図１０に示す本発明の第４実施形態は、基本的には上記実施形態と共通するが、注入ノズル３２の配置が異なる。
注入ノズル３２の断面形状が、偏平な長円形をなしている。吐出口３４の部分も同じ断面形状である。したがって、高さ方向の寸法が同じ円形断面の注入ノズルに比べて、注入ノズル３２は吐出される接着剤４０の量を増やすことができ、作業の能率化が果たせる。また、同じ断面積であれば、高さ方向の寸法が小さくなるので、より狭い間隙Ｈにも注入ノズル３２をスムーズに挿入することができるようになる。
〔第５実施形態〕
図１１に示す本発明の第５実施形態は、接着剤注入器３０の詳しい構造を示す。
接着剤注入器３０には、注入ノズル３２に連通する円筒状のシリンダ３５を有する。シリンダ３５には接着剤４０が収容され、接着剤４０の後方側にはピストン３６が摺動自在に配置されている。ピストン３６が前進することで、シリンダ３５内の接着剤４０が注入ノズル３２から吐出される。ピストン３６の後方には作動軸３７が取り付けられ、モータ５０に連結されている。モータ５０は、固定された支持部材５２に対して横方向に移動可能で回転不能に支持されている。作動軸３７にはねじ歯車５４を有する。ねじ歯車５４は固定ラック５６に噛合している。
モータ５０を回転駆動すると、ねじ歯車５４が回転する。固定ラック５６に噛み合うねじ歯車５４は回転とともに前後に移動する。ねじ歯車５４と一体になった作動軸３７、モータ５０およびピストン３６も前後に作動する。このような機構によって、モータ５０の回転がピストン３６の直線運動に変換されて、注入ノズル３２からの接着剤４０の吐出が行われる。
なお、接着剤注入器３０を間隙Ｈに対して進退させる運動は、接着剤注入器３０とモータ５０や支持部材５２、固定ラック５６などを支持する支持構造を一体的に進退させる。
上記実施形態では、接着剤４０の吐出量が正確に設定できる。すなわち、モータ５０の回転量が機械的に伝達変換されてピストン３６の運動量すなわち接着剤４０の吐出量に反映されるので、モータ５０の回転量を電気的に制御すれば、接着剤４０の吐出量も精度良く制御できる。接着剤の粘度や特性が変わっても吐出量に影響し難い。したがって、温度などの環境条件の影響も受け難い。モータ５０の回転とディスク単板１０を駆動するモータの回転とが正確に同期するように電気的に制御することができる。その結果、間隙Ｈに配置される接着剤環４４の太さあるいは幅を全周で均一にでき、最終的に間隙Ｈの全体に均等に接着剤４０を拡げて配置することができる。接着剤４０が均等に配置されれば、気泡等の欠陥が発生する可能性も少なくなる。
本発明にかかる基板の貼り合わせ方法は、狭い間隙をあけて対面させた基板同士の間隙に、両側の基板に接触するように接着剤を配置しておくことにより、基板同士の間隙を狭めて接着剤を間隙全体に拡げたときに、気泡等の欠陥が生じ難く、品質性能に優れた貼り合わせ基板を得ることができる。
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態にかかる基板の貼り合わせ装置は、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる装置であって、一対の基板保持装置と対向移動装置と面回転装置と接着剤供給装置とを備える。基板保持装置は、基板の片面に当接され剛体からなる吸着面と、吸着面に開口する吸着口と、吸着口に連結される真空吸引措置とを有し、互いに吸着面が対向配置されている。対向移動装置は、一対の基板保持装置を互いの対向方向に相対的に移動させる。面回転装置は、一対の基板保持装置を吸着面の面方向に夫々回転させる。接着剤供給装置は、基板保持装置に保持された基板の表面に接着剤を供給する。
各構成について具体的に説明する。
基板
基板は、上記したＤＶＤの単板など、利用目的に合わせて、合成樹脂や金属薄膜その他の材料を適宜に組み合わせて製造される。ＤＶＤの場合、ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなるディスク本体と、ディスク本体の片面に形成された記録用凹凸面に金属薄膜などを配置した記録層と、記録層を保護する透明樹脂からなる保護層を有している。貼り合わせる基板同士は、同じ材料および構造を有するものであってもよいし、異なる材料あるいは構造の基板同士であっても構わない。基板の形状は、ＤＶＤの場合には薄い円板状であるが、貼り合わせた基板の利用目的によっては円板以外の形状であっても構わない。また、貼り合わせた後で基板の形状を加工することもできる。
基板は、成形精度や加工精度の問題、あるいは、製造工程および取扱中に生じる歪みや残留応力により、基板の表面が反っていたり、うねりや局部的な凹凸が生じることがある。この発明では、基板の表面にある程度の反りや変形があっても、貼り合わせ工程で矯正することができる。
接着剤
接着剤は、貼り合わせる基板の材質や利用目的に合わせて各種の接着剤が用いられる。ＤＶＤでは、紫外線硬化型の透明接着剤を用いるのが好ましい。紫外線硬化型以外の放射線硬化型や自己硬化型接着剤、熱硬化型接着剤なども利用できる。用途によっては非透明接着剤を用いることもできる。
基板保持装置
吸着面は、基板の両面のうち、接着する面の反対側になる片面に当接できる形状および大きさを有する。例えば、基板が円形であれば吸着面も円形にしておくことができる。吸着面は、基板の片面に対して全面に隙間無く当接できる完全な平滑面であってもよいが、基板に対して必要な程度に反りや変形を矯正する機能が発揮できれば、吸着面に局部的な凹凸や溝などがあっても構わない。吸着面は、基板の変形を矯正できるように基板よりも剛性の高い材料で構成する。基板の材料や構造によっても異なるが、通常は、吸着面を構成する材料として、ステンレス鋼などの金属、セラミック、ガラス、硬質合成樹脂などが用いられる。
吸着面には、吸着された基板の面方向の動きを規制する突起や凸枠、段差などからなる位置決め部材を設けておくことができる。
吸着口は、吸着面の表面に開口する。吸着口の形状は、円、楕円その他の孔形状や、スリット状、メッシュ状など、基板の吸着に適した形状が採用される。吸着口は、吸着面のうち少なくとも基板と当接する領域に配置されればよく、吸着口の密度や配置パターンは、基板に対する必要な吸着機能や矯正機能に対応して適宜に設定される。
吸着口は、吸着口を構成する部材の内部に設けられた吸引通路などを経て、真空ポンプ等の真空吸引装置に連結される。
基板保持装置は、接着する一対の基板毎に設けられ、互いの吸着面が対向して配置される。両吸着面は、上下に平行な水平状態で対向配置されているのが、構造が簡単で接着作業にも便利であるが、両吸着面が水平面に対して傾斜した状態で配置される場合もある。この傾斜角度は固定されてあってもよいし、必要に応じて傾斜角度が変えられるようになっていてもよい。対向する吸着面同士は完全な平行状態に配置されていてもよいし、必要であれば、吸着面同士が傾斜した非平行状態に配置される場合もある。
基板保持装置の吸着面に基板を吸着保持すれば、基板を基板保持装置とともに移動させることができる。吸着された基板は、吸着面に密着するように変形させられることで、吸着面に沿った面形状に矯正される。
対向移動装置
対向移動装置は、上記吸着面を有する一対の基板保持装置を、互いに対向する方向に相対的に移動させる。すなわち、基板保持装置の吸着面が、近づいたり遠ざかったりして、両吸着面間の隙間が拡がったり狭まったりする。一対の基板保持装置のうち、片方の基板保持装置だけを移動させてもよいし、両方の基板保持装置を移動させてもよい。
対向移動装置の具体的機構としては、電磁シリンダや空気シリンダなどのシリンダ機構、ラックピニオンなどのギア機構、カム機構など、通常の機械装置における直線的な移動機構を組み合わせて構成される。
対向移動装置は、一対の基板保持装置の間隔を少なくとも、基板の表面に接着剤を供給できる状態、および、基板同士が所定厚みの接着剤層を介して配置される状態に選択的に設定する。接着剤が挟まれた状態の基板同士を、対向移動装置の作動によって互いに押し付けることで、基板同士の間隙全体に均等に接着剤が拡がり、基板同士を接着剤で貼り合わせることができる。
面回転装置
面回転装置は、一対の基板装置を吸着面の夫々の面方向に回転させる。回転面が吸着面の面方向と完全に一致している場合のほか、実質的に面方向であるとみなせる範囲で回転面と吸着面とが角度を持っていても構わない。
面回転装置には、モータ等の回転駆動源と、この回転駆動源の回転力を基板保持装置に伝達する回転力伝達機構とを含む。回転力伝達機構は、ベルトプーリ機構やチェーンスプロケット機構、ギア機構などの通常の機械装置における回転力の伝達機構が採用される。
面回転装置で基板を回転させることにより、一定位置で接着剤を供給しながら、基板の全周に接着剤を配置することが可能になる。特に、一対の基板の間隙に接着剤を注入すれば、両基板に接触する状態で環状に接着剤を配置することができる。接着剤が配置された基板同士の間隙を狭めて接着剤を拡げる工程でも、基板を面方向に回転させることで、基板の全体に迅速かつ均等に接着剤が拡がり易くなる。接着剤の配置工程と拡げ工程とでは、適した回転速度が違う場合があり、この場合には、面回転装置が回転速度を変更できるものが好ましい。
面回転装置は、一対の基板保持装置を同期回転できるものが好ましい。一対の基板保持装置を同期回転させるには、１つの駆動源の回転力を、両方の基板保持装置に同時に伝達できるようにしておくのが簡単である。但し、一対の基板保持装置の回転をずらせたほうがよい場合もある。
接着剤供給装置
基板保持装置に保持された一対の基板のうち、片側または両側の基板の表面に接着剤を供給する。通常は、下側に配置される基板の表面に接着剤を配置すればよい。上下に狭い間隙をあけて配置された基板の上記間隙に接着剤を注入すれば、上下の基板の表面に当接する形で接着剤を供給できる。勿論、上下の基板に別々に接着剤を供給することもできる。
基板の表面に接着剤が供給された段階では、基板の全面に接着剤が配置されていなくてもよい。基板同士の間隙を狭めたり、その状態で面方向に回転させることによって、基板の全面に接着剤を拡げることができる。
接着剤注入装置
接着剤注入ノズルは、一対の基板保持装置に配置された基板同士の間隙に接着剤を配置することができれば、その形状や構造は特に限定されない。
接着剤注入ノズルの基本的構造は、内部を接着剤が通過する中空針状をなす。通常は断面円形であるが、断面が楕円あるいは長円などの偏平な形状を有していれば、狭い間隙に挿入し易くなったり、接着剤を同時に広い面積に吐出することが可能になったりする。接着剤注入ノズルには、接着剤を供給する装置や、接着剤注入ノズルから接着剤を吐出させる吐出機構、接着剤注入ノズルを基板同士の間隙に挿入したり退けたりする進退機構などが組み合わせられて接着剤注入器を構成する。具体的には、各種の接着剤その他の薬液注入に利用されている注入ノズルあるいはシリンジと呼ばれる機構装置が適用できる。
進退機構は、接着剤注入ノズルを、基板保持装置に配置された基板同士の間隙で接着剤の注入位置まで進出させる。進退機構の具体的構造としては、モータの回転をギアやカム、ラックなどを介して進退運動に変換して伝達する機構や空気圧や電磁力によるシリンダ機構やアクチュエータ機構を用いることができる。
吐出機構は、接着剤注入ノズルから基板同士の間隙に接着剤を吐出できれば、通常の薬液吐出機構装置が採用できる。具体的には、ピストンシリンダ機構や定量吐出ポンプ機構などが採用される。
吐出機構が、面回転装置と同期して作動するものであれば、基板を回転させながら環状に接着剤を配置する際に、接着剤を均一な環状に配置し易い。吐出機構と面回転装置とを同期させるには、両者を駆動するモータなどの駆動源を共用しておくことが有用である。吐出機構は、エアーなどの流体圧による作動機構よりも機械的作動で接着剤を吐出するもののほうが、面回転装置との同期が取り易い。
吐出機構は、接着剤収容シリンダとピストンと駆動モータと運動変換機構とを備えておくことができる。接着剤収容シリンダは、基板同士の貼り合わせに必要な量の接着剤を収容しておく。接着剤収容シリンダには、外部から接着剤を供給する接着剤供給装置を備えておくこともできる。接着剤収容シリンダは接着剤注入ノズルに連通している。ピストンは、接着剤収容シリンダ内を進退して、接着剤を接着剤注入ノズルの吐出方向に送り出す。駆動モータの回転が運動変換機構を介してピストンの進退に変換される。運動変換機構は、ギアやカム、ラックなどの機械的な運動変換機構を組み合わせて構成できる。
基板の貼り合わせ装置には、基板の保持機構への基板の搬入および搬出を行う搬入搬出装置、その他の各種前工程あるいは後工程を行う機構装置を組み込むこともできる。
面方向移動装置
基板貼り合わせ装置は、一対の基板保持装置を上記吸着面の面方向に相対的に移動させる面方向移動装置をさらに備えることができる。基板保持装置を面方向に移動させれば、基板保持装置の吸着面に基板を配置したり、接着後の基板を基板保持装置から取り出す作業が行い易くなる。
面方向移動装置の具体的機構としては、通常の機械装置における、直線的あるいは曲線的な移動装置、旋回移動装置等が採用される。旋回移動装置を採用すれば、面回転装置や対向移動装置と旋回移動装置とを一体的に組み込むのが容易である。
面方向移動装置は、一対の基板保持装置のうち、一方のみを移動させるものであってもよいし、両方を移動させるものであってもよい。
硬化装置
硬化処理を行う必要がある接着剤を用いる場合、基板貼り合わせ装置に硬化装置を組み込んでおけば、基板同士を接着剤で貼り合わせ、そのままで接着剤を硬化させることができる。貼り合わせた基板を取り扱っているうちに、基板あるいは接着剤がずれたり移動したりするのが防げる。基板を保持装置で矯正保持したままで接着剤が硬化すれば、基板を保持装置から取り出した後も基板の矯正状態が確実に維持される。
硬化装置の具体的構成は、使用する接着剤の種類によって異なるが、例えば、紫外線硬化性接着剤であれば、紫外線照射ランプが用いられる。その他の放射線硬化性接着剤であれば、それぞれの硬化に適した放射線照射装置が用いられる。加熱硬化性接着剤であれば、赤外線ヒータや熱風送風器などが用いられる。
基板の貼り合わせ方法
上記実施形態にかかる基板の貼り合わせ方法は、基板同士を接着剤を介して貼り合わせる方法であって、剛体からなる吸着面を有する一対の基板保持装置の上記吸着面に、それぞれの基板の片面を当接し吸着させて保持する工程と、少なくともどちらか一方の基板の表面に接着剤を供給する工程と、一対の基板保持装置同士を、それぞれに保持された基板の表面が対向し、その間隙が狭まる方向に相対的に移動させる工程と、一対の基板保持装置に保持された両基板を、基板の面方向に同期回転させる工程とを含む。
上記貼り合わせ方法は、上記した基板の貼り合わせ装置を用いて実施できる。
基板保持装置に基板を吸着させて保持する工程は、搬送アームなどに保持された基板を基板保持装置の吸着面まで送り込んでもよいし、基板保持装置のほうが移動していって基板を吸着するようにしてもよい。この段階では、それぞれの基板保持装置および基板同士は対向配置されていなくてもよい。
上記した剛体からなる吸着面に吸着保持された基板は、吸着面に沿った形状で固定される。製造誤差などで基板にある程度の反りや変形があっても、剛体からなる吸着面に吸着されることで、吸着面にしたがって矯正させる。
接着剤は、片方の基板表面のみ、両方の基板表面、あるいは、狭い間隙をあけて対向配置された両基板の間に供給すればよい。接着剤は、棒状あるいはブロック状に供給されてもよいし、層状に供給されてもよい。供給された接着剤を基板表面に拡げる工程を加えることもできる。但し、この段階では、接着剤を基板全体に均一に拡げておく必要はない。
基板保持装置同士を相対的に移動させる際には、移動の経路や姿勢については限定されない。最終的に、基板同士が、狭い間隙で表面同士を対向させて配置されるようであればよい。
両基板を面方向に同期回転させると、接着剤は、基板の回転に伴う遠心力等の作用で基板全体に沿って一様に拡がり、基板保持装置で確保された基板同士の間隙全体を埋める。間隙全体に均等に拡げられた接着剤は、基板同士を接合することになる。
上記実施形態にかかる基板の貼り合わせ装置および方法は、上記した２層貼り合わせ片面読み取りディスクからなるＤＶＤの他、各種の光学読み取りディスクにおける基板の貼り合わせに適合できる。さらに、上記装置および方法は、光ディスク以外にも同様の問題を有する基板の貼り合わせに適用できる。
発明の実施の形態
図１２および図１３に示す基板の貼り合わせ装置は、２層貼り合わせ片面読み取りディスクからなるＤＶＤの製造に用いられる。
−基板貼り合わせ装置の構造−
図１２に示すように、貼り合わせ装置は、上下に対向して配置された一対の真空吸着盤２０を有する。真空吸着盤２０は、円形の厚板状をなし、互いの対向面に平坦な吸着面２３を有し、ステンレス鋼材など、表面が平滑で剛性のある材料で作製されている。図１３に示すように、吸着面２３には多数の吸着口２１が配置されている。図１４に示すように、各吸着口２１は真空吸着盤２０の内部を通る吸着路２２につながる。
上下に対向配置された真空吸着盤２０の中間位置には、接着剤注入器３０が水平方向に進退自在に配置されている。接着剤注入器３０は内部に紫外線硬化型接着剤が収容され、先端に備えた針状の接着剤注入ノズル３２の先端から接着剤を吐出する。接着剤の吐出は、接着剤注入器３０に備えるピストンシリンダ機構や定量吐出ポンプ機構などで行われる。接着剤注入器３０は、エアシリンダ機構やラックピニオン機構などの進退機構により進退して、接着剤注入ノズル３２の先端を真空吸着盤２０の中央に挿入する。
図１２に示すように、両真空吸着盤２０には、同心で上下に延びる回転軸２４、２５を備える。上下の回転軸２４、２５はそれぞれ、支持部材７０、９０に回転可能に支持されている。回転軸２４、２５には、支持部材７０、９０の外側でプーリ６２が連結されている。真空吸着盤２０の吸着路２２は、回転軸２４、２５の内部を通って回転軸２４、２５の端部から外部に出る真空パイプ１２３につながっており、真空パイプ１２３は真空ポンプ５２３などの真空源に接続されている。
上下の支持部材７０、９０には、回転軸２４、２５と平行して上下一対の駆動軸６６、６５が回転可能に支持されている。下方側の支持部材７０には、駆動軸６６、６５を回転可能に支持する支持筒７２を有する。支持筒７２の内部には、駆動軸６６と駆動軸６５とをつなぐ継手機構７３を備える。継手機構７３は、駆動軸６６から駆動軸６５へと回転力は伝達するが、駆動軸６５の軸方向への移動は許容する。このような機能を有する継手機構７３には、通常のスプライン継手などが用いられる。駆動軸６６は駆動モータ６０で回転駆動される。
駆動軸６６、６５には、回転軸２４、２５に設けられたプーリ６２と対向する位置にそれぞれプーリ６２が取り付けられている。駆動軸６６、６５のプーリ６２と回転軸２４、２５のプーリ６２との間にはベルト６４が掛け渡されており、駆動軸６６、６５の回転力が回転軸２４、２５に伝達され、回転軸２４、２５に連結された上下の真空吸着盤２０が同期回転する。
支持筒７２の上端側方には昇降アクチュエータ７４を備える。昇降アクチュエータ７４は、エアシリンダ機構や電磁シリンダ機構などにより、上端に有する作動軸７６が上下に昇降する。作動軸７６の上端は、上方側の支持部材９０を支持するＵ字形枠８２に連結されている。支持部材９０はＵ字形枠８２に対して水平方向に旋回可能に支持されている。昇降アクチュエータ７４を昇降作動させれば、作動軸７６に連結されたＵ字形枠８２および支持部材９０が上下に昇降し、支持部材９０に支持された駆動軸６５、回転軸２５、プーリ６２、ベルト６４および上方側の真空吸着盤２０が昇降する。真空吸着盤２０の昇降位置に関わらず、駆動モータ６０の回転は確実に真空吸着盤２０まで伝達される。
Ｕ字形枠８２の上部には旋回モータ８０が取り付けられている。旋回モータ８０の下端に延びる旋回軸８４は、駆動軸６５と同心上に配置されており、旋回軸８４の下端がＵ字形をなす旋回部材８６に接続されている。旋回部材８６は、プーリ６２を避けてプーリ６２の下方に周り込むように配置され、旋回部材８６の下部が支持部材９０に固定されている。図１３にも示すように、旋回モータ８０を回転させると、旋回軸８４、旋回部材８６および支持部材９０が水平旋回し、上下に配置された真空吸着盤２０が水平方向に位置をずらせることになる。
回転軸２４、２５の上方には、接着剤硬化用の紫外線照射ランプ１００ｂが配置されている。
−貼り合わせ作業−
上記のような構造の貼り合わせ装置を用いて、ＤＶＤのディスク単板１０の貼り合わせ作業を行う。
〔基板の保持工程〕
図１４に示すように、下側になるディスク単板１０を下方側の真空吸着盤２０の吸着面２３に載せる。図１５に示すように、ディスク単板１０は、中心に孔を有する円板状をなしている。さらに詳しくは、上記図２１に示したように、ディスク単板１０はポリカーボネート樹脂などからなり、内部に記録信号層を備えている。ディスク単板１０の厚みは通常、０．６mm程度であり、外形は約１２cm程度である。
吸着面２３に載せられたディスク単板１０は、吸着口２１からの真空吸引によって吸着面２３に引き付けられて密着する。このとき、ディスク単板１０にわずかな凹凸やうねりなどの歪みあるいは変形があっても、平坦な吸着面２３に引き付けられて密着することで、そのような変形が矯正される。したがって、吸着口２１からの真空吸引力は、このようなディスク単板１０の矯正が行える程度の強度に設定しておく。
図示しないが、上側になるディスク単板１０についても、同様の操作を行って、上方側の真空吸着盤２０の吸着面２３に吸着保持させる。
真空吸着盤２０にディスク単板１０を吸着保持させる作業は、図１３に示すように、上下の真空吸着盤２０の水平位置をずらせた状態で行えば、ディスク単板１０の搬送装置が容易に接近できたり、作業者の動作や監視が行い易くなったりする。また、昇降アクチュエータ７４を作動させ、上方側の真空吸着盤２０を上方に移動させて、上下の真空吸着盤２０の間隔を広くすることも同様に有効である。
〔注入ノズルの挿入工程〕
真空吸着盤２０に保持されたディスク単板１０は、互いの対向面に一定の間隙Ｈをあけた状態で上下に実質的な平行状態を保って同心上で水平に維持される。間隙Ｈは約１．４mm程度に設定する。間隙Ｈの調整は、昇降アクチュエータ７４の作動で行う。間隙Ｈの大きさは、接着剤注入ノズル３２から吐出された接着剤４０が、両側のディスク単板１０に確実に接触するとともに注入ノズル３２等がディスク単板１０に接触して損傷しない程度の隙間Ｈに設定すればよい。注入ノズル３２の形状構造、使用する接着剤４０の性状などによっても異なり、通常は、間隙を２mm以下、好ましくは１．４〜１．８mmの範囲に設定する。
図１，２に示されるように、接着剤注入器３０の注入ノズル３２の先端が、ディスク単板１０の外周から半径方向に沿って間隙Ｈに挿入される。注入ノズル３２の先端には吐出口３４が開口している。吐出口３４が、ディスク単板１０の半径方向途中で中心に近い位置に配置される。この位置が、接着剤４０を間隙Ｈの全面に拡がらせ易い位置となる。
〔接着剤吐出工程〕
吐出口３４から接着剤４０が吐出されると、接着剤４０は吐出口３４の外で膨れて液滴状に拡がろうとする。図１に示すように、接着剤４０の上下外周端はそれぞれディスク単板１０に接触する。このように、接着剤４０が両側のディスク単板１０に確実に接触してから、次の工程に移るようにする。
〔環状配置工程〕
図３に示すように、上下の真空吸着盤２０を回転させながら注入ノズル３２からの接着剤４０の吐出を続ける。吐出口３４から吐出された接着剤４０は、ディスク単板１０の回転に伴って、間隙Ｈに沿って円周方向の軌跡を描いていく。ディスク単板１０が１回転すれば、接着剤４０の円周軌跡の始点４１と終点４３とが接続され、接着剤４０の環４４が完成する。図４に示すように、この接着剤環４４の上下端は全周でディスク単板１０に接触している。
なお、上記工程で注入ノズル３２を徐々に半径方向外側に移動させれば、形成される接着剤環４４の始点４１と終点４３が半径方向に少しずれる。この方法は、先に配置された接着剤４０が、終点４３近くで注入ノズル３２に付着するのを防ぐのに有効である。
〔注入ノズルの退出工程〕
図４に示すように、注入ノズル３２を半径方向に移動させてディスク単板１０の外側に退出させる。
〔接着剤の拡げ工程〕
図５に示すように、上方側の真空吸着盤２０を下降させて、上方のディスク単板１０を下方のディスク単板１０に近づけ、間隙Ｈを狭める。それと同時に、上下の真空吸着盤２０を同期させて平行状態で面方向に回転させる。間隙Ｈに配置された接着剤環４４の接着剤４０は、ディスク単板１０に挟み付けられるとともに回転に伴う遠心力等の作用で間隙Ｈの内外周の全体に拡がり、間隙Ｈを一様な厚みで埋める。ディスク単板１０に接触している接着剤環４４が拡がるので、拡がった接着剤４０とディスク単板１０との間に気泡が入ったり隙間があいたりすることが防がれる。
図５および図６に示すように、上下のディスク単板１０が間に介在する接着剤４０で一体に接合されることになる。
上記工程で、間隙Ｈを狭める量は、拡げられた接着剤４０の層で両側のディスク単板１０を確実に接合できる程度であればよい。通常は、間隙を０．５〜１．８mm程度まで狭めることができる。
間隙Ｈを狭めるだけでも接着剤４０は間隙Ｈ全体に拡がるが、間隙Ｈを狭めるとともにディスク単板１０を面方向に回転させれば、回転に伴う遠心力等の作用で接着剤４０の拡がりがより迅速に行われ、気泡などの欠陥の発生も少なくなる。ディスク単板１０の回転速度は、１０００〜８０００rpm程度が好ましい。
〔硬化処理工程〕
図１６に示すように、上方に配置された紫外線照射ランプを照射して、接着剤４０を硬化させる。紫外線照射は、上記した接着剤の拡げ工程の段階から始めることもできる。紫外線照射の間もディスク単板１０を回転させておけば、接着剤の均一な硬化に有効である。
なお、ディスク単板１０および接着剤４０を上下の真空吸着盤２０で挟んだままで紫外線照射を行うので、ディスク単板１０および接着剤４０の反りや歪みを矯正した状態のままで硬化が行われ、貼り合わせたディスク単板１０の平面性を高めることができる。
〔取り出し工程〕
図１７に示すように、接着剤４０が硬化すれば、真空吸着盤２０の回転を止め、上方側の真空吸着盤２０を上方に移動させて、一体接合されたディスク単板１０を取り出す。貼り合わせたディスク単板１０は、使用目的や用途に合わせて、適宜の後加工や仕上げ処理を施すこともできる。
−その他の実施形態−
（a）上記実施形態では、真空吸着盤２０は、互いの吸着面２３が実質的に平行状態で対向するように配置されている。しかし、ディスク単板１０同士を比較的小さな角度で傾いた非平行状態で対面させておくこともできるように、吸着面２３を傾斜させて配置しておいたり、真空吸着盤２０の軸を一定範囲で傾けられるようにしておくこともできる。吸着面２３の傾きは、接着剤４０を環状に配置する工程および全体に拡げる工程の両方で採用することができる。
（b）上記実施形態では、接着剤注入ノズル３２は、真空吸着盤２０の半径方向に進退し間隙Ｈに挿入されるが、半径方向に対して傾斜する斜め方向から間隙Ｈに挿入されるようにしておくこともできる。この場合、真空吸着盤２０の回転方向に向かって接着剤４０が吐出されるように注入ノズル３２を配置するのが好ましい。注入ノズル３２は、直線的に進退させてもよいし、旋回動作によって間隙Ｈに挿入されるようにしてもよい。
（c）接着剤注入ノズル３２の吐出口３４の形状は、上記実施形態のように、接着剤注入ノズル３２をその軸と直交する方向に裁断した形状のほか、接着剤注入ノズル３２を斜め方向に裁断した形状であってもよい。接着剤注入ノズル３２の複数個所に吐出口３４が配置されていても構わない。吐出口３４の形状配置によって、注入ノズル３２の軸方向と異なる方向に接着剤４０を吐出させることもできる。
（d）上記実施形態では、ディスク単板１０の狭い間隙Ｈに接着剤４０を吐出して、接着剤４０が上下のディスク単板１０に接触して配置されるようにしていたが、接着剤４０を片方のディスク単板１０に塗布した後で、他方のディスク単板１０を重ねて、接着剤４０で両方のディスク単板１０を接合することもできる。また、それぞれのディスク単板１０に接着剤４０を塗布してから貼り合わせてもよい。これらの場合、接着剤注入器３０は、狭い間隙Ｈに挿入しないので細長い注入ノズル３２が要らない。
本発明にかかる基板の貼り合わせ装置および方法は、基板保持装置の吸着面で基板を吸着保持することで、基板の反りや歪みを矯正することができ、この矯正状態のままで接着剤による接合が行われるので、基板を貼り合わせる接着剤層の厚みが均一で、貼り合わせた基板には反りや歪みが生じ難く、気泡が混入する可能性も少なくなる。その結果、接着剤による基板の貼り合わせが確実かつ良好に行われ、品質性能に優れた貼り合わせ基板を得ることができる。
上記色々な実施形態では、両単板１０間の間隙Ｈの距離ｄはｒ1＋ｒ2＊（０．２から０．６）とするのが好ましい。ここで、ｒ1はノズル３２の外径であり、ｒ2はノズル３２の内径である。もし上記間隙Ｈの距離を上記一体の距離より広くすれば、接着剤４０を気泡無しに塗布するのが困難である。もし上記間隙Ｈの距離を上記一定の距離より狭くすれば、接着剤注入ノズル３２がディスク単板１０に接触して損傷することになる。
上記色々な実施形態において、単板１０の中心から単板１０の半径の３０％から７０％の範囲内のある位置で、ノズル３２が接着剤４０を吐出開始するのが好ましい。その位置以外でノズル３２が接着剤４０の吐出を開始すると、単板１０の内周と外周で接着剤４０を均一に広げることが困難になる。上記拡げ工程での単板の回転数は上記接着剤吐出工程での単板の回転数よりも大きいことが好ましい。より好ましくは、より短時間で両単板の全ての表面に接着剤を拡げるために両単板から余分な量の接着剤を振り切るように、上記拡げ工程での単板の回転数は、上記接着剤吐出工程での単板の回転数の約３０倍大きくする。例えば、上記拡げ工程での単板の回転数は３５００ｒｐｍとし、上記接着剤吐出工程での単板の回転数は３３ｒｐｍとする。接着剤を拡げるとき、単板の回転数は好ましくは１０００ｒｐｍ以上として、両単板に接着剤が確実に拡がるようにする。
さらに、上記色々な実施形態では、間隙Ｈを狭くするとき、昇降アクチュエータ７４の作動により、単板１０の間隙Ｈを狭くするように単板１０が５ｋｇｍ／ｓ2で押圧されて、接着剤４０が間隙Ｈの全体に拡がる。そのとき、接着剤４０を拡げる方法としては３つある。第１の方法では、まず、両単板１０の間隙Ｈを狭くするように単板１０が５ｋｇｍ／ｓ2で押圧されて、その後、単板１０が押圧されない状態で接着剤４０が間隙Ｈの全てに広がるように両単板１０が回転される。第２の方法では、まず、両単板１０の間隙を狭くするように単板１０が５ｋｇｍ／ｓ2で押圧されて、その後、単板１０が押圧される状態で接着剤４０が間隙Ｈの全てに広がるように両単板１０が回転される。第３の方法では、まず、接着剤４０が間隙Ｈの全てに広がるように両単板１０が回転されて、その後、両基板１０の回転を停止した状態で、両単板１０の間隙Ｈを狭くするように単板１０が３００ｇｍ／ｓ2から２０ｋｇｍ／ｓ2で押圧される。基板１０を押圧する重さは、均一性、接着剤又は基板の厚さ、接着剤の粘度などにより変えることができる。
上記基板貼り合わせ装置を含むＤＶＤ製造装置の全体構成が図１８に示されている。
図１８において、上記製造装置は、基板を蓄える供給ストッカー３００と、ディスク供給ユニット３０１と、複数の接着剤吐出ユニット３０３と、複数のレベリングユニット３１６と、紫外線照射搬送ユニット３０４と、紫外線照射ランプ装置１００と、外観検査装置３０６と、不良品取り出し装置３０７と、良品搬送ユニット３０５と、良品取り出しストッカー３０８とを備えている。
４本アームロボット３１０の４本アームの各々は１枚の基板１０を供給ストッカー２００からディスク供給ユニット３０１に取り出す。ディスク供給ユニット３０１の供給ロボットハンドリング装置３０２は２枚の基板１０を複数の接着剤吐出ユニット３０３のうちの一方の接着剤吐出ユニット３０３に供給する。接着剤吐出ユニット３０３においては、上記したように、接着剤４０が両基板１０の間隙Ｈ内に吐出される。複数のレベリングユニット３１６の各々においては、両基板１０を回転させながら両基板１０の全表面に接着剤４０を広げる。取り出しロボットハンドリング装置３１５は接着剤４０を介して取り付けた両基板を紫外線照射搬送ユニット３０４に取り出す。紫外線照射搬送ユニット３０４においては、図１９Ａ，１９Ｂに示される複数の搬送ツール２００は環状に移動されて、両基板１０間の接着剤４０が紫外線照射ランプ１００ｂによって照射されて硬化される紫外線照射ランプ装置１００を通過する。その後、両基板１０が外観検査装置３０６に搬送されて、両基板の外観が外観検査装置３０６によって検査される。もし外観検査装置３０６が両基板１０が不良品であると判断すると、両基板１０は不良品取り出し装置３０７に搬送されて、その不良品である基板１０が取り出される。外見検査装置３０６が両基板１０がＤＶＤとして良品であると判断すると、両基板１０は、良品搬送ユニット３０５の３本のアーム３１１，３１２，３１３によって、良品取り出しストッカー３０８に搬送される。
接着剤４０が紫外線硬化性接着剤であるとき、図１９Ａ，１９Ｂに示されるように、両基板１０は搬送ツール２００によって直線的に搬送されて、間隙Ｈが狭められたのち、両基板１０間の接着剤４０が紫外線照射ランプ装置１００によって硬化される。図において、参照符号１００ａは紫外線光を接着剤側に反射する紫外線（ＵＶ）リフレクター、１００ｂは紫外線照射ランプである。この場合、両基板１０を移動させる代わりに、紫外線照射ランプ装置１００が両基板１０上を直線的に移動することもできる。
〔第７実施形態〕
図２０は、真空吸着盤２０の昇降動作と、接着剤注入器３０と、ピストン３６とモータ５０と支持部材５２とねじ歯車５４と固定ラック５６とを含む接着剤吐出機構の進退動作とを、１つのモータ１５３によって、駆動する機構を示す。
図２０において、モータ１５３はカム１５４を回転させ、第１カムフォロワー１５２ｂと第２カムフォロワー１５５ａがカム１５４に従って作動する。第１カムフォロワー１５２ｂは、支点１５２ｃ回りに回転可能な第１レバー１５２の一端に、回転可能に配置されている。第１レバー１５２の他端１５２ａは、連結部材１５１により第３レバー１５０の一端１５０ｂに連結されている。第３レバー１５０は支点１５０ｃ回りに回転することができる。第３レバー１５０の他端１５０ａは回転軸２５の係合凹部２５ａに移動可能に係合している。従って、カム１５４が回転されると、第１カムフォロワー１５２ｂが移動して第１レバー１５２を回転する。第１レバーが回転すると、第３レバー１５０もまた、その支点１５０ｃ回りに回転して、上方側の真空吸着盤２０を上下方向に移動させる。
一方、第２カムフォロワー１５５ａは、支点１５５ｃ回りに回転可能な第２レバー１５５の一端に、回転可能に配置されている。第２レバー１５５の他端１５５ｂは、駆動部材１５６の係合凹部１５６ａに連結されている。駆動部材１５６の他端は、接着剤注入器３０と、ピストン３６とモータ５０と支持部材５２とねじ歯車５４と固定ラック５６とを含む接着剤吐出機構を含むホルダー８００に連結されている。ホルダー８００は、ベース１５８上で複数のスライドガイド１５７によって直線的に案内される。よって、カム１５４が回転されると、第２カムフォロワー１５５ａが移動して第２レバー１５５がその支点１５５ｃ回りに回転して、駆動部材１５６と複数のスライドガイド１５７とによって、ホルダー８００を直線的に両基板１０間に移動する。
もし必要ならば、明細書や特許請求の範囲に記載された種々の動作を行うために、真空吸着盤２０の昇降動作と、接着剤注入器３０の進退動作と、ノズル３２の吐出と、真空吸着盤２０の回転は、モータ５０，６０，１５３に連結されたコントローラ９００の制御の下に、互いに同期させることができる。
明細書、請求の範囲、図面、要約書を含む１９９６年３月２８日に出願された日本特許出願第８−７３５３６号及び１９９６年４月１１日に出願された日本特許出願第８−８９２４３号に開示されたものの総ては、参考としてここに総て取り込まれるものである。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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