JP2009524896A - 基板の保持および調心のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

半径ｒ_maxを有する穴を有する基板をクランピングするための調心ピン構成は、本質的に半円形の断面Ｋを有する２つのボルト（２、３）を含み、前記ボルトは半径ｒ₂およびｒ₃をそれぞれ有する。前記半径ｒ₂およびｒ₃は異なるとともに、ボルト（２、３）の少なくとも一方が穴の半径ｒ_maxと等しいかそれより大きい半径を有する。別の実施例では、半径ｒ₂およびｒ₃の両方が穴の半径ｒ_maxよりも大きい。

Description

この発明は、中心穴を有する基板、特にＣＤ、ＤＶＤのような光学記憶ディスクのようなディスク形状の基板を保持するための装置に関する。

発明の背景
ほとんどの光学ディスクフォーマットでは、情報は、内側から外側またはその逆に、螺旋状に回転する線形のトラックに記憶される。それは、以下基板と呼ばれる成形ディスクの表面上に配される。いくつかの生産ステップの間、ディスクは保持され、処理ステーションに配置され、または処理ステーションから取除かれなければならない。

読取装置では、ディスクはディスクの中心穴の大きさに適合されるコーンを用いて中心におかれることになる。読取装置は、「データ螺旋」に焦点が合わせられるレーザビームの反射を用いてデータを読取っている。「データ螺旋」の事実上の中心とディスクの穴の中心との偏心は、このフォーマットについての仕様において与えられるのと等しいか、またはそれより小さくなければならない。当該仕様はこの偏心を「半径方向の振れ」と呼び、これは上で規定された偏心の２倍である。なぜならば「半径方向の振れ」は「データ螺旋」のピーク・ツー・ピークの半径方向の変動を測定するからである。１層式フォーマットの場合、それは成形プラスチック基板にのみ依存する。

２層式フォーマットディスクは、２つの基板の平坦な側上に当該基板を一緒に貼付けることにより、すなわち「ボンディング」と一般的に呼ばれる処理により製造される。２層式ディスクの重要な特徴は、両基板が一方の側から読取られ得ることである。それは、照射レーザビームが後ろに存在する他方の「データ螺旋」に到達し得るように一方の「データ螺旋」を半透明に設計することにより達成される。このような２層式ディスクも読取装置においてコーンによって中心におかれることになる。半透明な基板の場合、状況は１層式ディスクの場合と同じである。第２のデータ螺旋上の半径方向の振れを小さくするために、基板の穴は半透明基板の穴と可能な限り同心でなければならない。したがって問題は、両方が同じ大きさの規定される直径を有する中心穴を示す２つの基板を整列させる、信頼性があり、迅速で、かつ安価な方法および装置を見つけることである。

ＨＤ−ＤＶＤおよびＤＶＤ−Ｒの場合、半径方向の振れは７０μｍより小さくなるよう規定される。それは、基板の穴の中心が互いに対して３５μｍより小さく変動するのが許されることを意味する。基板の「位置合わせ不良」が偏心の唯一の原因ではないので、実際には、許される「位置合わせ不良」はさらに小さく、たとえばこの大きさの半分である１７μｍに規定されなければならない。

先行技術では、このボンディングはＵＶ硬化性接着剤を用いることによりなされる。２つの基板を結合した後でも接着剤がまだ硬化していないため、ボンディングはまだ横方向に移動可能である。接着剤の硬化処置（ＵＶ光）の間の基板の調心は、異なる調心措置を用いて達成され得る。他のものの中では、これは、エラストマーからなる膨張性マンドレルのような変動可能な直径を有するピン、もしくは正確に規定される直径を有する円筒形ピン、または３部分からなる締付けボルトのような半径方向に拡張し得る能動機械的要素であり得る。３つの先行技術の解決策すべてにより、２つのボンディングされる基板が中央に整列される。

仕様に従った直径を有するコーン（ピン）を用いる場合、この円筒形ピンは意図する目
的を満たすよう基板の穴直径に非常に近くなければならないが、完成した製造ディスクの他のパラメータが影響を受けることになるほどには大きくあってはならない。中央穴の大きさについてはある許容範囲があるので、ピンは各製造システムごとに個々に提供されなければならない。同様に、システムを調整するのに多大な努力がなされなければならない。したがって、現在の入手可能なシステムは中央のジョイントから漏れてくる過剰なボンディング接着剤によって汚れやすい。これは定期的なメンテナンスを必要とする。できる限りの達成可能な半径方向の振れはＤＶＤ９事前記録フォーマットにはただ十分なようであるが、来るべきＨＤ−ＤＶＤの２層式フォーマット、または現在市販のＤＶＤ−Ｒの２層式フォーマットの要件を満たし得ない。

この発明に従った解決策
この発明の第１の局面では、当該技術で公知の問題を避ける、調心ピンのための設計が提案される。この発明の第２の局面では、前記ピンを用いる際に柔軟性および信頼性の増加を付加的に可能にする、前記ピンを作動する方法が記載される。第３の局面は、硬化適用におけるこの発明の利用に関し、これによりボンディングされる基板の調心が、硬化の間およびその後に保たれるのを保証し、この製造ステップの歩留まりを向上させる。

実施例の詳細な説明
図１は、この発明の調心ピン構成１を概略的に示す。２つの基板がまだ硬化されていない接着剤によって前もって結合される。したがって、それぞれの中心穴は整列されていない。このずれは、点線５対実線４で示される。調心ピンは本質的に半円形の断面を有するか、またはより正確には円のある部分の断面を有する２つのボルト２、３を含む。ボルトの少なくとも１つが、通常の光学媒体の場合は１５．１５ｍｍである中心穴の直径と等しいかまたはそれより大きい直径を有するということに留意するのは重要である。このような媒体の中央穴についての仕様では、１５．０ｍｍと１５．１５ｍｍとの間での直径の変動が許される。

ＤＶＤのための基板を調心するための適用例では、ボルト２の半径は１５．１５ｍｍであり、ボルト３の場合は、１５．００ｍｍである。

幾何学的配置を示すよう、図６Ａは円のある部分を示す。半径ｒを有する円は中心Ｍを有する。前記円の外周上の点ＡおよびＢは弦ｓを画し、さらに円形の弧ｂの区間の範囲を定める。この部分は最大高さｈ_Aを有する。領域Ｋが前記ボルト２および３の断面を示す。この発明の目的を満たすよう、ボルト２および３は、以下ではｒ₂およびｒ₃と呼ばれる異なる半径ｒを示す。ｒ_maxが中央穴の半径を示す場合、この発明の実施例に従えば、ｒ₂＞ｒ_maxおよびｒ₃＜ｒ_maxか、または逆にｒ₃＞ｒ_maxおよびｒ₂＜ｒ_maxが適用される。この発明のピン構成の別の実施例では、ｒ₂＞ｒ_maxおよびｒ₃＞ｒ_maxが適用される。この状態を有するボルトの場合、ｒ＞ｒ_maxは同時にｓ＜２ｒ_maxと有効でなければならないということは幾何学的比例から明らかであり、そうでなければ、調心されることなる基板はボルトの上に嵌まらない。これらの基本的な要件に加えて、高さｈ_Aは機械的な必要性に従って変動しなければならず、かつ変動し得る。ボルトについての記載された実施例の変形例が図６Ｂに示される。円の部分が点ＤとＣとの間に、弦ｓに平行であるさらなる弦ｕを示す。ｕとｓとの間の距離はｈ_Bと名付けられる。この変形例に従ったボルトの断面は領域Ｏによって示される。上記の記載は変更すべきところは変更しても有効である。

このような実施例の利点は、調心されることになる基板に対して３点の支持または４点の支持を実現し得ることである。調心されることになる基板はボルト２および３の湾曲部
上に接触することになり、これにより尖った接触点にのみ力がかかるのを防ぐ。非常に好ましいのは３点の支持である。

図１は、「開放」位置にあるピン構成１を示す。したがって、調心されていない基板はボルト２および３の上に置かれ得る。調心動作のために、ボルト２もしくはボルト３またはその両方は、図１の二重矢印によって示される方向に動かされ、これにより中央穴がディスクについての仕様と適合するように基板を調心する。「保持」位置にある場合、２つのボルトは、矢印６、６’、および６''によって示される少なくとも３点において、整列される基板の内側縁部に接触する。半径の比に依存して、ボルト２は矢印６’および６''の位置の間の区間の上の中心穴の縁部に接触し得る。ボルト２および３の半径は、技術要件に従ってこの発明の範囲内で変動してもよい。

図２はこの発明のピン構成の好ましい実施例を示す。ボルト２’および３’は特徴２および３について上述した機能を満たす。ここで、ボルト２’は固定要素として設計され、ボルト３’は回転点１０の周りを移動可能である。ばね手段１１はモータの助けなしにディスク２５（図３Ａ）の保持を可能にする。もちろん、空気圧シリンダ、電磁石、およびその他のもののような代替的なアクチュエータが実現され得る。

図３Ａは、この発明の第２の局面、すなわちたとえば磁石（好ましくは永久磁石または電磁石）のような作動手段２１を示す。ディスク２５は調心ピン構成１上に載る。作動手段２１が存在する／オンされると、ボルト３’の下部分を矢印２３の方向に引張る。この動きは矢印２２の方向のボルト３’の上部分の動きに影響を与える。ばね手段１１は圧縮されており、したがってばね構成１は「開放」位置にある。図３Ｂは図３Ａの拡大詳細部分Ａを示す。基板１２および１３を含む整列されていないディスク２４が「開放」位置にあるピン構成の上に載る。永久磁石または電磁石の利用には、非接触であり、かつたとえあったとしてもほんのわずかな粒子しか作り出さないというさらなる利点がある。

ＤＶＤ生産ラインに統合されるこの発明の調心ピン構成１が、図４において断面で示される。この断面は、図５の線Ａ−Ａ’に沿って切取ったものである。ディスクのためのこの固定器具は、回転台４２またはレバーもしくはスイングアームの一部を形成するカップ３１をさらに含む。処理されることになるディスク／基板は支持部３２上の真空吸引装置（図示せず）に保持されている。基板は支持部３２上に配される際に能動的に調心されることになる。ピン構成１は、ハンドオーバーの間は小さい有効半径を有する。これにより容易な整列を可能とするとともに、載っている表面／支持部３２上にディスクがよく落ち着くことを可能にする。ディスクは支持部３２上で平らに載る必要があり、そうでなければディスクについての平坦性要件が達成され得ない。ハンドオーバーの後、ピンは拡張し、穴を可能な限り良好に合致させる。次のハンドオーバーのために、たとえば硬化の後、この拡張可能なピンは再び収縮されることになる。

図５は前記統合されるＤＶＤ生産ラインについての上面図を示す。回転台４２が、ピン構成１を各々有するいくつかのカップ３１を保持する。回転台のある部分は、カップ３１において支持部３２上に載るディスクへの接近を可能にする凹みをさらに示すカバー４３と重畳する。回転台３２は凹み４４の下でディスクが連続して配されるのを可能にする。凹み４４の位置では、処理器具が配され得る。好ましい実施例では、凹み４１はディスクの硬化を可能にするＵＶランプ、フラッシュライト、または赤外線装置を保持する。しかしながら、凹み４４は品質保証のために導入される計測機器も保持し得る。

図４および図５に特に示されるように調心ピン構成１と相互作用する作動手段２１の機能原理に言及すると、作動手段２１はベース４１に固定的に配され得、ピン構成１はカップ３１とともに存在することは明らかである。このように、保持／調心機能は作動手段２
１の開放／保持機能から切離され得る。好ましい実施例は以下のとおりであり得る。図５の位置４５では、ボンディングされたが、まだ調心されず、まだ硬化されていないディスクが挿入される。ピン構成１が「開放」位置にあるのを確実とするよう、永久磁石が位置４５にてベース４１において回転台の下に配される。これにより、カップ３１が位置４５に来る場合にピン構成１は常に開いた状態になるのを確実にする。時計回り方向における回転により、ディスクは凹み４４に到達し、処理される。さらなる時計回りの動きにより、ディスクは位置４７に向けられる。位置４７における、回転台の下のベース４１に位置する電磁石が、ディスクがうまく処理された場合にのみピン構成を作動する。そうでない場合は、ディスクは位置４６まで進むことになり、永久磁石がさらに、この拒絶されたディスクを取外すようピン構成１が「開放」状態であるのを確実にする。もちろん、この特別な構成においては、ボルト３’が方向２３において作動されているように突出するノーズによって「常に開放」状態が達成され得る。

特に好ましい実施例は、ＵＶ光を用いる硬化用途のためのａ．ｍ．要素の利用である。ディスクは、硬化の間、中心にしっかりと保持されているとともに支持部３２上に平坦に載っているので、歪み効果が低減されるか、または基板の位置合わせ不良が防止され得る。

この発明のさらなる利点
この発明の主な利点は、記載されたようなピン構成は、それを開くかまたは閉じるよう付加的な移動機械的または電気的装置を必ず必要とはしないことである。その代わりに、この動きは機械的接触がなくても、好ましくは永久磁石によって実現される。電気的、空気圧または機械的駆動部および構成要素の放棄によってコスト削減が可能になる。

ピン構成の調心機構を作動させる磁石は、摩耗または損耗を引起さない。これにより、さらに損耗または破損した構成要素を取換える必要性が低減される。さらに、プラントを汚染するとともにディスクの品質に影響を与える粒子が生じない。

この非接触機構はさらに、ディスクが取扱われる際の実質的な問題へと繋がり得る衝撃または振動の伝達を防ぐ。衝撃および振動の影響は、ディスク取扱装置が高速度である場合には相当のものである。

この非常にコンパクトな実施例は、ほんのわずかな設置空間しか必要としない。したがって、当該ピンを既存の処理、回転台、または他の組立てグループに統合することができる。

さらに、ピン構成の機能は調心用途に限定されない。基本的には、１層式基板ディスクのための単純なクランピングおよび保持装置としても用いられ得る。

この発明の調心ピン構成を示す図である。 この発明のピン構成の好ましい実施例を示す図である。 アクチュエータを有する調心ピン構成の実施例を示す図である。 図３Ａの拡大された詳細部分Ａを示す図である。 ＤＶＤ生産ラインに統合されるこの発明の調心ピン構成１を断面で示す図である。 このような統合されるＤＶＤ生産ラインについての上面図を示す図である。 この発明に従ったボルトについての幾何学的特性を示す図である。 この発明に従った代替的なボルトについての幾何学的特性を示す図である。

Claims (10)

1. 半径ｒ_maxを有する穴を有する基板をクランピングするための調心ピン構成であって、各々が弦ｓによって範囲を定められる本質的に半円形の断面Ｋと、円形の弧ｂの区間とを有する２つのボルト（２、３）を含み、前記ボルトは半径ｒ₂およびｒ₃をそれぞれ有し、前記半径ｒ₂およびｒ₃は異なるとともに、ボルト（２、３）の少なくとも一方が穴の半径ｒ_maxと等しいかそれより大きい半径を有する、調心ピン構成。
2. 半径ｒ₂およびｒ₃の両方が穴の半径ｒ_maxよりも大きい、請求項１に記載のピン構成。
3. ボルト（２、３）の半円形断面Ｏの少なくとも一方は、弦ｓに平行な、点ＤとＣとの間のさらなる弦ｕによって範囲が定められる、請求項１または請求項２に記載のピン構成。
4. ３点の支持または４点の支持が達成される、請求項１〜請求項３に記載のピン構成。
5. 基板はボルトの湾曲部上に接触することになる、請求項１〜請求項４に記載のピン構成。
6. 一方のボルト（２’）が固定要素として設計され、他方のボルト（３’）が回転点（１０）の周りを移動可能である、請求項１〜請求項５に記載のピン構成。
7. 開放または保持動作のために、前記ボルト（２’、３’）の少なくとも一方に作動手段（２１）が作用する、請求項１〜請求項６に記載のピン構成。
8. 前記作動手段（２１）は永久磁石、電磁石、または空気圧シリンダである、請求項７に記載のピン構成。
9. ２つの基板を調心するための、請求項１〜請求項８に記載のピン構成の利用。
10. 請求項１〜請求項８に記載のピン構成を有するＤＶＤ生産ライン。

Images