DD139774A5 - Verfahren zur herstellung einer optisch auslesbaren datenscheibe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen optisch auslesbarer Datenscheiben, bei dem ein Datenträger aus transparentem Kunststoff, der auf· einer Seite eine strahlungsreflektierende optische Struktur enthält, mit- einer flachen versteifenden wärmeleitenden Platte versehen wird, die mit Hilfe eines Haftmitteis über die ganze Oberfläche mit der strahlungsreflektierenden optischen Struktur des Datenträgers verbunden wird.
Description
Berlin,ά.12.12.1978 54 190/13
Verfahren zur Herstellung einer optisch auslesbaren
Datenscheibe
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herateilung, einer optisch auslesbaren Datenscheibe, bei dem ein Datenträger aus transparentem Kunststoff, der auf einer Seite eine Strahlungsreflektierende optische Struktur enthält, auf der Seite der optischen Struktur mit einer mit Hilfe eines Haft~ mittels mit ihr verbundenen Abdeckplatte versehen wird,
Charakteristik _der bekannten technischen Lösungen
Ein derartiges Verfahren ist aus der am 5.März 1974 offengelegten niederländischen Patentanmeldung 7«211»999 bekannt (PHN. 6493)«
Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß die nach diesem Verfahren hergestellten optisch auslesbaren Datenacheiben auf: die Dauer Fehler oder Abweichungen in der optischen Struktur zeigen, wodurch die Qualität der gespeicherten Daten, wie Bild- oder Tondaten? schlechter wird.
Die bisher hergestellten optisch auslesbaren und aus einem plastischen Kunststoff bestehenden Datenscheiben weisen alle den vorgenannten Nachteil aufc Es wurden denn auch viele Ver-
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suche gemacht, in dieser Hinsicht eine Verbesserung zu schaffen, wobei vor allem besondere Kunststoffzusammensetzungen angestrebt wurden, die während längerer Zeit und unter sich ändernden klimatologischen Bedingungen die gewünschte große Stabilität aufweisen· In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß an die Stabilität einer Kunststoffdatenscheibe wegen der großen Feinheit der Datenstruktur sehr strenge Anforderungen gestellt werden müssen· Diese Struktur besteht meistens, wie auch in der vorerwähnten Patentanmeldung beschrieben ist, aus in Spuren angeordneten Strahlungsreflektierenden Gebieten sehr geringer Abmessungen, in der Größenordnung von 1 pm. Diese Gebiete sind Z0B0 in einer und derselben Ebene liegende Blöcke und Zwischengebiete eingeteilt, wobei der Reflexionskoeffizient der Blöcke von dem der Zwischengebiete verschieden iste Vorzugsweise besteht die optische Struktur aus Blöcken und Zwischengebieten mit demselben Reflexionskoeffizienten, wobei die Blöcke und Zwischengebiete auf verschiedenen Pegeln liegen. Dann wird eine rechteckförmige Struktur der Datenspua? mit einem Höhenunterschied zwischen Blöcken und Zwischengebieten von etwa O35 /um erhalten« Die Datenspur kann spiralförmig sein oder aus konzentrischen Kreisen aufgebaut sein* ·
Die Strahlungsreflektierende optische Struktur wird mit Hilfe eines fokussierten Lichtstrahls, insbesondere von. Laserlicht, in Reflexion ausgelesen,
Kunststoffdatenscheiben, die auf einer Seite mit einer reflektierenden optischen Struktur versehen sind, können unter Verwendung von Matrizen in der Masse hergestellt werden«, Dabei können verschiedene Verfahren verwendet werdent wie zfcB» ein Preßverfahren, das u«a. in der UL-OS-7·212,045 (PHB.6519) beschrieben iste Ein anderes bekanntes Verfahren ist ein
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Spritzguß- oder Gießverfahren,, So ist in der DE-OS 2.443.020 ein Gußverfahren erwähnt, bei dem auf einer Silikongummimatrize ein flüssiges Polyurethanharz mit einem Polyestersubstrat darauf angebracht wird. Nach Härtung des Urethanharzes wird das Substrat mit der mit ihm verbundenen gehärteten Polyurethanschicht von der Matrizenoberfläche entfernt. Ein weiteres Herstellungsverfahren ist das sogenannte Printverfahren, bei dem eine thermoplastische Folie durch Behandlung mit einer rotierenden z.B« auf einer Walze angeordneten Matrize mit der gewünschten optischen Struktur versehen wird«
Die erhaltenen Datenscheiben werden dann auf der Seite der optischen Struktur mit einer strahlungsreflektierenden Schicht, wie z.B0 einer Metallschicht oder einer durch ein Seleniddielektrikum gebildeten Schicht, versehen. Eine geeignete strahlungsreflektierende Schicht ist z.B. eine aufgedampfte oder stromlos angebrachte Aluminium-, Silber- oder Goldschicht. Um die strahlungsreflektierende Schicht vor chemischem und mechanischem Angriff zu schützen, wird darauf eine Sc huts schicht aus Kunststoff angebracht«, Meistens ist diese Schicht eine Lackschicht, aber sie kann nach der vor» genannten IiL-OS 7*211*999 auch eine mit einem Haftmittel versehene dünne Platte oder Folie sein«,
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung auf einer Seite mit einer reflektierenden optischen Struktur versehener Datenscheiben geht von einem scheibenförmigen Substrat aus, auf das über eine mit öffnungen versehene Maske eine reflektierende Schicht aufgedampft wird« Hier wird somit keine Matrize verwendete Statt eines Aufdampfverfahrens kann auch ein Ätzverfahren angewandt werden, bei dem eine auf
einer Metallschicht angebrachte Photoresistschicht über eine j-*
Maske belichtet und entwickelt wird« wonach die freigelegten
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Teile der Metallschicht weggeäzt werden. Die letzteren Verfahren sind als für die Massenherstellung weniger geeignet zu betrachten.
Weiter wurde versucht, den vorerwähnten Nachteil der Verschlechterung der Qualität der optischen Struktur dadurch zu beseitigen, daß derartige Verbesserungen in der Herstellungstechnik vorgenommen werden, daß die auf den Kunststoff ausgeübte Druck- und Wärmebelastung minimal ist. So wurde vorgeschlagen, bei dem Preß- und dem Printverfahren nur die obere Schicht des Kunststoffes, in dem die Datenstruktur an gebracht werden muß, zu erhitzen«, All diese Versuche haben jedoch nicht das gewünschte Resultat ergebene
Ziel der Erfindung ist esy ein Verfahren zur Herstellung einer optisch auslesbaren Datenscheibe au entwickeln, das die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein .Verfahren zur Herstellung einer optisch auslesbaren Datenscheibe zu schaffen, um eine nennenswerte Temperaturerhöhung der reflektierenden Schicht an der Stelle der bestrahlten Oberfläche sowie eine Verformung des Datenträgers zu vermeiden,,
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abdeckplatte eine flache versteifende wärmeleitende Platte ist, die aus anorganischem Material hergestellt und über die ganze Oberfläche mit dem Datenträger verbunden ist.
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Diese kennzeichnende Maßnahme bei dem Verfahren nach der Erfindung basiert auf der folgenden der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis;
Die Verschlechterung der Qualität der Datenscheibe ist der Meinung der Anmelderin nach größtenteils auf mikrostrukturierte Kräfte j d.h. auf Kräfte zurückzuführens die auf einen sehr kleinen Oberflächenteil der Datenscheibe einwirken und die beim Auslesen der Platte mit Hilfe von Laserlicht freiwerden.
Der auf die optische Struktur der Datenscheibe fokussierte Laserlichtstrahl wird ohne nennenswerten Lichtenergieverlust den Datenträger aus transparentem Kunststoff durchlaufen und dann von der Strahlungsreflektierenden Schicht zurückgeworfen werden« Abhängig von dem Reflexionskoeffizienten der verwendeten reflektierenden Schicht, die im allgemeinen eine Metallschicht ist, wird mehr oder weniger Lichtenergie von der reflektierenden Schicht absorbiert werden. Die absorbierte Lichtenergie wird dabei in Wärme umgewandelt; die Temperatur der Schicht wird dadurch örtlich zunehmen, was wieder eine örtliche Anheizung des auf der reflektierenden Schichtliegenden Teiles der optischen Struktur zur Folge hat* In dem die optische Struktur enthaltenden Teil des Datenträgers sind viele innere Spannungen vorhanden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt j daß bed der obenbeschriebenen Herstellung von Kunststoffdatenträgern, die auf einer Seite mit einer optischen Struktur versehen sind, eine Warme- und Druckbelastung auf das zu verarbeitende thermoplastische Material ausgeübt wird. Dies trifft vor allem bei einem Praß- oder Printverfahren zu, bei dem in einem erhitzten- thermoplastischen Kunststoff unter Druck und mit Hilfe einer Matrize die optische Struktur angebracht wird. Danach findet Abkühlung statt, wobei die unter dem Einfluß von Druck und Wärme einge-
« 6 ~. Berlin,d.12.12,1978 54 190/13
führten inneren Spannungen in daa Material eingefroren v/erden. Derartige innere Spannungen sind vor allem vielfach in demjenigen Teil dea Kunststoffes vorhanden, in dem die Verformung maximal ist, mit anderen Worten in oder in der Hähe der optischen Struktur· ·
Sogar bei Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffdaten« trägers, bei denen kein erhöhter Druck oder keine hohe Temperatur angewandt wird, sind in dem hergestellten Datenträger innere Spannungen vorhanden« In diesem Zusammenhang sei auf die DE-PS 27 44 479 e 7 der Anmelderin verwiesen« Bei dem darin beschriebenen Verfahren wird von einem mit Licht, wie Ultraviolettlicht, härtbaren flüssigen Lack ausgegangen, der über die datentragende Oberfläche einer Metallmatrize verbreitet wird» Eine Platte aus transparentem Kunststoff wird dann über den Lack angebracht, wonach der Lack über die Kunststoffplatte belichtet, gehärtet und schließlich das Gebilde der Kunststoffplatte und der mit dieser verbundenen die Daten enthaltenden gehärteten Lackschicht von der Matrizenoberfläche entfernt wird»
Auch der auf diese Weise hergestellte Kunststoffdatenträger weist innere Spannungen auf, insbesondere in der Kunststoffplatte, die während ihrer Herstellung z.B* mittels eines Strangpreßvorgangs auch einer Druck- und Wärmebehandlung unterworfen worden isto·
Wie oben erwähnt wurde, findet bei Bestrahlung der Datenscheibe mit Laserlicht eine sehr örtliche Anheizung des Kunststoffdatenträgers in oder in der Nähe der optischen Struktur statt. Die erhitzte Oberfläche ist sehr klein, in der Größenordnung von Mikrons«, Die in dem erhitzten Teil des Datenträgers vorhandenen Spannungen werden ausgelöst und die sich daraus ergebenden Kräfte werden eine Verformung
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wenn auch mit geringen Abmessungen, in der optischen Struktur bewirken. Mit Rücksicht auf die Feinheit der Details der optischen Struktur führt dies zu Fehlern in den gespeicherten und auszulesenden Daten·
Durch Anwendung einer wärmeleitenden Platte nach der Erfindung wird bei Anstrahlung der optischen Struktur mit Laserlicht die von der reflektierenden Schicht absorbierte Energie größtenteils zu der wärmeleitenden Platte abfließen, so daß keine nennenswerte Temperaturerhöhung der reflektierenden Schicht an der Stelle der bestrahlten Oberfläche stattfinden wird. Der Datenträger und insbesondere dessen optische Struktur wird also auch nicht angeheizt, so daß keine inneren Spannungen ausgelöst werden.
Außer den oben beschriebenen mikrostrukturierten Kräften treten auch makrostrukturierte Kräfte auf, die über eine größere Oberfläche des Kunststoffdatenträgers wirksam sind. Dabei handelt es sich insbesondere um Kräfte, die der Meinung der Anmelderin nach auf eine einseitige Feuchtigkeitsaufnahme oder Feuchtigkeitsabgabe des Datenträgers zurückzuführen sind und die dazu führen, daß der Datenträger krummsieht. Ein verhältnismäßig geringes Krummziehen über eine große Oberfläche wird in der Regel keinen direkten ungünstigen Einfluß auf die auszulesenden Daten ausüben, weil das Objektiv, das das Laserlicht fokussiert* den sich allmählich ändernden Abstand von der optischen Struktur gegebenenfalls durch eine kompensierende gleichmäßige Verschiebung dss Objektivs innerhalb der Tiefenschärfe«, die einige Mikrons beträgt« halten kann. Bei einem starken Krummziehen über einen kleineren Abstand kann das Objektiv der sich ändernden Lage der optischen Struktur beim Auslesen nicht mehr folgen und der Datenträger ist nicht mehr optisch auslesbar*
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Die nach der Erfindung verwendete flache versteifende wärmeleitende Platte kann die vorgenannten Kräfte absorbieren, ohne daß die Platte verformt wird. Eine nach der Erfindung hergestellte Datenscheibe wird nicht krummziehen.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung v/erden vor allem günstige Ergebnisse erzielt, wenn als flache versteifende wärmeleitende Platte eine Metallplatte oder Glasplatte mit einer Dicke von 0,2 bis 2 mm verwendet wird. Wegen der sehr guten Wärmeleitung und außerdem der sehr großen Wärmekapazität v/ird eine Platte bevorzugt, die aus Metall, wie nickel, Stahl oder Aluminium, hergestellt ist.
Dies trifft insbesondere für eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 0,3 bis 1,3 mm zu.
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird die von dem Datenträger abgekehrte Seite der flachen Platte mit einem zweiten Datenträger aus transparentem Kunststoff versehen, der eine einseitige Strahlungsreflektierende optische Struktur enthält, wobei die genannte Seite der flachen Platte über die ganze Oberfläche mit Hilfe eines Haftraittels mit der strahlungsreflektierenden optischen Struktur des Datenträgers verbunden v/ird«
Damit wird eine zweiseitig mit Daten versehene Datenscheibe erhalten, die die doppelte Menge an Daten enthält, oder anders gesagt eine doppelte Spieldauer hat. Außerdem v/ird der weitere Vorteil erhalten, daß eine ziemlich große Möglichkeit bestehts daß die makrostrukturierten Kräfte, die in den au beiden ß'eiten der flachen Platte liegenden Datenträgern auftreten können^ sich wenigstens teilweise ausgleichen» In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß Dauerversuche unter ex-
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tremen atmosphärischen Bedingungen ergeben haben, daß eine derartige Datenscheibe völlig flach bleibt, wenn eine verhältnismäßig dünne Aluminiumplatte von 0,5 mm darin verwendet wird»
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Haftmittel ist von einem üblichen Typ, wie z.B. ein Zweikomponentenkleber, In einer günstigen Ausführungsform wird ein mit Strahlung härtbarer Lack, wie z,B„ ein mit Ultraviolettlicht härtbarer Lack auf Basis von Acrylsäureestern, verwendet. Der dünnflüssige Lack kann leicht z.B. mittels eines Sprühverfahrens oder eines Zentrifugierverfahrens auf einer der miteinander zu verbindenden Oberflächen, d.h«, entweder auf der Daten enthaltenden Oberfläche des Datenträgers oder auf der flachen versteifenden wärmeleitenden Platte, angebracht werden. Eine schnelle Aushärtung des Lackes ist durch Belichtung über den transparenten Datenträger möglich. Es hat sich herausgestellt, daß die Strahlungsreflektierende Schicht, die vor allem im Infrarotbereich reflektiert, noch eine genügende Menge kurzwelliges, wie ultraviolettes Licht durchläßt.
Die verwendete flache versteifende wärmeleitende Platte kann gegebenenfalls auf der von dem Datenträger abgekehrten Seite mit Versteifungsrippen versehen sein« Auch können ein Datenträger und eine Platte verwendet werden, die beide eine mittlere Öffnung aufweisen,'so daß die erhaltene Datenscheibe eine mittlere Zentrieröffnung besitzt«
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig« 1: einen Querschnitt durch einen bei dem Verfahren verwendeten Kunststoff datenträger,,
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Pig. 2: einen Querschnitt durch eine nach der Erfindung erhaltene Datenscheibe, und
Fig. 3: einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer nach der Erfindung erhaltenen Datenscheibe.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen transparenten Kunststoffdatenträger, der auf einer Seite mit einer optischen Struktur 2 versehen ist« Der Kunststoffdatenträger 1 mit der optischen Struktur 2 weist eine Dicke von etwa 1 mm auf und ist aus transparentem Polyvinylchlorid/Acetatkopolymer nach einem an sich bekannten Preßverfahren hergestellt. Die optische Struktur 2 ist reehteckförmig und besteht aus Blöcken 3 mit Zwischengebieten 4, deren Abmessungen in der Größenordnung von 1 pn liegen. Die optische Struktur 2 ist mit einer aufgedampften strahlungsreflektierenden Aluminiumschicht 5 abgedeckt, die etwa 300 $. dick ist.
Der Kunststoffdatenträger 1 wird auf der Seite der optischen Struktur mit einer 0,5 mm dicken Aluminiumplatte 6 (Figo 2) unter Verwendung einer nicht dargestellten Schicht aus einem Haftmittel, z.B. einem Zweikomponentenkleber, versehen.
Die erhaltene Datenscheibe ist in Fig. 2 dargestellt. Die Scheibe wird optisch und in Reflexion mit Laserlicht in der mit einem Pfeil angegebenen Richtung ausgelesen,,
In Figo 3 ist mit 7 eine 0,5 mm dicke Alujniiiiumplatte bezeichnet, die auf beiden Seiten mit einem Kunststoffdatenträger versehen XSt5, der mit 8 bzw. 9 bezeichnet ist. Die Kunststoffdatenträger 8 und 9 entsprechen denen nach Fig* I und sind einseitig mit einer optischen Struktur 1O911 ver·^- aehen, die mit einer nicht dargestellten aufgedampften AIu-
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miniumschicht abgedeckt ist. Die Kunststoffdatenträger 8j9 i sind auf der Seite der optischen Struktur 10j11 mit Hilfe eines nicht dargestellten Haftniittels mit der Aluminiumplatte 7 verbunden. Die Datenscheibe nach Fig* 3 wird zweiseitig in der mit Pfeilen angegebenen Richtung ausgelesen*
Die Dicke (etwa 1 mm) der Kunststoffdatenträger 1 (Figuren 1:2) und 8;9 (Fig. 3) ist ausreichend, um etwa auf der Oberfläche vorhandene Staubteilchen oder Kratzer außerhalb der Tiefenschärfe des nicht dargestellten Objektivs zu halten, das den Auslesestrahl auf die optischen Strukturen 2 (Figuren 1;2) und 10;11 (Fig. 3) fokussiert.
Claims (2)
- - 12 - Berlin,d.12.12.1978 54 190/13.Erfindungsansprach1* Verfahren zur Herstellung einer optisch auslesbaren Datenscheibe, bei dem ein Datenträger aus transparentein Kunststoff, der auf einer Seite eine strahlungsreflektierende optische Struktur enthält, auf der Seite der optischen Struktur mit einer mit Hilfe eines Haftmittels mit ihr verbundenen Abdeckplatte versehen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Abdeckplatte eine flache versteifende wärmeleitende Platte ist, die aus anorganischem Material hergestellt und über den ganzen Umfang mit dem Datenträger verbunden ist·
- 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die flache Platte eine Metallplatte oder eine Glasplatte mit einer Dicke von 0,2 bis 2 mm ist«.3« Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die flache Platte eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von O53 bis 1,3 mm ist«4* Verfahren nach Punkt 1,2 oder 3» gekennzeichnet dadurch, daß die von dem Datenträger abgekehrte Seite der flachen Platte-mit einem.aweiten Datenträger aus transparentem Kunststoff versehen wird, der eine auf einer Seite ange--13»-13 - Berlin,d.12.12.1978 54 190/13brachte Strahlungsreflektierende optische Struktur enthält, wobei die genannte Seite der flachen Platte über die ganze Oberfläche mit Hilfe eines Haftmittels mit der strahlungsreflektierenden optischen Struktur des Datenträgers verbunden wird«5e Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Haftmittel ein durch Strahlung härtbarer Lack verwendet wirde6* Optisch auslesbare Datenscheibe, die durch 'Anwendung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 5 hergestellt ist»Hierzu Ί Seite Zeichnung
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