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Bei herkommlichen Disks zur optischen Aufzeichnung ist es bisher allgemein
üblich, nach der Ausbildung einer die optische Aufzeichnung und Wiedergabe
ermöglichenden Aufnahmeschicht auf einer runden Kunststoffscheibe je nach
Bedarf weitere Kunststoffscheiben auf der Aufnahmeschicht anzubringen, um
diese vor Beschädigung zu schützen. Die bekannten Disks für optische
Aufzeichnung haben jedoch den Nachteil, daß bei den Kunststoffscheiben, die die
Aufnahmeschicht vor Beschädigung schützen sollen, während der Herstellung
durch den Kontakt mit Staub oder ungeeigneten Materialien Oberflächenfehler
entstehen. Der erwähnte Nachteil führt auch zu einem ernstzunehmenden Problem
bei Disks für optische Aufzeichnung und Wiedergabe unter Verwendung eines
Laserstrahls, weil die Fehlerstellen bei den Aufnahme- und den
Wiedergabesignalen zu Rauschen führen.
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In diesem Zusammenhang haben die Erfinder dieser Erfindung in der am 23. Juli
1980 eingereichten europäischen Patentanmeldung 80 104 306.8 und in der am
24. März 1981 eingereichten europäischen Patentanmeldung 81 102 189.8
offenbart, daß die in einem bekannten Verfahren hergestellten Disks für optische
Aufzeichnung und Wiedergabe mit Beschichtungszusammensetzungen beschichtet
werden, die zur Bildung eines durchsichtigen, harten Beschichtungsfilms
gehartet werden, der die Entstehung von Fehlern in hervorragender Weise von
selbst verhindert. Allerdings gibt es bei den in den vorgenannten
europäischen Patentanmeldungen offenbarten Beschichtungszusammensetzungen das neue
Problem, daß es schwierig ist, einen gleichmäßigen Beschichtungsfilm zu
erzielen, und daß das Auftragen der Beschichtungszusammensetzungen auf eine
einseitig beschichtete Disk mit einem herkömmlichen horizontalen
Schleuderverfahren zu Verwindungen der Disk führt. Außerdem haben die vorgenannten
Beschichtungszusammensetzungen den Nachteil, daß ein kleiner Unterschied in
der Dicke des Beschichtungsfilms zwischen den Randbereichen und dem
Mittelbereich der Disk entsteht, wenn die Disk nach dem Schleuderbetrieb zeitweise
stillsteht, damit der Beschichtungsfilm zum Aushärten mit UV-Licht bestrahlt
werden kann. Die Beschichtungszusammensetzungen sind speziell insoweit von
Nachteil, als es bei starker Verwindung der Disk oder bei stark
ungleichmäßiger Dicke des gehärteten Beschichtungsfilms schwierig ist, einen konstanten
Abstand zwischen einem Halbleiterlaserelement und der Disk einzuhalten, so
daß die Aufzeichnung und die Wiedergabe von Signalen unmöglich werden,
wodurch die Leistung der Disk beeinträchtigt wird.
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Somit ist es eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zur Beschichtung von Disks zur Verfügung zu stellen, bei dem
die Verwindung der Disk für optische Aufzeichnung minimal ist und auf der
Disk ein harter Beschichtungsfilm mit gleichmäßiger Dicke gebildet wird,
wobei die beim herkömmlichen Disk-Beschichtungsverfahren auftretenden
Nachteile weitgehend vermieden werden.
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Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wie
vorerwähnt verbessertes Disk-Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen,
das zuverlässig in der Anwendung und für die kostengünstige Massenfertigung
geeignet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden
diese und andere Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Disk-Beschichtungsverfahren
zur Verfügung gestellt wird, das die Schritte zum gleichzeitigen Auftragen
einer Beschichtungsflüssigkeit in einem ersten Schritt auf gegenüberliegende
Flächen einer Kunststoff-Disk durch Drehen bei einer ersten Geschwindigkeit,
wobei die Disk vertikal auf einer Drehwelle aufgesetzt ist, und zum
gleichzeitigen Aushärten der Beschichtungsflüssigkeit auf den gegenüberliegenden
Flächen der Disk in einem anderen Schritt, während sich die Disk dreht,
aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem ersten Schritt die
Beschichtungsflüssigkeit auf die Disk aufgetragen wird, während sich die Disk
bei einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 200 UpM (min&supmin;¹) dreht, daß in dem
zweiten Schritt überschüssige Beschichtungsflüssigkeit von der Disk durch
Drehung der Disk bei einer zweiten Geschwindigkeit, die höher ist als die
erste Geschwindigkeit, entfernt wird und daß in einem dritten Schritt die
Flüssigkeit auf den gegenüberliegenden Flächen der Disk gleichzeitig durch
Bestrahlungslichtenergie ausgehärtet wird, während die Disk sich bei einer
dritten Geschwindigkeit, die größer ist als die erste Geschwindigkeit jedoch
kleiner als die oder gleich der zweiten Geschwindigkeit ist, dreht und
während des zweiten und des dritten Schritts vertikal angeordnet gehalten
wird, wobei die Disk aus drei Schichten zusammengesetzt wird, nämlich zwei
Kunststoff-Disks und einer Aufnahmeschicht, welche für optische Aufnahme und
Wiedergabe benötigt wird und zwischen die zwei Kunststoff-Disks gelegt wird,
und die Beschichtungsflüssigkeit einen harten ausgehärteten Schutzfilm
bildet, der die gegenüberliegenden Flächen der Disk überzieht.
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Erfindungsgemäß wird die Disk während der drei verschiedenen Schritte mit
drei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht. Insbesondere ist die dritte
Geschwindigkeit, die während des Aushärtens der Beschichtungsflüssigkeit
eingesetzt wird, höher als die erste Geschwindigkeit (bei der die
Beschichtungsflüssigkeit auf die Disk aufgetragen wird), jedoch niedriger als die
zweite Geschwindigkeit (bei der überschüssige Beschichtungsflüssigkeit von
der Disk entfernt wird).
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Die Bedeutung dieses Merkmals beruht auf folgenden Tatsachen: Wenn die
Drehgeschwindigkeit der Disk beim dritten Schritt in etwa gleich groß ist wie
beim zweiten Schritt, bei dem überschüssige Beschichtungsflüssigkeit entfernt
wird, verringert sich die Viskosität des Films der Beschichtungsflüssigkeit
beim Aushärten durch Bestrahlung der Disk mit Lichtenergie für eine gewisse
Zeit gleichzeitig mit dem Fortschreiten der Aushärtungsreaktion. Damit kommt
der Film der Beschichtungsflüssigkeit ins Fließen und es bildet sich folglich
eine Fließspur auf dem Film, und an den Umfangslinien des Films entstehen
durch überschüssige Beschichtungsflüssigkeit ungleichmäßige Bereiche. Dies
führt zu Unregelmäßigkeiten bei Einfall und Reflexion des zum Lesen und zum
Beschreiben der Disk verwendeten Laserstrahls. Wenn dagegen beim
Aushärteschritt eine niedrigere Drehgeschwindigkeit der Disk gewählt wird als beim
ersten Schritt, d.h. beim Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit, härtet die
Beschichtungsflüssigkeit zu langsam aus, und zwar ungleichmäßig. Dadurch
bilden sich dünne Linien (thin crasings) auf der Oberfläche des ausgeharteten
Films, und die Wirkungsweise des Laserstrahls wird wiederum beeintrachtigt.
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Folglich können mit der vorliegenden Erfindung sowohl eine Disk mit minimaler
Verwindung als auch eine gleichmäßige Dicke des harten Beschichtungsfilms
erzielt werden.
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Die US-A 3 795 534 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Videodisks, bei
dem die Disks in Drehung bei hoher Geschwindigkeit versetzt werden, um
überschüssige Beschichtungsflüssigkeit zu entfernen, während zum Trocknen der
Beschichtung eine sehr langsame Drehgeschwindigkeit von etwa 2 bis 10 UpM
gewählt wird. Die genannte Schrift betrifft insbesondere das Beschichten
einer Videodisk mit einer dünnen Photolackschicht auf nur einer Seite. Der
Photolack wird nicht durch Einwirkenlassen von Licht, sondern durch
Verdunsten eines Lösungsmittels, d.h. durch Trocknen, gehärtet. Während des
Trocknens des Photolacks liegt die Disk flach auf einem Drehteller, so daß sich
die Flüssigkeit auf ihrer Oberfläche unter dem Einfluß der Schwerkraft
gleichmäßig verteilt. Es ist offensichtlich, daß während des
Trocknungsschritts ein Einwirken von Zentrifugalkräften infolge der Drehung der Disk
weder erwünscht noch zulässig ist, weil es dann zu einer Wechselwirkung mit
dem durch die Schwerkraft bewirkten Effekt käme. Die genannte Schrift bezieht
sich also auf eine gänzlich andere Herangehensweise, bei der die
Beschichtungsflüssigkeit nicht durch Zentrifugalkräfte auf beiden Seiten einer
vertikal auf einer Welle montierten Disk verteilt wird, sondern bei der nur
eine Seite einer horizontal auf einem Drehteller liegenden Disk beschichtet
wird, wobei die Beschichtungsflüssigkeit langsam durch Verdunstung trocknet
und durch Gravitation gleichmäßig verteilt wird.
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Die FR-A 789 741 betrifft die Herstellung von Schallplatten, die mit einem
Cellulosegemisch beschichtet sind. Diese Schrift erwähnt einen Schritt, bei
dem überschüssiges Beschichtungsmaterial durch hohe Drehgeschwindigkeit
entfernt wird. Es fehlt jedoch ein Hinweis auf den dritten Schritt und die
dafür zu wählende Geschwindigkeit. Vielmehr zielt die Lehre dieser Schrift in
eine andere Richtung, da sowohl die langsame Drehgeschwindigkeit während des
Auftragens der Beschichtung als auch die nachfolgend höhere
Drehgeschwindigkeit dazu dienen, die Beschichtung gleichmäßi g zu verteilen und
überschussiges Beschichtungsmaterial zu entfernen. Von einem dritten Schritt - einem
Aushärteschritt - ist gar nicht die Rede, da die Disk während des Schritts
mit der hohen Drehgeschwindigkeit trocknet.
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Die genannten Schriften enthalten somit für den Durchschnittsfachmann nicht
den geringsten Hinweis auf die Aufgaben, die mit der vorliegenden Erfindung
gelöst werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen definiert.
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Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus nachstehender Beschreibung anhand der bevorzugten Ausführungsform
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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Fig. 1: einen Querschnitt durch eine Disk, die mit einem
erfindungsgemäßen Disk-Beschichtungsverfahren behandelt worden ist,
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Fig. 2: eine Ansicht zur Erläuterung des Auftrags der
Beschichtungsflüssigkeit auf einander gegenüberliegende ebene Oberflächen der Disk
bei einem der erfindungsgemäßen Disk-Beschichtungsverfahren, und
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Fig. 3: eine Ansicht zur Erläuterung des Aushärtens der mit dem
erfindungsgemäßen Disk-Beschichtungsverfahren auf die einander
gegenüberliegenden ebenen Oberflächen der Disk aufgebrachten
Beschichtungsflüssigkeit.
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Vorab sei darauf hingewiesen, daß gleiche Teile in den Zeichnungen durchweg
mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Disk für optische Aufzeichnung und
Wiedergabe, die mit einem erfindungsgemäßen Disk-Beschichtungsverfahren
behandelt worden ist. Die Disk umfaßt eine Grunddisk 1' und einen harten,
ausgehärteten Schutzfilm 2, der auf die Außenflächen der Grunddisk 1'
aufgebracht worden ist. Die Grunddisk 1' setzt sich aus drei Schichten zusammen,
und zwar aus zwei Kunststoff-Disks 1 und einer Aufnahmeschicht 3, die für
optische Aufzeichnung und Wiedergabe erforderlich ist und zwischen den beiden
Kunststoff-Disks 1 liegt. Die Kunststoff-Disks 1 bestehen aus Acrylharz und
dergleichen und haben einen Durchmesser von 210 mm sowie eine Öffnung im
Mittel bereich. Genauer gesagt arbeitet die Aufnahmeschicht 3 nach dem
Prinzip, daß die Einstrahlung eines Laserstrahls einen Phasenübergang bewirkt und
damit ihr Reflexionsvermögen ändert.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit 4 auf
die Grunddisk 1' nach dem erfindungsgemäßen Disk-Beschichtungsverfahren. Nach
dem Befüllen eines Tauchgefäßes 6 mit der Beschichtungsflüssigkeit 4 wird die
Beschichtungsflüssigkeit 4 gleichzeitig auf die einander gegenüberliegenden
ebenen Oberflächen der Grunddisk 1' aufgebracht, wobei die Grunddisk 1' von
einer Welle 5 in Drehbewegung gehalten wird.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel für das Aushärten der mit dem erfindungsgemäßen
Disk-Beschichtungsverfahren auf die einander gegenüberliegenden ebenen
Oberflächen der Grunddisk 1' aufgebrachten Beschichtungsflüssigkeit 4. Die
auf die einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen der Grunddisk 1'
aufgebrachte Beschichtungsflüssigkeit 4 wird durch von zwei UV-Lampen 7
abgestrahltes und von zwei Spiegeln 8 reflektiertes UV-Licht 9 gleichzeitig
gehärtet, während die Grunddisk 1' von der Welle 5, die auch für den Auftrag
der Beschichtungsflüssigkeit 4 auf die Grunddisk 1' verwendet worden ist, in
Drehung gehalten wird, wobei eine der beiden UV-Lampen 7 und einer der beiden
reflektierenden Spiegel 8 auf der Seite der einen ebenen Oberfläche der
Grunddisk 1' angeordnet sind und die andere der beiden UV-Lampen 7 sowie der
andere der beiden reflektierenden Spiegel 8 auf der Seite der anderen ebenen
Oberfläche der Grunddisk 1' angeordnet sind.
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Es ist genauer gesagt wünschenswert, während des Auftrags der
Beschichtungsflüssigkeit 4 auf die Grunddisk 1' eine Drehgeschwindigkeit der Welle 5 von
200 UpM (min&supmin;¹) zu haben. Beträgt die Drehgeschwindigkeit der Welle 5 dabei
mehr als 200 UpM, entstehen in der Beschichtungsflussigkeit 4 im Tauchbecken
während des Aufbringens der Beschichtungsflüssigkeit 4 auf die Grunddisk 1'
Blasen oder Schaum, so daß sich im harten, ausgehärteten Schutzfilm 2
Nadelstichporen bilden oder die auf die Grunddisk 1' aufgebrachte
Beschichtungsflüssigkeit
4 verspritzt wird. Danach wird die Grunddisk 1' von der
Beschichtungsflüssigkeit 4 im Tauchbecken 6 beabstandet, nachdem sie in die
Beschichtungsflüssigkeit 4 eingetaucht worden ist. Sodann sollte die Grunddisk 1' im
Schleuderbetrieb mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 1.000 und 2.000 UpM
gedreht werden, um einen ausgezeichneten Schutzfilm von gleichmäßiger Dicke
zu erhalten. Anschließend wird die wie vorstehend beschrieben auf die
Grunddisk 1' aufgebrachte Beschichtungsflüssigkeit 4 mit UV-Licht 9 bestrahlt, um
den harten, ausgehärteten Schutzfilm 2 zu erhalten.
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Auch wenn die Aushärtebedingungen für die Beschichtungsflüssigkeit 4 je nach
der Leistung der UV-Lampe 7, dem Abstand zwischen UV-Lampe 7 und der
jeweiligen ebenen Oberfläche der Grunddisk 1' und dem Kühlverfahren unterschiedlich
sind, sollte die Grunddisk 1' mit einer Geschwindigkeit von 1.000 UpM oder
weniger gedreht werden, wenn die UV-Lampe mit Wasserkühlung eine Leistung von
80 W/cm hat und von der betreffenden ebenen Oberfläche der Grunddisk 1' einen
Abstand von 5 cm hat. Wird die Grunddisk 1' nämlich zum Aushärten der
Beschichtungsflüssigkeit 4 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die höher ist als
beim Schleuderbetrieb zur Herstellung des ausgezeichneten Schutzfilms von
gleichmäßiger Dicke, ergeben sich Schwierigkeiten, indem der harte,
ausgehärtete Schutzfilm eine große Oberflächenrauheit erhält, im Umfangsbereich der
Grunddisk 1' ungleichmäßig ausgehärtete unsaubere Stellen zurückbleiben usw..
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Ferner ist es wünschenswert, daß jede der UV-Lampen 7 so angeordnet wird, daß
ihre Mittelachse von der Mittelachse der Grunddisk 1' abweicht und, noch
stärker bevorzugt, zwischen der Mittelachse der Grunddisk 1' und den
Umfangskanten der Grunddisk 1' verläuft.
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Hier ist zu beachten, daß die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten
Kunststoff-Disks 1 durchsichtig sein sollten und das bei dieser Erfindung zu
verwendende Licht im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 900 nm
vollständig hindurchlassen sollten.
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Außerdem können als Beispiele für die Beschichtungsflüssigkeit 4 die in den
obengenannten europäischen Patentanmeldungen offenbarten
Beschichtungszusammensetzungen
verwendet werden.
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Im folgenden werden die Wirkungen der erfindungsgemäßen zweiseitigen
Beschichtung im Vergleich zur herkömmlichen einseitigen Beschichtung
beschrieben, wobei auf Tabelle 1 Bezug genommen wird, in der die Versuchsergebnisse
zusammengefaßt sind.
Die Versuche wurden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
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Die Beschichtungsflüssigkeit 4 mit einer Viskosität von 16 cps bei 25 ºC
wurde auf die Grunddisk 1' aufgebracht, während die Grunddisk 1' mit 50 UpM
gedreht wurde. Die Schleudergeschwindigkeit wurde als Parameter gewählt. Das
Aushärten unter Einsatz von UV-Strahlung erfolgte 60 Sekunden lang, während
die Grunddisk 1' mit 150 UpM gedreht wurde. Die Kunststoff-Disks 1 aus
Acrylharz haben einen Durchmesser von 210 mm.
Tabelle 1
Ausführungsform
Schleudergeschwindigkeit (UpM)
Beschichtung
Filmdicke um
Verwindung um
Vergleichsbeispiel
Ausführungsform
einseitig
zweiseitig
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Hier ist zu beachten, daß die Verwindungen in Tabelle 1 die Abweichungen der
Umfangslinie der Grunddisk 1' sind, die nach Abschluß des Aushärtens der
Beschichtungsflüssigkeit zwischen einer Referenz-Mittelachse und einer
Referenzebene der Grunddisk 1' im Ausgangszustand gemessen wurden.
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Aus Vorstehendem wird deutlich, daß die doppelseitige Beschichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung industriell wesentlich bedeutsamer ist als
die herkömmliche einseitige Beschichtung, insofern als nämlich die Verwindung
der Grunddisk sich auf ein Minimum beschränkt und ein ausgehärteter
Schutzfilm von gleichmäßiger Dicke erzielt werden kann.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die nachstehenden drei
Schritte kontinuierlich durchgeführt: gleichzeitiges Aufbringen der
Beschichtungsflüssigkeit auf die einander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen der
Grunddisk, während die Grunddisk eine Drehbewegung ausführt; Schleuderbetrieb
zur Erzielung einer gleichmäßigen Dicke der Schutzfilme; anschließend
Bestrahlung der Schutzfilme mit UV-Licht zum Aushärten, während die Grunddisk
eine Drehbewegung ausführt. Erfindungsgemäß werden das Auftragen der
Beschichtungsflüssigkeit, der Schleuderbetrieb und die Bestrahlung mit UV-Licht
kontinuierlich durchgeführt, ohne daß die Drehbewegung der Grunddisk
unterbrochen wird, so daß man eine Disk mit minimaler Verwindung und mit einem
Schutzfilm von gleichmäßiger Dicke erhält.