DE3878353T2 - Verfahren zur herstellung von schutzschichten auf optischen aufzeichnungsmedien. - Google Patents
Verfahren zur herstellung von schutzschichten auf optischen aufzeichnungsmedien.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten oder -filmen auf optischen Aufzeichnungsmedien, wie Compact-Disks (CDs), Video-Disks oder Magnetoptik-Disks.
- Bei der Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums, wie einer Compact-Disk (CD) werden kleine Lücken oder Depressionen als Informationsvertiefungen auf wenigstens einer Oberfläche eines Substrats, das zB. aus einem Polymethylmethacrylatharz (PMMA) oder Polycarbonat (PC) gebildet ist, während der Verformung des Substrats aufgebracht, danach wird auf der Oberfläche mit den Informationsvertiefungen ein evaporierender Metallfilm als Reflektionsfilm oder Aufzeichnungsschicht gebildet und alsdann auf dem evaporierten Metallfilm ein Schutzfilm in einer Dicke von einigen µm bis mehreren Zehn µm aus einem transparenten Harz, wie einem ultraviolett-härtenden Harz oder Lack aufgebracht.
- Das Substrat mit den Informationsvertiefungen wird hergestellt durch einen Einprägevorgang unter Verwendung einer Platte mit hervorstehenden Teilen entsprechend den Informationsvertiefungen beim Spritzgießen mit dieser in einer Form angeordneten Platte oder im Zuge des sogenannten 2P-Prozesses härtendes Harz eingefüllt wird in den Spalt zwischen einer flachen Harzplatte mit guten optischen Eigenschaften und einer Prägeplatte und danach das ultraviolett-härtende Harz zum Aushärten mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
- Im allgemeinen wird der Schutzfilm durch Schleuderbeschichtung gebildet. Solch eine Schleuderbeschichtung bedingt jedoch verschiedene Probleme. So wird z.B., wie in Fig. 3 der anliegenden Zeichnungen gezeigt, bei der Herstellung des Substrats durch Spritzgießen eine Prägeplatte 1, die eine Oberfläche mit einem Muster entsprechend den gewünschten Informationsstrukturen, in einem beweglichen Formteil 2 angeordnet, ein feststehender Formteil gegenüber dem beweglichen Formteil 2 unter Bildung einer Kavität 4 zwischen dem beweglichen Formteil 2 und dem feststehenden Formteil 3 gehalten und in die Kavität 4 mittels des Eingusses ein Harz eingespritzt. Eine Matrize 6 und ein Aufsetzer 7 sind vorgesehen zur Bildung einer Zentralöffnung in dem zu formenden Substrat. Die Prägeplatte 1 mit den Erhebungen wird an der inneren und äußeren Peripherie von den Haltern 8 und 9 gehalten und eine ringförmige Nut wird - wie aus der Fig. 4 in den anliegenden Zeichnungen ersichtlich ist - korrespondierend mit dem Halter 8 in dem verformten Substrat mit den Informationsvertiefungen, die mit den hervorstehenden Teilen der Oberflächenmuster in der Prägeplatte zusammenpassen, gebildet. Danach wird - wie in Fig. 5 oder 6 der anliegenden Zeichnungen gezeigt - ein reflektierender Film oder eine Aufzeichnungsschicht 13, z.B. durch Vakuumauftragen von Aluminium, in einer Dicke im Bereich von 6 x 10&supmin;&sup8; m bis 15 x 10&supmin;&sup8; (600 Å bis 1500 Å) auf der Oberfläche mit den Informationsvertiefungen 10 auf dem Substrat 11 gebildet; alsdann wird ein Schutzfilm 14 über der Aufnahmeschicht 13 gebildet unter Vervollständigung des optischen Aufzeichnungsmediums, z.B. einer CD 16 mit der Zentralöffnung 17.
- Bei der Bildung der Schutzschicht 14 auf der CD mit dem in Fig. 5 gezeigten Aufbau werden der äußere Randbereich und der innere Randbereich mit der ringförmigen Nut 12 auf dem Substrat 11 mit einer Maske 15 - wie in Fig. 7 der anliegenden Zeichnungen beispielhaft gezeigt - selektiv überdeckt, die Aufzeichnungsschicht 13 selektiv in dem Bereich mit den Informationsvertiefungen 10, z.B. durch Vakuumauftragung von Aluminium gebildet, die Maske 15 entfernt, danach das Substrat 11 zur Rotation gebracht und ein z.B. ultravioletthärtendes Harz auf dem Substrat in einer in Fig 5 durch den Pfeil a angezeigten Position, nämlich radial außen von der ringförmigen Nut 12 und radial innen von dem Bereich, in dem die Aufzeichnungsschicht 13 gebildet worden ist, aufgetragen unter Ausbildung des Schutzfilms 14. Insofern als der Schutzfilm 14 über die gesamte Oberfläche der Auftragsschicht einschließlich der Kreisperipherie gebildet wird, kann die Aufzeichnungsschicht 13 wirkungsvoll geschützt werden. Indessen sind, wie oben im Hinblick auf Fig. 7 gezeigt, komplexe Herstellungsstufen notwendig zur Bildung und Entfernung der Maske 15, was für eine Massenproduktion hinderlich ist.
- Andererseits wird, sofern der Schutzfilm 14 auf der CD einen in Fig. 6 gezeigten Aufbau hat, der reflektierende Film oder die Aufzeichnungsschicht 13 über den gesamten Bereich mit den Informationsvertiefungen 10 auf dem Substrat 11 einschließlich der ringförmigen Nut z.B. durch eine Vakuumaufdampfung von Aluminium ohne Verwendung der Maske 15 aufgebracht und anschließend der Schutzfilm 14 entsprechend über den gesamten Bereich mit den Informationsvertiefungen 10 durch Rotationsauftrag hergestellt. Dadurch werden die lästigen Arbeiten und komplexen Stufen zur Bildung und Entfernung der Maske 15 vermieden. Indessen erscheinen radiale Unregelmäßigkeiten im Schutzfilm 14 im Bereich außerhalb der ringförmigen Nut aufgrund des ungünstigen Einflusses der ringförmigen Nut, wodurch der kommerzielle Wert herabgesetzt wird, und werden die Enden der Aufzeichnungsschicht 13 nicht vom Schutzfilm 14 bedeckt, was eine Erosion der Aufzeichnungsschicht 13 an den Enden nach sich zieht.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzfilms auf optischen Aufzeichnungsmedien bereitgestellt, das die nachstehenden Stufen umfaßt:
- Auftragen einer schutzschichtbildenden Farbe mit einer Viskosität im Bereich von 0,09 bis 10 Pa.s auf eine Unterlage mit einer Shorehärte (A) im Bereich von 8 bis 30 und
- Aufpressen der Unterlage gegen ein Substrat zum Übertragen der schutzschichtbildenden Farbe auf das Substrat zwecks Bildung der Schutzschicht.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im Nachstehenden näher beschrieben wird, sieht ein Verfahren zur Herstellung von Schutzfilmen für optische Aufzeichnungsmedien vor, bei dem ein reflektierender Film oder eine Aufzeichnungsschicht wirksam durch einen Schutzfilm überzogen werden.
- Das Verfahren zur Herstellung des Schutzfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ist für eine Massenproduktion von optischen Aufzeichnungsmedien auf vereinfachte Weise brauchbar.
- Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme der anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen entsprechende Teile mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet werden; es sind:
- Fig. 1A bis 1E schematische Darstellungen zur Erläuterung der Stufen des Verfahrens zur Herstellung eines Schutzfilms auf optischen Aufzeichnungsmedien gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2A, 2A, 2B und 2C schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Weges zum Aufbringen einer den Schutzfilm bildenden Farbe auf eine Unterlage;
- Fig. 3 eine Schnittansicht von einer Anordnung zur Herstellung eines Substrats für ein optisches Aufzeichnungsmedium;
- Fig. 4 eine Schnittansicht von der Hälfte eines Substrats, wie es gemäß der Anordnung entsprechend Fig. 3 hergestellt sein kann;
- Fig. 5 und 6 Schnittansichten von optischen Aufzeichnungsmedien, wobei in jeder von ihnen nur eine Hälfte des Aufzeichnungsmediums gezeigt ist und
- Fig. 7 eine Schnittansicht zur Erläuterung von einem früher vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Schutzfilms auf optischen Aufzeichnungsmedien.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche des Substrats ein Schutzfilm hergestellt, und zwar zur Aufbringen einer schutzfilmbildenden Farbe mit einer Viskosität im Bereich von 0,09 bis 10 Pa.s (0,9 bis 100 Poise), vorzugsweise von 1 bis 5 Pa.s (10 bis 50 Poise) auf die Oberfläche einer Unterlage, wie einer gewölbten Unterlage oder einer Walzenunterlage, mit einer Shorehärte (A) im Bereich von 8 bis 30 und Aufpressen der Unterlage auf das Substrat zur Übertragung der schutzfilmbildenden Farbe auf das Substrat.
- Obgleich das Verfahren zur Verkörperung der vorliegenden Erfindung zu einem Schutzfilm mit einer matten Oberfläche führt, so weist der gemäß diesem Verfahren hergestellte Schutzfilm keine Fehler, wie Nadellöcher oder Unregelmäßigkeiten auf; er ist gleichförmig. Die Reproduzierbarkeit des gemäß diesem Verfahren hergestellten Schutzfilms ist zufriedenstellend.
- Die vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen in den nachstehenden Beispielen erläutert.
- Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Fig. 1A bis 1E beschrieben, wobei solche Teile, die denen in der früher erläuterten Fig. 4 entsprechen oder damit korrespondieren mit ein und denselben Bezugszeichen versehen sind und insoweit eine Erläuterung hier entfallen kann. Ein transparentes Substrat 11 mit den Informationsvertiefungen (vgl. Fig. 1A), aus PMMA oder PC in der dargelegten, bekannten Weise - siehe Fig. 3 - hergestellt, wird verwendet.
- Alsdann wird - vgl. Fig. 1B - ein reflektierender Film oder eine Aufzeichnungsschicht 13 mit einer Dicke im Bereich von 6 x 10&supmin;&sup8; bis 15 x 10&supmin;&sup8;m (600 Å bis 1500 Å) über den gesamten Bereich mit den Informationsvertiefungen 10 in der Oberfläche des Substrats 11 z.B. durch Aluminiumaufdampfung hergestellt.
- Eine schutzfilmbildende Farbe 22 wird auf der Oberfläche der zu überziehenden Unterlage 21, wie einer gewölbten Unterlage - siehe Fig. 1C - aufgebracht.
- Entsprechend der Fig. 1D wird die Überzugs-Unterlage 21 - relativ zu dem Substrat 11 - auf das Substrat 11 hin bewegt und auf das Substrat 11 zur Übertragung der Farbe 22 auf die gesamte Oberfläche des Substrats 11 gepreßt.
- Die so aus der Farbe 22 über dem gesamten Bereich mit den Informationsvertiefungen 10 gebildete Schicht wird gehärtet, z.B. durch Ultraviolett-Bestrahlung, und so der Schutzfilm gewonnen (vgl. Fig. 1E). Insofern als die Unterlage 21 elastisch-flexibel ist, verformt sich die Unterlage 21 beim Aufpressen auf das Substrat 11 und kann sich über die äußere Kreisperipherie des Substrats 11 hinaus und in die zentrale Öffnung 17 erstrecken, so daß die äußere Kreisperipherie des reflektierenden Films oder der Aufzeichnungsschicht 13 sowie die innere Kreisperipherie des Substrats 11, die die zentrale Öffnung 17 bestimmen, mit dem Schutzfilm 14 überzogen sind.
- Die Unterlage (21) ist z.B. aus einem RTV (raumtemperaturvulkanisierten) Siliconharz mit einer Shorehärte (A) im Bereich von 8 bis 30 in einer spindelförmigen rotationssymmetrischen Gestalt in Bezug auf die Mittelachse Z oder in einer halbkugeligen Gestalt - wie in den Fig. 2A und 2A gezeigt - hergestellt worden. Die Farbe hat eine Viskosität im Bereich von 0,09 bis 10 Pa.s (0,9 bis 100 Poise). Die Farbe wird auf die Unterlage 21 unter Verwendung z.B. der Platte 33, die mit sehr kleinen Vertiefungen 31 mit einer Tiefe im Bereich von 25 bis 35 m in einer Dichte im Bereich von 100 mesh (95 % Öffnungsverhältnis) - siehe Fig. 2A - versehen ist oder mittels der Platte 33, in der entsprechende sehr kleine Vertiefungen 31 in derselben Dichte an der Bodenfläche von einer Auskehlung 32 - siehe Fig. 2A - vorgesehen sind, aufgebracht. Die schutzfilmbildende Farbe 22 wird aus einem Farbbehälter ausgedrückt zum Füllen der feinen Vertiefungen 31 von der Platte 33 gemäß Fig. 2A oder der feinen Vertiefungen 31 und der Auskehlung 32 von der Platte 33 gemäß Fig. 2A; der Überschuß an der schutzfilmbildenden Farbe 22 wird abgeschabt mit z.B. einer Rakel. Alsdann wird - siehe Fig. 2B - die Überzugs-Unterlage 21 gegen die Platte 33 entsprechend Fig. 2A oder Fig. 2A gepreßt zum Übertragen der Farbe 22 auf die Platte 33 auf die Druckoberfläche von der Unterlage 21, siehe Fig. 2C. Danach wird die mit der Farbe 22 überzogene Unterlage 21 auf das Substrat 11 gepreßt, um - wie in Fig. 1D dargestellt - die Farbe 22 auf das Substrat 11 zu übertragen.
- Die schutzfilmbildende Farbe 22 wird in einer geeigneten Viskosität hergestellt durch Mischen von einem photohärtenden Oligomeren oder Polymeren, das vorzugsweise mindestens 2 acrylische Doppelbindungen in einem einzelnen Molekül aufweist, wie z.B. eine Epoxyacrylat, einem Polyesteracrylat oder einem Epoxyurethanacrylat, und gegebenenfalls einem Verdünnungsmittel, wie 2-Hydroxyethyl(meta)acrylat, Trimethylolpropantri(meta)acrylat, Pentaerythrittetra(meta)acrylat oder Ethylenglykoldi(meta)acrylat von einem strahlenhärtenden Monomeren mit acrylischen Doppelbindungen und anschließender Zugabe eines radikalischen Initiators, wie Benzoinethylether, Diacetylbenzoin, zu der Mischung zur Initiierung der Photopolymerisation.
- Eine schutzfilmbildende Farbe 22 (ultraviolett-härtendes Harzüberzugsmittel mit der Handelsbezeichnung "Raycure 41" von Jujo Kako KK) mit einer Viskosität von 4 Pa.s (40 Poise) wird auf das Substrat 11 mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 3 s mittels einer rotationssymmetrischen Überzugs- Unterlage 21 von paraboloider Gestalt mit der Symmetrieachse Z aus einem Siliconharz mit der Shorehärte (A) im Bereich von 19 bis 22 gemäß dem in Fig. 1A bis 1E beschriebenen Verfahren aufgetragen. Danach wird der Film der schutzfilmbildenden Farbe 22 mit ultraviolettem Licht aus einer Quecksilber-Hochdrucklampe bestrahlt und so der Schutzfilm 14 gebildet.
- Die Klebefestigkeit des so gebildeten Films 14 wurde gemessen. Zur Bestimmung der Klebefestigkeit wurde ein druckempfindliches Band mit einer Breite von 15 mm auf den Schutzfilm 14 aufgebracht und dann das druckempfindliche Klebeband durch Zurückziehen abgezogen. Der Schutzfilm 14 wurde bei einer Abziehkraft von 300 g nicht abgezogen, wohingegen ein nach der früher vorgeschlagenen Schleuderbeschichtung bereits bei einer Abziehkraft im Bereich von 70 bis 80 g abgezogen werden konnte.
- Ein Schutzfilm wurde zu Vergleichszwecken hergestellt gemäß dem Verfahren, wie bei der ersten Ausgestaltung, jedoch betrug die Viskosität der schutzfilmbildenden Farbe 22 0,03 Pa.s (30 cP).
- Wenn die schutzfilmbildende Farbe 22 übertragen wurde auf das Substrat 22 mittels der Druckunterlage 21, hing die Farbe zusammen unter Bildung eines unebenen Schutzfilms.
- Obgleich eine gewölbte Unterlage 21 zur Übertragung der schutzfilmbildenden Farbe 22 auf das Substrat 11 in den vorstehenden Beispielen verwendet wurde, kann die schutzfilmbildende Farbe 22 auf das Substrat 11 in den vorstehenden Beispielen verwendet wurde, kann die schutzfilmbildende Farbe 22 auch durch Aufrollen mittels einer Walzenunterlage, wie es beim Rotationsdruck üblich ist, auf das Substrat 11 aufgetragen werden. Eine solche Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
- Eine Walzenunterlage mit einem Außendurchmesser von 120 mm, aus einem TRV-Siliconharz mit einer Shorehärte (A) im Bereich von 13 bis 15 hergestellt, wurde verwendet. Die Walzenunterlage wurde mit 53 upm rotiert und mit einer relativen Geschwindigkeit von 20 m/min in Bezug auf das Substrat 11 bewegt zur Auftragung von dem unter der Handelsbezeichnung "Raycure 4100" von Jujo Kako KK vertriebenen Produkt in einer Dicke im Bereich von 10 bis 15 m. Ein Schutzfilm 14 von gleichmäßiger Dicke wurde erhalten.
- Es wurde vorstehend gezeigt, daß das Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung ohne Anwendung einer Maske die Bildung eines Schutzfilms 14 erlaubt, der eine matte Oberfläche hat, frei von Unregelmäßigkeiten ist und der sich über die gesamte Fläche im Bereich mit den Informationsvertiefungen 10 in der Substratoberfläche 11 einschließlich der äußeren und inneren Kreisperipherie vom reflektierenden Film und der Aufzeichnungsschicht 13 und der ringförmigen Nut 12 mit z.B. einer Tiefe von 0,3 mm erstreckt. Auf diese Weise wird der reflektierende Film oder die Aufzeichnungsschicht 13 aus Aluminium oder dgl. fehlerlos überzogen und durch die Feuchtigkeitsfestigkeit des Schutzfilms 14 gegen Korrosion geschützt, wodurch die Betriebssicherheit der optischen Aufzeichnungsmedien verbessert wird.
- Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann - wie gezeigt - die Farbe 22 gut von der Unterlage 21 auf das Substrat 11 übertragen werden, ohne daß Mängel, wie etwa Kohärenz der Farbe 22, ungenügende Auftragung oder feine Löcher unter dem vergleichsweise breiten Bereich der Auftragungsbedingungen, einschließlich des Drucks beim Aufpressen der Unterlage 21 auf das Substrat 11, und der Übertragungszeit auftreten, sofern die Viskosität der schutzfilmbildenden Farbe 22 im Bereich von 0,09 bis 10 Pa.s (0,9 bis 100 Poise), vorzugsweise 3 bis 8 Pa.s (30 bis 80 Poise) liegt und die Unterlage eine Shorehärte (A) im Bereich von 8 bis 30 hat. Ist die Shorehärte (A) der Unterlage weniger als 8 wird die Verlaufsleistung der Unterlage 11 unzureichend und es besteht die Möglichkeit der Bildung von feinen Löchern bei der Herstellung des Schutzfilms. Ist die Shorehärte (A) höher als 30, ist es erforderlich, einen erhöhten Druck auf die Unterlage für die Übertragung der Farbe auf das Substrat anzuwenden, was einen Anstieg der Fehlerrate nach sich zieht.
- Aus der vorgehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das Weglassen einer Maske den Herstellungsprozess vereinfacht, die Fehlerrate reduziert wird und der Schutzfilm mit der matten Oberfläche die Markierung der CD erleichtert.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten (14) auf
optischen Aufzeichnungsmedien (16), umfassend die
folgenden Stufen:
Auftragen einer schutzschichtbildenden Farbe (22) mit
einer Viskosität im Bereich von 0,09 bis 10 Pa.s auf
eine Unterlage (21) mit einer Shorehärte (A) im Bereich
von 8 bis 30 und
Aufpressen der Unterlage (21) gegen ein Substrat (11)
zum Übertragen der schutzschichtbildenden Farbe (22) auf
das Substrat (11) zwecks Bildung der Schutzschicht (14).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, umfassend die weitere Stufe
des Härtens der schutzschichtbildenden Farbe (22) auf
dem Substrat (11).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die
schutzschichtbildende Farbe (22) eine Viskosität im Bereich
zwischen 3 und 8 Pa.s hat.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die
Unterlage (21) eine spindelförmige rotationssymmetrische
Gestalt in Bezug auf die Mittelachse (Z) oder eine
halbkugelige Gestalt hat.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Unterlage (21) so
gegen das Substrat (11) gepreßt wird, daß die Achse Z
mit dem Zentrum im Substrat (11) koinzidiert.
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