DE60018377T2

DE60018377T2 - Methode zur Herstellung eines optischen Informationsspeichermediums

Info

Publication number: DE60018377T2
Application number: DE60018377T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Odawara-shi Usami
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE60018377D1; EP1378900B1; EP1115107A2; JP2001176136A; EP1378900A3; DE60028623D1; DE60028623T2; US20010005536A1; EP1115107A3; EP1115107B1; US6495234B2; JP3840355B2; EP1378900A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vertahren zum Herstellen eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums des thermischen Typs, das eine Aufzeichnungsschicht aufweist, die auf einem Substrat abgeordnet ist und zum Aufzeichnen von Informationen bei Belichtung mit einem Laserstrahl geeignet ist, und insbesondere auf ein Vertahren zum Herstellen eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums dessen Aufzeichnungsschicht durch eine Prüfeinrichtung geprüft werden kann.
Die optischen Informationsaufzeichnungsmedien (optische Scheiben), die zum einmaligen Aufzeichnen von Informationen mit einem Laserstrahl geeignet sind, schließen eine einmal beschreibbare CD (sogenannten CD-R) und eine DVD-R ein. Diese optischen Informationsaufzeichnungsmedien sind deshalb vorteilhaft, weil sie erlauben, dass eine kleinere Menge CDs zu einem angemessenen Preis schnell an den Markt geliefert wird als bei herkömmlichen CDs, und es gibt angesichts des neuen weitverbreiteten Gebrauchs von PCs eine steigende Nachfrage nach solchen optischen Informationsaufzeichnungsmedien.
Gewöhnlich umfasst ein Informationsaufzeichnungsmedium des CD-R-Typs ein scheibenförmiges transparentes Substrat, das eine Dicke von ungefähr 1,2 mm hat, eine Aufzeichnungsschicht mit einem organischen Farbstoff, die auf dem Substrat angeordnet wird, eine lichtreflektierende Schicht aus Metall wie Gold oder Silber, das auf der Aufzeichnungsschicht angeordnet wird, und eine Schutzschicht aus Kunststoff, die auf der lichtreflektierenden Schicht angeordnet wird.
Eine Informationsaufzeichnungsmedium des DVD-R-Typs umfasst zwei scheibenförmige transparente Substrate, jedes mit einer Dicke von ungefähr 0,6 mm, die miteinander verbunden sind, wobei sich ihre Informations-Aufzeichnungsoberflächen gegenüberstehen. Das Informationsaufzeichnungsmedium des DVD-R-Typs kann eine größere Menge von Informationen aufzeichnen.
Informationen können auf dieses optische Informationsaufzeichnungsmedium geschrieben oder aufgezeichnet werden, indem ein Laserstrahl in einem Nahinfrarotbereich, z.B. ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm für eine CD-R oder ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von ungefähr 635 nm für eine DVD-R, auf das optische Informationsaufzeichnungsmedium gerichtet wird. Wenn der Laserstrahl auf einen Bereich der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht gerichtet wird, absorbiert der bestrahlte Bereich den darauf gerichteten Laserstrahl und verursacht einen lokalen Temperaturanstieg, der eine physikalische oder chemische Umwandlung hervorruft, z.B. eine Grube erzeugt, um die optischen Eigenschaften des Bereichs der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht zu verändern und dadurch die Informationen aufzuzeichnen.
Aufgezeichnete Informationen können gelesen oder reproduziert werden, indem ein Laserstrahl darauf gerichtet wird, der die gleiche Wellenlänge hat wie die Wellenlänge des Aufnahmelaserstrahles. Die aufgezeichneten Informationen werden auf Grund des ermittelten Unterschieds zwischen dem Reflexionsvermögen des Bereichs, in dem die optischen Eigenschaften der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht geändert worden sind, d.h. ein aufgezeichneter Bereich, der durch die Grube dargestellt wird, und dem Bereich, in dem die optischen Eigenschaften der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht nicht geändert worden sind, d.h. ein nicht aufgezeichneter Bereich, reproduziert.
Wenn optische Scheiben eine Farbstoff-Aufzeichnungsschicht haben, die Unregelmäßigkeiten in der Dicke aufweist, dann neigen jene optischen Scheiben dazu, einen Lesefehler und/oder einen Aufzeichnungsfehler zu verursachen.
Die US 5715051 offenbart ein Verfahren und ein System zum Ermitteln von Defekten in einer optischen Beschichtung, in der eine Schichtdicke der Aufzeichnungsschicht mit einer Schichtdicken-Prüfeinrichtung geprüft wird, wobei die Schichtdicken-Prüfeinrichtung eine Licht-Richteinrichtung aufweist, um einen Lichtstrahl auf das Substrat mit der darauf angeordneten Aufzeichnungsschicht zu richten, sowie eine Durchlasslicht-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lichtstrahls und zum Erzeugen eines Signals. Jedoch kann dieses Verfahren durch Umgebungslicht beeinflusst werden. Es ist folglich ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums hoher Qualität bereitzustellen, das durch eine sehr genaue Prüfung der Dicke einer auf dem Substrat gebildeten Aufzeichnungsschicht im Herstellungsprozess des optischen Informationsaufzeichnungsmediums hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken-Prüfeinrichtung des Weiteren eine Lichtabschirmeinrichtung zum Sperren des Lichtstrahls umfasst, der von der Licht-Richteinrichtung emittiert wird; und dadurch, dass das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: Erfassen des Signals, das von der Durchlasslicht-Erfassungseinrichtung erzeugt wird, wenn der Lichtstrahl durch das Substrat hindurchtritt; und Vergleichen des genannten Signals mit dem entsprechenden Signal, das von der genannten Durchlasslicht-Erfassungseinrichtung erzeugt wird, wenn der Lichtstrahl direkt von der Licht-Richteinrichtung zu der Durchlasslicht-Ertassungseinrichtung gelangt und wenn der Lichtstrahl durch eine Licht-Abschirmeinrichtung gesperrt wird, wobei der Lichtstrahl, der von der Licht- Richteinrichtung emittiert wird, einen Extinktionskoeffizienten zwischen 0,2 und 1,2 bei einem komplexen Brechungsindex (n) hat.
Mit der oben genannten Anordnung ist es möglich, die Schichtdicke der Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat genau zu prüfen, ohne durch Umgebungslicht, wie Licht von Leuchtstofflampen, beeinflusst zu werden, und alle optischen Informationsaufzeichnungsmedien oder optischen Scheiben mit unzulänglichen Schichtdicken aus einem Herstellungsstadium zurückzuweisen. Folglich wird verhindert, dass hergestellte optische Scheiben Lese- und Aufzeichnungsstörungen aufweisen.
Der Extinktionskoeffizient des Lichtstrahls, der von der Licht-Richteinrichtung ausgestrahlt wird, ist bei komplexem Brechungsindex im Bereich von 0,2 bis 1,2, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,2 und höchst vorzugsweise im Bereich von 0,9 bis 1,2.
Die oben genannten und andere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung genauer ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch veranschaulichende Beispiele gezeigt werden.
1 ist ein schematischer Grundriss eines Herstellungssystems für das Durchführen eines Verfahrens der Herstellung eines Informationsaufzeichnungsmediums gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht einer Drehbeschichtungsvorrichtung, die in einer Beschichtungsanlage des Herstellungssystems angebracht wird;
3 ist eine Perspektivansicht der Drehbeschichtungsvorrichtung;
4 ist ein Grundriss einer Düse der Drehbeschichtungsvorrichtung;
5 ist eine seitliche Ansicht der Düse;
6 ist eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht einer anderen Düse;
7A ist eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Substrates mit den darin definierten Rillen;
7B ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des Substrates mit einer Farbstoff-Aufzeichnungsschicht, die darauf aufgebracht ist;
7C ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des Substrates mit einer lichtreflektierenden Schicht, die auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht angeordnet ist;
8A ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des Substrates mit gesäubertem Rand;
8B ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des Substrates mit einer Schutzschicht, die darauf angeordnet ist;
9A ist eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Substrates mit einer lichtreflektierenden Schicht und einer Schutzschicht, die darauf angeordnet sind;
9B ist eine fragmentarische Querschnittsansicht einer optischen Scheibe;
10 ist eine seitliche Ansicht einer Dicken-Prüfeinrichtung des Herstellungssystems
11 ist eine Perspektivansicht einer Substratzuführeinrichtung der Dicken-Prüfeinrichtung;
12 ist eine Perspektivansicht der Substratzuführeinrichtung mit einer Licht-Abschirmplatte, die über einer Lichtquelle angeordnet ist;
13 ist eine Perspektivansicht der Substratzuführeinrichtung ohne eine Licht-Abschirmung, die über eine Lichtquelle angeordnet wird;
14 ist eine seitliche Ansicht einer Dicken-Prüfeinrichtung in einem Herstellungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Wellenlängen des Lichtes und den Extinktionskoeffizienten zeigt, wenn das Licht durch einen Farbstoff hindurchtritt;
16 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten des Durchlass-Lichts zeigt, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 570 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten geführt wird;
17 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten des Durchlass-Lichts zeigt, wenn Licht, das eine Wellenlänge von 590 nm hat, durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten geführt wird;
18 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten des Durchlass-Lichts zeigt, wenn Licht, das eine Wellenlänge von 630 nm hat, durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten geführt wird; und
19 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Dicken der Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten des Durchlass- Lichts zeigt, wenn das Licht, das eine Wellenlänge von 650 nm hat, durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten geführt wird.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Herstellungssystem 10 für das Durchführen eines Herstellungsvertahrens eines Informationsaufzeichnungsmediums gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen zwei Spritzgießanlagen (erste und zweite Spritzgießanlagen) 12A, 12B für das Herstellen von zwei Substraten durch Spritzgießen, Formpressung oder Spritzformpressung, eine Beschichtungsanlage 14 für das Beschichten und das Trocknen einer Farbstoff-Lösung auf einer Hauptoberfläche eines Substrates, um Farbstoff-Aufzeichnungsschichten auf dem Substrat herzustellen und eine Nachbehandlungsanlage 16 zur Bildung einer lichtreflektierenden Schicht auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht eines Substrates z.B. durch Spritzen, indem sie eine UV-härtbare Lösung auf die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat schichtet und ultraviolette Strahlen auf die geschichtete UV-härtbare Lösung richtet, um die geschichtete UV-härtbare Lösung zu härten, um dadurch eine Schutzschicht auf der lichtreflektierenden Schicht auf dem Substrat zu bilden.
Jede der ersten und zweiten Gießanlagen 12A, 12B umfasst eine Formteilmaschine 20 zum Herstellen eines Substrats 202 (siehe 7A) mit Spurrillen oder Rillen (Aussparungen und Vorwölbungen) 200, die auf einer Hauptoberfläche davon zum Darstellen von Informationen wie Adresssignalen durch Gießen eines synthetischen Kunststoffmaterials wie Polycarbonat durch Spritzgießen, Formpressung oder Spritzformpressung gebildet werden, eine Kühleinrichtung 22 zum Abkühlen des Substrates 202, das von der Formteilmaschine 20 abgeführt wird, und eine Stapeleinrichtung (Stapelpfosten-Drehtisch) 26, die eine Mehrzahl von Stapelpfosten 24 für das Stapeln und die Speicherung abgekühlter Substrate 202 aufweist.
Die Beschichtungsanlage 14 umfasst erste, zweite und dritte Verarbeitungsstationen 30, 32, 34. Die erste Verarbeitungsstation 30 umfasst eine Stapelpfosten-Speicher-Einrichtung 40 für die Speicherung von Stapelpfosten 24, die von der ersten und zweiten Gießanlage 12A, 12B geliefert werden, eine erste Zuführeinrichtung 42 für das einzelne Entnehmen der Substrate 202, die auf den Stapelpfosten 24 gestapelt sind und das Zuführen des Substrats 202 an einen nachfolgenden Prozess, sowie eine elektrostatische Blaseinrichtung 44 für das Entfernen der elektrostatischen Ladungen von jedem Substrat 202, das durch die erste Zuführeinrichtung 42 zugeführt wird.
Die zweite Verarbeitungsstation 32 umfasst eine zweite Zuführeinrichtung 46, um hintereinander Substrate 202, von denen elektrostatische Aufladungen durch die elektrostatische Blaseinrichtung 44 entfernt wurden, zu einem folgenden Prozess zuzuführen, einer Farbstoff-Beschichtungsvorrichtung 48 zum Schichten einer Farbstofflösung auf eine Mehrzahl von Substraten 202, die durch die zweite Zuführeinrichtung 46 zugeführt wurden, und eine dritte Zuführeinrichtung 50 zum Zuführen von einzelnen Substraten 202, die mit der Farbstofflösung beschichtet worden sind. Die Farbstoff-Beschichtungsvorrichtung 48 hat eine Reihe aus sechs Drehbeschichtungsvorrichtungen 52.
Die dritte Verarbeitungsstation 34 hat eine Rückseitenreinigungseinnchtung 54 zum Reinigen der Rückseite eines Substrates 202, das durch die dritte Zuführeinrichtung 50 zugeführt wird, eine vierte Zuführeinrichtung 56 zum Zuführen eines Substrates 202, dessen Rückseite durch die Rückseitenreinigungseinrichtung 54 gereinigt wurde, eine Nummernzuweisungseinrichtung 58 zum Zuweisen einer Chargennummer, etc. zu einem Substrat 202, das durch die vierte Zuführeinrichtung 56 zugeführt wird, durch Tintenstrahldrucken, und eine Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 zum Prüfen der Dicke einer Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf einem Substrat 202, dem eine Chargennummer, etc. zugewiesen worden ist.
Die Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 kann das Substrat 202, das von der Nummernzuweisungseinrichtung 58 geliefert wird, selektiv auf einen Stapelpfosten 64 für normale Substrate und einen Stapelpfosten 66 für defekte Substrate, abhängig vom Prüfergebnis der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 des Substrates 202, sortieren. Details der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 werden später beschrieben.
Eine erste Partitionsplatte 70 wird zwischen der ersten Verarbeitungsstation 30 und der zweiten Verarbeitungsstation 32 angeordnet, und eine zweite Partitionsplatte 72 wird zwischen der zweiten Verarbeitungsstation 32 und der dritten Verarbeitungsstation 34 angeordnet. Die erste Partitionsplatte 70 hat in einem unteren Teil davon eine Öffnung (nicht gezeigt), welche groß genug ist, einen Zufuhrweg für Substrate 202 nicht zu schließen, die durch die zweite Zuführeinrichtung 46 zugeführt werden, und die zweite Partitionsplatte 72 hat in einem unteren Teil davon eine Öffnung (nicht gezeigt), welche groß genug ist, damit ein Zufuhrweg für Substrate 202 nicht verschlossen wird, die durch die dritte Zuführeinrichtung 50 zugeführt werden.
Die Nachbehandlungsanlage 16 umfasst eine Stapelpfosten-Lagereinrichtung 80 zum Lagern von Stapelpfosten 64 für normale Substrate 202, die von der Beschichtungsanlage 14 geliefert werden, eine fünfte Zuführeinrichtung 82 zum einzelnen Entnehmen der Substrate 202, die auf den Stapelpfosten 64 gestapelt sind, die in der Stapelpfosten-Lagereinrichtung 80 gelagert sind, und Zuführen des Substrats 202 zu einem nachfolgenden Prozess, eine erste elektrostatische Blaseinrichtung 84 zum Entfernen der elektrostatischen Ladungen von jedem Substrat 202, das durch die fünfte Zuführeinrichtung 82 zugeführt wird, eine sechste Zuführeinrichtung 86 zum nacheinander Zuführen von Substraten 202, von denen elektrostatische Ladungen durch die erste elektrostatische Blaseinrichtung 84 entfernt worden sind, an einen nachfolgenden Prozess, eine Spritzeinrichtung 88 zur Bildung einer lichtreflektierenden Schicht auf einer Hauptoberfläche eines Substrats 202 durch Spritzen, zugeführt durch die sechste Zuführeinrichtung 86, eine siebente Zuführeinrichtung 90 zum nacheinander Zuführen von Substraten 202, auf denen lichtreflektierende Schichten gebildet worden sind, und eine Randsäuberungseinrichtung 92 zum Säubern eines äußeren Randes des Substrats 202, das durch die siebente Zuführeinrichtung 90 zugeführt wurde.
Die Nachbehandlungsanlage 16 hat auch eine zweite elektrostatische Blaseinrichtung 94 für das Entfernen der elektrostatischen Ladungen von jedem Substrat 202 dessen Rand durch die Randsäuberungseinrichtung 92 gesäubert worden ist, eine Beschichtungseinrichtung 96 für UV-härtbare Lösung zum Schichten einer UV-härtbaren Lösung auf der Hauptoberfläche des Substrates 202, von dem elektrostatische Ladungen durch die zweite elektrostatische Blaseinrichtung 94 entfernt worden sind, eine Dreheinrichtung 98 zum Drehen des Substrates 202, das mit der UV-härtbaren Lösung beschichtet wurde, mit einer großen Geschwindigkeit, um die Schichtdicke der UV-härtbaren Lösung zu vergleichmäßigen, eine geeignete UV-Richteinrichtung 100 zum Richten der ultravioletten Strahlen auf die Hauptoberfläche des Substrates 202, das mit der UV-härtbaren Lösung beschichtet und gedreht worden ist, um die überzogene UV-härtbare Lösung zu härten, um dadurch eine Schutzschicht auf der Hauptoberfläche des Substrates 202 zu bilden, eine achte Zuführeinrichtung 102 zum Zuführen von Substraten 202 zur zweiten elektrostatischen Blaseinrichtung 94, die Beschichtungseinrichtung 96 für UV-härtbare Lösung, die Dreheinrichtung 98 und die geeignete UV-Richteinrichtung 100, eine neunte Zuführeinrichtung 104 zum Zuführen eines Substrates 202, auf das ultraviolette Strahlen gerichtet worden sind, an einen nachfolgenden Prozess, ein Defekt-Prüfeinrichtung 106 zum Prüfen der beschichteten Oberfläche und die Schutzschichtoberfläche des Substrates 202, das durch die neunte Zuführeinrichtung 104 geliefert wird, auf Defekte, eine Eigenschaften-Prüfeinrichtung 108 zum Prüfen von Signaleigenschaften auf Grund der Rillen 200, die im Substrat 202 gebildet wurden, und eine Sortiereinrichtung 114 zum selektiven Sortieren des Substrats 202 auf einen Stapelpfosten 110 für normale Substrate und auf einen Stapelpfosten 112 für defekte Substrate, abhängig von den Prüfergebnissen der Defekt-Prüfeinrichtung 106 und der Eigenschaften-Prüfeinrichtung 108.
Die Nachbehandlungsanlage 16 schließt auch eine zehnte Zuführeinrichtung 116 zum Zuführen von einzelnen Substraten 202 ein, die auf dem Stapelpfosten 110 für einen nachfolgenden Prozess gestapelt werden, und eine Klebeeinrichtung 118 zum miteinander Verkleben eines Substrats 202, das durch die zehnte Zuführeinrichtung 116 geliefert wird und eines gelagerten Substrats 202 (siehe 9A), auf dem eine lichtreflektierende Schicht 208 und eine Schutzschicht 210 gebildet worden sind, so dass ihre Informations-Aufzeichnungsoberflächen sich gegenüber voneinander befinden.
Strukturelle Details von jeder der Drehbeschichtungsvorrichtungen 52 sind mit Bezug auf 2 bis 6 unten beschrieben.
Wie in 2 und 3 gezeigt, hat die Drehbeschichtungsvorrichtung 52 einen Beschichtungslösungs-Applikator 400, einen Drehkopf 402 und eine Streuverhinderungswand 404. Der Beschichtungslösungs-Applikator 400 hat einen unter Druck stehenden Behälter (nicht gezeigt), gefüllt mit einer Beschichtungslösung, einem Rohr (nicht gezeigt), das sich von dem unter Druck setzenden Behälter zu einer Düse 406 erstreckt, und einem Lösungs-Ablassregelventil 408 zum Regeln der Menge der Beschichtungslösung, die von der Düse 406 abgelassen wird. Die eingestellte Menge der Beschichtungslösung, die von der Düse 406 abgelassen wird, wird auf die Oberfläche des Substrates 202 gebracht. Der Beschichtungslösungs-Applikator 400 kann winklig von einer Bereitschaftsposition zu einer Position über dem Substrat 202 durch eine Griffeinrichtung 414 bewegt werden. Die Griffeinrichtung 414 hat eine Tragplatte 410, welche die Düse 406 mit ihrer Öffnung abwärts orientiert trägt und einen Motor 412, um die Tragplatte 410 horizontal zu drehen.
Der Drehkopf 402 wird unter dem Beschichtungslösungs-Applikator 400 angeordnet. Der Drehkopf 402 hat eine Befestigung 420, durch die das Substrat 202 lösbar in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Der Drehkopf 402 hat seine eigene vertikale Welle, die durch einen Motor (nicht gezeigt) um seine eigene Achse drehbar ist.
Wenn das Substrat 202, das durch die Befestigung 420 horizontal gehalten wird, durch den Motor gedreht wird, wird die Beschichtungslösung von der Düse 406 auf die Oberfläche des Substrates 202 gelassen und fließt unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften auf der Oberfläche des Substrates 202 radial nach außen. Eine überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die radial nach außen über den äußeren Umfangsrand des Substrates 202 hinaus fließt, wird vom Substrat 202 unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften herunter geschleudert. Die Beschichtungslösung, die auf der Oberfläche des Substrates 202 bleibt, wird zu einem Schichtfilm als die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 getrocknet.
Die Streuverhinderungswand 404 wird zur Verfügung gestellt, um zu verhindern, dass eine übermäßige Menge der Beschichtungslösung, die vom Substrat 202 herunter geschleudert wird, in der Drehbeschichtungsvorrichtung 52 verstreut wird. Die Streuverhinderungswand 404 hat eine Ringform, die sich um den Drehkopf 402 erstreckt mit einer Öffnung 422, die über dem Drehkopf 402 angeordnet ist. Die übermäßige Menge der Beschichtungslösung, die vom Substrat 202 herunter geschleudert wird, wird durch die Streuverhinderungswand 404 gesammelt und durch ein Abflussrohr 424 zurückgewonnen.
In der zweiten Verarbeitungsstation 32 (siehe 1), führt jede der Dreh-Beschichtungsvorrichtungen 52 eine lokalisierte Luftabfuhr durch. Genauer, es wird Luft von der Öffnung 422 in der Streuverhinderungswand 404 in die Dreh-Beschichtungsvorrichtung 52 eingeführt, fließt auf und entlang der Oberfläche des Substrats 202 auf der Befestigung 420 und wird durch ein Abflussrohr 426 abgeführt, das sich abwärts vom Drehkopf 402 erstreckt.
Wie in 4 bis 6 gezeigt, enthält die Düse 406 des Beschichtungslösungs-Applikators 400 einen schlanken zylinderförmigen Hauptdüsenkörper 432, der eine Durchbohrung 430 hat, die darin in der axialen Richtung ausgebildet ist, und einen Befestigungsabschnitt 434 zum Befestigen des Hauptdüsenkörpers 432 an die Tragplatte 410 (3). Der Hauptdüsenkörper 432 hat die folgende Oberfläche. Das heißt, die vordere Endoberfläche 440 und die äußere oder innere Wandoberfläche oder beide der äußeren und inneren Wandoberflächen 442, 444, die sich über einen Abstand von nicht weniger als 1 mm von der Oberfläche 440 des vorderen Endes erstrecken, bestehen aus einem Fluorverbindung. Die Substanzen, die als die Fluorverbindungen verwendbar sind, schließen z.B. Polytetrafluoroäthylen und Substanzen, die Polytetrafluoroäthylen enthalten, mit ein.
Bevorzugte Beispiele der in dieser Ausführungsform zu verwendenden Düse 406 schließen z.B. die Düse 406 mit ein, in welcher der Teil, in dem die Oberfläche des vorderen Endes des Hauptdüsenkörpers 432 enthalten ist und der sich über einem Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Endoberfläche erstreckt, gebildet wird, indem man die Fluorverbindung verwendet, wie in 5 gezeigt, und eine Düse 406, in welcher der Teil, in dem die vordere Endoberfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 enthalten ist und welcher die äußere oder innere Wandoberfläche oder beide der äußeren und inneren Wandoberflächen 442, 444 mit einschließt, der sich über einen Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Endoberfläche 440 erstrecket, mit der Fluorverbindung beschichtet wird, wie in 6 gezeigt.
Wenn der Teil, der die vordere Endoberfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 einschließt und der sich über den Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Endoberfläche 440 erstreckt, aus der Fluorverbindung gebildet wird, ist die folgende Anordnung aus praktischen Gesichtspunkten vorzuziehen, z.B. in Bezug auf die Dicke. Das heißt, zum Beispiel wird der Hauptdüsenkörper 432 aus rostfreien Stahl gebildet. Weiter werden die vordere Endoberfläche 440 und der Teil, der sich über einen Abstand von maximal 5 mm von der vorderen Endoberfläche 440 erstreckt, aus der Fluorverbindung gebildet.
Wenn der Teil, der die vordere Endoberfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 einschließt und der die äußere oder innere Wandoberfläche oder beide der äußeren und inneren Wandoberflächen 442, 444 einschließt, und sich über eine Strecke von nicht weniger als 1 mm der vorderen Endoberfläche 440 erstreckt, wie in 6 gezeigt mit der Fluorverbindung beschichtet wird, ist es vorzuziehen, dass ein Bereich, der sich über eine Strecke von nicht weniger als 10 mm der vorderen Endoberfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 erstreckt mit der Fluorverbindung beschichtet wird. Es ist insbesondere vorzuziehen, dass der gesamte Bereich des Hauptdüsenkörpers 432 mit der Fluorverbindung beschichtet wird. Wenn der Bereich, wie oben beschrieben überzogen ist, ist die Dicke nicht genau begrenzt. Jedoch ist eine Dicke innerhalb eines Bereiches von 5 μm bis 500 μm geeignet. Das Material für den Hauptdüsenkörper 432 ist vorzugsweise rostfreier Stahl, wie oben beschrieben. Der Durchmesser der Durchbohrung 430, die in dem Hauptdüsenkörper 432 ausgebildet ist, ist im Allgemeinen innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 1,0 mm.
Ein Vertahren zur Herstellung einer optischen Scheibe mit dem Herstellungssystem 10 wird mit Bezug auf 7A bis 8B unten beschrieben.
Jede der Gießmaschinen 20 der ersten und zweites Gießanlage 12A, 12B bildet durch Spritzgießen, Formpressung oder Spritzformpressung ein Substrat 202 aus synthetischem Kunststoff, wie etwa Polycarbonat oder dergleichen. Wie in 7A gezeigt, hat das Substrat 202 Rillen (Aussparungen und Vorwölbungen) 200, die als Spurrillen dienen oder Informationen wie Adresssignale auf einer Hauptoberfläche davon darstellen. Das Material für das Substrat 202 schließt z.B. Polycarbonat, Acryl-Kunststoff wie Polymethyl-Methacrylat, auf Vinylchlorid basierende Kunststoffe wie Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Copolymer, Epoxyd-Kunststoff, amorphes Polyolefin und Polyester mit ein. Diese Materialien können bei Bedarf auch in Kombination verwendet werden. Unter den Materialien, die oben beschrieben wurden, ist die Verwendung von Polycarbonat vorzuziehend, angesichts z.B. der Feuchtigkeitsresistenz, der Dimensionsstabilität und des Preises. Die Tiefe der Rille 200 ist vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 0,3 μm. Die Halbwertsbreite ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 0,9 μm.
Die Substrate 202, die von den Spritzmaschinen 20 entfernt werden, werden durch die Kühleinrichtung 22 abgekühlt und dann auf den Stapelpfosten 24 mit ihren Hauptoberflächen nach unten zeigend gestapelt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Substraten 202 auf jedem der Stapelpfosten 24 gestapelt wird, werden die Stapelpfosten 24 von der ers ten und zweiten Gießanlage 12A, 12B entfernt und werden der Beschichtungsanlage 14 zugeführt, wo die Stapelpfosten 24 in die Stapelpfosten-Lagereinrichtung 40 angeordnet werden. Die Stapelpfosten 24 können durch einen Wagen oder eine selbstangetriebene Zuführeinrichtung zugeführt werden.
Wenn die Stapelpfosten 24 in der Stapelpfosten-Lagereinrichtung 40 angeordnet werden, wirkt die erste Zuführeinrichtung 42 so, dass einzelne Substrate 202 von den Stapelpfosten 24 genommen werden und führt das Substrat 202 der elektrostatischen Blaseinrichtung 44 zu. Die elektrostatische Blaseinrichtung 44 entfernt elektrostatische Ladungen vom Substrat 202, das dann durch die zweite Zuführeinrichtung 46 zur Farbstoff-Beschichtungseinrichtung 48 zugeführt wird, wo das Substrat 202 zu irgendeiner der sechs Drehbeschichtungsvorrichtungen 52 gebracht wird. In der Drehbeschichtungsvorrichtung 52 wird die Hauptoberfläche des Substrates 202 mit einer Farbstofflösung beschichtet, und dann wird das Substrat 202 mit einer großen Geschwindigkeit gedreht, um die Dicke der überzogenen Farbstofflösung zu vergleichmäßigen. Danach wird die überzogene Farbstofflösung zu einer Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf der Hauptoberfläche des Substrats 202 getrocknet, wie in 7B gezeigt ist.
Genauer, wenn das Substrat 202 zur Drehbeschichtungsvorrichtung 52 geliefert wird, wird das Substrat 202 fest am Drehkopf 402 angebracht, wie in 2 gezeigt, und durch die Befestigung 420 horizontal gehalten. Die Beschichtungslösung wird von dem unter Druck stehenden Behälter zum Ablasslösungs-Regelventil 408 geliefert, das eine vorbestimmte Menge der Beschichtungslösung über die Düse 406 auf einen radial innen liegenden Bereich des Substrates 202 ablässt.
Wie oben beschrieben, hat die Düse 406 die folgende Oberfläche. Das heißt, der Teil, der die vordere Endoberfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 und die äußere oder innere Wandoberfläche oder beide der äußeren und inneren Wandoberflächen 442, 444 einschließt und sich über die Strecke von nicht weniger als 1 mm der vorderen Endoberfläche 440 erstreckt, besteht aus der Fluorverbindung. Deshalb neigt die Beschichtungs-lösung weniger dazu an der Düse 406 anzuhaften, und wenn die Beschichtungslösung getrocknet wird, wird folglich verhindert, dass der Farbstoff an der Düse 406 ausfällt und abgelagert wird. Infolgedessen kann die Drehbeschichtungsvorrichtung 52 auf dem Substrat 202 einen überzogenen Film glatt bilden, ohne Probleme wie Beschichtungsdefekte zu verursachen.
Die Beschichtungslösung umfasst eine Farbstofflösung, die ein Lösungsmittel und einen Farbstoff umfasst, der darin aufgelöst ist. Der Farbstoff in der Farbstofflösung hat eine Konzentration, die im Allgemeinen von 0,01 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, besonders vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent oder ganz besonders vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent beträgt.
Der Drehkopf 402 kann mit einer großen Geschwindigkeit durch den Motor gedreht werden. Wenn der Drehkopf 402 mit einer großen Geschwindigkeit gedreht wird, fließt die Beschichtungslösung, die auf das Substrat 202 abgelassen wird, auf der Oberfläche des Substrates 202 unter dem Einfluss der Zentrifugalkräfte radial nach außen, und erreicht bei der Bildung eines Schichtfilms auf dem Substrat 202 den äußeren Umfangsrand des Substrats 202. Eine überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die radial nach außen über dem äußeren Umfangsrand des Substrates 202 hinaus fließt, wird vom Substrat 202 durch Zentrifugalkräfte herunter geschleudert und um den äußeren Umfangsrand des Substrates 202 gestreut. Die gestreute überschüssige Menge der Beschichtungslösung triff auf die Streuverhinderungswand 404, wird durch eine Aufnahme gesammelt, die unter der Streuverhinderungswand 404 angeordnet ist, und wird dann durch das Abflussrohr 424 zurückgewonnen. Der beschichtete Film auf dem Substrat 202 wird getrocknet, während und nachdem der beschichtete Film auf dem Substrat 202 gebildet wird. Der beschichtete Film (die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht) 204 hat im Allgemeinen eine Dicke im Bereich von 20 bis 500 nm oder vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 nm.
Der für die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 zu verwendende Farbstoff ist nicht besonders eingegrenzt. Die verwendbaren Farbstoffe schließen zum Beispiel Cyanin-Farbstoff, Phthalocyanin-Farbstoff, Imidazoquinoxalin-Farbstoff, Pyrylium-Farbstoff, Thiopyrylium-Farbstoff, Azulenium-Farbstoff, Squalirium-Farbstoff, Metallkomplex-Farbstoff, z.B. auf Ni oder Cr basierend, Naphthoquinon-Farbstoff, Anthrachinon-Farbstoff, Indophenol-Farbstoff, Indoanilin-Farbstoff, Triphenylmethan-Farbstoff, Merocyanin-Farbstoff, Oxonol-Farbstoff, Aminium-Farbstoff, Diimmonium-Farbstoff und Nitrosoverbindungen mit ein. Unter diesen Farbstoffen ist vorzugsweise Cyanin-Farbstoff, Phthalocyanin-Farbstoff, Azulenium-Farbstoff, Squalirium-Farbstoff, Oxonol-Farbstoff und Imidazoquinoxalin-Farbstoff zu verwenden.
Das Lösungsmittel des Anwendungsmittels für die Bildung der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 schließt z.B. Ester wie Butylazetat und Cellosolve-Azetat; Keton wie Methyl-Ethylketon, Zyklohexanon und Methyl-Isobutylketon; gechlorter Kohlenwasserstoff wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan und Chloroform; Amid wie Dimethylformamid; Kohlenwasserstoff wie Zyklohexan; Äther wie Tetrahydrofuran, Ethyläther und Dioxan; Alkohol wie Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol- und Diazetonalkohol; Fluorlösungsmittel wie 2,2,3,3,-Tetrafluor-1-Propanol und Glykoläther wie Äthylenglykol monomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther und Propylenglykolmonomethyläther mit ein.
Das Lösungsmittel kann einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehr Arten davon in geeigneter Weise verwendet werden, welche die Lösungseigenschaft des zu verwendenden Farbstoffs berücksichtigt. Vorzugsweise wird das Fluorlösungsmittel wie 2,2,3,3,-Tetrafluor-1-Propanol verwendet. Ein Antiverbleichmittel und ein Bindemittel können der Farbstofflösung hinzugefügt werden, wenn es gewünscht wird. Weiter kann abhängig vom Gebrauchszweck eine Vielzahl von Zusätzen wie ein Antioxydant, ein UV-absorbierendes Mittel, ein Weichmacher und ein Schmiermittel der Farbstofflösung hinzugefügt werden.
Repräsentative Beispiele des Antiverbleichmittels schließen Nitrosoverbindungen, Metallkomplex, Diimmonium-Salz und Aminium-Salz mit ein. Diese Beispiele werden z.B. in den jeweiligen Patentdokumenten wie den japanischen Offenlegungs-Patent-Publikationen Nr. 2-300288, 3-224793 und 4-146189 beschrieben.
Die Bindemittel schließen z.B. natürliche organische Hochmolekularmittel wie Gelatine, Zellulosederivate, Dextran, Kunststoff und Gummi mit ein; sowie synthetische organische Hochmolekularverbindungen einschließlich z.B. Kohlenwasserstoff-Kunststoff wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyren und Polyisobutylen, Vinyl-Kunststoff wie Polyvinylchlorverbindung, Polyvinylvinyliden und Polyvinylchlorid-Polyvinylazetatcopolymer, Acryl-Kunststoff wie Polymethylacrylat und Polymethylmethacrylat, Polyvinylalkohol, gechlortes Polyäthylen, Epoxyd-Kunststoff, Butylal-Kunststoff, Gummiderivate und das Ausgangskondensat der thermoplastischen Kunststoffe wie Phenol-Formaldehyd-Kunststoff. Wenn eine Bindemittel benutzt wird, dann sollten es höchstens 20 Gewichtsanteile sein, vorzugsweise höchstens 10 Gewichtsanteile und besonders vorzugsweise höchstens 5 Gewichtsanteile in Bezug auf 100 Gewichtteile des Farbstoffs sein.
Eine Grundierungsschicht kann auf der Oberfläche des Substrates 202, auf dem die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 angeordnet ist, zur Verbesserung des Planarität, Erhöhung der Bindungsstärke und Verhinderung der Veränderung der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 aufgebracht werden.
Das Material für die Grundierungsschicht schließt z.B. ein: Hochmolekularverbindungen wie Polymethyl-Methacrylat, Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymer, Styrol-Malein-Anhydrid-Copolymer, Polyvinylalkohol, N-Methylol-Acrylamid, Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Polyäthylen, Nitrocellulose, Polyvinylchlorid, gechlortes Polyolefin, Polyester, Polyamid, Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymer, Äthylen-Vinylazetat-Copolymer, Polyäthylen, Polypropylen und Polycarbonat; und Oberflächenmodifikator wie Silan-Kopplungsmittel.
Die Grundierungsschicht kann gebildet werden, indem man eines der oben genannten Materialien in einem geeigneten Lösungsmittel auflöst oder dispergiert, um eine Grundierungsschichtlösung vorzubereiten, und dann die Grundierungsschichtlösung auf die Substratoberfläche durch einen Beschichtungsprozess schichtet, wie etwa einem Drehbeschichtungsprozess, einem Tauchbeschichtungsprozess, einem Extrusionsbeschichtungsprozess oder dergleichen. Die Grundierungsschicht wird mit einer Dicke aufgebracht, die im Allgemeinen von 0,005 bis 20 μm reicht, und vorzugsweise von 0,01 bis 10 μm reicht.
Das Substrat 202 mit der darauf gebildeten Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 wird durch die dritte Zuführeinrichtung 50 der Rückseitenreinigungseinrichtung 54 zugeführt, welche die rückwärtige Oberfläche des Substrates 202 reinigt, die gegenüber der Hauptoberfläche davon ist. Danach wird das Substrat 202 durch die vierte Zuführeinrichtung 56 an die Nummernzuweisungseinrichtung 58 geliefert, die der Haupt- oder Rückoberfläche des Substrates 202 eine Nummer, wie etwa eine Chargennummer, zuweist.
Danach wird das Substrat 202 der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 zugeführt, um die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf dem Substrat 202 zu überprüfen. Genauer, richtet die Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 Licht auf die Rückseite des Substrates 202 und verarbeitet mit einer CCD Kamera ein Bild des durch das Substrat 202 und die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 hindurchtretenden Lichts. Auf Grund des Prüfergebnisses von der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 wird das geprüfte Substrat 202 zu den Stapelpfosten 64 für normale Substrate oder den Stapelpfosten 66 für defekte Substrate gebracht. Der Prüfbetrieb der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 wird später beschrieben.
Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Substraten 202 auf dem Stapelpfosten 64 für normale Substrate gestapelt sind, wird der Stapelpfosten 64 für normale Substrate von der Beschichtungsanlage 14 entfernt und der Nachbehandlungsanlage 16 zugeführt, wo er in der Stapelpfosten-Lagereinrichtung 80 gelagert wird. Der Stapelpfosten 64 kann durch einen Wagen oder eine selbstangetriebene Zuführeinrichtung zugeführt werden.
Wenn der Stapelpfosten 64 für normale Substrate in der Stapelpfosten-Lagereinrichtung 80 gelagert wird, bewirkt die fünfte Zuführeinrichtung 82, dass einzelne Substrate 202 vom Stapelpfosten 64 entfernt werden und das Substrat 202 der ersten elektrostatischen Blaseinrichtung 84 zugeführt wird. Die erste elektrostatische Blaseinrichtung 84 entfernt elektrostatische Ladungen vom Substrat 202, das dann durch die sechste Zuführeinrichtung 86 an die Spritzeinrichtung 88 geführt wird.
Wenn das Substrat 202 an die Spritzeinrichtung 88 wie in 7C gezeigt geliefert wird, wird eine lichtreflektierende Schicht 208 gebildet, indem auf die gesamte Hauptoberfläche des Substrates 202 außer einer Randkante 206 gespritzt wird.
Die lichtreflektierende Schicht 208 wird aus einem lichtreflektierenden Material gebildet, das ein hohes Reflexionsvermögen in Bezug auf einen Laserstrahl hat. Zum Beispiel kann das lichtreflektierende Material ein Metall oder ein Halbmetall sein, wie etwa Mg, Se, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Te, Pb, Po, Sn, Bi oder dergleichen, oder rostfreier Stahl.
Von diesen Materialien sind Cr, Ni, Pt, Cu, Ag, Au, Al und rostfreier Stahl vorzuziehen. Diese Materialien können alleine oder in einer Kombination davon oder als Legierung von mindestens zwei Materialien davon benutzt werden. Besonders vorzuziehen ist Au, Ag oder eine Legierung davon.
Die lichtreflektierende Schicht 208 kann auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 durch Verdunsten, Spritzen oder Ionenüberziehen des lichtreflektierenden Materials gebildet werden. Die lichtreflektierende Schicht 208 hat im Allgemeinen eine Dicke im Bereich von 10 bis 800 nm, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 500 nm oder höchst vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 nm.
Das Substrat 202, auf dem die lichtreflektierende Schicht 208 gebildet wird, wird durch die siebente Zuführeinrichtung 90 der Randsäuberungseinrichtung 92 zugeführt, die, wie in 8A gezeigt, den Rand 206 der Hauptoberfläche des Substrates 202 säubert, um die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 vom Rand 206 zu entfernen. Danach wird das Substrat 202 durch die achte Zuführeinrichtung 102 zur zweiten elektrostatischen Blaseinrichtung 94 gebracht, die elektrostatische Ladungen vom Substrat 202 entfernt.
Danach wird das Substrat 202 durch die achte Zuführeinrichtung 102 zur Beschichtungseinrichtung 96 der UV-härtbaren Lösung zugeführt, die eine UV-härtbare Lösung auf einen Teil der Hauptoberfläche des Substrates 202 aufbringt. Dann wird das Substrat 202 durch die achte Zuführeinrichtung 102 der Dreheinrichtung 98 zugeführt, die das Substrat 202 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, um die aufgebrachte UV-härtbare Lösung mit einer konstanten Schichtdicke über die gesamte Hauptoberfläche des Substrates 202 zu verteilen.
Danach wird das Substrat 202 durch die achte Zuführeinrichtung 102 zur UV-Richteinrichtung 100 zugeführt, die ultraviolette Strahlen auf die UV-härtbare Lösung auf dem Substrat 202 richtet. Wie in 8B gezeigt, wird die UV-härtbare Lösung in eine Schutzschicht 210 gehärtet, welche die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 und die lichtreflektierende Schicht 208 bedeckt und damit eine optische Scheibe D vervollständigt.
Die Schutzschicht 210 wird auf der lichtreflektierenden Schicht 208 angeordnet, um die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 physikalisch und chemisch zu schützen. Die Schutzschicht 210 kann auch auf der Oberfläche des Substrates 202 gegenüber der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 gebildet werden, mit dem Zweck, den Kratzerwiderstand und den Feuchtigkeitswiderstand der optischen Scheibe D zu erhöhen. Die Schutzschicht 210 kann aus einer anorganischen Substanz wie SiO, SiO₂, MgF₂, SnO₂, Si₃N₄ oder ähnlichen oder aus einer organischen Substanz wie einem thermoplastischen Kunststoff, einem wärmehärtenden Kunststoff, einem UV-härtbaren Kunststoff oder ähnlichen gebildet werden.
Die Schutzschicht 210 kann alternativ dazu gebildet werden, indem ein Film laminiert wird, der durch Extrudieren von Plastik auf der lichtreflektierenden Schicht 208 und/oder dem Substrat 202 mit einem Adhäsionsmittel hergestellt wird. Weiterhin alternativ dazu kann die Schutzschicht 210 durch einen Prozess wie Vakuumverdampfung, Spritzen, Beschichten oder dergleichen gebildet werden. Wenn die Schutzschicht 210 aus einem thermoplastischen Kunststoff oder ein wärmehärtenden Kunststoff gebildet wird, dann wird sie durch Auflösen eines dieser Materialien in einem geeigneten Lösungsmittel gebildet, um eine Schutzschichtlösung vorzubereiten, und die Schutzschichtlösung wird dann auf die Substratoberfläche geschichtet und die geschichtete Schutzschichtlösung getrocknet.
Wenn die Schutzschicht 210 aus einem UV-härtbaren Kunststoff gemacht wird, dann wird sie gebildet, indem der UV-härtbare Kunststoff direkt auf die Substratoberfläche geschichtet wird, oder indem ein UV-härtbarer Kunststoff in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst wird, um eine Schutzschichtlösung vorzubereiten und die Schutzschichtlö-sung auf die Substratoberfläche zu schichten, und darauf dann ultraviolette Strahlen gerichtet werden, um den geschichteten UV-härtbaren Kunststoff zu härten. Verschiedene Zusätze, wie ein Ladungshemmer, ein Oxidationshemmer, ein UV-Absorber, etc. können der Schutzschichtlösung hinzugefügt werden.
Die Schutzschicht 210 hat im Allgemeinen eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 μm. Danach wird die optische Scheibe D durch die neunte Zuführeinrichtung 104 der Defekt-Prüfeinrichtung 106 und der Eigenschaften-Prüfeinrichtung 108 zugeführt, welche die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 und die Schutzschicht 210 auf Defekte auf ihren Oberflächen prüfen, als auch die Signaleigenschaften auf Grund der Rillen 200 prüfen, die im Substrat 202 der optischen Scheibe D gebildet sind. Genauer, jede der Defekt-Prüfeinrichtung 106 und der Eigenschaften-Prüfeinrichtung 108 richtet Licht auf beide Oberflächen der optischen Scheibe D und verarbeitet ein Bild des Lichtes das dadurch reflektiert wird mit einer CCD Kamera. Die Prüfergebnisse, die durch die Defekt- Prüfeinrichtung 106 und die Eigenschaften-Prüfeinrichtung 108 erzielt werden, werden an die Sortiereinrichtung 114 übermittelt.
Nachdem die optische Scheibe D auf Defekte und Signaleigenschaften geprüft worden ist, wird sie durch die Sortiereinrichtung 114 selektiv auf den Stapelpfosten 110 für normale Scheiben und den Stapelpfosten 112 für defekte Scheiben sortiert, abhängig von den Prüfergebnissen.
Das Substrat 202, das zu dem Stapelpfosten 110 für normale Scheiben gebracht wird, wird durch die zehnte Zuführeinrichtung 116 der Klebeeinrichtung 118 zugeführt. Die Klebeeinrichtung 118 klebt das Substrat 202, das durch die zehnte Zuführeinrichtung 116 angeliefert wird, und das Substrat 202 (siehe 9A), das in der Klebeeinrichtung 118 gelagert ist und die lichtreflektierende Schicht 208 und die Schutzschicht 210 hat, so aneinander, dass ihre Informations-Aufzeichnungsoberflächen sich gegenüber voneinander befinden und vervollständigt so eine optische Scheibe D (siehe 9B). Die optische Scheibe D wird dann an einen nicht gezeigten Label-Druckprozess geliefert.
Die Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 wird mit Bezug auf die 10 und 11 unten beschrieben. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 eine Lichtquelle 300, die unter einem Substrat 202 angeordnet ist, eine CCD-Einrichtung 302 für das Eifassen eines Lichtstrahls L2, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird und durch das Substrat 202 hindurchtritt und für das Umwandeln des erfassten Lichtstrahls L2 in ein elektrisches Signal (ertasstes Signal) S1, das der erfassten Intensität des Lichtstrahls L2 entspricht, eine Substratzufuhr 306 mit einer Mehrzahl von Licht-Abschirmeinrichtungen 304 zum Sperren eines Lichtstrahls L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, und einen Substrathalter 307 zum Halten des Substrates 202.
Wie in 11 gezeigt, hat die Substratzufuhr 306 eine zentrale Drehwelle 308, von der sich die Licht-Abschirmplatten 304 radial nach außen in winkligen Abständen von 90 Grad erstrecken, und eine Mehrzahl von Armen 310, die sich von der zentralen Drehwelle 308 zwischen den Licht-Abschirmplatten 304 erstrecken. Saugauflagen 312 zum Anziehen und Halten von Substraten 202 werden an den jeweiligen radialen äußeren Enden der Arme 310 befestigt.
Wenn die zentrale Drehwelle 308 sich um ihre eigene Achse dreht, werden die Substrate 202, die durch die Saugauflagen 312 gehalten werden, nacheinander von der Nummernzuweisungseinrichtung 58 zum Substrathalter 307 und vom Substrathalter 307 zu dem Stapelpfosten 64 für normale Substrate oder dem Stapelpfosten 66 für defekte Substrate geliefert.
Der Arbeitsvorgang der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 wird unten beschrieben. Bevor ein Substrat 202 durch die Substratzufuhr 306 an den Substrathalter 307 geliefert wird, wird der Lichtstrahl L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, vollständig durch eine der Licht-Abschirmplatten 304 gesperrt, und eine Menge von Licht, das anders als der Lichtstrahl von der Lichtquelle 300 ist, d.h. eine Menge Umgebungslicht, wie etwa Licht, das durch Leuchtstofflampen ausgestrahlt wird, wird durch die CCD-Einrichtung 302 erfasst (siehe 12).
Danach dreht sich die zentrale Drehwelle 308 um seine eigene Achse, um alle Licht-Abschirmungen oberhalb der Lichtquelle 300 zu entfernen (siehe 13). Die gesamte Menge des Lichtstrahls L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, einschließlich der Menge des vorhandenen Umgebungslichts, wird durch die CCD-Einrichtung 302 erfasst.
Eine weitere Drehung der zentralen Drehwelle 308 setzt das Substrat 202 auf den Substrathalter 307, und der Lichtstrahl L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, wird über eine Substratoberfläche 202a auf eine Farbstoff Aufzeichnungsoberfläche 202b gerichtet (siehe 10).
In diesem Stadium des Herstellungsprozesses wird die lichtreflektierende Schicht 208 (siehe 8A) nicht auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 gebildet (siehe 7B). Deshalb tritt der Lichtstrahl L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, durch das Substrat 202 hindurch und fällt auf die CCD-Einrichtung 302. Die CCD-Einrichtung 302 erzeugt dann ein erfasstes Signal S1, das eine Spannungshöhe hat, die abhängig von der Menge des durchgelassenen Lichtstrahls L2 ist.
Nachdem die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf dem Substrat 202 geprüft wurde, wird das Substrat 202 abhängig vom Prüfergebnis dem Stapelpfosten 64 für normale Substrate oder dem Stapelpfosten 66 für defekte Substrate zugeführt. Zur gleichen Zeit, wenn das Substrat 202 den Stapelpfosten 64 für normale Substrate oder der Stapelpfosten 66 für defekte Substrate zugeführt wird, wird der oben genannte Arbeitsvorgang in gegebenen Abständen wiederholt.
In der oben genannten ersten Ausführungsform wird die Menge des anderen Lichts als des Lichtstrahls L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird und die Menge des Lichtstrahls L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, abwechselnd in bestimmten Abständen erfasst. Selbst wenn die ermittelte Menge des Lichtstrahls L2, der durch das Substrat 202 hindurch tritt, durch Umgebungslicht wie Licht von den Leuchtstofflampen beeinflusst wird, kann deshalb die erfasste Menge des Lichtstrahls L2 um das Umgebungslicht kompensiert werden, nachdem das erfasste Signal empfangen ist. Daher kann nur die Menge des Lichtstrahls L2, die durch das Substrat 202 hindurch tritt, ermittelt werden. Infolgedessen kann die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 mit erhöhter Genauigkeit kontrolliert werden.
Der Lichtstrahl L1, der als ein flackernder Lichtstrahl von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, wird unten beschrieben.
Im Allgemeinen ist eines der Elemente, die eine optische Eigenschaft eines absorbierenden Mediums (Leitfähigkeit σ ≠ 0) wie eines Farbstoffs darstellen, ein komplexer Brechungsindex. Der komplexe Brechungsindex wird gemäß der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt: komplexer Brechungsindex = n ± ik ... (1) wobei n einen Brechungsindex darstellt und k einen Extinktionskoeffizienten darstellt. Der Extinktionskoeffizient k gibt an, wie Licht abgeschwächt wird, wenn es sich durch ein Medium ausbreitet. Auf den Brechungsindex n und den Extinktionskoeffizienten k wird zusammen als eine optische Konstante Bezug genommen.
Wenn sich Licht durch ein Medium wie einen Farbstoff ausbreitet, ändert sich die optische Konstante abhängig von der Wellenlänge des Lichts. Zum Beispiel ist 15 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen den Wellenlängen des Lichtes und den Extinktionskoeffizienten k zeigt, wenn Licht durch einen Farbstoff geführt wird. In 15 stellt die Kurve mit durchgezogener Linie den Farbstoff dar, der in der optischen Scheibe in einem erfindungsgemäßen Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform benutzt wird, stellt die Kurve mit gepunkteter Linie einen Farbstoff gemäß eines ersten Vergleichsbeispiels dar, und die Kurve mit strichpunktierter Linie stellt eine Farbstoff gemäß eines zweiten Vergleichsbeispiels dar. Es kann aus 15 ersehen werden, dass das Verhältnis der Wellenlängen des Lichts und den Extinktionskoeffizienten k in jedem dieser Farbstoffe eine aufwärts konvexe Form hat.
Um die Schichtdicke des Farbstofffilms zu prüfen, der auf einem Substrat gebildet ist, ist es üblich gewesen, Licht durch den Farbstofffilm zu führen und die Transmission des Lichts zu messen, um dadurch die Filmdicke zu prüfen. Genauer, die optische Dichte des Durchlass-Lichts wird aus der gemessenen Transmission ermittelt, und die Schichtdicke des Farbstoff Filmes wird auf Grund der optischen Dichte des Durchlass-Lichts geprüft. Die optische Dichte des Durchlass-Lichts wird gemäß der folgenden Gleichung (2) ermittelt: Optische Dichte des Durchlass-Lichts = –log10(Transmission) ... (2)
Jedoch kann abhängig von der Wellenlänge des Durchlass-Lichts die Schichtdicke des Farbstofffilms möglicherweise wegen des Einflusses der optischen Konstanten des Farbstoffs im Farbstofffilm, insbesondere des Extinktionskoeffizienten k, nicht eindeutig gemessen werden.
Die 16 bis 19 zeigen das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken, wenn das Licht, das bestimmte Wellenlängen hat, durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 gemäß der ersten Ausführungsform geführt wird. 16 zeigt das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 570 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geführt wird. 17 zeigt das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 590 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geführt wird. 18 zeigt das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geführt wird. 19 zeigt das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geführt wird.
Wie aus den 16 bis 19 verständlich wird, wenn das Durchlass-Licht Wellenlängen von 570 nm und von 590 nm hat, wird das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und den Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt. Wenn das Durchlass-Licht eine Wellenlänge von 630 nm hat und wenn die optische Dichte des Durchlass-Lichts einen Wert von 0,2 hat, dann hat die Schichtdicke drei Werte. Ähnlich, wenn das übertragene Licht eine Wellenlänge von 650 nm hat und wenn die optische Dichte des Durchlass-Lichts einen Wert von 0,12 hat, dann hat die Schichtdicke drei Werte.
Zum Messen der Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204, die auf der optischen Dichte des Durchlass-Lichts basiert, ist es notwendig, solches Licht auszuwählen, so dass das Verhältnis zwischen den optischen Dichten des Durchlass-Lichts und den Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt wird. Wenn Licht, das eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 610 nm hat (angezeigt durch die aufwärts konvexe Kurve mit durchgezogener Linie in 15), durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 übertragen wird, dann wird das Verhältnis zwischen den optischen Dichten des Durchlass-Lichts und den Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt und erlaubt, dass die Schichtdicke im wesentlichen genau gemessen wird.
Wenn jedoch, wie aus 15 ersehen werden kann, der Bereich der Wellenlängen (aufwärts konvexe Graphen) in dem das Verhältnis zwischen optische Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt werden kann, abhängig vom Farbstoff verschoben wird, und wenn das durchzulassende Licht auf Grund der Wellenlänge davon ausgewählt wird, dann kann, weil das Verhältnis zwischen optischen Dichten des Durchlass-Lichts und Schichtdicken nicht ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt werden kann, die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht möglicherweise nicht gemessen werden.
Wenn verschiedene Arten der Farbstoffe eingesetzt werden, ist es deshalb notwendig, solches Licht einzusetzen, dass das Verhältnis zwischen den optischen Dichten des Durchlass-Lichts und den Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt wird. Ein Blick auf 15 zeigt, wenn Licht auf Grund des Extinktionskoeffizienten k gewählt wird, dann wird das Verhältnis zwischen den optischen Dichten des Durchlass-Lichts und den Schichtdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt, unabhängig von der Art des Farbstoffs, der eingesetzt wird, was somit erlaubt, dass die Schichtdicke im wesentlichen genau gemessen wird.
Der Extinktionskoeffizient k im komplexen Brechungsindex sollte für den Lichtstrahl L1 im Bereich von 0,2 bis 1,2, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,2 und höchst vorzugsweise im Bereich von 0,9 bis 1,2 sein.
Wenn ein Lock-In-Verstärker verwendet wird, um den Lichtstrahl L2 zu erfassen, der durch das Substrat 202 hindurchgetreten ist, kann die Menge des Lichtstrahls L2 in hohem Maße genau ermittelt werden.
Ein Herstellungssystem 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf 14 beschrieben. Jene Teile des Herstellungssystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform, die zu denen des Herstellungssystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform identisch sind, werden durch identische Bezugszeichen identifiziert und werden unten nicht im Detail beschrieben.
Das Herstellungssystem 10 gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine Anordnung, die im Wesentlichen zum Herstellungssystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform identisch ist, unterscheidet sich aber davon in Bezug auf einen Teil der Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62.
Wie in 14 gezeigt, umfasst die Schichtdicken-Prüfeinrichtung 62 im Herstellungssystem 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Lichtquelle 300 und eine CCD-Einrichtung 302, welche als monolithische Struktur auf einem Halbleitersubstrat 500 hergestellt wurden. Ein Lichtstrahl L1, der von der Lichtquelle 300 ausgestrahlt wird, geht durch eine optische Faser 502 hindurch und wird über einer Substratoberfläche 202a des Substrates 202 auf eine Farbstoff-Aufzeichnungsoberfläche 202b gerichtet. Danach geht ein Lichtstrahl L2, der durch das Substrat 202 tritt, durch eine optische Faser 504 und wird durch die CCD Einrichtung 302 erfasst, die ein elektrisches Signal (ermitteltes Signal) S1 erzeugt, das der Menge des ermittelten Lichtstrahls entspricht.
Weil die Lichtquelle 300 und die CCD Einrichtung 302 der gleichen Temperatur ausgesetzt sind, wird sich kein Temperaturunterschied zwischen der Lichtquelle 300 und der CCD Einrichtung 302 ausbilden. Infolgedessen kann die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 mit hoher Genauigkeit geprüft werden. Da die Lichtquelle 300 und die CCD Einrichtung 302 nicht durch Umgebungslicht beeinflusst werden, ist die Genauigkeit mit der die Schichtdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geprüft wird in großem Maße erhöht.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden sind, sollte es verstanden werden, dass dabei verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche gemacht werden können.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums des thermischen Typs, das ein Substrat (202) und eine Aufzeichnungsschicht (204) aufweist, die auf dem Substrat (202) zum Aufzeichnen von Informationen bei Belichtung mit einem Laserstrahl angeordnet ist, wobei eine Schichtdicke der Aufzeichnungsschicht (204) unter Verwendung einer Schichtdicken-Prüfeinrichtung (62) geprüft wird und die Schichtdicken-Prüfeinrichtung (62) eine Licht-Richteinrichtung (300) zum Richten eines Lichtstrahls (L1) auf das Substrat (202) mit der darauf angeordneten Aufzeichnungsschicht (204) sowie eine Durchlasslicht-Ertassungseinrichtung (302) zum Erfassen eines Lichtstrahls (L2) und Erzeugen eines Signals aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken-Prüfeinrichtung des Weiteren eine Licht-Abschirmeinrichtung (304) zum Sperren des Lichtstrahls (L1) enthält, der von der Licht-Richteinrichtung (300) emittiert wird; und dadurch, dass das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: Erfassen des Signals (S1), das von der Durchlasslicht-Erfassungseinrichtung (302) erzeugt wird, wenn der Lichtstrahl durch das Substrat (202) hindurchtritt; und Vergleichen des Signals mit dem entsprechenden Signal, das von der Durchlasslicht-Ertassungseinrichtung (302) erzeugt wird, wenn der Lichtstrahl direkt von der Licht-Richteinrichtung (300) zu der Durchlassricht-Erfassungseinrichtung (302) gelangt und wenn der Lichtstrahl durch eine Licht-Abschirmeinrichtung (304) gesperrt wird, wobei der Lichtstrahl (L1), der von der Licht-Richteinrichtung (300) emittiert wird, einen Extinktionskoeffizienten (k) in der Aufzeichnungsschicht zwischen 0,2 und 1,2 bei einem komplexen Brechungsindex (n) hat.