DE60036434T2 - Vorrichtung zum Aushärten eines UV-härtbaren Harzes auf eine Hauptoberfläche oder zwischen zwei Plattenelementen eines plattenförmigen Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Vorrichtung zum Aushärten eines UV-härtbaren Harzes auf eine Hauptoberfläche oder zwischen zwei Plattenelementen eines plattenförmigen Aufzeichnungsträgers Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten einer UV-härtbaren Kunststoffschicht, die auf einer Hauptoberfläche oder zwischen zwei Scheibenelementen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers (Erfassungsträgers) aufgebracht ist, umfassend Rotationselemente zum Abstützen des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers (Erfassungsträgers) und Drehen des Aufzeichnungsträgers in einer Ebene, und mit einer rechteckigen Ultraviolett-Strahlungsquelle, die radial in Bezug auf den scheibenförmigen Aufzeichnungsträger zur Emittierung ultravioletter Strahlung auf die UV-härtbare Kunststoffschicht angeordnet ist, wobei die Länge und die Position der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle derart ist, dass die geradlinige Strahlungsquelle gegenüber dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger über eine Distanz vom Zentrum des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers zu dessen Kante angeordnet ist.
  • Eine Vorrichtung dieser Art kann als bekannt vorausgesetzt werden, wie sich dies bei der Durchsicht der EP 0 574 975 erschließt.
  • In der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle parallel zu der oben erwähnten Ebene angeordnet, und als Ergebnis hiervon ist die UV-härtbare Kunststoffschicht der ultravioletten Strahlung von der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle ungleichmäßig ausgesetzt.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die UV-härtbare Kunststoffschicht der Strahlung gleichmäßig auszusetzen.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung eine Vorrichtung der oben bezeichneten Art zur Verfügung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle unter einem Winkel von zwischen 20 und 70 Grad zu der oben beschriebenen Ebene angeordnet ist.
  • Es wurde ein Modell entwickelt, auf dessen Basis abhängig von der Position der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle in Bezug auf die oben erwähnte Ebene und die Länge der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle ein optimaler Winkel bestimmt werden kann. Dieses Modell für die Ultraviolett-Strahlungsenergie als Funktion des Radius des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers wurde durch die Messungen der Ungleichmäßigkeit der Intensität der Ultraviolett-Strahlungsquelle über den Radius des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers bestätigt, wodurch ersichtlich wurde, dass dieses Modell in der Praxis zufriedenstellend ist. Der optimale Winkel, der im Bereich von 20 bis 70 Grad liegt, hängt von der Länge der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle ab.
  • Es ist selbstverständlich ebenso möglich, den optimalen Winkel empirisch zu bestimmen, wodurch Mittel zum Einstellen dieses Winkels bereitgestellt werden können.
  • In der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik sind zusätzliche Reflektoren zur Unterstützung der Härtung einer auf die Kantenoberfläche des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aufgebrachten UV-härtbaren Kunststoffschicht erforderlich. In diesem Zusammenhang wird ebenso auf das deutsche Patent Nr. 195 45 943 verwiesen.
  • Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, die Notwendigkeit zur Verwendung der oben erwähnten zusätzlichen Reflektoren zu eliminieren, insbesondere da diese Ziel von Ablagerungen sind, und um dieses Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung gemäß diesem weiteren Aspekt zur Verfügung, dass die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle gegenüber dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger derart angeordnet ist, dass sie sich über die Kante des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers hinweg erstreckt.
  • Es ist anzumerken, dass auch die Vorrichtung, die aus dem oben erwähnten europäischen Patent mit der Nr. 0 574 975 bekannt ist, in der Lage ist, die UV-härtbare Kunststoffschicht, die auf einer Hauptoberfläche eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aufgebracht wurde, dem UV-Licht gleichmäßig auszusetzen, während zur gleichen Zeit die Kantenoberfläche des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, auf der die UV-härtbare Kunststoffschicht aufgebracht wurde, dem UV-Licht ausgesetzt ist. In dieser Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist jedoch eine rohrförmige Ultraviolett-Strahlungsquelle unter einem Winkel von 90 Grad zu der oben erwähnten Ebene angeordnet und ein Reflektor mit Drehkörper ist vorgesehen, auf dessen zentraler Achse die rohrförmige Ultraviolett-Strahlungsquelle positioniert ist. Die Anordnung gemäß der Vorrichtung des Stands der Technik führt zu einer niedrigen Dosis von Ultraviolett-Strahlung, da der größere Teil der Strahlung eine indirekte Strahlung ist. Insbesondere derjenige Teil der Ultraviolett-Strahlungsquelle, der eine Wellenlänge von weniger als 250 nm aufweist, ist zu klein. Die Reflektion von dem Reflektor beträgt etwa 80% für UV-A/B und etwa 40% für UV-C. UV-C ist insbesondere zum Härten einer UV-härtbaren Kunststoffschicht, die auf der Hauptoberfläche des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers angebracht ist, wichtig. Die niedrige Dosis macht es unmöglich, die Zykluszeit zu reduzieren, was zur Folge hat, dass eine rohrförmige Ultraviolett-Strahlungsquelle mit größerer Kapazität verwendet werden muss, woraufhin der Wärmeeintrag groß ist.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung zur Erhöhung der Lichtintensität ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor parallel zu derjenigen Seite der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle angeordnet ist, die von dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger abgewandt ist.
  • Um das Phänomen einer Reflektor-Ablagerung zu eliminieren, ist eine Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle mit einem Reflektor an derjenigen Seite versehen ist, die von dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger abgewandt ist. Dieser Reflektor kann aus einer Beschichtung bestehen, die auf einem Teil der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle vorliegt. Wenn die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle ersetzt wird, wird ein neuer Reflektor wieder erhältlich sein.
  • Vorzugsweise ist der Reflektor ein Kaltlicht-Reflektor, der Wärmestrahlung überträgt.
  • Als Ergebnis des direkten Aussetzens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine höhere Ultraviolett-Strahlungseffizienz realisiert, was es ermöglicht, eine geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle zu verwenden, die eine tiefere Ultraviolett-Strahlung erzeugt, insbesondere bis zu etwa 180 nm. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine Reduzierung der Zykluszeit. Zykluszeiten von weniger als zwei Sekunden sind erzielbar.
  • Das Wesentliche der Erfindung ist es, eine geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle zur Verfügung zu stellen, die unter einem derartigen Winkel angeordnet ist, dass eine gleichmäßige Bestrahlung bei Drehung des zu bestrahlenden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers auftreten wird. Da die minimale Energie nahezu konstant bleibt, muss die Kapazität der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle nicht höher als in einem konventionellen Fall, bei dem die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle parallel zu dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger positioniert ist, sein.
  • Die auf der Hauptoberfläche eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aufgebrachte UV-härtbare Kunststoffschicht kann eine Schutzbeschichtung sein, und der Aufzeichnungsträger kann eine CD sein.
  • Die zwischen zwei Scheibenelementen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aufgebrachte UV-härtbare Kunststoffschicht ist eine Bindeschicht, eine adhäsive oder Leimschicht zur Verbindung derselben Elemente zum Zeitpunkt der UV-Härtung. Der Aufzeichnungsträger kann eine DVD oder eine SACD sein. Der DVD-Aufzeichnungsträger kann mehr als zwei Scheibenelemente und mehr als eine UV-härtbare Kunststoffschicht (Bindeschicht) aufweisen (DVD beispielsweise 18). Die UV-härtbare Kunststoffschicht kann wie beispielsweise in der WO 97/36737 oder der DE-A1-40 41 199 offenbart ist, aufgebracht sein.
  • Die Erfindung wird nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
  • 2 eine Schnittansicht der Ultraviolett-Strahlungsquelle und des Parabolreflektors aus 1 ist;
  • 3 ein Graph ist, der die Ungleichmäßigkeit in der Dosis als Funktion des Winkels der Neigung α über verschiedene Werte der Länge LLAMP der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle zeigt; und
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • In 1 stützen Rotationsmittel 1 einen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger 2 zur Drehung des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2 in einer Ebene, die durch die Linie A angezeigt ist. Eine UV-härtbare Kunststoffschicht 5, die mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet werden soll, liegt auf einer Hauptoberfläche 3 des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2 (beispielsweise eine CD) vor. Eine geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 zur Emittierung von ultravioletter Strahlung auf die UV-härtbare Kunststoffschicht 5 ist radial in Bezug auf den scheibenförmigen Aufzeichnungsträger 2 angeordnet. Die Länge der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7, die in 1 bei LLAMP angezeigt ist, sowie die Position der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 sind derart, dass die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 gegenüber dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger 2 bei einer Distanz von rLAMP vom Zentrum des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2, der durch die zentrale Achse definiert ist, die bei C in 1 angezeigt ist, zur Kante des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2, der bei RDISC in 1 angezeigt ist, angeordnet. Die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 ist unter einem Winkel von zwischen 0 und 90 Grad zur Ebene A angeordnet, wobei dieser Winkel in 1 mit α angezeigt ist.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 gegenüber dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger auf eine solche Weise angeordnet, dass sie sich über die Kante RDISC des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2 hinaus erstreckt. In 1 kennzeichnet P den sogenannten Startpunkt der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 und h kennzeichnet die sogenannte Ursprungshöhe der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7, während rLAMP die Distanz vom Startpunkt P der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 zur zentralen Achse C kennzeichnet. Die Ursprungshöhe h der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 ist die Distanz von der zu härtenden UV-härtbaren Kunststoffschicht 5 zum Startpunkt P der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 bei rLAMP. Die Ursprungshöhe h kann eine negative Höhe sein.
  • rLAMP, RDISC und RLAMP werden auch Endradius, Scheibenradius bzw. Startradius genannt, und a wird Neigungswinkel genannt.
  • Wenn sich die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 über den Scheibenradius hinaus erstreckt, wird eine bei 9 in 1 gezeigte UV-härtbare Kunststoffschicht, die auf der Kantenoberfläche des bei 8 in 1 gezeigten scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2 vorliegt, durch die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 zur gleichen Zeit wie die UV-härtbare Kunststoffschicht 5 der UV-Strahlung ausgesetzt.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein Reflektor 10 parallel zu der Seite der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 angeordnet, die von dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger 2 abgewandt ist, wobei der Reflektor ein Parabolreflektor sein kann und vorzugsweise ein Kaltlicht-Reflektor ist. Vorzugsweise liegt der Reflektor 10 (obwohl dies in den Figuren nicht gezeigt ist), auf der geradlinigen Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 beispielsweise in der Form einer Beschichtung vor.
  • Ein Modell wurde entwickelt für die Bestrahlungsenergie als Funktion des Radius des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2. In diesem Modell sind RLAMP, α und P (LLAMP, h) Variablen. Die als Ungleichmäßigkeit ausgedrückten Ergebnisse (Differenz zwischen den maximalen und den minimalen Werten) in der Intensität über den Radius des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2, wenn der scheibenförmige Aufzeichnungsträger 2 eine volle Umdrehung abgeschlossen hatte, als Funktion von α sind in 3 für Variationen in RLAMP in dem Fall dargestellt, dass LLAMP bei 7,5 cm und h = 2 cm betrugen.
  • Es wurde aus 3 geschlossen, dass der Neigungswinkel α zwischen 20 und 70 Grad liegen muss, wenn die erforderliche Ungleichmäßigkeit unterhalb von 20% liegen soll.
  • Da der optimale Neigungswinkel α eine Funktion von LLAMP und P ist, kann es vorteilhaft sein, dass der Neigungswinkel α einstellbar ist. Zu diesem Zweck umfasst eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung (nicht gezeigt) Mittel zum Einstellen des Neigungswinkels α.
  • Die geradlinige Ultraviolett-Strahlungsquelle 7 kann eine Strahlungsquelle sein, die eine tiefere Ultraviolett-Strahlung, insbesondere eine Ultraviolett-Strahlung von bis zu etwa 180 nm erzeugt.
  • 4 ist analog zu 1. Aus bereits oben in Bezug auf 1 diskutierten Gründen werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet. 4 unterscheidet sich von 1 dahingehend, dass eine zu härtende UV-härtbare Kunststoffschicht 5 zwischen zwei Scheibenelementen 21, 22 eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 2 (beispielsweise eine DVD oder SACD) vorliegt. Diese UV-härtbare Kunststoffschicht 5 dient in diesem Fall zur Verbindung oder Anbindung von Scheibenelementen 21, 22, um zu einem einheitlichen Aufzeichnungsträger 2 zu führen. Die Strahlungsquelle 7 strahlt im Betrieb UV-Strahlung auf die UV-härtbare Kunststoffschicht 5 durch das Scheibenelement 21 hindurch.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Aushärten einer UV-härtbaren Kunststoffschicht (5), die auf eine Hauptoberfläche oder zwischen zwei Scheibenelemente eines scheibenförmigen Erfassungsträgers (2) aufgebracht ist, umfassend Rotationselemente (1) zum Stützen des scheibenförmigen Erfassungsträgers (2) und zum Drehen desselben in einer Ebene, so wie eine gradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7), die radial in Bezug auf den scheibenförmigen Erfassungsträger (2) zur Emittierung von Ultraviolettstrahlung auf die UV-härtbare Kunststoffschicht (5) angeordnet ist, wobei die Länge und die Position der geradlinigen Ultraviolettstrahlungsquelle (7) derart ist, dass die geradlinige Strahlungsquelle (7) gegenüber dem scheibenförmigen Erfasssungsträger (2) in einem Abstand vom Zentrum des scheibenförmigen Erfassungsträgers (2) zu dessen Kante angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7) unter einem Winkel von zwischen 20° und 70° zu der genannten Ebene angeordnet ist.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung des Weiteren Elemente zum Einstellen dieses Winkels umfasst.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7) gegenüber dem scheibenförmigen Erfassungsträger (2) in einer solchen Weise angeordnet ist, dass sie sich über die Kante des scheibenförmigen Erfassungsträgers (2) hinaus erstreckt.
  4. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor parallel zu der Seite der geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7), die von dem scheibenförmigen Erfassungsträger (2) weg ausgerichtet ist angeordnet ist.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7) mit einem Reflektor an der Seite, die von dem scheibenförmigen Erfassungsträger (2) weg ausgerichtet ist versehen ist.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor ein Reflektor für kaltes Licht ist.
  7. Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7) eine tiefere Ultraviolettstrahlung erzeugt.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinige Ultraviolettstrahlungsquelle (7) eine tiefere Ultraviolettstrahlung von bis zu etwa 180 nm erzeugt.
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