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Diese Erfindung betrifft ein optisches Informationsmedium, das durch Verwenden eines
Druckmediums auf einer seiner Seiten bedruckt werden kann, die einer Seite gegenüber liegt,
durch die Wiedergabelicht geleitet wird.
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Auf dem Gebiet beispielsweise der Audio- und Informationsverarbeitung wird nun weithin
ein optisches Informationsmedium, das Kompaktdisk genannt wird (hiernach einfach als CD
bezeichnet) benutzt. Die CD hat eine solche Struktur, bei der ein Substrat in der Form einer
Doughnut-förmigen Scheibe, die beispielsweise aus Polycarbonaten besteht, und einer
reflektierende Schicht aus Gold oder Aluminium, die auf dem Substrat Vakuum-abgelagert ist,
vorliegt. Eine Schutzschicht, beispielsweise aus einem UV-gehärteten Harz, ist auf der
reflektierenden Schicht gebildet. Informationsdaten werden codiert, indem hervorstehende und
zurückstehende Stellen auf oder in der Oberfläche des Substrates in einer spiraligen Anordnung
gebildet werden. Gleichzeitig mit dem Bilden des Substrates sind diese Stellen gebildet
worden, wobei Formen, beispielsweise Stempel, benutzt wurden. Die reflektierende Schicht wird
dann auf dem die Stellen aufweisenden Substrat gebildet. Bei der Herstellung hat die CD
bereits die Daten eincodiert und kann somit als ein optisches Informationsmedium nur zum
Lesen benutzt werden.
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Die übliche Praxis ist, daß die CD einen Index, der einen aufgezeichneten Inhalt angibt, und
eine Vielfalt von Designs, die auf die Oberfläche der Schutzschicht unter Benutzung einer
UV-härtbaren oder öligen Farbe gedruckt sind, trägt. Diese Aufdrucke sind üblicherweise
durch eine Druckeinrichtung oder eine Prozedur, beider die Übertragung von einer
Druckplatte vorgenommen wurde, hergestellt, so wie Siebdruck, Tampondruck oder Offsetdruck.
Diese Druckprozeduren sind solche, die besonders zweckmäßig für sogenannte Massendrucke
sind, bei denen dasselbe Muster in großer Anzahl gleichzeitig gedruckt wird.
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Andererseits sind in jüngster Zeit musikalische Aufführungen durch Amateure begeistert
aufgenommen worden. Da eine große Vielzahl von Amateuren an solchen Vorstellungen
teilnehmen, besteht eine große Aktivität dahingehend, daß Amateure individuell eine relativ
kleine Anzahl von CDs über ihre eigene Arbeit herstellen. Diese CD-Artikel werden zum
Zwecke beispielsweise der Werbung, des Vorsingens, von Prüfungen und des Einrichtens auf
ihre eigenen Kosten erzeugt. Insbesondere weil einmalig zu beschreibende optische
Informationsmedien, die sogenannten CD-WOs, bei denen Information einmal durch Verwendung
eines Laserstrahls geschrieben werden kann und mittels eines CD-Abspielgerätes
wiedergegeben werden kann, nun entwickelt worden sind, kann eine solche selbstgemachte CD leichter
zugänglich gemacht werden. Alternativ ist auf dem Gebiet der Computer die sogenannte CD-
ROM beliebt geworden. Da das einmal zu beschreibende optische Informationsmedium sich
ausgebreitet hat, haben Benutzer nun begonnen, CD-ROMs einzusetzen, wobei CD-WO
benutzt wird.
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Die Schutzschicht des optischen Informationsmediums, beispielsweise der so selbst
hergestellten CD, trägt keine Aufschrift oder zeigt nur allgemeine Buchstaben oder Muster allein,
die darauf mittels einer UV-härtbaren Farbe oder einer Ölfarbe gedruckt sind. Es ist somit
notwendig, den Index eines Aufzeichnungsinhaltes, und, falls notwendig, andere Designs auf
der Oberfläche der Schutzschicht oder der bedruckten Fläche eines Etiketts vor oder nach dem
Aufzeichnen privater Information auf dem optischen Aufzeichnungsmedium, anzugeben.
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Es wird jedoch die zuvor erwähnte Druckprozedur oder -einrichtung benutzt, um während
des Herstellungsprozesses des Mediums nach der Bildung der Schutzschicht zu drucken. Da
sowohl die Oberfläche der Schutzschicht als auch die Druckoberfläche ihrer Natur nach
hydrophob sind, wird eine aufwendige Ausrüstung notwendig, um die Schutzschicht auf ihrer
Oberfläche nach dem Aufzeichnen der privaten Information zu bedrucken. Dieses macht es
gegebenenfalls schwierig, beliebig persönliche und gegebenenfalls gewünschte Information
zu drucken. Demgemäß ist es üblich, auf die Oberfläche der Schutzschicht mittels eines
Filzstiftes zu schreiben oder ein Etikett auf der Oberfläche zu befestigen. Dies jedoch erfordert
das einzelne Schreiben per Hand, was somit mühsam ist. Zusätzlich werden die geschriebenen
Muster oder ihre Qualität nicht gleichförmig mit einem schlechten Erscheinungsbild, was
somit das Problem darstellt, daß das selbst hergestellte optische Informationsmedium
insgesamt kein gutes Erscheinungsbild hat. Insbesondere wenn ein Etikett befestigt ist, wird die
Oberfläche durch die Dicke des befestigten Etikettes angehoben, was zu dem Problem führt,
daß das optische Informationsmedium unerwünscht exzentrischem Umläufen oder
Oberflächenfluktuation ausgesetzt ist, bei der Wiedergabe und Überwachung.
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Das Dokument EP-A-297 668, das den einleitenden Teil des Anspruchs 1 wiedergibt, betrifft
ein Verfahren zum Bedrucken einer Oberfläche eines scheibenartigen Informationsmediums.
Das Dokument offenbart keine speziellen Merkmale der Druckoberfläche, um das Ablagern
und Fixieren der Druckfarbe zu verbessern. Eine obere Schicht ist auf der Druckschicht
angeordnet, um Verkratzen und dergleichen zu verhindern.
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Im Dokument EP-A-0 350 257 ist es offenbart, eine Druckoberfläche zu verbessern, indem
ein Bindemittel und hochgradig wasserabsorbierende Harzteilchen darauf abgelagert werden.
Die wasserabsorbierenden Harzteilchen sind in der Lage, eine große Menge Wasser zu
absorbieren, was zu einer überlegenen Schärfe der aufgezeichneten Bilder führt. Somit können
hervorragende Druckergebnisse durch das Verfahren des genannten Dokumentes erzielt werden.
Das Dokument lehrt jedoch keinen praktikablen Weg, Information auf Kompaktdisks zu
drucken.
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Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Informationsmedium zur Verfügung zu
stellen, bei dem vorgegebene Buchstaben oder Muster leicht und befriedigend auf der
Oberfläche einer Schutzschicht des Mediums gebildet werden können.
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Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bedrucken einer relativ
geringeren Anzahl von optischen Informationsmedien mit vorgegebenen Buchstaben und Mustern
auf dessen Oberfläche, leicht und im wesentlichen mit einer bestimmten Qualität zur
Verfügung zu stellen.
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Das optische Informationsmedium gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 beschrieben.
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Das Verfahren zum Bedrucken der Oberfläche eines optischen Informationsmediums gemäß
der Erfindung umfaßt das Aufspritzen einer wässrigen Flüssigkeit auf die Druckfläche eines
optischen Informationsmediums, wie in Anspruch 1 definiert, um die Farbe auf der
Oberfläche in einem bildartigen Muster abzulagern und die abgelagerte Farbe zu fixieren, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ablagern und Fixieren der abgelagerten Farbe durch Bereitstellen
einer hydrophilen Oberfläche verbessert wird. Das Drucken wird bevorzugt durch
Verwendung eines Tintenstrahldruckers bewirkt.
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Da das optische Informationsmedium der Erfindung die hydrophile Druckfläche, mit der
Farbe fixiert werden kann, an der Seite gegenüberliegend der Seite aufweist, durch die das
Reproduktionslicht geleitet wird, können gewünschte Buchstaben oder Muster durch irgendeine
Schreibeinrichtung gezeichnet werden, so wie Schreibwerkzeuge, die wässrige oder ölige
Tinten verwenden. Selbstverständlich können auch andere Mittel, so wie UV-härtbare Farben,
verwendet werden.
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Das Medium, das solche Angaben trägt, die nach dem Fixieren einer wässrigen Farbe auf der
hydrophilen Oberfläche erhalten werden, ist auf seiner Oberfläche mehr abgeflacht als eine,
die eine Bezeichnung durch Befestigung eines Etiketts oder dergleichen trägt. Somit werden
exzentrischer Umlauf oder Oberflächenfluktuation beim Medium während der Wiedergabe
oder der Überwachung vermieden.
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Nach dem Oberflächendruckverfahren der Erfindung, bei dem eine wässrige Tinte auf die
hydrophile Oberfläche gespritzt wird und auf der Oberfläche abgelagert und fixiert wird,
können gewünschte Bezeichnungen auf die Oberfläche des Mediums aufgebracht werden, ohne
daß die Schutzschicht und das Substrat verschlechtert werden. Zusätzlich hat das Medium
eine flache Oberfläche, so daß das Auftreten exzentrischen Umlaufes und
Oberflächenfluktuation bei der Wiedergabe und der Überwachung verhindert werden.
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Insbesondere bei dem Druckverfahren, bei dem eine Farbe aufgespritzt wird, wobei ein
Tintenstrahldrucker benutzt wird, wenn Buchstaben oder Muster, die gedruckt werden sollen,
zuvor mittels Personalcomputer erzeugt worden sind, können diese wiederholt für das
Drucken verwendet werden. Somit können Bezeichnungen, bei denen Druckmuster oder Qualität
weniger streuen, leicht eingerichtet werden.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbildes eines optischen
Informationsmediums;
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Fig. 2 ist eine schematische Längsschnittansicht eines wesentlichen Teils eines optischen
Informationsmediums gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 3 ist eine schematische Längsschnittansicht eines wesentlichen Teiles eines optischen
Informationsmediums gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Halters, der verwendet wird, um die
Oberfläche eines optisch transparenten Mediums mittels eines Tintenstrahldruckers zu
bedrucken, und eines optischen Informationsmediums; und
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Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines
Tintenstrahldruckers, der bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
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Man bezieht sich nun auf optische Informationsmedien, die für das Bedrucken geeignet sind.
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Fig. 1 zeigt ein optisches Informationsmedium, gesehen von der Seite her, die einer Seite
gegenüberliegt, durch die Reproduktionslicht einfällt. Demgemäß befindet sich ein optisch
transparentes Substrat 21 an einer Unterseite, wenn man die Figur betrachtet. Wie in der Figur
gezeigt, hat eine UV-gehärtete Harzschicht 25 auf ihrer Oberfläche einen hydrophilen
Harzfilm 26. Ein Klemmloch 4 ist in der Mitte des Mediums vorgesehen. Wenn das Medium in
einem CD-Player eingerichtet wird, wird es mittels einer Klemmeinrichtung einer Spindel
verklemmt.
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Fig. 2 zeigt den schematischen Schnitt eines sogenannten optischen Informationsmediums
für das einmalige Beschreiben, das als ein Beispiel des oben beschriebenen Mediums gegeben
wird. Das transparente Substrat 21, das beispielsweise aus einem Polycarbonatharz besteht,
hat eine spiralige Spurführungsnut 22 auf einer Seite, die mit einer
Farbstoff-Aufzeichnungschicht 23 beschichtet ist. Eine reflektierende Schicht 24, die aus einem metallischen Film,
beispielsweise Gold, Silber, Aluminium oder dergleichen, besteht, ist auf der Farbstoff-
Aufzeichnungsschicht gebildet, auf der eine Schutzschicht 25 gebildet ist. Überdies ist eine
hydrophile Harzschicht 26 mit einer hydrophilen Oberfläche 27 auf der Schutzschicht 25
gebildet.
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Fig. 3 zeigt in schematischer Weise einen Schnitt eines sogenannten optischen
Informationsmediums zum einmaligen Beschreiben als ein weiteres Medium. Wie in Fig. 2 ist auf
dem transparenten Substrat 21, das mit der Führungsnut auf seiner Oberfläche ausgebildet ist,
die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 33, die reflektierende Schicht 24, die Schutzschicht 25
und der hydrophile Harzfilm 26 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform hat der hydrophile
Harzfilm 26 die hydrophile Oberfläche 27, die modifiziert ist, wie es hiernach beschrieben
werden wird.
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Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil einer Druckvorrichtung zum
Durchführen des Farbspritzaufzeichnens auf den hydrophilen Harzfilm 26 des einmal zu
beschreibenden optischen Informationsmediums zeigt, wie es oben beschrieben ist. Fig. 4 zeigt
einen Halter 31 zum Halten des optischen Informationsmediums 2, wenn das
Farbspritzaufzeichnen durchgeführt wird, wobei die Druckvorrichtung benutzt wird.
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Der Halter 31 hat eine rechtwinklige Form und ist an seiner Mitte mit einem runden Loch 33
versehen, das einen Durchmesser hat, der leicht größer ist als ein Außendurchmesser des
Mediums 2. Das Loch 33 hat einen abgestuften Abschnitt 32 entlang der gesamten
Innenperipherie, um die Außenkante des Mediums 2 zu halten. Der abgestufte Abschnitt 32 hat eine Tiefe,
die etwas kleiner ist als die Dicke des Mediums 2. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird das optische
Informationsmedium 2 in das Loch 33 des Halters 21 derart eingesetzt, daß der hydrophile
Harzfilm 26 nach oben weist und der Außenumfangsteil an der einfallenden Seite des
Reproduktionslichtes des Mediums 2 von dem abgestuften Abschnitt 32 gestützt wird. Als eine
Folge wird das Medium 2 mit dem Halter 31 in einer solchen Weise gehalten, daß die Oberfläche
des hydrophilen Harzfilmes 26 leicht höher liegt als die Oberfläche des Halters 31.
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Das Medium 2, das mit dem Halter 31 gehalten wird, befindet sich auf einem Zuführtisch 41
der Druckvorrichtung, wie in Fig. 5 gezeigt. Anschließend werden Walzen 42, 43 in eine
Position bewegt, in der der Halter 31 mit ihm an seinem Kantenbereich in Kontakt liegt.
Wenn Drucksignale beispielsweise von einem Computer in die Druckvorrichtung eingegeben
werden, beginnt der Halter 31, sich mittels der Walzen 42, 43 zu bewegen. Wenn das optische
Informationsmedium 2 entlang dem Tisch 41 läuft, oberhalb dem ein Druckkopf 44
angeordnet ist, dient der Druckkopf 44 dazu, die Teilchen einer Druckfarbe auf die Oberfläche des
hydrophilen Harzfilms 26 des Mediums 2 zu spritzen, wodurch die gewünschten Buchstaben
und Muster auf die Oberfläche des Films 26 gedruckt werden.
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Wie zuvor ausgeführt worden ist, ist die Druckvorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, ein
Tintenstrahldrucker. Wie es in der Technik wohlbekannt ist, weist der Druckkopf 44 eine
Viel
zahl feiner Druckdüsen auf, die angeordnet sind. Die Druckdüsen haben zum Beispiel einen
Elektrothermo-Konverter, der nach elektrischen Signalen arbeitet, durch den eine Farbe in den
Düsen in Bläschenform gebracht wird, so daß die Farbe von der Spitze der einzelnen Düsen
ausgespritzt wird. Hierdurch wird das Medium 2, das entlang dem Zuführtisch 31 läuft, mit
der ausgespritzten Farbe an der Position der Oberfläche des hydrophilen Harzfilms 26
versehen.
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Das plattenförmige, optisch transparente Substrat 21, das für das Medium 2 benutzt wird,
besteht im allgemeinen aus Harzen, deren Brechungsindex relativ zu einem Laserstrahl im
Bereich von 1.4 bis 1.6 liegt und die eine hohe Durchlässigkeit bei gutem Stoßwiderstand haben.
Spezielle Beispiele des Harzes umfassen Polycarbonate, Polyolefine, Acrylharze und
dergleichen, obwohl sie nicht auf diese beschränkt sind.
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Das Substrat 21 wird beispielsweise durch Spritzformen gebildet, wobei diese
Harzmaterialien benutzt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann das Substrat 21 mit einer spiraligen
Führungsnut 22 in seiner Oberfläche versehen sein, obwohl eine Spurführungseinrichtung in
anderer Form verwendet werden kann. Eine solche Spurführungseinrichtung wird üblicherweise
durch bekannte Prozeduren, die Stempel benutzen, gebildet.
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Das optische Informationsmedium ist mit wenigstens einem Abschnitt, auf dem Information,
die optisch lesbar ist, mittels eines Laserstrahls aufgezeichnet werden kann, oder einem
beschriebenen Abschnitt versehen. Der Abschnitt soll eine Schicht bedeuten, von der
Information optisch reproduziert oder auf die aufgezeichnet werden kann, indem mit einem Laserstrahl
eingestrahlt wird, oder eine Substratoberfläche oder andere Oberfläche, die beim Aufzeichnen
und bei der Wiedergabe beteiligt ist. Zum Beispiel ermöglichen bei dem optischen
Informationsmedium des Typs, der einmal beschrieben wird, wie in Fig. 2 gezeigt, die Farbstoff-
Aufzeichnung 23 und die reflektierende Schicht 24, die in dieser Reihenfolge auf dem
Substrat 21 gebildet sind, das Aufzeichnen und die Wiedergabe von Information. Andererseits,
bei einem optischen Informationsmedium, von dem nur gelesen wird, so wie einer CD, bei
der eine optische reflektierende Schicht und eine Schutzschicht auf dem Substrat gebildet
sind, nehmen Anordnungen von Stellen, die auf dem transparenten Substrat 21 gebildet sind,
und die reflektierende Schicht, die die Anordnungen abdeckt, bei der Reproduktion der
Information teil.
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Das Aufzeichnungs- oder Reproduktionssystem ist optisch angeordnet und ist im allgemeinen
eines, das Laserstrahlen nutzt, oder ein optomagnetisches Aufzeichnungs- und
Wiedergabesystem. Information wird von einer Seite eines optischen Informationsmediums her
aufgezeichnet oder wiedergegeben. Insbesondere geht ein Laserstrahl von der Oberflächenseite des
optisch transparenten Substrates 21 durch. Von der anderen Seite her wird Information nicht
optisch aufgezeichnet oder wiedergegeben.
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Wenn ein Laserstrahl zum Aufzeichnen oder zur Wiedergabe von Licht verwendet wird, liegt
die Wellenlänge im allgemeinen in dem Bereich von 770 bis 830 nm. Laserstrahlen mit einer
Wellenlänge außerhalb des obigen Bereiches können auch verwendet werden.
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Neben der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 23 und der reflektierenden Schicht 24, wie in den
Fig. 2 und 3 gezeigt, können weitere Schichten gebildet sein. Zum Beispiel kann auch
eine Schicht zum Modifizieren von Hafteigenschaften oder eine Schicht zum Verbessern der
Zuverlässigkeit und nicht zum Aufzeichnen von Information gebildet sein. In Fig. 2 ist die
Farbstoff-Aufzeichnungsschicht direkt auf dem optisch transparenten Medium 21 gebildet,
jedoch kann eine weitere Schicht dazwischengeschaltet werden.
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Die Schutzschicht ist eine, die einen Informationsaufzeichnungsbereich gegen physikalische
oder mechanische Schädigungen schützt, die sie von einer Seite gegenüber dem transparenten
Substrat 21 her erleiden wird und ist somit auf einer Seite gegenüber dem Substrat 21
vorgesehen. Die Schutzschicht 25 sollte bevorzugt aus einem stoßfesten Harz hergestellt sein. Die
Dicke der Schutzschicht liegt bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 10 Mikrometern, und die
Schicht kann aus einer Vielzahl von Unterschichten bestehen, die jeweils aus
unterschiedlichen Materialtypen hergestellt sind.
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Die Schutzschicht 25 wird gebildet, indem ein Monomer und/oder ein Oligomer einer
organischen Verbindung, die in der Lage ist, in ein Polymer zu polymerisieren aufgetragen wird und
die aufgetragene Schicht einer Vernetzungsreaktion überlassen wird. Wenn ein organisches
Polymer durch die Vernetzungsreaktion erhalten wird, ist es für die Handhabung
zweckmäßig, eine Prozedur zu nutzen, die das Zusetzen kleiner Mengen eines Reaktionsinitiators und
eines Katalysators für die Reaktion in eine Mischung eines Monomers und eines Oligomers
organischer Verbindungen umfaßt, die eine oder mehrere reaktive Acryloylgruppen (-CH=
CH&sub2;) in dem Molekül haben, ein Lösemittel zu der Mischung zuzusetzen, beispielsweise
Methylethylketon oder einen Alkohol, um eine flüssige Mischung zu erhalten, die flüssige
Mischung aufzutragen und die aufgetragene Mischung der Bestrahlung mit UV-Licht für die
Vernetzung auszusetzen. UV-härtbare Harze werden benutzt, da sie einen nachteiligen
Einfluß auf das Substrat und die Informationsschichten nach dem Bilden der Schutzschicht 25
verhindern können und innerhalb einer kurzen Zeit gebildet werden können.
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Die UV-härtbaren Harze können irgendwelche bekannten UV-härtbaren Harze sein, die
üblicherweise für optische Informationsmedien benutzt werden. Beispiele umfassen N-
Vinylpyrrolidon, Tripropylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Hexandioldiacrylat
und dergleichen Harze.
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Das so erhaltene vernetzte Produkt kann Haupt- oder Seitenketten haben, die aus gesättigten
oder ungesättigten linearen Kohlenwasserstoffen bestehen, oder können zyklische Einheiten,
beispielsweise aus Melamin, Bisphenol oder dergleichen enthalten. Als Alternative kann das
vernetzte Produkt aus Polyethern bestehen, die in der Hauptkette oder den Seitenketten eine
oder mehrere Etherbindungen haben, Polyester, die Esterbindungen haben, Polyurethane, die
Urethanbindungen haben, Ionomere, die ionische Bindungen enthalten, Polyamide, die
Amidbindungen enthalten, Polyimide, die Imidbindungen enthalten, Polysulfone, die
Sulfonbindungen enthalten, Polysulfide, die Sulfidbindungen enthalten, und andere Polymere, die
andere Bindungen enthalten. Natürlich können Copolymere, die zwei oder mehr Bindungen
wie oben aufgeführt enthalten, oder Blockpolymere verwendet werden.
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Um die Naßfestigkeit der vernetzten Produkte zu verbessern, können Fluorkohlenstoffe in den
Seitenketten enthalten sein. Um den Abbau durch Salzsäure zu verhindern, können
Epoxyharze enthalten sein.
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Zum Verbessern der Haftung zwischen der Schutzschicht 25 und dem hydrophilen Harz 26 ist
es bevorzugt, daß die vernetzten Produkte in den Seitenketten eine Hydroxylgruppe, eine
Carboxygruppe, eine Acrylgruppe, eine Aminogruppe, eine Vinylacetatgruppe und
dergleichen enthalten. Als Alternative können grundsätzlich Säurereste in der Hauptkette oder den
Seitenketten enthalten sein.
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Zum Bilden der Schutzschicht 25 können neben einem Reaktionsmittel und einem
Reaktionsinitiator, zu dem Harz in der Beschichtungszusammensetzung Lösemittel oder
Verdün
nungsmittel zugesetzt werden. Um den Beschichtungsfilm zu stabilisieren, können Additive,
so wie Egalisiermittel, Weichmacher, Antioxidanten, antistatische Mittel und dergleichen
enthalten sein. Falls notwendig kann die Schicht durch Verwenden von Pigmenten oder
Farbstoffen gefärbt werden.
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Das Härten des Harzes kann geändert werden, abhängig von der Vernetzungsdichte einer
vernetzten Struktur oder der reaktiven Acryloylkonzentration, und kann auch abhängen von der
Freiheit der Umdrehungen des Moleküls eines Oligomers, das die Hauptkette bilden wird.
Wenn die Schrumpfrate zum Zeitpunkt des Härtens der Schutzschicht 25 verringert wird,
wird nach dem Härten die Schutzschicht unbelastet gelassen. Somit ist es unwahrscheinlich,
daß die Schicht reißt, wenn sie einem Hitzezyklustest ausgesetzt wird. Wenn die mechanische
Festigkeit betrachtet, ist die Schrumpfrate bevorzugt nicht größer als 12%, weiter bevorzugt
nicht größer als 10%.
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Die Schutzschicht 25 kann gebildet werden, indem ein Harzmaterial an die reflektierende
Schicht 24 gebunden wird, ohne daß man sich zur Beschichtungstechnik zurückzieht. Die
Materialien brauchen nicht auf organische Verbindungen beschränkt sein, sondern es können
anorganische Verbindungen benutzt werden, um die Schicht durch Aufsputtern oder
Vakuumablagern zu bilden.
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Eine Sauerstoff-feste Schicht zum Verhindern der Oxidation der optischen reflektierenden
Schicht 24 kann zwischen der reflektierenden Schicht 24 und der Schutzschicht 25
vorgesehen werden.
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Das optische Informationsmedium hat die hydrophile Oberfläche 27, so daß die Oberfläche
gegenüber der Seite, auf die der lesende Laserstrahl einfällt, mit einer Druckfarbe in
gewünschten Mustern fixiert wird. Die hydrophile Oberfläche 27 ist eine, die eine Hydrophilität
hat, welche ausreichend ist, eine wässrige Farbe zu fixieren, wenn die Farbe darauf auftropft,
und die nach Berührung mit einem Finger nach 30 Minuten nicht schmiert. Genauer
ermöglicht es der Oberflächenfilm, daß Farbe, die nicht auf der Oberfläche abgelagert wird, nur
durch Trocknen in einem Ausmaß fixiert werden kann, daß die Farbe nicht einfach entfernt
wird. Die Farbe, die auf die hydrophile Oberfläche 27 gedruckt wird, wird auf der Oberfläche
27 ohne Reduktion in der Ablagerungsfläche fixiert.
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Wie in Fig. 2 zum Beispiel gezeigt, wird die Schutzschicht 25 mit einem hydrophilen Harz
auf ihrer Oberfläche beschichtet, um einen dünnen hydrophilen Harzfilm 26 zu bilden, dessen
Oberfläche hierin die hydrophile Oberfläche 27 genannt wird. Dadurch kann eine Druckfarbe
fixiert werden. Beispiele hydrophiler Harze umfassen Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol,
Polyvinylmethylether, Polyvinylformal, Carboxyvinylpolymere, Hydroxyethylzellulose,
Hydroxypropylzellulose, Methylzellulose, Natriumcarboxymethylzellulose,
Polyvinylpyrrolidion, Acryloylmorpholin und dergleichen. Wenigstens eine hydrophiles Harz ist vorgesehen, in
dem Additive formuliert sind, falls notwendig, gefolgt durch das Beschichten.
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Wenn man die Wetterfestigkeit, Wasserfestigkeit, Zuverlässigkeit und Produktivität des
optischen Informationsmediums berücksichtigt, werden die Harze in ausgeglichener
Formulierung wie kontrolliert gemischt. Die Menge des hydrophilen Harzes kann im Bereich von 5
Gew.-% bis zu einer Löslichkeitsgrenze (z. B. 50 Gew.-%) liegen, bevorzugt zwischen 5 bis
20 Gew.-%. Wenn die Menge im Überschuß vorliegt, wird die Wasserfestigkeit
verschlechtert, mit der Tendenz, daß sich die Arbeitseigenschaften während des Druckens
verschlechtern. Im Gegensatz dazu, wenn die Menge kleiner ist, wird die Benetzbarkeit der Farbe
schlecht, mit der Möglichkeit, daß es nach dem Drucken dünne Punkte gibt.
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Additive können in den hydrophilen Materialien formuliert werden. Zum Beispiel können
wasserabsorbierende Pigmente, Benetzungsmittel, Antischaummittel, die
Oberflächenspannung kontrollierende Mittel und dergleichen hinzugesetzt werden. Besondere Beispiele der
Additive umfassen anorganische Pigmente, so wie feines Siliciumdioxydpulver, anionische
oder nichtionische bekannte Benetzungsmittel (NOPCO 2272RSN (US-Registrierung
1670983), NOPCO WET 50 (US-Registrierung 937032) und NOPCO WET SN20T, alle
Produkte bei San Nopco Limited erhältlich), Antischaummittel (NOPCO 8034, bei San Nopco
Limited erhältlich), Dehydran 1620 (US-Registrierung 1407792), erhältlich bei San Nopco
Ltd., die Oberflächenspannung steuernde Mittel (Perenol s43 und s5, bei San Nopco Ltd.
erhältlich), Verdicker, so wie Polyethylenimin (SP103, bei Nippon Catalysts Co., Ltd.
erhältlich) und dergleichen.
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Die wasserabsorbierenden Pigmente, die als Additiv verwendet werden, dienen dazu, die
Druckbarkeit der Farbe und die Arbeitseigenschaften beim Bilden des hydrophilen Films zu
kontrollieren. Die Benetzungsmittel tragen dazu bei, die Benetzbarkeit zu verbessern, und sie
können die Fluidität steuern, um eine Mischung mit einem verringerten Schäumungsgrad zu
erhalten. Dies ermöglicht die Bildung der Schicht gemäß dem Schritt des Bildens weiterer
Schichten, so wie einem Siebdruckschritt, im Herstellungsprozeß des optischen
Informationsmediums. Somit kann der Wirkungsgrad bei der Herstellung verbessert werden. Die
Antischaummittel und die die Oberflächenspannung steuernden Mittel tragen zu der Bildung
eines gleichförmigen Filmes bei.
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Der Zusatz von Pigmenten zu hydrophilen Harzen ermöglicht es, einen hydrophilen Harzfilm
26 zu erhalten, der undurchlässig oder rauchig oder gefärbt ist. Wenn man dies tut, kann ein
geeignetes optisches Informationsmittel abhängig von der Art der Farbe und dem Grad des
Bedruckens ausgewählt werden, wobei das Erscheinungsbild verbessert ist. Wenn man die
Farbe einer Schicht nutzt, die unterhalb der Schutzschicht vorgesehen ist, ist es möglich, ein
Relief-Gravurmuster durch Bilden eines sogenannten Off-Prints herzustellen.
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Der hydrophile Harzfilm 26 sollte bevorzugt kein Wasser, Ethylalkohol, Isopropylalkohol,
Ethylenglycol, Ethylcellosolv, Dimethylformamid und dergleichen Lösemittel enthalten. Das
Lösemittel wird die darunterliegende Schutzschicht ein UV-gehärtetes Harz angreifen, was zu
der Möglichkeit führt, daß die Zuverlässigkeit verringert ist. Wenn ein Lösemittel enthalten
ist, ändert sich die Viskosität beim Bilden des hydrophilen Harzfilmes, beispielsweise durch
Siebdruck, was die Unzulänglichkeit in der Herstellungsprozedur darstellt.
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Die Dicke des hydrophilen Harzfilms 26 sollte bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 30 um
liegen, um einen nachteiligen Einfluß auf die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften
des Mediums zu verhindern. Eine solche Dicke wird erreicht, indem die Startmaterialien
geeignet formuliert werden, so daß die Viskosität gesteuert wird.
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Der hydrophile Harzfilm 26 wird auf der Schutzschicht 25 gebildet, die aus einem UV-
gehärteten Harz besteht. Insbesondere unmittelbar nach der Bildung der Schutzschicht 25 aus
UV-gehärtetem Harzfilm, d. h. während der Zeit, wenn die Aktivität des UV-härtbaren Harzes,
das als eine Unterlage dient, vor dem vollständigen Aushärten nicht verloren ist, wird der
hydrophile Harzfilm 26 gebildet. Als eine Konsequenz werden an ihrer Grenze die Schichten
kombiniert, so daß dadurch die Bindeeigenschaften verbessert werden.
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Der hydrophile Harzfilm 26 kann über die gesamte Oberfläche der Schutzschicht 25 gebildet
sein. Wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt, kann der Film 26 ausgenommen an den
Kantenabschnitten des Innen- und Außenumfangs der Schutzschicht 25 gebildet sein.
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Der hydrophile Harzfilm ist auf seiner Oberfläche leicht aufgerauht. Wenn eine Druckfarbe
auf der Oberfläche 2 der Schutzschicht 25 abgelagert wird, erlaubt die fein aufgerauhte
Oberfläche, daß sich eine Verankerungswirkung entwickelt, bei der abgelagerte Farbe in feinen
Ausnehmungen der Oberfläche zurückgehalten und fixiert wird. Die aufgerauhte Oberfläche
führt zu einem Zuwachs an Oberflächengebiet des hydrophilen Harzfilmes 26, wodurch die
Farbabsorption gefördert wird.
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Der Ausdruck "aufgerauhte Oberfläche", wie er hierin benutzt wird, soll eine Oberfläche
bedeuten, deren Kontaktwinkel relativ zu einer wässrigen Farbe kleiner ist als bei einer
Oberfläche, die nicht aufgerauht ist. Wenn sie durch Verwenden eines
Kontaktflächenrauhigkeitstesters bestimmt wird, hat die aufgerauhte Oberfläche eine mittlere Rauhigkeit (Ra) von 2.0 bis
0.1 um. Die Wirkung der Oberflächenrauhigkeit auf wässrige Farbe kann mehr oder weniger
variieren, abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Films. Im allgemeinen, wenn
die Oberflächenrauhigkeit klein ist, können kleine Flecken erzeugt werden, wenn eine Farbe
als Feststoff gebildet ist, obwohl feine Linien mit guter Auflösungsleistung gezogen werden
können. Wenn die Oberflächenrauhigkeit zu groß ist, ist es wahrscheinlich, daß sowohl feine
Linien als auch durchgehende Muster schmieren. Bevorzugt liegt die mittlere Rauhigkeit (Ra)
in dem Bereich von 1.0 bis 0.5 um. In diesem Bereich sind in der Praxis feine Linien und
flächige Drucke gut erhältlich.
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Die fein aufgerauhte Oberfläche des hydrophilen Harzfilms 26 kann gebildet werden, indem
ein hydrophiles Harz auf die Oberfläche der Schutzschicht durch Druckbeschichtung
aufgetragen wird. Zum Beispiel kann ein Harz, das mit einem anorganischen Pigment gemischt ist,
auf die Oberfläche 2 der Schutzschicht 25 durch Siebdruck, Spinbeschichtung oder
dergleichen Beschichtungsprozedur aufgetragen werden. Wenn ein anorganisches Pigment in dem
hydrophilen Harzfilm 26 dispergiert wird, wird die aufgerauhte Oberfläche in einfacher Weise
mit einem großen Verankerungseffekt gebildet. Die Größe des Pigments liegt im Bereich von
1 bis 10 um, bevorzugt von 3 bis ... um, indem eine gute Flächendruckbarkeit erhalten wird.
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Darüber hinaus, wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Hydrophilität der Oberfläche 27 weiter
verbessert werden, wenn der hydrophile Harzfilm der Plasmabehandlung ausgesetzt wird, um
dessen Oberfläche zu modifizieren. Genauer wird ein optisches Informationsmedium in eine
Atmosphäre eines verdünnten Inertgases unter hochgradig verringerten Druckbedingungen
gebracht, wobei ein Plasma in dem Gas erzeugt wird, um das Medium zu behandeln. Durch
die Behandlung wird die Farbe, die auf der so behandelten Oberfläche abgelagert wird, klein
bezüglich der Oberflächenspannung und auch, was den Kontaktwinkel der Farbe betrifft, was
so zu einer Verbesserung in der Benetzbarkeit der Farbe führt. Das Drucken einer Farbe auf
die Oberfläche sollte bevorzugt sobald wie möglich nach der Plasmabehandlung bewirkt
werden.
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Farben, die für das optische Informationsmedium der Erfindung anwendbar sind, sind
bevorzugt wässrige Farben, obwohl ölige Farben und UV-härtbare Farben verwendet werden
können.
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Wie zuvor ausgeführt, ist es bevorzugt, Tintenstrahldrucker zu benutzen, wenn Buchstaben
auf die hydrophile Oberfläche 27 gedruckt werden, obwohl Schreiben oder Siebdruck
verwendet werden kann. Wie es in der Technik wohlbekannt ist, werden Tintenstrahldrucker für
Personal Computer und dergleichen benutzt. Buchstaben oder Muster, die in einem Computer
erzeugt werden, können wiederholt auf die hydrophile Oberfläche 27 gedruckt werden. In
diesem Sinne ist dieser Typ des Mediums dazu ausgelegt, vorgegebene Buchstaben oder
Muster auf eine relativ geringe Anzahl von Medien aufzudrucken. Da es möglich ist, ohne
irgendeinen mechanischen Stoß zu drucken, so wie durch Tupfen, oder ohne Anwendung
beispielsweise von Wärme für die Fixierung, wird das Medium nicht beschädigt. Weiter kann ein
Bubble-Jet-System benutzt werden, bei dem ein Düsenabschnitt von einem Heizer beheizt
wird, um Farbteilchen zum Drucken zur Verfügung zu stellen.
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Die Erfindung wird genauer mittels Beispielen beschrieben.
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Es wurde ein Polycarbonatsubstrat zur Verfügung gestellt, das mittels Stempeln gepreßt
wurde, um eine spiralartige Spurführungsnut mit 0.8 um Breite, 0.08 um Tiefe und 0.6 um
Spurteilung zu erhalten, das einen Außendurchmesser von 120 mm, einen Innendurchmesser von
15 mm und eine Dicke von 1.2 mm in einem Durchmesserbereich von 46 bis 117 mm hatte.
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0.65 g 1,1-Dibutyl-3,3,3,3-tetramethyl-4,5,4,5-diebenzoindodicarbocyaninperchlorat wurden
in 10 ml Diacetonalkohol gelöst. Die sich ergebende Lösung wurde auf das Substrat durch
Spin-Coating aufgetragen, wobei die Drehzahl geändert wurde, um eine mittlere Dicke von
130 nm zu erzeugen, gefolgt vom Trocken, um eine Farbstoff-Aufzeichnungsschicht zu
bilden. Eine 100 nm dicke reflektierende Schicht wurde auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht
durch Sputtern von Gold gebildet.
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Ein UV-härtbares Harz (SD-17, erhältlich bei Dainippon Inks Mfg. Co., Ltd.), das aus einer
Hauptacrylkomponente hergestellt war, wurde durch Spin-Coating aufgetragen und mit UV-
Licht mit 230 mj/cm² aus einer Hochdruck-Quecksilberlampe bestrahlt und gehärtet, um eine
10 um dicke Schutzschicht zu bilden.
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10 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon und 5 Gew.-% Polyvinylbutyral in einem Ethanol-Lösemittel
wurden für ausreichende Auflösung formuliert und gemischt. Darüber wurden 5 Gew.-%
eines feinen Pulvers synthetischen amorphen Siliciumdioxids mit einer Größe von ungefähr 4
um zu der sich ergebenden Lösung hinzugefügt. Die Mischung wurde 24 Stunden in einer
Kugelmühle dispergieren gelassen, die ein Volumen von 2 Litern hatte und wobei zwölf
Kugeln benutzt wurden, so daß eine Lösung hydrophilen Harzes mit einer Konzentration von 40
Gew.-% erhalten wurde.
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Nach de Bilden der Schutzschicht wurde die Lösung des hydrophilen Harzes auf die
Schutzschicht durch Siebdruck aufgetragen, anschließend bei einer Temperatur von 50ºC 1 Stunde
lang getrocknet, um einen 10 um dicken hydrophilen Harzfilm zu bilden. Somit wurde ein
optisches Informationsmedium (Beispiel 1) mit dem hydrophilen Harzfilm erhalten.
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Die obige Prozedur wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 10 Gew.-% Polyvinylalkohol
und 10 Gew.-% Hydroxypropylzellulose in einem Ethanollösemittel formuliert wurden und
bis zur ausreichenden Lösung gemischt wurden, wobei 5 Gew.-% feines Pulver synthetischen
amorphen Siliciumdioxyds mit einer Größe von ungefähr 4 um weiter hinzugefügt wurde, so
daß ein optisches Informationsmedium mit einem hydrophilen Harzfilm erhalten wurde
(Beispiel 2).
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Die so gebildeten hydrophilen Harzfilme hatten jeweils eine Oberfläche, die lichtdurchlässig
und aufgerauht war. Wenn die Oberflächenrauhigkeit (Ra) mit einem Kontakt-
Rauhigkeitstester gemessen wurde (DEKTAK 3030, erhältlich bei Veeco Instruments Inc.),
lag sie im Bereich von 0.9 bis 0.6 um.
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Gegebene optische Information wurde in dem jeweiligen optischen Informationsmedia
aufgezeichnet, indem mit einem Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm, die mit EFM-
Signalen moduliert waren, entlang der Führungsnut mit einer Leistung von 7.8 mW und einer
Lineargeschwindigkeit von 1.4 m/s bestrahlt wurde.
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Anschließend wurden die Media einem beschleunigten Zerstörungstest unterworfen, mit den
Bedingungen einer Temperatur von 70ºC und einer Feuchtigkeit von 0% relativer
Feuchtigkeit (trocken), um die Farbstrahl-Druckbarkeit (1 W-Eigenschaft) vor und nach dem Test zu -
überprüfen. Genauer wurden die Muster " " und " " des Tintenstrahldruckers gedruckt, um
die durchgehende Druckbarkeit zu überprüfen, ob diese Muster gedruckt werden könnten,
ohne daß irgendein Grauschatten auftrat. Zusätzlich wurde ein Buchstabe mit einer Anzahl
von Strichen gedruckt, um Zeichendruckbarkeit dahingehend zu überprüfen, ob das Zeichen
gedruckt werden konnte, während klare Abstände zwischen den Linien eingehalten werden.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
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Das optische Informationsmedium, wie es in Beispiel 2 erhalten wurde, wurde bereitgestellt.
Nach dem Bilden des hydrophilen Harzfilms 26, wurde das Medium der Plasmabehandlung
ausgesetzt, wobei ein Argongas unter Umgebungsbedingungen von 0.1 bis 1 Torr verwendet
wurde, anschließend wurden die IJP-Eigenschaften in derselben Weise wie oben ausgeführt
durch Verwenden eines Tintenstrahldruckers bestimmt. Beide Eigenschaften wurden als gut
gefunden.
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Der Verwerfungswinkel der einzelnen Media ist in Tabelle 2 gezeigt. Weiterhin ist in Tabelle
2 auch der Verwerfungswinkel jedes Mediums gezeigt, das unter Standardbedingungen mit
einer Temperatur von 23ºC und einer Feuchtigkeit von 50% relativer Feuchtigkeit über 98
Stunden stehen konnte. Der Verwerfungswinkel wurde entsprechend der CD-Spezifikation
bestimmt, wobei ein Winkel entlang der Radialrichtung an einer Position gemessen wurde,
die einem Radius von 55 mm von der Mitte her entspricht. Der Winkel ist als ein Mittelwert
der Meßwerte dargestellt. Zum Vergleich wurde ein optisches Informationsmedium
hergestellt, das eine 25 um dicke Schutzschicht hatte, ohne daß jedoch ein hydrophiler Harzfilm
gebildet wurde. In allen Fällen war der Winkel nicht größer als 0.6º, was ein Wert ist, der in
der CD-Spezifikation definiert ist.
Tabelle 2
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Mit dem hydrophilen Harzfilm jedes Mediums wurde der Tintenstrahl-Drucktest in derselben
Weise durchgeführt, wie es zuvor erläutert worden ist, und auch ein beschleunigter
Zerstörungstest mit den Bedingungen einer Temperatur von 70ºC und einer Feuchtigkeit von 85%
relativer Feuchtigkeit über 8 Stunden, mit den Bedingungen einer Temperatur von 70ºC über
8 Stunden und mit den Bedingungen einer Feuchtigkeit von 0% relativer Feuchtigkeit
(trocken) über 100 Stunden, um die Konturen und Schärfe und das Verschmieren der Drucke zu
überprüfen. Ein geringer Grad von Konturen und Schärfe und Verschmieren wurde
beobachtet. Drei Minuten nach dem Druck auf der Oberfläche des hydrophilen Harzfilms jedes
Mediums wurde die Druckfläche mit einem Finger gerieben. Es wurde jedoch kein
Konturenunschärfe-Fehler beobachtet.
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Zum Vergleich der Bindungseigenschaften zwischen der Schutzschicht und dem hydrophilen
Harzfilm wurde ein Trenntest (d. h. ein Querschneidebandtest) durchgeführt. Als ein Ergebnis
wurde gefunden, daß, wenn ein Wert von 97/100 für den Teil der Schutzschicht erhalten
wurde, für den Teil des hydrophilen Harzfilms ein Wert von 100/100 erhalten wurde.