DE69217637T2

DE69217637T2 - Optisches Aufzeichnungselement mit einer die Gebrauchsdauer steigernden Schicht

Info

Publication number: DE69217637T2
Application number: DE69217637T
Authority: DE
Inventors: Alfred John Amell; James Joseph Kosinski
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: EP0548968B1; USRE35947E; DE69217637D1; EP0548968A2; EP0548968A3; US5312663A; JPH05250725A

Description

-Die vorliegende Erfindung betrifft optische Aufzeichnungselemente. Insbesondere betrifft die Erfindung die Dauerhaftigkeit erhöhende Deckschichten für diese Elemente.
Eine der zum gegenwärtigen Zeitpunkt populärsten Formen der optischen Speicherung von Informationen ist die Compact Disk oder CD. Digitale Informationen werden in Form hoch dichter optischer Markierungen oder Pits auf einem ansonsten reflektierenden Hintergrund gespeichert. Im Falle dieses Formates liegt die optische Information oftmals in Form eines Festwertspeichers oder ROM vor. Eine optische Information wird gewöhnlich nicht in Echtzeit aufgezeichnet, sondern vielmehr durch Preßgießen erzeugt. Im Falle eines typischen Verfahrens wird das optische Aufzeichnungssubstrat zunächst mit einem Master, der die zu reproduzierende digitale Information enthält, preßverformt. Die auf diese Weise hergestellte Information wird dann mit einer reflektierenden Schicht überschichtet und dann mit einer gegebenenfalls schützenden Schicht. In jenen Bereichen, welche die Deformationen oder Pits aufweisen, ist die optische Dichte höher als in jenen Bereichen, die die Deformationen nicht aufweisen.
Es ist wünschenswert, optische Aufzeichnungsmedien zu erzeugen, die, wenn in Echtzeit aufgezeichnet wird, eine Aufzeichnung erzeugen, die sich verhält wie eine konventionelle CD beim Auslesen. Auf diese Weise kann eine Information zur CD zugefügt werden und die CD kann auf einem üblichen CD-Player verwendet werden. Dies fügt der CD eine zusätzliche Komplexizität zu, da eine Schicht, auf die dann aufgezeichnet werden kann, zwischen den Träger und die reflektierende Schicht eingefügt wird.
Ein jüngst offenbartes System dieses Typs ist die sogenannte "Photo-CD". Im Falle dieses Systems wird ein üblicher photographischer Film zunächst in üblicher Weise entwickelt. Dann werden die Bilder des Filmes digitalisiert und die digitale Information wird in einer CD ablesbaren Form auf einem optischen Aufzeichnungsmaterial aufgezeichnet. Bilder können dann auf einem üblichen Player vom CD-Typ in einem üblichen Fernsehgerät abgespielt werden. Da eine CD eine Kapazität für eine Anzahl von digitalisierten Bildern aufweist, die größer ist als die typische Rolle eines Verbraucherfilmes, ist zu erwarten, daß der Verbraucher wünscht, Bilder einer bereits existierenden CD hinzuzufügen. Infolgedessen besteht ein Bedürfnis nach einem aufzeichenbaren CD-kompatiblen optischen Aufzeichnungsmaterial.
Eine wesentliche Eigenschaft des fertigen Elementes ist die Dauerhaftigkeit der Oberfläche des Elementes. Wie erwähnt, wird der Träger mit einer Aufzeichnungsschicht beschichtet, einer reflektierenden Schicht und fakultativ einer schützenden Schicht. Da das Auslesen des Elementes durch den Träger erfolgt, können charakterisierende Informationen für die CD, wie zum Beispiel Logos, Designs und aufgedruckte Informationen, nach dem Siebdruck auf die schützende Schicht aufgebracht werden.
Die schützende Schicht selbst kann durch eine Vielzahl von Mitteln aufgebracht werden. Eine Spin-Beschichtung einer durch UV-Strahlung härtbaren Zusammensetzung ist für viele unterschiedliche Typen von optischen Elementen üblich. Arbeiter haben sich im allgemeinen darauf konzentriert, Beschichtungszusammensetzungen aufzufinden, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
Wir haben gefunden, daß es eine Anzahl von Problemen gibt, die mit üblichen Überzugsschichten und Methoden verbunden sind, insbesondere dann, wenn die Überzugsschichten auf beschriftbare CD-Typen von optischen Elementen aufgebracht werden. Insbesondere ist es nicht möglich gewesen, Schichten von ausreichender Kratzfestigkeit zu erhalten, bei Anwendung einer einzelnen Spin-aufgetragenen Schicht. Derartige Schichten haben keine ausreichende Dicke, um den notwendigen Schutz zu erzeugen. Es ist möglich, durch Spin-Beschichtung mehrere Schichten aufzutragen, um die Dicke aufzubauen, doch ist dies ökonomisch nicht wünschenswert. Es ist vorgeschlagen worden, dickere Schichten zu erzeugen unter Anwendung von Siebdruckmethoden, doch hat sich gezeigt, daß ein Siebdruck auf die reflektierende Schicht eines beschriftbaren Elementes vom CD-Typ nicht-akzeptable Blockfehlerraten erzeugt. Zusätzlich besteht ein Problem der Erzeugung einer adäquaten Adhäsion der die Dauerhaftigkeit steigernden Schicht auf der Disk. Weiter kompliziert wird dies durch die komplexe Struktur des beschriftbaren CD-Elementes, da im Vergleich zur üblichen CD eine zusätzliche Aufzeichnungsschicht zwischen der die Dauerhaftigkeit steigernden Schicht und dem Träger angeordnet wird. Eine Adhäsion sämtlicher dieser Schichten zueinander hat sich als ein Problem erwiesen. Infolgedessen besteht ein fortgesetztes Bedürfnis für verbesserte, die Dauerhaftigkeit steigernde Schichtenstrukturen für beschriftbare CD-Materialien.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optische Disk bereitgestellt, die aufweist einen Träger, auf dessen einer Oberfläche sich in folgender Reihenfolge befinden:
a) eine Aufzeichnungsschicht derart, daß die Aufzeichnungsschicht nicht die gesamte Oberfläche der Disk bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil am äußeren Durchmesser des Trägers unbedeckt läßt;
b) eine reflektierende Schicht derart, daß die reflektierende Schicht nicht die gesamte Oberfläche der Disk bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil am äußeren Durchmesser unbedeckt läßt;
c) eine erste schützende Schicht mit einer Dicke zwischen 2-20 mm, wobei die schützende Schicht aus einem Material besteht, das gegenüber dem Träger eine gute Adhäsion aufweist und einen Teil der Oberfläche der Disk bedeckt, die die reflektierende Schicht aufweist, einschließlich mindestens eines Teiles des ringförmigen Teiles;
d) eine zweite schützende Schicht mit einer Dicke von mindestens 3 mm, wobei die zweite Schicht mindestens den Bereich der Oberfläche bedeckt, der die reflektierende Schicht aufweist, und die eine gute Adhäsion gegenüber der ersten schützenden Schicht aufweist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Struktur bereitgestellt, wobei das Verfahren in der angegebenen Folge die Stufen einschließt:
a) die Bereitstellung einer Aufzeichnungsschicht, die nicht die gesamte Obrefläche des Trägers bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil am äußeren Durchmesser freiläßt;
b) die Bereitstellung oder Erzeugung einer reflektierenden Schicht, die nicht die gesamte Oberfläche des Trägers abdeckt, sondern einen ringförmigen Teil am äußeren Durchmesser freiläßt;
c) die Spin-Beschichtung einer schützenden Schicht mit einer Dicke von 2-20 mm, wobei die schützende Schicht aus einem Material besteht, das eine gute Adhäsion gegenüber dem Träger aufweist und einen Teil der Oberfläche der Disk bedeckt, der die reflektierende Schicht aufweist, und Abdeckung mindestens eines Teiles des ringförmigen Teiles;
d) Aufbringen einer zweiten schützenden Schicht durch Siebdruck mit einer Dicke von mindestens 3 mm, wobei die zweite Schicht mindestens den Bereich der Oberfläche abdeckt, der die reflektierende Schicht aufweist, und die eine gute Adhäsion gegenüber der ersten schützenden Schicht aufweist.
Die optischen Elemente der Erfindung weisen mindestens vier Schichten auf. Der Träger weist hierauf in der folgenden Reihenfolge auf eine optische Aufzeichnungsschicht; eine reflektierende Schicht; eine erste schützende Schicht; sowie eine zweite schützende Schicht. Andere Schichten, wie zum Beispiel sehr dünne, die Haftung verbessernde Schichten, können ebenfalls vorhanden sein. Eine jede der primären Schichten der Elemente und Methoden der Erfindung wird im Detail beschrieben.
Die erste schützende Schicht muß eine gute Adhäsion gegenüber dem Träger aufweisen und die zweite schützende Schicht muß eine gute Adhäsion gegenüber der ersten schützenden Schicht haben. Eine gute Adhäsion wird erreicht, wenn die Struktur den Adhäsionstest überlebt, der im folgenden genauer beschrieben wird.

Der Träger:

Träger können hergestellt werden aus optisch transparenten Harzen und Kunststoffen mit oder ohne Oberflächenbehandlung. Die bevorzugten Harze oder Kunststoffe sind Polycarbonate und Polyacrylate.

Aufzeichnungsschicht:

Die Aufzeichnungsschicht kann aus einer beliebigen Vielzahl von Materialien bestehen. Geeignete Materialien werden beispielsweise beschrieben in der US-A-4 940 618, in der europäischen Patentanmeldung 0 353 393 sowie in der kanadischen Patentanmeldung 2 005 520.
In der U.S.-Patentschrift sowie in der europäischen Anmeldung, wie oben erwähnt, sind die bevorzugten Farbstoffe für die Aufzeichnungsschicht Indodicarbocyaninfarbstoffe. Die oben erwähnte kanadische Patentanmeldung beschreibt eine große Anzahl von Phthalocyaninfarbstoffen. Mischungen von Phthalocyaninfarbstoffen von Mitsui Toatsu sind ebenfalls geeignet.
Eine bevorzugte Aufzeichnungsschicht wird in der europäischen Patentanmeldung 9 211 140.8, angemeldet am 16. Juni 1992, beschrieben. Diese Farbstoffe werden vorzugsweise verwendet, da sie die notwendigen optischen Eigenschaften liefern, wobei sie billig herzustellen sind.
Zu geeigneten Zusätzen für die Aufzeichnungsschicht gehören Stabilisatoren, oberflächenaktive Mittel, Bindemittel und Verdünnungsmittel.
Beschichtungslösungsmittel für die Aufzeichnungsschicht werden ausgewählt, um ihren Effekt auf den Träger auf ein Minimum zu reduzieren. Zu geeigneten Lösungsmitteln gehören Alkohole, Ether, Kohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffhalogenide, Cellosolven, Ketone. Beispiele für Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Propanol, Pentanol, 2,2,3,3-Tetrafluoropropanol, Tetrachloroethan, Dichloromethan, Diethylether, Dipropylether, Dibutylether, Methylcellosolve, Ethylcellosolve, 1-Metho-2-propanol, Methylethylketon, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, Hexan, Cyclohexan, Ethylcyclohexan, Octan, Benzol, Toluol sowie Xylol. Zu anderen, weniger wünschenswerten Lösungsmitteln gehören Wasser, Dimethylsulfoxid sowie Schwefelsäure. Bevorzugte Lösungsmittel sind Kohlenwasserstofflösungsmittel und Alkohollösungsmittel, da sie den geringsten Effekt auf die bevorzugten Polycarbonatträger aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist die Aufzeichnungsschicht nicht koextensiv mit der gesamten Oberfläche der Disk. Vielmehr wird ein ringförmiger Teil auf dem Außenseitendurchmesser der Disk von dieser Aufzeichnungsschicht freigelassen. Dies ist wichtig für die Dauerhaftigkeit der gesamten Struktur, da hierdurch ermöglicht wird, daß die schützende Schicht direkt mit dem Trägermaterial in Kontakt gelangt.

Die reflektierende Schicht:

Die reflektierende Schicht kann aus einem beliebigen der Metalle bestehen, die üblicherweise für optische Aufzeichnungsmaterialien verwendet werden. Geeignete Metalle können im Vakuum aufgedampft werden oder aufgestäubt werden und zu ihnen gehören Gold, Silber, Aluminium und Kupfer sowie Legierungen hiervon. Gold ist das bevorzugte reflektierende Schichtenmaterial.
Wie im Falle der Aufzeichnungsschicht ist die reflektierende Schicht nicht koextensiv mit der gesamten Oberfläche der Disk. Sie kann einen geringfügig größeren Bereich abdecken als die Aufzeichnungsschicht, doch ist es immer noch notwendig, daß ein gewisser ringförmiger Teil auf dem Außenseitendurchmesser der Disk freigelassen wird, so daß die schützende Schicht, die daraufhin aufgebracht wird, das Trägermaterial direkt kontaktieren kann. Dies schließt im wesentlichen die reflektierende Schicht ein, wodurch die Adhäsion verbessert und eine Korrosion vermindert wird.

Die erste schützende Schicht:

Die erste schützende Schicht kann aus jedem beliebigen Material bestehen, das in Form einer Flüssigkeit aufgebracht und dann gehärtet werden kann. Zu Beispielen gehören: mittels Lösungsmitteln aufgegossene Materialien, bestehend aus einem Polymer, gelöst in einem Lösungsmittel, das anschließend verdampft wird (zum Beispiel Cellulosenitrat); thermisch härtbare Materialien, wie zum Beispiel ein Epoxyharz, ein Polyimid, RTV Silicon, Urethan; ein Photo-Acrylat oder ein anderes photo-initiiertes, quervernetzbares System; oder eine Kombination hiervon. Photohärtbare Systeme werden bevorzugt angewandt, da sie schnell sind (keine Wartezeit, während das Lösungsmittel verdampft) und weil das Fehlen eines Lösungsmittels potentielle Gesundheits- und Umweltprobleme vermindert. Das Material der ersten schützenden Schicht sollte derart sein, daß es durch Spin-Beschichtung aufgebracht werden kann. Ganz allgemein sollte die Viskosität gering sein, so daß die anfallende Schicht relativ dünn ist, beispielsweise zwischen 2 und 20 mm. Die Viskosität von Materialien, die aufgetragen werden, um die erste schützende Schicht zu erzeugen, sollte beispielsweise vorzugsweise zwischen 6 und 300 cp liegen. Eine Spin-Beschichtung ist ein gut bekannter Typ eines Beschichtungsprozesses für diesen Materialtyp auf dem CD-Gebiet. Eine Spin-Beschichtung erzeugt eine Schicht, die einen sehr niedrigen Fehlergrad liefert, gemessen nach dem Blockfehlerratentestgerät.
Bevorzugte Materialien für die erste schützende Schicht sind photo- (gewöhnlich UV) härtbare Acrylate, die im Handel erhältlich sind. Beispielsweise sind Mischungen von Mono-, Di- und Triacrylaten mit einem Initiator als Diacure SD-17 von der Firma Dainippon Ink & Chemical, 35-58, 3-Chrome, Sakashita, Itabashi-Ku, Tokyo, erhältlich. Alternative Materialien werden in der japanischen Patentpublikation Kokai JP 268178 vom 5. Juni 1991 beschrieben.

Die zweite schützende Schicht:

Die Zusammensetzungen, die sich für die zweite schützende Schicht eignen, sind ähnlich denjenigen, die sich für die erste Schicht eignen. Jedoch wird diese Schicht unter Anwendung von Siebdruckmethoden aufgetragen und die physikalischen Eigenschaften der Materialien sollten infolgedessen diesem Prozeß angepaßt werden. Insbesondere sind die Materialien relativ dicke Materialien und werden üblicherweise bezeichnet als "Inks", wohingegen die Materialien für die erste schützende Schicht üblicherweise als Lacke bezeichnet werden.
Zu speziellen geeigneten Materialien gehören eine photo- (gewöhnlich UV) härtbare Acrylat-Druckfarbe 3727, erhältlich von der Firma Naz-DAR/KC Inc., 15555 West 108. Straße, Lenexa, Kansas. Ein weiteres geeignetes Material ist "Pasta de Taglio" , erhältlich von der Firma F. LLI Manoukian - Frama Industria Chimica, 22070 Luisago (Como) Italien.
Das Siebdruckverfahren, das zur Herstellung der zweiten schützenden Schicht angewandt wird, ist ein übliches Verfahren. Die Zusammensetzung wird auf die Oberfläche eines üblichen Siebes gebracht. Das Material wird durch die Öffnungen in dem Sieb gepreßt und dann in Kontakt mit der Oberfläche der zu beschichtenden Disk gebracht. Das Sieb kann bemustert werden, unter Verwendung von beispielsweise einem Photoresist, um die gewünschte Form der Schicht zu erzeugen. Wie erwähnt, ist die Form der zweiten schützenden Schicht derart, daß die Schicht die gesamte Aufzeichnungsschicht bedeckt, die gesamte reflektierende Schicht und praktisch die ganze erste schützende Schicht. Die Härtung der Schicht erfolgt durch übliche Photo- (UV) Exponierung, wie sie aus dem Stande der Technik bekannt ist.
Nach der Härtung kann die zweite schützende Schicht selbst bedruckt werden durch eine weitere Siebdruckstufe. Im Falle dieser Stufe kann eine Information in Form eines Designs, Logos sowie einer vom Menschen auslesbaren Information auf die äusserste Oberfläche der Disk aufgebracht werden.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt (nicht in richtigem Maßstab) des Elementes der Erfindung am äußeren Durchmesser des Elementes. Gezeigt wird ein Träger 10 mit vier hierauf befindlichen Schichten. Die Aufzeichnungsschicht 20 weist hierauf auf eine reflektierende Schicht 30, eine erste schützende Schicht 40 sowie eine zweite schützende Schicht 50. Die erste schützende Schicht 40 bedeckt den ringförmigen teil 12 des Substrates, der nicht durch die Aufzeichnungsschicht 20 und die reflektierende Schicht 30 bedeckt ist. Die zweite schützende Schicht bedeckt die erste schützende Schicht, mindestens in dem Bereich, in dem es erwünscht ist, eine Information aufzuzeichnen.
Ein wichtiges bevorzugtes Merkmal ist der Teil der ersten schützenden Schicht, der sich nach außen erstreckt und einen Teil von sowie die Kanten oder Ecken des Substrates bedeckt. Dieser Teil ist ganz allgemein bezeichnet als Teil 42 der ersten schützenden Schicht 40. Es wurde gefunden, daß diese Ausdehnung der schützenden Schicht praktisch ein unerwünschtes Abblättern (chipping) der aufgetragenen Schichten und des Substrates vermeidet, wenn die Kanten der Disk einer Beanspruchung auf einer harten Oberfläche ausgesetzt werden.
Figur 2 ist ein Querschnitt (wiederum nicht im Maßstab) des Elementes der Erfindung um die zentrische Öffnung 14 der Disk. Ersichtlich ist, daß die zweite schützende Schicht 50 in direktem Kontakt mit der reflektierenden Schicht 30 nahe dem Mittelteil des Elementes steht. Dies ist deshalb der Fall, weil der innerste Teil der Aufzeichnungsschicht der Disk nicht zur Aufzeichnung von Informationen verwendet wird. Infolgedessen besteht keine Notwendigkeit, die Blockfehlerrate in diesem Teil zu verbessern. Wie dargestellt, erstreckt sich die zweite schützende Schicht 50 über die gesamte Oberfläche des Trägers 10. Alternativ kann ein ringförmiger Teil des Trägers (nicht dargestellt) am Mittelteil der Disk rund um das Loch 14 vorliegen, der nicht durch irgendeine der Schichten bedeckt ist.

Allgemeine Hinweise:

Das Element der Erfindung kann voraufgezeichnete ROM-Bereiche aufweisen, wie es in der US-A-4 940 618 beschrieben wird. Die Oberfläche des Substrates kann eine separate, durch Wärme deformierbare Schicht aufweisen, wie es in der US-A-4 990 388 beschrieben ist.
In den Beispielen, die folgen, werden mit den verschiedenen Elementen verschiedene Tests durchgeführt. Der Test, der angewandt wird, um die Kratzwiderstandsfähigkeit zu bestimmen, wird auf einem einarmigen Kratztestgerät durchgeführt. Die Blockfehlerrate oder BLER wird gemessen und die Adhäsion wird gemessen. Diese Tests werden im folgenden beschrieben:

Einarmiges Kratztestgerät:

Das einarmige Kratztestgerät bestand aus einer Plattform, auf der die zu testende Disk festgehalten wird. Die Plattform und die Disk können in horizontaler Richtung mittels eines Schrittmotors fortbewegt werden. Ein Arm ist an einem Gelenk befestigt, derart, daß ein Ende von der Diskoberfläche abgehoben oder auf diese heruntergesenkt werden kann. Das Ende des Armes auf der Seite des Gelenkes, gegenüber der Disk weist ein Gegengewicht auf, das den Arm in Balance hält. In einer Entfernung von 23 mm vom Gelenk ist eine Saphirnadel mit einem Durchmesser von 102 mm befestigt, und zwar auf der Unterseite des Armes. Kalibrierte Messinggewichte können auf der oberen Seite des Armes befestigt werden, um die gewünschte Belastung herbeizuführen.
Nachdem ein geeignetes Gewicht festgemacht wurde, wird die Nadel vorsichtig auf die Diskoberfläche herabgelassen. Der Arm und die Nadel werden so angeordnet, daß, wenn die Nadel in Kontakt mit der Disk gelangt, sie eine senkrechte Stellung zur Oberfläche einnimmt. Die Disk wird dann unter der Nadel mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 25 mm/Sek. bewegt. Je nach der erzeugten Belastung wird ein Kratzer einer besonderen Tiefe erzeugt. Der Arm wird dnan eine kurze Entfernung (10 mm) in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Kratzers fortbewegt. Ein neues Gewicht wird befestigt und das Verfahren wird wiederholt, unter Erzeugung eines neuen Kratzers, parallel zu dem ursprünglichen Kratzer. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der Bereich der Nadelbelastung von Interesse abgedeckt ist. In typischer Weise wird die Belastung in Stufen von 5 g verändert, obgleich andere Stufen möglich sind, je nach der gewünschten Auflösung.
Die erhaltenen Kratzer werden unter einem Mikroskop von niedriger Leistung beobachtet. Ein Fehler ist definiert als die Belastung, bei der eine Delaminierung irgendeiner der verschiedenen Schichten beobachtet wird.

Blockfehlerrate:

Die Diskscheiben werden auf einem im Handel erhältlichen CD- Testgerät abgespielt (CDCATS, erhältlich von der Firma Enterprise Corporation of America, 1200 Valley West Drive, West Des Moines, Iowa). Das Testgerät teilt die Blockfehlerrate (BLER) der Scheibe mit. BLER ist die Rate, bei der Fehler in den Daten festgestellt werden durch die Fehlerermittlungs- und Korrekturschaltkreise in CD-Playern, und der BLER-Wert ist ein von der Industrie akzeptiertes Maß der Integrität der Daten auf einer Compact Disk.

Adhäsion:

20 mm eines Klebebandes vom Typ Scotch brand tape, hergestellt von der Firma 3M Company, wird auf die Oberfläche, die getestet werden soll, aufgebracht, derart, daß 10 mm auf der Oberfläche aufkleben und 10 mm frei bleiben. Der Anteil, der auf die Oberfläche aufgebracht wurde, wird gerieben, bis das matte Aussehen des Bandes gleichförmig ist. Das freie Ende des Bandes wird dann langsam in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche, auf der das Band aufgebracht wurde, abgezogen, bis das Band von der Oberfläche entfernt ist. Kein Teil der aufgetragenen Schicht, die getestet wurde, sollte durch das Band entfernt werden.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.

Vergleichsbeispiel 1

Eine aufzeichenbare CD-Disk wurde hergestellt nach den aus dem Stande der Technik bekannten Methoden (vgl. zum Beispiel US-A- 4 990 388). Ein Farbstoff, der Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm absorbiert, wurde in einem Lösungsmittel gelöst und dann auf ein Polycarbonatsubstrat unter Anwendung einer Standard-Spin-Beschichtungstechnik aufgebracht. Dies führte zu einer Beschichtung des Farbstoffes auf dem gesamten Substrat bis zu den Kanten der Disk. Die Schicht hatte eine Dicke zwischen 100 nm und 200 nm.
Das mit Farbstoff beschichtete Substrat wurde dann in eine Vakuumkammer gebracht, durch die Argon mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 sccm strömte. Gold wurde dann auf dem Farbstoff abgeschieden, unter Anwendung einer standardisierten DC-Zerstäubungstechnik, derart, daß die Goldschicht eine Dicke von etwa 100 nm hatte.
Nach der Goldbeschichtung wurde eine dünne (2-12 mm), durch UV härtbare Lackschicht (Diacure SD-17 von der Firma Dainippon Ink & Chemical, 35-58, 3-Chrome, Sakashita, Itabashi-Ku, Tokyo) auf die CD unter Anwendung des Spin-Beschichtungsprozesses aufgetragen. Bei diesem Verfahren wurde eine Disk auf einem Plattenteller aufgebracht (festgehalten mittels eines Vakuumrahmens) und mit geringer Geschwindigkeit (50-150 Umdrehungen pro Minute) rotiert. Während dieser Rotation mit niedriger Geschwindigkeit wurde der Lack auf den mittleren Teil der Disk aufgebracht und zwar mittels eines Reservoir-Pumpensystems mittels eines bewegbaren Armes und einer kleinen Gage- Düse (14-17 ga) (entsprechend einem inneren Durchmesser von 1,6-1 mm). Nachdem eine ausreichende Menge an Lack aufgebracht worden war, wurde der Arm/Düse entfernt und die Rotationsgeschwindigkeit wurde auf etwa 3500 Umdrehungen pro Minuten erhöht. Diese höhere Rotationsgeschwindigkeit breitete den Lack über der gesamten Diskoberfläche aus. Die Disk wurde dann entfernt und der Lack wurde durch Exponierung mit UV-Strahlung polymerisiert. Diese photo-polymerisierte Lackschicht stellte eine erste schützende Schicht dar.
Dieses Verfahren führte dazu, daß die gesamte Oberfläche der Disk beschichtet wurde mit infolge einer aufzeichnenden Schicht des Farbstoffes, einer reflektierenden Schicht aus Gold und einer ersten schützenden Schicht aus Lack.
Die erhaltene Disk wurde getestet unter Verwendung des einarmigen Kratztestgerätes und ein Fehlverhalten ergab sich, wenn die Nadelbelastung 60 g überschritt. Diese Disk wurde dann verschiedenen Kantenbelastungskräften unterworfen. Ein Abblättern und eine Delaminierung der aufgetragenen Schichten erfolgte, wenn die Kanten der Disk einer beträchtlichen Belastung gegen eine harte Oberfläche unterworfen wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Disk wurde hergestellt wie im Falle des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels, mit der Ausnahme, daß, nachdem der Farbstoff aufgetragen worden war und bevor die Goldbeschichtung erfolgte, die Disk einem Kantenwaschverfahren ausgesetzt wurde. In diesem Verfahren wurde die Disk einer Schleuderbewegung ausgesetzt (caused to spin), während eine Flüssigkeit, die dazu befähigt war, den Farbstoff zu lösen, durch eine Düse eines kleinen Gauge-Wertes in Richtung des äußeren Durchmessers der Scheibe gerichtet wurde. Dies führte zu einem kreisförmigen Ring einer Weite von ungefähr 1,4 mm, auf dem äußersten Durchmesser der Scheibe, frei von Farbstoff.
Die Disk wurde dann in das Vakuumsystem eingeführt und das Gold wurde auf die Farbstoffschicht aufgestäubt. Das Vakuumsystem wies eine befestigte Maske auf, die so angeordnet war, daß das Gold daran gehindert wurde, auf dem äußeren 0,7 mm grossen Ring der Disk abgeschieden zu werden.
Das im Vergleichsbeispiel 1 beschriebene Verfahren wurde dazu angewandt, um die Lackschicht auf der gesamten Diskoberfläche abzuscheiden. Kein Abblättern oder keine Delaminierung der aufgetragenen Schichten wurde festgestellt, nachdem die Disk einer wesentlichen Kantenbelastung ausgesetzt wurde. Jedoch war die Kratzwiderstandsfähigkeit der Disk unverändert.

Beispiele 1-9

Es wurden mehrere Disks nach dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Auf jede dieser Disks wurde eine zweite schützende Schicht nach dem Siebdruckverfahren aufgetragen.
Das Siebdruckverfahren beginnt mit der Befestigung eines Siebes oder eines Maschengewebes in einem Rahmen unter Spannung. Das Sieb wurde mit einer photographischen Emulsion beschichtet, in welche das erforderliche Bild einexponiert wurde. Diese Emulsion wurde dann unter Erzeugung eines positiven Bildes entwickelt. In diesem Falle war das Bild einfach eine Disk einer Dimension gleich der der Disk.
Die "Maschen" des Siebes entsprachen der Anzahl von Fäden pro inch (was wiederum entspricht den Fäden pro 2,54 cm). Dies bedeutet, daß eine kleinere "Maschen"-Nummer für ein offeneres Sieb steht und entsprechend eine dickere Schicht.
Eine UV-härtbare Masse (ink) wurde auf eine Seite des Siebes gebracht und eine Quetschrolle wurde über das Sieb geführt, um die Maschenöffnungen gleichförmig mit der Masse zu füllen. Die beschichtete Seite der Disk wurde dann in Kontakt mit der gegenüberliegenden Seite des Siebes gebracht, was zur Übertragung der Masse von dem Sieb auf die Disk führte. Die Masse wurde dann durch Exponierung mit UV-Strahlung gehärtet. Diese gehärtete Massenschicht stellte die zweite schützende Schicht dar. Die Masse enthielt keine Pigmentation und war somit transparent und farblos. Die Masse kann modifiziert werden durch Zugabe einer teilchenförmigen Suspension (als "Mattierung" bezeichnet). Es wurden Disks hergestellt unter Anwendung von verschiedenen Mattierungsgraden, unterschiedlicher Dicke der Masse (durch Veränderung der Siebmaschen) und von Massen (inks) von zwei Herstellern.
Wurden die Proben hergestellt unter Anwendung der klaren UV- härtbaren Acrylat-Masse, "Pasta de Taglio" , und dem Mattierungsmittel, "Opacizzante" (Siliciumdioxidteilchen), beide hergestellt von der Firma F.KKI Manoukian - Frama Industria Chimica, 22070 Luisago (Como) Italien, ergab eine Untersuchung unter Verwendung des einarmigen Kratztestgerätes, daß die Scheiben ein Fehlverhalten zeigten unter den folgenden Belastungen: Einzarmiger Kratztest
Im Falle dieser Disks hatte die zweite Dauerhaftigkeitsschicht die folgende Dicke, gemessen in Mikrometern: Dicke

Beispiele 10-19

Die Beispiele 1-9 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die klare Masse 3727 (Ink 3727) und das Mattierungsmittel RB1150, beide hergestellt von der Firma Naz-DAR/KC Inc., 15555 West 108. Straße, Lenexa, Kansas, verwendet wurden. In diesem Falle zeigten die Disks ein Fehlverhalten bei den folgenden Belastungen: Einarmiger Kratztest
Im Falle dieser Disks hatte die zweite Dauerhaftigkeitsschicht die folgende Dicke, gemessen in Mikrometern: Dicke
In diesem Falle wurde eine Neigung zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit festgestellt mit ansteigender Grobheit der Maschen und ansteigendem Grad an Mattierungmittel.

Beispiel 20

Eine Disk wurde nach dem Verfahren der Beispiele 10-19 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Spin-Beschichtung der ersten schützenden Schicht bei einem Radius von etwa 22 mm begann. Hierdurch wurde ein kreisförmiger Ring einer reflektierenden Schicht zwischen den Radii von 19 und 22 mm erzeugt, der frei von der ersten schützenden Schicht war. Ein Disk-Identifizierungscode wurde in diesem Bereich aufgezeichnet, worauf die zweite schützende Schicht nach dem Siebdruckverfahren auf die gesamte Diskoberfläche aufgedruckt wurde. Die Dauerhaftigkeit dieser Disk innerhalb des Aufzeichnungsbereiches, gemessen mit dem einarmigen Kratztestgerät, wurde beibehalten.

Beispiel 21

Es wurden weitere Disks in Übereinstimmung mit dieser Erfindung hergestellt, mit der Ausnahme, daß die erste schützende Schicht (der durch Spin-Beschichtung aufgetragene Lack) bei einem Radius von etwa 30 mm begann. Dies bewirkte, daß die zweite schützende Schicht (die nach dem Siebdruck aufgedruckte "Ink") sich in direktem Kontakt mit der reflektierenden Schicht in dem Teil des Aufzeichnungsbereiches befand, der sich in einem Radius von weniger als 30 mm befand. Digitale Informationen wurden aufgezeichnet, beginnend am inneren Aufzeichnungsradius (etwa 22 mm), und die sich praktisch über einen Radius von 35 mm erstreckten.
Diese Disks wurden dann auf einem handelsüblichen CD-Tester abgespielt (CDCATS, erhältlich von der Firma Enterprise Corporation of America, 1200 Valley West Drive, West Des Moines, Iowa). Das Testgerät teilte die Blockfehlerrate (BLER) der Scheibe mit. BLER ist die Rate, bei der Fehler in den Daten ermittelt werden durch die Fehlerfeststellung und Korrekturschaltkreise in dem CD-Player und ist ein von der Industrie akzeptierter Wert der Integrität der Daten auf einer Compact Disk.
Auf jeder getesteten Disk war der BLER-Wert innerhalb des Bereiches, in dem sich die zweite schützende Schicht in direktem Kontakt mit der Reflektorschicht befand, größer als 260 Fehlen Sek. In dem Bereich, in dem die zweite schützende Schicht von dem Reflektor durch die erste schützende Schicht getrennt war, war der BLER-Wert geringer als 40 Fehlerlsek. Industrielle Standards für CD Audio Disks fordern, daß der BLER-Wert geringer als 200 Fehler/Sek. ist. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt existiert kein industrieller Standard für BLER-Werte in CD Daten Disks, doch werden üblicherweise Werte von 450 Fehlern/Sek. festgesetzt. Zu Vergleichszwecken hatten Disks, hergestellt mit der ersten und zweiten schützenden Schicht, die den gesamten Aufzeichnungsbereich abdeckten, einen BLER-Wert von < 40 Fehlern/Sek.
Die Dauerhaftigkeit der Disk in dem Bereich, in dem die zweite schützende Schicht direkt auf den Goldreflektor aufgetragen wurde, wurde unter Anwendung des einarmigen Kratztestgerätes ermittelt. Die mittlere Belastung bis zum Fehlverhalten lag bei 161 + 18 g. Dies stellt eine beträchtliche Verminderung gegenüber der Belastung bis zum Fehlverhalten von 280 g dar, die festgestellt wurde, wenn beide schützende Schichten vorhanden waren.
Hieraus schließen wir, daß es unakzeptierbar ist, die zweite schützende Schicht nach dem Siebdruckverfahren direkt auf die Reflektorschicht aufzudrucken.
Figur 1 ist eine schematische Darstellung im Schnitt eines Elementes der Erfindung an der Außenkante des Elementes.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung im Schnitt eines Elementes der Erfindung nahe dem Mittelteil des Elementes.

Claims

1. Optische Speicherplatte mit einem Trägermaterial (10), auf dem sich befinden:

a) eine Aufzeichnungsschicht (20), derart, daß die Aufzeichnungsschicht nicht die gesamte Oberfläche des Trägers (10) bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil (12) am äußeren Durchmesser des Trägers (10) unbedeckt läßt;

b) eine reflektierende Schicht (30), derart, daß die reflektierende Schicht nicht die gesamte Oberfläche des Trägers (10) bedeckt, sondern die Aufzeichnungsschicht (20) bedeckt und einen ringförmigen Teil (12) an dem äußeren Durchmesser des Trägers (10) unbedeckt läßt;

c) eine erste schützende Schicht (40) mit einer Dicke zwischen 2-20 µm, wobei die schützende Schicht an dem Träger (10) anhaftet und einen Teil der Oberfläche des Trägers mit der reflektierenden Schicht (30) bedeckt, einschließlich des ringförmigen Anteils, und sich über die Kante des Speicherplattenträgers (10) erstreckt;

d) eine zweite schützende Schicht (50) mit einer Dicke von mindestens 3 µm, wobei diese zweite Schicht mindestens den Bereich der Oberfläche mit der reflektierenden Schicht (30) bedeckt und an der ersten schützenden Schicht (40) anhaftet.

2. Optische Speicherplatte nach Anspruch 1, bei der der Träger ein Polycarbonatträger ist und die schützenden Schichten photohärtbare Acrylatschichten sind.

3. Optische Speicherplatte nach Anspruch 1, in der die zweite schützende Schicht Mattierungsteilchen enthält.

4. Optische Speicherplatte nach Anspuch 3, in der die Teilchen Siliziumdioxidteilchen sind.

5. Verfahren zur Herstellung einer optischen Speicherplatte mit den Stufen:

a) Erzeugung einer Aufzeichnungsschicht (20), die nicht die gesamte Oberfläche des Trägers (10) bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil (12) am äußeren Durchmesser freiläßt;

b) Erzeugung einer reflektierenden Schicht (30), die nicht die gesamte Oberfläche des Trägers (10) bedeckt, sondern einen ringförmigen Teil am äußeren Durchmesser des Trägers (10) freiläßt;

c) Auftragen einer ersten schützenden Schicht (40) durch Spinbeschichtung mit einer Dicke zwischen 2-20 µm, wobei die schützende Schicht aus einem Material besteht, das eine gute Adhäsion gegenüber dem Träger (10) aufweist und einen Teil der Oberfläche der Speicherplatte mit der reflektierenden Schicht bedeckt, unter Abdeckung des ringförmigen Teiles und unter Erstrecken über die Kante des Trägers (10);

d) Erzeugen einer zweiten schützenden Schicht (50) mit einer Dicke von mindestens 3 µm durch Rasterdruck, wobei die zweite Schicht mindestens den Bereich der Oberfläche abdeckt, auf der sich die reflektierende Schicht (30) befindet und auf der ersten schützenden Schicht (40) haftet.