способ изготовления компакт-диска

Формула изобретения

1. Способ изготовления компакт-диска, включающий сушку и плавление исходного полимера, прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки компакт-диска из пресс-формы, напыление отражающего слоя, покрытие отражающего слоя защитным лаком методом центрифугирования на воздухе, ультрафиолетовую сушку лака, нанесение этикетки, причем отливку охлаждают в пресс-форме, транспортировку исходного полимера обеспечивают методом вакуумирования трубной магистрали, отличающийся тем, что сушку исходного полимера производят при температуре 90-120°С и до значения допустимой остаточной влажности полимера в весовых процентах не более 0,02, причем при напылении отражающего слоя и при охлаждении отливки температуру хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, поддерживают в пределах от 4 до 24°С, а нанесение этикетки производят красками, отверждаемыми ультрафиолетом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного полимера используют поликарбонат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного полимера используют цветной поликарбонат, оптически прозрачный в области длин волн записывающего и считывающего лазерного излучения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что прессование ведут при прецизионном регулировании давления, температуры расплава, скорости впрыска, выдержке под давлением, температуры пресс-формы и времени охлаждения изделия, которые определяются, исходя из физико-химических свойств применяемого полимера.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что напыление отражающего слоя ведут в среде инертного газа, например аргона.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала отражающего слоя использован металлический слой, например, алюминия, или золота, или сплавов металлов.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в качестве хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, используют жидкость, например антифриз.

8. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в качестве хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, используют деионизованную воду, причем сопротивление деионизованной воды на входе в пресс-форму задают в пределах 0,1-15 MOм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, к оптическим запоминающим устройствам, к способам изготовления носителей информации, а именно к технике изготовления компакт-диска, и может быть использовано для изготовления компакт-дисков с постоянной сигналограммой.

Изобретение относится также к массовому производству компакт-дисков. Под термином "носители информации" понимаются как носители аудио - и/или видеоинформации и/или носители данных и другие носители, например компакт-диски, так и носители, изготавливающиеся специально для записи и хранения звука, изображения и другой информации.

Одной из наиболее известных оптических запоминающих сред названного рода является компакт-диск, основные свойства которого установлены стандартом 1ЕС 908 и спецификацией "Compact Disc Digital Audio System Description", июнь 1989 г., издатели фирмы "Сони" и "Филипс". Компакт-диск имеет, среди прочего, следующие признаки: информация записана последовательно в виде спиральной дорожки и считывается методом отражения с помощью фокусированного лазерного луча, в плоскости гладкой базисной поверхности диаметр фокуса равен ширине дорожки около 1 мкм, в пределах дорожки друг за другом следуют лоткообразные углубления, так называемые питы, отделенные друг от друга в направлении дорожки и в радиальном направлении участками гладкой базисной поверхности.

Известен способ изготовления оптического информационного носителя, включающий плавление полимера, программируемый впрыск под давлением расплава в неподвижную дискообразную форму при прецизионном регулировании давления и скорости впрыска, отверждении расплава при охлаждении, извлечение отливки из формы (патент Японии №59-196032, кл. G 11 В 7/26, 1984).

Существенным недостатком известного способа является анизотропия характеристик подложки. Так при перемещении от центра к периферии подложки ее разрывная прочность уменьшается на 30%, двулучепреломление увеличивается на 70-100%. Такой разброс значений двулучепреломления приводит к увеличению числа ошибок при считывании информации, что снижает надежность ее хранения.

Известен способ изготовления оптического информационного носителя, включающий операции заполнения жидким органическим материалом неподвижной дискообразной формы, содержащей матрицу с информацией (разметкой, информационным рельефом), отверждение материала, извлечение подложки из формы (Патент Японии №61-74150, кл. G 11 В 7/23, 1986). Существенным недостатком способа является низкая надежность хранения информации из-за пониженной формуемости отливки носителя в результате усадки отверждаемого органического материала, что приводит к отклонению параметров подложки от заданных значений. Это приводит к искажениям и потере информации. Например в оптическом носителе видеоинформации и стереозвука (видеодиске) вызывает выпадение сигнала, уменьшение отношения несущая/шум, появление дефектов типа "муар", "срыв синхронизации" при воспроизведении; в оптических дисках однократной и реверсивной записи вызывает уменьшение глубины направляющих канавок, шероховатость и разнотолщинность подложки, что приводит к дефектам регистрирующего слоя (разнотолщинность, несплошность).

Известен способ изготовления компакт-диска, включающий операции сушки, плавления, заполнения под давлением жидким полимером неподвижной дискообразной пресс-формы, содержащей матрицу с информацией (разметкой, информационным рельефом), отверждение материала, извлечение подложки из формы, (см. заявку DE 3428599, G 11 В 7/26, опубл. 06.02.86). Существенным недостатком прототипа является высокая стоимость и низкая эффективность производства в виду увеличенного срока производства единицы продукции, невысокая стабильность качества, низкая надежность и долговечность средств производства, низкая надежность хранения информации из-за пониженной формуемости отливки носителя в результате усадки отверждаемого органического материала, что приводит к отклонению параметров подложки от заданных значений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ изготовления компакт-диска, включающий сушку и плавление исходного полимера, прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки компакт-диска из пресс-формы, напыление отражающего слоя, покрытие отражающего слоя защитным лаком методом центрифугирования на воздухе, ультрафиолетовую сушку лака, нанесение этикетки, причем отливку охлаждают в пресс-форме (см. патент РФ №2163034 опубл. 10.02.2001).

Недостатком известного способа является недостаточно высокие стабильность качества и надежность.

Задачей предлагаемого технического решения является стабилизирование процесса производства, сокращение срока производства, т.е. увеличение количества выпуска компакт-дисков в единицу времени, а значит снижение стоимости изготовления серийного компакт-диска за счет прецизионного и быстрого охлаждения отливки, устранение разброса размеров, повышение эффективности производства, стабилизирование качества выпускаемой продукции, повышение надежности и долговечности инструмента за счет использования в качестве хладагента с постоянными характеристиками и с заданными параметрами. Снижение стоимости изготовления серийных компакт-дисков. Повышение экологии производства за счет снижения в производственной среде вредных факторов (испарений, озона).

Для решения поставленной задачи в способе изготовления компакт-диска, включающем сушку и плавление исходного полимера, прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки компакт-диска из пресс-формы, напыление отражающего слоя, покрытие отражающего слоя защитным лаком методом центрифугирования на воздухе, ультрафиолетовую сушку лака, нанесение этикетки, причем отливку охлаждают в пресс-форме, и транспортировку исходного полимера обеспечивают методом вакуумирования трубной магистрали, сушку исходного полимера производят до пресс-машины при температуре 90-120°С и до значения допустимой остаточной влажности полимера в весовых процентах не более 0,02, причем при напылении отражающего слоя и при охлаждении отливки температуру хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, поддерживают в пределах от 4 до 24°С, а нанесение этикетки производят красками, отверждаемыми ультрафиолетом. В качестве исходного полимера может быть использован поликарбонат. В качестве исходного полимера может быть использован цветной поликарбонат, оптически прозрачный в области длин волн записывающего и считывающего лазерного излучения.

Прессование может вестись при прецизионном регулировании давления, температуры расплава, скорости впрыска, выдержке под давлением, температуры пресс-формы и времени охлаждения изделия, которые определяются исходя из физико-химических свойств применяемого полимера.

Напыление отражающего слоя может вестись в среде инертного газа, например аргона.

В качестве материала отражающего слоя может быть использован металлический слой, например алюминия, или золота, или сплавов металлов.

Контур охлаждения может быть выполнен составным и соединен с пресс-формой.

В качестве хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, может быть использована жидкость, например антифриз.

В качестве хладагента, подаваемого к пресс-форме и устройству напыления, может быть использована деионизованная (обессоленная) вода, причем сопротивление деионизированной воды на входе в пресс-форму может быть задано в пределах 0,1 MOM-15 MOM.

Способ включает сушку и плавление исходного полимера (поликарбоната), прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией при прецизионном регулировании давления, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки из формы, катодное напыление отражающего слоя металла в среде инертного газа (аргона), покрытие отражающего слоя защитным слоем (лаком), ультрафиолетовую сушку (фотоотверждающего) лака (дубление), контроль, нанесение этикетки красками, отверждаемыми ультрафиолетом, причем сушку исходного полимера производят до пресс-машины при температуре 90-120°С и до значения допустимой остаточной влажности полимера в весовых процентах - 0,02, транспортировку исходного полимера обеспечивают методом вакуумирования трубной магистрали, при охлаждении в качестве хладагента используют жидкость, например деионизованную воду или антифриз, защитный слой наносится методом центрифугирования на воздухе. Сопротивление деионизованной воды на входе в пресс может быть задано в пределах 0,1-15 MOM.

Способ изготовления компакт-дисков представлен в виде структурной схемы, приведенной на чертеже, где 1 - вакуумный насос, 2 - сушильный агрегат, 3 - плавление и прессование исходного полимера в пресс-форме, 4 - нанесение отражающего слоя на поверхность основы компакт-диска, 5 - покрытие отражающего слоя защитным лаком; 6 - ультрафиолетовая сушка фотоотверждающего лака; 7 - контроль; 8 - нанесение этикетки, 9 - установка подачи инертного газа (аргона), 10 -холодильник, 11 - установка получения деионизованной воды. Процесс охлаждения осуществляется путем подачи охлаждающей жидкости, например деионизованной воды или антифриза к пресс-форме и в устройство нанесения отражающего слоя. В качестве охлаждающей жидкости используется деионизованная вода марки Б (ОСТ 11.02.9.003-90) или антифриз.

Изобретение иллюстрируется примером.

Пример.

В корпусе пресс-формы выполнены водяные рубашки, в которые через соответствующие штуцеры подводится и отводится жидкость (вода обессоленная), создавая заданный температурный режим. Заполняют под давлением жидкой полимерной композицией дискообразную пресс-форму с рабочей полостью диаметром до 130 мм, с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. Дискообразная форма содержит никелевую матрицу со служебной информацией (разметкой). Служебная информация (разметка) предназначена для слежения (ориентирования) лазерного луча при записи информационного массива на оптический информационный носитель. Заполнение производят в чистых условиях класса чистоты 100-10 000 по ОСТ 1114.3302-87.

Отверждают полимерную композицию. При отверждении полимерной композиции дискообразную форму охлаждают. В качестве хладогента используется жидкость, например деионизованная вода со следующими параметрами - температура на входе в пресс-форме 13°С, сопротивление - 0,1-15 МОм. Время снижения температуры отливки от 300 до 40°С - 3,5-5,1 с (в прототипе - 4,2 с).

Извлекают отвержденную отливку из дискообразной формы и переносят в устройство нанесения отражающего слоя с соблюдением требований класса чистоты 100 по ОСТ 1114, 3302-87.

Параметры технологической среды: класс чистоты 100-10000 по ОСТ 1114, 3302-87, температура воздуха от 16 до 27°С, влажность воздуха от 30 до 70%.

Анализ рассмотренного примера показывает, что предложенный способ позволяет существенно, по сравнению с прототипом, ускорить производство. Предложенный способ высокопроизводителен за счет снижения времени на охлаждение основы компакт-диска.