Способ изготовления подложки оптического информационного носителя

 

Использование: приборостроение, в частности оптические запоминающие устройства, и может быть использовано для изготовления прозрачных основ оптических дисков с постоянной сигналограммой, одноразовой и реверсивной записи. Сущность изобретения: с целью повышения надежности хранения информации, дискообразную форму заполняют жидким органическим материалом, отверждают материал и извлекают отливку из формы, причем при отверждении жидкого органического материала дискообразную форму вращают вокруг центральной оси со скоростью от 100 до 1700 об/мин.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к оптическим запоминающим устройствам, и может быть использовано для изготовления прозрачных основ оптических дисков с постоянной сигналограммой, одноразовой и реверсивной записи.

Известен способ изготовления подложки оптического информационного носителя, включающий плавление полимера, программируемый впрыск под давлением расплава в неподвижную дискообразную форму при прецизионном регулировании давления и скорости впрыска, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки из формы [1] 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% при высоком общем уровне (до 20^o). Такой разброс значений двулучепреломления приводит к увеличению числа ошибок при считывании информации, что снижает надежность ее хранения. Кроме того, известный способ требует особопрецизионной оснастки для обеспечения особо точного программируемого регулирования давления и скорости впрыска, что существенно усложняет и удорожает способ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ изготовления подложки 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 [2] Существенным недостатком прототипа 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).

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности хранения информации.

Надежность хранения информации определяется количеством искажений и потерь информации на оптическом информационном носителе, например, для видеодиска надежность хранения информации характеризуется количеством выпадений сигнала, наличием или отсутствием дефектов типа "срыв синхронизации", "муары", отношением несущая/шум, величиной шероховатости и разнотолщинности подложки, что обуславливает отсутствие дефектов регистрирующего слоя (разнотолщинность, несплошность).

Для решения задачи в способе изготовления подложки оптического информационного носителя путем заполнения жидким органическим материалом дискообразной формы, отверждения материала и извлечения отливки из формы, в отличие от прототипа, при отверждении жидкого органического материала дискообразную форму вращают вокруг центральной оси со скоростью от 100 до 17000 об/мин.

При вращении дискообразной формы с жидким органическим материалом вокруг центральной оси в процессе операции отверждения материала происходит компенсация усадки отверждаемого органического материала под действием центробежных сил, что обеспечивает получение подложки с заданными характеристиками.

Чем выше вязкость жидкого органического материала и меньше диаметр дискообразной формы, тем с большей скоростью вращают дискообразную форму. Опытным путем установлено, что при превышении скорости более 17000 об/мин не удается получить подложку с заданными свойствами из-за ухудшения проработки информации (разметки, информационного рельефа) у центрального отверстия (в центре) в результате оттока жидкого органического материала под чрезмерным действием центробежных сил.

В качестве органического материала используют оптически прозрачные термопласты (полиметилметакрилат, поликарбонат, полистирол, поливинилхлорид), фотоотверждаемые полимерные композиции (олигоэфиракрилат).

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Заполняют жидкой полимерной композицией на основе олигоэфиракрилата стеклянную дискообразную форму с рабочей полостью диаметром 130 мм с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. Дискообразная форма содержит никелевую матрицу со служебной информацией (разметкой), выполненной в виде направляющих канавок шириной 0,5 мкм, глубиной 0,1 мкм с шагом 1,6 мкм, а осевая линия представляет собой синусоиду с амплитудой 0,05 мкм и размахом 0,1 мкм (частота генератора при изготовлении канавок составляет 62500 Гц). 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 по ОСТ 1114.3302-87, т. е. в 1 л воздуха допускается не более 4 пылинок с максимальным размером 0,5 мкм.

Отверждают полимерную композицию облучением УФ светом. Интенсивность облучения 300 Вт/кв.м. При отверждении полимерной композиции дискообразную форму вращают вокруг центральной оси со скоростью 100 об/мин.

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

Подложка оптического информационного носителя представляет собой прозрачный диск диаметром 130 мм с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. На одной стороне диска выполнена разметка в виде направляющих канавок шириной 0,8 мкм, глубиной 0,1 мкм с шагом 1,6 мкм (разброс значений соответственно 0,01; 0,005; 0,01), осевая линия представляет собой синусоиду с амплитудой 0,05 мкм и размахом 0,1 мкм. Размеры микронеоднородностей на поверхности диска, свободной от разметки, не превышает 0,01 мкм.

Пример 2.

Заполняют жидкой полимерной композицией на основе олигоэфиракрилата стеклянную дискообразную форму с рабочей полостью диаметром 50 мм и толщиной 1,2 мм. Дискообразная форма содержит рабочие поверхности зеркала с шероховатостью не более 0,01 мкм. Заполнение производят в чистых условиях как в примере 1.

Отверждают полимерную композицию облучением УФ светом. Интенсивность облучения 300 Вт/м². При отверждении полимерной композиции дискообразную форму вращают вокруг центральной оси со скоростью 17000 об/мин.

Извлекают отвержденную отливку как в примере 1.

Подложка оптического информационного носителя представляет собой прозрачный диск диаметром 50 мм, толщиной 1,2 мм. Обе стороны диска представляют собой гладкие поверхности с размером микронеоднородностей на поверхности не более 0,01 мкм.

Наносят на подложку регистрирующий слой толщиной 160 нм путем центрифугирования органического красителя спиропирана. Разнотолщинность регистрирующего слоя составляет 10 нм, несплошность не превышает 3% Пример 3.

Заполняют жидким расплавом полиметилметакрилата (марка VQ 101S фирмы Rohm, Германия) при температуре 280^oC дискообразную металлическую форму с рабочей полостью диаметром 200 мм с центральным отверстием диаметром 35 мм и толщиной 1,3 мм. Дискообразная форма содержит никелевую матрицу с информационным рельефом в виде спиралевидной дорожки информационных знаков - питов (углублений длиной 0,5-1,5 мкм) с расстоянием между дорожками 1,6 мкм. Информационный рельеф содержит закодированную телевизионную программу цветового изображения и стереозвука.

Отверждают полиметилметакрилат охлаждением дискообразной металлической формы. При отверждении полиметилметакрилата дискообразную форму вращают вокруг центральной оси со скоростью 750 об/мин. Под действием нецентробежных сил происходит компенсация усадки отверждаемого полиметилметакрилата, что обеспечивает получение подложки с заданными свойствами.

Извлекают отвержденную отливку из дискообразной формы.

Подложка оптического информационного носителя представляет собой прозрачный диск диаметром 200 мм с центральным отверстием диаметром 35 мм и толщиной 1,3 мм. На одной стороне подложки расположен информационный рельеф в виде спиралевидной дорожки информационных знаков питов (углублений длиной 0,5. 1,5 мкм) с расстоянием между дорожками 1,6 мкм. Информационный рельеф содержит закодированную телевизионную программу цветного изображения и сверхзвука.

Наносят на информационный рельеф отверждающий слой толщиной 0,1 мкм методом магнетронного распыления алюминия в вакууме. Наносят на отражающий слой защитный слой накатыванием валком расплава полимера на основе сополимера этилена с винилацетатом марки РК-441 "Ever Grip" (Япония). Аналогично изготавливают второй диск. Далее наносят клеевой слой на защитный слой накатыванием валком клея-расплава на основе бутадиенстирольного каучука марки PS-01 "Ever Grip" (Япония). Соединяют диски клеевыми слоями, получая оптический информационный носитель (видеодиск).

Среднее количество выпадений информационных сигналов за 100 полных телевизионных кадров составляет 3,7 на кадр. Дефекты типа "срыв синхронизации", "муар" отсутствуют, отношение несущая/шум составляет 56 дБ.

Пример 4 (за пределами заявленного значения).

Заполняют дискообразную форму жидкой полимерной композицией и отверждают композицию как в примере 1, но значение скорости вращения формы вокруг центральной оси составляет 17050 об/мин. Извлекают отливку как в примере 1.

Отливка представляет собой прозрачный диск диаметром 200 мм с центральным отверстием диаметром 35 мм и толщиной 1,3 мм. На одной стороне диска выполнена разметка как в примере 1, но глубина направляющих канавок переменна у края 0,1 мкм, у центрального отверстия 0,06 мкм.

Пример 5 (в условиях прототипа).

Заполняют в чистых условиях жидкой полимерной композицией дискообразную форму как в примере 1.

Отверждают жидкую полимерную композицию как в примере 1. Дискообразная форма при этом неподвижна.

Извлекают отвержденную отливку как в примере 1. Подложка оптического информационного носителя представляет собой прозрачный диск диаметром 130 мм с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. На одной стороне диска выполнена разметка в виде направляющих канавок шириной 0,9 мкм с разбросом значений 0,03 мкм, глубиной 0,08 с разбросом значений 0,01 мкм, с шагом 1,6 мкм (разброс значений 0,01 мкм). Размеры микронеоднородностей на поверхности диска, свободной от разметки, до 0,05 мкм.

Анализ рассмотренных примеров показывает, что предложенный способ (примеры 1, 2, 3) позволяет существенно, по сравнению с прототипом (пример 5), повысить надежность хранения информации. Так, существенно повышается соответствие информации на матрице и на отливке: разброс ширины канавки снижается в 3 раза (с 0,03 до 0,01 мкм), глубины канавки в 2 раза (с 0,01 до 0,005 мкм), шага канавки до 10 раз (с 0,1 до 0,01 мкм); шероховатость поверхности снижается до 5 раз (с 0,05 до 0,1 мкм). При превышении скорости более 17000 об/мин (пример 4) не удается получить подложку с заданными свойствами.

Предложенный способ высокопроизводителен. Для его осуществления не требуется дорогостоящая прецизионная заготовка, значительное технологическое переофоpмление процесса-прототипа. Все это делает его рентабельным при внедрении в промышленное производство.

Формула изобретения

Способ изготовления подложки оптического информационного носителя, при котором дискообразную форму заполняют жидким органическим материалов, производят отверждение материала, а затем полученную отливку извлекают из формы, отличающийся тем, что в процессе отверждения органического материала дискообразную форму вращают вокруг ее центральной оси с постоянной скоростью от 100 до 17000 об./мин.