制造信息记录介质的方法、制造设备和信息记录介质的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  1

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专利名称:制造信息记录介质的方法、制造设备和信息记录介质的制作方法
技术领域
本发明涉及信息记录介质的制造方法、信息记录介质的制造设备和由该制造方法制造的信息记录介质。
背景技术
近年来,在信息记录领域中,正在广泛进行光信息记录系统的研究。
光信息记录系统具有很多优点,诸如非接触记录和再现的能力,处理各种类型(诸如只读型、一次写入型、可重写型)存储的能力。从工业应用到消费者应用的广泛应用被认为是支持实现廉价大容量文件的系统。
主要通过缩短光信息记录系统中所用的用作光源的激光波长和使用具有高数值孔径的物镜来降低焦平面上光斑的直径,已经实现了用于上述各种形式的光信息记录系统的光记录介质(以下也称为“光盘”)的容量增加。
例如,在CD(只读光盘)中,形成透光层的盘基板的厚度大约是1.2mm,激光的波长是780nm,物镜的数值孔径(NA)是0.45,容量是650MB,而在DVD-ROM(只读型数字化视频光盘)中,形成透光层的盘基板的厚度是0.6mm,激光的波长是650nm,NA是0.6,容量是4.7GB。DVD例如是通过将两个厚度大约为0.6mm的盘基板粘合在一起以形成厚度为1.2mm的光盘而获得的。
此外,在下一代光盘系统中,通过使用含有光记录层的光盘,并使激光波长为450nm或者更短,NA为0.78或者更高,而可以将容量增加到22GB或者更高,该光记录层上形成有保护层,即透光涂层,其厚度降低至约0.1mm,。
图1A是上述下一代光盘系统的光盘的示意性透视图。
光盘DC呈近似的圆盘状,并被驱动以沿驱动方向DR旋转,该圆盘在其中心区域形成中心孔CH。
在记录或者再现信息时,光线(诸如蓝色到蓝紫色区域中的激光)LT通过具有数值孔径例如为0.8或者更高的物镜OL聚焦到光盘DC的光记录薄膜上。
图1B是上述光盘的示意性剖视图。
在厚度约为1.1mm的由聚碳酸酯树脂等形成的盘基板30的一个表面上设有用于划分轨道区域的沟槽。在该表面上形成包括例如反射膜、介电膜、记录膜和另一介电膜的光记录层31,这些膜层按照所述顺序层叠。光记录层31的层结构和层数根据记录材料的类型和设计的不同而异。
上述记录膜例如是相变型记录膜、磁光记录膜、或者是包含有机染料的记录薄膜。
此外,在光记录层31上形成膜厚为0.1mm、包括例如粘接剂层和聚合物膜的透光保护层(涂层)32。
当在上述光盘上记录或者自其再现时,诸如激光的光线LT通过物镜OL而从保护层32一侧聚焦到光记录层31上。
当从光盘中再现时,在光记录层31上反射的反射光线被光接收部件所接收,由信号处理电路产生预定的信号,并且提取再现信号。
以下将描述在图1A和1B中所示的上述光盘的制造方法。
首先,例如,通过注模技术使用下述具有用于盘基板的压模(stamper)的注模成形模具来形成包含例如聚碳酸酯树脂的盘基板30,该压模具有光记录层的凹凸图案。
接着,在盘基板上形成光记录层31。
然后,通过粘接剂层将聚碳酸酯薄膜粘接到光记录层31上,以形成厚度为0.1mm的透光保护层(涂层)32。
于是形成了图1A和1B所示的光盘。
图2是根据传统方法形成盘基板所用注模模具的结构的示意图。
在固定侧附着板FT上设置外周环61、固定侧反光镜62、固定侧温度调节电路63、压模64和浇注口65作为固定侧模具部件。另一方面,在移动侧附着板MT上设置移动侧反光镜67、中心销68、浇口切割冲头69作为移动侧模具部件。在上述部件构成的空腔66中注入树脂来形成盘基板。
然而,在包括CD、DVD和其它光盘,包括具有上述结构的下一代光盘,还有硬盘的信息记录介质中,通常使用注模技术来形成盘基板。但是在这种情况下,用于注模的模具由许多部件构成。在部件之间难免出现间隙。因此,在形成的盘基板上产生了毛边。
此外,各个部件或者压模很难获得一致的表面精度。如果在各个部件中出现阶梯差,阶梯最终会转移到所形成的盘基板中。
此外,如图3A所示,在通过注模技术形成的盘基板30的外周缘上很容易出现凸起RD。在这种情况下,沿着凸起RD的表面形成光记录层31。
如果通过粘接剂层将例如保护层薄膜粘接到其上层而形成保护层32,如图3B所示,则气泡层AL会最终出现在保护层32和光记录层31之间,因此,外缘区域RG的利用变得困难。
即使通过旋涂法等在光记录层上涂覆紫外线固化树脂或者其它保护层,但是外周缘区域的凸起进一步加强了,因此不可能使用这一区域。
通过调节熔化树脂的注入压力以在盘基板的注模成形中抑制凸起的发生,容易出现凹陷,盘基板在凹陷处的部分变薄,这样产生了新的问题。
以前光盘的盘基板是通过上述的注模技术制造的,并且要对盘基板进行平面度的检测。
在此,所形成的盘基板具有图4A-图4C的形状,其中,图4A是信号表面的平面图,图4B是它的侧视图,图4C是读取表面的平面图。
图中示出了内径(A),浇注口衬套(B),空气槽(C),压模支架(D),信号部分(压模)(E),注射器(F),注射器导向套筒(G),层叠肋条(H),反光镜(I),以及外缘(Z)的位置。
图5A是显示根据传统方法在盘基板信号表面的外缘附近平面度的测量结果的曲线图。横坐标表示盘上的位置X(mm),纵坐标表示表面的高度Y(μm)。
这示出了外周缘Z附近凸起RD的出现。
图5B是示出根据传统方法在盘基板读取面的外周缘附近平面度的测量结果的曲线图。横坐标表示盘上的位置X(mm),纵坐标表示表面的高度Y(μm)。
它示出在外缘Z附近出现的毛边BR和凸起RD。
图6A是在传统方法中通过调节熔化树脂的注入压力来形成的盘基板信号表面外缘附近的平面度测量结果曲线图。横坐标表示了盘上的位置X(mm),而纵坐标表示表面的高度Y(μm)。
在外缘Z附近凸起RD得到了抑制,但是出现了凹陷RS,在该凹陷处盘变薄了。
图6B是在传统方法中在调节熔化树脂的注入压力期间形成的盘基板读出表面外缘附近的平面度测量结果曲线图。横坐标表示了盘上的位置X(mm),而纵坐标表示表面的厚度Y(μm)。
在外缘Z附近凸起RD得到了抑制,但是出现了凹陷RS,在凹陷处盘基板变薄了。
图7A和7B是根据传统方法在盘基板信号表面内径A附近平面度的检测结果曲线图,它分为两段。横坐标表示盘X(mm)上的位置,而纵坐标表示表面的高度Y(μm)。
在压模支架(D)和信号部分(压模)(E)的界面处可以看到出现毛边(BR)和阶梯差(ST)。此外,在内径A边缘处等也出现了毛边(BR)。
图8A和8B是根据传统方法在盘基板读取表面的内径A附近平面度的测量结果曲线图,它分为两段。横坐标表示盘X(mm)上的位置,而纵坐标表示表面的高度Y(μm)。
在注射器导向套筒(G)和反光镜(I)的界面处,看到出现了轻微的毛边(BR)和阶梯差(ST)。此外,在注射器(F)和注射器导向套筒(G)之间的界面处出现了阶梯差(ST)。
通过压力模铸来形成光盘基板的方法是众所周知的。然而,由于树脂要被模具加热和熔化以及在压力模铸方法中压力模铸后要冷却等原因,所以存在需要很长的处理时间的问题。
此外,很难在压力模铸的时候从树脂中去除气体,可以进行真空排气但是这并不够。因此,由于在树脂中留有空气泡因而存在光盘基板形状变坏的问题。
此外,在硬盘中,和光盘的光盘基板一样,在进行注模成形时形成凸起,因此由于凸起的缘故在几十nm的间隙中摆动的磁头会不断击打硬盘表面。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种信息记录介质的制造方法,它能以高制造效率和高的平面度来制造光盘或其它信息记录介质的盘基板,并且提供制造该介质的制造设备以及按照这种制造方法制造的信息记录介质。
为了实现上述目的,本发明信息记录介质的制造方法包括以下步骤通过缎光精整(satin-like finishing)来加工盘基板表面;使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来对盘基板加热和加压,以将该凹凸形状转印到盘基板的至少一个缎光精整表面(satin-like finished surface)上;在盘基板的凹凸形表面上形成记录层;以及在记录层上形成涂层。
在上述信息记录介质的制造方法中,盘基板表面事先采用缎光精整处理,然后使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来加热和挤压盘基板,以将该凹凸形状转印到盘基板的至少一个缎光精整表面上。接着,在盘基板的凹凸表面上形成记录层,在记录层上形成涂层。
此外,为了实现上述目的,本发明信息记录介质的制造方法包括以下步骤采用缎光精整来加工盘基板表面;使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来对盘基板加热和加压,以将该凹凸形状转印到盘基板的至少一个缎光精整表面上;在盘基板的凹凸表面上形成第一光记录层;采用缎光精整来加工树脂薄片的表面;使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来对盘基板加热和加压,以将该凹凸形状转印到树脂薄片的至少一个缎光精整表面上;在树脂薄片的凹凸表面上形成第二记录层;将第一光记录层和第二光记录层粘合起来。
在上述信息记录介质的制造方法中,盘基板表面事先通过缎光精整来处理,然后使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来加热和挤压盘基板,以将该凹凸形状转印到盘基板的至少一个缎光精整表面上。接着,在盘基板的凹凸表面上形成第一记录层。另一方面,事先通过缎光精整来加工树脂薄片的表面,然后使用具有凹凸形状的压模通过压制的方法来对树脂薄片加热和加压,以将该凹凸形状转印到树脂薄片的至少一个缎光精整表面上。接着,在树脂薄片的凹凸表面上形成第二光记录层。接着将第一光记录层和第二光记录层粘合在一起。
此外,为了实现上述目的,本发明信息记录介质的制造设备是这样一种制造设备,它用来形成信息记录介质的在其至少一个表面上具有凹凸形状的盘基板,信息记录介质包括盘基板以及在盘基板的凹凸形表面上形成记录层,信息记录介质的制造设备包括压力模铸所使用的模具,它在其空腔内表面上具有与凹凸形状相应的压模;用于加热模具的加热装置;用于对模具施压的加压装置,模具被分成上、中、下三部分,并通过加压装置连接到可垂直移动的压机上;一种装置,其在压机加压的时候用来校正下层模具和上层模具的平行,而且使得上层模具和下层模具之间所加的压力均匀一致。
在本发明上述信息记录介质的制造设备中,压力模铸所采用的模具被分成上、中、下三部分,并被加压设备附着到可垂直移动的压力机上,它在空腔的内表面具有与凹凸形状相应的压模,在加压的时候用来校正压力机下层模具和上层模具的平行性的设备并使得上层模具和下层模具所设置的压力是均匀的。
此外,为了实现上述目的,本发明的信息记录介质包括在其至少一个表面上具有凹凸形状的盘基板,在盘基板的凹凸形表面上形成的记录层,在记录层上形成的涂层,该盘基板是这样一种盘基板,其通过对表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面(satin-like finished surface)上转印有凹凸形状。
在本发明上述的信息记录介质中,在盘基板的凹凸形表面上形成记录层和涂层,该盘基板通过对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压缩进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有凹凸形状。
此外,为了实现上述目的,本发明的信息记录介质包括在其至少一个表面上具有凹凸形状的盘基板,在该盘基板的凹凸形表面上形成的第一光记录层,在其至少一个表面上具有凹凸形状的树脂薄片,在盘基板的凹凸形表面上形成的第二光记录层,将第一光记录层和第二光记录层粘合在一起,光线从盘基板的树脂薄片一侧聚焦到第一光记录层和第二光记录层上以记录或者再现信息,其中盘基板是这样一种盘基板,其通过对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压缩进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有凹凸形状,树脂薄片是这样一种树脂薄片,其通过对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压缩进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有凹凸形状。
在本发明上述的信息记录介质中,在盘基板的凹凸形表面上形成第一光记录层,该盘基板通过对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有凹凸形状;另外,在树脂薄片的凹凸形表面上形成第二光记录层,该树脂薄片通过对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有凹凸形状;以及第一光记录层和第二光记录层粘合在一起。


参照附图,将会更详细了解本发明的上述和其它目的以及特征,其中图1A为根据传统实例的光盘的示意性透视图;图1B是上述光盘的示意性剖视图;图2为根据传统方法形成盘基板的注模成形设备的构造示意图;图3A和图3B为用于解释传统实例的问题的图;图4A为盘基板信号表面的平面图;图4B为盘基板的侧视图;图4C为盘基板读取表面的平面图;图5A和5B为示出根据传统方法获得的盘基板平面度的测量结果的图;图6A和6B是显示根据传统方法的盘基板平面度的测量结果的图;图7A和7B为显示根据传统方法的盘基板平面度的测量结果的图;图8A和8B为显示根据传统方法的盘基板平面度的测量结果的图;图9A为根据第一实施例的光盘的示意性透视图;图9B是以上光盘的示意性剖视图;图10为图9所示光盘主要部分的剖视图;图11A至11C为说明根据本发明第一实施例的光盘制造方法的制造步骤的剖视图;图12为根据本发明第二实施例的光盘的主要部分的剖视图;图13为根据本发明第二实施例的光盘的主要部分的剖视图;图14A至14C为说明制造根据本发明第二实施例的光盘的方法的制造步骤的剖视图;图15A至15E为说明制造根据本发明第二实施例的光盘的方法的制造步骤的剖视图;图16为根据本发明第三实施例的硬盘的示意性剖视图;
图17为根据本发明第三实施例的硬盘的示意性剖视图;图18A至18C为说明根据本发明第三实施例的硬盘的制造方法的制造步骤的剖视图;图19A至图19C为说明制造根据本发明第三实施例的硬盘的方法的制造步骤的剖视图;图20为压力模铸设备的结构示意图;图21为压力模铸设备的结构示意图;图22A为图21所示压力模铸设备的外部加热元件的平面图;图22B为示出其温度分布的曲线图;图23为压力模铸设备的用于缎光精整面加工的中心模具的结构示意图;图24为压力模铸设备中用于缎光精整面加工的中心模具的结构的示意性视图;图25为压力模铸设备的结构的示意图;以及图26A至26D为说明实例中根据本发明的盘基板的平面度的测试结果的图。
具体实施例方式
下面,参见附图详细说明本发明的实施例。
第一实施例图9A为根据本实施例的光盘的示意性透视图。
光盘DC形成大致圆盘状,在其中心区域形成一个中心孔CH,该光盘被驱动以在驱动方向DR上旋转。
在记录或再现信息时,诸如蓝色至蓝紫色区域中的激光的光线LT通过数值孔径例如为0.8或者更大的物镜OL聚焦到光盘DC的光记录薄膜上。
图9B是上述光盘的示意性剖视图。
在由聚碳酸酯树脂等构成的厚度约为1.1mm的盘基板Sub的一个表面上形成光记录层RL。此外,在光记录层RL的上层上形成膜厚度约为0.1mm的透光保护层(涂层)PT。
当在上述光盘上进行记录或者再现时,通过物镜将诸如激光的光线LT从透光保护层PT侧聚焦到光记录层RL上。
当在光盘上再现时,光接收部件接收在光记录层RL上反射的反射光,由信号处理电路产生预定的信号,并提取再现信号。
图10为图9A和图9B所示光盘主要部分的剖视图。
在聚碳酸酯树脂等形成的盘基板10(Sub)的一个表面上设置用来划分轨道区域的凹凸形状。在这个表面上形成光记录层11(RL)。在光记录层11上形成含有例如粘接剂层12a和聚碳酸酯树脂薄片12b的透光保护层(涂层)12(PT)。
制造上述光盘的方法描述如下。
首先,如图11A所示,由聚碳酸酯树脂等构成的盘基板10s的表面被加工成缎光精整面S。可以使用后面描述的设备进行缎光精整表面(satin-likefinished surface)的加工。缎光精整表面的最大表面粗糙度Rmax小于50μm。
接着,如图11B所示,通过使用具有凹凸形状的压模(未示出)的压力模铸法来加热和挤压盘基板,以将该凹凸形状转印到盘基板10s的一个缎光精整表面上。可以使用后面描述的设备进行压力模铸处理。
因此,获得了盘基板10,该盘基板的一个表面上形成有包含凸起部分10a的凹凸形状。在盘基板10的两个表面,并没有留下缎光精整形状,但是除了具有凹凸形状之外表面都变成了镜面。
接着,如图11C所示,在盘基板10的凹凸形表面上形成光记录层11。光记录层11例如是介电膜、记录薄膜、另一介电膜和反射薄膜的堆叠膜。例如,可以使用相变记录材料或者磁光记录材料作为记录膜。
接着,通过由紫外线固化树脂构成的粘接剂层12a将聚碳酸酯树脂薄片12b粘接到光记录层11上,且粘接剂层12a经过紫外线的辐射而固化,以形成透光保护层(涂层)12。这样就制成了图10所示的光盘。
根据上述制造本实施例的光盘的方法,通过以对盘基板表面进行的缎光精整来加工盘基板,然后使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸法对其进行加热和挤压以将该凹凸形状转印到通过缎光精整加工所得的表面上,这样可得到用于形成光盘的盘基板,籍此可以以很高的制造效率来制造具有更高平面度的盘基板,而没有传统注模成形基板那样的在光盘外缘部分上的毛边或阶梯差或凸起。此外,由于是在通过缎光精整来加工盘基板表面后才进行压力模铸,因此在压力模铸中可以保留空气的排出路径,使得在树脂中不会留有气泡,且可以进行很好的模铸。
此外,在将凹凸形状转印到上述盘基板的压力模铸过程中,盘基板在只有盘基板的最外层被加热和加压时能得到充分加压,因此加工后的物体和模具的冷却时间短,可提高制造效率。
第二实施例根据本实施例的光盘与根据第一实施例的光盘的不同之处在于层叠了多个光记录层。
图12为根据本实施例的光盘的示意性剖视图,其中层叠有两个光记录层。
在由聚碳酸酯树脂等构成的厚度约为1.1mm的盘基板10(Sub)的一个表面上设置用于对轨道区域进行划分的凹凸形状。在该表面上形成第一光记录层11a。
另外,在厚度为约0.1mm且作为透光保护层的树脂薄片13的一个表面上,设置用于对轨道区域进行划分的凹凸形状。在该表面上形成第二光记录层11b。
通过粘接剂层14将第一光记录层11a和第二光记录层11b粘到一起。
此外,如图13所示,也可以使用具有三层光记录层层叠在一起的结构的光盘。
这种结构的光盘与图12所示的光盘的不同之处在于,在盘基板的两侧上分别形成有第二光记录层11b和第三光记录层11c,在第三层光记录层11c上形成有包含例如粘接剂层17a和聚碳酸酯树脂薄片17b的透光保护层(涂层)17(PT)。
下面将描述图12所示的光盘的制造方法。
首先,根据与第一实施例相似的制造方法,盘基板10的一个表面被加工成缎光精整表面S,然后通过使用带有凹凸形状的压模的压力模铸来加热和挤压盘基板10,以将该凹凸形状转印到盘基板10的一个缎光精整表面上,且在该表面上形成第一光记录层11a。
另外,如图14A所示,由聚碳酸酯树脂等构成的树脂薄片的表面13s被加工成缎光精整表面S。可以使用后面描述的设备来进行缎光精整表面的加工。在树脂薄片的情况下,缎光精整表面的表面粗糙度与第一实施例的盘基板相似。
接着,如图14B所示,通过使用具有凹凸形状的压模(未示出)的压力模铸对树脂薄片加热和加压,以将该凹凸形状转印到树脂薄片13s的一个缎光精整表面的表面上。可以使用后面描述的设备进行压力模铸处理。
结果,获得了树脂薄片13,它在其一个表面上具有包含凸起部分13a的凹凸形状。在树脂薄片13的两个表面上,没有留下缎光精整形状,但是除了具有凹凸形状之外,该表面变成了镜面。
接着,如图14C所示,在树脂薄片13的凹凸形状表面上形成第二光记录层11b。
接着,通过由紫外线固化树脂等构成的粘接剂层14来粘接第一光记录层11a和第二光记录层11b,粘接剂层14由紫外线辐射固化。
这样就制成了图12所示的光盘。
图13所示光盘的制造方法将在下面进行描述。
首先,根据与第一实施例相似的制造方法,盘基板10的一个表面被加工成缎光精整表面S,然后通过使用带有凹凸形状的压模的压力模铸来加热和挤压盘基板10,以将该凹凸形状转印到盘基板10的一个缎光精整表面上,且在该表面上形成第一光记录层11a。
另外,如图15A所示,由聚碳酸酯树脂等形成的树脂薄片15s的表面被加工成缎光精整表面S。可以使用后面描述的设备来进行缎光精整表面的加工。
接着,如图15B所示,通过使用具有凹凸形状的压模(未示出)的压力模铸来加热和挤压树脂薄片,以将凹凸形状转印到树脂薄片15s的两个缎光精整表面上。可以使用后面描述的设备来进行压力模铸处理。
结果,获得了树脂薄片15,它在其一个表面上具有包含凸起部分15a的凹凸形状,而在其另一个表面上具有包含凸起部分15b的凹凸形状。在树脂薄片15的两个表面上,没有留下缎光精整形状,但是除了具有凹凸形状外,表面都变成了镜面。
接着,如图15C所示,在树脂薄片15的一个表面的凹凸形表面上形成第二光记录层11b,在树脂薄片15的另一表面的凹凸形表面上形成第三光记录层11c。
接着,如图15D所示,通过由紫外线固化树脂等形成的粘接剂层16来粘接第一光记录层11a和第二光记录层11b,粘接剂层16通过紫外线的辐射来固化。
接着,如图15E所示,通过紫外线固化树脂等形成的粘接剂层17a粘接聚碳酸酯树脂薄片17b和第三光记录层11c,粘接剂层17a通过紫外线的辐射固化以形成透光保护层(涂层)17。这样制成了图13所示的光盘。
根据上述制造本实施例的光盘的方法,通过以对盘基板表面进行的缎光精整来加工盘基板和树脂片,然后使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸法对其进行加热和挤压以将该凹凸形状转印到通过缎光精整加工所得的表面上,这样可得到用于形成光盘的盘基板和树脂片,籍此可以以很高的制造效率来制造具有更高平面度的盘基板,而没有传统注模成形基板那样的在光盘外缘部分上的毛边或阶梯差或凸起。此外,由于是在通过缎光精整来加工盘基板表面后才进行压力模铸,因此在压力模铸中可以保留空气的排出路径,使得在树脂中不会留有气泡,且可以进行很好的模铸。
此外,在将凹凸形状转印到上述盘基板和树脂片的压力模铸过程中,盘基板和树脂片在只有盘基板和树脂薄片的最外层被加热和加压时能得到充分加压,因此加工后的物体和模具的冷却时间短,可提高制造效率。
在上述具有多个光记录层的过程中,除了最底层的光记录层外的光记录层需要是半透明的。
例如,在具有三个记录层的结构中,当形成最底层的第一光记录层11a的反射率大于80%(例如90%)时,第二光记录层11b的反射率设定为大约30%,第三光记录层11c的反射率设定为大约19%。
因此,可以在各个光记录层中准确地记录和再现数据,而不会干扰数据在下部光记录层中的记录或者再现。
通过依次降低由铝或银、及其合金构成的各个反射膜的厚度,在各个光记录层中形成对最上层而言为半透明的薄膜,可以调节这些反射率。
第三实施例根据本实施例的信息记录介质是通过薄片模制(sheet molding)方法获得的分离型硬盘。第一实施例中所示的压力模铸方法被用于该硬盘的盘基板。
图16为根据本实施例的单面结构硬盘装置的示意性剖视图。
在盘基板20的一个表面上形成用来传递伺服信号(servo signal)的凹凸形状20a,在其整个表面上形成磁性薄膜21,在其上形成硅油(silicone oil)或者其它的润滑剂层22作为涂层。
在上述硬盘中,通过浮动块SL末端上的浮动磁头MH在磁性薄膜21上记录或者再现信号。
图17为根据本实施例的双面结构硬盘装置的示意性剖视图。
在盘基板23的上表面形成用来传递伺服信号的凹凸形状23a,在其整个表面上形成第一磁性薄膜24,在其上形成硅油或者其它润滑剂层26作为涂层。
同时,在盘基板23的下表面形成用来传递伺服信号的凹凸形状23b,在其整个表面上形成第二磁性薄膜25,在其上形成硅油或者其它润滑剂层27作为涂层。
在上述硬盘中,通过浮动块(slider)SL末端上的浮动磁头(floatingmagnetic head)MH在第一和第二磁性薄膜(24,25)上记录或者再现信号。
图16所示的上述硬盘的制造方法将描述如下。
首先,如图18A所示,将由非晶态聚烯烃树脂等构成的、比所需厚度0.2mm至1.2mm略大的盘基板20s的表面加工成缎光精整表面S。可以使用后面描述的设备来进行缎光精整表面的加工。在此,缎光精整表面的表面粗糙度与第一实施例的盘基板相似。
接着,如图18B所示,通过使用具有凹凸形状的压模(未示出)的压力模铸法来加热和挤压盘基板,以将该凹凸形状转印到盘基板20s的一个缎光精整表面上。可以使用下面描述的设备进行压力模铸处理。
结果,获得了盘基板20,它在其一个表面上具有包含凸起20a的凹凸形状。在盘基板20的两个表面上都没有留下缎光精整形状,但是,除了具有凹凸形状之外所有表面都变成了镜面。
接着,如图18C所示,通过例如溅射,在构成盘基板表面的凹凸形状20a上形成由诸如Pt-Co等磁性材料构成的薄膜,因而形成了磁性层21。
接着,将硅油或者其它的润滑剂涂至10μm或者更薄的膜厚,因而形成润滑剂层22。
这样形成了图16所示的硬盘。
以下将描述图17所示的上述硬盘的制造方法。
首先,如图19A所示,由非晶态聚烯烃树脂等构成的、比所需厚度0.2mm-1.2mm略厚的盘基板23s的表面被加工成缎光精整表面S。然后,如图19B所示,通过采用具有凹凸形状的压模(未示出)的压力模铸法对盘基板进行加热和加压,以将该凹凸形状转印到盘基板23s的两个缎光精整表面上。
结果,得到了盘基板23,它在其两个表面上形成有包含凸起部分(23a,23b)的凹凸形状。在盘基板23的两个表面上,并没有留下缎光精整形状,但是除了具有凹凸形状之外,所有的表面变成了镜面。
接着,如图19C所示,通过例如溅射,在盘基板的顶面和底面上形成由诸如Pt-Co等磁性材料构成的薄膜,从而形成了第一磁性层24和第二磁性层25。
接着,将硅油或者其它润滑剂涂覆至10μm或者更薄的膜厚,从而形成润滑剂层(26,27)。
这样形成了图17所示的硬盘。
在上述结构中,也可以不形成磁性层,而可以形成由相变记录材料或者第一实施例所描述的磁光记录材料构成的薄膜,并在其上形成由紫外线固化树脂等构成的保护薄膜作为涂层,以获得相变系统或者磁光记录系统的光盘。
根据制造本实施例硬盘的以上方法,按照这种方式形成的盘基板使得能制造具有高平面度的表面的盘基板,而不会有注模成形法所产生的单面或者双面盘所特有的外缘部分处的凸起或者凹陷,也不会有在注模成形盘中内缘处由于脱模或者压模导轨产生的无法避免的微小阶梯差,以及装配模具所特有的在分界面处的阶梯差。
此外,即使对于硬盘或者光盘,在使用浮动磁头记录或者再现信号的方法中,由于光盘的平面度提高了,因此在外缘处读写头与凸起碰撞的概率,或者在内缘处阶梯差或者毛边出现的概率降低了。
在硬盘中,由于在形成盘的时候,伺服图形(servo pattern)或者时钟信号是通过凹坑来形成的,因此不需要准备大量复杂且昂贵的伺服录写器(servo writer),也不需要其所需的清理空间以及伺服信号的写入时间,这样可缩短驱动装置的时间。
在按照上述方法制造光盘时,抑制了由外缘处的凸起所造成的空气层的出现,甚至可使用外缘处的端部,因而可以提高记录容量。
下面将描述在上述实施例中可以使用的压力模铸设备。
(直热型双面模铸设备)图20为压力模铸设备的结构示意图,它用来对透光树脂薄片(厚度为10μm至100μm)或者盘基板(厚度为0.2mm至1.2mm)进行加压和热压,以将本实施例中压模的凹凸形状转印到其上。
压力模铸设备100a包括上压板101,上加热板102,上层模具103,散热片104,中央模具导轨105,第一中央模具106,限位块107,真空孔108,第一压模109,第二压模110,第二中央模具111,限位块112,散热片113,下层模具114,下加热板115,下压板116和液压头(hydraulic ram)117。
上述的压力模铸设备100a是一个带有位置控制机构的,具有三种模压速度的30吨自动液压机。
上层和下层模具(103,104)固定到压力机的加热板上。中央模具被构造为可以进一步分成两块。空腔的内侧被挖空。
树脂薄片或者盘基板120在上述空腔中被两个压模(109,110)夹住,然后被加热器(上加热板102和下加热板115)压紧并加热,用以分别将上和下层模具加热到比树脂薄片或者盘基板120的玻璃转变温度高5℃到50℃的温度,从而将压模(109,110)的凹凸形状转印到树脂薄片或者盘基板120上。
如图20所示,上加热板102贴附到被液压头117等上下移动的压力机100a中的上压板101上,具有平坦表面的上层模具103进一步固定到其上,且将厚度为2mm或者更薄的散热片104(即具有良好导热性的弹性体)粘合到上层模具103的表面上。
弹性体用来吸收伴随液压头117的反复上下运动或者在加热加热板时发生的热膨胀所产生的平行度偏差,并吸收上、中、下层模具本身的平行度偏差,以便使得模具的整个表面受到均匀的压力。
然而,弹性体通常是绝热体,因此,如果不能将弹性体作得尽可能薄以使模具能够通过绝热体被加热的话,就会出现导热变差且成型时间变长的缺点。
因此,需要使用含有氮化硼或者其它导热性能优良的材料的弹性体形成的散热片(厚度为0.4mm,由Shin-Etsu silicon Co.Ltd制造,商品名为TC-BG型)。
(外热联合型双面模铸设备)图21为压力模铸设备的结构示意图,它同时使用了通过外部加热设备对中央模具的加热和来自图20所示的压力模铸设备中的压力机加热板的加热。作为外部加热部件,在模具组件随着模铸机的上下运动被打开时,从外部插入一种近红外线加热单元IL。除了上述结构外,其余的结构基本上和图20所示的压力模铸设备相同。
例如,在制造直径为120mm的盘时,如图22A所示,上述近红外线加热单元IL由灯座HS中以20mm的间距布置的多个(例如11个)例如1KW的近红外线灯(图中示出了灯丝FM的位置)构成,并且离中央模具20mm距离,以使辐射强度均匀。
如图22B所示,上述近红外线加热单元IL的红外线(IR)的强度在工件WK(即被处理的树脂薄膜或者树脂薄片)的尺寸WS上基本上是均匀一致的。
上述近红外线加热单元IL在模具组件打开时,在上层模具103和第一中央模具106之间、以及在第二中央模具111和下层模具114之间插入,并且迅速选择性加热中央模具(106,111)以将中央模具内的薄膜或者薄片加热到超过其玻璃转变点的温度,但是,在完成快速加热时,它很快退回到压力机的外部。同时,液压头117开始上升,以由上层模具103和下层模具114来加热和挤压薄膜或者薄片。
例如,通过辐射近红外线10秒,中央模具的表面温度可以从120℃升高到200℃。
这样,通过结合外部加热法,直接加热方法中所需的例如近120秒的加热和加压时间可以缩短到例如5秒或者更短。
(用于缎光精整加工的中央模具)在图20和图21所示的上述压力模铸设备中,通过改变中央模具的心轴(mandrel),可以获得对树脂薄膜或者树脂薄片的表面进行缎光精整的压力模铸加工设备,从而能够既用于进行缎光精整,又用于在两个表面上形成凹凸形状。
图23和图24为用于压力模铸的中央模具部分的示意图,它用来提前对树脂薄膜或者树脂薄片的表面进行缎光精整。除了中央模具之外的其它结构与图20的压力模铸设备的结构基本相同。
如图23所示,中央模具部分50a包括中央模具导轨51,第一中央模具52、真空孔53、限位块54,填充有玻璃丝的氟树脂薄片(55a,56a),O型环57,第二中央模具58,以及限位块59。
树脂薄片或者盘基板120夹在两个填充有玻璃丝的氟树脂薄片(55a,56a)之间并被压力模铸,以转印填充有玻璃丝的氟树脂薄片(55a,56a)的表面的纤细缎光精整不平坦形状(例如,平均表面粗糙度为25μm到30μm),并且对树脂薄片或者盘基板120的表面进行缎光精整。
上述填充有玻璃丝的氟树脂薄片(55a,56a)是由浸渍有氟树脂的玻璃纤维布或粘接剂薄片(例如,Chukoh Chemical Industries Ltd.AFG-100)形成的薄片。
此外,尽管上述粘接剂薄片被用于粘接在中央模具的内表面上,但是可以通过将树脂薄片或者盘基板夹在氟树脂浸渍的玻璃纤维布(例如75μm厚,商品名为Fluoroglass Sheet)之间而不使用粘接剂来进行类似的模铸。
此外,如图24所示,中央模具部分50a包括中央模具导轨51,第一中央模具52、真空孔53、限位块54,缎光精整板(55b,56b),O型环57,第二中央模具58,以及限位块59。
树脂薄片或者盘基板120夹在两个缎光精整板(55b,56b)之间并被压力模铸,以转印缎光精整板(55b,56b)表面的纤细缎光精整不平坦形状,从而对树脂薄片或者盘基板120的表面进行缎光精整。
例如,上述“缎光精整板”(55b,56b)例如可以是SUS304 1.5mm厚的板,其一个表面用SiC或者氧化铝粉进行过喷砂处理(例如,平均表面粗糙度Ra为6μm到13μm),或者进行过蚀刻处理(例如,平均表面粗糙度Ra是27μm至37μm)。
在图20和图21所示的压力模铸设备中,作为用来校正加压板之间的平行度的方法,可以不使用弹性体,而是按照图25的示意性视图中所示的那样,在下层模具114和下加热板115之间为下层模具设置一个球形接头118或者其它带有曲率的凸起,并且通过球形接头118将下层模具114连接到下加热板115上,以使其能被赋予任意的平行度,从而使得加压时施加到上层、中央和下层模具上的压力能变得均匀。如果通过轴相连,则结果是一个自对准轴承(self-aligning bearing)。
(实例)通过根据第一实施例的制造方法制造光盘的盘基板,并对平面度进行测量。
在此,制成的盘基板具有图4A至图4C所示的形状。
图26A至26D为示出根据第一实施例的制造方法所制造的盘基板外缘端部附近处的平面度的测量结果的曲线图。横坐标表示在盘上的位置X(mm),而纵坐标表示表面的高度Y(μm)。图中,当设定某一个半径位置作为盘的参考位置时,图26A、26B、26C和26D对应于从参考半径处绕盘中心顺时针旋转0度、90度、180度和270度的位置上的测量结果。需要注意的是,这些结果几乎与信号表面和读取表面的结果相同。
在外缘端Z的附近,不再有盘的任何凸起,也看不到任何毛边。
此外,在通过根据第一实施例的制造方法所制造的盘基板中,毛边和阶梯差在诸如内径(innermost diameter)A附近上方的出现得到了抑制。
与传统成形方法相比,根据本实施例,通过将被加工成缎光精整面的树脂薄片或者盘基板夹在两个压模之间、并对其进行加热和加压,可以容易地获得在两个表面上都具有信息信号的树脂薄片或者盘基板,而不管其厚度如何,但在传统结构中,为了改变厚度,必须设计,制造以及调换模具部分。
可以形成单层光盘,或者两层至三层结构的多层光盘,而不需要花费时间和费用来制造模具部件,或者不需要替换该模具部件的操作。
作为盘基板,例如,可以形成厚度为0.2mm至2.0mm的单面或者双面基板;灌注和不能在注射成形中实现的冷却过程中的定向应变非常小;且可获得外缘处没有凹陷或凸起、或者在内外缘处没有毛边或阶梯差的平坦盘。也可以用于除光盘之外的硬盘介质中。
此外,在光盘中,还可获得在内缘和外缘两处均具有极小双折射的盘。
此外,树脂薄片可以被切成任意尺寸,可以容易地处理由大到小各种尺寸的盘,而不需要每次准备不同的模具。可以只通过改变所用树脂片的厚度来实现各种厚度的盘,而在此之前在不改变模具部件的条件下这一点是无法实现的。设计和制造模具部件所花费的时间减少了,也用不着制造模具部件,因此开发和制造的速度增加了而费用却减小了。
在硬盘中,由于伺服图形或者时钟信号通过形成盘时的凹坑来形成,因而不用提供大量复杂昂贵的伺服录写器,所以也不需要伺服信号的清理空间和写入时间,因此,可缩短驱动装配时间。
本发明不限于上述实施例。
例如,光记录层并不限于以上实施例中所述的磁性层、或保护层、或其它涂层的层结构、材料、厚度等等。
此外,盘基板的材料等也不限于上述的材料。可以使用任何一种能通过压力模铸处理而加工成盘状的材料。
在不脱离本发明精神的前提下可以进行各种其它的改进。
根据本发明信息记录介质的制造方法,在制造光盘或者其它信息记录介质的过程中,可以以很高的制造效率来制造具有高平面度的盘基板或者树脂薄片。
根据本发明信息记录介质的制造设备,如光盘或者其它信息记录介质的制造设备,可以以很高的制造效率来制造具有高平面度的盘基板或者树脂薄片。
根据本发明的信息记录介质,如光盘或者其它信息记录介质,制备了一种其中可以以很高的制造效率制成高平面度的盘基板或者树脂薄片的信息记录介质。
权利要求
1.一种制造信息记录介质的方法,包括以下步骤通过缎光精整来加工盘基板的表面;利用具有凹凸形状的压模通过压缩来对所述的盘基板进行加热和加压,以将所述凹凸形状转印到所述盘基板的至少一个缎光精整表面上;在所述盘基板的所述凹凸形表面上形成记录层;以及在所述记录层上形成涂层。
2.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,形成所述信息记录介质,在该介质中光线从所述涂层一侧聚焦到所述记录层上以记录或再现信息,该方法还包括形成一个光记录层作为所述记录层;以及形成一个透光涂层作为所述涂层。
3.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,其中,形成一个磁性记录层作为所述记录层;以及形成一个润滑剂层作为所述涂层。
4.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,还包括将所述凹凸形状转印到所述盘基板的两个面上;在所述盘基板的两个面的所述凹凸形表面上形成记录层;以及在所述盘基板的两个面的所述记录层上形成涂层。
5.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,还包括,在所述压力模铸中通过电磁感应加热来加热所述盘基板。
6.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,还包括,在所述压力模铸中使用一种其中布置有多个近红外线灯或远红外线灯的卤素灯来加热所述盘基板。
7.按权利要求1所述的制造信息记录介质的方法,还包括在所述压力模铸中将所述盘基板加热到比其玻璃转变温度高5℃到50℃的温度。
8.一种制造信息记录介质的方法,包括以下步骤通过缎光精整来加工盘基板的表面;利用具有凹凸形状的压模通过压缩来对所述盘基板进行加热和加压,以将所述凹凸形状转印到所述盘基板的至少一个缎光精整表面上;在所述盘基板的所述凹凸形表面上形成第一光记录层;通过缎光精整加工树脂薄片的表面;利用具有凹凸形状的压模通过压缩来对所述树脂薄片进行加热和加压,以将所述凹凸形状转印到所述树脂薄片的至少一个缎光精整表面上;在所述树脂薄片的所述凹凸形表面上形成第二光记录层;粘接所述第一光记录层和所述第二光记录层。
9.按权利要求8所述的制造信息记录介质的方法,还包括以下步骤在将所述凹凸形状转印到所述树脂薄片的一个表面上的步骤中,还在所述树脂薄片的另一个表面上形成凹凸形状;在所述树脂薄片的另一个表面的凹凸形表面上形成第三光记录层;以及在第三光记录层上形成透光涂层。
10.按权利要求8所述的制造信息记录介质的方法,还包括,在所述压力模铸中通过电磁感应加热来加热所述树脂薄片。
11.按权利要求8所述的制造信息记录介质的方法,还包括,在所述压力模铸中使用一种其中布置有多个近红外线灯或远红外线灯的卤素灯来加热所述树脂薄片。
12.按权利要求8所述的制造信息记录介质的方法,还包括,在所述压力模铸中将所述树脂薄片加热到比其玻璃转变温度高5℃到50℃的温度。
13.一种用于形成信息记录介质的基板的制造设备,该基板至少在其一个表面上具有凹凸形状,该信息记录介质包括所述基板和在所述基板的所述凹凸形表面上形成的记录层,信息记录介质的所述制造设备包括压力模铸用的模具,在其空腔的内表面上具有带有与所述凹凸形状相应的凹凸形状的压模;用于加热所述模具的加热装置;以及用于对所述模具加压的加压装置;所述模具分成上层、中央和下层部分,并且通过所述加压装置连接到可垂直移动的压机上,用于修正所述压机施压时所述压机的所述下层模具和所述上层模具的平行度,并使压力在所提供的所述下层模具和上层模具之间均匀的装置。
14.按权利要求13所述的信息记录介质的制造设备,其中,使所述下层模具和上层模具之间压力均匀的所述装置包括具有预定曲率的支承结构,该结构设置在所述下加热板或所述下层模具的粘接板上。
15.按权利要求13所述的信息记录介质的制造设备,其中,使所述下层模具和上层模具之间压力均匀的所述装置包括粘接到所述上层模具和下层模具的表面的平坦表面上、与中央模具相接触的厚度为0.2mm至2.0mm的弹性体薄片。
16.一种信息记录介质,包括一个盘基板,其在其至少一个表面上具有凹凸形状;在该盘基板的凹凸形表面上形成的记录层;在记录层上形成的涂层;所述盘基板为这样一种盘基板,其借助对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有所述凹凸形状。
17.一种信息记录介质,包括一个在其至少一个表面上具有凹凸形状的盘基板,在所述盘基板的凹凸形表面上形成的第一光记录层,在其至少一个表面上具有凹凸形状的树脂薄片,在所述盘基板的凹凸形表面上形成的第二光记录层,所述第一光记录层和所述第二光记录层被粘接起来,且光线从盘基板的所述树脂薄片一侧聚焦到所述第一光记录层和所述第二光记录层上以记录或再现信息,其中,所述盘基板为这样一种盘基板,其借助对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有所述凹凸形状;所述树脂薄片为这样一种树脂薄片,其借助对其表面进行的缎光精整来加工,然后借助使用具有凹凸形状的压模通过压力模铸进行的加热和加压,在其缎光精整表面上转印有所述凹凸形状。
18.按权利要求17所述的信息记录介质,其中,凹凸形状还在所述树脂薄片的另一表面上形成,在该薄膜基板的另一表面的凹凸形表面上还形成有第三光记录层,且在第三光记录层的上一层上形成透光涂层。
全文摘要
本发明公开了制造信息记录介质的方法、制造设备和信息记录介质。该方法有很高的制造效率,并且该介质具有提高的平面度。该方法包括以下步骤通过缎光精整来加工盘基板的表面;利用具有凹凸形状的压模通过压缩来对盘基板加热和加压,以将该凹凸形状转印到盘基板的至少一个缎光精整表面上;在该盘基板的凹凸形表面上形成记录层;以及在记录层上形成涂层。
文档编号G11B7/258GK1433009SQ0215429
公开日2003年7月30日 申请日期2002年10月30日 优先权日2001年10月30日
发明者荒川宣之, 峰村宪 申请人:索尼公司

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