專利名稱：光學信息記錄媒體及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過激光來光學地讀出信息信號的信息記錄媒體，具體來講涉及這樣一種光學信息記錄媒體，其通過對其著色，可采用目視檢查當即確定其種類或用途。
在所謂的CD(壓縮光盤)中，那些其上數(shù)字記錄了音頻信號的CD目前十分盛行。最近，開發(fā)了一種其上記錄了計算機程序或數(shù)據(jù)的所謂CD-ROM(只讀光盤)，增加了CD的種類及其應用領域。
隨著CD種類和應用的增加，產生了對CD進行辨別區(qū)分的裝置的需要。例如，如果根據(jù)CD的種類和用途為CD賦予不同的顏色，那么用戶便可很快地對CD作出辨別。
為CD上色，最簡單容易的方法是為塑料基片著上有色物質。
在為塑料著色的方法中，已知這樣一種方法，在該方法中預備一著色的化合物，隨后用一制模裝置制造一著色的模制物。還有其他已知的方法，例如一種方法包括將稱作干顏料的粉末狀著色劑與無色的樹脂混合(干混法)并使混合產物散布于制模裝置中以產生一著色的模制物；一種方法包括采用一種無色的樹脂稀釋一著色劑，并采用所得到的著色劑來著色，其中這種著色劑是通過擴散高密度的染料或顏料即所謂的母料而得到的；以及一種稱作液體著色的方法，包括將染料擴散于液體裝置中，并采用泵定量地提供所得到的糊狀著色劑。
通常，染料很容易溶于塑料且擴散性很好。因而，采用市面上的染料通過干混法可以得到令人滿意的著色模制品。
然而，由于CD不但對表面而且對各種光學性能有要求，因此上述方法的簡單應用不足以得到滿意的效果。
本發(fā)明的目的是提供一種光學信息記錄媒體，該種媒體著上了顏色，可以立即識別出其種類及用途等等，并具有優(yōu)越光學性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種生產這種光學信息記錄媒體的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人長期從事研究并得出結論，混合在塑料基片中的著色物質顆粒的大小在光學信息記錄媒體重放數(shù)據(jù)時，嚴重影響著錯誤率。
本發(fā)明便是基于這一概念而完成的。即，本發(fā)明提供一種光學信息記錄媒體，其包括一由著色物質混合物著色的塑料基片，和一信號記錄部分，從信號記錄部分中可光學地讀出信息信號，其中混入塑料基片的著色物質顆粒的大小不超過50μm。
本發(fā)明還提供一種制造光學信息記錄媒體的方法，包括下列步驟將著色物質擴散于擴散性媒體中以產生液體著色物質；將液體著色物質通過一過濾器以去除粗大顆粒，所得到液體著色物質的最大染料尺寸不超過50μm；并將液體著色物質提供給一注射制模裝置的樹脂注射進料器，以注射成型塑料基片。
在本發(fā)明中用來為塑料基片著色的例如染料的著色物質所要求的基本特性是對作為塑料基片材料的聚碳酸脂成模溫度的耐受能力，及得到所需要的顏色的能力。最重要的是染料在聚碳酸脂中的完全溶解和擴散。然而，取決于不同的染料種類，染料有時以固體顆粒形式殘留下來。如果出現(xiàn)了這種固體顆粒，便會產生各種諸如錯誤率增加的與CD性能有關的不利影響。
為解決上述問題，本發(fā)明人進行了多種研究且發(fā)現(xiàn)，如果在聚碳酸脂中的染料固體顆粒大小為近似μm，則會產生上述不利影響。本發(fā)明人為解決這一問題進行了許多探索。
這些方法包括(1)在普通染料與聚碳酸脂干混情況下用注射成模設備加強攪拌，用來加速染料溶解，并制成最終物質的方法；(2)采用擠壓機制備著色化合物并成形最終著色化合物的方法；及(3)制備染料母料并成形母料的方法。
即使采用上述方法得到的CD的性能比簡單的干染料混合得到的CD性能有少許改進，但還是不夠的。可能的原因是，對于上述方法(1)，會產生由于干染料的分散而造成的污染。最主要的不利之處是加強攪拌會降低生產率和經濟性。
對于方法(2)，聚碳酸脂分子量的增加會影響性能且由于污染造成廢料率的增加。對于方法(3)，存在母料不穩(wěn)定稀釋和污染的問題。
本發(fā)明者對一種通過在液體溶劑中擴散染料得到一種糊狀著色物質，并將所得到的著色物質注射入制模裝置的一較低部分成型的方法，進行了調研。
采用這種被調研的方法，通過三個輥子將多種染料擴散于一種溶劑中并在糊狀下使用。該方法制得的CD的廢料率約為90％，是一個不可接受的值?？赡艿脑蚴窃谥镔|內的部分染料沒有充分溶解，并作為尺寸為100μm或者更大的缺陷留在聚碳酸脂內，它由作為核心的粗大顆粒及外圍的半溶解的周圍部分組成。
為解決這種缺點，著色物質由40μm或更小的染料擴散顆粒形成，且CD以同樣方式來模制以檢查廢料率。發(fā)現(xiàn)得到的廢料率不超過5％。本發(fā)明是基于這些結果得到的。
同時，根據(jù)本發(fā)明需要的著色物質的染料顆粒的大小隨染料種類的不同而不同。可能的起作用的因素在于染料與聚碳酸脂的相容性及染料的熔點。例如，對于溶劑R.135一種perinon基的染料就很難與CD的特性相適應?？赡艿脑蚴怯捎谌玖系娜茳c為307℃，接近或高于聚碳酸脂的制模溫度，因而不能得到滿意的擴散?？傊詈貌捎眠@樣的方法，在模制CD的聚碳酸脂基層中應不出現(xiàn)染料固體顆粒，或者至少其固體顆粒尺寸不大于50μm。
根據(jù)本發(fā)明，可采用諸如顏料或染料等可選的著色物質。實際中最好使用染料(dyestuff)?？刹捎玫娜玖习ㄝ祯㈦s環(huán)族化合物、次甲基、pelynon、pelylene或硫靛基染料。如果除了上述特性之外，同時考慮可能對金屬模具造成的污染的升華性，蒽醌基的染料可以是溶劑紅52，溶劑紅149，溶劑藍94和溶劑綠3。雜環(huán)族化合物基的染料可以是溶劑黃33，溶劑黃54和溶劑黃105。次甲基基的染料包括溶劑黃93和溶劑橙80。pellynon基染料可以是溶劑橙60和溶劑紅135。pellylene基的染料可以是溶劑綠5。最佳的硫靛基染料包括還原紅1。這些可單獨或者混合使用。
根據(jù)本發(fā)明，諸如上述染料的著色物質最好擴散在溶劑中，以便在液體著色物質狀態(tài)下使用。使用的溶劑包括高沸點有機溶劑和增塑料劑。作為溶劑所需的基本性能包括耐受約300～350℃制模溫度的能力，不造成聚碳酸脂分子量下降的能力，以及不影響模制CD的諸如抗壓強度，熱變形溫度、開裂或收縮等機械性能，更不用說要有作為染料的適應性，即安全性，染料擴散穩(wěn)定性及通過泵供給的可測量性。
從上述原因，考慮到可用性，花費和各種物理性能，最好選用增塑劑。這些溶劑可單獨或者結合使用，對此無限制。
作為增塑劑的例子有苯二酸酯基增塑劑，如鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)或鄰苯二甲酸十三烷基酯(DTDP)；環(huán)氧樹脂基增塑劑，如環(huán)氧化豆油(ESO)，4、5-環(huán)氧環(huán)己烷-1、2-二羧酸-2-乙基己基(E-PS)，4、5-環(huán)氧環(huán)己烷-1、2-二異癸酯，油酸縮水甘油酯，9、10-環(huán)氧硬脂酸烯丙基，9，10-環(huán)氧硬脂酸-2-乙基己基，環(huán)氧牛脂(toll)油脂肪酸-2-乙基己基和雙酚A縮小甘油醚；磷酸酯基增塑劑，如磷酸三丁酯(TBP)，磷酸三苯酯(TPP)，甲苯基二苯基磷酸酯或磷酸三丙二醇酯；脂肪酸酯基增塑劑，如硬脂酸丁酯(BS)，乙酰蓖麻酸甲酯(MAR)或乙酰蓖麻酸乙酯(EAR)；增塑劑，如偏苯三酸三辛酯，偏苯三酸酯，二己戊四醇酯或苯四酸酯；和聚酯基增塑劑，如聚(丙二醇，己二酸)酯，聚(1、3-丁二醇，己二酸)酯，聚(丙二醇，癸二酸)酯，聚(1、3-丁二醇，癸二酸)酯，聚(丙二醇，苯二甲酸)酯，聚(1、3-丁二醇，己二酸)酯，聚(乙二醇，己二酸)酯或聚(1、6-己二醇，己二酸)酯。
添加添加劑也可有效地改善溶劑的擴散和存放的穩(wěn)定性。
本發(fā)明可應用于任何光學信息記錄媒體，用來讀出信息信號。例如，其可應用于光盤，如CD或CD-ROM，其中在光盤的塑料基片上形成有以凹陷和平臺(land)形式的信息凹坑(Pit)，且還有一作為信號記錄部分的反射層。
雖然在上面的描述中使用聚碳酸酯作為塑料基體的材料，但除了聚碳酸酯，其他任何合適的塑料材料均可使用。
在使用染料等著色物質為諸如CD的光學信息記錄媒體的塑料基體上色時，如果混合著色物質顆粒的尺寸超過50μm，則得到的光學記錄媒體的光學性能惡化，使得當重放其上的數(shù)據(jù)時，錯誤率將增大。相反，如果混合著色物質顆粒的尺寸不超過50μm，光盤將保持足夠好的光學性能，便有可能使錯誤率升高造成的廢料率下降。
根據(jù)本發(fā)明，由于混合入塑料基片的染料的顆粒尺寸被優(yōu)化，因而有可能得到這樣的光學信息記錄媒體，通過其顏色可立即識別出其種類和用途，且其具有優(yōu)良的光學性能。
至于染料的混合比，0.05～0.2克的染料對14.5～17.0克的塑料基片材料較適于實現(xiàn)方便盤色目視鑒別的目的。盡管根據(jù)用途，染料添加量可超過這一范圍，但塑料基片本身將變脆。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例制備的光盤主要部分的截面簡圖。
下文將參照示例性的實驗結果詳細介紹本發(fā)明。
(1)純化染料的方法采用索格利特萃取器(Soxhlet extractor)對染料進行純化。由TOYO ROSHI CO.LTD.生產的圓柱狀濾紙作為過濾器，并設置-325-網(wǎng)眼(mesh)的不銹鋼屏。染料的純化采用甲基氯化合物作為萃取溶液，將罩式加熱器調整至55℃，反復回流來去除雜質及異物。被純化的染料的結晶顆粒從圓底燒瓶取出，并在5℃條件下干燥8小時以去除甲基氯化物，得到純凈染料(2)染料顆粒的粉碎和擴散由染料純化方法(1)生產的染料以任選比例(重量比)與增塑劑(聚丙烯增塑劑)預混合，染料顆粒經三個輥子粉碎后進行擴散。粉碎的程度通過調節(jié)輥間縫隙及染料經過輥子的次數(shù)來確定。擴散顆粒尺寸大小按照JIS K5400，4-4方法進行測量。
(3)糊狀著色物質的過濾在對染料顆粒進行粉碎和擴散步驟(2)后得到的糊狀著色物質經過由TOYO ROSHI公司生產的200-網(wǎng)眼過濾器進行過濾。
(4)著色方法著色部分安裝在這樣一位置，在該處初始的樹脂材料(聚碳酸酯)從安裝在制模裝置擠壓器上部的進料斗向下提供，經過濾糊狀著色物質步驟(3)得到的糊狀著色物質與初始樹脂材料混合。著色物質通過一測量部分預先測取一給定量并由一安裝在進料斗下部的噴嘴注射。注射的著色物質添加入經由進料斗的初始樹脂材料的聚碳酸酯，從而被導擠壓器內。添加了著色物質的初始樹脂材料的聚碳酸酯樹脂經過擠壓器內的場(yield)部分，壓縮部分和測量部分，并經過攪拌成為顏色均勻的著色初始材料注射入金屬橫內。
(5)所制備的光盤的結構采用注射成型的聚碳酸酯基底制備的光盤的結構如圖1所示。
通過在具有以凹陷和平臺形式形成的信息凹坑2a的聚碳酸酯基片2上形成反射層3和在其上形成UV硫化(Curable)樹脂保護層4來制備光盤1。保護層4具有作為印刷表面的表面4a。
(6)光盤的評估如果混入染料為CD著色，根據(jù)染料顆粒尺寸的大小，未溶解和擴散于聚碳酸酯中的染料作為異物以塊狀的形式存在于聚碳酸酯基片中。當從CD上重放數(shù)據(jù)時，這些異物便擋住了激光使其不能讀出記錄在CD的信號表面上的凹坑，于是便不能對數(shù)字信號進行正確的再現(xiàn)。
例如，如果基片中出現(xiàn)大尺寸的染料顆粒，在CD播放器中產生的錯誤如表1所示。
表1
在從CD上讀出記錄的信號時，如果異物或者損傷阻礙了信號的讀出，在CD播放機內部提供了一糾錯電路進行錯誤糾正處理。建立糾錯電路用來糾正主要由交叉交織Reed-Solomn碼(CIRC)的C1碼造成的隨機錯誤，并糾正由CD播碼造成的較大缺陷的突發(fā)式錯誤。
在解碼過程中糾正的錯誤列于C1和C2欄中，分別表明了每秒內的平均值及每秒內的實際錯誤數(shù)目。
CD播放機(商業(yè)名稱CDP-3000)經過改型，計量由CIRC解碼器輸出的C1和C2標識的發(fā)生次數(shù)，用來得到C1和C2錯誤的值。
沒有異物的樣品(O Ce-錯誤)被視為滿意，且評估是基于滿意樣品的結果來進行的。
(7)示例性染料成份根據(jù)所述的染料純化方法(1)所得到的三種染料按表2所示的重量比混合。根據(jù)所述的染料的粉碎及擴散方法(2)，調節(jié)染料經過輥子的次數(shù)及輥間隙，并使用研磨量具，制造出具有最大顆粒尺寸80μm，60μm，50μm和40μm的糊狀著色物質的多個樣品。
表2
由在糊狀著色物質中的過濾中所述的方法(3)過濾得到的著色物質樣品第1、2、3和4號根據(jù)在上述著色方法(4)中所述的方法模制成CD基片。模制成的CD為瀝青黑色。
圖1中所示的光盤樣品是采用不同的基片制成，且根據(jù)上述評估方法進行評估。成品率分別為40％、70％、90％和95％，且對于染料顆粒尺寸不超過50μm的基片，可得到滿意的超過90％的成品率。
如前文對本發(fā)明的描述，根據(jù)諸如(1)的光學信息記錄媒體的不同的種類和用途，通過向其塑料基片中混入著色物質可以立即識別出該光學信息記錄媒體的種類及用途。同時，通過優(yōu)化混合入塑料基片的著色物質的顆粒尺寸，可得到滿意的光學特性。
權利要求
1.一種光學信息記錄媒體，包括通過混合著色物質而著色的一塑料基片和可光學地讀出信息信號的信號記錄部分。其中混入塑料基片的著色物質顆粒的尺寸不超過50μm。
2.根據(jù)權利要求1所述的信息記錄媒體，其中所述信號記錄部分包括在所述塑料基片上以凹陷和平臺形式形成的信息凹坑，并在其上形成有一反射層。
3.根據(jù)權利要求1所述的信息記錄媒體，其中所述塑料基片由聚碳酸酯形成。
4.根據(jù)權利要求1所述的信息記錄媒體，其中所述的著色物質為一種染料。
5.一種用來制造光學信息記錄媒體的方法，包括以下步驟將著色物質擴散于擴散介質中以產生液體著色物質；將所述的液體著色物質通過過濾器以除去其中的粗大顆粒，用來得到著色物質最大顆粒尺寸不超過50μm的液體著色物質；及將所述液體著色物質提供給一注射成型裝置的樹脂注射進料斗，用來注射成型一塑料基片。
全文摘要
一種光學信息記錄媒體，具有一用來光學讀出信息信號的反射層。它包括一塑料基片。該基片用染料著色，使得記錄在該媒體上的信息種類可以一眼看出，而無論該信息是諸如游戲程序，音樂信息，還是其它類信息。通常，當在基片中混有染料等雜質時，讀出器的光學系統(tǒng)會受到影響，不能容易地讀出數(shù)據(jù)。由于染料的顆粒減小到50μm，所以消除了對光學系統(tǒng)的影響。
文檔編號G11B7/24GK1137837SQ9519109
公開日1996年12月11日 申請日期1995年10月25日 優(yōu)先權日1994年10月27日
發(fā)明者澤田和実, 重森義浩 申請人:索尼·磁碟科技股份有限公司