(57)【要約】【課題】  ホログラフィック媒体製造技術を提供する。【解決手段】  ホログラフィック記録材料が２枚の基板の間に挟まれるサンドイッチ構造を有するホログラフィックデータ記憶媒体について記載されている。ホログラフィック媒体調合物は、均質な調合物を得るために混合される２つ以上の成分から形成されることが多い。ホログラフィック媒体調合物は、基板の間に注入する前に、共に混合される２つ以上の成分を含みうる。混合工程中にはホログラフィック媒体調合物の硬化を実質的に避ける必要があるが、調合物が２枚の基板の間で注入された後、ホログラフィック媒体調合物の硬化を促進する必要がある。従って、このシステム及び技術を用いて、光学透明度及び平行度に関する厳しい要件に従うと同時に、１分未満などの適度なサイクル時間内で上記媒体の製造を可能にすることによって、上記媒体の大量生産性を向上させることができる。【選択図】図２
2005275411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多化学ホログラフィック調合物の第１の成分を保持するための第１の貯槽と、
前記多化学ホログラフィック調合物の第２の成分を保持するための第２の貯槽と、
前記第１の成分および前記第２の成分を受け入れて、前記第１の成分および前記第２の成分を混合して前記多化学ホログラフィック調合物を製造する混合器であって、第１の組の混合素子を具備する第１のステージおよび第２の組の混合素子を具備する第２のステージを含み、前記第１のステージにおける前記混合素子が前記第２のステージにおける前記混合素子より大きい混合器と、
前記混合器から２枚の基板の間に前記多化学ホログラフィック調合物を分配するための分配ノズルと、を具備するホログラフィックデータ記憶媒体を製造するためのシステム。
【請求項２】
前記混合器が第３の組の混合素子を具備する第３のステージをさらに含み、前記第２のステージにおける前記混合素子が前記第３のステージにおける前記混合素子より大きく、前記第１のステージ、前記第２のステージおよび前記第３のステージの前記混合素子が静的混合素子を具備する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記２枚の基板を保持するためのキャビティをさらに具備し、前記多化学ホログラフィック調合物が前記２枚の基板の間に分配されるときに、前記２枚の基板が前記キャビティに対して押し付けられ、１つの光干渉縞の中で光学的に整列されるように、前記キャビティが予め整列される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記多化学ホログラフィック調合物を加熱し、前記２枚の基板の間に前記多化学ホログラフィック調合物を分配した後、前記多化学ホログラフィック調合物の硬化を促進するための加熱素子、
マイクロ波によって前記多化学ホログラフィック調合物を照射し、前記２枚の基板の間に前記多化学ホログラフィック調合物を分配した後、前記多化学ホログラフィック調合物の硬化を促進するためのマイクロ波放射線源、および
前記多化学ホログラフィック調合物を照射し、前記２枚の基板の間に前記多化学ホログラフィック調合物を分配した後、前記多化学ホログラフィック調合物の硬化を促進するための光学放射線源、のうちの少なくとも１つをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体に関し、さらに詳細には、ホログラフィックデータ記憶媒体の製造において用いるための装置および製造工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を記憶するために、多種多様なタイプのデータ記憶媒体が開発されてきた。従来の媒体としては、二、三の例を挙げると、たとえば、磁気媒体、光媒体および機械媒体がある。データ記憶密度の増大は、新しいタイプまたは改良型のデータ記憶媒体の開発の最たる目的である。
【０００３】
従来の媒体において、情報の個別のビットは、媒体の表面における識別可能な機械的変化、光学的変化または磁気的変化として記憶される。このため、所与の記録技術の場合には、データ記憶媒体の表面領域はデータ密度の物理的制限を受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホログラフィックデータ記憶媒体は、従来の媒体より高い記憶密度を提供することができる。ホログラフィック媒体では、媒体表面ではなく媒体の体積全体にわたってデータを記憶することができる。言い換えれば、ホログラフィック媒体は、３次元データ記憶を可能にすることができる。理論的なホログラフィック記憶密度は、立方センチメートル当たり数十テラビットに近づけることができる。
【０００５】
ホログラフィックデータ記憶媒体において、情報のページ全体、たとえばビットマップを感光性記録材料の中に光干渉パターンとして記憶することができる。これは、記録材料の中で２つの可干渉レーザビームを交差することによって実現される。物体ビームと呼ばれる第１のレーザビームは記憶されるべき情報を含み、参照波と呼ばれる第２のビームは物体ビームと干渉し、ホログラムとして記録材料に記憶される干渉パターンを生成する。記憶されるホログラムが参照波のみによって後に照射されると、参照波の光の一部がホログラフィック干渉パターンによって回折される。さらに、回折光は、元の物体ビームを再現する。したがって、参照波を用いて記録されたホログラムを照射することによって、物体ビームで符号化されるデータをカメラなどのデータ検出器によって再現して、検出することができる。
【０００６】
ホログラフィックデータ記憶媒体は一般に、ホログラフィック媒体調合物が２枚の基板の間に挟まれるサンドイッチ構造を有する。ホログラムは、ホログラフィック媒体調合物に記録され、記憶される。ホログラフィック媒体調合物は、２つ以上の成分から形成されることが多い。たとえば、第１の成分は光開始剤を含んでもよく、第２の成分は書込み用モノマーを含んでもよい。添加剤または他の成分も調合物に含まれうる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体製造技術に関する。特に、ホログラフィックデータ記憶媒体の製造に用いるためのシステムおよび方法について記載される。ホログラフィック媒体は一般に、ホログラフィック媒体調合物が２枚の基板の間に挟まれるサンドイッチ構造を有する。ホログラフィック媒体調合物は、基板の間に注入する前に共に混合される２つ以上の成分を含みうる。本願明細書に記載されるシステムおよび方法により、１分未満などの適度なサイクル時間内にそのような媒体を製造することができ、媒体の最適な性能を確実にするための光学透明度および平行度に関する厳しい要件に従うことができる。
【０００８】
ホログラフィックデータ記憶媒体の製造は、ホログラフィック媒体調合物の成分を混合し、２枚の基板の間にホログラフィック媒体調合物を分配することを伴う。光学透明度に関する一定の要件を満たすために、均質なホログラフィック媒体調合物を生成するために成分を混合し、流線が媒体に形成されないように分配してもよい。さらに、ホログラフィックデータ記憶媒体が平行度の要件を確実に満たすために、２枚の基板が１つの光干渉縞の中に整列されてもよい。本発明は２枚の基板を整列するためのキャビティを含んでもよく、キャビティはこれらの平行度の要件を満たすために、予め整列されるか、または動的に調整されてもよい。
【０００９】
ホログラフィック媒体調合物に用いられる材料に応じて、ホログラフィック媒体調合物が硬化するのにかかる時間は著しく変化してもよい。いずれの場合でも、本発明は、一旦ホログラフィック媒体調合物が基板の間に注入されると、硬化する速度を増大させるために、熱または放射線を用いてもよい。たとえば、ホログラフィック媒体調合物が分配され、２枚の基板が光学的に整列された後、媒体がキャビティ内にある間に、熱がホログラフィックデータ記憶媒体に印加されてもよい。印加される熱によりホログラフィック媒体調合物の硬化速度を増大し、光学透明度または平行度に実質的に影響を及ぼすことなく、キャビティから媒体をより迅速に取外すことができる。あるいはまたはさらに、硬化速度を増大させるために、無線周波放射線、マイクロ波放射線および／または紫外放射線などの放射線を印加してもよい。長波放射線はまた、硬化速度を促進するために用いられてもよい。長波放射線とは、ホログラフィック調合物において書込み用モノマーの感度より長い波長を有する放射線を指す。硬化を促進するための長波放射線の使用は、調合物に感光性染料の追加によって特に効果的である場合がある。
【００１０】
製造工程の種々の段階において、硬化速度を調整することが望ましい。混合工程中にはホログラフィック媒体調合物の硬化を避ける必要があるが、調合物が２枚の基板の間で分配された後、ホログラフィック媒体調合物の硬化を促進する必要がある。たとえば、調合物が分配される前に、依然として混合しながら硬化する場合には、動的な材料粘性は混合器によって形成されてもよいが、これは望ましくない。特に、混合器による動的な材料粘性は、ホログラフィック媒体調合物における条痕の誘発または分配中に望ましくない逆圧の原因となる恐れがある。さらに、混合段階中の任意の硬化は一般に、望ましくない。
【００１１】
本発明は、均質な混合物を確実にするために、ステージにおいて調合物の複数の成分を混合する。さらに、硬化速度を促進するために、調合物が２枚の基板の間で分配された後、熱または放射線を印加してもよい。ホログラフィック媒体の周縁は、環境悪化から媒体を密閉するためにさらに硬化されてもよい。さらに、媒体にハブを固定するために、光硬化を用いてもよい。調合物が分配された後に限った硬化促進技術の実施は、依然としてサイクル時間を向上させながら混合段階中の望ましくない硬化を避けるのに役立つ。
【００１２】
一実施形態において、本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体を製造するためのシステムに関する。このシステムは、多化学ホログラフィック調合物の第１の成分を保持するための第１の貯槽および多化学ホログラフィック調合物（multi-chemistry holographic formulation）の第２の成分を保持するための第２の貯槽を具備してもよい。システムはまた、多化学ホログラフィック調合物を形成するために第１の成分および第２の成分を受け入れて混合する混合器を具備してもよい。混合器は、第１の組の混合素子を具備する第１のステージおよび第２の組の混合素子を具備する第２のステージを具備し、第１のステージにおける混合素子が第２のステージにおける混合素子より大きい。また、漸進的に小さくなる混合素子を有するさらなるステージ、たとえば、第２のステージより小さい混合素子を有する第３のステージ、第２のステージより小さい混合素子を有する第４のステージなどを用いてもよい。種々のステージの混合素子は、静的混合素子（static mixing element）を含みうる。混合器はまた、一旦均質な混合物が得られると、２枚の基板の間に混合器から多化学ホログラフィック調合物を分配するための分配ノズルを含んでもよい。
【００１３】
他の実施形態において、本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体を製造するための方法を含みうる。この方法は、第１の組の混合素子を具備する第１のステージおよび第２の組の混合素子を具備する第２のステージを具備する混合器を用いて、多化学ホログラフィック調合物を製造するために、少なくとも第１の成分および第２の成分を混合することを伴ってもよい。第１のステージにおける混合素子は、第２のステージにおける混合素子より大きい。漸進的に小さくなる混合素子を有するさらなるステージ、たとえば、第２のステージより小さい混合素子を有する第３のステージ、第３のステージより小さい混合素子を有する第４のステージなどを用いてもよい。種々のステージの混合素子は、静的混合素子を含みうる。この方法はまた、２枚の基板の間に多化学ホログラフィック調合物を分配することを伴ってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本願明細書に記載される技術およびシステムは、種々の利点を実現することができる。特に、システムおよび技術により、複数の成分から均質なホログラフィック媒体調合物の製造を行うことができる。また、混合段階中、硬化速度を最小限に抑え、調合物が基板の間に分配された後、硬化速度をさらに促進することができる。本願明細書に記載されるシステムおよび技術は、ホログラフィック媒体の大量生産性を促進する際に特に有利である。
【００１５】
本発明の１つ以上の実施形態に関するさらなる詳細は、添付図面および以下の詳細に記載される。本発明の他の特徴、目的および利点は、明細書および図面、特許請求の範囲から明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体製造技術およびホログラフィックデータ記憶媒体の製造に用いるための種々のシステムおよび方法に関する。本願明細書に記載されるシステムおよび方法により、１分未満などの適度なサイクル時間内にそのような媒体を製造することができ、媒体の最適な性能を確実にするための光学透明度および平行度に関する厳しい要件に従うことができる。このようなシステムおよび技術を用いて、そのような媒体の大量生産性を向上することができる。
【００１７】
一般的なホログラフィック媒体は、ホログラフィック媒体調合物が２枚の基板の間に挟まれるサンドイッチ構造を有する。ホログラフィック媒体調合物は、２つ以上の成分を含む。調合物に用いられる成分に応じて、調合物が硬化するのにかかる時間は変化する。本発明によれば、製造工程の種々の段階において調合物の硬化速度を制御することが望ましい。混合段階における硬化速度の促進は、調合物における条痕または分配段階における望ましくない逆圧の原因となる恐れがある混合器による動的な材料粘性を生じるため望ましくない。
【００１８】
静的混合器は、硬化速度を実質的に促進することなく、均質な調合物を生成するために、複数のステージで調合物を混合する。分配ノズルは、キャビティ内に保持される２枚の基板の間に調合物を分配する。分配ノズルは、調合物への付着を削減し、基板からの開放を改善するために、酸化ホウ素などの剥離要素（release element）によってコーティングされてもよい。キャビティは、１つの光干渉縞の中で基板を平行に保持し、予め、すなわち、調合物の分配前に整列されるか、または調合物が分配される前、後またはその最中のいずれかに動的に調整されてもよい。
【００１９】
１分未満の製造サイクル時間を実現するために、調合物が分配された後に、分配された調合物の硬化速度を促進し、調合物が基板の間で物理的に安定となり、媒体を妥協することなく、キャビティから媒体を取外すことができるように、熱または放射線を印加してもよい。環境悪化から媒体を密閉するために、ホログラフィック媒体の周縁も硬化してもよい。さらに、たとえば、紫外硬化可能な接着剤などの光硬化を用いて、またはハブの周囲でホログラフィック媒体調合物を単に硬化することによって、媒体のセンタホールにハブを固定してもよい。
【００２０】
図１Ａおよび図１Ｂは、本願明細書に記載される技術またはシステムを用いて製造することができる例証的なホログラフィックデータ記憶媒体１０を示す異なる図である。図１Ａは、高い光学透明度および平行度を備えたディスク形状のホログラフィックデータ記憶媒体１０の斜視図である。図１Ｂは、媒体１０のサンドイッチ構造をさらに示す断面図である。ディスク形状であるように示されているが、媒体１０は、カード形状または任意の他の形状などの他の幾何構成も別法として想定することが可能である。図示されているように、媒体１０は、２枚の基板１２Ａおよび１２Ｂを具備する。基板１２Ａおよび１２Ｂは、ポリカーボネート、非晶質ポリオレフィンまたはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性材料から形成されてもよい。複屈折、剛性および縁の楔形現象（edge wedge phenomenon）の望ましいバランスを実現するために、望ましい基板の厚さは０．５〜２．０ｍｍの範囲である。多化学ホログラフィック調合物１４は、基板１２Ａおよび１２Ｂの間に挟まれる。
【００２１】
多化学ホログラフィック調合物１４は、２つ以上の成分から形成される。以下の説明では、システムは２化学調合物（two-chemistry formulation）に関連して主に述べているが、同一の原理は３化学調合物、４化学調合物などに関して用いるように拡張することも可能である。
【００２２】
データ記憶を容易にするために、ビットマップのホログラムを多化学ホログラフィック調合物１４に記録し、かつ記憶することができる。たとえば、２化学ウレタン調合物は、光開始剤を含む第１のイソシアネート成分およびアクリレート書込み用モノマーを含む第２のポリオール成分から形成されてもよい。調合物が硬化または固化する速度を増大するために、触媒などの添加剤または他の成分も含みうる。添加剤は、２化学調合物の一方の成分または両方の成分に含まれてもよく、たとえば３化学調合物の個別の成分として導入されてもよい。以下にさらに詳細に述べるように、多化学ホログラフィック調合物１４は、種々の成分を混合することによって形成される。特に、混合段階中の硬化を実質的に避け、２枚の基板の間の調合物の注入の後に硬化を促進するシステムについて記載される。
【００２３】
ホログラフィックデータ記憶媒体１０は、性能の向上を提供するように製造される。多化学ホログラフィック調合物１４の物理特性および媒体１０の製造工程は、媒体１０の性能に影響を及ぼしうる。媒体１０の性能に影響を及ぼしうる多化学ホログラフィック調合物１４の物理特性としては、ダイナミックレンジ、光感度、収縮特性が挙げられる。多化学ホログラフィック調合物１４のダイナミックレンジは、所与の回折効率のために共通の体積に記憶することができるホログラムの数の測度を提供する。多化学ホログラフィック調合物１４の光感度は、電磁エネルギに対する感度の測度である。より高いレベルの光感度からより高い回折効率およびより低い散乱の影響が得られることが、望ましい。小さい収縮を示す多化学ホログラフィック調合物１４は、基板１２Ａおよび１２Ｂの間の分配の後、調合物１４がその元の形態を実質的に維持することを保証する。
【００２４】
ホログラフィックデータ記憶媒体１０の性能は、製造工程によっても影響されうる。以下にさらに詳細に述べるように、多化学ホログラフィック調合物１４は、均質な調合物が確実に得られるような態様で混合される。さらに、多化学ホログラフィック調合物１４の硬化は、混合段階中には実質的に避けられ、調合物１４が基板１２Ａおよび１２Ｂの間に分配された後にさらに促進される。
【００２５】
図２は、ホログラフィックデータ記憶媒体の大量製造を容易にする逐次反復分配システムである。特に、システム３０は、光学透明度および平行度に関する厳しい要件に従うと同時に、適度なサイクル時間内にホログラフィックデータ記憶媒体を製造する。しかし、本発明のこの実施形態は、本発明の種々の実施形態を具現することができるシステムのタイプの例示と解釈すべきであり、限定するものと解釈すべきではなく、広範囲のシステムの実装において本発明の他の実施形態を実行してもよいと解釈すべきである。
【００２６】
システム３０は、多化学ホログラフィック調合物１４の第１の成分を保持するための貯槽３２および第２の成分を保持するための貯槽３４を具備する。たとえば、光開始剤を含むイソシアネート成分およびアクリレート書込み用モノマーを含むポリオール成分を用いて、２化学ウレタン調合物を形成してもよい。多化学ホログラフィック調合物１４が硬化する速度を増大するために、触媒、または熱を生成し、それによって硬化速度を増大するために、照射することができる感光性染料などの添加剤または他の成分も含みうる。
【００２７】
一部の実施形態において、イソシアネート成分およびポリオール成分は、ほぼ等しい量の各反応基を実現するために、２：１の体積比で混合することができる当量を有してもよい。アクリレート書込み用モノマー、光開始剤および触媒などの成分に対する非反応性の成分を加えることにより、過度のイソシアネートを生成する。しかし、イソシアネートのすべてが環境中の水分と潜在的に反応して残るのではなく、ポリオールと化学的に反応することを確実にするために、わずかに余分な量のポリオールを有することが好ましい。より低い当量のポリオールを選択することによって、２：１の体積比の混合を実現することができる。貯槽３２および３４によって、２つの成分が混合器４０に加えられる前に反応しないようにする。混合器４０は、それぞれ弁３６および３８によって貯槽３２および３４から２つの成分を受け入れる。弁３６および３８を制御して、所望の比の２つの成分を混合器４０に供給することができる。弁３６および３８が開放されるとき、定量の成分が混合器４０によって分配されるように、貯槽３２、３４を制御された態様で加圧してもよい。
【００２８】
混合器４０は、硬化速度を実質的に促進することなく、均質な調合物を生成するために複数のステージで多化学ホログラフィック調合物１４の２つの成分を混合する。本発明によれば、混合器４０は、第１の組の混合素子を有する第１のステージおよび第２の組の混合素子を有する第２のステージを含みうる。第１のステージの混合素子は、第２のステージの混合素子より大きい。漸進的に小さくなる混合素子を有するさらなるステージ、たとえば、第２のステージより小さい混合素子を有する第３のステージ、第３のステージより小さい混合素子を有する第４のステージなどを用いてもよい。さらに、高速サイクル時間で大量生産に対応するために、混合は可能な限り高速で行う必要がある。しかし、他方では、調合物の硬化は、混合段階中には実質的に避け、調合物が基板の間に注入された後にさらに促進される必要がある。
【００２９】
分配ノズル５０は、混合器４０から混合された調合物を受け取り、基板１２Ａ、１２Ｂの間に多化学ホログラフィック調合物１４を中央に分配する。特に、調合物１４は、基板１２Ａ中の孔によって分配される。分配ノズル５０はまた、調合物１４が孔から逃げないようにするために、孔を密閉してもよい。基板１２Ａ、１２Ｂの縁にある流体閉じ込め特徴部（図示せず）は、液圧が維持され、調合物１４が基板１４Ａ、１４Ｂの縁から逃げないようにすることを保証するのに役立つと思われる。
【００３０】
キャビティ６０は、１つの光干渉縞の中で平行に基板１２Ａおよび１２Ｂを保持し、それぞれの基板の外縁の近くに流体閉じ込め特徴部を提供する。以下にさらに詳細に述べるように、キャビティは、予め、すなわち、製造工程前に整列されてもよく、または製造工程中に動的に調整されてもよい。オプティカルフラット６２および６４は基準面として機能し、基板１２Ａ、１２Ｂは平行度を確実にするためにオプティカルフラット６２、６４に対して押し付けられる。オプティカルフラット６２、６４は、熱または放射線によってそれぞれ調合物１４の硬化速度の促進に役立つようにするために、不透明なステンレス鋼であってもよく光透過性であってもよい。たとえば、オプティカルフラット６２、６４は、従来の光ディスク（ＣＤおよびＤＶＤ）製造に用いられるものと類似のミラーブロックまたは従来のミラーブラックと類似しているが、透明または半透明材料から構成される光透過性素子を含みうる。基板１２Ａ、１２Ｂは、たとえばロボットアーム（図示せず）または他の自動化システムを用いて、キャビティ６０の中に挿入されてもよい。
【００３１】
ホログラフィック媒体調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に確実に捕捉されるようにするために、基板１２Ａ、１２Ｂの周縁に流体閉じ込め特徴部（図示せず）を画定してもよい。たとえば、流体閉じ込め特徴部は、それぞれの基板１２Ａ、１２Ｂの外周縁の付近に形成されるリップ状の要素を画定してもよい。調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間で硬化されるときに、基板１２Ａ、１２Ｂを互いに対して実質的に密閉するために、基板１２Ａ、１２Ｂの流体閉じ込め特徴部は、たとえば当接する態様で共に嵌合されてもよい。あるいは、個別の環状素子などを用いて、基板１２Ａ、１２Ｂの間に調合物１４を封じ込めてもよい。いずれの場合でも、たとえばロボットアーム（図示せず）または他の自動化システムを用いて、基板１２Ａ、１２Ｂをキャビティ６０の中に挿入することができ、基板１２Ａ、１２Ｂの間に調合物１４を分配することができる。
【００３２】
１分未満の製造サイクル時間を実現するために、システム３０は、調合物１４が分配された後に熱または放射線（図２には図示せず）を印加し、分配された調合物１４の硬化速度を促進する。以下にさらに詳細に記載される図１１、図１２および図１３は、調合物１４の硬化速度を促進するために、熱または放射線の印加を示している。調合物１４の硬化速度の促進により、媒体１０の品質を妥協することなく、ホログラフィックデータ記憶媒体１０をキャビティ６０から取外すことができるようにするために、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間で物理的に安定となるのに必要な時間を短縮する。ロボットアーム（図示せず）または他の自動化システムによって媒体１０の取外しを容易にするために、キャビティ６０を開放してもよい。あるいは、調合物１４の収縮により、キャビティから媒体１０を取外すことができるようになっていてもよい。収縮は一般に、体積で数％であり、キャビティの移動または調整を行うことなくキャビティ６０から媒体１０を取外すことができる。
【００３３】
また、媒体１０がキャビティ６０から取外される前に、環境悪化から媒体１０を密閉するためにホログラフィック媒体１０の周縁を硬化してもよい。さらに、接着剤を用いて、または媒体１０のセンタホールでハブの周囲で調合物１４を硬化させることによって、媒体１０にハブを固定するために、光硬化を用いてもよい。
【００３４】
図３は、光学透明度および平行度に関する厳しい要件に従うと同時に、適度なサイクル時間内にホログラフィックデータ記憶媒体を製造するための例証的な逐次反復分配方法を示すフローチャートである。示された方法のステップは、図２のシステム３０に関して記載される。本発明の種々の実施形態によれば、図３に示される方法の種々の技術は、示される方法の他の技術と共に用いてもよく、示される方法の他の技術と共に用いなくてもよい。
【００３５】
多化学ホログラフィック調合物の凝固は、ホログラフィックデータ記憶媒体の製造工程における律速因子である。製造方法の実現可能性は、少なくともある程度は、調合物１４の硬化速度を促進することなく、多化学ホログラフィック調合物１４の２つの成分を均質に混合することができる能力に左右される。したがって、製造サイクルを促進するために、基板１２Ａ、１２Ｂの間に調合物１４を分配した後に、適度な製造サイクル時間内にキャビティ６０からホログラフィックデータ記憶媒体１０を取外すことができるように、多化学ホログラフィック調合物１４の硬化速度を促進する必要がある。時期を早めてキャビティ６０から媒体１０を取外すことは、媒体１０の性能を妥協する可能性がある。図示された方法は、１分未満の適度な媒体製造速度を実現することができる。
【００３６】
平行度の望ましいレベルを満たすために、キャビティは、１つの光干渉縞の中で基板１２Ａおよび１２Ｂを平行に保持するように整列される（２０）。この場合には、キャビティ６０は、予め、すなわち製造工程前に整列される。開ループ法、すなわち、平行度からの偏差を補正するためにフィードバック信号を必要としない方法を用いて、キャビティ６０を予め整列してもよい。多化学ホログラフィック調合物１４の分配前に、オプティカルフラット６２および６４は、１つの光干渉縞の中で結果として生じる媒体の平行度を確実にするために、互いに対して平行に位置決めされる。一旦オプティカルフラット６２および６４が位置決めされると、キャビティ６０は、複数のサイクルで補正調整することなく放置される。所望であればまたは必要に応じて、多数の製造サイクルを経た後に、再び位置合せを行ってもよい。あるいは、製造工程中に、キャビティ６０を動的に調整してもよい。
【００３７】
たとえば、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配された後、または媒体１０がキャビティ６０から取外された後、キャビティ６０を動的に調整してもよい。キャビティ６０の３箇所以上を監視する位置センサによって、フィードバックが行われてもよい。あるいは、光干渉分光法を用いて、キャビティ６０を調整し、それによって製造される媒体の平行度を確保してもよい。各製造された媒体の後、キャビティ６０を動的に調整することができるようにジンバルマウントであってもよい。
【００３８】
多化学ホログラフィック調合物１４は、少なくとも２つの成分を混合することによって形成される（２２）。前述のように、光開始剤を含むイソシアネート成分およびアクリレート書込み用モノマーを含むポリオール成分を用いて、２化学ウレタン調合物を形成してもよい。多化学ホログラフィック調合物１４が硬化する速度を増大するために、触媒などの添加剤または他の成分も含みうる。混合器４０は、静的混合素子を備えた各ステージで混合器４０の複数のステージにおいて調合物１４を混合する。各ステージの静的混合素子は、前のステージの混合素子より漸進的に小さくなる。図５は混合器４０を示しており、以下にさらに詳細に説明される。
【００３９】
漸進的に小さくなる静的混合素子を備えた複数のステージにおける調合物１４の混合により、均質な調合物を生成し、硬化速度を実質的に促進することなく、調合物１４が分配されるときに、流線が実質的に形成されないことを確実にする。静的混合には他の混合技術に比べて利点があり、静的混合は一般に、混合器における化学反応の望ましくない促進を生じ、混合器において混合物を硬化させる恐れがある余分な熱を混合物に発生しない。混合段階における調合物１４の促進された硬化速度により、混合器４０によって動的な材料粘性を生じる。動的な材料粘性は調合物１４に応力が誘発する条痕または分配ノズル５０における望ましくない逆圧を生じるため、望ましくない。いずれの場合でも、高速サイクル時間による大量生産に対応するために、可能な限り高速に混合を行う必要がある。
【００４０】
分配ノズル５０は、基板１２Ａ、１２Ｂの間に多化学ホログラフィック調合物１４を中央に分配する（２４）。具体的には、調合物１４は、基板１２Ａの孔によって分配される。その場合には、基板１２Ａ、１２Ｂの間の調合物１４の分配により、予め整列されたキャビティ６０に対して基板１２Ａ、１２Ｂを液圧によって押し付けてもよい。基板１２Ａ、１２Ｂの縁にある流体閉じ込め特徴部は、液圧が維持され、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの縁から逃げないようにすることを保証する役割を担っていてもよい。あるいは、キャビティは、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの縁から逃げないようにすることを保証するための特徴部を備えうる。
【００４１】
分配後、調合物１４のある程度の量は依然として分配ノズル５０に残っていてもよい。この量の調合物１４は、次のサイクルの分配前に、廃棄物容器の中に一掃されてもよく、手順において次の媒体に分配されてもよい。たとえば、分配ノズル５０に残っている調合物１４の量によって、混合器４０における望ましくない逆圧および調合物１４に応力が誘発する条痕を生じうる。分配ノズル５０から出た調合物１４の量とノズル５０に残っている調合物１４の量との間の硬化度の差を制限するために、可能な限り高速で調合物１４を分配する必要がある。
【００４２】
分配ノズル５０は、ノズル５０への調合物１４の付着を削減するために、酸化ホウ素などの剥離要素によってコーティングされてもよい。剥離要素によって分配ノズル５０をコーティングすることにより、分配ノズル５０と基板１２Ａ、１２Ｂとの間の摩擦をさらに削減し、それによって、基板の間からのノズル５０の開放を改善する。キャビティ６０から媒体１０を取外す前に、キャビティからの取外しにより媒体１０を変形することがないように、多化学ホログラフィック調合物１４を実質的に硬化する必要がある。時期を早めたキャビティ６０からの媒体１０の取外しは、媒体１０の性能を妥協する恐れがある。
【００４３】
一旦、調合物１４が分配されると、分配された調合物１４に関して硬化速度が促進される（２６）。特に、多化学ホログラフィック調合物１４の硬化速度の促進は、製造サイクル時間の短縮によってホログラフィック媒体の大量生産性を向上させる。製造工程の種々の段階において、硬化速度を調整することが望ましい。混合段階中の調合物１４の硬化を避け、調合物１４が基板の間に分配された後に調合物１４の硬化を促進することが好ましい。混合段階における調合物１４の硬化は混合器４０によって動的な材料粘性を生じ、調合物１４において応力が誘発する条痕または分配ノズル５０における望ましくない逆圧の原因となりかねない。しかし、たとえば１分未満の短期間で媒体１０の性能を妥協することなくキャビティ６０からホログラフィック媒体１０を取外すことができるようにするために、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配された後、調合物１４を高速に硬化する必要がある。
【００４４】
システム３０は、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配された後、調合物１４の硬化速度を促進するために、媒体１０に熱または放射線を印加する。オプティカルフラット６２、６４は、それぞれ熱または放射線によって調合物１４の硬化速度を促進するのに役立つようにするために、不透明なステンレス鋼であってもよく光透過性であってもよい。図１１は、媒体１０への熱の両面印加を示しており、以下にさらに詳細に記載される。他の実施形態において、放射線は、調合物１４の硬化速度を促進するために、媒体１０に印加される。たとえば、マイクロ波は、硬化速度を促進するために熱エネルギに加えてまたは熱エネルギと同時に用いられてもよい。また、書込み用モノマーに影響を及ぼすことなく、調合物１４において熱を発生するために、書込み用モノマーに対しては感度が低いが、添加染料に対しては感度が高い放射線を印加されてもよい。
【００４５】
調合物１４に強い吸収係数を形成することによって、または調合物１４に高い強度のマイクロ波を提供するためのキャビティの設計によって、マイクロ波または他の放射線を優先的な吸収にしてもよい。図１２は、調合物１４の硬化速度を促進するために、マイクロ波の印加を示しており、これについても以下にさらに詳細に記載される。
【００４６】
他の光学放射線はまた、媒体１０の表面全体にわたって均一に調合物１４を温度によって切り替えて加熱するために用いられてもよい。たとえば、調合物１４は、書込み光開始剤レンジよりはるかに長い波長を有する光吸収染料を組み込んでいてもよい。特に、長波長放射線は、調合物における光吸収染料に適合しうる。さらに、記録ビームまたは読出しビームの散乱を防止するために、長波長放射線は、調合物１４に光学的に適合される必要がある。図１３は、調合物１４の硬化速度を促進するための長波長放射線の印加を示している。また、調合物が分配された後に限って、促進する硬化技術を施すことにより、サイクル時間を依然として向上すると同時に、混合段階中の望ましくない硬化を避けるのに役立つ。
【００４７】
環境悪化から媒体１０を保護するために、媒体１０の周縁、すなわち外径を密閉することができる。大気中の水分は吸収され、調合物１４と反応し、媒体１０の記憶容量を低下する恐れがある。媒体１０の周縁に紫外放射線を制御して印加することにより、環境悪化から媒体１０を密閉する。しかし、失われたホログラフィック記録量と、増大する硬化深さによる環境悪化に対する増大する免疫性との間には妥協点が存在する。環境悪化に対する免疫性は、周縁の硬化深さの増大と共に増大する。硬化深さは、紫外放射線波長および調合物１４の吸収係数の選択によって制御されてもよい。図１４は、調合物の環境悪化を避けるために、媒体１０を密閉する周縁を示している。
【００４８】
図４は、システム３０の製造工程において種々の段階で多化学ホログラフィック媒体調合物１４を示すブロック図である。混合器４０に入る前に、貯槽３２および３４はそれぞれ調合物１４の第１の成分および第２の成分を収容し、２つの成分は完全に純粋であり、未反応である（７０）。混合器４０は、純粋成分を収容し、前述のように均質な混合物を生成するために、３つのステージで成分を混合する（７２）。混合の程度は、０％〜１００％でステージによって増大する。混合器４０の静的混合素子は、硬化速度を促進することなく調合物１４の成分を静的に混合する。静的混合は一般に、化学反応の望ましくない促進を生じ、混合器４０において混合物を硬化させる恐れがある混合物に余分な熱を発生しない。したがって、調合物１４が硬化する程度は、調合物１４における触媒の量および混合中に経過する時間によって制御される。
【００４９】
調合物１４が均質に混合された後、分配ノズル５０は、ホログラフィックデータ記憶媒体１０に分配されることになっている調合物１４の量を収容する（７４）。たとえば、媒体１０を製造するために、２５ｇの調合物１４を必要としてもよい。次に、分配ノズル５０が、キャビティ６０に保持される基板１２Ａ、１２Ｂの間に調合物１４を分配する（７６）。しかし、調合物１４の分配後に、分配ノズル５０に残るある程度の調合物１４があってもよい。
【００５０】
この量、たとえば約２ｇの調合物１４が均質に混合されるが、連続する工程７４によって媒体１０に用いられない。分配ノズル５０に残っている調合物１４の量は、実質的に硬化して、条痕または分配段階中の望ましくない逆圧を生じる恐れがある。このため、分配ノズル５０に残っている調合物１４の量を廃棄物容器の中に一掃してもよい。他の実施形態において、この量の調合物１４は、次のホログラフィック媒体における混合物の第１の部分として分配される。
【００５１】
分配ノズル５０は、ノズル５０中の調合物１４の全量を基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配することができるように、ノズル５０に対する調合物１４の付着を削減するために、酸化ホウ素などの剥離要素によってコーティングされてもよい。いずれの場合でも、分配ノズルから出た調合物１４の量とノズルに残っている調合物１４の量との間の硬化度の差を制限するために、可能な限り高速で調合物１４を分配する必要がある
【００５２】
図５は、３つのステージのインライン「逓減」静的混合器（three stage in-line“step down”static mixer）４０を示している。混合器４０は、それぞれ弁３６および３８によって貯槽３２および３４から多化学ホログラフィック調合物１４を形成するために第１の成分および第２の成分を受け入れる。また、弁の開放により、成分が混合器４０を貫流するように、貯槽３２、３４を加圧してもよい。
【００５３】
混合器４０は、第１の組の混合素子４３を具備する第１のステージ４２および第２の組の混合素子４５を具備する第２のステージ４４を含む。第１のステージ４３の混合素子は、第２のステージ４５の混合素子より大きい。混合器４０の第３のステージ４６は、第２のステージ４５の混合素子より小さい混合素子４７を含む。たとえば、第３のステージより小さい混合素子を具備する第４のステージなど、漸進的に小さくなる混合素子を具備するさらなるステージも用いてもよい。混合素子４３、４５、４７は、静的混合素子であり、螺旋形状であってもよい。静的混合素子とは、動かない素子を指す。圧力は非可動の静的混合素子によって成分に印加され、調合物が非可動の静的混合素子によって押されるときに混合が生じる。しかし、動的混合素子または可動混合素子を用いることも可能である。いずれの場合でも、高速サイクル時間で大量生産に対応するために、混合は可能な限り高速で行う必要がある。しかし、他方では、混合段階中には調合物の硬化を実質的に避ける必要がある。
【００５４】
たとえば、混合器４０は、オハイオ州ノースキャントンのリキッド・コントロール（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｎｔｏｎ，ＯＨ））から市販されている２４素子静的混合器とロードアイランド州クランストンのコンヴィニエントリー・パッケージド・アドヘシヴ（Ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ  Ｐａｃｋａｇｅｄ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ（ＣＰＡ）（Ｃｒａｎｓｔｏｎ，ＲＩ））から部品番号ＭＡ  ０５１７−０４１３で市販されている逓減静的混合器をスプライシングすることによって物理的に実現されてもよい。ＣＰＡから入手可能な２ステップ静的混合器は、．５４１ｍｍの内径を有する１７個の螺旋要素の第１のステージおよび３．８１ｍｍの内径を有する１３個の螺旋要素の第２のステージを含む。リキッド・コントロール（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）による静的混合器は、３．１７５ｍｍの内径を備えた２４個の螺旋要素を含み、３つのステージのインライン逓減静的混合器４０の第３のステージを形成するために、ＣＰＡによる静的混合器とスプライシングされる。
【００５５】
混合素子４３、４５および４７をそれぞれ有する混合器４０の３つのステージ４２、４４および４６は、基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配されると流線を形成しない均質な混合物を形成するために作用する。混合器４０の種々のステージおよび静的混合素子は、余分な熱を発生することなく、調合物１４を静的に混合する。対照的に、動的混合素子または可動混合素子は、混合工程中により多くの熱を生成しやすく、望ましくない。
【００５６】
光学透明度要件は、混合器４０の構成に影響を及ぼしうる。調合物１４は一般に、粘性などの工程変数ではなく、ホログラフィック記録性能を向上させるために形成される。したがって、性能を犠牲にすることなく、調合物１４に対して粘性調整を行うことができる範囲で、調合物の粘性を制限してもよい。静的混合器の構成は、混合ステージの数、ステージ当たりの混合素子の数および混合器の長さによって画定される。このように、混合素子材料量および流れ抵抗は、静的混合器によって決定される。静的混合器のこの構成は、今度は、均質な混合物を混合器の次のステージに強いるのに必要な駆動圧力を決定する。実際的には、２つの成分を受け入れる混合器の駆動圧力に関する制限は、混合物が混合中に硬化する程度に左右される。混合物が混合器中で硬化する程度は、混合物における触媒の濃度、分配サイクル間の待ち時間および混合物の温度に左右される。
【００５７】
混合器４０が混合中に調合物１４の温度を実質的に上昇させないため、硬化速度は一般に、調合物１４における触媒の濃度および分配サイクル間の待ち時間によって影響される。この場合には、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配された後、硬化速度を促進することによって、待ち時間を短縮することができる。所与の待ち時間に関して高すぎる触媒濃度は、混合工程中に過度の硬化を生じる。これは今度は、調合物１４を分配するために、不適切な圧力を生じる可能性がある。言い換えれば、過度の硬化がサイクル間に生じる場合には、混合器４０が詰まるようになったり調合物１４を分配することができなくなったりする。他方、所与の待ち時間に関して低すぎる触媒濃度は、分配された後、調合物１４を硬化するために、さらに時間を必要とする。
【００５８】
駆動圧力要件を超えない限り、調合物中の触媒濃度を増大することができる。簡単に言えば、ホログラフィック媒体の大量生産性を向上させるために、触媒濃度、サイクル間の待ち時間および促進硬化技術をすべて画定することができる。
【００５９】
図６は、ホログラフィックデータ記憶媒体１０を保持するキャビティ６０Ａの内径孔に位置決めされる分配ノズル５０の断面図である。図７は、キャビティ６０Ａの内径孔および基板１２Ａおよび１２Ｂの中央孔を通って、基板１２Ａおよび１２Ｂの間に多化学ホログラフィック調合物１４を分配する分配ノズル５０をさらに示す図６の拡大図である。一部の実施形態において、多化学ホログラフィック調合物１４は基板１２Ａの中央孔を通って分配され、基板１２Ｂが中実である、すなわちセンタホールを備えていない。分配ノズル５０は、流線が実質的に形成されないように、基板１２Ａおよび１２Ｂの間に多化学ホログラフィック調合物１４を中央に分配する。さらに、基板１２の間の調合物１４の分配により、予め整列されたキャビティに対して基板を液圧によって押し付けてもよい。また、調合物１４が分配されるときに、媒体の周縁から調合物が確実に洩れないようにするために、基板１２は流体閉じ込め特徴部を具備してもよい。
【００６０】
分配後、調合物１４のある程度の量は依然として分配ノズルに残っていてもよい。この量の調合物１４は、次のサイクルの分配前に、廃棄物容器の中に一掃されてもよく、手順において次の媒体に分配されてもよい。分配ノズルに残っている調合物１４の量によって、混合器における望ましくない逆圧および応力が誘発する条痕を生じうる。そのような問題を避けるのに役立つように、可能な限り高速で調合物１４を分配し、分配された調合物に関して硬化速度を促進する必要がある。これにより、分配ノズルから出た調合物１４の量とノズルに残っている調合物１４の量との間の硬化度の差を制限することができる。
【００６１】
分配ノズル５０は、ノズルと基板との間の摩擦を削減するために酸化ホウ素などの剥離要素によってコーティングし、それによってキャビティ６０Ａから形成された媒体の取外しの改善のために、基板の間からのノズルの開放を改善してもよい。たとえば、ホウ酸の飽和水溶液を分配ノズル５０に塗布してもよい。次に、酸化して酸化ホウ素にするために、分配ノズル５０を空気に曝して、プラスチックに対して付着力の弱い改質表面を生成してもよい。ノズル５０に対する調合物１４の付着力を弱めることにより、ノズル表面における調合物１４の蓄積を防止する。一部の実施形態において、分配ノズル５０は、ステンレス鋼であってもよい。酸化ホウ素コーティングにより、基板の間からのノズルの開放を改善し、キャビティ６０Ａから生成された媒体の取外しを改善する。キャビティから媒体１０を取外す前に、キャビティからの取外しが媒体１０を変形しないようにするために、多化学ホログラフィック調合物１４を安定化しなければならない。
【００６２】
図７は、キャビティ６０Ａの内径孔および基板１２Ａ、１２Ｂの中央孔を通って、基板１２Ａ、１２Ｂの間に多化学ホログラフィック調合物１４を中央に分配する分配ノズル５０の拡大図を示している。一部の実施形態において、多化学ホログラフィック調合物１４は基板１２Ａの中央孔を通って分配され、基板１２Ｂはセンタホールを備えていない。基板１２Ａ、１２Ｂは、結果として生じる液圧によって、予め整列されたオプティカルフラット６２Ａおよび６４Ａに対して押し付けられる。流体経路は、媒体１０の半径に沿って外側への均一な流れを生じる。シール５２および５４は、それぞれ基板１２Ａおよび１２Ｂに流体密閉するために機能し、良好な剥離特性および熱安定性を有するシリコーンから形成されてもよい。
【００６３】
キャビティ６０Ａはさらに、基板１２Ａ、１２Ｂの間に調合物１４の流れを向ける成分を含んでもよく、それぞれの基板の外縁の近くに流体閉じ込め特徴部を提供してもよい。あるいは、基板１２Ａ、１２Ｂの外周縁の付近に形成されるリップ状の要素（図示せず）として基板１２Ａ、１２Ｂに流体閉じ込め特徴部を具備してもよい。基板の流体閉じ込め特徴部は、調合物１４がその中で硬化されるときに、キャビティ６０Ａを実質的に密閉するために、たとえば当接する態様で共に嵌合されてもよい。キャビティ６０Ａはまた、基板１２Ａ、１２Ｂの周縁における流体閉じ込めを容易にするための特徴部を備えるように形成されてもよい。
【００６４】
図８は、開ループ法を用いて、１つの光干渉縞の中で基板１２Ａ、１２Ｂを保持するために、予め整列されたキャビティ６０Ｂの断面側面図である。開ループ法は、偏差を補正するためのフィードバック信号を必要としないため、実装がきわめて簡単である。調合物１４の分配前に、上部基準面および下部基準面を画定するために、オプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂが位置決めされる。キャビティ６０Ｂを整列するために、事前較正の機械的なステップが用いられる。事前較正は、キャビティ６０から生成される媒体サンプルの反復評価を伴ってもよい。キャビティ６０Ｂは、整列を容易にする干渉縞を監視するために、レーザ干渉計システムにあってもよい。図１０は、そのような１つのレーザ干渉計システムをさらに詳細に示している。平行度を監視するために、オプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂは光透過性であってもよい。基板の配置のためにロボットアームまたは他の自動化システムを用いて、基板１２Ａおよび１２Ｂを挿入してもよい。この実施形態において、システムは、オプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂに対して基板１２Ａおよび１２Ｂを保持するために、真空溝６６、６７、６８、６９によって真空力を印加してもよい。
【００６５】
事前較正が終了した後、キャビティ６０Ｂは、複数のサイクルに関して補正調整を行うことなく放置される。キャビティ６０Ｂは製造されるホログラフィック媒体の１，０００回を超えるサイクルでは、１つの光干渉縞の中で基板の平行度を維持することができることを実験は示している。多化学ホログラフィック調合物１４は、硬化および安定後、わずかな収縮を示す。調合物１４のこのわずかな収縮により、キャビティ６０Ｂを位置ずれすることなく、キャビティから媒体１０を取外すことができてもよい。収縮は、一般的に体積で数％であり、キャビティの移動または調整を行うことなくキャビティ６０Ｂから媒体１０を取外すことができる。ロボットアームまたは他の自動化システム（図示せず）によって、媒体１０を取外してもよい。
【００６６】
他の実施形態において、ガイドロッド６５により、ホログラフィックデータ記憶媒体１０平面に対して垂直である軸に沿ったオプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂの相対的な移動に対する１自由度を可能にしてもよい。ガイドロッド６５は、製造サイクル中、キャビティ６０Ｂがオプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂの間の距離を変化させることができてもよい。これにより、製造されたホログラフィックデータ記憶媒体１０の取出しを容易にするために、十分な量だけキャビティ６０Ｂを開放することができる。オプティカルフラット６２Ｂおよび６４Ｂは、キャビティ６０Ｂの開閉の再現性を監視するために、光透過性であってもよい。製造された媒体の品質を監視するために、図１０に示される光干渉分光法システムが用いられてもよい。
【００６７】
図９は、多化学ホログラフィック媒体調合物１４が分配されるときに、１つの光干渉縞の中で基板１２Ａ、１２Ｂを保持するために調整されるキャビティ６０Ｃの断面側面図である。位置センサ（図示せず）は、相対的な側面の位置決めのためにキャビティ６０Ｃの少なくとも３箇所を監視し、平行度のフィードバックを行う。一部の実施形態において、２つの直交軸のμｍの調整によってオプティカルフラット６２Ｃおよび６４Ｃの平行度を制御するために、オプティカルフラット６４Ｃはジンバルマウントであってもよい。たとえば、オプティカルフラット６２Ｃおよび６４Ｃが１つの光干渉縞の中で平行となるまで縞の数を最小限に抑えるために、下部のジンバルマウント７０を調整してもよい。多化学ホログラフィック調合物１４が硬化され、ホログラフィックデータ記憶媒体１０が安定するまで、キャビティ６０は所定の位置に保持される。
【００６８】
あるいは、位置センサ（図示せず）が、キャビティ６０Ｃから取出される媒体サンプルの平行度を監視してもよい。たとえば、相対的な側面の位置決めのために、取出される媒体サンプルの少なくとも３箇所を監視してもよい。位置センサからのフィードバックを補正信号として用いて、上述したように、キャビティ６０Ｃに目下、保持される媒体の調整を行うことができる。この閉ループ法では、フィードバック補正信号は前のサイクル中に生成される媒体から来るために、平行度の制御ループは「厳密」ではない。しかし、既に形成される媒体の測定に基づいてフィードバック補正信号を供給することは、依然として有利である場合がある。
【００６９】
図１０は、光干渉分光法によって１つの光干渉縞の中で基板１２Ａ、１２Ｂを保持するために調整されるキャビティ６０Ｄの断面側面図である。図８に示される開ループ法においてなどキャビティ６０Ｄを予め整列するため、またはたとえばジンバルマウント７０に制御信号を提供するために図９に示される閉ループ法に関するフィードバックを行うために、光干渉分光法を用いてもよい。オプティカルフラット６２Ｄおよび６４Ｄは、従来の光ディスク（ＣＤおよびＤＶＤ）製造に用いられるものと類似のミラーブロックと類似しているが、光透過性または半透明材料を含むミラーブラックであってもよい。レーザ８０は、ミラー８２からの反射によってレーザ光がオプティカルフラット６２Ｄおよび６４Ｄを通るように向ける。顕微鏡レンズ８４は、オプティカルフラット６２Ｄおよび６４Ｄの内径開口部を通過する前に、レーザ光を広げる。球面鏡８６は、ホログラフィックデータ記憶媒体１０の直径より大きい直径の入射レーザ光を再度平行光線化する。
【００７０】
一部の実施形態において、媒体１０は、１３０ｍｍの直径を有する。オプティカルフラット６４Ｄは球面鏡８６に戻るようにレーザ光の一部を反射し、球面鏡８６は入射ビーム軸からわずかにずれた軸に再び焦点を定める。ミラー８８は、レンズ９０によって光をわずかにずらすように向け、干渉パターンがカメラ９２によって画像を戻される。干渉パターン画像は、１つの光干渉縞の中でオプティカルフラット６２Ｄおよび６４Ｄを整列することによって、フィードバックを行ってもよい。さらなる実施形態において、干渉パターンを用いて、図８に示される開ループ法の機械的再現性を監視してもよい。
【００７１】
図１１は、多化学ホログラフィック媒体調合物１４の硬化速度を促進するために、加熱素子１００および１０２によってホログラフィックデータ記憶媒体１０に熱を印加するキャビティ６０Ｅの断面側面図である。従来の射出形成型に用いるものと類似の不透明なステンレス鋼部品からオプティカルフラット６２Ｅおよび６４Ｅを製造することができる。調合物１４は、物理的に安定させるために、熱硬化ステップを必要とする。多化学ホログラフィック調合物１４が分配され、基板１２Ａおよび１２Ｂが１つの光干渉縞の中で整列された後、加熱素子１００および１０２は媒体１０に放射または伝導によって加熱する。このような態様で、媒体１０を急速に安定させ、高速サイクル時間を可能にするために、調合物１４が基板１２Ａ、１２Ｂの間に分配された後に、調合物１４の硬化速度が促進される。時期を早めた媒体１０の取外しは、変形の原因となり、媒体１０の性能に悪影響を及ぼしうる。キャビティ６０Ｅにおいて硬化速度を促進することによって、これらの問題を最小限に抑えるかまたは避けることができる。
【００７２】
図１２は、多化学ホログラフィック媒体調合物１４の硬化速度を促進するために、ホログラフィックデータ記憶媒体１０にマイクロ波１１２を印加するマイクロ波放射線源１１０の断面側面図である。調合物１４は、物理的に安定させるために、熱硬化ステップを必要とする場合がある。基板１２Ａ、１２Ｂが１つの光干渉縞の中で整列され、調合物１４が分配された後、マイクロ波放射線１１２が媒体１０を照射する。マイクロ波放射線１１２は、基板１２Ａ、１２Ｂを加熱することなく、調合物１４を加熱することが好ましい。基板１２Ａ、１２Ｂは、基板１２Ａ、１２Ｂのそのような加熱を制限するために、それぞれの外面に反射防止コーティングを有してもよい。調合物１４により強い吸収係数を形成することによって、または調合物１４に高い強度のマイクロ波放射を形成することによって、調合物１４においてマイクロ波の優先的な吸収が得られる。いずれの場合においても、表面全体および厚さにわたって、均一に調合物１４を加熱することが望ましい。媒体１０全体の照射またはマイクロ波１１２の強い線源の下での媒体１０の通過によって、調合物１４におけるマイクロ波１１２の吸収を実現してもよい。
【００７３】
キャビティ設計は、調合物１４の中央に配置される高い電界強度ノード（high field intensity node）を形成するために画定し、たとえば媒体の形状などの特定の媒体の幾何構成によって影響されてもよい。マイクロ波放射線による媒体１０の照射の主な効果は、媒体１０の光感度に影響を及ぼすことなく、硬化時間を著しく短縮し、１分未満の製造サイクル時間に寄与することである。
【００７４】
図１３は、多化学ホログラフィック媒体調合物１４の硬化速度を促進するために、ホログラフィックデータ記憶媒体１０に長波長光学放射線１２２を印加する長波長放射線源１２０の断面側面図である。調合物１４は、物理的に安定させるために、熱硬化ステップを必要とする。基板１２Ａ、１２Ｂが１つの光干渉縞の中で整列され、調合物１４が分配された後、長波長放射線１１２が媒体１０を照射する。長波長放射線１２２は、基板１２Ａ、１２Ｂを加熱することなく、調合物１４を加熱することが好ましい。基板１２Ａ、１２Ｂは、基板１２Ａ、１２Ｂの加熱を制限するために、それぞれの外面に反射防止コーティングを有してもよい。
【００７５】
１分未満の製造サイクル時間を得るためには、調合物１４の硬化速度の促進を必要とする場合がある。調合物１４の硬化時間を短縮するために、光学放射線源１２０が長波長光学放射線１２２を用いて調合物１４を照射する。５３２ｎｍの波長の光によってホログラフィック記録を行うために、調合物１４中の光開始剤を選択してもよい。入射光子は遊離基を生成し、調合物１４を安定化させる。熱活性化のために、光学放射線源１２０は、調合物１４中の光吸収染料に適合させて、書込み光開始剤吸収レンジよりはるかに長い波長を有してもよい。一部の実施形態において、光開始剤の吸収レンジは、６３３ｎｍであってもよい。
【００７６】
調合物１４中の光吸収染料は、調合物１４を局所的に加熱するために、長波長、たとえば、１０６４ｎｍの光子を吸収する。さらに、ホログラムの記録または読出しのためのビームの散乱を防止するために、光吸収染料は、周囲の光開始剤に光学的に適合し、すなわち５３２ｎｍであってもよい。調合物１４の全体にわたって光吸収染料を均一に分配することによって、調合物１４を通して均一な硬化促進を行うことが望ましい場合がある。さらに、長波長光学放射線は媒体１０全体を照射してもよく、集中的な線源が媒体１０を通過してもよい。
【００７７】
簡単に言えば、調合物１４は、光の第１の波長に対して感度のよい光開始剤および第２の波長に対して感度のよい光吸収染料を含みうる。光開始剤は、調合物におけるデータ記憶を容易にするために書込み用モノマーと協働する。しかし、光開始剤は、第２の波長に対して感度がよくないように構成されることができる。その場合には、媒体は、光開始剤または書込み用モノマーに実質的に影響を与えることなく調合物の硬化を促進するために、第２の波長で電磁エネルギによって応答することができる。
【００７８】
調合物中の光吸収染料の濃度は、媒体１０における調合物１４の厚さを均一に露光することが可能であるほど十分に小さく、調合物１４を加熱するために、利用可能な光源を遊離基に変換するほど十分に大きい必要がある。
【００７９】
一例として、０．２２／ｍｍの吸収係数を有する光吸収染料の濃度は、媒体１０における１ｍｍと想定される調合物１４の厚さを通して、入射光の約８０％を透過する。これは、入射光の約２０％が残され、調合物１４に吸収される。光の他の２０％がミラーによって反射された後、透過光の２回目の通過で媒体１０における調合物１４の厚さに吸収される。したがって、吸収される光は合わせて、透過光の約３６％であってもよい。
【００８０】
たとえば、一般的なホログラフィック媒体は、１ｍｍのホログラフィック記録層を備えた１３０ｍｍの直径を有し、１５ｇのホログラフィック媒体調合物を用いると考えられる。ホログラフィック媒体調合物の熱量を１Ｊ／ｇ℃と想定すると、１０秒に特定のホログラフィック記録層において５０℃の温度上昇が計算され、
（１Ｊ／ｇ℃）・（５０℃）・（１５ｇ）／（１０ｓ）＝７５Ｊ／ｓ＝７５Ｗ
の光学放射線が吸収される。ホログラフィック媒体が入射パワーの３６％を吸収する場合には、これは、光開始剤が反応しないほど十分に長い波長で所要の光源が２２０Ｗを供給する必要があることを意味する。
【００８１】
長波長光学放射線１２２による媒体１０の照射の主な効果は、媒体１０の光感度に影響を及ぼすことなく、硬化時間を著しく短縮し、１分未満の製造サイクル時間に寄与することである。
【００８２】
図１４は、環境悪化から保護するために、周縁シールを有するホログラフィックデータ記憶媒体１０の断面図である。媒体１０の周縁、すなわち内径１３４および外径１３６は、紫外放射線１３２による環境悪化から密閉される。大気中の水分は多化学ホログラフィック調合物１４と反応し、媒体１０の記憶容量を用いる。しかし、一旦光学的に硬化されると、調合物１４は吸水に対して比較的免疫を有する。媒体１０が適切に整列された後、紫外放射線源１３０は紫外放射線１３２を用いて媒体１０の周縁１３４、１３６を照射し、それによって環境悪化から周縁１３４、１３６を密閉する。基板１２Ａ、１２Ｂは、環境悪化から露出されていない調合物１４を十分に保護する。
【００８３】
しかし、失われたホログラフィック記録量と、増大する光硬化深さによる環境悪化に対する増大する免疫性との間に、設計の妥協点が存在する。環境悪化に対する免疫性は、周縁の硬化深さの増大と共に増大する。硬化深さは、紫外放射線波長および調合物１４の吸収係数の選択によって制御されてもよい。
【００８４】
たとえば、調合物１４は、緑色波長光、すなわち５３２ｎｍに露光され、次に、記録中にレーザダイオードから発されることができるより短い波長、すなわち４１０ｎｍに露光されてもよい。記録波長において、ホログラフィック記録層の厚さによって入射放射線の８０％を透過するように、調合物１４の吸収係数を調整してもよい。これは、ホログラフィック記録層全体にわたって均一な記録格子品質を維持し、媒体１０の記憶容量の有効利用を可能にするために必要である。記録波長に等しい波長を用いて媒体１０の周縁を光学的に硬化することは、媒体１０の中の深すぎるところまで周縁を硬化する可能性があり、余分な記憶容量を用いる恐れがある。記録に用いられる波長より短い波長、すなわち紫外放射線を用いることは、きわめて有利である場合がある。たとえば、４００ｎｍの波長の放射線を用いて、１ｍｍの一般的な基板厚さに等しい深さまで周縁を硬化してもよい。
【００８５】
特に熱可塑性構成を有する基板１２Ａ、１２Ｂ自体は、十分に短い波長に関する光減衰器として機能する。したがって、媒体１０を全体に照射してもよく、周縁における露出された調合物１４のみが光学的に硬化されることになる。
【００８６】
図１５は、ホログラフィックデータ記憶媒体の内縁に紫外放射線１４２を向ける光遮蔽コーン１４４の断面図である。紫外線硬化可能な接着剤を用いて、媒体にハブ１４４を固定してもよい。あるいは、ハブ１４４の周囲で調合物１４を硬化することによって、媒体にハブ１４４を硬化することができる。
【００８７】
多化学ホログラフィック調合物１４は光学的に活性であり、紫外放射線に対する露光は媒体１０の記憶容量を消費する恐れがある。光遮蔽コーン１４４は、内部領域においてのみ媒体１０の調合物１４によって紫外放射線１４２を指向し、それによって調合物１４をデータ記憶に用いることができる媒体１０の他の領域に対する不必要な露光を避ける。
【００８８】
一般的なホログラフィック調合材料の屈折率は約１．５２であり、入射臨界角は一般に４１°よりわずかに大きい。光遮蔽コーン１４２は、鏡面を有してもよく、入射紫外放射線が多化学調合物１４に４１°未満の角度で入射するように指向する円錐形状に設計されてもよい。
【００８９】
光遮蔽コーン１４４はまた、紫外放射線源１４０からの大部分の紫外放射線１４２を集光して、製造サイクル時間をさらに短縮してもよい。さらに、ハブ１４６の斜面を成す周縁は、入射紫外放射線をプリズムのように再指向してもよい。ハブ１４６の周縁の面取り角もまた、紫外放射線を媒体１０の半径に沿って外側に誘導しないようにするために、４１°未満である必要がある。
【００９０】
本発明の種々の実施形態について述べてきた。本発明は、ホログラフィックデータ記憶媒体製造技術において利点を提供することができる可能性がある。ホログラフィック媒体は一般に、ホログラフィック媒体調合物が２枚の基板の間に挟まれるサンドイッチ構造を有する。ホログラフィック媒体調合物は、基板間に注入する前に、共に混合される２つ以上の成分を含みうる。特に、本願明細書に記載されるシステムおよび方法は、１分未満などの適度なサイクル時間内にそのような媒体を製造することができ、媒体の最適な性能を確実にするために光学透明度および平行度に関する厳しい要件に従う。したがって、このシステムおよび技術を用いて、そのような媒体の大量生産性を向上することができる。これらをはじめとする他の実施形態は、以下の請求項の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１Ａ】本発明の実施形態により製造されることができる例証的なホログラフィックデータ記憶媒体の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける例証的なホログラフィックデータ記憶媒体の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるホログラフィックデータ記憶媒体を製造するための例証的なシステムを示す概念図である。
【図３】ホログラフィックデータ記憶媒体を製造する例証的な方法を示すフローチャートである。
【図４】製造工程における種々の段階のホログラフィック媒体調合物を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による第１のステージ、第２のステージおよび第３のステージを備えた混合器を示す概念図である。
【図６】本発明の実施形態によるホログラフィック媒体形成のためにキャビティの中に挿入される分配ノズルの断面図である。
【図７】ホログラフィック媒体形成のためにキャビティの中に挿入される分配ノズルの拡大断面図である。
【図８】開ループ法を用いて１つの光干渉縞の中に２枚の基板を保持するために、ホログラフィック媒体調合物が分配される前に予め整列されるキャビティの断面側面図である。
【図９】ホログラフィック媒体調合物が分配された後、１つの光干渉縞の中に２枚の基板を保持するように調整されるキャビティの断面側面図である。
【図１０】光干渉分光法によって１つの光干渉縞の中に２枚の基板を保持するように調整されるキャビティの断面側面図である。
【図１１】ホログラフィック媒体調合物の硬化速度を促進するために、熱をホログラフィック媒体に印加するキャビティの断面側面図である。
【図１２】ホログラフィック媒体調合物の硬化速度を促進するために、マイクロ波をホログラフィック媒体に印加するキャビティの断面側面図である。
【図１３】ホログラフィック媒体調合物の硬化速度を促進するために、ホログラフィック媒体を保持するキャビティに長波長光学放射線を印加するキャビティの断面側面図である。
【図１４】環境悪化から保護するために周縁の密閉を有するホログラフィックデータ記憶媒体の断面図である。
【図１５】ホログラフィックデータ記憶媒体の縁に紫外放射線を向ける光遮蔽コーンの断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  ホログラフィックデータ記憶媒体
１２Ａ、１２Ｂ  基板
１４  多化学ホログラフィック調合物
３０  システム
３２、３４  貯槽
４０  混合器
４２  第１のステージ
４３、４５、４７  混合素子
４４  第２のステージ
４６  第３のステージ
５０  分配ノズル
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ  キャビティ
１００、１０２  加熱素子
１１０  マイクロ波放射線源
１１２  マイクロ波放射線
１２０  長波長放射線源
１２２  長波長光学放射線
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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