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Abtastsystem zum Lesen der auf der Matrize gespeicherten Signale.
Für die Vervielfältigung von optischen Speichermedien (Medien wie Compact Disc, CD-ROM. CD-XA, CD-I, CD-Recordable, MiniDisc und anderen auf dem CD-Format basierende Medien, einmal beschreibbare optische Medien, mehrfach beschreibbare optische Medien wie magnet-optische Medien, sowie andere auf vergleichbaren Pnnzlplen beruhenden optisch auslesbare Medien) werden sogenannte"Master","Väter".
"Mütter", "Söhne" oder "Matnzen" (im folgenden der Einfachheit halber auch nur als"Matnzen"bezeich- net) verwendet. Diese Matnzen sind Teile aus Metall oder aus Glas oder aus Kunststoffen, welche mittels
Belichtung, Ätzung, Plasma-Ätzung, Metall-Bedampfung im Vacuum, partieller Verdampfung oder elektro- chemisch (galvanisch) hergestellt oder vervielfältigt werden. Diese wie auch die davon gefertigten EndPro- dukte (optische Speichermedien) enthalten mechanische Strukturen ("Pits"), welche entweder bereits die auszulesende Information selbst darstellen (bei den vorbespte ! ten Ausführungen dieser Medien), oder aber Führungs- oder Synchronisationsinformationen für einen späteren Schreib-Vorgang sind (bei den einmal oder mehrmals beschreibbaren Ausführungen dieser Medien).
Diese Strukturen (Pits) werden optisch ausgelesen, wobei die Auslesung durch Modulation eines
LaserStrahles erfolgt. Die Modulation erfolgt beispielsweise durch Reflexion dieses LaserStrahles an einer
Grenzfläche, durch Interferenz an verschiedenen Ebenen der Strukturen, durch Streuung an den Strukturen und durch Doppelbrechung Die aus diesen Strukturen (Daten) ableitbaren elektrischen Signale, Informatio- nen und Messwerte werden Im folgenden auch als "Signale" bezeichnet. Zur Einhaltung von internationalen Qualitätsnormen sind für die Strukturen und die abgeleiteten Signale auf dem Endprodukt teilweise
Grenzwerte spezifiziert.
Von diesen Matrizen werden entweder weitere Matnzen oder aber das EndProdukt (das optische
Medium) hergestellt, durch Abformung der mechanischen Strukturen (Pits) mittels elektrochemischer (galvanischer) Prozesse oder mittels Abformung in das Matenal (Substrat) des EndProduktes (Kunststoff oder Glas) des Endproduktes durch Spntzguss, Prägung oder Spritzprägung oder ähnliche Verfahren.
Um die Duplizlerung von fehlerhaften Endprodukten aufgrund von fehlerhaften Matrizen zu vermeiden, werden diese Matrizen bereits vor der Duplizlerung hinsichtlich verschiedener spezifizierter Signale geprüft.
Dafür sind besondere Verfahren und Vorrichtungen erforderlich, welche die Unterschiede zwischen dem Ausiesevorgang Im Endprodukt, der In der Regel durch das Träger-Material hindurch erfolgt, und dem Ausiesevorgang beim Lesen des Masters oder der Matnze, der in Atmosphäre erfolgt, berücksichtigen.
Weiters sind Im besonderen bei der Matrize die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften zu berücksichtigen, wobei das EndProdukt durch seine Matenalstärke In der Regel mechanisch sehr stabil Ist (Matenalstärke einer CD beispielsweise 1, 2 mm). während bei Matnzen (Matrize nur 0, 3 mm) vielfach starke Verwellungen und Durchbiegungen auftreten, wenn diese nicht in einer besonderen Vorrichtung plan gehalten werden.
Die unveränderten Messwerte und Signale aufgrund einer Abtastung der Matrize entsprechen weiters nicht den relevanten und spezifizierten Ergebnissen auf dem End-Produkt.
Zum ersten beeinflussen die nachfolgenden Produktions-Prozesse, Im besonderen der Kunststoff- Spntzgussprozess, die mechanischen Strukturen (Daten) durch thermische Einflüsse (Schrumpfung) und damit die ausgelesenen Signale, und es soll daher das Mess-Verfahren diese Einflüsse berücksichtigen und eliminieren
Weiters erfolgt die Messung bei einer Matnze an der Grenzfläche Luft'Gas oder Luft Metall. und erfolgt diese Messung beim Endprodukt an der Grenzfläche Glas/Metall oder Glas/Luft oder Kunststoff'Metall.
Da die Wellenlänge des auslesenden Laser-Lichtes durch die dem Auslesevorgang zugrunde liegenden Interferenz-Effekte einen wesentlichen Einfluss auf verschiedene-Signale hat, und die Wellenlänge In Kunststoff oder Glas sich erheblich von der Wellenlänge in Luft unterscheidet, soll auch dieser Einfluss durch ein Verfahren bel der Messung berücksichtigt werden.
Blshenge derartige Verfahren und Vorrichtungen simulieren das unterschiedliche optische Verhalten (den "optischen Weg") durch ein Glas- oder Kunststoffplättchen, welches unmittelbar auf das Abtastsystem aufgeklebt oder daran befestigt werden. Diese Methoden belasten zum ersten das Abtastsystem mechanisch durch die zusätzliche Masse. Weiters wird durch die erforderliche Reinigung dieses Plättchens das empfindliche Abtastsystem leicht beschädigt. Weiters Ist die empfindliche Matrizen-Oberfläche bel der Manipulation und der Messung ungeschützt.
Dadurch kann die Oberfläche der Matrize leicht beschädigt werden, oder wird die Messung durch Staub beeinträchtigt. Die Einflüsse des nachfolgenden Produktions-Prozesses oder der Wellenlängen-Unterschie- de werden bel den bestehenden Mess-Systemen in der Regel gar nicht berücksichtigt.
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Aufgabe der Erfindung Ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile bestehender Verfahren und Vorrichtungen vermeldet und rasche zuverlässtge Überprüfungen erlaubt. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Matrize zwischen zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen der Haltevornchtung gehalten ist, wobei die beiden Teile über einen einhandbedienbaren Schnellverschluss miteinander verbunden sind.
Durch diesen Aufbau ist es für die Bedienperson rasch und einfach möglich, die Matnze in der Haltevorrichtung zu fixieren bzw. daraus zu entfernen.
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Abtastsystem zum Auslesen der Strukturen (Daten) durch keinerlei nachträgliche Zusätze mechanisch belastet, die Matrize ist bei der Manipulation und der Messung durch die Abdeckung vor Verunreinigung oder Beschädigung geschützt, die Reinigung ist unkntlsch und die Mess-Ergebnisse der Matnze können dem jeweiligen nachfolgenden Produktionsprozess angepasst werden.
Als Abtastsystem kann ein an sich bekanntes, beliebiges Abtastsystem mit Antneb und optischem Auslese-System ohne besondere mechanische oder optische Adaption verwendet werden.
Bel der erfindungsgemässen Einrichtung kann die Matrizen-Haltevorrichtung samt Abdeckung den optischen Weg nachbilden, für die Planität der Matrize sorgen und diese vor Verunreinigung oder Beschädigung schützen.
Zur Anpassung des optischen Weges wird als Abdeckung vorzugsweise eine transparente Scheibe aus Glas oder Kunststoff verwendet, welche nicht mit dem Abtastersystem verbunden ist, sondern die günstigerweise als Träger der Matnze ausgebildet ist. Die Dicke und die optischen Eigenschaften dieser transparenten Scheibe sind so ausgelegt, dass sie die optischen Eigenschaften des End-Produktes soweit wie erforderlich nachbilden. Die Scheibe ist also während des Messvorganges nicht mit dem Abtastsystem, sondern mit der Matrize bzw. deren Haltevorrichtung verbunden und bewegt sich mit der Matnze
Da diese transparente Scheibe nach dem Zusammenbau der Haltevorrichtung mit der Matrize fest verbunden ist, dient sie gleichzeitig als absoluter Schutz gegen Beschädigungen oder Verunreinigungen.
Bel Verwendung von Glas als transparentes Material ermöglicht die gehärtete Oberfläche der Glasscheibe im Bedarfsfall einfache Reinigung oder sie kann, wenn erforderlich, einfach ausgetauscht werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Die Fig. 1 und la zeigen eine Einnchtung zur Prüfung von Matrizen nach dem Stand der Technik. Die
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gemässen Einnchtung. die Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch einen Teil dieses Ausführungsbeispiels. Die Flg. 2b zeigt einen Ausschnitt der Fig. 2a In vergrössertem Massstab. Die Flg. 2c, 2d und 2e zeigen die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Einnchtung zur Prüfung von Matnzen. Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen den Strahlenverlauf bel der Reflexion an einem optischen Speichermedium bzw. von Matrizen. Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausföhrungsbeispiel der erfindungsgemä- ssen Elnnchtung im Schnitt, wobei zwei Bereiche vergrössert dargestellt sind.
Die Flg. 5 zeigt einen alternativen Elnhand-Schnellverschluss. Die Fig 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem einhandbedienbaren Schnellverschluss. der sich auch für Überprüfungseinrichtungen von Matnzen ohne transparente Abdek-
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eineiner Matrize aus Glas. Die Flg. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Schnitt für Matrizen ohne Mittelloch, wobei wiederum zwei Bereiche vergrössert dargestellt sind. Die Fig. 9 zeigt schematisch das Ausrichten der Matnze auf dem Unterteil bzw. der Abdeckung der Haltevorrichtung. Die Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbei- spiel für eine mittellochlose Matnze, bei der der Antneb um zwei aufeinander senkrechte Richtungen einführbar ist.
Die m den Fig. 1 und la dargestellte Einrichtung zur Überprüfung von Matnzen für die Herstellung optischer Speichermedien weist eine über einen Antrieb 1 In Drehbewegung versetzte Haltevorrichtung 2 für die Matnze 3 auf. Ein opto-elektronisches Abtastsystem 4 dient zum Lesen der auf der Matnze gespeicherten Daten einer Kompensationsplatte 5 mit einer von der Brechzahl der Luft verschiedenen Brechzahl, die direkt auf denmopto-elektronischen Abtastsystem 5 angeordnet ist.
Das In Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung weist ebenfalls einen Antrieb 1 und ein opto-elektronisches Abtastsystem 4 auf. Eine Haltevorrichtung 2 hält die Matnze 3.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Haltevorrichtung erfindungsgemäss auch eine zwischen Matrize 3 und Abtastsystem 4 angeordnete transparente Abdeckung 6, die mit der Haltevorrichtung und der Matnze 3 mitbewegt wird. Diese vorteilhaft als Scheibe ausgebildete Abdeckung 6 erlaubt die gewünschte Anpassung des optischen Weges zwischen Abtastsystem 4 und Matnze 3. Ausserdem schützt diese Abdeckung 6 die empfindliche Matrize. Die scheibenförmige Abdeckung 6 weist eine von der Brechzahl der Luft verschiedene Brechzahl auf und ist zumindest für das im opto-elektronischen Abtastsvstem verwendete
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Licht transparent, also durchlässig.
Bei dem In Fig 2 dargestellten AusführungsbeispIel ist die Abdeckung (Scheibe 6) Im Prüfbetrieb fest mit der Haltevorrichtung 2 verbunden und bildet - da sie am Halten der Matnze 3 mitwirkt, sogar einen Teil dieser Haltevorrichtung. Damit kann die stabile Abdeckung 6 auch ausgenutzt werden, um empfindliche leicht biegbare Matrizen exakt in einer planen Lage zu halten.
Wie die Flg. 2a bis 2e zeigen, ist dort die Haltevornchtung 2 für die Matnze 3 aus einem Unterteil 11 und einem lösbar damit verbundenen Oberteil 7 aufgebaut. Dies erlaubt ein einfaches Einsetzen bzw.
Auswechseln der Matnze 3
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Unterteil 11 im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich der erfindungsgemässen transparenten Abdeckung 6 und zwei miteinander über Schrauben 11 verschraubten Halteteilen 8 und 9, zwischen denen die Scheibe 6 in ihrem Mittelloch klemmend gehalten ist. Über Lösen der Schrauben 11 kann die Scheibe 6 Im Bedarfsfall ausgetauscht werden. In der normalen Betriebsweise bleibt jedoch das im wesentlichen aus der Scheibe 6 und den belden Halteteilen 8 und 9 bestehende Unterteil eine Einheit. Zum Zusammenbau der Vorrichtung wird einfach die Matnze 3 auf den
Unterteil 11 aufgelegt und dann mit dem Oberteil 7 festgedrückt, der zur rasch lösbaren Verbindung einen später noch näher beschnebenen Schnellverschluss 13 mit zwei Druckknöpfen 14 aufweist, die mit einer Hand bedienbar sind.
Um Beschädigungen der Matnze durch Druck auf die Abdeckung bzw. Scheibe 6 zu vermeiden, wird die Matnze 3 durch die Abstandhalter 8a (Fortsatz am Teil 8) und 12 Innen und aussen In einem Abstand von der Glasplatte gehalten.
Der Abstand wird ganz innen durch einen Abstandhalter 8a aus Metall oder Kunststoff sichergestellt, wobei dieser Abstand-Halter die Matnze 3 in dem Bereich spannt, wo die Matnze später auch im Spritzgusswerkzeug gehalten wird. Dadurch werden später sichtbare Beschädigungen der Matrize Im Innenbereich verhindert. Weiters erleichtert der Konus 8b am Teil 8 das Montieren der Matrize 3 und sorgt für die exakte Zentrierung In den Mittel-Zapfen 8c des Teiles 8 rastet das Oberteil 7 der Vorrichtung (Griffstück) ein und sorgt für die Arretierung und einen ausreichenden Druck des Oberteils 7 gegen die Matrize 3 und die Glasplatte 6. Der Tell 9 ist als Gegenstück zum Antrieb 1 ausgebildet, und sorgt für eine plane und zentrische Positionierung auf dem Antrieb 1 des Abtasters.
Ein weiches Element 12 aus Kunststoff oder Gummi, als Abstandhalter am Aussenrand (eine GummiDichtung, die aufgeklebt oder als U-Ring befestigt ist) sorgt für den Abstand am Aussenrand nach oben wie auch nach unten. Es vermeldet auch Beschädigungen durch Kratzer, vermeidet Beschädigungen der (Glas-) Scheibe 6 an der Unterseite, falls die Vorrichtung sorglos abgelegt wird und dient als weiches Gegenstück für den Oberteil (7), der die Anpress-Vornchtung zum Planhalten der Matnze 3 bildet. Weiters dient dieses Element 12 als zuverlässige hermetische Dichtung des Innenbereiches (Datenbereiches mit Durchmesser 15 In Fig. 2) der Matnze 3 gegenüber Staub oder sonstigen Verunreinigungen.
Dieses Abstandselement 12 liegt knapp ausserhalb des Bereiches, welcher später am Endprodukt sichtbar Ist Leichte Beschädigungen an dieser Stelle durch das Oberteil 7 an der Oberseite der Matnze 3 können daher ebenfalls nicht zu sichtbaren Defekten am Endprodukt führen.
Der Abstandhalter 12 besteht vorzugweise aus weichelastischem oder gummielastischem Matenal.
Das Oberteil 7 weist nach unten vorragende Vorsprünge 7a und 7b auf, die gegenüber den Abstandhaltern 8a bzw. 12 angeordnet sind, sodass die Matnze 3 lediglich zwischen diesen Vorsprüngen 7a und 7b einerseits und den Abstandhaltern 8a, 12 andererseits klemmend gehalten ist.
Wie bereits erwähnt, ist zumindest jener'Bereich der Matnze, der die Daten enthält (bis zum Durchmesser 15 In Flg. 2) hermetisch gegen die Umwelt abgedichtet, wobei die Daten auf der Matnze 3 aber dennoch über die transparente Abdeckung 6 auslösbar sind. Damit wird ein hervorragender Schutz für die Matnze erzielt. Der Abstandhalter 12 fungiert also auch als Dichtung.
Weiters ist der Aussendurchmesser 16 der (Glas-) Scheibe 6 um etwa 10 mm grösser als der Informationsbereich (Datenbereich bis Durchmesser 15) der Matnze, wodurch an der Matnze sichtbare Beschädigungen durch die Druckstellen ebenfalls ausgeschlossen werden. Im speziellen Falle der Compact Dlsc mit einem Durchmesser von 120 mm beträgt beispielsweise der Durchmesser der (Glas-) Scheibe 6 etwa 130 mm.
Der Durchmesser 17 und damit der Aussenrand der Matrize 3 ist deutlich grösser als der Datenbereich der Matnze und auch grösser als die (Glas-) Scheibe. Dieser Aussenrand wird nicht gehalten, sondern ist freistehend. Damit beeinflussen Unregelmässigkeiten am äussersten Rand der Matnze 3, wie Schnitt-oder Stanzkanten oder Verwellungen, nicht die Messergebnisse, da diese auch im Spntzguss keinen wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse haben.
Das Oberteil 7 der Vorrichtung drückt die Matrize ganz innen gegen den Teil 8a und aussen gegen das welche Element 12. Spannungen In der Matnze 3 können daher nicht zu einer relevanten Nichtplanität der
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Danach wird der Deckel 7'aufgesetzt (Fig. 8). Es Ist aber auch möglich, den Deckel 7'auf die unzentnerte Matrize 3 aufzusetzen und dann den unteren Teil der Aufnahme über Stelltnebe 29 zu zentneren (Fig. 10).