DE69721486T2

DE69721486T2 - Herstellung optischer datenspeicherplatten

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Publication number: DE69721486T2
Application number: DE69721486T
Authority: DE
Inventors: Paul Old Cwmbran VEDAMUTTU
Original assignee: 3dcd LLC
Current assignee: 3dcd LLC
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: ATE239294T1; WO1997027584A2; WO1997027584A3; EP0876662B1; ES2198545T3; PT876662E; CA2244129C; GB9601289D0; DK0876662T3; DE69721486D1; CA2244129A1; JP4180113B2; US6165391A; EP0876662A1; JP2000506662A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Datenspeicherplatte, in der sich zumindest eine Lage von Informationen und eine weitere Lage, die beabstandet von der ersten Lage oder Lagen ist, befindet, die ebenfalls eine Informationslage sein kann oder mit einem anderem Mikroreliefmuster, wie z. B. einem Mikroreliefmuster um ein holographisches Bild, andere optisch variable Einheiten und digitale Informationen (pitts and lands), darzubieten, versehen sein kann.
Optische Datenspeicherplatten sind seit einiger Zeit bekannt, ein Beispiel ist kommerziell als eine Kompaktdisk bekannt, wobei solch eine Platte gewöhnlich eine Lage aus Kunststoffmaterial umfaßt, auf dessen einer Seite ein Mikroreliefmuster in der Form von Vertiefungen, die ein kodiertes Signal umfassen, ausgebildet ist. Die Seite der Platte, die mit dem Mikroreliefmuster ausgestattet ist, wird dann metallisiert, um eine reflektive Lage bereitzustellen, und mit einem Lack beschichtet, um die metallisierte Lage zu schützen. Die Informationslage wird dann mittels eines Lasers durch die Kunststofflage gelesen.
Eine weitere Anwendung für diese Erfindung ist eine Form einer optischen Platte, die als DVD bekannt ist, die mehr als eine Informationslage aufweisen kann. Eine DVD-Platte weist verschiedene Formate auf, aber umfaßt immer zwei Substrate, die jeweils mit zumindest einer Informationslage ausgebildet sind. Die zwei Substrate werden dann aneinander befestigt.
Die Seite der Platte, die mit Lack bedeckt ist, ist oft mit gedruckten Informationen, die den Inhalt der Platte, z. B. den Namen des Orchesters oder des Sängers, wie es der Fall sein kann, anzeigen, ausgestattet. Es ist ebenfalls bekannt, einige künstlerische Designs bereitzustellen.
Das europäische Patent EP 0 608 358 B1 beschreibt eine optische Datenspeicherplatte, in die ein Mikroreliefmuster in den Lack, der die Schutzlage für die metallisierte Oberfläche bildet, eingeprägt ist, wobei das Mikroreliefmuster ein holographisches Bild festlegt.
Kompaktdisks werden normalerweise aus Polykarbonatmaterial gebildet, das in eine Spritzgußmaschine, in der ein Stempel vorhanden ist, eingespritzt wird, wobei der Stempel das Muster aus Vertiefungen in der nachfolgend ausgeformten Platte bildet, um das kodierte Signal bereitzustellen. Andere Techniken verwenden eine Kompressionsformtechnik. In beiden Fällen weist das gebildete Substrat Oberflächen auf, die beide im wesentlichen eben sind, z. B. innerhalb von 2 μm.
Wie zuvor erwähnt, ist der Hauptteil der beiden Oberflächen des Substrates eben, jedoch führt die Weise, in der die Platte ausgebildet wird, zu einem Anstieg in der Substratdicke, die nachfolgend als periphere Erhöhung bezeichnet wird. Die exakte Dimension der peripheren Erhöhung variiert geringfügig, abhängig von der verwendeten Form. Jedoch kann die Erhöhung typischerweise 5 mm von der Peripherie des Substrates beginnen, wobei die Höhe der Erhöhung graduell in Richtung der Peripherie auf einem Umfang von typischerweise 50 μm, oberhalb der durchschnittlichen Substratdicke an anderen Stellen, zunimmt.
Solch eine rampenförmige Erhöhung kann durch beide Seiten des Substrates gebildet werden.
Die Ausdehnung über die ansonsten ebene Oberfläche des Polykarbonatsubstrates steht daher in keinem Verhältnis zu der allgemeinen Oberflächenebenheit von 1 oder 2 μm und die Höhe dieser peripheren Erhöhung wird weiter betont, wenn die Oberfläche der Platte mit einer Lage aus Schutzlack bedeckt wird, die in einem breiten Dickenbereich (1–100 μm) liegen kann.
In der praktischen Herstellung von optischen Platten kann die Lackschicht typischerweise im Bereich von 4–12 μm über den Hauptteil der Oberfläche dick sein. Jedoch kann die Dicke des Lacks zwei- oder dreimal größer im Bereich der peripheren Erhöhung sein. Die Höhe der peripheren Erhöhung über der lackierten Oberfläche der Platte ist daher beträchtlich.
Es wurde herausgefunden, daß wenn man versucht, ein holographisches Mikroreliefmuster in die Schutzlage zu prägen, die Anwesenheit der peripheren Erhöhung ein gutes Prägen der Platte verhindert und bestenfalls ein ungleichmäßiges holographisches Bild zurückläßt.
Die US 5 427 599 offenbart das Stempeln einer optischen Speicherplatte unter Verwendung einer dünnen, flexiblen Stempelmatrix, die durch einen flexiblen Halter getragen wird, der geeignet ist, eine konkave oder konvexe Konfiguration durch Anlegen eines hydrostatischen Drucks in einer Kammer oberhalb des Halters anzunehmen. Dies ermöglicht es, daß ein gleichmäßiger Druck auf die Platte, die gestempelt wird, ausgeübt wird, kann jedoch nicht bezüglich dem Pressen einer Platte mit einer peripheren Erhöhung helfen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bereitstellen eines Mikroreliefmusters auf einer optischen Datenspeicherplatte bereitzustellen.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Bereitstellen eines Mikroreliefmusters auf einer optischen Datenspeicherplatte bereit, umfassend die Schritte der Bereitstellung eines Prägegliedes, das geeignet ist, um das benötigte Mikroreliefmuster auf der optischen Datenspeicherplatte zu bilden, der Unterstützung der Platte auf einem Unterstützungsglied, das dicker an seiner Peripherie als an seiner Mitte ist, das Anlegen einer Kraft, um das Prägeglied und die Platte miteinander soweit in Kontakt zu bringen, daß das Mikroreliefmuster von dem Prägeglied auf die Platte übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Erhöhung aufweist, die sich zumindest entlang eines Teils der Peripherie der Platte erstreckt und dadurch, daß das Anlegen der Kraft derart ist, daß eine relativ kleine Kraft zuerst an die Platte für eine kurze Zeitspanne angelegt wird, bevor anschließend die Kraft auf einen viel größeren Wert erhöht wird, und dadurch, daß der Effekt des Unterstützungsglieds darin besteht, daß zumindest zunächst der Druck, dem die Platte ausgesetzt ist, größer in dem Bereich der peripheren Erhöhung, verglichen mit dem Druck, der an dem Rest der Platte angelegt wird, ist.
Vorzugsweise wird dieser Druckanstieg durch Bereitstellen eines Unterstützungsgliedes, das zumindest eine Oberfläche aufweist, die konkav ist, erreicht.
Vorzugsweise weist das Unterstützungsglied eine obere Oberfläche, auf der die Platte unterstützt wird, auf, die konkav ist, wobei das Unterstützungsglied selber durch ein zweites Unterstützungsglied unterstützt wird. Ein hydraulischer Presskolben kann verwendet werden, um einen ausreichenden Druck zum Prägen der Platte anzulegen.
Vorzugsweise weist das Unterstützungsglied einen obere Oberfläche, auf der die Platte unterstützt wird, die konkav ist, und eine untere Oberfläche, die konvex ist, auf. Der Krümmungs radius der konkaven Oberfläche und der konvexen Oberfläche sind unterschiedlich von einander, so daß die Peripherie des Unterstützungsglieds dicker ist.
Als eine Alternative können beide Oberflächen des Unterstützungsglieds konkav sein.
In dem Falle, wo das Unterstützungsglied aus Acrylglas (RTM) gefertigt ist und eine konkave Oberfläche und eine konvexe Oberfläche aufweist, wird ins Auge gefaßt, daß der Unterschied zwischen der Dicke der Mitte des Unterstützungsglieds und der Peripherie zwischen 5 und 100 μm betragen kann. Wo es notwendig ist, einen ausreichenden Unterschied zu haben, um den erhöhungsähnlichen Umfang der Platte zu pressen, ist es ebenfalls bevorzugt, den minimalen, notwendigen Dickenunterschied zu haben, da dies den notwendigen Druck reduzieren wird, um den Preßkolben zusammenzupressen, um das holographische Bild zu bilden.
Vorzugsweise wird der durch den Preßkolben angelegte Druck so niedrig wie möglich gehalten, um ein befriedigendes Bild zu bilden, da:

(a) dies die Produktionszeit reduziert;
(b) die Reduzierung des Drucks, der durch den Preßkolben angelegt wird, die Möglichkeit reduzieren wird, daß Partikel nachteilig die Informationslage oder -lagen in der optischen Platte beeinflussen.

Vorzugsweise besteht das Unterstützungsglied aus einem Material, das eine gewisse Kompressebilität aufweist und kann ein Kunststoffmaterial sein. Zweckdienlicherweise umfaßt das Unterstützungsglied Acrylglas (RTM) und weist eine Dicke von zwischen 5 mm und 20 mm auf.
Es wird ins Auge gefaßt, daß, wenn das Unterstützungsglied aus einem anderen Material als Acrylglas (RTM) gebildet ist, der Abstand zwischen der Mitte jeder Fläche und der Ebene der jeweiligen Peripherie des Unterstützungsglieds von dem Bereich, der für Acrylglas (RTM) als befriedigend aufgefunden wurde, abweichen kann.
Als eine Alternative zu einer konkaven Oberfläche auf dem Unterstützungsglied kann das Unterstützungsglied von ungleichmäßiger Art sein, so daß der Bereich, der den peripheren Rand der Platte unterstützen wird, eine Härte aufweist, die größer als der Rest des Unterstützungsglieds ist.
Solch ein Unterstützungsglied kann dadurch erzielt werden, daß ein homogenes Unterstützungsglied mechanisch oder chemisch so verändert wird, daß der Bereich, der den peripheren Bereich der Platte unterstützen wird, härter ist, als der Rest, z. B. kann das Unterstützungsglied mit Ausnahme des peripheren Bereichs Löcher oder andere Deformationen in seiner Oberfläche aufweisen oder kann in einer derartigen Weise behandelt werden, daß der periphere Bereich härter als der Rest ist.
Es wird ferner ins Auge gefaßt, daß das Unterstützungsglied aus einer nicht homogenen Konstruktion besteht, wobei die Peripherie aus einem härteren Material als der Rest besteht. Es wird ferner ins Auge gefaßt, daß das Unterstützungsglied so konstruiert und/oder behandelt werden kann, daß eine variable Härte vorliegt, wobei der härteste Teil sich in dem Bereich befindet, der die Peripherie der Platte unterstützen wird.
Es wurde jedoch herausgefunden, daß die konkave Oberfläche außergewöhnliche Resultate sowie ein Mikroreliefmuster über die gesamte geprägte Oberfläche erzeugt und in der Rückschau wird geglaubt, daß die konkave Oberfläche eine keineswegs gleichmäßige Kraft pro Flächeneinheit auf der Platte erzeugt.
Es wird ebenfalls geglaubt, daß der Erfolg, der durch ein Unterstützungsglied mit einer konkaven Oberfläche erreicht wird, darin bestehen kann, daß es eine gleichmäßige Extraktion von Luft zwischen der optischen Platte und der Prägeoberfläche ermöglicht und die Möglichkeit von zurückbleibenden Lufteinschlüssen minimiert. Diese Lufteinschlüsse würden nachteilig die Qualität des auf der Platte gebildeten Bildes beeinflussen.
Die angelegte Kraft kann von der Größe der Erhöhung, die abhängig von dem besonderen Formverfahren erzeugt wird, abhängen. Jedoch ist die angelegte Kraft recht beachtlich und in einigen Fällen wird eine Kraft von ungefähr 27 Tonnen (= 27 × 9,81 × 10³ N) verwendet.
Anfänglich wird die Kraft an die Peripherie der Platte angelegt und die Erhöhung, die darauf durch das Polykarbonat gebildet ist, und der Lack werden effektiv zusammengedrückt oder deformiert, anfänglich innerhalb der elastischen Grenzen, so daß, nachdem die Platte so de formiert worden ist, um eine im wesentlichen ebene Oberfläche dem Prägeglied darzubieten, die periphere Erhöhung, wenn auch in einer leicht geringeren Form, wieder auf der geprägten Platte vorhanden ist.
Es wird geglaubt, daß die Kraft, die an die Peripherie der Platte angelegt wird, teilweise die Erhöhung zusammendrückt und teilweise das Unterstützungsglied deformiert, so daß die Platte in dem Bereich der Erhöhung deformiert wird, und zumindest teilweise elastisch durch das Unterstützungsglied absorbiert wird. Es wird richtig eingeschätzt, daß das Unterstützungsglied, zumindest wenn es aus Acrylglas (RTM) gebildet ist, selbst wenn es aus einem härteren Material als das Polykarbonat, aus dem die Platte hergestellt ist, hergestellt ist, dicker ist als die Platte und daher einer größeren Deformation ausgesetzt wird, wodurch erst teilweise die Peripherie der Platte, auf der die Erhöhung ausgebildet ist, absorbiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Prägen eines Mikroreliefmusters auf der Oberfläche einer optischen Datenspeicherplatte zu liefern.
Entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung stellen wir eine Vorrichtung zum Prägen eines Mikroreliefmusters in eine optische Datenspeicherplatte bereit, wobei die Vorrichtung ein Prägeglied, das geeignet ist, um das benötigte Mikroreliefmuster auf der Platte bereit zu stellen, ein Unterstützungsglied zur Unterstützung der Platte und Mittel zum Anlegen einer Kraft zwischen dem Prägeglied und dem Plattenunterstützungsglied in eine Richtung aufeinander zu, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungsglied dicker an seiner Peripherie als an seiner Mitte ist und dadurch, daß das Kraftanlegemittel eine Kraft anlegt, die anfänglich klein und im Wesentlichen konstant für eine kurze Zeitspanne ist, bevor anschließend die Kraft auf einen viel größeren Wert erhöht wird, wobei die Vorrichtung anfänglich den Druck, dem die Platte in den Bereich ihrer Peripherie ausgesetzt ist, auf einen höheren Wert verglichen mit dem Druck, der an dem restlichen Bereich der Platte angelegt wird, erhöht.
Vorzugsweise wird dieser größere Druck durch Bereitstellung des Plattenunterstützungsglieds mit einer konkaven Plattenunterstützungsoberfläche ermöglicht.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung Mittel zum Erwärmen des Prägegliedes. Zweckdienlicherweise wird ein weiteres Unterstützungsglied bereitgestellt, um das Plattenunterstützungs glied zu unterstützen. Zweckdienlicherweise weist das Plattenunterstützungsglied eine obere konkave Plattenunterstützungsoberfläche und eine untere konvexe Oberfläche auf, wobei der Krümmungsradius der konkaven Seite geringer ist als der der konvexen Seite, was zu einem Unterstützungsglied führt, das dicker in der Peripherie als in der Mitte ist.
Das Plattenunterstützungsglied kann Kunststoffmaterial umfassen. Zweckdienlicherweise ist das Plattenunterstützungsglied aus Acrylglas (RTM) gebildet. Wenn das Unterstützungsglied aus Acrylglas (RTM) gebildet ist, wurde herausgefunden, daß die Konkavität von einer oder, wenn es erwünscht ist, beider Oberflächen des Plattenunterstützungsglieds derart ist, daß die Mitte des Unterstützungsglieds um 5 bis 100 μm von der Ebenen der jeweiligen Peripherie des Unterstützungsglieds beabstandet ist.
Der Umfang an Konkavität kann von der Höhe der Erhöhung der Platte über dem Rest der Oberfläche und von der Kraft, die während des Pressens an die Platte angelegt wird, abhängen.
Als eine Alternative kann das Unterstützungsglied eine Härte in dem Bereich der Peripherie der Platte darbieten, die größer als der Rest des Unterstützungsglieds ist, wobei solch eine Differenz durch eine mechanische Bearbeitung des Unterstützungsglieds oder chemische Behandlung des Unterstützungsglieds oder durch Bereitstellung eines nicht homogenen Plattenunterstützungsglieds, das zwei oder mehrere verschiedenen Materialien umfaßt, erreicht werden kann.
Es wird ferner ins Auge gefaßt, daß der Anstieg des Drucks, der an die Peripherie der Platte angelegt wird, durch Mittel zum Anlegen einer Differenz in der Kraft zwischen dem Prägeglied und dem Plattenunterstützungsglied erreicht werden kann, so daß eine größere Kraft an die Pheripherie der Platte als den Rest der Platte, wo das Hologramm geformt werden soll, angelegt wird.
Vorzugsweise umfaßt das Mittel zum Anlegen der Kraft zwischen dem Plattenunterstützungsglied und dem Prägeglied einen hydraulischen Preßkolben.
Vorzugsweise umfaßt das Prägeglied ein Metallabstandsstück in dem ein Mikroreliefmuster ausgebildet worden ist. Zweckdienlicherweise ist das Abstandsstück aus Nickel gebildet. Ob wohl die Erfindung vorrangig in Bezug auf die Bildung eines Mikroreliefmusters zur Bildung eines holographischen Bildes auf der Oberfläche der Platte beschrieben worden ist, wird es ebenfalls ins Auge gefaßt, daß das Verfahren und die Vorrichtung, die zuvor beschrieben wurden, äquivalent zur Bildung einer zweiten Informationslage auf der Platte einsetzbar sind, wobei in diesem Fall die metallische Lage, die bereits auf die Platte aufgebracht worden ist, von einer Gestalt sein kann, die sowohl zum Reflektieren als auch zum Transmittieren von Licht geeignet ist, und die zweite Informationslage kann nach dem Prägen mit einer metallisierten Oberfläche versehen werden, die nachfolgend durch eine Lackschicht geschützt werden kann.
Es wird ins Auge gefaßt, daß sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Bildung von Informationslagen in mehrlagigen oder DVD-Platten verwendet werden kann.
Es wird richtig eingeschätzt, daß diese zweite Lackschicht selber in der zuvor beschriebenen Weise geprägt werden kann, um ein holographisches Bild bereitzustellen.
Es wird ebenfalls richtig eingeschätzt, daß das holographische Bild nicht nur einen ästhetisch angenehmen Effekt bereitstellt, sondern ebenfalls zusätzliche Sicherheit bereitstellt, indem jede gefälschte Platte ebenfalls mit dem holographischen Bild ausgebildet werden muß, und, wenn dies nicht perfekt ausgebildet wird, sie einfach als Fälschung identifizierbar ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter im Wege eines Beispiels unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Schnitt durch eine optische Platte, wie eine Kompaktdisk, ist,
2 eine schematische Ansicht eines Randbereichs einer Kompaktdisk ist,
3 ein Unterstützungsglied in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Prägen einer Platte zeigt,
5 ein Diagramm, das die Kraft über die Zeit während dem Prägevorgang zeigt, ist.
Nun bezugnehmend auf 1 wird eine optische Platte gezeigt, die ein Kunststoffsubstrat 10, das normalerweise aus Polykarbonat gebildet ist, umfaßt, wobei die obere Oberfläche 11 ein Muster von darin ausgebildeten Pits aufweist, die eine Datenaufzeichnung festlegen. Die mit Pits versehene Oberfläche 11 ist mit einem metallischen Film 12 versehen, so daß eine lichtreflektierende Oberfläche bereitgestellt wird, wobei die metallische Lage 12 durch eine Schutzlage aus Lack 13, die ein durch ultraviolettes Licht aushärtbares Harz, so wie das, das unter dem Markennamen RENGOLUX (RTM) verkauft wird, sein kann, bedeckt ist.
Das Harz wird normalerweise durch Schleuderbeschichtung auf die Platte aufgebracht, d. h. das Harz wird auf die Platte bei einer Position, die sich leicht radial nach innen von dem radial innersten Ende der metallisierten Oberfläche befindet, aufgebracht, die Platte wird bei einer derartigen Geschwindigkeit rotiert, daß das Harz in Richtung des Umfangs der Platte fließt und wird durch Aussetzung an ultraviolettes Licht gehärtet.
Die Weise, in der das Polykarbonatsubstrat 10 normalerweise ausgebildet wird, ist mittels Spritzgießen. Eine Metallplatte, die als Stempel bekannt ist, der eine Oberfläche aufweist, die mit einer Informationslage ausgebildet ist, wird in dem Hohlraum einer Spritzgußform angeordnet und Polykarbonatmaterial wird in die Form eingespritzt.
Das Spritzgußverfahren stellt ein Polykarbonatsubstrat mit der Informationslage und einer im wesentlichen ebenen Oberfläche und gleicher Dicke, mit möglicherweise einer Varianz von wenigen Mikrometern mit Ausnahme der peripheren Erhöhung 14 in dem Polykarbonatsubstrat, die in einem Bereich von 50 μm dicker als die durchschnittliche Dicke der Platte an anderer Stelle ist, bereit.
Die extreme Höhe der peripheren Erhöhung, die während dem Spritzgußverfahren gebildet wird, wird ferner betont, wenn die Platte nachfolgend mit einer Schutzlacklage 13, wie einer solchen, die unter dem Markennamen RENGOLUX (RTM) verkauft wird, bedeckt wird, da die verwendete Schleuderbeschichtungstechnik einen weiteren Aufbau von Lack im Bereich der peripheren Erhöhung hervorruft. Zum Beispiel kann die Lacklage über dem Hauptteil der Platte im Bereich von 5 bis 8 μm betragen, wohingegen die Höhe der Lacklage über der Polykarbonatlage im Bereich der peripheren Erhöhung bis zu 2 mal größer sein kann.
2 zeigt detaillierter die sehr beträchtliche Vergrößerung über der durchschnittlichen Dicke der Platte, die durch die periphere Erhöhung dargestellt wird.
Es wird daher richtig eingeschätzt, daß die gesamte periphere Erhöhung 14 des Polykarbonats und des Lackes, der auf der Platte bereitgestellt wird, ein beträchtliches Problem darstellt, wenn es nötig ist, die obere Oberfläche mit einem Mikroreliefmuster, das geeignet zur Erzeugung eine holographischen Bildes ist, zu prägen.
Die Dimensionen der peripheren Erhöhung, die in 2 gezeigt ist, bestehen typischerweise aus einer besonderen Anordnung, die durch eine Form erzeugt wird, und die Gestalt und die Dimensionen verändern sich wahrscheinlich mit verschiedenen Formen.
Das eingeprägte Muster, das geeignet ist, um Interferenzringe herzustellen, enthält wahrscheinlich das Prägen von Vertiefungen von weniger als 1,0 μm, so daß eine rampenförmige Erhöhung ein beträchtliches Problem hervorruft.
Nun bezugnehmend auf 3 ist ein Plattenunterstützungsglied gezeigt, wie ein solches, das in der Vorrichtung, die schematisch in 4 gezeigt ist, verwendet wird.
Das Plattenunterstützungsglied umfaßt ein Stück aus Acrylglas (RTM) 16, das kreisförmig oder eckig sein kann oder jede andere zweckdienliche Form aufweisen kann, in welcher die obere (plattenunterstützende) Oberfläche 17 konkav ist. Die untere Oberfläche ist konvex. Jedoch sind die Krümmungsradien der konvexen und konkaven Oberflächen derart, daß das Unterstützungsglied dicker an der Peripherie als an der Mittel ist. Die Konkavität des Plattenunterstützungsglieds 16 ist in 3 übertrieben dargestellt und in der Praxis wurde herausgefunden, daß die Differenz der Dimensionen zwischen A und B ungefähr 5 bis 100 μm sein kann und bevorzugt 40 bis 80 μm sein kann. Das Plattenunterstützungsglied 16 weist eine derartige Gesamtausdehnung auf, daß es zumindest so groß wie ein Teil des Oberflächenbereichs der Platte ist, auf dem das holographische Bild angebracht werden soll.
Das Unterstützungsglied 16 besteht selbst aus einem Material, das zusammengepreßt werden kann, auch wenn es einer relativ hohen Kraft ausgesetzt wird und ein Kunststoffmaterial, wie Acrylglas (RTM), wurde als geeignet aufgefunden.
Ein Acrylglas (RTM)-Plattenunterstützungsglied, das eine Dicke von zwischen 12 und 15 mm aufweist, wurde als befriedigend aufgefunden. Es wird richtig eingeschätzt, daß abhängig von dem Material der Plattenunterstützung und seiner Zusammenpreßbarkeit die ideale Dicke der Platte ebenfalls variieren kann.
Nun bezugnehmend auf 4, ist eine schematische Vorrichtung für das Prägen eines holographischen Musters auf der lackierten Oberfläche einer optischen Platte gezeigt und die Vorrichtung umfaßt einen ziemlich beachtlichen Unterstützungsblock 20, der mit einer oberen sphärischen Oberfläche 21, die mit einer sphärischen Oberfläche 22 eines Unterstützungstisches 23 wechselwirkt, ausgestattet ist. Der Unterstützungsblock 20 ist auf einem hydraulischen Preßkolben 30 angebracht. Der Unterstützungstisch 23 ist mit einem Stück aus hartem Material ausgestattet, z. B. einem Stück aus Werkzeugstahl 25, das eine Fläche aufweisen muß, die das Plattenunterstützungsglied 16 unterstützt und eben geschliffen ist. Der Werkzeugstahl 25 unterstützt das Plattenunterstützungsglied 16, dessen Form ausführlich mit Bezug auf 3 beschrieben wurde.
Die optische Platte, die geprägt werden soll, wird oben auf dem Plattenunterstützungsglied 16 angeordnet.
Ein Muster zur Herstellung des holographischen Bildes oder jedes anderen gewünschten Mikroreliefmusters ist auf einem Nickelabstandsstück 26 vorhanden, wobei das Muster sich in dem mit dem Pfeil 27 bezeichneten Bereich befindet, und das Nickelabstandsstück ist elektrisch isoliert von einem Amboß 28 mittels eines Filmes aus Isolationsmaterial 29 wie einem KAPTON(RTM)-Polyamidfilm.
Die Qualität des Isolationsmaterials ist kritisch, da, damit der Amboß korrekt auf das Prägeabstandsstück 26 wirkt, es für das Isolationsmaterial 29 notwendig ist, das es dünn und relativ eben ist.
Der Grund für das Isolationsmaterial 29 ist es, das Nickelabstandsstück 26 von dem Amboß 28 elektrisch zu isolieren, da das Abstandsstück 26 erwärmt wird, um die Temperatur der lackierten Lage 13 auf eine Temperatur zu erhöhen, bei welcher sie deformiert wird, ungefähr 115°C. Um die Temperatur der Lackschicht auf die benötigte Temperatur zu erhöhen, um erfolgreich die Prägung 27 zur prägen oder zumindest das Spiegelbild derselben auf die lac kierte Oberfläche der Platte, wird ein großer Stromfluß durch das Nickelprägeabstandsstück 26 geleitet. Es wurde herausgefunden, daß mit einem Potential von 6 Volt Wechselspannung, das an das Abstandsstück angelegt wird, ein Strom von ungefähr 180 Ampere für eine Zeit von einer halben Sekunde ausreichend ist, um zumindest die Oberfläche der lackierten Lage auf die benötigte Temperatur zu erhöhen, um erfolgreich das Muster zu prägen.
Der Amboß 28 ist an einem oberen Glied 23 gesichert, welches wiederum an dem Rest der Vorrichtung mittels Beinen 24 gesichert ist.
Es wurde als sehr wichtig herausgefunden, daß die Oberfläche des Amboß 28 in einer ähnlichen Weise wie die Unterstützungsoberfläche des Werkzeugstrahls 25 ebenfalls eben geschliffen sein sollte und sie ist zu einer "Spiegel"-Oberfläche geläppt.
Obwohl die Anwendung von ungefähr 180 Ampere für eine Zeit von einer halben Sekunde als befriedigend herausgefunden wurde, wird ins Auge gefaßt, daß verschiedene Ströme und Spannungen (sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom) für verschiedene Zeitperioden verwendet werden können. Es wird ferner ins Auge gefaßt, daß der Strom während der Prägezeit variiert werden kann, abhängig von dem verwendeten Lack und von der Art des holographischen Bildes, das übertragen werden soll.
Es wird richtig eingeschätzt, daß es vor dem Hintergrund der beabstandeten Beziehung des Prägeabstandsstücks von der Platte notwendig ist, daß eine relative Bewegung zwischen dem Amboß 28 und dem Unterstützungstisch 23 bereitgestellt werden muß. Die Bewegung wird vorzugsweise durch einen hydraulischen Preßkolben, der auf den Tisch 23 wirkt, bereitgestellt, jedoch wird es ins Auge gefaßt, daß eine Bewegung des Amboß 28 alternativ oder zusätzlich bereitgestellt werden kann. Es wurde herausgefunden, daß durch Verwendung des konkaven Plattenunterstützungsglieds 16 ein Bereich von Prägedrücken verwendet werden kann. Jedoch wurde in der Praxis eine maximale Prägekraft von ungefähr einer 18000 kg-Kraft (= 18000 × 9,81 N) als befriedigend aufgefunden.
5 ist ein Diagramm der Kraft, aufgetragen über die Zeit, welches einige der Parameter der Vorrichtung darstellt.
Wenn sich einmal die Platte 10 in ihrer Position auf dem Unterstützungsglied 16 befindet, wird ein 12,7 cm (5 inch)-Hydraulikpreßkolben 30 aktiviert, der den Tisch 25 zusammen mit einem Unterstützungsglied 16 und der Platte 10 in Richtung des Amboß 28 bewegt.
Es dauert ungefähr 0,7 Sekunden, damit die Platte 10 das Abstandsstück 26 kontaktiert und dann wird die Kraft auf eine Kraft von ungefähr 2.000 kg (= 2.000 × 9,81 N) erhöht und für weitere 0,2 einer Sekunde gehalten, bevor sie stetig auf eine ungefähr 18000 kg-Kraft (18000 × 9,81 N) erhöht wird.
Die anfängliche Kraft von ungefähr einer 2.000 kg-Kraft (= 2.000 × 9,81 N) für einen kurzen Zeitraum wird als hilfreich angesehen, um sicherzustellen, daß eine vollständige Bewegung jeder Luft, die zwischen dem Abstandsstück und der Oberfläche der Platte 10, die geprägt werden soll, vorhanden ist, stattfindet, so daß keine zurückbleibenden Lufteinschlüsse vorhanden sind, die nachteilig die Bildung des holographischen Bildes beeinflussen könnten.
Wenn eine Kraft von ungefähr einer 18000 kg-Kraft (= 18000 × 9,81 N) erreicht ist, wird ein Strom von ungefähr 180 Ampere durch das Prägeabstandsstück 26 für ungefähr eine halbe Sekunde geleitet. Zu dieser Zeit wird das Muster in die lackierte Oberfläche 13 der Platte 10 geprägt. Nach der Trennung des Stroms wird der Druck für ungefähr 0,4 einer Sekunde aufrecht erhalten und der Preßkolben 30 wird erneut aktiviert, um die Platte 10 zu entnehmen. Es kann gesehen werde, daß die gesamte Prägehandlung nur eine kurze Zykluszeit aufweist.
Es erfolgt während des Anstiegs des Drucks von dem Kontakt der Platte zu der letztendlich angelegten Kraft von einer 18000 kg-Kraft (= 18000 × 9,81 N), daß die periphere Erhöhung 15 zusammengerückt oder deformiert wird, vorrangig innerhalb elastischer Grenzen. Die Konkavität des Unterstützungsglieds 16 stellt sicher, daß eine sehr hohe Kraft auf einen sehr kleinen Bereich der Platte angelegt wird, so daß die Erhöhung effektiv "zusammengedrückt" wird und eine im wesentlichen ebene Oberfläche für das Prägeabstandsstück 26 dargeboten wird, bevor der Strom durch das Prägeabstandsstück 26 geleitet wird, um zu ermöglichen, daß das Prägen stattfindet.
Es wurde zuvor erwähnt, daß angenommen wird, daß die Peripherie der Platte, wo die Erhöhung ausgebildet ist, zumindest teilweise durch das Unterstützungsglied 16 absorbiert wird, welches selbst aufgrund des Anlegens der Kraft "zusammengedrückt" wird.
Ein Durchgang 31 kann in dem Unterstützungsglied bereitgestellt werden, so daß die Luft nicht zwischen dem Unterstützungsglied 16 und dem Tisch 25 eingeschlossen werden kann.
Ein Durchgang 32 wird in dem Amboß 28 und dem KAPTON-Film(RTM) 29 bereitgestellt, um einen Luftausströmweg bereitzustellen.
Es wird angenommen, daß die Kombination des konkaven Unterstützungsglieds 16 und der Weise, in der der hydraulische Preßkolben 30 betrieben wird, nicht nur die periphere Erhöhung auf der Platte 10 zusammendrückt, sondern auch zusammen mit dem bereitgestellten Luftentleerungsdurchgang sicherstellt, daß eine ausreichende Entleerung von Luft vorhanden ist, um jedweden eingeschlossenen Einschluß von Luft, der nachteilig die Qualität des geprägten Bildes beeinflußt, zu verhindern.
Obwohl die Vorrichtung, die zuvor beschrieben wurde, in Bezug auf das Prägen eines Mikroreliefmusters, das zu Herstellung eines holographischen Bildes oder einer anderen optischen variablen Einrichtung geeignet ist, beschrieben wurde, wird es als richtig eingeschätzt, daß das Verfahren, wie zuvor beschrieben, und die Vorrichtung, wie zuvor beschrieben, ebenfalls äquivalent für die Aufbringung jedes anderen Mikroreliefmusters, z. B. einer Informationslage, die eine Datenaufzeichnung festlegt, einsetzbar ist.
Die Merkmale, die in der vorangehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen oder den angefügten Zeichnungen, die in ihren spezifischen Formen oder in Form eines Mittels zur Durchführung der offenbarten Funktion oder eines Verfahrens oder Ablaufs zum Erreichen des offenbarten Resultats ausgedrückt sind, können, wenn es geeignet ist, einzeln oder in jeder Kombination solcher Merkmale zur Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Formen eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines Mikroreliefmusters auf einer optischen Datenspeicherplatte (10), umfassend die Schritte der Bereitstellung eines Prägeglieds (26), das geeignet ist, um das benötigte Mikroreliefmuster auf der optischen Datenspeicherplatte (10) zu bilden, der Unterstützung der Platte (10) auf einem Unterstützungsglied (16), des Anlegens einer Kraft, um das Prägeglied (26) und die Platte (10) miteinander soweit in Kontakt zu bringen, daß das Mikroreliefmuster von dem Prägeglied (26) auf die Platte (10) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (10) eine Erhöhung (14) aufweist, die sich zumindest entlang eines Teils der Peripherie der Platte erstreckt und dadurch, daß das Anlegen der Kraft dergestalt ist, daß eine relativ kleine und im Wesentlichen konstante Kraft zuerst an die Platte (10) für eine kurze Zeitspanne angelegt wird, bevor anschließend die Kraft auf einen viel größeren Wert erhöht wird, und dadurch, daß der Effekt des Unterstützungsglieds (16), das dicker an seiner Peripherie als an seiner Mitte ist, darin besteht, daß zumindest zunächst der Druck, dem die Platte (10) ausgesetzt ist, größer in dem Bereich der peripheren Erhöhung (14), verglichen mit dem Druck, der an dem Rest der Platte (10) angelegt wird, ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungsglied (16) zumindest eine Oberfläche aufweist, die konkav ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Dicke der Mitte des Unterstützungsglieds (16) und der Peripherie zwischen 5 bis 100 Mikrometer beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Dicke des Unterstützungsglieds (16) und der Peripherie zwischen 40 bis 80 Mikrometer beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungsglied (16) aus Acrylglas (RTM) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Unterstützungsglieds (16) zwischen 5 mm und 20 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Kraft bis zu 5000 kg (≈ 49,050 N) beträgt und das die größere Kraft bis zu 30000 kg (≈ 294,300 N) beträgt.
Vorrichtung zum Prägen eines Mikroreliefmusters in eine optische Datenspeicherplatte (10), wobei die Vorrichtung ein Prägeglied (26), das geeignet ist, um das benötigte Mikroreliefmuster auf der Platte (10) bereitzustellen, ein Unterstützungsglied (16) zur Unterstützung der Platte und Mittel (30) zum Anlegen einer Kraft zwischen dem Prägeglied (26) und dem Plattenunterstützungsglied (16) in eine Richtung aufeinander zu, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungsglied dicker an seiner Peripherie als an seiner Mitte ist und dadurch, daß das Kraftanlegemittel (30) eine Kraft anlegt, die anfänglich klein und im Wesentlichen konstant für eine kurze Zeitspanne ist, bevor anschließend die Kraft auf einen viel größeren Wert erhöht wird, wobei die Vorrichtung anfänglich, da das Unterstützungsglied dicker an seine Peripherie ist, den Druck, dem die Platte in dem Bereich ihrer Peripherie ausgesetzt ist, auf einen höheren Wert verglichen mit dem Druck, der an den restlichen Bereich der Platte (10) angelegt wird, erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungsglied (16) zur Unterstützung der Platte (10) mit einer konkaven Plattenunterstützungsoberfläche ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Erwärmungsmittel zum Erwärmen des Prägeglieds (26) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägeglied (26) eine Nickelform umfaßt, in der ein Reliefmuster ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Durchgänge (31, 32) in der Vorrichtung bereitgestellt werden, um die Evakuierung jedweder Luft, die zwischen dem Prägeglied (26) und der Platte (10) gefangen wird, zu erlauben.
Verfahren zur Bildung eines holographischen Bilds auf der Oberfläche einer optischen Platte (10), gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 um das holographische Bild zu bilden.
Verfahren zur Bildung eines holographischen Bilds auf der Oberfläche einer optischen Platte (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfaßt.