DE3228584A1

DE3228584A1 - Verfahren zum aufzeichnen von videoinformationen auf einem kunststoffsubstrat

Info

Publication number: DE3228584A1
Application number: DE19823228584
Authority: DE
Inventors: David Paul 90230 Culver City Calif. Gregg; Kenneth Lee 93103 Santa Barbara Calif. Keester
Original assignee: Individual
Current assignee: Discovision Associates
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1984-02-02
Also published as: DE3228584C2

Description

Verfahren zum Aufzeichnen von Videoinformationen auf
einem Kunststoffsubstrat Bei der Herstellung von optischen Videoplatten wird die aufzuzeichnende Information in eine Seite eines dünnen transparenten Substrates aus einem thermoplastischen Material, wie Polymethylmethacrylat, dadurch eingepreßt oder eingeprägt, daß die Temperatur des Substrates bis zu einem Erweichen angehoben wird, worauf ein Preß- oder Prägeelement, welches die Aufzeichnungen trägt, gegen das Substrat gepreßt wird, wonach dann das Substrat in Kontakt mit dem Prägeelement bis zum Erreichen eines festen Zustandes abgekühlt wird.
Gemäß dem bisherigen Vorgehen wurde eine reflektierende Beschichtung auf das Substrat im Aufdampf- oder Vakuum-Metallisier-Verfahren in einer zweiten Vorrichtung aufgebracht, nach dem das Substrat von der Presse entfernt worden war. Nach weiteren bekannten Verfahren wurde die sich ergebende Videoplatte mit ihrer reflektierenden Schicht mit einer anderen ähnlichen Platte zusammengebracht, welche weitere aufgezeichnete Informationen enthielt, und zu einer kompletten Videoplatte vereinigt, welche Videoinformationen auf beiden Seiten enthielt, die optisch reproduziert werden können.
Die Praxis nach dem Stand der Technik des Entfernens eines dünnen transparenten Substrates von der Presse und des zeitweisen Speicherns des Substrats führt zu einem Ansammeln von in der Luft enthaltenen Staub- und Ölpartikeichen auf der Oberfläche des Substrates mit der aufgezeichneten Videoinformation. Ferner sind die Aufdampf- oder Vakuumablagerungsverfahren gemäß dem Stand der Technik zum Aufbringen der reflektierenden Schichten in mikroskopischem Maßstab gewöhnlich unvollkommen, insbesondere hinsichtlich der relativ größen Oberfläche einer typischen Videoplatte (die gewöhnlich einen Durchmesser in der Größenordnung von 300 mm aufweist). Darüberhinaus können mit den Verfahren nach dem Stand der Technik nicht Fremdteilchen entfernt werden, die bereits auf den die Informati#nen tragenden Oberflächen der Scheiben vorhanden sind. Das Ergebnis ist, daß in den reflektierenden Oberflächen der bekannten Scheiben oder Platten viele mikroskopische Defekte sich einstellen und daß diese Defekte in den Platten nach vollendeter Herstellung gewöhnlich als sichtbare oder hörbare Störungen bei der Wiedergabe der auf den Platten aufgezeichneten Informationen zu Tage treten, wenn diese auf Wiedergabegeräten abgespielt werden.
Hauptaufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Aufzeichnen von Videoinformationen auf einem Kunststoffsubstrat zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit entfällt, die geprägten Scheiben oder Platten von der Presse zu einer zweiten Vorrichtung zu überführen, um dort die reflektierenden Beschichtungen aufzubringen, und somit zu vermeiden, daß die Platten während der Herstellung einer Ansammlung von Fremdteilchen auf ihnen ausgesetzt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Mittels fluidförmiger metallorganischer Zusammensetzungen werden die Metall-Atome in den Molekülen der Zusammen- setzungen bzw. Verbindungen dazu veranlaßt, eine dünne metallische Rscichtun durch Ablaqerung auf Fremflächen zu schaffen, welche auf die Zersetzungstemperatur solcher Verbindungen aufgeheizt sind, wobei diese Vorgehensweise als Pyrolyse oder chemische Aufdampfung bekannt ist. Obwohl das Ablagern von Metallen durch Zersetzung metallorganischer Verbindungen, das auch Gasplatieren genannt wird, bekannt ist, werden so erzeugte Metalle in erster Linie zum Schaffen hoher Reinheitsgrade angewendet. Gemäß der Erfindung wird das Verfahren zum metallorganischen Ablagern jedoch dazu verwendet, eine optische Fläche relativ hohen und gleichförmigen Reflexionsvermögens über einen großen Flächenbereich zu schaffen.
Der Bereich der metallorganischen Zusammensetzungen bzw.
Verbindungen, welche bei dem Verfahren nach der Erfindung angewendet werden können, ist breit. Wenngleich sowohl flüssige als auch gasförmige Zusammensetzungen verwendet werden können, sind die beschriebenen Beispiele von der Art, bei welcher eine metallische Zusammensetzung, wie Aluminium, in ihrer gasförmigen Form zum Plattieren einer reflektierendeh Oberfläche auf dem Substrat einer Videoplatte verwendet wird. Die gasförmigen Formen des Aluminiums können z. B. Alkyle, Alkylhalogenide, Alkyl-Hydride, Hydrid-Halogenide und ähnliche Legierungen sein, die im folgenden insgesamt als AluminiumålkyE bezeichnet sind, obwohl auch andere metallorganische Verbindungen wie Tellur-Tetramethyl und dgl. bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeiciungen an einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, wobei die Vorrichtung in einer ersten Betriebsstellung gezeigt ist, und Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung.
In den Zeichnungen bilden die Elemente 1,2,3 und 4 die Grundaufbauteile einer hydraulischen Presse der Bauart wie sie derzeit beim Pressen von Schallplatten und Videoplatten verwendet wird. Die Presse umfaßt einen Tisch 1 und eine daran montierte untere Formplattte 2. Am Ende eines hydraulischen Kolbens 4 ist eine obere Formplatte 3 angebracht. Beide Formplatten sind von geeigneten Heiz-und Kühlmitteln 16, 28 durchsetzt.
Fig. 1 zeigt die Presse in ihrer geöffneten und angehobenen Stellung. Der Videoplatten-Prägestempel 5, der z.B.
aus Nickel besteht und die auf den Videoplatten aufzuzeichnenden Informationen aufgeprägt enthält, ist an der unteren Fläche der Formplatte 3 befestigt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Formplatte 3 einen zentral oberhalb des Prägestempels 5 verlaufenden Kanal 6, der in ein zentrales Loch im Prägestempel mündet.
Der Kanal 6 verläuft oberhalb davon radial zum Aussenrand der oberen Formplatte 3, und ein Schlauch 7 ist auf einen Rohrnippel 6a gesteckt, der vom Ende des Kanals vorragt.
Die Presse umfaßt einen Arm 8, der an einem Lager 10 befestigt ist, das seinerseits drehbar um eine Montagesäule 9 und darauf vertikal verschieblich ist. Ein flacher Zylinder 11, der auf seiner Unterseite geschlossen ist, ist am Ende des Arms 8 montiert. Ein Diffusionskörper 12 ist im Zylinder 11 so abgestützt, daß er von dessen Boden einen Abstand zur Bildung einer Plenumkammer 13 hat.
Am Umfangsrand der Formplatte 3 ist eine im Querschnitt kreisförmige Elastomerdichtung 14 vorgesehen, welche eine Dichtung zwischen dem Zylinder 11 und der Formplatte 3 schafft, wenn die Vorrichtung gemaß Fig. 1 geschlossen ist.
Der Dichtungsdruck wird von einem Kolben 15 zur Verfügung gestellt, der in einem hydraulischen Zylinder 17 spielt.
Das obere Ende des Kolbens wirkt auf die Unterseite des Armes 8, und wenn der Kolben gemäß Fig. 1 ausgefahren ist, veranlaßt er den Arm 8 dazu, den Zylinder 11 gegen die obere Formplatte 3 zu drücken und diese beiden Teile gegeneinander abzudichten.Der Kolben 15 wird in seine obere, ausgefahrene Stellung gemäß Fig. 1 durch Einbringen eines hydraulischen Druckmittels über ein Rohr 18 in das untere Ende des Zylinders 17 bewegt.
Im ersten Verfahrensschritt des Verfahrens nach der Erfindung wird die Formplatte. 3 durch Dampf, Fluorkarbongas oder ein anderes geeignetes Mittel auf die Pyrolyse Temperatur von beispielsweise Aluminiumalkyl über die Elemente 16 aufgeheizt. Die Aufheizungswärme wird schnell zum Prägeelement 5 übertragen. Eine Liefermenge eines chemisch relativ inaktiven Gases, wie Argon, wird über einen flexiblen Schlauch 19 und zentrales Loch im Boden des Zylinders 11 zur Plenumkammer 13 gespeist. Dieses Gas wird über den porösen Diffusionskörper 12 zum geheizten Prägeelement 5 geleitet. Das inaktive Gas passiert dann das zentrale Loch des Prägeelementes und gelangt über den Kanal 6 und den Schlauch 7 nach außerhalb der Vorrichtung. Das inaktive Gas wird beispielsweise von ei- ner Druckquelle 21 über eine mit einem von Hand oder automatisch steuerbaren Ventil 20 steuerbare Vorrichtung geliefert.
Im zweiten Schritt des Verfahrens nach der Erfindung wird das Ventil 20 in eine Stellung umgeschaltet, in welcher die Speisung des inaktiven Gases abgesperrt und die Speisung des Aluminiumalkyl-#Gases von einer Druckquelle 22 aus geöffnet ist. Das Aluminiumalkyl -Gas strömt über den Schlauch 19 zur Plenumkammer 13 und über den porösen Diffusionskörper 12 zudem Raum zwischen diesem und der Bodenfläche des Prägestempels 5, welcher die auf die Videoplatte aufzubringenden Prägungen bzw. Muster trägt. Das Aluminiumalkyl-Gas strömt ebenfalls über den Kanal 6 zum Schlauch 7. Während das Aluminiumalkyl-Gas die Vorrichtung durchströmt, zersetzt es sich zur Bildung einer Metallbeschichtung, im vorliegenden Fall aus Aluminium, auf der heißen, dargebotenen Oberfläche des Prägestempels 5.
Wenn die abgelagerte Metallschicht die erwünschte Dicke erreicht hat, wird das Ventil 20 in seine Stellung gemäß Fig. 1 umgeschaltet, um wieder inaktives bzw. inertes Gas zu speisen, den Gasstromweg von jeglichen Resten des Aluminiumalkyl-Gases und seiner gasförmigen Zersetzungsprodukte zu reinigen und über den Schlauch 7 und das Ventil 23 einer Entsorgung bekannter Art zuzuführen.
Im nächsten Verfarensschritt wird hydraulisches Druckmittel über das Rohr 26 in den Zylinder 17 zur oberen Seite des Kolbens 27 geführt, um diesen abzusenken. Das Lager 10 bewegt sich längs der Säule 9 zu einem Anschlag 27, und der Arm 8 und der Zylinder 11 bewegen sich zusammen mit dem Diffusionskörper 12 nach unten von der Formplatte 3 weg. Der Arm 8 wird dann zusammen mit dem Zylinder 11 und dem Diffusionskörper 12 von Hand oder automatisch etwa um 900 in der Horizontalebene in die in Fig.2 gezeigte Position geschwenkt.
Zeitlich zusammenfallend mit dem oben beschriebenen ersten Verfahrensschritt wird eine geeignete Menge thermoplastischen Materials 25 in einen Hohlraum in der Oberfläche der zweiten Formplatte 12 gebracht, und Heizelemente 28 werden eingeschaltet, um das Material in Schmelzzustand zu bringen. Beim nächsten Verfahrensschritt treibt der hydraulische Kolben 4 die aufgeheizte Formplatte 3 und den Prägestempel 5 mit der darauf aufgebrachten#flektierenden Schicht in innigen und gleichmäßigen Kontakt mit der geschmolzenen Oberfläche des thermoplastischen Substrates 25, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Gleichzeitig schafft die Dichtung 24 aus einem Elastomermaterial innigen Dichtkontakt zwischen den Formplatte 2 und 3 , so daß nach Hand- oder Automatik-Umschalten des Ventils 23 über den Strömungsweg 6, 7 und 23 eine Vakuumquelle eine Vakuum im Formraum schafft. Nachdem so die Restgase zwischen der metallisch beschichteten Prägestempeloberfläche und der Substratoberfläche entfernt sind, wird eine gleichmässige Ubertragung der metallischen Beschichtung und eine perfekte, blasenfreie Haftung der metallischen Beschichtung auf dem Kunststoffsubstrat erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Kühlfluid über die Elemente 16 der oberen Formplatte 3 und die Elemente 28 der unteren Formplatte 2 eingeführt. Wenn das Kunststoffsubstrat 25 genügend gekühlt und ausgehärtet ist, wird der hydraulische Kolben 4 zusammen mit der Formplatte 3 und dem Prägestempel 5 wieder in die Position nach Fig. 1 angehoben. Da jedoch die reflektierende Metallbeschichtung mit einer Haftkraft größer als derjenigen, mit der sie an dem Prägestempel anhaftete, an der Kunststoffplatte 25 angeklebt wurde, wird die reflektierende Beschichtung von dem Prägestempel zu der Kunststoffplatte übertragen.
Der Arm 8 kann dann in seine Position gemäß Fig. 1 zurückgeschwenkt und vom Kolben 15 wieder gegen die Formplatte 3 angehoben werden, um erneut den Zylinder 11 gegen die Form- platte 3 anzupressen und das Verfahren zum Herstellen der nächsten Videoplatte erneut zu starten.
Um die Übertragung der reflektierenden Aluminiumbeschichtung zu erleichtern, ist die Prägefläche des Prägestempels 5 mittels eines Aufdampfplattierens oder auf andere Weise mit einer dünnen Schicht eines-Werkstoffes versehen, der geringe Haftung gegenüber Aluminium aufweist. Die Temperaturen der oberen und unteren Formplatten 3 und 2 der Presse sind unabhängig voneinander mittels der Elemente 16 und 28 veränderbar. Z.B. kann die obere Formplatte während der Pyrolyse auf etwa 2900 C aufgeheizt werden, während das Kunststoffmaterial in der unteren Formplatte auf etwa 2200C aufgeheizt wird. Darüberhinaus wird die obere , heißere Formplatte 3 und damit auch der Prägestempel 5 vorzugsweise intensiver gekühlt als die untere, das Kunststoffsubstrat tragende Formplatte 2. Auf diese Weise werden die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des metallenen Prägestempels 5 und des Kunststoffmaterials in der unteren Formplatte 2 ausgeglichen, um die radialen Schubbeanspruchungen, die normalerweise in den äußersten Randzonen der Kunststoffplatte 25 auftreten, auszugleichen. Solche Beanspruchungen, die häufig die Außenbereiche der geprägten Videoaufzeichnungen bei der Herstellung von Videoplatten auf übliche Weise zerstören, sind somit bei dem Verfahren nach der Erfindung vermieden.
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Claims

Patentansprüche (%)Verfahren zum Aufnehmen von Videoinformationen auf einem Kunststoff-Substrat, mit einem Prägeelement, das auf einer Oberfläche Prägungen bzw. Erhöhungen aufweist, welche Videoinformationen repräsentieren, g e -k e n n z e i c h n e t durch Beschichten der Oberfläche des Prägeelementes mit einem reflektierenden Material im Pyrolyseverfahren; Vorsehen eines Kunststoffsubstrates; Bewegen des Prägeelementes gegen eine Oberfläche des Kunststoffsubstrates, um dieses mit Einprägungen entsprechend der-Videoinformation auf dem Prägeelement zu versehen und gleichzeitig das reflektierende Material zum Ankleben an der geprä-gten Oberfläche des Kunststoffsubstrates zu veranlassen; Zurückziehen des Prägeelementes von der Oberfläche des Kunststoffsubstrates, um ein Ubertragen der reflektierenden Beschichtung von dem Prägeelement auf eine Kunststoffplatte zu veranlassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Kunststoffsubstrat bis zum Schmelzzustand erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Temperatur des Prägeelementes auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird und daß eine metallorganische Zusammensetzung in fluidförmigem Zustand über die Oberfläche des Prägeelementes geführt wird, um die reflektierende Beschichtung durch Ablagerung der Zusammensetzung zu bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die metallorganischezusammensetzung in gasförmigem Zustand über die Oberfläche des Prägeelementes geführt# wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n -z e i c h .n e t, daß die metallorganische Zusammensetzung von einem Aluminiumalkyl gebildet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Prägeelement mit einer Schicht eines ausgewählten Materials überzogen wird, das geringere Haftung an dem reflektierenden Material als an dem Kunststoffsubstrat hat.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kunststoffsubstrat ein thermoplastisches Material ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kunststoffsubstrat transparent ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Kunststoffsubstrat ein Polymethylmethacrylat ist.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t, daß das Prägeelement und das Kunststoffsubstrat gekühlt werden, wenn sie in Kontakt miteinander stehen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Prägeelement und das Kunststoffsubstrat unterschiedlich gekühlt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Prägeelement auf eine höhere Temperatur als das geschmolzene Kunststoffsubstrat aufgeheizt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Vakuum zwischen dem Prägeelement und dem Kunststoffsubstrat geschaffen wird, um Restgase zu entfernen.