DE69124575T2

DE69124575T2 - Verfahren zum Herstellen einer optisch auslesbaren Platte, sowie Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE69124575T2
Application number: DE69124575T
Authority: DE
Inventors: Petrus Helena Gerardus Vromans
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: KR920010555A; JPH04268224A; EP0487138A2; US5242629A; DE69124575D1; NL9002517A; EP0487138B1; EP0487138A3; US5626885A; ES2099733T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer optisch auslesbaren Platte durch Bildung einer optisch auslesbaren Struktur in einer Strukturzone auf einem Träger, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfaßt: das Anbringen einer Replikationsschicht in einer verformbaren Phase auf einer Matrize mit einer Matrizenstruktur, das Auflegen des Trägers auf die Replikationsschicht und das Verbinden derselben mit dem Träger, das Entfernen der resultierenden Verbindung, bestehend aus dem Träger und der daran befestigten Replikationsschicht aus der Matrize.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Einrichtung zum Herstellen einer optisch auslesbaren Platte durch Bildung einer optisch auslesbaren Struktur in einer Strukturzone auf einem Träger, wobei diese Einrichtung einen Matrizenträger für eine zu unterstützende Matrize aufweist, sowie Zuführungsmittel zum Zuführen von Replikationsmaterial in einer verformbaren Phase zu der Matrize.
In EP-A 0 210 117 wird ein solchen Verfaheen und eine solche Einrichtung beschrieben. Das bekannte Verfahren kann beispielsweise zum Herstellen von einschreibbaren optischen Informationsplatten mit einer optisch auslesbaren Struktur mit Servo-Spuren mit Servo-Information angewandt werden. Das bekannte Verfahren benutzt eine auf einer Basis angeordnete Matrize. Die Matrize wird mit einm strahlungshärtenden transparenten Lack versehen, der, zusammen mit einem transparenten Träger nach Aushärtung von der Matrize entfernt wird. In der Mitte hat die Basis der Matrize Basiszentrierungsmittel, zu denen die Matrizenstruktur genau zentriert wird. Bevor ein Träger auf die Matrize gelegt wird, wird diese mit einer zentralen Nabe mit zentralen Plattenzentrierungsmitteln versehen, damit die resultierende fertige Informationsplatte auf der Antriebsspindel einer Antriebsanordnung zentriert werden kann. Das Zwischenerzeugnis mit dem Träger mit der Nabe wird durch Zusammenarbeit der Basiszentrierungsmittel mit den Plattenzentrierungsmitteln auf der Matrize zentriert. Diese Zusammenarbeit wird erreicht durch die Verwendung von Hilfszentrierungsmitteln, die mit der Wand der Zentrierungsöffnung in der Plattennabe sowie mit der Wand einer zentralen Zentrierungsöffnung in der Basis in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise wird die Replikationsschicht in einer Situation gehärtet, in der der Träger ohne Spielraum auf der Matrize zentriert wird. Nachdem das Zwischenerzeugnis mit dem Träger und der Nabe mit dem ausgehärteten Lack aus der Matrize erntfernt worden ist, wird die Zentrierung der Plattenzentrierungsmittel gegenüber der Informationsstruktur streng beibehalten. Dies ist weil das Zwischenerzeugnis eine unternnbare Einheit bildet.
Das bekannte Verfahren eignet sich nur zum Gebrauch von Trägern mit einer zentralen Öffnung und einer zentralen Nabe. Dies bedeutet, daß es sich nicht eignet für Platten mit einer zentralen Öffnung, aber ohne Nabe, oder mit einer zentralen Öffnung, in der in einer späteren V erfahrensstufe eine Nabe angeordnet wird. Weiterhin eignet sich das Verfahren nicht für Träger ohne zentrale Öffnung. Aber, das beschriebene Verfahren bietet den Vorteil, daß die Informationsstruktur gegenüber der Drehungsmitte des Trägers äußerst genau zentriert ist. Weiterhin kann diese äußerste Genauigkeit gewährleistet werden ohne die Notwendigkeit die Position der Mitte der Informationsstruktur für jeden träger zu messen, bevor die Nabe am Träger befestigt werden kann.
Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, daß das sich für meherre Arten von Trägern eignet, u.a. für diejenigen Arten, für die das bekannte Verfahren sich nicht eignet, während die Vorteile des Standes der Technik beibehalten werden.
Dazu wird das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- das Anbringen des Trägers auf einem beweglichen Trägerhalter,
- das Verlagern des Trägerhalters derart, daß der Träger in eine zentrierte Lage auf der Replikationsschicht auf der Matrize angebracht wird,
- das Befestigen des Trägers an der Matrize in der zentrierten Lage,
- das Lösen des Trägers von dem Trägerhalter nach der Befestigung, und
- das Erstarren der Replikationsschicht in der Strukturzone in der befestigten Lage.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert, dies im Gegensatz zu dem genannten bekannten Verfahren, nicht eine direkte Zusammenarbeit zwischen den Zentrierungsmitteln eines Zwischenerzeugnisses, das einen Träger und eine Nabe aufweist, mit Zentrierungsmitteln der Matrize. Stattdessen wird ein beweglicher Trägerhalter verwendet, der den Träger in einer genau zentrierten Lage auf der Matrize anbringen kann. Daraufhin wird der Träger in der zentrierten Lage auf der Matrize befestigt, wonach der Trägerhalter den Träger freigeben kann und, gewünschtenfalls, entfernt werden kann, damit der bei weiteren Verfahrfensschritten nicht stört.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt, die das Kennzeichen aufweist, daß der Träger durch örtliche Erstarrung eines Teils der Replikationsschicht in einem Gebiet außerhalb der Strukturzone an der Matrize befestigt wird. Diese vorteilhafte Ausführungsform benutzt erfinderisch die Tatsache, daß obschon im Grunde der Träger mit der anhaftenden Schicht, selbstverständlich, von der Matrize entfernbar ist, eine gewisse Haftkraft zwischen der Matrize und der ausgehärteten Replikationsschicht erhalten wird. Wenn nun, aus Gründen der Befestigung des trägers an der Matrize, die Replikationsschicht örtlich gehärtet wird, werden Mittel zum Befestigen des trägers an der Matrize überflüssig sein. Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil ist, daß Fixierung möglich ist ohne mechanischen Kontakt mit dem Träger. Fizierung ohne jeglichen mechanischen Kontakt bedeutet, daß es keine äußeren Kräfte auf den Träger gibt und folglich die genaue Zentrierung nicht gestört wird.
Eine Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß der Träger transparent ist und die Replikationsschicht aus einem strahlungshärtbaren Lack besteht, und daß die Fixierung des Trägers an der Matrize und die Erstarrung der Replikationsschicht in der Strukturzone durch Strahlung durch den Träger hindurch erfolgt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für viele Arten optisch auslesbarer Platten, weil solche Platten oft eine Konstruktion benutzen, bei der die Informationsstruktur unmittelbar auf einer der Saten eines transparenten Trägerns angebracht wird.
Der transparente Träger kann mittels einer Ausführungsform der Erfindung an der Matrize befestigt werden, die das Kennzeichen aufweist, daß der Trägerhalter einen strahlungsdurchlässigen Teil hat und der Träger durch Strahlung durch den genannten strahlungsdurchlässigen Teil hindurch fixiert wird.
Sehr befriedigende Ergebnisse wurden erhalten mit einer Ausführungsform, die das Kennzeichen aufweist, daß Fixierung in einer kreis- oder ringförmigen zentralen Fixierungszone erfolgt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Zentrierungsgenauigkeit des Enderzeugnisses abhängig von der Genauigkeit, mit der der Träger durch den Halter auf die Matrize gelegt wird. In dieser Hinsicht ist eine Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, daß zum Erhalten von Platten, deren Exzentrizität innerhalb von engen Grenzen liegt, in einer Teststufe des Verfahrens dadurch ein Testerzeugnis gefertigt wird, daß das Verfahren durchgeführt wird unter Verwendung eines Trägers, der ungefähr in dem Trägerhalter zentriert ist, daß die Exzentrizität der optisch auslesbaren Struktur des Testerzeugnisses gegenüber der Rotationsmitte ermittelt wird, und daß die Lage des Trägerhalters je nach dem Wert der auf diese Weise ermittelten Exzentrizität korrigiert wird.
Mit dem aus der genannten EP-A 0 201 117 bekannten Verfahren wird die Genauigkeit des Enderzeugnisses durch die Zentrierung der Matrize gegenüber der Basis bestimmt. Aus diesem Grund umfaßt dieses Verfahren eine Methode der äußerst genauen Positionierung der Matrize auf der Basis. Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung braucht die Matrize nicht mit einer solchen äußersten Genauigkeit positioniert zu werden; eine ungefähre Zentrierung reicht bereits. Nach der Anordnung einer neuen Matrize ist es jedoch notwendig, eine nicht-periodische genaue Korrektur der Lage des Trägerhalters zurchzuführen. Dies geschieht auf geeignete, beschriebene Weise. In dieser Hinsicht ist eine Ausführungsform der Erfindung wichtig, die das Kennzeichen aufweist, daß beim Aushärten der Replikationsschicht die Matrize gedreht wird und daß bevor ein Träger angeordnet wird, die Matrize in eine Ausgangslage gebracht wird, die in der Drehrichtung genau definiert ist. Die Verwendung einer sich drehenden Matrize ist wichtig für eine einheitliche Erstarrung der Replikationsschicht, hat aber auch wesentliche Vorteile beim Durchführen anderer Verfahrensschritte, wie beispielsweise das Entfernen überflüssigen Lacks.
Die Exzentrizität der Drehung der Matrize aber kann aber zu einen unerlaubt hohen Ungenaugkeit der Zentrizität des gefertigten Erzeugnisses führen. Die letztgenannte Ausführungsform der Erfindung schafft eine Lösung dafür in dem Sinne, daß die Matrize immer in dieselbe Ausgangslage zurückkehrt, bevor ein neuer Träger auf der Matrize angebracht wird. Auf diese Weise gestattet die Korrektur der Trägerhalterlage bereits die Exzentrizität der Matrizendrehung.
In einer Ausführungsform der Erfindung hat die Matrize einen größeren Durchmesser als der Träger und der Träger wird über die ganze Oberfläche mit einer Replikationsschicht bedeckt. Die Anwendung dieses Verfahrens führt zu einer Träger- und-Replikationsschicht-Kombination, die auch an der Replikationsschichtseite völlig flach ist, was wesentliche Vorteile haben kann, wenn in einem späteren Verfahrensschritt der Träger mit einem anderen Träger verbunden werden muß, beispielsweise für einen doppelseitig optisch auslesbaren Aufzeichungsträger.
Für eine einwandfreie Replikation der oft äußerst verletzlichen Informationsstruktur ist ein Replikationsmaterial niedriger Viskosität erforderlich und es ist außerdem wichtig, daß die Replikationsschicht einheitlich zwischen dem Träger und der Matrize aufgeteilt wird. In dieser Hinsicht ist eine Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, daß bevor der Träger auf der Matrize angebracht wird, diese Matrize in eine Aufbauschform gebracht und der Träger in die Replikationsschicht hineingepreßt wird, während gleichzeitig die Aufbauschung der Matrize verringert wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere interessant, wenn relativ starre Träger, wie Glasträger, verwendet werden. Das Replikationsmaterial wird in der Mitte in der Matrize angebracht und wird einheitlich in radialer Richtung von der Mitte aus zu dem rand hin ausgebreitet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zu schaffen, die für mehrere Arten von Trägern geeignet ist. Die Einrichtung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß sie einen Trägerhalter aufweist, der gegenüber der Matrize verlagerbar ist und Haltemittel aufweist zum Haltern eines trägers und Übertragungsmittel zum Übertragen des Trägerhalters zusammen mit dem Träger zu und von der Matrize. Die Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnt.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung weist das Kennzeichen auf, daß der Matrizenträger einen sich drehenden Tisch aufweist mit Mitteln zum Befestigen der Matrize an diesem Tisch. Die Vorteile dieser bevorzugten Ausführungsform wurden auch bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben.
Wie bereits erwähnt, ist die einwandfreie Verteilung des Replikationsmaterials zwischen dem Träger und der Matrize wichtig, damit ein Erzeugnis einer akzeptierbaren Qualität erhalten wird. Deswegen ist eine Ausführungsform von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, daß die matrize eine zentrale Öffnung hat, durch die ein zentraler Kegel über die Matrizenoberfläche hinausragt. Die Replikationsmasse kann um den kegel herum angebracht werden. Wenn eine Einrichtung dieser Art verwendet wird, soll der träger eine zentrale Öffnung einer derartigen Durchmesser haben, daß der Kegel darin paßt und zusammenarbeiten kann. Nachdem der Träger angeordnet ist, wird das Replikationsmaterial in einer radialen Auswärtsrichtung verteilt, wobei die Zusammenarbeit des Kegels mit dem Rand der zentralen Öffnung in dem Träger vermeidet, daß eine überflüssige Menge von Material in einer Einwärtsrichtung verlagert wird.
Diese letztgenannte Einrichtung läßt sich durchaus kombinieren mit einer Ausführungsform, die das Kennzeichen aufweist, daß pneumatische Mittel vorgesehen sind zum Aufbauschen der Matrize durch Druckluft. Eine durchaus definierte Verdrängung von Replikationsmaterial in einer radialen Auswärtsrichtung wird dadurch erzielt, daß die Matrize allmählich von der Aufbauschlage in den flachen Zustand des Trägers gebracht wird.
Um eine geringe Exzentrizität der Informationsstruktur auf dem Erzeugnis zu gewährleisten ist eine Ausführungsform von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, daß die Einrichtung Mittel aufweist um den Drehtisch auf eine genau reproduzierbare Weise in die Ausgangslage zu bringen. Diese Mittel können verschiedenartig sein. In der Beschreibung der Zeichung wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Mittel von optoelektronischer Art sind.
Eine Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß Vakuummittel vorgesehen sind zum Haltern des Trägers auf dem Trägerhalter durch ein Teilvakuum. Der Vorteil dieser sehr geeigneten Ausführungsform ist, daß der gegenstand an der Stelle jeder beliebigen flachen Oberfläche beispielsweise durch Saugfüße. Dies minimiert Spannungen in dem festzuhaltenen Gegenstand. Zum Festhalten sind keine beweglichen Teile erforderlich. Zum Festgreifen oder Freigeben des Gegenstandes reicht es, das Vakuum ein- bzw. abzuschalten. Eine solche Technik eignet sich deswegen durchaus zum Gebrauch bei einer Einrichtung nach der Erfindung, weil die Träger flache Leichtgewicht-Gegenstände sind, die bei minimalem Spannungsaufwand und an einer Stelle festgegriffen werden sollen, die vorher nicht genau definiert ist.
In dem Fall, wo der Träger transparent ist und das Reproduktionsmaterial ein strahlungshärtbares Material ist, ist es sehr vorteilhaft, wenn zum Fixieren des Trägers zu der Matrize eine Ausführungsform der Einrichtung verwendet wird, die das Kennzeichen aufweist, daß der verlagerbare Trägerhalter eine innere Strahlungsquelle aufweist zum zentralen Fixieren des Trägers an der Matrize. Vorzugsweise wird eine Ausführungsform verwendet, die das Kennzeichen aufweist, daß der Trägerhalter Abschirmmittel aufweist zur Vermeidung einer Fixierung außerhalb der zentralen Zone. Diese letztgenannte Ausführungsform vermeidet effektiv eine ungewollt Aushärtung des Replikationsmaterials außerhalb der Fixierungszone.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten optisch auslesbaren Platte,
Fig. 2 einen Schnitt in einem wesentlich vergrößerten Maßstab der in Fig. 1 dargestellten Platte,
Fig. 3 einen Schnitt wie der aus Fig. 2, nun aber einen Träger auf einer Matrize darstellend,
Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch eine Einrichtung nach der Erfindung, wobei der Trägerhalter und der Träger in einer Ausgangslage dargestellt sind,
Fig. 5 wie Fig. 4, hier aber den Trägerhalter in einer Lage darstellend, in der der Träger zum ersten Mal mit dem Replikationsmaterial in einer zentralen Zone in Berührung kommt,
Fig. 6 wie die zwei vorhergehenden Figuren, nun aber den Trägerhalter in einer Lage darstellend, in der das Replikationsmaterial zwischen dem Träger und der Matrize aufgeteilt ist,
Fig. 7 wie die drei vorhergehenden Figuren, nun aber den Trägerhalter in einer Lage darstellend, weg von dem Träger und mit einer schematisch dargestellten Belichtungs-und-Spüleinheit zwischen dem Träger und dem Trägerhalter, und
Fig. 8 wie Fig. 4 bis 6, nun aber den Trägerhalter darstellend wieder in Berührung mit dem Träger vor der Entfernung des Trägers von der Matrize.
Die jeweiligen Figuren sind in einem beliebigen und nihct immer denselben Maßstab dargestellt.
Die optisch auslesbare Platte 1 hat eine optische Struktur 9 in einer Strukturzone 3 auf dem Träger 5. Die Platte hat ein Mittelloch 7, das von einer nachher noch zu beschreibenden ringförmigen Befestigungszone 87 umgeben wird, wobei die Begrenzungen dieser Zone durch gestrichelte Linien in Fig. 1 angegeben sind.
Das Erzeugnis, von dem ein geringer Zeil in einem schematischen Schnitt in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen transparenten Träger 5, eine transparente Replikationsschicht 11 mit der optisch auslesbaren Struktur 9, und eine Reflexionsschicht 10 auf. Das Anbringen der Reflexionsschicht liegt außerhalb des Rahmens des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine solche Schicht läßt sich auf bekannte Art und Weise, beispielsweise im Zerstäubungsverfahren, anbringen. Wenn das Erzeugnis gemeint ist zum Herstellen einer voraufgezeichneten Platte, wie einer Audio-Platte oder einer Video-Platte, kann die Reflexionsschicht 10 in einem späteren Verfahrensschritt mit einer Schutzschicht versehen werden. Eine andere Möglichkeit ist, mit Hilfe eines geeigneten Klebers zwei Platten rückseitig miteinander zu verbinden, damit eine doppelseitige Platte erhalten wird. Eine weitere Möglichkeit ist, zwei Platten miteinander zu vereinen zum Bilden eines sog. "Luftsandwich", wobei die Träger mur an dem Innen- und Außenrand miteinander verbunden werden, wobei eine dünne Luftschicht zwischen den beiden Reflexionsschichten eingeschlossen wird.
Fig. 3 zeigt, wie die optisch auslesbare Struktur 9 sich formen läßt. In dem dargestellten Beispiel ist der Träger 5 transparent und die auf dem Träger aufgetragene Replikationsschicht 11 ist ebenfalls transparent. Die Informationsstruktur ist von einer Matrize 15 repliziert worden. Dazu wird das Material der Replikationsschicht in einer verformbaren Phase zwischen der Matrize und dem träger angebracht und wird danach zu einer festen Form zum Aushärten gebracht. Nach dem Aushärten klebt die Replikationsschicht 11 ganz fest an dem Träger 5, kann aber relativ einfach von der Matrize 15 entfernt werden. Die matrize besteht meistens aus einer dünnen Nickelschale, die auf bekannte Art und Weise im Aufdampfverfahren hergestellt werden kann.
Fig. 4 bis 8 zeigen eine Einrichtung, die den Träger 5 mit der ausgehärteten Replikationsschicht 11 versieht. Die Einrichtung weist einen Matrizenträger 17 auf, der die Matritze 15 trägt. Es sind Anbringungsmittel vorgesehen in Form einer schwenkbaren Spritze 19 zum Anbringen des Replikationsmaterials 11 in einer verformbaren Phase zu der Matrize 15. Die Einrichtung weist weiterhin einen Trägerhalter 21 auf, der gegenüber der Matrize 15 verlagerbar ist und der Haltemittel 23 und 25 aufweist zum Haltern des trägers 5. Weiterhin sind Übertragungsmittel 27 vorgesehen zum Übertragen des Trägerhalters mit dem Träger zu und von der Matrize.
Der Matrizenträger 17 enthält einen s\sich drehen Tisch mit Mitteln zum Befestigen der Matrize an dem Tisch. Diese Mittel weisen einen Ring 27 und eine Anzahl Bolzen 29 auf zum Befestigen des Ringes an dem Tisch 17. Der Ring 27 drückt die Matrize 15 am Umfang gegen einen Ramd 31 des Tisches und gegeneinen O-Ring auf dem Tisch.
Die Matrize 15 hat eine zentrale Öffnung, durch die ein zentraler Kegel 35 über die Matrizenoberfläche hinausragt. Die Bedeutung dieses Kegels wird in der nachfolgenden beschreibung des Verfahrens näher erläutert. Mit Hilfe der Spritze 19 wird das Replikationsmaterial 11 um den Kegel 35 herum auf der Matrize 15 angebracht.
Es sind pneumatische Mittel, wie ein elektrisch gesteuertes Ventil 37, eine Preßluftquelle 39, eine Druckleitung 41 und eine Luftleitung in dem Tisch 17, vorgesehen. Diese Mittel dienen u.a. zum Aufbauschen der Matrize 15 mit Hilfe von Druckluft, siehe auch Fig. 4 und 5. Zum Ablassen der Druckluft aus dem Raum zwischen dem Tisch 17 und der Matrize 15 ist eine Abführungsleitung 45 vorgesehen, die über das Ventil 37 mit der Druckleitung 41 verbunden werden kann. Mittels des ventils 37 kann die Leitung 41 ebenfalls mit einer Vakuumquelle 47 verbunden werden, so daß die Matrize 15 durch Vakuum ganz fest gegen die Oberfläche des Tisches 17 gezogen werden kann. Dies ist wichtig zum Erhalten einer Replikationsschicht befriedigender Flachheit.
Der Tisch 17 kann in eine Ausgangslage gebracht werden, die in der Drehrichtung genau definiert ist. Dazu weist die Einrichtung geeignete Mittel 49 und 51 auf. Die Mittel 49 bilden eine optische Einheit mit einem Rahmen 53, in dem eine Lichtquelle 55 und eine lichtempfindliche Zelle 57 zueinander gerichtet auf je einer Seite eines Luftspaltes 59 vorgesehen sind. Die Mittel 51 enthalten eine Scheibe, die auf der Spindel 61 des Tisches 17 angeordnet ist und die eine Ausnehmung 63 hat. Die Scheibe 51 ist mit der Spindel 61 fest verbunden und der Umfang dreht sich in dem Luftspalt 59 der optischen Einheit 49. Auf diese Weise kann die Lage der Ausnehmung 63 mit einem befriedigenden Genauigkeitsgrad optisch detektiert werden.
Die obengenannten Haltemittel 23 und 25 des Trägerhalters 21 weisen zwei Reihen konzentrischer Saugkissen 23 und 25 auf. Mit Hilfe dieser Saugkissen und der Vakuummittel 65 bis 73 kann der Träger von dem Trägerhalter 21 durch Teilvakuum festgehalten werden. Die pneumatischen Mittel enthalten die Vakuumleitungen 65 und 67, die durch gestrichelte Linien schematisch angegeben sind, die mit den Saugkissen 23 und 25 verbunden sind. Die biegsamen Vakuumleitungen sind mit elektrisch gesteuerten Vakuumventilen 69 und 71 verbunden, die unmittelbar mit einer Vakuumquelle 73 verbunden sind. Die Ventile 69 und 71 können unabhängig voneinander gesteuert werden, so daß die Saugkissen 23 und 25 unabhängig voneinander evakuiert werden können.
Das Verfahren nach der Erfindung wird wie folgt mit Hilfe der dargestellten Einrichtung durchgeführt.
Mit Hilfe der Spritze 19 wird eine bestimmte Menge des Replikationsmaterials 11 in einer verformbaren Phase, beispielsweise in der flüssigen Phase, auf die Oberseite der Matrize 15 angebracht. In dem vorliegenden Beispiel besteht der Träger 15 aus Glas und ist deswegen relatib starr und nur beschränkt biegsam. Um eine gute und einheitliche Verteilung der Replikationsmasse 11 zu erhalten wird die Matrize durch druckluft aus der Druckluftquelle 39 vor und nach dem Anbringen des Replikationsmaterials in einen einigermaßen aufgebauschten Zustand gebracht, siehe Fig. 4. Ein alternatives Verfahren, das nicht weiter beschrieben wird, benutzt einen biegsameren Träger aus einem geeigneten Kunststoff, der in einem einigermaßen aufgebauschten Zustand auf der flachen Matrize angeordnet wird.
Der Träger 5 wird mittels der Saugkissen 23 und 25 auf dem Trägerhalter 21 festgehalten. Zur einwandfreien Zentrierung des Trägers auf dem Trägerhalter weist der Trägerhalter einen axial verlagerbaren Zentrierungskegel 75 auf. Der Zentrierungskegel ist an einem axial verlagerbaren Stift 79 befestigt, der durch eine Druckfeder 81 nach unten gedrückt wird. Die Anordnung des Trägers 5 au und die Entfernung desselben von dem Trägerhalter 21 erfolgt in einer nicht dargestellten Lage, in einem bestimmten Abstand von der dargestellten Lage. Die dazu und für den Rest des unten zu beschreibenden Verfahrens erforderlichen Übertragungsmittel sind herkömmlicher Art und in der Zeichnung nicht detailliert dargestellt. Die Spindel 27 bildet einen Teilder genannten Mittel. Diese Mittel enthalten weiterhin ein Joch 83 und ein Ausrichtelement 85. Wenn in der Betriebslage das Ausrichtelement 85 mit einer genau passenden Ausrichtöffnung in einem ortsfesten Teil der Einrichtung in Zusammenarbeit gebracht wird, wird dies eine durchaus definierte Betriebslage gewährleisten.
Der Trägerhalter 21 wird zusammen mit dem Träger 5 aus der in Fig. 4 dargestellten Lage in die in Fig. 5 dargestellte Lage gebracht. Der Kegel 75 wird durch den Kegel 35 entgegen der Kraft der Feder 81 aufwärts gedrückt, so daß der Kegel 35 mit der zentralen Öffnung 7 in dem Träger 5 zusammenarbeitet. In dieser Situation gegen die Kissen 25 den Träger frei, so daß der Träger unter dem Einfluß der Schwerkraft und unter dem Einfluß der auf den Kegel 35 einwirkenden radialen Kräfte unabhängig eine genau zentrierte Lage auf der Matrize einnehmen kann. In dieser Situation wird der Trägerhalter weiter gesenkt und die Druckluft in dem Raum zwischen dem Tisch 17 und dem Träger 15 kann dadurch entweichen, so daß der anfangs aufgebauschte Zustand der Matrize verschwindet. Dadurch wird das Replikationsmaterial 11 allmählich und einheitlich radial auswärts gedrück. Eine Verlagerung nach innen ist nicht oder kaum möglich durch die Zusammenarbeit zwischen dem Trägerrand um die zentrale Öffnung 7 und dem Kegel 35. Alles redundante Replikationsmaterial wird nach außen gepreßt (siehe Fig. 6) und im allgemeinen wird es nicht völlig vermeidbar sein, daß etwas redundantes Replikationsmaterial sich um den Kegel 35 ansammelt. Der Kegel 75 des Trägerhalters hat eine derartige Form, daß kein Replikationsmaterial sich daran heften wird.
In der in Fig. 6 dargestellten Situation ist der Träger in der zentrierten Lage an der Matrize 15 befestigt. Dies geschieht durch örtliche Verflüssigung eines Teils der Replikationsschicht 11 in einem Gebiet außerhalb der Strukturzone 3. In dem vorliegenden Beispiel besteht der Träger aus einer transparenten Glasart und die Replikationsschicht 11 besteht aus einem transparenten strahlungshärtbaren Lack. Die Befestigung des Trägers 5 an der Matrize 15 erfolgt durch Verflüssigung eines Teils der Replikationsschicht in einer ringförmigen Zone 87 (Fig. 1) zwischen der Strukturzone 3 und dem Rand der zentralen Öffnung 7. Zum Fixieren wird die ringförmige Lampe 22 im Innern des Trägerhalters 21 benutzt. Diese Lampe befindet sich in dem Raum 26, der in Richtung der Trägerseite offen ist. Die zylinderförmige Abschirmung 77 gewährleistet, daß das Licht der Lampe 22 nur durch eine ringförmite Öffnung einwirken kann.
Nach Aushärtung der Fixierungszone wird der Trägerhalter weg von der Matrize in die in Fig. 7 dargestellte Lage bewegt. Eine Belichtungs- und Spüleinheit 89, die in Fig. 7 nur schematisch dargestellt ist, wird nun zwischen den Trägerhalter und den Tisch geschoben. Der Tisch 17 wird gedreht, während nicht dargestellte und zu der Einheit 89 gehörende Belichtungsmittel das restliche Replikationsmaterial zum Aushärten belichten. Zwei Porten 91 und 93 werden zum Zuführen von Lösungsmitteln verwendet, die zum Lösen und Wegspülen von redundantem Replikationsmaterial dienen. Weiterhin ist eine Blasedüse 95 zum Wegblasen überflüssigen Lösungsmittels und Replikationsmaterials an dem Rand der zentralen Öffnung 7 des Trägers.
Nachdem die Replikationsschicht ausgehärtet ist und das redundante Material weggespült worden ist wird der Tisch 17 angehalten und die Belichtungs-und- Spüleinheit 89 wird aus der Lage zwischen dem Trägerhalter und dem Tisch weggeführt. Wenn der Tisch einmal still steht, kann der Träger mit der daran befestigen Replikationsschicht aus der Matrize entfernt werden.
Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, befinden sich die Saugkissen 23 des Trägerhalters auf einem externen Flansch 97 einer Schiebebuchse 99. Oben auf der Schiebebuchse befindet sich ein ringförmiger Anschlag 101 um zu gewährleisten, daß unter dem Einfluß der Schwerkraft die Schiebebuchse nicht weiter abgesenkt werden kann als in Fig. 7 und 8 angegeben.
Entfernung des Trägers mit der daran befestigten Replikationsschicht aus der Matrize geschieht wie folgt. Wenn Druckluft aus der Druckluftquelle 39 unter die Matrize 15 gebracht wird, wird diese aufwärts gedrückt, so daß der Rand des Trägers und danach allmählich mehr innere Teile des Trägers sich von der Matrize lösen. Der Trägerhalter wird aus der in Fig. 7 dargestellten Lage in die in Fig. 8 dargestellte Lage gesenkt. Duch Evakuierung der Saugkissen 23 mit Hilfe der Vakuumquelle 37 wird der Träger 5 gegen den Trägerhalter gezogen, wobei die Oberseite sich bei dem umlaufenden Rand befindet, wonach der Träger zusammen mit dem Trägerhalter aufwärtsbewegt werden kann. Durch Abschaltung des Vakuums werden die Saugkissen 23 den Träger freigegeb, so daß das Erzeugnis entfernt werden kann. Im allgemeinen wird dies in einer Lage in gewissem Abstand von dem Tisch 17 erfolgen.
Die Zeichnung zeigt einen Mikromanipulator 103, mit dem die Lage des Trägerhalters sich in einer Richtung parallel zu der Zeichenebene mit hoher Genauigkeit einstellen läßt. Die Zeichnung zeigt nicht einen zweiten Mikromanipulator, der es ermöglicht, daß die Lage des Trägerhalters in einer Richtung quer zu der Zeichenebene eingestellt werden kann. Diese zwei Einstellmittel ermöglichen es, die Lage des Trägerhalters in zwei zueinander senkrechen Positionen parallelzu der Oberfläche des Tisches 17 zu korrigieren. Die Korrekturmöglichkeit ist äußerst wichtig zur Gewährleistung davon, daß Erzeugnisse mit einer Exzentrizität gefertigt werden, die eine vorgeschriebene erlaubte Exzentrizität nicht überschreitet. Die hierfür erforderliche Prozedur braucht nur einmal nach jedem Matrizenwechsel durchgeführt zu werden. Zum Wechseln der Matrize wird der Ring 27 entfernt, wonach die Matrize 15 durch eine andere ersetzt werden kann. Durch Neuanordnung des Ringes 27 wird diese Matrize am Tisch 17 befestigt, und zwar mit einer dem Produkt entsprechenden Genauigkeit. Auf eine Art und Weise, wie oben beschrieben, wird ein träger 5 auf dem Trägerhalter 21 angeordnet und es wird ein Testerzeugnis erzeugt, völlig entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren. Das fertige Produkt wird von dem Trägerhalter entfernt und mittels geeigneter Meßinstrumente, vorzugsweise optischer Meßinstrumente, wird die Exzentrizität der optisch auslesbaren Struktur des Testerzeugnisses gegenüber dem Drehmittelpunkt gemessen. Die mittels der Manipulatoren anzubringenden Korrekturen lassen sich aus den Meßergebnissen herleiten. Nachdem die notwendigen Korrekturen durchgeführt worden sind, können weitere Erzeugnisse mit der erforderlichen Genauigkeit der Exzentrizität der optisch auslesbaren Struktur hergestellt werden ohne daß weitere Korrekturen notwendig sind.
Obschon die obenstehende Beschreibung einer Einrichtung und eines Verfahrens auf nur einer Ausführungsform basiert, beschränkt sich aber die Erfindung nicht darauf. So brauchen beispielsweise der Träger und/oder die Replikationsschicht nicht transparent zu sein und die Aushärtung braucht nicht durch Strahlung zu erfolgen. Nicht-transparente Träger und Replikationsschichten können verwendet werden und andere Verfahren einer chemischen oder physikalische Aushärtung sind anwendbar. Das Wesentliche der Erfindung liegt in der Tatsache, daß ein Träger durch einen Trägerhalter genau auf einer Matrize zentriert wird, daß der Träger in einer zentrierten Lage durch örtliche Fixierung an der Matrize befestigt wird und daß der Träger danach von dem Trägerhalter freigegeben wird, damit die Replikationsschicht in der Strukturzone ohne Kontakt mit dem Trägerhalter ausgehärtet wird, während die Matrize sich dreht. Der Träger kann auf eine völlig andere Art und Weise als beschrieben befestigt werden. Es können beispielsweise verlagerbare Befestigungsmittel vorgesehen sein, die den Träger vorübergehend festhalten. Ein anderes Verfahren ist der Gebrauch von Vakuum um den Träger vorübergehend festzuhalten.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer optisch auslesbaren Platte (1) durch Bildung einer optisch auslesbaren Struktur (9) in einer Strukturzone (3) auf einem Träger (5), wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfaßt: das Anbringen einer Replikationsschicht (11) in einer verformbaren Phase auf einer Matrize (15) mit einer Matrizenstruktur (13), das Auflegen des Trägers auf die Replikationsschicht und das Verbinden derselben mit dem Träger, das Entfernen der resultierenden Verbindung, bestehend aus dem Träger und der daran befestigten Replikationsschicht aus der Matrize,

gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

- das Anbringen des Trägers (5) auf einem beweglichen Trägerhalter (21),

- das Verlagern des Trägerhalters derart, daß der Träger in eine zentrierte Lage - auf der Replikationsschicht (11) auf der Matrize (15) angebracht wird,

- das Befestigen des Trägers (5) an der Matrize (15) in der zentrierten Lage,

- das Lösen des Trägers von dem Trägerhalter nach der Befestigung, und

- das Erstarren der Replikationsschicht in der Strukturzone (3) in der befestigten Lage.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (5) durch örtliche Erstarrung der Replikationsschicht (11) in einem Bereich außerhalb der Strukturzone an der Matrize (15) befestigt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der träger (5) transparent ist und die Replikationsschicht (11) aus einem strahlungshärtbaren Lack besteht, und daß die Fixierung des Trägers (5) an der Matrize (15) sowie die Erstarrung der Replikationsschicht in der Strukturzone (3) durch Strahlung durch den Träger hindurch erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerhakter (21) einen strahlungsdurchlässigen Teil (26) aufweist und der Träger durch Strahlung durch den genannten strahlungsdurchlässigen Teil hindurch an der Matrize befestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fixierung in einer kreisförmigen oder ringförmigen Fixierungszone (87) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalten von Platten, deren Exzentrizität inerhalb enger Toleranzen liegt, in einer Testphase des Verfahrens ein Testerzeugnis hergestellt wird, indem das Verfahren durchgeführt wird, wobei ein Träger verwendet wird, der ungefähr in dem Trägerhalter zentriert ist, daß die Exzentrizität der optisch auslesbaren Struktur des Testerzeugnisses gegenüber der Rotationsmitte ermittelt wird, und daß die Lage des Trägerhalters je nach dem Wert der auf diese Weise ermittelten Exzentrizität korrigiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aushärten der Replikationsschicht (11) die Matrize (5) gedreht wird und daß bevor ein Träger (5) angeordnet wird, die Matrize in eine Ausgangslage gebracht wird, die in der Drehrichtung genau definiert ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize einen größeren Durchmesser hat als der Träger und der Träger über die ganze Oberfläche mit einer Replikationsschicht bedeckt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit der anhaftenden Replikationsschicht durch Aufbauschung der Matrize von dem Trägerhalter entfernt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bevor der Träger auf der Matrize angebracht wird, diese Matrize in eine Aufbauschform gebracht und der Träger in die Replikationsschicht hineingepreßt wird, während gleichzeitig die Aufbauschung der Matrize verringert wird.

11. Einrichtung zum Herstellen einer optisch auslesbaren Platte (1) durch Bildung einer optisch auslesbaren Struktur (9) in einer Strukturzone (3) auf einem Träger (5), wobei diese Einrichtung einen Matrizenträger (17) für eine zu unterstützende Matrize (15) aufweist, sowie Zuführungsmittel (19) zum Zuführen von Replikationsmaterial (11) in einer verformbaren Phase zu der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung sie einen Trägerhalter (21) aufweist, der gegenüber der Matrize (15) verlagerbar ist und Haltemittel (23, 25) aufweist zum Haltern eines Trägers (5) und Übertragungsmittel (27) zum Übertragen des Trägerhalters (21) zusammen mit dem Träger (5) zu und von der Matrize (15).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhalter einen Drehtisch (17) mit Mitteln zum Befestigen der Matrize an dem Tisch aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (15) eine zentrale Öffnung aufweist, durch die ein zentraler Kegel (35) über die Matrizenoberfläche hinausragt.

14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß pneumatische Mittel (37-43) vorgesehen sind zum Aufbauschen der Matrize (15) durch Druckluft.

15. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (49, 51) aufweist um den Drehtisch auf genau reproduzierbare Weise in die Ausgangslage zu bringen.

16. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Vakuummittel (65-73) vorgesehen sind zum Festhalten des Trägers (5) auf dem Trägerhalter (21) durch ein Partialvakuum.

17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der verlagerbare Trägerhalter (21) eine innere Strahlungsquelle (22) aufweist zur zentralen Fixierung des Trägers an der Matrize.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerhalter Schutzmittel (77) aufweist zur Vermeidung einer Fixierung außerhalb der zentralen Zone.