DE69320344T2

DE69320344T2 - Abgas- und partikelabfallsammelvorrichtung für laserätzen

Info

Publication number: DE69320344T2
Application number: DE69320344T
Authority: DE
Inventors: James Ogden Ut 84403 Bero; Jeff Roy Ut 84067 Heitzman; Paul R. Kaysville Ut 84037 Johnson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: EP0644814A1; EP0644814B1; DE69320344D1; JPH07507966A; WO1993025342A1; EP0644814A4; US5362941A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sammeln von Abfallmaterialien während des Laserätzvorgangs eines flexiblen optischen ("floptical") Mediums und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von gleichmäßigem Luftunterdruck um eine gesamte Außenkante des flexiblen optischen Mediums herum.

Hintergrund der Erfindung

In letzter Zeit wurden Floppy Disk Systeme entwickelt, welche magnetische Plattenaufzeichnungsverfahren mit den in optischen Plattensystemen zu findenden Servos hoher Spurverarbeitungsleistung kombinieren. Ein derartiges System ist in AN INTRODUCTION TO THE INSITE 325 FLOPTIOAL DISK DRIVE, Godwin beschrieben, welche auf dem SPIE Optical Data Storage Topical Meeting (1989) vorgestellt wurde. Im wesentlichen wird ein optisches Servomuster auf einer magnetischen Floppy Disk voraufgezeichnet. Das optische Servomuster besteht typischerweise aus einer großen Anzahl gleichmäßig beabstandeter konzentrischer Spuren um die Rotationsachse der Platte oder Scheibe. Die Daten werden in den magnetischen "Spuren" zwischen den optischen Servospuren unter Anwendung herkömmlicher Aufzeichnungsverfahren aufgezeichnet. Ein optischer Servomechanismus ist dafür vorgesehen, den magnetischen Lese/Schreib-Kopf genau über den Daten zwischen den optischen Servospuren zu führen. Durch die Anwendung optischer Servotechniken sind wesentlich höhere Spurdichten auf dem relativ preiswerten entnehmbaren magnetischen Medium erzielbar.
Wie erwähnt, besteht das optische Servomuster typischerweise aus einer großen Anzahl gleichmäßig beabstandeter konzentrischer Spuren um die Rotationsachse der Scheibe. Wie in dem U.S. Patent Nr. 4,961,123 offenbart, kann jede Spur eine einzige zusammenhängende Rille, eine Vielzahl gleichmäßig beabstandeter runder Vertiefungen oder eine Vielzahl kurzer gleichmäßig beabstandeter Rillen oder Erhebungen sein. Es gibt verschiedene Verfahren und Systeme für das Einschreiben der optischen Servospuren in das magnetische Medium.
Beispielsweise offenbart das U.S. Patent Nr. 4,961,123 mit dem Titel "Magnetic Information Media Storage With Optical Servo Tracks" ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen des Servospurmusters auf eine Scheibe unter Verwendung eines Lasers. Während des Laserätzens des flexiblen optischen Mediums werden Rauch- und Partikelabfälle erzeugt. Die Größe der weggeätzten Schmutzteilchen liegt im Mikrometer- oder Submikrometer-Größenbereich. Diese Materialien sind für die Bedienungsperson der Laserätzmaschine gefährlich. Diese Materialien können sich auch auf den optischen Teilen des Lasersystems abscheiden und dessen Verhalten verschlechtern.
Zur Lösung der vorgenannten Probleme erfanden beispielsweise William et al (U.S. Patent Nr. 4,961,123) das Schmutzteilchenabsaugsystem. Ein Rohrpaar ist in einer Einheit angeordnet und folgt mit dem Wandern des Laserstrahls einer Ätzstelle auf der Oberfläche einer Scheibe. Diese Einheit ist so in der Nähe der Ätzstelle plaziert, daß das eine Rohr Luft ausbläst, während das andere die Schmutzteilchen und den Rauch absaugt. Die Bewegung dieser Einheit muß jedoch mit der der Lasereinheit koordiniert sein. Somit erfordern permanente Anpassungen ein anspruchsvolles System. Zusätzlich behindert dieses Absaugsystem etwas den Zugang zu der Oberfläche des flexiblen optischen Mediums. Da die das Rohrpaar enthaltende Einheit in unmittelbarer Nähe der Ätzstelle plaziert ist, ist ein gewisser Bereich des flexiblen optischen Mediums für das Bedienungspersonal nicht direkt zugänglich oder sichtbar. Wenn der Ätzvorgang abgeschlossen ist und das Medium aus dem Ätzsystem entfernt wird, behindert diese Rohreinheit ein effizientes Entfernen und Ersetzen des Mediums.
Es wurden bereits eine gewisse Verbesserung an dem vorstehend beschriebenen Problem vorgenommen. Beispielsweise ist das eine Saugrohr an der Unterseite des Laserpositionierungsarms befestigt. Dieses Rohr erstreckt sich so zu der Ätzstelle, daß die Bewegung des Rohres nicht koordiniert werden muß. Das Saugrohr erzeugt jedoch immer noch ein Zugangsproblem während der Laserjustierungsprozeduren. Diese auf Rohren basierenden Systeme sind auch durch einen kleinen Bereich eingeschränkt, an dem eine Absaugung erfolgt. Da das Medium während der Ätzung mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, wird nur ein kleiner Abschnitt der geätzten Oberfläche auf derselben Spur von dem Rohr für einen vorgegebenen Moment abgedeckt.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend erwähnten Probleme. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Schmutz/Rauch-Beseitigungssystems während des Ätzvorgangs, welches in keiner Weise den Zugang auf die Oberfläche des geätzten Mediums blockiert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist der Schutz der Bedienungsperson und der Lasereinheit vor Rauch- und Partikelabfällen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Anwendung eines gleichmäßigen Luftunterdrucks auf einen größeren Bereich zum Sammeln von Schmutz und Rauch. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Schmutz/Rauch-Beseitigungssystems, das unabhängig von der Lage und dem Zeittakt der Laserätzeinheit funktioniert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sammeln von Abfallmaterialien während des Laserätzens eines flexiblen optischen Mediums gemäß Definition in den Absprüchen 1, 8, 11 und 19 bereit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Absaug- und Partikelabfallsammelvorrichtung der vorliegenden Erfindung, in Anordnung zusammen mit der Laserätzvorrichtung.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung an der Linie A-A' von Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform einer Draufsicht auf die Absaug- und Partikelabfallsammelvorrichtung der vorliegenden Erfindung zusammen mit der Laserätzvorrichtung dar. Die Scheibe 1 ist auf der Spindel 7 plaziert und wird während des Laserätzvorgangs mit etwa 3400 Upm gedreht. Die Laserpositionierungsarmeinheit 2 ist über der rotierenden Scheibe 1 positioniert. Ein Lichtstrahl wird auf einen kleinen Punkt der rotierenden Scheibe 1 fokussiert, um eine Folge konzentrischer Spuren auf die Scheibenoberfläche zu ätzen. Der Laserpositionierungsarm 2 wird so bewegt, daß der fokussierte Strahl am Radius der Scheibe entlangwandert, um eine Folge konzentrischer Spuren zu erzeugen.
Die Scheibe 1 wird in einer parallelen Ebene der Auflageplatte 3 gedreht. Die Außenkante der Auflageplatte 3 ist von dem Mantel 4 umgeben. Der Mantel 4 erstreckt sich in einer senkrechten Ebene zu der Auflageplatte 3 über die Scheibe 1 und unter die Oberfläche der Auflageplatte 3 hinaus. Der Mantel 4 hat die Funktion einer Schutzabdeckung in der Weise, daß die direkte Linie des fokussierten Strahls direkt von der Bedienungsperson beobachtbar ist. Die Vakuumsaugrohre 5 sind an entsprechenden Bohrungen der Außenoberfläche des Mantels 4 befestigt. Diese Vakuumleitungen 5 sind mit einem Verteilerkasten 6 für eine gemeinsame Vakuumquelle verbunden. Der Verteilerkasten 6 ist mit der Vakuumquelle über das Rohr 14 verbunden. Die Auflageplatte 3, die Spindel 7 und der Mantel 4 ruhen auf dem Spindelmontageflansch 8.
Gemäß Fig. 2 verläuft eine Querschnittsansicht bei A-A' von Fig. 1. Die Scheibe 1 ist auf der Spindel 7 angeordnet und von den Verriegelungsstiften 11 für die Drehung verriegelt. Der Spalt 12 wird von der äußeren vertikalen Oberfläche der Auflageplatte 3 und der Innenoberfläche des Mantels 4 gebildet. Der Spalt 12 ist um den ganzen Umfang der Auflageplatte 3 herum gleichförmig. Die bevorzugte Ausführungsform weist eine Spaltgröße von 1,587 mm (1/16 ") auf. Die Vakuumleitungen 5 sind an entsprechenden Bohrungen 13 auf der Außenoberfläche des Mantels 4 befestigt. Die Bohrungen 13 sind unterhalb der oberen Oberfläche der Auflageplatte 3 angeordnet.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Wenn die Scheibe 1 von der Spindel 7 gedreht wird, wird der fokussierte Lichtstrahl bei der Ätzstelle 14 auf die sich drehende Scheibe 1 aufgebracht. Sowohl Abgas als auch Partikelabfallmaterialien werden aufgrund des Brennvorgangs an dem Oberflächenmaterial auf der Scheibe 1 erzeugt. Als Folge wird einer lasergeätzte Spur auf der Scheibenoberfläche erzeugt. Da sich die Scheibe mit hoher Drehzahl dreht, erzeugt ein Pumpeffekt in der Nähe der Oberfläche der Scheibe 1 eine Luftströmung auf die Außenkante der Scheibe zu, wie es durch die Pfeile 9 dargestellt ist. Diese Luftströmung transportiert sowohl das Abgas als auch Partikelabfallmaterialien zu der Außenkante der Scheibe 1. Eine weitere Luftströmung wird durch das Anwenden eines Luftunterdrucks mittels der Vakuumleitung 5 durch die Bohrungen 13 auf dem Mantel 4 hindurch erzeugt. Die mit den Pfeilen 10 bezeichnete Luftströmung findet somit von der Außenkante der Scheibe 1 entlang der Oberseite der Auflageplatte 3 zu dem Spalt 12 hin statt. Das Abgas und die Partikelabfallmaterialien werden nach dem Erreichen der Außenkante der Scheibe 1 durch die Luftströmung zu dem Spalt 12 weitertransportiert. Das Abgas und die Partikelabfallmaterialien werden von einem (nicht dargestellten) HE- PA-(High Efficiency Particulate Air)-Filter aufgefangen, welcher vor der Vakuumquelle angeordnet ist.
Ein Teil des Mantels 4, welcher sich über die Auflageplattenoberfläche hinaus nach unten erstreckt, bildet einen Teil des Spalts 12. Die Breite des Spaltes 12 ist eine Funktion eines durch das Vakuumsaugrohr 5 erzeugten Unterdrucks und/oder des Abstands zwischen der Außenkante der Auflageplatte 3 und der Außenkante der Scheibe 1. Beispielsweise werden 1,587 mm (1/16") des Spalts 12 bei einem Luftunterdruck von 6,77 kPa (2" Hg) bei einer Strömungsrate von 170 m³/min (6000 ft.³/min) an der Vakuumquelle für eine Auflageplattenoberseitendistanz von 3,175 cm (1,25") zwischen der Außenkante der Scheibe 1 und dem Spalt 12 verwendet. Ein weiterer Teil des Mantels 4, welcher sich über die Auflageplattenoberseite hinaus erstreckt, bildet eine Abdeckung, um eine Verteilung des Abgases und des Partikelabfalls in die Umgebungsluft zu verhindern. Dieser Teil des Mantels 4 kann auch nach oben verlängert werden, um die Bedienungsperson vor einer direkten Sichtlinie auf die Ätzstelle zu schützen.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß deshalb, weil weder eine Düse noch ein Rohr in der Nähe der Laserätzstelle angeordnet ist, die Bedienungsperson einen leichten Zugang zu der Scheibe hat, wenn der Ätzvorgang abgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Bewegung oder der Zeittakt des Rohrs oder der Düse von dem der Ätzeinheit unabhängig ist. Somit ist die permanente Anpassung oder Koordination des Rohrs oder der Düse in Bezug auf den Laserpositionierungsarm nicht erforderlich. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß deshalb, weil ein gleichmäßiger Luftunterdruck um die gesamte Kante der Scheibe herum statt in einem kleinen Bereich in der Nähe der Ätzstelle an liegt, eine effizientere und gründlichere Sammlung von Abgas und Partikelabfällen erreicht wird. Schließlich werden im Ergebnis die Bedienungsperson und die Laserätzeinheit vor dem gefährlichen Abgas und den Partikelabfällen geschützt.
Obwohl eine spezifische Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, werden dem Fachmann auf diesem Gebiet andere Ausführungsformen und Modifikationen möglich erscheinen, welche in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfernen von Abgas und Partikelabfällen von einem flexiblen optischen Medium (1) während eines Laserätzvorgangs, mit:

einer Spindel (7) zum Drehen des flexiblen optischen Mediums (1) mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit, wobei das Abgas und die Partikelabfälle von einer durch einen Pumpeffekt des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) erzeugten Luftströmung zu einer Außenkante des flexiblen optischen Mediums (1) transportiert werden;

einer in einer parallelen Ebene zu dem flexiblen optischen Medium (1) angeordneten Auflageplatte (3), um die Luftströmung zu einer Außenkante der Auflageplatte (3) zu führen;

einem Mantel (4), der um die Auflageplatte (3) herum angeordnet ist und einen Spalt (12) zwischen der Auflageplattenaußenkante und einer Innenoberfläche des Mantels (4) erzeugt; und

mehreren mit dem Mantel (4) verbundenen Vakuumquellen (5) zum Erzeugen eines gleichmäßigen Unterdrucks durch den Spalt (12) hindurch, wobei der gleichmäßige Unterdruck das Abgas und die Partikelabfälle von der Außenkante des flexiblen optischen Mediums (1) zu dem Spalt (12) entlang einer Oberfläche der Auflageplatte (3) weitertransportiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Spalt (12) um die Auflageplattenaußenkante herum gleichförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Spalt etwa 1,587 mm (1/16 Zoll) breit ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vakuumquellen (5) mit einer Außenoberfläche des Mantels (4) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vakuumquellen (5) mit einem Filter zum Sammeln der Partikelabfälle verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auflageplatte (3) größer als das flexible optische Medium (1) ist und unterhalb des flexiblen optischen Mediums (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mantel (4) oberhalb der Auflageplatte (3) und dem flexiblen optischen Medium (1) angeordnet ist, um die Luftströmung mit dem Abgas und den Partikelabfällen in sich zu halten.

8. Vorrichtung zum Entfernen von Abgas und Partikelabfällen von einer flexiblen optischen Scheibe (1) während eines Laserätzvorgangs von Spuren, mit:

einer Spindel (7) zum Drehen der flexiblen optischen Scheibe (1) mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit, wobei das Abgas und die Partikelabfälle von einer durch einen Pumpeffekt der sich drehenden flexiblen optischen Scheibe (1) erzeugten Luftströmung zu einer Außenkante der flexiblen optischen Scheibe (1) transportiert werden;

einer in einer parallelen Ebene zu der flexiblen optischen Scheibe (1) und unterhalb der flexiblen optischen Scheibe (1) angeordneten runden Auflageplatte (3), um die Luftströmung zu einer Außenkante der Auflageplatte (3) zu führen, wobei ein Durchmesser der Auflageplatte (3) größer als der der flexiblen optischen Scheibe (1) ist;

einem zylindrischen Mantel (4), der um die Auflageplatte (3) herum angeordnet ist und einen gleichförmigen Spalt (12) zwischen einer Außenkante der Auflageplatte (3) und einer Innenoberfläche des Mantels (4) bereitstellt, wobei sich der Mantel (4) über und unter die Auflageplatte (3) und die flexible optische Scheibe (1) hinaus erstreckt; und

mehreren mit einer Außenoberfläche des Mantels (4) verbundenen Vakuumquellen (5) zum Erzeugen eines gleichmäßigen Unterdrucks durch den Spalt (12) hindurch, wobei der gleichmäßige Unterdruck von der Außenkante der flexiblen optischen Scheibe (1) zu dem Spalt (12) entlang der Oberfläche der Auflageplatte (3) weitertransportiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Spalt (12) etwa 1,587 mm (1/16 Zoll) breit ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vakuumquellen (5) mit einem Filter zum Sammeln der Partikelabfälle verbunden sind.

11. Verfahren zum Sammeln von Abgas und Partikelabfällen von einem flexiblen optischen Medium (1) während eines Laserätzvorgangs mit den Schritten:

(a) Montieren des flexiblen optischen Mediums (1) auf einer Spindel (7);

(b) Drehen der Spindel (7) und des flexiblen optischen Mediums (1) mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit;

(c) Ätzen einer Oberfläche des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1), wobei das Abgas und die Partikelabfälle von einer durch einen Pumpeffekt des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) erzeugten Luftströmung zu einer Außenkante des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) transportiert werden;

(d) gleichmäßiges Anwenden eines Luftunterdrucks um eine Außenkante des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) herum während des Schrittes (c) zum Weitertransportieren des Abgases und der Partikelabfälle; und

(e) Sammeln des weitertransportierten Abgases und der Partikelabfälle in einem Filter.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Anwenden des gleichmäßigen Luftunterdrucks durch Vakuumsaugen durch einen ringförmigen Spalt (12) erzielt wird, der um die Außenkante des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) herum angeordnet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der gleichmäßige Luftunterdruck gleichzeitig an eine gesamte Außenkante des sich drehenden flexiblen optischen Mediums (1) angelegt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Weitertransport des Abgases und der Partikelabfälle von einer Auflageplatte (3) geführt wird, die in einer parallelen Ebene zu der des flexiblen optischen Mediums (1) zu dem Luftunterdruck hin gerichtet angeordnet ist.

15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das weitertransportierte Abgas und die Partikelabfälle von einem Mantel (4) geführt werden, der in einer Ebene senkrecht zu der Auflageplatte (3) zu dem Luftunterdruck hin angeordnet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Filter ein Partikelluftfilter mit hohem Wirkungsgrad ist.

17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das gleichmäßige Anlegen des Luftunterdrucks unabhängig von der Ätzstelle und dem Zeittakt ist.

18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Drehung mit etwa 3400 Upm erfolgt.

19. Verfahren zum Sammeln von Abgas und Partikelabfällen von einer flexiblen optischen Scheibe (1) während eines Laserätzvorgangs von Spuren mit den Schritten:

(a) Montieren der flexiblen optischen Scheibe (1) auf einer Spindel (7);

(b) Drehen der Spindel (7) und der flexiblen optischen Scheibe (1) mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit;

(c) Ätzen einer Oberfläche der sich drehenden flexiblen optischen Scheibe (1), wobei das Abgas und die Partikelabfälle von einer durch einen Pumpeffekt der sich drehenden flexiblen optischen Scheibe (1) erzeugten Luftströmung zu einer Außenkante der flexiblen optischen Scheibe (1) transportiert werden;

(d) gleichmäßiges Anlegen eines Luftunterdrucks um eine gesamte Außenkante der sich drehenden flexiblen optischen Scheibe (1) herum durch einen ringförmigen Spalt (12) hindurch, der um die Außenkante herum angeordnet ist, während des Schrittes (c) zum Weitertransportieren des Abgases und der Partikelabfälle zu dem ringförmigen Spalt (12), wobei der Weitertransport von einer Auflageplatte (3) geführt wird, die in einer parallelen Ebene zu der flexiblen optischen Scheibe (1) angeordnet ist, und von einem Mantel (4), der in einer Ebene senkrecht zu der Auflageplatte (3) zu dem ringförmigen Spalt (12) hin angeordnet ist; und