Brevet FR2513934A1 — publié le 19830408

PROCEDE DE DEMOULAGE DE DISQUE PORTEUR D'INFORMATIONS ET DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE L'invention concerne le démoulage d'un disque moulé sur une matrice porteuse d'informations sous la forme de micro-reliefs. Sur un tel disque, les informations sont généralement enregistrées selon une piste en spirale ou en forme de cercles concentriques formée d'une succession d'éléments dont les dimensions peuvent être de l'ordre du micron: cuvettes ou saillies selon le cas Un procédé de réalisation d'un tel disque est décrit dans la demande de brevet européen N O 80 401 241 7 déposée le 29 Août 1980 et publiée sous le N O EP-A-0 025 387. Pour certaines applications, il peut être utile de disposer d'un nombre plus ou moins important de copies identiques obtenues à partir d'un même disque original: soit une matrice spécialement gravée et qui ne servira qu'à la duplication, soit un disque susceptible d'être enregistré et lu par l'utili- sateur. De nombreux procédés de copie sont déjà connus, notamment ceux faisant appel aux techniques de pressage, telles que celles utilisées pour les disques audio, qui nécessitent l'emploi pour les copies d'un matériau plas- tique thermo-déformable Les procédés de pressage bien adaptés à la production en série nécessitent un appareillage lourd, encombrant et coû- teux. Plus adaptés à la production sont les procédés de moulage consistant à mettre en contact une matrice et un substrat avec au moins un agent moulant intermédiaire L'appareillage est alors plus léger, de mise en oeuvre simple et de faible prix de revient, pouvant être installé dans un local quelconque, tel un appareil de reprographie par exemple, sur les lieux mêmes de l'utilisation D'autre part, le moulage n'engendre pas de con- traintes mécaniques au niveau de l'empreinte en relief et assure une meilleure fidélité de reproduction que le pressage Mais l'un des problèmes rencontrés est celui du démoulage du disque ainsi obtenu. Les procédés de l'art connu permettent d'obtenir ce résultat en agissant par traction sur le disque. L'effort nécessaire à ce démoulage crée des contraintes dans le disque et des déformations du disque qui sont dans certains cas préjudiciables à la gravure; cela conduit à l'étude d'un procédé de démoulage mieux adapté, limitant les risques d'endommagement de la piste donc préservant les informations stockées. L'invention a pour objet un procédé de démoulage de disque porteur d'informations sous la forme de micro-reliefs superficiels, ce disque étant obtenu par moulage à la surface d'une matrice gravée; ce procédé étant caractérisé en ce qu'un gaz est injecté entre ce disque et cette matrice gravée entrainant le décollement du disque par rapport à cette matrice, le disque étant maintenu en contact avec la matrice gravée concentriquement de part et d'autre de la zone gravée. Elle a également pour objet un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent o: la figure l illustre un procédé de l'art connu; les figures 2 à 7 illustrent divers aspects particuliers du procédé de l'invention; la figure 8 illustre le procédé de l'invention. Comme représenté en figure 1, les procédés de l'art connu permettent d'obtenir le décollement du disque en agissant à l'aide d'une force de traction 5 sur celui-ci perpendiculaire à la surface de la matrice Dans le cas de la figure 1, le disque l a été moulé sur la matrice 3 grâce à un agent moulant 2 intermédiaire, c'est par exemple de la résine que l'on a durcie. Les flèches 4 représentent l'effort de décollement du disque 1 et de l'agent moulant 2 par rapport à la matrice 3 Le disque peut être, par exemple, réalisé en plexiglas et la matrice en un métal tel que le nickel Dans le cas de la figure l il y a nécessité de maintenir la matrice pendant le démoulage. Tels qu'ils sont décrits dans la demande de brevet précitée, moulage et démoulage se font par l'intermédiaire d'une couronne circulaire soutenant le 1393 4 disque par sa périphérie: lors du moulage pendant que le presseur applique progressivement le disque sur la matrice et lors du démoulage lorsque la matrice étant maintenue sur le plateau, la couronne remonte en position originale soulevant le disque et agissant à la manière d'un dévêtisseur. Le démoulage par un tel procédé appelle plusieurs remarques: La force de décollement est liée à la flexibilité du disque; en effet, l'effort de démoulage est limité par la flexion que peut supporter le disque avant rupture ou avant que sa déformation ne l'endommage. Le fait de démouler le disque engendre, dans la zone de décollement, en plus des contraintes utiles perpendiculaires au plan du disque et néces- saires au démoulage, des contraintes parasites pouvant entraîner une dété- rioration de la gravure En particulier, la face du disque côté gravure étant tendue, il apparait des contraintes tangentielles entre disque et matrice ayant tendance à cisailler le relief. La force nécessaire au décollement varie en cours de démoulage en fonction du bras de levier et de la longueur de la ligne en cours de décollement Si la force de traction du disque est constante, on constate des variations importantes de la vitesse de décollement et notamment en fin de démoulage lorsque toute l'énergie emmagasinée dans le disque déformé se libère, ce qui augmente les risques de détérioration de la gravure. Le point d'appui sur le disque est éloigné du point de décollement Il peut y avoir glissement du disque par rapport à la matrice, ce qui peut cisailler la gravure Ce phénomène est particulièrement important en fin de démoulage alors que seulement quelques mm 2 de gravure sont encore en contact. Le procédé de l'invention permet d'atteindre un effort de décollement très important qui n'aurait pu être obtenu par un autre procédé En particulier, la force de décollement n'est plus liée à la flexibilité du disque. Ce procédé permet donc le démoulage de disques très souples. Dans le cas d'utilisation de disques moulés sur une matrice grâce à un agent moulant intermédiaire, il permet le démoulage même dans le cas de faible adhérence de cet agent moulant sur le disque. De plus il n'y a plus lors du démoulage risque de glissement dangereux pour la gravure. Ä 513934 Le procédé de l'invention consiste à injecter entre disque 1 et matrice 3 un jet gazeux 6 qui entraîne le décollement comme représenté en figure 2. On pourra utiliser de l'air comprimé, de l'azote ou tout autre gaz. Dans ce type de démoulage, en conjuguant pression et débit, on peut atteindre un effort de décollement très important qui n'aurait pu être obtenu par une autre méthode En particulier, la force de décollement n'est plus liée à la flexibilité du disque 1. Ce procédé permet donc le démoulage de disques très souples; il reste bien entendu très adapté aux disques flexibles en général et aux disques rigides Un intérêt de ce procédé de démoulage qui est particulièrement important dans le cas des disques moulés sur une matrice 3 grâce à un agent moulant 2 intermédiaire, par exemple de la résine que l'on a durcie, est que le jet gazeux 6 s'insinue entre l'agent moulant 2 et la matrice 3, prenant appui sur eux et permettant ainsi le démoulage même dans le cas de faible adhérence de l'agent moulant 2 sur le disque 1 Par contre lors d'un démoulage par "traction du disque", l'agent moulant 2 subit lui- même une traction qui tend à le décoller du disque 1 comme représenté en figure 1. Dans cette figure et dans les figures suivantes la matrice ( 3) repose sur un plateau ( 25) qui lui sert d'assise Dans le procédé de démoulage de l'invention, il n'y a plus à maintenir la matrice. Dans ce procédé de l'invention, le gaz injecté 6 prend appui sur le disque 1 ou sur l'agent moulant 2 comme à la figure 2 et sur la matrice 3 au point de décollement Il n'y a plus comme précédemment de risque de glissement dangereux pour la gravure. Il y a lieu de noter que le décollement ne se produit que lorsque la pression entre le disque et la matrice reste à une valeur suffisante, par exemple avec une pression de l'ordre d'un bar Le décollement atteignant la périphérie du disque sur une portion seulement du périmètre, laisse échapper le gaz, ce qui fait chuter la pression et ralentir ou stopper le processus de démoulage. Ce phénomène est fréquent, le démoulage étant le plus souvent dissymétrique. Dans la suite des figures le milieu moulant 2 n'a pas été représenté, mais la description correspondante est tout aussi valable pour un démoulage en présence de ce milieu moulant 2. On peut pallier cet inconvénient en assurant l'étanchéité disque/ matrice à la périphérie du disque ainsi que près du nez de centrage servant à positionner le disque et la matrice Une solution représentée à la figure 3 consiste à appuyer fortement sur le disque 1 à l'endroit ou l'on veut assurer l'étanchéité, par exemple en exercant une force F sur des anneaux 7 et 8 placés concentriquement de part et d'autre de la zone gravée à démouler, A étant l'axe de symétrie, 20 le nez de centrage du disque, et 21 représentant la poche dans laquelle le gaz a été injecté. Ces anneaux 7 et 8 peuvent être, par exemple, des joints toriques en matériaux élastiques Ils permettent de réaliser une couronne d'appui sur le disque 1 pour le maintenir au contact avec la matrice 3 La force d'appui sur ces anneaux peut être par exemple de l'ordre de quelques décanewtons. L'injection pourra se faire de différentes façons, par exemple, par une buse située en périphérie du disque; une collerette en forme de couronne ayant été préalablement introduite entre le disque et la matrice, cette collerette comportant une buse d'arrivée de gaz, cette injection peut se faire aussi par une buse traversant la matrice ou le disque dans une partie non gravée, ou encore par le nez de centrage aménagé à cet effet On peut utiliser plusieurs points d'injection et on peut également, par le choix judicieux du ou des points d'injection, créer une direction de démoulage préférentielle, par exemple de la périphérie du disque vers son centre. La figure 4 montre un exemple de démoulage par le nez de centrage. Dans cet exemple le nez de centrage 20 possède une collerette 10 intercalée au moment du moulage entre le disque 1 et la matrice 3. Des rainures 11 sont ménagées dans cette collerette 10 pour permettre le passage du gaz Elle joue le rôle d'une buse d'injection de gaz Le léger écartement du disque et de la matrice dû à l'épaisseur de la collerette facilite le passage du gaz vers la zone à démouler. Il y a étanchéité entre le disque 1 et le nez de centrage 20 en 9 et entre la matrice 3 et ce nez de centrage 20 en 12 Les chambres 26 représentent des réservoirs qui permettent d'équilibrer la pression du gaz injecté. Cette figure montre le disque 1 déformé, le nez 20 assurant le centrage du disque 1 En fait un centreur avec une collerette de 2 dixièmes de millimètre d'épaisseur et comprenant 8 rainures d'un dixième de mil- limètre de profondeur a donné satisfaction Les dimensions modestes de cette collerette n'ont pas perturbé le moulage du disque. Bien entendu, cette collerette 10 peut être rapportée, elle peut être encastrée dans la matrice 3 ou dans le disque 1; disque 1 et matrice 3 peuvent comporter d'origine des stries ou autre forme permettant l'injec- tion La figure 5 illustre un exemple d'embouti d'une matrice 3 facilitant le passage du gaz et l'amorçage du processus du démoulage; 14 étant le trou de centrage, A l'axe de symétrie et 15 des bossages sur lesquels viendra reposer la figure 1, qui servent d'entretoises entre le disque 1 et la matrice 3 en laissant passer le gaz. La figure 6 illustre un autre exemple d'injection de gaz 13 par le nez de centrage 20 Dans cet exemple, le nez 20 a un mouvement de translation 16 dans la direction de l'axe de symétrie A, juste avant le démoulage, afin de dégager les buses d'injection 22 et de soulever légèrement le disque 1 pour faciliter le passage du gaz 23. La figure 7 illustre un exemple d'injection de gaz 13 à travers la matrice 3 dans une partie en dehors de la gravure 27 représente un petit tube avec une collerette qui est plaquée sur la matrice 3 par la pression du gaz. Il faut remarquer, notamment dans le cas de disque flexible, que le disque a tendance à se "gonfler" sous l'action de la pression La déformation résultante induit des contraintes dans le disque au point de décollement. Il faut donc, pour ne pas retomber dans l'inconvénient des systèmes dits par "traction du disque" limiter cette déformation. Pour cela on peut, par exemple, placer un plateau 17 ou un capot rigide parallèlement au disque 1 et ne tolérant la déformation de celui-ci que de quelques dixièmes de mm, comme représenté à la figure 8. Sur cette figure 8, une collerette 10 a été représentée comme à la figure 4, pour permettre l'arrivée de gaz qui entraine le décollement, par l'intermédiaire des rainures Il. 13934 Une autre possibilité pour faire obstacle à la déformation est de se servir d'un organe de pressage, du presseur lui-même s'il a été utilisé pour l'obtention du disque, que l'on maintiendra soit en contact soit près du disque. Bien entendu, cet obstable devra s'accommoder du système assurant l'étanchéité disque/matrice. En utilisant un disque de 300 milimètres de diamètre, de 1,5 mil- limètre d'épaisseur, pour une hauteur de relief d'environ 0,1 micromètre, de bons résultats ont été obtenus avec une pression de gaz injecté de 1,5 bar, l'étanchéité et l'obstacle à la déformation étant assurés par un même plateau comportant des joints toriques en périphérie et près du centre Le système d'injection est du type "à collerette" et l'ensemble est maintenu sous le presseur ayant servi au moulage du disque avec une force de l'ordre de 300 décanewtons On obtient alors le démoulage du disque dans un intervalle de temps de l'ordre de la seconde. En fin de démoulage il est nécessaire de maintenir mécaniquement le disque après coupure de l'injection pour éviter tout nouveau contact du disque et de la matrice. s REVENDICATIONS 1 Procédé de démoulage de disque porteur d'informations sous la forme de micro-reliefs superficiels, ce disque ( 1) étant obtenu par moulage à la surface d'une matrice gravée ( 3); ce procédé étant caractérisé en ce qu'un gaz ( 6) est injecté entre ce disque ( 1) et cette matrice gravée ( 3) entrainant le décollement du disque ( 1) par rapport à cette matrice ( 3), le disque ( 1) étant maintenu en contact avec la matrice gravée ( 3) concentri- quement de part et d'autre de la zone gravée. 2 Procédé selon la revendication 1, un agent moulant ( 2) ayant été introduit lors du moulage entre le disque ( 1) et la matrice ( 3), caractérisé en ce qu'un gaz ( 6) est injecté entre cet agent moulant ( 1) et cette matrice gravée ( 3). 3 Dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, comportant un plateau ( 25) et un nez de centrage ( 20) sur lequel est positionné la matrice gravée ( 3). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une colle- rette en forme de couronne comportant une buse d'injection de gaz est positionnée en périphérie du disque ( 1) au moment du moulage. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une buse d'injection de gaz traverse la matrice ou le disque en une zone non gravée. 6 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nez de centrage ( 20) comporte des buses permettant l'injection de gaz. 7 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nez de centrage ( 20) possède une collerette ( 10) intercalée entre le disque et la matrice au moment du moulage, des rainures étant ménagées dans cette collerette pour permettre l'injection de gaz. 8 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une colle- rette est rapportée entre le disque et la matrice gravée, cette collerette comportant une buse d'injection de gaz. 9 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nez de centrage ( 20) a un mouvement de translation dans la direction de l'axe de symétrie (A) qui soulève le disque et dégage des buses d'injection de gaz. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens pour maintenir le disque en contact avec la matrice gravée constituées par deux anneaux de maintien ( 7, 8) concentriques. 11 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens limitant la déformation du disque lors du décollement constitués par un plateau ( 17) disposé au-dessus du disque.