Brevet FR2675615A1 — publié le 19921023

La présente invention a pour objet un procédé permettant la duplication de disques optiques du type CD, CD-V, CD-ROM, CD-I ... etc, par gravure directe de leurs reliefs de surface sur un substrat métallique. Dans l'état actuel de la technologie, la réalisation des copies de tels disques comporte 3 phases essentielles: (i) for mage des reliefs de surface par moulage à haute température d'une galette plastique obtenue par injection. (2) métallisation de la surface porteuse de ces reliefs, afin d'en permettre la lecture optique par réflexion. (3) dépôt d'un film protecteur pour assurer la bonne tenue dans le temps de la métallisation Dans le cas de disques imprimées recto-verso, comme c'est le cas pour les CD-V de grand diamètre, les deux faces doivent être réalisées séparément puis collées ensuite dos à dos. Le moulage par injection est une opération délicate, car le fluage de la matière plastique introduite par le centre du disque doit épouser avec une rigueur extrême le contour de chacune des milliards de microbosses de la matrices qui produiront les milliards de microcuvettes porteuses de l'information sur chacune des copies ainsi dupliquées. La difficulté est encore accrue par le fait que la matière moulée doit être pratiquement dépourvue de tensions internes; ceci pour éviter, lors de la lecture, toute vibration verticale du disque dont le spectre sortirait du domaine de fonctionnement du servomécanisme de focalisation. Mais l'inconvénient le plus grave de ce mode de duplication réside sans doute dans le fait que l'accrochage du film réflecteur sur le plastique (par métallisation sous vide, shuppage ou pulvérisation cathodique) pose encore des problèmes non parfaitement résolus, en terme de durée de vie de l'enregistrement. Il semble bien en effet que cette adhérence soit tout spécialement fragile sur les bords des microcuvettes. Or c'est juste ment sur les bords avant et arrière que se trouve localisée l'information. Dans l'état actuel de la technologie, il semble bien que la durée de vie des disques optiques obtenus par moulage soit limitée à 15 ou 20 ans. C'est sans doute suffisant pour la plupart des utilisations courantes, mais inadmissible en revanche pour beaucoup d'autres, au premier rang desquelles se placent l archivage en général et la conservation du patrimoine culturel en particulier; domaines où le disque optique est particulièrement attractif par sa très haute densité de stockage et son très court temps d'accès à l'information. C'est pour répondre à des besoins particuliers de cet ordre que la société DIGIPRESS a développé un procédé original de fabrication de disques optiques (disques CENTURY) où le support plastique conventionnel est remplacé par un substrat de verre trempé. L'adhérence du film métallique sur le verre est très supérieure à celle du même film sur les matériaux conventionnels tels que PVC, PMMA ou polycarbonate, au point que les essais de vieillissements accélérés de ces disques semblent prouver que leur durée de vie serait très largement supérieure à 100 ans. En contre-partie, et comme on ne connaît pas encore de verres susceptibles d'être moulés avec la précision requise, la gravure de ces disques est effectuée par bombardement ionique au travers d'un masque obtenu "bit par bit", exactement comme pour la réalisation des flans qui servent à élaborer les matrices utilisées pour le pressage des disques conventionnels. Ainsi l'obtention du masque associé à un disque de une heure de durée exige-t-elle également une heure d'insolation. Cela est sans conséquence sur le prix de vente lorsque le nombre d'exemplaires demandés est inférieur à 10, ce qui est typiquement le cas les disque d'archivage destinés à la conservation du patrimoine; c'est au contraire un handicap inacceptable pour l'édition de produits commerciaux, même spécifiques de petites séries. C'est pour tourner cette difficulté que plusieurs procédés sont actuellement expérimentés en vue de réaliser une duplication globale et rapide de ces masques et permettre ainsi la production de masse de disques de verre au lieu des actuels disques de plastique moulé. Il ne semble pas que la duplication photographique conventionnelle permette de satisfaire aux exigence de ce type de disques: ouverture numérique d'optiques à grand champ angulaires conventionnelles ou état de surface des matériaux requis pour une simple duplication par contact. Une voie prometteuse semble ouverte par le recours à différents types d'optiques holographique. En particulier par l'intermédiaire des montages revendiqués par le demandeur aux travers des brevets français 90.14023, 91.01888 et 91.04277, déposés respectivement les 13 novembre 1990, 18 février et 9 avril 1991. L'objet de la présente invention est de mettre en oeuvre tout ou partie de ces montages pour réaliser la gravure, non plus de substrat de verre, mais de substrats métalliques capables d'être lus tels quels sans qu'il soit besoin de procéder ensuite a quelque autre opération annexe puisque les reliefs de surface ainsi créés peuvent être lus tels quels par réflexion. Et, partant de là, de permettre la duplication d'un nouveau type de disques optiques obtenus, non plus par moulage d'une matière plastique transparente qu il est ensuite nécessaire de métalliser sur sa face gravée, mais par gravure directe et globale d'un substrat reflecteur. Cependant, dans le double but de (1) protéger l'information ainsi reproduite sur le substrat métallique et de (2) satisfaire aux normes actuelles des Compact Discs et de leurs dérivés, une galette d'un matériau transparent (verre ou plastique) de L millimètre environ d'épaisseur sera plaquée contre la gravure proprement dite pour former avec elle une structure monobloc strictement identique à celle obtenue par les moyens actuels. A l'échelle des microreliefs typiques de tels disques, chacune des étapes de leur fabrication exige des précautions particulières dont on va à présent préciser la nature dans le cas particulier considéré ici. Ces précautions concernent notamment: (1) l'état de surface du substrat métallique; (2) le report, sur ce substrat, du masque relatif au programme enregistrée; (3) les moyens mis en oeuvre pour effectuer la gravure du substrat; et (4) l'assemblage du substrat gravé et de la galette plastique de protection. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciaprès et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est relative à un mode particulier d'assemblage, par collage du substrat métallique sur son disque de protection. - la figure 2 est relative à un mode préférentiel d'assemblage dans lequel le disque de protection est moulé sur le substrat grave. - la figure 3 est relative à l'application de ces processus opératoires à la réalisation d'un disque à 2 faces gravées, comme cela est le cas des disques vidéo. Principales phases de réalisation: Phase 1. Elaboration du substrat métallique. La profondeur des microcuvettes étant typiquement de 0,12 micromètre, tout accident de l'état de surface du substrat vierge dont les dimensions seraient du même ordre de grandeur doit être impérativement éliminé. Le polissage de flans métalliques à ce degré de précision n'est pas théoriquement impossible, mais conduit à tant de difficultés pratiques que cette solution ne parait pas devoir être retenue. D'autant plus que, dans le cas de figure relatif à la présente invention, l'épaisseur du substrat (mince par principe) ajoute encore à la difficulté du problème. En fait, - le seul matériau susceptible d'être poli économiquement avec la précision requise sur des surfaces égales ou supérieures à 1 décimètre carré est le verre.Il est donc proposé ici de réaliser le substrat métallique sur lequel sera effectué la gravure par duplication de la surface d'un disque de verre convenablement poli. A cet effet, un film métallique mince (de quelques centaines d'Angströms d'épaisseur) sera d'abord déposé sur la surface de ce disque. Le substrat métallique proprement dit sera obtenu par croissance galvanoplastique de ce film selon les méthodes désormais bien au point dans l'industrie du disque phonographique. L'épaisseur du substrat métallique obtenu de cette façon n'est pas critique. 100 à 200 microns constituent un bon compromis entre les exigences d'un décolle ment aisé de la surface du verre et celles d'une planéité rigoureuse (å, disons + 10 micromètres près) indispensable au report correct des motifs typiques de la gravure à réaliser. Phase 2. Report du masque. Il sera effectué selon tout ou partie des procédés décrits par le demandeur dans les brevets français enregistrés sous les numéros 90.14023, 91.01888 et 91.04277. Afin de disposer d'un plan image conforme aux spécifications requises (profondeur de champ), le substrat ainsi obtenu sera monté sur un plateau rigide soigneusement surfacé auquel il sera fixé par succion pneumatique. Phase 3. Gravure du substrat métallique. Elle pourra avoir lieu, soit par attaque chimique, soit par gravure ionique du type de celle revendiquée par les brevets GLAVERBELL (n français 2.608.589) ou SHARP (n US 4.544.433). Phase 4. Constitution du disque. L'assemblage du substrat métallique gravé et du disque transparent de protection pourra être effectué de plusieurs façons mettant en oeuvre des procédés connus et qui peuvent se répartir en 2 classes suivant que les microcuvettes gravées dans le substrat métallique sont ou non remplies de matière diélectrique. La figure 1 est typique du premier mode d'assemblage. Vu en coupe, le substrat métallique 1, porteur de microcuvettes 2 disposées le long d'une piste (cercle ou spirale) d'axe x'x est collé sur un disque transparent 3:-Ce disque est percé d'un trou de centrage de rayon R dont l'axe se confond avec x'x à la précision près des spécifications relatives au disque en question. L mesure la largeur de la couronne gravée. A titre d'exemple non limitatif, les régions encollées ont été limitées à deux couronnes concentriques dont les traces 4 et 5 sont situées de part et d'autre de la couronne L. Il est possible de réaliser un collage où le film adhésif serait appliqué sur toute la surface de la couronne L. Ceci suppose bien sûr que ledit film soit transparent. La figure 2 est typique d'un second mode d'assemblage, caractérisé en ce que le disque transparent est formé directement sur le substrat métallique gravé; ce qui peut être effectué soit par injection de plastique (comme cela est fait pour le moulage des disques actuels), soit par dépôt d'une résine photo ou thermopolymérisable. On sait que la profondeur des microcuvettes doit être sensiblement égale au quart de la longueur d'onde de la lumière utilisée pour lire le disque. Mais comme il s'agit de la longueur d'onde dans le milieu diélectrique remplissant les microcuvettes, la profondeur des microcuvettes représentées sur la figure 1 doit être n fois plus grande que celle des microcuvettes remplies d'un milieu d'indice n. L'indice n du Polycarbonate utilisé actuellement étant voisin de 1,5 la profondeur des microcuvettes dans l'air doit être portée à 1,5 fois 0,12 micromètre; soit 0,18 micromètre environ. La figure 3 est relative à un disque à deux faces gravées. Partant d'un film métallique dont l'état de surface est compatible recto-verso avec les exigences de planéité requises par la gravure des disques optiques considérés ici, il est possible de graver successivement ce film sur çes 2 faces et réaliser ainsi un disque type CD-V par un simple moulage du film en question. REVENDICATIONS 1. Procédé de duplication de disques optiques caractérisé en ce que les reliefs de surface significatifs de l'information enregistrée sont obtenus, non par moulage d'une matière plastique, mais par gravure directe et globale d'un substrat métallique. 2. Procédé de duplication de disques optiques suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le (les) disque(s) transparent(s) de protection de la gravure est (sont) collé(s) sur le substrat métallique gravé en des régions spécialement réservées à cet effet et situées hors des plages gravées proprement dites. 3. Procédé de duplication de disques optiques suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le (les) disque(s) transparent(s) de protection de la gravure est (sont) collé(s) sur le substrat métallique au moyen d'un film adhésif uniformément réparti sur la surface gravée. 4. Procédé de duplication de disques optiques suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le (les) disque(s) transparent(s) de protection de la gravure est (sont) obtenu(s) par injection de matière plastique transparente sur le substrat métallique grave. 5. Procédé de duplication de disques optiques suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le (les) disque(s) transparent(s) de protection de la gravure est (sont) réalisé(s) par polymérisation d'une substance transparente sur le substrat métallique gravé.