DE2247034A1 - Verfahren zum aufzeichnen von daten und aufzeichnungsmaterial hierfuer - Google Patents

Verfahren zum aufzeichnen von daten und aufzeichnungsmaterial hierfuer

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DE2247034A1 DE19722247034 DE2247034A DE2247034A1 DE 2247034 A1 DE2247034 A1 DE 2247034A1 DE 19722247034 DE19722247034 DE 19722247034 DE 2247034 A DE2247034 A DE 2247034A DE 2247034 A1 DE2247034 A1 DE 2247034A1
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Description

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (U.S.A.)
Patentanmeldung Nr.
Unser Az.: 1439 jA
VERFAHREN ZUM AUFZEICHNEN VON DATEN UND AUFZEICHNUNGSMATERIAL HIERFÜR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum "sichtbaren Aufzeichnen von Daten und ein zur Verwendung bei diesem Verfahren geeignetes Aufzeichnungsmaterial.
Bei einem bekannten Datenaufzeichnungssystem wird ein Laser-Strahl verwendetem Teile einer Beschichtung vom Substrat, zu entfernen, und darauf sichtbare Muster zu erzeugen. Ein solches System weist den Nachteil auf, daß der Laser-Strahl an jeder Stelle der zu entfernenden Beschichtung eine ausreichend lange Zeitdauer verweilen muß, um das gesamte Bescriichtungsmaterial an diesen Stellen zu verdampfen, so daß nur eine relativ niedrige Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Aufzeichnen von Daten in sichtbarer Form, bei dem ausgewählte Bereiche einer Beschichtung von einem Substrat zur Aufzeichnung sichtbarer Muster auf diesem durch gestrahlen mittels eines Laser-Strahles entfernt werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Strahl auf die eine Fläche eines 1m wesentlichen transparenten blattartigen Substrats gerichtet wird und nach Durchdringen des Substrats die auf der anderen Fläche desselben befindliche Beschichtung bestrahlt, daß diese Beschichtung ein durch Wärme selbstoxidationsfähiges Material enthält, so daß die durch den Laser-Strahl erzeugte Wärme innerhalb der bestrahlten Bereiche der Beschichtung die Selbstoxidation bewirkt, wodurch die Beschichtung in diesen Bereichen vom Substrat entfernt wird.
3098 U/0
Ill 1
224703A
Es wurde gefunden, daß die Verwendung einer Beschichtung, die einen selbstoxidationsfähigen Stoff enthält, den Vorteil aufweist, daß die durch die Selbstoxidation freiwerdende Energie die Aufzeichnungsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Laser-Strahl-Leistung erhöht, indem sie das Entfernen der bestrahlten Bereiche der Beschichtung vom dem Substrat unterstutzt. Es wurde ferner gefunden, daß die Bestrahlung der Beschichtung mittels des Laser-Strahls von der Rückseite her durch das im wesentlichentransparente Substrat hindurch eine weitere Erhöhung der Geschwindigkeit und/oder Verminderung der Laser-Strahl-Leistung gegenüber der Üblichen direkten frontalen Bestrahlung ermöglicht. Diese Wirkung tritt vermutlich dadurch ein, daß durch die an der Grenzfläche zwischen Substrat und Beschichtung eintretende Selbstoxidation die Beschichtung "weggeblasen" wird, ohne daß der Laser-Strahl die Beschichtung durch Ihre gesamte Dicke hindurch zu erwärmen braucht. Außerdem wird hierdurch die Auflösung der aufgezeichneten Muster verbessert, vermutlich dadurch, daß das das: Substrat verlassende .Beschichturigsmaterial nicht mit de«"sich nähernden Laser-Strahl kollidiert. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde unter Verwendung eines Lasers mit nur der Hälfte der üblichen Leistung eine doppelt so hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit erzielt wie bei einer frontalen Bestrahlung.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen,ein Bindemittel und ein Substrat zu verwenden, die miteinander unter Bildung einer Klebstoffbindung reagieren. Es wird angenommen, daß eine solche Bindung, insbesondere unter Einwirkung der Wärme längs der Ränder der bestrahlten Bereiche der Beschichtung, dazu beiträgt, die Bildauflösung dadurch zu erhöhen, daß die Neigung zum Abheben der Beschichtung an diesen Stellen vermindert wird.
Aus diesem Grunde wird vorzugsweise ein organisches, insbesondere flexibles Substratmaterial verwendet, wie beispielsweise Polycarbonate, Polyester, Triester und Diester. Das aus einem solchen Material bestehende Substrat wird mit Teilchen eines Wärmeabsorptionseigenschaften aufweisenden Materials, wie beispielsweise Ruß, beschichtet, wobei als Bindemittel ein selbstoxidationsfähiges zersetzbares Bindemittel, wie beispiels-
3 0 9 B U / 0 8 b 4
weise Nitrocellulose, verwendet wird. Zur Aufzeichnung auf einen solchen beschichteten Film wird ein herkömmlicher Laser-Strahl mittels eines Üblichen Linsensystems durch das Substrat hindurch auf die Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat fokussiert* Die an dem Fokussierungspunkt erforderliche Energie braucht lediglich dazu auszureichen, um das Bindemittel zur Einleitung der Verbrennung zu erwärmen. Diese Verbrennung bzw. das "Abblasen" an diesem Punkt bewirkt auch, daß die festen Teilchen entfernt werden, so daß an der von dem Strahlpunkt durchlaufenen Spur das freigelegte Substrat zurückbleibt.
Mittels konventioneller Analog- oder Digitaltechniken kann der Laser-Strahl so ausgelenkt oder geformt werden, daß auf dem Film maschinell oder mit dem menschlichen Auge lesbare Zeichen entstehen.
Ein weiterer Vorteil den dieses Verfahren gegenüber bekannten Verfahren besitzt, ist die Möglichkeit, bei einem Aufzeichnungsvorgang sowohl ein Positiv- als auch ein Negativbild zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Teilchen aufnehmende Fläche, beispielsweise ein herkömmlicher Klebefilm, In der Nähe oder in unmittelbarer Berührung mit der Beschichtung "angeordnet wird, so daß die durch den Laser-Strahl abgeblasenen Teilchen von diesem Film aufgenommen bzw. gesammelt werden. Es hat sich gezeigt, daß nach dem Entfernen dieser Aufnahineflache von dem benachbarten beschichteten Substrat das erhaltene umgekehrte Bild zum Drucken weiterer Bilder verwendet werden kann. Die Auflösung der auf diese Weise entstandenen umgekehrten Bilder ist die gleiche, wie die Auflösung des auf dem Substrat entstandenen
Bilde«:.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt
Fig. 1 eine scheiiiatische Darstellung eines Laser-Aufzeichnungssystems mit einem herkömmlichen Laser-Strahl, der auf den Aufzeichnungsf11m fokussiert ist;
Fig. 2 eine stark vergrößerte schematische Darstellung.die die Zersetzung der für die Aufzeichnung verwendeten Beschichtung sowie das Sammeln der entfernten Materialteilchen
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zur Bildung eines Positiv- und eines Negativbildes bei einer einzigen Aufzeichnungsoperation veranschaulicht;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des bei
einer Aufzeichnungsoperation entstandenen Positiv- und Negativbildes;
Fig. 4 und 5 die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Negativ- und Positivbilder einer Ziffer;
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung wie unter Verwendung des aus den gesammelten Teilchen bestehenden Bildes weitere Bilder gedruckt werden.
FUr die Aufzeichnung wird eine herkömmliche
Laser-Quelle 10 verwendet, deren Strahl 12 mittels eines bekannten Linsensystems und einer bekannten Modulationsanordnung, die zusammen mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet sind, auf den Aufzeichnungsfilm 16 gerichtet wird.
Das bevorzugte Aufzeichnungsmedium 16 besteht aus einem blattförmigen Substrat aus einem organischen Stoff, wie beispielsweise Polycarbonaten ,Polyestern, Triestern oder Diestern, das mit einer Beschichtung 20 aus Rußteilchen, die in einem Nitrocellulose-Bindemittel dispergiert sind, versehen 1st.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird dann, wenn außerdem ein Positivbild gewünscht wird, ein Aufnahmematerial vorzugsweise in Berührung mit der Beschichtung gebracht, um die entfernte Beschichtung aufzunehmen.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen 1st, wird der Laser-Strahl durch das Substrat 18 hindurch auf die Grenzfläche 24 zwischen dem Substrat und der Beschichtung gerichtet, so daß die Energie an ;dieser1 Stelle fokussiert ist,was im. Gegensatz zu bekannten Laser-Aufzeichnungstechniken steht, wo sich die BeSchichtung auf der der Laser-Quelle zugewandten Seite befindet.
Bei der Erfindung bewirkt die Fokussierung
des Laser-Strahles an der Grenzfläche 24 das Entfernen des Beschichtungsmaterials an dem Fokus*lerungspunkt, so daß ein von Beschi chtungsmateM al freier Bereich 26 entsteht, was auch aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist. Durch einfaches Bewegen -des Strahles entlang der genannten Grenzfläche kann der genannte
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-JT-
punktförmige Bereich in der gewünschten Weise vergrößert oder verlängert werden. Durch geeignete Analog- oder Digitaltechniken kann der Laser-Strahl in beliebiger Weise ausgelenkt oder positioniert werden, um maschinell oder durch das menschliche Auge lesbare Zeichen auf den Film aufzuzeichnen, wie dies beispielsweise auf den Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist.
Es wird angenommen, daß der fokussierte Laser-Strahl durch die Strahlung absorbierenden Teilchen absorbiert wird, wodurch eine Verbrennung des selbstoxidationsfähigen Bindemittels eingeleitet wird» Diese Verbrennung treibt das Material von dem Substrat weg,so daß ein Ueschichtungsfreier Bereich entsteht, w.ie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Explosion oder Verbrennung sich von der Energiequelle weg bewegt. Dies erklärt die bessere Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Aufzeichnungstechniken, bei denen die Energie der kochenden oder verdampfenden Färb- und Beschichtuhgsstoffe in die Richtung des Laser-Strahls zurück gerichtet-,, ist. Aus diesem Grunde ist es bei den bekannten Verfahren erforderlich» daß der Laser-Strahl zur Entfernung des Materials für einen etwas längeren Zeitraum auf einer Stelle verweilen muß, wodocch selbstverständlich die Aufzeichnungsgeschwindigkeit reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der höheren Auflösung. Diese erklärt sich unter anderem dadurch, daß durch das Entfernen des Materials zusammen mit der selbsterregenden Explosion in einer von der Energiequelle abgewandten Richtung die Beeinflussung der durch das Kochen bzw. Verdampfen des Materials vermieden wird. Diese entgegengesetzt gerichteten Energie-Phänomene gestatten keine scharfe Fokussierung der Laser-Strahlenergie am Rande des Laserpunktes auf dem Film, wo dies zur Erzielung scharfer Konturen erforderlich ist.
Eine weitere mögliche Erklärung für die erfindungsgemäßen Vorteile ist die Tatsache» daß während der Verbrennung des Bindemittels eine chemische Reaktion mit dem Substratmaterial stattfinden kann.
Ein weiterer möglicher Grund für die höhere Auflösung und für die besseren Aufzeichnungseigenschaften^wenn eine Beschichtung (beispielsweise in Nitrocellulose dispergierte lußteilchen) auf das Substrat aufgebracht wird, ist die Tatsache,
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daß eine chemische Reaktion an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat stattfindet, wodurch sich ein besseres Haftvermögen ergibt, wodurch ein rauherer Film entsteht und ein Abblättern verhindert wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Rußteilchen 28 durch die oben beschriebenen Erscheinungen gegen das Aufnahmemedium 22 getrieben wird, das sich entwede. in Berührung mit der Beschichtung befinden kann oder in unmittelbarer Nähe der Schicht angeordnet ist, so daß sich kein Verlust bezüglich des Auflösungsvermögens infolge einer Dispersion des bei der Aufzeichnung vom Substrat entfernten Materials ergibt. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Aufnahmemedium aus einem Klebeband bestehen, das gegen die Beschichtung gedruckt wurde und nach dem AufzeichnungsVorgang wieder abgezogen wird, so daß man das gebildete Positiv- und Negativbild erhält, wie dies aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist.
Mährend bei den. vorangehenden Ausführungen vorausgesetzt wurde, daß der Laser-Strahl die zur Aufzeichnung erforderliche Modulation erhält, ist es selbstverständlich auch möglich, das Aufzeichnungsmedium entsprechend der aufzuzeichnenden Information zu bewegen und den Laser-Strahl stehen zu lassen. Auch Kombinationen dieser beiden Bewegungsarten sind möglich. Wesentlich ist, daß für die Aufzeichnung eine Relativbewegung zwischen dem Strahl und dem Film erfolgt.
Das durch die gesammelten Teilchen entstandene Bild (Fig.4), das maschinen- oder visuell lesbare Zeichen enthält,kann zu einer direkten Lesung verwendet werden oder es können damit andere Abdrucke auf anderen Aufzeichnungsträgern hergestellt werden. Um dies zu bewerkstelIi gen,werden die Zeichen mit einer geeigneten Druckfarbe versehen und die eingefärbten Zeichen werden gegen ein Aufzeichnungsmedium,wie beispielsweise Papier, gepreßt. In Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Abdruckes gezeigt. Das Positivbild wird an einer Einfärbevorrichtung»wie beispielsweise einer Rolle 30,und mittels einer Rolle 32 an einer Übertragungsrolle vorbei geführt, die das Pos 1 tivb1Id in Verbindung mit einer Andruckrolle 34 auf ein anderes Medium 36 (Papier, Film oder dergleichen) aufdruckt. Es hat sich gezeigt, daß die Dicke der
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Beschichtung ( das bevorzugte Ausführungsbeispiel besitzt eine Schichtdicke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3,um) für die Durchführung eines Druckvorganges ausreichend ist.
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Claims (9)

  1. —"" 1I1IW1I. 1
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Aufzeichnen von Daten 1n sichtbarer Form, bei dem ausgewählte Bereiche einer Beschichtung von einem Substrat zur Aufzeichnung sichtbarer Muster auf diesem durch Bestrahlen mitlels eines Laser-Strahles entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Strahl auf die eine Fläche eines im wesentlichen transparenten blattartigen Substrats gerichtet wird und nach Durchdringen des Substrats die auf der anderen Fläche desselben befindliche Beschichtung bestrahlt, daß diese Beschichtung ein durch Wärme seibstoxidationsfähiges Material enthält, so daß die durch den Laser-Strahl erzeugte Wärme Innerhalb der bestrahlten Bereiche der Beschichtung die Selbstoxidation bewirkt, wodurch die Beschichtung in diesen Bereichen vom Substrat entfernt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Beschichtung Strahlung absorbierende Feststoffteilchen enthält, die in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei das Bindemittel das selbstoxidationsfähige Material der Beschichtung bildet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2 oder,2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Substrat entfernten Teile der Beschichtung auf einer in unmittelbarer Nähe der Beschichtung angeordneten Aufnahmefläche gesammelt werden, so daß auf dieser Fläche ein dem auf dem Substrat gebildeten sichtbaren Muster entsprechendes umgekehrtes Bild entsteht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Laserbestrahlung das beschichtete Substrat von der genannten Aufnahmefläche entfernt wird und das auf der genannten Auflagefläche befindliche Bild eingefärbt und 1n Kontakt mit weiteren Aufnahmeflächen gebracht wird,um Kopien dieses Bildes herzusteilen.
  5. 5. Aufzeichnungsmedium zur Verwendung in dem Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmedium aus einem 1m wesentlichen transparenten blattartigen Substrat besteht, dessen eine Seite mit einer Beschichtung versehen ist, die aus Strahlung absorbierenden Feststoffteilchen
    309814/0854
    1n einem Bindemittel aus einem bei Wärme selbstoxidationsfähigen Stoff besteht.
  6. 6. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet·, daß die Feststoffteilchen Rußteilchen sind.
  7. 7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Nitrocellulose ist.
  8. 8. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel fähig 1st, mit dem Substrat unter Bildung einer haftenden Verbindung zu reagieren.
  9. 9. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Beschichtung ein Aufnahmemedium gelegt wird, das in der Lage ist, das durch die Laser-Aufzeichnung vom Substrat entfernte Material zu sammeln und festzuhalten.
    3098U/0854
    I1I Ii1Ii
    Le e rs e i t
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