DE2247034B2 - Verfahren zum Aufzeichnen von Daten mittels eines Laser-Strahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft 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 Bestrahlen mittels eines Laser-Sirahlss entfernt werden, wobei der Laser-Strahl auf die eine Fläche eines im wesentlichen blattartigen Substrats gerichtet wird und nach Durchdringen des Substrats auf die auf der anderen Fläche desselben befindlichen strahlungsempfindliche Beschichtung trifft.

Bei einem bekannten Datenaufzeichnungssystem wird ein Laser-Strahl verwendet, um 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 Beschichtungsmaterial an diesen Stellen zu verdampfen, so daß nur eine relativ niedrige Arbeitsgeschwindigkeit erreicht werden kann.

Aus der DE-OS 20 53 002 ist auch ein Verfahren zum sichtbaren Aufzeichnen von Daten bekannt, bei dem von einer durchsichtigen Spenderfläche getragenes flüssiges Bildmaterial dadurch bildmäßig entfernt und von einer Empfarigsfläche aufgenommen wird, indem die Rückseite der Spenderfläche bildmäßig mit einem Laser-Strahl belichtet wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß die Beschichtung der Spenderfläche mit dem flüssigen Bildmaterial erst unmittelbar vor der Belichtung erfolgen kann, da die flüssige Schicht nicht lagerbeständig ist. Ferner muß auch bei diesem Verfahren die gesamte zum bildmäßigen Absioßen des flüssigen Bildmaterials erforderliche Energie von dem Laser-Strahl aufgebracht werden.

Schließlich ist aus der DE-PS 5 69 932 auch ein lichtempfindliches Negativmaterial bekannt, das aus mehreren durchsichtigen Schichten, beispielsweise aus Nitrocellulose und Celluloseacetat besteht, von denen mindestens eine ein Pigment enthält. Dieses lichtempfindliche Material dient jedoch einem völlig anderen Anwendungszweck als dies bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die den oben ίο beschriebenen Aufzeichnungsverfahren anhaftenden Nachteile zu beseitigen und auf einfache Weise mit einem Laser-Strahl möglichst geringer Energie eine sichtbare Aufzeichnung von Daten hohen Auslösungsvermögens zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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-Leistiing erhöht, indem sie das Entfernen der bestrahlten Bereiche der Beschichtung von dem Substrat unterstützt. Es wurde ferner gefunden, daß die Bestrahlung der Beschichtung mittels des Laser-Strahls von der Rückseite her durch das im wesentlichen transparente Substrat hindurch eine weitere Erhöhung

so 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

J5 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 Subtrat verlassende Beschichtungsmaterial nicht mit dem 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

^r>o 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, TYiester 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 beispielsweise 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 DigHaltechniken 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 ein 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, dab nach dem Entfernen dieser Aufnahmefläche 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 Bildes.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der so Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Laser-Aufzeichnungssystems mit einem herkömmlichen Laser-Strahl, der auf den Aufzeichnungsfilm fokussiert ist,

F i g. 2 eine stark vergrößerte schematische Darstel- r> lung, die die Zersetzung der für die Aufzeichnung verwendeten Beschichtung sowie das Sammeln der entfernten Materialteilchen zur Bildung eines Positiv- und eines Negativbildes bei einer einzigen Aufzeichnungsoperation veranschaulicht,

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung des bei einer Aufzeichnungsoperation entstandenen Positiv- und Negativbildes,

F i g. 4 und 5 die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Negativ- und Positivbilder <r> einer Ziffer,

F i g. 6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung wie unter Verwendung des aus den gesammelten Teilchen bestehenden Bildes weitere Bilder gedruckt werden. w

Für 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 r, wird.

Das bevorzugte Aufzeichnungsmedium 16 besteht aus einem blattförmigen Substrat aus einem organischen Stoff, wie beispielsweise Polycarbonaten, Polyestern, Triestern oder Diestern, das mit einer Beschich- <>o tung 20 aus Rußteilchen, die in einem Nitrocellulose-Bindemittel dispergiert sind, versehen ist.

Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, wird dann, wenn außerdem ein Positivbild gewünscht wird, ein Aufnahmematerial vorzugsweise in Berührung mit der (;5 Beschichtung gebracht, um die entfernte Beschichtung aufzunehmen.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, 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 dieser Stelle fokussiert ist, was im Gegensatz zu bekannten Laser-Aufzeichnungstechniken steh*, 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 Fokussieiungspunkt, so daß ein von Beschichtungsmaterial freier Bereich 26 entsteht, was auch aus den F i g. 3 und 5 ersichtlich ist Durch einfaches Bewegen des Strahles entlang der genannten Grenzfläche kann der genannte 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 aus den F i g. 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 b«:schichtungsfreier Bereich entsteht, wie dies aus der F i g. 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 Beschichtungsstoffe in die Richtung des Laser-Strahls zurückgerichtet 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, wodurch 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 T.itsache, 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 RuÖteilchen) auf das Substrat aufgebracht wird, ist die Tatsache, 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 entweder in Berührung mit der Beschichtung befinden kann oder in unrnittelba-

rcr 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 gedrückt wurde und nach dem Aufzeichnungsvorgang wieder abgezogen wird, so daß man das gebildete Positiv- und Negativbild erhält, wie dies aus den F i g. 3 bis 5 ersichtlich ist.

Während 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 bewerkstelligen, werden die Zeichen mit einer geeigneten Druckfarbe versehen und die eingefärbten Zeichen werden gegen ein Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise Papier, gepreßt. In

ίο 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 38 vorbeigeführt, die das Positivbild in Verbindung mit einer Andruckrolle 34 auf ein anderes Medium 36 (Papier, Film oder dergleichen) aufdruckt. Es hat sich gezeigt, daß die Dicke der Beschichtung (das bevorzugte Ausführungsbeispiel besitzt eine Schichtdikke innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3 μιη) für die Durchführung eines Druckvorganges ausreichend ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei dem durch einen Laserstrahl, der durch den Schichtträger hindurch auf der strahlenempfindlichen Schicht eines aus strahlenempfindlicher Schicht und transparentem Schichtträger bestehenden Aufzeichnungsmaterials bildmäßig bewegt wird, die strahlenempfindliche Schicht bildmäßig entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenempfindliche Schicht ein Material enthält, welches an der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Schichtträger in Abwesenheit von atmosphärischem Sauerstoff durch Erwärmen durch den Laserstrahl entzündbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine strahlenempfindliche Schicht verwendet wird, die aus Ruß dispergieri in Nitrocellulose besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenempfindliche Schicht während der Bestrahlung mit einem Bildempfangsmaterial bedeckt und letzteres nach der Bestrahlung vom Aufzeichnungsmaterial entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangsschicht des Bildempfangsmateriais nach dem Entfernen vom Aufzeichnungsmaterial eingefärbt und zur Herstellung wenigstens eines Abdrucks auf wenigstens einem weiteren Bildempfangsmaterial verwendet wird.