DE2247034C3 - Verfahren zum Aufzeichnen von Daten mittels eines Laser-Strahls - Google Patents
Verfahren zum Aufzeichnen von Daten mittels eines Laser-StrahlsInfo
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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-Strahles 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 dor anderen Fläche desselben befindlichen strahlungsempfindliche
Beschichtung trifft.
Bei einem bekannten Datenaufzeichnungssystein
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 langi.· 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 Empfangsfläche 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 bildmäßN
geh Abstoßen des flüssigen Bildmaterials erforderliche Ener.gie 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 isL
Aufgabe der Erfindung ist es, die den oben
Aufgabe der Erfindung ist es, die den oben
in 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.
Ij 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
2n Beschichtung, die einen selbstoxidationsfähigen Stoff enthalt, den Vorteil aufweist, daß die durch die
Selbstoxidalion freiwerdende Energie die Aufzeichnungsgeschwindigkeit
bei einer gegebenen Laser-Strahl-Leistung erhöht, indem sie das Entfernen der
2r> 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
in 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
Si 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 verbesseri. 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 ,'u verwenden, die miteinander unter
Bildung einer Klebstoffbindung reagieren. Es wird
w angenommen, daß eine solche Bindung, insbesondere unter Einwirkung der Wärme längs der Ränder der
bestrahlten Bereiche der Beschichtung, dazu beiträgt, die Bildauflosung dadurch /u erhöhen, daß die Neigung
zum Abheben der Beschichtung an diesen Stellen
Yi 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
bo bestehende Substrat wird mit Teilchen eines Wärmeab»
Sorptionseigenschaften aufweisenden Materials, wie beispielsweise Ruß, beschichtet, wobei als Bindemittel
ein selbstoxidationsfahiges zersetzbares Bindemittel, wie beispielsweise Nitrocellulose,- verwendet wird. Zur
Aufzeichnung auf einen solchen beschichteten Film wird ein herkömmlicher Laserstrahl mittels eitles 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 iu
werden, daß auf dem Film maschinell oder mit dem menschlichen Auge lesbare Zeichen entstehen.
Ein weiterer Vorteil, 'Jen dieses Verfahren gegenüber
bekannten Verfahren besitzt, ist die Möglichkeit, bei einem Aufzeichnungsvorgang sowohl ein Positiv- als is
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 jo
Laser-Strahl abgeblasenen Teilchen von diesem Film aufgenommen bzw. gesammelt werden. Es hat sich
gezeigt, daß nach dem Entfernen dieser Autnahmefläche von dem benachbarten beschichteten Substrat das
erhaltene umgekehrte Bild zum Drucken weiterer >ί
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 in
Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Laser-Aufzeichnungssystems
mit einem herkömmlichen Laser-Strahl, der auf den Aufzeichnungsfilm fokussiert ist.
Fig. 2 eine stark vergrößerte schematische Darstel- si
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, jn
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des bei einer Aufzeichnungsoperation entstandenen Positiv- und
Negativbildes,
Fig.4 und 5 die mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellten Negath · und Positivbilder ·τ>
einer Ziffer,
Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung
wie unter Verwendung des aus den gesammelten Teilchen bestehenden Bildes weitere
Bilder gedruckt werden.
Für d'e 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 ~>ί
wird.
Das bevorzugte Aufzeichnungsmedium 16 besteht aus einem blattförmigen Substrat aua einem organischen
Stoff, wie beispielsweise Polycarbonaten, Polyestern, Triestern oder Üiestern, das mit einer Besehieh- feo
tung 20 aus Rußteilchen, die in einem Nitrocellulose-Bindemittel dispergiert sirtd, 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
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 gericiitet,
so daß die Energie an dieser 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 Fokussierungspunkt, so daß ein von Beschichtungsmaterial 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 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 Fiim aufzuzeichnen, wie dies beispielsweise
aus den F i g. i bis 5 ersichtlkf. ist.
F.s wird angenommen, daß der fokussierte Laser-Strahl
durch die Strahlung absorbierenden Teilchen absorbiert wird, wodurch eine Verbrennung des
sc'bstoxidationsfähigen Bindemittels eingeleitet wird.
Dies.. Verbrennung treibt das Material von dem
Substrat weg, so daß ein beschichtungsfreier 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
erklart die bessere Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens gegenüber bekannten Auf/eichnungstechniken, bei denen die Energie der kochenden oder
verdampfenden Färb- und Beschichtungsstoffe in die
Richtung des Laser-Strahls zuruckgerichtet ist. Aus
diesem Grunde ist es bei den bekannten Verfahren erforderlich, daß der Laser-Strahl zur hntfernung des
Materials für einen etwas längeren Zeitraum auf einer Stelle verweilen muß, wodurch selbstverständlich die
Aufzeichnungsgeschwindigkeit reduziert wird
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemällen Verfahrens besteht in der höheren Auflösung. Diese erklärt
sich unter anderem dadurch, daß durch das Entfernen des Materials zusammen mit der selb'-terregenden
Explosion in einer von der Energiequelle abgpwandten
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 erfindur.gsgemäßen
Vorteile ist die Tatsache, daß während der Vei Dr>;nnung 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 d'spergierte Rüßteilchen) 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 unmittelba-
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 Ausführungsbcispicl
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.
Wahrend 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 Einfärbcvorrichuingi wie beispielsweise einer
Rolle 30, und mittels einer Rolle 32 an einer Überiragungsrolle 38 vörbcigcführt, die das Positivbild
in Verbindung mit einer Andrückrolle 34 auf ein anderes
Medium 36 (Papier, Film oder dergleichen) aufdruckt. Es hat sich gezeigt, daß die Dicke der Beschichtung (das
bevorzugte Ausführungsbcispiel besitzt eine Schichtdikke
innerhalb eines Bereichs Von 0,5 bis 3 um) für die
Durchführung eines Druckvorganges ausreichend ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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 dispergiert 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 Bildempfjngsmaterials
nach dem Entfernen vom Aufzeichnungsmaterial eingefärbt und zur Herstellung wenigstens eines Abdrucks auf wenigstens einem
v/eiteren Bildempfangsmaterial verwendet wird.
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