DE2514679A1

DE2514679A1 - Metallfilm-aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2514679A1
Application number: DE19752514679
Authority: DE
Inventors: David Yuan Kong Lou; Hugh Alexander Watson; Ronald Howard Willens
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1975-04-04
Publication date: 1975-10-16
Also published as: IT1032598B; JPS5116026A; US3911444A; NL7503977A; CA1053959A; FR2266933A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungssystem, insbesondere auf ein solches, bei dem Information mit Hilfe eines Lasers.auf einem Strahlungsabsorbierenden PiIm aufgezeichnet wird.

In der US-Patentschrift 3 720 784- ist eine verbesserte Apparatur zur Informationsaufzeichnung beschrieben, die eine große Anzahl kurzer amplitudenmodulierter Impulse einer räumlich kohärenten Strahlung zu erzeugen -vermag, um damit Positivoder Negativbildaufzeichnungen herzustellen. Die Bilder liegen als Muster kleiner diskreter Löcher in einem dünnen strahlungsabsorbierenden Film vor. Der bevorzugte strrahlungsabsorbierende

509842/0918

Film weist eine Wismut - Dünnschicht (z.B. etwa 500 Angström dick) auf, die auf einem Polyester-Substrat, z.B. auf Polyäthylentherephthalat (Mylar), niedergeschlagen ist. Bei einer typischen Betriebsart führen die kurzen Laser-Impulse zur Verdampfung einer kleinen Menge des Filmmaterials im Mittelpunkt des Auftreffortes des Laser-Strahlenbündels und zur Aufschmelzung eines größeren Gebietes um diesen Bereich herum. Unter dem Einfluß der Oberflächenspannung zieht sich das geschmolzene Material zum Rand des Schmelzgebietes hin, es entsteht daher ein nahezu kreisförmiger Bereich des transparenten Substrate^ von dem sich das Filmmaterial zurückgezogen hat. Durch Indern der Amplitude der sehr kurzen Laser-Impulse kann der Durchmesser des zum Schmelzen gebrachten Bereiches geändert werden, und die Ausdehnung des Loches nimmt mit zunehmender Impulsamplitude monoton zu. Die Löcher werden in paralleler Zeilen angeordnet, wobei die Lochmittelpunkte gleichen Abstand von Zeile zu Zeile sowie innerhalb jeder Zeile haben. Die größten Löcher haben einen Durchmesser, der nahezu gleich dem Abstand von Lochmitte zu Lochmitte ist. Auf diese Weise ist es mögüißh, einen weiten Grautonbereich wiederzugeben. Die Apparatur ist insbesondere zum Aufzeichnen graphischer Kopien oder Bilder brauchbar, die über Fernsprechleitungen übertragen werden und beipielsweise von Facsimile-Übertragern herrühren.

509842/091 8

Zahlreiche Verbesserungen sind unternommen worden, die für die Laser-Aufzeichnung erforderliche Energie zu reduzieren. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 3 560 99²J- beschrieben, daß die Eigenschaften eines Vismut-Aufzeichnungsmedium verbessert werden, wenn eine Schicht eines organischen Materials zwischen der Metallschicht und dem Substrat vorgesehen wird. Jedoch dissoziieren die dortgenannten organischen Verbindungen unter Gasentwicklung, was insbesondere für den dort als Beispiel angeführten hochnitrierten Zelluloselack gilt.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß PiImsysterne, die einen Plastik-Pilm zwischen dem strahlungsabsorbierenden PiIm und dem transparenten Substrat angeordnet haben, weniger Energie für die Bildaufzeichnung mit Laserstrahlen als Pilme ohne diesen Plastikfilm benötigen. Bevorzugt werden Polyalkylmethacrylate, insbesondere n-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat, für den Plastik-Pilm verwendet. Die Plastik-Zwischenschicht vermeidet auch einen Übergang von Verunreinigungen zwischen Substrat und dem strahlungsabsorbierenden PiIm und bleibt während der Bildaufzeichnung mit Laserstrahlen intakt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigen:

509842/Q918

25H679

Pig. 1 eine schematische Darstellung in Blockform einer Apparatur zur Informationsaufzeichnung auf einem Metallfilm mit Hilfe von Laser-Schreibstrahlen,

Fig. 2A und 2B Teilschnittansichten zur Darstellung alternativer Verfahren zur Aufzeichnung von Information auf einem von einem Substrat getragenen Metallfilm und

Pig. 3 die Abhängigkeit des Quadrates vom Lochdurchmesser (in iim ) von der Laserstrahlenenergie (in nJ), wie letztere für die Einarbeitung von Löchern in verschiedene Metallfilmaufzeichnungsmedien erforderlich ist.

Die zur Mikrobearbeitung dünner Metallfilme mit Hilfe von Laserstrahlen benutzte Apparatur 11 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Apparatur weist eine Quelle für optische, räumlich kohärente Strahlungsimpulse auf, die entsprechend einem empfangenen Signal 12 amplitudenmoduliert sind, ferner Fokussierund Abtastmittel 14 zum Beaufschlagen eines Aufzeichnungsmediums 20 mit diesen optischen Impulsen. Die optische Impulsquelle 13 enthält beispielsweise einen innerhalb des Laserresonators angeordneten Modulator, wie dieser zum Beispiel in der US-Patentschrift 3 703 687 beschrieben ist. In Fig. 1 wird gleichfalls eine Leseeinrichtung 16 dargestellt, die in dichter Nachbarschaft zu den vorstehend genannten Komponenten vorgesehen sein kann.

509842/0918

25ΊΑ679

Die Leseeinrichtunp; 16 liefert ein Facsimile-Signal durch Abtasten eines Ob je ..as, dessen Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 20 aufzuzeichnen ist. Typische Objekte sind ein Bild, ein Röntgenstrahlendiagramm, eine Karte, eine Kurve, eine beschriebene Seite, eine Buchseite, ein Mikrofilmbild, ein Teil eines Zeitungsdruckes und ein dreidimensionales Objekt. Durch Beleuchten des Objektes oder Teile desselben und durch Feststellen der relativen Intensität des am Objekt reflektierten oder gestreuten Lichtes in zeitlich sequentieller Weise ist

möglich

ein "Lesen" und ein für das Objekt repräsentatives Facsimile-Signal zu erzeugen. Ein Beispiel einer solchen Leseeinrichtung 16, oder einer Facsimile-übertragungsapparatur, ist in der eigenen älteren deutschen Patentanmeldung P 25 08 115-6 vom 25.2. 1975 beschrieben.

Um ein Bild des abgetasteten Objektes auf dem Aufzeichnungsmedium 20 einzuschreiben, wird ein das Bild repräsentierendes elektrisches Signal in ein Strahlenbündel 15 in Form amplitudenmodulierter Impulse kohärenter optischer Strahlung umgesetzt, wobei die Impulsdauer kurz im Vergleich zum Impulsabstand ist. Das Strahlenbündel 15 wird dann zur Abtastung des Mediums auf dieses fokussiert. Dieses geschieht durch die Fokussier- und Abtasteinrichtung 14-.

Wie aus Figuren 2A und 2B hervorgeht, weist das Aufzeichnungsmedium 20 einen strahlungsabsorbierenden Film oder Metallfilm

509842/091 8

auf einem transparenten Substrat 21 auf. Jeder hierauf fokussierte kohärente Strahlungsimpuls 15 heizt einen sehr kleinen, diskreten Bereich des Filmes 22 auf. Wenn die Temperatur an einem jeden Teil der Auftreffstelle des Laserimpulses den Siedepunkt des Filmmaterials erreicht oder wenn ein ausreichend großes Gebiet erschmolzen wird, entsteht ein Loch oder Krater in dem Film. Die Größe des gebildeten Loches nimmt monoton mit der Energiedichte des Laserimpulses zu. Die Löcher sind in parallelen Zeilen angeordnet, und zwar unter je gleichem Abstand von Lochmitte zu Lochmitte, sowohl innerhalb einer Zeile als auch von Zeile zu Zeile. Die größten Löcher haben einen Durchmesser, der nahezu gleich dem Lochmittenabstand ist. Folgüch können solche Filme unter geeigneten Bedingungen einen weiten Grautonbereich wiedergeben.

In der US-Patentschrift 3 720 784 ist ein bevorzugtes Aufzeichnungsmedium beschrieben, das einen dünnen strahlungsabsorbierenden Wismutfilm auf einem transparenten Polyestersubstrat aufweist. Entsprechend der vorliegenden Erfindung erhält man nun eine Verringerung der für die Mikrobearbeitung solcher Filme erforderlichen Laserenergie, wenn ein Plastik-Film oder eine Plastik schicht 25 zwischen dem strahlungsäbsorbierenden Film 22 und dem transparenten Substrat 21 vorgesehen wird. Der Plastikfilm wirkt zugleich als Sperre,

50984 2/0918

die eine Wechselwirkung zwischen Verunreinigungen im Substrat und Metallfilm reduziert. Das System kann entweder von der Vorderseite her oder von der Rückseite her der Mikrobearbeitung unterworfen werden, wie dieses in Fig. 2A "bzw. 2B dargestellt ist.

Der Niederschlag des strahlungsabsorbierenden Films 22 erfolgt zweckmäßig nach allgemein "bekannten Vakuumaufdampfmethoden. Der Niederschlag des Plastik-Films 25 kann nach zahlreichen, dem Praktiker verfügbaren Methoden erfolgen.

Der Plastikfilm 25 sollte vorzugsweise eine Oberfläche bereitstellen, die die Laser-Bearbeitungseigenschaften des Aufzeichnungsmediums begünstigt, und sollte eine Sperre gegenüber jeglichen Verunreinigungen im Polyestersubstrat 21 bilden, die einen chemischen oder elektrochemischen Angriff des strahlungsempfindlichen Films 22 fördern könnten. Eine Dünnschicht aus einem Polyalkylmethacrylat, insbesondere entweder Isobutylmethacrylat oder n-Butylmethacrylat, hat diese Eigenschaften und ist demgemäß bevorzugt. Der Niederschlag des Plastik-Films wird zweckmäßig erreicht durch Eintauchen des Substrats in eine Lösung des Plastik-Stoffes in einem Lösungsmittel, wie Methyläthylketon, wonach dann das Lösungsmittel verdampfen gelassen wird. Andere Filme, beispielsweise Methylmethacrylat, !Titandioxid und fluorisiertes Äthylenpolymer,_sind untersucht worden. Jedoch erfordern diese Filme generell aufwendigere

509842/0918

Niederschlagsmethoden als die oben angegebenen bevorzugten Filme oder begünstigen nicht die Laser-Mikrobearbeitungseigenschaften des Aufzeichnungsmediums in dem Ausmaße, wie dieses die bevorzugten Filme tun.

Die Dicke des Metallfilms hängt zunächst von der Notwendigkeit ab, einen Film zu haben, der dick genug ist, um zusammenhängend und lichtundurchlässig zu sein, wobei die optische Dichte etwa 1 bis 3 betragen soll. Weiterhin hängt die Dicke des Metallfilmes von der Notwendigkeit ab, einen Film zu erzeugen, der für die Bearbeitung mit möglichst niedriger Laser-Energie dünn genug ist. Für eine Bearbeitung von der Rückseite her (Fig. 2B) sollten die Plastik-Filme dünn genug sein, um für die Laser-Strahlung praktisch transparent zu sein. Sowohl für eine Bearbeitung von der Vorderseite als auch von der Rückseite her sollte der Plastikfilm dick genug sein, um eine glatte, kontinuierliche Beschichtung auf dem Substrat zu bilden. Unter Berücksichtigung dieser Erwägungen kann die Dicke der Metallfilme von etwa 100 bis etwa 1000 Angström reichen, und die Dicke der Plastikfilme von etwa 0,1 bis 20 Mikrometer.

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Darstellung des Quadrates des Lochdurchmessers, wie dieser in einem strahlungsabsorbierenden Film als Funktion der zugeführten Laser-Energie von einem Laser

509842/0918

erzeugt wird, dessen Strahlenbündeldurchmesser 8 yum und dessen Impulsdauer 30 nsec beträgt und der bei einer Wellenlänge von 1,06 yum stimuliert emittiert. Man sieht die verbesserten Eigenschaften bei Verwendung eines Filmes aus JEsobutylmethacrylat (IBM) oder n-Butylmethacrylat (NBM) entsprechend der Erfindung. Die in Fig. 3 und in der nachstehenden Tabelle angegebenen Plastikfilme wurden auf ein Substrat niedergeschlagen, in dem dieses in eine 6,2 gewichtsprozentige Lösung des Plastikmaterials in Methylethylketon eingetaucht wurde. In allen Fällen war das Substrat ein flexibler Polyesterfilm, hier Celanar (Handelsmarke der Celanese Plastics Co.), Außer der einen in Fig. angegebenen Ausnahme geben die Kurven die bei einer Bearbeitung von der Vorderseite (Fig. 2A) her erzielten Resultate wieder. Ein Wismutfilm als strahlungsabsorbierender Film ohne zwischengeschaltetem Plastikfilm zwischen Metallfilm und Substrat ist zu Vergleichszwecken gleichfalls angegeben.

Die nachstehende Tabelle gibt Messungen wieder, die an verschiedenen Metallfilmaufzeichnungsmedien bei deren Bearbeitung mit Laserstrahlen erhalten wurden. Die Aufzeichnung smedium-Bei spie Ie sind anhand der Komponente in jeder Schicht sowie deren Schichtdicke in Angström identifiziert, wobei die zuletzt angegebene Komponente auf dem Substrat

509842/0918

lag. Einige der Aufzeichnungsmedium-Beispiele enthalten eine Dünnschicht aus Methylmethacrylat auf der freien Oberfläche der Metallschicht . In der Tabelle ist weiterhin die Schwellenwert-Impulsenergie angegeben, die für ein Laserstrahlenbündel eines Durchmessers von 8 Aim und einer Impulsdauer von J)O nsec bei Verwendung eines neodymdotierten Yfcriumaluminiumgranat-Lasers erforderlich ist. Gleichfalls ist die Impulsenergie angegeben, die zum Einarbeiten eines Loches mit einem Durchmesser von 6 yum erforderlich ist, sowie die optische Durchlässigkeit des Films bei 6328 Angström. Die Aufzeichnungsmedium-Beispiele sind in der Tabelle nach ansteigendem Bearbeitungsenergie-Schwellenwert geordnet. Man sieht, daß die erfindungsgemäßen Metallfilm-Aufzeichnungsmedien weniger Bearbeitungsenergie benötigen.

509842/0918

Tabelle

Laser-Mikrobearbeitung der Metallschicht-Aufzeichnungsmedien

Erforderliche Energie VorderZ-Rücksei- Schwellenwert- (nJ) zur Erzeugung %

	System	Substrat	tenbearbeitung	enerpie (nJ)	eines 6 um-Loches	Durchlässigkeit	K) cn	I
	770 Se/460 Bi	DWCeI	V	3,4	8,4	0,88	CD --j co	-λ
	750 Se/420 Bi	NBM/Cel	V	4,0	8,7	1,17
cn ο to co TO	500 Bi 800 Se/600 Bi 500 Bi	DWCeI CeI DWCeI	R V Y	5,5 5,7 6,7	14 19,5 17,6	0,7 0,22 0,7
/0918	525 Bi mm/510 Bi mm/780 Se/460	NBM/Cel DWCeI Bi DWCeI	V V V	8,1 8,6 9	21 20 24	0,4 0,96 1,28
	mm/620 Bi	CeI	V	¹ 20	38	1
	Bi	CeI	V	23	31	1

Claims

Patentansprüche

Metallfilm-Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen von Information durch Bestrahlen des Mediums mit einem Laser-Strahlenbündel, wobei das Medium ein flexibles transparentes Substrat und einen auf diesem gebildeten 100 bis 1000 Angström dicken strahlungsabsorbierenden Metallfilm aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Substrat und Metallfilm ein Plastikfilm aus Polyalkylmethacrylaten vorgesehen ist.
2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Plastikfilm Isobutylmethacrylat oder n-Butylmethacrylat ist.
3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Plastikfilm etwa 0,1 jum bis etwa 20 Aim dick ist.

509842/09 1 8