DE3002911A1

DE3002911A1 - Datentraeger und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3002911A1
Application number: DE19803002911
Authority: DE
Inventors: Jerome Drexler
Original assignee: Drexler Technology Corp
Current assignee: Drexler Technology Corp
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1980-01-28
Publication date: 1980-09-04
Also published as: JPS55108995A; FR2449322A1; GB2042200A; JPS6326464B2; DE3002911C2; BE881492A; FR2449322B1; GB2042200B; CA1143475A

Description

tragen, um ihn mit Steuermarkierungen für das Aufzeichnungssystem oder Datenbankinformationon für ein Viedergabesystem zu versehen oder das Kopieren von Stammaufzeichnungen zu ermöglichen.

Die Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Informationsspeichermedien bzw. Datenträger und betrifft insbesondere einen Datenträger, der sich mit Hilfe eines Lasers beschriften läßt und dem die aufgezeichneten Informationen unmittelbar nach dein Aufzeichnungsvorging auf direktem Tvoge wieder entnommen v/erden können.

Es sind bereits zahlreiche Arten von optischen Aufzeichnungsmedien vorgeschlagen worden, die sich mit Hilfe eines Lasers beschriften lassen. Beispielsweise werden in einem Artikel in "Optical Engineering", Bd. 15, Nr. 2, März-April 1976, S. 99, die Eigenschaften einer großen Anzahl von Datenträgern besprochen. Bei einigen dieser Datenträger ist es erforderlich, nach der Aufzeichnung eine Behandlung durchzuführen, bevor die Informationen ausgelesen werden können, während bei anderen Datenträgern ein Lesen unmittelbar nach der Beschriftung mittels eines Lr, so rs möglich ist. Im vorliegenden Fall sind diejenigen Datenträger von Interesse, die ein sofortiges Lesen nach dem Aufzeichnen ermöglichen. Bei den gegenwärtig bekannten Datenträgern dieser Art handelt es sich um dünne Metallfilme, in die sich Löcher einschmelzen lassen, ferner um zusammengesetzte glänzende Filme, deren Reflexionsvermögen jeweils an einem gewünschten Punkt einen Verdampfungsvorgang verringert werden kann, um dünne Filme aus Farbstoffen oder anderen Überzugsmaterialien, die jeweils an einem gewünschten Punkt abgetragen werden können, sowie um dielektrische Materialien, deren Brechungsindex jeweils an einem gewünschten Punkt verändert werden kann, um

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beim Abtasten mit Hilfe eines Loselasers eine Lichtstreuung zu bewirken.

Bis jetzt werden diese Datenträger gewöhnlich unter Anwendung des VakuumaufdampfVerfahrens chargenweise, d.h. nicht kontinuierlich, hergestellt, so daß sich hohe Kosten ergeben und es schwierig ist, bei großen Produktionsmengen eine gleichmäßige Qualität zu erreichen, da zahlreiche Chargen gehandhabt werden müssen. Bei Materialien mit veränderbaren Brechungsindex, die für die zukünftige Herstellung mit Hilfe kontinuierlicher Verfahren vorgeschlagen worden sind, ergibt sich der Nachteil, daß es zur Ermöglichung des Lesens mittels Reflexion erforderlich ist, eine Zwischenschicht aus Metall aufzubringen, so daß sich die Anwendung einer chargen-.weisen Herstellung mit den genannten Nachteilen nicht vermeiden Läßt.

Bei den gebräuchlichsten unmittelbar nach dem Aufzeichnen lesbaren Datenträgern handelt es sich um dünne Metallfilme, die gewöhnlich auf einem Substrat aus Glas angeordnet sind. Bei dünnen Metallfilmen ergeben sich verschiedene Vorteile: Erstens lassen sie sich leicht in kleinen Mengen mit Hilfe von Aufsprüheinrichtungen bekannter Art herstellen. Zweitens können sie sowohl unter Verwendung von reflektiertem Licht als auch untei' Verwendung von durchgelassenem Licht gelesen werden. Drittens haben Filme aus Tellur und V.'ismut relativ hohe Aufzeichnungsempfindlichkeitsverte.

Erfreulicherweise haben es tie tall filme aus allen vorstehend gemannten Gründen ermöglicht, umfangreiche Forschungsarbeiten durchzuführen und Fortschritte bezüglich dor Konstruktion optischer Datenspeichersysteme zu erzielen. Bis jetzt bestehen die gebräuchlichsten Metall filme aus Tellur. Jedoch ist es erforderlich, das Tellur unter Anwendung eines kostspieligen, nur chargenweise durchführbaren Vakuumaufsprüchverfahrens zu verarbeiten; das Tellur bildet keinen zähen

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Überzug, und es führt wegen seiner Giftigkeit zu Herstellungsschwierigkeiten und Umweltproblemen.

In der US-PS 3 911 444 ist ein mittels eines Lasers beschreibbarer Datenträger mit einem im Vakuum aufgebrachten Metallfilm beschrieben, bei dem ein gesondert aufgebrachter filmförmiger Zwischenüberzug aus .Kunststoff zwischen dem Metall film und einem flexiblen transparenten Substrat angeordnet ist, damit sich der Energiebedarf bei der Herstellung von Aufzeichnungen mittels eines Lasers verringert und um die Übertragung von Verunreinigungen zwischen dem Substrat und dem die Strahlung absorbierenden l'ilm zu verhindern.

Im Beispiel I der TJo-PG Γ 5G7 447 ist beschrieben, daß eine Erhitzung einer mit einer Silberhalogenidemulsion beschichteten entwickelten Photoplatte bewirkt, daß sich die bildfreien Flächen aus klarer Gele tine verdunkeln und eine transparente rötliche Färbung annehmen, während die Bildflächen einen reflektierenden metallischen Schimmer annehmen. Hierbei wird die rötliche Färbung ausgenutzt, um die auf chemischem Wege zu entfernenden bildfreien Flächen abzugrenzen, so daß gehärtete lichtundurchlässige Bildflächen zusammen mit klaren bildfreien Flächen zurückbleiben.

In der US-PS 3 893 129 ist ein belichteter und teilweise entwickelter Film beschrieben, der zum Zweck des Beschriftens mittels eines Lasers erhitzt wird, um eine örtliche Verformung herbeizuführen, die zu einer Lichtstreuung führt.

In der UG-PS 3 689 39-i ist die Verwendung eines belichteten und entwickelten Mikrofilms beschrieben, bei dem Daten dadurch aufgezeichnet v/erden, daß auf optischem V'ege durchsichtige Datenbits mit schwarzen Flächen des Mikrofilms dadurch aufgezeichnet werden, daß Löcher in die schwarze Silberhalogenidemulsion eingebrannt v/erden.

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In zahlreichen weiteren Patentschriften sind Licht absorbierende Medien zum Herstelle- von Aufzeichnungen mit Hilfe eines lasers beschrieben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mäßig reflektierenden, unmittelbar nach der Aufzeichnung lesbaren, mittels eines Lasers zu beschriftenden Datenträger zu schaffen, der sich ohne Benutzung eines Vakuumsystems kontinuierlich herstellen läßt und der es ermöglicht, Aufzeichnungen in Form nicht reflektierender Punkte in einer reflektierenden Umgebung mit Hilfe von Laserimpulsen von relativ geringer Energie herzustellen. Ferner soll ein mittels eines Lasers beschriftbarer Datenträger geschaffen werden, bei dem es möglich ist, vor dem Gebrauch üteuerkennzeieben und bestimmte Datsnbankinfoririationen mit Hilfe normaler photographischer Mittel aufzuzeichen, um die Benutzung von Scheiben oder Platten sowohl bei der Aufzeichnungseinrichtung als auch bei der Uiedergabeeinrichtung zu erleichtern.

Die genannte Aufgabe ist durch die Entdeckung gelöst vorden, daß es möglich ist, auf thermischem Wege einen auf einem Substrat angeordneten Überzug aus einer photographischen Silberhalogenidemulsion in einen reflektierenden Datenträger zu verwandeln. Das mit der Emulsion beschichtete Substrat vird so behandelt, daß ein lichtundurchlässiger schwarzer Überzug entsteht, woraufhin eine Erhitzung in einer sauerstoffhaltigen Umgebung erfolgt, bis auf der Oberfläche der Emulsion eine glänzende reflektierende Komponente erscheint. Vorzugsweise wird mit Temperaturen zwischen 280 und 340⁰C gearbeitet, um den reflektierenden Überzug innerhalb eines Arbeitszyklus mit einer Dauer von 30 see bis 20 min zu erzeugen. Zu den angewendeten Erhitzungsverfahren gehören die Benutzung eines Konvektionsofens oder die Berührung mit einer Wärmequelle oder die Anwendung von Strahlungswärme. Hierbei erhält man ein glänzendes und reflektierendes, mit einer Emulsion beschichtetes transparentes oder Licht absorbierendes Substrat, das ein pyrogrnphisches reflektierendes Auf-

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zeichnungsmedium bildet, bei dem die aufgezeichneten Daten unmittelbar nach der Aufzeichnung gelesen \v^:erden können.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Datenträgers besteht, darin, daß er mit Hilfe eines kontinuierlich durchführbaren Verfahrens herstellbar ist. 33er Emulsionsüberzug haftet fest an dem Substrat, und er ist auch dann nicht giftig, wenn beim Beschriften mit Hilfe eines Lasers Teile des Überzugs abgetragen werden. Sin weiterer Vorteil besteht darin, daS man den Emulsionsüberzug vor dem eigentlichen Gebrauch mit Hilfe normaler photographischer Mittel mit jedem gewünschten Muster versehen kann, um Steuerzeichen für die Aufzeichnungseinrichtung und/oder die V/iedergabeeinrichtung sov/ie für die Herstellung von Kopien von Stammaufzeichnungen zu ermöglichen,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Datenträgers; Fig. 2 den vergrößerten Teilschnitt 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 bis 7 jeweils einen Teil einer vergrößerten Draufsicht zur Veranschaulichung der aufeinander folgenden Arbeitsschritte zum Herstellen eines fertigen Datenträgers; und

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnifct des Datenträgers nach Fig. 1 zur Veranschaulichung des Beschreibens des Datenträgers mittels eines Lasers.

In Fig. 1 ist eine Scheibe 31 mit einem inneren Rand 13 und einem äußeren Rand 15 dargestellt. Der innere Rand 13 begrenzt eine Öffnung, so daß man einen Zentrierbund benutzen kann, um die Scheibe 11 auf einer schnell umlaufenden Achse festzuhalten. Zwar wird im folgenden ein erfindungsgemäßer

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Datenträger in Form einer Scheibe beschrieben, doch ist eine solche Scheibenform für die Verwendbarkeit des Datenträgers nicht unbedingt erforderlich. Beispielsweise könnte man den Datenträger als flaches, blattähnliches Material ausbilden, das eine quadratische Form haben und anstelle einer Öffnung mit einer zentral angeordneten Nabe versehen sein könnte. Ferner könnte es sich um eine nicht drehbare rechteckige Platte handeln. Jedoch wird die Verwendung rotierender Scheiben für wahlfreien' Zugriff auf mittlere Datenmengen bevorzugt, während Stapel von nicht rotierenden rechteckigen Platten bevorzugt werden, um bei großen Datenmengen wahlfreien Zugriff mit einer mittleren Geschwindigkeit dadurch zu ermöglichen, daß auf mechanischem Vege eine bestimmte Platte gewählt und dann mit Hilfe mechanischer und elektrooptischer Einrichtungen abgetastet wird.

Die Scheibe nech Fig. 1 ist auf photographischem Vege in Aufzeichnungen aufnehmende und keine Aufzeichnungen aufnehmende Flächen unterteilt. Beispielsweise könnte eine erste ringförmige Aufzeichnungszone 17 durch eine ringförmige Schutzzone 21 von einer zweiten ringförmigen Aufzeichnungszone 19 getrennt sein. Die Gehutzzone 21 kann die Aufgabe haben, verschiedene Aufzeichnungsfelder voneinander zu trennen, Steuerinformationen, z.B. Zeitsteuersignale, aufzunehmen, und "Park-Platz" für Lese- und Schreibwandler zu schaffen, wenn diese sich nicht über den Aufzeichnungsflächen befinden. Zwar sind solche Schutzzonen vorzugsweise vorhanden, doch sind sie bezüglich der Wirkungsweise der Erfindung ohne Bedeutung. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Aufzeichnungsfelder zum Aufnehmen von Daten und Steuersignalen dienen, während die Schutzzone zwar Steuersignale, ,jedoch keine Daten aufnehmen kann. Gemäß Fig,1 ist das Aufzeichnungsfeld 19 mit mehreren konzentrischen, in Umfangsabständen verteilten Servospuren 23 versehen, bei denen as sich um dünne Linien handelt, welche die Lücken zwischen kreisrunden Bahnen bezeichnen, in denen Dnten aufgezoichnet werden.

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Dieses Liniennuster vird in der nachstehend anhand von Fig. 3 bis 7 beschriebenen Weise auf photographischem Wege aufgebracht.

Fig. 2 zeigt den Datenträger nach Fig. 1 in einem vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 2-2. Der Datenträger weist ein Substrat 27 ouf, bei dem es sich um eine blattähnliche Schicht handelt, die durchsichtig, durchscheinend oder lichtundurchlässig ist und vorzugsweise aus einem hohen Temperaturen standhaltenden, maßstabilen Material besteht, z.B. aus Glas, keramischem Material oder einem Polj'imid-Duroplast oder -Thermoplast. Sine der Anforderungen, die das Material des Substrats zu erfüllen hat, besteht darin, daß ds Temperaturen bis zu mindestens 280⁰C, wahrscheinlichst 32O⁰C und bis herauf zu 340⁰C standhalten muß, ohne eine thermische Verformung zu erleiden. Die Durchsichtigkeit bzw. das Absorptionsvermögen des Substrats soll derart sein, daß ein Lichtstrahl, der mittels einer nach dem )IqZlexionsverfahren arbeitenden Viedergabeoinrichtung auf einen aufgezeichneten Punkt geworfen v;ird, entweder von dem Substrat durchgelassen oder von ihm bei minimaler Reflexion absorbiert v/ird. Ist das Substrat absorptionsfähig, kann es bei den Wellenlängen des Äufzeichnungsstrahls oder denen des Lesestrahls oder den Wellenlängen beider Strahlen absorptionsfähig sein. Daher sind nicht alle gebräuchliehen photographischen Substrate verwendbar. Beispielsveise bestehen die gebräuchlichsten photographischen Filmbasismaterinlien aus Polyosterpolytcrephthalat, PoIycarbonat oder Cellulosetriacetat, und bei diesen Materialien beträgt die maximale kontinuierliche Betriebstemperatur 145 bzw. 132 bzv. ?-05°C. Ferner muß eine auf ein Substrat aufzubringende photojraphische Emulsion ätzbar, maßstabil und nicht durch Sonnenlicht zerstörbar sein; außerdem muß sie eine ausreichende mechanische Festigkeit haben, und sie soll bei relativ geringen Kosten jederzeit in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen. Sollen aufgezeichnete Daten nur mit des "ofloxionsverfahrens, d.h. nicht unter Ausnutzung

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der Lichtdurchliissigkoit, gelesen werden, kann das Substrat aus einem nicht reflektiere . 'en, lichtundurchlässigen Material bestehen. Es gibt einen Folyimidkunststoff, der allen diesen Bedingungen entspricht. Er steht sowohl als Thermoplast wie auch als Duroplast zur Verfugung, er hält mehrere Minuten lang einer Temperatur ·
mit Hilfe.von Alkalien ätzbar.

Minuten lang einer Temperatur von 320 C stand, und er ist

Ist das Substrat transparent, können die aufgezeichneten Daten von dem Träger mit Hilfe von durchfallendem Licht abgelesen werden, wie es z.B. in der älteren DT-OS 28 4-3 584.9

der Anrnelderin beschrieben ist, die sich mit einem Fehlerprüfverfahren und einer Vorrichtung für digitale Daten bei optischen Aufzeichnungssystemen befaßt.

Wird der Laserstrahl in der aus Fig» 8 ersichtlichen Weise auf die Oberfläche des Datenträgers gerichtet, kommt der Dicke des Substrats keine ausschlaggebende Bedeutung zu, doch soll seine Dicke .ausreichen, um eine Bruchgefahr auszuschalten, yird der Laserstrahl durch ein transparentes Substrat geleitet, muß zur Aufrechterhaltung der Scharfeinstellung des Strahls die Dicke des transparenten Substrats sehr gleichmäßig sein, wie es z.B. durch die Verwendung von Floatglas oder ausgewähltem, hochwertigem gezogenem Glas möglich ist. Auiäerdem kann sich die Dicke des Substrats nach den Gesamtabmessungen des Datenträgers richten. Bei einer Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 305 mm kann eine Dicke von etwa 3,2 mn zweckmäßig sein.

Das Substrat 27 hat die A.ufgabe, eine Unterstützung für einen Silberhalogenideraulsionsüberzug 29 zu bilden, der gemäß Fig. 2 auf bekannte Weise gleichmäßig auf das Substrat aufgebracht und dann in zwei Schichten 32 und 33 (Fig.8) ; verwandelt wird. Als hierfür geeignet erweisen sich die gegenwärtig verfügbaren Silberhalogenidemulsionen mit einer Stärke von 3 bis 6 Mikrometer, vorausgesetzt sie sind durch

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sehr feine Silberhalogenidkörner gekennzeichnet, d.h. nur ein kleiner Prosentsatz der Körner überschreitet die Größe von 0,07 Mikrometer. Dieser Korngröße kommt offenbar eine erhebliche Bedeutung zu, denn wenn die Korngröße über etwa 0,06 Mikrometer ansteigt, verläuft der Übergang von der schwarzen zu der rötlichen Färbung, die danach zu einem metallischen Aussehen führt, offenbar weniger vollständig. Mit einer Emulsion beschichtete Glasplatten, die diese Eigenschaften aufweisen, sind im Handel als Photoplatten erhältlich, die verwendet werden, um Photomasken zur Herstellung integrierter Halbleiterschaltkroise herzustellen. Beispielsweise werden mit einer Emulsion beschichtete Photoplatten, die im Rahmen der Erfindung verwendbar sind, durch die Firma Agfa-Gaevaert (Belgien), die Firma Konishiroku Photo Industries (Japan) und die Eastman Kodak Company hergestellt.

Die glänzende reflektierende Schicht 32 nach Fig. S entsteht bei der nachstehend beschriebenen thermischen Behandlung, d.h. die Emulsion ist anfänglich nicht reflexionsfähig. Zunächst besteht die reflektierende Schicht 32 mit Ausnahme von Sauerstoff zum größten Teil aus Stoffen, die sämtlich in der photographischen Emulsion 20 enthalten sind, die eine gleichmäßige Zusammensetzung hnt. Gewöhnlich wird eine nicht dargestellte Grundschient verwendet, um das Substrat 27 fest mit der Emulsionsschicht :29 zu verbinden. Fach, der eriindungsgemäßen thermischen Umwandlung bildet die Emulsionsschicht 29 nach Fig. 2 gemäß Fig. S auf ihrer Oberfläche eine reflektierende Schicht 32, unter welcher sich eine nicht reflektierende Schicht 33 befindet. Zwar ist die Dicke der reflektierenden Teilschicht 32 nicht genau bestimmt, doch zeigt sie einen Silberkonzentrationsgradienten, wobei sich der größte Teil des Silbers nahe der Oberfläche befindet und wobei sich die Silbermenge in Richtung nach unten verringert. Zwar zeigt Fig. 8 eine scharf ausgeprägte Begrenzung der reflektierenden Teilschicht 22, doch ist eine

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solche Begrenzung tatsächlich nicht vorhanden, und die Darstellung in Fig. S soll lediglich auf den Unterschied zwischen der Oberfläche des Materials und der darunter angeordneten Emulsion hinweisen. Die Tatsache, daß nnch dein Erhitzen eine größere Anzahl von ^überteueren εη der Oberfläche vorhanden ist und daß weiter unten die Anzahl der Eilberteilchen geringer ist, ist überraschend, und bis jetzt fehlt eine vollständige Erklärung für diese Tatsache. 3s wird angenommen, daß die »/arme dazu führt, daß fadenförmige Silberteilchen in erheblich beweglichere kleinere Teilchen zerlegt vorden, die sich in Gegenwart von Sauerstoff an der Oberfläche konzentrieren und reflexionsfähig v/erden«

Die untere Teilschicht 33 wird, zwar nicht vollständig ihres .Silbergehalts beraubt, doch enthält sie weniger Silber als die reflektierende Teilschicht 32. Optisch betrachtet, ist die untere Teilschicht 33 teilweise durchlässig für rotes Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm und darüber, so daß Krater, mit denen die reflektierende Teilschicht 32 versehen worden ist, mit Hilfe von durch die untere Teilschicht 33 durchgelassenem rotem Licht nachgewiesen werden können, wobei vorausgesetzt ist, daß die Opazität der reflektierenden Schicht 32 bei der gewählten Wellenlänge ausreicht, um einen Nachweis der Krater durch Unterschiede bezüglich der Lichtdurchlässigkeit zu ermöglichen. Die in den Kratern enthaltenen Daten können ferner unter Ausnutzung von Veränderungen des Reflexionsvermögens der glänzenden reflektierenden Teilschicht innerhalb des gesamten sichtbaren Spektrums bis nahezu in den Infrarotbereich gelesen werden, wo die praktische Verwendbarkeit schließlich aufhört, da diese Teilschicht in zunehmendem Maße durchsichtig wird und ihr Reflexionsvermögen innerhalb der keine Daten enthaltenden Flächen geringer wird.

Sowohl bei den Aufzeichnungsflächen 17 und 19 als auch bei der keine Aufzeichnungen aufnehmenden Schutzzone 21 nach

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Fig. 1 ist eine Silberhalogenidemulsionsschicht auf einem Substrat aus Glas angeordnet. Somit ist die Unterscheidung zwischen Aufzeichnungs- und NichtaufZeichnungsflächen willkürlich, d.h. gegebenenfalls könnte die gesamte Fläche des Datenträgers Aufzeichnungen aufnehmen. Der Einfachheit halber ist es jedoch zweckmäßig, bestimmte Flächen als Nichtauf Zeichnungsflächen zu bezeichnen. Die Begrenzungen zwischen Aufseichnungs- und Nichtaufzeichnungsflächen können durch konzentrische Linien, z.B. die Servospuren 23 nach Fig. 1, gebildet sein, die in Fig. 1 in erheblicher Vergrößerung dargestellt sind. Bei einem, typischen Datenträger sind die Servospuren als durch kleine Abstände getrennte konzentrische Kreise oder einander benachbarte Teile einer Spirale ausgebildet, und dio Daten werden auf oder zwischen diesen Linien aufgezeichnet. Solche Eorvospurlinien können ebenso wie linienförmige Begrenzungen für Nichtaufzeichnungsflächen vor dem Aufzeichnen von Daten auf photographischem V/ege auf den Datenträger aufgebracht werden. Ferner kann man andere alphanumerische Informationen oder Datenbankinformationen, die einen bleibenden Bestandteil des Datenträgers bilden sollen, im Anfangsstadium des Behandlungszyklus aufbringen, da sie einen festen Bestandteil dos Datenträgers bilden sollen.

Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, die auf dem Datenträger dauerhaft aufzuzeichnenden Informationen mit Hilfe photographischer Verfahren aufzubringen, denn bein Ausgangsmaterial für den Datenträger handelt es sich um eine unbeliebtste handelsübliche Photoplatte, wie sie bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet wird. Nach der thermischen Umwandlung können diese Informationen unter Ausnutzung von reflektiertem Licht gelesen werden, denn die schwarzen Bildflächen werden in einem erheblichen Ausmaß rcflexionsfähig, während die klaren, bildfreien Flächen nur ein geringes Reflexionsvermögen haben.

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Die photographischen Verfahren, die zum Vorab-Aufzeichnen von Datenbank- und Gteuerinformationen angewendet werden können, sind auf dem Gebiet der Halbleiterindustrie bekannt. Es ist möglich, Linien mit einer Breite von

I Mikrometer herzustellen. Das typische Verfahren zum Erzeugen eines Linienmusters ist in Fig. 3 bis 6 dargestellt. Gemäß Fig. 3 wird der Datenträger 11 mit einem Linienmuster belichtet, das aus den kreisrunden Linien 23a, 2Cb und 23c besteht. Dieses Linienrauster existiert als latentes Bild in der Silberhalogenidemulsion, deren übrige Teile unbelichtet bleiben.

Fig. 4 veranschaulicht die Behandlung der Datenträgerplatte

II mit PIiIfe eines bekannten handelsüblichen Entwicklers, der eine für schwarzes Silber charakteristische Schwärzung des durch die Linien 23a, 23b und ?Sc gebildeten Bildmusters hervorruft, während das übrige Material transparent ist.

Fig. 5 zeigt die entwickelten Silberflächen 23a, 23b und 23c, die gebleicht worden sind, so daß sie klare Flächen bilden. Diese Bleichung läßt die unbelichteten Zonen des Datenträgermaterials 11 unbeeinflußt.

Fig. 6 zeigt den Zustand des gesamten Datenträgers, nachdem dieser einer starken aktinischen Strahlung ausgesetzt worden ist, z.B. mit Hilfe einer Quecksilberlichtbogenlampe, einer Glühlampe oder einer Xenonblitzlampe, und nachdem eine Entwicklung zur F.rzielung eines maximalen Schwärzungsgrades durchgeführt wurde; gegebenenfalls kann eine Fixierung erfolgen. Dieser Arbeitsschritt hat den Zweck, schwarze Zonen zu erzeugen, die sich in reflektierende Datenaufzeichnungsfelder unrvandeln lassen. Natürlich zeigt auch die Schutzzone 21 nach Fig. 1 zwischen den Aufzeichnungsfeldern die gleiche Schwärzung, doch wird sie auf andere Weise verwendet. Diese Eelichtungs-, Entwicklung^- und Fixierrchritte bilden das einzige Behandlungsverfahren, das ve. dem Erhitzen durchzu-

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führen ist, wenn der Datenträger nicht vorher mit Informationen versehen zu v/erden braucht, z.B. den Servospuren 23a, 23b und 23c, und wenn keine vorher aufgezeichneten alphanumerischen Zeichen oder Steuerzeichen benötigt werden. ϊ/enn keine Bilder auf photographischeni Wege aufgezeichnet zu werden brauchen, könnte man sogar in manchen Fällen einen Verschleierungsentvickler verwenden, damit sich die Durchführung des Belichtungsschritts erübrigt. Die Verwendung von Verschleierungsentwicklern ist auf dem Gebiet der Umkehrentwicklung bekannt, wo es erwünscht ist, das gesamte in einer Silberhalogenidemulsion verbliebene Silber zu entwikkeln. Hierzu sei verwiesen auf "The Theory of the Photographic Process", 4. Auflage, McMillan (1977), S. 422. Der Mindestschv.'ärzungsgrad muß derart sein, daß die danach durch die thermische Umwandlung erzeugte reflektierende Teilschicht 32 ein ausreichendes Reflexionsvermögen bei der Vellenlänge des Lichtes zeigt, das bei der Viodergäbe mit Hilfe von reflektiertem Licht verwendet vird. Vorzugsweise wird eine dünne reflektierende Tcilschicht von ausreichendem Reflexionsvermögen mit einer Dicke von weniger als 0,5 Hikrometer verwendet, um den Energiebedrrf zum Stanzen des ^!Jberzu^s bei der pyrographischen Laseraufzeichnung auf ein Minimum zu verringern.

Als Alternative zur chemischen Neuentwicklung zur Schwärzung der Emulsion kann man auch eine trockene thermische Entwicklung am^enden, I3ei der thermischen Entwicklung wird ein latentes Bild durch Erhitzen einos belichteten lichtempfindlichen thermographischen Materials entwickelt. Hierzu stehen verschiedene Arten von Materialien zur Verfügung, bei denen eine Entwicklung in jedem Fall mit Hilfe einer mäßigen Erhitzung möglich ist. Eine 5 see dauernde Erhitzung auf etwa 115 C bewirkt bei den typischen thermographischen Materialien eine Entwicklung. Eine thermisch entwickelbare Materialart enthält eine Entwicklermasse zusammen mit Silberhalogenidköi*nern. Die Erhitzung bewirkt eine Aktivierung des Entwick-

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lers, wobei in manchen Fällen aus dem Emulsionsträger gewonnene Feuchtigkeit benutzt wird. Sowohl bei einem chemischen Entwickler als auch bei einem Trockenentwickler wird die photographische Emulsion so behandelt, daß ein maximaler Schwärsungsgrad erzielt wird.

Nachdem der gegebenenfalls vorher mit Steuerzeichen oder dergl. \^rersehene Datenträger den beschriebenen Schwärzungsgrad erreicht hat, kann man mit der thermischen Umwandlung in ein reflektierendes Medium dadurch beginnen, daß man den Emulsionsüberzug in Luft auf eine Temperatur von etwa bis SiO⁰C oder in Sauerstoff auf eine Temperatur von 250 bis 340⁰C erhitzt, bis eine glänzende reflektierende Teilschicht 32 nach Fig. 8 erscheint. Hierbei v/ird der Überzug anfänglich in ein dunkelkirschrotes lichtdurchlässiges Medium verwandelt. Gemäß Fig. 7 setzt diese Umwandlung bei Temperaturen bis herab zu 200 C ein. Bei höheren Temperaturen, insbesondere bei etwa 300 C, beginnt der überzug innerhalb von veniger als einer Minute, reflexionsfähig zu werden. Nach einer v/eiteren Erhitzung ist das Reflexionsvermögen an der Oberfläche deutlich zu erkennen, und das Material 11 nimmt eine charakteristische Goldfärbung an. Messungen des elektrischen Widerstandes der glänzenden Schicht nach Fig. 8 zeigen keine meßbare Leitfähigkeit. Zum Erhitzen kann man einen Konvektionsofen, eine Kontakt-Wärmequelle oder Strahlungswärme benutzen. Die Verwendung von Strahlungswärme wird bevorzugt, da die Emulsion hierbei schnell und gleichmäßig erhitzt v/ird und da sich die Erhitzung leicht so programmieren läßt, daß das Substrat nur in einen minimalen Ausmaß einen Wärmescliock ausgesetzt wird.

Die glänzende Teilschicht 32 weist außerdem eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Es wird angenommen, daß die glänzende Teilschicht 32 bildende Silberkörner durch die Gelatine einzeln voneinander getrennt gehalten werden. Mit anderen Uorten, die mäßigen Temperaturen, mit denen gearbeitet v/ird,

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um die Emulsionsschicht thermisch in eine glänzende Teilschicht 32 zu verwandeln, sind hinreichend niedrig, um die isolierenden Eigenschaften der Gelatine zu erhalten. Bei höheren Temperaturen würde die Gelatine verkohlen oder verbrennen und gegebenenfalls abgetragen werden. Offenbar stimulieren die angewendeten mäßigen Tomperatüren eine Zerlegung der Gilberkörner, und sie bewirken eine Dispersion der Körner, die anscheinend zur Erzeugung der reflektierenden Schicht erfordex'lich ist.

Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre, in der die Erhitzung stattfindet, wird vorzugsweise ruf einen möglichst hohen Wert gebracht, da sich hierbei die erforderliche Behandlungstemperatur verringert und die Behandlungszeit abgekürzt wird. Zwar wäre eine Erhitzung in Luft möglich, doch erweist sich eine reine Sauerstoffatmosphäre als zweckmäßiger. Es ist erforderlich, einen Sauerstoffgehalt von mindestens einigen Prozent und vorzugsweise einen erheblich höheren Sauerstoffgehalt z.B. entsprechend dem erheblichen Sauerstoffgehalt von Luft vorzusehen, damit bei der thermischen Umwandlung die glänzende silberhaltige Teilschicht 32 entsteht.

Ss ist mindestens erforderlich, daß die glänzende reflektierende Teilschicht an der Oberfläche des Materials sichtbar ist, um zum Lesen der Daten auf der Grundlage unterschiedlicher Heflexionsworte brauchbar zu sein. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, mit einem dickeren Überzug aus dem glänzenden Material zu arbeiten; in diesem Fall würde eine längere Erhitzung erforderlich sein. Um z.B. den Überzug über seine ganze Dicke thermisch umzuwandeln, würde man eine Erhitzung v/ährend mehr als 20 min benötigen. Die Umwandlung kann bei Temperaturen zwischen 280 und 340⁰C stattfinden. Je höher die Umwandlungstemperatur ist, desto schneller spielt sich die Reaktion ab, und desto vollständiger wird die Umwandlung; jedoch wird vorzugsweise mit einer

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maximalen Temperatur von 320 C gearbeitet, damit die Gelatine in dem Emulsionsüberzug möglichst wenig verkohlt und damit eine thermische Schädigung des Substrats möglichst ausgeschlossen wird. Eine Verkohlung innerhalb der Gelatine macht sich dadurch bemerkbar, daß das Material eine Bernsteinfarbe annimmt. Es ist zu beachten, daß die glänzende Teilschicht 32 nur dort entsteht, λνο vorher schwarzes Silber vorhanden war. Somit wird die glänzende Teilschicht aus dem in der entwickelten Silberhalogenidemulsion enthaltenen Silber gewonnen. Zwar erscheint das Silber an der Oberfläche und wird dort konzentriert, doch ist die Dicke der glänzenden Teilschicht nicht klar definiert, da ein Silberkonzentrationsgradient vorhanden ist, der von der belichteten Fläche weg nach innen abnimmt. ^T.,'ie erwähnt, ist es .möglich, daß man bestimmte aus schwarzem Silber bestehende Flächen durch eine Bleichung entfernt, so daß Steuerzeichen oder Begrenzungslinien zurückbleiben. Ferner kann man Markierungen in Form einfacher, klarer Zeichen mit Hilfe eines Negativentwicklungsverfahrens erzeugen, bei dem von einer Maske oder einem intermittierenden Strahl Gebrauch gemacht wird, um die schwarzen Bilder zu erzeugen, welche die klaren bzw. durchsichtigen Marken darstellen.

Zwar wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Datenträgers als Ausgangsmaterial eine Silberhalogenidemulsion verwendet, doch ist das fertige Erzeugnis als Silbergelatinekomplex zu betrachten, da die Halogenide beim Belichten und Entwikkeln im wesentlichen entfernt werden. Das fertige Erzeugnis ist durch das Vorhandensein einer reflektierenden Silberkomponente an seiner Oberfläche gekennzeichnet, die einen Silbergradienten aufweist, wobei mehr Silber an der Oberfläche und weniger Silber in größerer Tiefe vorhanden ist, wobei jedoch die gesamte Gelatinemasse etwas Silber enthält.

Beim Gebrauch des erfindungsgemäiäen Datenträgers wird Laserlicht auf einen Punkt an der Oberfläche des Überzugs fokus-

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siert. Diesem Punkt wird eine Laserenergiemenge zugeführt, die ausreicht, um das glänzende reflektierende Material zu entfernen. Das glänzende Material befindet sich in erster Linie an der Oberfläche, und da ein mit reflektiertem Licht arbeitendes Leseverfahren angewendet wird, v/ie es z.B. in der ÜG-PS 3 657 707 beschrieben ist, braucht der zum Aufzeichnen dienende Laserstrahl nur den glänzenden Überzug zu durchdringen und abzutragen, d.h. der Emulsionsüberzug braucht nicht über seine ganze Dicke entfernt zu werden. Das Lesen der aufgezeichneten Daten mit Hilfe von durchgelassenem Licht ist in einem begrenzten Ausmaß möglich, wenn ein Laserstrahl benutzt wird im Eoten oder sehr nahen Infrarot, so daß die Opazität des Überzugs 9QC des Lichtes zurückhält, während die aufgezeichneten Krater mindestens cQ'. .des Lichtes durchlassen.

Fig. S zeigt den Smulsionsüberzug 29 auf dem Substrat 27, der von der glänzenden Teilschicht 32 bedeckt ist und in dem mit Hilfe von Laserstrahlen Tl ein Krater 30 erzeugt wird, der als Beschädigung der glänzenden Teilschicht zu betrachten ist. Der Durchmesser der Krater wird möglichst klein gehalten, vorzugsweise etwas unter 1 Mikrometer, jedoch nicht größer als einige Mikrometer, damit hohe Uerte der Datendichte erreicht werden. Die mit Hilfe von Laserlicht aufgezeichneten Daten werden gemäß Fig. 1 von den Aufzeichnungsflächen 17 und 19 aufgenommen, wie es bei R angedeutet ist. Wie erwähnt, können diese Aufzeichnungsflächen auch vorher aufgezeichnete Datenbank- und Steuerinformationen enthalten, die im wesentlichen über die gesamte Fläche des Datenträgers verteilt sein können. Innerhalb der mit G bezeichneten Schutzzone 21 werden keine Daten aufgezeichnet, doch kann man diese Zone mit Steuerzeichen versehen. Beide Arten von Flächen können mit Hilfe photographischer Verfahren oder auf pyrographischem Wege, z.B. mittels eines Lasers, mit Steuerzeichen versehen werden.

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Somit kann ein erfindungsgemäßer Datenträger ein Gemisch aus vorher aufgezeichneten Daten und Steuerzeichen, die auf photographischem Wege erzeugt worden sind, und aus nachträglich aufgezeichneten Daten enthalten, deren Aufzeichnung auf pyrographischem Wege mittels eines Lasers erfolgt. Es besteht kein Unterschied bezüglich der Datenspeicherung zwischen vorher aufgezeichneten, nicht reflektierenden Punkten und mit Hilfe eines Lasers aufgezeichneten, nicht reflektierenden Punkten. Während des Lesevorgangs sind auf der gleichen Scheibe Datenbankinformationen und Steuerzeichen ebenso zugänglich wie die Daten, während beim ,Aufzeichnungsvorgang von den Steuerinformationen Gebrauch gemacht wird.

In der am Ende der Beschreibung beigefügten Tabelle sind die Ergebnisse relativer Kontrastmessungen zusammengestellt, die gemäß Fig. 8 beim Aufzeichnen und Lesen mittels eines Lasers bei einem Probestück des erfindungsgemäßen reflektierenden Datenträgermaterials auf einem Substrat aus Glas gewonnen wurden. Zur Messung wurden 32 Punkte jeweils bei 16 Leistungspegeln, d.h. insgesamt 512 Punkte, mittels eines Argonlasers aufgezeichnet bzw. gelesen, der die grüne 514-Nanometer-Linie erzeugte.Von den erzeugten Löchern wurden Elektronenmikrographien und optische Mikrophotographien hergestellt.

Diese Photographien bestätigten, daß die

Tiefe der Löcher bei den betreffenden Energiepegeln erheblich geringer ist als der 0,3 Mikrometer betragende Lochdurchmesser und daß sich der Lochdurchmesser bei den niedrigeren Energiepegeln verkleinert. Die Tabelle zeigt, daß der Kontrast von einem Leistungspegel von 28 mW bis herab zu 6,9 mW nahezu unverändert bleibt, woraus ersichtlich ist, daß das Material einwandfrei arbeitet, solange die Energiezufuhr über dem erforderlichen Pegel bleibt. Es tritt kein bemerkbarer "Überleistungs"-Effekt auf. Zu bemerken ist auch, daß bis herab zu 4,6 mW nur eine geringe weitere Verschlechterung des Kontrastes eintritt. Schließlich ist festzustellen, daß der verwendbare Kontrast (wenn der Medianwert des Kontrastes erheblich über dem Verteilungswert 1 Sigma liegt) bis herab zu

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2,2 m\I ausreicht. Aus diesen Daten läßt sich schließen, daß der Informationsträger bei nominal 5 mW und einem Strähldurchmesser von 0,8 Mikrometer mit Impulsen von 100 Hanose— künden beschrieben werden kann. Dies ist etwas weniger als erforderlich., um eine Aufzeichnung auf einer dünnen Schicht aus im Vakuum aufgedampftem Tellur zu erzeugen, d. h. bei einem Metall, das zu den bekannteren Laseraufzeichnungsmaterialien genört.

Der vorstehend beschriebene reflektierende Datenträger erfordert erheblich weniger Laserenergie, und er erzeugt eine erheblich geringere Menge Abfall . als bekannte Datenträger, bei denen Löcher über die ganze Dicke einer schwär-: zen Silberhalogenidemulsionsschicht mit einer Stärke von 6 Mikrometer eingebrannt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt dazu, daß die thermisch umgewandelte Emulsion nur bis auf eine Tiefe von weniger als 0,5 Mikrometer geschmolzen und beseitigt wird, so daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahrens in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Datenträger zu einer Verringerung der benötigten Laserenergie: und des entstehenden Abfalls um mehr als eins Größenordnung führt.

Es sei bemerkt, daß die thermisch umgewandelte Silberhalogenidemulsionsschicht unter dem reflektierenden Überzug, d.h. die Schicht 33, eine Wärmeisolierung bewirkt und die Aufzeichnungsempfindlichkeit auf ähnliche Weise verbessert, wie es bei den bekannten Datenträgern mittels einer filmförmigen Zwischenschicht aus Kunststoff geschieht. Jedoch ist es bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren nicht erforderlich, zusätzlich ein chargenweises Aufdampfen im Vakuum

durchzuführen. Vielmehr läßt sich der reflektierende Überzug auf kontinuierlichem Wege herstellen.

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Tabelle

Aufzeichnen und Lesen mittels eines Lasers bei einem reflektierenden pyrographischen Datenträger

laserstrahl: Wellenlänge 514 Nanometer Durchmesser 0,8 Mikrometer Impulsdauer 1.00 Nanosekunden

Gepulste Energie an der Oberfläche des Datenträgers, mV/	Relatives Kontrast verhältnis (Mittel wert für 32 Punkte)	Statistische Ver teilung der Kon trast Verhältnisse der 32 Punkte (+1 Sigma)
28	2417	+276
24,3	2361	+442
21	2518	+267
18	2700	+296
15,4	2690	+314
12,8	2804	+267
10,4	2634	+270
8,7	2651	+325
6,9	2498	+336
5,7	2221	+ 459
4,6	2156	+432
3,6	1860	+624
2,8	1725	+380
2,2	1217	+250
1,7	654	+188
1,3	279	+145

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Leerseite

Claims

Ώί^Γ 12 D

P a t e η t a η s η r ü c h e

Datenträger zum pyrographischen Aufzeichnen von Daten mit Hilfe eines Lasers mit einem Substrat in Form eines Flaehmaterials J₈ dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Substrat (27) ein glänzender reflektierender Oberflächenüberzug (29) angeordnet ist, bei dem reflektierende Silberteilchen in einer Gelatinematrix verteilt sind.

Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der glänzende reflektierende Oberflächenüberzug des Substrats (27) einem Silberkonzentrationsgradienten derart aufweist, daß die Silberkonzentration an der von dem Substrat (27) abgewandten Grenzfläche am größten ist und in Richtung: auf das Substrat abnimmt.

Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der glänzende reflektierende Oberflächenüberzug (29) eine sich durch alle Teile des Überzugs erstreckende Silberkomponente au f wei s t.,

Verfahren zum Herstellen eines Datenträgers für die pyrographische Aufzeichnung von Daten mittels eines Lasers, dadurch gekennzeichnet , daß ein Silberhalogenigemulsionsüberzug auf einem Substrat zum Zweck der Schwärzung photographisch behandelt wird und daß der photographiseh behandelte schwarze Silberhalogenigemulsionstiberzug: mittels einer Erhitzung auf mindestens 250⁰C in einer Atmosphäre mit einem erheblichen Sauerstoffgehalt einer thermischen Umwandlung unterzogen wird, bis mindestens eine glänzende reflektierende Komponente oder Teilschieht auf der Oberfläche des Emulsionsüberzugs erscheint,

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5. Verfahren mcii Anspruch i_T dadurch gekennzeichnet, daß zu der photographtschen Behandlung der S'Ilberhalogenid·- .emulsion Arbeitsschritte gehören, um den Silberhalogenidemulsionsüberfug auf dem Substrat einer aktinischen Strahlung· auszusetzen und um den nilbcrhalog-enidemulsionsüberzug zu entwickeln«

6. Verfahren nach Anspruch 4,. dadurch gekennzeichnet,, daß in der Emulsion auf ρhotographischem Wege Flächen zum pyrographischen Aufzeichnen von Daten mittels eines Lasers» und Flächen definiert werden, die nlclrfc auf pyrographi schein Tr'ege mittels eines Lasers hergestellten Aufzeichnungen vorbehalten sind.

-7.,Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet_r daß . in der Emulsion auf ph.otographlsch.em Wege Servospuren definiererde Linien erzeugt werden.,

8. Verfahren nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet, da£ In der Emulsion auf photograplilseitern Wege Steuerseiciien enthaltende Linien erzeugt werden.

Verfahren nach Anspruch 6_r dadurch gekennzeichnet, daß Datenbankinformationen In einer phatographiscli definierten Fläche aufgezeichnet werden» die für nlciit-pyrographiscne Aufzeichnung reserviert ist.

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