DE3002911C2 - Optisches Informationsspeichermedium und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Informationsspeichermedium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 and ein Verfahren zu seiner Herstellung und betrifft insbesondere ein Införmationsspeichermedium bzw. einen Datenträger, der sich mit Hilfe eines Lasers beschriften läßt und dem die aufgezeichneten Informationen unmittelbar nach dem Aufzeichnungsvorgang auf direktem Wege wieder entnommen werden können.

Unter der Bezeichnung »Bildplatte« ist es bekanntgeworden, zunächst einen »Master« dadurch herzustellen, daß eine Platte mit einer Photoresistschicht überzogen wird, dann diese Photoresistschicht mit einem modulierten Laser belichtet wird, und schließlich die Oberfläche geätzt wird, so daß als »Pits« bezeichnete Vertiefungen entstehen; von diesem Master wird ähnäich wie bei der Schallplatten-Hersteliung eine Preßmatrize gezogen, mit der die eigentliche Bildplatte hergestellt wird, die nach dem Pressen mit einer dünnen Schicht aus gut reflektierendem Material, beispielsweise Aluminium, versehen wird. Diese wird mit einer Schutzschicht überzogen und kann dann mit einem schwachen Laser abgetastet werden (Funk-Technik 1972, Nr. 19, S.

692-694).

Andererseits ist es bekanntgeworden, Aufzeichnungsmedien mit Hilfe eines Lasers zu beschriften, die selbst mit einem Laser abgetastet werden, wo also der Umweg Ober eine Preßmatrize, wie sie seibstverdtändlich für die Massenproduktion identischei Kopien zweckmäßig ist. vermieden ist.

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 räch der Beschriftung mittels eines Lasers 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 durch einen Verdampfungsvorgang verringert werden kann, um dünne Filme aus Farbstoffen oder anderen Uberzugsmaterialien, die jeweils an einem gewünschten Punkt abgetragen werden können, sowie um dielektrische Materialien, deren Brechungsindex jeweils an einem gewünschten Punkt verändert werden kann, um beim Abtasten mit Hilfe eines Leselasers eine Lichtstreuung zu bewirken.

f>5 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 veränderbarem 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 chargenweisen Herstellung mit den genannten Nach-.eilen 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 Leicht als auch unter Verwendung von durchgelassenem Licht gelesen werden. Drittens haben Filme aus Tellur und Wismut relativ hohe Aufzeichnungsempfindlichkeitswerte.

Erfreulicherweise haben es Metallfilme aus allen vorstehend genannten Gründen ermöglicht, umfangreiche Forschungsarbeiten durchzuführen und Fortschritte bezüglich der Konstruktion optischer Datenspeichersysteme zu erzielen. Bis jetzt bestehen die gebräuchlichsten Metallfilme aus Tellur. Jedoch ist es erforderlich, das Tellur unter Anwendung eines kostspieligen, nur chargenweise durchführbaren Vakuumaufsprühverfahren zu verarbeiten; das Tellur bildet keinen zähen Überzug, und es führt wegen seiner Giftigkeit zu Herstellungsschwierigkeiten und Umweltproblemen.

In der US-PS 39 11 444 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 Metallfilm und einem flexiblen transparenten Substart 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 Film zu verhindern.

Im Beispiel I der US-PS 35 67 447 ist in Verbindung mit der Herstellung von Photomasken für die Halbleiterfertigung beschrieben, dali eine Erhitzung einer mit einer Silberhalogenidemulsion beschichteten entwickelten Photoplatte bewirkt, daß sich die bildfreien Flächen aus klarer Gelatine 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 38 93 129 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 US-PS 36 89 894 ist die Verwendung eines belichteten und entwickelten Mikrofilms beschrieben, bei dem Daten dadurch aufgezeichnet werden, daß auf optischem Wege durchsichtige Datenbits mit schwarzen Flächen des Mikrofilms dadurch aufgezeichnet werden, daß Löcher in die schwärze Silberhalogenidemulsion ,eingebrannt werden.

; In zahlreichen weiteren Patentschriften sind Licht absorbierende Medien zum Herstellen 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

in 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 Steuerkennzeichen und bestimmte Datenbankinformationen mit Hilfe normaler photographischer Mittel aufzuzeichnen, um die Benutzung von Scheiben oder Platten sowohl bei der Aufzeichnungseinrichtung als auch bei der Wiedergabeeinrichtung.Tu erleichtern.

Die Erfindung geht dabei aus vo^r einem Informationsspeichermedium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Informationsspeichermedium ist durch die US-PS 33 14 073 bekannt geworden. Bei diesem bekannten Informationsspeichermedium war die Photo-SPberhalogenidemulsionsschicht in der Weise behandelt, daß eine schwarze Silberschicht erhalten wird; es wird in diesem Zusammenhang die Meinung vertreten, daß ein Datenträger umso besser sei, je mehr

JO Licht absorbiert wird, d. h. je schwärzer üas Material ist. Das Beschriften soll in der Weise vorgenommen werden, daß mittels eines Laserstrahls ein Loch eingebrannt wird, das vollständig durch die schwarze Schicht hindurchgeht. Dazu wird selbstverständlich eine beträchtliche Strahlungsenergie benötigt, mit anderen Worten die Aufzeichnungsempfindlichkeit ist — im Gegensatz zu den oben besprochenen Filmen aus Tellur und Wismut — relativ niedrig.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dumgegenüber durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Bekanntlich wird das schwjrze Aussehen von entwickelten Photo-Silberhalogenidemulsionsschichten dadurch hervorgerufen, daß das Silber aus den Süberhalogenidköipern :n Fadenform oder Faserform vorliegt, so daß es eben schwarz erscheint. Oben wurde jedoch bereits darauf hinggewiesen, daß es in anderem Zusammenhang bekannt geworden ist, eine belichtete und entwickelte Silberhalogenidemulsionsschicht so weiter zu behandeln, daß sie einen reflektierenden metallischen Schimmer annimmt. Diese bekannte Tatsache wird bei der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe ausgenutzt.

Spezielle Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Inform U'ionsspeichermediums ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3, deren Merkmale in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung noch näher erläutert werden.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Informationsspeichermediums geht die Erfindung aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4, und dieses Verfahren wird erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, wie im Kennzeichentei! des Anspruchs 4 angegeben.

Das erfindungsgemäße Informationsspeichermedium, insbesondere in der Ausführung, wie es durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, hat den wesentlichen Vorteil, daß die Herstellung in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen kann, und, unab-

hängig davon, daß die zum Beschriften erforderliche Laserenergie relativ niedrig ist. Aus der photographischen Technik ist es bekannt, einen EmulsionsUberzug fest am Substrat haften zu lassen, und in aller Regel sind auch solche Überzüge auch dann nicht giftig, wenn beim Beschriften mit Hilfe eines Lasers Teile der Schicht abgetragen werden. Gegenüber den bisher für das Beschriften mit Lasern geringer Energie günstigsten Metallfilmen ergibt sich noch der Vorteil, daß die Emulsionsschicht vor dem eigentlichen Gebrauch auf photographische Weise mit jedem gewünschten Muster versehen werden kann, um Steuerzeichen für die Aufzeichnungseinrichtung und/oder die Wiedergabeeinrichtung sowie für die Herstellung von Kopien von Stammaufzeichnungen zu ermöglichen.

Spezielle Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 5 bis 10; diese werden in Verbindung mit der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Datenträgers;

F i g. 2 den vergrößerten Teilschnitt 2-2 in F i g. I:

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

Fig.8 einen vergrößerten Teilschnitt des Datenträgers nach Fig. 1 zur Veranschaulichung des Beschreibens des Datenträgers mittels eines Lasers.

In Fig. 1 ist eine Scheibe 11 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 Ach3e festzuhalten. Zwar wird im folgenden ein erfindungsgemäßer Datenträger in Form einer Scheibe beschrieben, doch ist eine solche

o—l :t r_~_ γ.··. i:_ v_nH.._AHju.L_x:i ^_n. Γι»*-»«*.»,.»....

Odiciudlivn ill IUi uic »ti πτ,πυυαι r\t.it \j\.a L'aiwiniagkia

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 Wege eine bestimmte Platte gewählt und dann mit Hilfe mechanischer und elektrooptischer Einrichtungen abgetastet wird.

Die Scheibe nach F i g. 1 ist auf photographischem Wege 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 Schutzzone 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 Flg. I ist das Aufzeichnungsfeld 19 mit mehreren konzentrischen, in Umfangsabständen verteilten Servospuren 23 versehen, bei denen es sich um dünne Linien handelt, welche die Lücken zwischen kreisrunden Bahnen bezeichnen, in denen Daten aufgezeichnet werden.

Dieses Linienmuster wird in der nachstehend anhand von F i g. 3 bis 7 beschriebenen Weise auf photographischem Wege aufgebracht.

F i g. 2 zeigt den Datenträger nach F i g. I in einem vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 2-2. Der

is Datenträger weist ein Substrat 27 auf, 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, kerami schem Material oder einem Poiyimid-Duropiast oder -Thermoplast. Eine der Anforderungen, die das Material des Substrats zu erfüllen hat, besteht darin, daß es Temperaturen bis zu mindestens 280° C, wahrscheinlichst 320°C und bis herauf zu 340°C 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 Reflexionsverfahren arbeitenden WiedeKb*aoeeinrichtung auf einen aufgezeichneten Punkt geworfen wird, entweder von dem Substrat durchgelassen oder von ihm bei minimaler Reflexion absorbiert wird. Ist das Substrat aDsorptionsfähig, kann es bei den Wellenlängen des Aufzeichnungsstrahls oder denen des Lesestrahls oder den Wellenlängen beider Strahlen absorptionsfähig sein. Daher sind nicht alle gebräuchlichen photographischen Substrate verwendbar. Beispielsweise bestehen die gebräuchlichsten photographischen Füir.basismateriaüen aus Pciyesterpolyterephthalat, Polycarbonat oder Cellulosetriacetat, und bei diesen Materialien beträgt die maximale kontinuierliche Betriebstemperatur 145 bzw. 132 bzw. 205⁰C. Ferner muß eine auf ein Substrat aufzubringende photographische 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 Hilfe des Reflexionsverfahrens, d. h. nicht unter Ausnutzung der Lichtdurchläs- sigkeit, gelesen werden, kann das Substrat aus einem nicht reflektierenden, lichtundurchlässigen Matrial bestehen. Es gibt einen Polyimidkunststoff, der allen diesen Bedingungen entspricht. Er steht sowohl als Thermoplast wie auch als Duroplast zur Verfügung, er hält mehrere Minuten lang einer Temperatur von 320⁰C stand, und er ist mit Hilfe von Alkalien ätzbar.

1st 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 43 5845 der Anmelderin beschrieben ist, die sich mit einem Fehlerprüfverfahren und einer Vorichtung für digitale Daten bei optischen Aufzeichnungssystemen befaßt Wird der Laserstrahl in der aus F i g. 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. Wird 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. Außerdem kann sich die Dicke des Substrats nach den Gesamtabmessungen des Datenträgers richten. Bei einer *>-:heibe mit einem Durchmesser von etwa 305 mm kann eine Dicke von etwa 3,2 mm zweckmäßig sein.

Das Substrat 27 hat die Aufgabe, eine Unterstützung für einen Silberhalogenidemulsionsüberzug 39 zu bilden, der gemäß F i g. 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 sehr feine Silberhalogenidkörner gekennzeichnet, d. h. nur ein Uipinf*!" Prr»7f»nt5at7 der Körner überschreitet die Große von 0,007 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 Halbleiterschaltkreise herzustellen. Beispielsweise werden mit einer Emulsion beschi htete Photoplatten, die im Rahmen der Erfindung verwendbar sind, durch die Firma Agfa-Gevaert (Belgien), die Firma Konishiroku Photo Industries (Japan) und die Eastman Kodak Company hergestellt.

Die glänzende reflektierende Schicht 32 nach Fig.8 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 29 enthalten sind, die eine gleichmäßige Zusammensetzung hat. Gewöhnlich wird eine nicht dargestellte Grundschicht verwendet, um das Substrat 27 fest mit der Emulsionsschicht 29 zu verbinden. Nach der erfindungsgemäßen thermischen Umwandlung bildet die Emulsionsschicht 29 nach F i g. 2 gemäß F i g. 8 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 F i g. 8 eine scharf ausgeprägte Begrenzung der reflektierenden Teilschicht 32, doch ist eine solche Begrenzung tatsächlich nicht vorhanden, und die Darstellung in F i g. 8 soll lediglich auf den Unterschied zwischen der Oberfläche des Materials und der darunter angeordneten Emulsion hinweisen. Die Tatsache, daß nach dem Erhitzen eine größere Anzahl von Silberteilchen an der Oberfläche vorhanden ist und daß weiter unten die Anzahl der Silberteilchen geringer ist, ist überraschend, und bis jetzt fehlt eine vollständige Erklärung für diese Tatsache. Es wird angenommen, daß die Wärme dazu führt, daß fadenförmige Silberteilchen in erheblich beweglichere kleinere Teilchen zerlegt werden, die sich in Gegenwart von Sauerstoff an der Oberfläche konzentrieren und reflexionsfähig werden.

, 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 sufhcrt ds diese Tsiischicht in zunehmendein 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 F i g. I ist eine Silberhalogenidemulsionsschicht auf einem Substrat aus Glas angeordnet. Somit ist die Unterscheidung zwischen Aufzeichnungsund Nichtaufzeichnungsflächen willkürlich, d. h. gegebenenfalls könnte die gesamte Fläche des Datenträgers Aufzeichnungen aufnehmen. Der Einfachheit halber ist es jedoch zweckmäßig, bestimmte Flächen als Nichtaufzeichnungsflächen zu bezeichnen. Die Begrenzungen zwischen Aufzeichnungs- 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 die Daten werden auf oder zwischen diesen Linien aufgezeichnet. Solche Servospurlinien können ebenso wie linienförmige Begrenzungen für Nichtaufzeichnungsflächen vor dem Aufzeichnen von Daten auf photographischem Wege auf den Datenträger aufgebracht werden. Ferner kann man andere alphanumerische Informationen oder Datenbankinformationen, die einen bleibenden Bestandteil des Datenträgers bilden sollen, im Anfangsstadium des Behandlungszykius aufbringen, da sie einen festen Bestandteil des

so 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 beim Ausgangsmaterial für den Datenträger handelt es sich um eine unbelichtete handelsübliche Photoplatte, wie sie bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet wird. Nach der thermischen Umwandlung können diese Informationen unter Ausnutzung von reflektierendem Licht gelesen werden, denn die schwarzen Bildflächen werden in einem erheblichen Ausmaß reflexionsfähig, während die klaren, bildfreien Flächen nur ein geringes Reflexionsvermögen haben.

Die photographischen Verfahren, die zum Vorab-Aufzeichnen von Datenbank- und Steuerinformationen angewendet werden können, sind auf dem Gebiet der Halbleiterindustrie bekannt Es ist möglich, Linien mit einer Breite von 1 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, 2336 und 23c besteht. Dieses Linienmuster existiert als latentes Bild in der Silberhalogenidemulsion, deren übrige Teile unbelichtet bleiben.

Fig.4 veranschaulicht die Behandlung der Datenträgerplatte 11 mit Hilfe eines bekannten handelsüblichen Entwicklers, der eine für schwarzes Silber charakteristische Schwärzung des durch die Linien 23a. 236 und 23cgebildeten Bildmusters hervorruft, während das übrige Material transparent ist.

Fig.5 zeigt die entwickelten Silberflächen 23a, 236 und 23c, die gebleicht worden sind, so daß sie klare Flächen bilden. Diese Bleichung läßt die unbelichteten Zonen des Datenträgermaterials 11 unbeeinflußt.

F i g. 6 zeigt den Zustand des gesamten Datenträgers, nachdem dieser einer starken aktinischen Strahlung ausgesetzt worden isi, l. B. iiiii Hilfe einer Quecksilbcrlichtbogenlampe, einer Glühlampe oder einer Xenonblitzlampe, und nachdem eine Entwicklung zur Erzielung eines maximalen Schwärzungsgrades durchgeführt wurde; gegebenenfalls kann eine Fixierung erfolgen. Dieser Arbeitsschritt hat den Zweck, schwarze Zonen zu erzeugen, die sich in reflektierende Datenaufzeichnungsfelder umwandeln lassen. Natürlich zeigt auch die Schutzzone 21 nach Fig. 1 zwischen den Aufzeichnungsfeldern die gleiche Schwärzung, doch wird sie auf andere Weise verwendet. Diese Belichtungs-, Entwicklungs- und Fixierschritte bilden das einzige Behandlungsverfahren, das vor dem Erhitzen durchzuführen ist, wenn der Datenträger nicht vorher mit Informationen versehen zu werden braucht, z. B. den Servospuren 23a. 236 und 23c, und wenn keine vorher aufgezeichneten alphanumerischen Zeichen oder Steuerzeichen benötigt werden. Wenn keine Bilder auf photographischem Wege aufgezeichnet zu werden brauchen, könnte man sogar in manchen Fällen einen Verschleierungsentwickler 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 entwickeln. Hierzu sei verwiesen auf »The Theory of the Photographic Process«, 4. Auflage, McMillan (1977), S. 422. Der Mindestschwärzungsgrad muß derart sein, daß die danach durch die thermische Umwandlung erzeugte reflektierende Teilschicht 32 ein ausreichendes Reflexionsvermögen bei der Wellenlänge des Lichtes zeigt, das bei der Wiedergabe mit Hilfe von reflektiertem Licht verwendet wird. Vorzugsweise wird eine dünne reflektierende Teilschicht von ausreichendem Reflexionsvermögen mit einer Dicke von weniger als 0,5 Mikrometer verwendet, um den Energiebedarf zum Stanzen des Oberzugs bei der pyrographischen Laseraufzeichnung auf ein Minimum zu verringern.

Als Alternative zur chemischen Naßentwicklung zur Schwärzung der Emulsion kann man auch eine trockene thermische Entwicklung anwenden. Bei der thermischen Entwicklung wird ein latentes Bild durch Erhitzen eines 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 thensographischen Materialien eine Entwicklung. Eine thermisch entwickelbare Materialart enthalt eine Entwicklermasse zusammen mit Si'berhalogenidkörnern. Die Erhitzung bewirkt eine Aktivierung des Entwicklers, 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 Schwärzungsgrad erzielt wird.
Nachdem der gegebenenfalls vorher mit Steuerzeichen oder dergl. versehene 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 280 bis 340°C oder in Sauerstoff auf eine Temperatur von 250 bis 340⁰C erhitzt, bis eine glänzende reflektierende Teilschicht 32 nach Fig.8 erscheint. Hierbei wird 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 weniger als einer Minute, reflexionsfähig zu werden. Nach einer weiteren 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 32 nach F i g. 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 wird und da sich die Erhitzung leicht so programmieren läßt, daß das Substrat nur in einem minimalen Ausmaß einem Wänneschock 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 Worten, die mäßigen Temperaturen, mit denen gearbeitet wirf! 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 Temperaturen eine Zerlegung der Silberkörner, und

so sie bewirken eine Dispersion der Körner, die anscheinend zur Erzeugung der reflektierenden Schicht erforderlich ist

Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre, in aer die Erhitzung stattfindet, wird vorzugsweise auf 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 erheblichen Sauerstoffgehalt von Luft vorzusehen, damit bei der thermischen Umwandlung die glänzende silberhaltige Teilschicht 32 entsteht

Es ist mindestens erforderlich, daß die glänzende reflektierende Teilschicht an der Oberfläche des Materials sichtbar ist um zum Lesen der Daten auf der Grundlage unterschiedlicher Reflexionswerte brauch-

bar zu sein. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, mit einem dickeren Überzug aus dem glänzenden Material ζυ 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 während 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 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 8ernsteinfarbe annimmt. Es ist zu beachten, daß die glänzende Teilschicht 32 nur dort entsteht, wo 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. Wie 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 Negaiiventwicklungsverfahrens 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 Entwickeln 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 erfindungsgemäßen Datenträgers wird Laserlicht auf einen Punkt an der Oberfläche des Überzugs fokussiert. 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, wie es z. B. in der US-PS 36 57 707 beschrieben ist, braucht der zum Aufzeichnen dienende Laserstrah! nur den glänzenden Überzug zu durchdringen und abzutragen, & 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 Roten oder sehr nahen Infrarot, so daß die Opazität des Überzugs 90% des Lichtes zurückhält, während die aufgezeichneten Krater mindestens 50% des Lichtes durchlassen.

Fig.8 zeigt den Emulsionsüberzug 29 auf dem Substrat 27, der von der glänzenden Teilschicht 32 bedeckt ist und in dem mit Hilfe von Laserstrahlen 31 ein Krater 30 erzeugt wird, der als Beschädigung der glänzenden Teilschicht zu betrachten ist. Der Durchmesser der Krater wird möglichst klein gehalten,

s vorzugsweise etwas unter 1 Mikrometer, jedoch nicht größer als einige Mikrometer, damit hohe Werte der Datendichte erreicht werden. Die mit Hilfe von Laserlicht aufgezeichneten Daten werden gemäß F i g. 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, ζ. Β. mittels eines Lasers, mit Steuerzeichen versehen werden.

Somit kann ein erfindungsgemäüer 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 F i g. 8 beim Aufzeichnen und Lesen mittels eines Lasers bei einem Probestück des ei imuüngSgcnTiäucri rciickticrciiucn Lfäicriir3gcrfi"iuicrials 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 un*> optisehe Mikrophotographien hergestellt.

Diese Photographien bestätigten, daß die Tiefe der Löcher bei den betreffenden Energiepegeln erheblich geringer ist als der 0,8 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 Kontrastees eintritt. Schließlich ist festzustellen, daß der verwendbare Kontrast (wenn der Medianwert des Kontrastes erheblich über dem Verteilungswert 1 Sigma liegt) bis herab zu 2,2 mW ausreicht Aus diesen Daten läßt sich schließen, daß der Informationsträger bei nominal 5 mW und einem Strahldurchmesser von 0,8 Mikrometer mit Impulsen von 100 Nanosekunden beschrieben werden kann. Dies ist etwas weniger als erforderlich, um eine Aufzeichnung auf einer dünnen Schicht aus im Vakuum aufgedampften Tellur zu erzeugen, d. h. bei einem Metall, das zu den

bekannteren Laseraufzeichnungsmaterialfcn gehört

Der vorstehend beschriebene reflektierende Datenträger erfordert erheblich weniger Laserenergie, und erzeugt eine erheblich geringere Menge Abfall als bekannte Datenträger, bei denen Löcher über die ganze Dicke einer schwarzen Silberhalogenidemulsionsschicht mit einer Stärke von 6 Mikrometer eingebrannt werden. Das erfmdungsgemäße 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 eine Größenordnung führt.

Es sei bemerkt, daß die thermisch umgewandelte Silberhalogenidemulsionsschicht unter dem reflektie-

renden Oberzug, d. h. die Schicht 33, eine Wärmeisolierung bewirkt und die Aufzeichnungsempfindlichkeit aui ähnliche Weise verbessert wie es bei den bekannten Datenträgern mittels einer filmförmigen Zwischenschicht aus Kunststoff geschieht Jedoch ist es bei dom erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren nicht erforderlich, zusätzlich ein chargenweises Aufdampfen im Vakuum durchzuführen. Vielmehr läßt sich der reflektierende Überzug auf kontinuierlichem Wege herstellen.

Tabelle

Aufzeichnen und Lesen mittels eines Lasers bei einem reflektierenden pyrographischen Datenträger

Laserstrahl: Wellenlänge S14 Nanometer Durchmesser 0,8 Mikrometer

	Relatives Kootrast-	Statistische Ver
Gepulste Energie	verhiitnis (Mittel	teilung der Kon-
an der Oberfläche	wert für 32 Punkte)	tnctverWUbüs
des Datenträgers,		«er32Plp*te
mW	2417	±276
2t"	2361	±442
243	2518	±267
21	2700	±296
It	2690	±314
15,4	2804	±267
12J»	2634	±270
10,4	2651	±325
	2498	±336
6>9	2221	±459
5,7	2156	±432
4,«	1160	±624
	1725	±3»
2JB	1217	±250
2a	654	±1W
1,7	279	±145
U		Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche;

1. Införmationsspeichermedium zum pyrographischen Aufzeichnen von Daten mit Hilfe eines Lasers, mit einer behandelten Photo-Silberhalogenidemulsionsschicht auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (27) ein glänzend reflektierender Oberflächenüberzug (29) angeordnet ist bei dem reflektierende nicht-faserige Silberpartikel in einer Gelatinematrix verteilt sind.

2. Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der glänzend reflektierende Oberflächenüberzug (29) einen Silberkonzentrationsgradienten derart aufweist, daß die Silberkonzentration an der von dem Subtrat (27) abgewandten Grenzfläche am größten ist und in Richtung auf das Substrat abnimmt.

3. Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der glänzende reflektierende Oberflächenüberzug (29) eine sich durch alle Teile des Überzugs erstreckende Silberkomponente aufweist

4. Verfahren zum Herstellen eines Informationsspeichermediums für die photographische Aufzeichnung von Daten mittels eines Lasers, bei dem ein auf einem Substrat befindlicher Silberhalogenidemulsionsüberzug photographisch zum Zwecke der Schwärzung behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberhalogenidkörner einen Durchmesser von kleiner als 0,07 um haben, daß das Substrat bei Temperaturen bis mindestens 250⁰C temperaturbeständig ist und daß der phoi.-graphisch behandelte schwarze Silberhalog^nidemulsionsüberzug mittels einer Erhitzung auf ir.indesr ns 250° C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre einer thermischen Umwandlung unterzogen wird, bis mindestens eine glänzende, elektrisch nicht leitfähige reflektierende Komponente auf der Oberfläche des Emulsionsüberzugs erscheint, wobei die glänzend reflektierende Komponente an der von dem Substrat abgewandten Grenzfläche die höchste Silberkonzentration aufweist, welche in Richtung auf das Substrat hin abnimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das photographische Behandeln der Silberhalogenidemulsion folgende Schritte enthält: der Silberhalogenidemulsionsüberzug auf dem Substrat wird einer aktinischen Strahlung ausgesetzt und der Silberhalogcnidemulsionsüberzug wird entwickelt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emulsion auf photographischem Wege Flächen zum pyrographischen Aufzeichnen von Daten mittels eines Lasers definiert werden und Flächen, die nicht auf pyrographischem Wege mittels eines Lasers hergestellten Aufzeichnungen vorbehalten sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emulsion auf photographischem Wege Servospuren definierende Linien erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emulsion auf photographischem Wege Steuerzeichen enthaltende Linien erzeugt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Datenbankinformationen in einer photographisch definierten Fläche aufgezeichnet werden, die für nicht-pyrographische Aufzeichnung reserviert ist

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die thermische Umwandlung mittels Erwärmung auf mindestens 250° C in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt die mindestens 20% Sauerstoff enthält