DE3014677A1 - Traeger fuer optische aufzeichnung und verfahren zur aufzeichnung von informationen unter verwendung dieses traegers - Google Patents

Traeger fuer optische aufzeichnung und verfahren zur aufzeichnung von informationen unter verwendung dieses traegers

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DE3014677A1
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carrier
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Michael Anthony Hopper
Vlad Joseph Novotny
James Harry Sharp
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Description

HOFFMANN - EITLE & PARTNER
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL. -ING. W. LEHN
DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) . D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (08?) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)
Unser Zeichen: 35 2?0 uAac
Anmelder: Xerox Corporation
Rochester N.J. / USA
Träger für optische Aufzeichnung und Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen unter Verwendung dieses Trägers.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Träger für optische Aufzeichnung und Abnahme von Informationen, der einen reflektierenden Grundkörper und eine darauf aufgetragene Farbschicht enthält; die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für optische Aufzeichnung und Abnahme von Informationen unter Verwendung dieses Trägers.
Es ist bereits bekannt, einen Träger für optische Aufzeichnung herzustellen, Informationen auf einem solchen Träger aufzuzeichnen und Informationen von einem solchen Träger optisch wieder abzunehmen. In der US-PS 4 097 895 (Spong) ist ein optischer Aufzeichner beschrieben, der aus einem scheibenförmigen Grundkörper aus Glas und einer darauf aufgetragenen Schicht aus Aluminium besteht, wobei die Aluminiumschicht danach mit einer Farbschicht überdeckt ist. Wird die Farbschicht einer Lichtquelle ausgesetzt, wie z.B. einem modulierten Laserstrahl, so werden Serien von Vertiefungen gebildet, die die Aluminiumschicht unter der Farbschicht bloßlegen. Die auf diese Weise aufgezeichnete Information in Form einer Serie von
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Vertiefungen kanu dann durch einen optischen Rückspielprozeß wiedergewonnen werden. Die Dicke der Farbschicht ist so ausgewählt, daß Antireflektionsbedingungen vorhanden sind, während die bloßgelegte Aluminiumschicht hochreflektierend ist. Ein solches System hat gedoch wesentliche Nachteile. Die dünne Farbdeckschicht wird durch Niederschlagen aus der Dampfphase im Vakuum gebildet; ein solches Verfahren ist im Vergleich zu den Kosten des verwendeten Materials sehr teuer. Ferner führt die niedergeschlagene dünne Farbschicht insofern zu einem Behandlungsproblem des Materials, als Verschmutzungen bei der Behandlung auftreten können, und es muß besondere Sorgfalt aufgewandt werden, um die Unversehrtheit dieser Schicht nicht zu beeinträchtigen oder zu zerstören. In dieser Hinsicht ist ein solcher Aufzeichnungsträger ähnlich dem Kohlepapier, das meist beim Schreibverfahren verwendet wird.
In der TJS-PS 4 023 185 (Bloom et al) ist ein optisches Aufzeichnungsmedium ähnlich dem oben beschriebenen offenbart. Dieses Aufzeichnungsmedium ist mit einer Farbschicht bedeckt, die gewissermaßen als hydrophob bezeichnet werden kann und verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb aufweist. Die oben erläuterten Nachteile im Hinblick auf den dort erläuterten Aufzeichnungsträger sind jedoch auch hier allgemein gültig.
In der US-PS 3 825 323 (Landwer) ist eine Einrichtung für das präzise Anordnen eines gebündelten Laserstrahles auf die Oberfläche eines sich bewegenden Aufzeichnungsträgers auf kapazitive Weise beschrieben, die bei einem Aufzeichnungsverfahren verwendet wird, um eine Speicherung durch örtliches Schmelzen ausgewählter Bereiche längs der Aufzeichnungsspuren in der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu bewirken. Bei diesem Verfahren wird ein dicker thermoplastischer Film auf einen gehärtetet Grundkörper aus
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Material mit hohem Schmelzpunkt, wie z.B. Glas, aufgetragen. Um auf einem solchen Film zu "schreiben", wird ein Laserstrahl selektiv auf die Oberfläche des Films fokussiert, um kleinste geschmolzene Vertiefungen darauf zu erzeugen. Venn eine derart aufgezeichnete Information "gelesen" werden soll, wird ein nichtzerstörender Laserstrahl auf den Aufzeichnungsträger gerichtet, wobei die Menge der von den geschmolzenen Bereichen oder Vertiefungen reflektierten Lichtenergie wesentlich verschieden ist gegenüber der Menge an Lichtenergie, die von den unzerstörten Bereichen reflektiert wird, so daß eine solche Differenz wahrgenommen und in binäre Datensignale umgewandelt werden kann, die den aufgezeichneten Daten in bekannter Weise entsprechen. Der in dieser Patentschrift beschriebene Aufzeichnungsträger hat somit keinen reflektierenden Grundkörper (reflective substrate) für das Lesen der aufgezeichneten Informationen. Um zu erreichen, daß die Brennebene der jökussLerenden Linse stets mit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers übereinstimmt, ist bei dem bekannten Aufzeichnungsträger eine leitfähige Schicht zwischen dem.Glasgrundkörper und der thermoplastischen Deckschicht vorgesehen. Die leitfähige Schicht bildet zusammen mit einem ebenen, lei>-tfähigen Metallring, der physikalisch mit dem Linsengehäuse verbunden ist, einen Kondensator, dessen Kapazität ein Maß für den Abstand zwischen der leitfähigen Schicht und dem leitfähigen Ring ist. Durch Messung dieser Kapazität wird ein differzielles Ausgangssignal für einen Bedienungsmechanismus zum Einstellen der Linsenposition erhalten, um die Übereinstimmung der Brennebene der Linse mit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers sicherzustellen. Die Dicke des thermoplstisehen Films, der in dieser Patentschrift beschrieben wird, und ferner das Nichtvorhandensein irgendwelcher Komponenten zur Absorption hoher Energie machen es erforderlich, daß diese bekannte optische Scheibe wesentliche Energiemengen für die
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Zwecke der Erzeugung der Maskierungen benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Träger für optische Aufzeichnung und ein verbessertes Verfahren zum Aufzeichnen und Abnehmen von Informationen unter Verwendung eines solchen Trägers anzugeben. Es gehört zur Aufgabe, daß der verbesserte Träger für optische Aufzeichnung verhältnismäßig billig hergestellt werden kann, unter normalen Behandlungsbedingungen stabil ist, eine hohe Markierungsempfindlichdkeit und einen guten optischen Kontrast hat. Es gehört ferner zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die optische Aufzeichnung von Informationen anzugeben, bei dem ein Laser mit nur sehr geringer Leistung verwendet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe und ihrer Teile ist der Träger für optische Aufzeichnung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.
Bevorzugte Ausführungsformen sind erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 12 und 17 gekennzeichnet.
Das durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruches 13 gekennzeichnet.
Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind durch die Merkmale der· Ansprüche 14 bis' 16 gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit einen Träger für optische Aufzeichnung vor, der einen reflektierenden Grundkörper und eine dünne Farbpolymerschicht auf dem Grundkörper enthält, wobei die Farbpolymerschicht dazu dient, um auf eine optische Aufzeichnungseinrichtung derart anzu-
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sprechen, daß wenigstens der Farbteil der Farbpolymerschicht, hervorgerufen durch die optische Aufzeichnungseinrichtung, veranlaßt wird, aus den entsprechenden Bereichen abzuwandern und dadurch den reflektierenden Grundkörper bloßzulegen. Vor dem Aufzeichnungsverfahren bildet die Farbpolymerschicht eine Antireflektionsschicht, die den reflektierenden Grundkörper bedeckt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig.1 einen Ausschnitt des optischen Aufzeichnungtragers gemäß der Erfindung im Querschnitt;
Fig.2 eine andere Ausführungsform des optischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung im Querschnitt;
Fig.3 eine weitere Ausführungsform des optischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung im Querschnitt;
Fig.4 wiederum eine andere Ausführungsform des optischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung im Querschnitt und
Fig.5 ein schematisches Diagramm, das eine Einrichtung darstellt, die zum Aufzeichnen oder "Schreiben " von Informationen auf einen optischen Aufzeichnungsträger gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und ebenso zum Lesen der aufgezeichneten Informationen von diesem Träger.
Jn Fig.1 ist gezeigt, daß der optische Aufzeichnungsträger 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei Komponenten-
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teilen zusammengesetzt ist:
Ein reflektierender Grundkörper 11 und ein dünner Antireflektionsüberzug aus einer Mischung aus Farbstoff und polymerem Material, nämlich der Farbpolymerschicht 12 auf dem reflektierenden Grundkörper. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht der reflektierende Grundkörper 11 aus einer Tragschicht 15 und einer Eeflektionsschicht 14. Die Reflektionsschicht 14 besteht vorzugsweise aus einem dünnen Überzug aus reflektierendem Material, wie z.B. Aluminium, Chrom, Titan, Polyazetylen, das Zusätze enthält oder frei von Zusätzen ist und lackiert oder unlackiert sein kann (doped and undoped polyacetylene), und ähnlichen Materialien. Die Tragschicht 13 kann aus irgendeinem Material bestehen, das relativ billig ist und dem optischen Aufzeichnungskörper 10 die erforderliche strukturelle Festigkeit verleiht sowie mit einer relativ glatten Oberfläche versehen ist, auf der die Reflektionsschicht 14 aufgebracht ist. Typische Beispiele für solche Materialien, die für die Tragschicht 13 verwendet werden können, sind Glas, Metalle und verschiedene polymere Materialien, wie z.B. Plexiglas, Polykarbonat, Polypropylen und verschiedene Acrylharze. Obwohl der reflektierende Grundkörper 11 in Fig.1 als aus zwei Schichten 13 und 14 bestehend gezeigt ist, kann das Ausgangssubstrat auch aus nur einem Material gebildet sein, sofern dieses Material die erforderliche strukturelle Festigkeit aufweist und in der Lage ist, eine glatte Oberfläche mit erforderlicher Reflektion zu bilden. Es ist darauf hinzuweisen, daß zum Erreichen einer maximalen Markierungsempfindlich-keit der reflektierende Grundkörper 11 ein schlechter Wärmeleiter sein soll. Da Metalle im allgemeinen schwerer und teurer sind als andere Materialien, sollte der reflektierende Grundkörper 11 nicht vollständig aus Metall bestehen.
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Besteht die reflektierende Schicht 14 aus Metall, so ist dies im allgemeinen im Vergleich zur Dicke des gesamten reflektierenden Grundkörpers 11 oder zur Tragschicht 13 sehr dünn.
Der dünne Überzug des Farbpolymeren wird aus einer Mischung aus einer oder mehreren Farben und einer oder mehreren polymeren Materialien hergestellt. Die Auswahl der Farben und der polymeren Materialien richtet sich teilweise nach deren gegenseitiger Verträglichkeit. Im Sinne der Erfindung sind Materialien miteinander verträglich, wenn wenigstens 3 Gew.-% an Farbe im festen polymeren Material ohne Bildung sichtbarer Anhäufungen dispergiert werden können. Als polymeres Material ist thermoplastisches Material bevorzugt, wie z.B. Polystyrol, Polykarbonate, Polyolefine, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyester, Polyamide, Polyvinylazetat, Copolymere und Blockpolymere u.s.w. . Die allgemeinen Erfordernisse an die polymere Komponente der dünnen Schicht 12 bestehen darin, daß sie ein stabiles festes Material bei normalen Umgebungstemperaturbedingungen sein soll und außerdem niedrige Erweichungstemperatur (glass transition) und Schmelztemperatur haben soll. Das polymere Material soll unter normalen Umgebungstemperaturbedingungen ein fester Körper sein, damit der Aufzeichnungsträger der vorliegenden Erfindung stabil bleibt, einfach behandelt und aufbewahrt werden kann. Die geringe Glasumwandlungstemperatur und die geringe Schmelztemperatur ermöglichen« daß die Farbpolymerschicht 12 durch einen Schreiblaser bei den möglichs1?g.eringen Temperaturen erweicht werden kann. Dies ermöglicht die wirkungsvollste Aufzeichnung von Informationen auf dem Träger für optische Aufzeichnung in Abhängigkeit von der erforderlichen Laser-
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energie. Die Reduktion der Menge an erforderlicher Energie für die Aufzeichnung von Informationen auf Aufzeichnungsträgern gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch günstig im Hinblick auf das Problem der Wärmeübertragung oder der Wärmeverschwendung.
Die Farben, die für die Verwendung in der Farbpolymerschicht 12 geeignet sind, sind solche, deren Spektralabsorptionskoeffizient (spectral absorptivity) oder deren Absorptionsspitze bei oder nahe" bei der Wellenlänge des eingesetzen Lasers liegen. In dieser Hinsicht sollte die Farbpolymerschicht und der Aufzeichnungslaser für maximale Wirksamkeit aufeinander abgestimmt sein.
Es wurde gefunden, daß die nachfolgenden Farbstoffe geeignete Beispiele für hier zu verwendende Farben sind:
"Disperse Red 11 dye" hergestellt von der Firma ICI der Strukturformel ( im folgenden als Farbstoff I bezeichnet):
(D
"Eastman Polyester Yellow 6G-LWS" der Strukturformel ( imfolgenden als Farbstoff II bezeichnet):
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(H)
"infra red absorber IR-13O 14401",Eastman Kodak, der chemischen Formel (im folgenden als Farbstoff III bezeichnet) :
O8S2 . . (III)
Der Anteil an Farbstoff in der dünnen Schicht 12 des Farbpolymermaterials sollte vorzugsweise so groß als möglich sein. Die Wirksamkeit des optischen Aufzeichnungsträgers der vorliegenden Erfindung ist beim Aufzeichnen von Informationen auf diesem Träger höher, wenn die Farbstoffkonzentrat ion in der dünnen Schicht 12 hoch ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine ausreichende Menge von Farbstoff in der dünnen Schicht 12 vorhanden sein muß,um die Energie des Schreiblasers wirksam zu absorbieren und Antireflektionsbedingungen zu ergeben. Bei niedrigen Konzentrationen an Farbstoff wurden, selbst bei Verwendung einer dickeren Schicht 12, mehr Materialien verbraucht und es würde mehr Energie des Schreiblasers beim Aufzeichnungsprozeß erforderlich sein. Die Überladung des Farbstoffes und der polymeren Mischung mit Farbstoff kann jedoch auch dazu führen, daß der Farbstoff unstabil wird und auskristallisiert. Darüberhinaus ist bei Anwendung optischer FoHi"s~s'äerung etwas geringe Reflektion der Schicht 12 erwünscht. Es wurde gefunden, daß es möglicht ist, .
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die Farbpolymermischung mit bis zu 80 Gew.-% zu beladen, ohne daß Kristallisation hervorgerufen wird.
Die Dicke der dünnen Farbpolymerschicht 12 ist von großer Bedeutung. Es ist oben darauf hingewiesen worden, daß diese Farbpolymerschicht 12 so dünn als möglich sein sollte, um die Wirksamkeit des Aufzeichnungssystems zu erhöhen oder um die für die Markierung erforderliche Energie zu minimieren, jedoch muß eine ausreichende Menge an Farbstoff vorhanden sein, um eine Antireflektionsschicht zu bilden und den größten Teil der Markierungsenergie zu absorbieren. Bisher wurde eine dünne Aufzeichnungsschicht nur mit im wesentlichen reinem Farbstoff und durch Vakuumabscheidungsverfahren erreicht. Sofern thermoplastische Materialien für Aufzeichnungschichten verwendet wurden, waren solche Aufzeichnungsschichten relativ sehr dick. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß eine dünne Schicht eines Farbpolymeren gemäß der vorliegenden Erfindung mit sehr geringer Dicke hergestellt werden'kann, z.B. etwa 100 bis 2000 Angström, wobei dennoch ein sehr empfindlicher Aufzeichnungsträger vorliegt. Darüberhinaus kann die dünne Schicht des Farbpolymeren gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem reflektierenden Grundkörper durch billige und übliche Techniken hergestellt werden, wie z.B. Auftragen einer Lösung, einschließlieh Schleuderbeschichten (spin coating), Rollbeschichten (roll coating) und Tauchbeschichten.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform des optischen Aufzeichnungsträgers der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist wie auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 - ein
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reflektierender Grundkörper 11, hergestellt aus einer Tragschicht 15 und einer Reflektionsschicht 14, und eine dünne Farbpοlymerschicht 12 vorhanden. Zusätzlich weist diese Ausführungsform eine Deckschicht 15 oberhalb der dünnen Farbpolymerschicht 12 auf. Bei Verwendung des optischen Aufzeichnungsträgers der vorliegenden Erfindung ist anzustreben, die Aufzeichnungs- und Leseinrichtung möglichst staubfrei zu halten. Der optische Aufzeichnungsträger muß aber auch offensichtlich behandelt und aufbewahrt werden. Es wäre deshalb grundsätzlich unmöglich, die Anwesenheit von Staub und anderen feinen Partikeln vollständig von der Oberfläche des optischen Aufzeichnungsträgers auszuschließen. Da je Flächeneinheit der Oberfläche des Trägers für optische Aufzeichnung einige Millionen einzelner Informationszeichen untergebracht werden müssen, würde ein Staubpartikel den Bereich, der für 1000 bis 10 000 Informationsbits vorgesehen ist, einnehmen. Die Anwesenheit von Staubpartikeln unmittelbar auf der Oberfläche der dünnen Schicht 12 würde auf diese Weise die Aufzeichnung oder das Herauslesen von Informationen des jeweiligen Bereichs verhindern. Noch wesentlicher ist, daß die Anwesenheit von Staubpartikeln unmittelbar auf dem Träger für optische Aufzeichnung, der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen wird, zum Aufzeichnen oder Lesen fehlerhafter Informationen auf dem Aufzeichnungsträger führen würde. Durch Überdecken des Trägers für optische Aufzeichnung mit einer Deckschicht 15» die aus Material zu bestehen hat, das für den Aufzeichnungslaserstrahl und für den Strahl zum Herauslesen durchlässig ist, werden Staubpartikel von der Oberfläche der dünnen Farbpolymerschicht 12 in einem Abstand gehalten, der der Dicke der Deckschicht 15 entspricht. Es wurde gefunden, daß die Deckschicht 15 0,2 bis 3 mm und vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 1 mm dick sein soll. Da der Aufzeichnungslaserstrahl in scharfer
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Konvergenz in diesem Abstand von der Oberfläche der Farbpolymerschicht 12 ist, wurde festgestellt, daß die Anwesenheit von Staubpartikeln auf der Oberfläche der Deckschicht 15 das Aufzeichnen oder Herauslesen von Informationen vom optischen Aufzeichnungsträger nicht nenneswert behindert. Die Deckschicht 15 kann aus der gleichen Art von Materialien bestehen, aus der auch die Tragschicht 13 besteht, beispielsweise Glas, Polyester, Polyamide, Polyvinylalkohole, Polykarbonate oder Polymethy!methacrylate u.s.w. .
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform, in der die Tragschicht 13 und die Deckschicht 15 der Fig.2 mit-einander zu einer einzigen tragenden und abdeckenden Schicht 16 vereinigt sind." Diese Schicht 16, die aus der gleichen Art von Materialien bestehen kann, aus denen auch die Schichten 13 und 15 bestehen, dient sowohl zur Gewährleistung der strukturellen Festigkeit und Unversehrtheit des Trägers fii? optische Aufzeichnung als auch zum Abhalten von Staub und andern Teilchen von der Oberfläche der Farbpolymerschicht 12. -
Fig. 4 zeigt wiederum eine andere Ausführungsform, bei der ein Luftspalt oder Zwischenraum 17 oberhalb der Farbpoly- · merschicht 12 vorgesehen ist. Der Luftspalt 17 wird durch eine Deckschicht 18, die aus der gleichen Art von Materialien bestehen.kann wie die Schichten 13 > 15 und 16, und Abstandhaltern 19 gebildet. Liegt der Träger für optische Aufzeichnung in Form einer runden Scheibe vor, so kann der Abstandhalter in Form eines Einges um die Peripherie der Scheibe ausgebildet sein, aber auch in Form einer Säule im Zentrum der runden Scheibe. Der oder die Abstandhalter 19 können praktisch aus jedem Material bestehen, wie z.B. aus einem Polymerem oder einem Metall,
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da sie nicht transparent zu sein "brauchen. Die Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, daß der Luftspalt ein schlechter Wärmeleiter ist und daß er deshalb einen Abstand für erwärmte oder schmelzende Materialien ergibt, die aufzutragen sind.
In Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm einer Einrichtung gezeigt, die zur Aufzeichnung von Informationen auf dem Träger für optische Aufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und ebenso zum Lesen der aufgezeichneten Informationen von einem solchen Träger. Von einem Laser 22 wird ein Strahl 21 erzeugt, der durch eine Sammellinse 23 hindurch in einen akustooptischen Modulator 24 (A/O-Modulator) eintritt; aus diesem Modulator 24 tritt der Strahl 21 durch ein Loch oder einen Spalt 25 hindurch. Der A/O-Modulator 24 wird, durch einen Mikroprozessor 26 gesteuert, und zwar sowohl im Hinblick auf die Länge als auch auf die Amplitude der Impulse des Strahls, der durch die öffnung 25 hindurchtreten soll. Ein einzelner Pestkörperlaser mit eingebauter Modulation kann anstelle des Lasers 22, der Linse 2$ und dem A/O-Modulator 24 verwendet werden. Der aus der öffnung 25 austretende Strahl wird durch einen Reflexionsspiegel 27 auf einen Strahltrenner 28 geleitet. Der Strahltrenner 28 ist grundsätzlich durchlässig und bewirkt nur eine sehr geringe Schwächung. Vom Strahltrenner 28 wird der Strahl zu einem weiteren Strahltrenner 29 geleitet und dort durch eine bewegliche Objektivlinse 30 abgelenkt und gelangt dann auf die Farbpοlymerschicht 12 des Trägers 31 für optische Aufzeichnung der vorliegenden Erfindung. Durch den A/O-Modulator 24 tritt ein geringer, jedoch konstanter Anteil an Streuung auf. Dieser geringe Streuanteil ist nicht ausreichend, um eine Aufzeichnung ·
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in den Körper einzuschreiben, sie wird jedoch, zurückreflektiert längs der gestrichelt gezeigten Linie durch ein Paar zylindrischer Linsen 32 und 33 in einen Fokussierdetektor 34·· Dieses Signal, veranlaßt den Fokussierdetektor, die bewegliche Objektivlinse 30 in einer Lage zu halten, um den Strahl präzise auf den Träger 31 für optische Aufzeichnung mittels der IPokussiersteuereinrichtung 35 zu fokussieren.
Die Information wird auf dem optischen Informationsträger in mikrofeinen Bits aufgezeichnet. Es ist kennzeichnend, daß der Aufzeichnungsträger bis zu 10 Bits an Informatio-. nen pro QuadratZentimeter enthalten kann.
Wenn die auf dem optischen Aufzeichnungsträger 31 aufgezeichneten Informationen herausgelesen werden sollen, wird ein kontinuierlicher Strahl geringer Energie vom Laser auf den Aufzeichnungsträger 31 gerichtet und von dort durch den Strahlaufteiler 29 in einen Fotodetektor reflektiert. Das Signal kann auf einer Katodenstrahlröhre sichtbar gemacht werden, oder das Signal wird zum Mikroprozessor 26 weitergeleitet. Die Positionierung des optischen Aufzeichnungsträgers 31 sowohl im iufzeichnungs- als auch im Leseverfahren wird durch den Mikroprozessor gesteuert, wie in der Zeichnung dargestellt. Eine getrennte Lichtquelle mit einer Wellenlänge, die von einer dünnen Parbpolymerschicht 12 nicht wesentlich absorbiert wird, kann ebenfalls zur Ibkussierung verwendet werden. Der Vorschub bzw. das Verfolgen der Spur (tracking) kann durch übliche Mittel bewirkt werden.
Obwohl der Mechanismus im einzelnen, der in der Parbpolymerschicht 12 abläuft, nicht vollständig erklärbar ist, wird angenommen, daß beim Aussetzen der Schicht der Einwir-
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kung eines Laserstrahls von entsprechender Wellenlänge die Farbmoleküle die Strahlung absorbieren, die dann in thermische Energie umgewandelt wird. Diese thermische Energie fördert die Entfernung der Farbe aus dem Bereich, der dem Laserstrahl unterworfen ist, entweder durch seitliche Diffusion der Farbmoleküle oder durch Abfließen der erweichten Farb-Polymer-Mischung. Auf Jeden Fall legt die Wanderung des Farbstoffes die darunterliegende reflektierende Schicht frei.
Nachfolgend werden spezielle Ausführungsbeispiele zur weiteren Erläuterung der Erfindung angeführt.
Beispiel 1
Ein Glasgrundkörper, insbesondere ein solcher mit der Nr. 7059 der Firma Corning Glass, wurde gereinigt und danach in Seifenwasser in einem Schallbad für 30 Minuten eingebracht. Der Grundkörper wurde danach aus dem Seifenwasser herausgenommen, mit entionisiertem Wasser gewaschen und in ein Schallbad mit entionisiertem Wasser für weitere 30 Minuten eingebracht . Der gereinigte Grundkörper wurde danach über Eückflußäthanol für 1 Stunde gehalten. Unmittelbar nach dem Herausnehmen aus dem Rückflußäthanol wurde der Glasgrundkörper mit einem Strom heißer Luft getrocknet. Es muß dafür gesorgt werden, daß der Grundkörper schnell und sanft abgekühlt wird, um ein Verfärben der Glasoberfläche zu vermeiden. Der gereinigte Grundkörper wurde danach in einer Führung gelagert. Wenn der gereinigte Grundkörper in weiteren Verfahren verwendet werden soll, muß enTsorgfältig auf die Anwesenheit irgendwelcher Staubpartikel beobachtet werden. Falls Staubpartikel auf der
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Glasoberfläche entdeckt werden, kann ein ionisierter Luftstrahl verwendet werden, um den Staub unmittelbar vor den weiteren Verfahrensstufen zu entfernen.
Der gereinigte Glasgrundkörper wurde danach mit einer Reflektionsschicht aus Aluminium bedeckt. Das verwendete Aluminium war von 99>999% Reinheit und ist von der Firma R.D. Mathis Co. im Handel erhältlich. Das Aluminium'wird auf den Glasgrundkörper mit einer Aufdampfvorrichtung NRO 3115 der Firma Varian aufgedampft. Der Aufdampfdruck betrug 10"*' torr bei einem Strom von 290 A. Die Abscheidungsrate betrug 50 S pro Sekunde. Es wurde eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 300 S erhalten.
Es wurde eine 3%ige Lösung des polymeren Materials und des Farbstoffes in einem Lösungsmittel zubereitet, obwohl höhere und niedrigere Konzentrationen des Polymeren und der Farbe im Lösungsmittel verwendet werden, und zwar abhängig vom jeweiligen polymeren Material und dem Farbstoff , vom verwendeten Lösungsmittel, von der gewünschten Dicke des herzustellenden Films und vom Verfahren der Zubereitung u.s.w. . 100 ml Lösungsmittel Methyläthylketon (MEK) wurden mit 1,2 g Polyvinylazetat und 1,8 g des oben unter der Formel II angegebenen Farbstoffes (Eastman Polyester Dye Yellow 6G-LSW) gemischt. Die Mischung wurde mit einem Magnetrührer während 3 Stunden bei Raumtemperatur intensiv gemischt. Die resultierende Lösung wurde danach filtriert , und zwar unter Verwendung eines Spritzfilters ( syringe filter) mit einem 1 Mkron-Fluopor-FiIter.
Die Farbpolymerlösung wurde auf die Aluminiumseite des Trägers unter Verwendung einer Zentrifuge aufzentrifugiert (Headway Research Photo-Resist Spinner). Die Umdrehungs-
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geschwindigkeit betrug 9000 U/min und die Dauer 100 Sekunden· Sowohl die Umdrehungsgeschwindigkeit als auch die Konzentration der Lösung können so eingestellt Werden, daß eine gewünschte genaue Filmdicke erhalten wird. Die Filmdicke für diese Schicht betrug hier 1000 S. . Der Farbpolfemerfilin wurde danach in Luft bei Raumtemperatur getrocknet. Der Farbpolymerfilm kann auch in einem Vakuumofen bei 4-0° C getrocknet werden. Unmittelbar nach dem Schleuderauftragprozeß (spin coating process) ist jedoch der Farbpolymer- ■ film trocken genug, um weiterbehandelt zu werden. Die entstandene Farbpolymerschicht enthält 60 % Farbstoff. .
Beispiel 2
Bei diesem Beispiel wurde das Verfahren des Beispiels 1 wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Farbpolymerlösung durch Mischen von 2,4 g des Farbstoffs gemäß obiger Formel II (Eastman Polyester Yellow 6G-LSW) mit 0,6 g Polyvinylazetat in 100 ml MEK hergestellt wurde. Die erhaltene Farbpolymerschicht enthielt 80 % Farbstoff.
Beispiel 3
Bei diesem Beispiel wurde das Verfahren des Beispiels 1 wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß der Farbstoff gemäß obiger Formel II durch den Farbstoff gemäß obiger Formel I (red dye ICI Disperse Red 11) ersetzt wurde.
Beispiel 4-
Bei diesem Beispiel wurde das Verfahren des Beispiels 1 wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß der Farbstoff gemäß obiger Formel II ersetzt wurde durch den Farbstoff
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gemäß obiger Formel III (IJR-130 14001 Eastman Kodak), Beispiel 5
Bei diesem Beispiel wurde das Verfahren des Beispiels wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß der Farbstoff gemäß obiger Formel II ersetzt wurde durch den Farbstoff gemäß obiger Formel III ( IR-130 14001 Eastman Kodak).
Beispiel 6
Bei diesem Beispiel wurde das Verfahren des Beispiels 1 wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Deckschicht aus Polymethylmethacrylat einer Dicke von 1 mm auf die Farbpolymerschicht angeordnet wurde, nachdem diese vollständig getrocknet worden war.
Beispiel 7
Die Träger für optische Aufzeichnung, die entsprechend den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden sind, wurden für die Aufzeichnung von Informationen unter Verwendung der Einrichtung gemäß Fig.5 benutzt. Der Aufzeichnungslaser (marking laser) war ein Helium-Kadmium-Laser mit einer Markierungswellenlänge von 4410 A und einer Strahlabmessung von 1/Um .· Die Schreibenergie wurde zwischen etwa 1 und 30 mW und die Einwirkungszeit zwischen etwa 5 η sec und 10/U see variiert. Die Markierungsenergie, die für die Markierungsschwelle erforderlich war, betrug nur 0,03 η J pro bit. Die aufgezeichneten Informationen wurden von dem optischen Aufzeichnungsträger durch Lesen mit der in Fig.5 dargestellten Apparatur wiedergewonnen.
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Der Leselaser war von der gleichen Art wie der Schreiblaser, jedoch betrugen die verwendeten Energien 0,1 mV und weniger.
Beispiel 8
Bei diesem Verfahren wurde:das Verfahren des Beispiels wiederholt, und zwar mit den gemäß den Beispielen 3 und 5 hergestellten Körpern, jedoch mit der Ausnahme, daß der Markierungslaser ein Argon-Ion-Laser mit einer Markierungswellenlänge von 5140 S war. Es wurden gute Aufzeichnungsmarkierung und gute Lesbarkeit erreicht.
Beispiel 9
Bei diesem Beispiel wurde die Verfahrensweise des Beispiels 7 wiederholt, und zwar mit einem gemäß Beispiel 4-hergestelltem Aufzeichnungsträger, jedoch mit der Ausnahme, daß der Markierungslaser ein Gallium-Arsenid-Laser und ein Gallium-Aluminium-Arsenid-Laser mit Markierungswellenlängen im Bereich von etwa 8150 bis 8500 A waren. Auch hier wurden gute Ergebnisse erzielt.
Obwohl die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wor-r den ist, ist es offensichtlich, daß verschiedene Abwandlungen von diesen speziellen Details gemacht werden können, ohne dabei das Wesen und den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Claims (16)

HOFFJVIANPi · 3EITLE <& PARTNER 3014677 PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFPMANN (1930-1976) . DIPL..I N G. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDCHSLE' · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MD N CH EN 81 · TELEFON (009)911087 . TELEX 05-29619 (PATHE) Unser Zeichen: 33 270 u/bac Anmelder: Xerox Corporation Rochester N.J. / USA Träger für optische Aufzeichnung und Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen unter Verwendung dieses Trägers. Patentansprüche
1.) Träger für optische Aufzeichnung und Abnahme von Informationen, der einen reflektierenden Grundkörper und eine darauf aufgetragene Farbschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschicht (12) aus polymeren Material und darin dispergierter Farbe besteht und diese Farbpolymerschicht (12) auf eine optische Aufzeichnungseinrichtung (Fig. 5) anspricht, wobei wenigstens der Farbanteii der Farbpolymerschicht (12) von den durch die optische Aufzeichnungseinrichtung behandelten Bereichen abwandert und den reflektierenden Grundkörper (11) bloßlegt und die Farbpolymerschicht (12) eine Antireflektionsschicht bildet, die den reflektierenden Grunakörper an den anderen Bereichen bedeckt.
2. Träger für optische Aufzeichnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Grundkörper (11) als reflektierendes Element (14) mit oder ohne Zusätzen versehenes Polyazetylen enthält.
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3· Träger für optische Aufzeichnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Grundkörper (11) aus einer Tragschicht (13) und einer Reflektiönsschicht (14) besteht und daß die Reflektionsschxcht (14) unmittelbar angrenzend an die Farbpolymerschicht (12) angeordnet ist.
4. Träger für optische Aufzeichnung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (13) aus plastischem Material und die Reflektionsschxcht (14) aus Aluminium bestehen.
5. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff in der Farbpolymerschicht (12) ein solcher vorhanden ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe der nachfolgend angegebenen Farbstoffe 0
CD
6. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material der Farbpolymerschicht (12) thermoplastisches Material ist.
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7. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material Polyvinylazetat ist.
8. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Farbpolymerschicht (12) etwa 100 bis 2 000 A beträgt.
9. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbpolymerschicht (12) etwa 3 bis 80 Gew.-% Farbstoff enthält.
10. Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich eine . Deckschicht (15, 16, 18) auf der Farbpolymerschicht (12) enthält und diese Deckschicht (15» 16, 18) aus polymerem Material besteht, das für die optische Einwirkung während der Aufzeichnung und der Wiedergabe der Informationen auf oder von dem Träger für die optische Aufzeichnung (10, 31) transparent ist.
11.Träger für optische Aufzeichnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (I5i 16, 18) aus Polykarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyester oder Polyvinylalkohol besteht.
12. Träger für optische Aufzeichnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (15> 16, 18) etwa 0,2 bis 3 mm dick ist.
13· Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen auf einen optischen Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Stufen:
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a) Verwendung eines Aufzeichnungslasers (22), der mit einer Wellenlänge arbeitet, die im wesentlichen mit dem Absorptionspunkt der Farbpolymerschicht (12) des optischen Aufzeichnungsträgers (10, 31) übereinstimmt,
b) präzise Anordnung der Farbpolymerschicht (12) in den Strahlengang des Aufzeichnungslasers (22), um die aufzuzeichnende Information von diesem Laser (22) aufzunehmen und
c) Hervorrufen der Wanderung wenigstens des Farbanteiles der Farbpolymerschicht (12) an solchen Bereichen, die der aufzuzeichnenden. Information entsprechen, um dadurch den reflektierenden Grundkörper (11) in diesem Bereichen bloßzulegen.
14..Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff ein solcher der Formel I in Anspruch 5 und als Laser (22) ein Argon-Ionen-Laser verwendet werden.
15-Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff ein solcher gemäß Formel II in Anspruch 5 und als Laser (22) ein Helium-Kadmium-Laser verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff ein solcher gemäß Formel III in Anspruch 5" und als Laser (22) ein Gallium-Arsenid-Laser oder ein Gallium-Aluminium-Arsenid-Laser verwendet werden.
17·Träger für optische Aufzeichnung nach einem der Ansprüche· 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (18) im Abstand von der Farbpolymerschicht (12) einen LuftZwischenraum (17) bildend angeordnet ist.
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