DE3139364A1

DE3139364A1 - Informationsspeichervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3139364A1
Application number: DE19813139364
Authority: DE
Inventors: Erik 92647 Baxter Circle Calif. Moe
Original assignee: Storage Technology Corp
Current assignee: Storage Technology Corp
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1982-08-05
Also published as: IT8124360A0; NL8104519A; JPS5792443A; FR2491664A1; IT1194102B; GB2087129A; BE890635A; LU83673A1; GB2087129B; US4331966A

Description

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-800O MÜNCHEN 95

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF (196Λ-1978) DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. INQ. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF⁷ DIPL. ING. DIETER EBBINSHAUS DR. INQ. DIETER FINCK

TELEFON (Ο8Θ)

TELEX Β-23 5Θ0 AURO D TELEaRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA/G-20694

Informationsspeichervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Ü Die Erfindung betrifft eine Informationsspeichervor-

.J~ richtung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

j Zum Aufzeichnen von Informationen sind bereits mehrere

";' . verschiedene Arten optischer Videoplattensysteme

\ 10 bekannt (IEEE Spectrum, August 1978, Seite 20 bis 28).

* Optische. Videoscheiben bzw. optische Videoplatten haben

gewöhnlich eine Substratschicht oder eine konstruktive

i] Stützschicht, eine Informationsspeicher schicht, die

■•j wenigstens einen Abschnitt einer oder beider Seiten

% 15 des Substrats überdeckt, und eine Schutzschicht, die

?! über jeder Informationsspeicherschicht liegt» über

jj der Speicherschicht wird eine Energiequelle, gewöhnlich

1 ein !laserstrahl, abtasten gelassen, um die gewünschte

,' Information auf die Speicher schicht zu schreiben oder

i 20 von ihr abzulesen. In manchen Fällen wird die Schutzschicht aufgebracht, nachdem die Information aufge- I- schrieben worden ist, während in anderen Fällen die

Schutzschicht, die Aufzeichnungsschicht und das Substrat

j als einziges Laminatbauteil hergestellt werden, ehe die

25 Information aufgeschrieben wird. Der letztere Fall,

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der für die Erfindung gilt, führt zu einer sogenannten DRAW-Plattengestaltung, was direktes Lesen nach dem Aufschreiben bedeutet, wofür keine chemische oder physikalische Behandlung der Platte bzw. des Aufzeichnungsmediums erforderlich ist, nachdem der schreibende Strahl die gewünschte Information aufgezeichnet hat. Die aufgezeichnete Information wird durch den Aufbau des Aufzeichnungsmediums bzw. den Plattenaufbau selbst konserviert und kann auf Wunsch danach direkt ausgelesen werden.

Für optische Videoplatten hat man bereits, viele verschiedene Kombinationen von Materialien und verschiedene bauliche Gestaltungen verwendet. Bei der Einseitenanordnung können entweder die Schutzschicht oder das Substrat oder beide transparent für die Lese- bzw. Schreibenergie sein. Die Information wird durch den Durchgang der Energie durch den gesamten Aufbau oder durch Reflexion der Energie von einer Reflexionsschicht gelesen, die wahlweise belichtet wird. Bei Verwendung der Zweiseitenaufzeichnung ist jeder Aufzeichnungsschicht eine darüberliegende transparente Schutzschicht zugeordnet. Das Auslesen erfolgt durch Reflexion der Energie von einem reflektierenden überzug, welcher der Speicherschicht zugeordnet ist.

Die Schutzschicht dient zusätzlich zu der Unterbindung einer körperlichen oder chemischen Beschädigung der Informationsspeicherschicht auch zu einer, physikalischen und optischen Abtrennung von Staubteilchen oder anderer Fremdmaterie von der Speicherschicht..Die Schutzschicht ist bezogen auf die Schärfentiefe des optischen Systems ausreichend stark, so daß Staub und Fremdmaterie außerhalb des Brennpunkts liegen und dadurch keinen, nachteiligen Effekt auf das Aufzeichnen und Wiedergeben der Information haben. Solche verschiedenen Ausgestaltungen sind in der US-PS 4 074 282 beschrieben-

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Wenn das tragende Substrat und das darüberliegende Schutzelement oder "Fenster" aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, ist es trotzdem erforderlich, daß sie kompatibel sind und eine bauliche Ganzheit über dem beabsichtigten Betriebsbereich und über die ' Speichertemperaturen für die Platte beibehalten. Eine Kombination von Materialien, die kostenmäßig besonders vorteilhaft ist, besteht aus einem Metallsubstrat, beispielsweise aus einer üblicherweise für die Magnet-

•O aufzeichnung verwendeten Aluminiumscheibe bzw. Aluminiumplatte und darüberliegenden Schutzschichten aus Glas.

Wenn jedoch Metall und Glas oder zwei andere Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungszahlen aneinander zur Bildung eines abgedichteten Schichtaufbaus befestigt werden, kann die zulässige Temperaturgrenze für den Einsatz eines solchen Aufbaus in unangemessener oder unerwünschter Weise beschränkt sein. So stehen beispielsweise die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Glas in einem Verhältnis von 2,8 zu 1 zueinander. Typische Temperaturgrenzen, die für optische Platten erwünscht sind, umfassen eine Speicherung über einen Bereich von -40⁰C bis 65°C und einen Betriebseinsatz in einem Bereich von +15⁰C bis +55⁰C.

Wenn unter solchen Bedingungen ein einfacher Glas-Aluminium-Schichtkörper verwendet wird, führt der Unterschied der Wärmeausdehnungszahlen zwischen den beiden Materialien zu übermäßigen Spannungen sowie zu Rißbildung oder zum "Zurückschälen" der Schutzschicht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Informationspeichervorrichtung der Scheiben- bzw. Plattenbauweise zu schaffen, bei der die vorstehenden thermischen und baulichen Probleme beseitigt sind.

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Um die Vorteile der verschiedenen Merkmale der Kombinationen von zwei verschiedenen Materialien, wie einer Metall-Glas-Kombination, nutzen zu können, zu ^enen die niedrigen Kosten, die Festigkeit und die einfache Herstellung gehören, müssen andere bauliche Anordnungen als die einfachen Sandwich- oder Laminatanordnungen gefunden werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Informationsspeichervorrichtung gelöst, welche ein plattenförmiges bzw. scheibenförmiges Basiselement und wenigstens ein plattenförmiges bzw. scheibenförmiges Schutzelement aufweist, das über dem Basiselement liegt. Zwischen dem Basiselement und dem Schutzelement ist jedoch innerhalb eines ringförmigen Informationsspeicherbereichs ein auf Strahlungsenergie ansprechendes Aufzeichnungsmedium angeordnet. Vorzugsweise wird ein äußeres Stützelement vorgesehen, das vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist und einen Innenradius hat, der größer . . als der Außenradius des Basiselements, jedoch kleiner als der Außenradius des Schutzelements ist. Zum Befestigen des Außenradiusabschnitts des Schutzelements an dem Stützelement und zum Befestigen des Schutzelements an dem Basiselement radial innerhalb von dem Speicherbereich sind entsprechende Mittel vorgesehen. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich zwischen dem Innenrand des Tragelements und dem Außenrand des Basiselements ein Umfangsspalt, der eine relative Radialbewegung zwischen dem Basiselement und dem Schutzelement zuläßt.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispeilsweise näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Informationsspeichervorrichtung ;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 von Fig. 1? und

Fig. 3 in einer Teilschnittansicht eine

alternative Ausführungsform.

In den Figuren 1 und 2 ist eine "Einseiten"-Inf.ormationsspeichervorrichtung oder -aufzeichnungsplatte gezeigt, jedoch nicht im richtigen Maßstab. Die Platte hat ein scheibenförmiges oder ringförmiges Basiselement 12, das vorzugsweise aus einem Metall, wie Aluminium, hergestellt ist. Das Basiselement 12 hat eine relativ große mittlere öffnung 14 und einen ausgesparten ringförmigen Informationsspeicherbereich 16 auf einer Seite 18 des Basiselements 12. Das innere radiale Ende des Informationsspeicherbereichs. 16 wird von einer ersten Wand 20 gebildet, während das äußere radiale Ende des Speicherbereichs 16 von einer zweiten Wand 22 gebildet wird.

Jede der Wände 20 und 22 steht im wesentlichen senkrecht bezüglich einer ausgesparten Fläche 24 des Basiselements .12.

In dem Informationsspeicherbereich .16 ist ein mehrschichtiges, auf Strahlungsenergie ansprechendes Aufzeichnungsmedium 26 angeordnet. Das Aufzeichnungsmedium 26 kann, verschiedenartig ausgebildet sein,, was von dem jeweiligen gewünschten Anwendungszweck abhängt» Bei einer geeigneten Anordnung ist'innerhalb des ausgesparten Informationsspeicherbereichs 16 eine erste Energiereflexionsschicht 28, beispielsweise eine Nickelbeschichtung längs einer untersten Fläche vorgesehen. Die Nickelbeschichtung kann nach verschiedenen Verfahren abgeschieden werden, wozu stromloses Piatieren oder die Vakuumabscheidung gehören, über der Reflexionsschicht 28 ist durch Vakuumabscheiden oder Aufsprühen

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eine transparente Schicht·. 30 aus einem Passivierungsmaterial, wie Siliziumdioxyd, zusätzlich aufgebracht. Dann wird über der Passivierungsschicht 30 durch Vakuumabscheiden eine energieempfindliche Schicht 32, beispielsweise Tellur, angeordnet. Geeignete Stärken für solche Materialien sind bekannt und in der eingangs genannten Literaturstelle, IEEE-Spectrum, beschrieben.

Die Informationsspeichervorrichtung nach Figur 1 und 2 hat weiterhin ein ringförmiges Tragelement 34, dessen innerer Radius größer als der äu_ßere Radius des Basiselements 12 ist, wodurch ein ümfangsspalt 36 zwischen dem Tragelement 34 und dem Basiselement 12 gebildet wird. Vorzugsweise wird das ringförmige Tragelement am Anfang als einstückiges Teil mit dem Basiselement ausgebildet und dann vom Basiselement 12 durch Ausschneiden oder Prägen getrennt. Auf diese Weise und aus sich im folgenden ergebenden Gründen ist die Stärke des Tragelements 34 im wesentlichen gleich der des Basiselements 12 und die radiale Abmessung des Umfangsspalts 36 wird in einfacher Weise bestimmt. Die Abmessung des Spalts 36 liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 1,6 mm.

In einer darüberliegenden Beziehung zu dem Basiselement 12, dem ringförmigen Tragelement 34 und dem Aufzeichnungsmedium 26 ist ein scheibenförmiges oder ringförmiges Schutzelement 38 angeordnet. Das Schutzelement 38 ist vorzugsweise aus Glas hergestellt und hat eine Stärke von beispielsweise 1 mm. Der Außendurchmesser des Schutzelements 38 aus Glas ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des ringförmigen Tragelements 34. Der Innendurchmesser des Schutzelements 38 ist im wesentlichen gleich dem des Basiselements 12.

Zum Befestigen des Außenradiusabschnitts des Schutzelements 38 aus Glas an dem ringförmigen Tragelement 34 und zum Befestigen des Innenradiusabschnitts des Schutzelements an dem Basiselement 12 sind in einer.Zone radial innerhalb

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von dem Speicherbereich 16 Mittel 40, 42 vorgesehen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, bestehen die Befestigungsmittel 40, 42 aus einer relativ dünnen Schicht eines Klebstoffmaterials, beispielsweise einer Zyanakrylatverbindung. Das Klebstoffmaterial 40, 42 wird auf der Oberseite des Basiselements 12 zwischen der Innenwand 20 und der mittleren öffnung 14 und auf im wesentlichen der gesamten Oberseite des äußeren ringförmigen Tragelements 34 augebracht. Der Abschnitt des Basiselements 12 zwi— sehen der Wand 20 und dem Spalt 36 wird an der Schutzschicht 38 nicht befestigt. Auf diese Weise kann sich der Außenradiusabschnitt des Basiselements 12 bezüglich des Schutzelements 38 radial frei ausdehnen oder zu s aminen ζ iehen.

Das Haftmaterial 40, 42 wird so ausgewählt, daß es eine sehr niedrige prozentuale Dehnung abhängig von der Temperatur und eine hohe Scherfestigkeit von mehr als

16 N/mm² hat.

Über der Unterseite des Basiselements 12 und des ringförmigen Tragelements 34 ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ähnlich dem Schutzelement 38 ein zweites Schutzelement 44 angeordnet. Zwischen die Unterseite und das zweite Schutzelement 44 ist in den Bereichen 46, 48 entsprechend den Bereichen, die das Klebstoffmaterial 40, 42 einnimmt/ welches der Oberseite des Basiselements 12 zugeordnet ist, ein Klebstoffmaterial aufgebracht.

Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung der Informationsspeichervorrichtung von Fig.. 1 und 2 kann eine Scheibe aus einer genormten Aluminiumlegierung (5086-0, H 2E3O Al-Legierung) als Ausgangsmaterial verwendet werden, wie es auch für Magnetaufzeichnungsplatten eingesetzt wird. Eine solche Platte bzw. Scheibe hat Wennabmessungen mit einem Außendurchmesser von 356 mm, eine mittlere öffnung mit einem Durchmesser von 168 mm und eine Stärke von 1,9 mm. Das ringförmige Trag-

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element 34 wird durch Stanzen oder Prägen der Aluminiumscheibe hergestellt, um diese in ein Basiselement 12 und ein Tragelement 34 zu trennen, wobei ein Spalt 36 von 1,6 mm verbleibt.
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Der von den Wänden 20 und 22 und der Unterseite 24 begrenzte Informationsspeicherbereich wird durch spanabhebende Bearbeitung oder Ätzen des Basiselements 12 gebildet, um eine Aussparung mit einer Tiefe von 0,05 mm zwischen einem Innendurchmesser von 233 mm und einem Außendurchmesser von 346 mm zu erzeugen (annähernd 64 mm breiter Ringbereich). Das Aufzeichnungsmedium 26 mit den Schichten 28, 30 und 32 wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise abgelegt. Längs der Bereiche 40, 42, 46 und 48 wird ein Klebstoffmaterial mit einer Stärke aufgebracht, die vorzugsweise weniger als 0,025 mm beträgt. Dann werden Schutzschichten 38 und aus Glas, welche dem Außendurchmesser des Tragelements 34 und dem Innendurchmesser des Basiselements 12 entsprechende Abmessungen und eine Stärke von beispielsweise 1 mm haben, befestigt und bezüglich des Basiselements 12 und des ringförmigen Tragelements 34 in einer Stickstoffatmosphäre hermetisch abgedichtet. Der gasförmige Stickstoff füllt die Hohlräume in der Nähe des ausgesparten Aufzeichnungsmediums 26 und des Ringspalts 36.

Auf diese Weise ist der Informationsspeicherbereich 16 von der Kombination des ringförmigen Basiselements 12, den Schutzschichten oder "Fenstern" 38, 44 aus Glas, dem ringförmigen Tragelement 34 und dem Haftmittel in den Bereichen 40, 42, 46 und 48 umschlossen.

Die Schutzschichten 38 und 44 aus Glas umfassen, vorzugsweise Antireflexionsbeschichtungen, um die Durchlässigkeit der Energie für das Lesen vom Aufzeichnungsmedium 26 und das Schreiben auf das Aufzeichnungsmedium

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26 auf ein Maximum zu bringen.

In Fig. 3 ist ein Teil einer Zweiseiten-Informationsspeichervorrichtung gezeigt. Die verschiedenen Bauelemente, die denen von Fig. 1 entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, an welches jeweils ein Apostroph angefügt ist. In Fig. 3 sind die verschiedenen Teile ihren Proportionen näherkommend gezeigt als dies bei den Fig. 1 und 2 der Fall ist. Die Stärke der Klebstoffschichten 40', 42', 46', 48' sowie die Tiefe der Informationsspeicheraussparung 16' ist jedoch vergrößert gezeichnet, damit sie leichter erkannt werden kann. Das mehrschichtige Aufzeichnungsmedium 26" ist als ein ganzes Stück dargestellt, obwohl die typische Anordnung die der Figuren 1 und 2 ist, d.h. ein dreischichtiges Medium 26. Das gleiche gilt für ein zweites Aufzeichnungsmedium 50, das in einem zweiten ausgesparten Informationsspeicherbereich 52 angeordnet ist, welcher der Unterseite des Basiselements 12 zugeordnet ist.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind die Stärke des ringförmigen Tragelements 34' und die Stärke des Basiselements 12' gleich. Beide Elemente sind aus einer einzigen Scheibe in der. vorstehend beschriebenen Weise hergestellt. Die Stärke des Klebstoffmaterials 40", 42% 46% 48' ist relativ gering, wodurch ein geringer freier Raum zwischen den Schutzelementen 38% 44' und dem Basiselement 12' am äußersten Ende des Basiselements 12* gewährleistet, ist. Auf diese Weise verursacht die erwartete Expansion und Kontraktion des Basiselements 12" abhängig von der Temperatur keine Rißbildung oder Abschälung der Schutzelemente 38% 44'. Statt dessen kann sich das Basiselement 12' radial frei bis zum Ümfangsspalt 36° bewegen.

Leerseite

Claims

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KARL LUDWIG SCHIFF (1964-1978)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. ING. DIETER EBBIIn)GHAUS

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DEA/G-20694

Patentansprüche

Informationsspeichervorrichtung, gekennzeichnet durch ein scheibenförmiges Basiselement (12), wenigstens ein scheibenförmiges

Schutzelement (38), das über dem Basiselement (12) liegt, durch ein auf Strahlungsenergie ansprechendes Aufzeichnungsmedium (26), welches zwischen dem Basiselement (12) und dem Schutzeleraent (38) innerhalb eines ringförmigen Informationsspeicher-" bereichs (16) angeordnet ist, wobei der Speicher-

bereich (16) einen Innenradius hat, der größer als der Innenradius des Schutzelements (38) ist, und

ί einen Außenradius aufweist, der kleiner als der

: 15 Außenradius des Schutzelements (38) ist, durch

J ein ringförmiges Tragelement (34) mit einem

ί Innenradius, der größer als der Außenradius des

< Basiselements (12), jedoch kleiner als der Außen-

■ radius des Schutzelements (38) ist, durch Ein-

20 richtungen (40, 42) zum Befestigen des Außen-

ί ■ ■ radiusabschnitts des Schutzelements (38) an dem

■t ringförmigen Tragelement (34) und durch Einrich

tungen (42) zum Befestigen des Schutzelements (38)

SCHIFF ν, TONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK

an dem Basiselement (12) radial innerhalb des Speicherbereichs (16), wodurch der Informationsspeicherbereich (16) von der Kombination aus Basiselement (12), Schutzelement (38) und Tragelement (38) sowie den Befestigungseinrichtungen (40, 42) umschlossen ist und ein Umfangsspalt (36) zwischen dem ringförmigen Tragelement (34) und dem Basiselement (12) vorgesehen ist, der eine Relativbewegung zwischen dem Basiselement (12) und dem Schutz-

element (38) ermöglicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch 'g_:e-k.e η η zeichnet, daß das ringförmige Tragelement (34) und das Basiselement (12) im wesentlichen gleiehe Stärke haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Tragelement (34) und das Basiselement (12) mit ihren jeweiligen oberen Flächen in einer ersten Ebene und mit ihren unteren Flächen in einer zweiten Ebene liegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Schutzele- ment (38) über der Oberseite des Basiselements (12) liegt und daß weiterhin eine zweite scheibenförmige Schutzschicht (44) vorgesehen ist, die über der Unterseite des Basiselements (12) liegt, daran festgelegt ist und an der Unterseite des Tragelements ■

(34) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmedium (26) bezüglich des Basiselements (12) so angeordnet ist, daß eine erste Informationsspeicherschicht an-

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grenzend an die Oberseite und eine zweite Informationsspeicherschicht angrenzend an die Unterseite gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß das Basiselement (12) ausgesparte Bereiche (24) aufweist, die jeder der oberen und unteren Fläche zugordnet sind und daß das Aufzeichnungsmedium (26) innerhalb jedes der ausgesparten Bereiche angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement (12) und das Schutzelement (38) aus Materialien mit unterschiedliehen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind und daß der Umfangsspalt (36) so bemessen ist, daß eine relative Radialbewegung zwischen dem Basiselement .(12) und dem Schutzelement (38) über einem vorgesehenen Betriebstemperaturbereich möglich ist«.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement (12) aus Aluminium und das Schutzelement (38, 44) aus Glas besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7,. dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (34) und das Basiselement (12) aus dem gleichen Material hergestellt sind.
10. Verfahren zur Herstellung einer Informationsspeichervorrichtung, bei welcher ein Aufzeichnungsmedium auf einem scheibenförmigen Basiselement abgeschieden und ein darüberliegendes scheibenförmiges Schutzelement an dem Basiselement an einem inneren.radialen Abschnitt festgelegt wird, insbesondere zur Herstellung einer

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Informationsspeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Tragelement . gebildet wird, welches einen Innenradius hat, der größer ist als der Außenradius des Basiselements, um einen ümfangsspalt zwischen dem ringförmigen Tragelement und dem Basiselement zu bilden, und daß das Schutzelement an dem Tragelement befestigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Tragelement dadurch gebildet wird, daß ein äußerer ringförmiger Abschnitt von dem scheibenförmigen Basiselement getrennt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites scheibenförmiges Schutzelement an dem Basiselement und an dem Tragelement auf den Flächen befestigt wird, die dem darübergelegten scheibenförmigen Schutzelement gegenüberliegen.

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