JP2004506939A - マイクロ画像を記録するデータキャリアの使用 - Google Patents

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Abstract

照射によって変化し得る色素を有する記録層（２）を備えるデータキャリア（１）が、書き込みデバイスの書き込みビームを用いてマイクロ画像を記録するために用いられる。色素は、少なくとも部分的に脱色または破壊され得ることを特徴とし、色素は、アゾ色素、ジアゾ色素、ポリメチン色素、アリールメチン色素、アザ［１８］アヌレン色素の群から選択された、少なくとも１つの色素であることを特徴とし、色素は、フォトクロミック材料を有することを特徴とフォトクロミック材料は、スピロ化合物、無機金属錯体の群から選択された、少なくとも１つの材料を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、マイクロ画像を記録するデータキャリアの使用に関する。
【０００２】
マイクロ画像は、符号化方法を用いることなく、直接的に検出され得る画像情報を含む。このために、通常、拡大デバイスが必要とされる。マイクロ画像において、例えば、人物写真といった、狭義の画像、しかしながら、図、図面、テキスト等、種々のタイプの情報が記録され得る。従来の方法では、対物レンズを用いて、記録されるべきオブジェクトの画像が、例えば、高解像度を有するドキュメントフィルム等の、写真用のフィルムに記録されることによって、マイクロ画像がフォトリソグラフィによって製作される。
【０００３】
しかしながら、このような写真法は、取り扱いが比較的複雑かつ非効率である。例えば、フィルムは、まず、現像され、その後、場合によっては、焼き増しされなければならない。
【０００４】
本発明の課題は、合理的および多様に適用され得るマイクロ画像を記録する可能性を提供することである。
【０００５】
本課題は、請求項１による、マイクロ画像を記録するデータキャリアを用いることによって、および請求項１４によるデータキャリアにマイクロ画像を入力する方法によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項から明らかである。
【０００６】
本発明により、書き込みデバイスからの書き込みビームを用いてマイクロ画像を記録するために、露光によって変化し得る色素を有する記録層を備えるデータキャリアが用いられる。
【０００７】
このようなデータキャリアにマイクロ画像を入力する方法において、書き込みデバイス、好適にはレーザリソグラフからの書き込みビームは、データキャリアの記録層に向けられ、マイクロ画像に含まれる二次元マイクロ画像情報に対応により、記録層内の色素が二次元マイクロ画像情報により局所的に変化するように駆動される。
【０００８】
記録層内の色素を的確に、局所的に変更することによって、白黒写真から公知の画像と類似の実像が生成され得る。所望のマイクロ画像情報をデータキャリアに逐次的に入力するために、書き込みビームが記録層を走査（ｕｅｂｅｒｓｔｒｅｉｃｈｅｎ）するレーザリソグラフを用いて書き込み工程が行なわれる場合、約５００００ｄｐｉ（すなわち、約０．５μｍ）の解像度が達成され得る。これによって、選択されたレーザパラメータ（特に、書き込みビームの露光持続時間、レーザパワーおよび光波長）および色素に関係なく、約５００ｎｍ〜１μｍの直径の点（ピクセル）が書き込まれ得る。レーザリソグラフからの書き込みビームが、データキャリアの記録層上にパルス動作で誘導された場合、データキャリアに、この点を入力するためのビームパワーが約１ｍＷ〜１０ｍＷであるとき、典型的なパルス持続時間は約１μ秒〜１０μ秒の範囲である。従って、この点から生成された画像は、例えば、１２８μｍ×１２８μｍと、非常に小さくなり得るが、依然として良好な解像度を提供する。このようなマイクロ画像は、好適には、顕微鏡を用いて観察される。しかしながら、例えば、１ｍｍ×１ｍｍ等の他の寸法も、同様に考えられ得、この場合、観察するために、拡大鏡があれば十分である。
【０００９】
本発明には、複数の適用可能性がある。例えば、マイクロ画像は、マイクロポートレートであり得、例えば、身分証明書または類似のものに、追加的に、偽造し難いセキュリティ機能として提供される。同様に、この領域にマイクロ署名が考えられ得る。
【００１０】
別の可能性は、部品に関する説明書を、当該の構成部品上に直接的に付与することである。従って、例えば、ＰＩＮの配置、または、それどころか完全な設置マニュアルまたは回路図が、集積回路（チップ）上に直接的に付与され得る。このような説明書は、処理されるべきまたは埋め込まれるべき部分と接続されるので、本、ファイル等といったさらなる書類を携行することは省かれる。
【００１１】
従って、本発明は、多様に利用され得るマイクロ画像を、迅速、合理的かつ自在に作製することを可能にする。写真の方法とは異なり、通常、現像または定着といった化学的中間ステップは必要とされない。
【００１２】
好適には、データキャリアの記録層の色素は、少なくとも、部分的に、脱色または破壊され得る。この場合、色素の分子は、マイクロ画像情報を記録層に入力するために利用される、書き込みビームの照射による露光の際に脱色または破壊され得る。「脱色」は、色素分子の発色系が、色素分子の基本的なフレーム構造を破壊することなく、適切な波長の強度の光を用いて励起されることによる破損であると理解される。色素分子は、色特性を喪失し、十分に露光すると、脱色に用いられた光に対して光学的に透明になる。これに対して、色素分子のフレーム構造も破壊された場合、露光によってもたらされた色素変化は「破壊」と呼ばれる。露光のために、すなわち情報を入力するために用いられた光は、可視の波長範囲にある必要はない。
【００１３】
色素としては、例えば、アゾ色素およびジアゾ色素（例えば、スーダンレッド系）といった、容易に脱色可能な色素が特に適切である。従って、スーダンレッド系の色素において、５３２ｎｍの光波長の書き込みビームを用いて情報が入力され得る。しかしながら、好適には、このような色素は、すでに周囲光（太陽、人工の照明）によって脱色工程が開始している露光に対しては、あまり不安定ではない。レーザによって書き込みビームが生成される場合、記録層において、周囲光による露光の場合よりも極めて高い強度が達成され得るので、周囲光に対して、少なくとも、あまり敏感でない記録層を許容にする色素が利用可能である。従って、色素は、写真用フィルムとは逆に、光に対して敏感である必要はない。これに対して、記録層の色素が脱色されず、比較的高いレーザパワーによって破壊されてはならない場合、複数の色素を用い得る。この場合、好適には、それぞれの色素の吸収極大は、書き込みビームとして用いられるレーザの波長に適合される。さらなる適切な色素は、ポリメチン色素、アリールメチン色素およびアザ［１８］アヌレン色素である。
【００１４】
脱色可能または破壊可能な色素の代わりに（または、これに加えて）、適切な波長の光を照射（Ｅｉｎｓｔｒａｈｌｕｎｇ）すると色が変化するフォトクロミック材料の適用も可能である。好適には、この変化は、不可逆性である。マイクロ画像情報が消去または上書きされた場合、フォトクロミック材料は、さらに、可逆系を有し得る。フォトクロミック材料の例は、スピロ化合物および無機金属錯体であり、これらは照射されると、酸化段階、すなわちその色を変化させる。
【００１５】
好適には、データキャリアは、記録層のキャリアを有する。キャリアとして、例えば、ポリマー膜が提供され得る。この膜は、透明なポリマー膜としても形成され得る。しかしながら、透明でないか、または曲げ剛性を有するキャリアを用いることも考えられ得る。材料として、例えば、金属または樹脂が考えられる。
【００１６】
本発明の好適な実施形態において、記録層は、色素分子が埋め込まれるポリマーマトリクスを有する。好適には、色素分子は、記録層または記録層の部分において均一に分散する。ポリマーマトリクス用の材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）あるいは、さらに良好なのは、温度安定ポリイミドまたはポリエーテルイミドまたはポリメチルペンテン等の、高い光学的性質を有するポリマーまたはコポリマーである。データキャリアを作製する場合、例えば、スピンコーティングによってか、またはドクターコーティングによって、色素を含むポリマーマトリクスが、予め反射層が提供されたキャリア上に付与され得る。あるいは、キャリア上に色素を付与するために、さらに、印刷技術が提供される。この場合、色素は、好適には、同様に、結合剤として機能するポリマーマトリクスに埋め込まれる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、データキャリアは、データキャリアを物体上に接着するための接着層を有する。接着層は、例えば、データキャリアを、例えば、集積回路（上記参照）等に、所望の物体上に迅速かつ難なく接着することを可能にする。接着層として、特に、粘着層、または、感圧性接着剤を有する層が適切である。この層には、好適には、納品時の状態において、取り外し可能な保護カバー（例えば、フィルムまたはシリコン紙）が提供される。
【００１８】
上述の層またはプライの他に、データキャリアは、例えば、透明のワニスまたはポリマーを含む、記録層の前に設けられる保護層等のさらなるプライも有し得る。有利なのは、さらに、記録層の背後に位置する反射層であり得る。この反射層は、記録層に入力されたマイクロ画像を見ることを容易にし得る。選択的な接着層は、好適には、反射層の背後または機械的キャリアの背後に位置する。
【００１９】
上述のように、マイクロ画像は、レーザリソグラフの書き込みビームを用いて、データキャリアの記録層に入力され得る。書き込み速度および他の詳細は、特に、書き込みレーザのパラメータ（レーザパワー、光の波長）および照射持続時間ならびに記録層の色素および特性に依存する。１つのピクセル内に、バイナリコード化された形態で、または連続的にコード化された形態で、局所的マイクロ画像情報が記録され得る。バイナリコード化された形態の場合、ピクセルは、「黒」および「白」の両方の状態を想定し得、他方、連続的にコード化された形態の場合、さらに、中間に位置するすべてのグレーステージが可能である。１つのピクセルに異なったグレー値が割り当てられ得る場合、特に高い記録密度が達成され得る。しかしながら、例えば、マイクロ画像内のより暗い領域において、「白」色ピクセルの数よりも「黒」色ピクセルの数が大きいことによって、バイナリコード化された形態の場合もグレー値の印象が実現され得るが、この説明の方法は、物理的な解像力を低減する。
【００２０】
マイクロ画像を観察するために、通常、顕微鏡または少なくとも拡大鏡および適切な照明を行なうことが必要とされる。
【００２１】
以下において、本発明は、例示の実施例を参照してより詳細に説明される。
【００２２】
図１は、マイクロ画像の情報が入力された、データキャリア１の実施形態の模式的平面図である。
【００２３】
データキャリア１は、色素分子が埋め込まれた、記録層２として調整されたポリマーマトリクスを有する。例示の実施形態において、ポリマーマトリクスは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含み、１μｍの厚さを有する。他の厚さも同様に可能である。例示の実施形態において、記録層２内の色素が露光によって変化しない場合、記録層２の厚さ上に、０．８の光学密度が生じる濃度のスーダンレッドが色素として利用される。
【００２４】
光学密度は、吸収の指標であり、ここでは、書き込みビームの光波長に基づく。光学密度は、記録層２を通過する透過率の負の常用対数として定義される。これは、使用される書き込みビームの波長における吸収率、記録層２内の色素の濃度、および記録層２の厚さの積と一致する。光学密度の好適な値は、０．２〜１．０の範囲にある。しかしながら、他の値も同様に考えられ得る。
【００２５】
データキャリア１において、情報はピクセル４の形態で記録される。ピクセル４の領域において、記録層２の吸収容量および反射挙動は、ピクセル４間の領域における吸収容量および反射挙動とは異なり得る。ここで、ピクセルが、例えば、状態「黒」または状態「白」のみを取ることによって、情報は、バイナリコード化された形態でピクセル内に記録され得る。しかしながら、より有利なのは、情報をピクセル内に連続的にコード化した形態で記録することである。この場合、ピクセル４は、さらに、２つの極端な状態間に位置するすべてのグレー値を想定し得る。
【００２６】
例示の実施形態において、ピクセル４は、約０．８μｍの直径を有する。例えば、四角形または矩形ピクセルなど、円形ピクセル４以外の形態もまた可能であり、他の大きさも可能である。好適には、ピクセルの典型的な寸法は、約０．５μｍ〜１．０μｍである。図１は、さらに拡大された図であり、データキャリア１の詳細な部分を示すにすぎない。ピクセル４間の間隙は、さらに、図１に示されるよりも比較的小さいか、または大きくなり得る。
【００２７】
図２において、データキャリア１の部分が模式的な縦断面で示され、しかも、縮尺通りではない。例示の実施形態において、ピクセル４は、記録層２の厚さ全体にわたっては延びていないことが見出され得る。実際には、記録層２内の色素がピクセル４の領域において、フォーカスされた書き込みビームによって変更される、情報を入力する書き込み工程に基づいて、ピクセル４の下部領域における、記録層２の下部領域への遷移領域が連続的に変化する。すなわち、図２に示されるように、吸収容量は、この領域において段階的に変化し、あまり明確に区切られない。ピクセル４の側方の周縁部についても同様のことが当てはまる。
【００２８】
記録層２は、例示の実施形態において、５０μｍ厚さの二軸配向ポリプロピレンを含むポリマー膜を含む機械的キャリア７上に付与される。ポリマー膜の他の寸法および材料、さらに、曲げ剛性を有するように構成されたキャリアも同様に可能である。記録層２を自己支持（ｓｅｌｂｓｔｔｒａｇｅｎｄ）するように形成することも考えられ得る。例示の実施形態において、記録層２の上面上に保護層８が付与される。
【００２９】
例示の実施形態において、データキャリア１を作製するために、最初に、記録層２の色素を有するポリマーマトリクスがキャリア７上にドクターコーティングを用いて設けられ（ａｕｆｇｅｒａｋｅｌｔ）、その後、保護層８が付与される。オプションとして、キャリア７の下に、さらに、図示されない粘着層が配置され得る。
【００３０】
データキャリア１にマイクロ画像を入力するために、例示の実施形態において、約５００００ｄｐｉ（すなわち、約０．５μｍ）の分解能を有するレーザリソグラフの書き込みビームが用いられる。所望の二次元マイクロ画像情報を、データキャリア１に（または、データキャリア１の選択領域に）逐次的に入力するために、レーザリソグラフの書き込みビームは、パルス動作で（ピクセル４を入力するためのビームパワーが約１ｍＷ〜１０ｍＷである場合、典型的なパルス持続時間は約１μｓ〜１０μｓ）、データキャリア１の記録層２の上方に導かれる。このプロセスでは、書き込みビームは、記録層２内の色素を、二次元マイクロ画像情報に対応して局所的に変更し、従って、上述のように、ピクセル４を生成する。例示の実施形態において用いられる色素スーダンレッドは、所望のグレー値に対応して脱色される。
【００３１】
このようにしてデータキャリア１に記録されたマイクロ画像を認識または読み出すために、顕微鏡または拡大鏡等の拡大デバイスが必要とされる。拡大デバイスの照明ビーム経路に用いられる光は、通常、レーザリソグラフの書き込みビームよりも実質的に弱い強度を有する。従って、記録層２における色素、従って記録されたマイクロ画像情報は、読み出しまたは観察工程において、変化しないか、またはわずかにのみ変化する。
【００３２】
図３において、フォトクロミックスピロ化合物の状態が模式的に示される。このようなスピロ化合物は、データキャリアの記録層内の色素として用いられ得る。
【００３３】
スピロ化合物において、π電子系の平面性（Ｐｌａｎａｒｉｔａｅｔ）は、環化反応によって切断されるので、分子は、短波の吸収帯を有する。光を照射（Ｌｉｃｈｔｅｉｎｓｔｒａｈｌｕｎｇ）することによって（好適には、紫外線または青色）、結合が破壊、および環が分離されて、拡張されたπ電子系が生じる。この系は、可視光を吸収する（ｉｍ　Ｓｉｃｈｔｂａｒｅｎ　ａｂｓｏｒｂｉｅｒｔ）。吸収極大の位置は、π共役系および残存物Ｘのタイプの波長（Ｌａｅｎｇｅ）に依存する。
【００３４】
逆に、π電子系を加熱することによって、結合の新たな形成が可能になり、図３の左側の部分に示された、短波吸収結合を有する構成が生じる。これは、記録層がこのような可逆系を色素として有するデータキャリアにおいて、入力されたマイクロ画像情報を再び消去し、場合によっては新たに書き込む可能性を開く。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、入力されたマイクロ画像情報を有するデータキャリアの部分の模式的平面図である。
【図２】図２は、図１のデータキャリアの縦断面図である。
【図３】図３は、フォトクロミック材料としてのスピロ化合物の作用を模式的に示す。

Claims (17)

  1. 記録層（２）を有するデータキャリア（１）の使用であって、該記録層は、書き込みデバイスの書き込みビームを用いてマイクロ画像を記録するために、露光によって変化し得る色素を有する、使用。
  2. 前記色素は、少なくとも部分的に脱色または破壊され得ることを特徴とする、請求項１に記載の使用。
  3. 前記色素は、アゾ色素、ジアゾ色素、ポリメチン色素、アリールメチン色素、アザ［１８］アヌレン色素の群から選択された、少なくとも１つの色素であることを特徴とする、請求項２に記載の使用。
  4. 前記色素は、フォトクロミック材料を有することを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の使用。
  5. 前記フォトクロミック材料は、スピロ化合物、無機金属錯体の群から選択された、少なくとも１つの材料を有することを特徴とする、請求項４に記載の使用。
  6. フォトクロミック材料は、可逆系を有することを特徴とする、請求項４〜５に記載の使用。
  7. 前記データキャリア（１）は、前記記録層（２）のキャリア（７）を有することを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の使用。
  8. 前記キャリア（７）は、ポリマー膜を有することを特徴とする、請求項７に記載の使用。
  9. 前記記録層（２）は、色素分子が埋め込まれるポリマーマトリクスを有することを特徴とする、請求項１〜８の１つに記載の使用。
  10. 前記ポリマーマトリクスは、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、シクロオレフィンコポリマーの群から選択された、少なくとも１つのポリマーまたはコポリマーであることを特徴とする、請求項９に記載の使用。
  11. 前記データキャリア（１）は、該データキャリア（１）を物体上に接着するための接着層を有することを特徴とする、請求項１〜１０の１つに記載の使用。
  12. 前記データキャリア（１）上に、少なくとも１つのマイクロ画像が記録されることを特徴とする、請求項１〜１１の１つに記載の使用。
  13. 前記データキャリア（１）は、マイクロポートレート、マイクロ署名、部品の使用説明書の群から選択された、少なくとも１つのマイクロ画像を記録するように調整されることを特徴とする、請求項１〜１２の１つに記載の使用。
  14. 請求項１〜１３の１つに記載の特徴を有するデータキャリアに、マイクロ画像を入力する方法であって、書き込みデバイスの、好適には、レーザリソグラフの書き込みビームは、該データキャリア（１）の記録層（２）に向けられ、および該マイクロ画像内に含まれる二次元マイクロ画像情報に対応して、該記録層（２）内の色素が該二次元マイクロ画像情報に従って局所的に変更されるように駆動される、方法。
  15. 前記二次元マイクロ画像情報は、所与のピクセル（４）の形態で、好適には、５００ｎｍ〜１μｍの範囲で前記記録層に入力されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  16. １つのピクセル内に、局所的マイクロ画像情報、バイナリコード化された形態で記録されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
  17. １つのピクセル（４）内に、前記局所的マイクロ画像情報が、連続的にコード化された形態で記録されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
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