JPS63197040A - 光カ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、光学的に追加書き込みが可能な光カードに関
する。

〔従来技術とその問題点〕

近年磁気カードは、銀行や信販等の金融機関の商取引に
於いて安全性、信頬性、利便性、及び利用者の携帯性か
らキャッシュカード、クレジットカード等として大量に
発行、利用されるに至っている。また、磁気カードの他
の利用分野として個人の識別証としてもやはり上記のよ
うな理由から企業や学校で、広く採用されている。この
様にすでに社会生活に深く浸透している磁気カードでは
あるが、その応用分野が広がるにつれそれを発行する側
及び利用する側それぞれの立場からカートに対するより
高い機能の付加が、求められるようになってきた。その
主な要求は、現行の磁気カード媒体中に保持することの
できる情報量が少ないということに起因するものである
。もちろんここでいう記憶情報量の不足は、本来的に必
要な主たる情報だけでなくその主たる情報を保護するた
めに機能する冗長的な情報の記録という意味においても
不足しているといえる。

このような経緯からより記憶容量の大きなカード媒体と
して、ＩＣカードや光カードが提案されるに至った。特
に後者は、膨大な記憶容量を有し個人情報の記憶媒体と
しては、最も効果が高いと考えられている。

光カードとして現在提案されているものとしては、読み
だし専用の光カード、追加書き込み可能なものがそれぞ
れ提案されているが、前者は新たな情報の書き込みがで
きない固定情報であることから前記のような利用者の要
望を全て満たすことは出来ない。

ところで光学的な情報の記録方法としてはすでにダイレ
クト・リード・アフタ・ライト（ＤＲＡＷ）として広範
な記録原理及び記録材料が提案されている。即ち、レー
ザ等の光源からの放射光を古くから知られている銀塩や
ジアゾニウム塩等のフォトンモードでの励起光源として
用いるのではなく、材料物性の温度依存性による転移や
膨張、融解、分解等の物理的、化学的変化を生ぜしめる
ための熱源として用いる、いわゆるヒートモード記録で
ある。従ってこのヒートモード記録は、感材面に所望の
記録を行う前後に放射光に晒された場合に於ても感材が
永久的変型を生ずる物性変化を生む温度にまで昇温され
ない限りに於て影響を受けないという特徴を持つ。この
ことは、記録媒体の取扱を暗室等の限定された環境で行
う必要がないという利点を生む。又、従来提案されてい
る系での他の特徴としては、記録部、即ちピット部は感
材の除去という結果で達成されるという点である。この
ことは記録媒体への入出力装置内のデジタル信号と対応
して媒体側の記録形式もそのアナロジ−としてデジタル
的に表現されているということである。ところでこれま
で検討されてきた記録システムは全てディスクとしての
形状を前提としたものであるためこれらの記録システム
をそのままカード媒体に移植することで、追加書き込み
可能な光カードとして機能させるには問題点が多い。そ
の理由は、カードという媒体がその形状故に変形、摩擦
、圧力、放射線、水分などの過酷な条件に晒されるのが
普通であるのに対し、ディスク型媒体ではこの問題をデ
ィスクを堅固なカートリッジ内に納めることによって解
決しているからである。

ＤＲＡＷ形式の一つの例としてテルル、ビスマス、アル
ミニウム等の低融点金属やそれらを主たる成分とする合
金等が挙げられる。これらの材料では光学的に高い反射
率が得られるために記録情報の読みだし信号や制御用の
信号の強度が高く得られ記憶システムとしての信幀性が
高くなるという利点を持っている。又この記録材料の感
度は熱伝導率が大きいためヒートモード材料として必ず
しも高いとはいえないが現在得られているレーザ出力や
その後段の光学系の技術進歩により補われている。しか
しながらこれら金属系の材料を用いた記録方法は局所的
に供給されたレーザエネルギにより昇温、溶融した金属
部分における表面張力とその周辺の固化した部分のそれ
との差により溶融部分がその周辺に排除され降温後その
部分にピントが形成されるという原理を用いている。従
ってこれらの金属材料により組成された記録層は、一方
は基板に接しているのはもちろんであるが他の一方には
自由な空間が設けられている。或は又この場合記録層に
接してさらに保護層を構成することも妨げられるもので
はないが、この際の過剰に厚い保護層は記録感度を低下
せしめるためこの保護層は極力薄層に構成されさらにそ
の保護層の他面はそれが構成されていない場合と同様に
自由な空間に面して構成されている。又、これらの材料
を用いてディスクとしての形状を構成する際には上記の
自由な空間を設定するためにスペーサ部を基板と別に又
は一体として加工しなければならない。そしてここに構
成された自由な空間故にディスク自体は圧力、変形等の
環境に耐えることができないために現在市場に共されて
いる光ディスクは全てカートリッジ内に収容されている
わけである。さらに別の問題点として金属材料の記録層
への加工には真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の真空技術
を要するため大量生産、発行が前提となるカード技術へ
の展開には生産的問題が生じてしまう。

又、ＤＲＡＷ形式の他の例として有機色素が挙げられる
。有機色素は光記録に用いる光源の波長に対応させて色
素側の吸収スペクトルを自由に設計できることや、前項
に記した金属材料と比較して融解・分解の温度は比較的
高いもののこの欠点を十分補うに足る熱伝導特性を持つ
ためこれをＤＲＡＷ用記録材料として利用する利点を十
分持ち合わせている。又色素は染料ならばそのまま溶媒
に溶解させ、顔料ならば適当な分散媒に分散させること
によりコーテイング材として加工することができるため
量産適性を考慮にいれても金属材料を上回っているとい
える。この様な理由から有機色素についてたとえばアン
トラキノン系、ナフトキノン系、トリフェニルメタン系
、カルボシアニン系、メロシアニン系、キサンチン系、
アソ系、アジン系、チアジン系、オキサジン系、フタロ
シアニン系、スクアリリウム系などの色素が提案されて
いる。しかしながら記録方法の原理としては前項に述べ
た金属系の材料の場合と同様で、色素単独又は熱可塑性
樹脂などのバインダと共に組成された記録層が局所的に
供給されたレーザエネルギにより昇温・溶融し周辺部分
との表面張力の差−７＝ によりピットが形成されるというものである。又別の変
化として昇温した有機物質が分解し記録層を覆っている
被覆層を圧迫し変形を生ゼしめてピットを形成するとい
う例も提案されている。しかしながらこれら両者間に若
干の相違はあるものの記録層の一方の面は自由な空間に
対向しており、又、記録層にさらに保護層または被覆層
が構成されている場合についてもこれらの層の他面は自
由な空間に対向している点は前項で記述した場合と同様
でディスク媒体としてはスペーサを用いることによりこ
の自由な空間を設定している。従って、たとえ有機色素
を用いたＤＲＡＷ媒体といえどもディスク媒体が堅固な
カートリッジ内に収容されている点は同じであり、追加
書き込み可能な光カードにそのまま応用することは問題
点が多い。

〔目的〕

本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑み為された
ものであって、ＤＲＡＷ形式の光記録媒体であって、圧
力、変形等に影響されない光カードを提供することをそ
の主たる目的とする。また、他の目的としてコントラス
トの大きな記録を得ることにより読み取りエラーの少な
い光カードを提供することを目的とする。又、他の目的
として放射光や水分による経時変化の少ない光カードを
提供することを目的とする。

〔概要〕

本発明は、熱可塑性樹脂層と前記熱可塑性樹脂層に接触
して設けられた色素層とからなる光記録層をカード基板
内に設置し、該色素層が記録光源の波長において固体状
態で吸収をもち、樹脂中に浸透した状態での吸収強度が
固体状態のそれと大きく異なる色素を含むことを特徴と
する光カードである。

〔発明の詳述〕 以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明における光カードの光学的記録及び読み出しの基
本的な原理は以下の通りである。

有機色素、特に染料に関しては合成から物性、染色法ま
でその研究の歴史は古く多くの知見が得られている。そ
の種々の物性の中で本発明に於て特に関連の深いものが
染料の吸収スペクトルでの溶媒効果及び染料の会合であ
る。その主な内容は周知のように前者は溶媒の極性によ
り染料の吸収スペクトルの形や吸収極大位置が変化する
現象であり、後者は染料の濃度に依存して染料の会合状
態が変わりスペクトル曲線が変化することを表している
。また、ここで、繊維を代表とする樹脂の染色について
みられるように同一の染料といえども染色の対象となる
樹脂の相違によりその色相が変わるのもここで言う溶媒
効果の一形態として含めて考えることができる。ところ
でこれまでに行われてきた研究対象はそのほとんどが溶
液状態での染料挙動であった。そこで本発明者は固体状
態での染料挙動について鋭意検討した結果、溶液状態で
の吸収スペクトルと固体状態でのそれとに着目し本発明
をするに至った。

染料の固体状態での吸収スペクトルは多くの場合溶液状
態のそれと異なり吸収極大位置が長波長側にずれたり短
波長側にずれたりする。また、吸収端についても同様な
変化をする。これらの現象は、透過及び反射の何れの吸
収スペクトルについても見られるものである。この様な
現象が生ずる原因は未だ明らかでない部分が少なくない
が、固体状態での染料分子の集合状態すなわち結晶・非
晶あるいは吸着等やイオン性の染料ならばそのイオン解
離や錯体の形成などの問題が複雑に絡み合っているもの
と考えられる。

ところで、光記録媒体の基本要件は、透過または反射率
の相違を光学的な手段により生せしめるものであるから
前述のスペクトル変化を何等かの構成を用いて達成でき
れば光記録媒体として提供できることになる。即ち、本
発明が示すところのように熱可塑性樹脂に接触させて染
料の固体層を設けることがその一つの可能な構成である
。この様に構成された記録層にレーザ光のようなエネル
ギが供給され温度が上昇すると染料は昇華または融解し
熱可塑性樹脂中に浸透する。この状態でのスペクトルは
いうまでもなく前述の溶液状態のスペクトルに対応して
おり、これにより光記録媒体の基本要件を満たすに至る
わけである。しかもこの構成に於ては昇華または溶融し
た染料が樹脂中に浸透して行（ために染料層の他面に保
護層を設けることはなんら妨げられるものではない。こ
の保護層の厚さは、従来のビット形成によるＤＲＡＷ媒
体ではその感度を低下せしめるため一定の値を越えるこ
とはできず、製造上も厳密な管理下に置かれなければな
らなかったが、本発明による構成では保護層の厚さは記
録層の感度とは無関係であるため特に制限されるもので
はなく製造上も簡便な管理下で製造できるという利点を
持つ。さらに保護層としては接着剤層などを介してフィ
ルム、シート等によって記録層を保護することも可能で
ある。従って従来ＤＲＡＷ媒体に於て必要とされていた
エアギャプがこの構成を用いることにより不要なものと
なる。また、特に従来半導体レーザに対応する近赤外光
用のＤＲＡＷ用の有機色素として提案されているものは
何れも溶液中で近赤外に吸収を持つものがその対象とな
っているが、そのために色素の耐光性など物性的に不安
定な化合物が多い。しかしながら、本発明者の検討によ
れば溶液状ｉでのスペクトルの吸収端が可視域にある色
素といえども、固体状態では近赤外域にまで吸収端が延
びている色素は少なくなく、その様な色素は本発明の構
成によれば採用することが可能である。つまり通常色素
の選択の参考データとして選ばれる吸収極大波長は殆ど
溶液で測定されていたものであるため、従来選択の対象
とならなかった物性的には安定な色素も本発明により新
たなりＲＡＷ用色素としての応用が可能となり色素の選
択の範囲が広がったといえる。

本構成の光記録層に用いることのできる樹脂としては熱
硬化性樹脂を用いることによっても機能は認められるが
、熱可塑性樹脂の方が加工性、記録感度、選択可能な染
料の範囲を考慮すると好ましい。具体的には、飽和ポリ
エステル、不飽和ポリエステル、ポリメチルメタクリレ
ート、ナイロン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリビ
ニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブタジェン、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートやこれら
樹脂のブレンドまたは共重合体を用いることができる。

もちろん樹脂の選択については既に述べたように染料と
の色相（スペクトル）についてのマツチングや染料の浸
透性の問題があるので樹脂側単独で決定できるものでは
ない。

本構成の色素層に用いることのできる色素は、記録光源
の波長に於て固体状態で吸収を持ち樹脂中に浸透した状
態での吸収強度が大きく異なる色素ならば特に限定され
るものではないが、多色性色素、中でも二色性色素は本
発明の態様として好ましいものである。二色性色素はそ
の分子座標に入射する電磁波の振動方向により吸収能が
異なる色素であり、近年ゲスト／ホスト型の液晶ディス
プレイへの応用が注目されているがその場合二色性色素
は二つの配向方向の変化を行っているのであり、かつ、
可逆的な過程である。これに対し本発明においては、配
向状態から無配向状態への変化でありしかも非可逆的な
過程である点が異なっている。すなわち、まず二色性色
素を配向した固体状態としておき次いで樹脂中に浸透、
溶解させて色素分子を無配向とするものである。二色性
色素としては、好ましくは前記のゲスト／ホスト型の液
晶ディスプレイ用として用いられるアントラキノン系や
、ジアゾ、トリアゾ、テトラアゾ等のアゾ系の色素を用
いることができるがこれに限定されることもなくメチレ
ンブルーの様なチアジン系の色素、カヤノールシアニン
６Ｂ（日本化薬■社製）の様なトリアリルメタン系の色
素等も本発明に共するに足る二色性を示す。また、二色
性色素系以外の多色性色素も用いることができる。

初期状態の色素分子の配向した固体層の作成方法につい
ては特定されることはない。色素の固体層の作成方法に
関しては、適当な溶媒に溶解させスピンコード、ロール
コート等のコーティング技術を用いることができる。そ
の際、色素単体での均一な塗工はしばしば困難な場合が
あるが、その場合に塗工性を改善するために若干量の樹
脂成分を添加して塗工液とすることは妨げられない。こ
のことは色素層と樹脂分との組成比において樹脂分が少
ない場合の色素層の吸収スペクトルと色素単独からなる
色素層のそれとは大きく変わらず、樹脂分は２０％以下
であれば機能する。２０％よりも多い樹脂分を添加した
場合には該色素層は固体状態のスペクトルではなく液体
状態のスペクトルを示すため用いることができない。さ
らに好ましくは１０％以下の樹脂分がよい。また、配向
方法については、機械的な方法によって配向させること
ができる。製膜と配向とを同時に行う方法としては、ラ
ングミュア−ブロジェット法や真空蒸着等の方法を用い
ることができる。特に後者については溶解性の小さい染
料や顔料も製膜可能なため応用が広い。或は又、色素の
吸着特性を利用すれば適当な樹脂との組合せにより通常
のコーティングのみでも目的を達することもできる。こ
の場合には熱可塑性樹脂層を構成する樹脂の極性と色素
層を構成する色素の極性との組合せは選ばれたものでな
ければならない。

以下図面を用いてカード構成について説明を行うが、本
発明は以下の実施態様に限定されるものではない。

第１図はカード構成の一例を示したものであり、光記録
層２が埋設されてなる光カード１である。

記録層２は熱可塑性樹脂層４と色素層５により構成され
てなる。熱可塑性樹脂層４が透光性の高いものであれば
この順に設置されなくてもよい。記録層２は保護シート
８によって物理的環境から保護される。保護層６は接着
剤層７を設ける際に必要に応じて設けることができる。

基板３には場合によりトラッキング溝など前もって加工
された記録があってもよい。第２図はカード構成の他の
例を示したものであり補助的な第一の基板１０上に光記
録層２を製作して記録部材１２とし、これを第２の基板
１１と保護シート８との間に挟み、これらを接着剤層７
により一体化した光カード１である。なお、層９は表面
硬化層である。

〔実施例〕

ガラス板（ＢＫ−７）上にフォトレジスト（Ａｚ−１３
５０）をスピンコータにて塗布する。その後カッティン
グマシンにて案内溝信号に対応して変調を受けたアルゴ
ンレーザ光によって露光後ｌｂ− 現像し溝幅０．８μｍ、トランクピッチ２．５μｍ２溝
深さ０．０７μｍの案内溝原版を作成した。

次に、この原版にニッケルスタンパ法にて０．０５〜０
．１μｍの導電膜を形成したのちニッケル電鋳法にて０
．３ｍｍ厚のスタンパを作成した。

しかる後、該スタンパに感光性樹脂（アクリレート系）
を塗布しておいて、０．４０ｍｍで１０１００ｍｍＸ８
０サイズのポリカーボネート基板を押し当て、紫外線を
照射して硬化させることにより該ポリカーボネート基板
に案内溝を形成させた。

一方、二色性を示す色素１．１．５．５、−テトラキス
（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−２，４−ペンタジェ
ノ−ルバークロレイトのアセトン溶液でのスペクトルａ
及びガラス基板上に塗布して設けた該色素の固体膜での
スペクトルｂを参考として第３図に示す。該色素に於て
溶液状態のスペクトルと固体状態でのそれとが異なるこ
とがわかった。

そこで該色素をヒートモート記録材料として該色素のメ
タノール溶液を前記案内溝の形成されたポリカーボネー
ト基板の案内溝形成面にスピンコーターにより塗布し厚
さ０．１μｍの色素層を設けた。さらにこの上にポリビ
ニルアルコールの水溶液から同じくスピンコーターによ
り厚さ３μｍの熱可塑性樹脂層を設けた。このようにし
て作成された光記録媒体の記録層面にエポキシ系接着剤
（アラルダイト）を介してカード基材である０゜３０ｍ
ｍ厚で１００ｍｍＸ８０ｍｍサイズの硬質白色ＰＶＣと
を接着、硬化後カードサイズ８５゜５ｍｍＸ５６ｍｍに
打ち抜き、光カードを作成した。この様にして作成した
光カードを半導体レーザ（９ｍＷ、２ＭＨｚ）で記録し
たところ上記染料が樹脂中に浸透し記録痕が生じた。次
いで１ｍＷの同レーザにて再生したところ良好な信号が
得られた。

〔発明の効果〕

本発明の効果を以下に述べる。

１、エアギャップ層の削除により圧力、変形などの外力
に強い記録層が得られカード媒体への加工が可能となっ
た。

２、記録の読みだしに於てコントラストの大きな記録媒
体が得られる。

３、物性的により安定な色素が選択できることにより記
録媒体の信顛性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のカート構成の例を示したも
のである。また第３図は、１．１．５．５、−テトラキ
ス（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−２，４−ペンタジ
ェノ−ルバークロレイトのスペクトル曲線を示す。 １：光カード ２：記録層 ３：カード基板 ４：熱可塑性樹脂層 ５：色素層 ６：保護層 ７：接着剤層 ８：保護シート ９：表面硬化層 ＝　１９− １０：第１の基板 １１：第２の基板 １２：記録部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光記録層をカード基板に埋設してなる光カードに
   おいて、前記光記録層が樹脂層とこの樹脂層に接触して
   設けられた色素層とからなり、さらに前記色素層が記録
   光源の波長において固体状態で吸収をもち、樹脂中に浸
   透した状態での吸収強度が固体状態でのそれと大きく異
   なる色素を含むことを特徴とする光カード。
2. （２）前記色素層が、２０％以下のバインダを含む特許
   請求の範囲第一項記載の光カード。