JPS63500905A - レ−ザ記録および記憶媒体 - 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】 説明 レーザ記録および記憶媒体 技術分野 この発明は光学的情報記憶装置に関するも、のである。

背景の技術 ディル（Ｄｉｌ）は米国特許第４，２０９，８０４号において、データがレーザ による反射性金属被覆の局部の溶融により記録され得るかもしれない予めプレス されたＶ型の溝を含む反射性情報記録構造を教示している。媒体上のデータは光 学的位相シフト効果により読出される。予め形成された溝は９５°ないし１４ｏ °の光学的位相の深さであるので、読出しレーザは溝の深さに対応する正確な波 長でなければならない。情報区域はおよそ０．６ミクロンの幅を有し、そのため 普通１２００ミクロンの深さのある厚出しビームのために焦点から外れていると いうことを確実にするために用いられる。

そのような厚い保護材料はｌ５Ｏ（国際標準機構）標準の下でわずか８００ミク ロンの合計の厚さを有する札入れケラトまたは札入れの中で硬いカードを保持す ることは不便であろう。また、表面にわたって変化する位相シフトを導入するこ となしに接着剤で保護積層材料に位相感応記録／読出し表面を接着することは困 難である。大きな縁が孔のまわりに形成されると位相シフトの大きな歪みを引き 起こすの刃、大きな孔を溶融することはまた実用的ではない。

孔の端縁の遷移は測定される位相シフトであり、かつ縁の高さは孔の直径の平方 根に正比例するので、位相シフト読出しは小さな孔に対してのみ実用的である。

たとえば、２５ミ１クロンの直径の孔は、読出しビームの波長よりもずっと大き い１ミクロンの高さを有する縁を作る。このように大きな孔および接着された保 護材料に対しては、位相シフトに依存しない記録／続出し構造を有することが所 望される。

ラール（Ｌａｈｒ）は米国特許第３，８７３，８１３号において使用が選択され た区域で熱感応被覆のスポットの変更により示されそれにより恒久的にその区域 の反射特性を変化するデービットカード（ｄｅｂｉｔ　ｃａｒｄ）を教示してい る。反射性熱感応材料は加熱すると透明となり、それにより次いで光エネルギを 吸収する下にあるブラックペーパーのストリップを露出する。記録は材料の温度 を１７５°Ｆにまで上げるためには０６７秒間、かつ１７５゜Ｆを越えては追加 の５ミリ秒間高度に強烈な光ビームに対する露出を必要とする。この形式のクレ ジットカードシステムは１秒間につき２データビツトより少ない記録を可能にす る。保持され、拡散される液体のために、データスポットの寸法は大きくかつ調 節するのが困難である。このカードは青い読出しビームを必要とし、それゆえ引 掻き傷および表面の塵は非常に大きなデータスポットが用いられて１０．０００ ビツト以下に容量を減らすようにしなければ非常に多数のデータ誤差を引き起こ すであろう。このデータ容量がいくつかのデーピットカードおよびクレジット□ カードには十分である一方で、それは財政、保険、医療および個人記録の詳細な 記録には不適である。また、１秒につき２ビツトより少ない記録速度は大抵の適 用においての使用のためにはそれを受入れ不可能なものにする。このカードのま た別な不利な点はすべてのデータがたとえば車のダツシュボードにおいてその温 度が１７５°Ｆに達したりあるいは家庭用洗濯機および乾燥機を通過した場合破 壊されるということである。

米国特許第４，１９７，９８６号においてナガタ’（Ｎａｇａｔａ）が、米国特 許第４，２２４，６６６号においてジロード（Ｇｉｒａｕｄ）が、米国特許第４ ，３０４，９９０号においてアクラー（Ａｔａｌｌａ）がデータカードの更新を 教示している。ナガタはそこにおいて完全なデータファイルが磁気性ディスクま たはドラムのような補助メモリ回路の中にあるカードにおける最大制限およびバ ランスの更新を教示している。取引を含む売上伝票はカードとは別に記録される 。ジロードはメモリバンクを有する集積回路チップを含むデータ処理機械アクセ スカードを教示している。メモリは機械へのアクセスを許可しまたは妨げるよう に意図された機密データの予め定められた項目をストアする。バランスのみが更 新されるのである。

アタラーはバランスのみが記録されかつ更新されるカードを教示している。この カードは取引システムが中央コンピュータに接続されるところでのみ用いられ得 る。これらのカードのいずれも過去の取引の記録を蓄積するために必要とされる メモリ記憶容量を有しない。

種々の記録媒体は回転ディスクフォーマットでの使用のために開発されている。

ディスクは迅速に旋回するので、短いレーザパルス時間（５００ナノ秒のオーダ での）は小さなスポットに対する加熱を制限するために必要である。

媒体は媒体の吸収率のパラメータを変化することによりビームに対する感度を増 加するために現像される。スポンゾ（Ｓ　ｐ　ｏ　ｎ　ｇ）は米国特許第４，１ ９０，８４３号および第４．３０５，０８１号において反射性アルミニウム層上 に吸収性染料層を置いている。スポットは下にある反射性層を露出する染料層の アブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）により記録される。ベル（Ｂｅｌｌ）は米 国特許第４，３００．１４３号において類似の技術を教示している。パルトリー ＝（Ｂａｒｔｏｌｉｎｉ）は米国特許第４．３１３゜１８８号において染料層と 反射性層の間に保護層を追加している。つ、イルキンソン（Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ ）は米国特許第４．３４５．２６１号において染料層の代わりに光吸収性シリカ 誘電層を用いている。テラオ（ＴｅｒａＯ）等は米国特許第４．３５７，６１６ 号において有機記録フィルム層上の無機吸収性層を教示している。孔は吸収性層 で発生される熱によりフィルム層で形成される。スズキ（Ｓｕｚｕｋｉ）は米国 特許第４，２０２．４９１号においてデータスポットが赤外線放射を発する螢光 性インク層を用いている。改良された感度は複雑さとコストを増加する余剰の層 を犠牲にしてこれらの媒体で獲得される。この増加された感度はカードフォーマ ットには必要ではない。

発明の開示 この発明の目的は予め記録されたリードオンリデータスポットとフォーマティン グパターンの双方およびレーザ記録可能区域を有する記録媒体を考案することで ある。この発明の目的はまた、反射性レーザ記録可能表面が記録表面の光学的特 性と干渉することなしに摩滅から保護されるそのような媒体を支持するためのカ ード構造を考案することである。この発明の目的はまた、そこにおいて表面の塵 が反射性記録表面に直接に保護被覆を適用することなしに記録表面のそれとは異 なる焦点面に存在するそのような媒体を支持するためのカード構造を考案するこ とである。

この発明のまた別な目的は、そこにおいてカード上のデータが周囲の記録されな いフィールドと光学的に対称をなすレーザでのデータカードでの取引データのシ ーケンシャルな記録のためにレーザ記録可能なストリップを含む札入れ大のプラ スチックデータカードを考案することである。

この発明のさらなる目的は、プラスチッククレジットカード用のＩＳＯ寸法に適 い、少なくとも２５０．０００ビツトの容量を有し、１秒につき数１０００ビツ トでデータを記録し得てかつストリップ上に予め記録された情報を含み、かつ１ ２２°Ｆまたはそれより高い温度で品質を下げないレーザ記録可能ストリップを 含む札入れ大のカー、ドを考案することである。

これらの目的は読出し誤差を最小限にするために寸法が２５ミクロンまでのデー タスポットを使用するレーザ記録可能ストリップを含むわずか８００ミクロンの 厚さの札入れ大の封止プラスチックカード上に装設された新規な情報記憶装置お よび記録媒体で満たされた。その媒体はリードオンリメモリまたは基準位置情報 のようなストリップ上の予め記録された情報を含みかつユーザ記録のレーザ書込 みデータのための薄い反射性記録層を有するストリップである。この発明のデー タシステムは光学的コントラスト比の読出しに依存している。カードは、マスク を介してまたは別な方法でパターンを伴って露出しかつ感光性フィルムのストリ ップを現像し、予め記録された情報の上部でレーザ記録可能な、薄い反射性金属 層を真空蒸着し、反射性側部を下にしてカードベースにストリップを接着し、サ ブストレートがフィルムストリップの上部表面にあるようなフィルムサブストレ ート上で保護する、透明な材料を接着し、かつ次いでレーザにより下にある反射 性の表面に保護材料および透明なサブストレートを介して取引情報を記録するこ とによる第１の予め記録されている情報により形成される。

この発明の主要な利点の１つはレーザ記録媒体ストリップの高度な情報容量であ る。典型的には、高分解能レーザ記録材料は周囲の反射性フィールドと光学的に 対称をなしかつ２５ミクロンより少ない寸法を有する変化する反射率のスポット を記録する。高容量レーザ記録材料ストリップはカードが大抵の適用に対し十分 であるテキストの多数のページと同等量を保持するのを可能にする。この発明の 取引カードは財政取引、保険取引、医療情報および事象および個人情報および識 別を含むシーケンシャルに記録されたデータを蓄積することに適している。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明に従ったデータカードの一方の側部の平面図である。

第２図は第１図において線２−２に沿って破断される部分的な側部断面図である 。

第３図は第１図において破線によって例示されるレーザ記録ストリップの部分で のレーザ書込みの詳細である。

第４図は第１図に例示される光学的記録媒体ストリップでの読出しおよび書込み 用の装置の平面図である。

この発明を実施する最良のモード 第１図および第２図を参照すると、データカード１１は大抵のクレジットカード に共通する寸法を有して例示されている。そのようなカードの幅寸法はおよそ５ ４ｍｍでありかつ長さの寸法はおよそ８５ｍｍである。これらの寸法は重要では ないが、そのような寸法は札入れに容易に適しかつ自動テラーマシーン等に対し 便利な寸法として歴史的に採用されてきたので好求しい。カードのベース１３は 誘電性の、通常ポリ塩化ビニルまたは類似の材料のようなプラスチックの材料で ある。ポリ炭酸エステルのプラスチックが好ましい。ベースは反射性の光また伝 導性の光のいずれかによりデータの読出しを可能にするために伝導性の材料であ っても構わない。ベースの表面の仕上げは好ましくは１０％より少ない、低い鏡 面反射率を有するべきである。

ベース１３はストリップ１５を保持する。ストリップは幅がおよそ１’５ｍｍあ りかつカードの縦の長さまで延びている。代案として、ストリップは別な寸法お よび配向を有していても構わない。ストリップは比較的薄く、およそ１００ない し５００ミクロンであるが、このことは重要ではない。ストリップは平坦さを達 成するいずれの便利な方法によってカードに適用されても構わない。ストリップ は接着剤でカードに粘着されかつストリップを塵および引掻き傷から保護するば かりではなく、ストリップ１５を平坦に保つのに役立つ透明な積層シート１９に より被覆される。層１９は透明なラッカーのような薄い、透明なプラスチックシ ート積層材料または被覆である。材料は好ましくはポリ炭酸エステルのプラスチ ックからできていることである。

ベース１３の反対の側部はカードの表面で打出されたユーザ識別印証を有してい ても構わない。カード満了データ、カード番号等のような別な印証が任意に提供 されても構わない。

ストリップ１５は高分解能写真フィルムから形成されている。情報はこの発明の 譲受人に対し譲渡された米国特許第４，３０４，８４８号に示されるもののよう な写真製版技術により光感応エマルジョンに予め記録されている。露出および現 像後、予め記録された情報はエマルジョンにおいて光吸収性ブラックスポット１ ２として表われる。薄い反射性金属層１４は次いでフィルムのエマルジョン側部 の上部に通常の方法で真空蒸着される。この層の厚さは特に光学的特性に関して は、均一性はど重要ではない。均一性を獲得するために材料は真空蒸着の間移動 される。透明なサブストレートを介し目視されるとき、予め記録されたスポット は反射性金属層１４に対し黒であり、透明なサブストレートの末端の反射性レー ザ記録可能背景を形成する。

予め記録されたデータスポットはストリップの一区域に集められリードオンリメ モリ部分を形成し、または反射性記録区域上に散乱され、サーボトラック、タイ ミングマーク、プログラム命令および関連機能を形成するかもしれない。

ストリップ１５での金属層１４の外部表面１８は接着剤でカードベース１３に粘 着される。記録および読出しは透明な層１９および金属層の内側の表面２０の上 部でのストリップを通って矢印Ｂにより示されるような方向に達成される。接着 材料による光の通路干渉は存在しない。第２図に示されるように、金属層の両方 の表面は摩滅、塵、および空気による酸化から保護されている。反射性金属層は 好ましくは平均未満の熱伝導性を有する低い溶融温度の反射°性材料のような半 導体レーザで記録され続けることが可能であることである。高い反射率および低 い融点を有するテルルおよびＳｎ、Ｉｎ、およびＢｉのようなその他の金属およ びそれらの合金が適当である。アルニウムおよびクロムのようなより高い溶融温 度の薄い層がまた用いられ得るがそれらは記録により高いレーザパワーを必要と する。均一で反射性のある薄い金属層を気相成長させるための方法は公知である 。

第２図に示される形状において、予め記録されたデータスポットはレーザ記録さ れたデータスポットとほぼ同一の平面にある。このことはすべてのデータスポツ トが共通の焦点面にあるように所望される。しかしながら、このことは光学的シ ステムが２つの平面にデータスポットを分解することが可能であるならば必要で はない。この状況においてエマルジョン層は薄い金属層に隣接している必要はな いがフィルム媒体のサブストレートによりそこから間隔があけられ得る。

選択される金属はそこに書込むために用いられるレーザと互換性があるべきであ る。いくつかの金属は成る波長で他のものよりもより敏感である。赤外線の光に 対する良好な感度は赤外線が透明な積層シート上の引掻き傷や塵によって最も影 響を受けないので好ましい。選択された記録金属は有利な信号対雑音比を存しか つそれが用いられる読出し／書込みシステムで高いコントラス・トのデータビッ トを形成すべきである。金属層は長い期間およそ１２２°Ｆすなわち５０℃の温 度にさらされるときデータを損失すべきではない。金属層はまた少なくとも数１ ０００ビット／秒の速度で記録することが可能であるべきである。このことは一 般に、わずか数ビット／秒の記録を可能にするかもしれない長い加熱時間を必要 とする金属の使用を不可能にする。非常に多数の高い反射性レーザ記録材料が光 学的データディスク応用のために用いられている。データは反射性層それ自体の 周囲のフィールドにスポットを形成することにより記録され、それによりデータ スポットでの反射率を変化させる。データは記録されない区域の周囲の反射性フ ィールドと金属層での予め記録されたブラックスポットおよびレーザによりその 後記録されるスポットとの間での光学的反射コントラストを検出することにより 読出される。

周囲のフィールドの反射率の半分より少ないスポット反射率は読出しに十分なコ ントラストである、少なくとも２対１のコントラストを比を作る。より大きなコ ントラストが好ましい。およそ５０％のストリップフィールドの反射率は１０％ より少なく、このように５対１よりも大きいコントラスト比を作る反射性フィー ルドでのスポットの反射率が好ましい。

第３図を参照すると、第１図のストリップ１５のセグメント３３での予め記録さ れた情報およびレーザ書込みの拡大図が見られる。一群の予め記録されたスポッ ト３７はセグメントの左側の側部に記録される。レーザ記録されたスポット３５ は経路上のセグメントの右側部に記録されかつ一般に類似の寸法を有する。この スポットは一般には形状が円形または楕円形である。スポットは仮想上の縦長の 線３２．３４．３６、・３８．４０の間に存在しかつカードの縦長の方向に整列 されるばかりでなく側部に整列される。

スポット３７はスポット３５と類似の寸法を有する。スポットは適切な方向でカ ードをスキャニングすることにより読出される。予め記録されたスポット３７は いずれのレーザ記録されたデータなしにリードオンリメモリとしてストリップの 一区域にグループにされるかあるいはユーザデータと混合される。スポット間の 間隔は読返しシステムの光学が容易にスポット間で区別され得るべきであるとい うことを除けば重要ではない。

目下、光学的ディスク技術において、わずか数ミクロンだけ隔てられているトラ ックが溶解されても構わない。各経路に沿ったスポットの間隔およびパターンは 容易なデコーディングのために選択される。たとえば、示された形式の楕円形の スポットは群集させられかつ自己クロック動作するバーコードに一致して間隔を あけられ得る。スポットの寸法における変化が必要とされるならば、そのような 寸法は二重スポット４４のようなスポットを群集させることにより達成され得る 。そのような変形が米国特許第４，２４５．１５２号において説明されるＥＴＡ Ｂバーコードにおいて用いられる。米国銀行家協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｂａｎ ｋｅｒ　５ＡｓｓｏｃＩａｔｌｏｎ　）はいずれの特定のコードもまだ採用して いない一方で、ストリップ材料は多くの機械および目視読出し可能コードが収容 され得るようなものである。統一製品コード（Ｕｎｌｖｅｒｓａｌ　Ｐｒｏｄｕ ｃｔ　Ｃｏｄｅ）のようないくつかの光学的コードは機械および目視双方の読出 し可能である。そのようなコードはまた、より多量のレーザ書込みが円形または 楕円形スポットを伴うよりも必要とされかつずっと少ない情報密度が達成される けれども、用立てられ得る。第３図に例示されたスポットは典型的にはおよそ横 ５ミクロンで縦２０ミクロンまたは横２ミクロンで縦８ミクロンまたは直径３ミ クロンないし１０ミクロンの円形のスポットの推薦される寸法を有する。一般に 、スポットの最小の寸法は５０ミクロンより少なくあるべきである。好ましい実 施例においては最大寸法はまた５０ミクロンより少ない。

もちろん、より大きいスポットからより低い密度をオフセットするために、スト リップ１５の寸法はそれがカニドの大きな拡がりを被覆する点まで拡張され得る 。第１図において、ストリップ１５はカードの単一の側部を完全に被覆し得る。

２５０．０００ビツトの最小限の情報容量が示されてかつ１００万ビツトを越え る記憶容量がより好ましい。

予め記録されたデータスポットの寸法はおよそレーザ書込みされたスポットと同 じ寸法である。

第４図には、カード４１の縦長の寸法の側面図が示されている。カードは通常カ ードをビーム軌道にもたらす可動ホルダ４２において受入れられる。レーザ光源 ４３、好ましくは赤外線波長に近いパルス動作半導体レーザはコリメータおよび フォーカス光学４７を介し通過するビーム４５を発する。ビームは光検出器５３ へ焦点合わせレンズ５１を介しビームの部分を伝導するビーム分離器４９により サンプリングされる。検出器５３はレーザ書込みを確かめるが不可欠なものでは ない。ビームは次いで矢印Ａにより示される方向に軸５７に沿った回転のために 装設される第１のサーボ制御ミラー５５へ向けられる。ミラー５５の目的は動作 の粗のモードでレーザ記録材料の側部の端縁を見つけることでありかつ次いで動 作の精のモードで端縁から予め定められた距離に存在するデータ経路を識別する ことである。

ミラー５５から、ビームはミラー６１へ向けられる。このミラーは旋回軸６３で の回転のために装設される。ミラー５５の目的はカードの長さに沿ったビームの 運動の精の制御のためである。ビームに関するカードの縦長の位置の粗の制御は 可動ホルダ４２の動きにより達成される。ホルダの位置は磁気ディスク駆動装置 で用いられる形式の閉ループ位置のサーボシステムにより調整されるリニアモー タにより確立されるかもしれない。予め記録された位置決めのマークは特定の位 置でデータを記録するかまたは読出すためにレーザ記録システムのための基準と して珀いられ得る。種々の産業の各々、すなわち財政、保険、医療、および個人 はその特定のニーズに特有のフォーマットを有する。

基準位置情報は位置エラー信号が発生されかつモータ制御においてのフィードバ ックとして用いられ得るようにカードに予め記録されても構わない。１つのデー タ経路を読出すと、ミラー５５はわずかに回転される。モータは経路が読出され たりし得るように縦長にホルダ４１を動かし、以下同様である。レーザ記録され たスポットおよび予め記録されたブラックスポットから拡散されるかまたは吸収 される光はスポットが存在しない周囲のフィールドと対照をなす。ビームはスポ ットを作るために記録材料の表面に十分なレーザパルスエネルギを送るべきであ る。典型的には、５ないし２０ミリワツトが記録材料に依存して必要とされる。

２０ミリワツトの半導体レーザは、５ミクロンビーム寸法まで焦点を合わせされ て、およそ２００℃の温度で記録し、かつ２５マイクロ秒よ゛り短いうちにスポ ットを作ることが可能である。レーザの波長は記録材料と互換性があるべきであ る。読出しモードにおいて、電力は記録電力のおよそ５％まで低められる。

スポットと周囲のフィールドの間の光学的コントラストはフォトダイオードであ るかもしれない光検出器６５により検出される。光はビーム分離器６７および焦 点調整レンズ６９により検出器６５に焦点が合わされる。示されていないサーボ モータはミラーの位置を制御しかつフィードバックデバイスからばかりでなく制 御回路からも受取られる命令に従ってミラーを駆動する。検出器６５はスポット に対応する電気信号を作る。これらの信号はカードに記録される取引に関し有益 な情報として後の表示のために処理されかつ記録される。

動作において、この発明のカードは医療記録、保険記録、個人情報、または財政 取引のような蓄積されたデータをシーケンシャルに記録するために用いられる。

たとえば、それはちょうど銀行通帳のように用いられ得る。まずカードは先に記 録された情報を決定するために読出される。次に、ユーザは財政取引または医療 取引情報レコーダへ自分の取引を入れる。そのようなレコーダは次いでデータが レーザによりストリップに書込まれることを引き起こす。データは新しい会計事 情で取引の記入を表わし得る。このモードで動作すると、ユーザは孤立した位置 にあるそれ自体独立用いてもよい。予め記録されたリードオンリメモリスポット は特定の取引を果たすためにレコーダをプログラムするために用いられ得る。レ ーザ記録されたデータスポットは次いで各取引をシーケンシャルに記録してカー ドに最新の記録を維持する。

この発明のデータ媒体がデータカードに関して説明されてきた一方で、そのよう な使用は単なる単一の具体例にすぎない。媒体はまたデータテープ、データディ スクおよびドラムで用いられ得る。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．透明なサブストレートおよび上にある露出されかつ現像された高分解能エマ ルジョン層を含み、前記エマルジョン層が予め記録された光学的に読出し可能な データスポットを含み、かつ 前記エマルジョン層上に配置された気相成長され、光学的反射性のレーザ記録層 を含み、前記層が１秒につき少なくとも１０００ビットのスピードで書込まれる ２ミクロンと５０ミクロンの間の範囲での寸法を有するレーザ書込みされたスポ ットを記録することが可能である、光学的データ記録および情報記憶媒体。
2. ２．札入れ大のプラスチックカードベースに配置され、前記記録層が前記プラス チックカードベースに近接して配置される、請求の範囲第１項に記載の媒体。
3. ３．前記カードベースが透明である、請求の範囲第２項に記載の媒体。
4. ４．前記予め記録された光学的に読出し可能なデータスポットが黒いフィラメン ト状の銀である、請求の範囲第１項に記載の媒体。
5. ５．前記予め記録されたデータスポットおよび前記データ書込みされたデータス ポットがほぼ同一の寸法である、請求の範囲第１項に記載の媒体。
6. ６．前記予め定められたデータスポットが前記媒体上の唯一のデータスポットで ある、請求の範囲第１項に記載の媒体。
7. ７．前記予め記録されたデータスポットが前記媒体上のレーザ記録されたデータ スポットと組合わされる、請求の範囲第１項に記載の媒体。
8. ８．透明なサブストレートを有する形式の高分解能、感光性媒体上の写真製版的 に予め記録しかつ処理するデータスポットを含み、かつ サブストレートの末端の前記感光性媒体に反射性金属層を気相成長する、光学的 情報記憶装置および記録媒体を作る方法。
9. ９．前記反射性金属層にレーザ書込みされたデータスポットを記録することによ りさらに規定され、それによって共通の媒体に予め記録されかつレーザ書込みさ れたデータスポットを作る、請求の範囲第８項に記載の方法。
10. １０．札入れ大のカードベースに前記媒体を配置することによりさらに規定され る、請求の範囲第８項に記載の方法。
11. １１．前記媒体の透明なサブストレート上に、保護する透明な積層材料を接着す ることによりさらに規定される、請求の範囲第１０項に記載の方法。