KR910007912B1 - 해독 전용 광학 디스크상에 정보를 첨부하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 방법에 의해 첨부된 정보를 내장하는 해독 전용 광학 디스크의 정사투영도.
제2도는 본 발명의 방법의 기입 순서를 도시한 광학 디스크의 개략적인 단면도.
제3도는 정보가 본 발명의 방법에 의해 기입된 동일한 광학 디스크이 개략적인 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 원형 디스크 3 : 정보 영역
7 : 클램핑 영역 11 : 폴리카보네이트 수지 기판
13 : 알루미늄 반사층 15 : 니트로셀룰로오스 보호층
17 : 교차구멍 19 : 고체영역
본 발명은 해독 전용 광학 디스크상에 정보 문자를 첨부하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 문자가 사람의 눈 또는 전자적으로 해독될 수 있지만, 변경될 수는 없는 방식으로 완성된 광학 디스크상에 정보를 첨부하는 방법에 관한 것이다.
해독 전용 광학 디스크 CD-오디오, CD-ROM, CD-대화 및 CD-비디오 디스크를 포함하는데, 이들의 기본적인 구조는 매우 유사하다. 더욱 상세하게 말하면, 각각의 이 4가지 형태의 해독 전용 매체는 유기 중합체의 상부층에 의해 보호된 광 반사 금속층으로 코팅되는 칫수 안정 기판으로 구성된다. 전형적으로, 기판과 보호층은 거의 투명하지만, 디스크는 기판 측면을 통해 정상적으로 해독된다. 기판은 해독 비임에 대한 초점 이탈층으로서 작용하도록 충분히 두껍게 되어 있다.
상술한 종류의 해독 전용 매체는 다음과 같은 복잡한 일련의 스텝에 의해 제조된다.
(1) 기판이 형성되고, 디지털 또는 아날로그 정보가 사출 성형 또는 사출 압축 성형 장치내의 금속 스텝퍼(stamper)의 작동에 의해 기판내에 각인된다. 수천개의 디스크를 각인하기 위해 단일 스템퍼가 사용될 수 있다.
(2) 정보를 갖고 있는 기판의 측면은 스퍼터링에 의해 통상적으로 제공하는 알루미늄 또는 은과 같은 반사 금속으로된 거의 연속적인 층으로 코팅된다.
(3) 니트로셀룰로오스와 같은 중합체의 보호층이 금속 코팅층에 제공된다.
(4) 레이블(label) 정보가 전사(transfer) 또는 스크린 인쇄에 의해 보호층상에 인쇄된다.
때때로, 디스크는 사람의 눈에 의해서나 종래의 광학 문자 해독기에 의해 해독될 수 있어야 하고, 디스크에 명백한 손상이 없이 변경되거나 불명료해질 수 없다는 점에서 영구적이어야 하는 정보를 내장해야 한다.
이러한 정보가 디스크의 각인된 정보 영역 또는 레이블(label) 영역에 첨부될 수 없기 때문에, 이들은 클램핑 영역과 같은 디스크의 무-정보 영역 또는 디스크의 각인된 정보 영역의 양쪽측상의 환상 영역내에 배치되어야 한다. 이러한 각인되지 않은 정보는 일련번호, 품목 번호, 로고(logo), 판매자 표시, 분배자 정보, 장식 패턴, 명칭, 바코드, 접지 번호(signature), 권수 및 발행 부수, 판수, 일자 등과 같은 것을 포함한다.
해독가능한 정보는 인쇄와 같은 방법에 의해 기판 또는 보호층의 외부 무-정보 표면에 용이하게 제공될 수 있다. 그러나, 레이블링 또는 패턴이 디스크의 표면상에 있기 때문에, 이들은 손상되거나 변형될 수 있고, 너무나 용이하게 제거될 수 있다.
이러한 정보를 디스크에 첨부하는 가장 영구적 방법은 사출 성형 작업중에 디스크내에 정보를 각인하는 것이다. 그러나, 이것은 2가지 문제점이 있다. 첫째, 스템퍼들이 수천개의 디스크를 제작하는데 사용될 수 있고, 정보는 이 특정한 스템퍼에 의해 각인된 모든 디스크에 적용될 수 있어야 한다. 그러므로, 품목 번호, 일련번호, 판매자 표시, 일자 등과 같은 연속 번호들은 고정된 스템퍼 각인에 의해 추가될 수 없는데, 그 이유는 이들이 이 스템퍼에 의해 생산된 모든 디스크에 적용될 수 없기 때문이다. 둘째, 일련번호가 각 디스크내에 각인될 수 있는 연속 각인 수단이 사출 성형 장치에 갖추어져 있을지라도, 성형 처리 공정의 하류에서 어떤 이유 때문에 거절되는 소정의 디스크들은 일련번호 순서에 간격이 생기게 한다. 그러므로, 일련정보는 디스크가 완전히 제조된 후에 더욱 양호하게 추가된다.
이제까지는, 사람의 눈 및/또는 종래의 광학 문자 해독기로 해독할 수 있고, 영구적이라는 점에서 지워질 수 없으며, 디스크 매체를 손상시키지 않고서는 변경불가능한방식으로 완성된 해독 전용 디스크 매체에 정보를 추가하는 만족스러운 방법이 없었다.
그러므로, 본 발명은 해독 전용 광학 디스크의 무-정보 영역상에 가시 정보의 내부 패턴을 첨부하기 위한 방법을 제공하는데, 여기서 디스크구조는 (a) 연속 기판층, (b) 반사 금속 연속층, 및 (c) 상부 연속중합체 보호층으로 구성되고, (a) 및 (c)중 최소한 한가지는 투광성을 갖고 있으므로, 층(a) 및 (c)중 어느 한 층의 표면 연속성을 붕괴시키지 않고서 정보 패턴에 대응하는 반사 금속층내에 일련의 구멍를 형성하기에 충분한 전력 레벨에서 투명층을 통해 패턴된 일련의 펄스형 레이저 광선을 통과시킨다.
[정의]
"가시패턴"이란 용어는 패턴이 인간의 눈 또는 통상적인 광학 문자 해독기에 의해 용이하게 식별될 수 있다는 것을 의미한다.
"무-정보 영역"이란 용어는 각인된 데이터를 포함하지 않으므로, 공백 상태인 광학 디스크 영역, 또는 해독 레이저 비임에 의해 해독될 때 0(zero) 디지털 신호로 번역되는 영역을 칭한다.
기판 및 보호층에 사용된 것과 같은 "투광성"이란 용어는 금속층과 함께 둘중의 한 개가 어떠한 파장을 갖고 있든 간에 기입 레이저로부터 최소한 70%의 전체 광선 입력을 투과시킬 수 있다는 것을 의미한다.
"투명"이란 용어는 가시 광선이 해당층을 통과할 수 없고, 관찰자가 층을 통해 볼 수 있다는 것을 칭한다.
[A. 디스크 형태 및 구성]
해독 전용 광학 디스크에 대한 명세는 유럽 컴퓨터 제조 협회(ECMA)(European Computer Manufacturing Association) 규범 119 및 국제 규격 기구(ISO)(International Standards Organization) 규범 DIS 9660에 의해 커버된다. 이 규범에 부합되는 디스크는 본 발명의 방법을 실시할 때 사용하기에 적합하다.
CD-오디오 디스크 및 다른 해독-전용 광학 디스크용 기판은 120mm 직경 및 1.2±0.1mm 두께의 투명한 중합체 물질이다. 이 디스크는 기판을 통해 레이저 해독 비임을 통과시키고, 디스크가 레이저 비임의 아래에서 회전될 때 광선의 확산 및/또는 반사의 차이를 검출함으로써 해독된다.
기판 물질은 70%보다 큰 이중 통과 반사 및 투광성을 갖는 다양한 종류의 물질로부터 선택될 수 있다.
적합한 기판 물질은 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 다른 중합체 물질을 포함한다. 기판 물질이 해독-전용 광학 디스크에 대한 기준에 부합되는한, 이들은 본 발명의 방법에 사용하기에 적합하다.
기판은 사출 성형, 사출-압축 성형, 적층 및 구조와 같은 처리 공정에 의해 형성될 수 있다. 해독 전용 광학 디스크의 디지털 정보는 적합한 주형 또는 스템퍼를 사용하여 열과 압력하에서의 성형에 의해 디스크내에 각인된다. 디스크가 사출성형 또는 사출 압축 성형에 의해 제조되면, 디지털 정보는 디스크의 형성과 동시에 압축된다.
보호층과 함께 기판은 주위의 손상으로부터 반사층을 보호하는 장벽으로서 작용한다. 그러므로, 기판의 고유 연속 특성을 디스크에 가해질 수 있는 습도 및 다른 손상 주위의 조건으로부터 금속층을 보호하기 위해 필수적이다.
물론, 기판의 정보-보유 표면상의 반사층을 레이저 해독 비임의 전체 반사율이 약 70%(±3%)이 되도록 충분한 반사율을 가지고 있어야 한댜. 이 목적을 위한 적합한 금속중에는 Al, Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Ag 및 이 물질들의 여러 가지 합금이 있다. 이러한 금속층들은 증착, 스퍼터링, 무전해 도금 및 전기도금과 같은 방법에 의해 피착될 수 있다. 선택될 수 있는 특정한 응용 방법은 금속에 따라 변하고, 선택금속에 대한 방법의 비용에 따라 변한다. 응용 방법에 관계없이, 금속 반사층은 거의 연속적이다.
금속층의 정확한 연속도는 요구된 신호 반사도가 얻어져야 하는 크기에만 제한된다. 그러므로, 이 층은 절대적으로 연속적이고 평탄할 필요는 없고, 다공성으로 되거나 구멍을 포함할 수 있다. 적합한 연속층의 설명으로서, 스퍼터된 알루미늄층이 시판중인 CD-오디오 디스크내에 사용된다. 이러한 디스크용 금속층은 100x 배율로 검사할 때 다공성인 것으로 나타나고, 기판의 작은 영역은 층을 통해서 나타날 수 있다.
한편, Au 및 Ag와 같은 전기 도금된 금속층들은 비교적 비-다공성이고, 완전히 연속적이다. 그러므로, 반사층에 관련하여 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "거의 연속적"이라는 용어는 기판을 통과하는 광선의 요구된 반사율 및 투과율을 제공하기에 충분한 층 연속성을 칭한다.
보호층의 주목적은, 그 명칭이 의미하는 것과 같이, 하부 반사층 및 기판내에 각인된 정보를 기계적 손상 및 주위 손상으로부터 보호하기 위한 것이다. 통상적으로, 이 보호층은 연속막으로서 제공될 때 디스크 구조를 밀폐시키는 니트로셀룰로오스 또는 UV-경화된 아크릴과 같은 중합체의 연속 박층이다. 즉, 디스크가 손상되지 않는 한, 반사층은 디스크에 가해질 수 있는 습도 및 다른 주위 조건의 영향을 받지 않게 된다.
종래의 해독-전용 디스크내의 보호층의 두께는 약 0.1-0.3mm이다. 그러나, 이론적 동작 능력 뿐 아니라 실제 동작능력의 견지에서, 보호층은 더 두꺼워질 수 있다. 이 기능을 적합하게 수행하기 위해서, 물론, 이 층은 주위 요인에 둔감해야 하므로, 보호층의 외부 표면이 붕괴되지 말아야 한다. 본 명세서에 기술된 형태의 해독 전용 매체가 기판을 통해 해독되기 때문에, 보호 코팅은 투명하거나, 소정의 진정된 광학 특성을 가져야 한다. 그러나 투명한 중합체가 선택될 수 있는데, 이들은 미적 이유 때문에 자주 선택된다.
본 발명의 방법내에 사용된 레이저 비임의 파장은 반사 금속층에 의해 거의 흡수되도록 선택되어야 한다. 그러므로, 디스크가 예를 들어 반도체 레이저에 의해 해독될 때, 금속층은 레이저 해독 비임을 거의 반사하지만 , 이것이 본 발명의 방식으로 기입될 때, 이것을 레이저 표시 비임을 거의 흡수한다.
부수적으로, 펄스형 레이저 비임은 연속파 레이저 비임보다, 본 발명의 방법내에 사용하기에 더욱 효과적이다. 특히, 펄스형 레이저 광선은 더욱 양호하게 정해진 표시를 제공하고, 보호층의 붕괴가 심각한 문제로 되기전에 더 높은 전력 레벨에서 동작될 수 있다.
[B. 표시형성]
본 발명의 방법내의 표시 형성 메카니즘은 완전히 이해되지 않는다. 그러나, 표시의 물리적 특성은 가능한 실마리를 제공한다. 5x 배율로 본 발명에 의해 발생된 표시들을 검사한 결과, 영상 영역이 불투명한 점으로서 나타나는 영역에 의해 분리된 금속층을 통해 연장되는 교차 구멍의 어레이로 구성되는 것으로 나타났다. 이 작은 점들은 기판 및 보호층으로부터 변위된 잔류 금속 및 중합체의 양이다. 다른 표시 검사결과, 금속층과의 기판 및 보호층의 경계면은 붕괴되고, 몇가지 경우에, 보호박층의 외부 표면은 위로 휘어지지만, 파괴되지는 않는다는 것이 나타났다. 그러므로, 금속은 용융되고, 인접층의 중합체 내용물중 몇가지는 휘발된다. 이로부터, 레이저의 영상 영역내의 알루미늄은 액체로 되어, 광자 입력, 증기압과 표면 장력에 의해 목표 영역의 중심으로부터 벗어나게 된다는 것을 알게된다.
정확한 표시 형성 매체는, 표시 레이저의 전력 레벨이 중합체층들중 어느 한 층의 표면이 붕괴되는 중합체층을 다량 휘발시킬 만큼 높지 않는한 제한적이 아니다. 즉, 이 층의 연속성은 금속층이 습도 및 다른 주위 조건을 허용할 수 있어서 파괴되지 않는다. 표시 형성에 관하여 거의 이해되지 않지만, 그럼에도 불구하고 기입 레이저의 전력 레벨이 보호층 또는 기판층의 외부 표면의 붕괴를 야기시킬 만큼 높지 말아야 된다는 것이 명백해진다. 이 층이 둘다 투명하면, 이것은 더 얇은 층을 통해 본 발명의 방법을 실행하는 것이 양호하다. 이 수단에 의해, 레이저의 전력 레벨은 덜 제한적으로 되고, 편이가 작아지면 어느 한 층의 표면의 붕괴를 초래할 확률이 적어진다. 그러므로, 보호층의 두께가 약 0.1∼0.3mm 이고, 둘다 투명한 종래의 CD-오디오 디스크내에서 , 보호층을 통과하는 레이저 광선 투과에 의해 본 발명을 실행하는 것이 양호하다. 그럼에도 불구하고, 이 방법은 층이 모두 투광성인 경우에, 어느 층이 투명하든지 간에 성공적으로 실행될 수 있다.
기판과 보호층이 가시 광선에 대해 투과성을 갖고 있으면, 본 발명의 방법에 의해 디스크내에 첨부된 패턴의 관찰자는 실제로 디스크를 통해 완전히 볼 수 있게 된다.
제1도는 내부에 일련 정보가 본 발명의 방법에 의해 첨부된 CD-오디오 디스크의 정사투영도이다. 원형디스크(1)은 디지털 정보가 사출 성형에 의해 각인된 정보 영역(3)을 포함한다. 영역(5 및 5a)는 정보가 전혀 각인되지 않은 외부 및 내부 환상 디스크 영역이다. 영역(7)은 정보를 전혀 포함하고 있지 않은 디스크의 클램핑 영역이고, 영역(9)는 디스크의 중앙 구멍이다. 일련 번호(10)은 본 발명의 방법에 의해 첨부되었고, 클램핑 영역(7)내에서 관찰될 수있다.
제2도는 폴리카보네이트 수지 기판(11), 알루미늄 반사층(13) 및 상부 니트로셀룰로오스 보호층(15)로 구성되는 완성된 해독 전용 디스크의 무-정보 영역의 개략적인 단면도이다. 화살표는 본 발명의 방법에 의해 기입될 영역내의 레이저 광선 경로를 나타낸다.
제3도는 디스크의 무-정보 영역상의 표시 결과를 개략적으로 도시한 도면이다. 특히, 본 발명의 방법에 의해 첨부된 정보 영역은 중합체층(11 및 15)가 교란되었지만, 중합체층들중 어느 한 층의 외부면이 붕괴되지 않는 구멍(17)과 영역(21) 사이의 고체(solid) 영역(19)을 갖고 있는 교차 구멍(17)의 매트릭스를 나타낸다.
[예 1]
비스페놀 A 폴리카보네이트 수지(미합중국의 Mobay Chenaical Corp. 제품인 수지 CD 200) 기판, 스퍼터된 알루미늄 반사층 및 니트로셀룰로오스 보호층을 갖고 있는 CD-오디오 디스크가 Quantrad Corporation사 제품인 Comet YAG 레이저 표시 시스템의 기입 챔버내에서 기판 하부에 배치되었다. 이 시스템의 컴퓨터 제어는 디스크의 보호층을 통해 펄스형 레이저 비임을 통과시킴으로써 디스크의 클램핑 영역내에 6개 문자로된 일련 번호를 인쇄하기 위해 프로그램되었다. 문자들의 높이는 0.0254cm(0.1인치)였다. 금속층내에 일련 번호를 표시하기 위해 65% 전력 셋팅이 사용되었다. 레이저 속도(주행 속도)는 1의 스포트 밀도에서 초당 약 4572cm(1800인치)였다.
금속층과의 중합체층의 내부 경계면의 작은 영역이 붕괴되었지만, 그럼에도 불구하고, 문자들은 매우 정확히 정해졌고, 중합체층의 어느 표면도 붕괴되지 않았다. 5x 배율하에서, 첨부된 번호를 디스크를 통해 내려다 볼 때, 표시영역은 원형 구멍들 사이의 틈 공간내에 띄엄띄엄 배치된 매우 작은 불투명한 점을 갖고 있는 일련의 교차 원형 구멍으로서 나타났다.
[예 2-10]
예 1과 동일한 절차를 이용하여, 일련의 표준 CD 오디오 디스크가 표시 처리 공정의 효율에 대한 전력 레벨의 영향을 관찰하기 위하여 여러 가지 전력 레벨에서 6디지트 일련 번호로 표시되었다. 이 결과는 아래표 1내에 제공된다.
[표 1]
표시시의 펄스형 레이저 전력 레벨의 영향
이들 데이터는 본 발명의 방법내에서 너무 크거나 너무 작은 레이저 전력을 사용하면 역 효과를 발생시킨다는 것을 나타낸다. 더욱 상세히 말하면, 이 레이저의 경우에, 약 65%전력이 만족한 표시를 얻기 위해 필요하였지만, 약 80% 이상의 전력을 사용하면 보호층이 과도하게 붕괴되었다. 100% 전력에서, 기판 표면은 악영향을 받았다.
[예 11-12]
앞의 예와 동일한 예를 사용하여, 2개의 표준 CD 디스크가 펄스형 비임대신에 연속파 레이저 비임을 사용하여 표시되었다. 이 결과는 아래 표 2내에 제공된다.
[표2]
연속 비임 표시
이 데이터들은 연속파 레이저 비임의 사용이 동등한 전력의 펄스형 레이저 비임보다 상당히 덜 효과적이라는 것을 나타낸다. 이 이유 때문에, 본 발명의 방법을 실행할 때 펄스형 레이저 비임을 사용하는 것이 더 양호하다.
Claims (6)
- 구조가 (a) 연속기판층, (b) 연속 반사 금속층, 및 (c) 상부 연속 중합체 보호층으로 구성되고, (a) 및 (c)중 최소한 한 개가 투광성인 해독 전용 광학 디스크의 무-정보 영역상에 가시 정보의 내부 패턴을 첨부하는 방법에 있어서, 층(a) 및 (c)중 어느 한층의 표면 연속성을 붕괴시키지 않고서 정보 패턴에 대응하는 하부 반사 금속층내에 일련의 구멍을 형성하기에 충분한 전력 레벨에서 투명층을 통해 패턴된 일련의 펄스형 레이저 광선을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 층(a)와 (b)가 투광성이고, 디스크가 패턴 영역내의 이것의 전체 두께에 걸쳐 투명한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 보호층이 기판층보다 얇고, 패턴된 일련의 펄스형 레이저 광선이 보호층을 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 기판층이 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 보호층이 니트로셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 반사 금속층이 알루미늄인 것을 특징으로 하는 방법.
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