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Bes ohr eibung
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Die Erfindung betrifft allgemein Systeme zur Speicherung von binären
Datininformationen und insbesondere ein Datenaufzeichnungsmedium, das auf die Energie
eines focussierten Laserstrahles anspricht.
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Die datenverarbeitende Industrie hat erhebliche Fortschritte gemacht,
um Computersysteme und zugehörige periphere Einrichtungen zur Verarbeitung binär
kodierter numerischer und alphabetischer Daten mit höheren Geschwindigkeiten ablaufen
zu lassen und die Speicherung solcher Daten mit höherer Dichte und geringeren Ersten
zu gewährleisten. Große Unternehmen und staatliche Dienststellen verlassen sich
in zunehmendem Maße auf datenverarbeitende Einrichtungen bei der automatischen Datenerfassung,
Speicherung und Verarbeitung, um die Effizienz der Handhabung von geschäftlichen
Transkaçioren, Berechnungs informationen usw. zu erhöhen. Die Zunahme der Geschwindigkeit
der Arbeitsweise von Computern ist im wesentlichen das Ergebnis der Fortschritte
auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie, wodurch hochintegrierte Schaltungen (LSI
- large scale integrated circuits) hergestellt werden konnten, die höhere Dichten
binärer logischer Elemente oder Gates mit höheren Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichten.
Erhebliche Erhöhungen der Speicherdichten werden ebenfalls erreicht. Auf dem Gebiet
der Halbleiterspeicher wurde eine Erhöhung der Bit-Dichte sowohl durch eine verbesserte
LSI-Technologie, welche zu einer Verringerung der Abmessungen der Speicherzellenelemente
geführt hat, als auch durch neue LSI-Technologien,
wie z.B. magnetische
Zylinderdomänenspeicher (magnetic bubble domain memories), erreicht. Auf dem Gebiet
der magnetischen Speicher aTurden Verbesserungen der Dichte bei harten und flexiblen
Flattensystemen durch Verbesserung der magnetischen Speichermedien als auch der
Lese- und Schreibköpfe, die damit verbunden sind, erzielt.
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Trotz der erheblichen Vergrößerung der Dichten bei Halbleiter- und
Hagnetikspeichersystenen rechtfertigen die Kosten pro Bit solcher Speichermedien
zusammen mit den Folgekosten nicht die Verwendung solcher Dechnologien für die allgemein
gebräuchliche Speicherung üblicher geschäftlicher Aufzeichnungen in großem Umfange,
wie z.B. die Korrespondenz,Berichte, sormblätter, gesetzlicher Dokumente usw. .
Die Speicherung und Auftechterhaltung sowohl laufender Arbeitsakten mit solchen
Dokumenten als auch die Archivierung ausgewählter Dokumente, die für eine lange
Zeit sicher aufbewahrt erden mussen, wird nach wie vor im großen Umfang von Hand
durchgeführt, wodurch die Personalkosten und die Kosten für den Aufbewahrung sraum
ständig zunehmen.
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Die digitale zu Auf Aufzeichnungstechnologie mittels Laser ist vor
kurzer Zeit entwickelt worden, um binäre Datenspeicher hoher Dichte auszustatten,
die leicht sowohl mit datenverarbeitenden Rechnereinrichtungen als auch mit Faksimiledokumentabtastung
und Druckapparaten integriert werden können. Diese Technologie ermöglicht eine optische
Aufzeichnung von Bilddaten in hochdichtem Format in vertretbarer Zeit und einen
schnellen optoelektronischen Zugang zu den gespeicherten Bilddaten und kann auf
diese Weise die Grundausstattung für rechnergesteuerte Dokument speicherung und
erneute Aufnahme und ein allgemeines Aufzeichnungssteuerungssystem ergeben. Bei
dieser Technologie ist ein Schreib- und Bussystem mit Laserstrahlen das Zentrum,
mit Hilfe dessen die Speicherung binärer Digitalinformationen in Form vorhandender
oder nichtvorhandener kleiner Löcher möglich ist, die in einem dünnen Film des Aufzeichnungsmediums
mit
hochfocussiertem modulierten Laserstrahl gebildet sind, der über das Aufzeichnungsmedium
abtastet Die Grundprinzipien der Bildsneicherung mittels Laser sind in der US-PS
3 474 457 dargestellt. Die US-PSen 3 454 624 und 3 657 707 beschreiben ein Aufzeichnungssystem
mittels Laser, bei dem eine rotierende Trommel verwendet wird, die ein auf Laserstrahlen
ansprechendes Auf zeichnungsmedium trägt, das flexible Streifen plastischen Materials
(beispielsweise Mylar) mit einer darauf aufgebrachten Schicht eines energieabsorbierenden
Hfterials enthält. Ein solches auf Laserstrahlung ansprechendes Aufzeichnungsmedium
ist ausführlicher in der US-PS 3 665 483 beschrieben. Die Verwendung einer rotierenden
Trommel oder anderer mechanischer Abtastungen des Aufzeichnungsmediums begrenzen
jedoch die Geschwindigkeit der Aufzeichnungsabtastung sowohl während der Aufzeichnung
als auch der lfiedergabe von Daten und zwingt auf diese Weise künstlich dem Gesamtsystem
Geschwindigkeiten für Schreiben und Leisen auf, die wesentlich geringer sind als
solche, die von herkömmlichen Laserstrahlenergien und Empfindlichkeiten von Aufzeichnungsmedien
hervorgerufen werden. Darüberhinaus grenzt die Verwendung flexibler Aufzeichnungsinedien
die Genauigkeit der Iinienführung, die zwischen den Datenspuren und dem Laserstrahlweg
reproduzierbar erreicht werden können, ab und zwingt dementsprechend dem System
Datenbitdichten auf, die wesentlich geringer sind, als die minimalen Abmessungen
der Zelle sind, die durch die Optik des Systems bedingt sind.
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Ferner unterliegen flexible Aufzeichnungsmedien in starkem Maße der
Verunreinigung durch Staubpartikel, die zu Fehlern beim Aufzeichnen und/oder Leisen
von Daten führen, weshalb eine spezielle Behandlung und Aufbewahrung dieser Systeme
in staubfreien Räumen erforderlich ist. Es ist deshalb offensichtlich, daß verschiedene
Annäherungsversuche für die Abtastung des Laserstrahles über das Aufzeichnungsmedium
und verschiedene Strukturen des Aufzeichnungsmediums selbst erforderlich sind, um
ein System zu ermöglichen, das die Schreib/
Bese-Geschwindigkeit
und Bitdichten vollständig ausnutzt, dessen Laserstrahlaufzeichnungstecnnologie
schon von sich aus möglich ist und das ebenfalls die Aufbewahrung des Aufzeichnungsmediums
und die Handhabungserfordernisse vereinfacht.
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In der US-PS 4 OOí 840 wird ein laseraufzeichnungssystem beschrieben,
bei dem eine Spiegelvorrichtung verwendet wird, die auf zwei orthogonalen Achsen
drehbar ist, um einen Laserstrahl in zwei Richtungen zum AuSschreiben von Daten
auf eine Aufzeichnungsschicht abzulenken, die auf einem festen Glasträger angeordnet
ist. Dieses Strahlablenkungssystem mittels Spiegel ermöglicht eine schnellere Strahlabtastung,
und der feste Glasträger, der die Aufzeichnungsschicht trägt, ermöglicht präzisere,
reproduzierbare Zeilenführungen zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem abtastenden
Laserstrahl. Es wurde jedoch gefunden, daß die Verwendung einer Schicht aus Aufzeichnungsmaterial,
die unmittelbar auf einen Glasträger aufgebracht ist, zu einem auf Laserstrahlen
ansprechenden Aufzeichnungsmedium fübfft, das wesentlich geringere EmpSindlichkeit
aufweist als ein entspreciiendes Laseraufzeichnungsmedium, das eine Aufzeichnungsschicht
enthält, die auf einem plastischen Träger aufgebracht ist. Ferner kann die Affinität
zwischen der metallischen Aufzeichnungsschicht und dem Glassubstrat Unregelmäßigkeiten
in der Form und den Abmessungen der Löcher erzeugen, die in die Aufzeichungsschicht
eingebrand sind. Die Verwendung eines Glasträgers erfordert deshalb die Herstellung
eines komplexeren Aufzeichnungsmediums, um die Gesamtempfindlichkeit des Laseraufzeichnungssystems
beizubehalten und eine hohe Schreibgeschxfindigkeit mit geringer Fehl errate zu
erreichen.
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In der nicht zum Stande der Technik gehörenden US-Patentanmeldung
mit dem amtlichen Kennzeichen 950 066 vom 10.Oktober 1978 ist die Verwendung einer
Schicht eines üblichen plastischen Materials auf Lösungsmittelbasis zwischen einem
Glassubstrat und einer Schicht aus Aufzeichnungsmaterial zur
Erzeugung
eines Aufzeichnungsmediums von im wesentlichen verbesserter Empfindlichkeit und
die Bildung von Löchern bestammenden Eigenschaften offenbart. Diese Patentanmeldung
offenbart ferner die Verwendung einer zusätzlichen Schutzschicht aus Material über
der dünnen Aufzeichnungsschicht.
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Fachleute auf diesem Gebiet haben generell die Vorteile der Kombination
einer Schicht aus Kunststoffmaterial zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht
zusammen mit einer Schutzschicht auf der Aufzeichnungsschicht erkannt. Während jedoch
Kunststoffmaterialien zur Verwendung als Schutzschicht vorgeschlagen worden sind,
haben die Fachleute in der Praxis typischerweise anorganiscne Materialien, wie z.B.
Siliziumdioxid in der Schutzschicht verwendet, weil die üblichen Kunststoffmaterialien
auf Lösungsmittelbasis, die bereits für die Verwendung als Zwischenschicht vorgeschlagen
wurden, aufgelöst oder angegriffen urden, wenn versucht wurde, eine Schutzschicht
aus dem gleichen oder einem ähnlichen Kunst stoffmaterial auf Lösungsmittelbasis
aufzutragen, weil das verwendete Lösungsmittel die dünne- Schicht des Laseraufzeichnungsmaterials
leicht durchdringt.
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In der prioritätsgleichen Patentanmeldung P (internes Aktenzeichen
DEh-14 672) ist die Verorendung einer aufgedaten Schicht aus Kunststoffmaterial
. als Schutzüberzug für ein auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmedium
offenbart Dort ist auch das Verfahren zum Auftragen der Schutzschicht aus Kunststoffmaterial
auf die Auf zeichnungs schicht des Auf zeichnungsmediums erläutert,durch das jeder
Angriff auf die Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht
ausgeschlossen ist, weil beim Aufdampf verfahren ein Lösungsmittel nicht anwesend
ist. Dementsprechend kann die Zwischenschicht zwischen der Aufzeichnungsschicht
und dem Substrat eine Schicht aus Kunststoff-Material auf Lösungsmittelbasis sein.
Darüberhinaus ist in jener Patentanmeldung die Verwendung einer aufgedampften
Schicht
aus Kunststoffmaterial als Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht
offenbart. Da der Vorschlag gemäß jener Patentanmeldung zu einen Aufzeichnungsmedium
führt, bei den die Aufzeichnungsschicht zwischen zwei plastischen Schichten eingelagert
ist, ist die Verwendung spezieller Bedampfungsanlagen erforderlich, um die aufgedampften
Schichten, insbesondere aus Parylene, zu erzeugen, die bei diesem *4u,zeichrungsmedium
verwendet werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auf Laserstrahlung
ansprechendes Aufzeichnungsmedium anzugeben, das die beim Stand der Technik angef-ürzten
Nachteile nicht aufTfeist, von hohe Beständigkeit ist und hohe Geschwindigkeiten
der Aufzeichnung und des Lestens gewährleistet.
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Zur mÖsung dieser Aufgabe ist das auf Laserstrahlen ansprechende Aufzeichnungsmedium
erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Träger, eine auf diesem Träger aufgebrachte
erste Schicht aus Kunststoffmaterial, eine Schicht aus optische Energie absorb.erendem
Material auf dieser ersten Schicht aus Kunststoffmaterial und eine zweite Schicht
aus Kunststoff-Material auf der Schicht aus Energie absorbiRrendem Material., die
eine Schutzschicht für letztere bildet, wobei das Material der genannten ersten
Schicht praktisch vollständig widerstandsfähig gegenüber Lösungsmitteln ist und
das Kunststoff-Material der genannten zweiten Schicht ein solches auf Lösungsmittelbasis
ist.
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Die optische Energie absorbierende Schicht stellt die Aufzeichnungsschicht
dar. Sie besteht aus Metall und ist vorzugsweise vollständig zwischen einer Zwischenschicht
aus gegenüber Lösungsmitteln resistentem plastischen Material, die auf dem Substrat
aufgebracht ist, und der Schutzschicht, die auf der Aufzeichnungsschicht aufgetragen
ist und-aus Kunststoff-Material auf Lösungsmittelbasis bestrebt.
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Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung besteht das gegenüber
Lösungsmitteln
widerstandsfähige Kunststoffmaterial aus vernetztem polymeren Material, das in einem
Beschichtungsverfahren mittels Lösungsmitteln gebildet ist, und bei anderen Ausführungsformen
der Erfindung ist das gegenüber lösungsmitteln widerstandsfähige Kunststoffmaterial
ein durch Bedampfung aufgetragenes polymeres Material.
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Vorzugsweise ist das plastische Ma-terial der ersten Schicht die auf
dem Substrat gebildet ist, ein vernetztes polymeres Material, das durch Realtion
einer oder mehrerer Komponenten aus einer Klasse von Materialien hergestellt ist,
die aktive Polymere enthält, mit einer oder mehreren Komponenten einer Klasse von
Materialien, die vernetzte halborganische Verbindungen enthält.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Reaktion zur Bildung des vernetzten
polymeren Materials bei erhöhten Temperaturen und in Anwesenheit eines ausgewählten
Katalysators zur Beschleunigung der Bildung des vernetzten Materials durchgeführt
wird.
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Andererseits können verschiedene Komponenten vernetzender halborganischer
Verbindungen miteinander in Anwesenheit eines ausgewählten Katalysators miteinander
reagieren, um durch Kondensation miteinander vernetzte Polymere zu bilden.
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Bei entsprechender Auswahl entstehen gegenüber lösungsmitteln widerstandsfähige
Schichten aus plastischem Material, die alle erforderlichen Eigenschaften aufweisen,
um als Zwischenschicht verwendet werden zu können.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Material
der ersten Schicht ein polymeres Material, das in einem Bedampfungsprozeß gebildet
ist, bei dem heißer Dampf eines reaktiven Monomeren als polymerer Überzug auf dem
Substrat kondensiert. Vorzugsweise enthält das polymere Material, das auf diese
Weise erzeugt wurde, Parylene-Material.
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Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß die zweite Schicht aus plastischem Material ein praktisch gegenüber Lösungsmitte1n
widerstandsfähiges Material ist, und daß darüberhinaus eine Schicht aus reflektierendem
Material vorhanden ist, die auf der zweiten Schicht aus plastischem Material gebildet
ist, und daß eine dritte Schicht aus plastischen Material vorhanden ist, die auf
der Schicht aus reflektierenden. Material gebildet ist und ein Kunststoff-Material
auf Lösungsmittelbasis enthält Indem zunächst eine Schicht aus gegenüber Lösungsmitteln
widerstandsfähigem Kunststoffmaterial auf dem Substrat gebildet wird, kann ein menrschichtiges
Laseraufzeichnungsmedium in einfacher Weise dadurcil fertiggestellt werden, daß
als nächstes die dünne Aufzeichnungsschicht auf der gegenüber mösungsmitteln widerstandsfaNigen
Zwischenschicht gebildet wird, wonach unverzüglich die Aufzeichnungsschicht mit
einer Schicht aus üblichem Material auf Lösungsmittelbasis bedeckt wird, um die
Aufzeichnungsschicht vollstandig einzuschließen und damit gegenüber Zerstörung zu
schützen, was sonst durch Abrieb oder durch Reaktion mit der umgebenden Atmosphäre
eintreten Fxjrae, wobei Metalloxide entstehen körnern oder Verunreinigungen der
umgebenden Atmosphäre die Aufzeichnungsschicht beeinträchtigen. Somit wird gemäß
der vorliegenden Erfindung auf dem Substrat ein Überzug aus gegenüber Lösungsmitteln
widerstandsfähigem Material in einer weniger kritischen Zeit im Verfahrensverlauf
der Herstellung eines Laseraufzeichnungsmediums gebildet, so daß der vollständige
Schutz der Aufzeichnungsschicht, die auf der ersten Schicht gebilde-t ist, in einfacher
Weise und unmittelbar durch Aufbringen einer Schicht aus Material auf Lösungsmittelbasis
verwirklicht werden kann.
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Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus
der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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Es zeigen: Big.1 ein Blockdiagramm, das beispielsweise eine Laserautzeichnungseinrichtung
darstellt, bei der ein Laseraufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ausschnittsweise die Struktur eines Laserauzzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden
Erfindung im Querschnitt.
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Fig.1 zeigt eine Einrichtung, die bei einem typischen Aufzeicinnungssystem
mit Laserstrahl verwendet wird. Diese Art von Laserauizeichnungssysbem ist allgemein
bekannt und braucht deshalb nicht im Einzelnen beschrieben zu werden. Es wird Bezug
genommen auf die oben bereits erwähnten US-PSen 3 474 457 und 4001 840, in denen
eine genauere Diskussion des Prinzips der Laseraufzeichnung und Beispiele von Einrichtungen
unter Anwendung dieser Prinzipien enthalten sind. Allgemein umfaßt eine Laserstrahlaufzeichnung
die Verwendung eines Lasers 10, dessen Ausgang mit einem Strahlmodulator 20 gekoppelt
ist, der durch Eingangssignalmittel 50 gesteuert wird, um einen austretenden modulierten
Laserstrahl zu erzeugen.
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Bei einer binären Datenschreibweise erzeugen die Eingangssigrclmitlel
50 einen Fluß von binären Impulsen ( digits), so daß der Modulator 20 eine binäre
Amplitudenmodulation des Laserstrahles erzeugt. Die Focussierungs- und Abtasteinrichtung
30 erhält den modulierten Laserstrahl, bündelt ihn zu einem sehr kleinen Fleck auf
dem Aufzeichnungsmedium 40 und tastet ihn in einem vorbestimmten Raster über das
Aufzeichnungsmedium 40 ab. Da der modulierte Laserstrahl verschiedene, nacheinanderfolgende
Zellbereiche der Aufzeichnungsschicht im Laseraufzeichnungsmedium abschreitet, brennt
er sehr kleine Löcher (0,5 bis 1,0/um im Durchmesser) hinein, wenn der modulierte
Laserstrahl zu dieser Zeit vorhanden ist, oder er läßt die Aufzeichnungsschicht
unzerstört, wenn der modulierte Laserstrahl nicht vorhanden ist. Der Ausdruck "einbrennen"
wird üblicherweise in diesem Zusammenahng benutzt, um die Bildung der Löcher in
der Aufzeichnungsschicht zu
beschreiben, obwohl die Aufzeichnungsschicht
tatsächlich eher schmilzt oder verdampft, um ein Loch zu bilden, als im üblichen
Sinne dieses Begriffes zu verbrennen. Dementsprechend wird das in den Modulator
20 eingegebene binäre Eingangssignal auf dem Aufzeichnungsmedium 40 in Form des
Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines Loches an jedem Zellbereich im Aufzeichnungsmedium
reproduziert. Das Bit-Raster, das in das Aufzeichnungsmedium 40 eingeschrieben ist,
kann danach wiederum durch Abtasten des Aufzeichnungsmediums mit einem unmodulierten
Lase strahl gelesen werden, wobei die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Loches
an jeder betreffenden Stelle in Form der dort reflektierten Lichtmenge ermittelt
wird.
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Wie oben allgemein dargelegt ist, ist eine Datenaufzeichnungseinrichtung
mittels Laser von sich aus in der Lage, binäre Daten mit hoher Dichte in der Größenordnung
von etwa 1,5.i09Bit/cm2 (109 bits per square inch) aufzuzeichnen. Wie oben bereits
ausgeführt wurde, stellt es erhebliche Anforderungen bezüglich aller Aspekte des
Laseraufzeichnungssystems und insbesondere des Laseraufzeichnungsmediums dar, Bit-Dichten
zu erzielen, die den hier innewolmenden Ecglichkeiten der Technologie angenähert
sind. Weil die Daten in Form des Vorhandenseins oder der Abwesenheit kleinster Löcher,
die in die Aufzeichnungsschicht durch einen hochfocussierten Laserstrahl eingebrannt
sind, gespeichert sind, ist die allgemeine Stabilität und Festigkeit des Laseraufzeichnungsmediums
sowohl während des Aufzeichnungsprozesses als auch für eine lange Zeitperiode danach
im Hinblick auf die Bestimmung der äußersten Bit Dichte kritisch, die angewendet
werden kann,um dennoch das Schreiben und Lesen von Daten mit geringer Fehlerrate
über eine lange Zeitperiode zu erreichen. Stabilität und Festigkeit sind insbesondere
kritisch, wenn das Laseraufzeichnungssystem für die Archivierung von Bilddaten von
Dokumenten, die danach zerstört werden, angewendet werden soll
Um
ein Auf zeichnungsmedium bereitzustellen, das akurat und reproduzierbar auf den
abtastenden Laserstrahl in einem laseraufzeichnungssystem ausgerichtet werden kann,
ist es erforderlich, daß das Aufzeichnungsmedium ein in der Dimension stabiles,
nicht flexibles Substrat enthält, wie z.B. eine dünne Glasplatte der Art, die allgemein
in der Halbleiterindustrie zur Herstellung hochgenauer Fotomasken bei der Produktion
hochintegrierter Schaltungen (IE;I) verwendet wird Solche sehr diinne Glasplatten
bilden die Basis für ein Aufzeichnungsmedium, das ausgezeichnete Stabilität der
Abmessungen hat und leictin ein allgemeines Handhabungssystem für Datenplatten integriert
werden kann zum Zwecke der reproduzierbaren Positionierung des Aufzeichnungsmediums
im Hinblick auf die Abtastbahn des Laserstrahles. Darüberhinaus ist es erforderlich,
auf dem Glassubstrat eine Auf zeichnungs schicht aus einem Material zu bilden, dessen
Emplindlichkeit gegenüber optischer Energie der Wellenlänge des Laserstrahles in
einer Weise ausgeprägt ist, die eine allgemein lange Zeitstabilität und Festigkeit
des AufzeicllnungseLediums ergibt.
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In Fig. 2 ist die Struktur eines I.aseraufzeichnungsmediums gemäß
der vorliegenden Erfindung dargestellt; es enthält ein transparentes Substrat 41
mit einer darauf gebildeten Schicht 42 aus Kunststoffmaterial, eine Aufzeichnungsschicht
43 und eine zweite Schicht 44 aus Kunststoffmaterial.
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Das transparente Substrat 41 ist vorzugsweise eine Glasplatte.
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Diese Glasplatte kann vorteilhafterweise etwa eine Größe von 25 cm2
(4 square inches) und eine Dicke von etwa 1,5 mm (60 mils) haben. Auf einer Oberfläche
des Glassubstrates 41 ist eine erste Schicht aus Kunststoffmaterial gebildet.
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Der Laserstrahl ist vorzugsweise durch das Glassubstrat 41 und die
Zwischenschicht 42 auf die Aufzeichnungsschicht 43 gerichtet, weil jegliche Staubpartikel,
die sich auf der freien Oberfläche des Substrates ansammeln können, auf diese Weise
außerhalb des Brennpunktes während des Bestens und Schreibens von Daten in die Aufzeichungsschicht
43 sind.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist das Material dieser ersten
Schicht durch seine im wesentlichen vorhandene Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln
gekennzeichnet.
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Diese Eigenschaft kann erreicht werden, indem ein vernetztes polymeres
Material verwendet wird, welches trotz Verwendung eines Kunststoffmaterials auf
Lösungsmittelbasis bei der Herstellung praktisch vollständig gegenüber Lösungsmittel
widerstandsfähig ist, dies als Folge der Vernetzung des Polyiaers, das sonlie,,lic:n
das Material der Schicht enthält Andererseits kann die Schicht 42 aus gegenüber
Lösungsmittelt widerstandsfähigem Kunststoffmaterial erreicht werden, indem ein
polyiteres Material, wie z.B. Parylene, verwendet wird claus ebenfalls eine hohe
Widerstandsfestigkeit gegenüber Lösungsmitteln hat und durch einen Aufdampfprozeß
gebildet wird, bei dem heißer Dampf eines reaktiven Monomeren auf der Substrat 41
als polymerer Überzug kondensiert wird.
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Dieser kondensierte polymere Überzug ist Ifahlveise nur auf einer
Oberfläche des Glassubstrabes 41 gebildet, wenn geeignete Abdecktechniken für die
andere Oberfläche verwendet werden, oder er kann auf allen Oberflächenbereichen
des Substrates 41 gebildet werden. Abhängig von dem angewendeten Verfahren zur Bildung
der Schicht 42 aus gegenüber Lösungsmitteln widerstandsfähigem Kunststoffmaterial
kann dieses bis zu einer Dicke im Berich von 0,05 bis 10»irn aufgetragen werden.
Dickenwerte innerhalb dieses Bereiches sind leicht erzielbar, wenn man einen Bedampfungsprozeß
für Parylene anwendet. Wird ein Beschichtungsverfahren angewendet, bei dem Kunststoffmaterial
zunächst in einem Losungsmittel aufgelöst wird, so können Dickenwerte im Bereich
von 0,5 bis etwa 2 µm in einfacher Weise erzielt werden.
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Die optischen und anderen Eigenschaften der Materialien für eine Zwischenschicht
42 aus gegenüber Lösungsmittel widerstandsfähigem Kunststoffmaterial . sind einem
Laseraufzeichnungsmedium
angepaßt, das in einem System verwendet
wird, bei dem in die Aufzeichnungsschicht mit einem Laserstrahl eingebrannt wird,
der sowohl durch das Substrat als auch durch die Zwischenschicht hindurchtritt.
Zwischenschichten, die hohe optische Klarheit aufweisen, wurden hergestellt. Die
lösungsmittelfesten Materialien haben einen Brechnungsindex im Bereich von 1,3 bis
1,7 und sind deshalb ausreichend dem von Glas angepaßt, um Reflexionen möglichst
klein zu halten.
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Diese rlaterialien haben auch eine wesentlich geringere thermische
Leitfähigkeit als das Glassubstrat, und ergebenein Laseraufzeichnungsmedium hoher
Empfindlichkeit gegenüber der Laserstrahlenergie. Die Materialien haften gut am
Glassubstrat und verbinden sich gu-t mit einer Aufzei-chnungsschicht aus Iietall,
so daß ein stabiles Aufzeichnungsmedium resultiers.
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Eine Zahl bekannter ilaterialien können als Datenaufzeichnungsschicht
43 verwendet werden. Vorzugsweise ist die Aufzeichnungsschicht 43 aus Metallen mit
relativ niedrigem Schmelzpunkt, wie z.B. Wismut oder Tellur, gebildet. Die Aufzeicknungsschicht
43 ist vorzugsweise in einer Dicke von etwa 50 bis 200 i aufgetragen, um eine hohe
Empfindlichkeit für die auf sie gerichte Sen DLaserenergie zu ergeben.
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Die Schicht 44 aus Kunststoffmaterial hat die prinzipielle Funktion,
die Aufzeichnungsschi½cht 43 gegen Abrieb und Verunreinigungen durch chemische oder
andere Materialien zu schützen, die im umgebenden Raum, in welchem das Aufzeichnungsmedium
40 angewendet werden soll, vorhanden sind Weil die Zwischenschicht 42 aus einem
lösungsmittelfesten Kunststoffmaterial gebildet ist, kann die Schutzschicht 44 mit
einem Beschichtungsprozeß mit Material auf Lösungsmittelbasis hergestellt werden,
wobei alle üblichen Kunststoff-Materialien verwendet werden können, einschließlich
Acrylaten, Polystyrol, Polyurethan, Polyäthylen, Epoxide, Zelluloseacetat-Materialien
oder Mischungen hiervon, die in einem Tösungsmittel, wie z.B. Tolluol, Keton oder
aromatischen Kohlenwasserstoffen,
gelöst sind. Die Lösungsmittel
selbst beeinDrächtigen die dünne Aufzeichnungsschicht praktisch nicht, und die LösungsmittelSestigkeit
der Zwischenschicht 42 sorgt für den Zusammenhalt der Bindung sowohl der Aufzeichnungsschicht
43 an der Zwischenschicht 42 als auch der Zwischenschicht 42 am Substrat 41. Um
einen ausreichenden Schutz der Aufzeichnungsschicht 43 zu erzielen, wird die Schutzschicht
44 vorzugsweise in einer Dicke von wenigstens 0,5 /um aufgetragen.
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Allgemein umfaßt die Bildung eines vernetzten polymeren Materials,
das als Zwischenschicht 42 dient, die Auswahl von einem oder von mehreren polymeren
Materialien mit aktiven Hydroxyl-, Carboxyl- oder Wasserstoff-,(Amid--) - Gruppen,
die mit halborganiscnen Verbindungen reagieren, die an solche aktive Gruppen in
Anwesenheit eines Katalysators und bei erhöhten Temteraturen zur Beschleunigung
der Vernetzung kondensieren. Andererseits könnten bestimmte Komponenten von halborganischen
Verbindungen zusammen mit bestimmten Eatalysatoren reagieren, um selbst kondensierende
Polymere zu bilden. Einige allgemeine Beispiele für aktive Polymere, die verwendet
werden können, sind Zelluloseester, Polyvinylacetale, Polyesterharze, Acrylharze,
Epoxyharze, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat und Alkydharze. Einige Beispiele für
vernetzende halborganische Verbindungen (cross linklng organic moieties) sind Melaminharze,
Isocyanate, Säureanhydride und Formaldehydharze. Verwendbare Katalysatoren umfassen
eine Anzahl von Säuren, Basen und metallorganische Verbindungen.
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Beispiele für Parylene-Haterialien sind Poly-p-Xylaylen (Parylene-N),
Poly-Monochlor-p-Xylylen (Parylene-C) und Polydichlor-p-Xylylen (Parylene-D). Parylene-G
enthält je Benzolring ein Chloratom, Parylene-D enthält je Benzolring zwei Chloratome.
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Parylene-Material wird durch einen Abscheidungsprozeß als Schicht
erzeugt, wobei von einem dimeren Material ausgegangen
wird, das
sich in einem Verdampfer befindet, der mit einer Innentemperatur von etwa 175° C
bei einem Druck von etwa 1,33 mbar arbeitet. Das verdampfte Dimere wird dann in
einen Pyrolyseofen übergeleitet, der bei einer Innentemperatur von etwa 680° C und
einem Druck von etwa 0,66 mbar arbeitet.
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In diesem zweistufigen Erhitzungsprozeß wird das Dimere, im Falle
der Verwendung von Parylene-C Di-Monochlor-p-Xylylen, in ein reaktives Monomeres
umgewandelt, in diesem Falle in Monochlor-p-Xylylen. Der heiße Dampf des reaktiven
Monomeren wird in eine Abscheidungskammer überführt, die bei einer Innentemperatur
von etwa 250 C und einem Druck von etwa 0,133 ribar arbeitet. In dieser Abscheidungskammer
befinden sich die Gegenstände, auf denen Parylene als Überzug aufgetragen werden
soll, beispielsweise das Glassubstrat für das Laseraufzeichnungsmedium.
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Das Verfahren zur Herstellung von Parylene-Überzügen und hierfür geeignete
Anlagen sind schon vorher von der Firma Union Carbide Corporation entwickelt worden
und auch dort handelsüblich erhältlich.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen zur näheren Erläuterung
der vorliegenden Erfindung, sie engen den Umfang der Erfindung jedoch nicht ein.
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Beispiel 1 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit Kunststoff beschichtet,
indem eine Zusammnesetzung folgender Komponenten aufgetragen wurde: Komponenten
Gew.Teile Polyester 4900 (DUPON 5 Methylen-dichlorid 8G,75 Mittel zur Kontrolle
der Fließfähigkeit 0,16 Methyloxitol 7,8 Isocyanat Prepolymer (RO 803-DUPONT) 0,25
Die
mit dieser Zusammensetzung beschichtete Glasplatte wurde während 4 Stunden bei einer
Temperatur von 1500 erhitzt, um die Vernetzung des Polyesterharzes und des Isocyanat-Prepolymeren
zu bewirken. Es entstand ein klarer Kunststoffüberzug von etwa 0,5/um Dicke mit
ausgezeichneter Haftfähigkeit an der Glasplatte und guter Widerstandsfähigkeit gegen
Lösungsmittel. Die Adhäsion wurde mit einem Zellophan-Band das an der Schicht befestigt
war und durch Abziehen desselben im rechten Winkel zum Substrat, geprüft. Die Widerstandsfähigkeit
gegen Lösungsmi-ttel wurde durch Austropfen von Methyl-Äthyl-Keton auf die Oberfläche
und durch Abreiben der Oberfläche mit einem Wattebausch, der mit Methyl-Äthyl-Keton
durchfeuchtet war, geprüft. Danach wurde eine Tellurschicht von etwa 200 i Dicke
auf die vernetzte Kunststoffschicht durch Abscheiden im Vakuum aufgetragen. Nachfolgend
werde eine Schutzschicht aus polymerem Material auf die Aufzeichnungsschicht aus
Tellur aufgetragen, wofür folgende Zusammensetzung benutzt wurde: Komponenten Gewichtsteile
Zellulose-Acetat-Butyrat (CAB 381-20-EASTMAN CHEMICALS) 7,5 Methyl-Äthyl-Keton 89,5
Mitte zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,06 Methyloxitol 2,94 Der Schutzüberzug
wurde für etwa 15 Minuten bei einer Temperatur von 110° verfestigt. Eine nachfolgende
Prüfung der Dreischichtenstruktur hat ergeben, daß keine Auflösung der darunterliegenden
vernetzten Schicht aus polymerem Material eingetreten ist und daß eine vollständig
eingeschlossene Aufzeichnungsschicht aus Metall erreicht worden war.
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Beispiel 2 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit Kunststoff beschichtet,
indem eine Zusammensetzung folgender Komponenten aufgetragen wurde: Komponenten
Gewichtsteile ölfreier Polyester-All-Harz (Aroplaz 6755-A1-80-Ashland Chemicals)
58 Methyl-Äthyl-Keton 274 Hexame thoxiy-Mebhyl-MelaTlin (Cymel 303-American Cyanamid)
22,5 Mittel zur Kontrolle der FlieB-fähigkeit 0,6 Zellulose-Acetat-Buuyrat (ChB-551-0,2-Eastman
Chemicals) 1,6 Methyloxitol 235 -Toluol-Sulfosäure als Katalysator (CYZA? 4040-American
Cyanamid) 0,7 Isopropanol 15,4 Die mit dieser Zusammensetzung beschichtete Platte
wurde für 15 Minuten bei einer Temperatur von 1500C behandelt, um einen vernetzten
Melamin-Polyester-Film zu erzeugen. Der Kunststoffilm war ein optisch klarer Überzug
mit ausgezeichneter Haftung und ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel.
Die Dicke des Überzuges betrug etwa 0,5 /u.
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In der nächsten Stufe wurde eine dünne Schicht Tellur als Aufzeichnungsschicht
aufgetragen. Dies erfolgte durch Abscheidung im Vakuum, wobei eine dünne Schicht
von etwa 200 2 Dicke entstand.
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Danach wurde der gleiche Schutzüberzug wie in Beispiel 1 beschrieben
aufgetragen. Die entstandene Struktur-enthielt eine vollständig eingeschlossene
Aufzeichnungsschicht aus Metall, die keine Beschädigung der Zwischenschicht während
der Herstellung der Schutzschicht erlitten hat.
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Beispiel 3 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit einem Kunststoffüberzug
versehen, indem eine Zusammensetzung aus folgenden Komponenten aufgetragen wurde:
Komponenten Gewichtsteile Hexamethoxy-Methyl-Helamin (CSPES 303-American Cyanamid)
17 Methyl-Äthyl-Keton 423 mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,34 p-Toluol-Sulfonsäure
als Katalysator (CYCAT 4040-American Cyanamid) 0,8 lfjethyl oxit ol 16,7 Isopropanol
17,2 Zellulose-Acetat-Butyrat (CAB 381-O,5-Eastman Chemicals) 25 Die mit dieser
Zusammensetzung versehene Glasplatte wurde für 15 Minuten bei 1500C behandelt, damit
die Komponenten des Materials vernetzen konnten. Der entstandene klare tiberzug
wies ausgezeichnete Adnäsion und gute widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel auf.
Die Dicke des Überzuges betrug etwa Danach wurde eine Aufzeichnungsschicht aus Tellur
durch Vakuumabscheidung bis zu einer Dicke von etwa 200 Å aufgetragen, onach ein
Schutzüberzug aufgebracht wurde, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Es entstand
eine vollständig eingeschlossene Aufzeichnungsschicht aus Metall, wobei die Zwischenschicht
bei dem Aufbringen des Schutzüberzuges nicht beschädigt wurde.
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Beispiel 4 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit einem Kunststoffüberzug
versehen, indem eine Zusammensetzung aus folgenden Komponenten aufgetragen wurde:
Komtonenten
Gewichtsteile Ölfreies Polyester-Alkyd-Harz (Aroplaz 6755-A1-80-Ashland Chemicals)
49,2 Methyl-Äthyl-Ket on 232,6 Hexamethoxy-Nethyl-Melamin (CYMEL 303-Ashland Chemicals)
19,2 Mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,5 Zellulose-Acetat-Butyrat (CAB 551-0,2-Eastman
Chemicals) 1,4 Methyloxitol 199,4 Isopropanol 13,1 Xylol 105 p-Toluol-Sulfonsäure
als Katalysator (CYCAG 4040-American Cyanamid) 0,6 Die mit dem Überzug aus dieser
Zusammensetzung versehene Glasplatte wurde danach für 15 Minuten einer Temperatur
von 1500 C unterzogen, damit die Vernetzung der Kunststoffbestandteile eintreten
konnte. Es ai7urde ein optisch klarer Überzug mit ausgezeichneter Haftung und ausgezeichneter
Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel - ermittelt mit den Standardprüfmethoden
- erhalten. Die Kunststoffschicht hatte eine Dicke von etwa 0,5/L1n1.
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Danach wurde eine Tellurschicht von einer Dicke von etwa 200 i auf
die Kunstatoffzwischenschicht durch Vakuumabscheidung aufgetragen. Danach wurde
eine zweite Kunststoffschicht aufgetragen, indem eine Zusammensetzung aus folgenden
Komponenten auf die Tellurschicht aufgebracht wurde: Komponenten: Gewichtsteile
Hexamethoxy-Methyl-Melamin (CYMEL 303-American Cyanamid) 8,5 Methyl-Äthyl-Keton
423 Mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,17 Zellulose-Acetat-Butyrat (CAB 381-0,5-Eastman
Chemicals) 12,5 Methyloxitol 0,8
Isopropanol 8,6 p-Doluol-Sulfonsäure
als Katalysator (CYCAT 040-American Cyanamid) 0,4 Diese zweite Kunststoffschicht
wurde für 15 Minuten bei Temperaturen von 150° C behandelt, damit die Kunststoffbestandteile
vernetzen konnten. Es entstand eine Schutzschicht über der Aufzeichnungsschicht
aus Tellur, wobei weder die Tellurschicht noch die darunterliegende Kunststoffschicht
beschädigt worden war.
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Danach wurde auf die zweite Kunststoffschicht eine Aluminiumschicht
durch Vakuumabscheidung bis zu einer Dicke von etwa 750 i aufgetragen. Schließlich
wurde ein Schutzüberzug aus polymerem Material auf die Aluminiumschicht aufgetragen,
wofür die Schutzschichtzusammensetzung nach Beispiel 1 verwendet wurde.
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Bei dem Laseraufzeichnungsmedium, das gemäß diesem Beispiel hergestellt
worden war, dient die Tellurschicht als Aufzeichnungsschicht und die Aluminiumschicht
als Reflexionsschicht für die Laserstrahlenergie, die durch die dünne Tellurschicht
hindurchgeht. Das entstandene laseraufzeichnuigismedium wies ausgezeichnete Beständigkeit
und Stabilität der Bestandteile der einzelnen Schichten auf.
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Beispiel 5 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit einem Kunststoffüberzug
versehen, indem eine Zusammensetzung aus folgenden Komponenten aufgetragen wurde:
Komponenten
Gewichtsteile Po lyvinyl-Butyral (BUTVAR B-73-Monsanto) 11,2 Methyloxitol 924 Hexamethoxy-Methyl-Melamin
(CYMEL 303 - American Cyanamid) 7,4 Mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,14
Isopropanol 10,7 p-Toluol-Sulfonsäure (CYCAD 4040- American Cyanamid) 0,49 Der Kunststoffüberzug
aus dieser Zusammensetzung wurde für 15 Minuten bei einer temperatur von 150°C behandelt,
damit die Bestandteile des Kunststoffmaterials vernetzten konnten.
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Es wurde ein optisch klarer Ueberzug mit ausgezeichneter Haftfestigkeit
und ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel erhalten. Die Herstellung
eines vollständigen AufzeichnungsMediums unter Verwendung dieser Zwischenschicht
ist unter Anwendung der zusätzlichen Verfahrensstufen möglich, die in den vorangehenden
Ausfiihrungsbeispielen beschrieben sind.
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Beispiel 6 Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Kunststoffschicht
aus einer katalysierten Komponente erhalten, indem eine gereinigte Glasplatte mit
einem Kunststoffmaterial folgender Zusammensetzung beschichtet wurde; Somponenten
Gewichtsteile Hexamethoxy-Methyl4e lamin (CEMED 303-American Cyanamid) 25 Methyl-Äthyl-Keton
200 Mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit 0,2 Methyloxitol 9,8 Iospropanol 14,3
p-Toluol-Sulfonsäure als Katalysator (CYCAD 4040-American Cyanamid) 0,7
Der
Ueberzug aus dieser Zusammensetzung wurde für 15 Minuten bei einer Temperatur von
1500 C behandelt, um ein selbstkondensierendes vernetzendes Kunststoffmaterial zu
erzielen.
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Es entstand ein optisch klarer Überzug mit ausgezeichneter Haftung
und ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel. Die vollständige Herstellung
eines Laseraufzeichnungsmediums kann erfolgen, indem die beschichtete Glasplatte
wie in einem der Beispiele 1 bis 4 beschrieben, weiterbehandelt wird.
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Beispiel 7 Eine gereinigte Glasplatte wurde mit einer Schicht aus
Parylene-C versehen, das auf beiden Seiten der Glasplatte mit einer Dicke von etwa
10/um abgeschleden wurde. Danach wurde auf der Parylene-chicht eine Tellurschicht
durch Vakuum&oscheidung bis zu einer Dicke von etwa 200 i aufgetragen. Als nächstes
wurde ein Schutzüberzug aus einem plastischen Material aufgetragen, das folgende
Zusammensetzung hatte: Komponenten Gewicht steile Zellulose-Acetat-Butyrat GAB 381-20
Eastman Chemicals) 7,5 Methyl -Äthyl-Ket on 89,5 Mittel zur Kontrolle der Fließfähigkeit
0,06 Methyloxit ol 2,94.
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Dieser Überzug wurde für etwa 15 Minuten bei einer Temperatur von
1100 C behandelt. Die auf diese Weise gebildete Schutzschicht war etwa 2/um dick.
Der Schutzüberzug aus plastischem Material auf Lösungsmittelbasis hat keine Beschädigung
der Aufzeichnungsschicht und der Zwischenschicht aus Parylene bewirkt, so daß eine
vollständig eingehüllte Aufzeichnungsschicht entstand.
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Bei jedem der oben genannten Beispiele ist ein Mittel zur Kontrolle,
d.h. zur Einstellung der Fließfähigkeit angegeben; dieses Mittel kann eines der
von der Firma Union Carbide
unter den lsarennamen 14500, B5310
und L6202 in den Handel gebrachten Silikone enthalten. Für einen Fachmann auf diesem
Gebiet ist offensichtlich, daß andere Abwandlungen und tombinationen der verschiedenen
Ausführungsbeispiele , die oben angegeben sind, angewendet werden können, um gleiche
oder ähnliche Ergebnisse zu erhalten.
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Eur den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ist ersichtlich, daß die
durch die vorliegende Erfindung erzielte Struktur zur Herstellung eines konplexeren
LaserauZzeichnungsmediums angewendet werden kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche
Aufzeichnungsschichten durch Anwendung nacheinander aufgetragener Schichten aus
gegenüber Lösungsmitteln resistentem Material angewendet werden kann, wobei als
abschließendes Ma-Material ein solches auf Lösungsnittelbasis verwendet werden soll,
das als Schutzaberzug über dem Medium dient. Darüberhinaus ist die Erfindung in
einfacher Weise für Strukturen von Au,zeichnungsmedien anwendbar, die eine Reflexionsschicht
(in den Figuren nicht gezeigt) enthält und die auf der Schutzschicht 44, die in
Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Dicke der Schutzschicht aufgetragen sein kann und
im Hinblick auf die optische Eigenschaften der Reflexionsschicht, die darauf aufgebracht
ist, ausgewählt ist, um die Reflexion der optischen Energie, die durch die Aufzeichnungsachicht
43 hindurchtritt, zurück auf die Aufzeichnungsschicht möglichst maximal zu bewirken,
wodurch eine weitere Zunahme der Enpfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums gegenüber
Laserstrahlenergie resultiert.
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Im Beispiel 4 ist eine Struktur eines Aufzeichnungsmediums beschrieben,
bei der eine Reflexionsschicht vorhanden ist und bei der ferner ein abschließender
Schutzüberzug vorhanden ist, der auf der Reflexionsschicht aus Aluminium aufgetragen
ist, um diese vollständig einzuschließen.