DE3687027T2 - Optischer aufzeichnungstraeger. - Google Patents

Optischer aufzeichnungstraeger.

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DE3687027T2 DE8686111697T DE3687027T DE3687027T2 DE 3687027 T2 DE3687027 T2 DE 3687027T2 DE 8686111697 T DE8686111697 T DE 8686111697T DE 3687027 T DE3687027 T DE 3687027T DE 3687027 T2 DE3687027 T2 DE 3687027T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Kohlenstoffmaterials, dessen Oberfläche als eine Aufzeichnungsschicht poliert ist.
  • EP-A-0 133 684 betrifft die Verwendung eines Kohlenstoffmaterials, dessen Oberfläche als ein Substrat für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium poliert ist. Dieses Substrat ist mit einem dünnen Film eines magnetischen Materials als Aufzeichnungsschicht versehen.
  • Optische Aufzeichnungsmedien wie optische Platten sind allgemein mit einer dünnen Aufzeichnungsschicht auf einem Substrat versehen, die das optische Aufnehmen/Wiedergeben von Daten ermöglicht. Um Daten auf einer derartigen Aufzeichnungsschicht aufzunehmen, wird die Schicht entweder optischer oder thermischer Energie, etwa einer Laserstrahlbestrahlung, moduliert mit Datensignalen, ausgesetzt, um kleine optisch erfaßbare Vertiefungen von mehreren nm bis 1 um zu bilden. Diese aufgezeichneten Daten werden durch Abtasten der Aufzeichnungsspuren mit einem Laserstrahl reproduziert, um optische Änderungen zwischen den Abschnitten festzustellen, die durch derartige Vertiefungen gebildet oder nicht gebildet sind. Diese optischen Aufzeichnungs-/Wiedergabesysteme sind vorteilhaft, da die Aufnahme das Aufzeichnungsmedium nicht körperlich berührt, wenn Daten aufgezeichnet/wiedergegeben oder gelöscht werden, und sie sind abriebfrei und können zur Hochgeschwindigkeitswiedergabe von stationären Bildern verwendet werden. Sie sind gemeinhin in dem Prozeß kommerzieller Anwendung als eine Stationärbildablage, eine Dokumentenablage oder eine Datenablage.
  • Als Materialien für die Aufzeichnungsschichten eines derartigen optischen Aufzeichnungsmediums wurden im Stand der Technik magnetische Dünnfilme wie solche aus Tellur (Te) oder Tellur-Selen (Te-Se), aus Oxiden von Tellur, Germanium, Molybdän usw. (TeOx, GeOx, MoOx), aus Gadolinium-Terbium-Eisen (Gd-Tb-Fe) und aus Gadolinium-Kobalt (Gd-Co) verwendet.
  • Um Daten auf einem derartigen magnetischen Dünnfilm aufzuzeichnen, wird ein Laserstrahl auf den Dünnfilm gerichtet, um lokal die Temperatur anzuheben, und gleichzeitig wird ein magnetisches Feld von außen wirksam, um die Magnetisierung auf dem erhitzten Abschnitt zu invertieren. Dies bildet magnetisch invertierte Bereiche in Korrespondenz mit gewünschten, aufzuzeichnenden Datensignalen. Um die Daten zu reproduzieren, wird ein Laserstrahl auf das Aufzeichnungsmedium gerichtet und entweder der Kerr-Effekt des hiervon reflektierten Lichtes oder der Faraday-Effekt des hierdurch geschickten Lichtes zur Datenwiedergabe verwendet. Diese Aufzeichnungs-/Wiedergabesysteme werden fotomagnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem genannt.
  • Organische Harze, Glas, Quartz, Keramikstoffe usw. werden als Substrat für ein derartiges optisches Aufzeichnungsmedium verwendet. Die Aufzeichnungsdichte auf dem Medium ist jedoch so klein wie 10 Megabits/ cm² in dem fotomagnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem. Es erfordert weiterhin polarisierte Laserstrahlung, die durch einen Polarisator oder einen Analysator für Aufzeichnungs-/Wiedergabedaten geführt wurde. Das System ist daher, wenn es in die Praxis umgesetzt wird, vom Ausgangspegel des optischen Detektors und vom Signal/Rausch-Verhältnis nicht ganz zufriedenstellend.
  • Dünnfilme, die Tellur enthalten, oder solche aus Oxiden können nicht wiederholt zum Datenschreiben, geschriebene Daten löschen und erneutes Schreiben anderer Daten verwendet werden. Sie können jedoch in einer Dichte so hoch wie 250 Megabits/cm² aufzeichnen. Derartige Dünnfilme erfordern eine Lasereinheit mit höherer Ausgangsleistung zum Erwärmen durch Laserstrahlbestrahlung, da sie eine niedrige Absorptionsfähigkeit für Lichtenergie besitzen. Das Schreibsystem wird nachteiligerweise in den Abmessungen groß. Zusätzlich sind Tellur und Selen toxisch und instabil, das Zeitintervall, in dem das Medium Daten speichern kann, ist kurz, so daß ihre Verwendung als eine Datenablage auf bestimmte Fälle limitiert ist.
  • Da Glas, Quarz und Keramik hohe Dichten besitzen, benötigen Substrate, die aus diesen Materialien hergestellt sind, eine starke Antriebseinheit. Da sie zerbrechlich sind, führen sie zu Problemen in der Sicherheit als auch in der Bearbeitbarkeit. Auf der anderen Seite sind organische Harze relativ leichtgewichtig und können leicht hergestellt werden, jedoch ist ihre Wärmeresistenz im Bereich von 70 bis 130ºC niedrig und sie sind stark hygroskopisch. Diese Eigenschaften von organischen Harzen verursachen Schwierigkeiten, wenn die Aufzeichnungsdichte weiter erhöht werden muß.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das mit hoher Dichte aufzeichnen kann, das leichtgewichtig ist, das eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit aufweist, das keine Toxidität besitzt und das hochgradig stabil ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines Kohlenstoffmaterials, dessen Oberfläche als eine Aufzeichnungsschicht eines optischen Aufzeichnungsmediums poliert ist, umfassend ein Substrat und besagte Aufzeichnungsschicht, die auf dem besagten Substrat ausgebildet ist, die in der Lage ist, Daten in Form von detektierbaren Änderungen aufzuzeichnen, wenn sie optischer oder thermischer Energie, moduliert mit Datensignalen, ausgesetzt wird, und so aufgezeichnete Daten in Form von optischen Änderungen zu reproduzieren.
  • Das Substrat und die Aufzeichnungsschicht sind vorzugsweise aus dem gleichen Kohlenstoffmaterial hergestellt. Das Unterwerfen der Aufzeichnungsschicht mit Energie, die mit Datensignalen moduliert ist, kann durch einen Laserstrahl vorgenommen werden. Die Wiedergabe optischer Aufzeichnungsdaten kann durch Messen des Intensitätsverhältnisses R = I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0;/11360 geliefert werden, wobei die Ramanspektrumintensität bei 1360 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub3;&sub6;&sub0; und diejenige bei 1580 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0; ausgedrückt ist. Das optische Aufzeichnungsmedium kann eine Platte sein.
  • Die darin enthaltenen Kohlenstoffmaterialien umfassen Kohlenstoff als solchen oder das Material enthaltend Kohlenstoff als Hauptbestandteil wie Graphit mit hoher Orientierung und Kristallinität, Koks, glasartigen Kohlenstoff, der durch radiographische Analyse als Amorph bestätigt wurde, oder Ruß, gebildet aus ultrafeinen Teilchen, enthalten.
  • Es ist insbesondere wünschenswert, glasartige Kohlenstoffmaterialien zu verwenden. Glasartige Kohlenstoffmaterialien haben so vorteilhafte Eigenschaften, daß sie nicht leicht zu Pulver abgerieben werden, wenn sie mit einem anderen Objekt in Gleitkontakt gelangen, sind leicht mit einem spiegelartigen Finish zu versehen und haben bemerkenswerte, im Nachfolgenden zu beschreibende Änderungen im "Intensitätsverhältnis R".
  • Die glasartigen Kohlenstoffmaterialien können glasartiger Kohlenstoff, erhalten durch Karbonisieren eines duroplastischen Harzes, glasartiger Kohlenstoff, erhalten durch Karbonisieren von Harzen, die durch Kopolymerisation oder Kopolykondensation zum Hitzehärten modifiziert wurden, glasartiger Kohlenstoff, erhalten durch chemische Verhinderung von Kristallisation im Prozeß des Erstarrens oder Karbonisierens, und glasartiger Kohlenstoff, erhalten durch thermisches Zersetzen niedrig-molekularer Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethylen oder Benzol in gasförmiger Phase sein sowie spezifisch glasartige Kohlenstoffe der Polyacrylnitrilgruppe, vom Rayontyp, vom Pechtyp, von der Ligningruppe, von der Phenolgruppe, von der Furangruppe, von der Alkydharzgruppe, von der ungesättigten Polyestergruppe oder von der Xylolharzgruppe.
  • Es ist bekannt, daß das Ramanspektrum bei 1580 cm&supmin;¹ allgemein bei Kohlenstoffmaterialien erscheint. Mit anderen Worten, Licht, das eine Wellenlänge äquivalent zu der Energie kleiner als der emittierte Laserstrahl von 1580 cm&supmin;¹ besitzt, wird gestreut. Wenn die Oberfläche von derartigem Kohlenstoffmaterial poliert ist, werden hochreaktive strukturelle Fehler dazu gebracht, auf der Oberfläche unmittelbar Oxide zu bilden. Dies bewirkt ein Ramanspektrum von 1360 cm&supmin;¹, das vor dem Polieren nicht als auftretend entdeckt wurde. Wenn eine derartige Oberfläche durch Laserstrahlbestrahlung erhitzt wird, wurde gefunden, daß die Intensität des Ramanspektrums von 1360 cm&supmin;¹ abnimmt. Dies macht es möglich, Daten durch Erhitzen eines Kohlenstoffmaterials, das eine polierte Oberfläche besitzt, mit einem Laserstrahl zu schreiben und Daten durch Messen des Ramanspektrums von 1360 cm&supmin;¹ auszulesen. Mit anderen Worten, derartige Kohlenstoffmaterialien können als das Material des optischen Aufzeichnungsmediums verwendet werden. In der Praxis wird das Schreiben von Daten durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl von 15 bis 20 mW Ausgangsleistung durchgeführt und das Auslesen hiervon wird durch Messen des Intensitätsverhältnisses R vom Ramanspektrum von 1360 cm&supmin;¹ gegen das Ramanspektrum von 1580 cm&supmin;¹ durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß die Dimension des Bereichs, wo die Intensität des Ramanspektrums von 1360 cm&supmin;¹ abnimmt, genügend klein oder in der Größenordnung von etwa dem 1,2-fachen des Durchmessers des zum Schreiben verwendeten Laserstrahls ist. Das Aufzeichnen von Daten mit hoher Dichte ist daher möglich.
  • Wenn der Abschnitt, auf dem Daten geschrieben wurden, erhitzt wird, wurde gefunden, daß der Abschnitt in den ursprünglichen Zustand vor dem Schreiben zurückkehrt. Die Erfindung liefert daher ein optisches Aufzeichnungsmedium, das gelöscht oder mit Daten erneut beschrieben werden kann.
  • Wenn das Substrat des erfindungsgemäßen Mediums aus einem Kohlenstoffmaterial hergestellt ist, ist es leichtgewichtig und thermisch als auch chemisch stabil.
  • Ein Laserstrahl wird gemäß dieser Erfindung zum Lesen und Schreiben von Daten auf dem optischen Aufzeichnungsmedium verwendet. Die Quelle des Laserstrahls kann eine Neon-, Helium-Kadmium-, Argon-, Helium-Neon- oder Rubin-Lasereinheit sein.
  • Das optische Aufzeichnungsmedium gemäß dieser Erfindung ist leichtgewichtig und thermisch und chemisch stabil sowie fähig, mit hoher Dichte aufzuzeichnen als auch einmal geschriebene Daten zu löschen oder Daten hierauf erneut zu schreiben. Da das Substrat und die Aufzeichnungsschicht aus dem gleichen Material hergestellt sein können, kann der Herstellungsprozeß hierfür beträchtlich vereinfacht werden. Da das Medium selbst extrem leichgewichtig ist, kann die Antriebseinheit für ein derartiges optisches Aufzeichnungsmedium im Gewicht als auch in der Größe reduziert werden.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
  • Beispiele dieser Erfindung werden nun beschrieben. Obwohl ein optisches Aufzeichnungsmedium in der Form einer Platte in den folgenden Beispielen beispielhaft angegeben ist, kann auch ein optisches Aufzeichnungsmedium in Form einer Karte oder irgendeiner anderen Form verwendet werden, um diese Erfindung zu verwirklichen. Die folgenden Beispiele werden beschrieben, um diese Erfindung zu illustrieren, und dienen nicht dazu, in irgendeiner Weise den technischen Rahmen hiervon zu beschränken.
    • Beispiel 1
  • Die Oberfläche einer Platte aus glasartigem Kohlenstoff der Furangruppe wurde mit Aluminiumoxidpulver von 1 um Durchmesser grob geschliffen und dann mit Aluminiumoxidpulver von 0,25 um Durchmesser poliert, um ein Spiegelfinish zu erreichen, um ein optisches Aufzeichnungsmedium zu erhalten.
    • Beispiel 2
  • Anstelle des in Beispiel 1 verwendeten glasartigen Kohlenstoffs wurde eine Platte aus künstlichem Graphit verwendet, in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 geschliffen und als ein optisches Aufzeichnungsmedium präpariert.
    • Testbeispiel
  • Die Oberflächen der optischen Aufzeichnungsmedien, die gemäß den Beispielen 1 und 2 erhalten wurden, wurden mit einem Helium-Neon- Laserstrahl von 20 mW Ausgangsleistung für 2 ms durch Fokussieren des Strahls zu ca. 1 um Durchmesser mit einer optischen Linse bestrahlt und mit Daten beschrieben. Auf den mit dem Laserstrahl bestrahlten Abschnitt wird als der aufgezeichnete Abschnitt Bezug genommen und auf die anderen Abschnitte wird als der nicht-aufgezeichnete Abschnitt nachfolgend Bezug genommen. Die aufgezeichneten und nicht-aufgezeichneten Abschnitte wurden dann mit einem Argon-Laserstrahl fokussiert zu 1,5 um Durchmesser bestrahlt, und das Intensitätsverhältsnis R in den Ramanspektren wurde gemessen. Das Intensitätsverhältnis R kann definiert werden als
  • R = I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0;/I&sub1;&sub3;&sub6;&sub0;,
  • wobei die Ramanspektrumintensität bei 1360 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub3;&sub6;&sub0; und diejenige bei 1580 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0; ausgedrückt ist. Nach einer derartigen Messung des Intensitätsverhältnisses R wurden die optischen Aufzeichnungsmedien auf 150ºC in der Atmosphäre erhitzt und dann das Intensitätsverhältnis R auf ihren aufgezeichneten Abschnitten erneut gemessen. Das Resultat der Messung ist in der Tabelle gezeigt.
  • Wie klar aus der Tabelle entnehmbar ist, zeigt das Intensitätsverhältnis R einen bemerkenswerten Unterschied zwischen dem aufgezeichneten Abschnitt und dem nicht-aufgezeichneten Abschnitt, was anzeigt, daß das Material zur Datenaufzeichnung/-wiedergabe geeignet ist. Durch Erhitzen werden auf dem Material aufgezeichnete Daten gelöscht und der aufgezeichnete Abschnitt kehrt in seinen Ursprungszustand zurück. Dies zeigt an, daß das optische Aufzeichnungsmedium gemäß dieser Erfindung das Löschen einmal geschriebener Daten und das erneute Schreiben neuer Daten ermöglicht. Tabelle Intensitätsverhältnis R aufgezeichneter Abschnitt nicht-aufgezeichneter Abschnitt aufgezeichneter Abschnitt nach Erhitzen Beispiel 1

Claims (6)

1. Verwendung eines Kohlenstoffmaterials, dessen Oberfläche poliert ist, als Aufzeichnungsschicht eines optischen Aufzeichnungsmediums, umfassend ein Substrat und enthaltendes Aufzeichnungsmedium und die besagte, auf dem besagten Substrat ausgebildete Aufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, Daten in Form von detektierbaren Änderungen aufzuzeichnen, wenn sie optischer oder thermischer Energie, moduliert mit Datensignalen, ausgesetzt wird, und so aufgezeichnete Daten in Form von optischen Änderungen lesbar zu machen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Substrat und die Aufzeichnungsschicht aus dem gleichen Kohlenstoffmaterial hergestellt sind.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kohlenstoffmaterial glasartiger Kohlenstoff ist.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Unterwerfung der Aufzeichnungsschicht mit energiemodulierten Datensignalen durch einen Laserstrahl vorgenommen wird.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lesen optisch aufgezeichneter Daten durch Messen des Intensitätsverhältnisses
R = I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0;/I&sub1;&sub3;&sub6;&sub0;
vorgenommen wird, wobei die Ramanspektrumintensität bei 1360 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub3;&sub6;&sub0; und bei 1580 cm&supmin;¹ als I&sub1;&sub5;&sub8;&sub0; ausgedrückt ist.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das optische Aufzeichnungsmedium eine Platte ist.
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