Brevet FR2435780A1 — publié le 19800404

La présente invention concerne un support d'enregistrement et de reproduction de signaux optiques et, plus précisément, elle se rapporte à un tel support d'enregistrement et de reproduction présentant une structure multi-couches qui se compose d'un substrat fait d'une résine synthétique transparente, d'une couche de revêtement lisse et transparente de 2 à 30 microns d'épaisseur sur une face au moins du substrat, et d'une couche photosensible mince inorganique sur une face de la couche de revêtement. Avec le gonflement rapide du volume d'informations au cours de ces dernières années, il a été exprimé une demande croissante fpour dispositif qui soit capable d'enregistrer et de reproduire des informations aussi volumineuses à grande vitesse et avec une forte densité. A cet égard, on observe depuis quelque temps que les systèmes d'enregistrement et de reproduction optiques des informations retiennent l'attention. Un tel système d'enregistrement et de reproduction optiques des informations est capable d'enregistrer et de reproduire des signaux minuscules jusqu'à plusieurs pin et, pour peu que l'on choisisse correctement le système optique, il permet en principe l'enregistrement à haute densité de signaux de l'ordre de ces longueurs d'onde. D'après ce système, l'information est enregis trée ou reproduite en provoquant une variation de densité optique ou similaire dans le support photosensible par irradiation de ce support avec une lumière correspondant au signal. Le but principal de la présente invention est de fournir un support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux qui soit adapté à de tels systèmes. A cet effet, ce support présente une structure multicouches qui se compose d'un substrat transparent fait d'une résine synthétique, d'une couche de revêtement lisse et transparente de 2 à 30 microns d'épaisseur sur une face au moins du substrat et d'une couche photosensible en pellicule inorganique sur une face de la couche de revêtement. Le dispositif suivant la présente invention est représenté sur les dessins annexes. Les figures 1 à 3 sont des vues partielles en coupe d'un support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux suivant la présente invention. Sur ces figures, le numéro de référence 1 désigne un substrat fait de résine synthétique, 2 une couche de revêtement, 3 une couche photosensible mince inorganique, 4 une couche transparente de protection et 5 une pellicule métallique. La figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux utilisant la lumière d'un laser et, sur cette figure, le numéro 6 désigne un générateur laser au HeNe, 7, 8 et 9 des lentilles optiques, 10 un miroir, 11 un support d'enregistrement et de reproduction et 12 un photo-détecteur. De façon générale, on peut utiliser des matériaux de quartz, de pyrex ou une plaque de verre, notamment de verre à la soude ou similaires comme substrat 1 pour le support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux, mais étant donné que ces matériaux posent certains problèmes sérieux, liés en particulier à leur poids spécifique élevé et à leur aptitude à se briser facilement au cours de la manipulation, il est préférable d'utiliser comme substrat une feuille ou une pellicule de résine synthétique.Toutefois, il est d'habitude très difficile de maintenir à l'abri de la poussière et d'autres matières étrangères ces feuilles ou pellicules de résine synthétique au cours de leur fabrication et avec les techniques dont on dispose actuellement, l'intrusion de telles matières étrangères ayant des grosseurs de l'ordre de plusieurs microns est inévitable, même dans des produits fabriqués sur une chaîne de production contrôlés rigoureusement. Dans le système d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux, un signal lumineux est enregistré ou reproduit avec une densité élevée par focalisation de lumière sur un point minuscule au moyen d'un système optique de lentilles, si bien que la présence de grains de poussière, de matière étrangères, d'éraflures, d'inégalités, etc. de cet ordre de grandeur peut produire un bruit, une perte d'information par affaiblissement ou d'autres perturbations lors de l'opération d'enregistrement et de reproduction des signaux lumineux. Le support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux suivant la présente invention présente une structure multieouches se composant d'un substrat 1 fait d'une résine synthétique transparente, d'une couche de revêtement lisse et transparente 2 dépourvue de poussière, de matières étrangères, de défauts ou similaires, cette couche de revêtement étant formée sur une face au moins du substrat, et d'une couche photosensible pelliculaire inorganique 3 formée sur une face de la couche de revêtement, comme le montre la figure 1. Pour certaines applications du support d'enregistrement et de reproduction suivant la présente invention, une couche de protection transparente 4 est prévue en plus sur la couche phtosensible inorganique 3, comme on peut le voir sur la figure 1.Il est évidemment souhaitable que cette couche transparente de protection 4 soit une couche lisse exempte de matières étrangères, éraflures ou similaires, de même que la couche de revêtement 2. Dans le cas où le signal enregistré est reproduit à l'aide de lumière réfléchie, il est préférable de former une pellicule métallique 5 sur la couche photosensible inorganique 3, comme le montre la figure 2. En outre, dans le cas de certains types de matière de revêtement utilisés pour la couche de revêtement 2,il est judicieux de former une telle couche de revêtement sur les deux faces du substrat 1, afin de protéger la face non garnie de la couche photosensible contre les éraflures et autres endommagements. La feuille ou pellicule faite de résine synthétique transparente, utilisée en tant que substrat 1, peut être une feuille faite de méthacrylate de polyméthyle ou d'un copolymère composé principalement de méthacrylate de méthyle, une feuille faite principalement de chlore de polyvinyle, une feuille faite de polystyrène ou d'un copolymère composé principalement de styrène, une feuille faite principalement de polyester ou une feuille faite essentiellement de polyearbonate.Parmi ces feuilles ou pellicules, c'est la feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle qui convient le mieux aux fins de la présente invention, en raison du minimum de risque d'intrusion de poussière ou d'autres matières étrangères par le fait que la feuille est formée en même temps que la polymérisation, et aussi parce que le poli superficiel d'une telle feuille coulée est voisin de celui du verre poli. Toutefois, même une telle feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle peut contenir de la poussière ou d'autres matières étrangères d'une grosseur de plusieurs microns et il n'est pas possible de l'en débarrasser parfaitement. De plus, des éraflures ou coupures extrêmement petites peuvent être présentes sur la surface de la feuille coulée et la présence de telles matières étrangères etiou éraflures ou similaires peut être à l'origine de bruit ou d'autres perturbations au cours de l'enregistrement ou de la reproduction de signaux optiques. La présente invention a été conçue afin de fournir un support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux qui soit en mesure d'empêcher la production de bruit et d'autres perturbations telles que la perte d'information par âffaiblisse- ment lors de la reproduction du signal enregistré, en raison de la présence de poussière, de matières étrangères, de coupures, d'inégalités, etc. dans le substrat transparent.A cet effet, d'après la présente invention, une couche lisse et transparente de revêtement, exempte de poussière et d'autres matières étrangères, est prévue avec une épaisseur-prédéterminée entre le substrat transparent 1 et la couche photosensible en pellicule inorganique 3 selon ce qui est représenté sur la figure 1,afin d'éliminer ou de réduire au minimum l'influence de poussière, matières étrangères, coupures, inégalités, etc. qui peuvent exister dans le substrat transparent, ce qui permet un enregistrement et une reproduction optiques de signaux avec une pré ci- sion plus grande.Plus précisément, une couche lisse et transparente de revêtement, exempte d'inclusions de poussière et d'autres matières étrangères, est prévue avec une épaisseur prédéterminée sur la surface du substrat transparent de façon correspondante à la distance focale du système optique de lentilles et une couche en pellicule photosensible inorganique est formée sur elle, ce qui fait que la poussière et les autres matières étrangères présentes dans le substrat se trouvent en dehors du point focal et que leur influence est# réduite au minimum.La couche transparente de revêtement a également pour effet de diminuer les éraflures, inégalités, etc. qui existent sur la surface du substrat et de rendre plus lisse la couche de pellicule photosensible inorganique appliquée sur elle, ce qui assure une suppression encore plus efficace des bruits et autres perturbations qui peuvent être causés par de telles éraflures, inégalités, etc. sur la surface du substrat. La distance focale du système optique de lentilles varie en fonction de la résolution exigée pour l'enregistrement et la reproduction optiques de signaux, c'est-à-dire que la distance focale du système optique est d'autant plus petite que la résolution est plus élevée Dans un système ordinaire d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux, la distance focale se situe entre 2 et 30 microns, si bien que pour pouvoir appliquer la couche de revêtement dans les limites de la plage ainsi définie, il faut que l'épaisseur de cette couche de revêtement soit telle qu'elle puisse embrasser au moins la plage de distance focale (2 à 30 microns) du système optique de lentilles. En d'autres termes, il faut que l'épaisseur de la couche-de revêtement soit supérieure à la distance focale du système optique. Toutefois, certaines limites sont imposées à l'épaisseur de la couche de revêtement, en ce sens que si l'on augmente cette épaisseur au-delà de ce qui est nécessaire, il devient difficile de former une couche de revêtement lisse et uniforme. Il est donc avantageux, du point de vue opératoire également, de choisir pour la couche de revêtement une épaisseur égale à la distance focale du système optique. Si l'on veut former une couche de revêtement qui soit exempte de poussière, de matières étrangères, etc,, il est nécessaire de filtrer le liquide de revêtement avant l'opération de revêtement pour le débarrasser de ces matières étrangères ; de laver le substrat pour éliminer les matières étrangères qui se trouvent sur sa surface ; et de procéder à l'opération de revêtement dans une enceinte contenant de l'air purifié, de manière à exclure l'intrusion ou le dépôt de matières étrangères présentes dans l'air. On peut appliquer n'importe quel procédé de revêtement pourvu qu'il permette de former une couche de revêtement qui aille dans le sens de la présente invention.Pour être plus précis, un procédé d'immersion, de revêtement à la barre ou similaires conviennent dans le cas où le substrat se présente sous la forme d'une plaque plane, tandis que le revêtement par rotation rapide donne de bons résultats pour un substrat de forme discoidale. Dans le cas où le substrat est sous forme de pellicule ou de bande, on peut appliquer un procédé d'immersion, de revêtement à la barre, de revêtement au rouleau ou similaires. On peut utiliser n'importe quelle matière de revêtement pourvu qu'elle soit capable de former une couche transparente et lisse de revêtement convenant pour le dispositif de la présente invention, mais il convient de faire intervenir, dans le choix d'une telle matière de revêtement, son adhérence au substrat, la dureté de la couche de revêtement, son adhérence à la couche photosensible inorganique et d'autres facteurs.Parmi les exemples de matière de revêtement utilisable dans le cadre de l'invention, on citera le vernis nitrocellulosique, une matière de revêtement à base de résine de mélamine, une matière de revêtement à base de résine époxy, une matière de revêtement à base de résine de polyuréthane, une matière de revêtement à base de résine amino, une matière de revêtement à base de résine de polyester, une matière de revêtement à base de résine acrylique et une matière de revêtement contenant un polysiloxanne. Ces composés de revêtement présentent à l'usage leurs propres caractéristiques.Par exemple, l'utilisation d'une matière de revêtement à base de résine de polyuréthane permet d'obtenir une couche de revêtement qui a une excellente résistance à l'usure, est presque à l'abri du rayage et de la fissuration, peut être facilement manipulée et travaillée, est résistante aux substances chimiques et facile à laver. L'utilisation d'unematière de revêtement à base de résine acrylique permet de former une couche de revêtement transparente, incolore et durable. L'utilisation d'une matière de revêtement réticulable contenant une résine de mélamine est également favorable, car elle peut donner une couche de revêtement qui est tout aussi dure et résistante à l'usure et aux substances chimiques que celle qui est formée à l'aide d'une matière de revêtement à base de résine de polyuréthane. Une telle matière contenant une résine de mélamine, utilisée dans le cadre de la présente invention, peut être de n'importe quel type, pourvu qu'elle soit en mesure de donner un revêtement transparent et lisse. Les compositions décrites dans les brevets japonais en attente n0 132117/74, 80175/73 et 139132/75 et dans les brevets japonais publiés n0 11939/75 et 35113/75 constituent des exemples de cette matière de revêtement. Une matière de revêtement contenant un polysiloxanne est celle que l'on préfère, car elle est en mesure de former une couche de revêtement qui est plus dure que la couche obtenue à partir de matière de revêtement à base de résine de mélamine et qui a elle aussi une excellente résistance à l'usure. Différents types d'une telle matière de revêtement contenant un polysiloxan ne ont été proposés (brevets japonais n0 126722/75, 52931/77, 68231/77, etc.) pour améliorer les caractéristiques superficielles, et notamment la dureté superficielle de produits de résine synthétique.La demande de brevet japonais citée n0 52931/77 décrit une matière de revêtement composée essentiellement d'un produit hydrolysé de tétraalcoxyde de silicium, d'un mélange de produits hydrolysés de tétraalcoxyde de silicium et d'alcoyltrial coxysilane ou d'un co-hydrolysat d'un mélange de tétraalcoxyde de silicium et d'alcoyltrialcoxysilane. Cette matière de revêtement se présente sous la forme d'une solution dans un solvant, additionnée d'un catalyseur destiné à accélérer la réaction de condensation à la suite du revêtement et d'autres additifs si nécessaire. On filtre une telle matière de revêtement pour la débarrasser de la poussière et autres matières étrangères, puis on l'applique sur le substrat avec une épaisseur prédéterminée de la manière décrite ci-dessus. On peut ainsi éviter l'apparition de bruits et d'autres perturbations telles que la perte d'information par affaiblissement qui pourraient être provoqués, au cours de l'enregistrement et de la reproduction du signal lumineux i par la présence de matières étrangères dans le substrat ou par la présence de fissures, de rayures, d'inégalités ou similaires sur la surface du substrat. La couche photosensible de pellicule inorganique 3 formée sur la couche de revêtement 2 d'après l'invention peut être faite par exemple d'une matière photosensible à base de sels d'argent ou d'une matière photosensible amorphe. Un exemple de dispositif d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux, utilisant un support d'enregistrement et de reproduction garni d'une couche lisse et transparente de revêtement formée d'après la présente invention est décrit ciaprès, avec une estimation de l'effet réel de la couche de revêtement suivant la présente invention. Exemple La figure 4 est une vue illustrant schématiquement un dispositif d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux utilisant la lumiere d'un laser, ce dispositif étant un système dans lequel la lumière transmise par un disque est utilisée pour la reproduction. La lumière émise par un généra teur laser au HeNe 6 est concentrée par les lentilles optiques 7, 8, 9 et déviée par un miroir 10, de manière à être focalisée sur un support d'enregistrement et de reproduction en forme de disque 11, du côté du substrat 1 du disque. La distance focale du système de lentilles est réglée à une valeur correspondant à une profondeur de 2 à 30 microns. Il est techniquement impossible de régler la profondeur focale à moins de 2 microns. Un calcogénure amorphe peut être utilisé comme matière photosensible pour le disque.Cette matière est appliquée sous la forme d'une mince pellicule d'une épaisseur de moins de 2 microns par revêtement par évaporation sous vide Inutile de dire que la couche de revêtement présente la structure définie précédemment. La lumière de laser crée,#ns la couche photosensible, une section minuscule de variation de la densité optique correspondant au signal donné.Lors de la reproduction du# signal ainsi enregistré, une lumière de laser un peu plus faible est appliquée sur la section en question de la même manière que lors de l'enregistrement et elle est repérée en tant que variation d'intensité de signal lumineux correspondant à la variation de densité optique, et cette lumière est reçue par un photodétecteur 12 et convertie en un signal electrique.Dans le cas d'un système utilisant une variation du facteur de réflexion de la couche photosensible pour la reproduction, la lumière de laser est appliquée par le côté du substrat 1, tant pour l'opération d'enregistrement que pour la reproduction. L'effet du revêtement dans le support d'enregistrement et de reproduction comportant la couche de revêtement a été évalué par observation microscopique et par son utilisation dans le dispositif décrit d'enregistrement et de reproduction, les résultats de cette étude étant les suivants. Le tableau 1 présente les résultats d'une évaluation de matières étrangères optiques dans le cas où une matière de revêtement transparente contenant un polysiloxanne ("Sumi-Uni", marque commerciale, produit et vendu par Sumitomo Chemical Co., Ltd.) était appliquée sur un substrat constitué par une feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle.On notera que lorsqu il est prévu une couche de revêtement de 2 microns d'épaisseur, le nombre de matières étrangères est quelque peu diminué en comparaison du cas où aucune couche de revêtement n'est prévue et qu'une diminution marquée des matières étrangères apparaît dans le cas du revêtement de 30 microns d'épaisseur. En ce qui concerne les rayures sur la surface, celles dont on doit déplorer la formation lors de manipulations usuelles ne peuvent plus être discernées au microscope. Tableau 1 épaisseur de la c~tlche de 0 o 1 2 e 30 evê3ent ITombre de matières étrangères de diamètre nombreuses nombreuses 1020 95 inférieur à 1 micron s Nombre de matières étrangères de diamètre 85 93 65 de 1 à 10 microns .. . . Nombre de matières---- ~-~~ étrant--,ères de diamètre 2 1 1 0 supérieur à 10 microns L'effet de l'épaisseur de la couche de revêtement sur les rayures superficielles est le suivant. Le tableau 2 ci-après donne les résultats de mesures de la rugosité de surface dans le cas où la feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle était revêtue avec une matière de revêtement contenant un polysiloxanne. Tableau .2 Rugosité superficielle Rugosité superficielle d'une partie ddpourvue d'une partie rayée de rayures (L=0,08 mm) (L = 0,08 mm) Substrat en feuille coulée de methacrylate de polymétilyle Après revêtement de 1 d'épais. Après revêtement de polysiloxanne 0,001@0,003 0,01@0,05 de 2 d'épais. Après revêtement de polysiloxanne O,00l#0,002 0,003zw 0,01 de 30 F d'épais. La rugosité superficielle de la partie dépourvue de rayures de la plaque de méthacrylate de polyméthyle (substrat) est de l'ordre de 0,002 à 0,007 r (dans la zone de 0,08 mm de longueur), alors que-celle de la partie rayée (dans la zone de 0,08 mm de longueur) varie entre 0,5 p et 5 p environ.Mais lorsqu'une matière de revêtement à base de polysiloxanne est appliquée sur elle avec une épaisseur de plus de 2 microns, les rayures sont noyées et même une rayure de 5 microns environ de profondeur est réduite à 0,05 microns au maximum.L'échantillon dont la rugosité superficielle maximale était réduite à moins de 0,05 microns par un tel revêtement a présenté un affaiblissement des bruits, mis en évidence par les résultats suivants d'une mesure des impulsions de bruit, ce qui crèe les conditions qui conviennent le mieux pour l'enregistrement à densité élevée sur la couche de pellicule photosensible inorganique. Le tableau 3 donne les comptes d'impulsions de bruit, déterminés en appliquant la lumière de laser au disque et en détectant le signal par impulsions provenant de matières étrangères, de rayures, etc., alors qu'il n'avait pas été procédé à l'écriture d'un signal. On constate une réduction appréciable des impulsions de bruit dans le cas d'une épaisseur de 2 microns du revêtement. Tableau 3 I Epalsseur du revêtement 0 P 1 P 2 Fl 30 Lu o Compte des impulsions de bruit 2530 2680 1830 106 Nombre d'impulsions de bruit par minute (à 900 tr/mn). Comme on peut le voir, lorsque le substrat en feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle est revêtu d'une couche transparente, le nombre de matières étrangères optiques dans le champ de vision du microscope est nettement diminué et, en outre, l'égalité de la surface est améliorée, comme le montre la mesure de la rugosité superficielle. De plus, le nombre d'impulsions de bruit est nettement abaissé, comme le met en évidence une évaluation des impulsions de bruit par irradiation à la lumière de laser. REVENDICATIONS 1. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux, caractérisé en ce qu'il présente une structure multicouches qui se compose d'un substrat transparent fait dtune résine synthétique, d'une couche de revêtement lisse et transparente de 2 à 30 microns d'épaisseur sur une face au moins du substrat et d'une couche photosensible en pellicule inorganique sur une face de la couche-de revêtement. 2. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rugosité superficielle maximale après finition de la couche de revêtement est inférieure à 0,05 microns sur une longueur de 0,08 mm. 3. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est une feuille coulée de méthacrylate de polyméthyle. 4. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est formée à partir d'une matière de revêtement à base de résine de polyuréthane. 5. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est formée à partir d'une matière de revêtement à base de résine acrylique. 6. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est formée à partir d'une matière de revêtement à base de mélamine. 7. Support d'enregistrement et de reproduction optiques de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est formée à partir d'une matière de revêtement contenant un polysiloxanne.