特表 2024-508727 超薄型データキャリアおよび読出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-28

(54)【発明の名称】超薄型データキャリアおよび読出方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/004 20060101AFI20240220BHJP

   G11B 7/0045 20060101ALI20240220BHJP

   G11B 7/005 20060101ALI20240220BHJP

   G11B 7/0033 20060101ALI20240220BHJP

   G11B 7/24012 20130101ALI20240220BHJP

   G11B 7/2403 20130101ALI20240220BHJP

   G11B 7/243 20130101ALI20240220BHJP

   G11B 7/253 20130101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

G11B7/004 Z

G11B7/0045 A

G11B7/005 Z

G11B7/0033

G11B7/24012

G11B7/2403

G11B7/243

G11B7/253

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023548749

(86)(22)【出願日】2022-02-03

(85)【翻訳文提出日】2023-10-06

(86)【国際出願番号】 EP2022052628

(87)【国際公開番号】W WO2022171522

(87)【国際公開日】2022-08-18

(31)【優先権主張番号】21156858.9

(32)【優先日】2021-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】21210819.5

(32)【優先日】2021-11-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522055832

【氏名又は名称】セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＣＥＲＡＭＩＣ ＤＡＴＡ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100225026

【弁理士】

【氏名又は名称】古後 亜紀

(74)【代理人】

【識別番号】100230248

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 圭二

(72)【発明者】

【氏名】クンツェ・マルティン

(72)【発明者】

【氏名】プフラウム・クリスティアン

【テーマコード（参考）】

5D090

【Ｆターム（参考）】

5D090AA03

5D090CC01

5D090CC04

5D090DD01

5D090FF11

(57)【要約】

【課題】長期的なデータ保存に適する超薄型のデータキャリアおよびそのようなデータキャリアの読出方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るデータキャリアは、向かい合う第１表面および第２表面を有する厚さ５００μｍ以下のセラミックス基板を備え、前記基板の前記第１表面または該第1表面上に形成されたコーティングが、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有し、各凹部の深さが１μｍ以下である。このデータキャリアの読出方法は、前記データキャリアに第１の波長の光を照射する過程と、前記データキャリアを透過した光および／または前記データキャリアによって反射された光を検出する過程と、検出された前記光を分析し、前記データキャリアの前記凹部で符号化された前記情報を復号化する過程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

向かい合う第１表面および第２表面を有する厚さ５００μｍ以下のセラミックス基板を備え、前記基板の前記第１表面が、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有し、各凹部の深さが１μｍ以下である、データキャリア。

【請求項2】

請求項１に記載のデータキャリアにおいて、該データキャリアの厚さが２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である、データキャリア。

【請求項3】

請求項１または２に記載のデータキャリアにおいて、前記基板の前記第２表面が、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有し、各凹部の深さが１μｍ以下である、データキャリア。

【請求項4】

請求項１、２または３に記載のデータキャリアにおいて、各凹部の深さが１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下であり、かつ／あるいは、各凹部の深さが前記基板の厚さの１％未満、好ましくは０．１％未満、より好ましくは０．０５％未満である、データキャリア。

【請求項5】

向かい合う第１表面および第２表面を有する厚さ５００μｍ以下のセラミックス基板を備え、前記基板の前記第１表面が第１コーティングで被覆されており、該第１コーティングの材料が前記セラミックス基板の材料と異なり、前記第１コーティングが、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有する、データキャリア。

【請求項6】

請求項５に記載のデータキャリアにおいて、前記セラミックス基板の厚さが２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である、データキャリア。

【請求項7】

請求項５または６に記載のデータキャリアにおいて、前記基板の前記第２表面が第２コーティングで被覆されており、前記第２コーティングの材料が前記セラミックス基板の材料と異なり、前記第２コーティングが、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有する、データキャリア。

【請求項8】

請求項５、６または７に記載のデータキャリアにおいて、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの厚さが、１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である、データキャリア。

【請求項9】

請求項５から８のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である、データキャリア。

【請求項10】

請求項５から９のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、対応するコーティングの厚さを下回るか、あるいは、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、対応するコーティングの厚さと略等しいか、あるいは、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、対応するコーティングの厚さを上回る、データキャリア。

【請求項11】

請求項１０に記載のデータキャリアにおいて、前記基板内へと各凹部が延びる深さは、１μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である、データキャリア。

【請求項12】

請求項５から１１のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、前記基板と前記第１コーティングとの間および／または前記基板と前記第２コーティングとの間に焼結界面が存在し、好ましくは、前記焼結界面が、前記基板に由来する少なくとも１つの元素および対応するコーティングに由来する少なくとも１つの元素を含有している、データキャリア。

【請求項13】

請求項５から１２のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングが：Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｖなどの金属；ＣｒＮ、ＣｒＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＶＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｈＮ、ＨｆＮ、ＢＮなどの金属窒化物；ＴｉＣ、ＣｒＣ、Ａｌ_４Ｃ_３、ＶＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｈＣ、Ｂ_４Ｃ、ＳｉＣなどの金属炭化物；Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｈＯ_２、ＭｇＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｚｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_３などの金属酸化物；ＴｉＢ_２、ＺｒＢ_２、ＣｒＢ_２、ＶＢ_２、ＳｉＢ_６、ＴｈＢ_２、ＨｆＢ_２、ＷＢ_２、ＷＢ_４などの金属ホウ化物；およびＴｉＳｉ_２、ＺｒＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ_２、ＰｔＳｉ_、Ｍｇ_２Ｓｉなどの金属ケイ化物；のうちの少なくとも１種を含有している、データキャリア。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、前記セラミックス基板が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化亜鉛および酸化マグネシウムのうちの少なくとも１種を含有している、データキャリア。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか一項に記載のデータキャリアにおいて、当該データキャリアが、ロール状に巻かれている、データキャリア。

【請求項16】

請求項１から４のいずれか一項に記載のデータキャリアの製造方法であって、
セラミックス基板を用意する工程と、
レーザアブレーション加工によって前記基板の片面または両面に複数の凹部を形成する工程と、
を備える、製造方法。

【請求項17】

請求項５から１５のいずれか一項に記載のデータキャリアの製造方法であって、
セラミックス基板を用意する工程と、
前記基板の片面または両面を第１コーティングおよび／または第２コーティングで被覆する工程と、
レーザアブレーション加工によって前記第１コーティングおよび／または第２コーティングに複数の凹部を形成する工程と、
を備える、製造方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の製造方法において、さらに、
前記被覆する工程の途中および／または後に前記データキャリアを焼戻しする工程、
を備える、製造方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の製造方法において、前記セラミックス基板の片面または両面を加熱、スパッタリング、ＨｉＰＩＭＳ、ならびに窒素および／または水素などのフォーミングガス適用のうちの少なくとも１種の技術で処理する、製造方法。

【請求項20】

請求項１７から１９のいずれか一項に記載の製造方法において、前記セラミックス基板が、レーザアブレーション加工に用いられるレーザ光の波長を透過し、レーザアブレーション加工が、前記セラミックス基板を透過したレーザ光によって行われる、製造方法。

【請求項21】

請求項１から１５のいずれか一項に記載のデータキャリアの読出方法であって、
前記データキャリアに第１の波長の光を照射する過程と、
前記データキャリアを透過した光および／または前記データキャリアによって反射された光を検出する過程と、
検出された前記光を分析し、前記データキャリアの前記凹部で符号化された前記情報を復号化する過程と、
を備える、読出方法。

【請求項22】

請求項２１に記載の読出方法において、前記データキャリアが、セラミックス基板と、該セラミックス基板の一表面上に設けられた、レーザアブレーション加工による凹部を有するコーティングとを具備し、前記セラミックス基板が前記第１の波長に対し透明であり、該セラミックス基板を透過した光を検出する、読出方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の読出方法において、前記データキャリアを、前記コーティングとは反対側から照射する、読出方法。

【請求項24】

請求項２２または２３に記載の読出方法において、前記データキャリアによって反射された光を、前記コーティングとは反対側で検出する、読出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超薄型データキャリアおよびそのような超薄型データキャリアの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

人類が１日に発生させているバイト数は、平均で約２５０京バイトと推定されている。
これらの発生データの大部分の利用目的は短期的なものかもしれないが、長期的なデータ保存の需要は日々高まっている。フラッシュメモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）や磁気テープなどの現行技術水準のデータキャリアは、長期保存の面では理想からほど遠いことは明らかである。そのため、マイクロソフト社などの企業は現在、これらを代替する保存技術を模索している（例えば、いわゆる「ＰｒｏｊｅｃｔＳｉｌｉｃａ」や米国特許第１０７１９２３９号明細書（特許文献１）を参照のこと）。

【0003】

国際公開第２０２１／０２８０３５号（特許文献２）には、情報の長期保存に用いられる別の技術が記載されている。この技術は、異種材料の層でコーティングされたセラミックス基板を使用し、該コーティングされた基板の局所領域を例えばレーザ等により処理することで、該コーティングされた基板に情報を符号化するものである。この技術は、符号化された書込み可能なセラミックスプレートが、湿気、電磁場、酸性および腐食性の物質などに対する耐久性の高い情報保存を可能にし、一般的に使用されている他の情報記録媒体では得られないほどの耐久性をもたらすことが判明している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１０７１９２３９号明細書

【特許文献2】国際公開第２０２１／０２８０３５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献２の技術の短所になり得るものの一つとして、厚さ約１ｍｍという比較的嵩高のセラミックスプレートを使用するという点が挙げられる。このため、単位体積当たりのデータ記憶密度は、今日使用されているデータキャリアのデータ記憶密度に届かない場合がある。したがって、長期的な利用や保存に適したデータキャリアのさらなる改良品が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の発明者達は、驚くべきことに、特許文献２に記載された技術を、ガラスセラミックス系材料、セラミックス系材料またはガラス系材料の薄膜にも、同様に応用し得ることを見出した。

【0007】

従って、第１の態様による本発明は、向かい合う第１表面および第２表面を有し、厚さが５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下のセラミックス（ガラスセラミックまたはガラス）基板を備え、前記基板の第１表面が、レーザアブレーション加工により情報を符号化した複数の凹部を有し、各凹部が、好ましくは１μｍ以下の深さを有するデータキャリアに関する。このようなセラミックスフィルムは、その薄さのため、例えば過度にねじれた際に破断を生じるなど、特許文献２に記載のセラミックス基板と比べて機械的安定性に劣る場合もあるが、湿気や電磁場や酸性や腐食性の物質に対する耐久性は、特許文献２に記載のセラミックス基板に匹敵する。同時に、データキャリアの厚さが２分の一以下（好ましくは５分の一以下、より好ましくは６分の一以下）に薄くなるため、単位体積当たりのデータ記憶密度も対応する倍率で増加する。

【0008】

上記の複数の凹部で符号化される情報は、アナログ情報および／またはデジタル情報であってもよい。例えば、複数の凹部は、アナログ画像、文字、数字などを併せて形成しているものであってもよい。あるいは、複数の凹部は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク又はデータマトリクスコードへのデジタル情報の符号化と同様に、デジタル情報を符号化したものであってもよい。いずれにせよ、符号化された情報は、肉眼により、あるいは、顕微鏡などの適切な光学系を用いた視覚により、あるいは、光復号器によって、光学的に復号化可能なものであることが好ましい。

【0009】

特許文献２に係る情報記録媒体と異なり、本発明の第１の態様に係るデータキャリアには、コーティングを追加で施す必要はない。本発明のデータキャリアに用いられるセラミックスフィルムは、ロール状に巻けるほどの十分な可撓性を有するので、前提条件にもよるが、当該セラミックスフィルムにコーティングを施すと、データの符号化後に基板を折り曲げた状態でコーティングを維持しようとした際に、困難を伴う場合がある。そのため、第１の態様によるデータキャリアでは、情報を符号化した複数の凹部が基板本体に設けられる。これらの凹部は、レーザビームを使って形成されるものであり、特許文献２で詳述されているような様々な形状および／または深さのものであってもよい。なお、この特許文献２は、特に、凹部の深さで情報を符号化する方法について詳細に説明した開示内容のすべてについて、参照により本明細書に完全に取り入れたものとする。この第１の態様の最も単純な形態では、各凹部の深さが略同一であるとともに、光復号器が、凹部と凹部以外の基板部分との違いを、例えば位相差の測定、（基板表面が研磨されているのに対して前記凹部の底部が湾曲しているか又は粗面化されているなどの場合には）反射率の変化の検出等によって検出する。薄膜状のセラミックス材料の歪みを最小限に抑えるためには、前記凹部の深さはできるだけ小さいことが好ましく、例えば１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下の深さとすることが好ましい。また、各凹部の深さは、基板の厚さの１％未満、好ましくは０．１％未満、より好ましくは０．０５％未満であることが好ましい。

【0010】

容易に検出し得る明瞭な凹部を形成するには、ピコ秒パルスレーザまたはフェムト秒パルスレーザを用いたレーザアブレーション加工によって凹部を形成することが好ましい。実際、このようなパルスレーザを用いることにより、各凹部の外周上に溶融材料からなるエッジが残らない筒状の凹部とすることができる。

【0011】

データ記録密度をさらに高めるには、前記基板の第２表面も、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有し、かつ、各凹部の深さを１μｍ以下とするとともに、当該各凹部の特性を上記と同様のものとすることが好ましい。基板の厚さが各凹部の深さの２桁以上の大きさとなることで、光が前記第１表面で反射されたのか、それとも前記第１表面の凹部の底面で反射されたのか、それとも反対側の前記第２表面で反射されたのかを、周知の技術により区別することができる。

【0012】

第２の態様による本発明は、向かい合う第１表面および第２表面を有し、厚さが５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下のセラミックス基板を備え、前記基板の前記第１表面が第１コーティングで被覆されており、前記第１コーティングの材料が前記セラミックス基板の材料と異なり、前記第１コーティングが、レーザアブレーション加工により情報を符号化した複数の凹部を有する、データキャリアに関する。上述した本発明の第１の態様に比べ、コーティングの追加によって、特許文献２（その全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする）に詳述されているように、より複雑な光学的作用が可能となるという利点が得られる。例えば、前記第１コーティングの材料の光学特性は、セラミックス基板の光学特性と異なるものであってもよい。一例として、セラミックス基板の材料が明色または白色を呈するのに対して、第１コーティングの材料が暗色または黒色を呈するものである場合、第１コーティングの材料のアブレーション加工によってセラミックス基板まで至るか又は前記セラミックス基板内にまで届く凹部を形成することで、第１コーティングの表面全体と各凹部との間に強力な光学的コントラストが生じる。このコントラストは、画像や文字などの印象を生む（肉眼などで）可視的なものであってもよいし、光復号器によって簡単かつ確実に復号化され得る（凹部と凹部以外とによる）デジタル符号を生成するものであってもよい。

【0013】

ただし、本発明のデータキャリアは長期的な利用が期待されている点を踏まえると、前記第１コーティングは、好ましくは基板が曲げられたりロール状に巻かれたりした場合にも、前記セラミックス基板に確実に付着させておかねばならない。そのため、厚み１０μｍ以下の比較的薄いコーティング層を適用することが好ましく、その厚みは、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０ｎｍ以下、なおいっそう好ましくは１００ｎｍ以下、なおさらに好ましくは５０ｎｍ以下、よりいっそう好ましくは３０ｎｍ以下、最も好ましくは２０ｎｍ以下である。光学的コントラストなどによる光学的作用を得るのであれば、相当量の吸収、多重散乱、反射などが可能となる厚さにすればよい。

【0014】

被覆（コーティング）工程や、特に、復号化過程を容易なものにするには、基板の表面およびコーティングの表面のそれぞれの平均粗さＲａが、１０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍ未満、より好ましくは３ｎｍ未満であることが好ましい。Ｒａは、評価長さに亘った中心線からの偏差から求められるフィルタリング処理済み粗さ輪郭曲線（roughness profile）の算術平均値である。

【0015】

セラミックス基板上の第１コーティングは、データキャリアに歪みを生ずる可能性があるため、セラミックス基板の両面にコーティングを施して歪みを対称的にしたほうが有益な場合がある。よって、基板の第２表面を第２コーティングで被覆し、前記第２コーティングの材料をセラミックス基板の材料と異なるものとする（好ましくは、前記第１コーティングの材料と同一とする）ことが好ましい。当然ながら、第２コーティングを設けた場合には、当該第２コーティングもさらに情報の符号化に用いることができ、データキャリアに保存されるデータ量を倍増できる。したがって、前記第２コーティングも、レーザアブレーション加工による情報を符号化した複数の凹部を有するものとすることが好ましい。

【0016】

前記第１および第２コーティングとセラミックス基板との接合を確実に強固なものとするため、データキャリアを、被覆工程中および／または後に焼戻ししてもよい。このような焼戻しにより、基板と第１コーティングとの間および／または基板と第２コーティングとの間に、基板とコーティングとの接合を強化する焼結界面を得ることができる。この焼結界面は、基板に由来する少なくとも１つの元素および対応するコーティングに由来する少なくとも１つの元素を含有していることが好ましい。

【0017】

上述したように、第２の態様に係るデータキャリアは、未処理のコーティング部分と、凹部を具備した部分との間で、光学的コントラストやその他の光学的特性の違いを生じさせることが可能となっている。この目的のために、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さは、対応するコーティングの厚さと等しいか又は当該厚さを上回るものであることが好ましい。すなわち、各凹部におけるコーティングの材料をセラミックス基板の材料に至るまでほぼ完全にアブレーションする（すなわち、蒸発させるか又は除去する）ことにより、（肉眼、顕微鏡、カメラ、あるいは、より高度な光復号器などによる）光学的な復号化を行い易くすることが好ましい。その意味では、セラミックス基板に影響を及ぼすことなく、凹部の箇所のコーティングの全材料を正確に除去することが理想的である。但し、これを確実かつ再現性よく制御するのは困難な場合がある。よって、第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、対応するコーティングの厚さを若干上回るように、アブレーション加工に用いるレーザ系統を制御することが好適であり得る。例えば、各凹部の深さと、対応するコーティングの厚さとの比は、１．０１～１．２、好ましくは１．０１～１．１、より好ましくは１．０２～１．０５の範囲内であってもよい。好ましくは、前記セラミックス基板内へと各凹部が延びる深さは、１μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下、なおいっそう好ましくは２０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以下である。

【0018】

また、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さが、対応するコーティングの厚さを下回るのが好ましい場合もある。例えば、各凹部の深さを、当該凹部がセラミックス基板に決して触れないように、かつ、当該凹部よりも下にある対応するコーティング底部の材料の厚さが特定の波長のレーザ光を少なくとも部分的に透過させつつ前記セラミックス基板の材料へと到達させて前述の光学的コントラストを実現し得るのに十分な薄さとなるように最適化してもよい。この目的のために、好ましくは、各凹部の深さと、対応するコーティングの厚さとの比が、０．９～０．９９、好ましくは０．９５～０．９９、より好ましくは０．９７～０．９９の範囲内とされる。あるいは、第１コーティングおよび／または第２コーティングの各凹部の深さを、対応するコーティングの厚さより大幅に小さいものとしてもよい。この場合の凹部の利用方法は、上述した本発明の第１の態様と同様のものであってもよい。すなわち、この場合のセラミックス基板は、単に担持用基材として機能し、符号化や復号化は、完全にコーティングの材料のみを対象として行われる。

【0019】

前記第１コーティングおよび／または第２コーティングは：Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｈ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｈｆ、ＭｏおよびＶ；ＣｒＮ、ＣｒＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＶＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｈＮ、ＨｆＮ、ＢＮなどの金属窒化物；ＴｉＣ、ＣｒＣ、Ａｌ_４Ｃ_３、ＶＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｈＣ、Ｂ_４Ｃ、ＳｉＣなどの金属炭化物；Ａｌ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｈＯ_２、ＭｇＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｚｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_３などの金属酸化物；ＴｉＢ_２、ＺｒＢ_２、ＣｒＢ_２、ＶＢ_２、ＳｉＢ_６、ＴｈＢ_２、ＨｆＢ_２、ＷＢ_２、ＷＢ_４などの金属ホウ化物；ならびにＴｉＳｉ_２、ＺｒＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ_２、ＰｔＳｉ_、Ｍｇ_２Ｓｉなどの金属ケイ化物；のうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。

【0020】

当然ながら、第１の態様に関して上述した全ての構成は、第２の態様の文脈でも採用され得るものである。よって、これらの構成は、第２の態様との関連でも開示されていると解釈されるべきである。また、後述の全ての構成は、本発明のいずれの態様にも同じく当てはまるものである。

【0021】

前記セラミックス基板は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化亜鉛および酸化マグネシウムのうちの少なくとも１種を含有していることが好ましい。

【0022】

好ましくは、前記基板は、可視スペクトル内の少なくとも１つの波長範囲、好ましくは可視スペクトル全体（すなわち、４００ｎｍ～７００ｎｍ）、および／または、ＵＶスペクトルの少なくとも１つの波長範囲、好ましくはＵＶスペクトル全体（すなわち、１００ｎｍ～４００ｎｍ）に対し透明であることが好ましい。前記基板は、可視スペクトル内の少なくとも１つの波長範囲、好ましくは可視スペクトル全体（すなわち、４００ｎｍ～７００ｎｍ）に対し、および／または、ＵＶスペクトル内の少なくとも１つの波長範囲、好ましくはＵＶスペクトル全体（すなわち、１００ｎｍ～４００ｎｍ）に対し、８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の透過率を示すことが好ましい。

【0023】

本発明のデータキャリアは薄いシート状で提供されるものであってもよく、当該シート同士が互いに積層されたものであってもよい。例えば、各データキャリアは、円状、円盤状、長方形状、正方形状のシート（例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍのシート）等であってもよい。
このようなシートであれば、符号化や復号化の際の取扱いが容易いものになり得て、また、例えば５０枚、さらには、５００枚のシートで１つの積層体を形成するように互いに積層されていてもよい。

【0024】

あるいは、前記データキャリアは、ロール状に巻かれ得る一方向に長いフィルムであってもよい。この目的のために、前記基板（好ましくは、前記データキャリア全体）が８０ＧＰａ以下、好ましくは７５ＧＰａ以下のヤング率を有すると、特に好ましい。また、前記データキャリアは、曲率半径が１００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ、より好ましくは２５ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍ、なおいっそう好ましくは５ｍｍ、なおいっそう好ましくは２．５ｍｍになっても破断しないことが好ましい。上記の機械的特性を得るには、データキャリアを、できるだけ薄い物とすることが好ましい。データキャリアの厚さは、好ましくは１３０μｍ以下、より好ましくは１１０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、なおいっそう好ましくは９０μｍ以下、最も好ましくは８０μｍ以下とされる。

【0025】

既述のように、凹部は任意の形状をとることができ、楕円形、円形、長方形、正方形、その他の形状であってもよい。別々の凹部で形状を異ならせることによっても、情報の符号化を行うことができる。しかしながら、最も単純かつ簡単なアプローチは、レーザビーム、好ましくはピコ秒レーザパルスまたはフェムト秒レーザパルスレーザービームで、複数の略同形かつ略円形の凹部を形成するというものである。これらの凹部を、長方形、正方形、六角形のパターンなどの規則的なパターンに配置してデジタル情報を符号化してもよい。好ましくは、前記凹部の直径は、可能な限り小径でありつつも、適切な復号化が可能となるように十分に大きいものとされる。好ましくは、各凹部は、その深さに垂直な方向の最大幅が、１μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以下、最も好ましくは１５０ｎｍ以下とされる。

【0026】

前記データキャリアの（基板表面の）１ｃｍ^２当たりの符号化情報は、好ましくは１０メガバイト以上、より好ましくは１００メガバイト以上、さらに好ましくは１ギガバイト以上である。

【0027】

本発明は、さらに、上記のようなデータキャリアの製造方法に関する。第１の態様に係るデータキャリアの製造には、セラミックス基板を用意し、レーザアブレーション加工、好ましくはピコ秒レーザパルスまたはフェムト秒レーザパルスを用いたレーザアブレーション加工により、当該基板の片面または両面に複数の凹部を形成する。第２の態様に係るデータキャリアの製造には、セラミックス基板を用意し、当該基板の片面または両面を第１コーティングおよび／または第２コーティングで被覆し、レーザアブレーション加工、好ましくはピコ秒レーザパルスまたはフェムト秒レーザパルスを用いたレーザアブレーション加工により、前記第１コーティングおよび／または第２コーティングに複数の凹部を形成する。

【0028】

レーザアブレーション加工は、例えばパルスレーザにより、好ましくはフェムト秒レーザを用いて実施できる。凹部、好ましくは筒状の凹部を得るには、ガウシアン形状またはベッセル形状のレーザビームを使用することが好ましい。

【0029】

前記基板の片面または両面を第１コーティングおよび／または第２コーティングで被覆する工程は、各種の既知の技術を用いて行うことができる。極めて好ましい技術は、物理気相成長法または化学気相成長法である。

【0030】

上述のように、焼戻しを行うことで、基板とコーティングとの接合を強化することができる。そのため、好ましくは、前記方法が、被覆済みの前記基板を２００℃以上、好ましくは５００℃以上、より好ましくは１０００℃以上の温度で焼戻しする工程を備える。

【0031】

あるいは、前記セラミックス基板は、当該基板の片面または両面を加熱、スパッタリング、ＨｉＰＩＭＳ（高出力インパルスマグネトロンスパッタリング）、ならびに窒素および／または水素などのフォーミングガス適用のうちの少なくとも１種の技術で処理してもよい。これらの技術により、前記基板の表面品質を向上でき、かつ／あるいは、基板と少なくとも１つのコーティングとの接合を強固なものとすることができる。

【0032】

好ましくは、セラミックス基板は、レーザアブレーション加工に用いられるレーザ光の波長に対し透明であり、レーザアブレーション加工が、前記セラミックス基板を透過したレーザ光によって行われることが好ましい。これにより、アブレーション加工中にデブリが生じても、データキャリアがアブレーション加工に用いられる光学系とアブレーション加工対象との間のバリアとなるため、当該光学系には影響が及び得ない。

【0033】

本発明は、さらに、前記データキャリアの読出方法に関する。同方法では、第１または第２の態様のデータキャリアに第１の波長の光が照射される。前記データキャリアを透過した光および／または前記データキャリアによって反射された光を検出・分析することで、前記データキャリアの凹部で符号化された情報の復号化が行われる。例えば、凹部（第１の態様の場合には基板における凹部、第２の態様の場合にはコーティングにおける凹部）を通過した光と、前記データキャリアの凹部以外の（例えば非透光性の基板、非透光性のコーティング等の）部分で遮断された光との組合せで、ＱＲコード（登録商標）のような（明／暗）パターンを生成することができ、これを周知の技術によって復号化できる。

【0034】

好ましくは、前記データキャリアは、セラミックス基板と、該セラミックス基板の一表面上のレーザアブレーション加工による凹部を有するコーティングとを具備しており、前記セラミックス基板が第１の波長に対し透明であり、該セラミックス基板を透過した光が検出される。これは、透過モードおよび反射モードのいずれにおいても起こり得る。具体的には、データキャリアに対する照射を、コーティングとは反対側からセラミックス基板を介して行うことが好ましい。また、凹部由来の光も、コーティングとは反対側からセラミックス基板を介して検出できる。一般的に、前記凹部があるコーティングに対する反対側は、異物がなく且つ／或いは滑らかな表面となっていて結像し易いことから、上記の手法により、信号対雑音比が向上する。凹部がある側には埃の粒子が付着しているかもしれないので、照射及び／又は検出の焦点が凹部の底に配されるように反対側から照射や検出を行い、埃（あるいは、その他の不純物）による光ビームへの影響を最小限に抑えることが極めて有利である。
以下では、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】データキャリアの一実施例の透過型顕微鏡画像（倍率：５倍）である。

【図2】図１のデータキャリアの透過型顕微鏡画像（倍率：１０倍）である。

【図3】図１のデータキャリアの透過型顕微鏡画像（倍率：２０倍）である。

【図4】図１のデータキャリアの透過型顕微鏡画像（倍率：５０倍）である。

【図5】図１のデータキャリアの透過型顕微鏡画像（倍率：１００倍）である。

【図6】デジタル符号化情報が記録された他の実施例のデータキャリアの透過型顕微鏡画像である。

【図7】１行のフォントの高さが２～８μｍのアルファベット文字が刻み込まれたさらに別の実施例に係るデータキャリアの透過型顕微鏡画像である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

実施例として、厚さ１００μｍのサファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズのセラミックス基板に対し、物理気相成長法（ＰＶＤ）により、厚さ１００ｎｍのＣｒＮコーティングを被覆した。２００フェムト秒レーザ（波長：５１５ｎｍ）を使用し、上記のコーティングに、実施例１では直径約１μｍ、実施例２、３では直径およそ５００ｎｍの円形の凹部をアブレーション加工した。

【0037】

ＢＸ－５１（オリンパス社製）により、実施例１で得られたデータキャリアを、様々な倍率で撮像した。図１～図５に、倍率：５倍、１０倍、２０倍、５０倍および１００倍の各透過型顕微鏡画像をそれぞれ示す。

【0038】

上記の図面から明らかなように、確実に、かつ不可逆的に、凹部をコーティングに形成し、対し、（透光性の）基板材料と、（光吸収性の）コーティング層材料との間に優れた光学的コントラストを生じさせることができる。実施例１の凹部はアナログ情報、すなわち、シマウマの写真を符号化したものであるが、同様に、図６（実施例２）に示すように、様々な凹部を使用して（凹部の有無により）デジタル情報を記録したり、図７に示すように英数字を符号化することも可能である。実施例２では、個々の「画素」の幅が５００ｎｍ未満となっており、実施例３では、文字の線幅がおよそ５００ｎｍとなっている。

【0039】

実施例を参照しながら上述した被覆・アブレーション加工技術は、厚さ２００μｍ以下のセラミックス基板に対しても同じように適用できる。例えば、いわゆるガラスリボン（日本電気硝子社製、参照番号：２０１０－０３Ｅ）にも同様のコーティングを適用できる。このガラスリボンは、厚さ４μｍ～５０μｍ、長さが最大で１００ｍのものが上市されている。同様に、厚さ≧２０μｍのアルミナセラミックスリボンやジルコニア系セラミックスリボン（コーニング社製）に対しても適用できる。極めて好ましいその他の適切な材料としては：Ｓｐｏｏｌ（ＡＧＣ株式会社製）、Ｄｒａｇｏｎｔｒａｉｌ（ＡＧＣ株式会社製）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）Ｇｌａｓｓ（コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標））社製）、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｌａｓｓ Ｃａｒｒｉｅｒｓ（ＳＧＣ）３．４（コーニング社製）、ＳＧＣ ７．８（コーニング社製）、ＳＧＣ ９．０（コーニング社製）、Ｇ－Ｌｅａｆ（超薄板ガラス）（日本電気硝子社製）、ＡＳ ８７ ｅｃｏ（ＳＣＨＯＴＴ社製）、ＡＦ ３２ Ｅｃｏ（ＳＣＨＯＴＴ社製）、およびＸｅｎｓａｔｉｏｎ（登録商標）Ｆｌｅｘ（ＳＣＨＯＴＴ社製）、が挙げられる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】