Способ изготовления компакт-диска и устройство для его осуществления

 

Использование: в области накопления информации, а именно в технике изготовления компакт-дисков (КД) и цифровой записи на него, а также для изготовления серийных компакт-дисков. Сущность изобретения: с целью снижения стоимости изготовления КД и повышения объема записи полезной информации исключен процесс получения стеклянного диска-эталона, металлического диска-оригинала и матриц для тиражирования, т.к. цифровая запись осуществляется непосредственно на основу серийного КД. Способ изготовления КД включает изготовление основы КД из прозрачной пластмассы, помещение основы в термостат и нагрев ее, выполнение записи по нагретой основе КД, охлаждение после снятия со стакана, нанесение отражающего слоя и покрытие его защитным слоем из твердой пластмассы. Отличительные признаки: запись на нагретую основу КД. Формирование пит алмазными микроголовками, причем питы формируются и для единиц и для символов нулей. Устройство цифровой записи включает источник цифровой фонограммы, два усилителя, два пьезоэлемента с алмазными микроголовками, платформу для размещения пьезоэлемента, детектор положения платформы, компьютер, электропривод вращения, термостат с блоком контроля температуры и механизм подачи платформы. Отличительные признаки устройства: введены два усилителя и термостат с блоком контроля температуры, а элемент записи выполнен из двух пьезоэлементов с закрепленными на их свободных концах алмазами микроголовками. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к накоплению информации, а именно к технике изготовления компакт-дисков и цифровой записи на них.

Известен способ изготовления компакт-диска (КД) [1], [2], заключающийся в изготовлении диска-эталона из полированного стекла, на поверхность которого наносится слой фоторезистивного материала, подвергающегося облучению лазером, промодулированного цифровым кодом, проявлению, сушке и металлизации серебром, получения с него гальваникой металлического диска-оригинала, а с него - получения дисков для тиражирования (матриц) и с них формирования основы серийных КД из пластмассы с нанесением отражающего слоя и защитного покрытия на отражающий слой.

Недостатки данного способа следующие.

Высокая стоимость изготовления серийных КД из-за продолжительной многооперационной процедуры изготовления: изготовление диска-эталона из стекла, нанесение фоторезиста, цифровая запись на него, получение металлического диска-оригинала, получение матриц и только после этих операций получение КД.

Получение питов (углублений) путем проявления засвеченных участков фоторезиста ведет к формированию у них невертикальных краев и к разбросу размеров пит по длине. Это ухудшает АЧХ воспроизведения и передаточной функции оптической системы цифрового проигрывателя.

Используемое представление цифровой записи "1" - пит, "0" - отсутствие пит ведет к следующим недостаткам: чтобы сфокусировать излучение в точку размерами с пит (1 мкм), требуется только когерентный источник излучения; для минимизации ошибок записи и считывания 8-битовых фрагментов применяется модуляция кодированного сигнала кодом 8-14 [5], приводящая к избыточности информации в 75%, что снижает объем полезной записи на КД; выявление нулей и единиц, следующих непрерывно друг за другом, требует усложнения аппаратуры как при записи, так и при воспроизведении.

Наиболее близким устройством для изготовления КД является станок оптической записи на диск [3], содержащий источник цифровой фонограммы, генератор вспомогательного кода, лазер, оптический модулятор, объектив с автоматической фокусировкой, механизм подачи на шаг, детектор положения записывающей оптической головки, компьютер, регулирующий частоту вращения, и электропривод вращения диска.

Недостатки прототипа-устройства следующие: высокая стоимость и сложность аппаратуры, обеспечивающей кодовое экспонирование фоторезиста диска-эталона: лазера, оптического модулятора, объектива с автоматической системой фокусировки.

Цель изобретения - снижение стоимости изготовления серийного компакт-диска и повышение объема полезной записи на него.

Снижение стоимости изготовления КД состоит в исключении из процесса изготовления КД получения стеклянного диска-эталона, металлического диска-оригинала и матриц для тиражирования, так как цифровая запись осуществляется непосредственно на основу серийного КД. Повышение объема записи полезной информации состоит в представлении символа "1" одним питом, дно которого имеет наклон в одну сторону, символа "0" другим питом, дно которого имеет наклон в другую сторону, чем исключается необходимость в избыточной информации, так как нет необходимости в модуляции кодом 8-14, следовательно, площадь КД, используемая на 75% избыточной информации в прототипе, может использоваться для записи полезной информации. Получение питов с требуемой формой дна выполняется двумя алмазными микроголовками, каждая из которых закреплена на свободном конце своего пьезоэлемента. Формируются питы вдавливанием микроголовки в нагретую основу КД.

Способ изготовления серийных КД состоит в последовательности следующих операций, представленных на фиг.1: изготовление из прозрачной пластмассы основы серийного КД; помещение основы КД в термостат (тепловой футляр), закрепление термостата на станке, нагрев основы до температуры, при которой поверхность основы воспринимает вдавливание алмазной микроголовки; выполнение записи по нагретой основе КД; снятие термостата с КД со станка записи и охлаждение; нанесение отражающего слоя на поверхность основы КД; покрытие отражающего слоя защитным слоем из твердой пластмассы, наклейка этикетки. Для получения основы КД применяется прозрачная пластмасса, поликарбонат или полихлорвинил [3]. Метод создания основы - прессование, инжекционное литье [3]. Затем основу КД помещают в термостат, не имеющий верхней крышки. В дне термостата имеется тепловой элемент. Назначение термостата - нагреть и поддержать стабильной температуру основы КД ± 5%. Нагрев основы доводится до температуры 100...130^оС, при которой она воспринимает вдавливание алмазной микроголовки. Контроль температуры ведется двумя термопарами, установленными в диаметрально противоположных частях термостата. Термостат с вложенной в него основой КД устанавливается на станок записи. При достижении температуры стабилизации блок контроля температуры выдает управляющий сигнал компьютеру на проведение записи. Питы, представляющие символ "1", формируются одной алмазной микроголовкой, питы, представляющие символ "0", формируются второй алмазной микроголовкой. Формы пит показаны на фиг.2. Питы формируются мгновенным вдавливанием на глубину 0,5 мкм выступающего угла микроголовки. Длина пита по верху - 0,87 мкм, ширина - 0,5 мкм, угол наклона дна 30^о ± 3^о, что и дает глубину дна в 0,5 мкм. Размеры пита символа "0" такие же, но наклон дна - в обратную сторону (фиг.2). Так как питы принимают форму алмазной микроголовки, то разброс размеров у них отсутствует. Вдавливание алмазной микроголовки осуществляется пьезоэлементом: для каждой микроголовки свой пьезоэлемент. Сигналами для пьезоэлементов являются импульсы кода: для пит "1" - импульсы, представляющие символы единиц, для пит "0" - импульсы, представляющие символы нулей. Процесс цифровой записи ведется так же, как у прототипа, и с шагом спирали в 1,6 мкм. По окончании записи термостат с КД снимается со станка и охлаждается до температуры окружающей среды. Процесс напыления отражающего слоя на поверхность основы КД и покрытие отражающего слоя защитным слоем из твердой пластмассы выполняются точно так же как у прототипа. При облучении записи в процессе воспроизведения дно пита "1" отражает луч в одну сторону, дно пита "0" - в противоположную первой. Таким образом отраженные лучи разводятся в разные стороны и воспринимаются двумя отдельными фотоприемниками. Этим решается вопрос повышения помехозащищенности: для каждого символа свой канал считывания в цифровом проигрывателе. Структурная схема устройства цифровой записи на КД, реализующая заявляемый способ, представлена на фиг.3.

Устройство содержит источник 1 цифровой фонограммы, два усилителя 2, пьезоэлемент 3 с алмазной микроголовкой 4, второй пьезоэлемент 5 со своей алмазной микроголовкой 6, платформы 7 для размещения микроголовок с пьезоэлементами, детектор 8 положения платформы, компьютер 9, электропривод 10 вращения, термостат 11 с блоком 12 контроля температуры и механизм 13 подачи платформы 7. Источник 1 цифровой фонограммы, детектор 8, компьютер 9, электропривод 10, механизм 13 подачи те же, что и в прототипе. Каждый из усилителей 2 принимает импульсы кодов фонограммы и усиливает их до величины, необходимой для управления пьезоэлементами. Первый усилитель 2 усиливает импульсы только символа "1", которые поступают на пьезоэлемент 3. Второй усилитель 2 воспринимает символы "0", усиливает их для пьезоэлемента 5.

Пьезоэлементы под воздействием импульсов перемещаются вниз и вдавливают свои алмазные микроголовки 4 и 6 в поверхность основы КД, нагретую до соответствующей температуры. Микроголовки имеют одинаковые размеры: длина 0,87 мкм, ширина 0,5 мкм. Глубина вдавливания головки в поверхность основы КД регулируется величиной амплитуды импульса, воздействующего на пьезоэлемент. Микроголовки закреплены на свободных концах пьезоэлементов и расположены друг против друга с зазором в 0,3 мкм ± 0,1 мкм. В процессе записи платформа 7, на которой расположены оба пьезоэлемента, перемещается радиально точно так же, как в прототипе, и тем же механизмом.

Компьютер 9 в процессе записи определяет и регулирует частоту вращения КД в зависимости от положения алмазных микроголовок. Термостат 11 представляет собой тепловой футляр для помещения и нагрева основы КД и поддержания температуры постоянной (±5% ) на нужном уровне. Нагрев производится до температуры, при которой поверхность основы КД воспринимает микродеформации. Термостат повторяет форму КД, верхней крышки не имеет, а в дне содержит тепловой элемент, нагревающий основу КД. Контроль температуры выполняется двумя термопарами, установленными в диаметрально противоположных частях термостата и подключенными к входам блока 12 контроля температуры. Блок 12 осуществляет регулирование нагрева, поддерживает температуру основы КД постоянной и выдает управляющий сигнал компьютеру 9 на начало цифровой записи. Процесс записи ведется так же как в [3].

По окончании записи термостат 11 отключается от блока 12 и вместе с основой КД снимается с устройства записи для охлаждения. По окончании охлаждения производится напыление отражающего слоя и покрытие его защитным слоем.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПАКТ-ДИСКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ изготовления компакт-диска, состоящий в изготовлении основы компакт-диска из прозрачной пластмассы с представлением цифровой записи на нем в виде пит, расположенных по спирали, напылении отражающего слоя на основу компакт-диска и покрытии его защитным слоем из твердой пластмассы, отличающийся тем, что дополнительно производится нагрев основы компакт-диска в термостате, а цифровая запись выполняется формированием пит для единиц и для нулей кода путем вдавления алмазных микроголовок в поверхность нагретой основы компакт-диска.

2. Устройство для изготовления компакт-диска, содержащее источник цифровой фонограммы, последовательно соединенные детектор положения элемента записи, компьютер и электропривод вращения и механизм подачи элемента записи, отличающееся тем, что в него введены первый и второй усилители, первый и второй пьезоэлементы, на свободных концах которых закреплены алмазные микроголовки, входы обоих усилителей подключены к выходу источника цифровой фонограммы, а выход первого усилителя подключен к первому пьезоэлементу, выход второго усилителя подключен к второму пьезоэлементу, а также введены термостат и блок контроля температуры, входы которого подключены к выходам термостата, выход которого подключен к второму входу компьютера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3