Dyski CD

Z Wikipedii

1. Wstęp .1.1. Przekaz informacji

Człowiek od zarania dziejów próbuje przekazywać sobie informacje, w różnoraki sposób. Ewolucja ludzi przynosi w każdym nowym pokoleniu, nowe formy przekazu informacji następnym ludziom. Początkowo było to pismo obrazkowe, przeistoczyło się ono w hieroglify, gliniane tabliczki, wynaleziono alfabet. Zaczęto pisać odręcznie aż do wynalezienia przez Johana Gutenberga prasy drukarskiej, pozwalała ona na szybki wzrost popularności przekazu informacji. Taki przekaz informacji jest z nami do dziś ale zaczyna go wypierać nowa technologia, wymyślona przez dzisiejszą ludzkość.

.1.2. Płyta CD i jej historia

Płyta CD to produkt który ma za zadanie przechowywania informacji w postaci cyfrowej, taki był cel jej twórców i został on chyba zachowany. Historię płyty CD otwiera, na początku lat 70’ , firma Philips. Pracująca tam grupa naukowców, po wielu próbach i badaniach doszła do wniosku że najlepszym sposobem na zapis informacji jest płyta w postaci kulistej, zapisywana i odczytywana optycznie. W tym samym czasie firma Sony prowadząc podobne badania i zaproponowała zapis danych na krążku o średnicy 30 cm co odpowiadało ok. 2,5 godzinnemu nagraniu. Obie firmy podpisały porozumienie w 1979 roku, dotyczyła ona wspólnej wymiany informacji i kontynuowaniu dalszego rozwoju projektu. Rok 1983 był przełomowy, w sprzedaży pojawiły się odtwarzacze CD zwane dyskofonami, po trzech latach katalog płyt CD zawierał 5000 pozycji ! Ludzie w XX wieku zaczęli generować ogromne ilości danych, zaczęło brakować miejsca na ich przechowywanie na klasycznych nośnikach. Doszła do tego moda na zapis informacji dźwiękowych jak i filmowych, cena w eksploatacji oraz procesy kompresji danych. To wszystko spowodowało że płyta CD odniosła tak wieki sukces i cieszy się świetnością do dziś

2. Materiały i technologia wykorzystywana w budowie płyt CD

Podział płyt CD

Technologia tworzenia nośnika pozwala nam klasyfikację : • zwykłe płyty CD to matryca odciśnięta i będąca negatywem • płyty CD-R zawierają ścieżki, w których możemy za pomocą lasera zapisać nasze dane • płyty CD-RW są podobne do płyt CD-R ale pozwalają nam do zapisu jak i wymazywania danych do ok. 1000 razy Poza tym są jeszcze płyty CD 8 cm i płyty w kształcie wizytówki, są mniejsze rozmiarami i mają mniejsze pojemności.

2.1.1 Budowa płyty CD-R

W skład płyty CD-R wchodzą 4 warstwy : • Poliwęglanowa warstwa nośna w postaci plastikowego koła • Warstwy barwnika który ulega stopieniu w momencie zapisu • Warstwy odbijającej złotej lub aluminiowej • Warstwy ochronnej z lakieru

2.1.2 Budowa płyty CD-RW

Kolejnym nośnikiem wykonanym w technologii CD jest nośnik CD-RW, jak sama nazwa wskazuje to płyta umożliwiająca nam zapis, odczyt i dodatkowo kasowanie informacji. Moc lasera użytego do zapisu płyty powoduje że może część obszarów ma postać krystaliczną a pozostała amorficzną. To powoduje że promieniowanie odczytujące jest przekazywane lub pochłaniane. Wynika to z zastosowania specjalnego stopu metali ale jest to tajemnica producentów. Warstwa poliwęglanu posiada rowek prowadzący, nad nią znajduje się warstwa ZnS-SiO2 , zapewnia ona odpowiedni odbiór ciepła podczas zapisu laserowego płyty. Wyżej naniesiono odbijającą warstwę aluminiową, całość kończy specjalna powłoka lakierowana na której zazwyczaj występuje napis z logo producenta. Każdy z producentów odpowiednio dla swojej marki dobiera grubości poszczególnych warstw lecz tajemnicą jest jakie wartości wchodzą w grę. Budowane w ten sposób płyty CD-RW powodują pewne ograniczenia w zapisie danych, może on się odbywać z niskimi prędkościami Również trwałość nośnika jest niska, producenci zapewniają tylko do ok. 1000 skasowań.

2.1.3 Technika zapisu płyt CD-RW

Technika zapisywania informacji na płytach CD-RW jest porównywalna do zapisu płyt gramofonowych. Na płytach CD-RW jest również rowek „prowadzący” dzięki któremu laser zapisujący lub odczytujący dane na jej powierzchni zna drogę. Od tego małe rowka zależy czy nagrywanie danych na płycie zakończy się powodzeniem czy też krążek wyrzucimy do śmietnika. Wymiary rowka w droższych modelach płyt są takie same i wynoszą : Głębokość 200 nm. Szerokość na górze 700 nm. Szerokość na dole 400 nm. Kąt nachylenia ścianek bocznych wynosi 50 stopni

Tańsze modele płyt nie mają zachowanych równych proporcji, dlatego zapis danych na ich powierzchni jest bardziej ryzykowny. Proces wytwarzania pitów na warstwie nośnej to proces zapisu danych na płycie, barwnik i warstwa nośna zostają podgrzane przez laser, którego moc wynosi od 4 do 11 mW. Temperatura uzyskana podczas pracy wynosi ok. 250 stopni Celsjusza, pod jej wpływem warstwa nośna topnieje a barwnik jest rozprzestrzeniany na wolne obszary dysku. Początkowo laser generuje wyższą moc aby uległ stopieniu barwnik ale w momencie gdy już to nastąpi następuje zmiana mocy, umożliwiającą zapis danych.

2.1.4 Etapy zapisu płyty CD-RW Proces nagrywania. Podstawową warstwę płyty CD przed zapisem tworzy powłoka polikrystaliczna, podczas procesu nagrywania, laser rozpoczyna podgrzewanie obszarów nagrywanej ścieżki do temperatury od 500 – 700 stopni Celsjusza a moc lasera waha się w granicach od 8 do 14 mW. Laser roztapia kryształy tworząc z nich warstwę amorficzną t.z.w. pity te mają słabsze właściwości odbijania światła a to prowadzi do możliwości rozróżnienia tych obszarów, podczas odczytu danych przez czytniki CD-ROM oraz stacjonarne CD. Proces kasowania danych na płytach CD-RW to droga powrotna ze stany amorficznego do stanu krystalicznego nośnika. Jest to możliwe po uzyskaniu temperatury 200 stopni Celsjusza po niżej stanu topnienia oraz utrzymania tego stanu na okres ok. 37 minut. Ten zabieg powoduje że płyta CD-RW wraca do stanu nie nagranego czystego nośnika. Aby szybciej skasować dane na płycie, stosuje się metodę polegającą na kasowaniu ostatniej nagrywanej ścieżki tj. wymazaniu subkodu mapy dysku, w której zamieszczone są informacje na temat, rozlokowania danych na płycie. Dane pozostają nienaruszone ale czytniki rozpoznają płytę jako niezapisaną.

Połączenie dwóch technik zapisu jak i kasowania danych na płytach CD-RW, doprowadziło do procesu nadpisywania informacji. Do zapisu nowych pitów jest używana tak sama energia lasera ja w przypadku zwykłego zapisu ale pomiędzy starymi pitami a nowymi powstaje krystaliczna warstwa utworzona, po zmniejszeniu mocy lasera. Ta metoda kasuje poprzednie informacje na płycie a zapisuje nowe. Tak jak w technice zapisu płyty laser wytwarza wyższą temperaturę rozpuszczającą warstwę nośną, na granicy dwóch pitów laser obniża temperaturę.

3. Technologia wytwarzania płyt CD

I Premastering Tu tworzy się prototyp płyty CD-RW, układ danych na matrycy, które zostaną następnie przeniesione na krążek i powielone.

II Proces tworzenia matrycy

Glasmastering

Pobierane są dane z płyty np. CD-R i tworzy się tzw. matkę czyli krążek wykonany ze szkła o wymiarach : Średnica 30 cm Grubość 2,5 cm jest ona wykonana ze szkła które łatwo deformować poprzez zmianę wymiarów. Na jej powierzchnię nakładamy emulsję czułą na światło, po czym specjalne urządzenie laserowo naświetla obraz spirali, wzdłuż niej będą znajdować się pity i landy. One w czytnikach CD-ROM przyjmą postać binarną. Spirala ma szerokość 1 mikrometra dla porównania, długość ludzkiego włosa ma 12 mikrometrów. Emulsja w momencie wywoływania zostaje usunięta, płyta jest trawiona, po czym uzyskujemy całkowity obraz spirali z zapisem danych. Dokładność tego procesu wpływa na późniejszą jakość płyty CD.

Proces galwaniczny

Płyta matka posłuży nam do wykonania jej niklowej repliki, jest to swoisty stempel dzięki któremu tłoczymy płyty CD. Proces galwaniczny jest w pełni zautomatyzowany, trwa 7 godzin a z jednego stempla możemy wytłoczyć do kilkunastu tysięcy gotowych płyt.

III Schemat tłoczenia płyt kompaktowych

Obecnie w produkcji płyt kompaktowych używamy poliwęglanu, materiał na płytę CD poddawany jest w pierwszej fazie osuszeniu w temperaturze 125 stopni Celsjusza

Technologia używana do wyrobu tworzyw termoutwardzalnych jest stosowana do formowania krążka z rowkami.

Powstaje nam w ten sposób przezroczysty kulisty dysk, który jest studzony a po wytłoczeniu na krążek nanosi się warstwę aluminiową metodą metalizacji. Cały proces odbywa się w próżni z użyciem argonu. Specjalny lakier ochronny pokrywa powierzchnię metalizowaną przy użyciu szybkoobrotowej maszyny, która równomiernie rozłoży lakier na powierzchni. Lampa ultrafioletowa doprowadza do utwardzenia rozłożonej warstwy lakieru. W końcowym etapie, specjalny okład optyczny kontroluje jakość płyty określając jej przydatność i eliminując bezwartościowe wytwory.

Cały cykl powstawania płyty trwa od 3 do 4 sekund a coraz doskonalsza technologia kontroli jakości zapewnia bez stratny proces produkcyjny.

IV Drukowanie etykiet Warstwa odbijająca jest chroniona dodatkowo poprzez nadrukowanie etykiety producenta. Względy komercyjne zabezpieczają górną część płyty przed uszkodzeniem.

4. Trwałość płyt CD

Pierwsze modele płyt CD miały gwarantowaną trwałość płyt od 200 do 300 lat, zakładano że laser będzie tylko odczytywał dane. Jednakże płyty sprzed kilku lat są odczytywane z problemami. Uszkodzona jest tam zazwyczaj warstwa odbijająca, pozwalająca na odczyt danych. Pierwsze nośniki miały słabo zabezpieczoną warstwę aluminiową , to prowadziło do korozji i błędy zapisu informacji. W czasach obecnych podczas produkcji najważniejsza jest warstwa lakieru zabezpieczająca powłokę aluminiową, warstwa lakieru jest aż po sam koniec płyty CD.

5. Kolory płyt CD-R Nagrywarki zapisują dane na płytach pokrytych różnymi kolorami , jest to powiązane z barwnikiem użytym w warstwie odbijającej. Płyty zmieniają swój kolor na zielony, niebieski, żółty, złoty oraz nowość na czarny. Kolor nośnika nie ma znaczenia przy odczycie danych, aktualnie wszystkie nowoczesne CD-ROM’y i Nagrywarki potrafią odczytywać i zapisywać na nich dane.

Złote płyty posiadają złotą warstwę odbijającą, prześwituje ona przez dolną stronę płyty i w ten sposób nadaje to jej kolor złoty. Żywotność takich płyt szacowana jest na 100 lat.

Nowoczesne płyty o czarnym spodzie, mają pigment „PhthaloCyanine” i jest on kolory czarnego.

6. Przyszłość

Obecne na rynku płyty CD-R i CD-RW wymagają duże zastosowanie głównie w urządzeniach domowych tj. czytniki CD-ROM oraz audio CD. Ich wielkość ogranicza ich zastosowanie w innych aktualnie rozwijających się dziedzinach techniki. Prowadzone już są badania nad nowymi nośnikami danych dyskami Blu-ray, mają one mieć mniejsze wielkości oraz większe pojemności do 27 GB. Znajdą one zastosowanie w urządzeniach przenośnych tj. telefonach komórkowych, aparatach fotograficznych oraz palm topach.

Zobacz też : Płyty CD CDROM CD-R CD-RW Informatyka