Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới chất lượng của đĩa CD R

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới chất lượng của đĩa CD R Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới chất lượng của đĩa CD R Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới chất lượng của đĩa CD R luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Trang 1

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG ĐIỀU KIỆN CÔNG

NGHỆ TỚI CHẤT LƯỢNG CỦA ĐĨA CD-R

NGUYỄN HỒNG LONG

HÀ NỘI 2007

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU 01

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐĨA QUANG HỌC 02

1.1 Giới thiệu chung về đĩa quang – Compact dics 02

1.2 Nguyên lý đọc – ghi đĩa quang 11

1.2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đầu đọc/ghi đĩa quang 11

1.2.2 Nguyên lý đọc – ghi thông tin 15

1.3 Đĩa CD-R 17

1.3.1 Tổng quan về đĩa CD-R 17

1.3.2 Cấu tạo 18

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19

2.1 Công nghệ chế tạo đĩa CD-R 19

2.1.1 Điều kiện công nghệ 19

2.1.2 Quy trình công nghệ 19

2.1.2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu 21

2.1.2.2 Chế tạo lớp đế 22

a Cấu trúc của lớp đế 22

b Chế tạo lớp đế 23

c Yêu cầu với lớp đế 24

2.1.2.3 Chế tạo lớp Dye 24

2.1.2.4 Chế tạo lớp phản xạ 25

2.1.2.5 Chế tạo lớp bảo vệ 25

2.2 Hệ đo khảo sát chất lượng đĩa CD-R 26

Trang 3

b Kiểm tra thông số độ rộng của rãnh 31

c Kiểm tra độ cong vênh 32

d Kiểm tra tính lưỡng chiết của đế 34

e Kiểm tra thông số độ dầy của đĩa 36

f Kiểm tra độ đồng tâm của đĩa 37

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của độ dầy lớp Dye đến chất lượng đĩa CD-R 38

a Trường hợp lớp Dye có độ dầy 0,42mm 41

Đánh giá độ dầy 41

Đánh giá thông số tốc độ và dung lượng ghi 42

Đánh giá các thông số về điện khác 43

b Trường hợp lớp Dye có bề dầy 0,45mm 49

c Trường hợp lớp Dye có bề dầy 0,50mm 53

Đánh giá các thông số điện khác 55

d Trường hợp lớp Dye có bề dầy 0,53mm 56

Đánh gía độ dầy lớp Dye 56

e Trường hợp lớp Dye có độ dầy 0,56mm 59

Trang 4

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của độ dầy lớp phản xạ đến chất lượng đĩa CD-R 63

a Trường hợp lớp phản xạ có độ dầy là 55 µm 64

b Trường hợp lớp phản xạ có độ dầy 60 µm 66

c Trường hợp lớp phản xạ có độ dầy 65 µm 68

d Trường hợp lớp phản xạ có độ dầy 70 µm 70

Đánh giá các thông số về điện 71

e Trường hợp lớp phản xạ có độ dầy 75 µm 72

Đánh giá tốc độ và dung lượng ghi 72

f Sự phụ thuộc của hệ số phản xạ vào độ dầy lớp phản xạ 73

g Kết quả so sánh 74

KẾT LUẬN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện ảnh cũng như của công nghệ thông tin, nhu cầu sử dụng đĩa quang học để lưu trữ thông tin tăng lên đáng kể

Đồ án này sẽ giới thiệu về đĩa quang học, tổng quan về sự phát triển cũng như khả năng ứng dụng của đĩa quang Đồng thời cũng giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý đọc/ghi dữ liệu trên đĩa quang CD-R (đây là có thể ghi được, và đang

có nhu cầu sử dụng rất lớn, vì đĩa CD-R cho phép người sử dụng lưu trữ thông tin)Với mục đích phát triển công nghệ chế tạo đĩa CD-R và nghiên cứu đưa ra những sản phẩm đĩa CD-R có chất lượng cao với giá thành thấp để phổ biến rộng khắp tới mọi đối tượng người sử dụng Việc nghiên cứu các ảnh hưởng của chất lượng đĩa tới những thông số công nghệ sẽ giúp ta đạt được mục đích trên Khảo sát ảnh hưởng độ dầy lớp của Dye, và của lớp phản xạ tới chất lượng của đĩa để đưa ra được những thông số công nghệ tối ưu cho công nghệ sản xuất đĩa sẽ là mục tiêu chính của đồ án

Đồ án được chia làm 3 chương:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐĨA QUANG HỌC

Nội dung chính của chương đề cập tới tổng quan về đĩa quang học, nguyên lý đọc ghi thông tin trên đĩa và về cấu tạo của đĩa CD-R

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

Quy trình công nghệ chế tạo và phương pháp đo các thông số kỹ thuật cơ bản của đĩa CD-R được trình bày ở chương này

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của bề dầy lớp Dye và lớp phản xạ tới chất lượng của đĩa CD-R được trình bày

Trang 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐĨA QUANG HỌC

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐĨA QUANG – COMPACT DISC

Compact disc (CD) hay còn gọi là đĩa quang được dùng để ghi tín hiệu

số Đĩa quang được chế tạo trên cơ sở là nhựa Polycarcbonate (PC) và được đoc/ghi nhờ vào tia laser Thông tin được ghi dưới dạng các Pit nằm dọc theo đường rãnh trên toàn bộ mặt phẳng của đĩa Thông tin từ những Pit này sẽ được đọc bởi tia laser truyền đi đến bộ phận giải mã Trong công nghệ chế tạo người ta phủ lên trên bề mặt của đĩa một lớp phản xạ (bằng nhôm hoặc bạc)

để có thể thu được tín hiệu laser phản hồi từ đĩa

Bắt đầu từ năm 1979, các hãng Sony và Phillip đã cùng nhau nghiên cứu và cho ra sản phẩm đĩa CD Đến năm 1982, đĩa CD bắt đầu có mặt đầu tiên ở thị trường Châu Á, và tiếp sau đó là thị trường Mỹ và các thị trường khác

Đầu tiên sản phẩm đĩa CD được ứng dụng để lưu trữ 16 bài hát của Nhật, sự kiện này có thể coi là “vụ nổ lớn” “Big Bang” trong giải pháp lưu trữ

và chơi nhạc số Ngay sau đó đĩa CD đã trở nên phổ biến và thông dụng, dần dần đánh bại cách lưu trữ truyền thống là ghi từ

Ban đầu Sony và Phillip dự định tiến hành nghiên cứu sản phảm đĩa

CD dành cho lĩnh vực âm nhạc, sau đó họ phát triển thêm đĩa để lưu trữ dữ liệu (DATA) và các ứng dụng khác Tháng 6, năm 1985 họ cho ra đời sản phẩm đĩa CD-ROM (Compact Disc – Read Only Memory), được dùng chủ yếu để ghi phần mềm máy tính, games Về cấu tạo hình học thì không có gì khác biệt so với đĩa CD ban đầu

Trang 7

Năm 1990, Sony và Phillip đưa ra sản phẩm mới đó là CD-R (Compact Disc - Recoredable) Cũng như hai loại đĩa trên, đây là loại đĩa ghi một lần nhưng đọc thì rất nhiều lần Nhưng điều khác biệt ở đây là nó là đĩa trắng và người sử dụng tự ghi thông tin cần thiết Không như hai loại đĩa trên, thông tin là do nhà máy ghi lên Ngay sau đó họ cũng trình làng sản phẩm CD-RW (Compact Disc – ReWritable), tức là loại đĩa có thể ghi lại nhiều lần Về kích thước hình học thì hai loại đĩa này cũng có kích thước giống nhau và giống những loại đĩa trên

Cấu trúc chung của đĩa CD

Hình 1.1: Cấu tạo nguyên lý của đĩa CD

Để biết được sự giống và khác nhau của các loại đĩa CD, ta hãy xem trên bảng 1.1

Bảng 1.1: So sánh các loại đĩa CD

Loại đĩa

Đặc tính

CD Compact Disc

CD-ROM Read Only Memory

CD-R Recordable

CD-RW ReWritable

OD Kích thước Dầy

ID

120mm 1,2mm 15mm

120mm 1,2mm 15mm Dung lượng 650Mb 650Mb 650Mb 650Mb

Trang 8

OD Kích thước Dầy

ID

80mm 1,2mm 15mm

80mm 1,2mm 15mm Dung lượng 210Mb 210Mb 210Mb 210Mb

Tính chất

-Dùng để ghi nhạc tiếng

-Do nhà máy ghi hàng loạt Khi sản xuất ra thì đã

có nội dung

-Dùng để ghi dư liệu, chủ yếu cho máy tính -Do nhà máy ghi hàng loạt Khi sản xuất ra thì đã

có nội dung

-Ghi tất cả các loại dữ liệu, kể cả nhạc tiếng nhạc hình -Là đĩa trắng chưa có thông tin, người sử dụng tự ghi thông tin lên đĩa

Trang 9

Cấu trúc chung của đĩa DVD

Hình 1.2: Cấu tạo nguyên lý của đĩa DVD

Các loại đĩa DVD được liệt kê như ở bảng 1.2

Bảng 1.2: So sánh các loại đĩa DVD

Dung lượng (GB) Đặc tính

Loại đĩa

Số lớp-mặt 120mm 80mm Đặc tính

DVD-R DL 2-1 8,5 2,6

DVD-R DL 2-2 17,1 5,2

-Giống như CD-R, cho phép người

sử dụng tự lưu trữ thông tin lên đĩa

Trang 10

Hình 1.3: So sánh cấu tạo đĩa CD-ROM và đĩa DVD-ROM

Hình 1.4: So sánh cấu tạo của đĩa CD-R và đĩa DVD-R, +R

Trang 11

Hình 1.5: So sánh cấu tạo đĩa CD-RW và đĩa DVD-RAM, -RW, +RW

Hình1.6: Đĩa DVD hai lớp dữ liệu

Hình 1.7: Đĩa DVD chứa dữ liệu ở cả hai mặt

Trang 12

Thế hệ thứ ba của đĩa quang học là loại đĩa cho định dạng có độ phân giải cao (High-Defination) Đó là đĩa Blu-ray (BD) của Sony và đĩa HD-DVD của Toshiba

Đĩa Blu-ray do Sony nghiên cứu và phát triển sử dụng tia laser xanh (λ=405nm) để đọc/ghi dữ liệu lên đia, chính vì thế dung lượng đĩa sẽ lớn hơn rất nhiều so với đĩa DVD dùng laser đỏ (λ=650nm) Cung giống như đĩa CD

và DVD, đĩa BD cũng có hai loại kích thước khách nhau là 12cm và 8cm, dung lượng của mỗi loại được liệt kê ở bảng 1.3

Kích thước Một lớp Hai lớp

12 cm, một mặt 25 GB 50 GB

8 cm, một mặt 7.8 GB 15.6 GB

Bảng 1.3: Dung lượng của các loại đĩa BD có kích thước khác nhau

HD-DVD (High Defination DVD), do Toshiba đưa ra và phát triển công nghệ này Đĩa HD-DVD có hai định dạng, một là định dang DVD cơ bản chính vì vậy ta có thể dùng đầu DVD để đọc loại đĩa này, và định dạng kia là HD và phải là đầu có hỗ trợ định dạng HD thì mới đọc được

Nếu ở đĩa Blu-ray, một lớp có dung lượng là 25GB thì ở đĩa HD-DVD chỉ là 15GB Bảng 1.4 cho ta biết chi tiết về dung lượng của đĩa HD-DVD ứng với từng kích thước khác nhau của đĩa

Trang 13

Bảng 1.4: Dung lượng của đĩa HD-DVD

Kết quả so sánh về đĩa quang được tổng hợp ở bảng 1.5 và hình 1.8

Trang 14

Hình 1.8:Kết quả tổng hợp so sánh các loại đĩa quang

Hình 1.9: Hình dạng rãnh, track của DVD và BD

Trang 15

1.2 NGUYÊN LÝ ĐỌC – GHI ĐĨA QUANG

1.2.1 CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ĐẦU ĐỌC/GHI

Hình 1.10: Cấu tạo nguyên lý của một hệ thống đọc ghi đĩa quang

Ánh sáng Laser từ nguồn phát được chiếu qua cách tử nhiễu xạ, và tại đây, từ một nguồn laser đã tách thành 3 nguồn laser, một nguồn chính và 2 nguồn phụ hai bên Nguồn chính sẽ chiếu thẳng vào tâm của rãnh và được dùng để đọc/ghi thông tin, hai nguồn phụ được chiếu lên hai bờ của rãnh trên mặt đĩa để định vị vị trí của đầu laser cho chính xác

Tia chính Tia phụ Tia phụ

Trang 16

Laser sau khi tách được đi qua lăng kính phân cực, và chỉ cho chùm tia phân cực dọc đi qua Sau khi đi qua lăng kính chùm tia sẽ được chỉnh thành chùm tia song song nhờ đi qua ống chuẩn trực Chùm tia song song này sẽ được hội tụ trên mặt đĩa nhờ thấu kính hội tụ

Sau khi tới đĩa, tia laser sẽ chiếu vào lớp Dye (với đĩa CD-R chưa ghi),

Pit, Land (với đĩa CD-R đã ghi, CD-ROM) rồi tới lớp phản xạ và được phản xạ

trở về lần lượt qua thấu kính, ống chuẩn trực rồi đến lăng kính Tại lăng kính ba chùm tia laser này được phản xạ tới đầu thu, sau một số phản xạ thì ba chùm tia này được chiếu tới 6 đầu thu quang, trong đó 4 đầu thu A, B, C, D, dùng để thu tín hiệu của chùm tia chính, và hai đầu thu E và F là cho hai chùm tia phụ

Hình 1.11: Nguyên lý của hệ thống đọc/ghi đĩa quang

Trang 17

Hình 1.12: Hoạt động của thấu kính hội tụ

Với nguyên lý như trên, để cho chùm tia laser có thể hội tụ trên mặt đĩa thì đĩa phải được đặt ở tiêu cự của thấu kính, nhưng do đĩa khi sản xuất ra và trong quá trình lưu thông sẽ không tránh khỏi bị cong vênh Chính vì thế người ta chế tạo cho thấu kính có thể di chuyển dọc theo trục thẳng đứng để

tự điều chỉnh tiêu cự cho hợp lý

Nguyên lý điều chỉnh được dựa vào kết quả thu được trên đầu thu quang

Nếu ở E và F đều thu được lượng quang năng như nhau thì chùm tia đã đúng track, và cho tín hiệu thu được là tốt nhất

Trang 18

Nếu E và F nhận được hai giá trị khác nhau, đầu đọc đang bị lệch so với rãnh và như thế tín hiệu sẽ kém và có thể không đọc được nếu lêch nhiều

Hình 1.13: Vị trí của tia laser

Vị trí 1: đúng track

Vị trí 2 và 3: không đúng track Với đầu đọc hiện đại, hỗ trợ có thể xem nhiều loại đĩa khác nhau thì các đầu thu, phát được bố trí như trên hình 1.14

Hình 1.14: nguyên lý đầu đọc hỗ trợ đọc nhiều loại đĩa quang

1 2

3

Trang 19

1.2.2 NGUYÊN LÝ GHI/ĐỌC THÔNG TIN

Hình 1.15: mặt đĩa sau khi ghi

Sau khi ghi thông tin trên mặt đĩa (lớp Dye) sẽ tạo thành các Pit (là những chỗ bị đốt) và Land (những chỗ không bị đốt, không thay đổi)

Khi chiếu tia laser vào thì chỉ những chỗ chuyển tiếp từ Pit sang Land

và ngược lại từ Land sang Pit sẽ cho giá trị 1 còn tất cả các vị trí khác đều cho giá trị 0 Tín hiệu đã được mã hoá và đây không phải là dạng mã hoá nhị phân Ở đây người ta dùng mã EFM (Eight to Fourteen Modulation), đây là cách để mã hoá tín hiệu dành riêng cho công nghệ đĩa quang EFM cũng dùng

0 và 1 để mã hoá và cũng quy định chiều dài của Pit và Land là không được nhỏ hơn 3 và lớn hơn 11 module Khác với mã nhị phân dùng 8bit để mã hoá tín hiệu thì EFM dùng 14 bit để mã hoá tín hiệu

Ví dụ: số 10 nếu dùng mã nhị phân: 0000 1010

nếu dùng EFM : 1001 0001 0000 00

Trang 20

Số lượng số 0 liền nhau cũng bị giới hạn, lớn hơn hoặc bằng 2 và nhỏ hơn hoặc bằng 10, vì nó liên quan đến chiều dài Pit

HÌnh 1.16: Nguyên tắc mã hoá thông tin trên đĩa qang

Chiều dài ngắn nhất của Land là 3T và dài nhất là 11T, với T là xung

nhịp thời gian đơn vị T = 231,4ns Khi tia laser chiếu vào với Pit có độ dài 3T

thì tín hiệu laser phản xạ sẽ có cường độ thấp nhất (tần số cao nhất), ngược lại khi chiếu vào Pit dài nhất 11T thì cường độ sẽ mạnh nhất (tần số sẽ nhỏ nhất)

Hình 1.17: Sự phụ thuộc của cường dộ tín hiệu vào độ dài của Pit

10 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 1 0 0 0 0 0 0

Trang 21

1.3 ĐĨA CD-R

1.3.1 TỔNG QUAN VỀ ĐĨA CD-R

Đĩa CD-R (Compact Disk Recordable) là đĩa quang có thể ghi dữ liệu Kích thước đĩa cũng giống như các loại đĩa khác Thông thường thì dung lượng đĩa khoảng từ 660 – 690Mb, tương ứng với khoảng 77phút Nhưng dung lượng dữ liệu mà ta có thể ghi trên đĩa chỉ vào khoảng 650 – 659Mb, phần còn lại là cho vùng lead-out Bằng cách làm ngắn vùng lead-out này lại ta có thể tăng được dung lượng ghi lên được một ít nữa nhưng dư liệu ghi trên vùng này không an toàn

Ngày nay, có một số nhà máy đã sản xuất được loại đĩa CD-R có dung lượng lớn hơn, lên đến 80phút, và có thể ghi đến 83phút dữ liệu (tương ứng 734Mb DATA, 842Mb AUDIO)

Tất cả các đĩa CD-R, ngay từ ban đầu khi sản xuất ra đều có một phần định dạng ban đầu (gọi là Pre-Groove) Phần này ghi toàn bộ thông tin về đĩa như:

• Dung lượng đĩa

• Nhà máy sản xuất

• Loại đĩa (CD-R hay CD-ROM hay DVD-R, …)

• Tốc độ ghi tối đa có thể đạt được

• Cách thức ghi nên dùng ở mỗi tốc độ ghi khác nhau

• Thời gian tuyệt đối từ điểm đầu tiên của đĩa

• Dung lượng

• Địa chỉ cho vùng lead-out

Trang 22

1.3.2 CẤU TẠO

Hình 1.18: Cấu tạo đĩa CD-R

Đĩa CD-R được cấu tạo bởi 4 lớp chính:

• Lớp đế làm bằng nhựa Polycarbonat đồng nhất, tinh khiết

• Lớp Dye: là hợp chất đặc biệt, đây chính là lớp để ghi thông tin

• Lớp phản xạ: là lớp phản xạ ánh sáng Khi laser chiếu vào lớp này thì sẽ bị phản xạ trở lại Nguyên vật liệu sử dụng ở đây là bạc nguyên chất

• Lớp bảo vệ: là một loại sơn đặc biệt, được phủ lên bề mặt đĩa để bảo

vệ cho đĩa khỏi các tác động bên ngoài

• Ngoài 4 lớp chính nêu trên, người ta còn có thể cho thêm một lớp nữa đó là lớp nhãn mác Lớp này có hay không cũng không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của đĩa Chỉ liên quan đến thẩm mỹ cũng như nội dung được ghi trong đĩa

Trang 23

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

2.1.1 ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ

Hệ thống công nghệ chế tạo đĩa CD-R được đặt trong điều kiện môi trường phòng sạch cấp độ nhỏ hơn hoặc bằng 100.000 (class 100.000), với điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm tương ứng là: (22±3)0C, và (50±5)%

Ngoài ra, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của dây chuyền còn được kiểm soát chặt chẽ và chính xác nhờ máy điều khiển nhiệt độ, độ ẩm Nhờ thế nhiệt độ

và độ ẩm trong dây chuyền luôn chính xác ở điều kiện thiết lập: 200C, 50%

2.1.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Quy trình công nghệ chế tạo đĩa CD-R được trình bày ở hình 2.1, và để giúp hiểu sâu hơn về quy trình công nghệ chúng tôi cũng sẽ trình bầy các bước trong công nghệ chế tạo đĩa CD-R

Trang 24

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên tắc công nghệ chế tạo đĩa CD-R

Trang 25

2.1.2.1 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU

• Nhựa PC (Polycacbonat): nhựa phải là nhựa sạch, nguyên chất, đồng

nhất Được sấy khô ở nhiệt độ 1200C trong vòng 4 tiếng trước khi đưa vào sử dụng

• Dye: dye tồn tại dưới dạng bột, vì vậy cần phải pha chế thành dạng

dung dịch thì khi đó mới đảm bảo cho Dye có thể bám dính cũng như phân bố đều trên bề mặt đĩa Lớp Dye là lớp rất quan trọng chính vì vậy dung dịch Dye phải được pha chế và kiểm soát rất nghiêm nghặt Pha chế dung dịch Dye theo công thức:

1 Dung môi chính: DBE – Dibutylether, độ tinh khiết 99+%

2 Dung môi phụ: DMH – 2,2-Dimethyl-4 Heptanone, độ tinh

khiết 99+%

3 Tỷ lệ pha chế: 97% DBE : 3% DMH Tỷ lệ này có thể thay đổi nhỏ tuỳ vào tình hình thực tế để sao cho đạt được độ dầy lớp Dye như ý muốn Nếu tăng DMH thì lượng Dye trong rãnh sẽ tăng và ngược lại nếu giảm DMH thì lượng Dye trong rãnh sẽ giảm

4 Tỷ lệ Dye trong dung dịch là: 30g/L

Dung dịch Dye phải được khuấy đều trong vòng 3 tiếng đồng hồ để đảm bảo bột Dye được hoà tan hoàn toàn trong dung môi Ta có thể dùng máy khuấy từ để khuâý

• Bạc: bạc phải đảm bảo độ tinh khiết đạt 99,99%

• Sơn UV: là sơn bảo vệ và được sấy khô bằng tia tử ngoại chứ không

phải bằng nhiệt Sơn phải đảm bảo độ bám dính tốt, không có dạng hạt

to, không lẫn tạp bẩn

Trang 26

d : chiều dầy d 0 , 3mm

1 , 0

2 ,

1 +

−

=Kích thước vùng ghi: 44 , 4 0 , 3 118mm

4 ,

+

−

Trang 27

Lớp đế được làm bằng nhựa Polycacbonate tinh khiết Đế có dạng hình tròn có đường kính trong và ngoài lần lượt là 15mm và 120mm, chiều dầy 1,2mm Bề mặt trên của đế có rãnh hình xoắn ốc chạy từ trong ra ngoài theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, rãnh này có kích thước cỡ nm nên phải quan sát trên kính hiển vi thì mới có thể thấy được Ngoài ra, hai bên mép của rãnh cũng là những đường lượn sóng hình sin (tần số 22,05kHz) Chính đường sóng này là định hướng về thời gian (vị trí) cho đầu đọc, ghi

Sau khoảng thời gian 5 đến 7 giây, lớp đế sẽ được hình thành và được đưa ra

bộ phận làm mát Khi đế ra khỏi khuôn đúc, nhiệt độ khoảng 500C, vì vậy cần phải được làm mát và đưa về nhiệt độ bình thường Để tránh cho đế không bị nứt, gãy do ứng lực thì đế phải được giảm nhiệt độ từ từ Đế sẽ được giữ trong buồng làm mát khoảng 30 phút và được hạ nhiệt độ từ từ, từ 500C xuống nhiệt độ bình thường

Trang 28

c Yêu cầu với lớp đế:

• Đồng nhất về vật liệu (Nhựa hoàn toàn nguyên chất, không bụi bẩn)

• Trong suốt (nhựa phải được nung nóng chảy hoàn toàn, nếu không thì

đế sẽ bị vẩn đục)

• Không bị nứt, gãy, cong, vênh (tránh ứng lực)

• Đảm bảo kích thước của đế và các kích thước của rãnh

Lớp Dye chính là lớp để ghi thông tin Dye là hợp chất hấp thụ ánh sáng laser ở bước sóng 713 – 715nm Chính vì vậy khi chiếu laser với bước sóng phù hợp như trên và cường độ phù hợp sẽ “đốt” lớp Dye và làm thay đổi đặc tính quang của lớp này, và sẽ tạo ra các Pit và Land

Dung dịch Dye sau khi pha chế được lắp vào dây chuyền, và được phủ lên mặt đế theo phương pháp quay phủ Ở phương pháp này ta hoàn toàn có thể khống chế và điều khiển lượng Dye, tốc độ quay phủ, thời gian phủ để đạt được chất lượng như mong muốn

Sau khi phủ xong, đĩa sẽ được đưa vào buồng sấy, để sấy cho lớp Dye khô hoàn toàn

Yêu cầu với lớp Dye:

• Dye phải được phân bố đều trên bề mặt, không dính bẩn

• Dye phải nằm trong rãnh của đế

• Phải khô hoàn toàn

• Độ dày: 0,4 – 0,7nm

Trang 29

2.1.2.4 CHẾ TẠO LỚP PHẢN XẠ

Sau khi phủ lớp Dye ta tiến hành tạo phản xạ Lớp phản xạ là lớp để cho tia laser phản xạ lại đầu thu tín hiệu chính vì vậy nếu lớp phản xạ có hệ số phản xạ kém thì tín hiệu truyền về sẽ kém, và như vậy khả năng đọc sẽ kém Lớp phản xạ cũng là lớp quan trọng của đĩa CD-R Ở đĩa CD-ROM thì lớp phản xạ được làm bằng nhôm, nhưng với đĩa CD-R và những đĩa có khả năng ghi thì lớp phản xạ phải làm bằng bạc nguyên chất 99,99%

Lớp phản xạ được chế tạo bằng phương pháp phún xạ trong chân không

Yêu cầu với lớp phản xạ:

Lớp bảo vệ cũng được chế tạo bằng phương pháp quay phủ Ta có thể điều chỉnh thời gian phủ, tốc độ quay của đĩa để đảm bảo độ dầy cũng như phân bố đều trên bề mặt

Nguyên liệu sử dụng là một loại sơn đặc biệt, sơn này được làm khô nhờ các tia tử ngoại chứ không phải bằng nhiệt Sau khi được làm khô thì bề mặt đĩa có thể chịu được những lực cào nhất định tuỳ thuộc vào chất lượng sơn

Trang 30

Lớp bảo vệ có tác dụng ảnh hưởng đến tuổi thọ của sản phẩm, chứ không có tác dụng đến khả năng đọc/ghi của đĩa

Như vậy đĩa CD-R được chế tạo trên cơ sở quy trình công nghệ nêu trên cần đáp ứng được những yêu cầu sau:

Sản phẩm cuối cùng phải có yêu cầu chung như sau:

• Đội bền cơ học: các lớp phải bám chặt vào nhau

• Lớp sơn phải đảm bảo chùm ra cả rìa đĩa và bao phủ hết toàn bộ lớp bạc, nếu không thì lớp bạc sẽ bị oxy hoá và không đảm bảo về cơ học, các lớp sẽ dễ dàng bị tách khỏi nhau

• Bề mặt sơn phải mịn, không xuất hiện các chấm nhỏ liti như bọt khí

• Mặt đế không bị xước, nứt

2.2 HỆ ĐO KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG ĐĨA CD-R

Để khảo sát chất lượng của đĩa, ta dùng hệ đo chuyên dụng CD-CAT

do hãng AudioDive sản xuất

Nguyên lý chung của hệ đo: là dùng hai hệ thống đo quang phổ độ phân giải cao, hai hệ thống này sẽ đo quang phổ của chùm tia phản xạ và chùm tia truyền qua đĩa với bước sóng trong khoảng từ 370nm đến 1070nm

Đĩa kiểm tra được đặt trên đĩa quay, và vị trí kiểm tra cũng như tốc độ quay của đĩa được điều khiển bằng máy tính, và phần mềm cho phép người sử dụng lựa chọn các thông số kiểm tra khác nhau, cũng như lựa chọn kiểm tra theo từng vị trí hoặc kiểm tra toàn bộ đĩa

Trang 31

Từ những kết quả đo độ phản xạ (R), độ truyền qua (T) hay độ hấp thụ (A=1-R-T) thiết bị sẽ tính toán và cho ra các kết quả về những thông số mà ta cần kiểm tra

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của hệ đo kiểm tra CD-CAT

Trang 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

Trong công nghệ sản xuất đĩa CD-R, lớp đế là lớp mà chúng ta không thể thay đổi được Ta không thể thay đổi được độ dầy của đĩa cũng như khoảng cách, kích thước của rãnh, vì nó được mặc định và đã được định dạng sẵn bởi stamper, và khuôn đúc Mặc dù bằng một số thay đổi quy trình chế tạo lớp Dye như giảm lượng PC phun vào khuôn ta cũng có thể thay đổi một chút

về trọng lượng đĩa (giúp tiết kiệm nguyên vật liệu) nhưng điều này sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đĩa, đến khả năng đọc/ghi dữ liệu lên đĩa

Để có được lớp đế tốt nhất, ta cần giữ sạch stamper, khuôn mẫu Trong công nghệ chế tạo, cần kiểm tra sản phẩm thường xuyên bằng các máy chuyên dụng để biết được chất lượng của lớp đế Nếu không đạt thì ta có thể điều chỉnh thời gian phun, thời gian làm mát đĩa, lực nén, nhiệt độ của PC cho hợp lý để có được sản phẩm tốt nhất Trường hợp vẫn không điều chỉnh được thì ta có thể phải thay stamper Vì stamper là đĩa mẹ (hay còn gọi là đĩa gốc), trên stamper có định dạng sẵn các đường rãnh, các kích thước của đĩa Từ 1 stamper ta có thể nhân bản ra khoảng từ 500.000đĩa đến 1.000.000đĩa

Lớp Dye và lớp bạc cũng là hai lớp rất quan trọng, mà dựa vào công nghệ sản xuất hiện tại ta hoàn toàn có thể khống chế được hai lớp này, thêm vào đó giá trị kinh tế cũng rất lớn (1kg Dye = 96triệu VND, bạc nguyên chất 99,99%, 1kg Bạc = 6,5triệu) Như vậy, nghiên cứu đưa ra được những thông

số phù hợp cho lớp Dye và lớp phản xạ (là hai lớp có giá thành cao) nhằm tạo

ra sản phẩm có giá thành hạ nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cao được chúng tôi đặt ra trong bản luận văn này

Trang 33

3.1 KHẢO SÁT LỚP ĐẾ

Một trong những vấn đề nghiên cứu được đặt ra là tìm ra một quy trình công nghệ hợp lý để có được lớp đế với chất lượng tốt nhất, đảm bảo tỉ lệ sản phẩm dùng được là lớn nhất Từ lớp đế chuẩn này ta sẽ sử dụng để khảo sát

và thay đổi các lớp vật liệu khác, từ đó đưa ra được các loại đĩa khác nhau đáp ứng yêu cầu sử dụng

Để kiểm tra chất lượng của lớp đế, ta cần phải kiểm tra các thông số:

Trang 34

a Kiểm tra thông số độ sâu của rãnh:

Trang 35

b Kiểm tra thông số độ rộng của rãnh:

Hình 3.2: Độ rộng của rãnh

Kết quả đo thực tế cho ta kích thước độ rộng của rãnh trên toàn bộ mặt đĩa như sau: rãnh có độ rộng lớn nhất là 669nm, độ rộng nhỏ nhất là 509nm

và tính trung bình thì độ rộng này là 580nm

Trang 36

Mặt cắt đứng của rãnh có dạng như sau:

W : chiều rộng của rãnh W = 500 – 700nm

d : chiều sâu của rãnh d = 150 – 230nm

α : góc nghiêng của thành rãnh α = 450 - 500 Kích thước của rãnh liên quan đến khả năng điền đầy rãnh của bột Dye

và như thế sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng lớp Dye

Với kết quả ta đo được từ sản phẩm cần khảo sát ta có:

Độ sâu: 161,1 – 196,7nm, trung bình: 177,7nm

Độ rộng: 509 – 669nm, trung bình: 580nm

là hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn được SONY và PHILLIP đưa ra

c Kiểm tra thông số độ cong vênh theo tiếp tuyến và theo bán kính

Ngoài những thông số về kích thước rãnh ta cũng cần kiểm tra các thông số khác như độ cong vênh theo phương tiếp tuyến và theo phương bán kính Độ cong vênh lớn sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng hội tụ của chùm tia laser trên đĩa Và kết quả là ảnh hưởng đến khả năng đọc/ghi thông tin lên đĩa, nếu lệch nhiều thì có thể không đọc/ghi được Thêm vào đấy cong theo tiếp tuyến sẽ làm sai lệch track (làm hỏng track)

Tiêu chuẩn đưa ra là độ lệch chỉ được phép nằm trong khoảng:-0,5–+0,5mm

Trang 37

Hình 3.3: Độ cong vênh theo bán kính

Trang 38

Theo kết quả kiểm tra cho thấy:

Độ cong theo bán kính là: -0,3436 đến -0,1113, trung bình: -0,2221

Độ cong theo tiếp tuyến: -0,0812 đến 0,0729, trung bình 0

Đây là kết quả rất tốt, hoàn toàn đảm bảo cho cho quá trình đọc/ghi thông tin

d Kiểm tra tính lưỡng chiết của đế

Trong quá trình đọc/ghi thông tin lên đĩa, tia laser sẽ phải truyền qua lớp nhựa Polycacbonate (PC) Tính chất truyền qua của lớp đế là rất quan trọng và cần phải được kiểm tra và đánh giá

Để đánh giá đặc tính này, người ta đưa ra thông số được gọi là: Tính

sẽ không nhận được tín hiệu Vậy thông số này sẽ ảnh hưởng khả năng hội tụ của chùm tia laser cũng như độ mạnh/yếu của tín hiệu

Tiêu chuẩn đối với độ lệch của chùm tia laser đặt ra là : ±50nm Khi tia laser chiếu vào lớp đế, độ lệch do lưỡng chiết cho phép của chùm laser so với chùm laser không bị lệch là ±50nm

Kiểm tra tính lưỡng chiết của sản phẩm thực tế cho thấy giá trị đo được nằm trong khoảng -15,5568nm đến 14,73nm và đạt trung bình -4,4076nm

Trang 39

Hình 3.5: Tính lưỡng chiết

Nếu đĩa là đồng nhất thì giá trị của tính lưỡng chiết là bằng 0, ở đây, sản phẩm thực tế có giá trị lưỡng chiết trung bình là -4,4076 Đây là kết quả rất tốt, vì thực tế ta không thể điều chỉnh để đạt được giá trị 0 vì nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như chất lượng nhựa PC, nhiệt độ nước làm mát, quy trình nung chảy PC, quy trình đúc lớp đế, chu trình nước làm mát,…

Trang 40

Vậy nên đạt được giá trị như trên cũng là rất tốt, và đảm bảo cho đường truyền của tia laser không bị sai lệch nhiều

e Kiểm tra thông số độ dầy của đĩa:

Ta biết, đường truyền sáng sẽ bị lệch đi khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết kém sang môi trường chiết quang hơn

Hình 3.6: Đường truyến laser

Từ hình trên ta thấy, nếu độ dầy của lớp đế không đúng thì điểm hội tụ của chùm tia laser sẽ không phải nằm trên lớp Dye nữa Như vậy độ dày của đĩa cũng ảnh hưởng mạnh đến đường truyền của chùm laser, khi đó tín hiệu hoặc sẽ bị yếu đi nếu lệch ít hoặc sẽ bị sai lệch và không thu được nếu lệch nhiều

Kích thước hình học của đĩa cũng là yếu tố rất quan trọng Sony và Phillip đưa ra kích thước hình học của đĩa như sau:

Chùm laser

Lớp phản xạ Lớp Dye Lớp Đế

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	1,92 MB