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光盘的生产

发布于:2014-10-28 21:17来源:未知 作者:admin 点击:
   光盘已经成为电脑和家庭娱乐行业节目的主要载体,当您拿着在阳光下闪着七彩光芒的光盘时是否有这样的疑问:光盘是怎么大批量生产出来的呢?有些读者可能马上给您一个回答:它是用CD-R刻录出来的。事实真是这样的吗?回答是否定的,如果所有的光盘都采用CD-R刻录的方法复制,那么复制一张光盘的成本也实在太过昂贵了。那么到底光盘是怎么复制出来的呢?让我们带着疑问看下面的文章吧。
 
一、 生产光盘的原料
     在讲述生产过程的时候,让我们先了解一下生产光盘所需要的原料。对光盘有一定了解的读者一定知道,光盘是由盘基和反射层以及保护层组成的。最初的唱片生产采用乙烯树脂进行注塑生产,很快人们发现这种乙烯树脂在生产300mm LD光盘的时候无法达到质量要求。二十世纪七十年代人们开始采用了新的工艺,使用聚丙稀酸脂(PMMA)作为原材料。随着科技的发展,目前光盘的盘基又变为一种被称为聚碳酸脂(Poly-carbonate,简称PC)的工程塑料组成的,这种工程塑料是石油提炼过程中的副产品,具有很高的透明度和韧性,原料状态的聚碳酸脂呈颗粒状,目前国内使用的此类材料大多通过国外进口,拜尔、三菱等品牌在国内拥有较大的市场份额。随着科技的发展,光盘复制原料也在不断的变化,已经有研究单位研制出更轻的盘基材料——多环己乙烯(PCHE),同聚碳酸脂相比利用多环己乙烯制作的光盘不仅透明度更高,较轻的材质也可以使制造出的光盘在高速旋转的光驱中保持稳定。反射层一般采用铝作为主要原料,也有一些所谓的金盘或金唱片会采用铜合金或黄金作为原料;由于作为反射层的铝和其它金属性质比较活泼,长期同空气接触很容易氧化,所以在反射层上还有一个保护层,保护层采用的是一种紫外线固化漆(UV),这是一种在紫外线的照射下会迅速凝固的化学物质,将铝同空气隔离开。
 
二、 光盘批量复制方法
    在过去的几十年中人们尝试了多种光盘复制的方法,最终“塑料注塑法”在工业生产中得到广泛应用,并沿袭至今。即便是这种方法也经历了多个发展阶段,目前广泛采用的复制设备大多是从ODME(属TOOLEX ALPHA集团)公司的MONOLINER概念发展而来的一体化设备,此类设备将注塑、反射层溅射、保护膜涂附、干燥等工艺在一台设备中完成,采用这种技术生产一张光盘的时间大约为3.5秒。即便是相同的制作方法,在具体实施过程中,人们也往往采用一体化法或分阶段法两种方法来实施。所谓的分阶段法,就是将最后的印刷工序在另外的设备上完成。由于印刷后的光盘直接叠放在收集架上,这样可以避免印刷油墨未干而造成染料污染后续印刷出来光盘的读取面。
    目前,其它的光盘复制方法还有前面提过的使用CD-R批量复制的方法,国外也有很多厂商提供此类的复制设备,一次可以提供100张甚至更多光盘的复制,复制费用视复制数量而异。因为单位复制成本较高,所以这种方法仅在需要量少、供货时间紧的情况下才使用。
 
三、 光盘是这样生产出来
    上面已经讲过光盘的复制采用“塑料注塑法”,这种复制方法的过程如下:
 
 数据检测-制作模片- 注塑生产- 溅射反射层- 涂附保护漆- 印刷盘标-光盘包装
 
     下面我们分工序给大家介绍光盘的制作过程
     1、 数据检测
     光盘的内容一般来自音像制作单位或软件开发商,这些单位在节目制作完毕后,会将内容刻录在一张CD-R光盘上或录制在母带上作为“源盘”交给复制生产商。复制生产商为了保证制作出的光盘不出现质量问题,通过先进的检测设备对源盘上的数据进行检测,这些检测设备的精度比我们使用的光驱或其它光盘播放设备精度高的多,并经常用标准盘进行校对以保证设备的精度。只有不存在数据问题的源盘才被转到母版制作工序。如果发现源盘有错误,生产厂家就会根据出现错误的种类分别处理:一般性质的错误他们会将源盘中的信息读出来,然后重新制作一张源盘;如果是致命的错误,则将母盘退给制作单位。所以如果方便的话,在将母盘给复制厂家的时候,最好多做几个备份,以免耽误时间。
      
      2、 制作模片
      制作模片是一个复杂的过程,也是关系光盘质量的重要过程。首先,为了保证光盘的普遍可读性,光盘复制厂商会对母带或CD-R上的数据进行格式化,以保证这些数据符合ISO9660 CD-ROM逻辑格式的国际标准,通过格式化的数据可以在PC、Mac、Unix等操作系统中使用。转换后,设备会对格式化的数据进行逐字节的核对,以保证数据的正确。当然,如果您制作APPLE格式或UNIX格式的光盘,现有的设备也会对它作出相应的处理。
     制作模片,将计算机格式化后的数据转化成激光束记录仪的“开”、“关”信号,并通过激光束记录仪对涂附感光树脂的玻璃基片进行曝光
     在玻璃基片上的感光树脂是用一个旋转涂膜系统按照螺旋轨道以1~8微米(比头发细460倍)的厚度涂上去的,接收到激光束记录仪发射出蓝色激光的感光树脂曝光,然后通过显影药水将曝光部分腐蚀掉,在未被腐蚀的部分和腐蚀掉部分之间就形成了凸起和凹下,这样就将信息留在基片上。制作基片的过程是整个光盘制作过程最关键的一环,光盘质量再好也只能达到基片的质量,而且这些凸起和凹下仅相当于烟尘颗粒的大小,所以制作基片的车间空气中尘埃的数量是严格控制在一定数量内的,任何一个灰尘都可能造成严重的数据丢失。 经过显影的主片,在树脂表面上蒸镀一层银作为导电层,以便为以后的电铸工艺做准备。这个过程实际上是一个电镀的过程,但形成的厚度较电镀厚的多,所以被称为“电铸”,电铸制作出可以用于复制生产的金属模子,将基片放入含有镍离子(一般是磺胺基镍)的电解液中。通电后,基片表面含银部分不断吸引镍离子,镍层不断增厚,最终形成一个0.3毫米的镍片。这个坚硬的镍片是同主片的凸凹正好相反,被称为“父片”。
    制作成“父片”后,并不是马上用父片开始制作光盘,而是采用同样的方法来制作“母片”,再利用“母片”制作“模片”。当同父片一样的模片制作完成后,整个母版的制作过程就结束了,可以在生产线上复制光盘了。制作一个模片的价格大约在500元左右,但如果复制量较大,也有些生产厂家提供免费服务。                     由于在生产过程中,模片不断被磨损,所以一个模片所能生产的光盘数量很有限,一般都在三万张左右。不过每次在上生产线之前,光盘复制商都会对您送来的模片进行检测,看是否还能使用,如不能使用他们会问您是否重新制作模片。如果模片复制完一批以后还要使用的话,复制厂会帮您涂附一层保护漆,避免模片的损伤,还有一些模片的存放设备可以帮您保护脆弱的模片。当您下次使用这些模片的时候,生产线将模片上的保护漆清洗掉,就可以使用了。
 
     3、 注塑生产
     前面我们已经讲过采用“塑料注塑法”进行光盘复制,光盘片基的材料聚碳酸脂,这种材料在使用之前是袋装包装,并且被抽成真空,如果聚碳酸脂有杂质或者接触空气中的水蒸汽,在高温融化过程容易出现气泡或其它质量问题,所以在生产的时候料包中的材料被直接吸入干燥筒。干燥筒采用120。C热空气对聚碳酸脂进行加热和干燥,通过窥视镜可以发现此时的聚碳酸脂仍是颗粒状。如果此时停电,干燥筒中的聚碳酸脂不能马上进入加热筒加热,仍需要几小时的干燥。经过干燥筒充分干燥后,聚碳酸脂颗粒进入加热筒,加热筒的作用是将聚碳酸脂熔融,以便于在模具中成型。
      注塑机是由一个模片和模具组成,模片就是我们在母版作工序中的最终产品,通过它可以在盘基上形成信息面。模具则是一个光滑的表面(读取面),为了保证光驱读取不受影响,模具的表面要求达到机械零件制造的镜面标准(也就是机械加工的14级光洁度),所以这个模具比一般的注塑模具要昂贵的多。为了保证注塑模具的干净整洁,在不用的时候操作工人要在上面放一个防尘的有机玻璃罩。
      再加热筒中熔融的聚碳酸脂被传送到模具中,同时模片和模具闭合形成一个空腔,在空腔内注入聚碳酸脂的同时,加热筒的螺杆转动,推动模片向前移动,给聚碳酸脂一个压力,使其表面同两边的模具完全贴合,并开始强制冷却。这个过程一般为3~5秒钟,一张光盘的质量好坏取决于模片的质量、加热的温度、螺杆的压力和冷却的时间。模片质量不好就无法保证数据的准确;加热温度和螺杆的压力与模片同聚碳酸脂的贴合度有直接关系,贴合度低就无法保证信息的正确。     
 
     4、 溅射反射层
     注塑完成的碟片已经有了光盘的雏形
    下面的工序就是真空溅射反射层,溅射工艺也是在一体机里面完成的。其原理是将高纯度的铝做成圆形的“铝靶”,上下通正负极,中间真空并充填惰性气体。当通电的时候,铝靶上的铝原子受电子冲击溅射到光盘的信息面上,从而形成一个反射层。铝靶同光盘之间的距离很短,并有一对铜制的比光盘稍小的圆环,防止铝溅射到光盘以外。由于采用溅射的方法,每张光盘的反射层都很薄,仅有几个铝分子厚。 铝靶的内部同样要求高度的清洁,因为任何杂质都会使光盘反射层出现“针眼”,或者杂质碳化造成黑点。一般一个铝靶可以生产10万张光盘,但连续使用的铝靶能够生产更多的产品。
    前面我们提到的金盘是用铜合金或者金做反射层,如果采用铜合金作为反射层就不能采用溅射的方法了,而是将金粉或铜合金粉采用类似“喷粉”的方法涂附在光盘的信息面上。除了铜合金本身价格高以外,这样的工艺不仅效率不高,而且损耗大,容易出现质量问题,所以这也是金盘价格高的另一个原因。
 
      5、 涂附保护漆
     高纯度的铝是一种极易氧化的金属,为了保护反射层,在溅射之后,会涂抹一层保护漆。目前广泛使用的保护漆是紫外线固化漆(UV),溅射完毕的光盘被机械手送到保护漆的涂抹工位,光盘在工位中匀速转动,固化漆从一个相对光盘中心位置的管子中流到光盘上,在旋转的离心力的作用下,中心的固化漆开始向外扩散,从而均匀的涂抹在整个表面上。
      固化漆在日常条件下是不会马上凝固的,涂抹完毕的光盘被送到紫外线固化工位。为了保护操作人员不受紫外线的伤害,紫外线灯装在一个盒子里面,盒子的下面有一个透光孔,平时关闭,当光盘通过紫外线灯的时候,盒子盖象照相机的快门一样迅速打开,固化漆在紫外线灯的照射下迅速凝固。 到目前为止一张光盘已经制作完毕,可以在光驱上读取和保存了,但如此多的光盘如何区分呢的?这就要到下一个工序了。
  
     6、 印刷盘标
     在第一张成品光盘下线后,复制生产厂商的技术人员会对光盘再次进行检测,以保证大批量生产光盘的质量。当确认没有质量问题以后,就开始美化和标识光盘──印刷盘标。
    印刷盘标也有两种不同的方式:丝网印刷和柯式印刷。光盘的丝印同在其它材料上丝印是一样的道理,就是将设计好的图案在丝网上制版,有颜色的地方就漏下颜料,不同的颜色叠加在一起就形成盘标的图案。这种印刷方式所采用的制版材料是用丝线编制而成,受材料限制,网线数在75-100之间,故印刷效果较差。柯式印刷同我们平时彩色印刷是一样的,由四种颜色版套印出各种色彩,由于色彩由网点组成,且网线数在133线以上,所以印刷精度高,也比较精美。目前,国内的大部分光盘复制生产线都已经具备柯式印刷设备,两者的印刷费用差别也很小。
  
   7.光盘包装
     当以上工序都完成后,一张漂亮的光盘就在您的面前了,如果您要求复制生产线给您包装的话,他们会将包装好的光盘给您运过去。大部分的光盘在印刷完毕后,便按照100-125张一卷包装后装箱给您发运过去。
     传统的光盘包装采用的塑盒的方式,后来人们为了美观采用的还有铁盒,在计算机软件广泛采用光盘做媒体后,聪明的设计人员开始将光盘包装的更加象图书。不过以上的包装形式大多采用塑料作为包装材料,这很不符合目前日益重视的环保的要求,并且在运输过程容易出现破损的现象,包装的工艺也过于繁杂。国内一些软件开发公司已经开始设计各种纸包装形式,使光盘的包装更加符合环保要求,并进一步降低成本、简化包装过程的复杂程度。 
     随着光盘行业业务量的连年增加,过去广泛采用的手工包装形式已无法满足需求,于是一些国外的厂家推出了自动化的包装设备
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