Máte je doma. Jsou všude. Jsou jich miliony. Ale kde se berou tyto obyčejné stříbrné a jinak barevné placičky také zvané CD (Compact Disc)? Vinylové desky, kazety, diskety.. to všechno jsou nosiče dat, které tady stále jsou, ale příchodem CD a nověji DVD se postupně odsouvají do pozadí zájmu široké veřejnosti, zatímco technologie výroby CD-R médií je v současnosti na svém vrcholu.
Výrobou CD-R a DVD-R disků se v ČR zabývá společnost Eximpo, a.s. Sídlí v Holešovicích, kde má i podnikovou prodejnu. Firma je toho času jediná svého druhu na území naší republiky. Než si projdeme samotnou výrobu, nebude na škodu popsat si základní rozdíly mezi CD a DVD.
Vypadají stejně, ale nejsou. CD versus DVD
U obou médií tvoří základ plast - polykarbonát -, ze kterého je placka vyrobena. Na ten se potom nanáší jednotlivé vrstvy barviva, stříbra, laku, případně lepidla. Základní rozdíl mezi CD a DVD je v tom, že CD má pouze jeden polykarbonátový disk, zatímco DVD je slepen ze dvou. Ten nejdůležitější rozdíl, který oceníte při ukládání dat, je samozřejmě v kapacitě média. Ta je dána hustotou drážek na polykarbonátovém kotouči. Z obrázků je patrné, že u DVD-R je hustota drážek o mnoho větší než u CD-R. Drážka neboli groove slouží k nalití světlocitlivé vrstvy (barviva -dye). Drážka stoupá ve spirále od středu k vnějšímu rádiusu disku. Stoupání (trackpitch) je u CD-R cca. 1,5 mikorometru (μm) a u DVD-R cca. 0,74 μm. Vyvýšenina mezi drážkami se nazývá Land.
Na obrázku vlevo je znázorněna hustota drážek u DVD-R a vpravo u CD-R média.
Na obrázku vidíte, jak CD vypadá ve chvíli, kdy jej tvoří pouze samotný polykarbonát (disk vlevo). Na prostředním disku si všimnete lehkého zbarvení do zelena, které je způsobeno nanesením světlocitlivé vrstvy (Dye) typu Ultragreen. Úplně vpravo je CD v konečné fázi výroby (chybí pouze potisk), kdy je disk pokryt odrazovou vrstvičkou stříbra (dříve se také používalo zlato) a vrstvou ochranného UV laku.
DVD je složeno ze dvou disků: takzvaného Layer 0 (zero) disku a Layer 1 disku familiérně zvaného „dummy“. Jak je vidno z obrázku, dummy a Layer 0 se na první pohled nijak neliší, ale funkčně samozřejmě ano. Dummy je prostě hlupáček, a ačkoliv je ražen podobnou matricí jako Layer 0, nenese na sobě žádné důležité informace a slouží jako krytka. Toto platí pouze u jednostranného DVD. Oboustranné DVD (cca dvojnásobná kapacita oproti jednostrannému DVD) by bylo složeno ze dvou „nul“ disků a nikoliv tedy z „nuly“ a dummy disku. Druhý disk je takzvaný Layer 0 potažený světlocitlivou vrstvou. Dummy disk se samozřejmě nepotahuje. Disk úplně vpravo je již kompletní slepené DVD-R připravené pro vaši vypalovačku, tedy po postříbření a bez potisku.
Vzhůru do procesu, stroje nečekají
Sériová výroba se od dob pana Forda kapku změnila a celý proces výroby jak DVD-R, tak CD-R se obejde téměř bez zásahu lidské ruky. Samotná kalibrace strojů, najetí výroby, průběžná kontrola kvality, řešení nahodilých krizových situací a podobně, tady všude je samozřejmě lidský faktor nepostradatelný.
Vše začíná u polykarbonátu. Ten je dovážen v 750kg nebo jednotunových pytlích v podobě čirých granulí (viz obrázek).
Drť se vysuší (viz obrázek vlevo) a je potrubím vedena do tavícího zařízení. Zde se polykarbonát při zhruba 300 C taví a na stroji DiscJet u CD-R a E-Jet u DVD-R (obrázek vpravo), švýcarské výroby, je z něj vylisován průhledný kotouček, základ budoucího CD nebo DVD. Roztavený polykarbonát je pod tlakem vstříknut do formy sestávající z matrice (stamperu) a protikusu - zrcátka (obrázek vlevo dole). Spodní fotografie vpravo zoobrazuje ovládací panel lisovacího stroje na DVD-R. Co to matrice je?
Matrice je matka
Matrice je lisovací nástroj, který vznikne galvanickým procesem z glassmasteringu a obsahuje již drážku pro dye (pregroove) a základní informace (ATIP = Absolute Time In Pregroove). Životnost matrice je několik desítek tisíc kusů nosičů. Jedná se o cca 3 mm silný niklový disk o průměru cca 140 mm, pomocí něhož jsou vylisovány CD, nebo DVD disky. Po vylisování vznikne výlisek (replika) s drážkou, do které je na CD nebo DVD nanesena světlocitlivá vrstva. Pomocí matrice se také na budoucí CD přenese ATIP, kde jsou zaznamenány údaje, bez kterých by bylo médium pro vypalování nepoužitelné. Laser vypalovací mechaniky zde nalezne informace o kapacitě média, výrobce, typ média (audio, CD-R atd.), informace o barvivu, podporované rychlosti záznamu apod.
Na fotografi vlevo vidíte řez matricí, vpravo otisk matrice pro CD-R v polykarbonátovém disku. Prohlubně jsou takzvané pity.
Zpět do procesu, stroje stále jedou
Naše CD/DVD jsme opustili ve chvíli, kdy výlisek (replika) obsahuje drážku a ostatní informace přenesené vstřikovacím lisováním z matrice. Nyní musí kotouček zchladnout na teplotu kolem 25 ° C, aby mohl proběhnout proces nanesení světlocitlivé vrstvy. Ta je nanášena na otáčející se disk pomocí trysky a vlivem odstředivé síly se rozleje po celém kotouči. Proces je přesně řízen a samozřejmě není tak jednoduchý, jak je popsáno. Přebytečné barvivo, které z kotouče odstříkne, je recyklováno a opět použito pro výrobu. Dalším důležitým krokem je opláchnutí okrajů od barviva. Tento krok ve výrobě zabraňuje „uhnívání“ disků především vlivem mastnoty, která by se dostala do kontaktu se světlocitlivou vrstvou (barvivem) a následně pokovením.
V této fázi výroby přichází na řadu několik kontrol. Pomocí spektrofotometru (ETA) se kontroluje kvalita a množství nanesené světlocitlivé vrstvy a její rovnoměrné rozprostření po celém disku. Finální scaner kontroluje křivost disku, radiální zakřivení a případné vměstky v dye (nečistoty v barvivu). Během dalšího procesu se disk zahřeje (na cca 80°C) tak, aby se barvivo vysušilo a odstranila se rozpouštědla, která by měla negativní vliv na funkčnost a životnost CD-R.
Na fotografiích vidíte podavač ochlazující právě vylisované disky, které jsou pomocí dopravníku přemístěny k dalšímu ochlazení (cca.25 ° C) a jsou pomocí proudu ionizovaného vzduchu zbaveny statického náboje (druhý obrázek). Samotné nanášení barviva u DVD-R je vidno na třetí fotografii.
U CD-R už schází pouze nanesení odrazivé stříbrné vrstvy, která slouží k odrazu laserového paprsku vypalovací nebo čtecí mechaniky. Po nanesení ochranného laku přes vrstvu stříbra jsou CD-R již použitelná pro zápis.
U DVD-R je situace trochu složitější. Oplach kraje média se provádí až po metalizaci a odpadá zde nanášení ochranného laku. Teď přichází na řadu zmiňovaný dummy disk. Ve speciálním zařízení linky (bonding, viz obrázky dole) jsou DVD disky slepeny („zero“+“dummy“). Dummy disk je prohnut do tvaru „U“ a „zero“ do tvaru obráceného „U“. Oba kotouče jsou v poloze horizontální nad sebou a k jejich dotýkajícím se středům je vstříknuto lepidlo. Po přesně daném čase, který je nutný k tomu, aby se lep dostal až ke středovému kroužku obou disků, se k sobě přiloží oba disky celou plochou (narovnají se). Opět pomocí rotace (podobně jako u nanášení dye) se lepidlo rozprostře po celé jejich ploše. Při následující operaci (pomocí kleštiny podle středového svoru) se disky dokonale vycentrují tak, aby v mechanice neposkakovaly“ a bylo možné na ně kvalitně zapisovat a posléze číst.
Ještě jedno specifikum má výroba DVD-R oproti CD-R diskům. Ve chvíli, kdy hotové DVD vyjede ze stroje není ještě zcela připraveno pro vypalování. Postrádá totiž takzvaný ADIP (Address In Pregroove), který obsahuje podobné informace jako zmiňovaný ATIP a pro použití DVD-R je nezbytný. ADIP se na disk vypaluje ve speciálně upravené vypalovací mechanice kam je ručně vkládán obsluhujícím personálem. Tento krok je zároveň vizuální kontrolou kvality hotového DVD-R.
Vlevo je pohled na chladiče pro zaschnutí barviva, uprostřed a úplně vpravo pohled na "bonding".
Teď už stačí disky jenom potisknout a zabalit do krabičky.
Společnost Eximpo se mimo výroby CD-R a DVD-R médií zabývá lisováním audio nebo datových CD na zakázku. Při tomto procesu je disk vyráběn opět pomocí matrice, tentokrát ovšem s požadovaným záznamem (viz obrázek). Vylisováný disk je pouze pokoven a zalakován ochranným lakem. Materiál na metalizaci je, na rozdíl od CD-R a DVD-R, hliník, nikoliv stříbro.
Na fotografii vidíte master a matrici pro audio CD, na prostřední pokovovací stroj pro postříbření masteru a vpravo výrobu lisovaného cd.
