Как делаются CD-R диски? (часть 3)
Зажигаем - вырезаем: лазер в работе.
Активный слой - на самом деле это и есть тот краситель, которым заполняется направляющая канавка. Так он и задумывался. Но, несмотря на то, что мы рассматриваем этот слой только как заполнение красителем специальной канавки, это все же слой. Почему это так, нам станет предельно понятно после того, как мы разберемся с технологическими особенностями изготовления CD-R. Сейчас же давайте посмотрим, каким же образом осуществляется запись информации на CD-R, или, другими словами, как канавка превращается в питы.
В процессе записи на отдельных участках мощность лазера увеличивается от 0,7 мВт (мощность при считывании) до величины порядка 8 мВт (для первой скорости). Энергия лазерного луча поглощается органическим красителем и преобразуется в тепло. Иногда этот процесс называется "прожигание". Термин "прожигание" не совсем точен и в некотором смысле даже вреден. Создается впечатление, что в отражающем слое или где-то ещё создаются "дырки". На самом деле под действием выделяющегося тепла происходят различные изменения (рис. 6).
рис. 6 |
В результате нагрева краситель обугливается и в нём появляются микроскопические газовые пузырьки. В процессе выделения газов увеличивается объём красителя и деформируется отражающий слой. Краситель нагревается до температуры, превышающей температуру плавления поликарбоната, вследствие чего и сама основа в данной точке плавится и деформируется.
Для разных дисков и разных режимов записи могут преобладать те или иные эффекты. Это не столь важно, в любом случае прозрачность такого участка с точки зрения лазера значительно ухудшается, что эквивалентно "питу" в обычном CD-ROM. Возникает только путаница, как это всё назвать. Ведь под термином "ленд" понимается вся поверхность диска, не занятая питами. Собственно, слово-то land и переводится с английского как "поверхность". И в дисках CD-R есть самый настоящий ленд: это участки поверхности между витками направляющей канавки. Поэтому канавка у незаписанного диска CD-R называется просто канавка (groоve), а после записи вся канавка считается разбитой на ряд питов. Только одни питы обозначают питы (pit marks pits), а другие питы обозначают ленды (land marks pits).
После того, как диск записан, надобность в канавке с ATIP отпадает. Обычные приводы CD-ROM даже не догадываются о её существовании, а просто анализируют тёмные и светлые участки диска. При этом, когда привод читает записанный диск, то следить за дорожкой ему даже легче. Даже на участках, соответствующих ленду на "алюминиевом" диске, т.е. светлых участках, сама дорожка немного темнее остальной поверхности. Но вот считывать записанную информацию труднее, чем с CD-ROM. Это и меньший коэффициент отражения из-за наличия дополнительного слоя, это и качество формирования питов лазерным лучом. Качество формирования питов зависит, конечно, в первую очередь от свойств красителя, поэтому рассмотрим этот вопрос подробнее.
В действительности взаимодействие луча лазера с активным слоем намного сложнее. Но более строго мы сможем рассмотреть влияние параметров активного слоя на качественные характеристики CD-R только после краткого анализа особенностей технологического процесса изготовления CD-R, что и будет сделано в продолжении данной статьи. Сейчас же мы можем обсудить характеристики красителей только как вещества, которое заполняет направляющую канавку и "прожигается" в процессе записи.
Красивые подробности о красителях
В настоящее время на рынке представлены первоклассные модели CD-R дисков с различным активным слоем. Конечно, каждый тип активного слоя обладает своими специфическими характеристиками. И производители CD-R на этом основании проводят мощные рекламные акции для доказательства того, что применяемый данной компанией активный слой самый активный в мире. Taiyo Yuden гордится тем, что она первая применила активный слой на основе цианина, и именно он лег в основу стандарта под названием "Оранжевая книга", в котором описывается, каким должен быть CD-R. Ей вторит TDK, которая говорит что только цианин хорош для Audio CD (подразумевается, наверное, не просто цианин, а именно цианин от TDK). Концерн Mitsubishi Chemical разработал краситель Metal Azo и почти убедил нас в том, что только диски Verbatim, использующие краситель Metal Azo, пригодны для записи. А в это время Mitsui Advanced Media, Inc. запатентовала по крайней мере два типа красителей на основе фталоцианина и утверждает, что её диски - это "диски третьего тысячелетия". Где же правда?
Если оставить в стороне рекламную шумиху вокруг данного вопроса, то окажется, что существует только две разновидности красителей: на основе цианина и на основе фталоцианина.
Цианин - это краситель, который исторически первым начал применяться в CD-R. Своё название он получил из-за цвета (cyan - голубой). Никакого отношения к ядовитым цианидам он не имеет, так что не пытайтесь скормить испорченный CD-R любимой тёще.
В чистом виде цианин никогда не применялся в CD-R. Сам по себе этот краситель очень чувствителен к солнечному свету, поэтому всегда требует применения стабилизирующих добавок. Цианин имеет достаточно тёмный цвет. Поэтому направляющая дорожка оказывается очень контрастной, и любое записывающее устройство изначально с успехом справлялось с задачей отслеживания этой дорожки. Но из-за тёмного цвета коэффициент отражения света даже на тех участках, которые должны быть светлыми, получается не очень высок. Это являлось основной причиной того, что "золотые диски" плохо читались в обычном приводе CD-ROM. Конечно, за время существования CD-ROM и записывающие устройства, и читающие приводы, и сам краситель стали уже не те, что были 20 лет назад. В современных заготовках на основе цианина какие-либо проблемы, связанные с цветом красителя, практически исключены. Единственной действительной проблемой является чувствительность цианина к ультрафиолетовым лучам. Диск, эксплуатируемый в солнечных помещениях, может довольно быстро растерять все записанные на него битики.
Кроме того, цианин идеально работает при записи на первой скорости, но при увеличении скорости записи качество записи, как правило, оставляет желать лучшего. Поэтому исследования, направленные на улучшение эксплуатационных характеристик цианина, продолжаются и сейчас. Наиболее значительная разработка в этом плане - это краситель Metal Azo.
Краситель Metal Azo разработан концерном Mitsubishi Chemical и применяется только в дисках с торговой маркой Verbatim. Это тоже цианин, но с уникальными патентованными стабилизирующими добавками. Диски Verbatim имеют очень приятный насыщенный синий цвет. Приятно брать в руки, и ни с какими другими не спутаешь. Но главное достоинство этих дисков, конечно, не в красоте. Благодаря добавкам удалось значительно повысить стойкость красителя к ультрафиолетовым лучам и теплу. Кроме того, значительно расширился диапазон скоростей записи. Именно поэтому диски Verbatim пользуются заслуженным уважением.
Фталоцианин разработан одним из самых известных производителей CD-R - фирмой Mitsui. Одной из целей разработки было именно понижение чувствительности к ультрафиолетовым лучам. Фталоцианин сам по себе намного стабильнее, чем цианин, и поэтому не требует никаких дополнительных стабилизирующих добавок. Преобладающим эффектом при записи диска с активным слоем на основе фталоцианина является выделение газов с образованием пузырьков и сопутствующей деформацией отражающего слоя. Поэтому фталоцианин требует меньшей мощности лазера при записи (рис. 7).
рис. 7 |
Фталоцианин, в противоположность цианину, очень хорошо работает на повышенных скоростях записи и плохо - на первой скорости.
Фталоцианин имеет золотистый цвет и значительно светлее цианина. Более того, даже после записи диск остается почти прозрачным. На этом основании многие испытывают предубежденность к нескромно-светлым дискам. Но реальных причин для беспокойства всё же нет. Это мы видим, какого цвета краситель у CD-R. Лазер же по своей природе дальтоник. Он "не понимает" цвет. Для него существуют только яркие участки и тёмные. Более того, лазерная головка определяет яркость только в инфракрасной области света, которую мы не видим. Поэтому мы с лазером никогда и не поймём друг друга. Остаётся полагаться только на обещания разработчиков красителя, что с точки зрения лазера краситель достаточно тёмный. Что же касается того факта, что диск остается светлым после записи, то и здесь ничего удивительного нет. Поскольку основным эффектом при записи для фталоцианина является образование газовых пузырьков и практически отсутствует потемнение, то сформированные питы в основном просто рассеивают свет. Мы-то видим и рассеянный свет, но лазеру, чтобы что-то увидеть, нужно очень точно этот свет сфокусировать. Поэтому лазеру записанные на фталоцианине питы всё равно кажутся абсолютно чёрными.
Конечно, когда первые диски с фталоцианиновым активным слоем только появились, с ними были реальные проблемы. Но проблемы были связаны не с худшими характеристиками красителя, а с тем, что эти характеристики не такие, как у цианина. Устройства записи не были готовы к работе с такими дисками. Во-первых, по всей видимости, не только для нас, но и для лазера фталоцианин несколько прозрачнее цианина. Некоторые записывающие устройства, похоже, просто теряли канавку в процессе записи и безнадежно портили заготовки. Но главное, даже если запись и происходила успешно, прочитать записанный диск можно было только на отдельных приводах CD-ROM. Низкое качество записи было связано чаще всего с тем, что записывающий привод или не понимал, какую мощность должен развить его лазер, или просто не мог стабильно поддерживать пониженный уровень мощности. Но это был период, когда для каждого привода приходилось подбирать тип заготовок, на которых запись проходила более-менее успешно. Ну и что, компьютерщики со стажем могут вспомнить период, когда обычные дискетки хорошо читались только в том приводе, на котором были записаны. Время то прошло. Сейчас, благодаря активной деятельности Orange Forum, такой проблемы не существует в принципе. И диски с надписью Mitsui, использующие фталоцианиновый краситель, считаются если не самыми лучшими, то уж, по крайней мере, одними из лучших в мире.
Одно из самых перспективных направлений в развитии красителей на основе фталоцианина - это технология Supergreen, разработанная концерном CIBA (Швейцария). Диски с красителем Irgafor, созданном на базе технологии Supergreen, выпускаются очень многими "молодыми" в данной области предприятиями, в том числе некоторыми киевскими предприятиями. Основным направлением разработки было создание красителя, способного работать при любой скорости записи. Особенно большой проблемой для фталоцианиновых красителей было низкое качество записи на первой скорости. Компьютерщиков этот вопрос, конечно, мало волнует. Им хочется записывать на скорости не меньше 16х. Но в мире существует огромное количество бытовых аудиорекордеров, которые записывают музыкальные произведения прямо на CD-R. По самой сути работы эти рекордеры должны работать на первой скорости. Поэтому одно время серьезно обсуждалась необходимость разделить все виды CD-R на две большие группы: для скоростей записи 1х...8х и для более высоких скоростей. Более того, диски были лучше всего оптимизированы для определенной скорости. Если на упаковке диска значилось 12х, то на этот диск можно было отлично записывать именно на скорости 12х. На более низких скоростях тоже можно писать, но уже несколько хуже. На коробках с дисками, изготовленными по технологии Supergreen, значится 1х...48х. Такие диски можно записывать на любой скорости.
Существуют и другие типы красителей. В частности, Kodak применяет свой краситель Formazan, который представляет собой гибридную смесь цианина и фталоцианина.
(окончание следует) |
