CN1169789A - 用于光学数据存储装置的半永久性封套 - Google Patents

Abstract

一种用于光学数据存储装置(60)的半永久性封套,包括其尺寸覆盖装置(60)的读表面的第一薄膜(50),其尺寸覆盖非读表面的第二薄膜(30)。此封套包括边沿装置(20,40),它们具有绕装置(60)周边延伸的L形剖面。薄膜(50)在其设定在使用中附着于装置(60)的表面上可具有光学耦合剂。光学耦合剂的折射率最好与装置(60)的折射率一致,以减少信号损耗和失真。在第二薄膜(30)上也可使用光学耦合剂。光学耦合剂可以是能流入装置(60)表面上较小缺陷的材料。这使得可修复较小的污点,从而不危及存储的数据。此外,光学耦合剂可以是置于装置(60)和薄膜之间或可包括薄膜本身的延展性固体材料。

Description

用于光学数据存储装置的半永久性封套

本发明涉及光学数据存储介质诸如密致盘片，本发明尤其涉及数据存储介质使用期间保护其边缘和表面的一种半永久性封套。本发明也涉及一种修复光学数据存储介质中较小的表面缺陷和/或污点的方法。

光学数据存储介质在日常生活中变得越来越普遍。它们一般是平面装置并具有透明塑料或玻璃形成的衬底，在衬底上有数据“坑”形成的表面。有凹痕的表面涂敷了一层扩散金属诸如铝，这层金属用于反射从衬底背面透过衬底的入射光。一般由透过透明塑料或玻璃照射的激光来读取数据，入射光被数据坑扭转，然后从将被传感器读取的镜面反射。

为了简化，在下文中，术语“盘片”非限定地指各种类型的光学数据存储介质。

读取表面即激光透过其读取数据坑的表面受损将导致激光束的扭转，在读取数据中产生误差。同样，反射层受损将导致反射率的损失而丢失数据，这也将导致在读取数据中产生误差。一个常被忽视的因素是可能损坏盘片非读取一侧的反射层。

也要避免盘片的边缘受损。如果例如盘片跌落而导致边缘碎裂，可导致暴露出反射表面。在此情况下，反射层可能被沾污并剥离。反射层的作用是把激光反射回重放设备的检测器装置。如果因沾污使得金属层不再是反射的，或者如果完全丢失了部分金属层，则重放设备将不能接收到盘片受损部分的数据，因而将遗漏数据。一旦发生反射表面的暴露，很难停止进一步的沾污和剥离。如此受损的盘片很快将变得完全不能播放而必须调换。当然，在某些情况下，所存储的数据是独一无二的且不能从其它原始资料获得。

如上所述，显然不想在传播中损失任何激光，因为这将减小激光强度并可导致读取误差。为了克服这个问题，制造商生产了具有一定内置保护功能的光学数据存储介质。最易受损的层是其上存储了可读数据的凹痕表面以及金属层。在制造期间，这些层夹在形成整个盘片组件一部分的玻璃或塑料层之间。制造过程也可包括提供设有保护涂层的标签。

为了使本发明区别于上述作为制造过程固有特征而提供的那些保护层，把本发明定义为“半永久性”封套。

除了上述盘片表面受损所引起的读取误差以外，由于盘片的非平面性或不均匀也可引起激光扭转，例如重放设备中的盘片晃动。这些扭转同样可能导致读取误差。

光盘的保护屏已经众所周知，例如4,879,710号美国专利中所述的保护屏。此专利揭示了一种光盘保护器，包括透明的环状保护片，设有把保护片固定到光盘的径向内外部粘合环。粘合环的布局不遮蔽盘片的数据部分。此种布局的缺点是由于接触粘合带必须非常窄，因而未覆盖数据表面，使得盘片边缘处的薄膜很容易剥离。薄膜的相继剥离使得灰尘和其它粒子聚集在薄膜下面并妨碍了激光信号的完整性。严重时，薄膜会完全剥离，干扰重放设备的机械结构。

在4,736,966号美国专利的另一个公知的保护布局中，光学数据存储装置诸如数据卡设有多个可剥离的透明保护层。当一层变得严重刮伤而不足以读取数据时，可把它剥掉。这种方法有几个缺点。首先，该数据一开始就被插入读表面与传感器之间的这些层所遮盖。如果试图把光盘用于记录和重放，则这个问题将更加恶化，因为要记录的数据将被插入的保护层衰减。如果在读取数据时产生进一步的衰减，则重放信号可能非常微弱并严重失真。另一个缺点是通过剥离而除去诸连续层将留下残留粘合剂，需要在重放前清除掉。正是该清除工作可能损坏保护薄膜的下一层。

在0 375 298 A2号欧洲专利申请中，描述了用于光盘的保护屏，它被设计成用激光辐射在光盘上记录数据前从光盘上直接剥离。于是，保护屏在后期制造阶段以及在贮藏、运输和最终用户购买期间保护盘片。此保护屏设有抗静电特性，以把对空中传播的灰尘粒子的引力减到最小。这保证了数据被记录在“清洁”的盘片上。然而，没有在记录后对盘片提供保护。

第0 300 733 A1号欧洲专利申请描述了一种用于光盘的热收缩屏。此种布局的一个缺点是需要专用设备以保证把热量均匀地加到所述屏，使所述屏在要保护的盘周围产生收缩。为了防止损坏衬底，对温度的控制也很重要。因此，该布局不适用于被非专业人员使用。

在2 217 507 A号英国专利中，揭示了环形保护屏，它用透明或半透明胶安装到密致盘片上。也揭示了一种把屏加到密致盘片上的特殊设备。示出的屏附着到盘片的非读表面，因为申请人相信由于非读表面只有u.v.固化漆形成的相当薄的保护层，所以非读表面最容易受到损坏。虽然这个信念确实有一些基础，但该文件没有解决使光盘读表面免受偶然损坏的问题。

因此，本发明的一个目的是提供用于保护光盘相对表面和边缘表面免受偶然损坏的装置。本发明的另一个目的是提供用于保护光盘免受偶然损坏的装置，且该装置能由非专业人员固定而不需要专用设备。本发明的再一个目的是提供用于保护光盘免受偶然损坏的装置，该装置能在标准重放设备(包括具有多个光盘盒的设备)中使用光盘期间保持原来位置，并适于放入标准盘片“首饰”盒里作一般贮存。本发明的又一个目的是提供这样一种装置，它通过消除或抑制光盘的晃动或其它不稳定性，在使用光盘期间增强光盘的动力学质量。本发明还有一个目的是提供一种修复这些光盘中的较小表面缺陷和污点的方法。

在第一方面，本发明是一种用于光学数据存储装置的封套，所述封套包括其尺寸可覆盖光学数据存储装置读表面的第一平面透明薄膜，其尺寸可覆盖所述光学数据存储装置非读表面的第二平面透明薄膜，其特征在于所述第一和第二薄膜设有具有L形剖面的边沿装置，所述边沿装置的尺寸延伸到光学数据存储装置的周边。

边沿装置最好包括上下边沿元件。下边沿元件可由低碳钢或具有相同强度和特性的材料制成。依据盘片直径，制成下边沿的材料的厚度范围可从20到800μm，其外径范围可以从80到140mm。如此安装下边沿元件的L形剖面，使“L”的竖直臂包围盘片的边缘，而“L”的水平臂形成其上放置盘片下表面的口承。一般，可理解盘片的下表面是数据读表面，因为其上表面一般贴有标签且为非反射性。竖直臂的尺寸范围一般从200μm到2.0mm，而水平臂可具有200μm到30mm的宽度。如此选择选中的宽度，使下边沿元件不遮盖盘片数据携带表面的任何部分。

如果由金属形成下边沿元件，则最好由工厂对该元件配制一清洁、光滑而在光学上完美的薄膜，该薄膜中央形成一孔。孔的直径范围从14mm到60mm，尺寸适于容纳标准光盘的中央凸起插口。如此选择薄膜的内径，使薄膜覆盖物覆盖盘片的整个数据携带表面。薄膜的厚度范围可以从1μm到600μm，如此选择薄膜的材料，使它允许激光通过而没有明显的扭转或衰减。

下边沿元件也可以是与薄膜形成一体的向上口承。

有利的是，指定安装到光盘读表面的薄膜可涂敷一光学耦合剂，该耦合剂有助于在薄膜和盘片的数据读表面之间建立在光学上完美的界面。

光学耦合剂的折射率最好选成尽可能接近于附着薄膜的光学数据存储装置的折射率。光学耦合剂的折射率与光学耦合剂在使用中所附着的光学数据存储装置表面折射率的偏差最好不超过±10％，尤其是最好不超过±5％。

光学耦合剂最好是一种能流入在光学数据存储装置表面上小缺陷的材料，尤其是硅酮基材料。这个能力可修复较小污点和表面粗糙，从而把重放损失减到最少，而且不危及所存储的数据。

光学耦合剂的较佳形式是包含硅油和惰性填料的混合物，诸如由Rhone-Poulenc以注册商标“Rhodorsil”销售的成分。业已发现Rhodorsil Paste 4尤其适用于把保护薄膜附着到密致音乐盘片上。

光学耦合剂也可以是有延展性的固体材料，诸如插入光学数据存储装置和薄膜之间的用橡胶液处理的透明固体硅酮或透明增塑层状涂层，例如聚氯乙烯(PVC)。这些塑料涂层表现出类似于所谓“粘附薄膜”的粘附效果，并牢牢地粘附到薄膜和光学数据存储装置的表面。这些固体的光学耦合剂最好足够相似，从而它们能渗入表面污点，并以类似上述的液体材料方式修复这些污点。

在本发明的另一个形式中，薄膜本身可起到保护装置和光学耦合剂的双重功能，不需要独立的粘合剂或粘接材料/层。

如上所述，光学耦合剂便于广泛地连接在薄膜和光学数据存储装置的激光读表面之间。在两者之间不允许有空气或其它杂质。光学耦合剂的功能可以是粘合或粘接，最好可以剥离，以在必要时从薄膜上除去。例如，如果依据本发明的保护封套受损并需要用另一个封套来替换，则可能一定要除去该封套。

由于光盘通常是用塑料衬底诸如聚碳酸酯或丙烯酸树脂形成的，所以使用同样材料形成的薄膜尤其有利。这保证了薄膜、光学耦合剂和薄膜所附着的光盘之间的良好光学配合。也发现，即使没有光学耦合剂，三乙酸纤维素也是适用的。

一薄膜也附着到光盘的非读表面，以保证其保护是全面的。此薄膜可以是透明而光滑的塑料，而且最好如此安装，从而当薄膜处于适当的位置时仍能看得见设在非读表面上的标记。该薄膜不必象保护盘片数据读表面的薄膜一样在光学上是完美的。用于非读表面的薄膜尺寸最好类似于在数据读表面上所使用的薄膜的尺寸。附着到非读表面的薄膜最好与其外部周边上的向下口承形成一体，该口承构成边沿装置的上边沿元件，并与上述下边沿元件相配合。此上薄膜也开有中央孔以容纳光盘的中央插口，并可在其表面上涂敷预定与光盘非读表面紧密接触的接触粘合剂。边沿装置也可具有一粘合剂涂层，以把上下边沿元件粘接在一起，和/或把边沿装置粘到盘片边缘而对激光读表面不产生干扰。

在边沿装置向内径向定向的部分上可具有反射表面，以把分散的激光反射回装置，从而把损失减到最小并减少数据读取误差。

提供的边沿装置的一个附加优点在于，当盘片在其记录/重放设备中旋转时，边沿的质量产生惯性作用。这意味着盘片将不容易在设备中晃动。晃动的盘片将导致以不理想的角度反射激光，引起激光信号的损耗或减弱，以及在重放中引起误差或重放失败。

如上所述，边沿装置也保护盘片的边缘：如果边缘碎裂或受损，可能暴露出盘片表面上闪亮的金属层，从而变得容易剥离或沾污。此外，这可能导致激光信号的损耗或减弱，及其重放的必然后果。

边沿装置的另一个优点在于它可防止保护薄膜表面与放置光盘的任何平坦表面接触。

边沿装置可作为搭接在一起的一对可相互啮合的部分，一个部分以光盘的第一侧(表面)方向安装，另一部分以相反方向从装置的另一侧安装。这两个边沿部分可拆卸地啮合，从而需要时它们可分离以除去薄膜。

在另一个变化中，边沿装置在边缘处设有微小的通道，俘获的空气通过这些通道排出。此通道通过保证在薄膜和光盘之间的界面处连续，有利于把薄膜有效地加到光盘上。

通常，上边沿/薄膜组件在工厂中安装了透明的接触粘合剂，从而可粘到光盘顶部的标签表面，也可粘住下边沿元件使之固定就位。

边沿装置的尺寸允许自动换片设备诸如多盘片CD唱机使用具有光盘盒的本发明。此边沿必须足够坚硬，它们能承受自动换片设备中碰到的制动力，同时使保护薄膜保持在适当位置。

在重放期间以高速旋转的光盘中，边沿装置可执行的第二个功能是防止光学耦合剂被挤出保护封套的外部边界。

边沿元件可以与各个薄膜部件形成一体，或可以与其分离。边沿装置可通过焊接或其它方式的永久结合固定到各个薄膜部件。如果边沿元件是金属，则向内径向定位反射的表面简单地可以是金属本身的光亮面层。

在第二方面，本发明提供了一种修复光学数据存储装置激光读表面上较小缺陷和/或污点的方法，此方法的特征在于以下步骤：

(a)至少在缺陷和/或污点附近把光学修复材料涂层加到所述光学数据存储装置的激光读表面，以及

(b)把光盘置于依据本发明第一方面的半永久性封套中。

最好以下述方法实行把光学修复材料涂层加到光学存储装置读表面的步骤：

(i)在半永久性封套第一平面透明薄膜部件的一面提供一层均匀的光学耦合剂，所述光学耦合剂的折射率与要修复的光学数据存储装置的折射率一致；

(ii)把所述第一薄膜部件具有一层均匀光学耦合剂的一面同光学数据存储装置的受损表面相对；

(iii)挤出薄膜和光学数据存储装置之间的任何空气；以及

(iv)使光学耦合剂流入或渗入所述装置表面的受损区域。

这是可能的，因为光学耦合剂的一个特性是可轻微塑形。一种特别佳的光学耦合剂是具有相当高粘性的不凝固透明硅酮胶，诸如上述Rhodorsil(RTM)Paste4。

上述方法能修复较小的表面缺陷，只要薄膜保持正常位置。光学耦合剂流入或渗入刮伤处和类似的表面污点处，以留下入射激光可读的表面而不遗漏焦点。然而，如果除去此薄膜，则一旦清洁了表面，受损处将再次变得很明显。

可使用更永久性的光学耦合剂，它在除去薄膜和清洁后被保留在适当的位置上。

现在将只通过示例并参考附图描述本发明，其中：

图1是本发明一个实施例的仰视图，示出上边沿和薄膜部件；

图2是图1所示布局的俯视图；

图3是依据本发明的下边沿和薄膜的俯视图；

图4是图3所示布局的仰视图；

图5是上下边沿和薄膜在附着于光学存储装置以前的分解侧视图；

图6是图5所示元件在组装后的剖面侧视图；以及

图7是图6所示布局的近视图，详细示出配合的边沿。

现在参考图1和2，这些图分别示出用于激光可读密致盘片(未示出)的上边沿20和薄膜30的仰视图和俯视图。上薄膜30具有中央开口31，以容纳密致盘片的中央凸台。一般，开口31的直径大于密致盘片中央凸台的直径，因为在再现装置中要利用此凸台的内部边沿区，使盘片在重放期间集于中心并固定。

图1示出稍微覆盖薄膜30的边沿边缘21以及边沿口承22。应认为边沿口承22从图所在平面向外延伸，这里只示意地把它示为包围边沿边缘21的一个环。

图2只从上面示出边沿边缘21。在此图中，未示出边沿口承，但可认为它从附图所在平面的下面凸出。

图3和4除了分别示出用于激光可读密致盘片的下边沿40和薄膜50的俯视图和仰视图以外，类似于图1和2的图。类似于与其对应的上薄膜，下薄膜50具有中央开口51，以容纳密致盘片的中央凸台。由于上述原因，开口51的直径大于密致盘片中央凸台的直径。

在图3中，示出稍微覆盖薄膜50外周的边沿边缘41。边沿40具有示意地示为包围边沿边缘41的一个环的边沿口承42。应认为边沿口承42从图所在平面向外延伸，在图4中，未示出边沿口承42。

图5是上边沿20和下边沿40及其各自的薄膜部件30和50在附着于密致盘片60以前的分解视图。

实际上，将从上下组件中选择一个组件以附着于密致盘片60的第一表面。以径向向外轻轻敲击薄膜，挤出在盘片第一表面和附着于第一表面的薄膜之间俘获的气泡。通常，边沿部件的边缘处设有微小的通道，俘获的空气可通过其除去。在图中未示出这些通道。

当完成把第一组件安装到盘片的第一侧面时，把第二组件提供到盘片的第二表面，重复上述除去气泡的处理。各个边缘部分可拆卸地夹在一起，形成上下薄膜的整体保持机构。

图6以剖面示出全部组装好的布局。密致盘片60由中间的流动光学耦合剂诸如上述硅酮制备物固定地夹在上下薄膜部件30和50之间。

图7是相互啮合的边沿部件的近视图。在此图中，把边沿部件清晰地示为与其相关薄膜部件分离的实物。然而，如上所述，边沿部件可以与薄膜部件形成一体，或可通过焊接等与薄膜部件永久连接。也可以是一薄膜具有一形成一体的边沿元件，一薄膜具有一永久连接的边沿元件，或上述分离的边沿和薄膜子组件的组合。

位于盘片激光读表面上的保护覆盖层的作用是减少或防止刮伤。对此表面的损坏可使激光因从刮伤处反射而发散，这将导致丢失该激光所携带的数据。于是盘片被跳读。如果刮伤呈环形，则更有可能削弱对盘片的读取，因为激光以环形移动读取。假定刮伤不是太宽，那么横过盘片的刮伤所产生的问题较小，因为激光可重新扫描盘片，以找到丢失的数据。盘片中央附近的刮伤极有可能导致整个盘片都不能重放，因为激光在这里开始扫描并必须在这里能识别所记录数据的开头。这类似于由唱针跟踪唱片外部周边处的起始槽。

可把涉及有关薄膜的类似考虑应用于盘片的非读表面。这里，保护薄膜的作用是防止或减少对非读薄膜的损伤，避免劣化反射的金属化层。非读表面上的较小污点不成问题，但本发明的封套提供了对光盘寿命有贡献的额外程度的保护。

如果薄膜被刮伤，可除去受损封套，换上未受损表面的新单元。在某些实施例中，替换封套的缺陷部分就已足够，未受损的元件可再次使用。

在具有良好渗透特性的光学耦合剂形成封套一部分的情况下，通常把这样的封套加到激光读表面中度受损的盘片就已足够处理刮伤，从而修复盘片。

边沿装置的一个主要目的是把封套固定在盘片的适当位置上。利用其质量，也可把封套用作有助于盘片在重放设备中更均匀旋转的惰性装置。为了使此功能有效，边沿装置应具有1克的最小质量。盘片将在重放设备中稍稍晃动，这意味着激光的一小部分因以非理想角度反射而损失。通常，光强稍有些减少不是问题，但它在盘片被灰尘或手印等沾污时是危险的。如果晃动与盘片的肮脏区域相重合，则光强可能会降到引起跳读的程度。因此，消除晃动使得重放设备更能承受盘片上的表面缺陷。

如上所述，边沿装置的另一个功能是保护盘片边缘因碎裂而损伤。然而，边沿装置也有助于防止对盘片的表面损伤，因为这将使盘片的底面从其在非存储情况即使用中所处的任何表面稍稍上升。

虽然参考一个较佳实施例特别地描述了本发明，但本领域内的技术人员应理解可以不背离以下权利要求书的范围而作出各种变化。例如，本发明可适用于具有两个可读表面的光学数据存储装置，这可通过在装置的两侧使用光学上完美的薄膜来实现。依据较佳的变化形式，这两个薄膜的表面上都可配上与装置表面接触的光学耦合剂。

Claims (15)

1.一种用于光学数据存储装置的封套，其特征在于所述封套包括其尺寸覆盖光学数据存储装置读表面的第一平面透明薄膜，其尺寸覆盖所述光学数据存储装置非读表面的第二平面透明薄膜，其特征在于所述第一和第二薄膜设有L形剖面的边沿装置，所述边沿装置的尺寸延伸到光学数据存储装置的周边。

2.如权利要求1所述的封套，其特征在于边沿装置包括上下边沿元件，下边沿元件是由低碳钢形成的。

3.如权利要求1或2所述的封套，其特征在于至少在第一薄膜在使用中附着于所述光学数据存储装置的表面上提供一层均匀的光学耦合剂，所述光学耦合剂的折射率与光学数据存储装置的折射率一致。

4.如权利要求3所述的封套，其特征在于光学耦合剂的折射率与光学耦合剂在使用中所附着的光学数据存储装置表面折射率的偏差不超过±10％。

5.如权利要求4或5所述的封套，其特征在于光学耦合剂的折射率与光学耦合剂在使用中所附着的光学数据存储装置表面折射率的偏差不超过±5％。

6.如权利要求3到5中任一项所述的封套，其特征在于光学耦合剂是流体材料。

7.如权利要求3到5中任一项所述的封套，其特征在于光学耦合剂是置于光学数据存储装置和薄膜或若干薄膜之间有延展性的固体材料。

8.如权利要求3到5中任一项所述的封套，其特征在于至少第一薄膜的材料起到保护装置和光学耦合剂的双重功能。

9.如权利要求3到8中任一项所述的封套，其特征在于光学耦合剂的作用是粘接。

10.如权利要求3到9中任一项所述的封套，其特征在于光学耦合剂可剥离，以利于除去薄膜或若干薄膜。

11.如上述权利要求中任一项所述的封套，其特征在于此薄膜或每个薄膜是由激光兼容性的任何材料制成的，包括三乙酸纤维素或与光学数据存储装置的衬底相同的材料。

13.如上述权利要求中任一项所述的封套，其特征在于边沿装置在其径向向内定向的部分上有一反射表面，所述表面用于把发散的激光反射回光学数据存储装置。

14.如上述权利要求中任一项所述的封套，其特征在于边沿装置包括一对咬合在一起的可拆卸啮合的部分。

15.一种修复光学数据存储装置激光读表面上较小缺陷和/或污点的方法，此方法的特征在于以下步骤：

(a)至少在缺陷和/或污点附近把光学修复材料涂层加到所述光学数据存储装置的激光读表面，以及

(b)把光盘置于依据权利要求1～14任一条的半永久性封套中。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于按如下所述实行把光学修复材料涂层加到光学存储装置读表面的步骤：

(i)在半永久性封套的第一平面透明薄膜部件的一面提供一层均匀的光学耦合剂，所述光学耦合剂的折射率与要修复的光学数据存储装置的折射率一致；

(ii)把所述第一薄膜部件具有一层均匀光学耦合剂的一面置于与光学数据存储装置的受损表面相对；

(iii)挤出薄膜和光学数据存储装置之间的任何空气；以及

(iv)使光学耦合剂流入或渗入所述装置表面的受损区域。

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