CN1256781A - 用于使光盘的盘心居中的方法以及使用该光盘的光学存储系统 - Google Patents
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Abstract
一种光学存储系统(20),它包括一光盘驱动器和一具有低的总指示径向振摆的光学媒体(28),以及制造上述光学媒体的方法。所述光学媒体包括一带有格式化表面(38)和中心孔(42)的光盘基体(36)。提供一光盘对中机构(40),其中所说的格式化表面相对该光盘对中机构被共心地定位。一具有中心孔(46)的盘心(44)位于上述中心孔处,其中所述盘心中心孔相对上述光盘对中机构是居中的。所述光盘驱动器包括一驱动轴(30)以及一从所述驱动轴延伸的中心销(32),用于使该驱动轴对准所说的光学媒体的中心。
Description
技术领域
本发明总体上涉及光学存储系统领域，具体地说，涉及一种光学存储系统，它包括一光盘，该光盘具有低的总指示径向振摆误差，其中所述光盘中能包含高容量的信息，并且涉及制造这种光盘的方法。
发明背景
对于配置、存储和存取大量数据来说，光学数据盘是一种流行的媒体选择。所述数据包括音频和视频节目材料以及计算机程序和数据。光学数据盘的格式包括CD(压缩盘)、CD-R(可读CD)、CD-ROM(CD-只读存储器)、DVD(数字通用盘或数字视盘)媒体、DVD-RAM(随机存取存储器)、诸如磁—光(MO)盘(包括近场记录技术)之类的多种可重写媒体以及相变光盘。一般地说，(诸如CD-ROM之类的)光盘的制造方法是制作母盘，该母盘的参考面内或参考面上形成有代表数据的物理特征。用这种母盘来制作原模，用原模来制作大量的复制盘，每个复制盘均包含有形成在母盘上的数据和跟踪信息。这种光盘的高数据容量、方便性以及较低的制造成本使其在市场上得以巨大成功并被广泛接受。
在光盘中，将数据存储为一系列较低反射率的“凹坑”，这些凹坑压印在有较高反射率的“纹间表面”的平面内。在将光盘材料注进模具时，使这些细微的凹坑形成在塑料盘的表面上。然后，一般在光盘有凹坑的一侧涂敷以诸如薄铝层之类的反射层，就CD而言，随后再涂敷以由漆构成的保护层。光盘上的凹坑可设置在始于光盘中心盘心并止于外部盘缘的螺旋轨迹内，其中每个数据轨迹被限定为所述螺旋的一圈轨迹。数据也可位于一系列共心的数据轨迹内，这些轨迹径向地与中心盘心隔开。
为了读取光盘上的数据，光盘播放器在光盘旋转时将小的激光光点透过光盘的基体照射到数据层上。反射自光盘表面的光强随沿信息轨迹有(或没有)凹坑而变。当凹坑位于“读取用”光点的正下方时，会比光点位于轨迹的平坦部分上时反射回更少的光。播放器内部的光检测器和其它电子线路将这种变化转换成表示所存储信息的数字代码0和1。
随着光盘技术的发展，光盘的存储容量有所增加。较高密度的光盘使得在同样大小的光盘面积内能存储更大量的信息。例如，具有0.65GB存储容量的的CD具有长度为0.83μm的数据凹坑并具有约1.6μm的轨迹间距(数据轨迹之间的距离)。比较而言，DVD盘的数据凹坑则小至长度为0.4μm，且轨迹间距仅为0.74μm，从而在单层上有5GB的存储容量。与此相似，MO和相变盘的轨迹间距则随盘的密度和存储容量而变。
为了读取具有较小凹坑和较小轨迹间距的高容量光盘，光盘播放器的读取用光束必须有较小的光斑焦点。此外，数据必须更精确地位于光盘基体上。理想的是，数据轨迹以共心的方式位于光盘中心孔的周围。在光盘制造过程中，光盘上数据轨迹(或轨迹圈)的径向定位会出现居中误差。这种误差称为总指示径向振摆(RTIR)。RTIR被定义为数据轨迹与光盘播放器上的驱动轴非共心度的量。
在通常的光盘制造过程中，RTIR误差是在注模过程中出现的。典型的注模过程是从加工机构开始的。光学加工机构包括一固定侧和一移动侧。移动侧一般包括：一原模，它用于将数据和格式信息复制到光盘基体上；以及一可移动的开口切割器，它用于在光盘基体上切出中心开口。所述原模通过一内部支架定位，其中该内部支架嵌在所述原模上。在所述加工工具的直径内侧的中心处可以有若干个部件。在典型的光学加工过程中，所有这些部件均需在开口切割器与可移动的内部支架之间保持共心，以便使格式信息(数据轨迹)在光盘基体上相对光盘中心开口或中心孔共心地定位(或居中)。
在光盘模制过程中，使通常为聚碳酸酯的树脂经由浇道进入光学加工工具(模具)内的基体凹腔中，以形成光盘的基体。当填满凹腔时，原模会将凹沟和凹坑的格式复制到基体上。填满之后，开口切割器会向前以便在光盘上切出一中心孔。在上述部件充分冷却之后，就打开光学加工模具，浇道和产品排出器会向前，以便使成型的光盘离开原模。拆除内部支架以更换原模。
上述光学加工工具的任何偏心都会使得在模制的光盘上复现出较大的RITR误差。此外，源于开口切割动作的任何碎屑、余料或其它缺陷以及移动的原模相对光学加工工具固定侧的任何偏心都会增加RTIR误差。当诸如在CD光盘中轨迹间距较大时，光盘阅读器能读取因较大轨迹间距(1.6μm)而一般RTIR误差为50至100μm的光盘。对诸如DVD盘之类的较高容量的光盘来说，光学阅读器难以(或不能)读取因较小轨迹间距而RTIR误差大于50μm的DVD光盘。在一般RTIR为20至30μm的MO光盘技术中也存在类似的问题。
为了将RTIR误差降低至可接受(或可读取)的水平，可将盘心安装在光盘的中心开口内。确定一新中心的位置，并相对格式化的数据轨迹将盘心居中地安装在光盘上。利用昂贵的对中过程一般可以实现这一点。此外，盘心本身是用组合模模制而成的，从而相对总的光盘成本有较高的价格。
希望有这样一种光学存储系统，它包括具有低的RTIR误差的高容量光盘。希望有一种具有低RTIR的高容量光盘，这种光盘使用了一种经济有效的将驱动器对准光盘上信息的方法。此外，希望有一种用于形成高容量光盘的光盘模制工艺，它包括对通常的光学加工工具作简单的改进且能使光盘基体有低的RTIR误差。
发明概要
本发明包括一种光学存储系统，该系统包括一具有低的RTIR误差的高容量光盘。本发明还包括一种用于形成高容量光盘的光盘模压和制造方法，它包括能使光盘基体有低的RTIR误差的光学加工工具。
在一个实施例中，本发明是一种光学存储系统，它包括一光盘驱动器和一具有低的总指示径向振摆的光学媒体。该光学媒体包括一带有中心孔的光盘基体，此光盘基体包括一格式化表面和一中心区域，其中所述中心区域位于上述格式化表面与中心孔之间。一光盘对中机构位于上述中心区域内，其中所说的格式化表面相对上述光盘对中机构被共心地定位。一具有盘心中心孔的盘心位于光盘基体的中心孔处，其中所述盘心中心孔相对上述光盘对中机构是居中的。所述光盘驱动器包括一驱动轴以及一从该驱动轴延伸出来的中心销，用于使驱动轴对准光学媒体的中心。
所述格式化表面包括多条一般为共心的轨迹，其中每个轨迹被限定为一个共心的圆环或一个轨迹的一圈螺旋。所述光盘对中机构可与光盘基体模制成一体。该光盘对中机构包括一从光盘基体延伸出来的环形凸脊。所述光学存储系统还包括用于将驱动轴与光学媒体耦合的机构。该耦合机构可包括耦合在驱动轴上的磁性材料，用于使光学媒体磁耦合于驱动轴上。
在另一个实施例中，本发明包括一种用于存储高容量信息的光盘。所述光盘包括一具有中心孔的光盘基体，该光盘基体包括一格式化表面和一中心部分，其中，所述格式化表面包括多条螺旋或共心的轨迹，并且，所述中心部分位于上述格式化表面与中心孔之间。一光盘对中机构位于上述中心部分内，其中所说的格式化表面相对上述光盘对中机构被共心地定位。一盘心位于上述中心孔内，其中所述盘心相对前述光盘对中机构是居中的。所述光盘对中机构可包括一环形凸脊并与光盘基体模制成一体。所述光盘具有低的总指示径向振摆误差。
所述盘心可包括一盘心耦合机构，用于将盘心与光盘驱动器耦合。所述盘心耦合机构可由铁磁材料制成。所述盘心可由其中含有高密度磁性材料的聚合物材料制成。在一个实施例中，所述盘心由均质的磁性聚合物制成。在另一个实施例中，所述盘心包括通常为圆柱形的主体以及一从通常为圆柱形的主体延伸出来的凸缘。所述凸缘可固定于光盘基体上。光盘基体可包括一表面，此表面带有位于中心孔周围的凹陷部，其中所述凸缘在上述凹陷部内被固定于光盘基体上。上述凹陷部的深度可大于前述凸缘的厚度。
在又一个实施例中，本发明包括一种使盘心相对其中能含有高容量信息的光盘的格式化表面居中的方法。所述光盘具有低的总指示径向振摆误差。所说的方法包括模制出带中心孔的光盘基体，该光盘基体包括格式化表面和中心区域，其中所述中心区域位于上述格式化表面与中心孔之间。一光盘对中机构形成在上述中心区域内，其中所说的格式化表面相对上述光盘对中机构被共心地定位。一盘心在上述中心孔内相对上述光盘对中机构居中。所述盘心包括一中心孔，其中所述盘心中心孔相对前述光盘对中机构是居中的。所述光盘对中机构可以是一圆环。
使盘心居中进一步包括下列步骤：提供一带有一对心机构和一中心销的夹具，其中所述中心销在前述夹具上相对前述对中机构是居中的。所述对心机构可与前述光盘对中机构相啮合。所述光盘基体放置在前述夹具上，其中所述光盘对中机构与对心机构相啮合。所述盘心放置在中心销上，并且该盘心固定于光盘基体上。可用粘合剂将所述盘心固定在光盘基体上。可通过使中心销穿过盘心中心孔而将盘心放置在中心销上。
在还一个实施例中，本发明包括一种可叠置的光盘。所述可叠置的光盘包括一具有一第一侧面和一第二侧面的光盘基体，所述基体中包括有一格式化的表面。一叠置机构可从光盘基体延伸出来。设置与光盘基体成一体的机构，以便在叠置光盘过程中提供径向支承。
所述叠置机构可包括一圆环形凸脊。上述用于提供径向支承的机构可以是光盘表面上的凹陷部。该凹陷部可用来接收上述叠置机构
附图简述
由于连同附图参照下述详细说明可更好地理解本发明的其它目的和本发明的多种附属优点，所以能很容易地意识到这些目的和优点，在附图中，所有相同的标号均表示相似的部分，其中：
图1是本发明光学存储系统的局部剖面图；
图2是图1所示光学存储系统的放大图；
图3是本发明光盘的平面图；
图4是沿图3中4-4线的局部剖面图；
图5是在用于制造本发明光盘的光盘模制过程中使用的工具的一个实施例。
图6是图5所示的内部支架的一个实施例的俯视图；
图7是沿图6中7-7线的剖面图；
图8是表示使用了本发明的光盘叠置机构的多个光盘的剖面图；
图9是表示制造供本发明光盘存储系统使用的光盘的一个步骤的局部剖面图；
图10是表示一个组装好的供本发明光盘存储系统使用的光盘的局部剖面图，所述光盘上带有一居中的盘心；
图11是表示本发明光学存储系统的一个实施例运转时的局部剖面图；
图12是本发明光盘第二实施例的局部剖面图；以及
图13是本发明光盘第三实施例的局部剖面图。
对最佳实施例的详细说明
在图1中，总体上用标号20来表示本发明的光学存储系统。该光学存储系统20包括一光盘盒22，它与(部分示出的)光盘阅读器24相连。具体地说，光盘盒22包括盒壳26，该盒壳内包含有光盘28。光盘阅读器24包括一光盘驱动轴30，它带有一从该驱动轴延伸出来的中心销32。
光盘盒22在光盘阅读器24中是居中的。光盘28具有低的总指示径向振摆(RTIR)，从而其中能包括高容量的数据。光盘28在驱动轴30上是居中的，更具体地说，包含在光盘28内的数据相对中心销32是以共心的方式定位的。因此，可在有低的RTIR的情况下将高容量的数据包含在光盘28上，从而能用光盘阅读器24读取光盘28。
在图2中，以放大图的方式表示光学存储系统20。光盘28以可旋转的方式包含在盒壳26内。盒壳26可保护光盘28不被破坏和不受碎屑影响。盒壳26包括盒开口34，它可使驱动轴30进出光盘28。在将光盘盒22放进光盘阅读器24内时，驱动轴30就会向前穿过盒开口34，以便与光盘28啮合，从而使光盘28旋转。
光盘28包括带有格式化表面38的光盘基体36、光盘对中机构40以及中心孔42。带有盘心中心孔46的盘心44位于中心孔42内。通过光盘制造过程来使格式化表面38相对光盘对中机构40共心。盘心44位于中心孔42内并且相对光盘对中机构40是居中的。盘心中心孔46可接收光盘驱动轴的中心销32。因此，当光盘驱动轴30与光盘28啮合时，中心销32会穿过盘心中心孔46，并且光盘28会在光盘驱动轴30上居中。具体地说，格式化表面38相对光盘驱动器以共心的方式定位(居中地位于轴30上)。
就本发明而言，光盘28最好是具有低的RTIR的高容量光盘。以下在本说明书中更详细地说明光盘28和制造光盘28的方法。
光盘驱动轴30包括一通常为圆柱形的主体48，它具有第一端50和第二端52。第一端50与光盘28相接触并啮合。第二端52与光盘阅读器24中的驱动装置(未示出)相连，以便控制并使驱动轴30旋转。
中心销32通常为圆柱形并从第一端50延伸。中心销32沿标号54所示的驱动轴30旋转的纵轴居中。
驱动轴30还包括一凸缘56和一耦合机构58。凸缘56在第一端50附近从通常为圆柱形的主体48上径向地延伸。凸缘56在光盘28啮合期间为光盘28提供支承。具体地说，凸缘56包括一凸缘表面60，它与光盘28相接触。
耦合机构58可位于中心销32附近并提供光盘驱动轴30与光盘28之间的耦合力。在所示的一个示例性实施例中，耦合机构58由诸如嵌在驱动轴30中的磁体之类的铁磁材料制成(并可与电源相连)，以便提供光盘28与驱动轴30之间的电磁耦合力。
在一个最佳实施例中，驱动轴主体48由刚性材料制成，最好由不锈钢制成。中心销32由不锈钢制成，它具有能按精确容差嵌在盘心中心孔46内的直径。在一个实施例中，中心销32的直径略小于4mm。
图3表示光盘28的平面图。光盘28是低RTIR的光盘，它能包含高容量的数据。光盘28可与诸如前述CDROM、DVD、MO或相变光盘之类的只读光盘或可写光盘相类似。光盘28包括信息区62和中心部分64。信息区62中可包含编码后的数据。中心部分64包括位于其中的盘心44。
图4表示光盘28的局部部面图。光盘28包括第一侧面66和第二侧面68。带有凹陷部72的光盘表面70位于第一侧面66上。凹陷部72位于中心部分64内。凹陷部72在光盘表面70所限定的平面的下方延伸。
在所示的实施例中，格式化表面38和光盘对中机构40位于光盘28的第二侧面68上。格式化表面38位于信息区62内，光盘对中机构40位于中心部分64内。中心部分64还可包括诸如凹沟74之类的其它特征、凹痕或凸起，它们可作为光盘模制过程的二次产品形成在光盘28内。在通常的光盘模制过程中，最终的凹沟74为0.3mm深或更少，并且不对凹沟的形状进行加工，因此它能起光盘对中机构的作用。
数据可作为一系列钻在较高反射率的“纹间表面”的平面内的较低反射率的“凹坑”而存储在格式化表面38内。就CD-ROM光盘而言，这些细微的凹坑可在注模过程中形成在光盘基体36的表面上，这以后在本说明书中会作详细说明。光盘上的凹坑以螺旋轨迹设置，所述螺旋轨迹始于信息区62与中心部分64相邻的起点并止于光盘的外缘。可将上述螺旋轨迹限定为多个通常为共心的轨迹，其中，每个通常为共心的轨迹均为螺旋轨迹的一圈轨迹。另外，格式化表面38可由多个共心轨迹构成。与此相似，就诸如磁光盘或相变光盘之类的可写光盘而言，将数据编码在设置于螺旋轨迹中的可读/可写材料内。具体地说，可写光盘可包括形成在光盘基体内的螺旋或共心轨迹，其中，将数据编码在位于这些螺旋轨迹之间的区域内的可写材料中。
可相对光盘对中机构40来使位于格式化表面38内的数据轨迹共心。光盘对中机构40可用作光盘对中特征，以便使光盘驱动轴30对准格式化表面38上的数据轨迹的中心。在一个最佳实施例中，可在光盘组装过程中用光盘对中机构40来使盘心44在中心孔42内居中，因此，驱动轴30相对格式化表面38上的数据轨迹是居中的。
在所示的示例性实施例中，光盘对中机构40可以是一通常以共心的方式位于中心孔42周围的环状部件、圆环或凸脊。还应认识到，光盘对中机构40可由光盘基体上的其它特征构成。由于有了对中机构40，故中心开儿42不必相对格式化表面38精确地居中。圆环40作为模制的凸起从光盘基体36的表面延伸出来。在一个最佳实施例中，圆环40相对光盘基体36的高度最好小于光盘基体36的厚度，且必须有能起光盘对中机构作用的尺寸和形状。在一个最佳实施例中，圆环40从光盘基体36的表面上延伸0.5mm。另外，应该认识到，光盘对中机构40可由粘合于光盘基体36上的独立制作的构件构成。
在光盘组装过程中，利用光盘对中机构40使盘心44相对格式化表面38上的数据轨迹居中。在所示的示例性的实施例中，盘心44包括一具有向外延伸的凸缘78的主体76。盘心中心孔46穿过主体76延伸。当主体76穿过盘心中心孔46延伸时，凸缘78支撑在光盘表面70上。在一个最佳实施例中，凸缘78位于凹陷部72内。在光盘表面70上使用粘合剂(未示出)将盘心44与光盘基体36耦合起来。
在一个实施例中，盘心44包括第一构件80和第二构件82。第一构件80由压制钢制成并包括凸缘部分84、圆柱形侧面部分86以及底部部分88。凸缘部分84沿第一方向延伸并构成了凸缘56。圆柱形侧面部分86沿第二方向从凸缘部分84向下延伸约90度。底部部分88从圆柱形侧面部分86(沿第三方向)径向向内延伸约90度。第二构件82是在第一构件80内用组合模模制而成的，具体地说，第二构件80被圆柱形侧面部分86和底部部分88所包含。在这一实施例中，底部部分88执行盘心耦合机构79的功能。在另一个实施例中，应该认识到，盘心44可由单体宏观复合磁性聚合物制成。在这一实施例中，盘心44可包括共聚物复合材料，这种复合材料装载有磁性材料，以执行耦合机构的功能。
盘心44通常居中地位于光盘中心孔42处。盘心44具体地说是盘心中心孔46相对光盘对中机构40是居中的。因此，格式化表面38上的数据轨迹相对盘心中心孔46以共心的方式定位，以便使光盘28在光盘驱动轴30上居中。应该认识到，盘心44可延伸进或延伸过中心孔42。
光盘20在读盘过程中具有低的RTIR误差。具体地说，由于格式化表面38上的数据轨迹在光盘形成过程中相对光盘对中机构40以共心的方式定位，所以在制造过程中光盘28有低的RTIR误差。盘心中心孔46相对光盘对中机构40以居中的方式定位。因此，可在低RTIR误差的情况下相对盘心中心孔46使数据轨迹在格式化表面38上共心。
在所示的示例性实施例中，应该认识到，由于光盘对中机构40(显示为圆环)从光盘基体36上延伸出去，故光盘对中机构40可用作叠置机构，以有助于叠置和控制多个光盘28。当用作叠置机构时，光盘对中机构40在各光盘28之间提供一隔离件并阻止格式化表面38与相邻的光盘相接触。以下将在本说明书中详细说明在光盘28的制作过程中将光盘对中机构40用作叠置机构。
在一个示例性实施例中，本发明的光盘28包括由聚碳酸酯树脂构成的光盘基体36。光盘28具有130mm的外径并包括有直径为15mm的中心孔42。光盘对中机构40是一圆环，它位于距开口22为8.3mm的位置处。该圆环具有1mm的宽度和0.5mm的高度。凹沟74位于距中心孔42为9.6mm的位置处，凹沟的宽度为0.9mm、深度为0.3mm。格式化表面38位于距光盘对中机构40为4.0mm的位置处。
在一个实施例中，盘心44包括第一构件，它由压制钢构成，所述第一构件中包括有用组合模模制而成第二构件82。凸缘部分84的外径约为25mm，圆柱形侧面部分86的外径尺寸可接收在光盘中心孔内。盘心中心孔46的直径为4mm，从而能精确地接收从中经过的中心销32。
在上述示例性实施例中，光盘28具有0.35μm的轨迹间距，从而有30μm或更小的RTIR。光盘28可以是高容量光盘，具有大于20GB的存储容量。
在一个最佳实施例中，所述光盘28是具有格式化表面的单面或双面磁光盘，所述格式化表面是用通常的磁光技术形成在光盘28上的，或者，所述格式化表面可以使用包括近场记录技术(这种技术与授予Lee等人的美国专利第5202880号所公开的内容相似)在内的磁光技术。对存储在格式化表面38上的数据进行写/读的技术可以使用如授予Corle等人的美国专利第5125750号所公开的近场记录技术。
图5中用标号100总体上表示用于制造低RTIR光盘28的光学工具的剖面图。光学工具100用于在与本文上述光盘模制过程相类似的光盘模制过程中模制光盘28的复制品。光学工具100是完整光盘模制制造过程(未示出)的一部分，所说的过程可以是如本文以上所述的用于制造CD-ROM、DVD、MO或相变光盘的过程。低RTIR的光学工具100一般包括固定侧104和移动侧106。固定侧104以可移动的方式与移动侧106耦合，以形成一光盘基体凹腔108。设置有浇道110以使用于构成光盘36的诸如聚碳酸酯树脂之类的材料的通道进入光盘基体凹腔108。
移动侧106包括浇道排出器112、开口切割器114、产品排出器116、杆状罩盖118、内部支架120以及原模122。浇道排出器112用于在打开光学工具100过程中排除浇道110。开口切割器114用于在光盘28内切出中心孔42。产品排出器116用于从光学工具100中排出最终产品复制光盘28。内部支架120是可拆卸的，以便更换和固定住原模122。杆状罩盖118在移动侧106内是固定的，以限定相邻的可移动部件的产品排出器116与内部支架120的位置。原模122用于将格式化表面38(包括数据轨迹或轨迹圈)压印到光盘28上。原模122包括数据轨迹。在上述示例性的实施例中，就CD-ROM而言，原模122包括由数据和凹坑构成的轨迹，所说的数据和凹坑对应于要在光盘模制过程中压印在光盘基体36的格式化表面38上的数据。
用于模制本发明低RTIR光盘28的过程包括用诸如聚碳酸酯树脂之类的光盘模制材料通过浇道110的通道(标号123所示)填充光盘基体凹腔108。在聚碳酸酯树脂被迫进入光盘基体凹腔108之后且在聚碳酸酯树脂冷却之前，开口切割器114如箭头124所示向前运动，以便在光盘基体36上切出中心孔42。在光盘基体凹腔108内的树脂冷却之后，格式化表面38就会被压印在光盘28上，并且打开光学工具100。浇道排出器112向前运动(如箭头125所示)。同时，产品排出器116进行操作以便从光学工具100的表面(具体说是移动侧106的表面)上取下或排出模制的光盘基体36。在这一过程中，杆状罩盖118保持静止。重复上述过程以便制造其它的光盘(或复制品光盘)的基体。然后，使光盘28经历表面加工过程，以便根据光盘的类型和用途在光盘基体上形成诸如反射层、保护层或记录层(MO或相变)之类的其它涂层。
参照图6，它表示内部支架120的俯视图。内部支架120包括一主体123、一形状赋予装置125以及锁定装置126。形状赋予装置125将形状赋给光盘基体36，锁定装置126将原模122保持在光学工具100内。在所示的实施例中，形状赋予装置125包括一环形凹陷部127，锁定装置126包括一环形凸起部分128。内部支架主体123通常为圆柱形形状并且最好由诸如不锈钢或铝之类的金属制成。参照图7，它表示内部支架120的剖面图。内部支架120还包括一锁定环130。
内部支架120靠锁定环130固定在光学工具100内。内部支架120可从光学工具100中拆下以便更换原模122。一旦使不同的原模固定就位，就用锁定环130再度将内部支架120固定于光学工具100。在锁定的位置处，凸起部分126在原模122的边缘上延伸，从而将原模122保持在适当的位置上。
在所示的示例性实施例中，内部支架120用于形成光盘基体36内的光盘对中机构40。内部支架120的凸起部分128和凹陷部127沿内部支架120的顶面132定位。顶面132的形状在光盘模制过程中会反映进光盘基体36。具体地说，在所示的示例性实施例中，凹陷部127用于形成被显示成圆环的光盘对中机构40，凸起部128则形成环形凹沟74。
本发明的独特光学加工工具可制造出具有低RTIR的光盘。原模122与内部支架120紧紧地嵌在一起。可用诸如内部支架120之类的单体金属部件来使压印在光盘基体36内的格式化信息共心。由于可相对由内部支架120构成的光盘对中机构40来使格式化信息共心，故光盘出现RTIR误差仅限于以下过程：冲压原模122、形成母盘和随后形成原模、以及使盘心44相对光盘对中机构40居中。来自开口切割动作的任何碎屑以及诸如浇道排出器112、开口切割器114、成品排出器116和杆状罩盖118之类的其它工具部件的任何偏心性或误安装，均不再会增加压制在光盘28上的最终的RTIR误差。可相对光盘对中机构40来使格式化表面38共心，这种共心性不取决于诸如中心孔46之类的光盘其它特征。
图8中，总体上用标号140表示在光盘制作过程中将光盘对中机构40用作叠置机构。表示的多个光盘(表示为28A、28B、28C和28D)(或更具体地说是光盘复制品)彼此叠置。光盘对中机构40(被表示为一圆环)从光盘基体36上延伸，并用作叠置机构以有助于在制作步骤之间将光盘28叠置起来。当用作叠置机构时，光盘对中机构40在各光盘28之间提供一隔离件并阻止格式化表面38与相邻的光盘相接触。在所示的示例性实施例中，光盘28包括诸如所示的凹陷部72之类的装置以便将光盘28彼此相对锁定在径向位置处，从而进一步有助于将光盘叠置起来。光盘28是这样形成的，即在叠置时，光盘对中机构40刚好位于或嵌在凹陷部72的的内侧。因此，凹陷部72会增加叠置光盘28的径向(或横向)稳定性。凹陷部72会阻止光盘28相对相邻的光盘沿径向方向单独运动。
就本发明的光盘对中机构40而言，光盘对中机构40可在制造过程中用作光盘叠置机构。有了光盘对中机构40，就不再需要在制造过程的步骤之间将各个光盘28存放在独立的光盘盒内。光盘28可整齐地叠置起来而不会导致彼此损害。尽管表示仅叠置有四个光盘28，但是，应该认识到，可彼此叠置多个光盘28。
在图9中，用标号150表示使盘心44相对格式化表面38，具体说是相对光盘对中机构40居中的方法的一个实施例。这一实施例包括一夹具152，它包括一夹具主体154、一(诸如所示的环形凹沟之类的)啮合装置156以及一夹具轴158。夹具主体154通常为圆柱形。环形凹沟156则位于顶面160周围并对应于位于光盘28上的光盘对中机构40且可与该装置相啮合。夹具轴158在夹具152的顶面160上精确地居中，具有与光盘驱动轴30相对应的尺寸和形状。尽管将光盘对中机构40表示为一圆环，但是，应该认识到，该装置也可以有诸如环形凹沟或销之类的能与相应的啮合装置156相啮合的其它形式。
在操作过程中，通过下述方法使盘心44相对光盘对中机构40居中即：先将无毂的光盘放置到夹具152上，并将光盘对中机构40放置在夹具的环形凹沟156内。将一滴粘合剂放在光盘表面70上的中心孔42周围，具体地说是放在凹陷部72内。通过将盘心中心孔46放在夹具轴158上而将盘心44放在夹具152上(如箭头162所示)。利用这种简单的对中过程，可使盘心44固定在中心孔42内并相对光盘对中机构40(更重要地是相对格式化表面38)居中。在一个最佳实施的中，夹具的环形沟156相对夹具152的顶面至少为0.5mm深，并且有能与光盘对中机构40相啮合或相连的形状。
参照图10，在粘合剂164干燥之后，可将完整的光盘28从夹具152中卸下以便安装进盒壳26(未示出)。还应认识到，可用诸如照相系统之类的更为昂贵或低效的其它周知对中过程来使盘心44相对光盘对中机构40居中。
图11表示操作过程中的光学存储系统。具体地说，表示光盘28与光盘驱动轴30之间的相互作用，以下对这种相互作用进行说明。
在操作过程中，光盘盒22放在光盘阅读器24(局部表示)内。光盘驱动轴向上运动(如指向箭头172所示)，以便与光盘28相啮合或耦合。具体地说，中心销32被精确地接收在中心孔46内，以便使光盘驱动轴30对准格式化表面38上的数据轨迹的中心。尽管盘心44通常在中心孔42内是居中的，但盘心44相对光盘对中机构40是精确居中的。在光盘制造过程中已经相对光盘对中机构40确定了格式化表面38上的数据轨迹的共心性。
随着光盘驱动轴30向前移动，光盘28会与凸缘表面60相接触并支撑在该表面上。在处于啮合位置时，光盘驱动轴耦合机构58会与盘心耦合机构79相对齐。沿垂直方向施加一电磁力，以将光盘28保持在光盘驱动轴30上。在一个实施例中，所述电磁力为4.5-9.0牛顿。这种耦合作用会使以标号176表示的盘心凸缘78与以标号178表示的光盘驱动轴凸缘表面60之间有一压力。
就本发明的独特结构而言，在操作过程中用压力和剪力适当地挤压使盘心粘合于光盘基体36的粘合剂，从而使得盘心 4几乎不可能相对光盘中心孔42移动。此外，由于盘心凸缘压力176和驱动轴凸缘压力178是直接对齐的，故媒体不会卷曲，因为，在光盘基体38上有零夹持力矩。
在撤去驱动轴耦合机构58与盘心耦合机构79之间的电磁力时，驱动轴30会断开与光盘28的啮合。
如前所述，格式化表面38的共心性与光盘对中机构40所提供的定位有关(这种定位是内部支架120在光盘模制过程中形成的)。盘心中心孔46相对光盘对中机构40是居中的。因此，当光盘驱动轴的中心销32精确地配合在盘心中心孔46内时，光盘驱动轴30会相对格式化表面38上的数据轨迹居中。
由于制造光盘28的过程会使光盘有低RTIR误差，故本发明的光盘28对高容量光盘来说是非常有用的。具有低RTIR误差的高容量光盘使用一盘心，该盘心可相对光盘对中机构40精确地居中。在一个最佳实施例中，利用夹具对中过程使盘心44相对光盘对中机构40精确地居中。
在图12中，用标号128表示本发明光盘的另一个实施例的局部剖面图(为清楚起见，未示出光盘盒壳)。光盘128与前述光盘28相类似。光盘128包括读取侧面130和非读取侧面132。格式化表面38和光盘对中机构40位于读取侧面130上。在模制光盘基体36过程中，用如前所述的过程使格式化表面38上的数据轨迹相对光盘对中机构40以共心的方式定位。
盘心组件44位于非读取侧面132上。盘心组件44相对光盘对中机构40是居中的，因此相对格式化表面38上的数据轨迹也是居中的。盘心组件44延伸过中心孔42，并且在一个实施例中，利用前述夹具对中过程使盘心组件44相对光盘对中机构40居中。另外，应该认识到，可用诸如照相系统之类的其它对中过程使盘心组件44在光盘基体36上居中。
在一个示例性实施例中，盘心组件44可经过中心孔42但不延伸进中心孔42。所述盘心组件包括第一构件134和第二构件136。第一构件134可由聚合物复合材料制成，第二构件136则可以是磁活性部分并且可由铁磁材料制成，以便如前所述那样有助于将光盘128磁耦合于驱动轴上。盘心组件44可通常为盘形及可用组合模模制过程来形成。一旦使盘心中心孔46相对光盘对中机构40居中，就可用粘合剂将盘心组件44固定于光盘基体36上。
在图13中，总体上用标号228表示本发明光盘的另一个实施例的局部剖面图。光盘228与前述光盘128和光盘28相类似。在这一实施例中，位于读取侧面130上的光盘对中机构40相对格式化表面38上的数据轨迹以共心的方式定位。光盘对中机构40仅由光盘模制过程中形成在光盘基体36内的单个环形凹沟构成。可利用光学工具的内部支架120(如图6和7所示)的成型表面将光盘对中机构40形成在光盘基体30上。在这一实施例中，利用凸起部分128将光盘对中机构40反映到光盘基体36的表面上，所述凸起部分128还在原模122的边缘上延伸，从而使原模122牢固地保持在适当位置。光盘对中机构40可与(诸如图9所示的夹具152之类的)夹具装置相啮合，以便使盘心组件44在光盘基体36上相对光盘对中机构40居中。还应认识到，可用诸如原模122之类的其它光盘加工部件将光盘对中机构40反映到光盘基体36上。
由于有了光盘对中机构40，故可利用如前所述的夹具对中过程使盘心组件44在中心孔42上相对光盘对中机构40居中。尽管盘心组件44通常在中心孔42上是居中的，但盘心中心孔46可相对光盘对中机构40精确地居中。在放置到光盘驱动装置的驱动轴上时，格式化表面上的数据轨迹会以共心的方式定位并且在驱动轴上是居中的。
利用本发明的对中过程，光盘28、128和228可以是高容量光盘，其上具有高容量的编码数据，同时因能如上所述那样使数据轨迹精确地居中且共心地定位而有低的RTIR。本发明的光盘对中机构40能在光盘模制过程中使格式化表面38的数据轨迹相对光盘对中机构40精确地定位，同时能避免出现通常光盘模制过程中所固有的高RTIR误差。
Claims (14)
1、一种光学存储系统(20)，包括一盘驱动器以及一具有低的总指示径向振摆的光学媒体(28)，该光学媒体包括：
一带有中心孔(42)的盘基体(36)，其包括一格式化表面(38)和一中心部分(64)，其中所述中心部分位于上述格式化表面与中心孔之间；
一位于上述中心部分内的盘对中机构(40)，其中所说的格式化表面相对上述盘对中机构被共心地定位；以及
一具有盘心中心孔(46)的盘心(44)，其中所述盘心中心孔相对前述盘对中机构是居中的；以及
该盘驱动器包括：
一驱动轴(30)；以及
一从该驱动轴延伸的中心销(32)，用于使所述驱动轴对准上述光学媒体的中心。
2、一种用于存储高容量信息的光盘(28)，其包括：
一具有中心孔(42)的光盘基体(36)，该光盘基体包括一格式化表面(38)和一中心部分(64)，其中，所述格式化表面包括多条螺旋或共心的轨迹，并且，所述中心部分位于上述格式化表面与中心孔之间；
一位于上述中心部分内的光盘对中机构(40)，其中所说的格式化表面相对上述光盘对中机构被共心地定位；
一位于上述中心孔内的盘心(44)，其中所述盘心相对前述光盘对中机构是居中的。
3、如权利要求1或2的产品，其特征在于，所述光盘对中机构与前述光盘基体模制成一体。
4、如权利要求1-3中任一权利要求的产品，其特征在于，所述光盘对中机构包括一从上述光盘基体延伸出来的环形凸脊。
5、如权利要求1-3中任一权利要求的产品，其特征在于进一步包括一磁性材料，它用于将驱动轴(30)磁耦合(58)于上述光学媒体上。
6、如权利要求5的产品，其特征在于，所述盘心包括第一构件(134)和由磁活性材料制成的第二构件(136)。
7、如权利要求5的产品，其特征在于，所述盘心包括：
一通常为圆柱形的主体(76)；以及
一从通常为圆柱形的主体延伸出来的凸缘(78)；
其中，所述凸缘固定于上述光盘基体上。
8、如权利要求1-3中任一权利要求的产品，其特征在于，所述光盘具有30μm或更小的总指示径向振摆误差。
9、一种使盘心(44)相对其中能含有高容量信息的光盘(28)的格式化表面(38)居中的方法，所述光盘具有低的总指示径向振摆误差，所说的方法包括下列步骤：
模制出带中心孔(42)的光盘基体(36)，该光盘基体包括格式化表面和中心部分(64)，其中所述中心部分位于上述格式化表面与中心孔之间；
在上述中心部分内形成光盘对中机构(40)，其中所说的格式化表面相对上述光盘对中机构被共心地定位；以及
使用上述光盘对中机构来使所述盘心居中。
10、如权利要求9的方法，其特征在于，所述盘心包括一盘心中心孔(46)，并且所述盘心中心孔相对光盘对中机构是居中的。
11、如权利要求9或10的方法，其特征在于，所述光盘对中机构是一圆环。
12、如权利要求9或10的方法，其特征在于，使所述盘心居中进一步包括下列步骤：
提供一带有一对心机构(156)和一中心销(158)的夹具(152)，其中所述中心销在前述夹具上相对前述对中机构是居中的，并且所述对心机构可与前述光盘对中机构相啮合；
将所述光盘基体放置在前述夹具上，其中所述光盘对中机构与上述对心机构相啮合；
将所述盘心放置在上述中心销上；以及
将所述盘心固定于上述光盘基体上。
13、一种可叠置的光盘(140)，该光盘包括：
一具有一第一侧面和一第二侧面的光盘基体(36)，所述基体中包括有一格式化表面(38)；
一叠置机构，其包括一从上述光盘基体的第一侧面延伸出来的圆环形凸脊(40)；
与光盘基体的第二侧面成整体的机构(72)，以便在叠置光盘过程中提供径向支承。
14、如权利要求13的光盘，其特征在于，上述用于提供径向支承的机构是所述光盘表面上的凹陷部(72)。
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