DE2364869C3

DE2364869C3 - Abtastnadel

Info

Publication number: DE2364869C3
Application number: DE2364869A
Authority: DE
Inventors: Fujio Ashiya Oda; Hiroshi Shijonawate Otani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1980-06-19
Also published as: US3927887A; FR2212591B1; FR2212591A1; DE2364869B2; GB1450140A; DE2364869A1; CA989318A

Description

Abtastnadeln, insbesondere Diamant-Abtastnadeln weiden insbesondere bei hochwertigen Stereophonie-Wiedergabeanlagen verwendet, da sie die Wiedergabeeigenschaften derartiger Anlagen begünstigen. Auch dann, wenn sie hierfür eine Spitze mit kleinem Radius erhalten, zeichnen sie sich durch ein geringes Gewicht und eine lange Lebensdauer aus. Es ist nun jedoch sehr schwierig, die Oberfläche eines Diamanten zu glätten und mit hoher Abmessungsgenauigkeit, insbesondere im Hinblick auf den Radius der Spitze zu bearbeiten. Zum Schleifen und Polieren der Spitzen von Diamant- oder Saphir-Abtastnadeln werden gewöhnlich sehr feine Diamantpartikeln in der Größenordnung von 0,1 μη) verwendet. Bei einem solchen Poliervorgang erhält die Oberfläche der Abtastnadelspitze zwar ein bei Betrachtung glattes Aussehen; in Wirklichkeit werden jedoch zahllose konvexe und konkave Bereiche auf deren Oberfläche erzielt. Aus diesem Grunde besitzt die Oberfläche einen relativ hohen Reibungskoeffizienten, und es ist ein sehr zeitraubender Poliervorgang zur Verbesserung der Verhältnisse erforderlich. Da dennoch Unebenheiten verbleiben, führen herkömmliche Abtastnadel häufig zu Beschädigungen der Schallplattenrillen. Die Fertigung solcher Diamant-Abtastnadeln ist deshalb mit hohen Gestehungskosten verbunden. Besonders große Fertigungsschwierigkeiten sind dann gegeben, wenn die Nadelspitze eine von der runden Form abweichend geformte Spitze erhalten soll. Auf Grund der immer stärker erhobenen Forderung, die Gesamtabmessungen zu verkleinern, um das Gesamtgewicht zu verringern, wurden die herkömmlichen Abtastnadeln der genannten Art immer teurer.

Saphir-Abtastnadeln lassen sich zwar im Vergleich zu Diamant-Abtastnadeln leichter bearbeiten und sind deshalb vergleichsweise billiger. Ihre Abriebfestigkeit ist jedoch ungenügend und dementsprechend ihre Lebensdauer geringer. Herkömmliche Diamant- und Saphir-Abtastnadeln haben deshalb trotz ihrer positiven Eigenschaften jeweils auch beträchtliche Nachteile.

An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß es bereits bekannt ist (DE-Gbm 16 81 654), bei Herstellung von Abtastnadeln die Nadelkörper aus Stahl oder Bronze zu fertigen und sie mit einem Überzug aus hartem Nitrid und/oder Silicid zu versehen. Die Härte derartiger Abtastnadeln und die Haftfähigkeit der Überzugsschicht auf dem Nadelkörper lassen jedoch zu wünschen übrig, so daß sie sich in der Praxis nicht durchsetzen konnten. Schließlich sei der Vollständigkeit halber festgehalten, daß es bekannt ist (DE-PS 6 38 126), bei Herstellung von Schneidestiften für Schallaufzeichnungsgeräte eine keramische Masse zu verwenden, die unter Ausschluß von Quarz und Feldspat als Grund- oder Zusatzstoffe durch Sinterung feuerfester Stoffe, mit Ausnahme von T?lkum, mit Hilfe eines eutektischen Gemisches aus Ton und Talkum hergestellt ist. Auch derartige Materialien lassen sich bei Herstellung von Abtastnadeln für hochwertige Stereophonie-Wiedergabeanlagen nicht einsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit geringen Fertigungskosten herstellbare Abtastnadel zu schaffen, die eine glatte und harte Oberfläche, eine

Vj hohe Abriebfesligkeit, eine lange Lebensdauer, ein geringes Gewicht und ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufweist sowie leicht herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der im Anspruch I angegebenen Erfindung gelöst. Eine andere Lösung dieser Auf-

5j gäbe ist im Anspruch 4 angegeben.

Der Film aus Siliciumcarbid und/oder Borcarbid kann beispielsweise durch Anwendung der Hochfrequenzaufspritztechnik gebildet werden. Dabei werden Silicium- oder Borcarbid als eine Elektrode und ein Abtastnadel körper in einem Abstand von einigen cm in einer Kam mer angeordnet, in der unter niedrigem Druck stehendes inertes Gas, wie z. B. Argon, vorhanden ist, und das Silicium- bzw. Borcarbid wird verdampft und auf der Oberfläche des Nadelkörpers niedergeschlagen, um so durch Hochfrequenzentladung einen Film zu bilden.

Der Silicium- bzw. Borcarbid-Film hat Diamantkristallstruktur und weist ausgezeichnete physikalische Eigenschaften auf; er zeichnet sich insbesondere durch hohe Haftfestigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmeleitfä-

so higkeit aus, die nahezu gleich der Diamant-Wärmeleitfähigkeit ist. Auf diese Weise ist es möglich, Abtastnadeln mit wesentlich besseren Eigenschaften herzustellen.

Bei Herstellung der erfindungsgemäßen Abtastnadel

5s wird zweckmäßigerweise dafür gesorgt, daß die Stärke des auf den Nadelkörper aufgetragenen Siliciumcarbid- und/oder Borcarbid-Films wenigstens 2 μιπ, vorzugsweise 2 bis 20 μηι, beträgt. In besonders vorteilhafter Weise ist es bei Vornahme

fio der Beschichtung möglich, die äußere Oberfläche des Films im Querschnitt elliptisch zu formen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 5 und 6. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er-¹ ndung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Spitze einer Abtastnadel, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Abtastnadel ent-

sprechend der Linie 11-1! der F i g. 1 und

F i g. 3 bis 5 Seitenansichten zur Veranschaulichung von Einzelheiten, die erfindungsgemäß verwirklicht sein können.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist de- Nadelkörper 1 einer gewöhnlichen Diamant-Abtastnadel mit einem Film 2 aus Siliciumcarbid beschichtet; durch diesen Siliciumcarbid-Überzug werden die feinen Unregelmäßigkeiten 3 an der Diamantoberfläche durch Siliciumcarbid ausgefüllt, um eine glatte Oberfläche zu bilden, die il Lebensdauer zu verlängern und eine Beschädigung der Schallplattenrillen weitgehend zu verringern.

Aus den F i g. 3 bis 5 ergibt sich, daß der Abtastnadelkörper 4a am Ende eines Naddarms Ab vorgesehen ist. ,5

Gemäß F i g. 3 ist der Nadeiarm 4b mit einer Bohrung versehen, in die der Nadelkörper 4a der Abtastnadel eingesetzt und in bezug auf den Nadciarm festgelegt ist.

Da ein Film aus Siliciumcarbid widerstandsfester als Saphir (Ai2Ch) ist, wird durch Beschichtung der Oberfläche des Saphir-Abtastnadelkörpers eine Abtastnadel erzielt, die eine lange Lebensdauer besitzt, mit niedrigen Fertigungskosten verbunden ist und sich durch hervorragende Wiedergabeeigenschaften auszeichnet. :·,

Wenn ein Siliciumcarbidfilm auf der Oberfläche eines Leichtmetall-Nadelkörpers, wie z. B. Titan bzw. Duraluminium gebildet wird, ergibt sich eine leichte Abtastnadel mit langer Lebensdauer, die mit geringen Fertigungskosten ohne einen verwickelten Schleifvorgang herstellbar ist.

In diesem Fall läßt sich schließlich auch eine leichte Abtastnadel mit ausgezeichneten Wiedergabeeigenschaften erzielen, indem der Nadclkörper 4a und der Nadehrm 46 als einheitlicher ganzer Körper, wie in den F i g. 4 und 5 veranschaulicht, geformt wird. In diesem Fall läßt sich durch Ausbildung des Nadelarms 4b in Form eines Rohrs gemäß F i g. 5 das Gewicht der Abtastnadel weiter verringern.

Bei Anwendung der Hochfrequenz-Bespritztechnik, kann die Beschichtungsgeschwindigkeit und -richtung des Films in einem gewissen Ausmaß gesteuert werden. Wie in F i g. 2 veranschaulicht, läßt sich die Spitze der Abtastnadel durch Veränderung der Dicke des auf dem Nadelkörper 1 mit gewöhnlicher runder Spitze aufzutragenden Siliciumcarbidfilms 2 elliptisch ausbilden. Auf diese Weise wird eine elliptische Abtastnadel, die eine glatte Oberfläche aufweist, mit geringen Fertigungskosten und ohne ein verwickeltes Abschleifverfahren wie beim herkömmlichen elliptischen Schleifen gewonnen.

Es konnte experimentell geklärt werden, daß eine genügende Festigkeit erzielbar ist, wenn die Stärke des Siliciumcarbidfilms 2 wenigstens 2 μ beträgt, vorzugsweise 2 bis 20 μ. Bei der beschriebenden Ausführungsform wurde ein Siliciumcarbidfilm verwendet; es konnte jedoch durch eingehende Untersuchungen festgestellt werden, daß auch ein Film aus Borcarbid (B4C) mit der gleichen Wirkung wie vorstehend beschrieben vorgesehen werden kann. Es ist auch möglich, zwei Schichten aus Siliciumcarbid und Borcarbid aufzubringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Am einen Ende eines Nadelarms vorgesehene Abtastnadel mit einem aus besonders hartem Kristallmaterial, wie Diamant oder Saphir, durch Schleifen und Polieren gebildeten Nadelkörper, dessen Oberfläche mit einem Film aus einem Carbid beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (2) aus Siliciumcarbid und/oder Borcarbid besteht.

2. Abtastnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Films (2) wenigstens 2 μ, vorzugsweise 2 bis 20 μ beträgt.

3. Abtastnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Films (2) im Querschnitt elliptisch geformt ist.

4.. Am einen Ende eines Nadelarms vorgesehene Abtastnadel mit einem metallischen Nadelkörper, dessen Oberfläche mit einem Film aus einem Carbid beschichtet ist dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelkörper (4a) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung besteht und daß der Film (2) aus Siliciumcarbid und/oder Borcarbid besteht.

5. Abtastnadel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelarm (4b) und der Nadelkörper (4a) als ein einheitliches Ganzes geformt sind.

6. Abtastnadel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelarm (4b) in Form eines Rohrs ausgebildet ist.