DE2759874C2

DE2759874C2 - Wiedergabenadel mit einer Elektrode zum Abtasten von Informationen

Info

Publication number: DE2759874C2
Application number: DE2759874A
Authority: DE
Inventors: Kunio Goto; Hisao Yokohama Kanagawa Kinjo; Yoshiyo Wada
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1976-11-17
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1983-02-03
Also published as: GB1596663A; DE2751164C2; CA1097806A; FR2371742B1; GB1596664A; US4199782A; NL179765C; FR2371742A1; NL179765B; DE2751164A1; NL7712557A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wiedergabenadel zum Abtasten von spiralförmig auf der Oberfläche eines drehbaren, scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers als Variation einer Berg-und-Tal-Struktur aufgezeichneten Informationen und zur Umwandlung der als Kapazitätsschwankungen abgetasteten Informationen in elektrische Signale, wobei die Wiedergabenadel symmetrisch zu einer die Abtastrichtung enthaltenden, zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers senkrechten Ebene (Symmetrieebene) ausgebildet ist und am Spitzenteil eine Gleitkontaktfläche aufweist zur gleitenden Berührung der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers während des Abtastvorgangs, sowie eine Elektrode aufweist, mit der die Rückseite der Wiedergabenadel beschichtet ist und die mit der Gleitkontaktfläche eine Kante bildet und zur Weiterleitung der elektrischen Signale dient.

Eine derartige Wiedergabenadel des sogenannten Kapazitätswandlertyps ist aus der DE-AS 23 45 025 bekannt. Mit der bekannten Wiedergabenadel wird eine spiralförmig verlaufende Rille eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers abgetastet, der eine elektrisch leitende Fläche und eine auf dieser angeordnete dielektrische Schicht aus plastischem Polystyrol aufweist. Die bekannte VViedergabenadel besteht aus einem Trägerelement aus Saphir, das abgeschrägte Seitenkanten und deshalb, quer zur Abtastrichtung, einen keilförmigen Querschnitt aufweist. Die Rückseite des Trägerelements ist wellenförmig ausgebildet und ist vollständig mit einem elektrisch leiterden Element aus Tantal beschichtet, das als Elektrode dient.

Die Elektrode reicht bis in das Spitzenteil des Trägerelementes, so daß eine Kante der Elektrode (Abtastkante) ebenfalls wellenförmig oder schlangenlinienförmig ausgebildet ist und bei einer Bewegung des Aufzeichnungsträgers relativ zur Wiedergabenadel über die dielektrische Schicht des Aufzeichnungsträgers gleitet, wobei Änderungen der Kapazität zwischen der elektrisch leitenden Fläche des Aufzeichnungsträgers und der Elektrode auftreten und in ein Informationssignal umgewandelt werden.

Die schlangenhnienförmige Abtastkante der Elektrode an der Rückseite der Wiecrgabenade! ändert anscheinend das f ließverhalten der dielektrischen Schicht derart, dal.t diese an der wellenförmigen Rückseite der Wiedergabenadel hochfließt und dadurch die Erosion der Elekrode verhindert. Mit der bekannten Wiedcrgabenadel wird für die Elektrode aus Tantal, das weicher ist als das Material (Saphir) des Trägerelements, eine Lebensdauer erreicht, die der des Trägerelements entspricht. Dc Wiedergabenadel weist jedoch wegen ihres keilförmigen Querschnitts im Spitzenteil Nachteile auf. die u.'iter unten im einzelnen erläutert werden.

Bei der Wiedergabe von Informationen, du· ,ils ^variation einer Ben; und-Tal-Struktur oder in Form von Linsenkungen auf der Oberfläche eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers spiralförmig um das Zentrum des Aufzeii hnungsträgers aufgezeichnet sind, strebt man nach einor möglichst hohen Informationsdichte, d. h. nach einem möglichst kleinen Abstand zwischen radial benachbarten Informationen. Wenn die Informationen ein Videosignal darstellen, bei dem das Infürmationsfrequcn/band im allgemeinen das etwa 200fache des Frequenzbandes eines Audiosignals beträgt, beträgt def Abstand zwischen radial benachbarten Informationen nur wenige Mikrometer, Mithin ist auch die Fläche der Nadelspitze der Wiedergabenadel, die über diese informationen hinweg gleitet» sehr klein, wodurch der Kontaktdruck an der Nadelspitze pro Flächeneinheit sehr groß ist und zum Beispiel

10 mg/um³ beträgt Aus diesem Grund erfolgt die Ahnutzung der Abtastnadel und des Aufzeichnungsträgers beachtlich schnell. Bei einer Wiedergabenadel, die pyramidenförmig ausgebildet ist, oder die abgeschrägte Seitenkanten aufweist (DE-AS 23 45 025), wird die Elektrode an der mit dem Aufzeichnungsträger in Berührung stehenden Kante proportional zur Abnutzung der Nadelspitze zunehmend breiter. Dies führt zu nachteiligen Störungen des Abtastvorgangs.

Bei einem Wiedergabesystem, bei dem die Informa- ₎₀ tionen in eine. Spiralspur auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind, d. h. bei dem für die Führung der Wiedergabenadel eine Rille oder Nut auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers nicht ausgebildet ist, treten Störungen des Abtastvorgangs dadurch auf, daß d<-r Elektrodenteil der Wiedergabenadel breiter wird als der Abstand zwischen benachbarten Spuren, so daß die Wiedergabenadel zwei benachbarte Spuren gleichzeitig abtastet. Als Folge hiervon treten im wiedergegebenen Signal Schwebungen auf. so daß die Wiedergabenadel in diesem Zustand praktisch unbrauchbar geworden ist. Bei diesem Wiedergabesystem wird der Abtaster mit der Wiedergabenadei auf und längs der Aufzeichnungsspur durch eine elektrische Nachführservolenkung geführt, die von Pilct- bzw. Steuersignalen gesteuert wird, die mit den Videosignalen gemeinsam auf der Spur aufgezeichnet sind. Diesbezügliche Einzelheiten des Aufzeichnungsverfahrens und der Nachführservolenkung, die eine den Aufzeichnungsträger schonende Wiedergabe eines Standbildes. Zeitlupenbildes oder Zeitrafferbildes ermöglichen und die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, sind in der DE-OS 27 15 573 bzw. in der DE-OS 27 46 063 beschrieben.

Bei einem Wiedergabesystem, uei dem die Informationen auf dem Grund einer Aufzeichnungsrille des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind und abgetastet werden, bei der also die Wiedergabenadel in einer Rille oder Nut geführt wird (DE-AS 23 45 025). treten Störungen des Abtastvorgangs dann auf, wenn der mit der Aufzeichnung in Berührung stehende Teil der Wiedergabenadel durch Abrieb so stark verkürzt ist, daß die Seitenkanten der Wiedergabenadel auf dem Steg zwischen zwei benachbarten Aufzeichnungsrillen aufliegen. Als Folge hiervon verliert die Rille durch Beschädigung der Stegkanten ihre Führungseigenschaft. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Nadelauflagedruck verringert wird, um die Abnutzung der Nadelspitze zu verringern und damit ihre Lebensdauer zu verlängern. Hierbei tritt das sogenannte Nadelhüpfen auf. mit dem sich keine stabile Wiedergabe erzielen läßt.

Bei beiden Wiedergabesystemen gibt ferner die Verringerung des Nadeldrucks Anlaß zu Wiedergabestörungen, deren Ursache ein stärkerer Einfluß von Staub und anderen Fremdpartikeln ist. die auf dem Aufzeichnungsträger haften.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wiedergabenadel zu schaffen, bei der während der fortschreitenden Abnutzung der (jleitkontaktfläche die F.luktrodenbreite ^q konstant bleibt oder nur sehr geringfügig zunimmt.

Diese Aufgabe v-nd erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode zwei im wesentlichen parallele^ zur Syrrirnetrieebene spiegelbildlich angeordnete Seiten^ kanten aufweist, deren Abstand kleiner ist als die Breite der Informationsspur,

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Lebensdauer der Wiedergabenadel sehr stark erhöht ist, da eine lange Zeitspanne vergeht, bis die Breite des Elektrodenteils in Richtung der Spurbreite größer als das Intervall der Spureinsenkungen benachbarter Aufzeichnungsspuren des Aufzeichnungsträgers wird. Dies gilt auch für den Fall, daß die Abnutzung des Elektrodenteils nach langer Benutzungsdauer in einem größeren Umfang fortgeschritten ist, und daß die Gleitkontakifläche der Wiedergabenadel sich gegenüber der ersten Inbetriebnahme der Wiedergabenadel deutlich vergrößert hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die im Anspruch 4 angegebenen Facettenschliff-Flächen können leicht hergestellt und stabil geschliffen werden, da es sich dabei um Planschlifflächen handelt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine perspektivische Ansicht des Teils eines Wiedergabegerätes, in dem die irfindungsgemäße Wiedergabenadel verwendbar ist.

Fig. IB eine vergrößerte Aufsicht auf einen Teil einer Informationsaufzeichnung in einer * lfzeicbnungsspur eines drehbaren, scheibenförmigen C uheichnungsträgers.

F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Beispiels einer bekannten Wiedergabenadel,

F i g. 3 eine ähnlich vergrößerte perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabenadei,

F i g. 4A und 4B Aufsichten auf die Kontaktfläche dei Wiedergabenadel der Fig. 3 zu Beginr der Benutzung und nach einer langen Benutzungszeit,

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht, die die Art und Weise der Abtastung einer Wiedergabenadel über eine sich drehende Platte zeigt,

F i g. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabenadel.

F i g. 7A und 7B Aufsichten auf die Kontaktfläche der in F i g. 6 dargestellten Wiedergabenadel ze Beginn der Benutzung und nach einer langen Benutzungszeit.

F i g. 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht ein τ dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabenadel.

Fig. 9A bis 9D vergrößerte perspektivische Ansichten einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabenadel in aufeinanderfolgenden Schritten der Herstellung.

Fig. 1OA und !OB Ansichtender Kontaktfläche der in Fig. 9D gezeigten Wiedergabenadel zu Beginn der Benutzung und nach einer langen Benutzungszeit, und

Fig. 11 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abwandlungsbeispiels der in Fig. 9D gezeigten Wiedergabenadel.

Im ^fo'genden wird unter Bezugnahme auf Fig. IA ein Beispiel eines Wiedergabeteils beschrieben, bei dem die erfindungsgemäße Wiedergabenadel einger.etzl weiden kann. Ein Freiarm 11 ist an seinem freien Ende mit einer Wiedergabenadel 10 versehen und ist an seinem körpernahen oder proximalen Ende über eine Dämpfungseinrichtung .2 auf einem Arm 13 befestigt. Der Arm 13 ist an einer Halteplatte 14 befestigt, die an einem mehrfach zusammenhängenden, zylindrischen !Hohlraumresonator (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die. Wiedergabenadel 10 weist eine Nadelstruktur aus Diamant oder Saphir und eine Elektrode auf, die aus einer elektrisch teilenden Schicht besteht, die auf die Endoberfläche der Nadelstruktur aufgebracht ist, Wie

noch erläutert wird. Diese Elektrode ist durch einen sehr dünnen Leitungsdraht 15, der flexibel und durchhängend ausgebildet ist, an einem Anschluß 16 angeschlossen, der auf der Halteplatte 14 angeordnet ist. Die Wiedergabenadel 10 läuft entlang einer Spur auf der Oberfläche ι eines sich drehenden Aufzeichnungsträgers 17. Auf der Spur ist ein Videosignal als Variation Von Einsenkungen 18 aufgezeichnet, die beim Abtasten eine Variation der elektrostatischen Kapazität zwischen der Oberfläche des sich drehenden Aufzeichnungsträgers 17 und der in Elektrode der Wiedergabenadel 10 verursachen, weiche in elektrische Signale umgewandelt wird.

Die Wiedergabenadel 10 bewegt sich während des Wiedergabevorgangs in einem in Fig. IA in Seitenansicht dargestellten Pfad, der genau genommen ein Bogenstück eines Kreises darstellt. Für den Fall jedoch, daß Oberflächenwellungen des sich drehenden Aufzeichnungsträgers 17 Höhenschwankungen der Wiedergabenadel 10 verursachen, deren Amplitude in der Gröuenorunurig v<m JOO fvlikfüfTicicr liegt, ksnn man st annehmen, daß die Wiedergabenadel in Übereinstimmung mit den Höhenschwankungen der Oberfläche bei der Aufwärts- und Abwärts-Bewegung einer im wesentlichen linearen seitlichen Versetzung unterworfen wird, wenn die Länge des Freiarms 11 in der Größenordnung von 30 mm gewählt ist.

Ein sehr dünner Golddraht 19 mit einem Durchmesser von / B. der Größenordnung von 20 Mikrometer wird — außer an seinen Enden — durch ein schnellwirkendes Klebemittel mit dem Freiarm 11 über eine bestimmte Länge in Längsrichtung des Freiarms verbunden. Die Leiterdrahtteile 19a und 19b der Endteile des Golddrahts 19 werden in einem durchhängenden Zustand mit den Anschlüssen 20a und 20£> verbunden, die auf der Halteplatte 14 vorgesehen sind.

Ein Permanentmagnet 21 ist mittels eines Arms 22 an der unteren Oberfläche der Halteplatte 14 befestigt. Der Draht 19 ist daher in einem starken Magnetfeld angeordnet, das durch den Magneten 21 erzeugt wird.

Der drehbare Aufzeichnungsträger 17. nachstehend als Platte bezeichnet, besitzt eine Vielzahl von Einsenkungen 18. die längs einer spiralförmigen Spur geTiäß dem aufgezeichneten Videosignal aufgezeichnet sind (Fig. IB). Diese Spur besitzt keine Nut zur Führung der Wiedergabenadel, sondern sie besteht lediglich aus den F.msenkungen 18. die in der ebenen Oberfläche der Platte ausgebildet sind. Die spiralförmige Spur besitzt aufeinanderfolgende Spuren f·. r_:. tt. die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jeder Spurteil einer Umdrehung der drehbaren Platte 17 entspricht. An und längs den Seitenkanten leder Spur sind tinsenkungen 23 und 24 von Pilot· oder l.eitsignalen mit zueinander verschiedenen \ 't-q^-jen/en fp und fp; in abwechselnd versetzter Anordnung in der Scheibe ausgebildet. Eine Hälfte jeder dieser Emsenkungen 23 und 24 überlappt den Endteil >> einer gewissen Zahl von Emsenkungen 18 der Spur, wanrend die andere Häifte derselben Einsenkung die Endteile einer gewissen Anzahl von Einsenkungen 18 der angrenzend benachbart liegenden Spur überlappt

Im dem vorliegenden Beispiel wird die drehbare w> Platte, die einen Durchmesser von etwa 30 bis 31 cm besitzt, mit einer Drehzahl von 900 Umdrehungen pro Minute gedreht und besitzt eine Kapazität zur Aufzeichnung eines Informationssignais von ungefähr Minuten Dauer. Die Spuren werden aneinandergren- ^ zend Seite an Seite angeordnet und die Spureinsenkung ist gieicn der Spurbreite die z. B. 2.6 Mikrometer besagt f>e Frequenzen fc. und fp? der Piiotsignaie betragen 511 KHz bzw. 716KHz, und die Spurbreite der Pilotsignale beträgt 0,6 Mikrometer, Die Platte 17 enthält z. B. ein Plattensubstrat alls Poryvihylazelat (PVAC), in dem die Einsenkungen 18 längs der spiralförmigen Spur ausgebildet werden; sie enthält eine Metallbeschicrifuhg, die Z: B. eine Dicke Von 400 Ä auf dem Scheibensübstfat besitzt und eine Elektrode darstellt, und sie enthält eine dielektrische Schutzschicht mit der Dicke von etwa 400 Ä, die auf die Metallschicht aufgebracht ist. Die Platte kann auch durch Verwes dung anderer Materialien anstelle einer Metallbedekkungsschicht eine Eleklföclenfunktiöh besitzen.

Bei der Wiedergabe dreht sich die Platte 17 und die Wiedergabenadel (0 bewegt sich relativ zu den Spuren t\, h..., wodurch das aufgezeichnete Videosignal und die Pilotsignale fp\ und fpi durch die Wiedergabenadel 10 wiedergegeben werden. Das auf diese Weise abgetastete Wiedergabesignal wird einer ein Regelsignal erzeugenden Schaltung zugeführt. Ein Regelsignal wird voii tief Rcgcläigriä'schä'iüng gGfTfsS der Abweichung der Wiedergabenadel 10 von jeder Spur erzeugt und den Anschlüssen 20,7und 20bzugeführt.

Wenn ein Regelsignalstrom durch die Anschlüsse 2Öa und 206 und den Draht 19 fließt, wirkt eine Versetzungskraft auf den Draht 19 in Querrichtung senkrecht zur Längsrichtung des Freiarms 11 gemäß dem oben erwähnten Strom nach der Flemingschen linken Handregel, da der Draht 19 innerhalb des durch den Eigneten 21 erzeugten Magnetfeldes angeordnet ist. Da der Draht 19 mit dem Freiarm 11 verbunden ist. wird der Freiarm 11 durch die auf den Draht 11 einwirkende Kr*ft versetzt. .Ms Ergebnis wird die Wiedergabenadel 10 in einer Richtung versetzt, die senkrecht zur Längsrichtung der Spur verläuft, und die Nachführregelung wird derart ausgeführt, daß die Wiedergabenadel 10 genau der Spur nachgeführt wird. Als Wiedergabenadel 10 wurde bisher eine Wiedergabcnadel 30 mit der in Fig.2 dargestellten Gestalt verwendet. Diese Wiedergabensdel 30 besitzt eine Nadelhauptstruktur 31, die aus gegen Abnutzung widerstandsfähigem Material, z. B. Diamant oder Saphir, besteht und die Form einer dreieckförmigen Pyramide aufweist, deren drei Flächen die Kantenlinien 32a. 326 und 33 bilden. Der Scheitelteil (der den ßodenteil darstellt, wenn die Nadel benutzt wird) ist abgeschnitten und besitzt daher eine Kontaktfläche 34. die auf der Platte 17 gleitet. Eine der genannten Flächen ist mit einer Elektrode 35 aus einem leitenden Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Hafnium oder Titan, ausgebildet oder durch Sputtern (Kathodenzerstäubung) aufgebracht.

Die Elektrode 35 besitzt die Form eines abgeschnittenen Dreiecks, das durch die Kantenlimen 32a und 32b festgelegt ist zwischen denen der Winkel Θ liegt Das heißt diese Elektrode 35 besitzt eine Gestalt die gleich der Gestalt ist die sich ergibt wenn die Hauptstruktur 31 der Wiedergabenadei auf eine Ebene parallel zur Elektrode 35 projiziert wird. Der Winkel 0 der Spitze der Nadelhauptstruktur 31 wird zu ungefähr 40° gewählt denn wenn dieser Winkel zu klein ist, brechen Teile von der Nadelhauptstruktur 31 heraus oder diese Struktur bricht Wenn die Wiedergabenadel 30 benutzt wird, wobei die Gleitkontaktfläche 34 sich in Kontakt mit der sich drehenden Platte 17 befindet wird die Nadelspitze fortschreitend abgenutzt und die Breite der Elektrode 35 in Richtung der Spurbreite der drehbaren Scheibe nimmt an der Gleitkontaktfläche 34 proportional zur Größe der Abnutzung zu. Wenn z. B. während

des Beginns der Benutzung die Breite der Elektrode 35 an der Gleitkontaktfläche 34 gleich Pl ist, nimmt die Breite der Elektrode 35 mit fortschreitender Abnutzung, wie durch die gestrichelt dargestellte Gleitkontaktfläche 34<7 angegeben ist, zu und wird so groß, wie durch P2in Fig.2dargestellt ist,

Wenn die Breite P 2 dieser Elektrode 35 größer als die Abmessung der Spureinsenkung TPder Spuren /|, /2, /3,... *aif der Platte 17 ist, werden benachbarte Spuren gleichzeitig wiedergegeben. Aus diesem Grund wird die Wiedergabenadel dann unbrauchbar, und es endet die taugliche oder brauchbare Lebensdauer. Folglich ist die Lebensdauer dieser Abtastnadel relativ kurz.

Die Art und Weise, in der die bei der vorstehend beschriebenen Wiedergabenadel auftretenden Schwierigkeiten durch die erfindungsgemäße Wiedergabenadel beseitigt werden, ergibt sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Die Breite der Elektrode und der Gleitkontsktfiächs ύ~ΐ Wieder^cTsbenäd'6l-l"!Hiiⁿtstruktur c>ρ 111 die Breite in Richtung der Breite der Spur der sich drehenden Platte dar. Die Länge der Gleitkontaktfläche ist die Länge, die sich in Richtung der Spur erstreckt.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.3 dargestellt ist. wird bei der Herstellung einer Wiedergabenadel 40 zuerst eine Wiedergabenadel erhalten, deren Gestalt derjenigen der bekannten und in Fig.2 dargestellten Wiedergabenadel ähnlich ist. Zuerst wird eine Elektrode 42 mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von z. B. 1000 bis 2000 Ä dadurch gebildet, daß eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Mat .rial. ζ. B. Hafnium oder Titan, auf eine Fläche der Nadelhauptstruktur 41, die aus Diamant oder Saphir besteht, durch Sputtern (Kathoden zerstäuben) aufgebracht wird. Anschließend wird die Nadelhauptstruktur derart geschliffen, daß sie zwei weitere Flächen erhält, die mit der Fläche der Elektrode 42 die Kantenlinien 43a und 436 und zusammen eine Kantenlinie 44 bilden. Zusätzlich wird der Scheitelteil der Hauptstruktur 41 derart geschliffen, daß die Breite der Elektrode 42 eine vorgeschriebene Breite Pbesitzt. wodurch die Gleitkontaktfläche 45 ausgebildet wird. Es wird auf diese Weise eine Nadelhauptstruktur mit einer Gestalt erzeugt, die ^!im wesentlichen gleich d*T in F i g. 2 dargestellten Gestalt ist.

Dann werden die Teile dieser Nadelhauptstruktur 41 an den oberen Enden der Kantenlinien 43a und 436 zusammen mit den entsprechenden Teilen der Elekfode 42 in einer Weise abgeschliffen, daß die Breite der Elektrode 42 in der Nähe der Gleitkontaktflächen 45 konstant ist und über eine vorgegebene und sich von der Gleitkontaktfläche 45 abwärts erstreckende Strecke h (z. B. einige Mikrometer oder mehr) den genannten Wert Pbesitzt, wodurch die Ausnehmungen 46a und 466 erzeugt werden. Auf diese Weise wird die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiedergabenadel 40 erhalten.

Die Gleitkontaktfläche 45, die während der Benutzung die Bodenfläche darstellt, ist eben und schließt die vorderste Spitze der Elektrode 42 ein, und die Gleitkontaktflächen 45 besitzt zu Beginn der Verwendung der Wiedergabenadel 40 eine dreieckförmige Gestalt, die durch die Gleitkoniaktfläche 45a in Fi g. 4A wiedergegeben ist Wenn die Nadel 40 über eine lange Zeit benutzt ist, ist die Elektrode 42 und die Nadelhauptstruktur an ihrer Spitze abgenutzt und die Gleitkontaktfläche nimmt eine fünfeckige Gestalt 456 an, wie Fig.4B zeigt Selbst in diesem abgenutzten Zustand der Nadel bleibt die Breite der Elektrode 42 aufrechterhalten und besitzt den konstanten Wert P₁ da die Breite der Nadelspitze zusammen mit der Breite der Elektrode 42 den konstanten Weft Püber die Strecke h besitzt, wie beschrieben wurde. Selbst wenn daher die Nadelspitze nach einer langen Benutzungsperiode eine beträchtliche Abnutzung erfährt, wird die Breite der Elektrode 42 nicht größer als die Spurbreite, wodurch die Lebensdauer der Wiedergabenadel verlängert ist.

Während die Nadelspitze abgenutzt wird, nimmt die Breite und Länge der Gleitkontaktfläche 45 von Wa auf Wb bzw. von La auf Lb zu, wie einem Vergleich der Fig.4A und 4B entnehmbar ist, wobei sich die Fläche der Gleitkontaktfläche erhöht. Als Ergebnis wird der

'i Kontaktdruck pro Flächeneinheil des K' ntakts stark auf z. B. 1 mg/μιτι² erniedrigt, und diese Verringerung des Nadelkontaktdrucks trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Wiedergabenadel und der Lebensdauer der Platte 17 bei.

Wenn jedoch dip länge Lh der abgenutzten Gleitkontaktfläche 45b zu groß wird, ist dies die Ursache für eine Erscheinung, bei der sich die Spitze der Elektrode 42 von der Platte 17 abhebt, während die Wiedergabenadel 40 einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung (genau genommen einer bogenförmigen Aufwärts- und Abwärtsbewegung) gemäß den Oberfläclienwellungen der sich drehenden Platte 17 unterliegt. Folglich kann eine stabile und genaue Wiedergabe nicht länger ausgeführt werden. Entsprechend legt diese Erscheinung eine praktische Grenze für die Lebensdauer der Wiedergabenadel fest, und deren Lebensdauer endet, wenn deren Länge Lb z. B. 20 Mikrometer überschreitet.

In Fig.5 ist der Abtastzustand der Nadelspitze in

^5 ihrem abgenutzten Zustand bezüglich der Spur auf der Platte 17 zum Zeitpunkt dargestellt, indem die Gleitkontaktfläche 45 die in F i g. 4b dargestellte Gestalt besitzt. Bei der vorliegenden Ausführungsfonn der Erfindung beträgt die Spureinsenkung 7Pz. B. 2,6 Mikrometer und die Elektrodenbreite P wird zwischen 1.5 Und 2,0 Mikrometern gewählt. Derjenige Teil der abgenutzten Gleitkontaktfläche 456, der durch die Hauptstruktur 41 der Wiedergabenadel gebildet ist, gleitet über eine Vielzahl von Spuren; da jedoch die

⁴"' Elektrode nur den durch das Bezugszeichen 42 bezeichneten Teil belegt, ergibt sich aufgrund dieses Zustands der Nadelhauptstruklur 41 kein nachteiliger Effekt. Im Gegenteil werden die oben genannten

- vorteilhaften Wirkungen erzielt.

'" In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei die Wiedergabenadel 50 eine Elektrode 42 besitzt, die als Folge der herausgescnnittenen Ausnehmungen 46a und 466, ^',c in ähnlicher Weise wie in der vorausgegangenen ersten Ausführungsform der Erfindung verlaufen, eine konstante Breite P über eine bestimmte Strecke besitzt. Die Hauptstruktur 5i dieser Wiedergabenadel besitzt zusätzlich zu der mit der Elektrode 42 versehenen Fläche und den beiden Seitenflächen eine geneigte Fläche 52, die der die Elektrode 42 tragenden Fläche gegenüberliegt. Die Gleitkontaktfläche 53 des Scheitelteils oder der Spitze der Nadel besitzt zu Beginn der Benutzung eine rechteckförmige Gestalt (vgl. F i g. 7A). Wenn die Nadelspitze nach einer langen Benutzungspe-

riode abgenutzt ist, nimmt die Gleitkontaktfläche eine Gestalt ein, die in Fig.7B mit 53£> bezeichnet ist und eine vergrößerte Breite und Länge besitzt. Die Breite der Elektrode 42 verbleibt jedoch auf ihrem konstanten

Wen P.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Wiedergabenadel als Ergebnis der Wirkung des Kantenlinienteils 44 die Fähigkeit, Staub auf der sich drehenden Platte 17 zu entfernen, da der Teil der Wiedergabenadel an der Kanlenlinie 44 den vorderen Teil der Wiedergabenadel in Abtastrichlung bezüglich der Platte 17 darstellt, die sich in Pfeilrichtung in F i g. 5 dreht. Während die Wiedergabenadel dieser zweiten AusführungEform diese Staubentfernungsfähigkeit, die iq; mit derjenigen der ersteh Aiisführungsföfm der Erfindung vergleichbar ist, nicht besitzt, ist die Möglichkeit des Absplitterns der Wiedergabenadel während des Schleifherslellungsverfahrens kleiner. Ferner besitzt diese zweite Ausführungsform die vorteilhafte Möglichkeit, den Bereich der Gleitkonlaklf lache größer zu machen.

Während bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Gleitkontaktfläche 53 ursprünglich ein Rechteck ist, ist es auch möglich, eine Gleitkontaktfläehe mit trapezförmiger Gestalt zu verwenden, wie z. B. die Fläche 61 der Wiedergabenadel 60 in F i g. 8, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Unter Bezugnahme auf die Folge der Herstellungsschritte wird nun eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der Erfindung ist die Herstellung der ausgeschnittenen Ausnehmungen 46a und 46ό relativ schwierig und die Ausbeute an Wiedergabenadeln hoher Qualität ist nicht so groß, wobei bei diesen Wiedergabenadeln das Problem besteht, daß sie sich nicht leicht für eine Massenproduktion eignen. Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung ist die Wiedergabenadel derart ausgebildet, daß alle Schleifschritte durch Planschleifen ausgeführt werden können, wodurch die oben genannten Probleme beseitigt werden.

Zuerst wird, wie in Fig.9A dargestellt ist, ein Nadelrohling 70 aus Diamant oder Saphir in Gestalt -eines Stabes mit quadratischem Querschnitt repariert, wobei jede Seitenabmessung in der Größenordnung lyon 0,2 mm liegt. Eine Seitenfläche 71 dieses Nadelrohlings 70 wird spiegelglatt geschliffen und anschließend !"wird eine geneigte erste Fläche 72 mit einem Neigungswinkel α bezüglich der vertikalen Richtung durch Schleifen bis zu einer spiegelglatten Qualität über eine bestimmte vertikale Strecke Λ von der Endfläche (Oberfläche in Fig.9A) des Nadelrohlings ausgebildet.

Anschließend wird, wie in Fig.9B dargestellt ist, Hafnium durch Bedampfen in Form einer Elektrode 73 auf mindestens eine zweite und eine erste Oberfläche 71 und 72 aufgebracht. Diese Elektrode kann über den gesamten Nadelrohling ausgebildet werden, der die geneigte Fläche 72 besitzt, da nicht erforderliche Teile des Nadelrohlings 70 in nachfolgenden Verfahrensschritten abgeschnitten werden.

Teile 74a und 74ώ des Nadelrohlings, die in dem Rohling gemäß Fig.9B durch gebrochene Linien begrenzt und eingezeichnet sind, werden dann durch Planschleifen (Planarschliff) entfernt, wodurch die Wiedergabenadel 76 die in F i g. 9C dargestellte Gestalt erhält. Die Entfernung der Teile 74a und 74ö wird derart ausgeführt, daß die Breite des verbleibenden Elektrodenteils 73a auf der Fläche 72 einen konstant η Wert P besitzt, der derart bestimmt wird, daß er in richtiger Beziehung mit der genannten Spureinsenkungsbr-cite steht, und daß der verbleibende Elektrodenteif 73έ> auf der Fläche 71 eine trapezförmige Gestalt mit einem Scheitelwinkel 0 zwischen den seitlichen Seiten der Größenordnung von 40° besitzt. Als Ergebnis werden zwei neue Flächen 75a und 756 gebildet.

Von der derartig gebildeten Wiedergabenadel 76 werden die durch gebrochene Linien in Fig.9C abgegrenzten und dargestellten Teile 77Λ und 77S dann durch Planschliff entfernt, wodurch eine Wiedergabenadel 78 der in F i g. 9D dargestellten Form erhalten wird. Diese Wiedergabenadel 78 besitzt eine Kantenlinie 79 zwischen den seitlichen Flächen, die von der Entfernung der Teile 77a und 770 herrührt, und sie besitzt eine Gleitkontaktfläche 80, die zu Beginn der Benutzungsperiode die in Fig. 10A dargestellte dreieckförmige Gestalt 80a besitzt. Bei Abnutzung der Nadelspitze nimmt die Breite des Elektrodenteils 73a kontinuierlich den konstanten Wert P ein, während sowohl die Breite als auch die Länge der Gleitkontaktfläche 80 zunimmt, wie durch die Fläche 806 in Fig. 1OB gezeigt ist.

Die in Fig. 11 dargestellte Wiedergabenadel 81, die eine Abwandlung der Wiedergabenadel 78 gemäß F i g. 9D darstellt, besitzt eine Gleitkontaktfläche 82, die während ihrer gesamten Lebensdauer von Beginn der Benutzungsperiode an die dargestellte Gt Jtalt aufweist. In F i g. 11 sind diejenigen Teile, die mit entsprechenden Teilen in F i g. 9 äquivalent bzw. mit diesen gleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wiedergabenadel zum Abtasten von spiralförmig auf der Oberfläche eines drehbaren, scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers als Variation einer Berg-und-Tal-Suukiur aufgezeichneten Informationen und zur Umwandlung der als Kapazitätsschwankungen abgetasteten Informationen in elektrische Signale, wobei die Wiedergabenadel symmetrisch zu einer die Abtastrichtung enthaltenden, zur Oberflä- Ό ehe des Aufzeichnungsträgers senkrechten Ebene (Symmetrieebene) ausgebildet ist und am Spitzenteil eine Gleitkontaktfläche aufweist zur gleitenden Berührung der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers während des Abtastvorgangs, sowie eine i* Elektrode aufweist, mit der die Rückseite der Wiedergabenadel beschichtet ist und die mit der Gleitkontaktfläche eine Kante bildet und zur Weiterleitung der elektrischen Signale dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (42; 73a, /Ib) zwei im wesentlichen parallele, zur Symmeirieebene spiegelbildlich angeordnete Seitenkanten aufweist, deren Abstand (P) kleiner ist als die Breite der Informationsspur (z. B. I2).

2. Wiedergabenadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallelen Seitenkanten der Elektrode '42) im Spitzenteil der Wiedergabenadel (10, 40, 50, 60) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (17) verlaufen und gebildet werden durch Einschleifen von Ausnehmungen (46a, 466,J in Kanten (43a. 43i>; der '-'iedergabenadel-Hauptstruktur (41, 51) auf eine vorgegebene Höbp (h) vom Spitzenteil, wobei die Ausnehmungen (46a, 46b) spiegelbildlich zur .Symmetrieebene in einem 'Nbstand (P)zngeordnet sind, der kleiner ist jls die Breite der Aufzeichnungsspur (z. B. 0).

3. Wiedergabenadel nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallelen Seitenkanten der Elektrode (73a,} im Spitzenteil der Wiedergabenadel (76, 78, 81) in Abtastrichtung zu der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (17) geneigt sind und sich als Seitenkanten eines d? ^#u weniger geneigten, zunehmend breiter werdenden zweiten F.lektrodenteils(73i)_//fortse:zen und daß von ⁴^ den Seitenkanten der beiden Elektrodenteile (73a. 73b) zueinander divergente Flächen (75a, 75b) ausgehen.

4. Wiedergabenadcl nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstruk tür (41; 51; 70) der Wiedergabenadel (10, 40; 50; 60; 76; 78; 81) ein*? von FacettenschliffFlächen (75a. 75b) gebildete Gestalt derart aufweist, daß die Gleitkontaktfläche (45, 53, 61, 80, 82) während des Wiedergabevorgangs durch Verschleiß in Längs und Querrichtung vergrößert wird und daß die im wesentlichen parallelen .Seitenkanten der mit der Gleitkontaktfläche cmc Kante bildenden Elektrode (42; 7Li) während der Verschleißdauer einen im wesentlichen konstanten Abstand (P) beibehalten. der kleiner ist als üic Breite der Aukeichnungsspur (z.B. tt).