DE2912550A1

DE2912550A1 - Vorrichtung zum schneiden von tonrillen in plattenfoermige aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2912550A1
Application number: DE19792912550
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Izumi; Yoshiro Nishiwaki
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1979-10-04
Also published as: NL7902454A; DE2912550C2; JPS5931763B2; US4212471A; JPS54130001A

Description

VICTOR COMPANY OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan

Vorrichtung zum Schneiden von Tonrillen in plattenförmige Aufzeichnungsträger

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Schneiden von Tonrillen in plattenf örmige Aufzeichnungsträger. Sie befaßt sich, insbesondere mit einer derartigen Vorrichtung, die sich durch ein hervorragendes Aufzeichnungsverhalten auszeichnet, da die Signale von einem Schneidstichel unter Bildung eines aus der Originalschallplatte herausgeschnittenen kontinuierlichen Spans aufgezeichnet werden, der weder an der gebildeten Rille, dem Schneidstichel oder anderen Teilen anhaftet· Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung die Erzeugung statischer Elektrizität so gering wie möglich gehalten, und die ggf. dennoch durch den Schneidvorgang erzeugte statische Elektrizität wird sofort abgeführt.

Tonsignale werden im allgemeinen auf einer Originalschallplatte aufgezeichnet, die mit einem Grundmaterial aus Nitrocellulose und Alkydharz überzogen ist. Solche Originalflchallplatten werden im allgemeinen Lackschallplatten genannt. Zur Tonaufzeichnung wird mit Hilfe einer Vorrichtung, die einen Schneidstichel aufweist, eine Rille in die Lackschallplatte geschnitten. Als Werkstoff für den Schneidstichel hat man Saphir benutzt. Ein Schneidstichel aus Saphir hat jedoch eine relativ kurze Lebensdauer, da Saphir nicht sehr hart ist und daher einer relativ schnellen Abnutzung unterliegt. Mit einem. Schneidstichel aus Saphir kann man etwa zehn bis zwanzig Lackschallplattenoberflachen bearbeiten.

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Man hat daher versucht, anstelle von Saphir den härteren Diamanten als Werkstoff für den Schneidstichel zu verwenden. Die Lebensdauer eines diamantenen Schneidstichels ist infolge der Härte des Diamanten zweifelsfrei langer. Es hat sich aber gezeigt, daß ein Schneidstichel aus Diamant während der Aufzeichnung eine größere Menge an statischer Elektrizität als ein Schneidstichel aus Saphir erzeugt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Diamant aus Kohlenstoff besteht. Bei einem Schneidstichel aus Diamant sammeln sich verschiedene Arten von elektrostatischen Ladungen auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen des kontinuierlichen Spans und des Schneidstichels sowie auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Spans und der Rille während des Schneidens an. Wenn eine große Menge an elektrostatischer Elektrizität erzeugt wird, bewirken die resultierenden Coulomb-Kräfte, daß der Span die Neigung hat, am Schneidstichel und an der geschnittenen Rille der Lackschallplatte anzuhaften. Selbst mit Hilfe einer Vakuumabsaugeinrichtung ist es daher schwierig, den Span zu entfernen.

Wenn der Span am Schneidstichel und an der Lackschallplatte anhaftet, wird der Schneidvorgang nachteilig beeinträchtigt. Aus diesem Grunde haben sich Schneidstichel mit Spitzen aus Diamant nicht durchgesetzt.

Um die aufgezeigte Schwierigkeit zu überwinden, hat die Anmelderin bereits eine Schneidvorrichtung vorgeschlagen, bei der auf der Spiegeloberfläche des aus Diamant hergestellten Schneidstichels eine aus elektrisch leitendem Material bestehende dünne Platte aufgebracht ist, die mit Masse verbunden bzw. geerdet ist. Bei dieser «Schneidvorrichtung wird der herausgeschnittene Span in Berührung mit der elektrisch leitenden dünnen Platte gebracht. Die auf dem Span angesammelten elektrostatischen Ladungen können daher nach Masse abfließen, so daß der Aufbau einer hohen elektrostatischen Ladung vermieden wird.

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Nach mehrmaliger Benutzung eines derart ausgestalteten Schneidstichels zeigt jedoch das elektrisch leitende dünne Plättchen einen starken Verschleiß, oder es kommt zu einer Abschälung des Plättchens von dem aus Diamant "bestehenden Schneidstichelkörper. Diese beiden Abnutzungserscheinungen können auch gleichzeitig auftreten. Die Folge davon ist eine kurze Lebensdauer des Schneidstichels.

Um auch diese Schwierigkeit zu überwinden wird auf eine weitere Vorrichtung zum Schneiden von Tonrillen in plattenförmige Aufzeichnungsträger verwiesen, die in der US-PS 4 105 213 beschrieben ist» Diese Vorrichtung beruht auf dem Prinzip, nach dem statische Elektrizität erzeugt wird, wenn zwei Gegenstände unterschiedlicher Zusammensetzung in engen Kontakt miteinander gebracht und dann voneinander getrennt werden. Die Vorrichtung macht von einer Konstruktion mit einem Werkstoff wie Korund Gebrauch, der nicht so schnell statische Elektrizität erzeugt. Dieser Werkstoff wird an der Spiegeloberfläche des aus Diamant bestehenden Schneidsticliels angebracht. Der aus der Originalschallplatte herausgeschnittene Span kommt mit dem Werkstoff in Berührung und wird von diesem Werkstoff geführt. Trotz der Verwendung von Diamant wird daher bei dieser Schneidstichelvorrichtung statische Elektrizität in einem nur geringen Maß erzeugt. Ein störendes Anhaften des geschnittenen Spans an Teilen wie dem Schneidstichel wird daher vermieden. Das Ergebnis ist eine bessere Tonaufzeichnung.

Nachdem der Schneidstichel wiederholt benutzt worden ist, kommt es aber auch bei dieser Schneidvorrichtung zu einem Abschälen der auf dem Schneidstichel aufgebrachten Substanz. Falls die Konstruktion so getroffen ist, daß in der Spitze der Spiegeloberfläche des Schneidstichelkörpers eine Ausnehmung vorgesehen ist, in die ein kleines Saphirstück eingesetzt ist, kommt es zwar nicht zu einer leichten Trennung des Saphirstücks von dem Schneidstichelkörper,

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jedoch ist die Herstellung einer solchen Konstruktion äußerst schwierig und mit sehr hohen Kosten verbunden. Wenn die Spitze des Schneidstichels durch Abrieb abgenützt ist, tritt aber auch hier eine Zerfaserung der Schneidstichelspitze auf, so daß das kleine Saphirstück herausfällt. Dies hat einen nachteiligen Einfluß auf die Lebensdauer. Man kann mit dieser Vorrichtung etwa 50 bis 100 Seiten von Originalschallplatten schneiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Schneiden einer Schallplatte eine neuartige Vorrichtung zu schaffen, bei der die Erzeugung statischer Elektrizität unterdrückt wird und gleichzeitig irgendwelche statische Elektrizität, die dennoch auftritt, zur Masse hin abgeleitet wird, ohne daß dabei irgendein kleiner Körper, eine dünne Platte oder dgl. aus einer Substanz, die von Diamant verschieden ist, am Schneidstichelkörper angebracht ist, wie es bei den beiden oben erläuterten Vorrichtungen der Fall war.

Zum Einschneiden einer Tonrille in einen plattenförmigen Aufzeichnungsträger soll somit eine Vorrichtung geschaffen werden, deren Schneidstichel trotz der Verhinderung der Erzeugung statischer Elektrizität eine sehr lange Lebensdauer hat·

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung grundsätzlich dadurch gelöst, daß wenigstens die Spiegeloberfläche eines aus Diamant hergestellten Schneidstichelkörpers durch Anwendung eines Ionenimplantationsvorganges elektrisch leitend gemacht worden ist. Infolge der elektrisch leitenden Spiegeloberfläche kommt es nur zu einer geringen Erzeugung statischer Elektrizität, wenn der Span auf der Spiegeloberfläche reibt. Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart weitergebildet, daß irgendeine erzeugte elektrostatische Ladung nach Masse abfließen kann. Ein Anhaften des Spans am Schneidstichel, an der geschnittenen Rille oder anderen Teilen infolge statischer

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Elektrizität wird daher vermieden» Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch den Vorteil aus, daß an der Schneidstichel spitze weder unerwünschte Abschälvorgänge noch übermäßige Abnutzungserscheinungen auftreten, da die Schneidstichelspitze aus Diamant besteht, in die lediglich bis zu einer bestimmten Tiefe Ionen eingeschossen worden sind. Die Nachteile, die an den eingangs geschilderten Vorrichtungen auftreten_f sind beim Erfindungsgegenstand nicht vorhanden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren

erläutert. Es zeigt:

Pig . 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Ausftihrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden einer Tonrille in einem plattenförmigen Aufzeichnungsträger zusammen mit einer Ausführungsform eines Schneidstichels und

Fig , 2 eine Seitenansicht der wesentlichsten Teile der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung während

des Betriebs» ' .

In der Fig. 1 ist ein Schaft 10"aus Aluminium dargestellt, an dem ein stabförmiges "Halterungselement 11 aus. Titan !befestigt ist, das einen Schneidstichel 12 trägt. Der Schaft 10 ist seinerseits -an einem Auslegerarm eines Schneidkopfes der Schneidvorrichtung befestigt. Das stabförmige Halterungselement 11 ist mit seinem Fußende in den Schaft 10 eingesetzt. Das Außenende des den Schneidstichel tragenden Halterungselements 11 weist eine langgestreckte mittige öffnung auf, die den Schneidstichel 12 aufnimmt. Ein Binde- oder Klebemittel 13, beispielsweise Silberlot aus 30$ Kupfer und 70% Silber, dient zum Befestigen des Schneidstichels 12 am Halterungselement 11.

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Der Schneidstichel 12 wird in seinem am Halterungselement 11 "befestigten Zustand an seiner Spiegeloberfläche 15 und an seinen Lackoberflächen 16 einem Ionenimplantationsvorgang unterzogen. Die Folge davon ist, daß die Spiegeloberfläche 15 und die Lackoberflächen 16 bis zu einer bestimmten Tiefe elektrisch leitend sind.

Das Halterungselement 11 ist mit einem aufgepaßten Ring 17 aus Saphir umgeben. Auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Rings 17 befindet sich eine ringförmige Heizwicklung 18. Die rund um den Ring 17 laufende Heizwicklung 18 ist mit einer hitzebeständigen Zement- oder Kittmasse 19 abgedeckt.

Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, schneidet der Schneidabschnitt 14a des Schneidstichels 12 eine Originaloder Lackschallplatte 20, die in der Richtung eines eingezeichneten Pfeils A gedreht wird. Das Schneiden erfolgt durch die Spiegeloberfläche (Schneidfläche) 15 des Schneidstichels 12 an dessen in bezug auf die Vorschubrichtung vorderen Seite. Während des Senneidvorganges wird ein elektrisches Signal mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebssystems in eine mechanische Schwingung umgesetzt. Das Antriebssystem enthält eine Antriebsspule. Die Schwingungen werden über den nicht dargestellten Arm der Schneidvorrichtung, den Schaft 10 und das Halterungselement 11 auf den Schneidstichel 12 übertragen. Der Schneidabschnitt 14a des Schneidstichels schneidet in die Lackschallplatte 20 eine Tonrille 21, deren Form oder Gestalt mit dem Auf zeichnwngssignal übereinstimmt.

Bei der Ausbildung der Tonrille 21 wii?d aus der Lackschallplatte 20 ein Span 22 geschnitten. Dieser Span 22 steht mit der Spiegeloberfläche 15 des Schneidstichels 12 in Gleit- oder Reibkontakt und wird von der Spiegeloberfläche 15 geführt. Danach gelangt er zur Ansaugdüse 23

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einer Vakuumabsaugeinrichtung· Da die Spiegeloberfläche 15 des Schneidstiehels infolge der Ionenimplantation elektrisch leitend ist," wird im Span 22 nur eine geringe Menge an statischer Elektrizität erzeugt, selbst, wenn der Span während des Gleitvorganges auf der Spiegeloberfläche 15 reibt. Darüber hinaus wird irgendwelche erzeugte statische Elektrizität über die Spiegeloberfläche 15, das Halterungselement 11, den Schaft 10 und den Schneidvorrichtungsarm zur Masse abgeleitet. Somit wird in der Praxis eine Ansammlung elektrostatischer Ladung auf dem Körper 14 des Schneidstiehels 12 sowie dem Span 22 vermieden.

- Der Span 22 wird daher ohne weiteres von der Ansaugdüse 23 aufgenommen« Er bleibt weder am Schneidstichel 12 noch an der geschnittenen Tonrille 21 haften« Auf diese Weise wird während des Schneidens eine sehr gute Tonaufzeichnung erzielt. ...

Als nächste soll das lonenimplantationsverfahren bzw. die lonenspicktechnik der Spiegeloberfläche 15 des SchneidstichelkSrpers 14 des Schneidstichels 12 beschrieben werden. Wenn man für den Schneidstichelkörper 14 einen natürlichen Diamanten vom Typ lib benutzt,, hat man zwar unter Bezugnahme auf die übrigen Diaiaantentypen einen relativ niedrigen Wert für den elektrischen Widerstand von 10 ^-Π/crn, jedoch wird der Diamant vom Typ Ub nur in kleinen Mengen hergestellt und ist daher außerordentlich teuer. Die Verwendung dieses Diamantentyps ist somit nicht praktikabel. Nach der Erfindung wird dementsprechend für den Schneidstichelkörper 14 nicht ein Diamant vom Typ Hb, sondern ein anderer Diamant benutzt, der einen relativ hohen elektrischen Widerstand

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von beispielsweise 10 Xl/cm oder mehr hat.

Nach der Erfindung wird der diamantene Schneidsti-■ chelkörper 14 in seinem in» Halterungselement 11 befestigten Zustand in die Probenkammer eines lonenimplantationsgerätes

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gegeben. Das benutzte lonenlmplantationsgerät kann einen bekannten Aufbau haben. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden Aluminiumionen bis zu einer Tiefe von beispielsweise etwa 3 /um in die Spiegeloberfläche 15 und die Lackoberflächen 16 des Schneidstichelkörpers 14 impantiert oder eingesetzt, und zwar mittels einer Ionenbeschleunigungsspannung in der Größenordnung von 100 keV. Aufgrund dieser Ionenspicktechnik wurden die physikalischen Eigenschaften der Spiegeloberfläche 15 und der Lackoberflächen 16 des Schneidstichelkörpers 14 bis zu der oben genannten Tiefe verändert. Die genannten Teile des Schneidstichelkörpers 14 wurden elektrisch leitend.

Um dem Diamanten eine elektrisch© Leitfähigkeit zu verleihen, ist man nicht auf die Implantation einer bestimmten Ionenart beschränkt. Anstelle von Aluminiumionen kann man beispielsweise auch die Ionen von Halbmetallen, Halbleitern und Metallen, wie Bor (B), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Gold (Au), Silber (Ag) und Kohlenstoff (C), verwenden.

Darüber hinaus kann man die Tiefe der Ionenimpantation durch geeignetes Einstellen der Ionenimplantationsenergie steuern. Die optimale Ionenbeschleunigungsspannung hängt von der Ionenart und der Implantationstiefe ab. Bevorzugte Werte für die Ionenbeschleunigungsspannung liegen in einem Bereich von 25 bis 300 keV, beispielsweise größenordnungsmäßig bei einem Wert von 100 keV· Eine Ionenbeschleunigungsspannung von weniger als 25 keV führt im all<gemeinen zu einer unzureichenden Implantationstiefe· Eine Ionenbesohleunigungsspannung von mehr als 300 keV zerstört im allgemeinen das Kristallgitter des Diamanten.

Die Menge der eingeschossenen oder eingepflanzten Ionen wird in einem Bereich von 10¹^ bis 10¹^ Ionen/cm² ausgewählt. Vorzugsweise wird ein Wert in der Größenordnung von 1 χ 10 Ibnen/cm verwendet. Die lonenimplantationstiefe

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wird in einem Bereich zwischen 0,1 "bis 5/um ausgewählt. Ein Wert in der Größenordnung von 3/um wird bevorzugt.

Als Ergebnis der geschilderten Ionenimplantation wird in der Praxis der elektrische Widerstand der Spiegeloberfläche 15 des diamantenen Schneidstichelkörpers 14 auf Werte von 10 bis 10' -CL/cm herabgesetzt. Diese Werte sind

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im Vergleich mit einem Wert von 10 -Ω/cm vor der Ionenimplantation zu setzen.

Nach der Erfindung wird nicht veranlaßt, andere Substanzen an der Spiegeloberfläche 15 des diamantenen Schneidstlciielkörpers 14 anzubringen. Diese Oberfläche wird vielmehr nur durch Ionenimplantation in einen elektrisch leitenden Zustand gebracht. Deshalb ist die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Schneidstichel im Vergleich zu üblichen Sclmeidsticheln wesentlich länger. Mt dem erläuterten Schneidstichel kann man in 200 bis 400 Seiten von Originaloder Lackschallplatten Tonrillen schneiden.

Es hat sich herausgestellt, daß das beschriebene ionenlmplantationsverfahren der Spiegeloberfläche 15 nahezu zu keiner Änderung im Grad der Körnung der Oberfläche führt» Das lonenimplantationsverfahren hat daher keine nachteilige Auswirkung auf das eigentliche Schneiden der Lackschallplatte. Schließlich wird auch die Festigkeit und Stärke des Schneidstichelkörpers 14 durch den lonenimplantationsvorgang nicht beeinträchtigt. Eine Zerfaserung oder Zerspanung der Spitze des Schneidstichelkörpers 14 tritt somit während des Schneidvorganges einer Lackschallplatte nicht auf.

Wenn der nach der Erfindung ausgebildete Schneidstichel zum Schneiden von Original- oder Lackschallplatten oftmals benutzt wird, kommt es zu einer langsamen Abnutzung der Spiegeloberfläche 15 an der Spitze des Schneidstichelkörpers 14, bis schließlich die Abnutzung ein Ausmaß er-

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reicht, das der Ionenimplantationstiefe in der Spiegeloberfläche 15 entspricht. Jetzt verliert die Spiegeloberflache 15 ihre elektrische Leitfähigkeit, so daß das Ende der Lebensdauer des Schneidstichels erreicht ist. Man kann jedoch die Spiegeloberfläche 15 des abgenutzten Schneidstichels einer erneuten Ionenimplantation unterziehen, so daß die elektrische Leitfähigkeit wiederhergestellt ist. Dadurch kann man die Lebensdauer des Schneidstichels nochmals verlängern.

Die Erfindung ist auf die erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre denkbar.

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Claims

Er.-Γηπ. ViiiIifilm YirAnhnl . 9374

Pcokeiroße 13

VICTOR COMPABIY OF JAPAN, LTD., Yokohama, Japan

Patentansprüche

(Iy Torrichtung zum Schneiden von Tonrillen in plattenfönaige Aufzeichnungsträger enthaltend einen Schneidstichel mit einem aus Diamant bestehenden Schneidstichelkörper_f dessen Schneidabschnitt bei der Tonaufzeichnung einen Span aus dem Aufzeichnungsträger schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine den Span (22) berührende Oberfläche (15) des Schneidstichelkörpers (14) durch Anwendung eines lonenimplantationsvorganges bis zu einer bestimmten Tiefe elektrisch leitend ist.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstichelkörper eine Spiegeloberfläche (15) aufweist, die während des Schneidvorganges den Span (22) berührt, und daß wenigstens die Spiegeloberfläche mit Ionen einer Substanz implantiert ist, die aus der Gruppe der Halbleiter, Halbmetalle und Metalle ausgewählt ist·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den implantierten Ionen um die Ionen von Aluminium, Bor, Chrom, Nickel, Kupfer, Gold, Silber oder Kohlenstoff handelt·

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4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenimplantationsvorgang mit einer Beschleunigungsspannung zwischen 25 und 300 keV ausgeführt worden ist, um die Ionen in die Oberfläche des Schneidstichelkörpers einzubringen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ionen in einer Menge von 10 * bis 10 ' Ionen/cm durch den Ionenimplantationsvorgang in der Oberfläche eingebracht sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen durch den Ionenimplantationsvorgang 0,1 bis 5/um tief in die Oberfläche eingebracht worden sind·

7· Vorrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumionen in einer Menge von etwa 1 χ 10 Ionen/ cm in wenigstens der einen Oberfläche etwa 3/um tief durch den bei etwa 100 keV ausgeführten Ionenimplantationsvorgang eingebracht worden sind·

8, Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstichelkörper (14) von einem Halterungselement (11) aus elektrisch leitendem Material getragen wird und daß das Halterungselement (11) durch weitere Mittel (10) an Masse angeschlossen ist.

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