DE2912550C2

DE2912550C2 - Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers für Tonaufzeichnungen

Info

Publication number: DE2912550C2
Application number: DE2912550A
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Yokohama Kanagawa 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: 1986-01-09
Also published as: JPS5931763B2; DE2912550A1; JPS54130001A; NL7902454A; US4212471A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers für Tonaufzeichnungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 72-426 bekannt. Bevor dieser Stand der Technik im einzelnen erläutert wird, sei zum besseren Verständnis der Erfindung auf die folgenden Ausführungen verwiesen.

Tonsignale werden im allgemeinen auf einer Originalschallplatte aufgezeichnet, die mit einem Grundmaterial aus Nitrocellulose und Alkydharz überzogen ist. Solche Originalschallplatten werden üblicherweise Lackschallplatten genannt. Zur Tonaufzeichnung wird mit Hilfe einer Vorrichtung, die einen Schneidstichel aufweist, eine Rille in die Lackschallplatte geschnitten. Als Werkstoff für den Schneidstichel wird oft 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 Lackschallplattenoberflächen bearbeiten.

Man hat daher versucht, anstelle von Saphir den härteren Diamanten als Werkstoff für Jen Schneidstichel zu verwenden. Die Lebensdauer eines diamantenen Schneidstichels ist infolge der Härte des Diamanten zweifelsfrei langer. Es hat sich aber gezeigt, uaß 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 wir^ 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, ist es aus der US-PS 25 72 426 bekannt, auf dem Schneidabschnitt eines Schneidstichelkörpers, der vorzugsweise aus Saphir besteht, jedoch auch aus Diamant hergestellt sein kann, eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Schicht aufzubringen, die mit Masse verbunden ist. Bei diesem Plattenschneidstichelkörper gelangt der herausgeschnittene Span in Berührung mit der elektrisch leitenden Schicht, so daß die s-'S dem Span angesammelten elektrostatischen Ladungen zur Masse abfließen können. Auf diese Weise wird der störende Aufbau einer hohen elektrostatischen Ladung vermieden.

Die aufgebrachte elektrisch leitende Schicht wird vorzugsweise durch Zerstäuben von Gold, Silber oder anderen geeigneten Metallen aufgebracht, oder sie wird durch Aufdampfen von Chrom oder anderen geeigneten Hartmetallen ausgebildet. Nach mehrmaliger Benutzung eines derart ausgestalteten Schneidstichelkörpers zeigt jedoch die elektrisch leitende Schicht einen starken Verschleiß, oder es kommt gar zu einer Abschälung der Schicht. Diese beiden Abnutzungserscheinungen können auch gleichzeitig auftreten. Die Folge davon ist eine kurze Lebensdauer des Schneidstichelkörpers.

Zur besseren Beherrschung dieses Problems ist es aus der US-PS 25 72 426 auch bekannt, in dem Schneidabschnitt des Schneidstichelkörpers eine Nut vorzusehen und in diese Nut ein elektrisch leitendes Füllmaterial beispielsweise in Form eines Metallsireifens einzusetzen. Die Herstellung einer solchen Konstruktion ist jedoch schwierig und kostenaufwendig. Darüber hinaus kann es auch hier zu einer Verfaserung und vorzeitigen Abnützung des Füllmaterials kommen.

Um auch diese Schwierigkeit zu überwinden wird auf eine weitere Vorrichtung zum Schneiden von Tonrillen in plattenförmige Aufzeichnungsträger verwiesen, die in der US-PS 41 05 213 beschrieben ist. Diese Vorrichtung beruht auf dem Prinzip, nach dem statische Elektrizität erzeugt wird, wenn zwei Gegenstände unterschiedlicher Zusammensetzung in engen Kontakt miteinander ge-

bracht 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 Schneidstichels 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 Elektrizitat 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, 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, ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers für Tonaufzeichnungen der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß sich der Schneidstichelkörper durch einen verschleißfesten, nicht zerfasernden Schneidabschnitt auszeichnet der dennoch in der Lage ist, die beim Schneidvorgang erzeugte statische Elektrizität abzuleiten.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst Der nach der Erfindung hergestellte Plattenschneidstichelkörper zeichnet sich dadurch aus, daß an der Spitze des Schneidstichelkörpers weder unerwünschte Abschälvorgänge noch übermäßige Abnutzungserschsinungen auftreten, da die Spitze aus Diamant besteht, in die lediglich bis zu einer bestimmten Tiefe Ionen der angegebenen Substanzen eingeschossen worden sind. Die vorteilhafte Folge ist eine außerordentlich hohe Lebensdauer des Schneidstichelkörpers.

Bevorzugte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Vorrichtung zum Schneiden einer Tonrille in einen plattenförmigen Aufzeichnungsträger zusammen mit einer Ausführungsform eines nach der Erfindung hergestellten Sehneidstichelkörpers und eo

F i g. 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 sta'oförmiges Halterungselement 11 aus Titan befestigt ist, da? pinen 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.

Der Schneidstichel 12 wird in seinem am Halterungselement 11 befestigten Zustand an seiner Spiegeloberfläche 15 und an seinen Lackoberflächen 16 einem Jonenimplantationsvorgang 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 >tzebeständigen Zement- oder Kittmasse 19 abgedeckt

Wie es in der Fig.2 gezeigt ist schneidet der Schneidabschnitt 14a des Schneidstichels 12 eine Original- oder 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 Schneidvorganges wird ein elektrisches Signal i/iit 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 Schneidsticheis schneidet in die Lackschallplatte 20 eine Tonrille 21, deren Form oder Gestalt mit dem Aufzeichnungssignal übereinstimmt

Bei der Ausbildung der Tonrille 21 wird aus der Lackschallpiatte 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 einer Vakuumabsaugeinrichtung. Da die Spiegeloberfläche 15 des Schneidstichels 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 Schneidstichels 12 so «vie 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 nächstes soll das Ionenimplantationsveriahren bzw. die Ionenspicktechnik der Spiegeloberfläche 15 des Sehneidstichelkörpers 14 des Schneidstichels 12 beschrieben werden. W?nn man für den Schneidstichelkörper 14 einen natürlichen Diamanten vom Typ Hb benutzt, hat man zwar unter Bezugnahme auf die übrigen Diamantentypen einen relativ niedrigen Wert für den elektrischen Widerstand von 10^ι3Ω/αη, jedoch

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wird der Diamant vom Typ Hb 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 von beispielsweise 10¹⁶ Ω/cm oder mehr hat.

Nach der Erfindung wird der diamantene Schneidstichelkörper 14 in seinem im Halterungselement 11 befestigten Zustand in die Probenkammer eines Ionenimplantationsgerätes gegeben. Das benutzte Ionenimplantationsgerät kann einen bekannten Aufbau haben. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden Aluminiumionen bis zu einer Tiefe von beispielsweise etwa 3 μπι in die Spiegeloberfläche IS und die Lackoberflächen 16 des Schneidstichelkörpers 14 implantiert oder eingesetzt, und zwar mitteis einer ionenbeschleunigungsspannung in der Größenordnung von 100 keV. Aufgrund dieser lonenspicktechnik wurden die physikalischen Eigenschaften der Spiegeloberfläche 15 und der Lackoberflächen 16 des Schneidstichelkörpers 14 bis zu der obengenannten Tiefe verändert Die genannten Teile des Schneidstichelkörpers 14 wurden elektrisch leitend.

Um dem Diamanten eine elektrische 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 Ionenimplantation durch geeignetes Einstellen der Ionenimplantationsenergie steuern. Die optimale Ionenbeschleunig*jngssps"ni:r.g .,ärigt vcn der loner.srt ur« -er 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 allgemeinen zu einer unzureichenden Implantationstiefe. Eine lonenbeschleunigungsspannung von mehr als 300 keV zerstört im allgemeinen das Kristallgitter des Diamanten.

Die Menge der eingeschossenen oder eingepflanzten Ionen wird in einem Bereich von 10¹⁵ bis 10¹⁷ Ionen/cm² ausgewählt Vorzugsweise wird ein Wert in der Größenordnung von 1 χ 10'⁶ Ionen/cm² verwendet Die Ionenimplantationstiefe wird in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 μίτι ausgewählt Ein Wert in der Größenordnung von 3 μΐη wird bevorzugt.

Als Ergebnis der geschilderten Ionenimplantation wird in der Praxis der elektrische Widerstand der Spiegeloberfläche 15 des diamantenen Schneidstichelkörpers 14 auf Werte von 10² bis 10⁹QZCm herabgesetzt Diese Werte sind im Vergleich mit einem Wert von 10¹⁶ Ω/cm vor der Ionenimplantation zu setzen.

Nach der Erfindung wird nicht veranlaßt andere Substanzen an der Spiegeloberfläche 15 des diamantenen Schneidstichelkörpers 14 anzubringen. Diese Oberfläehe wird vielmehr nur durch Ionenimplantation in einen elektrisch leitenden Zustand gebracht Deshalb ist die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Schneidstichels im Vergleich zu üblichen Schneidstichein wesentlich langer. Mit dem erläuterten Schneidstichel kann man in 200 bis 400 Seiten von Original- oder Lackschallplatten Tonrillen schneiden.

Es hat sich herausgestellt, daß das beschriebene Ionenimplantationsverfahren 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 Ionenimplantationsvorgang 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 erreicht, das der lonenimplantationstiefe in der Spiegeloberfläche 15 entspricht. Jetzt vcriiert die Spiegeioberfiäcne i5 ihre eiekinsent; 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers für Tonaufzeichnungen, wobei der aus Diamant hergestellte Schneidstichelkörper einen Schneidabschnitt, der die Tonaufzeichnung unter Bildung eines Spans in die Oberfläche des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers schneidet und eine den Span berührende, elektrisch leitende Oberfläehe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in die Spiegeloberfläche (15) des Schneidstichelkörpers (14) Ionen einer Substanz implantiert werden, die aus einer Halbleiter, Halbmetalle und Metalle enthaltenden Gruppe ausgewählt ist

2. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daS, der Ionenimplantationsvorgang unter Verwendung von Ionen ausgeführt wird, die aus einer die Ionen von Aluminium, Bor, Chrom, Nickel, Kupfer, Gold, Silber und Kohlenstoff enthaltenden Gruppe ausgewählt worden sind.

3. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneidstichelkörpers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenimplantationsvorgang mit einer Beschleunigungsspannung zwischen 25 und 300 keV ausgeführt wird, um die Ionen in die Oberfläche des Schneidstichelkörpers einzubringen.

4. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneid-Stichelkörpers nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ionen in diner Menge von 10'⁵ bis 10" Ionen/cm² durch oen Ionenimplantationsvorgang in der Oberfläche eingebrannt werden.

5. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneid-Stichelkörpers nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen durch den Ionenimplantationsvorgang 0,1 bis 5 μπι tief in die Oberfläche eingebracht werden.

6. Verfahren zum Herstellen eines Plattenschneid-Stichelkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumionen in einer Menge von etwa 1 χ 10¹⁶ Ionen/cm² in wenigstens der einen Oberfläche etwa 3 μπι tief durch den bei etwa 100 keV ausgeführten lonenimplantationsvorgang eingebracht werden.