DE3228538A1

DE3228538A1 - Elektrostatische kapazitaets-abtastnadel

Info

Publication number: DE3228538A1
Application number: DE19823228538
Authority: DE
Inventors: Masaki Sagamihara Kanagawa Murakami; Mikio Tokyo Naoi; Keiji Sagamihara Kanagawa Segawa
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1983-02-17
Also published as: JPS5819752A; DE3228538C2; US4498163A; GB2104706A; JPS6218976B2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Kapazitätsabtastnadel, die gleitend auf einem Informationsspeichermedium oder einer Informationsspeicherplatte bewegbar ist, um Signale zu erfassen, die in Form von Grübchen aufgezeichnet sind, bei einer Platte längs spiralförmiger oder kreisförmiger Spuren.

Informationsspeichermedien oder -platten, beispielsweise Videoplatten, enthalten Signale in Form von Grübchen, die längs spiralförmiger oder kreisförmiger Bahnen oder Spuren mit hoher Dichte aufgezeichnet sind. Die Signale können durch eine elektrostatische Kapazitätsabtastnadel aufgenommen werden, die gleitend auf der Scheibe bewegbar ist und Änderungen der elektrostatischen Kapazität in Abhängigkeit von den aufgezeichneten Signalen erfaßt. An dem zugewendeten Ende ist die Abtastnadel bis zu einer außerordentlich kleinen Abmessung verjüngt, da die Bahnspur an der Scheibe sehr klein gehalten ist und die Wellenlänge (die Wiederhollänge) der aufgezeichneten Signale auch extrem kurz ist. Beim Abspielen der Scheibe wird das verjüngte Ende der Abtastnadel in Gleiteingriff mit der Scheibe gehalten, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Dementsprechend sind die elektrostatischen Kapazitätsabtastnadeln einem relativ raschen Verschleiß unterworfen.

Es sind verschiedene Maßnahmen bekannt, elektrostatische Kapazitätsabtastnadeln zu fabrizieren, die eine längere Lebensdauer aufweisen, so daß sie nicht so häufig ersetzt werden müssen. Derartige Abtastnadeln werden allgemein aus Naturdiamant oder künstlichem Diamant hergestellt, wobei der Diamant auf die erforderliche Form geschnitten und geschliffen wird. Zur Zeit verfügbare Diamant-Abtastnadeln besitzen den Nachteil, daß die geschliffenen Flächen sich relativ schlecht schleifen lassen, und daß die Gleitfläche oder Auflagefläche eine unregelmäßige Verschleißfestigkeit aufweist, so daß die nutzbare Lebensdauer sich von Nadel zu Nadel ändert. Die Herstellung solcher Diamantabtastnadeln

ist sehr kostenaufwendig, da ein zeitraubender und komplizierter Schleifvorgang nötig ist.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrostatische Kapazitätsabtastnadel zu schaffen, deren Flächen sich ohne Beschädigung der Kanten der aufgebrachten Elektrodenschicht und der Kanten zwischen benachbarten Flächen leicht schleifen lassen, und die erhaltenen elektrostatischen Kapazitätsabtastnadeln sollen eine gleichmäßigere Verschleißfestigkeit besitzen.

Erfindungsgemäß besteht eine elektrostatische Kapazitätsabtastnadel zur Verwendung auf einer Informationsspeicherplatte aus einem Diamant-Kristall mit einer Gleitberührung mit der Informationsspeicherplatte, mit einer Elektrodenfläche, an der sich eine 'leitfähige Elektrodenschicht zum Erfassen der Signale an der Informationsspeicherplatte als Änderungen der elektrostatischen Kapazität befindet, mit einer ersten und einer zweiten, in Winkelrichtung voneinander mit Abstand versehenen Rückfläche benachbart zur Elektrodenfläche und einer ersten und einer zweiten, in Winkelrichtung einen Abstand aufweisenden Führungsfläche, die jeweils einander und der ersten bzw. der zweiten Rückfläche benachbart sind. Die fläche besitzt die Form eines Fünfecks, das durch Kanten der Elektrodenfläche, der ersten und der zweiten Rückfläche sowie der ersten und der zweiten Führungsfläche bestimmt wird, wobei die erste und die zweite Rückfläche symmetrisch zu einer durch einen zentralen Punkt an der Elektrodenflächenkante und der Verbindung zwischen der Kante der ersten und der zweiten Führungsfläche hindurchgehenden Linie angeordnet sind und die erste und die zweite Führungsfläche ebenfalls symmetrisch zu dieser Linie liegen. Die erste Rückfläche ist (in einem Stereogramm des Diamant-Kristallgitters) in einem Bereich angeordnet, der zwischen (Ϊ11)-,

und (101)-Flächen des Diamant-Kristallgitters und Winkelabständen von 15 quer zu einer Richtung von der (Ϊ11)-Fläche zur (Toi)-Fläche bestimmt ist. Die zweite Rückflache ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen (1 Ti)— und (0Ϊ1)-Flächen des Diamant-Kristallgitters und Winkelabständen von 15° quer zu einer Richtung von der (1T1)-Fläche zur (0Ϊ1)-Fläche bestimmt ist. Die erste Führungsfläche ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen (011)- und (010)-Flächen des Diamant-Kristallgitters und in Winkelabständen von 15 quer zu einer Richtung von der (01T)-Fläche zur (010)-Fläche bestimmt ist. Die zweite Führungsfläche ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen (10Ϊ)- und (100)-Flächen des Diamant-Kristallgitters und in Winkelabständen von 15 quer zu einer Richtung von der (1θΤ)-Fläche zur (100)-Fläche bestimmt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer elektrostatischen Kapazitätsabtastnadel, für die die vorliegende Erfindung geeignet ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines typischen Naturdiamant-Kristalls in Form eines Oktaeders, aus dem ein Rohling für eine elektrostatische Kapazitätsabtastnadel ausgeschnitten werden kann,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Abtastnadel-Rohlings mit anzuschleifenden Flächen und eine
stereographische Projektion dieser Flächen, und

Fig. 4 ein Sterogramm mit eingezeichneten verschiedenen
Flächen einer erfindungsgemäßen elektrostatischen
Kapazitätsabtastnadel.

Wie Pig. 1 zeigt,ist eine erfindungsgemäße elektrostatische Kapazitätsabtastnadel 1 in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds aus Diamant angefertigt, und dieses ist so geschliffen, daß eine Elektrodenfläche, zwei zueinander symmetrisch liegende Rückflächen 4 und 5, un.d zwei Führungsflachen 6 und 7 bestimmt sind. Die Abtastnadel 1 besitzt eine Bezugsfläche 2, gegen die die Elektrodenfläche 3 in einem Winkel θ «^ 15 liegt. Eine Elektrode aus kontinuierlichen Leitschichten 8 und 8a ist jeweils auf der Elektrodenfläche 3 bzw. der Referenzfläche 2 abgeschieden. Die Elektrodenfläche liegt zwischen zwei angrenzenden Rückflächen 4 und 5 und wird durch diese definiert. Die Abtastnadel besitzt eine Mittelachse 1. Die Referenzfläche 2 besitzt eine Mittelachse 1 und die Elektrodenfläche eine Mittelachse 1_. Das fernliegende Ende der Abtastnadel 1 ist so abgeschnitten, daß eine Auflagefläche 9 (punktiert eingezeichnet) entsteht, die senkrecht zur Mittelachse 1 des Kristalls liegt. Die Fläche 9 wird beim Abspielen der Informationsspeicherplatte in Gleitberührung mit dieser gehalten. Kanten 3a, 4a, 5a, 6a und 7a zwischen der Fläche 9 und den jeweiligen Flächen 3, 4, 5, 6 bzw. 7 bilden zusammen ein Fünfeck, das zu einer Linie I₃ symmetrisch ist, welche durch einen zentralen Punkt der Kante 3a und dem Verbindungspunkt der Kanten 6a und 7a hindurchgeht.

Fig. 2 zeigt einen typischen Naturdiamantkristall 10 in Oktaeder-Form, aus welchem ein rechtwinkliges Parallelepiped als Rohling zur Herstellung einer elektrostatischen Kapazitätsabtastnadel geschnitten werden kann. Die Oktaederform des Diamanten kann durch die Miller-Indizes £i 11j dargestellt werden. Der Diamantkristall 10 hat einander benachbart liegende Flächen 11, 12, 13 und14, denen die Indizes (111), (11Ϊ), (111) bzw. (1T1) · zukommen. In der nachfolgenden Beschreibung wird das in der Kristallographie bekannte Miller-System benutzt, um die verschiedenen Flächen der elektrostatischen Kapazitätsabtastnadel zu bezeichnen.

Nach Fig. 3 wird ein Rohling 17, der aus dem Diamantkristall 10 der Fig. 2 geschnitten ist, beispielsweise mit Silberlot an einem Schaft 18 befestigt, um ihn in die gewünschte Form gemäß Fig. 1 mit den Flächen 3 bis 7 nach Fig. 1 .zu schleifen, Der Rohling 17 besitzt eine Endfläche 20, um welche die Flächen 21, 22, 23 und 24 geschliffen werden, die den Flächen 7, 3, 5 bzw. 2 der zugeschliffenen Abtastnadel nach Fig. 1 entsprechen. Der Rohling 17 besitzt eine Längsachse 1., die koaxial zur Achse des Schaftes 18 und senkrecht zur Endfläche 20 liegt. Parallel zur Fläche 24 erstreckt sich senkrecht zur Achse 1. eine Achse I₅, und eine Achse 1, schneidet die Achsen I₄ und 1 ■ mit jeweils rechten Winkeln.

Es wird eine gedachte, parallel zur Fläche 20 liegende Phantomebene 19 benutzt, un eine stereographische Projektion der Schleifflächen an dem Rohling 17 mit Hilfe von Polarkoordinaten darzustellen. Die Achse 1, erstreckt sich senkrecht zur Ebene 19, und in der Ebene sind Achsen I_n. und l_fi jeweils parallel zu den Achsen L bzw. 1, angeordnet. Der Durchstoßpunkt der Achse 1. in der Ebene 19 wird als Mittelpunkt oder Pol 0 angegeben, und bezeichnet die Fläche 20. Die Fläche 21 besitzt einen Winkelabstand g ., von der Achse I_n. und einen Winkelabstand ß- von der die Fläche 20 enthaltenden Ebene. Die Fläche 21 kann damit als ein Punkt 21r bezeichnet werden, der einen Winkelabstand α,. von der Achse I- besitzt und einen Winkelabstand ο . vom Pol Ö. In gleicher Weise können die Flächen 22, 23, 24 jeweils an der Ebene 19 als Punkte 22r, 23r bzw. 24r dargestellt werden. Die Flächen 6 und 4 an der Abtastnadel 1 der Fig. 1 können als Punkte 6r bzw. 4r an der Ebene 19 bezeichnet werden, und diese liegen spiegelbildlich zu den Punkten 21r bzw. 23r bezüglich der Achse I₁, .

or

In Fig. 4 ist ein Stereogramm verschiedener Flächen einer erfxndungsgemäßen elektrostatischen Kapazitätsabtastnadel dargestellt. Die erfindungsgemäße Abtastnadel besitzt eine

Endgleitfläche entsprechend der Fläche 9 in Fig. 1 oder der Fläche 20 in Fig. 3, die durch die Indizes (111) bezeichnet wird. Die Achsen L· und 1, in Fig. 3 erstrecken sich in den Richtungen £i113 bzw. [00iJ . Die Flächen 3, 4, 5, 6 und 7 der Abtastnadel 1 nach Fig. 1 sind als Punkte 3r, 4r, 5r, 6r bzw. 7r in Fig. 4 bezeichnet. Der Winkelet ist in Umfangsrichtung längs des Grundkreises, beginnend von der Achse It- aufgetragen. Der Winkel β ist, beginnend vom Pol oder Mittelpunkt δ/längs der Achse I₁- bezeichnet. Aufeinanderfolgende ausgezogene Pfeile in Fig. 4 zeigen Richtungen besserer Schleifbarkeit an, und die Länge dieser Pfeile bezeichnet die Schleifbarkeit.

Die Elektrodenfläche 3, die in Fig. 4 als Punkt 3r eingezeichnet ist, kann innerhalb eines Winkelbereiches von 35 bis 55 bezüglich der Achse 1, leicht geschliffen werden. Die Fläche 3 wird in den Richtungen 3ka und 3kb geschliffen, da in diesen Richtungen unter dem Einfluß der Fläche (001) eine bessere Schleifbarkeit vorliegt.

Die als Punkte 4r bzw. 5r in Fig. 4 bezeichneten Rückflächen 4 und 5 liegen lagesymmetrisch bezüglich der Achse Ig und deshalb reicht es, die Rückfläche 5 im einzelnen zu beschreiben. Die Rückfläche 5 liegt zwischen Flächen (1T1) und (oTi) und kann leicht längs einer Richtung geschliffen werden, die sich von der Fläche (TiI) zur Fläche (011) erstreckt. Dementsprechend wird die Fläche leicht in Richtung des Pfeiles 5kc geschliffen, und diese Richtung ist im wesentlichen konform zur Richtung des Pfeils 5kb in Fig. 1. Wenn die Rückfläche 5 längs dieses Pfeiles 5kb geschliffen wird, tritt weniger leicht eine Beschädigung der Kante der Leitschicht 8 an der Fläche 3 durch abgeschliffene Diamantteilchen auf, die während des SchleifVorgangs entstehen. Die Fläche 4 liegt zwischen Flächen (Τθ1) und (TiI) und kann leicht in der Richtung von Fläche (Ϊ11) zur Fläche (Toi) geschliffen werden.

Die Fläche 7, oder der Punkt 7r in Fig. 4, liegt zwischen Flächen (100) und (1θΤ) und zwar näher zur Fläche (100). Die Fläche 7 kann leicht in Richtung des Pfeiles 7kd geschliffen werden, ohne die Kante zwischen den Flächen 6 und 7 zu beschädigen. Die Fläche 6, die durch den Punkt 6r in Fig. 4 dargestellt ist, liegt zwischen Flächen (010) und (01T), und sie kann leicht in der Richtung geschliffen werden, die von der Fläche (01T) zu der Fläche (010) führt, ohne die Kante zwischen den Flächen 6 und 7 zu beschädigen.

Die Bewegungsrichtung der Abtastnadel relativ zur Informationsspeicherplatte wird durch den Pfeil 30a in Fig. 4 bezeichnet. Da der Diamantkristall in Richtung 30a die größte Verschleißfestigkeit besitzt, ergibt sich die Auflagefläche 9 in der Umgebung der Fläche (111) als hoch verschleißfest. Dementsprechend besitzt die erfindungsgemäße Abtastnadel eine verbesserte Verschleißfestigkeit und eine längere Lebensdauer. Richtungen besserer und schlechterer Schleifbarkeit sind jeweils an der Fläche (111) mit Winkelabständen von 60 vorhanden, und diese Winkelabstände sind größer als die bei üblichen Abtastnadeln vorhandenen Auflageflächen. Der Verschleißwiderstand der Auflagefläche ist damit gleichmäßiger auch dann, wenn eine Winkelversetzung von der Fläche (111) nach Fig. 4 vorhanden ist.

Die Schleifflächen der erfindungsgemäßen Abtastnadel können in unterschiedlichen Ebenen liegen, solang deren Winkelabweichung in folgenden Bereichen liegen: Die Rückfläche 4 sollte in einem (in Fig. 4) rechtwinkligen Bereich 4R liegen, der durch die Flächen (T11) und (101) bestimmt wird sowie in einem Winkelbereich von - 15 quer zu der Richtung, die von der Fläche (T11) zur Fläche (Τθ1) führt. Die Rückfläche 5 liegt in einem rechtwinkligen Bereich 5R, der zwischen den Flächen (1 Ti) und (oTi) definiert ist mit einem Winkelintervall von ±15° quer zur Richtung von der Fläche (1T1) zur Fläche (011). Die Führungsfläche 6 liegt in einem recht-

winkligen Bereich 6R, der zwischen den Flächen (01T) und (010) in einem Winkelbereich von - 15 quer zur Richtung von der Fläche (01T) zur Fläche (010) liegt. In gleicher Weise ist die Führungsfläche 7 in einem rechtwinkligen Bereich 7R gelegen, der zwischen den Flächen (1θΤ) und (100) liegt in einem Winkelbereich von +15 quer zur Richtung von der Fläche (1θΤ) zur Fläche (100). Die Winkelabstände sind als ca-Werte zu verstehen.

Falls die Führungs- und die Rückflächen außerhalb dieser rechtwinkligen Bereiche mit Winkelintervallen von etwa ί 15 gelegt werden, verschlechtert sich die Schleifbarkeit der Flächen zunehmend mit von diesen Gebieten zunehmendem Abstand. Die Schleifbarkeit der Flächen wird schlechter oder die Flächen werden praktisch nicht mehr schleifbar, wenn sie mit großem Abstand von diesen Rechteckbereichen liegen.

Die erfindungsgemäße elektrostatische Kapazitätsabtastnadel kann auch aus einem Rohling gefertigt werden, der aus einem künstlichen Diamant mit Flächen (111) und (100) besteht, und der mit Metall-Lot an einem Metallstab, beispielsweise einem Titanstab, befestigt wird, wobei die (111)-Fläche als Auflagefläche dient.

Claims

- Patentanspruch -

π J Elektrostatische Kapazitäts-Abtastnadel zur Verwendung an einer Informationsspeicherplatte, aus einem Diamantkristall mit einer Auflagefläche, die in Gleitkontakt mit der Informationsspeicherplatte steht, einer Elektrodenfläche (3), an welcher eine Leitelektrodenschicht (8) zum Erfassen von Signalen an der Informationsspeicherplatte als Änderungen der elektrostatischen Kapazität angebracht ist, mit ersten und zweiten, in Winkelrichtung einen Abstand aufweisenden Rückflächen (4, 5), angrenzend an die Elektrodenfläche (3)₇ und einem Paar aus ersten und zweiten, in Winkelrichtung einen Abstand aufweisenden Pührungsflachen (6, 7), die jeweils einander und der ersten bzw. der zweiten Rückfläche benachbart sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (9) die Form eines Fünfeckes aufweist, das jeweils durch die Kante (3a) mit der Elektro-

MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 ROBERT-KOCH-STRASSE1 TEL. (089) 22 4211 TELEX 05-29 672 PATMF

QRÄMKOW ■ ROTERMUND ■ 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) SEELBERGSTR. 23/25 TEL (071!) 5672 61 ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN KONTO-NUMMER 7 270 POSTSCHECK: MÖNCHEN 770 62 - 805

denflache (3), die Kanten (4a, 5a) mit den beiden Rückflächen (4, 5) und die Kanten (6a, 7a) mit den beiden Führungsflächen (6, 7) bestimmt ist, wobei die erste und die zweite Rückfläche symmetrisch zu einer durch einen zentralen Punkt der Kante (3a) mit der Elektrodenfläche und die Verbindungsstelle zwischen den Kanten (6a, 7a) mit der ersten und der zweiten Führungsfläche gehenden Linie (1-.) liegen und die beiden Führungsflächen ebenfalls symmetrisch zu dieser Linie liegen, daß die erste Rückfläche in einem zwischen (TiI)- und (Toi)-Flächen des Diamantkristallgitters und einem Winkelintervall von ca. - 15 zu einer Richtung von der (TiI)-Fläche zu der (Toi)-Fläche definierten Bereich angeordnet ist, daß die zweite Rückfläche in einem zwischen (1 Ti)— und (oTi)-Flächen des Diamantkristallgitters und einem Winkelintervall von ca. I 15 zu einer Richtung von der (111)-Fläche zu der (011)-Fläche definierten Bereich angeordnet ist, daß die erste Führungsfläche in einem zwischen (OiT)- und (010)-Flächen des Diamantkristallgitters und einem Winkelintervall von ca. - 15 zu einer Richtung von der (011)-Fläche zu der (010)-Fläche bestimmten Bereich angeordnet ist und daß die zweite Führungsfläche in einem zwischen (101)- und (100)-Flächen des Diamantkristallgitters und einem Winkelintervall von ca. - 15 zu einer Richtung von der (1θΤ)-Fläche zu der (100)-Fläche bestimmten Bereich angeordnet ist.