DE3228874A1

DE3228874A1 - Abspielnadel und verfahren zum herstellen einer abspielnadel

Info

Publication number: DE3228874A1
Application number: DE19823228874
Authority: DE
Inventors: Michael Evans 46208 Indianapolis Ind. Miller
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-08-12
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1983-02-24
Also published as: GB2104709A; GB2104709B; US4439854A; JPS5837860A

Description

-A-

Die Erfindung betrifft eine Abspielnadel zu einem kapazitiven Informationsträger, insbesondere zu einer kapazitiven Informationsplatte, mit einer Informationen in Form von geometrischen Variationen enthaltenden Informationsspur. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Abspielnadel zum Abtasten eines kapazitiven Informationsträgers, insbesondere einer kapazitiven Informationsplatte, aus einem an einem Ende als Kegel geformten dielektrischen Stützkörper. Die Nadel soll insbesondere zum Abspielen von Bildplatten geeignet sein.

In den US-PS'en 41 64 755 und 41 65 560 wird eine zum Abtasten einer kapazitiven Informationsplatte geeignete Abspielnadel beschrieben. Die Nadel wird aus einem kegelförmigen Diamant-Stützkörper hergestellt, der mehrere konische Abschnitte bzw. Zonen mit gemeinsamer Achse aufweist. Zwei der konischen Bereiche werden durch eine Elektroden-Oberfläche voneinander getrennt. Die mit dem Träger bzw. der Platte in Berührung zu bringende Oberfläche der Nadel, die sogenannte Träger-Eingriffsfläche, besitzt einen im wesentlichen senkrecht zur Elektroden-Oberfläche stehenden Spitzen- bzw. Sohlenbereich. In diesem Bereich schneidet sich ein Ebenenpaar. Durch die Schnittlinie der entsprechenden konvergierenden Ebenen mit der mit der Informationsplatte in Berührung zu bringenden Oberfläche werden deren Seitenkanten definiert. Durch die Schnittlinie der konvergierenden Ebenen mit dem der Elektroden-Oberfläche gegenüberliegenden Bereich des Kegels wird ein Bug gebildet.

Diese bekannte Nadel kann durch Einschleifen einer konischen Fläche an einem Ende des Diamant-Stützkörpers hergestellt werden. Ferner können eine Elektroden-Fläche im Bereich des Kegels gebildet und eine mit der Platte in Berührung zu bringende Oberfläche bzw. Träger-Eingriffsfläche im wesentlichen in einer senkrecht zur Elektrodenfläche stehenden Ebene hergestellt werden.

In den US-PS' en 41 04 832 und 41 62 510 wird eine Aufnahmenadel mit kielförmiger Spitze (Kielnadel) zum Abspielen einer kapazitiven Informationsplatte beschrieben. Das Endstück der Nadel wird begrenzt durch einen Bug, eine im wesentlichen ebene, dem Bug abgewandte Rückseite, von den Kanten der Rückseite ausgehende Seitenflächen, eine von der Bodenkante der Rückseite ausgehende Bodenfläche bzw. Sohle und weitere, vom Bug ausgehende und die Sohle sowie die Seitenflächen schneidende Flächen.

Die Kielnadel kann mit Hilfe einer Läpp- bzw. Schleifscheibe hergestellt werden, die eine tiefe, steilgängige Nut besitzt. Die Nadelspitze wird aus einem zugespitzten Stützkörper hergestellt, der eine durch einen Bug und im wesentlichen ebene, dem Bug gegenüberliegende Rückseiten begrenzte Spitze bzw. Sohle besitzt. Die vorstehenden Flächen der Läppscheibe dienen dazu, die Schultern der Nadel einzuschleifen. Mit Hilfe der Wände der Schleifnut werden die im wesentlichen parallelen Seitenflächen des Spitzenbereichs der Nadel geschliffen.

Zum Vermindern der Herstellungskosten einer Abspielnadel für einen kapazitiven Informationsträger ist es wünschenswert, dielektrische Stützkörper, zum Beispiel Diamant, Saphir oder dergleichen, zu verwenden, die auf einem Schaft, zum Beispiel aus Metall, wie Titan, befestigt sind. Solche Ausgangsmaterialien werden bei Tonabnehmer-Nadeln verwendet. Diese Nadeln besitzen oft einen kegelförmigen Spitzenbereich. Da jedoch die Breite der Informationsspur auf einem kapazitiven Informationsträger, insbesondere mit Plattenform, wesentlich kleiner ist als die Informationsspur einer Schallplatte, muß das Endstück des dielektrischen Stützkörpers zur Verwendung bei dem kapazitiven Tonabnehmer entsprechend geformt werden.

Eine Abspielnadel mit einem schaftförmigen dielektrischen Stützkörper zum Abtasten einer kapazitiven Informationsplatte wird in einer Patentanmeldung gleicher Priorität der Anmelderin beschrieben (vergleiche US-Ser.No. 292 057 vom 12. August 1981). Hiernach wird von einem dielektrischen Stützkörper ausgegangen, der an einem Ende in einem eine gegenüber der Kegelfläche eingezogenen Spitze besitzenden Kegel endet. In den Spitzenbereich wird zunächst eine mit einer leitenden Deckschicht zu überziehende Ebene durch Läppen eingearbeitet und alsdann wird der mit dem jeweiligen Träger in Berührung zu bringende Kopfbereich der Nadel, zum Beispiel als kielförmige Spitze bzw. Kielspitze, hergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für ein kapazitives Informationssystem geeignete Abspielnadel eingangs genannter Art sowie alternative, wenig aufwendige Mittel zum Herstellen einer solchen Abspielnadel aus einem schaftförmigen bzw. langgestreckten dielektrischen Stützkörper zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung wird für die Abspielnadel im Anspruch 1 und für das Verfahren zum Herstellen einer Abspielnadel im Anspruch 5 beschrieben. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Abspielnadel für einen kapazitiven Informationsträger, insbesondere eine kapazitive Informationsplatte, mit darauf in einer Informationsspur in Form geometrischer Oberflächen-Variationen gespeicherten Information. Zu der Abspielnadel gehören ein dielektrischer Stützkörper mit einem kegelförmigen Längsende, zwei Ebenen an dem Längsende und einem durch Seitenflächen begrenzten, gegenüber der Kegelfläche eingezogenen Endstück, die Seitenflächen mit der jeweilig angrenzenden Ebene verbindende Schultern, ein durch einen ersten Kegelabschnitt zwischen den Ebenen begrenzter Bug, ein dem Bug gegenüberliegender

zweiter Bereich und eine durch den Bug, die Seitenflächen und den zweiten Bereich begrenzte, mit dem Träger bzw. der Platte in Berührung zu bringende Oberfläche bzw. Träger-Eingriff sflache.

Gemäß weiterer Erfindung besteht ein Verfahren zum Herstellen der Abspielnadel aus einem dielektrischen Körper mit einem konischen Längsende darin, daß zunächst eine erste Ebene im konischen Längsende gebildet wird, daß dann eine zweite Ebene an dem konischen Längsende erzeugt wird und daß eine die Träger-Eingriffsfläche umfassende Kopfzone im konischen Längsende gebildet wird.

Anhand der schematischen Darstellung von AusfUhrungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

eine Nadel in perspektivischer Ansicht;
eine Nadel mit zwei eingearbeiteten Ebenen in perspektivischer Ansicht und

perspektivische Ansichten einer Abspielnadel.

Der in den Fig. 1 bis 4 insgesamt mit 10 bezeichnete Stützkörper der Abspielnadel besteht aus einem geraden Schaft 2 und einem Kegel 4. Der Schaft 2 kann beispielsweise aus einem Metall, wie Titan, hergestellt werden. Das kegelförmige Endstück wird aus zwei Komponenten zusammengesetzt. Die an der Kegelspitze 7 endende Kegelspitzenzone 6 des Kegels 4 berührt den kapazitiven Informationsträger beim Abspielen und besteht im allgemeinen aus einem harten dielektrischen Material, zum Beispiel Diamant, Saphir oder dergleichen. Die angrenzende Kegelstumpfzone 8 kann beispielsweise entweder aus demselben Material wie die Kegelspitzenzone 6 oder wie der gerade Schaft 2 hergestellt werden. Die Grenzfläche 12 zwischen der Kegelstumpfzone 8 und der Kegelspitzenzone 6 wird in der Zeichnung für den Fall dargestellt, daß die Zonen 8 und 6 aus unterschiedlichem Material

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bestehen. Gegebenenfalls können die Zonen 6 und 8 an der Grenzfläche 12 durch Hart- oder Weich-Löten und dergleichen miteinander verbunden werden. In den Stützkörper 10 kann eine (nicht dargestellte) Bezugsfläche eingearbeitet werden, um so eine Möglichkeit zu schaffen, den Körper bei den verschiedenen Schleifschritten zu orientieren. Gegebenenfalls kann sich die Bezugsfläche längs des Schafts 2 bis in den Bereich der Kegelstumpfzone 8 erstrecken.

Fig. 2 zeigt die perspektivische Ansicht eines Stützkörpers 10 mit darin durch Läppen eingearbeiteter erster Ebene 16 und zweiter Ebene 18. Die erste und zweite Ebene 16, 18 können so geläppt werden, daß sie parallel zueinander stehen oder, wie in Fig. 2, konvergieren. Durch das Maß der Konvergenz wird die Schärfe des Bugs der herzustellenden Nadel bestimmt.

Zum Läppen der Ebenen 16 und 18 kann jede in diesem Zusammenhang bekannte Methode angewendet werden. Zum Läppen der aus Diamant bestehenden Kegelspitzenzone 6 ist ein Diamantpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zwischen etwa 0,1 und 0,25 Mikrometern geeignet. Zum Läppen wird dabei vorteilhaft eine Edelstein-Schleifscheibe (scaife, skeif) verwendet.

In den Fig. 3 und 4 werden perspektivische Ansichten eines Stützkörpers 10 mit in dessen Kegel eingeschliffener kielförmiger Spitze bzw. Kielspitze 32 dargestellt. Die Kielspitze 32 besitzt eine Bodenfläche bzw. Sohle 34, welche bei Betrieb dem nicht gezeichneten kapazitiven Informationsträger zugewandt sein soll. Wenn der kapazitive Informationsträger in seiner Oberfläche eine Rille besitzt, wird die Bodenfläche 34 im allgemeinen der Form der jeweiligen Rille angepaßt. Typisch hat die Sohle 34 V-Form. Die Kielspitze 32 besitzt auch Seitenflächen 36 und 38 sowie Schultern 40 und 32, welche jeweils über konkave Übergänge miteinander verbunden sind.Ein Bug 44 wird durch den Schnitt

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der ersten Ebene 16 und der zweiten Ebene 18 sowie durch ein Teil der Kegeloberfläche bzw. Vorderseite 22 gebildet. Die Breite der Elektroden-Oberfläche bzw. Rückseite 24 der Kielspitze 32 wird durch den gegenseitigen Abstand der ersten und zweiten Seitenfläche 36 und 38 gegeben. Die Elektroden-Fläche 24 ist im allgemeinen weniger breit oder höchstens ebenso breit wie die abzutastende Informationsspur einer kapazitiven Informationsplatte.

Der Winkel zwischen der Elektrodenfläche 24 und der Bodenfläche bzw. Sohle 34 kann jeden gewünschten Wert erhalten. Bevorzugt wird ein Winkel von etwa 90°. Der Stützkörper 10 wird im allgemeinen bei einem solchen Winkel in einer Aufnahme befestigt, daß die Sohle 34 mit der Oberfläche des kapazitiven Informationsträgers in der gewünschten Weise in Eingriff kommt.

Der Grad der Krümmung der Elektroden-Fläche 24 kann die Übertragungseigenschaften der Nadel beeinflussen. Eine zu starke Krümmung kann zu einer ungleichförmigen kapazitiven Variation zwischen den Signalelementen des Trägers und der Elektroden-Oberfläche 24 führen. Dabei kann sich ein rauschendes Signal mit niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis ergeben. Es besteht dabei ein Zusammenhang zwischen dem Kegelwinkel und dem Grad der Krümmung der Elektroden-Oberfläche. Mit der Größe des Kegelwinkels wird die Elektroden-Oberfläche 24 immer mehr einer Ebene angenähert. Ein großer Kegelwinkel erfordert jedoch, daß beim Läppen der Kielspitze mehr Material abzutragen ist.

In der Zeichnung wird . zwar eine Kielspitze dargestellt, die Erfindung bezieht sich aber auch auf andere Formen des Endstücks der jeweiligen Nadel.

Die Achse des konischen Bereichs des Stützkörpers 10 stimmt im allgemeinen mit der Hauptachse des Stützkörpers 10 bzw. des Schafts 2 überein. Grundsätzlich brauchen diese Achsen aber nicht zusammenzufallen.

Es kann jeder gewünschte Kegelwinkel vorgesehen werden. Im allgemeinen sind Kegelwinkel zwischen 30 und 60 zu bevorzugen. Der Kegelwinkel wird definiert als der durch eine Projektion des Kegels auf eine Ebene darzustellende Winkel. Der abgebildete Winkel am Scheitel der den Kegel begrenzenden Projektionslinien ist der Kegelwinkel. Im allgemeinen werden spitzere Kegelwinkel bevorzugt, da bei entsprechend schlanken Kegeln relativ weniger Material zum Herstellen der Kielspitze 32 zu entfernen ist. Ein mit der Schlankheit des Kegels zunehmendes größeres Maß an Krümmung kann jedoch - wie gesagt - zu einer Verschlechterung des übertragenen Signals führen. Außerdem nimmt die Brüchigkeit des Kegels mit der Schlankheit zu.

Der erfindungsgemäße Stützkörper 10 besitzt eine gegenüber der Lehre aus den US-PS'en 41 04 832 und 41 62 510 etwas abgewandelte Formgebung. Der Bug 44 ist keine Kante sondern eine einen Teil des Kegels 4 bildende gekrümmte Oberfläche, Die dem Bug 44 abgewandte Elektroden-Oberfläche 24 ist im allgemeinen nicht eben, sondern bildet einen Teil der Kegeloberfläche. Die Sohle 34 wird durch den Bug 44, die Elektroden-Oberfläche 24 und die Seitenflächen 36 und 38 begrenzt.

Die Kielspitze 32 kann mit Hilfe einer mit einem Schleifmittel beschichteten, tiefe Rillen aufweisenden Läppscheibe gemäß US-PS 41 04 832 und 41 62 510 hergestellt werden. Ein bevorzugtes Schleifmittel ist SiO . Eine solche Siliziumoxid-Schicht kann durch Glimmentladung aus SiH. und N_?0 als Ausgangsmaterial erzeugt werden.

Die Elektroden-Oberfläche 24 kann zum Beispiel durch Aufbringen eines leitenden Materials, wie Titan, Hafnium und dergleichen, oder durch Implantieren einer Schicht von Ionen, zum Beispiel Bor-Kationen leitend gemacht werden.

Claims

Dn.-lng. Reiman König - ·^: * .^:DFpL^:-l;n,g. Klaus Bergen

Cecilienallee 7G A Düsseldorf 3Q Telefon 45SOOB Patentanwälte
2. August 1982
34 565 B

RCA Corporation, 30 Rockefeiler Plaza,
New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Abspielnadel und Verfahren zum Herstellen einer Absplel-

nadel"

Patentansprüche:

.J Abspielnadel zu einem kapazitiven Informationsträger, insbesondere zu einer kapazitiven Informationsplatte, mit einer Informationen in Form von geometrischen Variationen enthaltenden Informationsspur, gekennzeichnet durch einen dielektrischen, an einem Ende als Kegel (4) geformten Stützkörper (10) mit zwei Ebenen (16, 18) am Kegel (4) und einem gegenüber der Kegelfläche eingezogenen Endstück (32), welches begrenzt wird durch Seitenflächen (36, 38), die Seitenflächen (36, 38) mit den Ebenen (16, 18) verbindende Schultern (40, 42), eine dem Bug (44) des Endstücks (32) gegenüberliegende Rückseite (24) und eine durch den Bug (44), die Seitenflächen (36, 38) und die Rückseite (24) begrenzte Träger-Eingriff sflache (34).

2. Abspielnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ebenen (16, 18) miteinander konvergieren.
3. Abspielnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Ebenen (16, 18) sich auf der Vorderseite (22) des Endstücks (32) schneiden.
4. Abspielnadel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Stützkörper (10) ein Ende eines geraden Schafts (2). bildet.
5. Verfahren zum Herstellen einer Abspielnadel zum Abtasten eines kapazitiven Informationsträgers, insbesondere einer kapaziviten Informationsplatte, aus einem an einem Ende als Kegel (4) geformten dielektrischen Stützkörper (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Reihe nach eine erste Ebene (16) und eine zweite Ebene (18) sowie ein die Träger-Eingriffsfläche aufweisendes Endstück in den Kegel (4) eingearbeitet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ebene (18) so hergestellt wird, daß sie mit der ersten Ebene (16) konvergiert.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Ebene (18) so gebildet wird, daß sie die erste Ebene (16) schneidet.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen und das Endstück durch Schleifen oder Läppen in den Kegel (4) eingearbeitet werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis ■8, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (32) als kielförmige Spitze bzw. Kielspitze geformt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bearbeiten des Endstücks (32) eine Schleiffläche benutzt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schleifen eine tiefe, steilgängige Nuten aufweisende Schleiffläche benutzt wird.