JPS5832243A - ビデオデイスクプレ−ヤ用スタイラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ビデオ信号を電気容量の変化として検出する
方式のビデオディスクプレーヤの再生信号検出に用いる
ビデオティスク、プレーヤ用スタイラスに関するもので
ある。

従来ビデオデ、イスクスタイラスとしては、ダイヤモン
ドのブロックを切り出し、これを加工することにより作
成されていた。このブロックの長さは、スタイラスをカ
ンチレバーに保持シかつピックアップ回路部への電気的
接続が必要なため、１．５〜２■の長さが必要であり、
ダイヤモンドの原石の形状が大きくなり、高価になる欠
点がある。これに代わるものとして、滑走部分にのみダ
イヤモンドを用いる接合形スタイラスがオーディオスタ
イラスとして採用されているが、従来のオーディオ用に
用いられる接合形スタイラスは、形状、精度、が不十分
なほか、ダイヤモンド結晶方位が不定のため、所要の性
ｎヒを有する針先先端加工を行おうとすると、研磨時間
が著しくばらつき、量産加工を極めてむずかしくしてい
る。またこの欠点を無くすため第１図に示す様な結晶方
位の決ったスタイラスが考えられている。即ち１はダイ
ヤモンド、２はシャンク、３はシャンク切り欠き部、４
は第１面（電極面）、５は第２面、６は第３面、７はダ
イヤ面方位である。しかしながらこのような従来のスタ
イラスを高精度に角錐加工するとき、機能上、加工能率
が犠牲になる欠点を有する０ またビデオディスク用スタイラス８の形状として、第２
図に示すように、スタイラス先端がディスクと接触する
ことに占うて摩耗した場合′１．・ に、電極幅が一定となるように、あらかじめ根本幅、ａ
と先端幅すが同寸法であるような平行電極を有するキー
ル形状と称した凸型形状になっていた。このような平行
電極形状に加工する方法としては、′区極幅２〜２４μ
ｍに相当した微小幅の溝深さ方向に幅の一様な垂直溝を
形成し、該溝にスタイラスをなられせて研磨している。

この溝の成形法としては、第３ＩＡに示すようにガラス
等の原盤９の表面にフォトレジスト１０を塗布し、レー
ザ露光し成形することが多く行なわれている。この原盤
９から量産用のＰＶＣ下地皿１３の製作は、通常のオー
ディオレコードと同様にＮｉ電鋳工程を絆て、Ｐ■Ｃを
スタンプして行なうが、このように溝が平行であると、
第４図に示すように原盤９からＮｉ電鋳１１を剥離させ
ることは、溝深さが深くなるに従って困難になり゛、電
極幅即ち溝幅が２〜２．５μｍの場合、溝深さが３μｍ
以上になると、機械的にＮｉ電鋳を損傷なしに剥離する
ことはまず不可能で爲る０なお、Ｎｉ電鋳を損傷するこ
となく確保する方法としては、原盤９を化学的に溶解す
る方法、があるが、膨大な時間を必要とし、生産性に乏
しい０まだ、平行溝にてスタイラスを研磨する場合−に
、第５図に示すように溝内壁には研磨材１２が形成され
ていないため、研磨能力を有しておらず研磨圧力は講肩
部に集中するため、該溝肩部の研磨材１２．ＰＶＣＴ地
材１３の損傷そ空放ノしく、研磨皿寿命が短いという欠
点がある。

また、溝角度、スタイラス先端角度が０のため、研麟購
に詰まり、溝幅の減少といった欠陥があるーと溝からス
タイラスが抜けにくく、チッピングが多発する。このよ
うに平行溝加工による平行電極スタイラスは、歩留りが
悪いといった欠点があった。

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点をなくし、安価
で性能が良く、生産性の良いビデオディスクプレーヤ用
スタイラスを提供することにある。

即ち、本発明は安価々スタイラスを得るため従来のオー
ディオ用スタイラスの加工工程により円錐加工まで行−
ない、その後先端部の面精度が必要な加工時間の多い角
錐加工能率を向上させる。

また本発明は、角錐加工時の平面角度を作業性良く自動
化し易い様に、三面共にシャンク軸線に対し同一角度と
する。

−また本発明は、角錐加工面先端部の摩耗代部の精密加
工のため、シャンク切り欠きを設けこれを基準と【７て
ダイヤ面方位を固定し、１極を形成する平面がダイヤモ
ンド〔１１１，〕面の陵線にそって形成された角錐先端
を加工することにより、加工Ｎ度、加工能穿が艮く、寿
命の長いスタイラスを得るー また本発明は、シャンク切り欠き面とのアジマス精度を
容易にチェック可靜となり、作業能率の良いスタイラス
が可能となる。

また本発明は、スタイラスの阜耗代部形状を平行ではな
く、電極幅をビデオディスク害幅内に収まる許容範囲内
のテーパ形状にしたことにより、工具の溝形成を容′易
にし、工具、ス°タイラスともに生産性歩留りを向上さ
せた点にある。

以下本発明の実施例を図にもとづいて具体的に峠明する
。第６図はスタイラス製作プロセスを示す図である。即
ち、ａはダイヤモンド原石の選定工程、ｂは籏ローとの
ぬれ性を向上させるためにＮｉ等の金Ｗ４を被膜する工
程、Ｃはダイヤモンド２１をシャンクに加圧固定する工
程、ｄはダイヤモンド２１をチタン鉄などのシャンク２
２に鋼ロー等により接合する工程である。このとき、ダ
イヤモンド面方位はシャンク軸線に対して〔１００〕面
が垂直になる様にするのが作業能率が良い。次工程ｅに
て結晶方位法めを行うが、この方位法めの具体的手法は
Ｘ線を用いた手法であり、次に説明する。

第７Ｖ１において、Ｘ線源１から発生したＸ線はコリメ
ータ２を通過することにより細束化され、シャンク軸６
に接合されたダイヤモンドチップ４を照射する。ダイヤ
モンドを透過したＸ線はビームストッパー５で吸収され
る。シャンク軸はその軸を中心としてＣＤ）回転し、ブ
ラッグの法則が成立する幾何学的φ件嶌；満足する”角
度に達したときのみＸ線回折が起る。ダイヤモンドの結
晶面で回折したｘｉのうち、特定の面指数をもつもｐが
スリット６により選択され、Ｘ線検出器７に入射するよ
う距離りを設定する。

距離りはＸ＃ｉ！の波長１回折Ｘ線の面指数と半円周状
スリットの半径Ｒとから決定される。ここでは、Ｘ線が
ＭｏＫα　　線、λ＝　０．７１０７　Ｘ、面指数が（
１１１）のときの例を示す。

ダイヤモンド結晶の格子定数はａｎ　＝　３．５６８　
Ａであるから、回折角θはブラッグの法μｍｊよりＵ＝
で与えられるースリットの幅は回折Ｘ線の広がり、ダイ
ヤモンドの格子定数の変動、距離りやＲの温匿変、化等
を考譚し、Ｌ　＝　４１．５　Ｍ　Ｒ＝１５呵茂に対し
て１韻とした。

ダイヤモンド微細研磨加工はシャンク軸切り欠き面とシ
ャンク軸中心を基準に行なわれるため、ダイヤモンドチ
ップの結晶軸の軸方位とシャンク軸との関係ぼ第８図に
示すように、シャンク軸切り欠き面ユダイヤモンド結晶
軸ａ１およびシャンク中心軸（ｚ）〃ダイヤモンド結晶
軸ａ３であることが望しい。

ダイヤモンド結晶がシャンク軸に対してどのような方位
で接合されているかは、第８図に示す３種のパラメータ
α、β、γを求めればよい第９図においてａｔ、ａｚ＋
ａ３はダイヤモンドの結晶軸の単位ベクトルであり互い
に直交している。

また、Ｘ、Ｙ、Ｚはシャンク軸に附した軸であり、Ｘに
シャンク軸の切り欠き面に垂直、２はシャンク軸の軸方
向と一致し、ＹはＸオヨヒＺに直交する軸である。第９
図において、αはａ３のＺに対する傾き、βはａ３のＸ
Ｙ面内成分のＸを始線とする角度であり、γはａ＋のＸ
Ｙ面内成分のＯＸを始線とする角度である。

（１１１釘および（１１〒）箋ダイヤモンド結晶面の回
折ベクトルであり、それぞれ（１１１）および（１１Ｔ
）に垂直であるｏＯＴ′、０αは（１１１）＊、（１１
〒ダ回折ベクトルのＸＹ平面内への投影であり、始であ
る。第１図に示した装置を用いるとω＝０＋ωｉω＝θ
＋ωｊのときＸ線回折が観測される○いま（１１１）”
　−（１１〒）＊−＜クトル壬ｒ各２三萌“三２ａ３゜
＜　ｒｌＯｒ２　＝　７０゜５５°等の条件が成り立つ
ため、（１１〒ダ、　（１１１）”、　（１〒〒ダ、お
よび（１〒１）鷺対応する０回転角を測定し、α、β、
γの６つの・くラメータを求めることができる○ 以上のよう夕手法を用いてダイヤモンドのシャンクに対
する結晶方位を測定することができる。このようにし７
て方位を湘１がしたのち、第１０図に示すように〔１０
０〕面に平行になるよう、チャック装置２Ｂにてチャッ
クし、回転中の砥石２０に押しつけてシャンク２２の軸
線に平行にシャンクに切・欠き部２５を加工する。

なお、第６図におけるｆ′はシャンク径φ０．４５〜φ
０５５のストレートタイプのシャンクを用いた場合、ｆ
“はφ０４５〜φ０５５の先端シャンクにφ４５〜φ５
．５の大径シャンクが接合された複合シャンクにおける
切欠キ部加工のプロセスを示している。、この様にｆ′
にて加工したスタイラースを第６図ｇに示すように、シ
ャンク切欠き部２３を基準として作業性の良いようにシ
ャンクより太いホルダに取りつける。またｆ“にて複合
シャンクのものは、あらためてホルダに取りつける必要
はない。このｇおよびｆ“のプロセスを経て、ｈにおい
て第１１図に示すようにシャンク軸線を中心として、ス
タイラスホルダ３０を回転させながら（ロ）転中の砥石
２０に押しつけ円錐加工を行う。第６図りの円錐の内包
角（頂角）０１は、一般のオーディオ用スタイラスで用
いられる５２°〜５５°程度でも良いが、°４５°前後
（±５°）とすることに−より、第１１図に示すように
５２°−５５°の場合（ａ）に比較して、４５°前後の
場合（ｂ）のように砥石に対するスタイラスの傾き角Ｕ
が小さくなるため、先端チッピングが少なくなる。しか
し逆に４０゜以下にすると先端角の減少分がチッピング
を誘発するｎこのような円錐加工工程りを終了した後、
ｊの平面加工を第１２図に示すように切込み送り装置３
１にシャンク２２をとりつけ、回転中の砥石２０におし
つけ、送り６２をかけながら研磨する。この場合、円錐
頂角が５２°〜５５°の場合、第１６図（ａ）に示すよ
うに研磨式は４５°±５°（ｂ）に比較ましい。また切
欠き部もダイヤ面方位に対し、ある一定角度であれば良
く、上述のように（ｉｏｎ）面に限定するものではなく
、〔１００〕に直交する方向あるいは一定角度を有して
いても、面方位と切欠き部の位置関係が明確であれば良
い０さらに、第６図ｆ“に示したように、シャンクとホ
ルダを一体にしたような作業性の良い太い接合シャンク
を上記と同様にダイヤモンド２１と接合し、切欠部加工
工程ｆ“、円錐加工工程りの順に加工しても良い。次に
ｊの平面加工を行ない円錐状頂部に五角錐を形成する０
その後、前述の３面のうち〔１１１〕面に沿った平面に
ｋの・電極蒸着を行ない、Ｖにてホルダの取りはずし、
あるいはｋ“にて複合ホルダの大径部を切断し７、カー
トリッジに糾込んだ後ｌの摩耗代部力ｐ工を行なう。

次にｊ平面加工〜ｌ摩耗代部加工について詳細に説明す
るＯｊの平面加工について、第１４図に加工方法の一例
を示す（研磨加工方法は第１２図参照）０第１面２４の
１に極面はシャンク切り欠き面２３とシャンク面上で陵
線Ａ−８を持つため電極面側からスタイラス先端部チェ
ックを行なえば、この陵線Ａ−Ｂの傾きによって電極面
のアジマスをチェック出来る利点がある。また、（ｅ）
に示すように第１面２４．第２面２５．第６面２６のシ
ャンク軸線との傾きは共通にして、角錐加工の作業能率
自動化をし易くしである。この角錐面の傾きの一例とし
てθ２を２５°にし、シャンク軸線に直角な断面内で第
１面と第２面、第３面のなす角度、即ちシャンク軸（ロ
）転方向の振り分は角度を（ｄ）に示すように１３２°
に設定すると、（ｅ）におけるシャンクの側面からみて
角錐角度θ３は６０°となり、スタイラス滑走時のディ
スクに対する電極面の角変θ６を垂直にすれば、スタイ
ラス滑走部へさき角度θ５は３０°となり、ディスク上
のゴミ除去性能ならびに指向性能が良好となる。また（
ｃ）に示すように′電極面より見た角錐角度θ４は８７
°とな９、後の摩耗代部の溝加工の除、歩留りが向上す
る。この電極面角度は９０゜より大き過ぎると摩耗代部
加工能率が急微に悪くなり、また６０°より小さ過さ゛
ると溝加工時に舛屑部へくさびのようにくいつくためチ
ッピング等の不良を生じる。この（ｃ）に示した電極面
角度θ４としては６０°〜９０°が望ましく、スタイラ
ス製造工程全体の作業性を考デすると８７°程度が最適
である。

次に第１５１に示す第１而２４にシャンク切り欠き面２
３を基準としてＴｉ　、　Ｈｆ等の全域を真空蒸着スパ
ッタ、イオンプレーディング等の方法で約２５００±５
０ＯＡ形成し、電極面とする。

次にこのスタイラス先端の摩耗代部加工を行なう。この
加工はＰＶＣ等の板にＳｉＯ２等の硬質膜を形成した研
磨皿を約５０ＯＲ，Ｐ、　Ｍで回転させて行なう。揶１
６図（ａ）に示すように、先づ上記スタイラスの角錐先
端部を下面より見て三角形の一辺ａが約２μになるまで
平担加工する。

この工程は後の溝加工時の針先チッピング防止のため行
なうものである。次に箇１６図（ｂ）に示すようにこの
スタイラス先端部を回転中のラセン状溝付研磨皿の溝部
（溝幅約３μ）２３に落し込み摩耗高さくキール高さ）
の加工を暢３μ高さ３μ行なう。そして最後に（ｃ）に
示すように信号記録ディスクと同一の溝角度（例えば１
４０’）を有するラセン状溝付研磨皿で摩耗代先端部の
仕上げ加工を行なう。

この様にして加工されたスタイラス先端部形状を第１７
図に示す。第１７図はスタイラス滑走面１４とダイヤモ
ンド面方位２７および滑走方向１りまたは溝研磨方向）
を示す。上記の摩耗代部刀□工に於いて、最も加工技術
を要する工程はキール高さ加エエ桿（第１６図（ｂ）参
照）であるが、ダイヤモンド面方位７を第１７図の様に
設定することにより大幅な加工能率向上（約１０倍）が
得られる。即ち従来は第１図に示す様に、電極面はダイ
ヤモンド〔１１１〕面に沿って形成されており、本発明
によるものと４５°の相違かある。一般にダイヤモンド
の加工は〔１１１〕面に対して出きるだけ角度を矢きく
とり加工すると研磨能率が向上することが知られている
が、従来の研磨方向ではダイヤモンド（１ｉ１）面に対
し平行方向となるため、非常に加工能率が低下する。本
発明ではダイヤモンド（１１１）面の成す陵線にそって
電極面を形成し、キール高さ那工時の研磨方向がダイヤ
モンド〔１１１〕面に対し、できるだけ角度を有する様
にして、加工能率を大幅（約１０倍）に向上させている
。

また本発明によるダイヤモンド方位を重子るスタイラス
のプレイ時の寿命性能は、従来方法と同等以上（５００
時間−以上）であることが確認されている。

本発明によるスタイラス゛先端形状は、第１８図に示す
ように先端幅ａと根本幅すはともにビデオディスク面上
の信号が打刻されている一溝の幅Ｃよりも小さく　ａ＜
ｂの関係を有１．ている。

その結果として先端部の側線５１と５２はある角度θを
有することにな暮。本発明では根本幅すの″寸法をビデ
オディスク溝幅２６７μｍに対し２６μｍとし先端幅ａ
′をＦ　Ｍレベルに支障をきたさない範囲に留めた（先
端幅ａが小さくなるに従いＦＭレベルは減少する。）こ
とから、先端角θを１０〜１５゜とした。上記のスタイ
ラス形状にすることで研磨溝の溝角度は平行から１０〜
１５°になり、研磨溝の成形が容易になり、ＰｖＣ製研
磨皿を安定して量産が可能になり、歩留りも向上する。

すなわち、研磨溝は平行でなく、１０〜１５°の角度を
有するために、レーザ露光性以外の方法で原盤に溝成形
が可能に々る。たとえば、第１９図に示すように、先端
角度θを１０〜１５°に成形したダイヤモンドバイト１
８にて金属製（例えば真鍮Ａ１等）の原盤９を切削する
ことによって、溝成形を行なうことができるｎこの場合
には安価な金属製円盤を原盤とするため材料費も安くレ
ーザ露光に比較してコストの安い原盤とすることができ
る。この溝切削用ダイヤモンドバイト１８の先端角θは
、第２０図に示す通常のスケーフ１９を用いた研磨では
２５〜３０°が限界であるが本発明のθが１０〜１５°
に成形する具体的方法として、第２１図に示すようにダ
イヤモンド砥石２０の端面にて加工する方法があり、安
易に成形することかできる。

原盤９からのＮｉ’ｉｌＥＭ１１の剥離性に関しては、
垂直溝と異なり第２２図に示すように抜き勾配を有して
いるため、′電鋳を損傷なく剥離することは比較的容易
でｂる。さらにＮＮ１１ｉｉｊ）の原盤からの剥離時に
おける損傷を防ぐため、剥離方法として第２３図（ａ）
に示すように、リング状ノζツキン３５を金属原盤９と
Ｎｉ富＠１１の間に入れ、更にＮｉ電鋳１１の上に金ぼ
原盤９とほぼ同寸法でかつＮｉ電鋳１１と接する面が平
らな当て板６Ｂを当て、当て板６８と金属原盤９を数個
のクランパ３４にて締めらけ、導油孔６６に導圧管３７
を取つけ、導圧管３７に圧力油を供給してＮｉ電鋳１゛
１を損傷なく剥離できる。リング状パツキン３５の厚さ
Ｔを調節することによって剥離部Ｃにおける曲りを小さ
くでき、凹凸信号の変形を最小に抑えることができる。

また、第２３図（ｂ）に示すようにノくツキン３５を用
いずに当て板ろ９の外周部のみＮｉ電鋳１１と接するよ
うに内周側にわずかのぬすみ（間隔Ｔ／）を設け、導油
孔６より圧力油を供給しても同様の効果が得られる。

また第２４図に示すように、このＮｉ電電工工程経て製
作したＰＶＣ下地皿１５に研磨材１２を蒸着して研磨皿
とする。この場合、蒸着時間を比較的長くすると、研磨
材１２はＰｖｃＴ地皿１３の表゛面に比較的厚く、Ｐｖ
Ｃ下地皿１３の平担面２１において１５〜２μｍ程度に
形成されるが、基溝２２と平担面２１とが接する近辺に
おいては、蒸着される研磨材１２が層を形成する際の形
成効果により第２４図において矢印方向に張り出す結果
、根本幅ｍは減少し、基溝′５２の底角θｌより研磨溝
の底角θ３を小さくすることができる。平担面２１にお
いて形成される研磨材１２の厚さ！（第２４図参照）に
対する研磨＄５３の底角θ３の変化を第２５図に示す。

このように研磨材１２の厚さｌを変化させることで、研
磨溝底角θ３を減少させることが可能であり、嬉２４図
の凸形先端の根本幅ｍを小さく、） することも可能である。以上のように研磨溝を垂直でな
く、ある角度１０〜１５°の溝とし、研磨材層の厚さを
調節することで本発明のスタイラス先端角度と根本幅を
制御することができる。

以上述べたように、本発明のスタイラス形状にすること
により、加工能率が良く、自動化し易い効果がある。ま
た使用する研麿皿寿命が向上し、加工歩留りが７５％→
９５％に向上し、スタイラスコスト大幅低減となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例によるスタイラス形状を示す外
観図、第３図は従来の研磨皿原盤の製作方法の訝明図、
第４図はＮｉ電鋳を原盤から剥離させるときの模式図、
第５図は従来のスタイラス形状の成形法を示す図、第６
図はスタイラス製作プロセスの概略図、第７図は結晶方
位測定装置の構成図、第８図はシャンクに接合され九ダ
イヤモンドの結晶方位を示す図、第９図は３方向の結晶
方位の誤差の説明図、第１０図は切欠部加工の説明図、
第１１図は円錐加工の説明図、第１２図は平面加工の説
明図、第１３図は平面加工における円錐頂角の違いによ
り発生する加工代の違いの説明図、第１４図は本実施例
にょるスタイラス外観図と角錐加工角度説明図、第１５
図はスタイラス先端の摩耗代部を示す外観図、第１６図
は摩耗代部加工の工程を示す図、第１７図はスタイラス
滑走面と滑走（加工）方向およびダイヤ面方位を示す〆
１、第１８図は本発明のスタイラス形状を示す図、第１
９図は切削バイトにて原盤切削を行う説明図、第２０メ
は従来のバイトの成形法を示す図、第２１図はバイト先
端角を１０〜１５°に成形する方法を示した図、第２２
図はＮｉ電鋳の剥離の模式図、第２６図はＮｉ電鋳を損
傷させるとと々く剥離させる方法の説明図、第２４図は
研磨材の形成効果を説明する図、第２５図は研磨材の厚
さと溝角度の関係を示した図である。 １．２１・・・ダイヤモンド　２．２２・・・シャンク
２５・・・切欠部　７，２７・・・ダイヤ面方位　８・
・・スタイラス　９・・・原盤　１０・・・フォトレジ
スト１１・・・Ｎｉ＠鋳　１２・・・研磨材　１５・・
・ＰｖＣ下地皿１４・・・スタイラス滑走面　１７・・
・ビデオディスク１８・・・ダイヤモンドバイト　１９
・・・スケー７２０・・・ダイヤモンドブレード　６３
・・・研磨溝３４・・・クランパ　３５・パツキン　３
７・・導圧管５８・・・当て板 子牛１刃　　　　　　　　　　　　　草３０竿？図 Ｅ／／α３ ％（ｏｒ卯 ４ （。　　　　　　　（４） １２ メ／　’７１刀 ■１１回 ￥／’？／乞 も２２因 富２３因 に） （ｂ） 易２午図 第２５図 手続補正書（方式） 発明の名称 ビデオディスクプレーヤ用スタイラス 補正をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　シャンクにダイヤモンドを接合した信号検出用針
   であって、先端ダイヤモンドチップ部りに共通軸線を持
   つ円錐面部を持ち、円錐面部の先端部に軸線に対して共
   通角度平面を有する三角錐面部を持ち、更に三角錐面部
   の先ぎ部に摩耗方向に対して所定の摩耗代部を有するこ
   とを特徴とするビデオディスクプレーヤ用７タイラス。 ２　上記摩耗代部の先端部が根本中より小さいことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のビデオディスクプ
   レーヤ珀スタイラス。 ３　上記三角錐面部の第１の平面に信号ピックアップ用
   電極が形成されており、第１の平面はダイヤモンド〔１
   １１〕面の成す陵線にそって形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のビデオディスクプレーヤ
   ′用スタイラス。 ４　上記第１の平面に対し、軸線の同゛−側に、シャン
   ク軸に平行に切Ｖ欠１部を有することをｔ￥ｆ像とする
   特許請求の範囲第３項記載のビデオディスクプレーヤ用
   スタイラス。