JPS5927961B2 - ダイヤモンド単結晶再生針の製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 広い周波数帯域を占有するような情報信号が円盤の渦巻
状の溝中に高密度の凹凸として記録されている情報記録
媒体円盤（例えば、ビデオディスク）からの記録情報信
号の検出が、圧力感知型の情報記録検出素子、または静
電容量変化型の情報記録検出素子などの使用によつて行
なわれる場合には、これらの情報記録検出素子の一部に
用いられる再生針を硬度の高い物質で作り、長時間の使
用に耐えることができるようになされている。

そして、従来、上記のような再生針としては、ダイヤモ
ンドの単結晶から切り出した素材に研磨加工を施こし、
例えば第１図示のような所望の針先形状を備えたものと
して使用していた。すなわち、第１図示の従来例の再生
針は、ダイヤモンドの単結晶よりＡ．Ｂ．Ｃ．Ｄの４つ
の面がそれぞれ（１１０）面であり、また、Ｅ．Ｆの２
つの面がそれぞれ（１００）面であるような柱状の６面
体の素材を切り出し、前記の柱状の６面体の素材におけ
るＡ面を研磨した後に、Ａ−Ｄの各面の一部とＦ面とに
よつて囲まれた部分を研磨して、Ａ面において所定の角
度θを示すような２つの面Ｇ．Ｈを構成し、次いで前記
のＧ．Ｈ２つの面が交わる部分を研磨して、所要の形状
寸法を備えた接触面Ｊを構成させることによつて得るよ
うにしており、また、この再生針が静電容量変化型の情
報記録検出素子に使用されるものであつた場合には、Ａ
面上にチタンあるいはタンタルの薄膜を蒸着法またはス
パツタリング法などの適用により付着形成させて金属電
極を構成させて使用す・るようにしていた。

第２図及び第３図は、上記のようにして作られた再生針
の使用態様を図示説明するための側面図及び斜視図であ
つて、第２図及び第３図においてＳは再生針、１はビデ
オデイスク、１Ｃはガイド溝であり、また、第２図にお
けるビデオデイスク１は、それから静電容量変化型の情
報記録検出素子によつて情報信号が検出されるのに適し
た構成のものであることを示すために、ビデオデイスク
１の部分が縦断側面図として描かれており、図中で１ａ
は金属被膜、１ｂは誘電体被膜、２は金属電極である。

また、第２図及び第３図における１ｄはビデオデイスク
１のガイド溝１ｃ中に凹凸によつて記録された記録情報
信号を例示したものである。ビデオデイスク１からの情
報信号の検出に際して高速回転を行なうビデオデイスク
１におけるガイド溝１ｃを辿る再生針Ｓは、極めて小さ
な針圧を以つてビデオデイスク１のガイド溝１ｃ中を走
行するようになされているが、再生針Ｓとビデオデイス
ク１とは、再生針Ｓの先端部に構成された極めて微小な
寸法の接触面Ｊによつて互に接触しているので、再生針
Ｓの先端部の接触面Ｊとビデオデイスク１とは、極めて
大きな圧力が加えられた状態で相対的に高速運動を行な
つているのであり、そのために再生針Ｓの接触面Ｊは次
第に摩耗して行き、ついには再生針が本来の信号検出動
作を行ない得ないまでになる。

上記した再生針の摩耗の程度は、再生針を構成している
物質の硬度が大である程少なくなるので、従来から長寿
命な再生針を得るためには硬度の高いダイヤモンドが用
いられていることは周知のとおりである。

ところが、第１図を参照して説明したような従来の製作
方法によつて作られたダイヤモンド単結晶再生針は、そ
れを実際にビデオデイスクからの情報信号の検出に使用
した場合に、硬度に応じて得られるであろうと期待した
寿命よりも著るしく短かい寿命しか得られないことが判
明した。

また、再生針が静電容量変化型の情報記録検出素子に使
用されているものの場合には、ビデオデイスクからの情
報信号の検出動作中に、ダイヤモンド再生針に付着させ
てある金属電極が剥離するというような事態の生じるこ
とも問題となつていた。上記した摩耗による再生針の寿
命を延ばすために、ビデオデイスクの表面に薄い油層を
形成させるという方法も行なわれているが、この方法を
適用してもダイヤモンドの硬度を基礎として期待された
寿命と対応する使用時間よりも短かい使用時間内に再生
針の寿命が終つてしまうという結果しか得られず不満足
であつた。

上記した従来法に従つて作られたダイヤモンド単結晶再
生針が、ダイヤモンドの硬度に基づいて得られるであろ
うと期待される寿命よりも著るしく短かい寿命であると
いうことの原因、ならびに、再生針に付着形成させた金
属電極が剥離するということの原因は、既述した従来法
による再生針の製作が、ダイヤモンド単結晶から得た素
材に研磨加工を施こすことによつて行なわれており、加
工時に加えられる大きな圧力及び研磨時に発生する高熱
によつて、研磨面付近の領域における結晶性が悪化する
ことによるものであろうと考えられる。

すなわち、第１図示の再生針において、ビデオデイスク
におけるガイド溝の壁部と接する２つの面Ｇ．Ｈは、硬
度が高くて加工が極めて困難な（１１１）面から僅かだ
けずれた面となるように、素材からの研磨によつて作り
出されるのであるが、前記の２つの面Ｇ．Ｈを作り出す
際には、研磨面に大きな圧力をかけて研磨作業が行なわ
れるので、ダイヤモンド単結晶再生針には外部応力及び
発熱などによつて酸化や格子欠陥などが発生し、そのた
めにビデオデイスクと接触する略々（１００）面よりな
る接触面Ｊの硬度が、本来の（１００）面が有する硬度
よりも低下して、使用時に著るしい摩耗が生じるものと
考えられるのである。上記した従来法によつて作られた
再生針における結晶性の悪化は、公知の方法によるエツ
チビツトの観察の結果からも明確に認められるのであり
、第１図中の斜線図示の領域１におけるエツチビツトの
観察結果によると、領域１内の格子欠陥は、もともとの
素材に存在していた格子欠陥の他に、完全なダイヤモン
ド結合から外ずれたと思われる極度に結晶性が悪化した
状態が確認できた。このように、素材から研磨加工によ
つて所要形状の再生針を作り出すようにした従来のダイ
ヤモンド単結晶再生針は、その製作時に生じた結晶性の
悪化している部分が、使用時におけるビデオデイスクと
の摩擦による発熱によつてさらに結晶性の悪化が進み、
それにより再生針の摩耗が著るしくなり、また、再生針
から金属電極の剥離が生じるという問題点が生じるもの
と思われる。

本発明者等は、従来法によつて製作された再生針の寿命
が短かいことの原因及び金属電極の剥離の原因などが、
製作時におけるダイヤモンド単結晶の結晶性の悪化に基
づくという事実に着目し、従来のダイヤモンド単結晶再
生針において問題となつていた上記の諸点が良好に解消
されて、長寿命なダイヤモンド単結晶再生針が得られる
ようなダイヤモンド単結晶再生針を製作するべく種々研
究の結果、以下に詳細説明するような新らしいダイヤモ
ンド単結晶再生針の製作方法を完成したのである。

以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明のダ
イヤモンド単結晶再生針の製作方法について説明する。

まず、本発明のダイヤモンド単結晶再生針の製作方法の
特長は、ダイヤモンド単結晶をその臂開面であるところ
の（１１１）面によつて臂開するという手段によつて所
要の針先形状を備えた再生針を作るという点にあり、こ
れによつて出来上がつた再生針には結晶性の悪化が生じ
ないようにしたものである。

第４図ａ図及び第５図ａ図は、ダイヤモンドの単結晶よ
り切り出した柱状の６面体の素材であり、図示の例にお
いては柱状の６面体の素材が直方体状のものとして示さ
れているが、実施に当つては立方体状または他の任意の
形状のものであつてもよい。

以下の説明において、上記した柱状の６面体の素材は、
周囲の４つの面、すなわち、Ａ面〜Ｄ面がすべて（１１
０）面乃至は略々（１１０）面であるとされているが、
本発明の実施に当つては上記の各面を他の任意の結晶面
としてもよい。

第４図ａ図、第５図ａ図示の柱状の６面体の素材は、ま
ず、Ａ面〜Ｄ面の内の少なくとも１つの面が研磨される
。この研磨に当つては、研磨される面が３００℃以下に
保たれた状態で研磨が行なわれるようにする。今、上記
した研磨工程において研磨の行なわれた面が素材のＡ面
であつたとした場合には、次に、素材のＡ面と、Ａ面と
対向するＤ面との２つの面の形状が、それぞれ鋭角を含
む多角形状に変形するように、前記のＡ面とＤ面との間
を（１１１）面に治つて臂開する｛第４図Ｂ，ｃ図、第
５図Ｂ，ｃ図参照｝。

上記した第４図ｂ図示の状態のもの、及び上記した第４
図ｃ図示の状態のもの、ならびに第５図ｃ図示の状態の
ものなどは、それぞれそのままの状態でも再生針として
使用できるが、第５図ｃ図示の状態のものにおける尖端
部や、第４図ｂ図示の状態のものにおける尖端部Ｙ、あ
るいは第４図ｃ図示の状態のものにおける尖端部Ｘを、
それぞれ研磨して、第５図ｄ図示、第４図ｄ図示あるい
は第４図ｅ図示のように再生針の先端部分に平面形状が
三角形状の接触部Ｚを構成させた構造の再生針とする方
が、ビデオデイスクの盤面の保護の観点からは望ましい
。

なお、前記した研磨工程においても、研磨部分の温度が
３００℃以下に保たれるようにする。上記のように、素
材として周囲のＡ−Ｄ面がすべて（１１０）面となされ
ている場合には、臂開によつて素材に形成される針先の
形態がもとの素材の残部に対して良好な関連形態を有す
るものとなるという利点が得られる。

第６図は、ダイヤモンド単結晶よりなる１つの柱状の６
面体の素材を臂開して、同時に２個の再生針Ｓａ，Ｓｂ
を得るようにした場合の説明図であり、この場合には第
４図ｂ図示のような形態の２個の再生針Ｓａ，Ｓｂを同
時に製作することができる。

なお、第４図Ｂ，ｄ図示のような針先形状を備えた再生
針は、第４図Ｅ，ｅ図示または第５図Ｃ，ｄ図示のよう
な針先形状を備えた再生針に比べて、ビデオデイスクの
ガイド溝と直交する方向における針先部分の横巾が小さ
いので、再生針が摩耗して行つた際に最終的に許容され
る針先部分の横巾（寿命が来たとされる場合の針先部分
の横巾）に達する迄の再生針の許容摩耗距離｛再生針の
長手方向（第２図中において上下方向）における許容摩
耗距離｝が第４図Ｃ，ｅ図示や第５図Ｃ，ｄ図示のよう
な針先形状を備えた再生針よりも長くなる。

また再生針が静電容量変化型の情報記録検出素子用のも
のであつた場合には、再生針におけるＡ面上にタンタル
またはチタンの薄膜を蒸着法あるいはスパツタリング法
などの適用によつて付着形成させて、これを金属電極と
する。

上記のようにして、本発明のダイヤモンド単結晶再生針
の製作方法においては、ダイヤモンド単結晶より得た素
材を、ダイヤモンド単結晶における臂開面によつて臂開
するだけで、高い温度の発熱を伴なう研磨を必要としな
いで所要の針先形状を有する再生針を作るようにしたも
のであるから、製作時における針先部分の加工によつて
も針先部分には結晶性の悪化が生ぜず、従つて、本発明
の製作方法に従つて製作されたダイヤモンド単結晶再生
針では、既述した従来法によつて製作された再生針にお
ける問題点、すなわち、寿命が短かいこと、及び、金属
電極が剥離すること、などの諸問題点がすべて良好に解
消されるのであり、因みに本発明の実施結果によると、
約１５００時間程度の長寿命の再生針が容易に得られ、
また、再生針の使用に際して金属電極の剥離を生ずるこ
ともないことが明らかとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は再生針の従来例のものの斜視図、第２図及び第
３図は再生針の使用態様を説明するための側面図及び斜
視図、第４図ａ−ｅ図及び第５図ａ−ｄ図ならびに第６
図は本発明によるダイヤモンド単結晶再生針の製作方法
を説明するための斜視図である。 Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ・・・・・・再生針、１・・・・・・ビ
デオデイスク、１ｃ・・・・・・ガイド溝、Ａ−Ｈ，Ｊ
・・・・・・面、１・・・・・・結晶性の悪化した領域
、Ｘ，Ｙ・・・・・・尖端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダイヤモンドの単結晶より柱状の素材を得る工程と
   、前記の素材における少く共１つの面を研磨する工程と
   、前記の研磨された面の内の特定な１つの面と、前記の
   特定な１つの面に対向する他の１つの面との２つの面の
   形状が、それぞれ鋭角を含む多角形状に変形するように
   、前記の２つの面の間を（１１１）面に沿つて劈開する
   工程とよりなるダイヤモンド単結晶再生針の製作方法。 ２ ダイヤモンドの単結晶より柱状の素材を得る工程と
   、前記の素材における少く共１つの面を研磨する工程と
   、前記の研磨された面の内の特定な１つの面と、前記の
   特定な１つの面に対向する他の１つの面との２つの面の
   形状が、それぞれ鋭角を含む多角形状に変形するように
   、前記の２つの面の間を（１１１）面に沿つて劈開する
   工程と、前記の劈開工程によつて生じた尖端部が所要の
   形状及び断面積となるように研磨する工程とからなるダ
   イヤモンド単結晶再生針の製作方法。 ３ ダイヤモンドの単結晶より周囲の４つの面がそれぞ
   れ（１１０）面、乃至は略々（１１０）面であるような
   柱状の素材を得る工程と、前記の素材における前記した
   周囲の４つの面の内の少く共１つの面を研磨する工程と
   、前記の研磨された面の内の特定な１つの面と、前記の
   特定な１つの面に対向する他の１つの面との２つの面の
   形状が、それぞれ鋭角を含む多角形状に変形するように
   、前記の２つの面の間を互に交叉する２つの（１１１）
   面に沿つて劈開する工程とよりなるダイヤモンド単結晶
   再生針の製作方法。 ４ ダイヤモンドの単結晶より周囲の４つの面がそれぞ
   れ（１１０）面乃至は略々（１１０）面であるような柱
   状の素材を得る工程と、前記の素材における前記した周
   囲の４つの面の内の少く共１つの面を研磨する工程と、
   前記の研磨された面の内の特定な１つの面と、前記の特
   定な１つの面に対向する他の１つの面との２つの面の形
   状が、それぞれ鋭角を含む多角形状に変形するように、
   前記の２つの面の間を１つの（１１１）面に沿つて劈開
   する工程とよりなるダイヤモンド単結晶再生針の製作方
   法。