JPS5845099B2 - 静電容量値の変化検出型再生素子の再生針 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 情報信号と対応するピッＩ・が渦巻状あるいは同心円状
に配列されることによって形成された記録跡を備えてい
る情報記録媒体円盤（ディスク）におげろ記録跡上に再
生素子（ピックアップ）の再生針を摺接させ、記録跡中
の情報信号の状態に従って生じる静電容量値の変化を電
気量の変化として検出することにより、ディスクに高密
度で記録されている情報信号を再生するようにしたいわ
ゆる静電容量値の変化検出型の情報記録再生方式では、
ディスクにおける記録跡中の情報信号の読取りが、再生
針に設けた極めて薄い電極による静電容量値の変化の検
出によって行なわれるから、ディスクの回転数を低くし
ても情報信号の記録再生が可能となるという特徴を有す
る他に、多くの他の利点を有しているためにその実用化
研究が推進されて来ている。

第１図及び第２図は、静電容量値の変化検出型再生素子
の再生針（以下、単に再生針と記載されることもある）
の従来例の代表として挙げた２例を示すもので、各図中
において、ａ図は再生針をそれの電極側からみた正面図
、ｂ図は再生針の側面図、０図は再生針におけるディス
クとの摺接面の平面図である。

まず、第１図示の従来例の再生針において、耐摩耗性を
有する高硬度材料からなる再生針本体Ｓは、電極形成面
と、その電極形成面上に付着された導電性材料の薄膜に
よる電極部２が所定の電極巾を示すものとなるように研
磨される研磨面１ａｔ１ｂと、導入側の壁面４ａ 、４
ｂなどによって囲まれた５角形状の摺接面３を備えてお
り、摺接面３には頂角部５〜７が存在している。

そして、この第１図示の再生針において、電極部２は研
磨面１ａ、ｉｂに対する研磨加工によって所定の電極巾
が得られるようになされるのであるが、摺接面３の縁部
に現われる電極巾の寸法として、例えば約０．８μｍ以
下というような極めて小さな値が要求された場合には、
そのような小さな電極巾を有する電極部が良好に得られ
るような状態における研磨面１ａ、ｌｂに対する研磨加
工に当り、第１図Ｃ図中の角度θを例えば２０度以下と
いうような小さな値のものとして研磨面１ ａ 、１
ｂに対する研磨加工を行なうことは極めて困難であり、
実際の加工においては前記の角度θを例えば３０度以上
として研磨面１ａ、１ｂに対する研磨加工が行なわれる
のであり、従来例の再生針においてはθ＝４５°程度の
値が採用されることが多（、第１図示の形態の従来の再
生針の摺接面３における記録跡の延長方向の長さｌと、
記録跡の巾方向の長さＷとは略々等しいものとなされて
いた。

また、第２図示の従来例の再生針は、耐摩耗性を有する
高硬度材料からなる再生針本体Ｓは、電極形成面と、そ
の電極形成面上に付着された導電性材料の薄膜による電
極部２が所定の電極巾を示すものとなるように研磨され
る研磨面１１ａ。

１１ｂと、導入側の壁面１４などによって囲まれた台形
状の摺接面１３を備えており、頂角部１５゜１６が存在
している。

そして、この第２図示の従来例の再生針においては、そ
の摺接面１３における記録跡の延長方向の長さ１と、記
録跡の巾方向の長さＷとの比−を既述した第１図示の再
生針における記録跡の延長方向の長さ１と記録跡の中吉
向の長さＷとの比−に比べて小さなものとするとともで
きるが、第２図示の再生針の摺接面１３の面積は第１図
示の再生針の摺接面３の面積よりも小さなものとなる。

ところで、再生針が記録跡の延長方向に延びるような態
様となされているカンチレバーに取付けられている場合
には、再生針の摺接面における記録跡の延長方向の長さ
ｌが大きいと、ディスクの面振れによって再生出力中に
大きな出力変動の生しることが問題となり、また、再生
針の摺接面の面積が小さい場合にはディスクの表面の劣
化が大きくなるということが問題となり、さらに、再生
針の摺接面に頂角部が存在すると、それによりディスク
が損傷され易いということが問題となる、などの諸点が
実験の結果からも裏付けられた。

上記した諸問題点について具体的に説明すると次のとお
りである。

第３図は、ディスクにおける記録跡の延長方向に延びる
ような態様を以って支持部材２１に一端が支持されてい
るカンチレバー２０の他端に固着されている再生針本体
Ｓが、ディスクの面振れの影響をどのように受けるもの
であるのかを図示説明するためのものであって、この第
３図において、Ｄはディスクであり、また、Ａ及びＢは
面振れによって変位するディスクＤの表面の２つの位置
を例示したものである。

さて、ディスクＤでは、それの構成材料の性質、成型工
程、使用環境などからみて、その回転動作時に数百μ胤
程度のオーダーにおけるＰ−Ｐ値の面振れの生じること
を避けることができない。

前記のように必然的に面振れを起こしているディスクＤ
の表面に摺接面を摺接させている再生針が、ディスクＤ
の表面が第３図中ＯＡの位置の状態となされているとき
に、その摺接面の全面がディスクＤの表面と良好な摺接
状態になされるものとすれば、面振れによってディスク
Ｄの表面が第３図中ＯＢの位置の状態となされた時には
、ディスクＤの表面の位置の上昇によって、再生針の摺
接面の一部はディスクＤの表面から浮上がるのである。

これは、再生針本体Ｓの取付げられているカンチレバー
２０が有限な長さを持っているものである、という点か
ら考えらば当然であり、再生針の摺接面がディスクＤの
上昇につれて上昇する時に、カンチレバー２０はそれの
支持部材２１の回動中心２２を中心として回動し、再生
針はそれの摺接面の導入側の前端部あるいは導入側の前
縁部を支点として、電極形成面側がディスクＤの表面か
ら浮上する。

このように、ディスクＤの面振れに応じて、再生針の摺
接面における電極形成面側とディスクＤの表面との距離
が変動すると、再生信号の出力レベルが変動するために
、安定、かつ、良好な再生信号を得ることができない。

今、カンチレバー２０の仮想回動中心２２と再生針まで
の長さをＬとし、また、再生針の摺接面における記録跡
の延長方向の長さを１、ディスクＤの表面の変位をｄ、
電極端部のディスクＤの表面からの浮上がり量をδとす
ると、前記した浮上がり量δは略々次の（１）式によっ
て示される。

前記した（１）式より、ディスクＤに面振れが生じた時
に電極端部がディスクＤの表面から浮上がる量δを小さ
くするのには、前記した摺接面における記録跡の延長方
向の長さ１を小、カンチレバー２０の長さを犬、ディス
クＤの面振れの大きさを小、とすることが必要であるが
、ディスクＤの面振れの大きさを小さく抑えることは既
述したところからも判かるように困難であり、また、カ
ンチレバー２０の長さＬを犬とすることも、カンチレバ
ー２０の長さＬを犬とするとカンチレバー２０を含む機
械系の質量が増加したり、カンチレバー２０のたわみモ
ードでの共振が起こり易（なって、例えば再生針をトラ
ッキング制御の下に駆動変位させる際などに、それの追
従特性を良好なものとすることが困難になるということ
などのために、採用することができないために、前記し
た（１）式で示されるδの値を小さくするのには、再生
針の摺接面における記録跡の延長方向の長さｌを小さく
することが必要とされるのである。

ところが、再生針において、その摺接面における記録跡
の延長方向の長さ１を小さくして、前記した問題点を解
決しようとする場合に、単に、摺接面における記録跡の
延長方向の長さ１の短縮化だけが行なわれた場合には、
摺接面の面積の減少によってディスクＤの表面の摩耗損
傷が著るしくなってしまうという好ましくない現象を生
じる。

また、摺接面の縁の形状が頂角部を有するものであると
、その頂角部がディスクＤの表面にくい込むために、デ
ィスクの表面を破壊させたり、あるいは再生針の摺接面
の頂角部がディスク面上の傷によって損傷されるという
ことも起こる。

これまでの説明は、ディスクＤの表面が平坦であるとい
う前提の下におけるものであったが、ディスクＤがそれ
の表裏両面に情報信号が記録されている構成形態のもの
であった場合には、ディスクＤに対するターンテーブル
による支持の態様を・ディスクＤにおける情報信号の記
録面とターンテーブルとが互に接触しない状態のものと
されることが、情報信号の記録面の保護の観点からみて
も望ましいために、前記のような場合におけるターンチ
ーフルによるディスクＤの支持の態様としては、第４図
に示されているようにディスクＤにおける内、外周の無
記録領域だけがターンテーブルＴにおける支持部Ｔｉ、
Ｔｏによって支持された状態となるようになされるので
あり、したがって、ターンチーフルＴによって支持され
た状態で回転するディスクＤにおける再生針と摺接する
側の表面は、僅かながら凹状に変形した状態となってい
る。

そして、前記した原因によってその表面が凹状に変形し
た状態のディスクＤの表面に、再生針の摺接面が摺接す
る際の摺接状態は、例えば第５図に示されているところ
からも明らかなように、凹状のディスク表面における山
側の方に位置する摺接面の縁部がディスクの表面に強（
当接した状態となされているから、この状態のままで長
時間の静止画再生が行なわれた場合には、再生針の摺接
面の縁部が強く当接されている状態のディスクの表面が
損傷されてしまうことになる。

この原因によるディスクの表面の損傷は、摺接面の面積
が大きくても生じることは明らかであり、また、ディス
クの表面に生じる損傷の程度は、ディスクの表面に強く
当接する再生針の部分が、摺接面の縁部の頂角部に近い
程大きいことは当然である。

このように、第１図、第２図に例示した従来の再生針に
おいては、ディスクＤの面振れに伴なって再生信号の出
力レベルに大きな変動を生じさせたり、あるいはディス
クの表面や再生針に損傷や破壊を生じさせたりすること
がまれではな（、その改善が要望された。

本発明は、耐摩耗性を有する高硬度材料よりなる再生針
本体が、それとディスクＤとの摺接面として、ディスク
の記録跡の延長方向における長さを１とし、一方、前記
した記録跡の巾方向における長さをＷとした時に、前記
した長さｌとＷとの間の関係がｌ＜Ｗとなされており、
かつ、その輪郭中には頂角部が存在していない形状とな
されていると共に、前記した長さＷの方向についてみた
時に、それの中央部分がそれの両側部分に比べて突出さ
れる如き態様での曲面形状を呈するようになされている
ものを備え、また、前記した摺接面における突出した中
央部分と対応する縁部の一方に所定幅及び所定厚さを有
する電極端部が現われるように、摺接面と隣接する面に
所要パターンの電極部を、導電性材料による薄膜によっ
て構成してなる静電容量値の変化検出型再生素子の再生
針を提供して前記した従来の再生針における諸問題点を
解消したものであって、以下、添付図面を参照しながら
本発明の静電容量値の変化検出型再生素子の再生針につ
いてその内容を具体的に説明する。

第６図ａ”Ｃ図は、本発明の再生針の一実施態様のもの
の側面図（ａ図）、電極部側からみた正面図（ｂ図）、
及び摺接面の平面図（Ｃ図）であって、この第６図ａ
”−Ｃ図示の再生針は、摺接面の平面形状がだ円形とな
されている。

第６図において、Ｓは再生針本体であり、この再生針本
体の構成材料としては耐摩耗性のある高硬度材料、例え
ばダイヤモンドやサファイヤなどが用いられ、また、素
材の形状としては円柱状や角柱状のものが用いられても
よい。

そして、第６図示の再生針は、素材として角柱状のもの
が用いられて（・る場合の一例である。

第６図示の再生針において、その再生針本体Ｓの先端部
付近の周囲は、だ円曲面２５を形成するように研摩加工
が施こされており、また、再生針本体Ｓの先端部には、
平面形状が第６図Ｃ図示のようなだ円形の摺接面２４が
形成されている。

前記した摺接面２４は、その平面形状のだ円における長
軸方向の中央部分が、それの両端部分よりも突出される
如き態様での曲面形状を呈するようになされているもの
であり、その様子は第６図ａ図示の側面図及び第６図す
図示の正面図に示されている。

前記した長軸方向において凸状の曲面となされている摺
接面２４は、その曲面の曲率半径が大きなものとなされ
ているものであって、例えば、摺接面２４の長軸方向の
長さＷを１０μｍとした場合に、曲面の長軸方向におけ
る中央部分と両端部分との高さの差はせいぜい０．５μ
ｍ程度以下である。

２３ａは、摺接面２４の縁部に所定の形状寸法の電極端
部が現われるようにだ円曲面２５上に付着されている電
極部であり、この電極部２３ａは再生針本体Ｓの上方部
分に広い面積を占める電極部２３に接続されている。

そして、前記した電極部２３．２３ａは、例えば、ハフ
ニウム、あるいはチタン、もしくはタンタル等の材料を
スパッタリングまたは蒸着などによって付着させること
によって構成される。

この第６図示の再生針本体Ｓは、摺接面２４の長軸方向
がディスクにおける記録跡の巾方向となり、また、摺接
面２４の短軸方向がディスクにおける記録跡の延長方向
となるように、第６図Ｃ図中の矢印Ｘ方向に延びるカン
チレバーに取付けて使用される。

そして第６図示の再生針においては、摺接面２４の短軸
方向の長さｌ、すなわち、記録跡の延長方向における摺
接面２４の長さ１を小さくすることにより、ディスクＤ
の面振れによっても、ディスク面からの電極端部の浮き
量を小さくすることができ、それによってディスクの面
振れによる再生信号出力レベルの変動が抑えられ、また
、摺接面２４の長軸方向の長さＷ、すなわち記録軸の巾
方向における摺接面２４の長さＷを太き（することによ
って、摺接面２４０面積を大きくして、ディスクの摩耗
を小さくすることができ、さらに、摺接面２４の縁部に
は頂角部が存在しないために、演奏時にディスクならび
に再生針に生じることのある損傷を防止でき、さらにま
た、摺接面２４はそれの長軸方向に中央部分が端部より
も凸状の曲面となされていることにより、ディスクの演
奏面に凹状にたわんでいる場合に、スチル再生モードに
よる長時間の再生動作が行なわれたとしても、それによ
ってディスクが損傷されることもないのである。

摺接面２４がだ円形となされる場合の摺接面の大きさの
一例を示すと１＝５μｍ１Ｗ＝１０ μｍである。

これまでの説明は、摺接面２４の平面形状を第６図Ｃ図
示のようにだ円とした実施例についてのものであったが
、本発明の再生針は例えば第７図ａ、ｂ、Ｃ２ｄ、ｅ図
に示すような平面形状を有し、かつ、摺接面における記
録跡の巾方向に、その中心部分が端部よりも突出するよ
うな曲面形状を呈するような摺接面を備えたものとして
実施することができる。

この第７図ａ”ｅ図において、■は摺接面２４における
記録跡の延長方向の長さであり、また、Ｗは摺接面２４
における記録跡の巾方向の長さであって、これらの各図
で示されている摺接面２４においては、その何れのもの
も前記した１、Ｗの大きさについて１＜Ｗの関係を満足
しており、それによりディスクの面振れによって生じる
再生出力の変動の軽減の達成と、摺接面の面積を大きく
してディスクの摩耗の軽減とが達成されるのであり、ま
た、摺接面２４の縁部には頂角部がなく、さらに摺接面
２４における記録跡の巾方向に、その中央部分が端部よ
りも突出するような曲面形状を呈する摺接面があるため
に、ディスクや再生針の損傷が良好に防止できるのであ
る。

なお、本発明の再生針が第６図及び第７図の各図に例示
されているような平面形状の摺接面を有するものとして
実施されるだけではないことは勿論である。

以上の説明から明らかなように、本発明の再生針では、
それの摺接面における長さ■と長さＷとをｌ＜Ｗの関係
として、摺接面の面積を大きな状態のままで、記録跡の
延長方向の長さｌを小さくすることにより、ディスクの
摩耗が軽減された状態で、しかも再生信号の出力レベル
の変化を小さく抑さえることができ、また、摺接面の縁
部に頂角部がないことと、摺接面における記録跡の巾方
向についてそれの中央部分が端部に比べて突出するよう
な曲面形状となされていることにより、ディスク及び再
生針の損傷が軽減乃至は防止でき、ディスクの演奏面が
凹面状の場合に長時間のステル再生を行なってもディス
ク面が破壊されるようなこともなく、さらに、前記のよ
うに摺接面に対して予め曲面をもたせるようにしている
ために摺接面がディスクになじみ易いから再生針の使用
の初まりに先立って従来のように研磨盤で実装研磨する
ことなく、直ちにディスク面上に摺接させて演奏を開始
させることもできるなどの特徴を有し、この本発明の再
生針によれば既述した従来例の再生針における諸問題点
はすべて良好に解消されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ”’−ｃ図及び第２図ａ −ｃ図は、従来例の
再生針の正面図（各ａ図）、側面図（各す図）、摺接面
の平面図（各０図）、第３図はディスクの面振れによる
摺接面の状態を説明するための側面図、第４図はターン
テーブル上のディスクのたわみを説明するための側面図
、第５図は摺接面とディスクとの摺接状態を示す一部縦
断正面図、第６図ａ ”−ｃ図は本発明の再生針の一実
施態様のものの側面図（ａ図）、正面図（ｂ図）、摺接
面の平面図（０図）、第７図ａ−ｅ図は本発明の再生針
の他の実施態様のものの摺接面の平面図である。 Ｓ・・・・・・再生針本体、Ｄ・・・・・・ディスク、
３，１３゜２４・・・・・・摺接面、２ 、１２．２３
．２３ａ・・・・・・電極部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 情報信号と対応するビットが配列されることによっ
   て形成された記録跡を有する情報記録媒体円盤における
   記録跡に摺接して、前記の記録跡中の情報信号を静電容
   量値の変化に応じた電気量の変化として取出しうるよう
   な電極部を備えている静電容量値の変化検出型再生素子
   の再生針において、耐摩耗性を有する高硬度材料よりな
   る再生針本体は、それと情報記録媒体円盤との摺接面と
   して、情報記録媒体円盤の記録跡の延長方向における長
   さをｌとし、一方、前記した記録跡の巾方向における長
   さをＷとした時に、前記した長さｌとＷとの間の関係が
   ｌ＜Ｗとなされており、がっ、その輪郭中には頂角部が
   存在していない形状となされていると共に、前記した長
   さＷの方向についてみた時に、それの中央部分がそれの
   両側部分に比べて突出される如き態様での曲面形状を呈
   するようになされているものを備え、また、前記した摺
   接面における突出した中央部分と対応する縁部の一方に
   所定幅及び所定厚さを有する電極端部が現われるように
   、摺接面と隣接する面に所要パターンの電極部を、導電
   性材料による薄膜によって構成してなる静電容量値の変
   化検出型再生素子の再生針。