JP2006107629A - スピンドルモータおよびディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でスピンドルモータのロータをピックアップ移動方向へ片寄せし、回転軸と軸受けのクリアランスによる心振れを改善する。
【解決手段】スピンドルモータＭの軸受け７端部７ｅ側に端面７ｆを覆って磁性キャップ４０を取り付ける。磁性キャップ４０の天井部４１は蓋４０ｇとそこから突出した対向面４０ａが連続した環状の磁性材で、対向面４０ａがロータＲに取り付けられた環状磁石１３と作用してロータＲを片寄せする吸引力Ｆを発生させる。対向面４０ａはピックアップ移動線である軸線Ｙに対し線対称になるよう形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ディスク、光磁気ディスク等を回転駆動するスピンドルモータ、およびそのスピンドルモータとディスクに記録された情報を読みとる光学式読みとりヘッドを有するディスク駆動装置に関する。

ディスクに記録された情報を光学的に読みとる読みとりヘッドを備えたディスク駆動装置は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光ディスク、光磁気ディスク駆動装置として知られている。
このディスク駆動装置では、ディスクを回転駆動するいわゆるスピンドルモータとして外転型のブラシレスモータが用いられる。スピンドルモータの回転軸にはディスクを載置するターンテーブルが一体に回転するよう設けられ、回転軸は軸受によりステータに回転支持されている。

軸受けには焼結含油メタル軸受けが用いられるが、これはローラベアリングより安価なためモータや装置のコストを下げることができるからである。しかし、ローラベアリングと異なりメタル軸受けと回転軸との間にはクリアランスが必要となり、このクリアランスのため回転軸の心振れがローラベアリングより大きくなってしまう。
この心振れはディスクを回転駆動した際の、ディスク表面の面振れやディスクの心振れとなり、読みとりヘッドがディスクから情報を正確に読みとれなくなる不都合を生ずる原因となっている。

以上のような回転軸の心振れを防止する手段として種々の構成、方法がこれまで提案されている。特にロータに対し回転軸方向（いわゆるスラスト方向）だけでなく半径方向（いわゆるラジアル方向）にも磁力により一定の力を作用させ、ロータを微少に傾けつつ所定方向へ片寄せさせる構成が特開２００４−７９０５号公報に示されるよう本出願人から出願されている。（特許文献１）
このように、ロータに対して所定の方向へ力を作用させ、ロータを所定方向へ片寄せさせた状態でスピンドルモータを回転させることで、回転軸の心振れが抑えられディスクの面振れ、心振れが改善される。

一方、ディスク駆動装置において読みとりヘッドとディスクの相対的な運動では、フォーカス方向はディスクの振れに対しヘッドの追従が比較的容易で、ディスクがある程度振れても信号の読み込みが可能である。しかし、トラッキング方向については追従が可能であるが、フォーカス方向に比較し面振れ、心振れの精度が求められている。
そのため、読み込みヘッドの移動方向とスピンドルモータのロータ片寄せ方向とを関連させる技術が特開平０９−７４７０５号公報に開示されている。（特許文献２）
特開２００４−７９０５号公報 特開平０９−７４７０５号公報

特許文献２に示されているように、光学式読みとりヘッドを用いるディスク駆動装置においてはそのヘッドが移動する方向へロータを片寄せする構成が有効であるとされており、その構成としては、磁性板を複数枚積層したステータコアの磁性板形状を所定部分切り欠くことにより、ロータに設けられた駆動用磁石に対し磁気的アンバランスを形成することでロータを片寄せさせている。

このような構成では、磁性板それぞれを所定形状に加工することが必要であるばかりでなく、加工された磁性板を決まった組み合わせで組み立てることが必要となる。さらにステータコアを駆動装置として組み立てる際にも組立方向を定める必要があるためその組立が非常に面倒なものであった。
さらに、ディスク駆動装置として専用のモータとしなければならず、その用途も限られたものになってしまう。
本願は、簡単な構成でロータを片寄せしながら汎用性のあるスピンドルモータと、そのモータを用いたディスク駆動装置を提供するものである。

上記課題を解決するため本願発明では、請求項１に示すよう、ブラシレスモータを用いたディスク状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータにおいて、スピンドルモータは、回転軸と直交する面で回転軸と同心に位置する環状磁石が設けられたロータと、回転軸を支持する筒状軸受けが設けられたステータからなり、その環状磁石は軸受けのロータ側端部と同一半径となる環状部を有し、軸受けのロータ側端部にはその端部を覆い環状部と対向する環状磁性材が設けられ、その磁性材は軸受けの端部と環状磁石の環状部の間で一部が環状磁石側へ突出した突部が形成されたスピンドルモータとする。
ロータの回転軸を回転支持する軸受けのロータ側端面を環状の磁性材で覆うと共にその磁性材を一部突出させてロータに設けた環状磁石に作用させる。突出部と環状磁石の吸引力によりロータは片寄せされ、かつ環状の磁性材は天井部として軸受けの端面を覆っているのでオイルの飛散防止となる。さらに環状の磁性材は軸受けの端面を覆う位置に取り付けられとともに、環状磁石は、所定厚みを持った筒状に形成された軸受けの端部の厚み部分に環状部分が位置すればよいので、磁性材や環状磁石の外径やが大きくなることなく小型で簡単な構成となっている。

請求項２に示す構成とすれば、取付部と環状の磁性体がキャップ形状となり、環状の磁性体を軸受けの端部へ簡単に取り付けでき、より確実に軸受け端部を覆うことができる。
そのようなモータを用いたディスク駆動装置として請求項３のようにすれば、ディスクに記録された信号をより確実に読みとることが可能となる。そして、磁性材の取付方向を変えるだけでロータの片寄せ方向を変えることができ、モータの汎用性が保たれることになる。

本願発明によれば、環状磁石とその間状磁石に対向する環状の磁性材という簡単な構成によりオイル飛散を防止しつつロータを確実に片寄せし、さらにロータを軸方向へ吸引した状態ともできるので、心振れを改善しつつオイルの飛散を防止しながら汎用性に優れた小型のモータおよびそのモータを用いたディスク駆動装置を提供できる。

図１により本願発明によるディスク駆動装置を説明する。図１はディスク駆動装置を示す平面図で、ロータの半分を線ＡＡに沿って断面とした図である。
ディスク駆動装置１はシャーシ２にスピンドルモータＭと、読み取りヘッドとしてのピックアップＰが設けられた構成となっている。ピックアップＰはスピンドルモータＭの回転中心Ｃを通りディスクの回転平面と平行な軸線Ｙ（第一の軸線）上をレーザ光の光軸が移動するようシャーシ２に取り付けられている。ピックアップを移動させる機構や信号処理、モータの駆動回路等は本発明に直接関係がないのでその記載を省略する。
ここで、説明を容易にするため回転中心Ｃを通りディスクの回転平面と平行で軸線Ｙと直角に交わる線を軸線Ｘ（第二の軸線）とする。また、回転中心Ｃをとおり軸線Ｘおよび軸線Ｙと直交する軸線（スピンドルモータの回転中心軸線）を軸線Ｚとする。

スピンドルモータＭはステータＳとロータＲで形成され、ロータＲにはターンテーブルとして機能するようディスクガイド３と摩擦シート４が設けられている。ターンテーブルはロータケースと別体で回転軸に固定してもよい。これらスピンドルモータの構成については後ほど詳述する。
ロータＲに構成されているターンテーブルにはディスクＤが載置される。ディスクＤはディスクガイド３により心出しされてターンテーブルに載置され軸線Ｚを中心としてスピンドルモータＭにより回転される。
ステータＳには本発明の特徴となる磁性キャップ４０が、軸線Ｙに対し対称に、かつ軸線Ｘに対し非対称で軸線ＸからみてピックアップＰと反対側に取り付けられている（クロスハッチングで磁性キャップ４０の対向面４０ａ（後述）を示す）。

図２および図３により本発明のディスク駆動装置１に用いられるスピンドルモータＭを説明する。図２はその側面断面図で軸線Ｙ上の線ＡＡに沿って切断した断面図で、図３はステータＳの平面図を示すものである。
ステータＳは、表面に印刷回路を形成したいわゆる鉄基板あるいは印刷配線板に鉄板を重ねて取り付けたベース５に、例えば円筒状に切削加工された真鍮製の軸受けホルダ６が取り付けられている。軸受けホルダ６はカップ状に一体成型され、内側に焼結含油メタル製の軸受け７を収容し外側に積層コア８を取り付ける円筒形状のガイド部６ａ、軸受けホルダ６をベース５にカシメ等で固定する固定部６ｂ、ロータＲをスラスト方向で支持し積層コア８を保持する保持部６ｄで構成されている。

軸受けホルダ６は軸受け７をステータの一部として構成するためのもので、軸受けと同一材料で一体としても可能であるし、軸受けホルダ６を基材（ステータを構成するベース）と樹脂等で一体化させる構成でも良い。このような構成は種々あり、軸受けホルダを鉄板等で基材と一体とすることもできる。
例えば軸受けホルダ６は真鍮製の他に樹脂製でも金属板製でも良く、その場合ベース５と一体となっていても良い。特に軸受けホルダ６を磁性板材で形成した場合、プレス加工により軸受けホルダ６と磁性キャップ４０を一体に形成することができる。

軸受け７は筒状の焼結メタルに潤滑油を含浸させたもので、このようなモータに一般に用いられている。軸受け７はガイド部６ａに圧入等で固定される。図２の実施の形態では、軸受けホルダ６の端部６ｅと軸受け７の端部７ｅとはその端面が軸受け７の端面７ｆと同一高さになるよう取り付けられている。
積層コア８は複数の突極８ａが形成された積層板がガイド部６ａの外周側に、保持部６ｄでベース５に対し保持されるよう固定されている。突極８ａには絶縁シート８ｃを挿んでコイル８ｄがそれぞれに巻かれている。
センサ９はベース５上に設けられロータの回転を検出するホールセンサである。

ロータＲは、磁路が形成できるよう磁性を有する板材で形成されたキャップ状のロータケース１１、ロータケース１１に固定され軸受け７に回転支持される回転軸１２、ロータＲをターンテーブルとして機能させるためロータケース１１および回転軸１２と一体にされたディスクガイド３および摩擦シート４で構成されている。
ロータケース１１は回転軸１２と同軸で円筒状に形成された円筒部１１ａと回転軸１２と直角な面を有する上面部１１ｂで形成されている。円筒部１１ａの内側には突極８ａと対向する円筒形状の駆動用磁石１５が取り付けられている。また、上面部１１ｂにはディスクガイド３と摩擦シート４が設けられている。

上面部１１ｂの内周側内面には、磁性キャップ４０と対向する位置で回転軸１２を中心とした、断面ほぼ矩形で回転軸１２に直交する面１３ａを有する環状磁石１３が取り付けられている。この環状磁石１３は軸線Ｚ方向にＮＳ２極に着磁されている。
この環状磁石１３はロータケース１１の上面部１１ｂに取り付けられているがこれに限られることなく、例えば上面部１１ｂの中央を円状の開孔としディスクガイド３を樹脂成形で一体化して構成したときに、ディスクガイド３の磁性キャップ４０と対向する位置に取り付けても良い。
また、環状磁石１３の内径は回転軸１２が挿通し磁性キャップ４０の開孔４０ｃと同じかやや小さくし、外径は磁性キャップ４０の外径よりやや大きくされている。磁性キャップ４０が軸受けホルダ６の端部６ｅに取り付けられている場合、その直径は比較的大きくなり環状磁石１３による吸引力Ｆは大きくなる。
軸受け７の端部７ｅが軸受けホルダ６の端部６ｅより突出した形状で、磁性キャップ４０を軸受け７に直接取り付ける場合で、その外径が比較的小さい場合でも環状磁石１３の外径は磁性キャップ４０の外径と同じかやや大きくする。環状磁石１３の外径を必要以上大きくしても吸引力Ｆは大きくならない。
すなわち、環状磁石１３の面１３ａと磁性キャップ４０の天井部４１（後述）は内外径をほぼ同じ大きさとするか、面１３ａを天井部４１に対し半径方向で少し大きくすると効率がよい。

ここで、図４も参照しながら磁性キャップ４０について詳細を説明する。図４（イ）は磁性キャップ４０の平面図であり、図４（ロ）は線ＡＡによる側面断面図である。
磁性キャップ４０は強磁性を有する薄い鉄板等、例えば板厚０．２５ｍｍのシルバトップあるいはＳＥＣＥ材等で形成される。その形状はキャップ状で、軸線Ｚと直角な平坦面である対向面４０ａ（クロスハッチングで示す）と、やはり軸線Ｚと直角な平面で対向面４０ａに対し段差を有する蓋４０ｇおよび軸線Ｚと同心の円筒形状である取付部４０ｂで形成されている。対向面４０ａは環状磁石１３の面１３ａと平行に対向している。
対向面４０ａと蓋４０ｇは段差部４０ｄ、４０ｅで繋がっており連続した環状に形成され、環状の磁性材としての天井部４１を形成している。段差は０．１から０．２ｍｍとする。この段差は対向面４０ａが蓋４０ｇに対し必ずロータ側へ凸となるように形成する。
すなわち天井部４１は軸受け７の端面７ｆと環状磁石１３の面１３ａの間に位置することになる。
また、天井部４１はその外周部分で取付部４０ｂと連続しており、中心側は軸１２が接触しない程度で、かつ天面部が軸受け７の端面７ｆを覆うよう円形の開孔４０ｃが形成されている。

取付部４０ｂの内径は軸受けホルダ６のガイド部６ａの外径とほぼ同じとし、取付部４０ｂをガイド部６ａの端部６ｅに装着した後ガイド部６ｂに対し接着、カシメ等で固定する。取付部４０ｂの内径をガイド部６ａの外径より若干小さくした場合、圧入により固定することもできる。
磁性キャップ４０を取り付けるにはこのように取付部４０ｂを用いるが、天井部４１を軸受けホルダの端部６ｅに溶接等で直接取り付けることも可能である。また、前述のように軸受けホルダを磁性金属板で形成すれば、天井部４１を軸受けホルダに連続して形成することもできる。
磁性キャップ４０は磁性金属の薄板で形成されるため、このような形状はプレス加工で成形可能である。また、図４に示す形状は同一厚みの天井部で対向面４０ａを形成したが、同様にプレス加工により対向面４０ａの部分を厚くし、蓋４０ｇの部分を薄くして対向面を突出させることも可能である。

天井部４１を以上のように構成すると、軸受け７や軸受けホルダ６の端部７ｅ、６ｅに対し大きく張り出すことがない。そのため環状磁石１３を小さくでき、周囲の形状に影響を及ぼすことがないのでモータを大きくしないですむとともに設計の自由度が上がることになる。
また、磁性キャップ４０を天井部４１に軸を通す開孔が設けられたキャップ状に形成すると、天井部４１を大きくすることなく円筒状の取付部４０ｂで磁性キャップ４０を簡単に取り付けることができる。
さらに、この磁性キャップ４０は対向面４０ａと蓋４０ｇは回転軸心Ｚ方向から見て連続した環状に形成され、軸受７の端面７ｆを覆っているので軸受７に含浸させたオイルが飛散するのを防止することができる。

対向面４０ａは軸線Ｙに対し線対称になるよう形成され、本実施例の場合軸線ＹＹに対し６０度（１２０度の開角幅）で形成されている。 対向面４０ａの幅（円筒部４０ｂの径と開孔４０ｃの径の差）は対向する環状磁石１３と合わせ、要求される吸引力Ｆにより適宜決定する。この場合環状磁石１３の面１３ａが形成する環状面の幅と同じか、大きくすることが望ましい。また、面１３ａと対向面４０ａは平行に対向すれば効率がよく、蓋４０ｇの部分は対向面４０ａとの段差が確保されていれば、対向面４０ａより平坦でなくても良い。

ロータＲは環状磁石１３と対向面４０ａの作用によりＺ方向への吸引力Ｆが働くが、対向面４０ａが軸線Ｙに対し対象であることからその合力は軸線Ｙ上に働くことになる。本実施例によればロータＲはピックアップＰから離れる方向へ片寄りするよう吸引力Ｆが働き、かつその傾き方向は軸線Ｙと一致する。
さらに、磁性キャップ４０の対向面４０ａは蓋４０ｇとの段差が０．１から０．２ｍｍであるため、環状磁石１３の作用は蓋４０ｇの部分にも作用する。吸引力ＦによりロータＲを片寄せさせる作用が働くと共に円環状の対向面４０ａおよび蓋４０ｇによりロータへ回転軸Ｚ方向の吸引力も作用するため、ロータＲの回転は安定したものとなる。
以上の実施の形態は外転型ブラシレスモータのうち径方向空隙型の構成を説明したが、外転型として軸方向空隙型モータにも本願発明を用いることはもちろんである。ロータとして軸方向空隙型とする場合、駆動用磁石と環状磁石を共通に用いても良い。
また、磁性キャップキャップの材料としては磁性金属板の他に、磁性粉末を混入した樹脂で成形することも可能である。

本発明のディスク駆動装置を示す平面図で、ロータの半分ＡＡ線に沿って断面とした図である。 本発明のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータの側面図で、線ＡＡに沿った断面を示す。 本発明のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータで、ステータを示す平面図である。 本発明のディスク駆動装置に用いられる磁性材の一例としての詳細を示す図であり、（イ）はその平面図を示し、（ロ）はそのＡＡ線に沿った側面断面図を示す。

符号の説明

１ ディスク駆動装置
６ 軸受けホルダ
７ メタル軸受け
４０ 磁性キャップ
１３ 環状磁石
Ｍ スピンドルモータ
Ｐ ピックアップ
Ｃ 回転中心
Ｘ、Ｙ、Ｚ 軸線

Claims (3)

1. ブラシレスモータを用いた、ディスク状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータにおいて、このスピンドルモータは回転軸と直交する面で回転軸と同心に位置する環状磁石が設けられたロータと、回転軸を支持する筒状軸受けが設けられたステータからなり、その環状磁石は軸受けのロータ側端部と同一半径となる環状部を有し、軸受けのロータ側端部にはその端部を覆い環状部と対向する環状磁性材が設けられ、その磁性材は軸受けの端部と環状磁石の環状部の間で一部が環状磁石側へ突出した突部が形成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記磁性材にはその外周に回転軸と同心状の円筒部が連続して設けられ、その円筒部により磁性材が軸受けの端部を覆って取り付けられることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
3. ブラシレスモータを用いたディスク状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータと、スピンドルモータの回転中心軸線と直角に交差する第一の軸線上を移動する読み取りヘッドを有するディスク駆動装置であって、スピンドルモータは、回転軸と直交する面で回転軸と同心に位置する環状磁石が設けられたロータと、回転軸を支持する筒状軸受けが設けられたステータからなり、その環状磁石は軸受けのロータ側端部と同一半径となる環状部を有し、軸受けのロータ側端部にはその端部を覆い環状部と対向する環状磁性材が設けられ、その磁性材は軸受けの端部と環状部の間で一部が環状磁石側へ突出した突部が形成されこの突部は、回転軸線と直交しディスク状記録媒体と平行な第一の軸線に対し対称であり、第一の軸線および回転軸線と直角に交差する第二の軸線に対し非対称に形成されていることを特徴とするディスク駆動装置。

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