JP4373394B2 - ディスク媒体保持装置、スピンドルモータおよびディスク媒体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合してディスク媒体を保持するためのディスク媒体保持装置およびこのディスク媒体保持装置を用いたスピンドルモータならびにこのスピンドルモータを用いたディスク媒体駆動装置に関する。

ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスク媒体は、その中央に設けられた孔をチャッキングリングに嵌合して固定し、スピンドルモータによって高速回転することで情報の読み出しや書き込みを行っている。近年では、ブルーレイディスク（ソニー社登録商標）のような高密度記録が可能なディスク媒体も登場し、高速かつ高精度にディスク媒体を回転させるスピンドルモータやディスク媒体のチャッキング技術が必要となってきている（例えば、特許文献１参照。）。

図６は、従来のディスク媒体保持装置を説明する断面図、図７は、従来のディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。すなわち、このディスク媒体保持装置は、ディスク（ディスク媒体）１４の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリング１１と、チャッキングリング１１で固定されたディスク１４を回転させるモータロータ１７と、ディスク１４をチャッキングリング１１側に押圧するクランパ１５と、チャッキングリング１１をクランパ１５側に付勢するチャッキングバネ１２とを備えている。

チャッキングリング１１はモータの軸１３に対して摺動可能に取り付けられており、クランパ１５によってディスク１４が押圧されることでモータロータ１７側に押し込まれるようになる。軸１３の先端には磁石から成るチャックボス１９が取り付けられており、この磁力によってクランパ１５を吸着する。クランパ１５がチャックボス１９に吸着され、チャッキングリング１１が押し込まれることでディスク１４がクランパ１５とターンテーブル１６との間で挟持され、モータロータ１７の回転よってディスク１４も回転する状態となる。

このようなディスク媒体保持装置において、ディスク１４がＤＶＤの場合とブルーレイディスク（ソニー社登録商標）の場合とで次のような規格の相違がある。
・記録容量…ＤＶＤ：４．７ＧＢ、ブルーレイディスク：２５ＧＢ
・トラックピッチ…ＤＶＤ：０．７４μｍ、ブルーレイディスク：０．３２μｍ
・ワークディスタンス（フォーカスギャップ）…ＤＶＤ：０．５ｍｍ、ブルーレイディスク：０．２６ｍｍ
・センタリング精度（チャッキング振れ）…ＤＶＤ：１００μｍｐｐ以下、ブルーレイディスク：３５μｍｐｐ以下
・ターンテーブル面振れ…ＤＶＤ：２０μｍｐｐ以下、ブルーレイディスク：２０μｍｐｐ以下
・軸垂…ＤＶＤ：０．１３°以下、ブルーレイディスク：０．１°以下
・ターンテーブル面高さ…ＤＶＤ：１６．２±０．００８ｍｍ、ブルーレイディスク：１４．８±０．０７ｍｍ

このように、ＤＶＤに対してブルーレイディスク（ソニー社登録商標）では記録密度の向上とともにディスク媒体を保持するための精度も非常に高いものが要求される。

特開２００３−３４６４０４号公報

しかしながら、従来のディスク媒体保持装置において、モータの軸を通すためチャッキングリングに設けられた孔の形状が円形であることから、チャッキングリングの回転動作に伴い、チャッキングリングと軸とが片当たりする状態が発生する。また、片当たりしたままチャッキングリングが摺動することもある。この場合、ディスク調芯動作時に、チャッキングリングと軸との接触がチャッキングリングのエッジ部と円形状との線接触となるため、チャッキングリングが軸に引っかかりやすくなる。

また、チャッキングリングの孔とモータの軸との接触が円形状による線接触となると、チャッキングリングと軸との接触で発生する反力の方向も定まらず、軸に対してチャッキングリングが暴れる運動も発生することがある。そのため、チャッキングリングの摺動も不安定となり、調芯精度が悪化したり、最悪の場合は、ディスククランプできないという不具合を起こすこともある。

また、従来のディスク媒体保持装置では、チャキングリングの円筒面がストレートになっていることから、チャッキングリングの片側を片押しした際、ボスの外径とチャッキングリングの円筒面とのクリアランスが大きく、ボス外径とチャッキングリング円筒面とが接触しない場合は、軸とチャッキングリング円筒面とが片当たり状態となる。この場合、軸とチャッキングリング円筒面との接触が円筒面のエッジ部と円形状との線接触となるため、チャッキングリングが軸に引っかかりやすくなる。

また、チャッキングリングを片押しした際、ボス外径とチャッキングリング円筒面とのクリアランスが小さく、ボス外径とチャッキングリング円筒面とが接触する場合は、ボス外径とチャッキングリング円筒面とが片当たり状態となる。このときも、ボス外径とチャッキングリング円筒面との接触は、円筒面のエッジ部と円形状の線接触となるため、チャッキングリングがボスに引っかかる確率が高くなる。

チャッキングリングの片押し状態は実使用上も起きうる状態で、チャッキングリングが軸やボスに引っかかれば、チャッキングリングの摺動性も不安定となり、調芯精度が悪化したり、最悪の場合は、ディスククランプできないという不具合を起こすことになる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、ディスク媒体を回転させるモータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、ディスク媒体をチャッキングリング側へ押圧するクランパと、クランパによるディスク媒体の押圧によってチャッキングリングが軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力を前記チャッキングリングに与えるバネとを備えるディスク媒体保持装置において、モータの軸を通すためチャッキングリングに設けられた孔の形状が多角形となっているものである。

このような本発明では、チャッキングリングの孔が多角形になっていることから、孔を貫通する軸とチャッキングリングの孔とが片当たりしてもチャッキングリングと軸とが点接触する状態となり、チャッキングリングの摺動性に悪影響を及ぼさなくなる。

ここで、チャッキングリングに設けられた孔の形状は５角形以上の多角形で、５角形から１２角形のうちいずれかが好ましく、さらに好ましくは１２角形前後が望ましい。多角形の辺数が少なすぎるとチャッキングリングの安定性が悪化し、辺数が多すぎると点接触箇所が多くなって摺動性に悪影響を及ぼすためである。

また、参考例としては、ディスク媒体を回転させるモータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、ディスク媒体をチャッキングリング側へ押圧するクランパと、クランパによるディスク媒体の押圧によってチャッキングリングが軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力をチャッキングリングに与えるバネとを備えるディスク媒体保持装置において、モータの軸を通すためチャッキングリングに設けられた孔が軸方向に沿ってクランパ側を広くしたテーパ形状となっているものである。

また、参考例としては、ディスク媒体を回転させるモータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、ディスク媒体をチャッキングリング側へ押圧するクランパと、クランパによるディスク媒体の押圧によってチャッキングリングが軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力を前記チャッキングリングに与えるバネと、バネによる付勢力を受けるチャッキングリングの移動を止めるとともに、接近した前記クランパを磁力によって吸着するためモータの軸の先端に取り付けられるボスとを備えるディスク媒体保持装置において、ボスを収容するためチャッキングリングに設けられた凹部が軸方向に沿ってクランパ側を広くしたテーパ形状となっているものである。

ここで、孔や凹部のテーパ形状としては、孔や凹部の全内筒面にテーパが設けられていても、クランパ側のエッジ部にＣ面取りやＲ面取りとして設けられていてもよい。

このような参考例では、チャッキングリングに設けられた軸貫通用の孔や、ボスを収容するための凹部がクランパ側を広くしたテーパ形状になっているため、チャッキングリングが軸やボスと片当たりしても接触面での応力を緩和でき、チャッキングリングの摺動性に悪影響を及ぼさなくなる。

したがって、本発明によれば、ディスク媒体の調芯動作時に、チャッキングリングが軸に対して引っかかり難いので、チャッキングリングと軸との摺動性が向上し、チャッキング誤動作の少ない信頼性の高いディスク媒体保持装置を提供することが可能となる。また、調芯精度が向上することから、ディスク媒体に対する情報記録再生時に、信号の読み書きのエラーが低減され、信頼性の高いディスク媒体駆動装置を構成することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るディスク媒体保持装置を説明する断面図、図２は、本実施形態に係るディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

すなわち、本実施形態に係るディスク媒体保持装置は、ディスク（ディスク媒体）１４の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリング１１と、チャッキングリング１１で固定されたディスク１４を回転させるモータロータ１７と、ディスク１４をチャッキングリング１１側に押圧するクランパ１５と、チャッキングリング１１をクランパ１５側に付勢するチャッキングバネ１２とを備えている。

チャッキングリング１１はスピンドルモータの軸１３に対して摺動可能に取り付けられており、クランパ１５によってディスク１４が押圧されることでモータロータ１７側に押し込まれるようになる。チャッキングリング１１が軸１３に対して摺動可能となるため、チャッキングリング１１の孔１１ａと軸１３との間には片側約５μｍのクリアランスが設けられている。

軸１３の先端には磁石から成るチャックボス１９が圧入によって取り付けられており、この磁力によってクランパ１５を吸着する。クランパ１５がチャックボス１９に吸着され、チャッキングリング１１が押し込まれることでディスク１４がクランパ１５とターンテーブル１６との間で挟持され、モータロータ１７の回転よってディスク１４も回転する状態となる。

このような本実施形態のディスク媒体保持装置においては、チャッキングリング１１の中央に設けられ、モータの軸１３を通すための孔１１ａの形状が多角形となっている点に特徴がある。図２に示す例では５角形の孔１１ａが設けられている。多角形としては５角形以上であればよいが、５角形から１２角形のうちいずれかが望ましく、さらに好ましくは９角形前後が良い。これは、多角形の辺数が少なすぎるとチャッキングリング１１の安定性が悪化し、辺数が多すぎると点接触箇所が多くなってチャッキングリング１１の摺動性に悪影響を及ぼすためである。ここで、チャッキングリング１１はポリカーボネート等の樹脂材料を用いて例えば射出成形によって製造されるため、種々の孔形状を精度良く成形することが可能である。

チャッキングリング１１に設けられた孔１１ａが多角形になっていることで、チャッキングリング１１と軸１３とが片当たりした際、チャッキングリング１１と軸１３との接触でチャッキングリング１１の軸１３とが何点かで点接触する状態となる。このため、チャッキングリング１１と軸１３とが引っかかりにくくなり、また、引っかかったとしても接触点の応力が高いため引っかかりを越えていく可能性が高くなる。したがって、チャッキングリング１１の摺動動作も安定し、誤動作を起こすことも少なくなり、ディスク調芯動作も安定することになる。

本実施形態のディスク媒体保持装置におけるディスクチャッキング動作は次のようになる。先ず、クランパ１５に対してスピンドルモータが下がった状態でクランパ１５とチャッキングリング１１との間にディスク１４が配置される。次に、スピンドルモータが上昇してチャッキングリング１１がディスク１４の中央孔に嵌合する状態となる。この際、ディスク１４の上面はクランパ１５で押さえられ、下からチャッキングリング１１がディスク１４の中央孔に嵌合することになる。また、チャッキングリング１１の外周面には呼び込みテーパが付けられているため、チャッキングリング１１を基準としてディスク１４の中央孔が呼び込まれ、正確な位置合わせが成される。

そして、さらにスピンドルモータが上昇すると、ディスク１４の中央孔の位置がチャッキングリング１１の外周面の最終テーパに到達する。この状態ではディスク１４の中央孔の誤差分を吸収した深さまでチャッキングリング１１が入り込むことになる。これとともにチャックボス１９の磁力によってクランパ１５が吸着され、クランパ１５とチャッキングリング１１とでディスク１４を挟持する状態となる。

チャッキングリング１１とディスク１４の中央孔とが完全に嵌合された状態からさらにスピンドルモータが上昇していくと、チャッキングバネ１２の付勢力に打ち勝ってチャッキングリング１１が押し込まれる状態となる。そして、ディスク１４がターンテーブル１６の位置まで達してクランパ１５とターンテーブル１６とでディスク１４を挟持する状態となる。

これによりディスク１４のチャッキングが完了し、スピンドルモータを回転させることでモータロータ１７が回転して、これに取り付けられたターンテーブル１６およびチャッキングリング１１が回転し、クランパ１５との間で挟持されたディスク１４も回転することになる。

このようなディスクチャッキング動作でチャッキングリング１１がチャッキングバネ１２の付勢力に打ち勝って押し込まれる際、軸１３との間で引っ掛かりなくスムーズに摺動し、正確にディスク１４を調芯できることになる。

次に、参考例として他の実施形態について説明する。図３は、他の実施形態に係るディスク媒体保持装置を説明する断面図、図４は、他の実施形態に係るディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

すなわち、他の実施形態に係るディスク媒体保持装置は、先の実施形態と同様、ディスク（ディスク媒体）１４の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリング１１と、チャッキングリング１１で固定されたディスク１４を回転させるモータロータ１７と、ディスク１４をチャッキングリング１１側に押圧するクランパ１５と、チャッキングリング１１をクランパ１５側に付勢するチャッキングバネ１２とを備えている。

また、チャッキングリング１１はスピンドルモータの軸１３に対して摺動可能に取り付けられており、クランパ１５によってディスク１４が押圧されることでモータロータ１７側に押し込まれるようになる。

さらに、軸１３の先端には磁石から成るチャックボス１９が圧入によって取り付けられており、この磁力によってクランパ１５を吸着する。クランパ１５がチャックボス１９に吸着され、チャッキングリング１１が押し込まれることでディスク１４がクランパ１５とターンテーブル１６との間で挟持され、モータロータ１７の回転よってディスク１４も回転する状態となる。

このような他の実施形態に係るディスク媒体保持装置においては、スピンドルモータの軸１３を通すためチャッキングリング１１に設けられた孔１１ａが軸１３の方向に沿ってクランパ１５側を広くしたテーパ形状となっている点に特徴がある。また、チャックボス１９を収容するためチャッキングリング１１に設けられた凹部１１ｂが軸１３の方向に沿ってクランパ１５側を広くしたテーパ形状となっている点も特徴である。

このように、孔１１ａや凹部１１ｂがテーパ形状となっていることで、チャッキングリング１１が軸１３やチャックボス１９と片当たりしても接触面での応力を緩和でき、チャッキングリング１１の摺動性に悪影響を及ぼさなくなる。

つまり、チャッキングリング１１と軸１３とが片当たり状態で接触する場合は、テーパが設けられていることでチャッキングリング１１の軸１３側の隅部が面接触となる。また、チャッキングリング１１とチャックボス１９の外径が片当たり状態で接触する場合も、テーパが設けられていることで面接触となる。このため、チャッキングリング１１が軸１３やチャックボス１９の外径と接触した場合も接触面の応力が小さくなり、チャッキングリング１１が引っかかる確率は低くなる。したがって、最終的に、チャッキングリング１１の摺動動作も安定し、誤動作を起こすことも少なくなり、ディスク調芯動作も安定する。

ここで、孔１１ａや凹部１１ｂのテーパ形状としては、孔１１ａや凹部１１ｂの全内筒面にテーパが設けられていても、孔１１ａや凹部１１ｂの内筒面の一部にテーパが設けられていてもよい。ここで、一部にテーパを設ける場合、クランパ１５側のエッジ部にＣ面取りやＲ面取り、もしくは円弧形状として設けるようにする。図５（ａ）はＣ面取り、（ｂ）はＲ面取りの場合を示す断面図である。

チャッキングリング１１はポリカーボネート等の樹脂材料を用いて例えば射出成形によって製造されるため、種々の形状を精度良く成形することが可能である。いずれの例でも、孔１１ａおよび凹部１１ｂにおける図中上側が広がるようなテーパを構成すれば、チャッキングリング１１の摺動の際に軸１３やチャックボス１９との引っ掛かりを抑制できる。

孔１１ａおよび凹部１１ｂに設けるテーパは、チャッキングリング１１の安定性を悪化させず、摺動性を向上させる観点から、例えば軸１３の方向に１．７ｍｍに対して軸１３と垂直な方向に１０μｍ程度が望ましい。

このディスク媒体保持装置におけるディスクチャッキング動作は次のようになる。先ず、クランパ１５に対してスピンドルモータが下がった状態でクランパ１５とチャッキングリング１１との間にディスク１４が配置される。次に、スピンドルモータが上昇してチャッキングリング１１がディスク１４の中央孔に嵌合する状態となる。この際、ディスク１４の上面はクランパ１５で押さえられ、下からチャッキングリング１１がディスク１４の中央孔に嵌合することになる。また、チャッキングリング１１の外周面には呼び込みテーパが付けられているため、チャッキングリング１１を基準としてディスク１４の中央孔が呼び込まれ、正確な位置合わせが成される。

そして、さらにスピンドルモータが上昇すると、ディスク１４の中央孔の位置がチャッキングリング１１の外周面の最終テーパに到達する。この状態ではディスク１４の中央孔の誤差分を吸収した深さまでチャッキングリング１１が入り込むことになる。これとともにチャックボス１９の磁力によってクランパ１５が吸着され、クランパ１５とチャッキングリング１１とでディスク１４を挟持する状態となる。

チャッキングリング１１とディスク１４の中央孔とが完全に嵌合された状態からさらにスピンドルモータが上昇していくと、チャッキングバネ１２の付勢力に打ち勝ってチャッキングリング１１が押し込まれる状態となる。そして、ディスク１４がターンテーブル１６の位置まで達してクランパ１５とターンテーブル１６とでディスク１４を挟持する状態となる。

これによりディスク１４のチャッキングが完了し、スピンドルモータを回転させることでモータロータ１７が回転して、これに取り付けられたターンテーブル１６およびチャッキングリング１１が回転し、クランパ１５との間で挟持されたディスク１４も回転することになる。

このようなディスクチャッキング動作でチャッキングリング１１がチャッキングバネ１２の付勢力に打ち勝って押し込まれる際、チャッキングリング１１が軸１３やチャックボス１９との間で引っ掛かりなくスムーズに摺動し、正確にディスク１４を調芯できることになる。

上記説明した実施形態および他の実施形態に係るディスク媒体保持装置はチャッキングリング１１、チャッキングバネ１２、ターンテーブル１６およびチャックボス１９を含むスピンドルモータとして構成してもよい。また、このディスク媒体保持装置は、ディスク媒体の記録、再生を行う装置のドライブ機構（ディスク媒体駆動装置）として適用され、ブルーレイディスク（ソニー社登録商標）等の大容量記録媒体のドライブ機構として安定したチャッキングおよび精度の高いディスク調芯を行うことが可能となる。

本実施形態に係るディスク媒体保持装置を説明する断面図である。 本実施形態に係るディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図である。 他の実施形態に係るディスク媒体保持装置を説明する断面図である。 他の実施形態に係るディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図である。 チャッキングリングのテーパ形状の例を説明する断面図である。 従来のディスク媒体保持装置を説明する断面図である。 従来のディスク媒体保持装置のチャッキングリングを説明する図である。

符号の説明

１１…チャッキングリング、１１ａ…孔、１１ｂ…凹部、１２…チャッキングバネ、１３…軸、１４…ディスク、１５…クランパ、１６…ターンテーブル、１７…モータロータ、１８…モータステータ

Claims (4)

1. ディスク媒体を回転させるモータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、
   前記ディスク媒体を前記チャッキングリング側へ押圧するクランパと、
   前記クランパによる前記ディスク媒体の押圧によって前記チャッキングリングが前記軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力を前記チャッキングリングに与えるバネとを備えるディスク媒体保持装置において、
   前記モータの軸を通すため前記チャッキングリングに設けられた孔の形状が多角形となっている
   ことを特徴とするディスク媒体保持装置。
2. 前記チャッキングリングに設けられた孔の形状は５角形から１２角形のうちいずれかである
   ことを特徴とする請求項１記載のディスク媒体保持装置。
3. ディスク媒体を回転させる軸を備えたモータと、
   前記モータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、
   前記ディスク媒体を前記チャッキングリング側へ押圧するクランパと、
   前記クランパによる前記ディスク媒体の押圧によって前記チャッキングリングが前記軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力を前記チャッキングリングに与えるバネとを備えるスピンドルモータにおいて、
   前記モータの軸を通すため前記チャッキングリングに設けられた孔の形状が多角形となっている
   ことを特徴とするスピンドルモータ。
4. ディスク媒体を回転させる軸を備えたモータと、
   前記モータの軸に対して摺動可能に取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するチャッキングリングと、
   前記ディスク媒体を前記チャッキングリング側へ押圧するクランパと、
   前記クランパによる前記ディスク媒体の押圧によって前記チャッキングリングが前記軸方向へ押し込まれる際に対向する付勢力を前記チャッキングリングに与えるバネとを備えるディスク媒体駆動装置において、
   前記モータの軸を通すため前記チャッキングリングに設けられた孔の形状が多角形となっている
   ことを特徴とするディスク媒体駆動装置。

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