JP2004046971A - ディスク保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素化された構造であるが、高精度のセンタリングと高信頼性のクランプを行えるスピンドルモータのディスク保持機構を提供する。
【解決手段】ターンテーブル１０は、ディスクＤを載置する面を有するターンテーブル本体２０、このディスクＤの中央孔の反載置面側の周縁と接し、それを押圧する複数のボール３０、このボール３０を押圧し付勢するリング状のバネ部材４０、およびこのボール３０とバネ部材４０を収納するキャップ状のボールホルダ５０で形成され、スピンドルモータの回転軸７０に固着されている。なお、ターンテーブル本体２０のディスクＤの載置面２１には、滑り止め部材６０が貼付られている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクをターンテーブル上に保持するためのディスク保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク駆動装置のディスク保持機構は、この装置のスピンドルモータの回転軸に固着されており、そのディスク保持機構にディスクを載置して駆動させるときは、ターンテーブルのディスク載置面にディスクを確実にセンタリングして保持する必要がある。これは、ディスクのトラックから情報を読み取ったり、ディスクのトラックへ情報を記録する光学ピックアップが、このトラックより離脱してトレースしないようにするものである。
【０００３】
ディスク駆動装置の代表的なものとしては、ＣＤプレーヤやＭＤプレーヤが良く知られているが、これらは、携帯してヘッドホンを用いて再生音を聴くヘッドホンステレオ型のポータブルプレーヤが特に普及している。なお、この種のポータブルプレーヤにおいては、薄型化は最も重要な要素の１つであり、そのためにはディスク保持機構も薄型化する必要がある。
【０００４】
この種のディスク保持機構は、ターンテーブル自体でディスクのセンタリング機構と保持機構を備えるものがある。従来、例えば、特許２６３０８８０号公報や特許２８６１１４４号公報に示す如く、複数のボールと、このボールを中心から外方に押圧するバネ部材を収納したボールホルダとをターンテーブルの中央に備えられ、前記ボールホルダは、外周壁面に形成された窓部に前記ボールの一部が突き出されており、このボールホルダにディスクの中心孔を挿入して前記ディスクを前記ターンテーブル上に保持するようにしたディスク保持機構が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許２６３０８８０号公報で開示したディスク保持機構のバネ部材は、コイルスプリングを使用しており下記のような問題があった。
（１）コイルバネとボールの接触部は、円環状の線接触となるので、摩擦抵抗が増大し、ボールの回転が悪化する恐れがある。
（２）個々のコイルバネにバラツキがあり、ボールの押圧力のバランスが悪化し、センタリングが低下したり、載置したディスクが浮いたり傾く可能性ある。
（３）コイルバネの収納部は、押圧部の法線方向の距離を大きく取る必要があり、その分ボールホルダの肉厚を薄くする必要がありそのボールホルダの剛性が低下する。
（４）コイルバネは、座巻部端面に線材の端末部がはみ出し段差ができるので、傾いたり、ボール面を傷つけたり、ボール面に引っ掛かったりする恐れがある。
（５）コイルバネは、ボールより小径で細長いので取扱づらく、また、取付において曲り易く押圧力が変動する可能性がある。
（６）ボールの数だけコイルスプリングが必要で部品調達性、作業性が悪い。
【０００６】
また、特許２８６１１４４号公報で開示したディスク保持機構の弾性部材は、合成ゴム等の材料からなるＯ−リングを使用しているので下記のような問題があった。
（１）ボールとの接触が面接触であることと、そこに弾性が介添えするので、摩擦抵抗が大きくなりボールが滑らかに回転しない恐れがある。
（２）ゴム系弾性部材は、クリープ現象による永久変形が起き易くボールに対する圧力が経時的に劣化す可能性がある。
（３）ゴム系弾性部材は、粘弾性を有し、これは応力に対するたわみの追従の時間的遅れを来たし、作動（ディスク保持）の応答性が悪くなる場合がある。
（４）ゴム系弾性部材は、応力−たわみ特性の非直線性や、押圧部の歪みによりボールの押圧力にバラツキが生じ、ディスクのセンタリングが悪化する可能性が大きい。
（５）ゴム系弾性部材は、非圧縮性を有しているので、押されるとその体積分が移動するので、ボールホルダ内にその移動を阻害しないような空間が必要となり、ボールホルダをより薄型にできない。
（６）組立作業において、Ｏ−リングを狭い空隙に挿入するので作業性が悪い。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題を解決して、簡素化された構造であるが、堅牢で安価で、また生産性が良く、薄型化され、尚かつ、載置したディスクの高精度のセンタリングと高信頼性のチャッキングを自ら備えたディスク保持機構を提供しようというものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するには、請求項１に記載の発明のように、複数のボールと、このボールを軸中心から半径方向に押圧し付勢するバネ部材を収納したボールホルダとをターンテーブルの中央に備えられ、前記ボールホルダは、外周壁面に形成された窓部に前記ボールの一部が突き出されており、このボールホルダにディスクの中心孔を挿入して前記ディスクを前記ターンテーブル上に保持するようにしたディスク保持機構において、前記バネ部材は、薄板バネ材をリング状に形成された本体部と、この本体部に連結された、前記ボールを軸中心から半径方向に付勢する押圧部を一体に形成することにより達成できる。
【０００９】
また、前記バネ部材の押圧部は、請求項２に記載の発明のように、配置された前記ボールの押圧位置決め部を形成することにより達成できる。
【００１０】
なお、前記バネ部材は、請求項３に記載の発明のように、弾性金属材料で形成しても達成でき、また、請求項４に記載の発明のように、弾性合成樹脂で形成しても達成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１および図２に従って説明する。
図１は、本発明に係るディスク保持機構を示す断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面拡大図である。なお、図１および図２は、ターンテーブル１０にディスクＤを保持した状態を示したものである。
【００１２】
図１および図２において、ターンテーブル１０は、ディスクＤを載置するターンテーブル本体２０、このディスクＤの反載置面側の中央孔の周縁と接し、それを押圧する複数のボール３０、このボール３０を押圧し付勢するリング状のバネ部材４０、およびこのボール３０とバネ部材４０を収納するキャップ状のボールホルダ５０で形成され、スピンドルモータ（図示しない）の回転軸７０に固着されている。なお、ターンテーブル本体２０のディスクＤの載置面２１には、滑り止め部材６０が貼付られている。
【００１３】
このターンテーブル本体２０は、黄銅等の金属材料や合成樹脂からなり、その中央に回転軸７０に固着される側面を有する中央孔２２と、この中央孔２２を取り囲むようにボス部２３、またこのボス部２３の周縁部にフランジ部２４が形成され、このフランジ部２４のボス部２３の基部周辺に環状溝２５が形成されている。　また、フランジ部２４の環状溝２５で区分された周縁部にディスク載置部２１が形成されている。
【００１４】
ボール３０は、鋼材から形成されている。なお、鋼球は硬度３５０Ｈｖ以上を有するので、高精度の仕上がり寸法や滑らかな表面を安価に確保できる利点があるが、他の材料、例えば、セラミック材やガラス材、合成樹脂材で安価に高精度の仕上がり寸法や滑らかな表面が得られればその材料になるボールを用いてもよい。
【００１５】
バネ部材４０は、ステンレス鋼、バネ鋼等の鉄系のバネ用金属薄板、あるいはりん青銅、ベリリウム銅、洋白、チタン銅合金等の非鉄系のバネ用金属薄板でフォーミング等によりリング状に形成されて、中心に向かうラジアル方向にたわませたときにこの方向に逆らうバネ力が得られる構造になっている。
【００１６】
また、ボールホルダ５０は合成樹脂からなり、同軸の外筒状部５１と内筒状部５２とそれらを連結する天板部５３から形成されており、また、この外筒状部の開口側外周縁のフランジ部５４が設けられている。なお、外筒状部５１の外径は、ディスクＤの中心孔の外径より小さく設定されている。また、内筒状部５２の内周面は、ターンテーブル本体２０の中央孔２２に嵌入され、ボス部２３の外周面に固着されている。また、フランジ部５４は、ターンテーブル１０に載置されたディスクＤの中心孔の周縁面と隙間ができるように設定されている。
【００１７】
なお、図２は特に本発明に係る要部を平面的に拡大して見たものである。
図２によると、ボールホルダ５０には、外筒状部５１に中心から１２０度の角度を持って３等分された間隔で、３箇所の窓部５５が形成されており、バネ部材４０により中心から外周方向に押圧された３個のボール３０がそれぞれ窓部５５から一部突き出された状態で保持されている。なお、窓部５５より突き出されたボール３０の最外周部が描く包絡線の直径は、ディスクＤの中心孔径より大きく設定されているが、この窓部５５の開口幅はボール３０の直径より小さく、ボール３０が容易に窓部５５より抜け出されないようにされている。
【００１８】
また、バネ部材４０のバネ本体４１の外周側面に、ボール３０の押圧部となるアーチ状部４２が形成されている。すなわち、このアーチ状部４２は、窓部５５およびボール３０の配置角（１２０度）と等しく配置されていることになり、常にボール３０を位置決めでき、それによりバネ部材４０は確実にボール３０を窓部５５方に押圧させることができる。なお、アーチ状部４２の半径は、ボール３０の半径より大きくしてあるので、常に点接触を維持しており、ボール３０に対する回転摩擦抵抗を極端に小さくすることができるのでボール３０は滑らかに回転する。
【００１９】
前記のように構成された、本発明に係るターンテーブル１０にディスクＤを載置し、保持させる際においては、ディスクＤの中心孔の周縁から周壁にかけボールホルダ５０の各ボール３０に当接させながら、このボール３０で係止させ行われる。この構造は、球の回転性や点接触性等の性質を最大限利用できるので、ディスクＤの中心孔をボールホルダ５０に円滑に挿入しディスクＤに速やかに載置できる。
【００２０】
なお、ボール３０を押圧するリング状のバネ部材４０は、ほぼ真円状に形成されており、また、押圧されるボール３０は、等角度で配置されており、それによりディスクＤの中心孔の内壁を、バランスの良いバネの押圧力と安定した点接触で中心からラジアル方向に押圧するので優れたセンタリングと保持を得ることができる。
【００２１】
なお、ボール３０は市販されている汎用品を購入すれば良く、また、バネ部材４０はフォーミングマシーンにより自動生産ができ、これらの部品を安価に得ることができる。また、バネ部材４０はリング状であるので、組立作業においてこのバネ部材４０は、ボールホルダ５０の内筒状部５２とそこに挿入したボール３０の間に短時間で挿入できるので作業性は非常に良い。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態に係る変形例を示したものである。なお、図３は図２に示す箇所と同等の箇所である。図３において、ボールホルダ２５０には、前述の図２のように、外筒状部２５１に中心から１２０度の角度を持って３等分された間隔で３箇所の窓部２５５が形成されており、バネ部材２４０により中心から外周方向に押圧された３個のボール３０がそれぞれ窓部２５５から一部突き出された状態で保持されている。また、突き出されたボール３０の最外周部が描く包絡線の直径はディスクＤの中心孔径より大きく設定されているが、この窓部２５５の開口幅はボール３０の直径より小さく、ボール３０が容易に窓部２５５より抜け出されないようにされている。
【００２３】
なお、図２と異なるところは、ボールホルダ２５０において、外筒状部２５１と内筒状部２５２の間の一部に壁部２５６と、外筒状部２５１の窓部２５５の両サイドに、奥行き長さがボール３０の半径乃至直径の長さを有する案内部２５６がそれぞれ設けられている。また、バネ部材２４０は、バネ材からなる薄板をほぼ真円に近いリング状にフォーミングされている。なお、バネ部材２４０の合わせ目２４３は壁部２５６を挟むように取り付けられているが、この合わせ目２４３の間隔は、ボール３０の突き出し部分をボールホルダ２５０の外周面まで押し込んだとき、ややガタが生じる程度に設定されている。
【００２４】
この変形においては、バネ部材２４０の外周部はボール３０の押圧部になり、すなわち、バネ本体部と押圧部は一体になっており、バネ部材２４０は薄板をほぼ真円に近いリング状にフォーミングでき、更にバネ製造工程を簡素化することができる利点がある。
【００２５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るその他の変形例を示したものである。
図４（ａ）は、図１に示したバネ用金属材料からなるバネ部材４０を、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の弾性合成樹脂からなるバネ部材３４０としたものである。このバネ部材３４０は、薄い肉厚からなるバネ本体部３４１と、同じように薄い肉厚からなるボール３０を押圧する位置にアーチ状部３４２が形成されている。このように形成されたバネ部材３４０は、バネ性を有しまたボール３０を安定して保持できる。
【００２６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のアーチ状部３４２を片持ちタイプにしたものである。すなわち、バネ部材４４０は、薄い肉厚からなるバネ本体部４４１と、同じように薄い肉厚からなるボール３０を押圧する位置にアーチ状部４４２が形成されている。このように形成されたバネ部材４４０は、バネ性を有しまたボール３０を安定してほじできる。なお、バネ部材４４０は、バネ部材３４０よりボール３０の押圧力を低くしたい場合に適している。
【００２７】
【発明の効果】
前述したような薄板からなるリング状のバネ部材を用いることにより、本発明に係るディスク保持機構は下記の効果がある。
（１）本発明に係るバネ部材は、ボールの保持は完全なる２点接触を確保できるので、そのボールを滑らかに回転させることができ、ディスクを速やかに、またバランス良く載置できる。
（２）本発明に係るバネ部材は、法線方向の距離を大きく取る必要がないので、ボールホルダは、薄型で剛性の優れたものにすることができる。
（３）本発明に係るバネ部材は、狭い空隙であっても直線的な安定したボールの押圧力を維持することができる。
（４）本発明に係るバネ部材は、ボールの押圧部が一体に形成されているのでバランスの良い押圧力が得られる。
（５）本発明に係るバネ部材は、製造が簡素化されるので効率よく安価に製造することができる。
（６）本発明に係るバネ部材は、取付が簡単で大幅に組立作業性を向上することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明により簡素化された構造であるが堅牢で安価で生産性が良く、薄型化され、尚かつ、載置したディスクの高精度のセンタリングと高信頼性のチャッキングを自ら備えたディスク保持機構を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示すディスク保持機構の断面図である。
【図２】図１に示した本発明に係る要部を平面的に矢視した拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の変形を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態例のその他の変形を示す断面図である
【符号の説明】
１０　ターンテーブル
２０　ターンテーブル本体
３０　ボール
４０　バネ部材
５０　ボールホルダ
６０　滑り止め部材
７０　回転軸
Ｄ　ディスク

Claims (4)

1. 複数のボールと、このボールを軸中心から半径方向に押圧するバネ部材を収納したボールホルダとをターンテーブルの中央に備えられ、前記ボールホルダは、外周壁面に形成された窓部に前記ボールの一部が突き出されており、このボールホルダにディスクの中心孔を挿入して前記ディスクを前記ターンテーブル上に保持するようにしたディスク保持機構において、
   前記バネ部材は、薄板バネ材をリング状に形成された本体部と、この本体部に連結された、前記ボールを軸中心から半径方向に付勢する押圧部を一体に形成されていることを特徴とするディスク保持機構。
2. 前記バネ部材の押圧部は、配置された前記ボールの押圧位置決め部が形成されている請求項１に記載のディスク保持機構。
3. 前記バネ部材は、弾性金属材料で形成されている請求項１乃至請求項３に記載のディスク保持機構。
4. 前記バネ部材は、弾性合成樹脂で形成されている請求項１乃至請求項２に記載のディスク保持機構。

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