JP2005122789A - ディスク保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスク記録媒体をセンタリングするセンタリング部材がターンテーブルに対し回転軸方向に移動可能に設けられているディスク保持機構では、ディスク回転中センタリング部材がターンテーブルに対して移動すると、ディスクが回転軸に対しずれてしまい、ディスクの再生やディスクへの記録ができなくなってしまう。
【解決手段】 センタリング部材の外周側及びその外周側に対向するターンテーブルの部分に、センタリング部材がターンテーブルに対して回転することを規制する回転規制手段を設ける。この回転規制手段はターンテーブル及びセンタリング部材の一方に設けた凹部とその凹部と向かい合う他方の部分に設けた凸部で形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスク記録媒体を駆動する駆動装置のスピンドルモータに取り付けられ、ディスク記録媒体を保持するターンテーブル等のディスク保持機構に関する。

近年、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の情報記録ディスク（以下ディスクという）を再生／記録する装置のディスク回転駆動部は、ディスクに記録されているデータの再生やディスクへのデータの記録を高速で処理するため、高速回転化が進んでいる。
ディスク回転駆動部はスピンドルモータとその回転軸へ取り付けられたターンテーブルで構成されるが、ディスクをターンテーブルへ保持する機能についても高速化に対応する必要が迫られている。
ディスクは円盤状に形成されているが、面内重量が均一ではなく重量的に偏心しており、回転速度が高速になるにつれて、偏心によりディスクにかかる遠心力が増大していく。
ディスクの回転が高速化すればこの遠心力がさらに増大するため、ディスク回転駆動部に搭載されるディスク保持機構は、ディスクが回転中に脱落・位置ずれしないように、これまで以上確実に保持することが要求されている。

ディスク保持機構としては種々の形態があるが、円盤状のディスク載置部を有するターンテーブルにディスクの中心孔を案内してディスクを回転軸に対し同心位置にするセンタリング部材が設けられた構成が一般的である。ディスクの記録容量が増大するにつれてディスクの回転精度が要求されるため、そのセンタリング部材はタ−ンテ−ブルの回転軸方向に上下動する、円錐台状の外周面を有するリング状のものが用いられる。
また、ディスクをターンテーブルへ保持するには、クランパをターンテーブルに磁力等で圧着させる構成となっている。

リング状のセンタリング部材は、バネ等でディスク側へ常に押圧力がかけられ、円錐台状の傾斜部が常にディスクの中心孔へ接してディスクをスピンドルモータの回転軸に対し同心位置に配置させている。

特開平８−３１５４７５号公報

従来技術でも述べたように、ディスクはその面内重量が均一でないため、回転すると偏心による遠心力が発生する。
ディスクの中心孔は常にセンタリング部材の傾斜部へ接しているため、ディスクに偏心による遠心力が発生すると、センタリング部材は常にディスクの半径方向への遠心力を一点で受けることになる。ディスクの回転が低速の場合はその遠心力も小さいため問題はないが、ディスクが高速で回転すると傾斜部へかかる遠心力もより大きくなる。
傾斜部へかかる遠心力はその傾斜によりセンタリング部材を下方へ押圧する力が作用する。この押圧力がある一定の強さを越えると、ガイド部はディスクが装着されたときの位置からさらに下方へ移動してしまう。
特に、衝撃や振動、ディスクの加速減速といった速度差の影響等で、ターンテーブルの回転中にセンタリング部材が少しでもターンテーブルに対し相対的な移動をすると、センタリング部材は下方へ容易に移動してしまう。
そうなると、ディスクはクランパで圧着されているにも関わらず、遠心力によりその中心がスピンドルモータの回転軸からずれ、信号の読み込みや記録ができなくなってしまう。

この課題を解決するため、本願発明は請求項１の発明において、ディスク記録媒体を回転駆動するターンテーブルに設けられた回転軸と同心状のガイド部に、前記ディスク記録媒体に設けられた中心孔により前記ディスク記録媒体をセンタリングするリング形状のセンタリング部材が前記ターンテーブルに対し回転軸方向に移動可能に設けられているディスク保持機構において、前記ガイド部が前記回転軸の半径方向外方に設けられているとともに、前記センタリング部材の外周側及びその外周側に対向する前記ターンテーブルの部分に、前記センタリング部材が前記ターンテーブルに対して回転することを規制する回転規制手段が設けられていることを特徴とする。
センタリング部材がターンテーブルに対して回転移動しないように構成したため、ディスクが装着されて回転駆動された後、回転速度の変化等でディスクがターンテーブルに対しスリップしても、センタリング部材はターンテーブルに対し回転しない。
そのため、センタリング部材はガイド部に対し軸方向の移動をすることなくその位置が維持され、ディスクの中心が回転軸からずれることがない。
回転規制手段の具体的構成は、請求項２乃至３に示すように構成する。

ターンテーブルに設けられたセンタリング部材を、回転軸方向移動可能な状態で回転軸と同心となるよう位置規制し、また、その周囲にセンタリング部材がターンテーブルに対し回転方向へ動かないようにする回転規制手段を設けることで、センタリング部材にディスクの遠心力がかかっていてもセンタリング部材がターンテーブルに対して回転せず、それにより下方へ移動することを規制し、ディスクが回転軸に対しずれてしまうのを防止する。
ディスクがターンテーブルに対し動かないようにすることで、ディスクの信号の読みとりや記録ができなくなることを防止できる。

スピンドルモータの回転軸に取り付けられたターンテーブルには、その中央に凹部が設けられ、その凹部にはディスクを回転軸に対しセンタリングするセンタリング部材が回転軸方向に移動可能に取り付けられる。
凹部中心にはスピンドルモータの回転軸が固定され、その軸から所定半径離れた位置にはセンタリング部材を上下動可能に位置規制するガイド部が円筒状に形成されている。
センタリング部材は、外周面が円錐台形状の傾斜面を有するリング状に形成され、中央に設けられた円筒部の内周面がターンテーブルのガイド部外周面と摺動して回転軸方向に移動する。そして、ディスクを載置部へ装着した際、ディスクの中心孔と傾斜面が常に接するようコイルスプリングで軸方向へ押圧されている。
ターンテーブルの凹部壁面は回転軸と同心の円筒内面状に形成され、回転軸と平行に凸状のリブが形成されている。一方センタリング部材の最外周部にはこのリブと対応した凹状の溝が設けられ、このリブと溝で回転規制手段を形成している。すなわち、この溝とリブが係合することで、センタリング部材が回転軸を中心としてターンテーブルに対して回転移動しないよう回転方向の移動を規制する。
この回転規制手段は凸状リブと凹部の組み合わせ以外に種々形状が考えられる。以下その実施例を詳述する。

本発明の第１の実施例を図１および図２沿って説明する。
ターンテーブル２は、樹脂により成形されており、円盤状のディスク載置部２ｂとその内側の凹部２ｇで形成され、凹部２ｇにはシャフト取付孔２ａ，ガイド部２ｃおよび凸状のリブ２ｅがそれぞれ形成されている。
シャフト取付孔２ａには、ターンテーブル２を回転駆動する動力源であるスピンドルモータの出力軸（以下、シャフト１）が圧入により固定されている。
また、ディスク載置部２ｂには、ターンテーブル２が回転中に載置したディスクＤが動くのを防ぐためのすべり止め６が設けられている。

ガイド部２ｃは、凹部２ｇから立ち上げたシャフト１を中心とする円筒状に形成されている。このガイド部２ｃには、ディスクＤをセンタリングするためのセンタリング部材３が設けられている。
センタリング部材３は樹脂成形により回転軸方向から見てリング形状に形成され、外周側にディスクＤの中心孔をガイドする第１の傾斜面３ｆとディスＤクのセンタリングを行う第２の傾斜面３ｇが形成されている。
そして、内周側にはガイド部２ｃによりガイドされる円筒部３ｂが形成されている。ガイド部２ｃと円筒部３ｂは外周面２ｆおよび内周面３ｃで接してその相対的位置が規制されている。
センタリング部材３はガイド部２ｃの外周面２ｆで内周面３ｃがガイドされ、上下方向に移動可能に支持される。外周面２ｆの外径は内周面３ｃの内径よりわずかに小さく設定され、センタリング部材３はターンテーブル２に対しガタを最小限にして上下移動可能に構成される。
ガイド部２ｃはシャフト１と同心の円筒形状に形成されているが、その外径はできるだけ大きい方が好ましい。ここでは、センタリング部材３に形成された第１、第２傾斜部３ｆ、３ｇおよび中心内周面を形成するのに必要な円筒部３ｂで形成される幅Ｌの位置にガイド部２ｃを位置させている。
凹部２ｇの壁面２ｈは円筒内面状に形成され、その周面にはシャフト１と平行に凸状のリブ２ｅが形成されている。リブ２ｅはその径方向断面が矩形状の３辺を有する凸形状で、図２の実施例では１２０度間隔で３個形成されている。

センタリング部材３はリング状で、その外周部に第１傾斜部３ｆおよび第２傾斜部３ｇが形成され、その内側にはガイド部２ｃでガイドされる内周面３ｃを形成するための円筒部３ｂが設けられている。
センタリング部材３は、ガイド部２ｃの内周孔２ｄに圧入などにより取り付けられているストッパー５により、ターンテーブル２から外れないように構成されている。
センタリング部材３とターンテーブル２の間にはシャフト１と同軸状にコイルスプリング４が取り付けられ、センタリング部材３を常に図面上方へ押圧している。ディスクＤはディスクの中心孔が第１傾斜部ｆに案内され、次に第２傾斜部２ｇを下方へ押しながら載置面２ｂへ装着される。
センタリング部材３はスプリング４により常に上方へ押圧されているので、第２傾斜部ｇは常にディスクＤの中心孔を上方へ押圧した状態で接する。
センタリング部材３の外周部には、リブ２ｅに対応した位置に溝３ａが設けられている。溝３ａの径方向断面形状は凸形状のリブ２ｅに対応して矩形状の三辺を有する凹形状となっている。
リブ２ｅの周方向の幅は溝３ａの周方向の幅よりわずかに小さく設定され、センタリング部材３がターンテーブル２に対し回転方向へ動かないよう、ガタが最小になるように形成される。径方向については比較的寸法差を大きく設定する。
このようにすると、ターンテーブル２とセンタリング部材３の相対的位置がガイド部２ｃと円筒部３ｂおよび溝３ａとリブ２ｅの周方向幅により決定される。
センタリング部材３の最外周外径と壁面２ｈの内径は他の部分と比較し若干大きめの寸法差をもつよう設定する。それは、センタリング部材３とターンテーブル２の相対的位置の設定をガイド部２ｃと円筒部３ｂで行うためである。
本実施例では溝３ａとリブ２ｅは１２０度の等間隔で３箇所設けられているが、樹脂成形で円盤状のターンテーブルやセンタリング部材を形成する場合、このように円盤状に複数等間隔で全周にリブあるいは溝を設けるとその成形が安定し真円度や平面度が向上する。

一方この溝３ａとそれに対応するリブ２ｅを一つにする構成も可能である。この場合ターンテーブル２に対するセンタリング部材３の位置は外周部２ｆと内周面３ｃおよび一つのリブ２ｅと溝３ａで決定される。
位置を決定する要素が少ないほど両者のガタを少なくするようガタを詰めることができるので、上述の３個のリブ２ｅと溝３ａを構成するよりガタを少なくすることが可能である。
いずれにしても、ターンテーブル２とセンタリング部材３は、ガイド部２ｃと円筒部３ｂにより同心位置が決定されると共に移動方向が上下に規制され、リブ２ｅと溝３ａにより相対的な回転運動が規制されるようその相対的位置が決定される。
その際、回転運動を規制する溝３ａがセンタリング部材の最外周部に形成されることで、その回転方向のガタを最小限にすることができる。

このような構成のディスク保持機構の作用を説明する。
上述のように、ディスクＤはその中心孔がセンタリング部材３の第２傾斜部３ｇに常に当接した状態でターンテーブル２へ載置される。センタリング部材３はコイルスプリング４により常にディスクＤを押圧した状態でディスクＤ中心孔に接している。
この状態でディスクＤが回転すると、ディスクの面重量の不均一により第２傾斜部３ｇのある一点に図面横方向（シャフト１方向）の力がディスクＤの遠心力として加わる。
そうすると、円筒部３ｇの内周面３ｃとリブ２ｅの外周面２ｆが接し、内周面３ｃが外周面２ｆを押圧する。リブ２ｅは樹脂で形成され柔軟性があることから若干変形し、局部的にその曲率が内周面３ｃと同じになって内周面３ｃと外周面２ｆは面で接触する。
この状態で、面で接触した部分に摩擦力が生じるためセンタリング部材３とターンテーブル２とは上下方向の移動が規制される。
このとき、第２傾斜部３ｇでディスクＤの遠心力により押圧される横方向の力の分力として、センタリング部材３を下方向へ押圧する力が発生するが、上述による摩擦力とコイルスプリング４による力によりセンタリング部材３はディスクＤが装着されたときの位置に保持される。
この状態でディスクＤが高速で回転したとしてもセンタリング部材３が下方へ移動しないため、ディスクＤが回転軸に対して移動し中心ずれを起こすことがない。

一方、ディスクＤの回転を加速あるいは減速させようとするとき、センタリング部材３にはディスクの慣性により回転方向の力が作用する。
加速あるいは減速時の速度変化率が大きいとき、この回転力は非常に大きいものとなり、特に高速回転時からの減速あるいは高速回転への加速時に非常に大きくなる。
この回転力が大きいと、上述した摩擦力に抗してセンタリング部材３がターンテーブル２に対し回転しようとする。もし少しでも回転すると、上述の摩擦力は静摩擦から動摩擦へ変化し摩擦力が大幅に減少するので、センタリング部材３は下方向への分力に対して抗しきれなくなってしまう。
そこで、上述のようにリブ２ｅと溝３ａによりセンタリング部材３の回転を規制し動摩擦への移行を無くすことで、摩擦力を保ちセンタリング部材３が下方向へ移動するのを規制する。

特に、本実施例のようにセンタリング部材３の回転を規制する構成を、センタリング部材３の外周部、すなわちディスクＤとセンタリング部材３が接する位置として半径方向でほぼ同じとしたので、シャフト１近傍に設けるよりもガタの量を少なくできると共に、その強度も中心側シャフト１の近傍に設けるより小さくて済むため小型化できる。
つまり、センタリング部材３をターンテーブル２に対し上下方向へ移動させるに必要なガタを中心側へ設けると、外周側ではそのガタはその半径分増幅される。
また、中心側で回転力を受けると、その半径分モーメントにより力が増幅され強度が必要になる。
本実施例においては、センタリング部材３の位置をガイド部２ｃと円筒部３ｂで決定しその回転の規制を外周部のリブ２ｅおよび溝３ａで行ったので、それぞれを中心部へ構成するよりガタの量や強度の面で有利となる。

図３および図４により回転規制手段の他の実施例を示す。
図３に示す回転規制手段は、ターンテーブル１２の凹部２ｇに形成された円柱状のボス１２ａとセンタリング部材１３に設けられた開口１３ａで構成される。前述と同様このボスと開口の組み合わせは複数でも一つでもよい。
このように回転規制手段を円柱状のボス１２ａと円形の開口とすることで、ターンテーブルやセンタリング部材の金型を容易に作成可能である。
また、このようなボスと開口を同心状に複数、センタリング部材の全周に設けることにより、センタリング部材の回転軸に対する位置規制が可能となり、ガイド部２ｃと円筒部１３ｂによる位置規制がこのボスと開口で兼用できる。そのため、部品の形状が単純となり金型の作成が容易になったり、成型性が良くなる。
尚、ここではボスが円柱形で開口が円形である場合を説明したが、ボスの形状が角柱形で開口がこれに対応した形状であってもよい。
図４に示す回転規制手段は、ターンテーブル２２の凹部２ｇに円筒状の開口２２ａを形成し、センタリング手段２３の第２傾斜部２３ｆ下方に円柱状ボス２３ｄを設けたものである。その作用効果は図３に示す回転規制手段と同様である。
尚、ここでは開口が円筒状で説明したが、開口の形状が角形でボスがこれに対応した形状であってもよい。

第1の実施例を示す断面図 第1の実施例を示す斜視図 第２の実施例を示す断面図 第３の実施例を示す断面図

符号の説明

１ シャフト
２ ターンテーブル
２ａ シャフト取付孔
２ｂ ディスク載置部
２ｃ ガイド部
２ｅ リブ
２ｆ 外周面
２ｇ 凹部
３ センタリング部材
３ａ 溝
３ｂ 円筒部
３ｃ 内周面
３ｆ 第一傾斜面
３ｇ 第二傾斜面
４ コイルスプリング
Ｄ ディスク

Claims (3)

1. ディスク記録媒体を回転駆動するターンテーブルに固定された回転軸と同心状のガイド部に、前記ディスク記録媒体に設けられた中心孔により前記ディスク記録媒体をセンタリングするリング形状のセンタリング部材が前記ターンテーブルに対し回転軸方向に移動可能に設けられているディスク保持機構において、
   前記センタリング部材の外周側及びその外周側に対向する前記ターンテーブルに、前記センタリング部材が前記ターンテーブルに対して回転することを規制する回転規制手段が設けられていることを特徴とするディスク保持機構。
2. 前記回転規制手段は、前記ターンテーブル及び前記センタリング部材の一方に設けた凹部と、その凹部と向かい合う他方の部分に設けた凸部であることを特徴とする請求項１に記載のディスク保持機構。
3. 前記凸部は、前記センタリング部材の外周端部の一部を軸方向に延在させたことを特徴とする請求項２に記載のディスク保持機構。

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