JP2010072555A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードスクリューとナットとの噛み合いと空転を防止し、制御性の良いレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ（ステッピングモータ１２Ａ、１２Ｂ）の回転軸（１４）上に取り付けられて回転するリードスクリュー（１６）にナット（１８）を螺合させ、スクリュー回転を前記ナットで軸方向移動に変換することにより、レンズホルダー（レンズホルダーユニット１０）を駆動するレンズ駆動装置（２）であって、前記スクリューの少なくとも一方のスクリュー端の近傍部分に径小ネジ山部（５０Ａ、５０Ｂ）を備え、この径小ネジ山部で前記ナットとの螺合を緩慢にさせている。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ回転によってレンズホルダー又はレンズホルダーを水平移動又は垂直移動させる等、回転を直線移動に変換してレンズホルダーを駆動するレンズ駆動装置に関する。

光ディスク装置等には媒体の回転やトラッキング制御を行うため、回転を直線移動に変換する回転・移動変換装置として、モータ回転によってレンズホルダー等を水平方向に移動させるレンズ駆動装置が用いられている。

このレンズ駆動装置に関し、特許文献１には、小型化の促進に適したステッピングモータとしてモータ本体の前端とスクリュー部の後端との間に回転軸の周囲を旋回する円錐コイルバネを設置し、円錐コイルバネを予圧手段として利用することが開示されている。特許文献２には、ステッピングモータの回転軸に減速機構を介してリードスクリューを設置し、リードスクリューの回転量を減らすことが開示されている。特許文献３には、リードスクリュー付きモータにおいて、切欠けナットを有する駆動部材を備え、この駆動部材がガイドシャフトとリードスクリューとの中心を結ぶ同一線上部分に切欠ナットがなく、可動範囲最終端衝突時の噛み込みによる停止を防止することが開示されている。特許文献４には、ウォーム付モータにおいて、ウォーム以外の軸外径部がウォーム成形前の素材外径部と同一寸法とすることにより、軸径を細くできることが開示されている。特許文献５には、送りねじに取り付けられたナットに駆動部を突出させ、この駆動部をＬ字形の可動アームに形成されたガイド溝に挿入させた構造が開示されている。
特開２００７−１４１６６号公報 特開２００１−２１５３９５号公報 特開平７−１４３７０２号公報 特開平５−２１１７４４号公報 ＷＯ２００５／１２４９７８号公報

ところで、光ディスク装置等の光ピックアップを駆動するレンズ駆動装置では小型化や軽量化のため、リードスクリューは金属、ナットは合成樹脂で構成される。レンズ駆動装置が電源オフされた後に再立上げのため電源入力されると、先ず、レンズ駆動装置の原点出しとしてレンズホルダーの基準位置設定が行われる。このレンズホルダーを基準位置に設定する際、レンズホルダーがリードスクリューのどのような位置にあっても、先ずモータを回転させ、レンズホルダーに嵌合されたナットを可動範囲最終位置まで移動させてベースの立壁部に衝突させて回転停止位置に停止させた後に、所定数だけモータを逆回転させてナットの位置を戻し、その位置を基準位置とする制御方法が行われている。この場合、ナットが回転停止位置に到達していても、モータから回転力が与えられ、ナットのネジ山とリードスクリューのネジ山がその回転力を受けて噛み込むことにより、その後のモータの逆回転ができなくなる回転制御不能に陥る不都合がある。ナットがモータの近傍にある場合にはナットに過剰な回転力が付与され、その危険性が大である。また、ナットがベースの立壁部に衝突した後に、ナットとリードスクリューが空転して空回りすると、ナットを基準位置まで戻すことができなくなるため、レンズホルダーの基準位置の設定が不可能になる。

さらに、レンズ駆動装置に用いられるステッピングモータは、ノートＰＣ等に搭載される薄型ＢＤドライブに使用される収差補正用モータと同様に、小型、薄型が要求される。モータが小型化されるに従いトルクも小さくなるが、この問題を解決するには、モータ軸を減速してトルクを稼ぎ推力を得る方法と、モータ軸に取付けるリードスクリューのリード径を小さくすることで、同じトルクでありながら推力を大きくする方法の２つがある。減速した場合はレンズ駆動のスピードが遅くなる問題があるため、リード径を小さくすることで対応すると、径が小さいモータ軸に精度良くネジをきることと、リードスクリューの強度を確保することが要求される。

このような課題について、既述の特許文献１〜５にはその開示や解決手段についての開示や示唆はない。

そこで、本発明の目的は、リードスクリューとナットとの噛み合いや空転を防止し、制御性の良いレンズ駆動装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、レンズ駆動装置において、駆動力を増大させるとともに、モータの小型化を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のレンズ駆動装置は、モータの回転軸上に取り付けられて回転するスクリューにナットを螺合させ、スクリュー回転を前記ナットで軸方向移動に変換することにより、レンズホルダーを駆動するレンズ駆動装置であって、前記スクリューの少なくとも一方のスクリュー端の近傍部分に径小ネジ山部を備え、この径小ネジ山部で前記ナットとの螺合を緩慢にしたことである。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。

本発明のレンズ駆動装置において、好ましくは、前記径小ネジ山部は、前記スクリュー端に向かって段階的又は直線的に径小化してもよいし、前記径小ネジ山部は、前記スクリューのネジ山の一部を除いて形成されてもよい。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。

本発明のレンズ駆動装置において、好ましくは、前記モータがステッピングモータであり、このステッピングモータの前記回転軸の軸径が、前記スクリューのネジ山径又はネジ谷径より大きく設定されてなる構成としてもよい。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。

本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) モータ回転力がリードスクリューに加えられてナットによって回転運動を軸方向の直線運動に変換できるとともに、ナットがリードスクリューのスクリュー端に到達してベースの立壁部に衝突して停止させた場合には、径小ネジ山部によってナットとリードスクリューとの螺合が緩慢になるので、ネジ山同士の噛み合いを防止できる。また、径小ネジ山部をナットが乗り越えることがなくなるため、ナットとリードスクリューの空転が防止できる。

(2) ナットとリードスクリューの噛み合いを防止できるので、噛み合いによる磨耗や回転制御不能に陥ることがなく、経年変化による制御性の低下を防止できる。

(3) ナットとリードスクリューの噛み合いや空転を防止できることから、レンズホルダーの基準位置の設定が正確に行われるようになることから、レンズ駆動装置の動作の信頼性が高められる。

(4) ステッピングモータの回転軸の軸径に対し、リードスクリュー側のスクリュー径を小さくしたので、ステッピングモータの小型化が図られるとともに、十分なトルクを発生させてリードスクリューを駆動し、レンズホルダーの駆動力を増強することができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。図１に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

このレンズ駆動装置２は、図１に示すように、光ディスク装置に搭載されて光ピックアップを駆動する駆動手段であって、ベース４と、モータ駆動部６Ａと、ナットホルダー８と、レンズホルダーユニット１０とを備えている。

ベース４は、レンズ駆動装置２の装置フレームの一例であって、図示しない光ディスク装置等の光ピックアップ部に固定される。

モータ駆動部６Ａは、回転駆動源である例えば、モータの回転を軸方向の直線移動に変換する手段の一例であって、モータにはステッピングモータ１２Ａが設置され、このステッピングモータ１２Ａの回転軸１４上に設置されたリードスクリュー１６と、このリードスクリュー１６に取り付けられたナット１８とを備えている。ナット１８は、リードスクリュー１６に螺合している。ステッピングモータ１２Ａの回転軸１４は軸受フレーム部２０にある立壁部２２（図２）を通して軸受部２４（図２）で支持されている。

ナットホルダー８は、ナット１８とレンズホルダーユニット１０とを連結する連結部材の一例であって、ナット１８の移動をレンズホルダーユニット１０に伝達する。

レンズホルダーユニット１０はナット１８の移動を受けて摺動させる摺動体の一例であるとともにレンズ２６の保持手段であって、ガイドシャフト２８、３０に摺動可能に設置されている。レンズ２６は、レンズ固定部に固定されている。ガイドシャフト２８、３０は、レンズホルダーユニット１０を回転軸１４の軸方向に摺動させるため、リードスクリュー１６と平行に設置されている。ベース４には軸固定部３２、３４、３６、３８が形成され、軸固定部３２、３４にガイドシャフト２８、軸固定部３６、３８にガイドシャフト３０が支持されている。ガイドシャフト３０は、ガイドシャフト２８より長く、レンズホルダーユニット１０と軸固定部３８との間に弾性体として例えば、コイルバネ４０が圧縮状態で設置されている。圧縮状態にあるコイルバネ４０の復元力Ｆがレンズホルダーユニット１０と軸固定部３８との間に付与されている。この場合、復元力Ｆと同方向に張力を作用させる構成としてもよい。

次に、モータ駆動部の詳細について、図２、図３及び図４を参照する。図２は、レンズ駆動装置のモータ駆動部を示す断面図、図３は、リードスクリューの始端部分を示す図、図４は、リードスクリューとナットとの螺合状態を示す図である。図２〜図４に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図２〜図４において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

このモータ駆動部６Ａに設置されたステッピングモータ１２Ａは、外ヨーク４２と、内ヨーク４４と、回転子４６と、回転軸１４とを備えている。外ヨーク４２は軸受フレーム部２０の立壁部２２に取り付けられ、内ヨーク４４は外ヨーク４２に固定されている。回転子４６が取り付けられた回転軸１４が立壁部２２の貫通孔４８を貫通させ、対向側の軸受部２４に支持されている。

この実施の形態では、回転軸１４には同径のシャフトが用いられ、軸受部２４と立壁部２２とに跨がる部分にリードスクリュー１６が取り付けられている。このリードスクリュー１６は、回転軸１４と同様に、ステンレス等の金属で形成され、リードスクリュー１６の始端部側は、立壁部２２の貫通孔４８に挿入され、その中間部まで延長されている。このリードスクリュー１６には既述のナット１８が螺合されている。

そして、リードスクリュー１６の始端部の近傍部分には、図３に示すように、径小ネジ山部５０Ａが形成されている。この場合、ナット１８の幅をａ、立壁部２２から露出する径小ネジ山部５０Ａの範囲をｂとすると、ａ＞ｂであって、例えば、
ｂ≒ａ／２ ・・・(1)
に設定されている。ａ≦ｂの場合は、ナット１８が径小ネジ山部５０Ａを乗り越える可能性があり、ナット１８とリードスクリュー１６の空転が発生し、不具合を生じることがある。なお、ナット１８の幅ａはリードスクリュー１６のネジのピッチの３倍以上の幅を有することが好ましく、３倍未満の場合は、ナット１８とリードスクリュー１６の径小ネジ山部５０Ａの磨耗が多くなり、ナット１８とリードスクリュー１６の噛み合いや空転が早期に発生する。また、リードスクリュー１６のネジ山径をｃ、径小ネジ山部５０Ａのネジ山径をｄ、ネジ谷径をｅとすると、これらの大小関係は、ｃ＞ｄ＞ｅであって、径小ネジ山部５０Ａのネジ山径ｄは、
ｄ≒ｅ＋（ｃ−ｅ）／２ ・・・(2)
に設定されている。この場合、径小ネジ山部５０Ａのネジ山径ｄは、ｃ＞ｄ＞ｅの関係が維持されれば、その範囲内で任意の値に設定してもよい。なお、径小ネジ山部の形成方法は、切削、研磨又は転造の何れでもよく、特に制限は無い。

斯かる構成とすれば、ナット１８を基準位置に設定するため、ステッピングモータ１２Ａを所定回転させてナット１８を立壁部２２側に移動させた際に、図４に示すように、ナット１８はリードスクリュー１６の始端部側に移動し、径小ネジ山部５０Ａに到達する。この径小ネジ山部５０Ａのネジ山は径小であるため、リードスクリュー１６のネジとの螺合が緩慢になり、両者のネジ山同士の噛み合いが防止される。このため、両者のロック状態を防止でき、立壁部２２に当接したナットをリードスクリュー１６を所定回転させることにより、ナット１８を所定の基準位置に移動させることができる。ステッピングモータは入力したパルス数に応じた回転移動を行うため、レンズホルダーを立壁部２２に衝突させてから、所定のパルスを入力して基準位置に移動させる原点出しの制御が容易に行えるため、ナット１８とリードスクリュー１６の噛み合いや空転が防止されることにより、ナット１８を所定の基準位置に正確に移動させることができるようになる。

また、リードスクリュー１６の始端部側に強制移動したナット１８とリードスクリュー１６との螺合が緩慢になるので、両者の噛み合いによるナット１８のネジ山の磨耗を防止でき、ナット１８をナイロン等の合成樹脂で形成した場合にも磨耗によりリードスクリュー１６及びナット１８の螺合状態が歪むことがなく、制御の信頼性を維持することができる。

〔第２の実施の形態〕

次に、第２の実施の形態について、図５及び図６を参照する。図５は、第２の実施の形態に係るリードスクリューの始端部分を示す断面図、図６は、リードスクリューとナットとの螺合状態を示す図である。図５及び図６に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図５及び図６において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

第１の実施の形態では、リードスクリュー１６のネジ山径ｃ（図３）に対し、径小ネジ山部５０Ａのネジ山径ｄ（図３）を段差を持たせて径小化しているが、図５に示すように、リードスクリュー１６の始端部側に傾斜角度θを以て徐々に径小化するように径小ネジ山部５０Ｂを構成してもよい。

このような構成によれば、ナット１８を基準位置に設定するため、ステッピングモータ１２Ａを所定回転させてナット１８を立壁部２２側に移動させた際に、図６に示すように、ナット１８はリードスクリュー１６の始端部側に移動し、径小ネジ山部５０Ｂに到達する。この径小ネジ山部５０Ｂのネジ山は徐々に径小化されているため、リードスクリュー１６のネジとの螺合が緩慢になり、両者のネジ山同士の噛み合いが防止される。このため、第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態においても、両者のロック状態を防止でき、立壁部２２からリードスクリュー１６を所定回転させ、ナット１８を所定の基準位置に移動させることができ、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

〔第３の実施の形態〕

第３の実施の形態について、図７を参照する。図７は、第３の実施の形態に係るモータ駆動部を示す図である。図７に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図７において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この実施の形態のモータ駆動部６Ｂでは、ステッピングモータ１２Ｂの回転軸１４が径大部５２と径小部５４とを備え、径大部５２に回転子４６が固定され、径小部５４側にリードスクリュー１６が固定されている。即ち、リードスクリュー１６のネジ山径を既述の通りのｃ、径大部５２の軸径をｆ、径小部５４の軸径をｇとすれば、これらの大小関係はｆ＞ｃ＞ｇに設定されている。

この場合、第１の実施の形態のステッピングモータ１２Ａの回転軸１４の軸径をｈとし、ステッピングモータ１２Ｂの回転軸１４の径大部５２の軸径ｆ（＝ｈ）と同一に設定するものとすれば、ｆ＝ｈ＞ｃ＞ｇとなる。

斯かる構成とすれば、ステッピングモータ１２Ｂの回転軸１４の径大部５２に発生させた駆動力は、リードスクリュー１６に径小部５４により伝達されるが、径大部５２の軸径ｆに対し、リードスクリュー１６のスクリュー径即ち、ネジ山径ｃが小さく設定されているので、リードスクリュー１６の駆動力（トルク）を増大させることができる。即ち、ステッピングモータ１２Ｂ側を小型化して十分な駆動力を得ることができる。

以上述べた第３の実施の形態について、特徴事項、利点等を以下に列挙する。

ａ) リードスクリュー１６のスクリュー径ｃをステッピングモータ１２Ｂの軸径ｆより小さくすることで、小型化したモータにおいて、同じトルクでありながらレンズホルダーの推力を大きくすることができる。

ｂ) リードスクリュー１６のスクリュー径を小さくすると、慣性負荷を低減させることができ、モータ特性を向上させることができる。

ｃ) リードスクリュー部を転造加工で行えば、シャフトはステンレス、又は真鍮（非磁性材のため）で構成することができ、その場合でも十分な機械的強度が得られる。

ｄ) リードスクリュー部の表面処理としては、耐磨耗性向上のため窒化処理を行えばよい。

〔その他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、レンズ駆動装置について説明したが、本発明のステッピングモータは、レンズ駆動装置以外のノートＰＣにおける回転駆動源に用いることができ、上記実施の形態に限定されるものではない。

(2) ナット１８と、リードスクリュー１６との螺合には多少の余裕を設定し、いわゆるガタを許容すれば、機械的磨耗を抑制でき、耐久性を高めることができる。

(3) 上記第３の実施の形態では、ステッピングモータ１２Ｂの径大部５２の軸径ｆをリードスクリュー１６のネジ山径ｃより大きく設定した構成を記載しているが、リードスクリュー１６のネジ谷径よりステッピングモータ１２Ｂの径大部５２の軸径を大きくする構成としてもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のレンズ駆動装置は、光ディスク装置等の光ピックアップを駆動するレンズ駆動装置等、回転運動を直線運動に変換する手段として利用され、リードスクリューとナットとのロック状態あるいは空転状態を防止できる等、有用である。

第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。 モータ駆動部を示す断面図である。 リードスクリューの始端部分を示す図である。 リードスクリューとナットとの螺合状態を示す図である。 第２の実施の形態に係るリードスクリューの始端部分を示す断面図である。 リードスクリューとナットとの螺合状態を示す図である。 第３の実施の形態に係るモータ駆動部を示す図である。

符号の説明

２ レンズ駆動装置
４ ベース
６Ａ、６Ｂ モータ駆動部
８ ナットホルダー
１０ レンズホルダーユニット
１２Ａ、１２Ｂ ステッピングモータ
１４ 回転軸
１６ リードスクリュー
１８ ナット
２０ 軸受フレーム部
２２ 立壁部
２４ 軸受部
２６ レンズ
２８、３０ ガイドシャフト
３２、３４、３６、３８ 軸固定部
４０ コイルバネ
４２ 外ヨーク
４４ 内ヨーク
４６ 回転子
４８ 貫通孔
５０Ａ、５０Ｂ 径小ネジ山部
５２ 径大部
５４ 径小部

Claims (4)

1. モータの回転軸上に取り付けられて回転するスクリューにナットを螺合させ、スクリュー回転を前記ナットで軸方向移動に変換することにより、レンズホルダーを駆動するレンズ駆動装置であって、
   前記スクリューの少なくとも一方のスクリュー端の近傍部分に径小ネジ山部を備え、この径小ネジ山部で前記ナットとの螺合を緩慢にしたことを特徴とするレンズ駆動装置。
   
2. 請求項１のレンズ駆動装置において、
   前記径小ネジ山部は、前記スクリュー端に向かって段階的又は直線的に径小化してなることを特徴とするレンズ駆動装置。
   
3. 請求項１のレンズ駆動装置において、
   前記径小ネジ山部は、前記スクリューのネジ山の一部を除いて形成されてなることを特徴とするレンズ駆動装置。
   
4. 請求項１のレンズ駆動装置において、
   前記モータがステッピングモータであり、
   このステッピングモータの前記回転軸の軸径が、前記スクリューのネジ山径又はネジ谷径より大きく設定されてなることを特徴とするレンズ駆動装置。

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