JP2565772B2 - ディスククランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディスクをターンテーブルにクランプするた
めのディスククランプ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

情報記録媒体である光ディスク又は光磁気ディスク等
は、そのディスクに情報を記録／再生する場合には、デ
ィスクを、モータで駆動されるターンテーブルにクラン
プさせて高速回転させる。

第14図は従来のディスククランプ装置を示す拡大断面
図である。図示しないモータで回転駆動されるスピンド
ル軸１に、短寸で有底円筒状のターンテーブル２を、そ
の中心に設けた貫通孔2aにスピンドル軸１を挿通し固定
して取付けており、ターンテーブル２の底部には円環状
をした永久磁石３を配設している。このターンテーブル
２の外周側の軸方向端部には外フランジ2bを設けてい
る。ディスク４の中心には、磁性材からなる薄板で形成
され短寸で有底円筒状をしているハブ５を設けている。
このハブ５の外周側の軸方向端部には外フランジ5aを設
けており、ハブ５の吸着板部5cの中心には前記スピンド
ル軸１が挿脱可能である貫通孔5bを開設している。この
ハブ５はその外フランジ5aをディスク４の内周側にディ
スク面に沿わせて適宜手段で固着されている。前記永久
磁石３の外径はハブ５の吸着板部5cの外径と略同寸法と
なっている。

ディスク４は、ハブ５の貫通孔5bにスピンドル軸１を
挿通させて、ディスク４のハブ５側をターンテーブル２
の外フランジ2bに当接させた状態にしてターンテーブル
２にクランプされている。そしてハブ５と、その吸着板
部5cが対向している永久磁石３との間には僅かなギャッ
プが形成されていて、永久磁石３の吸着力が吸着板部5c
を介してハブ５に作用しており、それによってディスク
４をターンテーブル２に押し付けた状態になっている。
したがってスピンドル軸１が回転するとターンテーブル
２が回転して、そのターンテーブル２とともにディスク
４が高速回転することになり、ディスク４に対して情報
の記録／再生を行える状態が得られる。

一方、ディスク４を永久磁石３の吸着力に抗してスピ
ンドル軸１の軸方向に永久磁石３から離反させるべき力
を与えることにより、ディスク４をターンテーブル２か
ら取り外すことができる。なお、マグネットの周囲を取
り囲むヨークを設けて、ヨークをハブの吸着板を対向さ
せているディスク装着装置が実願昭61−134420号（実開
昭63−40854号）のマイクロフィルム及び実願昭61−143
835号（実開昭63−49647号）のマイクロフィルムに示さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のディスククランプ装置は、ハブ５を吸着板部5c
の外径に略等しい外径の永久磁石３をターンテーブル２
に配設しており、その永久磁石３の吸着力をハブ５に作
用させている。そのため永久磁石３の最外周側において
空間密度の粗い磁束Фが発生しており、それに起因して
ハブ５に作用する永久磁石３の吸着力が弱くなってい
る。そのため、その吸着力が必要以上に弱い場合はモー
タによりターンテーブル２が回転するとターンテーブル
２に対してディスク４がスリップする虞れがあるという
問題がある。また、実願昭61−134420号（実開昭63−40
854号）のマイクロフィルム及び実願昭61−143835号
（実開昭63−49647号）のマイクロフィルムに示されて
いるディスク装着装置では、ヨークを設けたことによ
り、ハブの吸着板部を吸着する吸着力を高め得るが、ヨ
ークを設けただけではより強力な吸着力が得られず、完
全でないという問題がある。

本発明は斯かる問題に鑑み、ディスクのハブに強力な
吸着力を作用させ得て、ディスクとターンテーブルとの
対接圧力を大幅に高めディスクがスリップすることがな
いディスククランプ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明に係るディスククランプ装置は、ディスク
のハブに吸着力を作用させる磁石の外周を取り囲むヨー
クを設け、磁石とハブとのギャップを磁石とその外周を
取り囲むヨークとの隙間より小さくする。

第２の発明に係るディスククランプ装置は、ディスク
のハブに吸着力を作用させる磁石の外径を、ハブの吸着
板部の外径より小にする。

〔作用〕

第１の発明において、磁石の吸着力はディスクのハブ
に作用する。ヨークは磁石，ハブ間における磁束密度を
大きくする。また、磁石の磁束は、磁石とヨークとの隙
間より小さい磁石と吸着板部とのギャップを介してハブ
に集中する。

第２の発明において、磁石の吸着力はディスクのハブ
に作用する。磁石の磁束は磁石の外径より大きいハブの
吸着板部に集中する。

よって、磁石，ハブ間における磁束密度が大きくな
り、ディスクのハブに強力な吸着力を作用させ得る。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述す
る。

第１図は本発明に係るディスククランプ装置の拡大断
面図である。図示しないモータで回転駆動されるスピン
ドル軸１に、短寸で有底円筒状のターンテーブル２を、
その中心に設けた貫通孔2aにスピンドル軸１を挿通し固
定して取付けている。ターンテーブル２の外周側軸端面
には外フランジ2bを設けている。ターンテーブル２の底
部には、端寸で有底円筒状のヨーク６を、その開口側を
スピンドル軸１の先端方向にして、ヨーク６の中心にス
ピンドル軸１を挿通させて配設している。このヨーク６
は、例えばSUS430等の強磁性材からなっており、その外
径はターンテーブル２の内側直径より若干短寸となって
いる。ヨーク６の底部には円環状であって、ヨーク６の
内側直径より若干短寸の外径を有する永久磁石３をヨー
ク６と同心状に配設している。よれによりヨーク６の内
周面6aと永久磁石３の外周面3aとの間に隙間Ｘが形成さ
れている。永久磁石３は例えばサマリウムコバルト系の
希土類磁石を用いている。この永久磁石３の高さはヨー
ク６の内側の高さと略同一となっており、永久磁石３及
びヨーク６の同一軸方向端部はターンテーブル２の外フ
ランジ2bの軸方向先端面より適長、ターンテーブル２の
底部側に位置している。

ディスク４の中心には、前記ヨークの外径と同寸のハ
ブ孔4aを開設している。このハブ孔4aには、磁性材から
なり、短寸で有底円筒状をしており、外周側軸方向端部
に外フランジ5aを設けているハブ５が嵌入されており、
その嵌入部分は吸着板部5cとなっている。この吸着板5c
の中心には周縁部をハブ５の底部側へ短寸で延出させ
て、前記スピンドル軸１が挿脱可能な貫通孔5bを開設し
ている。そしてハブ５は、その外フランジ5aを、ディス
ク４の最内周側のディスク面に沿わせて適宜手段で固着
されている。また吸着板部5cはディスク４の一面側へ突
出した状態となっている。

ディスク４は、ディスク面から吸着板部5cが突出して
いる側をターンテーブル２側として、ハブ５の貫通孔5b
にスピンドル軸１を挿通させてディスク４の内周側をタ
ーンテーブル２の外フランジ2bに当接させている。

そしてハブ５の吸着板部5cと、それと対向している永
久磁石３との間には僅かなギャップＧが形成されてい
て、永久磁石３の吸着力がハブ５に作用しており、それ
によってディスク４はターンテーブル２に押し付けられ
てクランプされた状態になっている。したがってスピン
ドル軸１が回転するとターンテーブル２が回転して、そ
のターンテーブル２とともにディスク４が高速回転する
ことになり、ディスク４に対して情報の記録／再生がで
きる状態が得られる。

一方、ディスク４を永久磁石３の吸着力に抗してスピ
ンドル軸１の方向に永久磁石３から離反させるべき力を
与えることにより、ディスク４をターンテーブル２から
取り外し得るようになっている。

このように構成したディスククランプ装置は、永久磁
石３の磁束が、永久磁石３と接近して対向しているハブ
５の吸着板部5cを通り、吸着板部5cの最外周側からヨー
ク６を通って永久磁石３に還流することになる。そして
永久磁石３の最外周側において生じる磁束Ф１は矢符付
の楕円で示すようにハブ５の吸着板部5cからヨーク６を
通って永久磁石３に集中する。そのため、空間磁束密度
がより大きな状態で得られて、永久磁石３の磁束はより
効率よくハブ５に集中することになり、ハブ５に強い吸
着力が作用する。そしてディスク４とターンテーブル２
との間に滑りが生じることがなく、ディスク４を安定し
て高速回転させることができる。

第２図はハブと永久磁石との間のギャップと吸着力と
の関係を示すグラフであり、横軸をギャップＧとし、縦
軸を吸着力Ｆとしている。この図から明らかなようにギ
ャップＧが略零の場合に吸着力は最大値ａとなり、それ
よりギャップＧが増加するにともなって、吸着力Ｆは指
数凾数の緩やかな右下りの曲線Ｐを描いて低下する。

その吸着力Ｆは下記式によって求められる。

Ｆae^-bG …（１） 但し、ａはギャップＧが略零の場合の値、ｂは曲線Ｐ
の傾き、ｅは自然対数 次にこのように構成したディスククランプ装置の吸着
力と、従来のディスククランプ装置の吸着力とを比較し
た実験結果について説明する。

第３図はハブ５の吸着板部5cの外径と、吸着力Ｆとの
関係を示すグラフであって、横軸を吸着板部5cの外径と
し、縦軸を吸着力Ｆとして示している。ここで永久磁石
３はその外径が15mm、吸着板部5cの外径が17mmであり、
永久磁石３とハブ５との間のギャップＧが0.3mmの場合
である。曲線Q1はヨーク６を設けているディスククラン
プ装置の吸着力特性を、曲線Q2はヨーク６を設けていな
い従来のディスククランプ装置の吸着力特性を示してい
る。

この図から明らかなように曲線Q1,Q2はともに吸着板
部5cの外径が14mmの場合に吸着力が最小値を示し、それ
より吸着板部5cの外径を大きなものにするにともない吸
着力Ｆは急激に右上りの曲線を描いて増加し、吸着板部
5cの外径を17〜18mmにした場合に吸着力Ｆは最大値にな
る。そしてこれより吸着板部5cの外径を大きくすると吸
着力は徐々に低下し、その低下傾向は緩やかな右下りの
曲線を描く。また曲線Q1の方がQ2よりも大きな吸着力Ｆ
を示し、ヨーク６を設けた場合は高い吸着力が得られる
ことになる。これは永久磁石３の直径に対して吸着板部
5cの外径を大きくしたこと、及び永久磁石３の外周側に
ヨーク６を設けたことによって、永久磁石３の磁束が効
率よくハブ５に集中することによる。

第４図は吸着力ＦとギャップＧとの関係を、ヨークを
設けた場合と設けていない場合とを比較して示すグラフ
であり、横軸をギャップＧとし、縦軸を吸着力Ｆとして
示している。この場合の永久磁石３は外径15mm、内径9.
5mm、厚さ2mmのものを使用している。実線で示す曲線R1
及び破線で示す曲線S1は厚さが0.3mmであり外フランジ5
aを有するハブ５とヨーク６とを用いた場合、及び同様
のハブ５を用いてヨーク６を用いていない場合の各吸着
力特性を示している。そしてこれらの各曲線R1,S1はギ
ャップＧが略零の増加に最大吸着力になり、それよりギ
ャップＧが増加するにともない吸着力は緩やかに右下り
の曲線を描いて低下し、夫々の曲線は同様の吸着力特性
を示す。そしていずれのギャップＧにおいても吸着力は
曲線R1が曲線S1より大きい値を示している。

第５図はギャップＧと、永久磁石，ヨーク間の隙間Ｘ
との関係を示すグラフであり、横軸を隙間Ｘとし、縦軸
をギャップＧとして示している。この実験に用いたディ
スククランプ装置は第５図中に示しているように、ハブ
５の外径、つまり吸着板部の外径が15mm、内径が4mm、
厚さが0.3mmであり、ヨーク６の厚さは0.5mmとなってい
る。一方永久磁石３は、厚さが2mmであって、外径が13m
mであり、その内径が8mm、4mm、6mmの３種類のものを別
々に用いている。そしてギャップＧを一定にした場合
に、最大吸着力が得られる隙間Ｘを求めたものである。
第５図に示している□，○，△は永久磁石の内径が8m
m、4mm、6mmに対応する測定値である。この図から明ら
かなように内径が夫々異なる永久磁石を用いた場合に、
最大吸着力が得られる隙間Ｘは、全てギャップＧより大
きい値となっている。即ち最大吸着力は、ギャップＧに
等しい隙間Ｘを示す直線GXより下側に分布する。これは
永久磁石３とヨーク６との隙間Ｘよりもハブ５と永久磁
石３とのギャップＧを小さくする構造にすれば、永久磁
石３の磁束をより多くハブ５に集中させ得て、より大き
な吸着力がハブ５に与えられることを示している。

第６図は永久磁石３の外径が18.5mm、内径が9.5mm、
厚さが2mmである場合の吸着板部5cの外径と吸着力Ｆと
の関係を示すグラフである。そして曲線A1,A2,A3は、ギ
ャップＧが略0mm、0.3mm、1.0mmである場合の各吸着力
特性である。この図に見られるように、永久磁石３の外
径18.5mmより吸着板部5cの外径が大きくなる程、吸着力
Ｆは著しく大きくなり、吸着板部5cの外径が24mmに近づ
くと最大吸着力になる。この吸着力特性から、吸着板部
5cの外径を、永久磁石３の外径より大きくすれば大きな
吸着力Ｆが得られることが判る。

第７図は永久磁石３の外径が25.5mm、内径が17mm、厚
さが3.8mmである場合の吸着板部5cの直径と吸着力Ｆと
の関係を示すグラフである。曲線A4,A5,A6は、ギャップ
Ｇが略0mm、0.3mm、1.0mmである場合の吸着力特性を示
している。このように外径がより大きい永久磁石３を用
いても、その外径より大きい外径の吸着板部5cのハブ５
を用いれば前記同様に大きい吸着力が得られることが判
る。

第８図，第９図，第10図及び第11図は夫々、吸着板部
の大きさを異にした場合の吸着力ＦとギャップＧとの関
係を、ヨークを設けた場合と設けていない場合とについ
て示したグラフである。第８図では吸着板部5cの外径が
14mm、内径が9.5mm、厚さが0.3mmであり、第９図は同様
に外径が16mm、内径が6mm、厚さが0.3mmであり、第10図
は外径が18.5mm、内径が6mm、厚さが0.3mmであり、第11
図は外径が23mm、内径が9.5mm、厚さが0.3mmである。ま
たそれらの各図における曲線Ｂなヨーク６を設けている
場合、曲線Ｃはヨーク６を設けていない場合の吸着力特
性を示している。

これらの図においてはギャップＧが0mmに最も近い場
合に吸着力Ｆは最大値を示し、それよりギャップＧを大
きくするにともない低下する。そして曲線B,Gにより示
しているようにヨーク６を設けた場合の吸着力Ｆは、ヨ
ーク６を設けていない場合に比べて一段と大きくなり、
いずれのギャップＧにおいてもヨーク６を設けていない
場合より大きい吸着力が得られる。なお、第８図ではそ
れ以外の図に比べて最大値が低く、吸着力Ｆがギャップ
Ｇを大きくすることにより極めて緩やかに低下してい
く。これらによっても、ギャップＧを小さくし、またヨ
ーク６を設けることによって大きい吸着力Ｆが得られる
ことが判る。

第12図はディスククランプ装置の他の実施例を示した
拡大断面図である。永久磁石３を配設しているヨーク６
は、短寸の有底円筒からなっており、その外周側軸端部
には外フランジ6bを設けている。この外フランジ6bの外
径は、ハブ５の吸着板部5cの外径に略等しい大きさに選
定されている。そしてヨーク６以外の構成部分は第１図
に示したディスククランプ装置と同様の構造となってい
る。この場合も永久磁石３の空間磁束密度を高め得て磁
束効率がよく、前述したような大きい吸着力を作用させ
ることができる。

第13図はハブ５の他の実施例を示しており（ａ）は拡
大平面図、（ｂ）は拡大断面図である。このハブ５の吸
着板部5cは、中心に貫通孔5bを開設した円環状の磁性材
で形成されており、その吸着板部5cの外周端縁側には吸
着板部5cの外径と同寸の外径を有しプラスチック材から
なる短寸の筒体部5eの一端を固着している。この筒体部
5eの他端には、筒体部5eと同材質の外フランジ5aが一体
形成されている。そしてこのように構成したハブ５は、
図示しないディスクの中心に開設したハブ孔に、ディス
クの一面側から筒体部5eを嵌入して、外フランジ5aをデ
ィスクの一面側に適宜手段で固着する。このように金属
板とプラスチック材とで形成したハブ５を用いた場合も
前述したように金属板のみにより形成したハブ５を用い
たと同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、第１の発明は磁石を取り囲むヨ
ークを配設することにより、ハブと磁石との間の空間磁
束密度を高めてハブに大きい吸着力を作用させることが
でき、しかも、磁石とヨークとの隙間より、ハブと磁石
との間のギャップを小さくしたので、磁石の磁束を更に
多くハブへ集中させ得て、吸着力を更に一段と強力にす
ることができる。それにより、ディスクをターンテーブ
ルに強い力で押し付け得て、ディスクとターンテーブル
との間に滑りが発生する虞れがなく、高速で安定に回転
させ得る。また第２の発明はハブの吸着板部の外径を磁
石の外径より大きくしたので、磁石の磁束をより多くハ
ブへ集中させて、吸着力をより大きくすることができる
等、本発明は優れたディスククランプ装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディスククランプ装置の拡大断面
図、第２図はギャップと吸着力との関係を示すグラフ、
第３図は吸着板部の直径と吸着力との関係を示すグラ
フ、第４図はギャップと吸着力との関係を、ヨークを設
けた場合と設けていない場合の夫々について示すグラ
フ、第５図は最大吸着力を得るためのギャップと隙間と
の関係を示すグラフ、第６図及び第７図は吸着板部の外
径を異にした場合の吸着板部の外径と吸着力との関係を
示すグラフ、第８図，第９図，第10図及び第11図はギャ
ップと吸着力との関係を、ヨークを設けた場合と設けて
いない場合とについて示したグラフ、第12図はディスク
クランプ装置の他の実施例を示す拡大断面図、第13図は
ハブの異なる構造を示す拡大平面図及び拡大断面図、第
14図は従来のディスククランプ装置の拡大断面図であ
る。 １……スピンドル、２……ターンテーブル ３……永久磁石、４……ディスク、4a……ハブ孔 ５……ハブ、5a……外フランジ、5c……吸着板部 ６……ヨーク なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクを装填すべきターンテーブルに環
   状の磁石を配設していて、該磁石により吸着力を前記デ
   ィスクのハブに作用させて、ディスクを前記ターンテー
   ブルに対接させてクランプするよう構成してあるディス
   ククランプ装置において、 前記磁石の周囲を取り囲むヨークを設けており、磁石と
   前記ハブとが対向しているギャップが、磁石とヨークと
   の隙間以下になしてあることを特徴とするディスククラ
   ンプ装置。
2. 【請求項２】前記磁石の外径を、該磁石と対向する前記
   ハブの吸着板部の外径より小さくしてある請求項１記載
   のディスククランプ装置。