JP4054744B2

JP4054744B2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP4054744B2
Application number: JP2003350344A
Authority: JP
Inventors: 信之介鳥居
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: JP2005116086A; US20050081226A1; US7200850B2

Description

本発明は例えばミニディスク（ＭＤ）やCD、DVDなどの、ディスク状記録媒体の調芯機構を有するスピンドルモータに関するものである。

従来、光ディスク状記録媒体と、情報記録再生装置の回転軸との調芯は、光ディスク状記録媒体を回転駆動させるスピンドルモータに設けられた調芯部材を用いて行なわれている。より具体的にMDのようなディスクドライブに搭載されるスピンドルモータを、以下の図５に示す。なお、本従来例の調芯構造は特開2003-36585に示される発明の調芯構造とほぼ同一のものである。

スピンドルモータ30は固定配置されたステータ部31に対して、回転可能に支持されたロータ部32とから構成されている。

ステータ部31はステータ基板33とステータ基板33に取り付けられたハウジング34とハウジング34を外周から包囲するように固定配置された巻線コイル35とハウジング34内に圧入などにより保持された滑り軸受36と、を含んでいる。これに対し、ロータ部32は滑り軸受36により回転可能に保持された回転軸8と、この回転軸8に取り付けられたターンテーブル5と、このターンテーブル5に取り付けられ、且つ、上記巻線コイル35を外周から包囲する下端が開放した円筒状のロータヨーク9と、このロータヨーク9の内側に備えられたロータマグネット10と、ターンテーブル5の上面に設けられた吸着マグネット41と、ターンテーブル円筒部6に嵌合している調芯部材3と、調芯部材3の上方への移動範囲を規制する規制部材43と、調芯部材3をターンテーブル5に対し上方へ付勢する付勢部材44と、を含んでいる。

更に、ターンテーブル5には吸着板46を中心穴上方に備えたディスク1が搭載され、ロータ部32の吸着マグネット41の磁気吸引力で吸着板46を吸引することによりディスク1がターンテーブル5に搭載される。このときディスク1の中心穴下端2は調芯部材3の当接部であるテーパ面4に当接し、調芯部材3は付勢部材44の力に反して下方に押し下げられ、ディスク1は回転軸8とほぼ同軸に調芯されてターンテーブル5に搭載される。なお、付勢部材44は、ディスク1の中心穴径の公差バラツキに対応するために配設されている。つまり、調芯部材3を固定すると、ディスク1の中心穴径のバラツキに追従できず、中心穴径が最小の場合は、ターンテーブル5に搭載されず、中心穴径が最大の場合には調芯部材3とのガタが大きくなり、調芯されないという問題が生じる。なお、従来例においては、付勢部材44は丸型断面を持つ圧縮コイルバネが、圧縮時のコイルの崩れを防ぐために採用されている。

従来のスピンドルモータ30は上記のように構成されており、巻線コイル35に適宜に通電されることにより、巻線コイル35に発生する磁界が、ロータ部32のロータマグネット10及びロータヨーク9による磁界と相互に作用して、ロータ部32が回転駆動されることになる。そして、ロータ部32の回転に同期してターンテーブル5上に搭載されたディスク1は吸着マグネット41の吸引力により滑ることなく回転することが可能となる。

そして、ディスク状記録媒体（以下ディスク）に情報の記録・再生を行う場合、ディスクのトラック位置と、情報を記録再生するピックアップの位置を正確に合わせる必要がある。特に、ディスクに偏芯が生じた場合は、ディスク一回転内で偏芯量に応じてディスク半径方向にトラック位置が変動する。例えばCDの再生の場合は1．6μｍピッチのピット信号を正確にトレースし、信号の検出を行っている。そして、このピックアップの位置を正確に合わせるため、従来では例えばトラッキングサーボによってディスク半径方向の位置合わせを行っている。
特開2003-36585号公報

しかしながら、近年のディスク記録再生装置においては、情報の高密度化にともない狭トラックピッチ化、高転送レート化に伴いディスク回転数の増大が進行している。このため、前述したトラッキングサーボの位置合わせ精度もより高精度化、高速化が要求されている。しかしながら、従来のトラッキングサーボの動作範囲を維持したまま高精度、高速に制御することが困難であることは自明であり、トラッキングサーボによる動作範囲も縮小する傾向にあるため、偏芯量の低減が必要不可欠である。

そこで、従来は、先述したとおり、ディスクを搭載するターンテーブルのガイド部と嵌合し、ディスクの中心穴と当接するテーパ面を有した調芯部材を、ターンテーブルの回転軸方向に摺動可能に構成することでディスクの中心穴の公差バラツキを吸収し高精度に調芯する方法が用いられている。しかしながら、この摺動に要する摺動隙間によって調芯部材が傾斜することでテーパ面の角度が変化し、ディスク搭載時に偏芯が生じてしまうという課題がある。このため、従来は極力摺動隙間を低減するために、摺動隙間を構成するターンテーブルと調芯部材を、高精度に加工可能な金属材料を切削加工で製作することが一般的である。しかしながら、摺動隙間を形成する、ターンテーブルに配設されたガイド部と、調芯部材の摺動部の、各々の径寸法にも加工上の問題から公差バラツキを5〜10μm程度与える必要がある。このため、摺動隙間はガイド部と、摺動部の組み合わせによる公差バラツキの最小値を0μm（実際には摺動隙間0μmでは摺動は困難であるが）としても、組み合わせによっては最大で20μmとなってしまい、調芯部材が大きく傾斜し、偏芯量が増大する。このため、従来は、調芯部材やターンテーブルは、高精度に加工可能な金属材料の切削加工であっても、組み合わせの公差バラツキを低減するために寸法検査による各部品の選定等の作業が必要となり、高コスト化を招く要因となっている。

更に、従来の金属材料のみで調芯部材とターンテーブルを構成するために用いられていた、切削加工である旋削で調芯部材とターンテーブルを加工した場合について以下に詳述する。旋削の場合、従来例のような調芯部材、ターンテーブルの形状では、一方向からの加工では製作不可能であるため、チャッキング方向を途中で変更する必要があり、工程数の増加は否めない。更に、チャッキングの変更により、同軸度を出すことは困難であり調整も必要となる。また、従来例において示したMD用の小型のスピンドルモータの場合、調芯部材3、ターンテーブル5ともに極めて小型、薄型の部品となるため、突っ切り時や旋削加工時の熱による部品の変形の可能性もあり、加工時間のみならず完成後の寸法測定の必要性といった問題が生じる。また、前述した変形の可能性から歩留まりも低くなる。もちろん、ロータヨーク9を固着する工程、回転軸8を圧入する工程も必要である。

また、コスト低減を図るために射出成形で成形した場合、部品精度を金属材料の切削加工と同等にすることが困難であり、調芯性能を低下させてしまう。また、摺動部分の潤滑性、耐久性といった課題が生じる。

本発明の目的は上記課題を解決するためのものであり、製造が容易でありながら高コスト化を招くことなく、金属材料の切削と同等に高精度な調芯機構を提案することである。

本発明のスピンドルモータは、固定配置されたステータ基板、ステータ基板上に取り付けられた滑り軸受、この滑り軸受の周りに配設された巻線コイルを含む、ステータ部と、前記滑り軸受に回転可能に支持された回転軸、回転軸に一体的に固着され、ディスク状記録媒体を搭載するターンテーブル、前記巻線コイルに対向するように、ターンテーブルと一体的に固着されたロータヨーク、ロータヨークに備えられたロータマグネット、前記ディスク状記録媒体の中心穴と当接する当接部を有した調芯部材を含むロータ部とを備えており、前記ターンテーブルと前記調芯部材からなる調芯機構は、前記ターンテーブルに配設されたガイド部に対して、前記調芯部材が摺動可能に嵌合する摺動部を有するものであり、前記ターンテーブルに配設されたガイド部と、前記調芯部材の摺動部の、少なくとも一方は金属部品で構成し、前記金属部品で構成されたガイド部を有するターンテーブル、及び/又は、金属部品で構成された摺動部を有する調芯部材の、前記金属部品以外の部分は樹脂材料で構成されたことを特徴とする。

以上詳述したとおり、固定配置されたステータ基板、ステータ基板上に取り付けられた滑り軸受、この滑り軸受の周りに配設された巻線コイルを含む、ステータ部と、前記滑り軸受に回転可能に支持された回転軸、回転軸に一体的に固着され、ディスク状記録媒体を搭載するターンテーブル、前記巻線コイルに対向するように、ターンテーブルと一体的に固着されたロータヨーク、ロータヨークに備えられたロータマグネット、前記ディスク状記録媒体の中心穴と当接する当接部を有した調芯部材を含むロータ部とを備えており、前記ターンテーブルと前記調芯部材からなる調芯機構は、前記ターンテーブルに配設されたガイド部に対して、前記調芯部材が摺動可能に嵌合する摺動部を有するものであり、前記ターンテーブルに配設されたガイド部と、前記調芯部材の摺動部の、少なくとも一方は金属部品で構成し、前記金属部品で構成されたガイド部を有するターンテーブル、及び/又は、金属部品で構成された摺動部を有する調芯部材の、前記金属部品以外の部分は樹脂材料で構成されたことを特徴とするスピンドルモータによって、樹脂材料のみで形成した場合の摺動部分の耐久性、潤滑性を改善しつつ、製造が容易でありながら高コスト化を招くことなく、高精度な調芯機構を有するスピンドルモータの実現が可能となる。また、金属材料のみで形成した場合と比較し、装置の軽量化を図ることも可能である。これは、装置全体の軽量化のみならず、スピンドルモータの回転に要する負荷の低減にも繋がり、スピンドルモータの駆動における低消費電力化の実現も可能となる。また、一般的には樹脂材料は金属材料と比較し、膨張係数が大きい傾向にあるため温度変化による影響を受けやすいといった課題も、本発明によって解決可能である。

また、前記金属部品で構成されたガイド部、及び/又は、摺動部を、円筒状で構成することで、前記ガイド部、摺動部を高精度、且つ、容易に加工することが可能となる。

また、前記金属部品と樹脂材料で構成された、ターンテーブル、及び/又は、調芯部材を、射出成形にて各々一体で形成することで、工程数の削減が可能となる。

また、前記金属部品と樹脂材料で構成されたターンテーブルは、前記スピンドルモータの回転軸、及び／又は、前記ロータヨーク、及び／又は、前記ロータマグネットと射出成形にて一体で形成することで、前記回転軸に対する同軸度、直角度、ターンテーブル面とのフレ精度の高精度化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について具体的な寸法値を用いて詳細に説明する。なお、実施例中においては、発明の要所のみを抜粋して符号を示しており、符号を図示していないその他の具体的な構造は従来例と同一である。

図1は本発明の第一の実施例の構造の概略を示す断面図である。図中において1はディスク、2はディスク1の中心穴、3は調芯部材、4は調芯部材3のディスク1の中心穴2と当接する当接部、5はターンテーブル、6はターンテーブル5に配設されたガイド部、7はガイド部6と嵌合している調芯部材3の摺動部、8はターンテーブル5と一体に固着された回転軸、9はターンテーブル5に一体的に固着されたロータヨーク、10はロータヨークに備えられたロータマグネットである。

本実施例においては、ガイド部6、摺動部7双方とも薄肉の円筒状のステンレスで形成している。このため、従来の樹脂材料のみで調芯部材とターンテーブルを成形した場合と比較し、摺動部分の潤滑性、耐久性を向上させることができる。また、一般的には樹脂材料は金属材料と比較し、膨張係数が大きい傾向にあるため温度変化による影響を受けやすいといった課題も、本発明によって解決可能である。

また、調芯部材3やターンテーブル5の殆どを樹脂材料で形成することで、金属材料のみで形成した場合と比較し、装置の軽量化を図ることも可能である。これは、装置全体の軽量化のみならず、スピンドルモータの回転に要する負荷の低減にも繋がり、スピンドルモータの駆動における低消費電力化の実現も可能となる。

次に図２に調芯部材3の製作工程を示す。図中において（a）は第一の工程を、（b）は第二の工程を示している。以下に各工程について詳述する。まず、（a）に示すように成形型（図示せず）内に摺動部7となる円筒状のステンレスパイプを配置する。その後、成形樹脂材料として液晶ポリマーを充填し、（ｂ）に示すように調芯部材を形成する。

次に図３にターンテーブル5の製作工程を示す。図中において（a）は第一の工程を、（b）は第二の工程を示している。以下に各工程について詳述する。まず、（a）に示すように成形型（図示せず）内にガイド部6となる円筒状のステンレスパイプと回転軸8、ロータマグネット10を配設したロータヨーク9を配置する。その後、成形樹脂材料として液晶ポリマーを充填し、（ｂ）に示すようにターンテーブル5を形成する。

このように、本発明の製作方法では、図２、図３で先述したとおり、各部品製作に要する工程数は極めて少ない。また、高精度が要求されるガイド部6、摺動部7は円筒状の金属パイプであるため、まず表面を研削し高精度に加工後、射出成形を行うことが可能である。特にパイプ形状であれば研削も容易である。また、射出成形のみでガイド部6、摺動部7を形成すると、ガイド部6、摺動部7を形成するための金型の表面精度、真円度といった寸法精度の管理が困難であり、また抜き勾配が必要となるといった問題も生じる。また、先述したとおり、樹脂材料同士の摺動では耐久性、潤滑性という課題も残る。これに対し、本発明の構造では、金属パイプを用いるためガイド部6、摺動部7の表面精度、真円度といった寸法精度の管理は容易であり、その他の部分は従来の射出成形による寸法精度で十分である。また、回転軸8との同軸度、ディスク1とターンテーブル5が当接するターンテーブル面5aの回転軸8に対するフレ精度を高精度に管理する上でも有効である。このように、本発明によって、射出成形でありながら部品精度を金属材料の切削加工と同等にすることが可能であり、金属材料の切削加工で構成した場合と同等の調芯性能を得ることが可能となる。また、射出成形に伴う摺動部分の潤滑性、耐久性という課題を克服することもできる。

更に、図３に示したとおり、ロータマグネット10を備えたロータヨーク9も一体で固着することも可能である。ロータヨーク9のロータマグネット10配設部分の形状も円筒状であるため、先述したガイド部6、摺動部7と同様、表面精度、真円度といった寸法精度、回転軸8との同軸度の管理にも有効である。特に、ロータヨーク9と回転軸8の同軸度のずれは、ロータ部一回転内での回転変動の原因となり、ディスクから得られる情報の信号品位に大きな影響を及ぼすため、可能な限り少ないことが要求されるのである。

図４は本発明の第二の実施例の構造の概略を示す断面図である。本実施例においては、基本的な構造は実施例1に準じており、同一部分の説明は省略する。

本実施例と実施例1との相違点は、ガイド部6（図４においては摺動部分の面をガイド部として示している）と回転軸8が一体で形成されていることである。これにより、部品点数の削減、及び、ガイド部6と回転軸8の同軸度を高精度に形成することが容易となる。また、ガイド部6は回転軸8の外径部分に形成されるため、実施例1のパイプ形状と同様、研削などの加工も容易である。

もちろん、本発明は本実施例に示した形状のみに限定されるものではなく、例えば図中で示したようにロータヨーク9をターンテーブル5側にテーパ形状にせず円筒の金属パイプ状に構成することも可能である。また、例えばディスクのターンテーブルへの吸着方法として、吸着マグネットを用いる構造としているが、その他の付勢部材でディスク上方よりターンテーブル側に押圧するメカクランプ方式を採用することも可能である。

本発明における調芯方法の第一の実施例を示す概略断面図である。本発明の第一の実施例の調芯部材の製作工程を示す概略図である。本発明の第一の実施例のターンテーブルの製作工程を示す概略図である。本発明における調芯方法の第二の実施例を示す概略断面図である。従来の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ディスク
２中心穴
３調芯部材
４当接部
５ターンテーブル
５ａターンテーブル面
６ガイド部
７摺動部
８回転軸
９ロータヨーク
１０ロータマグネット

Claims

固定配置されたステータ基板、ステータ基板上に取り付けられた滑り軸受、この滑り軸受の周りに配設された巻線コイルを含む、ステータ部と、
前記滑り軸受に回転可能に支持された回転軸、回転軸に一体的に固着され、ディスク状記録媒体を搭載するターンテーブル、前記巻線コイルに対向するように、ターンテーブルと一体的に固着されたロータヨーク、ロータヨークに備えられたロータマグネット、前記ディスク状記録媒体の中心穴と当接する当接部を有した調芯部材を含むロータ部とを備えており、
前記ターンテーブルと前記調芯部材からなる調芯機構は、前記ターンテーブルに配設されたガイド部に対して、前記調芯部材が摺動可能に嵌合する摺動部を有するものであり、
前記ターンテーブルに配設されたガイド部と、前記調芯部材の摺動部の、少なくとも一方は金属部品で構成し、前記金属部品で構成されたガイド部を有するターンテーブル、及び／又は、金属部品で構成された摺動部を有する調芯部材の、前記金属部品以外の部分は樹脂材料で構成されたスピンドルモータ。
前記金属部品で構成されたガイド部、及び／又は、摺動部は、円筒状で構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
前記金属部品と樹脂材料で構成された、ターンテーブル、及び／又は、調芯部材は、射出成形にて各々一体で形成されたことを特徴とする請求項１、又は２に記載のスピンドルモータ。
前記金属部品と樹脂材料で構成されたターンテーブルは、前記スピンドルモータの回転軸、及び／又は、前記ロータヨーク、及び／又は、前記ロータマグネットと射出成形にて一体で形成されたことを特徴とする請求項３に記載のスピンドルモータ。
前記回転軸と、前記ガイド部は同一材料で一体で構成されたことを特徴とする、請求項１または、４に記載のスピンドルモータ。