JP4124926B2 - スピンドル回転駆動装置および情報記録再生装置ならびに情報記録媒体製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク、光ディスク、光カード等の情報記録媒体を複数枚積層して回転駆動するスピンドルモータ等のスピンドル回転駆動装置および情報記録再生装置ならびに情報記録媒体製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ハードディスク、光ディスク、光カード等の情報記録媒体の製造や検査等のために用いられる情報記録再生装置は、複数枚のディスク等を積層して回転駆動するスピンドルモータ等のスピンドル回転駆動装置を搭載する。
【0003】
図6は一従来例によるスピンドル回転駆動装置を示すもので、情報記録再生装置のベース101の表面に立設されたスピンドル部110は、複数のディスクDを積層・保持し、ベース101の下側に配設されたモータ部M0 によって回転駆動される。
【0004】
スピンドル部110は、ベース101に固定された空気ベアリング111によって回転支持されたシャフト112を有し、空気ベアリング111の固定側には多孔質材料からなるリング状のエアーパッド111aと、これにクリーンエアを導くための配管111bが設けられる。
【0005】
複数枚のディスクDは、各ディスクDの間にスペーサSを挟んだ状態で積層され、シャフト112と一体であるクランプ112aと、シャフト112の上端に締結されるハブ113の間に挟持される。
【0006】
シャフト112は、空気ベアリング111の下側に配設されたフランジ部112bを介してベース101の下へのびており、シャフト112の下端にはエンコーダのスケールディスク115が搭載され、光学ヘッド116に対向している。
【0007】
また、シャフト112と一体である磁石からなるロータ117と、モータハウジング118に保持されたヨーク119aおよびコイル119bからなるステータ119によって、シャフト112を回転駆動するモータが構成されている。なお、上記のエンコーダは、モータの回転速度の検出および制御等に用いられる。
【0008】
スペーサSは、各ディスクDの平行度を保ち、回転時の面振れを抑えることを主な目的とする。
【0009】
ディスクDをシャフト112に嵌挿するときには、各ディスクDの中心穴を交互に逆向きにシャフト112に押し付けて、シャフト112とディスクDの中心穴の間に形成される隙間が、回転軸(スピンドル軸)Oの両側に均等に配分されるように組み付ける。このようにして、各ディスクDの偏心によって生じる動的アンバランスを抑えている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、近年、情報記録装置には大容量の情報記録が要望されており、ディスク等の記録媒体の高密度化、高速回転化が進んでおり、これに伴なって、狭トラックピッチ化や、トラックピッチ誤差を厳しく管理することが要求されており、このような要求に答えるためには、スピンドル軸の同期振れ、および非同期振れを抑えることはもちろん、各記録媒体のスピンドル軸に対する偏心を抑えることが重要である。
【0011】
しかしながら、要求されるトラックピッチ精度と比較すると、記録媒体であるディスクが規格によって持つ中心穴の穴径公差は非常に大きく、この公差によって生じるディスクの偏心は、トラックピッチ精度の向上を困難なものにしている。
【0012】
また、ディスクを回転させたときの動的な重心バランスのずれは振れ回り振動を発生させる要因となり、高速回転下にあってはスピンドル軸の振動だけではなく、モータを固定しているベースを介して磁気ヘッド等の磁気記録変換器を振動させ、これらの高精度な位置決めを阻害するものとなる。
【0013】
さらに、多数枚のディスクの積層は各ディスクの偏心修正を難しくし、動的アンバランスを増大させることになる。
【0014】
前記従来例においては、スペーサを用いてディスクの水平方向に対する面振れを抑えるものであり、各ディスクの偏心に起因する動的アンバランスを修正する機構は付加されていない。このため、ディスクを交互にシャフトに押し付けて各ディスクの内周面とシャフトの隙間を均一に配分し、動的なアンバランスの乱れを抑えていたが、返って、各ディスクとシャフトとの隙間を最大にする結果となり、各ディスクの偏心量としてはディスクの中心穴の穴径の有する公差寸法の1/2倍となってしまう。
【0015】
また、限られたスペース内でシステムを構成するにあたって、シャフトの下部を1個の流体ベアリングによって回転支持するだけでは、図6の破線で示すようなディスクスタック先端部の振れを抑えることは困難となっている。
【0016】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、複数の情報記録媒体を保持して回転させたときの動的アンバランスによる振れ回り振動の少ないスピンドル回転駆動装置および情報記録再生装置ならびに情報記録媒体製造方法を提供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスピンドル回転駆動装置は、複数の情報記録媒体を保持するシャフトを有するスピンドル部と、前記シャフトと前記シャフトの周囲に配置された第1の多孔質材料との間に形成された流体膜により前記スピンドル部を回転支持する第1の流体ベアリングと、前記スピンドル部を回転駆動するモータ部と、前記シャフトの上端部にシャフトの軸方向に押圧される調心部材と、前記シャフトの上端部に固着された多孔質材料と前記調心部材との間に形成された流体膜により、前記調心部材と前記シャフトの上端部を非接触に保つための第2の流体ベアリングと、を有することを特徴とする。
【0018】
調心部材が、昇降ステージに対して流体圧によって浮上・吸着自在である浮上プレートに結合されているとよい。
【0019】
シャフトの円筒面に流体を噴出するエアーパッドが設けられており、前記シャフトに嵌挿される情報記録媒体の偏心を前記流体の流体膜によって防ぐように構成されているとよい。
【0020】
第2の流体ベアリングのエアーが、第1の流体ベアリングからシャフトの内部配管を経て供給されるように構成されているとよい。
【0021】
シャフトのエアーパッドのエアーが、第1の流体ベアリングから前記シャフトの内部配管を経て供給されるように構成されているとよい。
【0022】
【作用】
スピンドル部のシャフトに複数の情報記録媒体(以下、「記録媒体」という。)を保持して回転させたときの振れ回り振動を低減するために、スピンドル部の下部を第1の流体ベアリングによって回転支持するとともに、第2の流体ベアリングを介してシャフトの上端部に調心部材を押圧し、振れ回り振動等の原因となる軸振れを防ぐ。
【0023】
また、記録媒体をスピンドル部のシャフトに嵌挿するときに、エアーパッドから流体を噴出し、その流体圧によって記録媒体の偏心を防ぐことで、スピンドル部の動バランスを向上させ、回転中の振れ回り振動をより一層確実に回避することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は一実施の形態によるスピンドル回転駆動装置を示す模式断面図であって、ベース1の表面に立設されたスピンドル部10は、複数の記録媒体であるディスクDを積層・保持し、ベース1の下側に配設されたモータ部M1 によって回転軸(スピンドル軸)Oのまわりに回転駆動される。
【0026】
スピンドル部10は、ベース1に固定された第1の流体ベアリングである空気ベアリング11によって回転支持されるシャフト12を有し、空気ベアリング11の固定側には多孔質材料からなるリング状のエアーパッド11aと、これにクリーンエアを導くための配管11bが設けられる。
【0027】
複数枚のディスクDは、各ディスクDの間にスペーサSを挟んだ状態で積層され、シャフト12と一体であるクランプ12aと、シャフト12に締結されるハブ13の間に挟持される。
【0028】
シャフト12の上端部を構成するハブ13は、逆円錐状の凹所を有するエアーパッド13aを有し、シャフト12の内部配管12dと連通する内部配管13bからクリーンエアーを上向きに噴出し、エアーパッド13aの凹所に押圧される調心部材である調心シャフト14を非接触に保つための第2の流体ベアリングを構成する。
【0029】
シャフト12は、空気ベアリング11の下側に配設されたフランジ部12bを介してベース1の下へのびており、シャフト12の下端にはエンコーダのスケールディスク15が搭載され、光学ヘッド16に対向している。
【0030】
また、シャフト12と一体である磁石からなるロータ17と、モータハウジング18に保持されたヨーク19aおよびコイル19bからなるステータ19によって、シャフト12を回転駆動するモータが構成されている。なお、上記のエンコーダは、モータの回転速度の検出および制御等に用いられる。
【0031】
スペーサSは、各ディスクDの平行度を保ち、回転時の面振れを抑えることを主な目的とする。
【0032】
シャフト12には、多孔質材料からなるエアーパッド12cと、これにクリーンエアを導くための内部配管12dが設けられており、シャフト12の内部配管12dに対する流体であるクリーンエアの供給は、空気ベアリング11に設けられた第2の配管11cを介して行なわれる。
【0033】
シャフト12の円筒面のエアーパッド12cは、シャフト12に嵌挿されるディスクDおよびスペーサSの中心穴の穴径より微小量だけ小さい外径を有する円筒状の多孔質部材である。
【0034】
ディスクDおよびスペーサSを搭載する際には、図2に示すように、第2の配管11cから高圧力の空気を供給し、シャフト12のエアーパッド12cから空気を噴出し、この状態で、シャフト12の上端からディスクDおよびスペーサSを1枚ずつ嵌挿すると、前記空気によって形成される流体膜により、各ディスクDおよび各スペーサSはシャフト12およびクランプ12aに対して自動的に調心されていく。このようにして各ディスクDの偏心を防ぐ。
【0035】
次いで、図3に示すようにディスクDを固定するためのハブ13を載置する。この状態でも依然、エアーパッド12cから高圧力の空気を噴出している。前述のようにハブ13には、多孔質材料からなり、逆円錐状の凹所を有するエアーパッド13aが設けられており、シャフト12の内部配管12dからハブ13の内部配管13bを経て高圧力の空気(クリーンエアー)が供給されている。
【0036】
続いて、図4に示すように、ハブ13のエアーパッド13aの中央の凹所に嵌合する調心シャフト14が下降し、スピンドル部10のシャフト12の上端を軸方向に押圧して調心を行なう。調心シャフト14は、浮上プレート20に一体的に取り付けられており、浮上プレート20は、内部配管20aを有し、配管20bから供給される流体の流体圧によって昇降ステージ21上で浮上、吸着される。昇降ステージ21は、ガイド22を介して上方ベース23に昇降自在に支持されている。
【0037】
浮上プレート20が吸引によって昇降ステージ21に吸着されると、図1に示す状態となる。この状態で、調心シャフト14はエアーパッド13aによってハブ13に対して非接触を保ち、先に搭載したディスクD、スペーサS、ハブ13を軸方向に押圧し、調心を行なう。
【0038】
本実施の形態によれば、スピンドル回転駆動装置のスピンドル部に保持されたディスクやスペーサは、これらをスピンドル部に装着する工程で、シャフトに配設されたエアーパッドの流体膜によって、ディスクやスペーサの中心穴の公差に起因する偏心を防ぐ。
【0039】
このようにディスクやスペーサの中心穴の公差による偏心を防ぐことで、ディスク回転中の動的アンバランスを大幅に低減し、装置の振動を回避するとともに情報記録の高密度化と高速化を促進できる。
【0040】
さらに、調心シャフト14と、ハブ13のエアーパッド13aからなる第2の流体ベアリングによって、シャフト12を軸方向に非接触で押圧し、振れ回り振動を防ぐための調心が行なわれる。
【0041】
このようにディスクを保持するスピンドル部の軸心の振れを効果的に低減することで、動的アンバランスによる振れ回り振動等をより一層低減し、低騒音で高性能な情報記録再生装置を実現できる。
【0042】
図5は上記のスピンドル回転駆動装置を搭載する情報記録再生装置の全体を示すもので、石、金属等で作られた台盤51に、前述の上部ベース23を構成するコラム51aが立設されている。
【0043】
コラム51a上には、回転型位置決め制御装置52が支持され、複数個の記録再生ヘッドであるヘッドを積層したヘッドスタックとこれを保持するキャリッジを含むヘッドスタックユニット52aをコラム51aの下へ垂下する。回転型位置決め制御装置54は、モータ部と、センサ部である光学式エンコーダ等を備えており、コントローラ(図示せず)の制御によって、ヘッドスタックユニット52aを台盤51に垂直な回転位置決め軸のまわりに回転位置決めする。
【0044】
台盤51には、X軸方向にのびる案内手段である一組の固定ガイド56が固定され、各固定ガイド56に、前述のベース1を構成する移動ステージ57の下方に設けられた可動ガイド58が嵌合しており、これによって、移動ステージ57はX軸方向に往復移動自在である。可動ガイド58の裏面には真空吸引孔が設けられており、移動完了後は、台盤51に固定される。移動ステージ57を移動させる際には、負圧を正圧に切り替えて、移動ステージ57をわずかに浮上させた状態で移動させる。
【0045】
移動ステージ57には、台盤51に垂直なスピンドル軸を有するスピンドル部10とモータ部M1 からなるスピンドル回転駆動装置が搭載されており、移動ステージ57とともにX軸方向に移動する。移動ステージ57は、エアーシリンダによってX軸方向に駆動され、手動で調整可能な可動ストッパの位置を予め調整することによって、固定ガイド56上の任意の位置に固定することができる。このようにして、移動ステージ57上のスピンドル部10と回転型位置決め制御装置54との間の離間距離を決める。
【0046】
ヘッド交換の際には、移動ステージ57を後退させ、ディスクDを回転型位置決め制御装置54から最も離れた位置に移動させる。これによって、ヘッドとディスクDの接触(干渉)を避けることができる。
【0047】
記録再生時には、ディスクDごとスピンドル部10を回転させる。このとき、移動ステージ57の移動によって、ディスクDを載置したスピンドル部10を回転型位置決め制御装置54のヘッドスタックユニットに接近させ、回転型位置決め制御装置54の回転によりヘッドをディスクD上の任意のトラックに位置決めする。この状態で、ヘッドからサーボトラックデータ等のサーボ情報を書き込んで、情報記録媒体を製造する。また、書き込み状態の確認のために、同じヘッドで、書き込んだ情報を読み出す。なお、上記の装置は、記録と再生の一方のみの装置であってもよい。
【0048】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【0049】
スピンドル部に複数の情報記録媒体を保持して回転させたときの振れ回り振動を低減し、記録再生の高密度化および高速化等に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態によるスピンドル回転駆動装置を示す模式断面図である。
【図2】図1の装置にディスクとスペーサを装着するときの状態を示す模式断面図である。
【図3】図2の装置にハブを載せた状態を示す模式断面図である。
【図4】図2の装置の調心シャフトを下降させるときの状態を示す模式断面図である。
【図5】情報記録再生装置全体を示す斜視図である。
【図6】一従来例によるスピンドル回転駆動装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
10 スピンドル部
11 空気ベアリング
11a,12c,13a エアーパッド
12 シャフト
13 ハブ
14 調心シャフト
17 ロータ
18 モータハウジング
19 ステータ
20 浮上プレート
21 昇降ステージ
Claims (7)
- 複数の情報記録媒体を保持するシャフトを有するスピンドル部と、
前記シャフトと前記シャフトの周囲に配置された第1の多孔質材料との間に形成された流体膜により前記スピンドル部を回転支持する第1の流体ベアリングと、
前記スピンドル部を回転駆動するモータ部と、
前記シャフトの上端部にシャフトの軸方向に押圧される調心部材と、
前記シャフトの上端部に固着された多孔質材料と前記調心部材との間に形成された流体膜により、前記調心部材と前記シャフトの上端部を非接触に保つための第2の流体ベアリングと、を有することを特徴とするスピンドル回転駆動装置。 - 調心部材が、昇降ステージに対して流体圧によって浮上・吸着自在である浮上プレートに結合されていることを特徴とする請求項1記載のスピンドル回転駆動装置。
- シャフトの円筒面に流体を噴出するエアーパッドが設けられており、前記シャフトに嵌挿される情報記録媒体の偏心を前記流体の流体膜によって防ぐように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のスピンドル回転駆動装置。
- 第2の流体ベアリングのエアーが、第1の流体ベアリングからシャフトの内部配管を経て供給されるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載のスピンドル回転駆動装置。
- シャフトのエアーパッドのエアーが、第1の流体ベアリングから前記シャフトの内部配管を経て供給されるように構成されていることを特徴とする請求項3または4記載のスピンドル回転駆動装置。
- 請求項1ないし5いずれか1項記載のスピンドル回転駆動装置を用いてシャフトに嵌挿した情報記録媒体を回転させながらヘッドによって前記情報記録媒体に対する情報の記録再生を行なうことを特徴とする情報記録再生装置。
- 請求項1ないし5いずれか1項記載のスピンドル回転駆動装置を用いてシャフトに嵌挿した情報記録媒体を回転させながらヘッドによって前記情報記録媒体にサーボ情報を記録することを特徴とする情報記録媒体製造方法。
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