JP4265587B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明は、ＣＤ―ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ等のドライブ側に装着されたディスク押圧部（以下クランパーと称する）に固定されたマグネットの磁力を利用してディスクを保持する円盤状の磁性金属板（以下「吸引板」と称する）を有するターンテーブルを備えるスピンドルモータに関するものである。

近年、ＣＤ―ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ等には、金属製ターンテーブルに比べて安価な樹脂製のターンテーブルを取り付けたスピンドルモータが搭載されている。このようなターンテーブルのなかでも、クランパーに取り付けられたマグネットの磁力を利用してディスクを保持する円盤状の吸引板をマグネットと対向して、その上面側に固定したターンテーブルが多く用いられるようになってきている。（例えば、特許文献１参照）
図５に従来のターンテーブルの構造を示す。図５において、モータのシャフト５１には、ディスクが載置される載置部５２、中心ガイド部５３とが一体成形されたターンテーブル５４が圧入されている。中心ガイド部５３の上面には磁性体（吸引板）５５が取り付けられている。また、シャフト５１には芯出し部材５６が軸方向への変位を可能に取り付けられ、さらにストッパー部材５７が固定されている。このストッパー部材５７と芯出し部材５６の下面との間のシャフト５１にはコイルバネ５８が巻装され、芯出し部材５６を上方へ付勢している。芯出し部材５６には、ターンテーブル５４に形成されている３つの透孔５９を通して夫々上部に突出される３つのガイド部５６ａが形成されている。該ガイド部５６ａは中心ガイド部５３より少し外部に突出するように構成され、前記中心ガイド部５３とともにディスクの中心孔内に挿入されるように構成されている。

クランプ動作時には、ディスクの中心孔にターンテーブル５４の中心ガイド部５３が挿入される。そして、前記芯出し部材５６のガイド部５６ａがターンテーブル５４の中心ガイド部５３より少し外部に突出しているため、該ガイド部５６ａがディスクの中心孔の縁に当接する。その結果、ディスクは、前記芯出し部材５６の上下方向の変位動作によって芯出し動作が行われる。クランパー（図示せず）を上方よりターンテーブル５４上に載置させると、クランパーに取り付け固定されているマグネットにより磁性体（吸引板）５５が磁気吸引され、ターンテーブル５４の載置部５２との間でディスクを挟持する。

しかしながら、上記第一の従来の技術に開示された構成においては、芯出し部材５６が上下方向に移動するスペース及び芯出し部材５６を付勢するコイルバネ５８、ストッパー部材５７等を収容するスペースが必要であり、加えて構成部品も多く複雑である。このため装置の薄型化及びコスト低減の阻害要因となっている。また、近年急激な普及を見せている記録型ＤＶＤ装置は非常に高精度なディスクの芯出し性能を必要とし、今後更に高容量化が進むにつれ一層高精度な芯出し性能が要求される。しかしながら、芯出し部材が上下に移動する構成では、移動をスムーズに行う事が芯出し機能を有効にするためには必須であるので、シャフトとの間に有る程度のクリアランスが必要である。一方このクリアランスにより、芯出し部材の傾き、偏心が生じる可能性が高く、芯出し性能の高精度化には限界があった。

そこで、ターンテーブルと芯出し部材を一体に形成することにより上記クリアランスを無くし、構造の簡素化を図る構成が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
図６にこの第二の従来のターンテーブルの構造を備えるスピンドルモータを示す。図６において、ディスク調芯機構（芯出し部材）が、ターンテーブル６１の上面に周方向等間隔に配設されると共にディスクの中心孔の内周縁に当接する複数個の調芯爪６２を備える
構成である。各調芯爪６２をターンテーブル６１と一体に形成することによって、各調芯爪６２を別体に形成し、ターンテーブル６１に取付ける場合と比較して、取付作業を必要とせず、製造が容易であるとともに、上記のクリアランスを無くせるので取付精度のばらつきによる調心精度のばらつきが生じることがなく、軸方向上下に移動する必要もない。

そして、ディスクのクランプ構造に関しては次の様な構成となっている。図６においてターンテーブル６１の上面側に設けられたクランプ体（クランパー）６３吸引用のクランプマグネット６４及び円環状のヨーク６５を備える。ディスクは、クランプ体（クランパー）６３がクランプマグネット６４によって下方に磁気吸引されることによって、ターンテーブル６１のフランジ６６（載置部）とクランプ体（クランパー）６３とに挟まれてチャッキングされ、ターンテーブル６１に載置された状態で固定される構成である。上記第一の従来のターンテーブル及びクランパーとは、クランプマグネット６４がヨーク６５とともにターンテーブル６１側に取り付けられており、クランプ体（クランパー）６３を磁気吸引する構成である点で異なる。

上記第一の従来のターンテーブルの構成の様にターンテーブル側にマグネットを取り付ける必要が無く、磁性金属からなる吸引板のみを有する場合は、成形時に高温となる樹脂材料がマグネットに与える影響を考慮する必要が無いので、ターンテーブルにインサート成形により一体化して取り付ける構成が一般的に採用されている。（例えば、特許文献３参照）
図７に第三の従来のターンテーブルの構造を示す。図７において、樹脂製のターンテーブル本体７１が円盤状に形成され、その上面中央に、ディスクを芯出しする円錐台状のディスクセンタリング部（上記第一の従来技術における中心ガイド部に相当）７２が突設されている。そして、上記ターンテーブル本体７１の上面周縁部は、全周にわたって少し盛り上がっており、この盛り上がり部が、ディスクが搭載されるディスク搭載面７３になっている。上記ディスクセンタリング部７２の中央部には、上下に貫通するシャフト挿通穴７４が形成された略円筒状のシャフト挿通穴部７５が形成されている。そして、このディスクセンタリング部７２の斜面部７６と、上記シャフト挿通穴部７５との間にドーナツ盤状のセンターヨーク（吸引板）７７が、上記シャフト挿通穴部７５と同心状にインサート成形されている。

さらに、センターヨーク（吸引板）７７の外周縁部の上側角部または外側部に、切欠部７８を円周に沿って設けている。センターヨーク（吸引板）７７を樹脂製のターンテーブル本体７１に埋設した状態で、上記切欠部７８内に樹脂を入り込ませてセンターヨーク（吸引板）７７に対する樹脂の食いつきを強くすることにより、落下衝撃が加わったときのセンターヨーク（吸引板）７７のズレ等を防止し、結果的に樹脂製のターンテーブル本体７１の変形の低減を図るものである。
特開平８―５５３９８号公報 特開２０００―２５１３６１号公報 特開平１０―１０６０８８号公報

ディスクの吸引力はクランプマグネットとチャッキング部材（クランパー）との距離の二乗に反比例するので、出来るだけ距離を小さくした方が大きな吸引力が得られる。

上記第一の従来の技術に開示された構成では、磁性体（吸引板）が、クランパーと対向する面とは反対側の面でターンテーブルに取り付けられており、また第二の従来の技術に開示された構成では、マグネットがヨークを介してクランパーと対向する面とは反対側の面でターンテーブルに取り付けられている。

このため、各部材の厚みおよび取り付けのバラツキが、上記の距離のバラツキとなるので、クランプマグネットの吸引力によるディスク引込力およびクランプ力は大きく変化してしまう。

ディスクの芯出し性能はマグネットのディスク吸引力と、芯出し部材（調芯機構）のディスクへの反力のバランスによって決定されるが、上述のように、マグネットのディスク引込力が一定しないと、芯出し部材（調芯機構）の反力とのバランスを取るのが難しく、安定したディスク芯出し性能を得るのが困難であるという課題がある。

加えて、ディスク挿入時のディスク引っ掛かりを防ぐために、ターンテーブルの中心ガイド部のクランパーと対向する端面より磁性体（吸引板）もしくはマグネットが突き出ない様にする必要があるので、各部材の厚みおよび取り付けのバラツキ分前記端面から遠ざけて取り付けなければならない。これにより大きな吸引力を得るにはより強力で高価なマグネットが必要となるという課題がある。

上記課題の解決策としては、上記第三の従来の技術に開示されたインサート成形を採用し、ターンテーブルの中心ガイド部のクランパーと対向する端面を基準にクランプ用部材を一体成形により取り付ける構成が考えられる。

しかしながら、この構成は上記第二の従来の技術に開示された構成には採用が困難である。成形時に高温となる樹脂材料がマグネットに減磁等の影響を与えるためである。

また、上記第二の従来の技術に開示された構成の様にターンテーブルに複数の調芯爪を一体成形により形成する場合は、耐クリープ性を高め、調芯爪の同芯度を高精度に成形するため熱可塑性の合成樹脂材料にガラス繊維等の無機質を混練した物を使用することが必須である。

一般に無機質を混練した熱可塑性の合成樹脂材料は、材料の流れ性が低下し易く、金属製の磁性体（吸引板）をインサート成形する場合に、上記の第三の従来の技術に開示された構成の様に磁性体（吸引板）を保持する周縁部に材料を充填し難くなり、樹脂の食いつきを強くできないので、強固に固着することが困難となる。

加えて、一般に熱可塑性の樹脂成形品に金属部品をインサート成形する際には、成形金型に入れられた金属製のインサート板材に比べて、射出された熱可塑性の合成樹脂は熱膨張係数が大きく、成形後通常常温に戻る際に熱可塑性の合成樹脂が大きく収縮するためにインサート板材周縁の樹脂部分のみが収縮しインサート板材を外側から締め付ける応力が発生する。このため、温度変化等の環境変化の繰り返しによりインサート板材周縁の樹脂部分にクラックが生じ、保持力の低下を招く虞があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、バラツキの少ないクランプ力と高精度なディスクの芯出し性能を環境変化に対し高い信頼性を維持しながら安価に実現できるディスクのターンテーブルを備えるスピンドルモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ディスクの中心孔に挿入される中心ガイド部とディスクの中心孔の内周縁に当接する複数個の調芯爪とが樹脂一体成形され、中心ガイド部に形成された凹部に磁性材からなるリング状の吸引板を収容するターンテーブルであって、吸引板には先端の両側辺に突起部を備える複数の折り曲げ部を形成し、ターンテーブル
の凹部底面にはこの折り曲げ部に対応する位置にターンテーブルを貫通しターンテーブルの外方に向かって開口面積が増大する拡径部を有する複数の穴を形成し、吸引板と中心ガイド部天面とが同一平面上となる位置まで吸引板の折り曲げ部をターンテーブルの凹部底面の穴に圧入して固定し、さらに、この穴と折り曲げ部の隙間の少なくとも拡径部にはターンテーブルの材料と接着性を有しターンテーブルの材料より弾性率の小さい樹脂材料を充填して構成されたターンテーブルを備えるスピンドルモータである。吸引板の折り曲げ部は穴に中間バメとなる寸法形状に、折り曲げ部の先端の突起部は締まりバメとなる寸法形状に形成されている。この構成により、スピンドルモータが装着されるディスク装置に備えられるディスククランパーに固定されたクランプマグネットと吸引板との距離が短くできる。またターンテーブルの中心ガイド部天面を基準に吸引板を取り付けるので、吸引板の板厚バラツキの影響を無くすことができ、その取り付けバラツキも少なくできる。さらに、吸引板の折り曲げ部をターンテーブルに圧入により固定するのと併せて、ターンテーブルの樹脂材料より弾性率が小さい接着性の樹脂を折り曲げ部とターンテーブルの穴との隙間に充填するので、温度等の環境変化に繰り返し晒された場合に熱膨張係数の差により吸引板の折り曲げ部とターンテーブルとの圧入部に隙間が生じたとしても、ターンテーブルの樹脂材料より弾性に富んだ別の樹脂材料がその影響を補うことができる。即ち、ターンテーブルに複数の調芯爪を一体成形により形成して上記第一の従来の技術の課題を解決すると共に、ターンテーブル用の樹脂成形材料には高精度な一体成形に適した材料を、吸引板を取り付け固定する部分には、これとは別に温度変化等の環境変化の繰り返しによる影響を抑制できる樹脂材料をそれぞれ選定可能となる。

加えて、吸引板の折り曲げ部が圧入されるターンテーブルの穴は、外側に向かって広がる形状であるため、吸引板の折り曲げ部とこの拡径部との隙間に充填された上記樹脂材料が、楔状の抜け止めの機能を果たすので、吸引板が上記ディスククランパーのクランプマグネット側に抜けることを防止できる。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、バラツキの少ないクランプ力と高精度なディスクの芯出し性能を環境変化に対し高い信頼性を維持しながら安価に実現できるディスクのターンテーブルを備えるスピンドルモータを提供できる。

請求項２に記載の発明によれば吸引板の折り曲げ部先端に形成された突起部を鋸歯状としたので、突起部がターンテーブルへ一層確実に食い込むようにできるので、吸引板を安定して取り付け固定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ターンテーブルの凹部底面に形成された穴と吸引板の折り曲げ部の隙間に硬化時の体積減少が無く隙間充填性に優れたエポキシ系接着剤を充填するので、吸引板の折り曲げ部の圧入時にターンテーブルの穴の内壁に生じた削り跡に浸透した接着剤により安定した接着が可能となり吸引板の固定強度を高めることができる。

また、弾性エポキシ系接着剤を採用すれば、耐衝撃性を大幅に高めることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるスピンドルモータの構造を示す断面図である。図１において２はディスクを装着するためのターンテーブルで、ディスク載置部３にはディスクの滑りを防ぐためにゴムもしくは樹脂からなるリング状の防滑部材４が接着等で固定されている。ターンテーブル２はシャフト５に圧入等で固定され、シャフト５はフレーム６
の中央のバーリング加工部に直接圧入等により固定されている。そしてフレーム６の内周には、円周方向に多極着磁されたリング状のロ−タマグネット７が圧入又は接着により固定されている。

８は磁性材からなる材料でプレス工法によって形成されたブラケットである。ブラケット８はほぼ中央部に突状のメタル保持部９が形成され、このメタル保持部９には含油軸受１０が圧入固定されている。

一方、１１は珪素鋼板を積層して形成されたステータコアで、絶縁部材を介してステ−タコイル１２が巻装されている。またステータコア１１の中央には絶縁性の樹脂からなるメタルホルダ−１３が挿入され、ブラケット８のメタル保持部９の外周面に圧入、接着等により固定されている。

さらに、モ−タを駆動及び制御するための回路の少なくとも一部を実装したプリント基板１４が、ブラケット８に接着等により固定されている。ステ−タコイル１２の巻線端は、プリント基板１４の上に配線されている。

シャフト５は含油軸受１０に挿通されラジアル方向に支承しながら、シャフト５のフレーム６を圧入した側と反対側の先端より磁性材からなるリング状のスラストリング１５が所定位置に圧入等により固定されている。そして、ブラケット８のメタル保持部９の下側の内周に、メタル保持部９の突き出し方向とは逆の方向から磁性材から成るカップ形状のスラストカップ１６が圧入等により固定され、ロータマグネット７とステータコア１１の外周とが対向するように所定位置に配置されている。スラストカップ１６の底面には、予めシャフト５の先端と当接してスラスト方向に支承するスラスト受１７が配設され、そしてスラストリング１５と対向する位置にはリング形状のスラスト吸引マグネット１８が予め配設されており、スラスト吸引マグネット１８と磁性材からなるスラストリング１５との間で作用する磁気吸引力によりターンテーブル２のスラスト方向変位を安定化させている。

以上により、スピンドルモータ１が構成されている。

次に、図１から図４により本発明の実施例１によるターンテーブル２の詳細について説明する。

図１に示すように、ターンテーブル２は、ディスクの中心孔に挿入される中心ガイド部２０とディスクの中心孔の内周縁に当接する複数個の調芯爪２１とが樹脂一体成形され、中心ガイド部２０に形成された凹部２２に磁性材からなるリング状の吸引板２３を収容する。成型用の樹脂材料としては、耐クリープ性を高め、調芯爪の同芯度を高精度に成形するために例えばポリカーボネートにガラス繊維を２０〜３０（重量％）混練したガラス繊維強化樹脂が好適である。

図２ａ、図２ｂ、図２ｃに示すように、吸引板２３には先端の両側辺に突起部２３ｂを備える複数の折り曲げ部２３ａが形成されている。

図３ａ、図３ｂ、図３ｃに示すように、ターンテーブル２の凹部２２底面にはこの折り曲げ部２３ａに対応する位置にターンテーブル２を貫通しターンテーブル２の外方に向かって開口面積が増大する拡径部２４ａ有する複数の穴２４が形成されている。図１に示すように吸引板２３と中心ガイド部２０の天面２０ａとが同一平面上となる位置まで吸引板２３の折り曲げ部２３aをターンテーブル２の凹部２２底面の穴２４に圧入して固定し、さらに図４に示すように、この穴２４と折り曲げ部２３ａの隙間の少なくとも拡径部２４
ａにはターンテーブル２の材料と接着性を有しターンテーブル２の材料より弾性率の小さい樹脂材料２５が充填されている。この樹脂材料としては、例えば室温硬化型エポキシ樹脂接着剤が、弾性率が上記のガラス繊維強化樹脂より小さく充填が容易で異種材料間の接着強度も比較的高く、また硬化収縮が小さいので、好適である。ガラス繊維３０（重量％）のガラス繊維強化ポリカーボネートの曲げ弾性率は６ＧＰａ程度であるのに対し、室温硬化型エポキシ樹脂接着剤の曲げ弾性率は、樹脂と硬化剤の容量比率がほぼ等しい一般的な混合比とした場合１ＧＰａ程度であり可とう性が高い。これにより、温度等の環境変化に繰り返し晒された場合に熱膨張係数の差により吸引板２３の折り曲げ部２３ａとターンテーブル２の穴２４との圧入部に隙間が生じたとしても、充填された樹脂材料２５により補うことができるので、固定強度の低下の抑制が可能となる。

吸引板２３の折り曲げ部２３ａは穴２４に中間バメとなる寸法形状に、折り曲げ部２３ａの先端の突起部２３ｂは締まりバメとなる寸法形状に形成されている。この構成により、スピンドルモータ１が装着されるディスク装置に備えられるディスククランパー（図示せず）に固定されたクランプマグネットと吸引板２３との距離が短くできる。またターンテーブル２の中心ガイド部２０の天面２０ａを基準に吸引板２３を取り付けるので、吸引板２３の板厚バラツキの影響を無くすことができ、その取り付けバラツキも少なくできる。さらに、吸引板２３の折り曲げ部２３ａをターンテーブル２に圧入により固定するのと併せて、ターンテーブル２の樹脂材料より弾性率が小さい接着性の樹脂２５を折り曲げ部２３とターンテーブル２の穴２４との隙間に充填するので、温度等の環境変化に繰り返し晒された場合に熱膨張係数の差により吸引板２３の折り曲げ部２３ａとターンテーブル２との圧入部に隙間が生じたとしても、ターンテーブル２の樹脂材料より弾性に富んだ別の樹脂材料がその影響を補うことができる。加えて、吸引板２３の折り曲げ部２３ａが圧入されるターンテーブル２の穴２４は拡径部２４ａを有し、外側に向かって広がる形状であるため、吸引板２３の折り曲げ部２３ａとこの拡径部２４ａとの隙間に充填された上記樹脂２５が、楔状の抜け止めの機能を果たすので、吸引板２３が上記ディスククランパーのクランプマグネット側に抜けることを防ぐことができる。

以上本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々な応用展開が可能である。

本発明のターンテーブルを備えるスピンドルモータは、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒ／ＲＷ）やＤＶＤ±（Ｒ／ＲＷ）等の情報を記録及び再生する装置にディスク駆動用として使用されるスピンドルモータとして有用である。

本発明の実施の形態１によるスピンドルモータの構造を示す断面図 （ａ）本発明の実施の形態１による吸引板のＸ−Ｘ‘方向矢視図、（ｂ）本発明の実施の形態１による吸引板の平面図、（ｃ）本発明の実施の形態１による吸引板のＹ−Ｙ‘断面図 （ａ）本発明の実施の形態１によるターンテーブルの平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１によるターンテーブルの裏面平面図、（ｃ）本発明の実施の形態１によるターンテーブルのＡ−Ａ‘断面図 本発明の実施の形態１による要部拡大断面図 第１の従来のターンテーブルの構造を示す断面図 第２の従来のターンテーブルを備えるモータの構造を示す断面図 第３の従来のターンテーブルの構造を示す断面図

符号の説明

１ スピンドルモータ
２、５４、６１、７１ ターンテーブル（本体）
３、５２、６６、７３ 載置部（フランジ、搭載面）
４ 防滑部材
５、５１ シャフト
６ フレーム
７ ロータマグネット
８ ブラケット
９ メタル保持部
１０ 含油軸受
１１ ステ−タコア
１２ ステータコイル
１３ メタルホルダー
１４ プリント基板
１５ スラストリング
１６ スラストカップ
１７ スラスト受
１８ スラスト吸引マグネット
２０、５３、７２ 中心ガイド部（ディスクセンタリング部）
２０ａ 天面
２１、６２ 調芯爪
２２ 凹部
２３、５５、７７ 吸引板（磁性体、センターヨーク）
２３ａ 折り曲げ部
２３ｂ 突起部
２４ 穴
２４ａ 拡径部
２５ 樹脂
５６ 芯出し部材
５６ａ ガイド部
５７ ストッパー部材
５８ コイルバネ
５９ 透孔
６３ クランプ体
６４ クランプマグネット
６５ ヨーク
７４ シャフト挿通穴
７５ シャフト挿通穴部
７６ 斜面部
７８ 切欠部

Claims (3)

1. ディスクが載置される載置部とディスクの中心孔に挿入される中心ガイド部とディスクの中心孔の内周縁に当接する複数個の調芯爪とが樹脂一体成形され、モータのシャフトに取り付けられる中心穴とを有し、前記中心ガイド部には凹部が形成され、この凹部に磁性材からなるリング状の吸引板が収容されるターンテーブルであって、前記吸引板には複数の折り曲げ部がターンテーブルの凹部底面側に向けて形成され、前記凹部底面には前記吸引板の折り曲げ部に対応する位置に複数の穴がターンテーブルを貫通して形成され、前記ターンテーブルの凹部底面に形成された穴は、前記吸引板と対向する面側と逆の面側にターンテーブルの外方に向かって開口面積が増大する拡径部が形成され、前記吸引板の折り曲げ部は前記ターンテーブルの凹部底面に形成された穴に中間バメとなる寸法形状に形成され、さらに各折り曲げ部の先端の両側辺には締まりバメとなる突起部が形成されており、前記吸引板の前記ターンテーブルの凹部の底面に対向する面とは反対側の面が前記ターンテーブルの中心ガイド部天面と同一平面上となる位置まで前記吸引板の折り曲げ部を前記ターンテーブルの凹部底面の穴に圧入固定し、さらに、この穴と折り曲げ部の隙間の少なくとも拡径部にはターンテーブルの材料と接着性を有し、ターンテーブルの材料より弾性率の小さい樹脂材料を充填してなるターンテーブルを備えるスピンドルモータ。
2. 吸引板の折り曲げ部先端に形成された突起部が鋸歯状である請求項１記載のスピンドルモータ。
3. ターンテーブルの凹部底面に形成された穴と吸引板の折り曲げ部の隙間に充填する樹脂材料がエポキシ系接着剤である請求項１から請求項２のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。