JP4489508B2

JP4489508B2 - ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP4489508B2
Application number: JP2004178524A
Authority: JP
Inventors: 正弘西館
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-06-16
Also published as: JP2006006011A

Description

本発明は、光ディスク、光磁気ディスク等に記録された情報を読みとる光学式読みとりヘッドを用いたディスク駆動装置に関し、特にディスクを回転駆動するスピンドルモータを改良したディスク駆動装置に関する。

ディスクに記録された情報を光学的に読みとる読みとりヘッドを備えたディスク駆動装置は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光ディスク、光磁気ディスク駆動装置として知られている。
このディスク駆動装置では、ディスクを回転駆動するいわゆるスピンドルモータとして外転型のブラシレスモータが用いられる。スピンドルモータの回転軸にはディスクを載置するターンテーブルが一体に回転するよう設けられ、回転軸は軸受によりステータに回転支持されている。

軸受けには焼結含油メタル軸受けが用いられるが、これはローラベアリングより安価なためモータや装置のコストを下げることができるからである。しかし、ローラベアリングと異なりメタル軸受けと回転軸との間にはクリアランスが必要となり、このクリアランスのため回転軸の心振れがローラベアリングより大きくなってしまう。
この心振れはディスクを回転駆動した際ディスク表面の面振れやディスクの心振れの原因となり、読みとりヘッドがディスクから情報を正確に読みとれなくなる不都合を生ずる原因となっている。

以上のような回転軸の心振れを防止する手段として種々の構成、方法がこれまで提案されている。特にロータに対し回転軸方向（いわゆるスラスト方向）だけでなく半径方向（いわゆるラジアル方向）にも磁力により一定の力を作用させ、ロータを微少に傾けつつ所定方向へ片寄せさせる構成が特開２００４−７９０５号公報に示されるよう本出願人から出願されている。（特許文献１）
このように、ロータに対して所定の方向へ力を作用させ、ロータを所定方向へ片寄せさせた状態でスピンドルモータを回転させることで、回転軸の心振れが改善されディスクの面振れ、心振れが改善される。

一方、ディスク駆動装置において読みとりヘッドとディスクの相対的な運動では、フォーカス方向はディスクの振れに対しヘッドの追従が比較的容易で、ディスクがある程度振れても信号の読み込みが可能である。しかし、トラッキング方向については追従が可能であるが、フォーカス方向に比較し面振れ、心振れの制度が求められている。
そのため、読み込みヘッドの移動方向とスピンドルモータのロータ片寄せ方向とを関連させる技術が特開平０９−７４７０５号公報に開示されている。（特許文献２）
特開２００４−７９０５号公報特開平０９−７４７５０号公報

特許文献２に示されているように、光学式読みとりヘッドを用いるディスク駆動装置においてはそのヘッドが移動する方向へロータを片寄せする構成が有効であるとされており、その構成としては、磁性板を複数枚積層したステータコアの磁性板形状を所定部分切り欠くことにより、ロータに設けられた駆動用磁石に対し磁気的アンバランスを形成することでロータを片寄せさせている。

このような構成では、磁性板それぞれを所定形状に加工することが必要であるばかりでなく、加工された磁性板を決まった組み合わせで組み立てることが必要となる。さらにステータコアを駆動装置として組み立てる際にも組立方向を定める必要があるためその組立が非常に面倒なものであった。
さらに、ディスク駆動装置として専用のモータとしなければならず、その用途も限られたものになってしまう。

上記課題を解決するため、本願発明では、ディスク状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータと、前記スピンドルモータの回転中心軸線と直角に交差する第一の軸線上を移動する読み取りヘッドを有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータは外転型のロータと前記ロータを回転支持するステータとからなり、前記ロータは回転軸、前記回転軸と直交する平面上で前記回転軸と同心に設けられた環状磁石、前記回転軸と同心で前記ステータのコアに対向する円筒形状の駆動用磁石、前記駆動用磁石の磁路を形成するヨークとなるロータケースで構成され、前記ステータは前記回転軸を回転支持する筒状の軸受け、前記軸受けを基材に固定する軸受けホルダ、前記軸受けホルダのロータ側端部であって前記環状磁石に対向する位置に取り付けられた磁性材で構成され、前記磁性材は、前記回転中心軸線と直交し、前記第一の軸線に対し対称である平坦部と、前記軸受けホルダのロータ側端部に取り付けられる円筒部を備え、前記平坦部は、前記円筒部内方に形成され、
前記平坦部の外周側が、円弧状に形成されている。
また、前記磁性体は、前記軸受けホルダのロータ側端部に配置されるキャップの外周に設けられ、前記キャップは、平坦部、円筒部で構成された円筒キャップ状であって、前記キャップの平坦部は、中央に前記回転軸が挿通される開孔が形成されると共に前記軸受端面を覆っており、前記磁性体の円筒部の内径が前記キャップの円筒部外径とほぼ等しい。
また、前記平坦部は、プレス成形により段差形状とした第一および第二の平坦部を有し、
前記第一の平坦部は、前記第二の平坦部より前記環状磁石に近くに形成され、前記第一および第二の平坦部は、中央に前記回転軸の直径より少し大きい開孔が形成されると共に前記軸受端面を覆っている。

ここで、第一の軸線は読み取りヘッドとしてのピックアップが移動する線を示し、チルト調整等の場合を除き、一般にディスクの回転平面と平行である。そして、第二の軸線はスピンドルモータの回転中心軸線と第一の軸線両方に直角に交差する軸線で、やはりディスクの回転平面と平行である。
環状磁石と磁性材を上記のように構成して対向させると、ロータが回転したとき磁性材と環状磁石により発生する吸引力の合力は第一の軸線方向に発生し、ロータは第一の軸線方向に微少に傾いて片寄せされることになる。
また、軸受けホルダは軸受けをステータとして構成するためのもので、同一材料でも可能であるし、軸受けホルダを基材（ステータを構成するベース）と一体化させる構成は種々あり、軸受けホルダを鉄板等で基材と一体とすることもできる。

上記構成によれば、比較的簡単な構成により、確実にロータを片寄せさせることが可能となり、どのような駆動装置に対しても容易にロータを読みとりヘッド移動方向へ片寄せさせた駆動装置とすることができる。すなわちモータとしての製造の容易性、汎用性が優れ、確実にロータを読みとりヘッドの移動方向へ片寄せさせることができる。

図１により本願発明によるディスク駆動装置を説明する。図１はディスク駆動装置を示す平面図で、ロータの半分を線ＡＡに沿って断面とした図である。
ディスク駆動装置１はシャーシ２にスピンドルモータＭと、読み取りヘッドとしてのピックアップＰが設けられた構成となっている。ピックアップＰはスピンドルモータＭの回転中心Ｃを通りディスクの回転平面と平行な軸線Ｙ（第一の軸線）上をレーザ光の光軸が移動するようシャーシ２に取り付けられている。ピックアップを移動させる機構や信号処理、モータの駆動回路等は本発明に直接関係がないのでその記載を省略する。
ここで、説明を容易にするため回転中心Ｃを通りディスクの回転平面と平行で軸線Ｙと直角に交わる線を軸線Ｘ（第二の軸線）とする。また、回転中心Ｃをとおり軸線Ｘおよび軸線Ｙと直交する軸線（スピンドルモータの回転中心軸線）を軸線Ｚとする。

スピンドルモータＭはステータＳとロータＲで形成され、ロータＲにはターンテーブルとして機能するようディスクガイド３と摩擦シート４が設けられている。ターンテーブルはロータケースと別体で回転軸に固定してもよい。これらスピンドルモータの構成については後ほど詳述する。
ロータＲに構成されているターンテーブルにはディスクＤが載置される。ディスクＤはディスクガイド３により心出しされてターンテーブルに載置され軸線Ｚを中心としてスピンドルモータＭにより回転される。
ステータＳには本発明の特徴となる磁性材１０が、軸線Ｙに対し対象に、かつ軸線Ｘに対し非対称で軸線ＸからみてピックアップＰと反対側に取り付けられている（クロスハッチングで磁性材１０の平坦部１０ａ（後述）を示す）。

図２および図３により本発明のディスク駆動装置１に用いられるスピンドルモータＭを説明する。図２はその側面断面図で軸線Ｙ上の線ＡＡに沿って切断した断面図で、図３はステータＳの平面図を示すものである。
ステータＳは、表面に印刷回路を形成したいわゆる鉄基板あるいは印刷配線板に鉄板を重ねて取り付けたベース５に、例えば円筒状に切削加工された真鍮製の軸受けホルダ６が取り付けられている。軸受けホルダ６はカップ状に一体成型され、内側に焼結含油メタル製の軸受け７を収容し外側に積層コア８を取り付ける円筒形状のガイド部６ａ、軸受けホルダ６をベース５にカシメ等で固定する固定部６ｂ、ロータＲをスラスト方向で支持し積層コア８を保持する保持部６ｄで構成されている。

軸受けホルダは軸受けをステータの一部として構成するためのもので、軸受けと同一材料でも可能であるし、軸受けホルダを基材（ステータを構成するベース）と一体化させる構成でも良い。このような構成は種々あり、軸受けホルダを鉄板等で基材と一体とすることもできる。
例えば軸受けホルダ６は真鍮製の他に樹脂製でも金属板製でも良く、その場合ベース５と一体となっていても良い。特に軸受けホルダ６を磁性板材で形成した場合、プレス加工により軸受けホルダ６と磁性材１０を一体に形成することができる。

軸受け７は焼結メタルに潤滑油を含浸させたもので、このようなモータに一般に用いられている。軸受け７はガイド部６ａに圧入等で固定される。図２の実施の形態では、軸受けホルダ６の端部６ｅと軸受け７の端部７ｅとはその端面６ｆ、７ｆが同一高さになるよう取り付けられている。
積層コア８は複数の突極８ａが形成された積層板がガイド部６ａの外周側に、保持部６ｄでベース５に対し保持されるよう固定されている。突極８ａには絶縁シート８ｃを挿んでコイル８ｄがそれぞれに巻かれている。
センサ９はベース５上に設けられロータの回転を検出するホールセンサである。

ロータＲは、磁路が形成できるよう磁性を有する板材で形成されたキャップ状のロータケース１１、ロータケース１１に固定され軸受け７に回転支持される回転軸１２、ロータＲをターンテーブルとして機能させるためロータケース１１および回転軸１２と一体にされたディスクガイド３および摩擦シート４で構成されている。
ロータケース１１は回転軸１２と同軸で円筒状に形成された円筒部１１ａと回転軸１２と直角な面を有する上面部１１ｂで形成されている。円筒部１１ａの内側には突極８ａと対向する駆動用磁石１５が取り付けられている。また、上面部１１ｂにはディスクガイド３と摩擦シート４が設けられている。

上面部１１ｂの内周側内面には、磁性材１０と対向する位置で回転軸１２を中心とした、断面ほぼ矩形で面１３ａを有する環状磁石１３が取り付けられている。この環状磁石１３はＺ軸方向にＮＳ２極に着磁されている。
この環状磁石１３はロータケース１１の上面部１１ｂに取り付けられているがこれに限られることなく、例えば上面部１１ｂの中央を円状の開孔としディスクガイド３を樹脂成形で一体化して構成したときに、ディスクガイド３の磁性材１０と対向する位置に取り付けても良い。

ここで、図４も参照しながら磁性材１０について詳細を説明する。図４（イ）は磁性材１０の平面図であり、図４（ロ）は線ＡＡによる側面断面図である。
磁性材１０は強磁性を有する薄い鉄板等で形成され、軸線Ｚと直角な平坦面を有する平坦部１０ａ（クロスハッチングで示す）と、軸線Ｚと同心の円筒形状である円筒部１０ｂで形成されている。
円筒部１０ｂの内径は軸受けホルダ６のガイド部６ａ外径とほぼ同じとし、円筒部１０ｂをガイド部６ａの端部６ｅに装着した後ガイド部６ｂに対し接着、カシメ等で固定される。円筒部１０ｂの内径をガイド部６ａの外径より若干小さくした場合、圧入により固定することもできる。
また、円筒部１０ｂは全周一体でなく一部にきり欠きを設ければ、その金属のバネ性を生かして取り付けやすくすることもできる。

平坦部１０ａは軸線Ｙに対し線対称になるよう形成されている。すなわち本実施の形態の場合、平坦部１０ａは軸線Ｚを中心としたリング状平坦部で、中心側は回転軸１２の動きが妨げられないよう円形の開孔１０ｃが形成され、外周側は円筒部１０ｂと連続するよう円弧状に形成されている。そして、軸線Ｚを中心として１８０度の角度でその端部１０ｄ、１０ｅが形成され、それぞれの端部は軸線Ｙに対し対象となるよう（軸線Ｘ上に）位置している。
平坦部１０ａの幅（円筒部１０ｂの径と開孔１０ｃの径の差）は対向する環状磁石１３と合わせ、要求される吸引力Ｆにより適宜決定する。この場合環状磁石１３の面１３ａが形成する環状面の幅と同じか、大きくすることが望ましい。また、面１３ａと平坦部１０ａは平行に対向すればより効率がよい。
本実施の形態では平坦部１０ａは軸受けホルダ６の端面６ｆと軸受け７の端面７ｆの一部を覆って取り付けられている。

ロータＲは環状磁石１３と磁性材１０の作用によりＺ方向への吸引力Ｆが働くが、平坦部１０ａが軸線Ｙに対し対象であることからその合力は軸線Ｙ上に働くことになる。本実施例によればロータＲはピックアップＰから離れる方向へ片寄りするよう吸引力Ｆが働き、かつその傾き方向は軸線Ｙと一致する。
さらに、平坦部１０ａは円筒部１０ｂから回転軸１２側へ向かって形成されているが、外側に向かって形成することもできる。この場合当然環状磁石も対向するよう外側に位置することになる。

図５は軸の心振れを測定したグラフで、回転中心Ｃを中心として軸の先端がどのように振れたか、その軌跡を点の集合で示したものである。図５（ア）は以上述べた実施の形態によるディスク駆動装置の軸振れを測定したものであり、図５（イ）は従来の構成により軸振れを測定したものである。
従来のものが回転中心Ｃを中心とするほぼ円状の軌跡を描いているのに対し、本実施の形態によれば軸線Ｘに対しグラフ上側に狭い範囲で軌跡が集中している様子が描かれ、ロータＲが片寄せされたことにより軸線Ｙ方向の心振れが著しく減少していることがわかる。
上述のように、本実施の形態では磁性材１０の端部１０ｄ、１０ｅが１８０度の角度で配置される構成を説明したが、軸線Ｙに対してその位置が対称で有れば１８０度に限られることはない。１８０度より大きい角度では磁路形成の面積が減少するが、回転に対する影響が小さくなる。一方１８０度より小さい角度では反対側への吸引力が発生するが、ロータＲをベース５側へ吸引する力が増すためスラスト方向への振れが安定する。。これらを勘案し、この端部１０ｄ、１０ｅの角度は要求される吸引力、特性を勘案して決定する。

図６乃至図８は本発明のディスク駆動装置に係るステータの他の実施の形態を示すもので、軸受け７に含浸された油が飛散するのを防止するようにしたものである。前述と同様の構成で同様の作用を有するものについては同じ符号を付けてその説明を省略する。
図６の実施の形態では、キャップ２１は円筒キャップ状に形成され、平坦部２１ａ、円筒部２１ｂで構成されている。平坦部２１ａの中央には回転軸１２が挿通される開孔２１ｃが形成されている。平坦部２１ａは軸受け７の端面７ｆを覆って油の漏れを防いでいる。
磁性材１０は円筒部１０ｂの内径がキャップ２１の円筒部２１ｂ外径とほぼ等しくする他は上述の実施の形態と同様である。
また、この実施の形態では円筒部１０ｂを設けず平坦部１０ａだけをキャップ２１の平坦部２１ａに接着、溶接等で同心に取り付けても良い。
このようにすれば平坦部１０ａの部分で磁性材の厚みが増し、吸引力Ｆを得ることができるとともに、磁性材２０が重なっていない部分によりロータのスラスト方向の振れを改善できる。

図７および図８は磁性材のさらに他の実施例を示すもので、プレス成形により平坦部を段差のある形状としたものである。
この磁性材３０は第一平坦部３０ａと第二平坦部３０ｇおよび円筒部３０ｂで形成され、それぞれの平坦部に開孔３０ｃ、３０ｈが形成されている。それぞれの端部は軸線Ｚの方向から見てほぼ同一位置に形成され、各平坦部はやはり軸受け７の端面７ｆを覆う位置まで伸ばされている。開孔３０ｃ、３０ｈは回転軸１２の直径より少し大きくするが、軸受け７の端面７ｆほとんどを覆うようにして油の漏れを防いでいる。
第一平坦部３０ａは第二平坦部３０ｇより環状磁石１３に近いため吸引力Ｆを得ることができるとともに、キャップ２０と同様油漏れを防止し、さらに平坦部３０ｇによりロータのスラスト方向の振れを改善できることとなる。

この発明の実施の形態として、図９に示すようプレス成形による磁性板で軸受けホルダを形成すると、その端部に一体的に磁性材を構成できる。図９は磁性材を軸受けホルダ６０へ形成した例を示す側面断面図である。
軸受けホルダ６０はスラスト受け６１と共に軸受け７を収容するよう磁性金属板から絞り加工により形成されたもので、円筒状のガイド部６０ａの端部６０ｅに端面６０ｆが軸線Ｙを基準に線対称に形成されている。その形状は図１乃至４に示す平坦部１０ａと同じであり、ロータに対する作用も同じである。この磁性材の部分は、回転軸１２側へ向かって平坦部を形成することもできる。
このようにすると、軸受けホルダと磁性材を一体に形成できるので、組立工数や部品点数を削減できる。

本発明のディスク駆動装置を示す平面図で、ロータの半分ＡＡ線に沿って断面とした図である。本発明のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータの側面図で、線ＡＡに沿った断面を示す。本発明のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータで、ステータを示す平面図である。本発明のディスク駆動装置に用いられる磁性材の一例としての詳細を示す図であり、（イ）はその平面図を示し、（ロ）はそのＡＡ線に沿った側面断面図を示す。（イ）は本願発明のディスク駆動装置によるスピンドルモータの軸振れ測定結果を示す図であり、（ロ）は従来のディスク駆動装置によるスピンドルモータの軸振れ測定結果を示す図である。本発明の他の実施例を示すスピンドルモータの側面図で、線ＡＡに沿った断面を示す。本発明のさらに他の実施例を示すスピンドルモータの側面図で、線ＡＡに沿った側面断面図を示す。（イ）は図７に示す磁性材の平面図を示し、（ロ）はその線ＡＡに沿った側面断面図を示す。本発明のさらに他の実施の形態を示すスピンドルモータの側面断面図である。

符号の説明

１ディスク駆動装置
６軸受けホルダ
７メタル軸受け
１０、２０、３０磁性材
１３環状磁石
Ｍスピンドルモータ
Ｐピックアップ
Ｃ回転中心
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸線

Claims

ディスク状記録媒体を回転駆動するスピンドルモータと、前記スピンドルモータの回転中心軸線と直角に交差する第一の軸線上を移動する読み取りヘッドを有するディスク駆動装置であって、
前記スピンドルモータは外転型のロータと前記ロータを回転支持するステータとからなり、
前記ロータは回転軸、前記回転軸と直交する平面上で前記回転軸と同心に設けられた環状磁石、前記回転軸と同心で前記ステータのコアに対向する円筒形状の駆動用磁石、前記駆動用磁石の磁路を形成するヨークとなるロータケースで構成され、
前記ステータは前記回転軸を回転支持する筒状の軸受け、前記軸受けを基材に固定する軸受けホルダ、前記軸受けホルダのロータ側端部であって前記環状磁石に対向する位置に取り付けられた磁性材で構成され、
前記磁性材は、前記回転中心軸線と直交し、前記第一の軸線に対し対称である平坦部と、前記軸受けホルダのロータ側端部に取り付けられる円筒部を備え、
前記平坦部は、前記円筒部内方に形成され、
前記平坦部の外周側が、円弧状に形成されていることを特徴とするディスク駆動装置。
前記磁性体は、前記軸受けホルダのロータ側端部に配置されるキャップの外周に設けられ、
前記キャップは、平坦部、円筒部で構成された円筒キャップ状であって、
前記キャップの平坦部は、中央に前記回転軸が挿通される開孔が形成されると共に前記軸受端面を覆っており、
前記磁性体の円筒部の内径が前記キャップの円筒部外径とほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載のディスク駆動装置。
前記平坦部は、プレス成形により段差形状とした第一および第二の平坦部を有し、
前記第一の平坦部は、前記第二の平坦部より前記環状磁石に近くに形成され、
前記第一および第二の平坦部は、中央に前記回転軸の直径より少し大きい開孔が形成されると共に前記軸受端面を覆っていることを特徴とする請求項１記載のディスク駆動装置。