JPH11356067A - ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電歪公転子を用いて駆動軸を公転駆動してデ
ィスクを回転駆動することにより、小型薄型化と低消費
電力化と偏芯対応能力の向上を図る。 【解決手段】 ディスク１０のスピンドル孔１０ａに係
合する円筒状の駆動軸２０の基部に４個の電歪公転子２
１〜２４を放射状に固着し、これらの電歪公転子２１〜
２４を互いに所定位相をもって通電駆動してそれぞれ半
径方向に伸縮し、駆動軸２０を公転駆動する。装置の小
型化と消費電力の抑制ならびに回転の安定化を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電歪公転子を用い
て駆動軸を公転駆動してディスクを回転駆動するように
したディスクドライブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクや磁気ディスク等の円盤状記
録媒体（以下、ディスクと呼ぶ）を記録再生するディス
クドライブ装置は、ディスクの中央を貫通する孔（スピ
ンドル孔）に回転駆動軸を係合させて回転駆動するもの
が大半であった。図５（Ａ），（Ｂ）は、スピンドルモ
ータを用いた従来のディスクドライブ装置の一例を示す
平面図及び縦断面図である。同図に示すディスクドライ
ブ装置１は、ロータをステータとの間の電磁作用によっ
て回転駆動するスピンドルモータ２の回転軸３の先端
に、ディスク１０を載置されて支持するターンテーブル
４を固着したものであり、ターンテーブル４の上面に突
設した截頭円錐体４ａにディスク１０のスピンドル孔
（中央貫通孔）１０ａを係合させ、その状態でスピンド
ル孔１０ａ周辺に円環状のクランパ５を押し当ててディ
スク１０をクランプする構成とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のディスクド
ライブ装置１は、スピンドルモータ２の回転軸３に円盤
状のターンテーブル４を固着し、ディスク１０を挟んで
クランパ５をもって押圧する構成であり、図６に示した
ように、スピンドルモータ２とターンテーブル４とクラ
ンパ５を積層するという３層積層構造をとるため、装置
の高さ方向にある程度の厚みが避けられず、薄型化に限
界があるといった課題を抱えるものであった。また、従
来のディスクドライブ装置１は、回転軸３の軸線を中心
とする回転運動によりディスク１０を回転駆動する構成
であり、スピンドルモータ２のロータの偏芯（ロータ重
心と回転中心とのずれ）に起因する不釣り合いや、ディ
スク１０自体の偏芯（ディスク重心と回転中心とのず
れ）に起因する不釣り合い、或いはターンテーブル４自
体の偏芯（ターンテーブル重心と回転中心とのずれ）に
起因する不釣り合い等が複合し、ディスク回転を不安定
にしやすく、しかもディスク１０をターンテーブル４上
にクランプした時のディスク貫通孔の寸法中心とターン
テーブルの回転中心とのずれに起因する不釣り合いも加
わるため、ディスク１０の信号記録面から信号を読み取
るピックアップ（図示せず）のトラッキング精度を維持
するために、複雑なトラッキング制御機構を必要とする
等の課題を抱えるものであった。

【０００４】例えば、光ディスクの再生に用いるディス
クドライブ装置１は、ディスク１０の信号記録面にレー
ザ光を照射し、この信号記録面で反射される戻る反射光
の変化により情報を読み出す構成をとっており、このた
めピックアップの照射スポットを信号記録面のトラック
に常時追従させるためのトラッキング制御機構が不可欠
である。しかしながら、ディスクドライブ装置１内のデ
ィスク１０を含めた回転体が回転軸３を基準にして質量
的な不釣り合いを抱えている場合、回転軸３を中心に回
転体に発生する遠心力が回転軸３に対し周期的な変動外
力を及ぼすため、ディスク１０の信号記録面と回転軸３
との垂直度が失われて振動が発生しやすく、トラッキン
グ制御性能だけでなくフォーカシング制御性能にまで影
響を及ぼしやすい等の課題を抱えるものであった。ま
た、スピンドルモータ２自体を小型薄型化し高速化させ
る試みもなされているが、鉄損や銅損といった問題の発
生が避けられず、このため効率改善と発熱抑制の観点か
ら小型薄型化にも一定の限界があるといった課題を抱え
るものであった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決したものであ
り、電歪公転子により駆動軸を公転駆動してディスクを
回転駆動し、装置の小型化と消費電力の抑制ならびに回
転の安定化を図ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、中央に貫通孔を備えたディスクを回転駆
動するディスクドライブ装置において、前記貫通孔に係
合する円筒状の駆動軸と、該駆動軸の基部に放射状に固
着され、互いに所定位相をもって通電駆動されてそれぞ
れ半径方向に伸縮し、前記駆動軸を公転駆動して前記デ
ィスクを回転駆動する複数の電歪公転子とを具備するこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明は、前記複数の電歪公転子
が、円周状に配設した４の倍数個の扇状圧電素子からな
ることを特徴とするものである。

【０００８】さらにまた、本発明は、前記電歪公転子を
保持する磁性体からなる基台と、前記貫通孔を挿通する
駆動軸の先端部に係合され、前記基台と相互に磁気的に
吸引し合って前記ディスクを前記電歪公転子に押圧する
磁石からなるクランパとをさらに具備することを特徴と
するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施形態を図１な
いし図４を参照して説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、
それぞれ本発明のディスクドライブ装置の一実施形態を
示す平面図及び縦断面図、図２は、図１に示したディス
クドライブ装置の分解斜視図、図３は、図１に示したデ
ィスクドライブ装置のディスクモータ部分の斜視図、図
４は、図３に示したディスクモータの動作原理を説明す
るための図である。

【００１０】図１（Ａ），（Ｂ）に示すディスクドライ
ブ装置１１は、従来のスピンドルモータ２とは動作原理
が異なるディスクモータ１２によりディスク１０を回転
駆動するものであり、回転動力源であるディスクモータ
１２と、このディスクモータ１２との間にディスク１０
を挟持するクランパ１３とから構成される。

【００１１】ディスクモータ１２は、図２，３に示した
ように、ディスク１０のスピンドル孔１０ａに嵌合する
円筒状の駆動軸２０と、この駆動軸２０の基部に放射状
に固着した中心角度が９０°の４個の扇状圧電素子から
なる電歪公転子２１，２２，２３，２４とから構成され
る。電歪公転子２１〜２４は、電圧を印加されて半径方
向に伸縮する性質があり、伸縮方向は電圧印加極性を変
えることによって反転する。これら４個の電歪公転子２
１〜２４は、磁性体からなる基台１４の取り付け孔１４
ａに保持してあり、電歪公転子２１〜２４の上面は基台
１４の上面よりも僅かに高い位置にあり、駆動軸２０に
嵌合させたディスク１０の貫通孔周辺を支持する。クラ
ンパ１３は、スピンドル孔１０ａを挿通する駆動軸２０
の先端部に係合され、基台１４と相互に磁気的に吸引し
合ってディスク１０を電歪公転子２１〜２４に押圧する
働きをする。

【００１２】ところで、電歪公転子２１〜２４は、互い
に所定位相をもって通電駆動する必要があり、ここで
は、駆動軸２０を挟んで対向する一対どうし２１と２３
及び２２と２４を圧電共振子とし、互いに逆電圧を印加
して同期駆動するようにしてある。すなわち、一対の同
期駆動圧電共振子を２組交差配置したのが４個の電歪公
転子２１〜２４であり、隣接する電歪公転子２１，２
２，２３，２４に順次π／２だけ位相のずれた回転電界
電圧を印加することで、駆動軸２０を公転駆動させるよ
うになっている。ただし、互いに同期駆動される電歪公
転子２１と２３及び電歪公転子２２と２４は、それぞれ
互いに逆極性の電圧印加を受けるため、一方が伸長する
ときに他方は圧縮するという正反対の歪変形を伴う。こ
こでは、以下に示すように、４ステップの段階動作によ
って回転電界電圧を印加するようにしており、ステップ
ごとに駆動軸２０を微小変位させることで、この微小変
位がディスク１０のスピンドル孔１０ａの内壁に推力を
及ぼし、ディスク１０が回転駆動されるようにしてあ
る。

【００１３】まず、第１のステップにおいて、相対向す
る電歪公転子２１，２３にそれぞれ正負の回転電界電圧
が印加される。これにより、駆動軸２０を挟んで両電歪
公転子２１，２３が正反対方向に伸縮変形する。すなわ
ち、電歪公転子２１は外方に伸長し、電歪公転子２３は
内方に圧縮される。その結果、４個の電歪公転子２１〜
２４は、全体として図４（Ａ）に点線で示したように、
右斜め上４５°の方向に振動する。次に、第２のステッ
プにおいて、相対向する電歪公転子２２，２４にそれぞ
れ正負の回転電界電圧が印加される。これにより、駆動
軸２０を挟んで両電歪公転子２２，２４は正反対方向に
伸縮変形する。すなわち、電歪公転子２２は外方に伸長
し、電歪公転子２４は内方に圧縮される。その結果、４
個の電歪公転子２１〜２４は、全体として図４（Ｂ）に
点線で示したように、右斜め下４５°の方向に振動す
る。

【００１４】さらに、第３のステップにおいて、相対向
する電歪公転子２３，２１にそれぞれ正負の回転電界電
圧が印加される。これにより、駆動軸２０を挟んで両電
歪公転子２３，２１が正反対方向に伸縮変形する。すな
わち、電歪公転子２３は外方に伸長し、電歪公転子２１
は内方に圧縮される。その結果、４個の電歪公転子２１
〜２４は、全体として図４（Ｃ）に点線で示したよう
に、左斜め下４５°の方向に振動する。最後に、第４の
ステップにおいて、相対向する電歪公転子２４，２１に
それぞれ正負の回転電界電圧が印加される。これによ
り、駆動軸２０を挟んで両電歪公転子２４，２２は正反
対方向に伸縮変形する。すなわち、電歪公転子２４は外
方に伸長し、電歪公転子２２は内方に圧縮される。その
結果、４個の電歪公転子２１〜２４は、全体として図４
（Ｄ）に点線で示したように、左斜め上４５°の方向に
振動する。

【００１５】このように、上記ディスクドライブ装置１
１は、ディスク１０のスピンドル孔１０ａに係合する円
筒状の駆動軸２０の基部に４個の電歪公転子２１〜２４
を放射状に固着し、これらの電歪公転子２１〜２４を互
いに所定位相をもって通電駆動してそれぞれ半径方向に
伸縮し、駆動軸２０を公転駆動する構成としたから、電
歪公転子２１〜２４自体がディスク１０の下面を支える
ため、ターンテーブルは不要であり、それだけ装置の高
さ方向に圧縮して薄型化することができる。また、互い
に所定位相をもって通電駆動される電歪公転子２１〜２
４がその伸縮変形に伴い駆動軸２０を僅かに偏芯させ、
偏芯位置が回転することで駆動軸２０がスピンドル孔１
０ａ内壁を押圧する箇所を回転方向に遷移させることが
でき、駆動軸２０を僅かに偏芯駆動させて公転運動させ
るため、電歪公転子２１〜２４が消費する電力は僅かで
あり、従ってバッテリ駆動の携帯型電子装置の記録媒体
駆動装置に好適であり、同一充電時間であっても従来の
スピンドルモータ等に比べて長時間のバッテリ駆動を可
能にすることができる。しかも、駆動軸２０の偏芯動作
をもってディスク１０を回転駆動するため、駆動軸２０
に対するディスク１０自体の偏芯を時間の経過とともに
極小化することができ、また能動的に行う偏芯の周期も
位相もはっきりしているため、これに同期させたトラッ
キング制御により安定したディスク記録或いはディスク
再生が可能である。

【００１６】さらにまた、電歪公転子２１〜２４を保持
する磁性体からなる基台１４と、スピンドル孔１０ａを
挿通する駆動軸２０の先端部に係合され、基台１４と相
互に磁気的に吸引し合ってディスク１０を電歪公転子２
１〜２４に押圧する磁石からなるクランパ１３をさらに
設けたから、基台１４に対するクランパ１３の磁気的な
吸引力によりディスク１０をしっかりとクランプするこ
とができ、ディスク１０の垂直方向の暴れを制止し、電
歪公転子２１〜２４の公転駆動力を駆動軸２０を介して
効率よくディスク１０に伝達することができる。

【００１７】なお、上記実施形態では、４個の電歪公転
子２１〜２４に対し、４ステップでもって一回りする回
転電界電圧を印加するようにしたが、以下に示すよう
に、 電歪公転子２１には Ｖｓｉｎωｔ 電歪公転子２２には Ｖｓｉｎ（ωｔ＋π／２） 電歪公転子２３には Ｖｓｉｎ（ωｔ＋π） 電歪公転子２４には Ｖｓｉｎ（ωｔ＋３π／２） というように、正弦波電圧をπ／２ずつ移相させた回転
駆動電圧を連続的に印加し、駆動軸２０を３６０度全周
に亙って円滑に公転駆動するようにすることもできる。

【００１８】また、上記実施形態では、４個の電歪公転
子２１〜２４を用いた場合を例にとったが、使用する電
歪公転子の数は、４の倍数個４ｎ（ｎは２以上の整数）
個とすることができる。その場合、各電歪公転子の中心
角度は９０／ｎ度（ｎは２以上の整数）となる。この場
合、電歪公転子の分割個数を４個，８個，１２個・・・
と増やすほど、駆動電圧の印加ステップが煩雑化するも
のの、印加ステップごとの偏芯量を抑制して円滑な回転
駆動を実現することができる。

【００１９】また、上記実施形態では、ディスク１０と
して光ディスクを用いた場合を例にとったが、使用する
ディスク１０は光ディスクに限らず、他の例えば光磁気
ディスクであっても或いは磁気記録ディスクであっても
よい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディスクの貫通孔に係合する円筒状の駆動軸の基部に複
数の電歪公転子を放射状に固着し、これらの電歪公転子
を互いに所定位相をもって通電駆動してそれぞれ半径方
向に伸縮し、駆動軸を公転駆動する構成としたから、電
歪公転子自体がディスクの下面を支えるため、ターンテ
ーブルは不要であり、それだけ装置の高さ方向に圧縮し
て薄型化することができ、また互いに所定位相をもって
通電駆動される電歪公転子がその伸縮変形に伴い駆動軸
を僅かに偏芯させ、偏芯位置が回転することで駆動軸が
貫通孔内壁を押圧する箇所を回転方向に遷移させること
ができ、駆動軸を僅かに偏芯駆動させて公転運動させる
ため、電歪公転子が消費する電力は僅かであり、従って
バッテリ駆動の携帯型電子装置の記録媒体駆動装置に好
適であり、同一充電時間であっても従来のスピンドルモ
ータ等に比べて長時間のバッテリ駆動を可能にすること
ができ、しかも駆動軸の偏芯動作をもってディスクを回
転駆動するため、駆動軸に対するディスク自体の偏芯を
時間の経過とともに極小化することができ、また能動的
に行う偏芯の周期も位相もはっきりしているため、これ
に同期させたトラッキング制御により安定したディスク
記録或いはディスク再生が可能である等の優れた効果を
奏する。

【００２１】また、本発明は、電歪公転子を、４の倍数
個の扇状圧電素子を前記駆動軸の周囲に放射状に配設し
て構成したから、４個，８個，１２個・・・と分割個数
を増やすほど、駆動電圧の印加ステップが煩雑化するも
のの、印加ステップごとの偏芯量を抑制して円滑な回転
駆動を実現することができる等の効果を奏する。

【００２２】さらにまた、本発明は、電歪公転子を保持
する磁性体からなる基台と、貫通孔を挿通する駆動軸の
先端部に係合され、基台と相互に磁気的に吸引し合って
ディスクを電歪公転子に押圧する磁石からなるクランパ
をさらに設けたから、基台に対するクランパの磁気的な
吸引力によりディスクをしっかりとクランプすることが
でき、ディスクの垂直方向の暴れを制止し、電歪公転子
の公転駆動力を駆動軸を介して効率よくディスクに伝達
することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明のディ
スクドライブ装置の一実施形態を示す平面図及び縦断面
図である。

【図２】図１に示したディスクドライブ装置の分解斜視
図である。

【図３】図１に示したディスクドライブ装置のディスク
モータ部分の斜視図である。

【図４】図３に示したディスクモータの動作原理を説明
するための図である。

【図５】図５（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来のディス
クドライブ装置の一例を示す平面図及び縦断面図であ
る。

【図６】図５に示したディスクドライブ装置の分解斜視
図である。

【符号の説明】 １０ ディスク １０ａ スピンドル孔（貫通孔） １１ ディスクドライブ装置 １２ ディスクモータ １３ クランパ １４ 基台 ２０ 駆動軸 ２１，２２，２３，２４ 電歪公転子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に貫通孔を備えたディスクを回転駆
   動するディスクドライブ装置において、前記貫通孔に係
   合する円筒状の駆動軸と、該駆動軸の基部に放射状に固
   着され、互いに所定位相をもって通電駆動されてそれぞ
   れ半径方向に伸縮し、前記駆動軸を公転駆動して前記デ
   ィスクを回転駆動する複数の電歪公転子とを具備するこ
   とを特徴とするディスクドライブ装置。
2. 【請求項２】 前記複数の電歪公転子は、円周状に配設
   した４の倍数個の扇状圧電素子からなることを特徴とす
   る請求項１記載のディスクドライブ装置。
3. 【請求項３】 前記電歪公転子を保持する磁性体からな
   る基台と、前記貫通孔を挿通する駆動軸の先端部に係合
   され、前記基台と相互に磁気的に吸引し合って前記ディ
   スクを前記電歪公転子に押圧する磁石からなるクランパ
   とをさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に
   記載のディスクドライブ装置。