JPWO2019031068A1 - ベースユニット及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

スピンドルモータを支持するベースユニットシャーシと、スピンドルモータのステータから発生する熱をベースユニットシャーシの非ディスク装着側へ放熱する放熱部材と、ステータコアからスピンドルモータの軸受への熱伝達を抑制する手段とを備えたベースユニットである。図２

Description

本技術は、ベースユニット及びベースユニットを搭載した光ディスク装置に関する。

光ディスクをローディングしたり、アンローディングしたりするための機構、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータ、光ディスクに対してデータを書き込み、光ディスクからデータを読み取るための光学ヘッド、光学ヘッドを光ディスクの径方向に移動させるスレッドモータ及び送り機構、並びにシステムを制御するためのシステムコントローラなどの回路部品が取り付けられた基板をケース内に設けたベースユニット（ディスクドライブとも称される）が知られている。

かかるベースユニットにおいて、スピンドルモータを作動させると、主にステータコイルの内部抵抗による発熱により、ステータコイルやステータコアの温度が上昇する。特に、アウターロータ型のスピンドルモータを作動させる場合は、ロータがステータコアやステータコイルを覆っているので、ステータコアやステータコイルの温度上昇は大きくなりやすい。例えば、ＣＬＶ(Constant Linear Velocity:線速度一定）方式で光ディスクの径方向に光学ヘッドを高速で移動させる動作（シーク動作）をすると、光ディスクの回転数を急激に変化させる必要があり、スピンドルモータがかなり高温となりやすい。

スピンドルモータの温度が非常に高くなると、スピンドルモータの性能に悪影響を与えるという問題点がある。また、従来のベースユニットの機械的構成では、スピンドルモータの温度上昇により、光ディスクのモータロータ側の面の温度上昇が大きくなるために熱膨張によるディスクの変形（反り）が発生し、ドライブ性能に悪影響を与えるという問題点があった。

さらに、スピンドルモータの軸受と鉄芯を保持するハウジング部は、金属部材で構成され、ステータコイルの発熱による熱が軸受に伝わり、軸受の温度上昇によって軸受寿命特性への悪影響がある。さらに、熱が軸に伝わり、軸から光ディスクを保持するターンテーブルを経由して光ディスクの温度上昇を引き起こし、光ディスクが変形するおそれがあった。

かかるスピンドルモータの発熱による問題を解決するための提案がなされている。例えば特許文献１には、鉄芯と軸受を保持するハウジング部に熱電変換により冷却を行う素子を備えるなどにより軸受への熱伝達を抑制することが記載されている。

また、特許文献２には、スピンドルモータの取付板として放射放熱性のよい放熱材を用い、コイルの発熱を軸受ハウジングからスピンドルモータの取付板を介して、非ディスク搭載側へ放熱させることが記載されている。

特許文献３には、発熱源のコイルを樹脂シャーシに埋め込みロータへの伝熱を防止することが記載されている。

特許文献４は、ファンモータの放熱機構を示しており、軸受けを収納するメタルハウジングに放熱板を取り付け、コイルの熱を効率よく発散するようにしている。

特開２００７−３２３７８４号公報 特開２００７−２５７７２４号公報 特開平１０−７０７８０号公報 特開２００７−１４３２０５号公報

特許文献１のように、熱電変換素子で冷却を行う構成は、比較的高価な素子を必要とする問題があり、量産上でコストが高くなる問題があった。

特許文献２に記載の構成は、コイルで発生した熱がハウジングから軸受けに伝わり、さらに、光ディスクを保持するターンテーブルに伝わり、光ディスクが変形するおそれがあった。

特許文献３に記載の構成は、樹脂シャーシを介して放熱するためには熱伝導性の良い樹脂を使用する必要があり、熱伝導性の良い樹脂の使用が高コストである問題があった。一般的な樹脂でシャーシを構成した場合には、樹脂の熱伝導性が低く、コイルから発生した熱が放熱されないため、コイル周辺に熱が溜まって高温となり、モータの特性や寿命に影響するなどの問題があった。

特許文献４に記載の構成は、ファンモータの放熱に関するものであり、光ディスクの反りなどの変形を解決することができるものではない。さらに、特許文献４に記載のものは、メタルハウジングの熱が軸受けに伝わり、軸受けの劣化を招くおそれがあった。

したがって、本技術の目的は、スピンドルモータのコイルで発生した熱が軸受けに伝達することを防止し、並びに光ディスクのロータ側の面が加熱されることによる光ディスクの変形を防止できるベースユニット及び光ディスク装置を提供することにある。

本技術は、スピンドルモータを支持するベースシャーシと、
スピンドルモータのステータから発生する熱をベースシャーシの非ディスク装着側へ放熱する放熱部材と、
ステータコアからスピンドルモータの軸受への熱伝達を抑制する手段と
を備えたベースユニットである。
また、本技術は、かかるベースユニットが搭載された光ディスク装置である。

少なくとも一つの実施形態によれば、スピンドルモータのステータコイルで発生した熱を放熱部材によって非ディスク搭載側へ放熱し、また、ステータコアから軸受への熱伝達を抑制することによって、スピンドルモータ及び光ディスクの温度上昇を抑え、スピンドルモータの性能への悪影響や光ディスクの熱膨張変形（光ディスクの反り）を防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。また、以下の説明における例示された効果により本技術の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は本技術の一実施の形態によるベースユニットの斜視図である。 図２はベースユニットの一部断面図である。 図３は放熱板の一例の斜視図である。 図４はベースユニットシャーシの一部の平面図である。 図５は比較例を示す一部断面図である。 図６は本技術の効果を説明するためのグラフである。

以下に説明する実施の形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本技術の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞

＜１．一実施の形態＞
本技術の一実施の形態は、光ディスクに対して情報を記録及び／又は再生する光ディスク装置である。光ディスクの種類（フォーマット）としては、種々のものを使用できる。例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＢＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−Ｒ、ＢＤ−ＲＥ等である。

「ベースユニットの一例」
本技術を適用できる光ディスク装置のベースユニットの一例を説明する。ベースユニット１０１は、図１に示すように、ケース（図示しない）内に所要の各部材及び各機構が配置されており、ケースには図示しないディスク挿入口が形成されている。ベースユニット１０１ば、ベースユニットシャーシ１０２を有する。ベースユニットシャーシ１０２は、中央に開口を有する枠型のもので、開口内を光ピックアップ１０３が移動するようになされている。

ベースユニットシャーシ１０２に取り付けられたスピンドルモータの回転軸の上にターンテーブル１０４が固定されている。光ディスクを使用するときに、ターンテーブル１０４に対してケース内に挿入された光ディスクのセンターホールが嵌合される。光ディスクは、図示しないローディング機構によってターンテーブル１０４上に搬送される。なお、ローディング機構としては、公知のスロットイン方式（吸い込み方式）及びトレイ方式の何れを使用しても良い。

光ピックアップ１０３が光ピックアップ移送機構によって摺動可能に設けられている。光ピックアップ１０３は、対物レンズ１０５等の光学素子、レーザダイオード、光電変換素子等をベースに取り付けた構成とされ、光ディスクに対して情報を記録し、また、光ディスクから情報を読み取るものである。

光ピックアップ１０３を送るために、送りモータ１０６がベースユニットシャーシ１０２に設けられている。送りモータ１０６によって回転される送りネジ１０７がベースユニットシャーシ１０２に配置されている。光ピックアップ１０３のベースと送りネジ１０７とが結合されている。光ピックアップ１０３を移送するときの案内用に金属製のガイド軸（第１のガイド部又は主軸）１０８がベースユニットシャーシ１０２上に配置されている。ベースユニットシャーシ１０２には、ガイド部１０９（第２のガイド部又は副軸）が形成されている。ガイド部１０９は、ガイド軸１０８と平行してベースユニットシャーシ１０２の端部に形成された凸部である。

「スピンドルモータの周辺の構成」
図２に示すように、ベースユニットのケース１の底板２に対してインシュレータ３を介して樹脂製のベースユニットシャーシ４（図１におけるベースユニットシャーシ１０２）が取り付けられている。インシュレータ３はダンパーとして機能する。図２は、ベースユニットシャーシ４の内でスピンドルモータの取り付けに関連する一部の構成が示されている。

ベースユニットシャーシ４に軸受５を収納するための軸受ハウジング６が一体に形成されている。軸受ハウジング６は、ベースユニットシャーシ４から上方に突出する円筒状の突起である。円筒状の突起の内部に軸受５が収納されている。軸受５は、例えば焼結体に潤滑油を含浸させたものである。軸受５の中心を回転軸７が貫通する。回転軸７は、軸受ハウジング６に取り付けられた軸受５でラジアル負荷を保持し、また、軸受ハウジング６内に回転軸７のスラスト負荷を保持するスラスト受けと光ディスク脱着時にスピンドル軸が外れないように保持するロータ抜け止めが配置されている。

回転軸７に対して、光ディスク１６の回転中心を脱着自在に取り付けるためのターンテーブル８（図１におけるターンテーブル１０４）が取り付けられている。ターンテーブル８は、ロータマグネット９を保持するロータケース１０に取り付けられている。ロータマグネット９と対向するように、ステータが配置されている。ステータは、積層コアの構成のステータコア１１と、ステータコア１１の各極に巻かれたステータコイル１２からなる。

軸受ハウジング６の外径部には、ステータコア１１の内径部が接して取り付けられている。すなわち、軸受５とステータコア１１の内径部の間に樹脂製の軸受ハウジング６が介在することになる。ステータコイル１２を流れる電流によって発熱が生じるが、この熱が軸受５に伝達されることが軸受ハウジング６によって抑えられる。したがって、軸受５が劣化することを防止することができ、また、回転軸７及びターンテーブル８を通じて光ディスク１６に熱が伝達し、光ディスク１６が変形することを防止できる。

さらに、一実施の形態では、放熱部材例えば図３に示すような放熱板１３によってベースユニットシャーシ４の非ディスク装着側（この例では、下側）にステータコイル１２で発生した熱を放熱させる。放熱板１３は、熱電導性に優れた材料例えばアルミニウムからなり、ベースユニットシャーシ４の下面に固定される。例えば放熱板１３に形成された係止用の爪１５をベースユニットシャーシ４の切欠きに挿入することによって、放熱板１３がベースユニットシャーシ４に取り付けられる。放熱板１３を接着によってベースユニットシャーシ４に取り付けてもよい。放熱板１３は、円筒状の軸受ハウジング６が挿入される円形の開口を有している。この開口の周囲から上方に延びる熱伝導部が形成される。

熱伝導部は、種々の形状をとりうるが、例えば図３に示すように、放熱板１３の一部を切り抜いて上に折り曲げたもの（立ち上げ部と適宜称する）を熱伝導部として使用できる。上述したように、軸受ハウジング６の外径部には、ステータコア１１の内径部が接して取り付けられている。立ち上げ部１４ａ及び１４ｂをステータコア１１の内径部と接触させるために、軸受ハウジング６の外径部の円筒面の一部を切欠き、上下方向に延びる溝を形成する。この溝内を立ち上げ部１４ａ及び１４ｂが案内されてステータコア１１の内径部と接触する。

すなわち、図４のように、ベースユニットシャーシ４の下側から放熱板１３の２ヶ所の折り曲げによる立ち上げ部１４ａ及び１４ｂが貫通孔を貫通し、立ち上げ部１４ａ及び１４ｂが軸受ハウジング６の切り欠き部とステータコア１１の内径部に挟まれるように挿入されている。熱伝導性を良くするために、ステータコア１１の内径部と放熱板１３の立上げ部１４ａ及び１４ｂの隙間には伝熱樹脂接着剤１７ａ及び１７ｂが充填されている。

上述した本技術の一実施の形態では、図２において矢印で示すように、ステータコイル１２で発生した熱がステータコア１１と接触して立ち上げ部１４ａ及び１４ｂに伝わり、さらに、放熱板１３に伝わる。放熱板１３から下側に向かって放熱される。このように、非ディスク装着側に放熱がなされるので、光ディスク２１の下面に対して熱が与えられることがなく、光ディスク２１が反るような変形を抑えることができる。

図５は、本技術の効果を説明するために使用する比較例の構成を示す。比較例では、ベースユニットシャーシ２１の上面、すなわち、ディスク装着面側に放熱板２２が設けられている。放熱板２２は、スピンドルモータのステータコイル１２が巻装されたステータコア１１及び軸受ハウジング２３と接触するようになされる。

かかる比較例の構成では、矢印で示すように、ステータコイル１２で発生した熱がステータコア１１に伝わり、さらに、ステータコア１１から放熱板２２に熱が伝わる。その結果、軸受５及び回転軸７に対して熱が伝わり、軸受５を劣化させたり、ターンテーブル８上の光ディスク１６を変形させたりするおそれがある。放熱板２２に伝わった熱は、上方に放熱され、光ディスク１６の下面を熱する。光ディスク１６の上面と下面の間で温度差が発生し、光ディスク１６が反るおそれがある。このように、放熱板２２をベースユニットシャーシ２１の上面に取り付ける構成では、軸受の劣化及び光ディスクの変形が生じるおそれがある。本技術は、かかる比較例と異なり、軸受の劣化及び光ディスクの変形を抑えることができる。

本技術の一実施の形態の構成において、光ディスク１６に対して繰り返しシーク駆動を行ったときの温度上昇に関する実験データを図６に示す。光ディスク装置において、例えばＣＬＶで光ディスク１６を再生する方式では、シーク動作によってアクセスする位置が変化すると、光ディスク１６の回転数をアクセス位置に応じて加減速させる必要があり、高速のシークを可能とするために、大電流を流す結果、スピンドルモータの発熱量が多くなる。

光ディスク２を繰り返しシーク駆動させたときの温度上昇に関する実験データを図６に示す。例えば熱電対を隣り合うステータコイル１２の間に設置して温度を計測した。図６において、最も温度上昇が大きな値（８０℃）のグラフ３１ｃは、放熱板を設けない場合の温度変化を示す。また、２番目に温度上昇が大きな値（６０℃）のグラフ３１ｂは、比較例によるベースユニット（図５の構成）の温度変化を示す。最も温度上昇が小さな値（４０℃）のグラフ３１ａは、本技術の一実施の形態の温度変化を示す。図６から、本技術の一実施の形態において、温度上昇が抑えられることが分かる。

また、一実施の形態では、ベースユニットシャーシ４や軸受ハウジング６などを一体型に形成したことで、部品数を削減できる。さらに、スピンドルモータの取付板への取付作業なども簡略化できる。

＜２．変形例＞
本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば一実施の形態では、ステータコアの内周部と放熱板の立上げ部の熱接続を伝熱接着剤にて実施したが、その他の接続方法を用いてもよい。例えば、放熱板の材料によっては溶接、溶着、カシメやネジなどで固定して接続しても良いし、ステータコアの内周部の一部に略平面を作り放熱板と面接触を取ることや、放熱板の立上げ部の形状をステータコアの内周部の形状に合うように曲面としても良い。放熱板の立上げ部を放熱板とは別部品で構成しても良い。

また、光ディスクの非搭載側への排熱だけが必要な場合には、ステータコアの内周部と放熱板を熱接続した形態のみで構成してもよいし、金属製の軸受ハウジングと組み合わせてもよい。

また、放熱部材とステータコアの熱接続は、ステータコアの内周部以外の部分で構成しても良いし、ステータコアの一部を折り曲げて放熱板に接続しても良い。例えば、ステータコアをベースユニットシャーシへ固定する方法を取れば、ベースユニットシャーシは軸受ハウジングとは空隙をもっていても良く、その場合には、ステータコア（の一部）と放熱板を熱接続してベースユニットシャーシの下面への放熱とする。

また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
スピンドルモータを支持するベースユニットシャーシと、
前記スピンドルモータのステータから発生する熱を前記ベースユニットシャーシの非ディスク装着側へ放熱する放熱部材と、
前記ステータコアから前記スピンドルモータの軸受への熱伝達を抑制する手段と
を備えたベースユニット。
（２）
前記放熱部材が前記ベースユニットシャーシの下面に配置され、前記スピンドルモータのステータコアと接触して前記ステータコアの熱を前記ベースユニットシャーシの下面に放熱するようにした（１）に記載のベースユニット。
（３）
前記スピンドルモータの軸受を収納する軸受ハウジングが前記ベースユニットと一体成形され、前記軸受ハウジングの外周面と前記ステータコアの間に前記放熱部材が介在されるようにした（１）に記載のベースユニット。
（４）
前記軸受ハウジングに形成された切欠き又は貫通孔と、前記切欠き又は貫通孔を案内され、前記ステータコアと接触する前記放熱部材の一部を有する（１）に記載のベースユニット。
（５）
前記ステータコアと前記放熱部材の間に伝熱樹脂を介在させるようにした（４）に記載のベースユニット。
（６）
（１）に記載のベースユニットが搭載された光ディスク装置。

１・・・ケース、４・・・ベースユニットシャーシ、５・・・軸受、
６・・・軸受ハウジングス、７・・・回転軸、９・・・ロータマグネット、
１１・・・ステータコア、１２・・・ステータコイル、１３・・・放熱板、
１４ａ，１４ｂ・・・立ち上げ部、１６・・・光ディスク

Claims (6)

1. スピンドルモータを支持するベースユニットシャーシと、
   前記スピンドルモータのステータから発生する熱を前記ベースユニットシャーシの非ディスク装着側へ放熱する放熱部材と、
   前記ステータコアから前記スピンドルモータの軸受への熱伝達を抑制する手段と
   を備えたベースユニット。
2. 前記放熱部材が前記ベースユニットシャーシの下面に配置され、前記スピンドルモータのステータコアと接触して前記ステータコアの熱を前記ベースユニットシャーシの下面に放熱するようにした請求項１に記載のベースユニット。
3. 前記スピンドルモータの軸受を収納する軸受ハウジングが前記ベースユニットと一体成形され、前記軸受ハウジングの外周面と前記ステータコアの間に前記放熱部材が介在されるようにした請求項１に記載のベースユニット。
4. 前記軸受ハウジングに形成された切欠き又は貫通孔と、前記切欠き又は貫通孔を案内され、前記ステータコアと接触する前記放熱部材の一部を有する請求項１に記載のベースユニット。
5. 前記ステータコアと前記放熱部材の間に伝熱樹脂を介在させるようにした請求項４に記載のベースユニット。
6. 請求項１に記載のベースユニットが搭載された光ディスク装置。

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