(57)【要約】【課題】ディスク媒体のチャッキングにおいて正確な調芯を実現すること。【解決手段】本発明は、ディスク媒体の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪２と、複数の固定爪２の間に配置され、ディスク媒体が固定爪２に嵌合される際に孔の内壁によって押圧され、その反力によってディスク媒体を保持する可動爪３とを備えており、可動爪３の表面には、ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とがディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられており、この呼び込みテーパ面には、載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面が挿入方向に沿って順に設けられているものである。また、このようなディスクチャック装置１を、スピンドルモータやディスク媒体駆動装置に適用したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク媒体の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪と、
前記複数の固定爪の間に配置され、前記ディスク媒体が前記固定爪に嵌合される際に前記孔の内壁によって押圧され、その反力によって前記ディスク媒体を保持する可動爪とを備えており、
前記可動爪の表面には、前記ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とが前記ディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられており、前記呼び込みテーパ面には、当該載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面が当該挿入方向に沿って順に設けられている
ことを特徴とするディスクチャック装置。
【請求項２】
前記２つの副テーパ面の前記載置基準面に対する角度は、前記挿入方向の上手側の副テーパ面より下手側の副テーパ面の方が小さくなっている
ことを特徴とする請求項１記載のディスクチャック装置。
【請求項３】
前記固定爪と前記可動爪とは一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のディスクチャック装置。
【請求項４】
ディスク媒体を回転させる軸を備えたモータと、
前記モータの軸を中心として取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するディスクチャック装置とを備えるスピンドルモータにおいて、
前記ディスクチャック装置は、
前記ディスク媒体の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪と、
前記複数の固定爪の間に配置され、前記ディスク媒体が前記固定爪に嵌合される際に前記孔の内壁によって押圧され、その反力によって前記ディスク媒体を保持する可動爪とを備えており、
前記可動爪の表面には、前記ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とが前記ディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられており、前記呼び込みテーパ面には、当該載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面が当該挿入方向に沿って順に設けられている
ことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
前記２つの副テーパ面の前記載置基準面に対する角度は、前記挿入方向の上手側の副テーパ面より下手側の副テーパ面の方が小さくなっている
ことを特徴とする請求項４記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
ディスク媒体を回転させる軸を備えたモータと、
前記モータの軸を中心として取り付けられ、前記ディスク媒体の中央に設けられた孔と嵌合するディスクチャック装置とを備えるディスク媒体駆動装置において、
前記ディスクチャック装置は、
前記ディスク媒体の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪と、
前記複数の固定爪の間に配置され、前記ディスク媒体が前記固定爪に嵌合される際に前記孔の内壁によって押圧され、その反力によって前記ディスク媒体を保持する可動爪とを備えており、
前記可動爪の表面には、前記ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とが前記ディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられており、前記呼び込みテーパ面には、当該載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面が当該挿入方向に沿って順に設けられている
ことを特徴とするディスク媒体駆動装置。
【請求項７】
前記２つの副テーパ面の前記載置基準面に対する角度は、前記挿入方向の上手側の副テーパ面より下手側の副テーパ面の方が小さくなっている
ことを特徴とする請求項６記載のディスク媒体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中央に孔が設けられたディスク媒体を保持するディスクチャック装置、およびこれを用いたスピンドルモータならびにディスク媒体駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスク媒体は、その中央に設けられた孔をチャッキングリングに嵌合して固定し、スピンドルモータによって高速回転することで情報の読み出しや書き込みを行っている。近年では、ブルーレイディスク（ソニー社登録商標）のような高密度記録が可能なディスク媒体も登場し、高速かつ高精度にディスク媒体を回転させるスピンドルモータやディスク媒体のチャッキング技術が必要となってきている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、従来のディスクチャック装置を説明する模式図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は可動爪の部分拡大図である。すなわち、このディスクチャック装置１は、ディスク媒体（図示せず）の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪２と、この複数の固定爪２の間に配置され、ディスク媒体が固定爪２に嵌合される際に孔の内壁によって押圧され、その反力によってディスク媒体を保持する可動爪３とを備えている。
【０００４】
また、固定爪２および可動爪３の配置の周辺には、装着されたディスク媒体の面が載置されるターンテーブル４が設けられている。
【０００５】
図１２は、固定爪と可動爪とを説明する模式断面図である。可動爪３は固定爪２と一体的に形成されており、上端が固定端、下端が可動端となっている。ディスク媒体が装着されていない状態では、可動爪３の可動端は固定爪よりも外側に突出しており、ディスク媒体が装着される際には孔によって内側に押し込まれることになる。この片持ち状の支持によって可動爪３はバネ性を有することになる。
【０００６】
このようなディスクチャック装置において、可動爪３の表面には、ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる３つのテーパ面が挿入方向に沿って順に設けられている。ここで、ディスク媒体の挿入方向上手側から順にＡ面、Ｂ面、Ｃ面とする。Ａ面、Ｂ面、Ｃ面の順に、載置基準面に対するテーパ角度は大きく（垂直に近く）なっており、ディスク媒体の孔がＡ面からＢ面に沿って呼び込まれ、最終的にＣ面で調芯される状態となる。
【０００７】
この際、可動爪３は、ディスク媒体の孔の内壁によって内側に押し込まれるが、バネ性によって反発してその力によってディスク媒体の孔を保持（チャック）する状態となる。つまり、ディスク媒体がチャックされる際、固定爪２のテーパ面をディスクが滑り、最終的に可動爪３のＣ面で、ディスク媒体は可動爪３のバネ力を受け調芯され保持されることになる。
【０００８】
図１３は、可動爪の各テーパ面の角度を示す図である。ディスク媒体が滑らかに滑り込むように、載置基準面に対するθa、θbの角度は、図１２に示す固定爪２の対応するテーパ面角度と同じになっている。そして、各面の角度は、θa＜θb＜θcの関係になっている。
【０００９】
次に、ディスクの調芯精度を上げるためには、可動爪３のバネ力を上げる必要がある。可動爪３のバネ力を上げるためには、可動爪３の厚さを厚くしたり、幅を広くしたり、Ｃ面をより外周に位置させたりする。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−０９２６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来のディスクチャック装置において、ディスクの調芯精度に関わる可動爪のバネ性向上のため、可動爪の厚さを厚くしたり、幅を広くしたり、Ｃ面をより外周に位置させたりする方法をとったとしても、可動爪の局部に応力集中を起し、クリープを考えるとバネ力を必要以上に上げることはできない。このため、調芯精度も良くならず、最悪の場合は、光ディスクドライブの記録再生時、信号の読み書きのエラーを起こすという問題も生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、ディスク媒体の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪と、複数の固定爪の間に配置され、ディスク媒体が固定爪に嵌合される際に孔の内壁によって押圧され、その反力によってディスク媒体を保持する可動爪とを備えており、可動爪の表面には、ディスク媒体の載置基準面に対して角度の異なる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とがディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられており、この呼び込みテーパ面には、載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面が挿入方向に沿って順に設けられているものである。また、このようなディスクチャック装置を、スピンドルモータやディスク媒体駆動装置に適用したものである。
【００１３】
このような本発明では、ディスク媒体の孔に固定爪および可動爪が嵌合してディスク媒体の保持を行う構成において、可動爪に設けられる呼び込みテーパ面と最終テーパ面とのうち呼び込みテーパ面が２つの副テーパ面より構成されることから、ディスク媒体が呼び込みテーパ面から最終テーパ面まで呼び込まれる際、最終テーパ面への送り込み直前でディスク媒体の面方向へ力が加わり、正確な調芯が行われた状態で最終テーパ面に送り込まれるようになる。
【００１４】
特に、呼び込みテーパ面を構成する２つの副テーパ面のディスク媒体の載置基準面に対する角度として、挿入方向の上手側の副テーパ面より下手側の副テーパ面の方を小さくすることで、上記のような呼び込みの際のディスク媒体面方向への力がより強く働き、正確な調芯が行われるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明によれば、ディスク媒体の調芯動作時に、ディスクが可動爪の挿入方向下手側の最終テーパ面に挿入される前に呼び込みテーパ面である程度調芯され、その後、下手側の最終テーパ面でさらに偏芯量が追い込まれていくため、調芯精度を著しく向上することが可能となる。
【００１６】
また、ディスク媒体の調芯精度が向上することから、スピンドルモータにおいては正確な回転動作を実現でき、ディスク媒体駆動装置においては、記録再生時に、信号の読み書きのエラーが低減され、信頼性の高いドライブ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るディスクチャック装置を説明する模式図である。すなわち、このディスクチャック装置１は、ディスク媒体（図示せず）の中央に設けられた孔の内径に対応して配置される複数の固定爪２と、この複数の固定爪２の間に配置され、ディスク媒体が固定爪２に嵌合される際に孔の内壁によって押圧され、その反力によってディスク媒体を保持する可動爪３とを備えている。
【００１８】
固定爪２と可動爪３とは各々奇数個配置されている。図１に示す例では固定爪２および可動爪３ともに７個が交互に円周状に配置されている。特に、可動爪３を奇数個配置すると、調芯の際の偏りを防止することができる。
【００１９】
また、固定爪２および可動爪３の配置の周辺には、装着されたディスク媒体の面が載置されるターンテーブル４が設けられている。
【００２０】
したがって、ディスク媒体がディスクチャック装置１に装着されると、固定爪２および可動爪３によって回転中心位置の位置決めすなわち調芯が行われ、ターンテーブル４によって載置位置すなわち挿入深さ方向の位置決めが行われることになる。
【００２１】
図２は、固定爪および可動爪の周辺の部分拡大図、図３は、可動爪の部分拡大図である。可動爪３は固定爪２と一体的に形成されている。また、場合によってターンテーブル４とも一体的に形成されている。
【００２２】
固定爪２、可動爪３、ターンテーブル４は例えば樹脂材料による射出成形によって一括成形される。この成形によって、可動爪３の上端は固定端、下端が可動端となり、固定端に対して可動端が素材によるバネ性を持つことになる。
【００２３】
そして、ディスク媒体が装着されていない状態では、可動爪３の可動端は固定爪２よりも外側に突出しており、ディスク媒体が装着される際には孔によって内側に押し込まれることになる。この片持ち状の支持によって可動爪３のバネ性が実現される。
【００２４】
このようなディスクチャック装置１において、可動爪３の表面には、ディスク媒体の載置基準面（本実施形態ではターンテーブルのディスク媒体載置面）に対して角度の異なる３つの主テーパ面がディスク媒体の挿入方向に沿って順に設けられている。
【００２５】
ここで、３つの主テーパ面を、ディスク媒体の挿入方向上手側から順にＡ面、Ｂ面、Ｃ面とする。なお、本願請求項に係る発明の呼び込みテーパ面はＢ面、最終テーパ面はＣ面と対応する。また、本実施形態では、中央の主テーパ面であるＢ面が載置基準面に対して角度の異なる２つの副テーパ面によって構成されている。この２つの副テーパ面をディスク媒体の挿入方向上手側から順にＢ１面、Ｂ２面とする。
【００２６】
このような固定爪２および可動爪３による構成で、ディスク媒体の孔が挿入されると、ディスク媒体の孔が固定爪２のテーパ面を滑り込んでいき、可動爪３まで達した段階で孔の内壁によって可動爪３が内側に押し込まれる。
【００２７】
この際、可動爪３はバネ性によって反発してその力によってディスク媒体の孔を保持（チャック）する状態となる。つまり、ディスク媒体がチャックされる際、固定爪２のテーパ面から最終的に可動爪３のＣ面で、ディスク媒体は可動爪３のバネ力を受け調芯され保持されることになる。また、一番奥まで挿入されるとターンテーブル４上にディスク媒体が載置され、ここで奥行き方向の位置が決まることになる。
【００２８】
図４は、固定爪および可動爪の部分拡大断面図、図５は、可動爪の各テーパ面の角度を示す図である。本実施形態では、先に説明したように、可動爪３の中央の主テーパ面であるＢ面に２段階の傾きを設けた副テーパ面、Ｂ１面とＢ２面とを設けている。
【００２９】
これにより、本実施形態のディスクチャック装置では、固定爪２のテーパ面をディスクが滑り、最終的な位置合わせを行う可動爪３のＣ面に挿入される前、ディスク内径は一旦可動爪３のＢ２面に当たる。
【００３０】
ディスク内径がＢ２面に当たった際、ディスクはＢ２面からバネ力として外周方向の力を受ける。この力により、ディスクはある程度調芯され、そして、Ｃ面に挿入され、ここでＣ面から受けるバネ力で、さらに追い込まれ調芯されていく。
【００３１】
実際、ディスク媒体の縦方向の変位に対して、ディスク媒体の調芯の状態をシミュレーションした結果を図６に示す。ここで、上記シミュレーションの計算式は、図７に示すものとなる。また、図７に示す各種の力とその方向の定義は図８に示すものとなる。
【００３２】
この計算式では、可動爪の固定端に近いＡ面について、爪以外の周辺形状と同一かつバネ定数が十分に大きいと判断し、バネ定数が無いものとした計算式（１）を用いている。一方、可動爪のＢ面、Ｃ面についてはバネ定数があるものとした計算式（２）を用いている。
【００３３】
図６に示すシミュレーション結果は、これら計算式（１）、（２）の方程式を解いたもので、δとｓを時間の関数として求め、ある時間に対するδとｓとを決めている。図６に示すグラフの縦軸であるディスク縦方向変位は、このδの値を換算したものである。またグラフの横軸であるディスク偏芯両は、ｓの値を換算したものとなっている。
【００３４】
このようなシミュレーション結果より、本実施形態では、従来に比べて、ディスクがＣ面に挿入される前に、ディスクの偏芯量が小さくなり、Ｃ面でさらに偏芯量が小さくなっていく様子が分かる。
【００３５】
したがって、可動爪３のバネ力を必要以上に大きくしなくても調芯精度が向上することから、可動爪３のクリープへの影響を考えず、調芯精度を向上できることになる。また、調芯精度を上げるために、可動爪３全体のバネ力を上げるという構造変更が必要なく、可動爪３で応力集中も起こさず、可動爪３のクリープの心配もなく、信頼性の高い構造を提供できることになる。
【００３６】
ここで、Ｂ２面における載置基準面に対するテーパ角度θb2は、ディスク媒体の面方向すなわち外周方向への力を加えるべく、以下の関係になっている。
【００３７】
θc＞＞θb2＜θb1
【００３８】
また、Ｂ２面におけるテーパ角度θb2は、ディスク媒体（例えば、ＤＶＤディスク）の貼りずれである０．１５ｍｍを考慮すると６６°以下が望ましく、またＢ２面への応力集中を考えると角度は大きい程良い。
【００３９】
したがって、全ての項目を考慮すると、Ｂ２面におけるテーパ角度θb2は、４０°程度が好ましい。
【００４０】
また、Ｂ１面ではディスク媒体が当たらないよう、Ｂ１面は固定爪２のテーパ面より内周側に位置しなければならない。ディスク媒体は、Ｂ２面で初めて可動爪３と接触することが望まれる。
【００４１】
図９は、本実施形態のスピンドルモータを説明する模式断面図である。このスピンドルモータ１０は、先に説明した本実施形態のディスクチャック装置が適用されたもので、このディスクチャック装置を回転させるためのモータ１１を備えており、モータ１１の軸Ｐにチャックボス１４を介してディスクチャック装置が取り付けられている。
【００４２】
モータ１１は、モータステータ１１ａとモータロータ１１ｂとから構成される。モータステータ１１ａは軸受１１ｃを介して軸Ｐを保持しており、この軸Ｐの先端にチャックボス１４を圧入し、このチャックボス１４にディスクチャック装置が取り付けられている。また、軸受ケースの周辺にはコイル１２が配置されている。
【００４３】
モータロータ１１ｂは、一端側がチャックボス１４と接続され、他端側の内側にコイル１２と対向するマグネット１３が取り付けられている。また、モータロータ１１ｂはターンテーブル４を保持する役目も備えている。
【００４４】
このようなスピンドルモータでは、モータ１１の作用によって軸Ｐを中心にモータロータ１１ｂが回転し、このモータロータ１１ｂとともにターンテーブル４およびディスクチャック装置も回転する状態となる。
【００４５】
本実施形態のディスクチャック装置をスピンドルモータ１０に適用することにより、確実かつ正確にディスク媒体を装着し、この状態で正確にディスク媒体を回転させることが可能となる。
【００４６】
図１０は、スピンドルモータにディスク媒体を装着した状態を示す模式断面図である。先に説明したように、このスピンドルモータ１０には本実施形態のディスクチャック装置が適用されており、ディスク媒体Ｄの孔をディスクチャック装置の固定爪２および可動爪３と嵌合させるように挿入し、ターンテーブル４の位置まで押し込むと、ディスク媒体Ｄはターンテーブル４の基準面上に載置されるとともに、軸Ｐを中心として調芯、保持される状態となる。
【００４７】
なお、ディスクチャック装置にディスク媒体Ｄを装着するにあたり、必要に応じて上側からクランパ（図示せず）で押さえるようにしてもよい。また、反対に、クランパは固定しておき、スピンドルモータ１０をクランパ側に上昇させてディスク媒体Ｄをクランパとの間で挟持し、ディスクチャック装置の固定爪２および可動爪３に嵌合させ、ディスク媒体Ｄをクランパとターンテーブル４との間で挟持するようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態に係るディスク媒体駆動装置は、上記のようなスピンドルモータ１０を所定の筐体内に組み込むことで構成される。これにより、ブルーレイディスク（ソニー社登録商標）等の大容量記録媒体のドライブ機構として安定したチャッキングおよび精度の高いディスク調芯を行うことが可能となる。
【００４９】
なお、上記説明した本実施形態のディスクチャック装置では、固定爪２、可動爪３とも３つのテーパ面から成る構造を例として説明したが、Ａ面、Ｃ面の２つのテーパ面から成る構造にも適用可能である。
【００５０】
この場合、Ａ面を本発明の呼び込みテーパ面、Ｃ面を本発明の最終テーパ面として、Ａ面に２つの副テーパ面を設ける。これにより、Ｃ面にディスク媒体が挿入される前にディスク媒体が外周方向の力を受けるようＡ面の副テーパ面が作用し、精度の高い調芯を行うことが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態のディスクチャック装置１は、固定爪２および可動爪３とも７つから成る構成を説明したが、例えばセルフチャック構造で、３本の押さえ爪の間に可動爪３を設ける構造においても、本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係るディスクチャック装置を説明する模式図である。
【図２】固定爪および可動爪の周辺の部分拡大図である。
【図３】可動爪の部分拡大図である。
【図４】固定爪および可動爪の部分拡大断面図である。
【図５】可動爪の各テーパ面の角度を示す図である。
【図６】ディスク媒体の調芯の状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】シミュレーションの計算式を説明する図である。
【図８】計算式の各種力とその方向の定義を説明する図である。
【図９】本実施形態のスピンドルモータを説明する模式断面図である。
【図１０】スピンドルモータにディスク媒体を装着した状態を示す模式断面図である。
【図１１】従来のディスクチャック装置を説明する模式図である。
【図１２】従来のディスクチャック装置における固定爪と可動爪とを説明する模式断面図である。
【図１３】従来のディスクチャック装置における可動爪の各テーパ面の角度を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ディスクチャック装置、２…固定爪、３…可動爪、４…ターンテーブル、１０…スピンドルモータ、１１…モータ、１１ａ…モータステータ、１１ｂ…モータロータ、１２…コイル、１３…マグネット、１４…チャックボス、Ｐ…軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008117474.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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