(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心孔付きディスクを載置し駆動するターンテーブルと、回転中心に対し位置を固定され前記中心孔をガイドする円筒状の固定芯出部材と、前記固定芯出部材の一部から半径方向に変位可能に突出する２個の可動芯出部材とを備え、前記固定芯出部材の直径は、ディスク中心孔直径の規格下限値を越えない可及的に大なる値とし、前記固定芯出部材の中心を前記回転中心から偏心させ、その偏心方向に対し回転中心を介して対向する位置に、前記２個の可動芯出部材の中心を配置したディスククランプ機構。
【請求項２】
可動芯出部材は金属製である請求項１記載のディスククランプ機構。
【請求項３】
固定芯出部材の偏心量は、中心孔直径が規格公差の中央にあるディスクを回転中心に対し偏心なく置いたとき、前記固定芯出部材が前記中心孔に内接するようにした請求項１記載のディスククランプ機構。
【請求項４】
請求項１記載のディスククランプ機構を備えたディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスク状の媒体を用いる情報記録機器に係り、なかでも中心孔付きディスクを回転駆動するためのディスククランプ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク状の媒体を用いる情報記録再生機器においては、ディスクの位置決め孔である中心孔の直径に一定のばらつきを認めざるを得ない。したがって機器のディスククランプ機構ではディスクの遊びが生じる。この遊びを小さくするため３個の可動突起を等分に配置して位置決めするのが旧来の方法であった。しかしこの３個の可動突起を常に同じ量だけ動かすことは至難の業であり、より安定に作動する機構が求められていた。
【０００３】
この要求に応えるための技術の一つが、特開平１１−２７３２０３号公報に公開されている。図９に示すように、胴部９１と、この胴部の外周面から半径方向に突出して胴部と一体に形成された第一のガイド部９２と、それから１２０°隔てた２箇所で径方向に進退可能に設けられた第二及び第三のガイド部９３、９４とを有する。このように胴部の周りに１つの固定突起と２つの可動突起を等分に配置し、これらによってばらつきのある中心孔を保持している。このとき胴部から突出する固定突起９１が中心孔の位置決めの基準となり、精度の高いセンタリングを可能にするというものである。
【０００４】
ところで近年の情報記録再生機器は、車載用途などその使用環境が多彩になってきた。そしてそのような振動環境下ではディスクを装着するときに加速度が加わる。また機器の機構によっては、ディスクを装着するときディスクに側圧が加わる。そのときディスクは、可動突起のディスク規正力が十分に働かず、偏心したままクランプされることがある。
【０００５】
この現象に対して上記ディスククランプ機構は旧来のクランプ機構よりも改善されているが、しかしなおセンタリング精度が不十分となる可能性があった。すなわちこの機構は、ディスクの中心孔を、回転中心と同心に形成された円筒状の胴部と、その外周面から径方向に突出する１つの固定突起と、２つの可動突起とでガイドしており、ディスクに対する加速度（または側圧）が固定突起と可動突起との中間の方向に加わったとき、胴部と中心孔との隙間分だけディスクが移動する余地があるからである。上記公報ではその対策としてさらに別の‘補助ガイド部’と称する突起を設けることを提案しているが、突起と突起との中間の方向には依然として移動する可能性を残していた。
【０００６】
またディスクは、多様なメーカによって大量に生産される。保管は常に理想環境にあるとは限らずディスクに変形が生じる可能性もある。これらによってディスクの中心孔の精度が上記公報出願時に想定されたよりも劣悪な品質であるとき、特に真円度に問題があるときは、突起で位置決めすると、突起に対し中心孔の凹凸がどのように対向するかによって偏心の大きさが変化する。つまり真円度が偏心に影響する。そしてこれが録再信頼性の低下につながっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように機器の使用環境が過酷になり、さらに高いレベルの録再信頼性が求められる場面において、ディスククランプ機構は改善すべき課題をもっていた。本発明は、ディスクに外力を加えながら装着する悪条件でも偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ること、ディスクの中心孔の真円度によらず偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ることを達成し、もって従来に増して録再信頼性の高い情報記録機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のディスククランプ機構は、回転中心に対し位置を固定されディスクの中心孔をガイドする円筒状の固定芯出部材と、固定芯出部材の一部から半径方向に変位可能に突出する２個の可動芯出部材とを備え、固定芯出部材の直径は、ディスク中心孔直径の規格下限値を越えない可及的に大なる値とし、固定芯出部材の中心を回転中心から偏心させ、その偏心方向に対し回転中心を介して対向する位置に、２個の可動芯出部材の中心を配置したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ａ）中心孔付きディスクを載置し駆動するターンテーブルと、ｂ）回転中心に対し位置を固定され中心孔をガイドする円筒状の固定芯出部材と、ｃ）固定芯出部材の一部から半径方向に変位可能に突出する２個の可動芯出部材とを備え、ｄ）固定芯出部材の直径は、ディスク中心孔直径の規格下限値を越えない可及的に大なる値とし、ｅ）固定芯出部材の中心を回転中心から偏心させ、その偏心方向に対し回転中心を介して対向する位置に、２個の可動芯出部材の中心を配置したディスククランプ機構である。
【００１０】
すなわち、固定芯出部材の直径は、実用可能な限りの大きな径としている。ゆえに、多点突起で支持する従来構造に比べ、固定ガイドの占有領域が大きくなり、ディスクをいかなる方向に偏心させても、またディスクに外力を与えながら装着しても、偏心量を従来よりも小さくできる。よって、加速度の加わる振動環境下でディスクを装着するような悪条件のときでも偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ることができる。
【００１１】
また、従来構造にあるような突起をもたない円筒形状の固定芯出部材でガイドしている。すなわち、固定芯出部材はディスクの中心孔をほぼその最大内接円でガイドする。よって、中心孔の真円度がよくないディスクにおいても、ディスク装着方向によって芯出し精度が変化しない。したがってディスクの中心孔の真円度によらず偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ることができる。
【００１２】
ここで‘中心孔直径の規格下限値を越えない可及的に大なる値’とは、ディスクを傾けて装着したときディスク中心孔径が見かけ上減少すること、ディスクの温度が低いとき熱膨張係数に応じて中心孔径が減少すること、固定芯出部材の製作公差、さらには規格外ディスクの存在などを考慮して、規格下限値から僅かに小径とした値をいう。直径減少値は、中心孔径１１ｍｍのディスクの場合０．０５ｍｍまでに留めるのがよく、ディスク温度や規格外ディスクなどの問題がなければ０．０３ｍｍまでとするのがよい。中心孔径に対する比率でいえばそれぞれおよそ０．５％、０．３％となる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、可動芯出部材は金属製である請求項１記載のディスククランプ機構である。可動芯出部材を金属製としたから、その表面を高い硬度にかつ滑らかにできる。よって、ディスクに対し可動芯出部材の一点が集中して多数回当接摺動しても低い摩擦係数を維持でき、長期にわたって安定に保持できるディスククランプ機構を得ることができる。
【００１４】
また同時に本発明の固定芯出部材は、従来のように胴部の外周に設けた樹脂突起によらず、固定芯出部材の偏心させた側面でディスクの中心孔をガイドする。このとき固定芯出部材におけるディスク当接位置が分散するから、従来のように樹脂突起のみが摩耗してディスクとの摩擦係数が変化することがない。したがってディスクのチャッキングミスを低減でき、長期にわたって安定に保持できるディスククランプ機構を得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、固定芯出部材の偏心量を、中心孔直径が規格公差の中央にあるディスクを回転中心に対し偏心なく置いたとき、固定芯出部材が中心孔に内接するようにした請求項１記載のディスククランプ機構である。こうすると、規格公差の中央値で製作されたディスクにおいて、中心孔を回転中心と一致させてクランプできる。ゆえに、ディスクが正しく装着されたとき、大多数のディスクにおいて偏心を最小にできる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載のディスククランプ機構を備えたディスク駆動装置である。このディスククランプ機構によって、ディスクを偏心させながら装着する悪条件下でも偏心を少なくでき、ディスクの中心孔の真円度によらず偏心を少なくできる。そしてその結果、従来に増して録再信頼性の高い情報記録機器を提供することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図２は、本発明の実施例に係るディスククランプ機構の周辺部を表わした外観図である。図１はそのディスククランプ機構の平面図である。図３はその矢視側面断面図である。図４はその可動芯出部材の外観図であり、図５はそのマグネットホルダの外観図である。図６は固定芯出部材の偏心量を説明するための模式図である。図７は外力によって生じる偏心を説明するための模式図である。図８は中心孔の真円度の影響を説明するための模式図である。
【００１９】
まず情報記録機器におけるディスククランプ機構の位置づけを説明する。図２においてディスククランプ機構１０は、スピンドルモータ２０のシャフト２１に取り付けられている。スピンドルモータの天面にはモータ取付板２２が固着してあって、この部分で機器のシャーシ（図示せず）に取り付けられる。スピンドルモータからはリード線２３が延び、機器の駆動回路（図示せず）に接続される。
【００２０】
ディスククランプ機構にはディスク１００が装着される。ディスクは中心孔１０１を有するメディア１０２とクランピングプレート１０３とで構成される。クランピングプレートは強磁性体でできており、ディスククランプ機構のマグネットで吸引される。そしてメディアを固定芯出部材１２で位置決めしながらターンテーブル１１にしっかりと圧着する。この状態でスピンドルモータはディスククランプ機構を回転駆動し、ディスクを回転させる。そして情報の書き込み、読み取りが行われる。
【００２１】
ディスククランプ機構の詳細を説明する。ディスククランプ機構は平面で見ると図１のような構造である。この図の矢視部の断面を見たものが図３である。図３においてディスククランプ機構は、ディスクを載置するターンテーブル１１、それと一体に形成されディスクの中心孔を位置決めする固定芯出部材１２、同じく中心孔を押圧し芯出しする調芯バネ１３、ディスクを吸引するマグネット１４、その磁界形成を助けるバックヨーク１５、マグネットを固定するマグネットホルダ１６で構成されている。
【００２２】
このうち調芯バネの形状を図４に示す。金属板でできており、その２箇所に可動芯出部材１７、１８が形成されている。可動芯出部材はアーチ状であって、ディスクの中心孔を外周側へ押圧できるようになっている。またマグネットホルダ１６は図５のような形状をもっている。円形リング部分１６ａは波ワッシャ状に折り曲げてあり、さらにリングから３個のフック１６ｂが延びている。フックは図３に示すようにターンテーブル１１の孔１１ａに係合する。他の部材は図３により容易に理解できる単純形状であるので説明を省略する。
【００２３】
本発明のポイントは図１に表わされている。ディスクは既に述べたように固定芯出部材と２個の可動芯出部材とで位置決めされるが、固定芯出部材１２の中心Ａはシャフト２１（回転中心）に対し偏心している（偏心量ｈを誇張して示している）。そして２個の可動芯出部材１７、１８はその偏心方向とは反対側に、互いに１２０°の角度をもって配置されている。可動芯出部材は固定芯出部材の外周から弾性的に突出している。また固定芯出部材の直径（図の半径Ｒの２倍）は、ディスクの中心孔の規格下限値を上限とする可及的に大なる値に作られている。
【００２４】
固定芯出部材の偏心量ｈをどのように設定するかについて、図６を用い説明する。図は本実施例のディスククランプ機構を抽象化した模式図である。図においてディスクの中心孔１０１（一点鎖線）は回転中心を示すＸＹ軸と同軸に置かれている。そしてその内周に固定芯出部材１２があり、そのＹ方向上端で中心孔に内接している。そして可動芯出部材１７、１８は偏心方向とは反対側で中心孔に内接している。
【００２５】
たとえばミニディスク（商標）では中心孔の公差は、最小１１．００ｍｍ、最大１１．０７ｍｍと規定されている。したがって市場にあるディスクの中心孔径は、１１．０３５ｍｍを中心として片側０．０３５ｍｍの巾に分布しているものと推測される。本実施例のディスククランプ機構は、１１．０３５ｍｍのものにおいて偏心がゼロとなるようにし最大多数のディスクで記録再生ヘッドが良好に追従するようにするという考え方で作られている。そのために、回転軸に対し偏心なく置かれた１１．０３５ｍｍ径の中心孔に、円筒状の固定芯出部材の外周面を内接させる。このとき固定芯出部材の偏心量は、その径が１１．００ｍｍである場合、その径差０．０３５ｍｍの２分の１、すなわち０．０１７５ｍｍとなる。
【００２６】
しかし固定芯出部材の直径は、その製作公差や、ディスクが傾いたまま装着されることを考慮して僅かに小さく製作するのがよい。そして固定芯出部材の偏心量はそれによる半径減少分だけ増加させる必要がある。この直径減少値をたとえば０．０１５ｍｍとすると偏心量は０．００７５ｍｍだけ大きくしなければならない。すなわち、偏心量ｈは０．０１７５＋０．００７５＝０．０２５ｍｍとすべきことになる。
【００２７】
ディスクに側圧が加わるとき本実施例のディスククランプ機構がどのように偏心を低減するかを説明する。図７はその説明のための模式図である。図には従来例に挙げたディスククランプ機構とディスクの中心孔とを重ねて示している。図で実線で描いたものがクランプ機構である。そのうち‘胴部’９１は中央の円形部分であり、上方に突出する部分が‘第一のガイド部’９２（固定突起）であり、下側の左右にある突出部が‘第二のガイド部’‘第三のガイド部’９３、９４（可動突起）である。図のＸＹ軸は胴部の中心すなわち回転中心を示す。これに重ねるディスクの中心孔径は規格公差の下限値のものを想定している。
【００２８】
このクランプ機構にディスクを重ねたとき、中心孔は図の一点鎖線で表わされた円の位置１０１ａにくるであろう。しかしディスクにＸ軸方向の外力が加わると、中心孔は二点鎖線で表わした位置１０１ｂに移動する。ディスクは外力のない段階ですでにＹ軸方向にｅｙだけ偏心しているが、外力によって偏心ｅｘが生じ、これらがベクトル加算される。したがってディスクの偏心は外力のないときよりも増加してしまうこととなる。
【００２９】
これに対し本発明のディスククランプ機構は、固定芯出部材を図７のハッチング領域を含めた領域に、すなわち図の一点鎖線領域１０１ａと重なるように形成したものである。こうすることにより偏心ｅｘが加わることを防ぎ、ディスクに側圧を加えながら装着するような悪条件下で、ディスクの偏心量を従来よりも小さく抑えることができる。
【００３０】
つぎに、ディスクの中心孔の真円度とディスクの偏心との関係を論ずる。この実施例に採りあげたミニディスクはいまや、年間１億枚以上が生産されている。生産メーカも国内外多様である。用途は車載用にも拡大しており劣悪な環境で保管されることもある。そしてこのような状況下では必ずしも品質のよくないディスクが増加する。中心孔は、通常は真円度数μｍの軽い楕円形状が多いが、上の理由によってさらに悪化し、さらに多様な形状に歪む。また一方トラックピッチは今後益々縮小される。ミニディスクでは従来１．６μｍであったものが１．５μｍとなった。僅かな変更にみえるが、機器は、この比率以上に、ディスクの偏心を抑えるかあるいはヘッド追従性能を向上させなければならない。ディスククランプ機構において、かつては中心孔の真円度による偏心悪化は大きな問題とは考えられていなかった。しかし上述の状況やトラックピッチ縮小指向により、考慮すべき問題となりつつある。
【００３１】
図８は真円度の影響を説明するための模式図である。図の中央に実線で示したのは従来例のディスククランプ機構である。そしてその３つの突起に外接する円１０１ｃ（二点鎖線）は、ディスクの仮想の中心孔であり、さらにそれに外接する歪んだ略円形状の線１０１ｄが実際の中心孔である。
【００３２】
ディスクの内径には既述のように許容公差があるが、その寸法は一般に栓ゲージで管理されている。すなわち上で述べた仮想の中心孔１０１ｃの寸法で管理される。そして実際の中心孔１０１ｄは真円ではなく、それに外接する歪んだ略円形状となっている（図では誇張してある）。一方従来のディスククランプ機構は図のように３点の突起でその中心孔をガイドしている。そうすると、突起に対して中心孔がどのように対向するかによって、ディスクの偏心の程度が異なってくる。すなわち図のハッチング領域が偏心に影響を与える。
【００３３】
そのため本実施例のディスククランプ機構は、図の仮想の中心孔１０１ｃに限りなく近い固定芯出部材でガイドすることにより、このような問題の発生を防止したものである。すなわち固定芯出部材がディスクの中心孔をその最大内接円でガイドすることにより、ディスクの中心孔の真円度に問題がある場合でも芯出し精度に影響しないようにする。したがってディスクの中心孔の真円度によらず偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ることができる。
【００３４】
さらにディスククランプ機構の耐久性について論ずる。既に述べたように本実施例におけるガイド部は固定芯出部材１２の外周円筒部を用いており、従来のように突起によらない。したがって固定芯出部材におけるディスク当接位置が分散し、従来のように突起のみが摩耗してディスクとの摩擦係数が変化することがない。また可動芯出部材１７、１８は金属製としている。したがってその表面を高い硬度にかつ滑らかにできる。よって、ディスクに対し可動芯出部材の一点が集中して多数回当接摺動しても低い摩擦係数を維持できる。これらによってこのディスククランプ機構は、長期にわたってディスクをチャッキングミスなく保持することができる。
【００３５】
以上本発明の一実施例を説明したが、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に応用変形が可能である。たとえば可動芯出部材の数を２個として説明したが、これを３個以上とすること、あるいは固定芯出部材の外周に影響軽微な凹部を設けることは本発明の範囲である。
【００３６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ディスクに外力を加えながら装着する悪条件でも偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ること、ディスクの中心孔の真円度によらず偏心を少なくできるディスククランプ機構を得ること、長期にわたって安定に保持できることを達成し、もって従来に増して録再信頼性の高い情報記録機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るディスククランプ機構の平面図
【図２】（ａ）本発明の実施例に係るディスククランプ機構の周辺部を表わした平面図
（ｂ）同側面図
【図３】本発明の実施例に係るディスククランプ機構の矢視側面断面図
【図４】（ａ）本発明の実施例に係るディスククランプ機構の調芯バネ（可動芯出部材）の平面図
（ｂ）同側面断面図
【図５】（ａ）本発明の実施例に係るディスククランプ機構のマグネットホルダの平面図
（ｂ）同側面断面図
【図６】固定芯出部材の偏心量を説明する模式図
【図７】外力の有無によるディスクの偏心を説明する模式図
【図８】真円度によるディスクの偏心を説明する模式図
【図９】従来例に係るディスククランプ機構の平面図
【符号の説明】
１０  ディスククランプ機構
１１  ターンテーブル
１２  固定芯出部材
１７、１８  可動芯出部材
２１  シャフト（回転中心）
１０１    ディスクの中心孔
１０１ａ  外力がないときの中心孔の位置
１０１ｂ  外力があるときの中心孔の位置
１０１ｃ  仮想の中心孔（最大内接円）
１０１ｄ  真円度を含む実際の中心孔
Ａ  固定芯出部材の中心
ｈ  固定芯出部材の偏心量
Ｒ  固定芯出部材の半径
ｅｙ  外力がないときの中心孔のＹ軸方向への偏心
ｅｘ  外力があるときの中心孔のＸ軸方向への偏心
【図１】
0003959921.tif 000002
【図２】
0003959921.tif 000003
【図３】
0003959921.tif 000004
【図４】
0003959921.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003959921.tif 000008
【図８】
0003959921.tif 000009
【図９】
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