JP3755233B2 - 回転駆動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動機構の技術分野に属し、詳しくは、重量的にアンバランスな合成回転体を回転させたときに生じる振動を抑制すると共に、振動を抑制した状態での使用回転数域を拡大する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用機械、家庭用電化製品或いはコンピュータ等には、モータ等によって回転される回転部材を備えるものが多く見うけられる。例えば、コンピュータに使用されるディスクドライブ装置（回転駆動装置）は、信号記録媒体である光ディスクや光磁気ディスク等をディスク回転駆動機構によって回転させながら光学ピックアップ装置や磁気ヘッド装置により情報信号の再生及び／又は記録を行う。かかるディスクドライブ装置にあっては、ディスク回転駆動機構によって回転される光ディスクも合成回転体の一部に含まれる。
【０００３】
ディスクドライブ装置は、上記ディスク回転駆動機構により回転される光ディスクにレーザ光を照射する光学ピックアップ装置を備えている。そして、上記ディスク回転駆動機構は、光ディスクが装着されるディスクテーブルとこのディスクテーブルを回転させるためのスピンドルモータとを備えている。
【０００４】
上記光学ピックアップ装置は、光ディスクにレーザ光を照射するための光源と、光ディスクの信号記録面上で反射されたレーザ光の反射光を受光する光検出器とを備えている。そして、光学ピックアップ装置とディスク回転駆動機構とは、例えば、サブシャーシに搭載されている。サブシャーシは、これに固定支持したディスク回転駆動機構に対して接離する方向に移動可能に光学ピックアップ装置を支持している。
【０００５】
このように構成されるディスクドライブ装置は、スピンドルモータにより回転される光ディスクに光学ピックアップ装置から出射されるレーザ光を照射して、情報信号の記録及び／又は再生を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクの如き記録ディスクは、製造時等に重量的なアンバランスが生じることがある。そして、重量的なアンバランスがある記録ディスクを回転させると、回転中心と重心とが一致していないため、この記録ディスクは、ディスクテーブルと共に振動する。このような振動が生じると、光学ピックアップ装置による記録ディスクの信号記録面に対するフォーカシング及びトラッキングや、磁気ヘッド装置による記録ディスクへの追従が良好に行われなくなる。
【０００７】
また、通常、記録ディスクに生じるアンバランスの量は記録ディスクによって差がある。即ち、記録ディスクの基板厚さが不均一であったり或いは密度が不均一であったりして、記録ディスクの中心に該記録ディスクの重心が位置せず、記録ディスクそれぞれについて、重量的なアンバランスが生ずる。
【０００８】
さらに、近時、記録ディスクへのデータの記録又は再生を高速回転で行うことが可能になっており、回転速度の増加と共に記録ディスクの振動は大きくなってしまうという問題もある。
【０００９】
従って、記録ディスクごとにこれらの重量的なアンバランスの量或いは回転速度に応じて随時対応可能な振動抑制手段がなければ、記録ディスクの振動を抑えることができない。
【００１０】
そこで、本発明回転駆動機構は、上記した問題点を克服し、回転駆動手段によって行われる回転が回転中心の偏心を生じない状態で為されるようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明回転駆動機構は、上記した課題を解決するために、回転駆動手段により支軸を介して回転され、軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す移動空間を有するケース体と、該ケース体の移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを有し、該バランス部材を回転駆動手段の回転に伴い合成回転体の他の部分に対して相対的に移動させて、合成回転体の合成重心を回転軸上に位置させることにより調芯する自動調芯機構を備え、回転加速時において、所定の回転数になるまでバランス部材をケース体の中心部に保持するバランス部材保持手段と、上記所定回転数以上になって外周部に移動されたバランス部材を、その回転減速時においては上記所定回転数よりも低い回転数になるまでケース体の中心部に戻って来ないようにするバランス部材戻り抑制手段を設けたものである。
【００１２】
従って、本発明回転駆動機構にあっては、自動調芯機構を備えたので、合成回転体に偏重心があったとしても、合成回転体を調芯した状態で回転させることができ、しかも、バランス部材保持手段を設けたので、回転加速時において、高速回転になってからバランス部材を開放するため、バランス部材の回転とケース体の回転との相対的な速度が「０」となるまでが早く、調芯作用が迅速に為されるとともに、バランス部材戻り抑制手段を設けたので、回転減速時において、上記調芯状態を低速回転まで維持することができるため、回転駆動機構の使用回転数域を拡大することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明回転駆動機構の詳細を添付図面に示した実施の形態に従って説明する。
【００１４】
先ず、本発明回転駆動機構における自動調芯機構の原理について説明する。
【００１５】
かかる自動調芯機構ついては、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置により説明されている。Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置についての詳細は、理工学社出版「機械力学」（昭和５７年３月）Ｐ１４６、１４７を参照されたい。
【００１６】
本明細書において、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１を簡単に、図１により説明する。Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１とは、回転円板２と該回転円板２の溝３の中に自在に動くことができるように配された２個の鋼球（バランス部材）４、４と回転軸５とから構成されており、回転円板２の回転数が、回転軸５の固有円振動数（危険速度）を超えたときに、Ｍｅ＝２ｍｒ・ｃｏｓα（Ｍ：回転円板２と回転軸５のロータ部質量、ｅ：ロータ部偏心量、ｍ：鋼球４の質量、ｒ：鋼球起動半径、α：偏心方向と鋼球４のなす角度）を満足する位置に鋼球４、４が自動的に位置され、回転円板２の偏心を無くし、ロータ部の振動を軽減する装置である。
【００１７】
ここで、Ｔｈｅａｒｌの自動平衝装置１が、回転軸５の固有円振動数を超えたときに作動する理由を簡単に述べれば、回転円板２の重心Ｇの運動と鋼球４、４の運動が逆位相となり、偏心方向とは逆方向に鋼球４、４が移動して位置されるためである。
【００１８】
そして、本発明回転駆動機構６はこのようなＴｈｅａｒｌの自動平衡装置１の原理に基づく自動調芯機構７を有する。尚、上記Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１において、バランス部材として２つの鋼球４、４を用いて説明されているが、本発明の回転駆動機構６の自動調芯機構７におけるバランス部材は、これに限らず、本出願人が既に平成９年３月７日に出願した平成９年特許願第５３７０４号の明細書に記載したすべてのバランス部材を含むものである。
【００１９】
回転駆動機構６は、回転駆動手段８と、該回転駆動手段８の支軸９に固定された自動調芯機構７とを備え、回転駆動機構６は装置本体に固定されたベースシャーシ１０に弾性部材１１を介して支持されたサブシャーシ１２に固定されている（図２参照）。これにより、サブシャーシ１２がベースシャーシ１０に対してフローティング支持されて、サブシャーシ１２、これに搭載されるもの（回転駆動機構６など）及び弾性部材１１により振動系１３が構成される。尚、かかる振動系１３は後述するように、本発明回転駆動機構６の自動調芯機構７において重要な役割をする。
【００２０】
自動調芯機構７は、円環状の移動空間１４を有したケース体１５と、該ケース体１５の移動空間１４内に移動自在に配置された複数のバランス部材１６、１６、・・・とを備える（図３参照）。このケース体１５は上記Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１における回転円板２に、また、バランス部材１６、１６、・・・はその鋼球４、４にそれぞれ相当する。
【００２１】
尚、このような自動調芯機構７は、回転駆動手段８の支軸９に固定されていれば良く、その位置は例えば、回転駆動手段８の機構内部であっても良く、また、後述する実施例で説明するディスクテーブルの内部、或いは、チャッキング部材の内部に内蔵するようにしてもよい。
【００２２】
上記ケース体１５の中心部には、バランス部材１６、１６、・・・を所定の回転数（以下、「離脱回転数」という。）になるまでその中心部に保持しておくバランス部材保持手段１７が設けられ、バランス部材１６、１６、・・・を、回転加速時において、回転駆動手段８が離脱回転数になるまで、バランス部材保持手段１７とともに回転させる。これにより、離脱回転数を超えて遠心力により外周部に移動されたバランス部材１６、１６、・・・は、早期にケース体１５との相対的な速度がほぼ「０」となる。
【００２３】
これは、若し、回転駆動手段８の回転開始時からバランス部材１６、１６、・・・を移動空間１４内で移動自在にしておくと、その慣性により、ケース体１５が回転してもバランス部材１６、１６、・・・が停止した状態又はケース体１５の回転に対して遅延した状態が生じてしまい、ケース体１５とバランス部材１６、１６、・・・との相対的な速度が「０」となるまで時間がかかり、後述するように、調芯が遅延するからである。従って、上記離脱回転数は、できるだけ高回転数でかつ上記振動系１３の共振周波数よりもやや低く設定することが望ましい。
【００２４】
また、ケース体１５には、該ケース体１５の外周部に移動されたバランス部材１６、１６、・・・が、上記離脱回転数よりも低い回転数になるまでケース体１５の中心部に戻って来ないようにするバランス部材戻り抑制手段１８が設けられ、回転減速時において、上記離脱回転数よりも低い回転数（以下、「戻り回転数」という。）になるまで、バランス部材１６、１６、・・・をケース体１５の外周部に位置させる。これにより、上記離脱回転数よりも低くなっても戻り回転数になるまで調芯状態が維持される。戻り回転数とは、当該バランス部材戻り抑制手段１８を有しない場合において、例えば、後述する実施例において説明するバランス部材保持手段１７がマグネットである場合、該マグネットのバランス部材１６、１６、・・・に対する吸引力がバランス部材１６、１６、・・・にかかる遠心力よりも大きくなる回転数よりも低い回転数を意味する。
【００２５】
従って、バランス部材１６、１６、・・・は、回転加速時においては、高速回転（上記離脱回転数）にならなければ外周部へ移動せず、かつ、回転減速時においては、低速回転（戻り回転数）にならなければ中心部に戻って来ないようになり、広い回転数域においてバランス部材１６、１６、・・・を外周部に位置させ、調芯状態を維持することができる。
【００２６】
弾性部材１１の弾性係数は弾性部材１１とサブシャーシ１２の質量（サブシャーシ１２に搭載するものの質量も含める。）とにより決定され、これらにより構成される振動系１３の共振周波数を回転駆動機構６の使用回転数よりも低く設定する。尚、弾性部材１１には、あらゆる弾性部材を用いることができ、天然ゴム、合成ゴム、軟質合成樹脂のほかバネ等でも良い。
【００２７】
回転駆動手段８には、スピンドルモータ等の駆動源の他、モータドライバー等の制御系等、回転制御に係る一切の構成物が含まれる。
【００２８】
合成回転体１９には、回転駆動手段８により回転されるすべての部材、例えば、後述する実施例において説明するディスクドライブ装置におけるディスクテーブル、チャッキング部材や自動調芯機構７のほか、回転駆動手段８に含まれる回転する部材であるロータ２０及び支軸９やディスクテーブルに装着される記録ディスクが含まれる。
【００２９】
上記振動系１３は、本発明回転駆動機構６の自動調芯機構７において以下のような機能を有する。
【００３０】
即ち、自動調芯機構７においては、本来、回転駆動手段８の回転数がいわゆる危険速度（軸ブレが増大する速度）を超えたときに、バランス部材１６、１６、・・・が合成回転体１９の有する重量的アンバランスを打ち消すような位置に移動する（以下、「引込み現象」という。）ため、調芯作用が為されるが、このような回転駆動手段８において軸ブレが生ずる回転数（危険速度）とは、数１０ＫＨｚぐらいであり、通常の使用回転数（約１０００〜６０００ｒｐｍ）では、上記危険速度には遙かに及ばない。そのため、上記振動系１３を構成することにより、本来の危険速度に達しなくても、振動系１３の共振により、バランス部材１６、１６、・・・の引込み現象を生じさせることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明回転駆動機構の各実施例を添付図面に従って説明する。尚、以下に示した各実施例は、本発明を光ディスクや光磁気ディスクの如き記録ディスクに対する再生や記録を行う１２倍速のディスクドライブ装置の回転駆動機構に適用したものである。
【００３２】
図４乃至図９は第１の実施例に係る回転駆動機構を用いたディスクドライブ装置２１を示す。
【００３３】
記録ディスク２２は、例えば、ポリカーボネートの如き合成樹脂材料によって直径１２０ｍｍの円盤状に形成された透明基板に信号記録面が形成されて構成されている。そして、記録ディスク２２には、その中心部に円形開口部（チャッキング孔）２２ａが設けられている。記録ディスク２２は円形開口部２２ａに後述するディスクテーブルの位置決め突起が嵌合されることにより位置決めされる。
【００３４】
ディスクドライブ装置２１は回転駆動手段となるスピンドルモータ２３及び光学ピックアップ装置２４が載置されるメカシャーシ２５と、ベースシャーシ２６に対してメカシャーシ２５をフローティング支持する複数のダンパ２７、２７、・・・とを備えて構成されている（図４参照）。尚、メカシャーシ２５は上記サブシャーシ１２に相当し、また、ダンパ２７は上記弾性部材１１に相当する。
【００３５】
光学ピックアップ装置２４は上記メカシャーシ２５にガイドシャフト２８、２８を介してディスクテーブルに装着された記録ディスク２２の半径方向に移動自在に支持されている。そして、光学ピックアップ装置２４は、レーザダイオードの如き図示しない光源及び光検出器を有し、光源より発せられるレーザ光を対物レンズ２９を介して記録ディスク２２に照射し、また、レーザ光の記録ディスク２２よりの反射光を光検出器によって検出するように構成されている。
【００３６】
回転駆動機構３０は、上記スピンドルモータ２３と該スピンドルモータ２３によって回転される支軸（スピンドル軸）３１の上端寄りの位置に固定されたケース体３２と同じくスピンドル軸３１の上端部に固定されたディスクテーブル（ターンテーブル）３３とを備えている（図５参照）。
【００３７】
スピンドル軸３１はメカシャーシ２５上に固定されたモータ基板３４に対して、回転軸受け３５、３５を介して軸回りに回転可能に支持されている。スピンドル軸３１にはスピンドルモータ２３を構成するモータロータ３６が取り付けられ、該モータロータ３６は略円筒状に形成され内面部に駆動マグネット３７が固定されている。即ち、スピンドル軸３１はスピンドルモータ２３の支軸（駆動軸）となっている。また、駆動マグネット３７は、モータ基板３４上に固定されたステータコイル３８に対向している（図５参照）。
【００３８】
ディスクテーブル３３は略円板状に形成され、中央部に形成された支軸圧入孔にスピンドル軸３１の先端部が圧入されることにより、該スピンドル軸３１に固定されている。そして、ディスクテーブル３３はその中央部に記録ディスク２２の位置決めを行うための位置決め突起３３ａが設けられている。位置決め突起３３ａは略円錐台形状に突出して設けられ、記録ディスク２２の円形開口部２２ａに嵌合して記録ディスク２２を位置決めする。
【００３９】
また、位置決め突起３３ａ内には磁石が内蔵されており、磁性材料を有する図示しないチャッキング部材（クランパ）が吸着されるようになっている。即ち、記録ディスク２２は位置決め突起３３ａがチャッキング部材を吸着することでディスクテーブル３３とチャッキング部材との間に挟まれて確実に保持される。そして、スピンドルモータ２３のステータコイル３８に駆動電流が供給されてモータロータ３６が回転すると、該モータロータ３６と共にスピンドル軸３１、ケース体３２、ディスクテーブル３３、チャッキング部材及びディスクテーブル３３に装着された記録ディスク２２が一体的に回転され、また、各バランス球４３、４３、・・・も移動空間３２ａ内でスピンドル軸３１の回転軸回りに回転される。即ち、スピンドルモータ２３に含まれる回転する部材（モータロータ３６、スピンドル軸３１）、スピンドルモータ２３により回転する回転部材（ディスクテーブル３３、チャッキング部材、記録ディスク２２、自動調芯機構７）が合成回転体３９を構成する（以下、これらの各部材の全体の重心、即ち、合成回転体３９の重心を「合成重心」という。）。
【００４０】
そして、上記ダンパ２７、２７、・・・及びメカシャーシ２５（スピンドルモータ２３、光学ピックアップ装置２４などメカシャーシ２５に搭載されるすべてのもの（ディスクテーブル３３とチャッキング部材等）も含む。）により、振動系４０が構成される。かかる振動系４０は上記実施の形態で説明した振動系１３に相当する。
【００４１】
かかる振動系４０の共振周波数は、当該ディスクドライブ装置２１が１２倍速のものである場合には、例えば、７５Ｈｚ（４５００ｒｐｍ）になるように上記ダンパ２７、２７、・・・の弾性係数が設定される。これは、１２倍速ディスクドライブ装置２１の使用回転数域が約３０００〜６０００ｒｐｍであり、現在多くあるディスクドライブ装置にあっては、回転駆動開始直後、最内周側の情報信号を読みに行くのが一般的で、その最内周の情報信号を読みに行った時が最大回転数（６０００ｒｐｍ）となるため、この最大回転数になるまでに調芯作用が為されていれば良いことによる。
【００４２】
尚、上記振動系４０の共振周波数をもっと最大回転数６０００ｒｐｍに近づけても良い。このようにすると、振動系４０の共振周波数よりやや低い回転数に設定する離脱回転数を高く設定することでき、ケース体３２とバランス球４３、４３、・・・との相対的な速度が早期に「０」となり、その分、引込み現象を早期に実現することが可能となる。
【００４３】
ケース体３２は、例えば、合成樹脂材料により形成され、モータロータ３６とディスクテーブル３３との間にスピンドル軸３１に固定された状態で位置されている。そして、ケース体３２は収容部４１と該収容部４１を覆う天板部４２とから成り、収容部４１の中心部分がスピンドル軸３１に該スピンドル軸３１と同軸状に固定されている。
【００４４】
そして、ケース体３２の内部空間（以下、「移動空間」という。）３２ａは円環状になっており、その移動空間３２ａ内には、バランス部材となる、例えば、６個のバランス球４３、４３、・・・が収納されて上記自動調芯機構７を構成している。
【００４５】
バランス球４３、４３、・・・は、鉄やニッケルの如き磁性材料により球状に形成され、それぞれ移動空間３２ａ内において、その半径方向にも、周方向にも移動自在になっている。
【００４６】
移動空間３２ａ内の中央部には、磁界発生手段となるマグネット（永久磁石）４４が配設されている。マグネット４４は、円環状を為し、その厚さ方向（回転軸方向と平行な方向）に２極着磁されていて、上記収容部４１の内周壁に外嵌状に設けられて、スピンドル軸３１に対して同軸状に配設されている。そして、スピンドルモータ２３が回転していないとき又は低回転のときは、バランス球４３、４３、・・・はマグネット４４に吸着されて、移動空間３２ａ内の内周部側に位置されている。これにより、マグネット４４は、所定回転数（離脱回転数）になるまでバランス球４３、４３、・・・を吸着し、上記バランス部材保持手段１７として機能する。
【００４７】
また、上記バランス球４３、４３、・・・はマグネット４４に吸着された状態で、その隣り合うもの同士が同じ方向に磁化され、互いに反発し合うため、６つのバランス球４３、４３、・・・は周方向に等間隔に位置されている。このため、バランス球４３、４３、・・・があることによる偏重心はなく、回転開始から離脱されるまでの間の回転にバランス球４３、４３、・・・に起因するにブレが生ずるようなことはない。
【００４８】
マグネット４４の上面及び下面には該マグネット４４よりもやや大きな直径の円環状をしたヨーク４５、４５が吸着されており、これにより、マグネット４４の磁界は一方のヨーク４５と他方のヨーク４５とのそれぞれの外周縁間に主に形成され、磁束が集中するため吸引力が増加するとともに、磁力がケース体３２の外周部まで及びにくくなっている。
【００４９】
これにより、ヨーク４５、４５は、上記マグネット４４のバランス部材保持手段としての機能を増強するとともに、ケース体３２の外周部に移動されたバランス球４３、４３、・・・にマグネット４４の磁力をあまり及ばせず、バランス球４３、４３・・・にかかる遠心力が小さくなるまで、即ち、回転数が低く（戻り回転数）なるまで、バランス球４３、４３・・・がマグネット４４の磁力により戻って来るのを抑制するバランス部材戻り抑制手段として機能する。
【００５０】
尚、この実施例においてはヨーク４５、４５を円環状のマグネット４４の上面及び下面に設けたが、本発明はこれに限らず、上面のみ又は下面のみに設けるようにしても良い。また、この実施例において、ヨーク４５、４５はマグネット４４よりもやや大きな直径をしたものを用いたが、このようにすると、ヨーク４５と４５とのそれぞれの外周縁間に磁束を集中させることができ、マグネット４４の吸着力を高めるとともにケース体３２の外周部に及ぼす磁力の影響を少なくすることができる。また、ヨーク４５、４５の直径をマグネット４４と同一にするようにしても良く、かかる場合、マグネット４４のバランス球４３、４３、・・・に対する吸着力が弱まりケース体３２の外周部に及ぼす磁力を大きくすることができる。
【００５１】
このように、ヨーク４５、４５の大きさを適宜に選択することにより、マグネット４４のバランス球４３、４３・・・に対する吸着力を設定することができ、これにより、バランス球４３、４３、・・・をマグネット４４から離脱させる離脱回転数及び戻って来る戻り回転数を適宜設計することができる。また、マグネット４４の吸着力は、ヨーク４５、４５の形状（直径、厚さなど）のほか、マグネット４４そのものの磁力、バランス球４３、４３・・・の大きさ、材質などによっても、適宜変更することができる。従って、マグネット４４及び／又はヨーク４５、４５による吸着力を適宜選定することにより、ディスクドライブ装置２１において、回転加速時におけるバランス球４３、４３、・・・の離脱回転数、或いは、回転減速時におけるバランス球４３、４３、・・・の戻り回転数を適宜設計することができる。
【００５２】
次に、上記ディスクドライブ装置２１の回転駆動機構３０における自動調芯機構７のバランス球４３、４３、・・・の動きについて、図１０及び図１１に従って説明する。図１０及び図１１は（偏重心）アンバランス量が１ｇ・ｃｍの記録ディスク２２をディスクドライブ装置２１に装着したときのメカシャーシ２５のラジアル方向における加速度（Ｇ）とスピンドルモータ２３の回転数（ｒｐｍ）との関係を表わしたグラフ図である。
【００５３】
尚、図１２及び図１３は、ヨーク４５、４５を有しない回転駆動機構におけるメカシャーシの加速度とスピンドルモータの回転数との関係を表わしたグラフ図であり、本実施例と比較する意味で併せて説明する。
【００５４】
また、ヨーク４５、４５を備えたこの回転駆動機構３０は、その自動調芯機構７のバランス球４３、４３・・・の離脱回転数が４０００ｒｐｍに、戻り回転数が１５００ｒｐｍに、振動系４０の共振周波数が７５Ｈｚ（４５００ｒｐｍ）に、それぞれ設定されている。尚、ヨークを有しない回転駆動機構は、ヨークを有しない分、バランス球４３、４３、・・・の離脱回転数が３０００ｒｐｍと低く、また、ケース体の外周部まで磁界が強く及ぶため、バランス球４３、４３、・・・の戻り回転数が２０００ｒｐｍとなっている。
【００５５】
しかして、回転駆動機構３０のスピンドルモータ２３が回転し始めると（回転加速時）、約１５００ｒｐｍまではほとんど振動がなく、１５００ｒｐｍを超えると振動が徐々に増加する（図１０参照）。
【００５６】
回転駆動機構３０はそのスピンドルモータ２３が４０００ｒｐｍになったときに、バランス球４３、４３、・・・がマグネット４４から離脱する。この離脱された瞬間ではバランス球４３、４３、・・・の回転数はマグネット４４とほゞ同じとなっているが、離脱された瞬間にバランス球４３、４３、・・・の慣性によりその回転数はケース体３２の回転数に対して遅延する。即ち、バランス球４３、４３、・・・はその離脱した瞬間では、ケース体３２の加速度について行けず、一瞬、相対的な速度が「負」になる。
【００５７】
その後、移動空間３２ａ内でバランス球４３、４３、・・・はその半径方向及び周方向にも移動して暴れるが、ケース体３２の内底面及び外周壁内面との摩擦抵抗などにより、スピンドルモータ２３の回転力がバランス球４３、４３、・・・に伝達されるため、約４５００ｒｐｍ直前で、ケース体３２との間の相対的な速度がほぼ「０」となる。この状態では、バランス球４３、４３・・・はケース体３２の外周部に位置され、遠心力によりその外周壁内面に押し付けられた状態となる。
【００５８】
回転数が４５００ｒｐｍ付近においては振動系４０の共振が生じ、バランス球４３、４３、・・・の引込み現象が生ずる。尚、４５００ｒｐｍ付近において、図１０にはその振動が特に大きくなったことが現れていないが、これは、それまでの状態がバランス球４３、４３、・・・が暴れているため、共振がグラフ上現われないものと考えられるが、ケース体３２の運動とバランス球４３、４３、・・・の運動とは逆位相となって、バランス球４３、４３、・・・が合成回転体３９のアンバランスの方向とは逆方向に移動して引込み現象が生じる（図７参照）。
【００５９】
そして、ほゞ４５００ｒｐｍで引込み現象が生ずると、調芯作用が為され、これにより、メカシャーシ２５の振動が減少し、その加速度はほゞ０．５Ｇぐらいとなる。
【００６０】
このように、各バランス球４３、４３、・・・はアンバランスを有する記録ディスク２２が回転された場合、いわゆる自動調芯作用により自己が適宜に移動し、これにより、合成重心の位置が回転軸上に位置する。従って、合成回転体３９は振動することなく回転し、従って、アンバランスを有する記録ディスク２２を装着してもこれらの合成重心を回転軸上に位置させた状態で回転させることができる。
【００６１】
その後、スピンドルモータ２３の回転数が増加しても、振動は若干増加するものの、大きく増加することはなく、使用回転数域のうち最大使用回転数である６０００ｒｐｍでもその加速度は０．７〜０．８Ｇ以内となっている。
【００６２】
尚、重量的なアンバランス（偏重心）がない記録ディスク２２をディスクドライブ装置２１に装着した場合には、もともと振動系４０の振動が小さいため、バランス球４３、４３、・・・の離脱回転数を超えたところで、バランス球４３、４３、・・・が移動空間３２ａ内でやや暴れるが、もともとアンバランスがないため、早期に調芯作用が為され、バランス球４３、４３、・・・は移動空間３２ａ内において、図８及び図９に示すように、スピンドル軸３１の回転軸回りにほゞ等角度間隔となるように位置する。
【００６３】
これに対して、ヨーク４５、４５を有しない回転駆動機構にあっては、３０００ｒｐｍまで、上記回転駆動機構３０とほゞ同じグラフ（図１２）を描くが、３０００ｒｐｍでバランス球がマグネットから離脱してケース体内でバランス球が暴れる。そして、回転数が低い段階でバランス球が離脱されると、ケース体との相対的な速度がほぼ「０」になるまで、やや時間を要す。このグラフ図には現れていないが、実際には、回転の加速度を小さく（グラフ図の傾きを緩やかにする。）しなければならない。
【００６４】
そして、かかる回転駆動機構においても４５００ｒｐｍ直前でケース体とバランス球との相対的な速度がほぼ「０」となり、４５００ｒｐｍ付近においては振動系４０の共振が生じ、バランス球４３、４３、・・・の引込み現象を生じ、調芯が為される。また、６０００ｒｐｍは上記回転駆動機構３０と同様に回転数の増加と共に、やや振動が増加する。
【００６５】
次に、本実施例に係る回転駆動機構３０における回転減速時の作用について説明する。
【００６６】
６０００ｒｐｍからスピンドルモータ２３の回転を減速して行くと、その振動は大きく変化することなく、徐々に減少して、３０００ｒｐｍ付近でほゞ振動がなくなる。この回転減速時に振動が少ないのは、一旦、調芯作用が実行されると、バランス球４３、４３、・・・がマグネット４４に吸着されるまで、即ち、その自動調芯機構７における戻り回転数になるまでその調芯状態が維持されるためである（図１１参照）。
【００６７】
そして、回転数が１５００ｒｐｍになったときに、マグネット４４のバランス球４３、４３、・・・に対する吸引力が遠心力に優り、バランス球４３、４３、・・・はマグネット４４に引き寄せられて吸着される。このような低回転域においては、多少の偏重心があってもこれによる振動は小さく、仮りに、この範囲の回転数域においても記録ディスク２２の信号情報の読み書きをする場合であっても影響はない。
【００６８】
このように、ヨーク４５、４５を設けた自動調芯機構７を備えたディスクドライブ装置２１にあって、その使用回転数域（３０００〜６０００ｒｐｍ）において、重量的なアンバランスを有する記録ディスク２２を回転させても自動調芯作用により合成回転体３９に振動を生ずることがなく、このような記録ディスク２２であってもその信号記録面に対して良好に情報信号の書き込み又は読み出しができる。
【００６９】
尚、上記した使用回転数域は１２倍速のディスクドライブ装置２１の通常の使用回転数域であるが、このように高速型のディスクドライブ装置にあっては、高速モードと低速モードとを設定できるようになっているものがある。例えば、１２倍速の高速モードと、４倍速の低速モードとを有するディスクドライブ装置があり、その使用回転数域は高速モードのときが３０００〜６０００ｒｐｍで、低速モードのときが１０００〜２０００ｒｐｍとなっている。更にこの種のディスクドライブ装置は、１倍速でも使用できるようになっており、この場合、その使用回転数域は約２００〜５００ｒｐｍとなっている。
【００７０】
そして、上記したディスクドライブ装置２１にあっては、１５００ｒｐｍまで調芯状態を維持することができ、しかも、このように低速回転域においては調芯状態を解消しても振動は少ないため、上記した４倍速や１倍速における使用回転数域は勿論、すべての回転数域０〜６０００ｒｐｍにおいて、記録ディスクの読み書きに障害をもたらす振動が発生することはない。
【００７１】
これに対して、ヨークを有しない上記回転駆動機構にあっては、６０００ｒｐｍから減速して行くと、約２０００ｒｐｍでバランス球がマグネットに引き付けられてしまい、これにより、調芯状態が解消されて合成回転体のアンバランスがそのまま振動系を振動させてしまうことになり、ほゞ２０００ｒｐｍでメカシャーシの加速度値がやや上昇しているのが解る（図１３参照）。
【００７２】
このように、ヨークを有しない回転駆動機構にあっては、回転減速時において、調芯状態が早くに解消されてしまい予期せぬ振動が発生する。
【００７３】
要するに、マグネットの磁力のみによりバランス球の離脱及び戻りを行う場合、マグネットの磁力を大きくすると、離脱回転数を高くすることができるが、戻り回転数も高くなってしまい、また、マグネットの磁力を小さくすると、戻り回転数を低くすることができるが、離脱回転数も低くなってしまうことになる。
【００７４】
そこで、本発明の上記実施例のように、ヨーク４５、４５を設けると、マグネット４４の磁力の大きさを大きくすることなく吸引力を増すことができ、同じ磁力のマグネット４４を使用した場合、離脱回転数を高くすることができ、しかも、磁束が集中するため、周囲への磁力の影響を小さくすることができ、戻り回転数を低くすることができる。
【００７５】
尚、上記実施例において、離脱回転数を振動系４０の共振周波数４５００ｒｐｍに比較的近い４０００ｒｐｍとしたので、上述のようにケース体３２の回転数とバランス球４３、４３、・・・との相対的な速度を早く「０」にすることができる。
【００７６】
また、上記実施例においては、振動系４０の共振周波数をディスクドライブ装置２１の使用回転数域（３０００〜６０００ｒｐｍ）内に設定することにより、この共振周波数より高次の共振周波数が使用回転数域内に存在することなく、回転駆動機構３０の回転数が振動系４０の高次の共振周波数と一致したならば生ずるであろう振幅の大きな振動が生ぜず、更に安定した回転を得ることができる。
【００７７】
このように、回転駆動機構の使用回転数域内に振動系の高次の共振周波数を含めないようにするためには、最大使用回転数をＲとし、振動系の１次共振周波数をｆrとすると、
Ｒ／２＜ｆr＜Ｒ
の関係を有するようにすれば良い。
【００７８】
例えば、上記本実施例にかかる１２倍速のディスクドライブ装置２１の場合には、振動系４０の１次共振周波数を５０Ｈｚ（３０００ｒｐｍ）乃至１００Ｈｚ（６０００ｒｐｍ）の範囲内に設定する。このようにすることにより、振動系４０の２次共振周波数は１００Ｈｚ乃至２００Ｈｚの範囲内となって、使用回転数域に２次共振周波数が含まれず、使用回転数域内において２次共振による振幅の大きな振動が生じることがない。
【００７９】
更に、上記実施例にかかる回転駆動機構３０における振動系４０の共振周波数を最大使用回転数よりも大きく設定し、一旦、上記共振周波数を超える回転数まで、スピンドルいモータ２３の回転を上げて、自動調芯作用を生じさせた後、回転数を減じて使用回転数域で回転駆動機構３０を使用することもできる。
【００８０】
即ち、上記回転駆動機構３０において、振動系４０の共振周波数を１１６Ｈｚ（７０００ｒｐｍ）に設定し、スピンドルモータ２３の回転数を７０００ｒｐｍ以上にして調芯作用を生じさせ、その後、回転を減じて使用回転数域である３０００〜６０００ｒｐｍで使用する。
【００８１】
このように一旦、自動調芯作用を生じさせた後に、減速することにより合成回転体３９の回転を安定させることができ、しかも、上記実施例にかかる回転駆動機構３０のようにバランス部材保持手段１７及びバランス部材戻り抑制手段１８を備えたディスクドライブ装置２１にあっては、広い回転数域において調芯状態を維持することができるため、更に、安定した合成回転体３９の回転を使用回転数域で実現することができる。
【００８２】
図１４は本発明回転駆動機構の第２の実施例を示すものである。
【００８３】
この第２の実施例が前記第１の実施例と比較して相違する点は、バランス部材戻り抑制手段がヨークでなく、マグネットの着磁方法であるので、図面には要部のみを示し、また、その説明は上記相違点についてのみ行い、他の部分については図面の各部に前記第１の実施例に係る回転駆動機構における同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによりその説明を省略する。
【００８４】
図１４は、第２の実施例にかかる回転駆動機構３０Ａの自動調芯機構７Ａの水平断面を示すものであり、ケース体３２内の中心部には周方向に多極着磁されたマグネット４６が配置されている。
【００８５】
このように周方向に多極着磁されたマグネット４６は、周方向に１２極に着磁されており、それぞれの各極間に発生する磁界は周方向に隣り合う極間において生ずる。このため、ここに発生する磁界は、マグネットの厚さ方向に２極着磁されたものと比較して狭く、これにより、ケース体３２の外周部に及ぶ磁力が少なくなる。
【００８６】
従って、マグネット４６そのものが、バランス部材保持手段１７及びバランス部材戻り抑制手段１８として機能する。
【００８７】
また、マグネット４６のケース体３２の外周部に及ぼす影響は、その多極着磁された各極の外周面の周方向における長さによるため、マグネット４６の周方向の着磁数を多くして各極の外周面の周方向の長さを短くすることにより、外周部への磁力の影響を少なくすることができ、従って、バランス部材戻り抑制手段１８としての機能を増大させることができる。
【００８８】
尚、上記した各実施例において、バランス部材戻り制御手段として、ヨーク４５、４５を用いたり、バランス部材保持手段としてのマグネットの着磁方法を工夫したりしたものを示したが、本発明回転駆動機構はこれに限らず、例えば、ケース体の外周部にリング状のマグネットを設けても良い。かかる場合、バランス部材制御手段としてのマグネットの磁力を弱くしておけばよい。
【００８９】
また、上記した各実施例においては、アンバランスを有する記録ディスク２２をディスクテーブルに装着したときに、合成回転体３９に対して自動調芯作用を実行させる例を示したが、合成回転体３９のうちの記録ディスク２２以外の部材がアンバランスを有する場合においても、回転駆動機構３０によって自動調芯作用を実行させて回転時の振動を抑制することができる。
【００９０】
更に、、上記した各実施例においては、本発明に係る回転駆動機構をディスクドライブ装置２１の回転駆動機構３０に適用したものを説明したが、本発明に係る回転駆動機構は、産業用機械や他の電化製品に備えられるものに適用することもできる。
【００９１】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、自動調芯機構を備える回転駆動機構において、回転加速時において、所定の回転数になるまでバランス部材をケース体の中心部に保持するバランス部材保持手段と、上記所定回転数以上になって外周部に移動されたバランス部材を、その回転減速時においては上記所定回転数よりも低い回転数になるまでケース体の中心部に戻って来ないようにするバランス部材戻り抑制手段を設けたので、合成回転体に偏重心があったとしても、合成回転体を調芯した状態で回転させることができ、しかも、バランス部材保持手段を設けたので、高速回転になってからバランス部材を開放するため、バランス部材の回転とケース体の回転との相対的な速度が早期にほぼ「０」となり、調芯作用が迅速に為されるとともに、バランス部材戻り抑制手段を設けたので、上記調芯状態を低速回転まで維持することができ、回転駆動機構の使用回転数域を拡大することができる。
【００９２】
請求項２に係る発明によれば、バランス部材を磁性材料により形成し、ケース体の中心部には軸方向に着磁された円環状のマグネットを配設して、バランス部材保持手段を構成するとともに、該マグネットの軸方向の少なくとも一方の端面に円環状のヨークを設けて、外周部に移動されたバランス部材に上記バランス部材保持手段の磁力が及びにくくし、低速回転になるまでバランス部材が中心部に戻って来ないようにしてバランス部材戻り抑制手段を構成したので、簡単な構造で、バランス部材保持手段及びバランス部材戻り抑制手段を構成することができ、しかも、バランス部材保持手段の機能を増強することができる。
【００９３】
請求項３に係る発明によれば、バランス部材を磁性材料により形成し、ケース体の中心部には周方向に多極着磁された円環状のマグネットを配設して、バランス部材保持手段を構成するとともに、上記バランス部材保持手段としてのマグネットを周方向に多極着磁したことが、外周部に移動されたバランス部材に上記バランス部材保持手段の磁力を及びにくくして、低速回転時においてもバランス部材が中心部に戻って来ないようにしたバランス部材戻り抑制手段として機能するようにしたので、簡単な構造で、バランス部材保持手段及びバランス部材戻り抑制手段を構成することができる。
【００９４】
尚、上記した各実施例において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際しての具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転駆動機構に用いられる自動調芯機構の原理を説明するための概念図である。
【図２】図３と共に、本発明に係る回転駆動機構の基本構成を概念的に示すもので、本図は全体の概略側面図である。
【図３】自動調芯機構の基本構成を概念的に示す概略縦断面図である。
【図４】図５乃至図９と共に、本発明回転駆動機構の第１の実施例を示すものであり、本図は本発明に係る回転駆動機構を使用したディスクドライブ装置を概略的に示す斜視図である。
【図５】合成回転体を示す拡大縦断面図である。
【図６】バランス球がマグネットに吸着されている状態を示す拡大水平断面図である。
【図７】自動調芯作用が実行された状態を示すケース体の拡大水平断面図である。
【図８】バランス球がケース体の外周部に移動された状態を示す拡大水平断面図である。
【図９】ケース体が回転された状態を示す拡大縦断面図である。
【図１０】図１１と共に、本発明回転駆動機構におけるメカシャーシの加速度と回転数との関係を表わすもので、本図は回転加速時のグラフ図である。
【図１１】回転減速時のグラフ図である。
【図１２】図１３と共に、ヨークがない場合の回転駆動機構におけるメカシャーシの加速度と回転数との関係を表わすもので、本図は回転加速時のグラフ図である。
【図１３】回転減速時のグラフ図である。
【図１４】本発明回転駆動機構の第２の実施例を示す要部の拡大水平断面図である。
【符号の説明】
６…回転駆動機構、７…自動調芯機構、８…回転駆動手段、９…支軸、１４…移動空間、１５…ケース体、１６…バランス部材、１７…バランス部材保持手段、１８…バランス部材戻り抑制手段、１９…合成回転体、２３…スピンドルモータ、３０…回転駆動機構、３１…スピンドル軸、３２…ケース体、３２ａ…移動空間、３９…合成回転体、４３…バランス球、４４…マグネット、４５…ヨーク、７Ａ…自動調芯機構、３０Ａ…回転駆動機構、４６…マグネット

Claims (3)

1. 回転駆動手段により回転される回転部材及び回転駆動手段に含まれる回転する部材（以下、これらの回転する部材を総称して「合成回転体」という。）の重心（以下、「合成重心」という。）を回転中に自動的に回転軸上に位置させる自動調芯機構を備えた回転駆動機構であって、
   自動調芯機構は、回転駆動手段により支軸を介して回転され、軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す移動空間を有するケース体と、該ケース体の移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを有し、該バランス部材を回転駆動手段の回転に伴い合成回転体の他の部分に対して相対的に移動させて、合成回転体の合成重心を回転軸上に位置させるものであるとともに、
   回転加速時において、所定の回転数になるまでバランス部材をケース体の中心部に保持するバランス部材保持手段と、上記所定回転数以上になって外周部に移動されたバランス部材を、回転減速時において上記所定回転数よりも低い回転数になるまでケース体の中心部に戻って来ないようにするバランス部材戻り抑制手段とを設けた
   ことを特徴とする回転駆動機構。
2. 請求項１に記載した回転駆動機構において、
   バランス部材を磁性材料により形成し、
   ケース体の中心部には軸方向に着磁された円環状のマグネットを配設して、バランス部材保持手段を構成するとともに、
   該マグネットの軸方向の少なくとも一方の端面に円環状のヨークを設けて、外周部に移動されたバランス部材に上記バランス部材保持手段の磁力が及びにくいようにし、低速回転時になるまでバランス部材が中心部に戻って来ないようにしてバランス部材戻り抑制手段を構成するようにした
   ことを特徴とする回転駆動機構。
3. 請求項１に記載した回転駆動機構において、
   バランス部材を磁性材料により形成し、
   ケース体の中心部には周方向に多極着磁された円環状のマグネットを配設して、バランス部材保持手段を構成するとともに、
   上記バランス部材保持手段としてのマグネットを周方向に多極着磁したことが、外周部に移動されたバランス部材に上記バランス部材保持手段の磁力が及ばないようにして低速回転時においてもバランス部材が中心部に戻って来ないようにしたバランス部材戻り抑制手段として機能するようにした
   ことを特徴とする回転駆動機構。

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