JPH11185369A

JPH11185369A - ディスク装置

Info

Publication number: JPH11185369A
Application number: JP9350502A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamauchi; 良明山内; Hisahiro Miki; 久弘三木; Shigeki Mori; 森　　茂樹; Shinobu Yoshida; 忍吉田; Takashi Kono; 敬河野; Yoshihiro Sato; 良広佐藤; Kuniyuki Kimura; 国幸木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09
Also published as: KR19990063032A; KR100300636B1; TW410332B; US6510122B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクの有する重量アンバランスにより、高
速回転化に伴い回転振動が急激に増大してきた。前記ア
ンバランスを回転球を有するアンバランス補正機構で補
正すると、低速回転時に補正球が安定せずに振動を発生
し、騒音の発生、装置自体の振動とディスク記憶装置の
信頼性を劣化させる要因となっていた。【解決手段】ディスク記憶装置に搭載されたスピンドル
モータのターンテーブル２内に円環状の溝を設け、この
溝内に複数の移動可能なアンバランス補正体１６を挿入
した。また、溝３４の底面に前記補正体１６との摺動抵
抗を抑制する摺動抵抗部材３１を設け、更に溝３４の内
側側面に補正球動作補助部材３２を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円板状の可換型記
録媒体を高速で回転し、情報の再生又は記録再生を行う
ディスク装置に係り、例えばCD-ROM,DVD-ROMあるいは、
DVD-RAM、MO、リムーバブルHDD等の高速回転に好適なデ
ィスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可換性を持つディスク型記憶装置として
はCD-ROM、DVD、MO等の光ディスク装置がある。

【０００３】CD-ROM装置において位置決め精度を阻害す
る要因は、大きく分けて（１）スピンドル駆動系やピックアップ駆動系が発生す
る振動（２）外部のから加えられる外乱振動に分類できる。（１）の代表的なものとして回転系のア
ンバランス振動、モータ電磁振動、ピックアップ駆動系
の駆動反力などがある。このような位置決め精度を阻害
する要因のもとで必要な位置決め精度を確保すること
が、装置設計上もっとも重要な課題の一つである。

【０００４】特に前述した回転系のアンバランス振動
は、データの高速転送化に伴いディスクの高速回転化が
急速に進展しており、前記振動の問題が顕在化してき
た。特開平3-86968号公報には、流体によるバランス修
正機構を備えた磁気ディスク装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ディスク装置の情報転
送速度は、画像や動画情報を多量に扱うマルチメディア
化により高速化が進んでいる。ディスク装置の高速転送
化は、（１）ディスクの回転数を高くする、（２）サー
ボ系の信号検出周波数を高くすること、により実現でき
る。このため近年、（１）によりスピンドルモータの高
速回転化が急速に進展している。

【０００６】スピンドルモータの高速回転化への課題
は、回転系によるアンバランス振動の増加である。CD-R
OM等の光ディスク装置は、記録媒体のディスクに可換性
を有することが特徴の一つである。ディスクは大量にプ
レス製作されるため、厚さのばらつきや、クランプ内径
とディスク外径の同心度にばらつきを有する。また、デ
ィスク上に文字や模様を印刷する、あるいはユーザがデ
ィスク判別用に貼るラベル等により生じる重量のアンバ
ランスが生じる。

【０００７】このアンバランスを有するディスクを回転
させると、回転系の重心と回転中心が一致しないために
アンバランス振動が発生する。アンバランス振動を発生
させる力Fは回転系の重心と回転中心の距離をε、回転
体の質量をm、回転数をωとすると次式で表される。

【０００８】F=ｍ・ε・ω² ………… (1) 式(1)で示されるようにアンバランス振動は回転数の二
乗に比例するため、高速回転化によるアンバランス振動
は急激に増加する。アンバランス振動は光ピックアップ
系を加振し、信号のリード／ライトを阻害するばかりで
なく、騒音の発生や装置が取り付けられているシステム
自体の励振を誘発し、システム自体の信頼性を著しく低
下させる原因となる。

【０００９】ところで、高速転送化に伴いディスクの回
転数が高くなってきており、例えば24倍あるいは32倍速
CD-ROMドライブにおいては、毎分5000から7000回転でデ
ィスクを回すため、前述したディスクアンバランス振動
の問題が顕在化してきた。

【００１０】そこで、ディスク回転機構内にアンバラン
ス補正機構として、円環状の溝と、前記溝内を転動する
補正体（補正球）を設けた構成を提案している。この構
成では駆動系を支持する弾性部材の共振点を十分に越え
た回転周波数帯域で使用するようにしているが、共振点
近傍では、補正体に加わる力が不安定となり、補正体が
溝内を転動し始めると止まらずに、補正体の転動により
発生する振動が問題となっている。また、ディスクの回
転数が低く装置姿勢を立てた場合、各補正体に加わる自
重が回転により発生する遠心力よりも大きく、円環溝を
登りきれずに常に下方で暴れ出すと言う現象が発生し
た。

【００１１】本発明の目的は、データ転送が高いCD-ROM
ドライブにおいて前述したアンバランス補正機構を設け
たディスク装置において、低速回転時に発生する振動を
抑制し、装置の信頼性を確保すると共に、さらに高速化
が進む回転ドライブ系の低振動化メカニズムを提供する
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、情報記録面
を有する円板状の記録媒体を回転する回転駆動機構と、
前記記録媒体上の情報を少なくとも再生するヘッドと、
回転駆動機構とヘッドとを設けた基板を保持している支
持部材と、記録媒体を含む回転体可動部のアンバランス
を補正する転動可能な補正部材と回転駆動機構部に転動
溝を有するアンバランス補正機構とを備え、転動溝内に
補正部材と転動溝の転がりおよび摺動抵抗を増加あるい
は減少させる補助部材を設け、前記補助部材により補正
部材の軌道面となる転動溝の外側側面と底面の補正部材
との転がりおよび摺動抵抗に違いを持たせた。転動溝の
外側側面の補正部材との転がりおよび摺動抵抗に対し、
底面の補正部材との転がりおよび摺動抵抗を大きくし
た。

【００１３】更に、前記転動溝内に補正部材の転動動作
補助を行う手段を設けた。この転動動作補助部材は、円
環状の弾性部材あるいは円環状で外側側面に凹凸を設け
た弾性部材とし転動溝の内側側面に設けた。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施例について説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例を用いた光ディ
スク(CD-ROM)装置の外観図を示したものである。

【００１６】光ディスク装置の動作は、円板状の記録媒
体であるディスク１を装置内に送る(あるいは装置外に
出す)ため、図示していないディスクローディング機構
により、ディスク１を載せるディスクトレイ３を装置の
フロントパネル１５に設けた搬出入孔より突出させる。
この状態でディスク１を前記突出したディスクトレイ３
上に載せる。その後、ディスクトレイ３は前記ローディ
ング機構によりディスク１を装置内に送り込まれる。

【００１７】その後、ディスク１は、ディスク駆動機構
を構成しているスピンドルモータのターンテーブル２上
のクランパーホルダー５に取り付けられているディスク
クランパー４によって磁気吸引力によりターンテーブル
２上に固定される。スピンドルモータによりディスク１
は規定の回転数で回転を始め、ディスク１の下部に配置
されているユニットメカシャシ６に具備した図示してい
ない光ヘッドによって、前記ディスク１に記録されてい
る情報を再生する。

【００１８】光ヘッドには、対物レンズ駆動装置が搭載
されており、前記光ヘッドは、ディスク１の半径方向に
移動可能な手段で構成され、取付け基板であるユニット
メカシャシ６に保持されている。なお、ユニットメカシ
ャシ６には、ディスク駆動機構等も搭載している。ユニ
ットメカシャシ６は、図示していないユニットホルダー
９に弾性部材で構成した支持部材である防振脚８a、b、
c、dとネジとにより弾性支持されている。ユニットホル
ダー９は、メカベース７と直接部品間のはめあいで結合
固定されている。

【００１９】本発明は、このような光ディスク装置のデ
ィスク高速回転時における耐振性能向上を目的とし、デ
ィスク１を含む回転体の有するアンバランスを自動補正
するアンバランス補正機構をスピンドルモータのターン
テーブル２内に備えたものである。なお、防振脚の共振
周波数を通過直後の不安定挙動および装置の縦置き時に
生じる問題点を解決したものである。本構成は、言うま
でもなくディスク記憶装置あるいはディスク記憶再生装
置でもよい。

【００２０】以下、ディスク再生装置、記憶装置および
記憶再生装置について説明する。CD-ROM、DVD装置に使
用されるディスク１は、可換媒体であることが特徴の一
つである。そのため、ディスク１は大量にプレス製作さ
れ、製作精度はそれ程高くすることができず、厚さのば
らつきや、クランプ内径とディスク外径の同心度のばら
つきが大きい。また、ディスク１上に文字や模様を印刷
する、あるいはユーザがディスク判別用に貼るラベル等
により発生する重量のアンバランスも無視できない。

【００２１】すなわち、ディスク１自身に重量アンバラ
ンスを有しており、最大１gcm程度のアンバランスを有
するディスク１が存在する。このようなディスク１を高
速で回転させると、ディスク１を支持しているスピンド
ルモータには回転に伴い著しく増加したアンバランス荷
重が加わる。スピンドルモータを介しユニットメカシャ
シ６には、前記アンバランス荷重によるディスク１の回
転１次成分の振動が伝播され、その振動により装置自体
の振動、あるいは各部品間の接触干渉等による騒音とな
る。

【００２２】本実施例は、先に述べたディスクアンバラ
ンスによる高速回転時の振動を低減すると共に防振脚８
a、b、c、dの共振周波数通過直後の不安定挙動、装置の
縦置き記憶、再生時の低速回転時に生じる問題点を解決
することを目的としている。

【００２３】以下、本発明のディスクアンバランス補正
機構について説明する。

【００２４】図２は、本発明の一実施例であるディスク
アンバランス補正機能を持たせたディスク回転系（スピ
ンドルモータ、ディスク１、ディスククランパー４）の
断面を示した図である。

【００２５】光ディスク装置におけるディスク回転系
は、スピンドルモータ、記録媒体となる円板状のディス
ク１及びターンテーブル２に前記ディスク１を固定する
ためのディスククランパー４により構成されている。ス
ピンドルモータは、ディスク１を保持するターンテーブ
ル２と、このターンテーブル２に圧入されている回転軸
となるシャフト１９、更に前記シャフト１９に固定され
たロータ１８部からなる。このロータ１８内部には、ス
ピンドルモータの回転駆動力を発生する磁気回路が構成
されており、回転部となるロータ１８部には多極着磁さ
れた円筒形の磁石が取り付いている。ロータ１８内部に
は、固定部となるコア及びコイルがステータ基板２０に
固定されている。シャフト１９は、固定側より玉軸受２
７あるいは、すべり軸受２７等により回転自在に支持さ
れている。また、上記固定部は、スピンドルモータ制御
基板が貼られているステータ基板２０上に固定されてい
る。

【００２６】ここで、図に示すディスクアンバランス補
正機構を内蔵したスピンドルモータのターンテーブル２
の構造について説明する。ターンテーブル２上には第一
の円環状の溝３３が設けられており、この溝内に円環形
状のディスク固定用磁石２５が取り付いている。ターン
テーブル２にディスク１を載せた状態で上からディスク
クランパー４によりディスク１を挟み込んで固定する。
これは、前記固定用磁石２５に対向したディスククラン
パー４内の吸引用鉄板１４による磁気吸引力を用いてい
る。ターンテーブル２のさらに外側にも第二の円環状の
溝３４を設け、この溝内にディスクアンバランスを補正
するため球状の補正体１６が挿入されている。

【００２７】ディスク１のアンバランスによって生じる
アンバランス振動は、シャフト１９の振れ回りによりデ
ィスク径方向に働く。ターンテーブル２内にアンバラン
ス補正機構を内蔵すると、前述した補正体１６による遠
心力は、回転に対しディスク径方向に働く。この２つの
力は、ほぼ一平面内に作用させることができシャフト１
９に回転モーメントを生じることなくアンバランスを補
正することができる。また、ターンテーブル２内に設け
る第二の円環状の溝３４は完全に回転軸となるシャフト
１９と固定されており、回転軸に対する同心円加工が容
易で回転に対する円環溝の偏心を小さくすることができ
る。このような円環溝に設けた前記補正体１６は、少な
くとも２個以上でかつ、真円鋼球を用いている。以下、
この補正体１６を補正球１６と呼ぶ。

【００２８】ここで、補正球１６を用いたアンバランス
補正の原理について説明する。

【００２９】補正球１６は、円環状の溝内を自由に転動
できるものとする。図１に示すようにディスク１、スピ
ンドルモータ、光ピックアップ１１を含むユニットシャ
シ６系をユニットホルダー９に弾性支持した構成とす
る。前記弾性支持系には、防振脚８a、b、c、dを用いて
いる。支持系の共振周波数をωnとすると、スピンドル
モータが回転を始め回転周波数ωが前記共振周波数ωn
より低い領域ωn＞ωにおいて、補正球１６はディスク
アンバランスの方向に回転による遠心力で移動する。防
振脚８a、b、c、dによる弾性支持系は一次の振動系であ
る。共振点を越えると位相が１８０度反転するため、ス
ピンドルモータの回転が支持系の共振周波数ωnを越え
る回転周波数ωの場合は、補正球１６にはディスクアン
バランスの逆方向に向かう力が働く。従ってωn＜ωの
領域となるスピンドルモータの回転数の時、補正球１６
は、アンバランスを補正する方向に移動する。

【００３０】以上のように、高速回転時に生じるアンバ
ランス振動は、上記原理により抑制することが可能であ
る。しかしながら、補正球１６を備えたアンバランス振
動抑制機構では高速回転に至るまでに球の移動等によっ
て振動が発生し、筐体等にこの振動が伝達し使用者へ不
快感を与える等の問題は解決できない。そこで、次に、
高速回転に至るまでに発生する振動を抑制する構成につ
いて説明する。

【００３１】ディスク１にアンバランスを有する場合、
図１に記載の防振脚８a、b、c、dによる回転系の共振点
を通過する際、ユニットメカの振れ回り振幅が大きくな
る。第二の円環状の溝３４内にある補正球１６は、理想
的には先に説明したように防振脚８a、b、c、dの共振点
で位相が反転するため、ディスク１の有するアンバラン
スを抑制する方向に働くが、補正球１６が移動する実際
の現象は、補正球１６が溝の側面(軌道面)を転がりなが
ら移動し、溝の底面においては、補正球１６は摺動して
いる。

【００３２】このため、前述した転がりあるいは摺動の
抵抗により補正球１６は不安定な状態となる。特に溝の
底面との摺動抵抗が小さいと補正球１６の整定が不安定
となる。

【００３３】図３は、溝の底面と補正球１６の摺動抵抗
の違いによるディスク回転数とユニットメカの振れ回り
振幅の関係を示した図である。

【００３４】前記摺動抵抗が大きい場合、補正球の不安
定状態が底面との摺動抵抗により抑えられ結果として防
振脚８a、b、c、dの共振点を通過直後に補正球１６が理
想状態に整定しユニットメカの振れ回り振幅が小さくな
る。逆に溝底面との摺動抵抗が小さい場合は、補正球１
６が不安定(転がり始め整定しない)状態となり防振脚８
a、b、c、dの共振点通過時のユニットメカの振れ回り振
幅が減少しないという現象が生じる。

【００３５】この振動を抑制するための具体的手段とし
て、図２に示す本提案のアンバランス補正機構では、タ
ーンテーブル２に設けた第二の円環状の溝３４の底面部
に補正球１６との摺動抵抗を持たせるための補助部材と
して摺動抵抗部材３１を設けたものである。ディスク回
転時、補正球１６が遠心力にて溝の側面(軌道面)を転が
るため、この軌道面の転がり抵抗は極力小さくすること
が望ましい。そのため、溝底面の摺動抵抗は軌道面の抵
抗よりも大きくすることが必要である。溝の底面の摺動
抵抗部材３１は、薄い弾性部材のシールを底面に貼り付
けてもよい。また、固体潤滑剤としてグリースを底面に
塗布してもよい。このような手段を用いることにより防
振脚８a、b、c、dの共振点通過後の補正球１６の整定を
安定に動作させることができる。さらに溝３４と補正球
１６の衝撃力を緩和し、表面の削れ、寿命等の信頼性の
向上が図れる。

【００３６】次に、装置を垂直に立てた状態(縦置き)で
の補正球１６の挙動について述べる。補正球１６は、ス
ピンドルモータの回転力による遠心力にて溝３４の側面
に移動する。装置が縦置きの場合、補正球１６には、遠
心力と自重が加わる。スピンドルモータの回転数が低い
場合、補正球１６に働く遠心力が自重より小さくなり補
正球１６は、円環状の溝３４を上りきれず複数の補正球
１６は溝の下の方で互いに衝突し合い、衝突音等の騒音
の発生要因となる。そこで、図２に示すターンテーブル
２に設けた第二の円環状の溝３４の内側側面に上記縦置
き状態で低速回転時に補正球１６を安定に遠心力で動作
する他の補助部材として補正球動作補助部材３２を設け
た。この補正球動作補助部材３２の作用について図４を
用い説明する。

【００３７】図４は、補正球動作補助部材３２を用いた
本発明のアンバランス補正機構の転動溝３４と装置を立
てた状態でかつ回転数が低い時の補正球１６の動作状態
を示したものである。補正球１６の動作状態を説明する
ため本図では、補正球１６が１つの場合で説明する。

【００３８】初期状態をＡとする、スピンドルモータが
回り出すことにより補正球１６は図に示す転がり方向に
転がりながら状態Ｂの方向に遠心力により移動する。こ
こで補正球１６の自重が遠心力よりも大きくなり状態Ｃ
の方向に移動する。Ｃの状態でも補正球１６は先に述べ
た転がり方向に回転し、本提案の補正球動作補助部材３
２の凸部に押し上げられ状態Ｄ部に移動する。補正球１
６の転がり方向とスピンドルモータの回転方向が同じ方
向のためターンテーブル溝３４の側面に反発することな
く状態Ｅ、状態Ｆを通り状態Ａに戻る。ここで補正球１
６には、慣性力が働いているため、状態Ｂにおいても自
重で落ちることなく安定に軌道面を回り出す。説明で
は、補正球動作補助部材３２の凸部による弾き力によっ
て動作させているが、摩擦力によって持ち上げても同様
の効果を得ることが可能である。

【００３９】図５に本発明の一実施例である補正球動作
補助部材３２の形状について示す。(a)は、円環状で外
側側面は凹凸を持たせていない形状の補正球動作補助部
材３２aである。この場合は補正球１６と側面との摩擦
力による効果を用いる。材質による摩擦力あるいは側面
の粗さによる摩擦を用いてもよい。(b)は、側面に丸い
凸部を円周上に設けた補正球動作補助部材３２bであ
る。(c)は、側面に段差を設けた補正球動作補助部材３
２cである。(b)に比べ、加工性が容易となる。これらの
補正球動作補助部材３２として、例えばウレタンゴムを
用いると補正球１６の傷、摩耗等の信頼性が向上する共
に補正球動作補助部材３２の耐久性においても良好であ
る。

【００４０】

【発明の効果】上記記載した本発明のディスク装置は、
ディスクのアンバランスを含む回転系のアンバランスを
自動補正することができ、回転系から生じるアンバラン
ス振動を小さくすることができる。また、アンバランス
補正過程に生じる振動、騒音を小さくすることが可能と
なる。これにより、上記アンバランス振動によるフォー
カス、トラッキングエラーを抑制することができると共
に、装置の振動あるいは騒音を小さくすることができ
る。また、本アンバランス補正機構を用いたディスク装
置はディスクの高速回転化に対応可能となると共に、高
密度化に伴う高精度位置決め精度の向上も図れる。さら
に、ディスクの低速回転状態における装置の振動あるい
は騒音等についても安定した性能を有するディスク装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する光ディスク(CD-RO
M)装置の外観図。

【図２】本発明の一実施例を示すディスクアンバランス
補正機構を内蔵したスピンドルモータの断面図。

【図３】ディスク回転数とユニットメカの振れ回り振幅
の関係を示した図。

【図４】補正球動作補助部材を用いた転動溝と装置を立
てた状態でかつ回転数が低い時の補正球の動作を示した
図。

【図５】本発明の一実施例である補正球動作補助部材の
形状を示した図。

【符号の説明】

１…ディスク、２…ターンテーブル、３…ディスクトレ
ー、４…ディスククランパー、５…クランパーホルダ
ー、６…ユニットメカシャシ、７…メカベース、８a、
b、c、d…弾性部材(防振脚)、１２…ボトムカバー、１
３…トップカバー、１４…吸引用鉄板、１５…フロント
パネル、１６…補正体(球)、１８…ロータ、１９…シャ
フト、２０…ステータ基板、２１…ディスクすべり防止
用ゴム、２５…ディスク固定磁石、２７…軸受、３１…
摺動抵抗部材、３２a、b、c…補正球動作補助部材、３
３…第一の円環溝、３４…第二の円環溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森茂樹神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者吉田忍茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者河野敬茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者佐藤良広茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者木村国幸神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報記録面を有する円板状の記録媒体を回
転する回転駆動機構と、前記記録媒体上の情報を少なく
とも再生するヘッドと、前記回転駆動機構と前記ヘッド
とを設けた基板を保持する弾性部材で構成された支持部
材と、前記記録媒体を含む回転体可動部のアンバランス
を補正するための転動可能な補正部材および転動溝を有
するアンバランス補正機構を備えたディスク装置におい
て、前記転動溝内に前記補正部材と転動溝の転がりおよ
び摺動抵抗を増加あるいは減少させる補助部材を設けた
ことを特徴とするディスク装置。
【請求項２】情報記録面を有する円板状の記録媒体を回
転する回転駆動機構と、前記記録媒体上の情報を少なく
とも再生するヘッドと、前記回転駆動機構と前記ヘッド
とを設けた基板を保持している弾性部材で構成された支
持部材と、前記記録媒体を含む回転体可動部のアンバラ
ンスを補正するための転動可能な補正部材および転動溝
を有するアンバランス補正機構を用いたディスク装置に
おいて、前記転動溝内に前記補正部材の転動動作を補助
する部材を設けたことを特徴とするディスク装置。
【請求項３】前記補助部材を、補正部材の軌道面となる
前記転動溝の外側側面と底面に設け、前記外側面と底面
における補正部材との転がりおよび摺動抵抗に違いを持
たせたことを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
【請求項４】前記補助部材は、補正部材の軌道面となる
前記転動溝の外側側面の補正部材との転がりおよび摺動
抵抗に対し、底面の補正部材との転がりおよび摺動抵抗
を大きくしたことを特徴とする請求項２記載のディスク
装置。
【請求項５】前記補助部材は、円環状の弾性部材あるい
は円環状で外側側面に凹凸を設けた弾性部材であること
を特徴とする請求項２記載のディスク装置。