JP2000215592A - ディスクモ―タの回転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動バランス装置を安定に効率よく作動させ
る。 【解決手段】自動バランス装置を用いたディスク装置に
おけるディスクモータの回転数制御を、モータ回転停止
→定常回転数以上→減速し、一度ボールを磁石に吸着→
定常回転数まで上昇、のように行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク、磁気
ディスク等のディスクを用いて記録およびまたは再生を
行う情報処理装置におけるディスクモータの回転の制御
方法に係り、特にディスクを高速で回転させる場合の装
置の安定性、信頼性を向上させるのに好適なディスクモ
ータの回転制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク、磁気ディスク等のデ
ィスク状媒体（以下、ディスクと記す。）を用いた記録
および／または再生装置は、パーソナルコンピュータの
普及に伴い、大容量化、高密度記録化が実現できる、ア
クセスの高速化およびデータ転送レートの高速化が容易
である、等の理由により急速に市場を拡大している。そ
の様な状況の中、例えばＣＤ−ＲＯＭ装置を例にとる
と、データ転送レートの高速化に関しては、更なる高速
アクセスを実現するため、通常速（サステインの転送レ
ート１５０ｋＢｙｔｅｓ／ｓｅｃ）に対して２倍、４
倍、８倍速に続いて１２倍速、１６倍速、２０倍速、２
４倍速、３２倍速と超高速化が進んでいる。

【０００３】ディスクとしては回転させた場合に質量の
アンバランスの生じないものが理想的であるが、現実は
ディスク成形時に発生する質量の偏りや、レーベル面の
印刷による質量の偏り、つまり偏心質量が多少なりとも
発生する。ディスクが回転すると、この偏心質量により
遠心力が発生し、ディスクを駆動する装置に振動を発生
させる原因となる。遠心力は回転数の２乗に比例して増
加することになるため、８倍速、１２倍速、１６倍速・
・・となるにつれて加速度的に増加する。またこのディ
スク高速回転化に伴い、装置に発生する振動も急激に増
加してしまう。

【０００４】また、この際装置全体が大きく振動し、同
時にディスクからの信号のやり取りをつかさどるピック
アップも揺らされるため、信号のやり取りも不安定にな
りやすくなり、また、振動が原因で装置を揺らすため、
装置を構成している部材間の隙間で衝突が起こり、振動
のみならず大きな騒音も発生してしまうという問題もあ
った。

【０００５】ここで、例えば、特開平２−１３９７５８
号公報に記載されている様な偏心質量のキャンセル機構
を用いる方法が考えられるが、例えばディスクからの信
号が読取りにくく、ディスク回転数を抑える制御方法が
用いられる様な比較的低回転でディスクを回転させなけ
ればならない場合、密閉された流体が偏心質量に対して
充分に反転せず、補正効果が得られないばかりでなく、
ディスクの偏心質量の方向に流体が偏ってしまい、補正
機構の無い場合よりも振動を増加させ、ピックアップで
の信号のやり取りをさらに難しくしてしまうという問題
もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
のような問題点を解決すべく、ディスク回転時の偏心質
量により発生する遠心力を効率よくクランパ内のボール
でキャンセルし、ディスク高速回転時においても高信頼
性が得られるディスクモータの回転制御方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】記録およびまたは再生用
のディスクを回転させるターンテーブルと、該ターンテ
ーブルを装着したスピンドルを有するディスクモータ
と、前記ディスクを固定するクランパと該クランパ内に
は、複数個の磁性体であるボールと、これらボールを吸
着することが可能な磁石をクランパ内該概略中心部に備
えたディスク回転系において、前記スピンドルモータの
回転数制御は、停止状態でボールが磁石に吸着されてい
る状態よりディスク回転系の共振周波数を経て所定回転
数に上昇させた後、再度ボールが磁石に吸着されるまで
回転数を落した後に、再度 回転系の共振周波数を経て
所定の回転数にする事を特徴とするディスクモータの回
転制御方法を用いる。

【０００８】およびまたは、記録およびまたは再生用の
ディスクを回転させるターンテーブルと、該ターンテー
ブルを装着したスピンドルを有するディスクモータと、
前記ターンテーブル内には、複数個の磁性体であるボー
ルと、これらボールを吸着することが可能な磁石をター
ンテーブル内該概略中心部に備えたディスク回転系にお
いて、前記ディスクモータの回転数制御は、回転停止状
態においてボールが磁石に吸着されている状態よりディ
スク回転系の共振周波数を経て所定回転数に上昇させた
後、再度ボールが磁石に吸着されるまで回転数を落した
後に、再度 回転系の共振周波数を経て所定の回転数に
する事を特徴とするディスクモータの回転制御方法を用
いる。

【０００９】およびまたは、記録およびまたは再生用の
ディスクを回転させるターンテーブルと、該ターンテー
ブルを装着したスピンドルおよびロータを有するディス
クモータと、前記ロータ部分には、複数個の磁性体であ
るボールと、該ボールを封入するリング状の部材と、こ
れらボールを吸着することが可能な磁石をロータ内部に
備えたディスク回転系において、前記ディスクモータの
回転数制御は、回転停止状態においてボールが磁石に吸
着されている状態よりディスク回転系の共振周波数を経
て所定回転数に上昇させた後、再度ボールが磁石に吸着
されるまで回転数を落した後に、再度ディスク回転系の
共振周波数を経て所定の回転数にする事を特徴とするデ
ィスクモータの回転制御方法を用いる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を一例
として光ディスク装置の一種であるＣＤ−ＲＯＭドライ
ブ装置に適用した場合について図１から図６を用いて説
明する。

【００１１】図１は本発明によるディスクモータの回転
数の制御方法を示しており、詳細は後述する。

【００１２】図2は本発明を適用したＣＤ−ＲＯＭ装置
の概略ディスク回転系を示した図である。

【００１３】図２（ａ）、図２（ｂ）はディスクが図示
しないローディング手段により、所定位置にローディン
グされた時の上面図を示しており、図２（ｃ）はディス
ク回転系の側面図を示している。

【００１４】ここで、６はディスク、１はディスクを載
置するターンテーブル、２はディスクを回転させるディ
スクモータ、２ａはディスクモータのロータでありター
ンテーブルと共に回転する。２ｂはディスクモータの回
転中心軸である。６ａはディスクにある質量のアンバラ
ンスで偏心質量と呼び、図に示す位置に集中していると
仮想する。

【００１５】また、３はディスク６をターンテーブル１
との間で挟み込んで固定するクランパ、であり、クラン
パの概略中心部分には磁石５が、さらにクランパ３内に
は磁石に吸着する事が可能な複数個のボール７を配置し
ている。このボール７はディスクモータの回転停止時は
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように磁石５に吸着した
状態になっているが、ディスクモータが回転する際はボ
ール自身の遠心力により、クランパ３の外壁３ｂ方向に
移動することができる構造となっている。

【００１６】また、図２（ｂ）は図２（ａ）同様ディス
クが図示しないローディング手段により、所定位置にロ
ーディングされた場合を示しているが、ディスク６上の
偏心質量６ａとボール７の相対位置の関係が図２（ａ）
とは異なる場合を示している。

【００１７】自動バランス装置では、ディスクがディス
ク共振系の周波数を超えて回転した時に、偏心質量に対
して、ボールが自ら偏心質量をキャンセルするようにク
ランパ内を移動し、位相を反転させることにより、偏心
質量を補正し、装置の振動を減らすことが可能になる。

【００１８】ここではまず、偏心質量の大きさ偏心質量
をキャンセルするボールの補正量の場合について説明す
る。

【００１９】図３はそれぞれ図３（ａ）、図３（ｂ）、
図３（ｃ）からなり、ディスクモータがディスク共振系
の周波数を超えて矢印Ａ方向に回転している場合を示し
ている。

【００２０】以降、ディスクの回転方向は特に断りのな
い場合、矢印Ａ方向に回転するものとして説明する。

【００２１】また、各記号の説明は図２の記号に準ずる
ため省略する。

【００２２】図３（ａ）は理想的にボールが偏心質量に
対して位相が反転した場合を示しており、ボール７が偏
心質量６ａを最も効率良く補正している状態で、偏心質
量に作用する遠心力Ｆ１とボール７に作用する遠心力Ｆ
２の方向が１８０°反転している。この時ディスクモー
タに作用する遠心力は最小となり、図示しないディスク
装置の振動レベルも最小となる。

【００２３】また、図３（ｂ）、図３（ｃ）は実際に実
験を行った際のボールの状態をそれぞれ示している。図
３（ｂ）では、ボール間に隙間ができ、ボール７に作用
する遠心力Ｆ２’が小さく、偏心質量の補正が完全でな
い場合を示している。また、図３（ｃ）はボールの寄り
方に偏りがあり、偏心質量６ａに作用する遠心力Ｆ１に
対し、ボール７に発生する遠心力Ｆ２の水平方向成分Ｆ
３が小さくなるため、ディスク上の偏心質量が充分補正
しきれていない状態を示している。この理由について引
き続き説明する。

【００２４】ディスク６がディスク共振系を超えた周波
数で回転する場合、先に示した図２（ａ）、図２（ｂ）
に示すディスク回転停止時のボール位置と偏心質量の相
対的な位置によらず、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すよ
うに偏心質量６ａとボール７位置はディスクモータ２の
中心２ｂに対して概略反対方向に移動する。この動作に
より、偏心質量に作用する遠心力と、偏心質量に作用す
る遠心力が相殺され、ディスク回転により発生する振動
を低減することが可能になる。

【００２５】しかしながら、クランパ外壁３ｂの表面粗
さ等の影響により図３（ａ）に示す理想的な状態には、
なかなかならず、充分にボール補正効果が得られないと
いう問題があった。

【００２６】そこで、図３（ａ）、図３（ｂ）の状態よ
り再びディスク回転数を減速させ、一度、クランパ中心
部の磁石５にボールを吸着させる。この時の状態を図４
（ａ）に示す。またその時のクランパ部分の拡大図を図
４（ｂ）に示す。図中の記号は前述図２、図３に準ず
る。

【００２７】図４（ｂ）中、破線で示したボール７’
は、ディスクが回転していた時の状態で、隙間を持った
状態でクランパ外壁３ｂに接触している様子を示してい
る。

【００２８】この状態ではボールによる偏心質量の補正
はまだ充分ではない。ここで、ディスクモータの回転を
磁石５によりボール７’が吸着されるまで減速すると、
ボール７’に作用する磁石の吸着力は磁石５の中心、す
なわちディスクモータの中心２ｂ方向から矢印のように
作用するので、ボール間に隙間の無い状態で磁石５に吸
着する。

【００２９】この状態では図２（ａ）、図２（ｂ）のよ
うにボールがばらけていたり、偏心質量の方向に偏って
おらず、概略偏心質量とは対向した方向で磁石に吸着し
ている。

【００３０】本発明ではこの状態の下で、再度ディスク
モータの回転を上昇させることを特徴としている。

【００３１】この図４に示すボールが磁石に吸着してい
る状態からディスクモータの回転を上昇させ、定常回転
数にすることにより、ボールの移動距離が僅かですむた
め、図３（ａ）の理想状態により近い状態とすることが
可能になる。この時、ディスク６が高速で回転した場合
に偏心質量６ａに作用する遠心力をボール７に作用する
遠心力で相殺する。その結果、ディスクモータにかかる
遠心力が減少し、ディスク装置の振動の発生を抑制する
事が可能となる。

【００３２】以上、これまで説明してきたディスクモー
タ回転数の制御方法の一例を図１に纏める。この図１
で、縦軸はディスク回転数、横軸は時間を表している。

【００３３】偏心質量をボールにより補正させる手法に
おいて、ディスクモータ回転数は一般的に、ディスクモ
ータ停止→ボールが磁石から離れる回転数→回転系の共
振周波数→ディスクモータの定常回転数、のように上昇
させるが、本発明においては、ディスクモータ停止→ボ
ールが磁石から離れる回転数→回転系の共振周波数→デ
ィスクモータの定常回転数以上→減速→回転系の共振周
波数→ボールが磁石に吸着する回転数以下、を経て再度
ディスクモータ回転を回転系の共振周波数以上まで上昇
させる。

【００３４】この回転数制御方法を用いることにより、
ディスクに偏心質量がある場合、偏心質量とは対称方向
にボールがより偏りやすくなり、振動の少ない安定なデ
ィスクの高速回転を実現することが可能となる。

【００３５】以上、偏心質量の大きさボールの補正量の
場合について説明したが引き続き、偏心質量の大きさボ
ールの補正量の場合について説明する。

【００３６】図５（ａ）、図５（ｂ）はディスクに偏心
質量が無い場合に、図示しないローディング手段によ
り、所定位置にディスクがローディングされた場合を示
している。ここで、図５（ａ）と図５（ｂ）では磁石５
の周りのボール７のちらばり状態が異なる場合を示して
いる。

【００３７】本図５ないし、これ以降に示す図６におい
ても記号は図２、図３、図４と同じであるので説明は省
略する。

【００３８】また、図６（ａ）は図５（ａ）ないし図５
（ｂ）のディスク回転停止時より、ディスクが回転系の
共振周波数以上の定常回転を行った場合に、ボール７が
理想的にクランパ外壁３ｂの周りに等間隔で散らばり、
自らバランスをとっている様子を示している。この時、
装置の振動レベルは最小となる。

【００３９】図６（ｂ）は実際に実験を行った際のボー
ルの状態をそれぞれ示しており、必ずしもボールが等間
隔で散らばっておらず、多少質量のバランスが崩れた場
合を示している。これは先に示したクランパ外壁３ｂの
表面粗さ等の影響によるものである。

【００４０】ここで、本発明図１に示すように、図６
（ｂ）の状態から再度ボールが磁石に吸着する回転数ま
でディスク回転数を減速し、再度定常回転数まで上昇さ
せることにより、図５（ｂ）の状態よりもクランパ外壁
３ｂにボール７が寄ってから、理想状態に達するまでの
ボールの移動距離が少なくてすむため、一層図６（ａ）
のように均等にボールが散らばりやすくなる。その結
果、ディスクに偏心質量が無い場合においても振動が少
なく、より安定にディスクの高速回転を実現することが
可能になる。

【００４１】またここで、ディスクモータの回転制御方
法は図１（ａ）のみによらず、モータ停止→回転系の共
振周波数を経て定常ディスク回転数→ボールが磁石に吸
着する回転数まで減速→定常ディスク回転数まで上昇、
という制御形態をとれば、例えば図１（ｂ）のような制
御パターンとしても効果を得る事が可能である。

【００４２】引き続き第２の実施の形態について図７を
用いて説明する。

【００４３】図７は、前述第１の実施の形態において、
ディスク上の偏心質量を補正するボールを、クランパ内
にではなく、ターンテーブル内に配置したものである。

【００４４】図７（ａ）は、ディスク回転系の上面図、
図７（ｂ）は断面側面図を示しており、ディスク６が図
示しないローディング手段により、所定位置にローディ
ングされた時の図である。

【００４５】図７中１１はターンテーブル、１５はター
ンテーブル内に配置した磁石、１７はボール、であり、
作用および効果については第１の実施の形態と同様なの
で、ディスクモータの回転制御方法等、詳細は省略す
る。

【００４６】このような構造を持った自動バランス装置
に、図１（ａ）、図１（ｂ）のディスクモータの回転制
御方法を用いることにより、自動バランス装置の効果を
充分に得る事が可能となる。

【００４７】引き続き第３の実施の形態について図８を
用いて説明する。

【００４８】図８は、前述第１の実施の形態において、
ディスク上の偏心質量をキャンセルするボールを、クラ
ンパ内にではなく、ディスクモータのロータ部に配置し
たものであり、ディスク６が図示しないローディング手
段により、所定位置にローディングされた時の図を示し
ている。

【００４９】図８中２１はターンテーブル、２５は磁石
でありディスクモータを回転させるための磁石と兼用さ
せている、２７はボール、３０はボール２７を封入し、
モータ２のロータ部２ａの外周に取り付けた凹型の断面
を持つリングである。作用および効果については第１の
実施の形態と同様なので、ディスクモータの回転制御方
法等詳細は省略する。

【００５０】第２の実施例同様、このような構造を持っ
た自動バランス装置に、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す
ディスクモータの回転制御方法を用いることにより、自
動バランス装置の効果を充分に得る事が可能となる。

【００５１】以上、本発明の実施の形態をＣＤ−ＲＯＭ
ドライブに適用した場合について説明してきたが、本発
明の用途はこれに限られず、データの高速転送が要求さ
れるＤＶＤ等のディスクを使用したディスク装置に適用
する事が可能であり、ディスク高速回転時の装置の振
動、振動が原因で発生する騒音を低減し、高信頼性なデ
ィスク装置を提供することが可能となる。

【００５２】また、本発明に用いた各説明図において、
偏心質量を補正するボールは６個の場合について記述し
ているが、ボールの個数はこれに限られず２個以上の複
数個であれば良い。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ディス
クモータの回転数を、モータ回転停止→定常回転数以上
→減速し、一度ボールを磁石に吸着→定常回転数まで上
昇、のように制御することにより、自動バランス装置を
安定に機能させることができ、ディスク装置の振動を抑
制し、高信頼性のディスク装置を提供する事が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施の形態
の光ディスク装置の特性を示す説明図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）と（ｃ）は本発明の第１の実
施の形態を示す光ディスク装置の平面図及び断面図であ
る。

【図３】（ａ）ないし（ｃ）は本発明の第１の実施の形
態を示す光ディスク動作を説明する平面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施の形態
を示す光ディスク及びクランパの平面図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施の形態
を示す光ディスク及びクランパの平面図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施の形態
を示す光ディスクの平面図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施の形態
を示す光ディスクの平面図及び同図（ａ）の断面図であ
る。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施の形態
を示す光ディスクの平面図及び同図（ａ）の断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１…ターンテーブル、２…ディスクモー
タ、３…クランパ、５，１５，２５…磁石、６…ディス
ク、６ａ…偏心質量、７，７’，１７，２７…ボール、
３０…凹型断面を持ったリング。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録およびまたは再生用のディスクを回転
   させるターンテーブルと、該ターンテーブルを装着した
   スピンドルを有するディスクモータと、前記ディスクを
   固定するクランパと該クランパ内には、複数個の磁性体
   であるボールと、これらボールを吸着することが可能な
   磁石を前記クランパ内該概略中心部に備えたディスク回
   転系において、前記ディスクモータの回転数制御は、回
   転停止状態においてボールが磁石に吸着されている状態
   よりディスク回転系の共振周波数を経て所定回転数に上
   昇させた後、再度ボールが磁石に吸着されるまで回転数
   を落した後に、再度、回転系の共振周波数を経て所定の
   回転数にする事を特徴とするディスクモータの回転制御
   方法。
2. 【請求項２】記録およびまたは再生用のディスクを回転
   させるターンテーブルと、該ターンテーブルを装着した
   スピンドルを有するディスクモータと、前記ターンテー
   ブル内には、複数個の磁性体であるボールと、これらボ
   ールを吸着することが可能な磁石を前記ターンテーブル
   内該概略中心部に備えたディスク回転系において、前記
   ディスクモータの回転数制御は、回転停止状態において
   ボールが磁石に吸着されている状態よりディスク回転系
   の共振周波数を経て所定回転数に上昇させた後、再度ボ
   ールが磁石に吸着されるまで回転数を落した後に、再
   度、回転系の共振周波数を経て所定の回転数にする事を
   特徴とするディスクモータの回転制御方法。
3. 【請求項３】記録およびまたは再生用のディスクを回転
   させるターンテーブルと、該ターンテーブルを装着した
   スピンドルおよびロータを有するディスクモータと、前
   記ロータ部分には、複数個の磁性体であるボールと、該
   ボールを封入するリング状の部材と、これらボールを吸
   着することが可能な磁石を備えたディスク回転系におい
   て、前記ディスクモータの回転数制御は、回転停止状態
   においてボールが磁石に吸着されている状態よりディス
   ク回転系の共振周波数を経て所定回転数に上昇させた
   後、再度ボールが磁石に吸着されるまで回転数を落した
   後に、再度、回転系の共振周波数を経て所定の回転数に
   する事を特徴とするディスクモータの回転制御方法。