JP3716544B2 - 回転駆動機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転駆動機構に関する。詳しくは、バランス部材をケース体に対して移動させることにより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と共にバランス部材の移動時に生じる騒音の防止を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、コンピュータに備えられ光ディスクや光磁気ディスク等の記録ディスクに対する再生や記録を行うディスクドライブ装置は、記録ディスクを回転駆動機構によって回転させている。この回転駆動機構は、回転駆動手段となるスピンドルモータと該スピンドルモータのスピンドル軸の先端側に固定され記録ディスクの中心部分を保持するディスクテーブルとを有している。そして、このような回転駆動機構によって回転される記録ディスクは、光学ピックアップや磁気ヘッド装置により、情報信号の記録及び／又は再生が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した光ディスク等の記録ディスクは、製造時等に重量的なアンバランスを生じてしまう場合がある。このような重量的なアンバランスがある記録ディスクを回転駆動機構によって回転させると、回転中心と重心とが一致しないため記録ディスクがディスクテーブルと共に振動してしまう。そして、この振動により、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やトラッキング、磁気ヘッド装置による記録ディスクの記録トラックへの追従が良好に行われなくなってしまう。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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ると共に、例えば制振鋼板などの制振材料により形成されたケース体と、該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにし、ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにしたものである。
【０００９】
従って、本発明回転駆動機構にあっては、バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、回転駆動手段によって回転する部材及び回転駆動手段に含まれる回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明回転駆動機構の実施の形態を添付図面に従って説明する。尚、以下に示した実施の形態は、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ディスクドライブ装置における回転駆動機構に適用したものである。
【００１１】
記録ディスク１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１には、その中心部に円形開口部（チャッキング孔）１ａが設けられている。記録ディスク１は円形開口部１ａ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。
【００１２】
ディスクドライブ装置２は回転駆動手段となるスピンドルモータ３及び光学ピックアップ装置４が載置されるメカシャーシ５と、図示しないベースシャーシに対してメカシャーシ５をフローティング支持する複数のダンパ６、６、・・・とを備えて構成されている（図１参照）。
【００１３】
光学ピックアップ装置４は上記メカシャーシ５にガイドシャフト７、７を介してディスクテーブルに装着された記録ディスク１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４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８を介して記録ディスク１に照射し、また、レーザ光の記録ディスク１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。
【００１４】
回転駆動機構９は、上記スピンドルモータ３と該スピンドルモータ３によって回転される支軸（スピンドル軸）１０の上端寄りの位置に固定されたケース体１１と同じく支軸１０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）１２とを備えている（図３参照）。
【００１５】
支軸１０はメカシャーシ５上に固定されたモータ基板１３に対して、回転軸受け１４、１４を介して軸回りに回転可能に支持されている。支軸１０にはスピンドルモータ３を構成するモータロータ１５が取り付けられ、該モータロータ１５は略円筒状に形成され内面部に駆動マグネット１６が固定されている。そして、駆動マグネット１６は、モータ基板１３上に固定されたステータコイル１７に対向している。
【００１６】
しかして、スピンドルモータ３において、ステータコイル１７に駆動電流が供給されると、該ステータコイル１７が発生する磁界が駆動マグネット１６に作用し、該駆動マグネット１６及びモータロータ１５が支軸１０と共に回転され、これにより上記ケース体１１及びディスクテーブル１２が一体となって回転される。即ち、支軸１０はスピンドルモータ３の駆動軸となっている。
【００１７】
ディスクテーブル１２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支軸１０の先端部が圧入されることにより、該支軸１０に固定されている。そして、ディスクテーブル１２はその中央部に記録ディスク１の位置決めを行うための位置決め突起１２ａが設けられている。位置決め突起１２ａは略円錐台形状に突出して設けられ、記録ディスク１の円形開口部１ａに嵌合して記録ディスク１を位置決めする。また、位置決め突起１２ａ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１は位置決め突起１２ａ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１２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。
【００１８】
ケース体１１は制振材料、例えば、制振鋼板、かつ、非磁性材料により形成され、モータロータ１５とディスクテーブル１２との間に支軸１０に固定された状態で位置されている。そして、ケース体１１は収容部１８と該収容部１８を覆う天板部１９とから成り、中心部分が支軸１０に該支軸１０と同軸状に固定されている。
【００１９】
収容部１８は円環状を為す底面壁１８ａと該底面壁１８ａの外周縁から立設された外周壁１８ｂと底面壁１８ａの内周縁から立設された内周壁１８ｃとから成り、外周壁１８ｂと内周壁１８ｃの高さが同じにされている。
【００２０】
天板部１９は薄い円環状に形成され、収容部１８の開口面を覆い、これによりケース体１１内には円環状の移動空間１１ａが形成される。
【００２１】
移動空間１１ａ内には、バランス部材となる、例えば、６個のバランス球２０、２０、・・・が収納されている。バランス球２０、２０、・・・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１１ａ内において、支軸１０の近傍より収容部１８の外周壁１８ｂの内面（外側内周面）２１に当接する位置までに亘る径方向及び支軸１０の回りを回る周方向に移動可能とされている。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は外側内周面２１によって支軸１０の回転軸から一定の距離以下の領域内に移動を制限されている。また、バランス球２０、２０、・・・は、それぞれケース体１１の収容部１８の底面壁１８ａ及び天板部１９によって支軸１０の軸方向への移動を阻止されている。尚、各バランス球２０、２０、・・・の直径は、底面壁１８ａと天板部１９の下面との間の間隔より僅かに小さくされている。
【００２２】
また、移動空間１１ａ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）２２が配設されている。マグネット２２は、円環状に形成され収容部１８の内周壁１８ｃに外嵌状に設けられており、支軸１０に対して同軸状に配設されている。そして、マグネット２２は、図３に示すように、主面部に垂直な方向に２極着磁され、即ち、表面側及び裏面側がそれぞれ磁極とされている。また、マグネット２２は支軸１０の停止時において、該支軸１０の方向に拘わらず移動空間１１ａ内の各バランス球２０、２０、・・・を吸引してその外周囲部に接触させた状態に保持する。即ち、マグネット２２は収容部１８の外側内周面２１に接触する位置にあるバランス球２０、２０、・・・を鉛直に引き上げてその外周囲部に吸着させるだけの磁力を発生している。
【００２３】
移動空間１１ａ内の各バランス球２０、２０、・・・は、マグネット２２より発せられた磁束が各バランス球２０、２０、・・・内を空気中よりも高い密度で通過していることにより、互いに等間隔に配置された状態となる。即ち、図２に示すように、各バランス球２０、２０、・・・間の支軸１０の中心軸回りの角度ψ１乃至ψ６は互いに等しくなる。このようにバランス球２０、２０、・・・がマグネット２２の外周囲部に吸着されているときの支軸１０の回転軸（中心軸）よりバランス球２０、２０、・・・の中心までの距離をｒ1とする（図３参照）。この距離ｒ1は、マグネット２２の半径Ｒ1とバランス球２０、２０、・・・の半径との和に等しい。そして、このときマグネット２２の発する磁力によるバランス球２０、２０、・・・に対する吸引力をｆ1とする。
【００２４】
スピンドルモータ３のステータコイル１７に駆動電流が供給されモータロータ１５が回転されると、該モータロータ１５と共に支軸１０、ケース体１１、ディスクテーブル１２、チャッキング部材及びディスクテーブル１２に装着された記録ディスク１が一体的に回転され、また、各バランス球２０、２０、・・・も移動空間１１ａ内で支軸１０の回転軸回りに回転される。即ち、これらのモータロータ１５、支軸１０、ケース体１１、ディスクテーブル１２、チャッキング部材、記録ディスク１及びバランス球２０、２０、・・・は合成回転体を構成する（以下、これらの各部材の全体の重心、即ち、合成回転体の重心を「合成重心」という。）。
【００２５】
スピンドルモータ３の回転によって記録ディスク１の回転速度が使用回転域に達したときには、各バランス球２０、２０、・・・は、図４及び図５に示すように、遠心力によって移動空間１１ａの外側内周面２１に当接する位置に到達している。
【００２６】
このようにバランス球２０、２０、・・・が外側内周面２１に当接しているときの支軸１０の回転軸（中心軸）よりバランス球２０、２０、・・・の中心までの距離を、図５に示すように、ｒ2とする。この距離ｒ2は、移動空間１１ａの半径Ｒ2よりバランス球２０、２０、・・・の半径を差し引いた距離に等しい。そして、このときマグネット２２の発する磁力によるバランス球２０、２０、・・・に対する吸引力をｆ2とする。この吸引力ｆ2はバランス球２０、２０、・・・に作用している遠心力よりも小さい力である。
【００２７】
回転される記録ディスク１に重量的なアンバランス（偏重心）がない場合、または、記録ディスク１がディスクテーブル１２に装着されていない場合には、各バランス球２０、２０、・・・は、図４に示すように、支軸１０の回転軸回りに等角度間隔となるように位置する。
【００２８】
記録ディスク１には、製造時に重量的なアンバランスを生じている場合がある。ここで、アンバランスとは記録ディスク１の中心に該記録ディスク１の重心が位置していないことをいい、例えば、アンバランスは記録ディスク１の基板厚さが不均一のとき或いは密度が不均一のときに生じる。
【００２９】
このようなアンバランスが生じた記録ディスク１をディスクテーブル１２と共に回転させてしまうと、記録ディスク１を回転させているスピンドルモータ３等がメカシャーシ５を含めて振動してしまう。そして、このような重量的なアンバランスがある記録ディスク１がディスクテーブル１２に装着されて回転されている場合には、各バランス球２０、２０、・・・は、図６に示すように、アンバランスの方向及びアンバランスの量Ｄに応じて、このアンバランスを打ち消すこととなる位置に移動空間１１ａ内において移動する。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は、上記ケース体１１が回転されても該ケース体１１とは別体で回転するが、やがてケース体１１に対して相対的に静止して該ケース体１１と共に回転するようになる。そして、各バランス球２０、２０、・・・は記録ディスク１のアンバランス方向に対向する位置に徐々に移動する。
【００３０】
各バランス球２０、２０、・・・がアンバランスを打ち消した状態における各バランス球２０、２０、・・・の位置は、図６に示すように、アンバランスの方向（即ち、支軸１０の回転中心から見て記録ディスク１の重心が存在する方向）に対して角度＋θnの位置よりこのアンバランスの方向の反対側を経て角度−θnの位置までの範囲に、等間隔で配置されることとなる（即ち、アンバランスの方向に対して角度±θnの範囲には、バランス球２０、２０、・・・が存在しない状態となる。）。ここで、バランス球２０、２０、・・・の質量をｍとすると、角度θnは、以下の数式が満たされる角度となっている。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【数２】
【００３３】
このとき、各バランス球２０、２０、・・・の全体の重心は、回転中心を介して上記アンバランス方向に対向する位置であって、その対向線上に位置している。
【００３４】
この状態では、記録ディスク１のアンバランスにより回転中心からずれたケース体１１と各バランス球２０、２０、・・・との全体の重心は、合成回転体の回転軸上に位置している。
【００３５】
このように、各バランス球２０、２０、・・・はアンバランスを有する記録ディスク１が回転された場合、所謂自動調心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１をその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。
【００３６】
このような自動調心作用は、合成回転体の回転周波数がダンパ６、６、・・・の共振周波数（合成回転体の回転軸に垂直な面（図１中のｘ，ｙ平面）内の方向についての共振周波数）以上となったときに、効果的に発生する。即ち、高速度で情報信号の記録または再生を行う記録ディスクについては、効果的に発生させることができる。
【００３７】
尚、上記した回転駆動機構９においては、ケース体１１の停止時において各バランス球２０、２０、・・・が互いに等角度間隔に配置されているため、ケース体１１の回転の開始時において、各バランス球２０、２０、・・・によってアンバランスの原因が生じることはない。
【００３８】
従って、上記のように、バランス球２０、２０、・・・を備えた回転駆動機構９によって、重量的なアンバランスを有する記録ディスク１を回転させても合成回転体に振動を生ずることがない。即ち、ディスクドライブ装置２においては、重量的なアンバランスを有する記録ディスク１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。
【００３９】
このようにして記録ディスク１が回転されると、光学ピックアップ装置４は記録ディスク１にレーザ光を照射し、その反射光を受光して検出する。光学ピックアップ装置４はガイドシャフト７、７に沿って移動されることにより、支軸１０に対する離接方向、即ち、ディスクテーブル１２に装着された記録ディスク１の半径方向に移動され、記録ディスク１の内外周に亘って移動される。そして、光学ピックアップ装置４によって、記録ディスク１に対する情報信号の書き込み又は読み出しが行われる。
【００４０】
ところで、回転駆動機構９においては、スピンドルモータ３の起動時、即ち、ケース体１１が停止状態から回転を開始するときにおいては、各バランス球２０、２０、・・・がケース体１１に対して相対移動することなく、同期して起動されたほうが自動調心作用の効果を迅速に得ることができる。即ち、図７に示すように、ケース体１１の回転速度と各バランス球２０、２０、・・・の回転速度との差は、少なくともケース体１１の回転速度が使用回転域（ダンパ６、６、・・・の共振周波数以上の回転周波数）に達したときには、０となっていることが望ましい。
【００４１】
ここで、ケース体１１の起動時に各バランス球２０、２０、・・・がケース体１１に対して相対移動せずに同期して起動する条件は、次のようになる。即ち、ケース体１１からバランス球２０、２０、・・・に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0とし、バランス球２０、２０、・・・の慣性モーメントをＪとし、バランス球２０、２０、・・・の回転角加速度をβとして、起動トルクＴ1＝Ｊ・βとおく。そして、バランス球２０、２０、・・・の質量をｍとし、回転軸よりバランス球２０、２０、・・・までの距離をＲとして、Ｔ2＝ｍ・Ｒとおく。すると、ケース体１１が停止状態より回転を開始するときに、図８に示すように、
Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0
が成立していれば、支軸１０の方向（傾き）に依らずに、各バランス球２０、２０、・・・はケース体１１の起動に同期して起動される（尚、支軸１０の軸方向を鉛直として使用する場合のみを考えるならば、Ｔ1＜Ｔ0が成立していればよい。）。
【００４２】
そして、ケース体１１の回転周波数がダンパ６、６、・・・の共振周波数（ケース体１１の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数）以上となったときには、バランス球２０、２０、・・・をケース体１１に対して該ケース体１１の回転軸回りの周方向に移動させるトルクとしてバランス球２０、２０、・・・に働くトルクを調整トルクＴ3としたとき、図８に示すように、
Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。この条件が成立していないと、自動調心が行われない。ここで、ケース体１１からバランス球２０、２０、・・・に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0がケース体１１の回転速度に依らずに一定の場合には、
Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。従って、伝達トルクＴ0は、低回転速度域において大きく、高回転速度域（使用回転域ω、ω1≦ω≦ω2）において小さくなるようにしておけば、上述の条件を満足し易くなる。
【００４３】
上記した回転駆動機構９においては、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１が停止状態より回転を開始するときには、バランス球２０、２０、・・・がマグネット２２側に吸引されていることに起因してケース体１１より各バランス球２０、２０、・・・に伝達される起動トルクによってケース体１１に追従してこのケース体１１と共に回転を開始する。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１の停止時において、マグネット２２の外周囲部に吸着されており、このときのバランス球２０、２０、・・・とマグネット１２の外周囲部との間の転がり摩擦係数をμ1とすると、ケース体１１よりバランス球２０、２０、・・・に伝達される伝達トルクＴ0は、
Ｔ0＝μ1・ｆ1・ｒ1
となる。そして、起動時の角加速度をβとした場合の起動トルクＴ1は、
Ｔ1＝ｍ・ｒ1 2・β
となる。Ｔ1＜Ｔ0であることが必要なので、
ｍ・ｒ1 2・β＜μ1・ｆ1・ｒ1
ｍ・ｒ1・β＜μ1・ｆ1
となる。また、バランス球２０、２０、・・・中にマグネット２２により発生された磁束が通過していることによる磁気抵抗も、伝達トルクＴ0を増加させる作用をする。
【００４４】
そして、支軸１０を水平にした場合のバランス球２０、２０、・・・の自重、及び、使用回転域ω（ω1≦ω≦ω2）においてバランス球２０、２０、・・・がマグネット２２より遠心力により離間されなければならないことを考慮すると、ｍ・ｇ＜ｆ1＜ｍ・ｒ1・ω1 2−ｍ・ｇ（但し、ｇは重力加速度）
が成立している必要がある。この条件により、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１が高速回転されたときには、遠心力によりマグネット２２の外周囲部より離間する。このとき、伝達トルクＴ0が減少して、自動調心が行われるための条件が満足され易くなる。即ち、バランス球２０、２０、・・・と移動空間１１ａの外側内周面２１との間の転がり摩擦係数をμ2とすると、バランス球２０、２０、・・・が外側内周面２１に当接しているときの伝達トルクＴ0は、
Ｔ0＝μ2・ｒ2（ｍ・ｒ2・ω2 2−ｆ2＋ｍ・ｇ）
であり、この伝達トルクＴ0が、調整トルクＴ3よりも小さくなっていればよい。また、ケース体１１の回転速度が使用回転域よりも低速となったときに、各バランス球２０、２０、・・・が再びマグネット２２の外周囲部に吸着されるためには、
ｍ・ｇ＜ｆ2＜ｍ・ｒ2・ω1 2−ｍ・ｇ
が満足される必要がある。
【００４５】
尚、ケース体１１が回転され移動空間１１ａ内でバランス球２０、２０、・・・が移動されたときには、各バランス球２０、２０、・・・の外側内周面２１に対する衝突音や走行音（摩擦音、転がり音）が生じるが、上記のようにケース体１１に形成された移動空間１１ａが収容部１８と天板部１９とにより密閉空間として形成されているため、上記した衝突音や走行音が生じてもこれらが外部へ伝わりにくい。
【００４６】
また、上記したように、ケース体１１が制振材料である制振鋼板で形成されているため、上記した衝突音や走行音の発生が抑制される。
【００４７】
尚、上記には、ケース体１１を制振鋼板で形成した場合を示したが、該ケース体１１を、例えば、マグネシウムやマグネシウム−ジルコニウム等の制振合金で形成してもよい。このように、ケース体１１を制振合金で形成すれば、バランス球２０、２０、・・・の衝突音や走行音の発生が一層抑制される。
【００４８】
また、制振鋼板や制振合金ではなくケース体１１を合成樹脂で形成してもよい。ケース体１１を合成樹脂で形成した場合にあっても、例えば、ケース体１１を制振鋼板や制振合金でない金属材料で形成した場合に比し、バランス球２０、２０、・・・の衝突音や走行音の発生が抑制される。
【００４９】
尚、上記のようにケース体１１を合成樹脂で形成したものにあっては、さらにケース体１１の内面にメッキを施すようにしてもよい。このようにメッキを施した場合には、ケース体１１の内面とバランス球２０、２０、・・・との間の摩擦係数が小さくなるため、バランス球２０、２０、・・・の走行音の発生を抑えることができる。
【００５０】
上記にはバランス部材としてバランス球２０、２０、・・・を用いたものを示したが、例えば、バランス部材としてリング状に形成されたバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いてもよい（図９及び図１０参照）。
【００５１】
バランスリング２０Ａ、２０Ａには、支軸１０及びケース体１１の内周壁１８ｃが挿通されている。そして、このバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いた場合においては、バランス部材の周方向への移動を制限する移動制限手段が、ケース体１１の収容部１８の内周壁１８ｃ及び各バランスリング２０Ａ、２０Ａの内周縁部２０ａ、２０ａである。この場合においても、各バランスリング２０Ａ、２０Ａが支軸１０の軸回り方向に移動することにより、自動調心作用が発生する（図１０参照）。
【００５２】
尚、上記のようにバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いた場合にあっては、ケース体１１が回転され移動空間１１ａ内でバランスリング２０Ａ、２０Ａが移動されたときには、ケース体１１の内周壁１８ｃや底面壁１８ａに対する摩擦音が生じるが、ケース体１１が制振材料で形成されていると共に移動空間１１ａが密閉空間として形成されているため、摩擦音が抑制されると共にこれが外部へ伝わりにくい。
【００５３】
また、上記したバランスリング２０Ａ、２０Ａに代えてこれより大径のバランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いてもよい（図１１及び図１２参照）。
【００５４】
バランスリング２０Ｂ、２０Ｂには支軸１０及びケース体１１の内周壁１８ｃが挿通されているが、バランスリング２０Ｂ、２０Ｂはその内周縁部が内周壁１８ｃと離間した状態で位置されている。そして、このバランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いた場合においては、移動制限手段がケース体１１の収容部１８の外周壁１８ｂ及び各バランスリング２０Ｂ、２０Ｂの外周縁部２０ｂ、２０ｂである。この場合においても、各バランスリング２０Ｂ、２０Ｂが支軸１０の軸回り方向に移動することにより、自動調心作用が発生する（図１２参照）。
【００５５】
そして、バランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いた場合にあっても、該バランスリング２０Ｂ、２０Ｂが移動されたときに、ケース体１１の外周壁１８ｂや底面壁１８ａに対する摩擦音が生じるが、ケース体１１が制振材料で形成されていると共に移動空間１１ａが密閉空間として形成されているため、摩擦音が抑制されると共にこれが外部へ伝わりにくい。
【００５６】
また、上記にはケース体１１に各バランス部材を配置するものを示したが、各バランス部材が配置される移動空間１１ａを、図１３に示すように、ディスクテーブル１２Ａ内に形成してもよい。そして、この場合にはディスクテーブル１２Ａがケース体としての機能を有する。
【００５７】
このように移動空間１１ａをディスクテーブル１２Ａ内に形成すれば、各バランス部材を配置するための別部材としてのケース体１１を設ける必要がなく、回転駆動機構の部品点数が少なくなり、コストの低減に寄与する。
【００５８】
また、図１４に示すように、ディスクテーブルではなく、移動空間１１ａをチャッキング部材２３内に形成してもよい。そして、この場合にはチャッキング部材２３がケース体としての機能を有する。
【００５９】
このように移動空間１１ａをチャッキング部材２３内に形成すれば、ディスクテーブル１２Ａ内に移動空間１１ａを形成した場合と同様に、各バランス部材を配置するための別部材としてのケース体１１を設ける必要がなく、回転駆動機構の部品点数が少なくなり、コストの低減に寄与する。
【００６０】
尚、上記した実施の形態においては、アンバランスを有する記録ディスク１をディスクテーブルに装着したときに、合成回転体に対して自動調心作用を実行させる例を示したが、合成回転体のうちの記録ディスク１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９によって自動調心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。
【００６１】
また、上記した実施の形態においては、本発明に係る回転駆動機構をディスクドライブ装置の回転駆動機構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も適用することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかな通り、請求項１に記載した発明にあっては、回転駆動手段により支軸を介して回転されると共に制振鋼板により形成されたケース体と、該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、上記バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、上記回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにしたので、合成回転体は振動を生じさせることなく回転することができ該回転が回転中心の偏心を生じない状態で為されると共に、ケース体が制振鋼板により形成されているためケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を抑制することができる。
また、移動空間が密閉空間であるので、バランス部材のケース体に対する移動時に生じる衝突音や走行音が生じても、これらが外部に伝わりにくい。
そして、さらに、ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにしたので、ケース体が停止状態より回転を開始するときに該ケース体から起動トルクが伝達されバランス部材がケース体に追従し該ケース体と共に回転を開始し、自動調心作用が迅速に実行される。
【００６６】
請求項２に記載した発明にあっては、制振材料が制振合金であるので、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を一層抑制することができる。
【００６７】
請求項３に記載した発明にあっては、制振材料が合成樹脂であるので、ケース体を、例えば、制振鋼板や制振合金でない金属材料で形成した場合に比し、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を抑制することができる。また、移動空間を形成する周面にメッキが施されたので、該周面とバランス部材との間の摩擦係数が小さくなり、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する走行音の発生を抑えることができる。
【００６９】
尚、上記した実施の形態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】図２乃至図８と共に本発明回転駆動機構の実施の形態を示すものであり、本図は回転駆動機構を備えるディスクドライブ装置を示す概略斜視図である。
【図２】ケース体を示す拡大水平断面図である。
【図３】合成回転体を示す拡大縦断面図である。
【図４】ケース体が回転された状態を示す拡大水平断面図である。
【図５】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６】自動調心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７】回転駆動機構において、ケース体及びバランス部材の回転速度の変化を示すグラフである。
【図８】回転駆動機構において、ケース体からバランス部材に伝達される回転トルクの変化を示すグラフである。
【図９】図１０と共にバランス部材の別の形態を示すものであり、本図は自動調心作用が実行される前の状態を示すケース体の拡大水平断面図である。
【図１０】自動調心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１１】図１２と共にバランス部材のさらに別の形態を示すものであり、本図は自動調心作用が実行される前の状態を示すケース体の拡大水平断面図である。
【図１２】自動調心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１３】ケース体の別の形態を示す拡大縦断面図である。
【図１４】ケース体のさらに別の形態を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
３…スピンドルモータ（回転駆動手段）、９…回転駆動機構、１０…支軸、１１…ケース体、１１ａ…移動空間、２０…バランス球（バランス部材）、２２…マグネット、１２Ａ…ディスクテーブル（ケース体）、２０Ａ…バランスリング（バランス部材）、２０Ｂ…バランスリング（バランス部材）、２３…チャッキング部材（ケース体）
【発明の属する技術分野】
本発明は回転駆動機構に関する。詳しくは、バランス部材をケース体に対して移動させることにより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と共にバランス部材の移動時に生じる騒音の防止を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、コンピュータに備えられ光ディスクや光磁気ディスク等の記録ディスクに対する再生や記録を行うディスクドライブ装置は、記録ディスクを回転駆動機構によって回転させている。この回転駆動機構は、回転駆動手段となるスピンドルモータと該スピンドルモータのスピンドル軸の先端側に固定され記録ディスクの中心部分を保持するディスクテーブルとを有している。そして、このような回転駆動機構によって回転される記録ディスクは、光学ピックアップや磁気ヘッド装置により、情報信号の記録及び／又は再生が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した光ディスク等の記録ディスクは、製造時等に重量的なアンバランスを生じてしまう場合がある。このような重量的なアンバランスがある記録ディスクを回転駆動機構によって回転させると、回転中心と重心とが一致しないため記録ディスクがディスクテーブルと共に振動してしまう。そして、この振動により、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やトラッキング、磁気ヘッド装置による記録ディスクの記録トラックへの追従が良好に行われなくなってしまう。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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ると共に、例えば制振鋼板などの制振材料により形成されたケース体と、該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにし、ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにしたものである。
【０００９】
従って、本発明回転駆動機構にあっては、バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、回転駆動手段によって回転する部材及び回転駆動手段に含まれる回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明回転駆動機構の実施の形態を添付図面に従って説明する。尚、以下に示した実施の形態は、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ディスクドライブ装置における回転駆動機構に適用したものである。
【００１１】
記録ディスク１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１には、その中心部に円形開口部（チャッキング孔）１ａが設けられている。記録ディスク１は円形開口部１ａ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。
【００１２】
ディスクドライブ装置２は回転駆動手段となるスピンドルモータ３及び光学ピックアップ装置４が載置されるメカシャーシ５と、図示しないベースシャーシに対してメカシャーシ５をフローティング支持する複数のダンパ６、６、・・・とを備えて構成されている（図１参照）。
【００１３】
光学ピックアップ装置４は上記メカシャーシ５にガイドシャフト７、７を介してディスクテーブルに装着された記録ディスク１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４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８を介して記録ディスク１に照射し、また、レーザ光の記録ディスク１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。
【００１４】
回転駆動機構９は、上記スピンドルモータ３と該スピンドルモータ３によって回転される支軸（スピンドル軸）１０の上端寄りの位置に固定されたケース体１１と同じく支軸１０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）１２とを備えている（図３参照）。
【００１５】
支軸１０はメカシャーシ５上に固定されたモータ基板１３に対して、回転軸受け１４、１４を介して軸回りに回転可能に支持されている。支軸１０にはスピンドルモータ３を構成するモータロータ１５が取り付けられ、該モータロータ１５は略円筒状に形成され内面部に駆動マグネット１６が固定されている。そして、駆動マグネット１６は、モータ基板１３上に固定されたステータコイル１７に対向している。
【００１６】
しかして、スピンドルモータ３において、ステータコイル１７に駆動電流が供給されると、該ステータコイル１７が発生する磁界が駆動マグネット１６に作用し、該駆動マグネット１６及びモータロータ１５が支軸１０と共に回転され、これにより上記ケース体１１及びディスクテーブル１２が一体となって回転される。即ち、支軸１０はスピンドルモータ３の駆動軸となっている。
【００１７】
ディスクテーブル１２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支軸１０の先端部が圧入されることにより、該支軸１０に固定されている。そして、ディスクテーブル１２はその中央部に記録ディスク１の位置決めを行うための位置決め突起１２ａが設けられている。位置決め突起１２ａは略円錐台形状に突出して設けられ、記録ディスク１の円形開口部１ａに嵌合して記録ディスク１を位置決めする。また、位置決め突起１２ａ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１は位置決め突起１２ａ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１２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。
【００１８】
ケース体１１は制振材料、例えば、制振鋼板、かつ、非磁性材料により形成され、モータロータ１５とディスクテーブル１２との間に支軸１０に固定された状態で位置されている。そして、ケース体１１は収容部１８と該収容部１８を覆う天板部１９とから成り、中心部分が支軸１０に該支軸１０と同軸状に固定されている。
【００１９】
収容部１８は円環状を為す底面壁１８ａと該底面壁１８ａの外周縁から立設された外周壁１８ｂと底面壁１８ａの内周縁から立設された内周壁１８ｃとから成り、外周壁１８ｂと内周壁１８ｃの高さが同じにされている。
【００２０】
天板部１９は薄い円環状に形成され、収容部１８の開口面を覆い、これによりケース体１１内には円環状の移動空間１１ａが形成される。
【００２１】
移動空間１１ａ内には、バランス部材となる、例えば、６個のバランス球２０、２０、・・・が収納されている。バランス球２０、２０、・・・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１１ａ内において、支軸１０の近傍より収容部１８の外周壁１８ｂの内面（外側内周面）２１に当接する位置までに亘る径方向及び支軸１０の回りを回る周方向に移動可能とされている。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は外側内周面２１によって支軸１０の回転軸から一定の距離以下の領域内に移動を制限されている。また、バランス球２０、２０、・・・は、それぞれケース体１１の収容部１８の底面壁１８ａ及び天板部１９によって支軸１０の軸方向への移動を阻止されている。尚、各バランス球２０、２０、・・・の直径は、底面壁１８ａと天板部１９の下面との間の間隔より僅かに小さくされている。
【００２２】
また、移動空間１１ａ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）２２が配設されている。マグネット２２は、円環状に形成され収容部１８の内周壁１８ｃに外嵌状に設けられており、支軸１０に対して同軸状に配設されている。そして、マグネット２２は、図３に示すように、主面部に垂直な方向に２極着磁され、即ち、表面側及び裏面側がそれぞれ磁極とされている。また、マグネット２２は支軸１０の停止時において、該支軸１０の方向に拘わらず移動空間１１ａ内の各バランス球２０、２０、・・・を吸引してその外周囲部に接触させた状態に保持する。即ち、マグネット２２は収容部１８の外側内周面２１に接触する位置にあるバランス球２０、２０、・・・を鉛直に引き上げてその外周囲部に吸着させるだけの磁力を発生している。
【００２３】
移動空間１１ａ内の各バランス球２０、２０、・・・は、マグネット２２より発せられた磁束が各バランス球２０、２０、・・・内を空気中よりも高い密度で通過していることにより、互いに等間隔に配置された状態となる。即ち、図２に示すように、各バランス球２０、２０、・・・間の支軸１０の中心軸回りの角度ψ１乃至ψ６は互いに等しくなる。このようにバランス球２０、２０、・・・がマグネット２２の外周囲部に吸着されているときの支軸１０の回転軸（中心軸）よりバランス球２０、２０、・・・の中心までの距離をｒ1とする（図３参照）。この距離ｒ1は、マグネット２２の半径Ｒ1とバランス球２０、２０、・・・の半径との和に等しい。そして、このときマグネット２２の発する磁力によるバランス球２０、２０、・・・に対する吸引力をｆ1とする。
【００２４】
スピンドルモータ３のステータコイル１７に駆動電流が供給されモータロータ１５が回転されると、該モータロータ１５と共に支軸１０、ケース体１１、ディスクテーブル１２、チャッキング部材及びディスクテーブル１２に装着された記録ディスク１が一体的に回転され、また、各バランス球２０、２０、・・・も移動空間１１ａ内で支軸１０の回転軸回りに回転される。即ち、これらのモータロータ１５、支軸１０、ケース体１１、ディスクテーブル１２、チャッキング部材、記録ディスク１及びバランス球２０、２０、・・・は合成回転体を構成する（以下、これらの各部材の全体の重心、即ち、合成回転体の重心を「合成重心」という。）。
【００２５】
スピンドルモータ３の回転によって記録ディスク１の回転速度が使用回転域に達したときには、各バランス球２０、２０、・・・は、図４及び図５に示すように、遠心力によって移動空間１１ａの外側内周面２１に当接する位置に到達している。
【００２６】
このようにバランス球２０、２０、・・・が外側内周面２１に当接しているときの支軸１０の回転軸（中心軸）よりバランス球２０、２０、・・・の中心までの距離を、図５に示すように、ｒ2とする。この距離ｒ2は、移動空間１１ａの半径Ｒ2よりバランス球２０、２０、・・・の半径を差し引いた距離に等しい。そして、このときマグネット２２の発する磁力によるバランス球２０、２０、・・・に対する吸引力をｆ2とする。この吸引力ｆ2はバランス球２０、２０、・・・に作用している遠心力よりも小さい力である。
【００２７】
回転される記録ディスク１に重量的なアンバランス（偏重心）がない場合、または、記録ディスク１がディスクテーブル１２に装着されていない場合には、各バランス球２０、２０、・・・は、図４に示すように、支軸１０の回転軸回りに等角度間隔となるように位置する。
【００２８】
記録ディスク１には、製造時に重量的なアンバランスを生じている場合がある。ここで、アンバランスとは記録ディスク１の中心に該記録ディスク１の重心が位置していないことをいい、例えば、アンバランスは記録ディスク１の基板厚さが不均一のとき或いは密度が不均一のときに生じる。
【００２９】
このようなアンバランスが生じた記録ディスク１をディスクテーブル１２と共に回転させてしまうと、記録ディスク１を回転させているスピンドルモータ３等がメカシャーシ５を含めて振動してしまう。そして、このような重量的なアンバランスがある記録ディスク１がディスクテーブル１２に装着されて回転されている場合には、各バランス球２０、２０、・・・は、図６に示すように、アンバランスの方向及びアンバランスの量Ｄに応じて、このアンバランスを打ち消すこととなる位置に移動空間１１ａ内において移動する。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は、上記ケース体１１が回転されても該ケース体１１とは別体で回転するが、やがてケース体１１に対して相対的に静止して該ケース体１１と共に回転するようになる。そして、各バランス球２０、２０、・・・は記録ディスク１のアンバランス方向に対向する位置に徐々に移動する。
【００３０】
各バランス球２０、２０、・・・がアンバランスを打ち消した状態における各バランス球２０、２０、・・・の位置は、図６に示すように、アンバランスの方向（即ち、支軸１０の回転中心から見て記録ディスク１の重心が存在する方向）に対して角度＋θnの位置よりこのアンバランスの方向の反対側を経て角度−θnの位置までの範囲に、等間隔で配置されることとなる（即ち、アンバランスの方向に対して角度±θnの範囲には、バランス球２０、２０、・・・が存在しない状態となる。）。ここで、バランス球２０、２０、・・・の質量をｍとすると、角度θnは、以下の数式が満たされる角度となっている。
【００３１】
【数１】
【数２】
このとき、各バランス球２０、２０、・・・の全体の重心は、回転中心を介して上記アンバランス方向に対向する位置であって、その対向線上に位置している。
【００３４】
この状態では、記録ディスク１のアンバランスにより回転中心からずれたケース体１１と各バランス球２０、２０、・・・との全体の重心は、合成回転体の回転軸上に位置している。
【００３５】
このように、各バランス球２０、２０、・・・はアンバランスを有する記録ディスク１が回転された場合、所謂自動調心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１をその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。
【００３６】
このような自動調心作用は、合成回転体の回転周波数がダンパ６、６、・・・の共振周波数（合成回転体の回転軸に垂直な面（図１中のｘ，ｙ平面）内の方向についての共振周波数）以上となったときに、効果的に発生する。即ち、高速度で情報信号の記録または再生を行う記録ディスクについては、効果的に発生させることができる。
【００３７】
尚、上記した回転駆動機構９においては、ケース体１１の停止時において各バランス球２０、２０、・・・が互いに等角度間隔に配置されているため、ケース体１１の回転の開始時において、各バランス球２０、２０、・・・によってアンバランスの原因が生じることはない。
【００３８】
従って、上記のように、バランス球２０、２０、・・・を備えた回転駆動機構９によって、重量的なアンバランスを有する記録ディスク１を回転させても合成回転体に振動を生ずることがない。即ち、ディスクドライブ装置２においては、重量的なアンバランスを有する記録ディスク１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。
【００３９】
このようにして記録ディスク１が回転されると、光学ピックアップ装置４は記録ディスク１にレーザ光を照射し、その反射光を受光して検出する。光学ピックアップ装置４はガイドシャフト７、７に沿って移動されることにより、支軸１０に対する離接方向、即ち、ディスクテーブル１２に装着された記録ディスク１の半径方向に移動され、記録ディスク１の内外周に亘って移動される。そして、光学ピックアップ装置４によって、記録ディスク１に対する情報信号の書き込み又は読み出しが行われる。
【００４０】
ところで、回転駆動機構９においては、スピンドルモータ３の起動時、即ち、ケース体１１が停止状態から回転を開始するときにおいては、各バランス球２０、２０、・・・がケース体１１に対して相対移動することなく、同期して起動されたほうが自動調心作用の効果を迅速に得ることができる。即ち、図７に示すように、ケース体１１の回転速度と各バランス球２０、２０、・・・の回転速度との差は、少なくともケース体１１の回転速度が使用回転域（ダンパ６、６、・・・の共振周波数以上の回転周波数）に達したときには、０となっていることが望ましい。
【００４１】
ここで、ケース体１１の起動時に各バランス球２０、２０、・・・がケース体１１に対して相対移動せずに同期して起動する条件は、次のようになる。即ち、ケース体１１からバランス球２０、２０、・・・に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0とし、バランス球２０、２０、・・・の慣性モーメントをＪとし、バランス球２０、２０、・・・の回転角加速度をβとして、起動トルクＴ1＝Ｊ・βとおく。そして、バランス球２０、２０、・・・の質量をｍとし、回転軸よりバランス球２０、２０、・・・までの距離をＲとして、Ｔ2＝ｍ・Ｒとおく。すると、ケース体１１が停止状態より回転を開始するときに、図８に示すように、
Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0
が成立していれば、支軸１０の方向（傾き）に依らずに、各バランス球２０、２０、・・・はケース体１１の起動に同期して起動される（尚、支軸１０の軸方向を鉛直として使用する場合のみを考えるならば、Ｔ1＜Ｔ0が成立していればよい。）。
【００４２】
そして、ケース体１１の回転周波数がダンパ６、６、・・・の共振周波数（ケース体１１の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数）以上となったときには、バランス球２０、２０、・・・をケース体１１に対して該ケース体１１の回転軸回りの周方向に移動させるトルクとしてバランス球２０、２０、・・・に働くトルクを調整トルクＴ3としたとき、図８に示すように、
Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。この条件が成立していないと、自動調心が行われない。ここで、ケース体１１からバランス球２０、２０、・・・に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0がケース体１１の回転速度に依らずに一定の場合には、
Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。従って、伝達トルクＴ0は、低回転速度域において大きく、高回転速度域（使用回転域ω、ω1≦ω≦ω2）において小さくなるようにしておけば、上述の条件を満足し易くなる。
【００４３】
上記した回転駆動機構９においては、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１が停止状態より回転を開始するときには、バランス球２０、２０、・・・がマグネット２２側に吸引されていることに起因してケース体１１より各バランス球２０、２０、・・・に伝達される起動トルクによってケース体１１に追従してこのケース体１１と共に回転を開始する。即ち、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１の停止時において、マグネット２２の外周囲部に吸着されており、このときのバランス球２０、２０、・・・とマグネット１２の外周囲部との間の転がり摩擦係数をμ1とすると、ケース体１１よりバランス球２０、２０、・・・に伝達される伝達トルクＴ0は、
Ｔ0＝μ1・ｆ1・ｒ1
となる。そして、起動時の角加速度をβとした場合の起動トルクＴ1は、
Ｔ1＝ｍ・ｒ1 2・β
となる。Ｔ1＜Ｔ0であることが必要なので、
ｍ・ｒ1 2・β＜μ1・ｆ1・ｒ1
ｍ・ｒ1・β＜μ1・ｆ1
となる。また、バランス球２０、２０、・・・中にマグネット２２により発生された磁束が通過していることによる磁気抵抗も、伝達トルクＴ0を増加させる作用をする。
【００４４】
そして、支軸１０を水平にした場合のバランス球２０、２０、・・・の自重、及び、使用回転域ω（ω1≦ω≦ω2）においてバランス球２０、２０、・・・がマグネット２２より遠心力により離間されなければならないことを考慮すると、ｍ・ｇ＜ｆ1＜ｍ・ｒ1・ω1 2−ｍ・ｇ（但し、ｇは重力加速度）
が成立している必要がある。この条件により、各バランス球２０、２０、・・・は、ケース体１１が高速回転されたときには、遠心力によりマグネット２２の外周囲部より離間する。このとき、伝達トルクＴ0が減少して、自動調心が行われるための条件が満足され易くなる。即ち、バランス球２０、２０、・・・と移動空間１１ａの外側内周面２１との間の転がり摩擦係数をμ2とすると、バランス球２０、２０、・・・が外側内周面２１に当接しているときの伝達トルクＴ0は、
Ｔ0＝μ2・ｒ2（ｍ・ｒ2・ω2 2−ｆ2＋ｍ・ｇ）
であり、この伝達トルクＴ0が、調整トルクＴ3よりも小さくなっていればよい。また、ケース体１１の回転速度が使用回転域よりも低速となったときに、各バランス球２０、２０、・・・が再びマグネット２２の外周囲部に吸着されるためには、
ｍ・ｇ＜ｆ2＜ｍ・ｒ2・ω1 2−ｍ・ｇ
が満足される必要がある。
【００４５】
尚、ケース体１１が回転され移動空間１１ａ内でバランス球２０、２０、・・・が移動されたときには、各バランス球２０、２０、・・・の外側内周面２１に対する衝突音や走行音（摩擦音、転がり音）が生じるが、上記のようにケース体１１に形成された移動空間１１ａが収容部１８と天板部１９とにより密閉空間として形成されているため、上記した衝突音や走行音が生じてもこれらが外部へ伝わりにくい。
【００４６】
また、上記したように、ケース体１１が制振材料である制振鋼板で形成されているため、上記した衝突音や走行音の発生が抑制される。
【００４７】
尚、上記には、ケース体１１を制振鋼板で形成した場合を示したが、該ケース体１１を、例えば、マグネシウムやマグネシウム−ジルコニウム等の制振合金で形成してもよい。このように、ケース体１１を制振合金で形成すれば、バランス球２０、２０、・・・の衝突音や走行音の発生が一層抑制される。
【００４８】
また、制振鋼板や制振合金ではなくケース体１１を合成樹脂で形成してもよい。ケース体１１を合成樹脂で形成した場合にあっても、例えば、ケース体１１を制振鋼板や制振合金でない金属材料で形成した場合に比し、バランス球２０、２０、・・・の衝突音や走行音の発生が抑制される。
【００４９】
尚、上記のようにケース体１１を合成樹脂で形成したものにあっては、さらにケース体１１の内面にメッキを施すようにしてもよい。このようにメッキを施した場合には、ケース体１１の内面とバランス球２０、２０、・・・との間の摩擦係数が小さくなるため、バランス球２０、２０、・・・の走行音の発生を抑えることができる。
【００５０】
上記にはバランス部材としてバランス球２０、２０、・・・を用いたものを示したが、例えば、バランス部材としてリング状に形成されたバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いてもよい（図９及び図１０参照）。
【００５１】
バランスリング２０Ａ、２０Ａには、支軸１０及びケース体１１の内周壁１８ｃが挿通されている。そして、このバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いた場合においては、バランス部材の周方向への移動を制限する移動制限手段が、ケース体１１の収容部１８の内周壁１８ｃ及び各バランスリング２０Ａ、２０Ａの内周縁部２０ａ、２０ａである。この場合においても、各バランスリング２０Ａ、２０Ａが支軸１０の軸回り方向に移動することにより、自動調心作用が発生する（図１０参照）。
【００５２】
尚、上記のようにバランスリング２０Ａ、２０Ａを用いた場合にあっては、ケース体１１が回転され移動空間１１ａ内でバランスリング２０Ａ、２０Ａが移動されたときには、ケース体１１の内周壁１８ｃや底面壁１８ａに対する摩擦音が生じるが、ケース体１１が制振材料で形成されていると共に移動空間１１ａが密閉空間として形成されているため、摩擦音が抑制されると共にこれが外部へ伝わりにくい。
【００５３】
また、上記したバランスリング２０Ａ、２０Ａに代えてこれより大径のバランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いてもよい（図１１及び図１２参照）。
【００５４】
バランスリング２０Ｂ、２０Ｂには支軸１０及びケース体１１の内周壁１８ｃが挿通されているが、バランスリング２０Ｂ、２０Ｂはその内周縁部が内周壁１８ｃと離間した状態で位置されている。そして、このバランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いた場合においては、移動制限手段がケース体１１の収容部１８の外周壁１８ｂ及び各バランスリング２０Ｂ、２０Ｂの外周縁部２０ｂ、２０ｂである。この場合においても、各バランスリング２０Ｂ、２０Ｂが支軸１０の軸回り方向に移動することにより、自動調心作用が発生する（図１２参照）。
【００５５】
そして、バランスリング２０Ｂ、２０Ｂを用いた場合にあっても、該バランスリング２０Ｂ、２０Ｂが移動されたときに、ケース体１１の外周壁１８ｂや底面壁１８ａに対する摩擦音が生じるが、ケース体１１が制振材料で形成されていると共に移動空間１１ａが密閉空間として形成されているため、摩擦音が抑制されると共にこれが外部へ伝わりにくい。
【００５６】
また、上記にはケース体１１に各バランス部材を配置するものを示したが、各バランス部材が配置される移動空間１１ａを、図１３に示すように、ディスクテーブル１２Ａ内に形成してもよい。そして、この場合にはディスクテーブル１２Ａがケース体としての機能を有する。
【００５７】
このように移動空間１１ａをディスクテーブル１２Ａ内に形成すれば、各バランス部材を配置するための別部材としてのケース体１１を設ける必要がなく、回転駆動機構の部品点数が少なくなり、コストの低減に寄与する。
【００５８】
また、図１４に示すように、ディスクテーブルではなく、移動空間１１ａをチャッキング部材２３内に形成してもよい。そして、この場合にはチャッキング部材２３がケース体としての機能を有する。
【００５９】
このように移動空間１１ａをチャッキング部材２３内に形成すれば、ディスクテーブル１２Ａ内に移動空間１１ａを形成した場合と同様に、各バランス部材を配置するための別部材としてのケース体１１を設ける必要がなく、回転駆動機構の部品点数が少なくなり、コストの低減に寄与する。
【００６０】
尚、上記した実施の形態においては、アンバランスを有する記録ディスク１をディスクテーブルに装着したときに、合成回転体に対して自動調心作用を実行させる例を示したが、合成回転体のうちの記録ディスク１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９によって自動調心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。
【００６１】
また、上記した実施の形態においては、本発明に係る回転駆動機構をディスクドライブ装置の回転駆動機構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も適用することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかな通り、請求項１に記載した発明にあっては、回転駆動手段により支軸を介して回転されると共に制振鋼板により形成されたケース体と、該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、上記バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、上記回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにしたので、合成回転体は振動を生じさせることなく回転することができ該回転が回転中心の偏心を生じない状態で為されると共に、ケース体が制振鋼板により形成されているためケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を抑制することができる。
また、移動空間が密閉空間であるので、バランス部材のケース体に対する移動時に生じる衝突音や走行音が生じても、これらが外部に伝わりにくい。
そして、さらに、ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにしたので、ケース体が停止状態より回転を開始するときに該ケース体から起動トルクが伝達されバランス部材がケース体に追従し該ケース体と共に回転を開始し、自動調心作用が迅速に実行される。
【００６６】
請求項２に記載した発明にあっては、制振材料が制振合金であるので、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を一層抑制することができる。
【００６７】
請求項３に記載した発明にあっては、制振材料が合成樹脂であるので、ケース体を、例えば、制振鋼板や制振合金でない金属材料で形成した場合に比し、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する衝突音や走行音の発生を抑制することができる。また、移動空間を形成する周面にメッキが施されたので、該周面とバランス部材との間の摩擦係数が小さくなり、ケース体の回転時に該ケース体に対するバランス部材の移動に起因する走行音の発生を抑えることができる。
【００６９】
尚、上記した実施の形態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】図２乃至図８と共に本発明回転駆動機構の実施の形態を示すものであり、本図は回転駆動機構を備えるディスクドライブ装置を示す概略斜視図である。
【図２】ケース体を示す拡大水平断面図である。
【図３】合成回転体を示す拡大縦断面図である。
【図４】ケース体が回転された状態を示す拡大水平断面図である。
【図５】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６】自動調心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７】回転駆動機構において、ケース体及びバランス部材の回転速度の変化を示すグラフである。
【図８】回転駆動機構において、ケース体からバランス部材に伝達される回転トルクの変化を示すグラフである。
【図９】図１０と共にバランス部材の別の形態を示すものであり、本図は自動調心作用が実行される前の状態を示すケース体の拡大水平断面図である。
【図１０】自動調心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１１】図１２と共にバランス部材のさらに別の形態を示すものであり、本図は自動調心作用が実行される前の状態を示すケース体の拡大水平断面図である。
【図１２】自動調心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１３】ケース体の別の形態を示す拡大縦断面図である。
【図１４】ケース体のさらに別の形態を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
３…スピンドルモータ（回転駆動手段）、９…回転駆動機構、１０…支軸、１１…ケース体、１１ａ…移動空間、２０…バランス球（バランス部材）、２２…マグネット、１２Ａ…ディスクテーブル（ケース体）、２０Ａ…バランスリング（バランス部材）、２０Ｂ…バランスリング（バランス部材）、２３…チャッキング部材（ケース体）
Claims (3)
- 回転駆動手段により支軸を介して回転されると共に制振鋼板により形成されたケース体と、
該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、
ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、
上記バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、上記回転駆動手段によって回転する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（合成重心）が回転軸上に位置するようにし、
上記ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、
上記バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、
ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにした
ことを特徴とする回転駆動機構。 - 回転駆動手段により支軸を介して回転されると共に制振合金により形成されたケース体と、
該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、
ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、
上記バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、上記回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにし、
上記ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、
上記バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、
ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにした
ことを特徴とする回転駆動機構。 - 回転駆動手段により支軸を介して回転されると共に合成樹脂により形成されたケース体と、
該ケース体に形成され軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す密閉された移動空間と、
ケース体に接触した状態で移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材とを備え、
上記バランス部材がケース体の回転に伴って回転されると共にケース体に対して移動し、上記回転駆動手段によって回転する部材（合成回転体）の重心（合成重心）が回転軸上に位置するようにし、
上記ケース体の移動空間の中心部にはマグネットが設けられ、
上記バランス部材は磁性材料から成る球状体として形成され、
ケース体の非回転時にはマグネットの外周部に球状体が吸着されており、ケース体の回転時には遠心力により球状体がマグネットの外周部から離間されるようにし、
上記移動空間を形成する周面にメッキが施された
ことを特徴とする回転駆動機構。
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| JP09623397A JP3716544B2 (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 回転駆動機構 |
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-
1997
- 1997-04-14 JP JP09623397A patent/JP3716544B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10290547A (ja) | 1998-10-27 |
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