JP4155659B2

JP4155659B2 - Disk drive

Info

Publication number: JP4155659B2
Application number: JP07641599A
Authority: JP
Inventors: 和博三原; 清正木; 昭行仲; 修一吉田; 誠丸岡; 晃治宮田; 正義矢野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000268488A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体であるディスクのアンバランスが原因となる振動や騒音を抑制し、安定した記録や再生を可能にするディスク駆動装置に関し、特に、環状軌道上にバランス部材を移動させることにより、ディスクの質量アンバランスによる振動を抑制するバランサを有するディスク駆動装置において、振動に対応してバランス部材が確実に移動して振動を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データを記録・再生するディスク駆動装置においては、データの転送速度を向上させるためにディスクの高速回転化が進んできた。しかしながら、ディスクには、その厚みむらなどによって質量アンバランスを持つものが存在する。そのようなディスクを高速回転させると、ディスクの回転中心に対して、偏った遠心力（アンバランス力）が作用し、そのアンバランス力による振れ回りの振動が装置全体に伝わってしまう。斯かる不具合を改善するため、例えば、特開平１０−８３６２２公報に見られるようなバランサが提案されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来のディスク駆動装置の一例について説明する。図７は、バランサを搭載する従来のディスク駆動装置の一例を示す斜視図である。図７において、ディスク１はスピンドルモータ２により回転駆動されており、ヘッド３はディスク１に記録されているデータの読み取り、または、ディスク１に対するデータの書き込みを行う。ヘッド駆動機構５は、ラックとピニオンなどで構成され、ヘッド駆動用モータ４の回転運動を直線運動に変換して、ヘッド３に伝達する。このヘッド駆動機構５により、ヘッド３は、ディスク１の半径方向に移動する。サブベース６には、スピンドルモータ２、ヘッド駆動用モータ４及び、ヘッド駆動機構５が取り付けられている。装置外部からサブベース６に伝わる振動や衝撃は、インシュレータ７（弾性体）により減衰されており、サブベース６は、このインシュレータ７を介してメインベース８に取り付けられている。ディスク駆動装置本体はメインベース８に取り付けられたフレーム９を介して、コンピュータ装置などに組み込まれるよう構成されている。
【０００４】
図８は、バランサを搭載する従来のディスク駆動装置のバランサの近傍を示す側面断面図である。ターンテーブル１１０は、スピンドルモータ２の軸２１に固定され、ディスク１のクランプエリア１１を回転可能に支持している。ターンテーブル１１０には、ディスク１のクランプ孔１２と嵌合するボス１４が一体的に形成されている。ディスク１が、ボス１４と嵌合することにより、ディスク１の芯出しが行われる。また、ボス１４の上部には、対向ヨーク１５が埋設されている。クランパ１６ａには、ターンテーブル１１０に形成された位置決め孔１３と嵌合し、芯出しされるための中心突起１７が設けられており、その周辺にリング状のマグネット１８が固定されている。クランパ１６ａの下面には、ディスク１と接触する平坦な接触部１９が形成されている。
【０００５】
クランパ１６ａにはバランサ２２ａが形成されている。中心突起１７と同軸に環状軌道部２３が設けられており、環状軌道部２３の内部には、複数個のボール２４が移動可能に収納されている。環状軌道部２３の外周壁面２５は、ボール２４が移動しやすいようになめらかに形成されている。環状軌道部２３とボール２４により、バランサ２２ａが構成されており、バランサ２２ａはクランパ１６ａと一体的に形成されている。
【０００６】
図９の（Ａ）と（Ｂ）は、バランサを搭載した従来のディスク駆動装置において、停止しているディスクが最高回転周波数まで加速するときのスピンアップ動作を示したグラフである。図９の（Ａ）は回転開始からの時間経過に伴うディスク回転周波数の変化を示しており、横軸は時間、縦軸はディスク１の回転周波数を表している。図９の（Ａ）におけるｆ0は、インシュレータ７の変形による、サブベース６の振れ回り振動の共振周波数を表す。また、ｆmaxはディスク１の最高回転周波数を表す。
図９の（Ｂ）は、回転開始からの時間経過に伴うインシュレータ７の変形によるサブベース６の振れ回り振動の振幅変化を示している。図９の（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸はサブベース６の振れ回り振幅を表しており、但しこの振幅はバランサ２２ａ内にバランス部材であるボール２４を収納していない状態における値である。図９の（Ｂ）におけるａは、サブベース６の共振周波数ｆ0での振れ回り振幅を表す。また、Ｔ0は、停止しているディスク１が回転を開始した時点を示しており、この時刻を０とする。
【０００７】
ディスク１が回転を始めると、ディスク１の質量アンバランスによって遠心力（アンバランス力）がサブベース６に作用し、サブベース６は振れ回り振動する。図９の（Ｂ）における時刻Ｔ1は、ディスク１の回転周波数が、弾性体であるインシュレータ７の変形によるサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に一致した時刻である。時刻Ｔ1において、サブベース６はディスク１の質量アンバランスによる遠心力によってその共振周波数ｆ0で加振されることになる。このため、サブベース６は、最大振幅で振れ回り振動を起こす。図９の（Ｂ）における時刻Ｔ2はディスク１の回転周波数が最高回転周波数ｆmaxに到達する時刻である。
【０００８】
以上のように構成された、バランサ２２ａを搭載する従来のディスク駆動装置において、質量アンバランスを有するディスク１を高速回転させると、ディスク１の重心に働く遠心力（アンバランス力）によってディスク１とバランサ２２ａは振れ回り振動を起こす。図８に示したバランサ２２ａを搭載する従来のディスク駆動装置では、ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ２とサブベース６が、剛体固定されている。このため、サブベース６を支持するインシュレータ７の変形によりサブベース６は、ディスク１と一体的に振れ回り振動を起こす。
【０００９】
この振れ回り振動において、いわゆるバランサの動作原理によってバランス部材であるボール２４には、ディスク１の質量アンバランスにより発生するアンバランス力に対抗する力が生じるように所望の位置（以下、バランス位置）に移動させる力が作用する。その結果、ボール２４はバランス位置に移動し、ディスク１の質量アンバランスは解消され、サブベース６の振動や騒音は抑制されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなバランサを搭載する従来のディスク駆動装置では、ボール等のバランス部材がディスク１の質量アンバランスを相殺するようにバランス位置に移動する確率が低く、全てのバランス部材がバランス位置に確実に集まらないという問題があった。その結果、従来のディスク駆動装置はディスクのアンバランスによる振動・騒音を効果的に抑制するものではなかった。
【００１１】
次に、バランサを搭載した従来のディスク駆動装置において、大きいアンバランス量を有するディスク１を回転させた場合の動作について、図１０の（Ａ）と（Ｂ）を用いて説明する。図１０の（Ａ）と（Ｂ）は従来のディスク駆動装置のバランサの環状軌道部２３におけるバランス部材であるボール２４の動作を示す説明図である。図１０の（Ａ）は全てのボール２４がバランス位置（符号３４で示す領域）に移動した場合を示す環状軌道部２３の平面断面図であり、図１０の（Ｂ）は全てのボール２４がバランス位置に完全に移動しなかった場合を示す平面断面図である。図１０において、符号３０で示す位置はディスク１の重心位置である。符号３１で示す位置は、複数のボール２４の合成重心位置である。符号３２で示す位置は、ディスク１とボール２４の合成重心位置である。符号３３で示す位置は、ディスク１の回転中心である。符号３４で示す位置は、ディスク１の質量アンバランスによるアンバランス力を相殺する力を発生するためにボール２４が配置されるべき領域を示すバランス位置である。
【００１２】
図１０の（Ａ）に示す状態では、環状軌道部２３において、複数のボール２４はディスク１のバランス位置３４に集まり、ディスク１とボール２４の合成重心位置３２はディスクの回転中心３３にほぼ一致している。この場合は、ディスク１を高速で回転させても、ディスク１の重心に働く遠心力は小さく、振動は小さいものとなる。
一方、図１０の（Ｂ）に示す状態では、環状軌道部２３において、複数のボール２４はディスク１のバランス位置３４に集まっておらず、ばらついている。そのため、ディスク１とボール２４の合成重心位置３２は、ディスク１の回転中心３３から離れている。この状態で、ディスク１が高速に回転すると、ディスク１の回転中心３３には大きな遠心力が働き、ディスク駆動装置の振動、騒音は大きくなる。
【００１３】
次に、図１０の（Ｂ）に示すように、各ボール２４がディスク１のバランス位置３４に移動しない原因について考察する。
図１１は、従来のディスク駆動装置における環状軌道部２３のみを示す平面断面図であり、環状軌道部２３内に収納されたボール２４に働く力を模式的に描いたものである。図１１において、矢印４０はディスク１の回転方向を表している。ディスク１が加速回転している状態において、ボール２４には矢印４１で示す環状軌道部２３の接線方向に慣性力が作用している。バランサの原理によって、ボール２４には矢印４２で示す方向に移動力が作用し、ディスク１の回転によってボール２４には矢印４３で示す遠心力が働いている。また、ボール２４には遠心力４３にほぼ比例し、ボール２４の移動方向と反対向きの摩擦力４４が作用している。
図１１に示す状態において、ボール２４を確実にバランス位置３４に移動させるためには、移動力４２が大きく、摩擦力４４が小さいという条件を満足させることが望ましい。
【００１４】
しかしながら、従来のディスク駆動装置におけるバランサにおいて、移動力４２を大きく、摩擦力４４を小さくするという条件を満足させることは容易ではなかった。その理由について、図９と図１１を用いて次に説明する。
まず、いわゆるバランサの動作原理から、ボール２４をバランス位置３４に移動させる移動力４２は、振れ回り振幅（ｙ）とディスク１の回転周波数（Ｆ）の二乗の積（ｙ×Ｆ²）に比例する。一方、ボール２４を環状軌道部２３の外周壁面２５に押しつける遠心力４３は、ディスク１の回転周波数の二乗に比例するので、ボール２４に作用する外周壁面２５からの摩擦力４４は、摩擦係数（μ）と回転周波数（Ｆ）の二乗の積（μ×Ｆ²）に比例する。
従って、摩擦力４４に対する移動力４２の比は、振れ回り振幅に比例することになる。つまり、振れ回り振幅が大きい条件においてボール２４はバランス位置３４に確実に移動できる。
図９の時刻Ｔ0において、ディスク１が回転を始めると、ボール２４には慣性力４１が作用して、環状軌道部２３に対してボール２４はディスク１の回転方向とは逆向きに相対移動を始める。ボール２４の動きをスムーズにするために、ボール２４と環状軌道部２３の間の摩擦係数を小さくすると、ボール２４は移動速度が下がらずに慣性力４１によりディスク１の最高回転周波数付近まで環状軌道部２３上を相対的に移動し続ける。いわゆるバランサの動作原理から、ボール２４をバランス位置３４に移動させる移動力４２は、振れ回り振幅にほぼ比例して、振れ回り振幅が大きいほど移動力４２は大きくなる。
【００１５】
従って、サブベース６の振れ回り振動の共振周波数付近では、サブベース６の振動振幅が大きいため、ボール２４をバランス位置３４に移動させるための移動力４２は大きくなる。しかし、ディスク１の回転は加速されているため、ボール２４が移動力４２によってバランス位置３４に到達する前に、振れ回り振幅の大きな共振周波数を通過してしまう。また、ディスク１の最高回転周波数ｆmax付近では、サブベース６の振れ回り振動の振幅は小さくなるため、摩擦力４４に対する移動力４２の比は小さくなる。
従って、ディスク１が図９の（Ａ）に示すような加速動作をする場合、ボール２４の位置がｆmax付近の回転周波数の時に発生する移動力４２では、各ボール２４はバランス位置３４に確実に移動せず、摩擦力４４によってバランス位置３４以外の場所で停止する確率が増大していた。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑み、バランサにおけるバランス部材がバランス位置に確実に移動することを可能にするものであって、大きなアンバランス量を有するディスクを高速で回転させた場合にも確実に振動を抑制し、安定して記録、又は再生が可能であり、ディスクの高速回転により高いデータ転送速度を有するディスク駆動装置を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るディスク駆動装置は、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサを具備し、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの回転周波数を前記最高回転数よりも低い回転周波数で一定にする期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記ディスクの振れ回り振動の共振周波数の１／２以上でかつ２倍以下となる周波数領域に設定される。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材をバランス位置に確実に移動させることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することができる。
【００２０】
本発明に係るディスク駆動装置は、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサを具備し、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの回転周波数を前記最高回転数よりも低い回転周波数で一定にする期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記ディスクの振れ回り振幅が前記ディスクの振れ回り振動の共振周波数における振れ回り振幅の１／２以上となる周波数領域に設定される。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材をバランス位置に確実に移動させることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することができる。
【００２１】
本発明に係るディスク駆動装置は、ディスク回転駆動用のスピンドルモータが固定されるサブベースと、前記サブベースが弾性体を介して取り付けられるメインベースと、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサとを具備し、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの回転周波数を前記最高回転数よりも低い回転周波数で一定にする期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記弾性体の変形によるサブベースの振れ回り振動の共振周波数の１／２以上かつ２倍以下となる周波数領域に設定される。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材が慣性力によってディスクの最高回転周波数付近まで環状軌道部上を相対的に移動し続けることがなくなり、かつバランス部材をバランス位置に移動させる力が大きい周波数域でバランス部材をバランス位置に確実に位置決めすることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することができる。
【００２２】
本発明に係るディスク駆動装置は、ディスク回転駆動用のスピンドルモータが固定されるサブベースと、前記サブベースが弾性体を介して取り付けられるメインベースと、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサとを具備し、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの回転周波数を前記最高回転数よりも低い回転周波数で一定にする期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記弾性体の変形による前記サブベースの振れ回り振幅が前記サブベースの振れ回り振動の共振周波数における振れ回り振幅の１／２以上となる周波数領域に設定される。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材が慣性力によってディスクの最高回転周波数付近まで環状軌道部上を相対的に移動し続けることがなくなり、かつバランス部材をバランス位置に移動させる力が大きい周波数域でバランス部材をバランス位置に確実に位置決めすることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することができる。
【００２７】
本発明に係るディスク駆動装置は、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサを具備し、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの角速度を増加しつつ角加速度を減少させる期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記ディスクの振れ回り振動の共振周波数の１／２以上でかつ２倍以下となる周波数領域に設定され、前記期間の終了後に前記ディスクの角加速度を増加させる。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材がバランス位置に確実に移動させることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にも確実に振動を抑制し、安定して記録、又は再生が可能であり、ディスクの高速回転により高いデータ転送速度を可能とする。
【００２８】
本発明に係るディスク駆動装置は、装着されたディスクと一体的に回転可能に設けられ、バランス部材が収納された環状軌道部を有するバランサを具備するディスク駆動装置であって、前記ディスクの回転を加速する際に、前記ディスクの回転周波数がデータ転送を行う最高回転周波数に達する前に、前記ディスクの角速度を増加しつつ角加速度を減少させる期間を少なくとも一回有し、前記期間における前記ディスクの回転周波数は、前記ディスクの振れ回り振幅が前記ディスクの振れ回り振動の共振周波数における振れ回り振幅の１／２以上となる周波数領域に設定され、前記期間の終了後に前記ディスクの角加速度を増加させる。このため、本発明のディスク駆動装置は、バランス部材がバランス位置に確実に移動させることが可能となり、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にも確実に振動を抑制し、安定して記録、又は再生が可能であり、ディスクの高速回転により高いデータ転送速度を可能とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のディスク駆動装置に係る好適な実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
《第１の実施例》
まず、本発明の第１の実施例のディスク駆動装置の構成について、添付の図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施例のディスク駆動装置におけるクランパ１６ｄの近傍を示す側面断面図である。図２は本発明の第１の実施例のクランパ１６ｄに設けられた中空の環状軌道部２３ｄを示す平面断面図である。
【００３１】
図１において、第１の実施例のディスク駆動装置は、ターンテーブル１１０上のディスク１がクランパ１６ｄに挟着されて固定されており、スピンドルモータ２により回転駆動されるよう構成されている。このディスク駆動装置において、ディスク１に記録されているデータの読みとり、またはディスク１に対するデータの書き込みはヘッド（図示なし）により行われている。サブベース６にはスピンドルモータ２、ヘッド駆動用モータ及びヘッド駆動機構等が取り付けられている。装置外部からサブベース６に伝わる振動や衝撃は、インシュレータ７（弾性体）により減衰されており、サブベース６は、このインシュレータ７を介してメインベース８に取り付けられている。図１に示したディスク駆動装置本体はメインベース８に取り付けられたフレームを介してコンピュータ装置などに組み込まれるよう構成されている。
【００３２】
ターンテーブル１１０は、スピンドルモータ２の軸２１に固定され、ディスク１のクランプエリア１１を回転可能に支持している。ターンテーブル１１０には、ディスク１のクランプ孔１２と嵌合するボス１４が一体的に形成されている。ディスク１がボス１４と嵌合することにより、ディスク１の芯出しが行われる。また、ボス１４の上部には対向ヨーク１５が埋設されている。
クランパ１６ｄには、ターンテーブル１１０に形成された位置決め孔１３と嵌合し、芯出しされるための中心突起１７が設けられており、その周辺にリング状のマグネット１８が固定されている。クランパ１６ｄの下面にはディスク１と接触する平坦な接触部１９が形成されている。クランパ１６ｄには磁性のボール２４ｅを保持する球体バランサー２２ｅが形成されている。
【００３３】
マグネット１８の外周側面５１にはリング状のスペーサ５２が装着されている。ディスク１の回転が停止している状態ではボール２４ｅはスペーサ５２を介してマグネット１８に吸着保持されている。ディスク１の回転周波数が大きくなると、ボール２４ｅはディスク回転による遠心力によってマグネット１８から離れて環状軌道部２３ｄ上に放出されるよう構成されている。放出されたボール２４ｅは、自在に移動可能な状態になり、環状軌道部２３ｄの外周壁面２５ｄに当接しながら転がる。ボール２４ｅが放出される周波数は、スペーサ５２の厚さを変更することにより容易に調整することができる。第１の実施例のスペーサ５２は樹脂で形成したが、ボール２４ｅとスペーサ５２との衝突音を防止するため弾性材料で形成しても良い。
【００３４】
図２に示すように、第１の実施例のディスク駆動装置におけるクランパ１６ｄには、磁性の球体２４ｅを保持する球体バランサー２２ｅが形成されている。この球体バランサ２２ｅは環状軌道部２３ｄに複数個（例えば、６個）の球体２４ｅが移動可能に収納されて構成されている。図１及び図２に示すように、環状軌道部２３ｄはクランパ１６ｄの中心突起（中心軸）１７と同軸に設けられており、球体バランサ２２ｅはクランパ１６ｄと一体的に形成されている。
【００３５】
上記クランパ１６ｄによりディスク１がクランプされた状態において、ディスク１はクランプ孔１２とボス１４が嵌合して、ターンテーブル１１０上に配置される。そして、ディスク１はクランパ１６ｄに固定されているマグネット１８とターンテーブル１１０に固定されている対向ヨーク１５との間に作用する吸引力により挟着され保持される。このとき、クランパ１６ｄに設けられた中心突起（中心軸）１７は、ターンテーブル１１０に形成された位置決め孔１３と嵌合して位置決めされる。このため、中心突起（中心軸）１７と同軸に設けられた環状軌道部２３ｄは、スピンドルモータ２の回転中心軸と同軸に配置される。そしてクランパ１６ｄは、スピンドルモータ２により、ディスク１及びターンテーブル１１０と一体的に回転駆動される。
【００３６】
また、第１の実施例のディスク駆動装置には、サブベース６をメインベース８に連結するために剛性の低いインシュレータ（弾性体）７が用いられており、インシュレータ７の変形によるサブベース６の機械的振動におけるディスク１の記録面と平行な方向の１次共振周波数をディスク１の回転周波数より低く設定している。具体的には、ディスク２の回転周波数が約１２０Hzであり、またヘッドがヘッド駆動機構により駆動される方向（アクセス方向）のサブベース６の振動とそれと直交する方向のサブベース６の振動の１次共振周波数を共に約４０Hzに設定している。
【００３７】
以上のように構成された、バランサ２２ｅを搭載する第１の実施例のディスク駆動装置において、質量アンバランスを有するディスク１を高速回転させると、ディスク１の重心に働く遠心力（アンバランス力）によってディスク１とバランサ２２ｅは振れ回り振動を起こす。ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ２とサブベース６は剛体固定されているため、サブベース６を支持するインシュレータ７の変形によりサブベース６は、ディスク１と一体的に振れ回り振動を起こす。
この振れ回り振動において、いわゆるバランサの動作原理によってバランス部材であるボール２４ｅには、ディスク１の質量アンバランスにより発生するアンバランス力に対抗する力が生じるようにバランス位置に移動させる力が作用する。
【００３８】
次に、第１の実施例のディスク駆動装置において、バランス部材であるボール２４ｅが環状軌道部２３ｄのバランス位置へ確実に移動する理由を図３を用いて説明する。
図３は、第１の実施例のディスク駆動装置において、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまで加速して回転するスピンアップ動作を示したグラフである。図３の（Ａ）は、回転開始からの時間経過に伴うディスク１の回転周波数の変化を示している。図３の（Ｂ）は、回転開始からの時間経過に伴うインシュレータ７の変形によるサブベース６の振れ回り振動の振幅変化を示したものである。ただし、図３の（Ｂ）に示した波形は、バランサ２２ｅ内にボール２４ｅを収納しない状態での振動振幅を示している。
【００３９】
図３の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、実施例１のディスク駆動装置においてディスク１は時刻Ｔ0で回転を始め、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5の期間で実質的に一定の回転周波数で回転する。この時刻Ｔ4において、スペーサ５２を介してマグネット１８に吸着されていた各ボール２４ｅは、ディスク１の回転による遠心力によってマグネット１８から離れ環状軌道部２３ｄ上に放出される。このため、ボール２４ｅは環状軌道部２３ｄ内を自在に移動可能な状態となる。
図３の（Ｂ）における時刻Ｔ4は、ディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0と実質的に一致した時刻である。このとき、バランス部材であるボール２４ｅが環状軌道部２３ｄ上に放出され、環状軌道部２３上を自在に移動可能な状態となるように、第１の実施例におけるスペーサ５２の厚みが設定されている。
【００４０】
時刻Ｔ4から時刻Ｔ5において、ボール２４ｅには慣性力が働き、環状軌道部２３ｄに対してディスク１の回転方向と逆向きの力が働き、各ボール２４ｅは相対移動を始める。第１の実施例において、時刻Ｔ4がディスク１の回転周波数を一定に維持する期間の開始時刻であり、時刻Ｔ5がディスク１の回転周波数を一定に維持する期間の終了時刻である。また、図３の（Ｂ）における時刻Ｔ6は、ディスク１の回転周波数が最高回転周波数ｆmaxに到達する時刻である。
時刻Ｔ4から時刻Ｔ5までの期間において、ディスク１の回転周波数をサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0と実質的に一致させているため、振れ回り振動の振幅は最大となっている。従って、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5までの期間において、いわゆるバランサの動作原理によって、ボール２４ｅに作用するバランス位置に向かう力（移動力）は最大となる。
【００４１】
また、図３の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5までの期間におけるディスク１の回転周波数（ｆ0）は最高回転周波数ｆmaxに比べて低いため、ボール２４ｅに働く遠心力は小さく、ボール２４ｅと環状軌道部２３ｄとの間の摩擦力は小さくなっている。
さらに、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5までのディスク１の回転周波数が一定である期間は、ボール２４ｅには慣性力が生じないため、ボール２４ｅの環状軌道部２３ｄに対する相対移動の速度は短時間で小さくなる。
従って、環状軌道部２３ｄ内で移動可能な状態のボール２４ｅには、大きな移動力が働くが、摩擦力は小さく、慣性力が作用しないという状態となる。この結果、環状軌道部２３ｄ内の全てのボール２４ｅは、確実にバランス位置に移動する。
第１の実施例において、ディスク１の回転周波数が一定である期間（時刻Ｔ4〜時刻Ｔ5）は、全てのボール２４ｅが環状軌道部２３ｄに対して相対的に停止するまで継続される。その後、時刻Ｔ5からディスク１は再び加速を始め、時刻Ｔ6においてディスク１は最高回転数ｆmaxに達し、高速でデータ転送を行うよう構成されている。
【００４２】
以上のように、第１の実施例のディスク駆動装置ではディスク１の回転周波数がサブベース６の共振周波数ｆ0とほぼ一致する周波数において、ボール２４ｅを環状軌道部２３上に放出して自在に移動可能に構成されている。サブベース６の共振周波数ｆ0において、振れ回り振幅が最大であるため、このとき、ボール２４ｅがバランス位置に向かう力、すなわち移動力は最大となっている。第１の実施例においては、ボール２４ｅに作用する移動力が大きい共振周波数ｆ0でディスク１の回転周波数を一定にすることにより、ボール２４ｅをバランス位置に確実に移動させることができる。
なお、第１の実施例においてはバランス部材として球体のボール２４ｅを用いたが、上下に平面を有する円盤状のバランス部材を環状軌道部内でその上下面を並行に移動するよう構成しても良い。
【００４３】
以上のように、第１の実施例のディスク駆動装置は、バランス部材が慣性力によってディスク１の最高回転周波数付近まで環状軌道部上を相対的に移動し続けることがなくなり、かつ前記バランス部材をバランス位置に移動させる力（移動力）が大きい周波数領域で前記バランス部材をバランス位置により確実に位置決めすることを可能となる。この結果、第１の実施例のディスク駆動装置において、アンバランス量の大きなディスク１を高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明に係る第１の実施例のディスク駆動装置ではバランス部材に磁性のボール２４ｅを用いた例で示したが、非磁性のボールを用いてもこのボールをバランス位置へ確実に移動させることが可能である。磁性のボール２４ｅを用いた場合には、ボール２４ｅが環状軌道部２３上に放出されるとき、ボール２４ｅはマグネット１８から接線方向にマグネット１８の周速と同一速度を持って飛び出す。一方、非磁性のボールの場合、その初速は０である。そのため非磁性のボールが環状軌道部２３ｄと同一速度に達して相対速度が０になるまでには、磁性のボール２４ｅの場合より長い時間が必要である。
しかし、バランス部材として非磁性のボールを環状軌道部に封入した場合であっても、第１の実施例のようにディスク１の回転周波数を一定にする期間を設けることにより、その期間はボールに慣性力が作用しないため比較的短時間で相対速度を低下させることが可能となる。従って、バランス部材として非磁性のボールを用いたとしても、ボールをバランス位置に移動させることができ、サブベースの振動を抑制する効果を有する。
【００４５】
《第２の実施例》
以下、本発明に係る第２の実施例のディスク駆動装置について、添付の図４を参照しながら説明する。
第２の実施例のディスク駆動装置は、前述の第１の実施例のディスク駆動装置と実質的に同様の構成を有しており、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまでのスピンアップ動作における動作波形を変更したものである。従って、第２の実施例において前述の第１の実施例のディスク駆動装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して説明する。
図４は、第２の実施例のディスク駆動装置において、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまで加速して回転するスピンアップ動作を示したグラフである。図４において、縦軸がディスク１の回転周波数であり、横軸が時間である。
【００４６】
図４において、破線で示す波形は前述の第１の実施例におけるディスク１のスピンアップ動作を示しており、実線で示す波形が第２の実施例におけるディスク１のスピンアップ動作を示している。図４に示すように、第２の実施例のディスク駆動装置においては、ディスク１の回転周波数を一定にする時間を短く設定している。
図４において、時刻Ｔstopは、ボール２４ｅの環状軌道部２３ｄに対する相対速度が０になる時刻を示している。第２の実施例においては、時刻Ｔ4から時刻Ｔ7までの期間がディスク１の回転周波数を一定にする期間であり、時刻Ｔ7は時刻Ｔstopより以前に設定されている。従って、第２の実施例において、時刻Ｔ4＜時刻Ｔ7＜時刻Ｔstop＜時刻Ｔ5の関係を有している。
【００４７】
従って、第２の実施例のディスク駆動装置は第１の実施例に比べて、ディスク１の回転周波数を一定にする期間が短縮されており、ボール２４ｅが環状軌道部２３ｄに対して相対的に完全に停止する以前にディスク１は回転の加速動作を再開する。このときの加速開始時刻がＴ7である。
図４において、時刻Ｔ8は、ディスク１の回転の加速動作が再開され、ディスク１の回転周波数が最高回転周波数ｆmaxに到達した時刻である。
【００４８】
上記のように、ボール２４ｅが環状軌道部２３ｄに対して相対的に完全に停止する以前にディスク１の回転加速動作を再開しても、時刻Ｔ4から時刻Ｔ7の回転周波数が一定の期間においてボール２４ｅの環状軌道部２３ｄに対する相対速度は減少していく。また、サブベース６の振れ回り振動は、共振周波数ｆ0より幾分高い周波数においても振れ回り振幅はある程度大きいため、各ボール２４ｅに対して大きな移動力が働き、全てのボール２４ｅはバランス位置３４に到達する。
従って、第２の実施例のディスク駆動装置は、ディスク１が回転を開始する時刻Ｔ0から最高回転数ｆmaxに到達するまでに要する時刻Ｔ8が第１の実施例のディスク駆動装置に比べて早くなっているにもかかわらず（時刻Ｔ6→時刻Ｔ8）、前述の第１の実施例とほぼ同様の振動抑制効果が得られる。
【００４９】
《第３の実施例》
以下、本発明に係る第３の実施例のディスク駆動装置について、添付の図５を参照しながら説明する。
第３の実施例のディスク駆動装置は、前述の第１の実施例のディスク駆動装置と実質的に同様の構成を有しており、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまでのスピンアップ動作における動作波形を変更したものである。従って、第３の実施例において前述の第１の実施例のディスク駆動装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して説明する。
【００５０】
図５は、第３の実施例のディスク駆動装置において、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまで加速していくスピンアップ動作を示したグラフである。図５の（Ａ）は、回転開始からの時間経過に伴うディスク１の回転周波数の変化を示している。図５の（Ｂ）は、回転開始からの時間経過に伴うインシュレータ７の変形によるサブベース６の振れ回り振動の振幅変化を示したものである。ただし、図５の（Ｂ）に示した波形は、バランサ２２ｅ内にボール２４ｅを収納しない状態での振動振幅を示している。
【００５１】
図５に示すように、第３の実施例のディスク駆動装置においては、ディスク１の回転周波数を一定にする期間の開始時刻をディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回りの共振周波数ｆ0を少しすぎた周波数（ｆ1）の時刻Ｔ13に設定している。図５において、時刻Ｔ12はディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に一致する時刻である。
第３の実施例において、ディスク１の回転周波数を一定にする期間は開始時刻Ｔ13から終了時刻Ｔ14までである。なお、時刻Ｔ15はディスク１の回転周波数が最高回転数ｆmaxに到達する時刻である。
図５の（Ｂ）において、振幅ａ1は、サブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0における振れ回り振幅ａの１／２（＝ａ／２）を示している。図５の（Ａ）における周波数ｆ2とｆ3は、サブベース６の振れ回り振動振幅がａ1（＝ａ／２）になるときのディスク１の回転周波数を示している。また、第３の実施例において、ディスク１が回転周波数ｆ2のときの時刻がＴ20であり、回転周波数ｆ3のときの時刻がＴ21である。
【００５２】
第３の実施例におけるディスク１のスピンアップ動作において、バランス部材であるボール２４ｅをマグネット１８から環状軌道部２３ｄ上に放出し、環状軌道部２３ｄ内で移動自在とする時刻は、ディスク１の回転周波数がサブベース６の共振周波数ｆ0に到達した時刻Ｔ12とほぼ一致させている。また、第３の実施例において、時刻Ｔ20＜時刻Ｔ12＜時刻Ｔ13＜時刻Ｔ14＜時刻Ｔ21の関係を有するよう設定されている。
図５に示す波形を有するスピンアップ動作において、ディスク１の回転周波数を一定にする期間（時刻Ｔ13から時刻Ｔ14）のディスク１の振れ回り振動の振幅は十分大きいため、時刻Ｔ12に環状軌道部２３ｄ上に放出されたボール２４ｅには直ちに大きな移動力が作用する。この結果、第３の実施例のディスク駆動装置は、バランス部材であるボール２４ｅを環状軌道部２３ｄにおけるバランス位置に確実に移動させることができる。
【００５３】
発明者の実験によれば、ディスクの回転周波数を共振周波数ｆ0の半分の周波数（ｆ0／２）から２倍の周波数（２×ｆ0）の間におけるある一定期間においてディスク１の回転周波数を一定にするという条件で設定しても、第３の実施例と同様に大きい振動振幅でボール２４ｅを移動させることができることが確認できた。従って、第３の実施例のディスク駆動装置は、上記の条件に設定することにより、ディスク１のアンバランスによる振動を抑制できる。
第３の実施例のディスク駆動装置は、ディスク駆動装置内の温度変化やディスク駆動装置の設置姿勢が異なることにより、インシュレータ７によるサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0が変化した場合であっても、サブべース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に近い周波数でディスク１の回転周波数を一定にすれば、バランス部材であるボール２４ｅをバランス位置に確実に移動させることが可能になる。
【００５４】
《第４の実施例》
以下、本発明に係る第４の実施例のディスク駆動装置について、添付の図６を参照しながら説明する。
第４の実施例のディスク駆動装置は、前述の第１の実施例のディスク駆動装置と実質的に同様の構成を有しており、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまでのスピンアップ動作における動作波形を変更したものである。従って、第４の実施例において前述の第１の実施例のディスク駆動装置と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付して説明する。
【００５５】
図６は、第４の実施例のディスク駆動装置において、ディスク１が起動してから最高回転周波数になるまで加速していくスピンアップ動作を示したグラフである。図６の（Ａ）は、回転開始からの時間経過に伴うディスク１の回転周波数の変化を示している。図６の（Ｂ）は、回転開始からの時間経過に伴うインシュレータ７の変形によるサブベース６の振れ回り振動の振幅変化を示したものである。ただし、図６の（Ｂ）に示した波形は、バランサ２２ｅ内にボール２４ｅを収納しない状態での振動振幅を示している。
【００５６】
第４の実施例において、バランス部材であるボール２４ｅは、マグネット１８から離れて環状軌道部２３ｄ上に放出される時刻がディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に到達する時刻よりやや早めに設定されている。
図６に示すディスク１のスピンアップ動作において、時刻Ｔ16は、ボール２４ｅが、環状軌道部２３ｄ上に移動自在に放出される時刻である。また、時刻Ｔ17は、ディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に一致する時刻であり、ディスク１の回転周波数を一定にする期間の開始時刻とほぼ一致している。時刻Ｔ18はディスク１の回転周波数を一定にする期間の終了時刻である。時刻Ｔ15はディスク１の回転周波数が最高回転数ｆmaxに到達する時刻である。
【００５７】
図６に示すようにボール２４ｅを環状軌道部２３ｄ上に放出する時刻Ｔ16をディスク１の回転周波数がサブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0に到達する時刻よりやや早めに設定しても、慣性力によるボール２４ｅの環状軌道部２３ｄに対する相対速度は、ディスク１が回転周波数を振れ回り振動の共振周波数ｆ0とほぼ等しく一定にしている期間に減少していく。また、環状軌道部２３ｄ内へ放出されたボール２４ｅには直ちに大きな移動力４２が作用する。この結果、第４の実施例のディスク駆動装置は、バランス部材であるボール２４ｅを環状軌道部２３ｄのバランス位置に確実に移動させることができる。
【００５８】
以上のように、第４の実施例のディスク駆動装置においては、サブベース６の振れ回り振動における振幅の大きい周波数領域でディスク１の回転周波数を一定にする期間を設け、かつその回転周波数を一定する期間の開始時刻より早い時刻にボール２４ｅを環状軌道部２３ｄ上に放出するよう設定することにより、回転周波数を一定にしている期間内にボール２４ｅは環状軌道部２３ｄのバランス位置３４に確実に移動させることができる。
従って、マグネット１８の着磁量のばらつきによるバランス部材の放出タイミングの変化や、ディスク駆動装置内の温度や設置姿勢が変化したことにより、サブベース６の振れ回り振動の共振周波数ｆ0が変化した場合でも、バランス部材であるボール２４ｅを環状軌道部２３ｄ内のバランス位置３４にスムーズに、かつ確実に移動させることができる。
【００５９】
本発明に係る第１の実施例から第４の実施例で示したディスク駆動装置は、サブベース６を支持するインシュレータ７の変形による、サブベース６の振れ回り振動の共振周波数付近でディスク１の回転周波数を略一定にしているが、振れ回り振動の共振周波数に関わりなく、最高回転周波数時の振れ回り振幅よりも大きな振幅で振動している周波数において略一定に設定すれば、前述の実施例と同様の効果が得られる。
【００６０】
また、本発明係る第１の実施例から第４の実施例においては、ボール２４ｅをスペーサ５２を介して拘束手段としてのマグネット１８の外周部に吸着させ、スペーサ５２の厚みを選択することにより、ボール２４ｅの保持と放出のタイミングを選択できるよう構成されている。しかし、本発明は上記実施例の方式に限定されるものではなく、リング状の永久磁石１８の代わりに電磁石を用い、この電磁石の電流の入切操作により、ボール２４ｅの保持と放出のタイミングを確実にコントロールすることが可能である。
【００６１】
また、本発明のディスク駆動装置における拘束手段として、マグネット１８を使用せず、機械的動作によってボール２４ｅを放出するタイミングをコントロールすることも可能である。例えば、ボール２４ｅを上下から機械的に挟持することにより環状軌道部内に移動しないよう保持し、上下の挟持間隔を広くすることによりボール２４ｅを環状軌道部２３ｄ上に放出するよう構成し、ボール２４ｅの保持と放出のタイミングを容易にコントロールできる。上記のように拘束手段としてマグネット１８を用いない場合、バランス部材であるボールは磁性である必要はなく、非磁性材料によるボールで構成することができる。
【００６２】
また、本発明に係る第１の実施例から第４の実施例のディスク駆動装置においては、ディスクの回転周波数を実質的に一定にする期間をあらかじめ設定された所定の時刻として、その効果を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ディスク駆動装置に振動振幅を検出する手段を設け、検出された振れ回り振動振幅の大きさが所定値以上になったことを検出したとき、ディスク１の回転周波数の一定期間を決定するよう構成することができる。このように構成することにより、本発明のディスク駆動装置は、前述の実施例と同様の効果を奏するとともに、振動状態に応じた適切な振動抑制効果を有する。
【００６３】
さらに、本発明に係る第１の実施例から第４の実施例においては、所定の条件でディスク１の回転周波数を略一定にする期間を設けたが、その期間内においてディスク１の角加速度を小さくするよう設定することによっても、前述の実施例と同様の効果が得られる。例えば、スピンアップ動作においてディスク１の回転周波数をある一定期間で完全に一定にせず、その期間に緩やかな加速を行うよう構成することにより、ディスク１の回転開始から最高回転周波数に到達するまでの時間を短縮することが可能となる。このように構成されたディスク駆動装置は、短時間のうちに、ディスク１の高速回転により、高いデータ転送速度で動作させることが可能となる。
【００６４】
なお、上記の各実施例において示した、各部の具体的形状及び構造は、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範囲が限定的に解釈されるものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のディスク駆動装置は、ディスクの回転を加速する際にディスクの回転周波数が最高回転周波数に達するまでにディスクの回転周波数を実質的に一定にする期間を少なくとも一回設けることにより、バランス部材が慣性力によってディスクの最高回転周波数付近まで環状軌道部上を相対的に移動し続けることがなくなり、バランス部材をバランス位置により確実に位置決めすることが可能となる。従って、本発明によれば、アンバランス量の大きなディスクを高速で回転させた場合にもより確実に振動を抑制することができ、安定して記録、又は再生が可能であり、ディスクの高速回転により高いデータ転送速度を有するディスク駆動装置を実現することができる。
なお、本発明の実施例につき、発明者は多数の実験を行い、ディスクのアンバランスによる振動が素早く、且つ確実に抑制されることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施例におけるバランサの近傍を示した側面断面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施例におけるバランサの環状軌道部を示した平面断面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施例におけるディスク回転周波数の変化を示すグラフ（Ａ）とサブベ−ス振れ回り振幅の変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図４】本発明に係る第２の実施例におけるディスク回転周波数の変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係る第３の実施例におけるディスク回転周波数の変化を示すグラフ（Ａ）とサブベ−ス振れ回り振幅の変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図６】本発明に係る第４の実施例におけるディスク回転周波数の変化を示すグラフ（Ａ）とサブベ−ス振れ回り振幅の変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図７】バランサを搭載した従来のディスク駆動装置を示す斜視図である。
【図８】バランサを搭載した従来のディスク駆動装置におけるバランサ近傍を示す側面断面図である。
【図９】従来のディスク駆動装置のディスク回転周波数の変化を示すグラフ（Ａ）とサブベ−ス振れ回り振幅の変化を示すグラフ（Ｂ）である。
【図１０】従来のディスク駆動装置の環状軌道部を示す平面断面図であり、（Ａ）はボールがバランス位置に移動した場合を示し、（Ｂ）はボールがバランス位置に移動せずばらついた場合を示す。
【図１１】ディスク駆動装置において、環状軌道部内のバランス部材としてのボールに働く力を示す平面断面図である。
【符号の説明】
１ディスク
２スピンドルモータ
６サブベース
７インシュレータ
１６ｄクランパ
１８マグネット
２２ｅバランサ
２３ｄ環状軌道部
２４ｅボール
５２スペーサ
１１０ターンテーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk drive device that suppresses vibration and noise caused by unbalance of a disk as a recording medium and enables stable recording and reproduction, and in particular, by moving a balance member on an annular track. The present invention relates to a technology for suppressing vibrations in a disk drive device having a balancer that suppresses vibration due to mass imbalance of the disk, in which a balance member reliably moves in response to vibrations.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in disk drive devices that record and reproduce data, high-speed rotation of the disk has been advanced in order to improve the data transfer speed. However, some discs have a mass imbalance due to uneven thickness. When such a disk is rotated at a high speed, an eccentric centrifugal force (unbalance force) acts on the center of rotation of the disk, and vibrations caused by the unbalance force are transmitted to the entire apparatus. In order to improve such a problem, for example, a balancer as disclosed in JP-A-10-83622 has been proposed.
[0003]
Hereinafter, an example of a conventional disk drive device will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional disk drive device on which a balancer is mounted. In FIG. 7, the disk 1 is driven to rotate by a spindle motor 2, and the head 3 reads data recorded on the disk 1 or writes data to the disk 1. The head drive mechanism 5 includes a rack and a pinion, and converts the rotational motion of the head drive motor 4 into a linear motion and transmits it to the head 3. The head drive mechanism 5 moves the head 3 in the radial direction of the disk 1. A spindle motor 2, a head driving motor 4, and a head driving mechanism 5 are attached to the sub base 6. Vibration and impact transmitted from the outside of the apparatus to the sub base 6 are damped by an insulator 7 (elastic body), and the sub base 6 is attached to the main base 8 via the insulator 7. The disk drive device main body is configured to be incorporated in a computer device or the like via a frame 9 attached to the main base 8.
[0004]
FIG. 8 is a side sectional view showing the vicinity of a balancer of a conventional disk drive device on which a balancer is mounted. The turntable 110 is fixed to the shaft 21 of the spindle motor 2 and rotatably supports the clamp area 11 of the disk 1. A boss 14 that fits into the clamp hole 12 of the disk 1 is integrally formed on the turntable 110. When the disk 1 is fitted to the boss 14, the disk 1 is centered. A counter yoke 15 is embedded in the upper portion of the boss 14. The clamper 16a is provided with a central projection 17 that is fitted into the positioning hole 13 formed in the turntable 110 and is centered, and a ring-shaped magnet 18 is fixed to the periphery thereof. A flat contact portion 19 that comes into contact with the disk 1 is formed on the lower surface of the clamper 16a.
[0005]
A balancer 22a is formed on the clamper 16a. An annular track portion 23 is provided coaxially with the central protrusion 17, and a plurality of balls 24 are movably accommodated inside the annular track portion 23. The outer peripheral wall surface 25 of the annular track portion 23 is formed smoothly so that the ball 24 can easily move. The balancer 22a is constituted by the annular track portion 23 and the ball 24, and the balancer 22a is formed integrally with the clamper 16a.
[0006]
FIGS. 9A and 9B are graphs showing a spin-up operation when a stopped disk accelerates to the maximum rotation frequency in a conventional disk drive device equipped with a balancer. FIG. 9A shows the change of the disk rotation frequency with the lapse of time from the start of rotation. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the rotation frequency of the disk 1. In FIG. 9A, f 0 represents the resonance frequency of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7. Fmax represents the maximum rotation frequency of the disk 1.
FIG. 9B shows the amplitude change of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7 with the passage of time from the start of rotation. In FIG. 9B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the swing amplitude of the sub-base 6. However, this amplitude is a value in a state where the ball 24 as a balance member is not accommodated in the balancer 22a. It is. In FIG. 9B, a represents the swing amplitude at the resonance frequency f 0 of the sub-base 6. T0 indicates a point in time when the stopped disk 1 starts rotating, and this time is set to zero.
[0007]
When the disk 1 starts to rotate, centrifugal force (unbalance force) acts on the sub-base 6 due to the mass unbalance of the disk 1, and the sub-base 6 vibrates. The time T1 in FIG. 9B is the time when the rotational frequency of the disk 1 coincides with the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7 which is an elastic body. At time T1, the sub-base 6 is vibrated at its resonance frequency f0 by centrifugal force due to mass imbalance of the disk 1. For this reason, the sub-base 6 causes a whirling vibration with the maximum amplitude. Time T2 in FIG. 9B is the time when the rotational frequency of the disk 1 reaches the maximum rotational frequency fmax.
[0008]
In the conventional disk drive device having the balancer 22a configured as described above, when the disk 1 having mass unbalance is rotated at high speed, the centrifugal force (unbalance force) acting on the center of gravity of the disk 1 is The balancer 22a causes a whirling vibration. In the conventional disk drive device on which the balancer 22a shown in FIG. 8 is mounted, the spindle motor 2 that rotates the disk 1 and the sub-base 6 are rigidly fixed. For this reason, the deformation of the insulator 7 that supports the sub-base 6 causes the sub-base 6 to swing around integrally with the disk 1.
[0009]
In this whirling vibration, a desired position (hereinafter referred to as a balance position) is generated so that a force against the unbalance force generated by the mass unbalance of the disk 1 is generated on the ball 24 which is a balance member according to the so-called balancer operating principle. The force to move is applied. As a result, the ball 24 moves to the balance position, the mass unbalance of the disk 1 is eliminated, and the vibration and noise of the sub base 6 are suppressed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional disk drive device mounted with the balancer as described above, the probability that the balance member such as a ball moves to the balance position so as to cancel the mass unbalance of the disk 1 is low, and all the balance members are in the balance position. There was a problem that it did not gather reliably. As a result, the conventional disk drive device does not effectively suppress vibration and noise due to disk imbalance.
[0011]
Next, the operation when the disk 1 having a large unbalance amount is rotated in a conventional disk drive device equipped with a balancer will be described with reference to FIGS. 10A and 10B are explanatory views showing the operation of the ball 24 as a balance member in the annular track portion 23 of the balancer of the conventional disk drive device. FIG. 10A is a plan sectional view of the annular track portion 23 showing a case where all the balls 24 have moved to the balance position (region indicated by reference numeral 34), and FIG. It is a plane sectional view showing the case where it did not move to a balance position completely. In FIG. 10, the position indicated by reference numeral 30 is the position of the center of gravity of the disk 1. A position indicated by reference numeral 31 is a combined barycentric position of the plurality of balls 24. The position indicated by reference numeral 32 is the combined center of gravity position of the disk 1 and the ball 24. The position indicated by reference numeral 33 is the rotation center of the disk 1. The position indicated by reference numeral 34 is a balance position that indicates an area where the ball 24 should be disposed in order to generate a force that cancels the unbalance force due to the mass unbalance of the disk 1.
[0012]
In the state shown in FIG. 10A, in the annular track portion 23, the plurality of balls 24 gather at the balance position 34 of the disk 1, and the combined center of gravity position 32 of the disk 1 and the balls 24 is substantially equal to the rotation center 33 of the disk. I'm doing it. In this case, even if the disk 1 is rotated at a high speed, the centrifugal force acting on the center of gravity of the disk 1 is small, and the vibration is small.
On the other hand, in the state shown in FIG. 10B, the plurality of balls 24 are not gathered at the balance position 34 of the disk 1 and vary in the annular track portion 23. Therefore, the combined center of gravity position 32 of the disk 1 and the ball 24 is separated from the rotation center 33 of the disk 1. When the disk 1 rotates at a high speed in this state, a large centrifugal force acts on the rotation center 33 of the disk 1 and the vibration and noise of the disk drive device increase.
[0013]
Next, as shown in FIG. 10B, the cause of each ball 24 not moving to the balance position 34 of the disk 1 will be considered.
FIG. 11 is a plan sectional view showing only the annular track portion 23 in the conventional disk drive device, and schematically shows the force acting on the ball 24 accommodated in the annular track portion 23. In FIG. 11, an arrow 40 represents the rotation direction of the disk 1. In the state where the disk 1 is acceleratingly rotated, an inertial force is applied to the ball 24 in the tangential direction of the annular track portion 23 indicated by an arrow 41. Due to the balancer principle, a moving force acts on the ball 24 in the direction indicated by the arrow 42, and a centrifugal force indicated by the arrow 43 acts on the ball 24 by the rotation of the disk 1. Further, a frictional force 44 acting substantially in proportion to the centrifugal force 43 and opposite to the moving direction of the ball 24 acts on the ball 24.
In the state shown in FIG. 11, in order to move the ball 24 to the balance position 34 with certainty, it is desirable to satisfy the condition that the moving force 42 is large and the frictional force 44 is small.
[0014]
However, it is not easy to satisfy the condition that the moving force 42 is increased and the frictional force 44 is decreased in the balancer in the conventional disk drive device. The reason will be described next with reference to FIGS. 9 and 11.
First, from the so-called balancer operating principle, the moving force 42 for moving the ball 24 to the balance position 34 is the product of the square of the swing amplitude (y) and the rotational frequency (F) of the disk 1 (y × F). ² ). On the other hand, the centrifugal force 43 that presses the ball 24 against the outer peripheral wall surface 25 of the annular track portion 23 is proportional to the square of the rotational frequency of the disk 1, so that the friction force 44 from the outer peripheral wall surface 25 acting on the ball 24 has a friction coefficient ( μ) times the rotation frequency (F) squared (μ × F ² ).
Therefore, the ratio of the moving force 42 to the friction force 44 is proportional to the swing amplitude. That is, the ball 24 can reliably move to the balance position 34 under the condition that the swing amplitude is large.
When the disk 1 starts to rotate at time T0 in FIG. 9, an inertial force 41 acts on the ball 24, and the ball 24 moves relative to the annular track 23 in the direction opposite to the rotational direction of the disk 1. start. If the coefficient of friction between the ball 24 and the annular track portion 23 is made small in order to make the movement of the ball 24 smooth, the ball 24 does not decrease in moving speed, and the inertial force 41 causes the annular track to reach the vicinity of the maximum rotation frequency of the disk 1. The movement on the part 23 continues relatively. From the so-called balancer operating principle, the moving force 42 that moves the ball 24 to the balance position 34 is substantially proportional to the swing amplitude, and the greater the swing amplitude, the greater the moving force 42.
[0015]
Therefore, in the vicinity of the resonance frequency of the whirling vibration of the sub base 6, the vibration amplitude of the sub base 6 is large, and thus the moving force 42 for moving the ball 24 to the balance position 34 becomes large. However, since the rotation of the disk 1 is accelerated, the ball 24 passes through a resonance frequency having a large swinging amplitude before the ball 24 reaches the balance position 34 by the moving force 42. Further, in the vicinity of the maximum rotation frequency fmax of the disk 1, the amplitude of the swing vibration of the sub-base 6 is small, so that the ratio of the moving force 42 to the friction force 44 is small.
Therefore, when the disk 1 performs an acceleration operation as shown in FIG. 9A, the moving force 42 generated when the position of the ball 24 has a rotational frequency near fmax ensures that each ball 24 is at the balance position 34. The probability of stopping at a place other than the balance position 34 by the frictional force 44 without moving is increasing.
[0016]
In view of the above problems, the present invention enables a balance member in a balancer to surely move to a balance position, and reliably when a disk having a large unbalance amount is rotated at high speed. An object of the present invention is to provide a disk drive device capable of suppressing vibrations and stably recording or reproducing and having a high data transfer speed by high-speed rotation of the disk.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective, A disk drive device according to the present invention includes a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is accommodated, and when accelerating the rotation of the disk, Before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer, the disk has at least one period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed, and the disk in the period Is set in a frequency region that is ½ or more and twice or less than the resonance frequency of the whirling vibration of the disk. For this reason, the disk drive device of the present invention can reliably move the balance member to the balance position, and can more reliably suppress vibration even when a disk with a large unbalance amount is rotated at high speed. it can.
[0020]
A disk drive device according to the present invention includes a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is accommodated, and when accelerating the rotation of the disk, Before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer, the disk has at least one period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed, and the disk in the period Is set in a frequency region in which the swing amplitude of the disk is ½ or more of the swing amplitude at the resonance frequency of the swing vibration of the disk. . For this reason, the disk drive device of the present invention can reliably move the balance member to the balance position, and can more reliably suppress vibration even when a disk with a large unbalance amount is rotated at high speed. it can.
[0021]
The disk drive device according to the present invention is capable of rotating integrally with a sub base to which a spindle motor for driving the disk rotation is fixed, a main base to which the sub base is attached via an elastic body, and a mounted disk. Provided with a balancer having an annular track portion in which a balance member is accommodated, and when accelerating the rotation of the disk, Before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer, the disk has at least one period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed, and the disk in the period Is set to a frequency region that is ½ or more and twice or less than the resonance frequency of the sub-base whirling vibration caused by deformation of the elastic body. . For this reason, in the disk drive device of the present invention, the balance member does not continue to move relatively on the annular track portion up to the vicinity of the maximum rotation frequency of the disk due to the inertial force, and the force for moving the balance member to the balance position is prevented. The balance member can be reliably positioned at the balance position in a large frequency range, and vibration can be more reliably suppressed even when a disk with a large unbalance amount is rotated at high speed.
[0022]
The disk drive device according to the present invention is capable of rotating integrally with a sub base to which a spindle motor for driving the disk rotation is fixed, a main base to which the sub base is attached via an elastic body, and a mounted disk. Provided with a balancer having an annular track portion in which a balance member is accommodated, and when accelerating the rotation of the disk, Before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer, the disk has at least one period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed, and the disk in the period Is set in a frequency region in which the swing amplitude of the sub-base due to deformation of the elastic body is ½ or more of the swing amplitude at the resonance frequency of the swing vibration of the sub-base. . Therefore, the disk drive device of the present invention is The balance member does not continue to move relatively on the annular track to the vicinity of the maximum rotational frequency of the disk due to inertial force, and The balance member can be reliably positioned at the balance position in the frequency range where the force to move the balance member to the balance position is large, and even when a disk with a large unbalance is rotated at high speed, vibration is more reliably suppressed. can do .
[0027]
A disk drive device according to the present invention includes a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is accommodated, and when accelerating the rotation of the disk, Before the rotational frequency of the disk reaches the maximum rotational frequency for data transfer, the disk has at least one period of decreasing angular acceleration while increasing the angular velocity of the disk, and the rotational frequency of the disk in the period is It is set in a frequency region that is ½ or more and twice or less of the resonance frequency of the whirling vibration of the disc, and increases the angular acceleration of the disc after the end of the period. . For this reason, the disk drive device of the present invention can reliably move the balance member to the balance position, and can reliably suppress vibration and stabilize even when a disk with a large unbalance amount is rotated at high speed. Recording or reproduction is possible, and a high data transfer speed is enabled by high-speed rotation of the disk.
[0028]
A disk drive device according to the present invention is provided in a manner to be rotatable integrally with a mounted disk, and has a balancer having an annular track portion in which a balance member is accommodated. A disk drive device comprising: When accelerating the rotation of the disc, Before the rotational frequency of the disk reaches the maximum rotational frequency for data transfer, the disk has at least one period of decreasing angular acceleration while increasing the angular velocity of the disk, and the rotational frequency of the disk in the period is The disk swing amplitude is set to a frequency region that is ½ or more of the swing amplitude at the resonance frequency of the disk swing vibration, and the angular acceleration of the disk is increased after the end of the period. . Therefore, the disk drive device of the present invention is The balance member can be reliably moved to the balance position, Even when a disc with a large unbalance amount is rotated at high speed Sure Vibration can be suppressed and recording or reproduction can be stably performed, and a high data transfer speed can be achieved by high-speed rotation of the disk.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the disk drive device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0030]
<< First Example >>
First, the configuration of the disk drive apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a side sectional view showing the vicinity of a clamper 16d in the disk drive apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan sectional view showing a hollow annular track portion 23d provided in the clamper 16d according to the first embodiment of the present invention.
[0031]
In FIG. 1, the disk drive device of the first embodiment is configured such that a disk 1 on a turntable 110 is sandwiched and fixed by a clamper 16 d and is driven to rotate by a spindle motor 2. In this disk drive device, reading of data recorded on the disk 1 or writing of data to the disk 1 is performed by a head (not shown). A spindle motor 2, a head driving motor, a head driving mechanism, and the like are attached to the sub base 6. Vibration and impact transmitted from the outside of the apparatus to the sub base 6 are damped by an insulator 7 (elastic body), and the sub base 6 is attached to the main base 8 via the insulator 7. The disk drive device main body shown in FIG. 1 is configured to be incorporated into a computer device or the like via a frame attached to the main base 8.
[0032]
The turntable 110 is fixed to the shaft 21 of the spindle motor 2 and rotatably supports the clamp area 11 of the disk 1. A boss 14 that fits into the clamp hole 12 of the disk 1 is integrally formed on the turntable 110. When the disk 1 is fitted to the boss 14, the disk 1 is centered. A counter yoke 15 is embedded in the upper portion of the boss 14.
The clamper 16d is provided with a central projection 17 for fitting into the positioning hole 13 formed in the turntable 110 and centering, and a ring-shaped magnet 18 is fixed to the periphery thereof. A flat contact portion 19 that comes into contact with the disk 1 is formed on the lower surface of the clamper 16d. A spherical balancer 22e for holding a magnetic ball 24e is formed on the clamper 16d.
[0033]
A ring-shaped spacer 52 is mounted on the outer peripheral side surface 51 of the magnet 18. In a state where the rotation of the disk 1 is stopped, the ball 24 e is attracted and held by the magnet 18 through the spacer 52. When the rotational frequency of the disk 1 increases, the ball 24e is separated from the magnet 18 by the centrifugal force caused by the disk rotation and is released onto the annular track portion 23d. The released ball 24e becomes freely movable and rolls while coming into contact with the outer peripheral wall surface 25d of the annular track portion 23d. The frequency at which the ball 24e is emitted can be easily adjusted by changing the thickness of the spacer 52. Although the spacer 52 of the first embodiment is formed of resin, it may be formed of an elastic material in order to prevent a collision sound between the ball 24e and the spacer 52.
[0034]
As shown in FIG. 2, a sphere balancer 22e for holding a magnetic sphere 24e is formed in the clamper 16d in the disk drive device of the first embodiment. The spherical balancer 22e is configured by a plurality of (for example, six) spherical bodies 24e being movably accommodated in an annular track portion 23d. As shown in FIGS. 1 and 2, the annular track portion 23d is provided coaxially with the central protrusion (center axis) 17 of the clamper 16d, and the spherical balancer 22e is formed integrally with the clamper 16d.
[0035]
In a state where the disc 1 is clamped by the clamper 16d, the disc 1 is disposed on the turntable 110 with the clamp hole 12 and the boss 14 being fitted. The disk 1 is sandwiched and held by the attractive force acting between the magnet 18 fixed to the clamper 16d and the opposing yoke 15 fixed to the turntable 110. At this time, the center protrusion (center axis) 17 provided in the clamper 16d is fitted and positioned with the positioning hole 13 formed in the turntable 110. For this reason, the annular track portion 23 d provided coaxially with the central protrusion (central axis) 17 is arranged coaxially with the rotational central axis of the spindle motor 2. The clamper 16d is rotationally driven integrally with the disk 1 and the turntable 110 by the spindle motor 2.
[0036]
Further, in the disk drive device of the first embodiment, an insulator (elastic body) 7 having a low rigidity is used to connect the sub base 6 to the main base 8, and the sub base 6 is deformed by the deformation of the insulator 7. The primary resonance frequency in the direction parallel to the recording surface of the disk 1 in mechanical vibration is set lower than the rotational frequency of the disk 1. Specifically, the rotational frequency of the disk 2 is about 120 Hz, and the vibration of the sub-base 6 in the direction in which the head is driven by the head drive mechanism (access direction) and the vibration of the sub-base 6 in the direction orthogonal thereto are 1 Both the next resonance frequencies are set to about 40 Hz.
[0037]
In the disk drive device of the first embodiment having the balancer 22e configured as described above, when the disk 1 having mass unbalance is rotated at high speed, centrifugal force (unbalance force) acting on the center of gravity of the disk 1 is achieved. As a result, the disk 1 and the balancer 22e are swung around. Since the spindle motor 2 that rotates the disk 1 and the sub-base 6 are rigidly fixed, the sub-base 6 oscillates integrally with the disk 1 due to deformation of the insulator 7 that supports the sub-base 6.
In this whirling vibration, a force for moving to the balance position is applied to the ball 24e, which is a balance member according to the so-called balancer operating principle, so as to generate a force against the unbalance force generated by the mass unbalance of the disk 1. .
[0038]
Next, the reason why the ball 24e, which is a balance member, reliably moves to the balance position of the annular track portion 23d in the disk drive device of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a graph showing a spin-up operation in which the disk 1 according to the first embodiment accelerates and rotates until the maximum rotation frequency is reached after the disk 1 is started. FIG. 3A shows a change in the rotation frequency of the disk 1 with the passage of time from the start of rotation. FIG. 3B shows a change in amplitude of the whirling vibration of the sub-base 6 due to deformation of the insulator 7 with the passage of time from the start of rotation. However, the waveform shown in FIG. 3B shows the vibration amplitude when the ball 24e is not housed in the balancer 22e.
[0039]
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the disk drive apparatus of the first embodiment, the disk 1 starts rotating at time T0 and rotates at a substantially constant rotational frequency from time T4 to time T5. To do. At this time T4, each ball 24e that has been attracted to the magnet 18 via the spacer 52 is separated from the magnet 18 by the centrifugal force caused by the rotation of the disk 1, and is released onto the annular track portion 23d. Therefore, the ball 24e can move freely in the annular track portion 23d.
A time T4 in FIG. 3B is a time when the rotational frequency of the disk 1 substantially coincides with the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6. At this time, the thickness of the spacer 52 in the first embodiment is set so that the ball 24e, which is a balance member, is released onto the annular track portion 23d and can move freely on the annular track portion 23. Yes.
[0040]
From time T4 to time T5, an inertial force acts on the ball 24e, a force opposite to the rotational direction of the disk 1 acts on the annular track portion 23d, and each ball 24e starts relative movement. In the first embodiment, time T4 is the start time of a period for maintaining the rotational frequency of the disk 1 constant, and time T5 is the end time of the period for maintaining the rotational frequency of the disk 1 constant. Further, time T6 in FIG. 3B is the time when the rotational frequency of the disk 1 reaches the maximum rotational frequency fmax.
In the period from time T4 to time T5, the rotational frequency of the disk 1 is substantially matched with the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6. Therefore, the amplitude of whirling vibration is maximum. Accordingly, during the period from time T4 to time T5, the force (moving force) toward the balance position acting on the ball 24e is maximized by the so-called balancer operating principle.
[0041]
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the rotational frequency (f0) of the disk 1 in the period from time T4 to time T5 is lower than the maximum rotational frequency fmax, and therefore the centrifugal force acting on the ball 24e. The force is small, and the frictional force between the ball 24e and the annular track portion 23d is small.
Further, during a period in which the rotational frequency of the disk 1 is constant from time T4 to time T5, no inertial force is generated in the ball 24e, so the speed of relative movement of the ball 24e with respect to the annular track portion 23d decreases in a short time. .
Accordingly, a large moving force is applied to the ball 24e that is movable in the annular track portion 23d, but the frictional force is small and no inertial force is applied. As a result, all the balls 24e in the annular track portion 23d are surely moved to the balance position.
In the first embodiment, the period in which the rotational frequency of the disk 1 is constant (time T4 to time T5) is continued until all the balls 24e stop relative to the annular track portion 23d. Thereafter, the disk 1 starts to accelerate again from time T5, and at time T6, the disk 1 reaches the maximum rotational speed fmax and is configured to transfer data at high speed.
[0042]
As described above, in the disk drive apparatus of the first embodiment, the ball 24e is discharged onto the annular track portion 23 and freely moved at a frequency at which the rotational frequency of the disk 1 substantially coincides with the resonance frequency f0 of the sub-base 6. It is configured to be possible. Since the swing amplitude is maximum at the resonance frequency f0 of the sub-base 6, at this time, the force of the ball 24e toward the balance position, that is, the moving force is maximum. In the first embodiment, the ball 24e can be reliably moved to the balance position by making the rotational frequency of the disk 1 constant at the resonance frequency f0 with a large moving force acting on the ball 24e.
In the first embodiment, the spherical ball 24e is used as the balance member. However, a disc-like balance member having a plane on the top and bottom may be configured to move in parallel on the top and bottom surfaces within the annular track portion. .
[0043]
As described above, in the disk drive device according to the first embodiment, the balance member does not continue to relatively move on the annular track portion to the vicinity of the maximum rotation frequency of the disk 1 due to the inertial force, and the balance member is It becomes possible to reliably position the balance member by the balance position in a frequency region where the force (moving force) to move to the balance position is large. As a result, in the disk drive device of the first embodiment, vibration can be more reliably suppressed even when the disk 1 having a large unbalance amount is rotated at high speed.
[0044]
In the disk drive apparatus according to the first embodiment of the present invention, the magnetic ball 24e is used as the balance member. However, even if a non-magnetic ball is used, the ball is reliably moved to the balance position. It is possible. When the magnetic ball 24 e is used, when the ball 24 e is released onto the annular track portion 23, the ball 24 e jumps out from the magnet 18 in the tangential direction with the same speed as the peripheral speed of the magnet 18. On the other hand, in the case of a non-magnetic ball, the initial speed is zero. Therefore, it takes a longer time for the non-magnetic ball to reach the same speed as the annular track portion 23d and the relative speed becomes zero, compared to the case of the magnetic ball 24e.
However, even when a non-magnetic ball is enclosed in the annular track as a balance member, by providing a period during which the rotational frequency of the disk 1 is constant as in the first embodiment, the period is kept on the ball. Since inertial force does not act, the relative speed can be reduced in a relatively short time. Therefore, even if a non-magnetic ball is used as the balance member, the ball can be moved to the balance position, which has the effect of suppressing sub-base vibration.
[0045]
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, a disk drive apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The disk drive device according to the second embodiment has substantially the same configuration as the disk drive device according to the first embodiment described above, and the spin from the start of the disk 1 to the maximum rotation frequency. The operation waveform in the up operation is changed. Accordingly, in the second embodiment, components having the same functions and configurations as those of the disk drive device of the first embodiment will be described with the same reference numerals.
FIG. 4 is a graph showing a spin-up operation in which the disk 1 of the second embodiment is accelerated and rotated until the maximum rotation frequency is reached after the disk 1 is started. In FIG. 4, the vertical axis represents the rotational frequency of the disk 1 and the horizontal axis represents time.
[0046]
In FIG. 4, a waveform indicated by a broken line indicates the spin-up operation of the disk 1 in the first embodiment, and a waveform indicated by a solid line indicates the spin-up operation of the disk 1 in the second embodiment. As shown in FIG. 4, in the disk drive apparatus of the second embodiment, the time for keeping the rotation frequency of the disk 1 constant is set short.
In FIG. 4, the time Tstop indicates the time when the relative speed of the ball 24e with respect to the annular track portion 23d becomes zero. In the second embodiment, the period from time T4 to time T7 is a period in which the rotational frequency of the disk 1 is constant, and time T7 is set before time Tstop. Therefore, in the second embodiment, there is a relationship of time T4 <time T7 <time Tstop <time T5.
[0047]
Therefore, in the disk drive device of the second embodiment, the period for keeping the rotational frequency of the disk 1 constant is shortened compared to the first embodiment, and the ball 24e is relatively positioned relative to the annular track portion 23d. Before completely stopping, the disk 1 resumes the rotational acceleration operation. The acceleration start time at this time is T7.
In FIG. 4, time T8 is the time when the acceleration operation of the rotation of the disk 1 is resumed and the rotation frequency of the disk 1 reaches the maximum rotation frequency fmax.
[0048]
As described above, even if the rotation acceleration operation of the disk 1 is resumed before the ball 24e is completely stopped relative to the annular track portion 23d, the ball has a constant rotation frequency from time T4 to time T7. The relative speed of the annular track portion 23d of 24e decreases. Further, since the swing vibration of the sub-base 6 has a swing amplitude somewhat large even at a frequency somewhat higher than the resonance frequency f 0, a large moving force acts on each ball 24 e, and all the balls 24 e are at the balance position 34. To reach.
Therefore, in the disk drive device of the second embodiment, the time T8 required from the time T0 when the disk 1 starts to rotate until the maximum rotation speed fmax is reached is earlier than that of the disk drive device of the first embodiment. In spite of this (time T6 → time T8), substantially the same vibration suppression effect as in the first embodiment is obtained.
[0049]
<< Third embodiment >>
Hereinafter, a disk drive apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The disk drive device of the third embodiment has substantially the same configuration as the disk drive device of the first embodiment described above, and the spin from the start of the disk 1 to the maximum rotation frequency is achieved. The operation waveform in the up operation is changed. Accordingly, in the third embodiment, components having the same functions and configurations as those of the disk drive device of the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0050]
FIG. 5 is a graph showing a spin-up operation in which acceleration is performed from the start of the disk 1 to the maximum rotation frequency in the disk drive apparatus of the third embodiment. FIG. 5A shows a change in the rotation frequency of the disk 1 with the passage of time from the start of rotation. FIG. 5B shows the change in amplitude of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7 with the passage of time from the start of rotation. However, the waveform shown in FIG. 5B shows the vibration amplitude when the ball 24e is not housed in the balancer 22e.
[0051]
As shown in FIG. 5, in the disk drive apparatus of the third embodiment, the start time of the period in which the rotation frequency of the disk 1 is constant is set to the resonance frequency f0 around which the rotation frequency of the disk 1 swings. It is set at time T13 of the frequency (f1) that is a little too much. In FIG. 5, time T12 is the time when the rotational frequency of the disk 1 coincides with the resonance frequency f0 of the swing vibration of the sub-base 6.
In the third embodiment, the period during which the rotational frequency of the disk 1 is constant is from the start time T13 to the end time T14. Time T15 is the time when the rotational frequency of the disk 1 reaches the maximum rotational speed fmax.
In FIG. 5B, the amplitude a1 indicates 1/2 (= a / 2) of the swing amplitude a at the resonance frequency f0 of the swing vibration of the sub-base 6. The frequencies f2 and f3 in FIG. 5A indicate the rotation frequency of the disk 1 when the swing vibration amplitude of the sub-base 6 is a1 (= a / 2). In the third embodiment, the time when the disk 1 has the rotation frequency f2 is T20, and the time when the disk 1 has the rotation frequency f3 is T21.
[0052]
In the spin-up operation of the disk 1 in the third embodiment, the ball 24e, which is a balance member, is released from the magnet 18 onto the annular track part 23d and is allowed to move within the annular track part 23d. The frequency substantially coincides with time T12 when the resonance frequency f0 of the sub-base 6 is reached. In the third embodiment, the relationship is set such that time T20 <time T12 <time T13 <time T14 <time T21.
In the spin-up operation having the waveform shown in FIG. 5, the amplitude of the whirling vibration of the disk 1 during the period in which the rotation frequency of the disk 1 is constant (from time T13 to time T14) is sufficiently large. A large moving force immediately acts on the ball 24e released upward. As a result, the disk drive apparatus of the third embodiment can reliably move the ball 24e, which is a balance member, to the balance position in the annular track portion 23d.
[0053]
According to the inventor's experiment, the rotational frequency of the disk 1 is kept constant for a certain period between the frequency (f0 / 2) half the resonance frequency f0 and the frequency twice (2 × f0). It can be confirmed that the ball 24e can be moved with a large vibration amplitude as in the third embodiment even if the condition is set. Therefore, the disk drive device of the third embodiment can suppress vibration due to unbalance of the disk 1 by setting the above conditions.
The disk drive device of the third embodiment is a case where the resonance frequency f0 of the swing vibration of the sub-base 6 by the insulator 7 changes due to the temperature change in the disk drive device or the installation posture of the disk drive device. However, if the rotational frequency of the disk 1 is made constant at a frequency close to the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6, it becomes possible to reliably move the ball 24e as the balance member to the balance position. .
[0054]
<< 4th Example >>
Hereinafter, a disk drive apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The disk drive apparatus of the fourth embodiment has substantially the same configuration as the disk drive apparatus of the first embodiment described above, and the spin from the start of the disk 1 to the maximum rotation frequency is reached. The operation waveform in the up operation is changed. Accordingly, in the fourth embodiment, components having the same functions and configurations as those of the disk drive device of the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0055]
FIG. 6 is a graph showing a spin-up operation in which acceleration is performed from the start of the disk 1 to the maximum rotation frequency in the disk drive apparatus of the fourth embodiment. FIG. 6A shows a change in the rotation frequency of the disk 1 with the passage of time from the start of rotation. FIG. 6B shows the change in amplitude of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7 with the passage of time from the start of rotation. However, the waveform shown in FIG. 6B shows the vibration amplitude when the ball 24e is not housed in the balancer 22e.
[0056]
In the fourth embodiment, when the ball 24e as a balance member is released from the magnet 18 onto the annular track 23d, the rotation frequency of the disk 1 reaches the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6. It is set slightly earlier than the starting time.
In the spin-up operation of the disk 1 shown in FIG. 6, the time T16 is the time when the ball 24e is ejected movably onto the annular track portion 23d. Time T17 is the time when the rotational frequency of the disk 1 coincides with the resonance frequency f0 of the whirling vibration of the sub-base 6, and substantially coincides with the start time of the period in which the rotational frequency of the disk 1 is constant. Time T18 is the end time of the period in which the rotational frequency of the disk 1 is constant. Time T15 is the time when the rotational frequency of the disk 1 reaches the maximum rotational speed fmax.
[0057]
As shown in FIG. 6, even when the time T16 at which the ball 24e is released onto the annular track portion 23d is set slightly earlier than the time at which the rotational frequency of the disk 1 reaches the resonance frequency f0 of the swing vibration of the sub-base 6, The relative speed of the ball 24e with respect to the annular track portion 23d due to the inertial force decreases during a period in which the disk 1 swings the rotation frequency and is substantially equal to the resonance frequency f0 of vibration. A large moving force 42 immediately acts on the ball 24e released into the annular track portion 23d. As a result, the disk drive device of the fourth embodiment can reliably move the ball 24e, which is a balance member, to the balance position of the annular track portion 23d.
[0058]
As described above, in the disk drive apparatus according to the fourth embodiment, a period is provided in which the rotational frequency of the disk 1 is constant in the frequency region where the amplitude of the swing vibration of the sub-base 6 is large, and the rotational frequency is constant. By setting so that the ball 24e is discharged onto the annular track portion 23d at a time earlier than the start time of the period during which the rotation is performed, the ball 24e is surely placed at the balance position 34 of the annular track portion 23d within a period during which the rotation frequency is constant. Can be moved.
Accordingly, when the resonance frequency f0 of the swing vibration of the sub-base 6 changes due to the change in the discharge timing of the balance member due to the variation in the magnetized amount of the magnet 18, the temperature in the disk drive device or the installation posture. However, the ball 24e, which is a balance member, can be smoothly and reliably moved to the balance position 34 in the annular track portion 23d.
[0059]
In the disk drive apparatus shown in the first to fourth embodiments according to the present invention, the disk 1 is driven near the resonance frequency of the whirling vibration of the sub-base 6 due to the deformation of the insulator 7 that supports the sub-base 6. Although the rotation frequency is substantially constant, regardless of the resonance frequency of the whirling vibration, if the vibration frequency is set to be substantially constant at a frequency that is larger than the whirling amplitude at the maximum rotational frequency, the above-described embodiment The same effect can be obtained.
[0060]
In the first to fourth embodiments of the present invention, the ball 24e is attracted to the outer periphery of the magnet 18 as the restraining means through the spacer 52, and the thickness of the spacer 52 is selected. The timing of holding and releasing the ball 24e can be selected. However, the present invention is not limited to the system of the above embodiment, and an electromagnet is used in place of the ring-shaped permanent magnet 18, and the holding and releasing timing of the ball 24e is controlled by the current on / off operation of the electromagnet. It is possible to control with certainty.
[0061]
Further, as a restraining means in the disk drive device of the present invention, it is possible to control the timing of releasing the ball 24e by a mechanical operation without using the magnet 18. For example, the ball 24e is mechanically clamped from above and below to be held so as not to move into the annular track portion, and the ball 24e is discharged onto the annular track portion 23d by increasing the vertical clamping interval. The timing of holding and releasing can be easily controlled. As described above, when the magnet 18 is not used as the restraining means, the ball as the balance member does not need to be magnetic, and can be formed of a ball made of a nonmagnetic material.
[0062]
Further, in the disk drive devices according to the first to fourth embodiments of the present invention, the effect is described by setting the period during which the rotation frequency of the disk is substantially constant as a predetermined time set in advance. However, the present invention is not limited to this, and a means for detecting the vibration amplitude is provided in the disk drive device, and it is detected that the magnitude of the detected whirling vibration amplitude exceeds a predetermined value. Then, it can be configured to determine a certain period of the rotational frequency of the disk 1. With this configuration, the disk drive device of the present invention has the same effects as those of the above-described embodiments, and has an appropriate vibration suppression effect according to the vibration state.
[0063]
Further, in the first to fourth embodiments according to the present invention, a period is provided in which the rotational frequency of the disk 1 is substantially constant under a predetermined condition. The effect similar to that of the above-described embodiment can be obtained also by setting to be small. For example, in the spin-up operation, the rotational frequency of the disk 1 is not made completely constant for a certain period, and is configured to perform gentle acceleration during that period, so that the disk 1 can be rotated from the start of rotation until the maximum rotational frequency is reached. Time can be shortened. The disk drive device configured as described above can be operated at a high data transfer speed by high-speed rotation of the disk 1 in a short time.
[0064]
It should be noted that the specific shapes and structures of the respective parts shown in each of the above-described embodiments are merely examples of the implementation in practicing the present invention. The range is not construed as limiting.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the disk drive device of the present invention provides at least one period during which the disk rotation frequency is substantially constant before the disk rotation frequency reaches the maximum rotation frequency when the disk rotation is accelerated. As a result, the balance member does not continue to relatively move on the annular track portion to the vicinity of the maximum rotation frequency of the disk due to the inertial force, and the balance member can be reliably positioned by the balance position. Therefore, according to the present invention, even when a disc with a large unbalance amount is rotated at high speed, vibration can be more reliably suppressed, stable recording or reproduction is possible, and high-speed rotation of the disc is possible. Thus, a disk drive device having a higher data transfer speed can be realized.
In addition, about the Example of this invention, the inventor performed many experiment and confirmed that the vibration by the imbalance of a disk was suppressed quickly and reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing the vicinity of a balancer in a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view showing an annular track portion of the balancer in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a graph (A) showing a change in disk rotation frequency and a graph (B) showing a change in sub-base swing amplitude in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing changes in disk rotation frequency in a second embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a graph (A) showing a change in disk rotation frequency and a graph (B) showing a change in sub-base swing amplitude in the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph (A) showing a change in disk rotation frequency and a graph (B) showing a change in sub-base swing amplitude in the fourth embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional disk drive device equipped with a balancer.
FIG. 8 is a side sectional view showing the vicinity of a balancer in a conventional disk drive device equipped with a balancer.
FIG. 9 is a graph (A) showing a change in disk rotation frequency and a graph (B) showing a change in sub-base swing amplitude of a conventional disk drive device.
FIGS. 10A and 10B are plan sectional views showing an annular track portion of a conventional disk drive device, where FIG. 10A shows the case where the ball has moved to the balance position, and FIG. Show the case.
FIG. 11 is a plan sectional view showing a force acting on a ball as a balance member in an annular track portion in the disk drive device.
[Explanation of symbols]
1 disc
2 Spindle motor
6 Subbase
7 Insulator
16d clamper
18 Magnet
22e balancer
23d annular track
24e ball
52 Spacer
110 turntable

Claims

A disk drive device comprising a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is housed,
When accelerating the rotation of the disk, at least a period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer. Have once,
The disk drive apparatus according to claim 1 , wherein the rotational frequency of the disk during the period is set to a frequency region that is ½ or more and twice or less of a resonance frequency of the whirling vibration of the disk.

A disk drive device comprising a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is housed,
When accelerating the rotation of the disk, at least a period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer. Have once,
The disk rotation frequency in the period is set to a frequency region in which the disk swing amplitude is set to a frequency region that is equal to or greater than ½ of the swing amplitude at the resonance frequency of the disk swing vibration. apparatus.

A sub-base to which a spindle motor for rotating the disk is fixed;
A main base to which the sub-base is attached via an elastic body;
A disk drive device comprising a balancer having an annular track portion that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and that stores a balance member,
When accelerating the rotation of the disk, at least a period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer. Have once,
The disk drive device characterized in that the rotation frequency of the disk during the period is set in a frequency region that is ½ or more and twice or less of the resonance frequency of the sub-base whirling vibration caused by deformation of the elastic body. .

A sub-base to which a spindle motor for rotating the disk is fixed;
A main base to which the sub-base is attached via an elastic body;
A disk drive device comprising a balancer having an annular track portion that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and that stores a balance member,
When accelerating the rotation of the disk, at least a period in which the rotation frequency of the disk is constant at a rotation frequency lower than the maximum rotation speed before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer. Have once,
The rotational frequency of the disk during the period is set to a frequency region in which the swing amplitude of the sub-base due to deformation of the elastic body is equal to or greater than ½ of the swing amplitude at the resonance frequency of the swing vibration of the sub-base. disk drive and wherein the that.

A disk drive device comprising a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is housed,
When accelerating the rotation of the disk, before the rotational frequency of the disc reaches a maximum rotation frequency for data transfer, has a duration of reducing the angular acceleration increasing the angular velocity of the disk at least once,
The rotational frequency of the disk during the period is set to a frequency region that is ½ or more and twice or less than the resonance frequency of the whirling vibration of the disk, and increases the angular acceleration of the disk after the period ends. A disk drive device characterized by that.

A disk drive device comprising a balancer that is provided so as to be rotatable integrally with a mounted disk and has an annular track portion in which a balance member is housed,
When accelerating the rotation of the disk, before the rotation frequency of the disk reaches the maximum rotation frequency for data transfer, it has at least one period of decreasing the angular acceleration while increasing the angular velocity of the disk,
The rotational frequency of the disk in the period is set to a frequency region in which the swing amplitude of the disk is ½ or more of the swing amplitude at the resonance frequency of the swing vibration of the disk. A disk drive device characterized by increasing the angular acceleration of the disk drive.