JP4730221B2 - 自動平衡装置、回転装置及びディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転のバランスを保つための自動平衡装置、当該装置を搭載した回転装置及びディスク駆動装置に関する。

例えばデータを記録／再生する光ディスク装置や磁気ディスク装置等のディスク装置では、記録媒体としてのディスクがターンテーブル上で回転するときに、ディスクの偏心等の理由により、回転がアンバランスとなり記録／再生の安定性が低下する場合がある。

ディスクの回転のバランスを向上させるための技術として、流体をバランサとして機能させる技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１では、流体が磁性流体でなり、これを収容可能な空間部を有する円板状部材がモータ軸と一体に回転可能に設けられている。円板状部材はボス部を有しており、ボス部の側周面にはリングマグネットが取り付けられている。これにより、回転軸の回転数が小さいときに、磁性流体をリングマグネットに吸着しておきバランスを崩さないようにしている。

また、特許文献２では、自動平衡装置の非動作時には、流体でなるバランサが、収容部材内の内周側に設けられた保持部材により表面張力で保持される。

特開平４−３１２２４４号公報（段落[０００６]、図１） 特開２００５−３３１１０２号公報（段落[００３７]、図２）

しかしながら、流体のバランサは、従来からある金属球等でなるバランサに比べ重さが軽いため、静音性は確保されるが、バランスが取りにくいという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、確実にバランスが取れる自動平衡装置、これを搭載した回転装置及びディスク駆動装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、高い回転数であってもバランスを取ることができる技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る自動平衡装置は、磁性流体と、第１のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットとを具備する。

本発明では、第１のマグネットは従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスが取れる。また、磁性流体が、第１のマグネットに付着してバランサが滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。

また、内周側からバランサを吸引する力を発生する第２のマグネットが設けられているので、ハウジングが回転を開始してからバランサに遠心力が加わっても、第２のマグネットにより内周側へ吸引力が働き、所定の回転数になるまで外周側へ移動しない。このときの所定の回転数を、以下、「離脱回転数」という。したがって、遠心力によりバランサが外周側へ移動するときの、ハウジングの回転数を高めることができ、比較的高い回転数であってもバランスを取ることができる。

具体的には、遠心力により、磁性流体も外周側へ移動するので、第２のマグネットがない場合には、ハウジングの初期の回転によりバランサとハウジングとが直接接触し、その摩擦力の発生によりバランサが動きにくくなり、バランスが取りにくい状態になる場合がある。第２のマグネットが設けられている場合、ハウジングの初期の回転（離脱回転数より小さい回転数のとき）により磁性流体が外周側へ移動しても、バランサは第２のマグネットにより引き付けられている。したがって、高い回転数域でバランスを取ることができる。

「ヨークが内周側に位置するように」とは、バランサの内周側へ磁界を漏らさないようにするためであり、また、そのバランサの内周側で磁束密度が均一な場を生成する趣旨である。これにより、バランサと第２のマグネットとの間で、磁極の極性によって部分的に吸引力や反発力が発生することはなく、スムーズにハウジング内で移動可能となる。

本発明において、自動平衡装置は、前記第２のマグネットに装着された第２のヨークをさらに具備する。第２のマグネットの着磁方向や第２のヨークの装着位置等が最適に設定されることにより、例えば、第２のマグネットの外周側で磁界を発生させることができる。また、本発明では、第２のマグネットの外周側に実質的に及ぶ、第２のマグネットによる磁界の範囲を狭くすることができる。したがって、例えばバランスが取れた状態のとき、つまりバランサが遠心力によりハウジング内の最外周へ移動し、ハウジングとバランサが一体的に回転しているときに、第２のマグネットによる磁界が実質的にバランサに及ばないようにすることができる。これにより、ハウジングの減速時において、初期の低回転数にならなければ、バランサが内周側へ戻らないようにすることができ、広い回転数域でバランス状態を維持することができる。

本発明において、前記第２のマグネットは、前記ハウジング内に収容されている。あるいは、前記第２のマグネットは、前記ハウジングの外に装着されていてもよい。これにより、ハウジング内が密閉された後であっても、第２のマグネットをハウジングに装着することができ、自動平衡装置の製造が容易になる。

本発明において、前記第２のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、前記第２のヨークは、前記第２のマグネットの前記軸方向の少なくとも一方に配置されている。あるいは、前記第２のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、前記第２のヨークは、前記第２のマグネットの前記内周側に位置するように設けられている。

本発明に係る回転装置は、磁性流体と、第１のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットと、前記ハウジングを回転駆動する回転駆動機構とを具備する。

本発明に係るディスク駆動装置は、信号を記録可能なディスク状の記録媒体を保持する保持部と、磁性流体と、第１のマグネットと、前記マグネットに装着されたヨークとを有するバランサと、回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記ヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容するハウジングと、前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットと、前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転駆動する回転駆動機構とを具備する。

以上のように、本発明によれば、確実にバランスが取れ、高い回転数であっても、即座にバランスを取ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

まず、自動平衡装置の原理について説明する。これは、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置により説明されている。Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置についての詳細は、理工学社出版「機械力学」（昭和５７年３月）Ｐ１４６、１４７を参照されたい。

図１を参照して、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１０１を簡単に説明する。Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１０１とは、回転円板１０２と該回転円板１０２の溝１０３の中に自在に動くことができるように配された２個の鋼球（バランス部材）１０４、１０４と回転軸１０５とから構成されており、回転円板１０２の回転数が、回転軸１０５の固有円振動数（危険速度）を超えたときに、Ｍｅ＝２ｍＲ・ｃｏｓα（Ｍ：回転円板１０２と回転軸１０５のロータ部質量、ｅ：ロータ部偏心量、ｍ：鋼球１０４の質量、ｒ：鋼球起動半径、α：偏心方向と鋼球１０４のなす角度）を満足する位置に鋼球１０４、１０４が自動的に位置され、回転円板１０２の偏心を無くし、ロータ部の振動を軽減する装置である。なお、この式は、鋼球１０４を質点とみなしたときの式であるが、剛体の系で考え、鋼球４の半径をｒとすると、上式は、Ｍｅ＝２ｍ（Ｒ−ｒ）・ｃｏｓαとなる。

ここで、Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１０１が、回転軸１０５の固有円振動数を超えたときに作動する理由を簡単に述べれば、回転円板１０２の重心Ｇの運動と鋼球１０４、１０４の運動が逆位相となり、偏心方向とは逆方向に鋼球１０４、１０４が移動して位置されるためである。

図２は、本発明の一実施の形態に係る自動平衡装置の上から見た断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

自動平衡装置１０は、ケース２と、このケース２の上部に設けられた開口に装着されるカバー１とで構成されるハウジング５を備えている。ハウジング５内には、磁性流体９、マグネット１７とヨーク１３とで構成される複数のバランサ１１、このバランサ１１に対して吸引力を発生するバランサ吸引用マグネット１８、このバランサ吸引用マグネット１８に装着された上下一対のヨーク１９が収容されている。ハウジング５の内部の中央には、上方に突出したボス部２ｂが形成されている。ハウジング５内の外周壁面２ａと、後述するバランサ吸引用マグネット１８の側面１８ａとの間の空間に、バランサ１１が移動する移動空間１４が形成される。移動空間１４は、下路面２ｄ及び上路面１ｂ（カバー１の裏面）によってその上下の空間が制限されている。

ボス部２ｂの上面にはフランジ２ｃが設けられ、フランジ２ｃに、カバー１のほぼ中心に形成された穴１ａ（図１参照）が嵌合している。カバー１とケース２とは、例えば、溶着、圧着、レーザ接合、超音波接合等により接合されるが、これらの接合方法に限られない。カバー１やケース２の構成材料としては、後述するバランサ１１の磁気の影響を受けない材料で構成される。その材料としては、例えばポリカーボネイト等のプラスチック、アルミ合金、ブロンズ合金、セラミックス等の材料がある。ボス部２ｂに形成された貫通孔２ｅには、回転軸部材１６が挿入されて固定されている。回転軸部材１６は、後述するように、例えば自動平衡装置１０が搭載される機器に設けられたスピンドルモータの回転軸部材、またはそれとは別体の同軸の軸部材である。

図３に示すように、バランサ１１の径方向の幅ａと、移動空間１４の軸方向の幅（高さ）ｂとの関係は、ａ>ｂに設定されている。このような構成によれば、バランサ１１が移動空間１４内で動いて上下逆になりバランサ１１の着磁方向が反転してしまうことを防止することができる。着磁方向が反転すると、各バランサ１１同士が互いに吸着してしまうからである。

バランサ１１は、図２に示すように、例えば４つ設けられるが、原理的には２つ以上であれば何個でもよい。マグネット１７の材料としては、例えばフェライト、あるいはネオジウム等が用いられるが、これらに限られるものではない。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、バランサ１１を示す斜視図である。図４（Ａ）は、内周側から見た図であり、図４（Ｂ）は外周側から見た図である。バランサ１１は、リングの一部をなす円弧ブロック形状を有している。バランサ１１のマグネット１７は、ハウジング５の回転の径方向に着磁され、かつ、周方向にも複数対着磁されている。各マグネット１７は、移動空間１４内で互いに反発し合うように着磁方向が定められてそれぞれ配置されている。マグネット１７の磁極の数や、着磁方向については、適宜変更可能である。

マグネット１７には、少なくとも内周面１７ｅが被覆されるようにヨーク１３が接合されている。この例では、内周面１７ｅ及び両側面１７ｄがヨーク１３により被覆されている。つまり、マグネット１７は、上面１７ａ、下面１７ｂ及び外周面１７ｃが露出している。マグネット１７とヨーク１３の接合方法としては、溶着、圧着、レーザ接合、超音波接合、またはその他の接合方法がある。このようなヨーク１３が設けられることにより、バランサ１１の内周側より、外周側の方により多くの磁性流体９が吸着する。これにより、ハウジング５の回転開始時に、磁性流体９に遠心力が加えられてもバランサ１１の外周側に磁性流体膜が形成され、静音性を確保しながらバランサ１１が滑らかに動く。つまり、平衡状態になる前にバランサ１１が移動空間１４の外周壁面２ａ等に直接貼り付いて摩擦力が増え、動かなくなる等の問題を解決することができる。また、外周側に磁場が広がることで、各マグネット１７同士の反発力が軽減され、各バランサ１１が動きやすくなる。磁性流体９は、マグネット１７の上面１７ａ及び下面１７ｂにも吸着するので、図３に示すように、バランサ１１は移動空間１４内で浮遊した状態となる。

磁性流体９は、バランサ吸引用マグネット１８が発生する磁界によってもその影響を受けるので、図３に示すような自動平衡装置の静止状態で、極力バランサ１１の外周側に磁性流体９が吸着するように、マグネット１７及びバランサ吸引用マグネット１８の磁化の強さが設定されることが望ましい。具体的には、マグネット１７の磁化の強さがバランサ吸引用マグネット１８のそれより大きく設定される。

磁性流体９の代わりに、磁気抵抗流体（ＭＲ流体(Magneto-Rheological Fluid)）等が用いられてもよい。磁性流体９の溶媒としては、水、油、ポリタングステン酸ナトリウム等が用いられるが、これらに限られない。

バランサ吸引用マグネット１８は、リング状に形成され、ボス部２ｂの外周部を囲うように設けられている。バランサ吸引用マグネット１８の上面及び下面にはそれぞれリング状であって板状のヨーク１９が設けられている。バランサ吸引用マグネット１８は、例えば回転の軸方向に２極着磁され、ヨーク１９により、その磁場の広がりが制限されている。バランサ吸引用マグネット１８は、ハウジング５が所定の回転数になるまで、バランサ１１を吸着させて、内周側へ引き寄せておく機能を有する。この所定の回転数を、以下、「離脱回転数」という。また、バランサ１１の内周側にヨーク１３があることにより、後述するようにバランサ吸引用マグネット１８とバランサ１１との間で、磁極の極性によって部分的に反発力や吸引力が発生することを防止することができる。

また、バランサ吸引用マグネット１８にヨーク１９が設けられることにより、各ヨーク１９の周縁部間で磁束が集中し、磁界があまり外周側まで及ばないようにすることができる。実質的な磁界の及ぶ範囲は、ヨーク１９の径の大きさによって調整することができる。

図５は、自動平衡装置１０が搭載されるディスク駆動装置を示す斜視図である。図６は、その図５のディスク駆動装置の要部を示す断面図である。

ディスク駆動装置１００は、スピンドルモータ６１及び光学ピックアップ９９が搭載されるメカシャーシ６３と、ベースシャーシ６４に対してメカシャーシ６３をフローティング支持する複数のダンパ６２、６２、・・・とを備えている。光学ピックアップ９９は上記メカシャーシ６３にガイドシャフト９８、９８を介してディスクテーブル６５に装着された光ディスクＤの半径方向に移動自在に支持されている。光学ピックアップ９９は、移動ベース９４と、対物レンズ９７を支持し移動ベース９４に搭載されたアクチュエータ９３とを有する。光学ピックアップ９９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９７を介して光ディスクＤに照射し、また、レーザ光の光ディスクＤからの反射光を光検出器によって検出する。

スピンドルモータ６１は、例えば駆動電流が流れるコイル６１ｄが備えられたステータ６１ｂと、マグネット６１ｅが備えられ軸受け６１ａを介して回転可能に設けられたロータ６１ｃと、上記回転軸部材１６とを有している。回転軸部材１６の上端部には、ディスクＤが保持され装着されるディスクテーブル６５が設けられている。上述したように、回転軸部材１６には上記自動平衡装置１０が装着され、自動平衡装置１０とディスクテーブル６５とが一体的に回転可能に構成されている。より具体的には、光ディスクＤ、ディスクテーブル６５、回転軸部材１６、自動平衡装置１０、及びスピンドルモータ６１のロータ６１ｃが一体的に回転し、以下、これら各部材をまとめて「合成回転体」という。また、以下、これら各部材の全体の重心、すなわち、合成回転体の重心を「合成重心」という。

上記複数のダンパ６２や図５に示す光学ピックアップ９９も含め、ダンパ６２より上方にある各部品により振動系９５が構成される。かかる振動系９５の共振周波数は、当該ディスク駆動装置１００が１２倍速のディスク駆動装置である場合には、例えば、７５Ｈｚ（４５００ｒｐｍ）になるように上記ダンパ６２、６２、・・・の弾性係数が設定される。これは、１２倍速のディスク駆動装置の使用回転数域が約３０００〜６０００ｒｐｍであり、現在多くあるディスク駆動装置にあっては、回転駆動開始直後、最内周側の信号を読みに行くのが一般的で、その最内周の信号を読みに行った時が最大回転数（６０００ｒｐｍ）となるため、この最大回転数になるまでにバランスが取れていればよいことによる。

なお、光ディスクとは、例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、その他ホログラム等の光学的な方法で信号の記録または再生が可能なディスクが挙げられる。また、光ディスクに限られず、本発明に係るディスクとは、ＭＯ（Magneto Optical disk）やＭＤ（Mini-Disk）等の光磁気ディスク、ハードディスクのような磁気ディスク等であってもよい。

次に、自動平衡装置１０の動作について説明する。図７は、その動作を順に示す図である。

ディスクテーブル６５に光ディスクＤがセットされ、スピンドルモータ６１が回転し始めると、上記振動系９５が振動し始める。図７（Ａ）に示すように、例えば振動系９５にアンバランス１５が存在しているとする。すなわち、合成重心１５が、合成回転体の回転中心位置（回転軸部材１６の位置）がずれているとする。

ここで、図８は、スピンドルモータ６１の回転加速時における、その回転数（横軸）とそのアンバランス１５による、光ディスクＤの径方向（水平面内）に発生する振動系９５の加速度（縦軸）との関係の一例を示すグラフである。図９は、スピンドルモータ６１の回転減速時における、同じくその回転数と振動系９５に発生する加速度との関係の一例を示すグラフである。なお、図８及び図９では、アンバランス量が１ｇ・ｃｍの光ディスクＤが用いられている。

スピンドルモータ６１の回転初期（例えば０〜４０００ｒｐｍ）では、各バランサ１１と磁性流体９とが一体となって回転する。これは、主にバランサ吸引用マグネット１８の吸引力が働き、この吸引力がハウジング５の回転による遠心力より大きいことによるものである。バランサ吸引用マグネット１８による吸引力のほかにも、磁性流体９の粘性による力や、各バランサ１１が磁性流体９を介して例えば上路面１ｂまたは下路面２ｄに対して働く摩擦力も影響する。

ここで、本実施の形態では、各バランサ１１のマグネット１７が互いに反発するように着磁されているので、各バランサ１１は、移動空間１４内で等間隔に配置される。したがって、バランサ１１があることによる偏重心はなく、回転開始から離脱回転数でバランサ１１が離脱するまでの間の回転にバランサ１１に起因するブレが生じるようなことはない。

スピンドルモータ６１の回転数が上昇し、離脱回転数（例えば４０００ｒｐｍ）に達すると、各バランサ１１は磁性流体９とともに遠心力を受けて移動空間１４内で外周側へ移動し始める。この離脱回転数は、振動系９５の共振周波数（例えば４５００ｒｐｍ）よりやや小さく設定される必要がある。各バランサ１１がこのように離脱した瞬間は、各バランサ１１とハウジング５の回転数はほぼ同じになる。しかし、各バランサ１１自身の慣性によりハウジング５の加速度について行けず、一瞬、両者に回転数差が表れる。これにより、振動系９５のアンバランスによる加速度が、一瞬、減少する。

その後、各バランサ１１のハウジング５に対して働く摩擦力により、ハウジング５の回転数がバランサ１１に伝達され、振動系９５の共振周波数の直前で、各バランサ１１とハウジング５との周方向の相対的な速度差が０となる。この状態で、図７（Ｂ）に示すように、各バランサ１１は、外周壁面２ａに遠心力で押し付けられた状態となる。このとき、磁性流体９は、外周壁面２ａに膜を形成するように均一に広がっている。回転数が４５００ｒｐｍ付近においては振動系９５の共振が生じ、バランサ１１の引き込み現象が生ずる。「引き込み現象」とは、各バランサ１１が、磁性流体９を介して外周壁面２ａに接した状態で、アンバランス１５を打ち消す方向に移動する現象をいう。

具体的には、回転数が４５００ｒｐｍ付近において、ハウジング５の振動と、各バランサ１１の振動とが逆位相となり、図７（Ｃ）に示すように、４つのバランサ１１の総合的な重心位置は、アンバランス１５の方向と逆方向Ａ１に移動する。これにより、振動系９５の振動が減少し、その加速度は０．５Ｇ程度となり、問題ない程度に小さくなる。

その後、スピンドルモータ６１の回転数が増加しても、振動は若干増加するものの、大きく増加することはない。

なお、重量的なアンバランスがない光ディスクＤがディスク駆動装置１００で用いられる場合には、もともと振動系９５の振動が小さいため、離脱回転数を超えたところで、各バランサ１１が移動空間１４内でやや暴れる。しかし、もともとアンバランス量がないため、早期に引き込み現象が発生し、各バランサ１１は移動空間１４内において、図１１に示すように、回転軸部材１６の回りにほぼ等角度間隔となるように位置する。

図１０は、バランサ吸引用マグネット１８を有しない自動平衡装置が搭載されたディスク駆動装置の実験例を示すグラフである。この例では、３０００ｒｐｍ程度で遠心力により磁性流体９が、ほぼすべて外周側へ移動し、各バランサ１１が、下路面２ｄに直接接触して摩擦力により移動できなくなっている。したがって引き込み現象が生ずることなく、振動が増加する。振動系９５の共振周波数が例えば４０Ｈｚ（２４００ｒｐｍ）に、設定されていれば磁性流体膜が消滅することなく引き込み現象が生じ、振動を小さく抑えることができる。

しかしながら、実際のディスク駆動装置では、回転駆動によるたわみを小さく抑える必要があることや、２次共振周波数を避ける必要がある。したがって、振動系９５の各構成要素の弾性部材を比較的硬いもの、すなわちバネ定数の大きな物に設定せざるを得ず、共振周波数が７５Ｈｚ程度と高めになっている。特に、このことは、小型、薄型のディスク駆動装置において顕著である。

次に、スピンドルモータ６１の回転数が例えば６０００ｒｐｍから減少していくと、振動系９５の振動は大きく変化することなく、徐々に減少する。この回転減速時に振動が少ないのは、一旦、バランスが取れた状態となると、バランサ吸引用マグネット１８の影響によりバランサ１１がバランス状態から外れて内周側へ戻るときの回転数（以下、戻り回転数）となるまで、そのバランス状態が維持されるためである。すなわち、回転の加速時と減速時とでは、振動系９５の振動の仕方にヒステリシスが現れる。

回転数が戻り回転数（例えば、１５００ｒｐｍ）になったときに、バランサ吸引用マグネット１８の各バランサ１１に対する吸引力が、バランサ１１に働く遠心力に優り、各バランサ１１はバランサ吸引用マグネット１８に引き寄せられて吸着される。このような低回転域においては、多少の偏重心があってもこれによる振動は小さい。したがって、仮に、この範囲の回転数域においても光ディスクＤの信号の読み書きをする場合であっても影響はない。

以上のように本実施の形態では、バランサ１１のマグネット１７は従来のような金属球等のように比重が高いので、確実にバランスが取れる。また、磁性流体９が、マグネット１７に付着してバランサ１１が滑らかに動くので、従来の金属球が動くことによる騒音を低減することができる。

また、本実施の形態では、バランサ吸引用マグネット１８が設けられているので、ハウジング５が回転を開始してからバランサ１１に遠心力が加わっても、バランサ１１に内周側へ吸引力が働き、離脱回転数になるまで外周側へ移動しない。したがって、遠心力によりバランサ１１が外周側へ移動するときの、ハウジング５の回転数を高めることができ、比較的高い回転数であってもバランスを取ることができる。

また、バランサ吸引用マグネット１８にヨーク１９が取り付けられることにより、バランサ１１を引き付けておく機能を増強させる。これにより、自動平衡装置１０がより高い回転数域で使用可能となる。また、このヨーク１９があることで、移動空間１４内で外周側に移動したバランサ１１に及ぶ吸引力を少なくすることができ、バランサ１１にかかる遠心力が小さくなるまで、すなわち、低い回転数である戻り回転数になるまで、バランサ１１を移動空間１４内の外周側へ位置させておくことができる。したがって、広い回転数域でバランス状態を維持することができる。

本実施の形態では、バランサ１１のヨーク１３がマグネット１７の少なくとも内周側に設けられているので、バランサ１１の内周側へ磁界を漏らさないようにすることができ、そのバランサ１１の内周側で磁束密度が均一な場を生成することができる。これにより、バランサ１１とバランサ吸引用マグネット１８との間で、磁極の極性によって部分的に吸引力や反発力が発生することはなく、スムーズにハウジング５内で移動可能となる。

なお、上記した使用回転数域（３０００〜６０００ｒｐｍ）は１２倍速のディスク駆動装置１００の通常の使用回転数域であるが、このように高速型のディスク駆動装置にあっては、高速モードと低速モードとを設定できるようになっている装置がある。例えば、１２倍速の高速モードと、４倍速の低速モードとを有するディスク駆動装置があり、その使用回転数域は高速モードのときが３０００〜６０００ｒｐｍで、低速モードのときが１０００〜２０００ｒｐｍとなっている。さらにこの種のディスク駆動装置は、１倍速でも使用できるようになっており、この場合、その使用回転数域は約２００〜５００ｒｐｍとなっている。上記したディスク駆動装置１００にあっては、１５００ｒｐｍまでバランス状態を維持することができ、しかも、このように低速回転域においてはバランス状態を解消しても振動は少ない。したがって、上記した４倍速や１倍速における使用回転数域はもちろん、すべての回転数域０〜６０００ｒｐｍにおいて、記録ディスクの読み書きに障害をもたらす振動が発生することはない。

さらに、近年、光ディスクＤの記録面ではない面に、光学ピックアップ９９でレーザを照射して、あるいは、インクジェット機構等により、文字やイラストを描くシステムが登場している。この場合のスピンドルモータの回転数は約１Ｈｚと非常に低速である。この場合においても、各バランサ１１はバランサ吸引用マグネット１８によって吸着させられているため、バランサ１１が散在することがなく有効である。

また、上記実施の形態においては、振動系９５の共振周波数をディスク駆動装置１００の使用回転数域（３０００〜６０００ｒｐｍ）内に設定することにより、この共振周波数より高次の共振周波数が使用回転数域内に存在することがない。したがって、スピンドルモータ６１の回転数が振動系９５の高次の共振周波数と一致したならば生ずるであろう振幅の大きな振動が生ぜず、さらに安定した回転を得ることができる。

このように、スピンドルモータ６１の使用回転数域に振動系９５の高次の共振周波数を含めないようにするためには、最大使用回転数をＲとし、振動系９５の１次共振周波数をｆrとすると、Ｒ／２<ｆr<Ｒの関係を有するようにすればよい。例えば、上記実施の形態にかかる１２倍速のディスク駆動装置１００の場合には、振動系９５の１次共振周波数を５０Ｈｚ（３０００ｒｐｍ）〜１００Ｈｚ（６０００ｒｐｍ）の範囲内に設定する。このようにすることにより、振動系９５の２次共振周波数は１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲内となって、使用回転数域に２次共振周波数が含まれず、使用回転数域内において２次共振による振幅の大きな振動が生じることがない。

さらに、振動系９５の共振周波数を最大使用回転数よりも大きく設定し、一旦、上記共振周波数を超える回転数まで、スピンドルモータ６１の回転を上げて、バランスが取れた後、回転数を減じて使用回転数域で記録または再生することも可能である。すなわち、振動系９５の共振周波数を１１６Ｈｚ（７０００ｒｐｍ）に設定し、スピンドルモータ６１の回転数を７０００ｒｐｍ以上にしてバランスを取り、その後、回転を減じて使用回転数域である３０００〜６０００ｒｐｍで使用する。

このように一旦、バランス状態が維持された後に、減速することにより合成回転体の回転を安定させることができ、しかも、広い回転数域においてバランス状態を維持することができる。したがって、さらに安定した合成回転体の回転を使用回転数域で実現することができる。

図１２は、本発明の他の実施の形態に係る自動平衡装置を示す上から見た断面図である。これ以降の説明では、図２等に示した上記実施の形態に係る自動平衡装置１０の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。

この自動平衡装置２０では、バランサ吸引用マグネット２８の着磁方向が、上記自動平衡装置１０のバランサ吸引用マグネット１８の着磁方向と異なる。このバランサ吸引用マグネット２８は、周方向に多極着磁されている。その極数は、例えば１２極であるが、これに限られない。それぞれの各極間に発生する磁界は周方向に隣り合う極間において生ずる。このため、ここに発生する磁界は、上記バランサ吸引用マグネット１８のように、厚さ方向（回転軸方向）に２極着磁されたものと比較して狭く、これにより、外周側へ及ぶ磁界が少なくなる。したがって、バランサ吸引用マグネット２８そのものが、上記ヨーク１９の機能も含んでいる。

また、バランサ吸引用マグネット２８の移動空間１４内の外周側に及ぼす影響は、その多極着磁された各極の外周面の周方向における長さによる。したがって、バランサ吸引用マグネット２８の周方向の着磁数を多くして各極の外周面の周方向の長さを短くすることにより、外周部への磁力の影響を少なくすることができる。これにより、上記ヨーク１９の機能を増大させることができる。

図１３は、本発明の他の実施の形態に係るディスク駆動装置の要部を示す断面図である。図１４は、図１３におけるＢ−Ｂ線断面図である。

このディスク駆動装置２００は、自動平衡装置３０と、この自動平衡装置３０の下方に設けられたスピンドルモータ７１を備えている。なお、スピンドルモータ７１は、ロータ７の一部のみを示し、他の部分の図示を省略している。この自動平衡装置３０のハウジング８５は、リング状の移動空間７４を内部に有するケース８２と、その開口部に装着されたカバー８１とで構成されている。ケース８２は、ディスクテーブルと一体化され、すなわち一体成型され、上方に突出したチャッキング部８２ａで光ディスクを保持するように構成されている。これにより、回転軸方向（回転軸部材１６の方向）の厚さを薄くすることができる。

移動空間７４内には、上記同様のマグネット１７とヨーク１３とで構成される４つのバランサ１１が設けられている。ケース８２の下側には、リング状の凹部８２ｂが形成されており、この凹部８２ａの側壁面８２ｃに、リング状のバランサ吸引用マグネット３８が装着されている。また、このバランサ吸引用マグネット３８の内周側にはリング状のヨーク３９が装着されている。すなわち、バランサ吸引用マグネット３８及びヨーク３９は、ハウジング８５の外に配置されている。バランサ吸引用マグネット３８の着磁方向は、回転軸方向であり、２極着磁されている。

このような構成によっても、上記実施の形態に係るディスク駆動装置１００と同様の効果を得ることができる。また、バランサ吸引用マグネット３８及びヨーク３９が、ハウジング８５の外に配置されているので、ハウジング８５内が密閉された後であっても、それらの部材３８及び３９をハウジング８５に装着することができ、自動平衡装置３０、ディスク駆動装置２００の製造が容易になる。

図１５は、上記バランサ吸引用マグネット３８の変形例を示す。このバランサ吸引用マグネット４８は、例えばゴムでなり、自動平衡装置３０の製造過程において、リング状にされて両端部４８ａ及び４８ｂがつながれることにより作製される。バランサ吸引用マグネット４８は、図中縦方向の着磁であるが、横方向に多極着磁であってもよい。横方向に多極着磁の場合、そのバランサ吸引用マグネットが自動平衡装置に組み込まれた場合、図１２に示すようなバランサ吸引用マグネット２８になる。

本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

上記各実施の形態に係るバランサ吸引用マグネット１８、２８等は、ハウジング５に装着されないで回転しない構成であってもよい。

上記各実施の形態において、バランサ吸引用マグネット１８、２８等は、移動空間１４より内周側に配置される構成を示した。しかし、移動空間１４より外周側にバランサ吸引用マグネットが配置される構成であってもよい。その場合、そのバランサ吸引用マグネットは、ハウジング５内に配置されてもよいし、ハウジング５外に配置されてもよい。

上記各実施の形態においては、アンバランスを有する光ディスクＤがディスクテーブル６５に装着されたときに、合成回転体に対してバランス動作が実行される例を示した。しかし、上記各実施の形態に係る自動平衡装置１０等は、合成回転体のうちの光ディスクＤ以外の部材がアンバランスを有する場合においても、バランス動作を実行し、回転時の振動を抑制することができる。

図３に示したバランサ吸引用マグネット１８の磁界を制御するヨーク１９は、図３でバランサ吸引用マグネット１８の上下両方に設けられたが、上下のどちらか一方に設けられていてもよい。

上記実施の形態に係る自動平衡装置１０、２０等は、ディスク駆動装置に適用される例を示したが、他の産業用機械や他の電化製品にも適用可能である。

Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置の動作原理を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係る自動平衡装置の上から見た断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図４（Ａ）は、内周側から見た図であり、図４（Ｂ）は外周側から見た図である。 自動平衡装置が搭載されるディスク駆動装置を示す斜視図である。 図５に示すディスク駆動装置の要部を示す断面図である。 自動平衡装置の動作を順に示す図である。 スピンドルモータの回転加速時における、その回転数とそのアンバランスによる、光ディスクＤの径方向に発生する振動系の加速度との関係の一例を示すグラフである。 スピンドルモータの回転減速時における、同じくその回転数と振動系に発生する加速度との関係の一例を示すグラフである。 バランサ吸引用マグネットを有しない自動平衡装置が搭載されたディスク駆動装置の実験例を示すグラフである。 アンバランスがない状態で回転する自動平衡装置を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る自動平衡装置を示す上から見た断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るディスク駆動装置の要部を示す断面図である。 図１３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１３に示すバランサ吸引用マグネットの変形例を示す。

符号の説明

Ｄ…光ディスク
５、８５…ハウジング
９…磁性流体
１０、２０、３０…自動平衡装置
１１…バランサ
１３、１９、３９…ヨーク
１４、７４…移動空間
１５…アンバランス
１７…マグネット
１８、２８、３８、４８…バランサ吸引用マグネット
６５…ディスクテーブル
６１、７１…スピンドルモータ
１００、２００…ディスク駆動装置

Claims (8)

1. 磁性流体と、
   第１のマグネットと、前記第１のマグネットに装着された第１のヨークとを有するバランサと、
   回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記第１のヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容し、前記内周側と反対側に外周壁を有するハウジングと、
   前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットと
   を具備し、
   前記第１のマグネットは、前記第２のマグネットの磁化の強さより大きい磁化の強さを有し、
   前記第１のヨークは、前記第１のマグネットの前記外周壁側が前記ハウジング内に露出するように装着されていることを特徴とする自動平衡装置。
2. 請求項１に記載の自動平衡装置であって、
   前記第２のマグネットに装着された第２のヨークをさらに具備することを特徴とする自動平衡装置。
3. 請求項２に記載の自動平衡装置であって、
   前記第２のマグネットは、前記ハウジング内に収容されていることを特徴とする自動平衡装置。
4. 請求項２に記載の自動平衡装置であって、
   前記第２のマグネットは、前記ハウジングの外に装着されていることを特徴とする自動平衡装置。
5. 請求項２に記載の自動平衡装置であって、
   前記第２のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、
   前記第２のヨークは、前記第２のマグネットの前記軸方向の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする自動平衡装置。
6. 請求項２に記載の自動平衡装置であって、
   前記第２のマグネットは、前記回転の軸方向に着磁され、
   前記第２のヨークは、前記第２のマグネットの前記内周側に位置するように設けられていることを特徴とする自動平衡装置。
7. 磁性流体と、
   第１のマグネットと、前記第１のマグネットに装着された第１のヨークとを有するバランサと、
   回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記第１のヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容し、前記内周側と反対側に外周壁を有するハウジングと、
   前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットと、
   前記ハウジングを回転駆動する回転駆動機構と
   を具備し、
   前記第１のマグネットは、前記第２のマグネットの磁化の強さより大きい磁化の強さを有し、
   前記第１のヨークは、前記第１のマグネットの前記外周壁側が前記ハウジング内に露出するように装着されていることを特徴とする回転装置。
8. 信号を記録可能なディスク状の記録媒体を保持する保持部と、
   磁性流体と、
   第１のマグネットと、前記第１のマグネットに装着された第１のヨークとを有するバランサと、
   回転可能に設けられ、前記磁性流体を収容し、かつ、前記第１のヨークが前記回転の内周側に位置するように前記バランサを収容し、前記内周側と反対側に外周壁を有するハウジングと、
   前記内周側から前記バランサを吸引する力を発生する第２のマグネットと、
   前記保持部と前記ハウジングとを一体的に回転駆動する回転駆動機構と
   を具備し、
   前記第１のマグネットは、前記第２のマグネットの磁化の強さより大きい磁化の強さを有し、
   前記第１のヨークは、前記第１のマグネットの前記外周壁側が前記ハウジング内に露出するように装着されていることを特徴とするディスク駆動装置。

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