JPH10309058A - 回転駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 重量的にアンバランスな合成回転体を回転さ
せたときに生じる振動を抑制すると共に、振動を抑制し
た状態での使用回転数域を拡大する。 【解決手段】 バランス球をスピンドルモータの回転に
伴いケース体に対して相対的に移動させて、合成回転体
３９の合成重心を回転軸上に位置させることにより調芯
する自動調芯機構７を備え、回転加速時において、離脱
回転数（４５００ｒｐｍ）になるまでバランス球をケー
ス体の中心部に保持するバランス部材保持手段１７とし
てのマグネット４４と、離脱回転数以上になって外周部
に移動されたバランス球を、その回転減速時においては
離脱回転数よりも低い戻り回転数（１５００ｒｐｍ）に
なるまでケース体中央部のマグネットに吸着されないよ
うにするバランス部材戻り抑制手段としてのヨーク４
５、４５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動機構の技
術分野に属し、詳しくは、重量的にアンバランスな合成
回転体を回転させたときに生じる振動を抑制すると共
に、振動を抑制した状態での使用回転数域を拡大する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用機械、家庭用電化製品或いはコン
ピュータ等には、モータ等によって回転される回転部材
を備えるものが多く見うけられる。例えば、コンピュー
タに使用されるディスクドライブ装置（回転駆動装置）
は、信号記録媒体である光ディスクや光磁気ディスク等
をディスク回転駆動機構によって回転させながら光学ピ
ックアップ装置や磁気ヘッド装置により情報信号の再生
及び／又は記録を行う。かかるディスクドライブ装置に
あっては、ディスク回転駆動機構によって回転される光
ディスクも合成回転体の一部に含まれる。

【０００３】ディスクドライブ装置は、上記ディスク回
転駆動機構により回転される光ディスクにレーザ光を照
射する光学ピックアップ装置を備えている。そして、上
記ディスク回転駆動機構は、光ディスクが装着されるデ
ィスクテーブルとこのディスクテーブルを回転させるた
めのスピンドルモータとを備えている。

【０００４】上記光学ピックアップ装置は、光ディスク
にレーザ光を照射するための光源と、光ディスクの信号
記録面上で反射されたレーザ光の反射光を受光する光検
出器とを備えている。そして、光学ピックアップ装置と
ディスク回転駆動機構とは、例えば、サブシャーシに搭
載されている。サブシャーシは、これに固定支持したデ
ィスク回転駆動機構に対して接離する方向に移動可能に
光学ピックアップ装置を支持している。

【０００５】このように構成されるディスクドライブ装
置は、スピンドルモータにより回転される光ディスクに
光学ピックアップ装置から出射されるレーザ光を照射し
て、情報信号の記録及び／又は再生を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
の如き記録ディスクは、製造時等に重量的なアンバラン
スが生じることがある。そして、重量的なアンバランス
がある記録ディスクを回転させると、回転中心と重心と
が一致していないため、この記録ディスクは、ディスク
テーブルと共に振動する。このような振動が生じると、
光学ピックアップ装置による記録ディスクの信号記録面
に対するフォーカシング及びトラッキングや、磁気ヘッ
ド装置による記録ディスクへの追従が良好に行われなく
なる。

【０００７】また、通常、記録ディスクに生じるアンバ
ランスの量は記録ディスクによって差がある。即ち、記
録ディスクの基板厚さが不均一であったり或いは密度が
不均一であったりして、記録ディスクの中心に該記録デ
ィスクの重心が位置せず、記録ディスクそれぞれについ
て、重量的なアンバランスが生ずる。

【０００８】さらに、近時、記録ディスクへのデータの
記録又は再生を高速回転で行うことが可能になってお
り、回転速度の増加と共に記録ディスクの振動は大きく
なってしまうという問題もある。

【０００９】従って、記録ディスクごとにこれらの重量
的なアンバランスの量或いは回転速度に応じて随時対応
可能な振動抑制手段がなければ、記録ディスクの振動を
抑えることができない。

【００１０】そこで、本発明回転駆動機構は、上記した
問題点を克服し、回転駆動手段によって行われる回転が
回転中心の偏心を生じない状態で為されるようにするこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明回転駆動機構は、
上記した課題を解決するために、回転駆動手段により支
軸を介して回転され、軸方向に直交する方向の断面形状
が円環状を為す移動空間を有するケース体と、該ケース
体の移動空間内に移動可能に配設されたバランス部材と
を有し、該バランス部材を回転駆動手段の回転に伴い合
成回転体の他の部分に対して相対的に移動させて、合成
回転体の合成重心を回転軸上に位置させることにより調
芯する自動調芯機構を備え、回転加速時において、所定
の回転数になるまでバランス部材をケース体の中心部に
保持するバランス部材保持手段と、上記所定回転数以上
になって外周部に移動されたバランス部材を、その回転
減速時においては上記所定回転数よりも低い回転数にな
るまでケース体の中心部に戻って来ないようにするバラ
ンス部材戻り抑制手段を設けたものである。

【００１２】従って、本発明回転駆動機構にあっては、
自動調芯機構を備えたので、合成回転体に偏重心があっ
たとしても、合成回転体を調芯した状態で回転させるこ
とができ、しかも、バランス部材保持手段を設けたの
で、回転加速時において、高速回転になってからバラン
ス部材を開放するため、バランス部材の回転とケース体
の回転との相対的な速度が「０」となるまでが早く、調
芯作用が迅速に為されるとともに、バランス部材戻り抑
制手段を設けたので、回転減速時において、上記調芯状
態を低速回転まで維持することができるため、回転駆動
機構の使用回転数域を拡大することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明回転駆動機構の詳
細を添付図面に示した実施の形態に従って説明する。

【００１４】先ず、本発明回転駆動機構における自動調
芯機構の原理について説明する。

【００１５】かかる自動調芯機構ついては、Ｔｈｅａｒ
ｌ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。

【００１６】本明細書において、Ｔｈｅａｒｌの自動平
衡装置１を簡単に、図１により説明する。Ｔｈｅａｒｌ
の自動平衡装置１とは、回転円板２と該回転円板２の溝
３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）４、４と回転軸５とから構成され
ており、回転円板２の回転数が、回転軸５の固有円振動
数（危険速度）を超えたときに、Ｍｅ＝２ｍｒ・ｃｏｓ
α（Ｍ：回転円板２と回転軸５のロータ部質量、ｅ：ロ
ータ部偏心量、ｍ：鋼球４の質量、ｒ：鋼球起動半径、
α：偏心方向と鋼球４のなす角度）を満足する位置に鋼
球４、４が自動的に位置され、回転円板２の偏心を無く
し、ロータ部の振動を軽減する装置である。

【００１７】ここで、Ｔｈｅａｒｌの自動平衝装置１
が、回転軸５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２の重心Ｇの運動と鋼球
４、４の運動が逆位相となり、偏心方向とは逆方向に鋼
球４、４が移動して位置されるためである。

【００１８】そして、本発明回転駆動機構６はこのよう
なＴｈｅａｒｌの自動平衡装置１の原理に基づく自動調
芯機構７を有する。尚、上記Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装
置１において、バランス部材として２つの鋼球４、４を
用いて説明されているが、本発明の回転駆動機構６の自
動調芯機構７におけるバランス部材は、これに限らず、
本出願人が既に平成９年３月７日に出願した平成９年特
許願第５３７０４号の明細書に記載したすべてのバラン
ス部材を含むものである。

【００１９】回転駆動機構６は、回転駆動手段８と、該
回転駆動手段８の支軸９に固定された自動調芯機構７と
を備え、回転駆動機構６は装置本体に固定されたベース
シャーシ１０に弾性部材１１を介して支持されたサブシ
ャーシ１２に固定されている（図２参照）。これによ
り、サブシャーシ１２がベースシャーシ１０に対してフ
ローティング支持されて、サブシャーシ１２、これに搭
載されるもの（回転駆動機構６など）及び弾性部材１１
により振動系１３が構成される。尚、かかる振動系１３
は後述するように、本発明回転駆動機構６の自動調芯機
構７において重要な役割をする。

【００２０】自動調芯機構７は、円環状の移動空間１４
を有したケース体１５と、該ケース体１５の移動空間１
４内に移動自在に配置された複数のバランス部材１６、
１６、・・・とを備える（図３参照）。このケース体１
５は上記Ｔｈｅａｒｌの自動平衡装置１における回転円
板２に、また、バランス部材１６、１６、・・・はその
鋼球４、４にそれぞれ相当する。

【００２１】尚、このような自動調芯機構７は、回転駆
動手段８の支軸９に固定されていれば良く、その位置は
例えば、回転駆動手段８の機構内部であっても良く、ま
た、後述する実施例で説明するディスクテーブルの内
部、或いは、チャッキング部材の内部に内蔵するように
してもよい。

【００２２】上記ケース体１５の中心部には、バランス
部材１６、１６、・・・を所定の回転数（以下、「離脱
回転数」という。）になるまでその中心部に保持してお
くバランス部材保持手段１７が設けられ、バランス部材
１６、１６、・・・を、回転加速時において、回転駆動
手段８が離脱回転数になるまで、バランス部材保持手段
１７とともに回転させる。これにより、離脱回転数を超
えて遠心力により外周部に移動されたバランス部材１
６、１６、・・・は、早期にケース体１５との相対的な
速度がほぼ「０」となる。

【００２３】これは、若し、回転駆動手段８の回転開始
時からバランス部材１６、１６、・・・を移動空間１４
内で移動自在にしておくと、その慣性により、ケース体
１５が回転してもバランス部材１６、１６、・・・が停
止した状態又はケース体１５の回転に対して遅延した状
態が生じてしまい、ケース体１５とバランス部材１６、
１６、・・・との相対的な速度が「０」となるまで時間
がかかり、後述するように、調芯が遅延するからであ
る。従って、上記離脱回転数は、できるだけ高回転数で
かつ上記振動系１３の共振周波数よりもやや低く設定す
ることが望ましい。

【００２４】また、ケース体１５には、該ケース体１５
の外周部に移動されたバランス部材１６、１６、・・・
が、上記離脱回転数よりも低い回転数になるまでケース
体１５の中心部に戻って来ないようにするバランス部材
戻り抑制手段１８が設けられ、回転減速時において、上
記離脱回転数よりも低い回転数（以下、「戻り回転数」
という。）になるまで、バランス部材１６、１６、・・
・をケース体１５の外周部に位置させる。これにより、
上記離脱回転数よりも低くなっても戻り回転数になるま
で調芯状態が維持される。戻り回転数とは、当該バラン
ス部材戻り抑制手段１８を有しない場合において、例え
ば、後述する実施例において説明するバランス部材保持
手段１７がマグネットである場合、該マグネットのバラ
ンス部材１６、１６、・・・に対する吸引力がバランス
部材１６、１６、・・・にかかる遠心力よりも大きくな
る回転数よりも低い回転数を意味する。

【００２５】従って、バランス部材１６、１６、・・・
は、回転加速時においては、高速回転（上記離脱回転
数）にならなければ外周部へ移動せず、かつ、回転減速
時においては、低速回転（戻り回転数）にならなければ
中心部に戻って来ないようになり、広い回転数域におい
てバランス部材１６、１６、・・・を外周部に位置さ
せ、調芯状態を維持することができる。

【００２６】弾性部材１１の弾性係数は弾性部材１１と
サブシャーシ１２の質量（サブシャーシ１２に搭載する
ものの質量も含める。）とにより決定され、これらによ
り構成される振動系１３の共振周波数を回転駆動機構６
の使用回転数よりも低く設定する。尚、弾性部材１１に
は、あらゆる弾性部材を用いることができ、天然ゴム、
合成ゴム、軟質合成樹脂のほかバネ等でも良い。

【００２７】回転駆動手段８には、スピンドルモータ等
の駆動源の他、モータドライバー等の制御系等、回転制
御に係る一切の構成物が含まれる。

【００２８】合成回転体１９には、回転駆動手段８によ
り回転されるすべての部材、例えば、後述する実施例に
おいて説明するディスクドライブ装置におけるディスク
テーブル、チャッキング部材や自動調芯機構７のほか、
回転駆動手段８に含まれる回転する部材であるロータ２
０及び支軸９やディスクテーブルに装着される記録ディ
スクが含まれる。

【００２９】上記振動系１３は、本発明回転駆動機構６
の自動調芯機構７において以下のような機能を有する。

【００３０】即ち、自動調芯機構７においては、本来、
回転駆動手段８の回転数がいわゆる危険速度（軸ブレが
増大する速度）を超えたときに、バランス部材１６、１
６、・・・が合成回転体１９の有する重量的アンバラン
スを打ち消すような位置に移動する（以下、「引込み現
象」という。）ため、調芯作用が為されるが、このよう
な回転駆動手段８において軸ブレが生ずる回転数（危険
速度）とは、数１０Ｈｚぐらいであり、通常の使用回転
数（約１０００〜６０００ｒｐｍ）では、上記危険速度
には遙かに及ばない。そのため、上記振動系１３を構成
することにより、本来の危険速度に達しなくても、振動
系１３の共振により、バランス部材１６、１６、・・・
の引込み現象を生じさせることができる。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明回転駆動機構の各実施例を添
付図面に従って説明する。尚、以下に示した各実施例
は、本発明を光ディスクや光磁気ディスクの如き記録デ
ィスクに対する再生や記録を行う１２倍速のディスクド
ライブ装置の回転駆動機構に適用したものである。

【００３２】図４乃至図９は第１の実施例に係る回転駆
動機構を用いたディスクドライブ装置２１を示す。

【００３３】記録ディスク２２は、例えば、ポリカーボ
ネートの如き合成樹脂材料によって直径１２０ｍｍの円
盤状に形成された透明基板に信号記録面が形成されて構
成されている。そして、記録ディスク２２には、その中
心部に円形開口部（チャッキング孔）２２ａが設けられ
ている。記録ディスク２２は円形開口部２２ａに後述す
るディスクテーブルの位置決め突起が嵌合されることに
より位置決めされる。

【００３４】ディスクドライブ装置２１は回転駆動手段
となるスピンドルモータ２３及び光学ピックアップ装置
２４が載置されるメカシャーシ２５と、ベースシャーシ
２６に対してメカシャーシ２５をフローティング支持す
る複数のダンパ２７、２７、・・・とを備えて構成され
ている（図４参照）。尚、メカシャーシ２５は上記サブ
シャーシ１２に相当し、また、ダンパ２７は上記弾性部
材１１に相当する。

【００３５】光学ピックアップ装置２４は上記メカシャ
ーシ２５にガイドシャフト２８、２８を介してディスク
テーブルに装着された記録ディスク２２の半径方向に移
動自在に支持されている。そして、光学ピックアップ装
置２４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２９を介して記録ディスク２２に照射し、また、レ
ーザ光の記録ディスク２２よりの反射光を光検出器によ
って検出するように構成されている。

【００３６】回転駆動機構３０は、上記スピンドルモー
タ２３と該スピンドルモータ２３によって回転される支
軸（スピンドル軸）３１の上端寄りの位置に固定された
ケース体３２と同じくスピンドル軸３１の上端部に固定
されたディスクテーブル（ターンテーブル）３３とを備
えている（図５参照）。

【００３７】スピンドル軸３１はメカシャーシ２５上に
固定されたモータ基板３４に対して、回転軸受け３５、
３５を介して軸回りに回転可能に支持されている。スピ
ンドル軸３１にはスピンドルモータ２３を構成するモー
タロータ３６が取り付けられ、該モータロータ３６は略
円筒状に形成され内面部に駆動マグネット３７が固定さ
れている。即ち、スピンドル軸３１はスピンドルモータ
２３の支軸（駆動軸）となっている。また、駆動マグネ
ット３７は、モータ基板３４上に固定されたステータコ
イル３８に対向している（図５参照）。

【００３８】ディスクテーブル３３は略円板状に形成さ
れ、中央部に形成された支軸圧入孔にスピンドル軸３１
の先端部が圧入されることにより、該スピンドル軸３１
に固定されている。そして、ディスクテーブル３３はそ
の中央部に記録ディスク２２の位置決めを行うための位
置決め突起３３ａが設けられている。位置決め突起３３
ａは略円錐台形状に突出して設けられ、記録ディスク２
２の円形開口部２２ａに嵌合して記録ディスク２２を位
置決めする。

【００３９】また、位置決め突起３３ａ内には磁石が内
蔵されており、磁性材料を有する図示しないチャッキン
グ部材（クランパ）が吸着されるようになっている。即
ち、記録ディスク２２は位置決め突起３３ａがチャッキ
ング部材を吸着することでディスクテーブル３３とチャ
ッキング部材との間に挟まれて確実に保持される。そし
て、スピンドルモータ２３のステータコイル３８に駆動
電流が供給されてモータロータ３６が回転すると、該モ
ータロータ３６と共にスピンドル軸３１、ケース体３
２、ディスクテーブル３３、チャッキング部材及びディ
スクテーブル３３に装着された記録ディスク２２が一体
的に回転され、また、各バランス球４３、４３、・・・
も移動空間３２ａ内でスピンドル軸３１の回転軸回りに
回転される。即ち、スピンドルモータ２３に含まれる回
転する部材（モータロータ３６、スピンドル軸３１）、
スピンドルモータ２３により回転する回転部材（ディス
クテーブル３３、チャッキング部材、記録ディスク２
２、自動調芯機構７）が合成回転体３９を構成する（以
下、これらの各部材の全体の重心、即ち、合成回転体３
９の重心を「合成重心」という。）。

【００４０】そして、上記ダンパ２７、２７、・・・及
びメカシャーシ２５（スピンドルモータ２３、光学ピッ
クアップ装置２４などメカシャーシ２５に搭載されるす
べてのもの（ディスクテーブル３３とチャッキング部材
等）も含む。）により、振動系４０が構成される。かか
る振動系４０は上記実施の形態で説明した振動系１３に
相当する。

【００４１】かかる振動系４０の共振周波数は、当該デ
ィスクドライブ装置２１が１２倍速のものである場合に
は、例えば、７５Ｈｚ（４５００ｒｐｍ）になるように
上記ダンパ２７、２７、・・・の弾性係数が設定され
る。これは、１２倍速ディスクドライブ装置２１の使用
回転数域が約３０００〜６０００ｒｐｍであり、現在多
くあるディスクドライブ装置にあっては、回転駆動開始
直後、最内周側の情報信号を読みに行くのが一般的で、
その最内周の情報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
までに調芯作用が為されていれば良いことによる。

【００４２】尚、上記振動系４０の共振周波数をもっと
最大回転数６０００ｒｐｍに近づけても良い。このよう
にすると、振動系４０の共振周波数よりやや低い回転数
に設定する離脱回転数を高く設定することでき、ケース
体３２とバランス球４３、４３、・・・との相対的な速
度が早期に「０」となり、その分、引込み現象を早期に
実現することが可能となる。

【００４３】ケース体３２は、例えば、合成樹脂材料に
より形成され、モータロータ３６とディスクテーブル３
３との間にスピンドル軸３１に固定された状態で位置さ
れている。そして、ケース体３２は収容部４１と該収容
部４１を覆う天板部４２とから成り、収容部４１の中心
部分がスピンドル軸３１に該スピンドル軸３１と同軸状
に固定されている。

【００４４】そして、ケース体３２の内部空間（以下、
「移動空間」という。）３２ａは円環状になっており、
その移動空間３２ａ内には、バランス部材となる、例え
ば、６個のバランス球４３、４３、・・・が収納されて
上記自動調芯機構７を構成している。

【００４５】バランス球４３、４３、・・・は、鉄やニ
ッケルの如き磁性材料により球状に形成され、それぞれ
移動空間３２ａ内において、その半径方向にも、周方向
にも移動自在になっている。

【００４６】移動空間３２ａ内の中央部には、磁界発生
手段となるマグネット（永久磁石）４４が配設されてい
る。マグネット４４は、円環状を為し、その厚さ方向
（回転軸方向と平行な方向）に２極着磁されていて、上
記収容部４１の内周壁に外嵌状に設けられて、スピンド
ル軸３１に対して同軸状に配設されている。そして、ス
ピンドルモータ２３が回転していないとき又は低回転の
ときは、バランス球４３、４３、・・・はマグネット４
４に吸着されて、移動空間３２ａ内の内周部側に位置さ
れている。これにより、マグネット４４は、所定回転数
（離脱回転数）になるまでバランス球４３、４３、・・
・を吸着し、上記バランス部材保持手段１７として機能
する。

【００４７】また、上記バランス球４３、４３、・・・
はマグネット４４に吸着された状態で、その隣り合うも
の同士が同じ方向に磁化され、互いに反発し合うため、
６つのバランス球４３、４３、・・・は周方向に等間隔
に位置されている。このため、バランス球４３、４３、
・・・があることによる偏重心はなく、回転開始から離
脱されるまでの間の回転にバランス球４３、４３、・・
・に起因するにブレが生ずるようなことはない。

【００４８】マグネット４４の上面及び下面には該マグ
ネット４４よりもやや大きな直径の円環状をしたヨーク
４５、４５が吸着されており、これにより、マグネット
４４の磁界は一方のヨーク４５と他方のヨーク４５との
それぞれの外周縁間に主に形成され、磁束が集中するた
め吸引力が増加するとともに、磁力がケース体３２の外
周部まで及びにくくなっている。

【００４９】これにより、ヨーク４５、４５は、上記マ
グネット４４のバランス部材保持手段としての機能を増
強するとともに、ケース体３２の外周部に移動されたバ
ランス球４３、４３、・・・にマグネット４４の磁力を
あまり及ばせず、バランス球４３、４３・・・にかかる
遠心力が小さくなるまで、即ち、回転数が低く（戻り回
転数）なるまで、バランス球４３、４３・・・がマグネ
ット４４の磁力により戻って来るのを抑制するバランス
部材戻り抑制手段として機能する。

【００５０】尚、この実施例においてはヨーク４５、４
５を円環状のマグネット４４の上面及び下面に設けた
が、本発明はこれに限らず、上面のみ又は下面のみに設
けるようにしても良い。また、この実施例において、ヨ
ーク４５、４５はマグネット４４よりもやや大きな直径
をしたものを用いたが、このようにすると、ヨーク４５
と４５とのそれぞれの外周縁間に磁束を集中させること
ができ、マグネット４４の吸着力を高めるとともにケー
ス体３２の外周部に及ぼす磁力の影響を少なくすること
ができる。また、ヨーク４５、４５の直径をマグネット
４４と同一にするようにしても良く、かかる場合、マグ
ネット４４のバランス球４３、４３、・・・に対する吸
着力が弱まりケース体３２の外周部に及ぼす磁力を大き
くすることができる。

【００５１】このように、ヨーク４５、４５の大きさを
適宜に選択することにより、マグネット４４のバランス
球４３、４３・・・に対する吸着力を設定することがで
き、これにより、バランス球４３、４３、・・・をマグ
ネット４４から離脱させる離脱回転数及び戻って来る戻
り回転数を適宜設計することができる。また、マグネッ
ト４４の吸着力は、ヨーク４５、４５の形状（直径、厚
さなど）のほか、マグネット４４そのものの磁力、バラ
ンス球４３、４３・・・の大きさ、材質などによって
も、適宜変更することができる。従って、マグネット４
４及び／又はヨーク４５、４５による吸着力を適宜選定
することにより、ディスクドライブ装置２１において、
回転加速時におけるバランス球４３、４３、・・・の離
脱回転数、或いは、回転減速時におけるバランス球４
３、４３、・・・の戻り回転数を適宜設計することがで
きる。

【００５２】次に、上記ディスクドライブ装置２１の回
転駆動機構３０における自動調芯機構７のバランス球４
３、４３、・・・の動きについて、図１０及び図１１に
従って説明する。図１０及び図１１は（偏重心）アンバ
ランス量が１ｇ・ｃｍの記録ディスク２２をディスクド
ライブ装置２１に装着したときのメカシャーシ２５のラ
ジアル方向における加速度（Ｇ）とスピンドルモータ２
３の回転数（ｒｐｍ）との関係を表わしたグラフ図であ
る。

【００５３】尚、図１２及び図１３は、ヨーク４５、４
５を有しない回転駆動機構におけるメカシャーシの加速
度とスピンドルモータの回転数との関係を表わしたグラ
フ図であり、本実施例と比較する意味で併せて説明す
る。

【００５４】また、ヨーク４５、４５を備えたこの回転
駆動機構３０は、その自動調芯機構７のバランス球４
３、４３・・・の離脱回転数が４０００ｒｐｍに、戻り
回転数が１５００ｒｐｍに、振動系４０の共振周波数が
７５Ｈｚ（４５００ｒｐｍ）に、それぞれ設定されてい
る。尚、ヨークを有しない回転駆動機構は、ヨークを有
しない分、バランス球４３、４３、・・・の離脱回転数
が３０００ｒｐｍと低く、また、ケース体の外周部まで
磁界が強く及ぶため、バランス球４３、４３、・・・の
戻り回転数が２０００ｒｐｍとなっている。

【００５５】しかして、回転駆動機構３０のスピンドル
モータ２３が回転し始めると（回転加速時）、約１５０
０ｒｐｍまではほとんど振動がなく、１５００ｒｐｍを
超えると振動が徐々に増加する（図１０参照）。

【００５６】回転駆動機構３０はそのスピンドルモータ
２３が４０００ｒｐｍになったときに、バランス球４
３、４３、・・・がマグネット４４から離脱する。この
離脱された瞬間ではバランス球４３、４３、・・・の回
転数はマグネット４４とほゞ同じとなっているが、離脱
された瞬間にバランス球４３、４３、・・・の慣性によ
りその回転数はケース体３２の回転数に対して遅延す
る。即ち、バランス球４３、４３、・・・はその離脱し
た瞬間では、ケース体３２の加速度について行けず、一
瞬、相対的な速度が「負」になる。

【００５７】その後、移動空間３２ａ内でバランス球４
３、４３、・・・はその半径方向及び周方向にも移動し
て暴れるが、ケース体３２の内底面及び外周壁内面との
摩擦抵抗などにより、スピンドルモータ２３の回転力が
バランス球４３、４３、・・・に伝達されるため、約４
５００ｒｐｍ直前で、ケース体３２との間の相対的な速
度が「０」となる。この状態では、バランス球４３、４
３・・・はケース体３２の外周部に位置され、遠心力に
よりその外周壁内面に押し付けられた状態となる。

【００５８】回転数が４５００ｒｐｍ付近においては振
動系４０の共振が生じ、バランス球４３、４３、・・・
の引込み現象が生ずる。尚、４５００ｒｐｍ付近におい
て、図１０にはその振動が特に大きくなったことが現れ
ていないが、これは、それまでの状態がバランス球４
３、４３、・・・が暴れているため、共振がグラフ上現
われないものと考えられるが、ケース体３２の運動とバ
ランス球４３、４３、・・・の運動とは逆位相となっ
て、バランス球４３、４３、・・・が合成回転体３９の
アンバランスの方向とは逆方向に移動して引込み現象が
生じる（図７参照）。

【００５９】そして、ほゞ４５００ｒｐｍで引込み現象
が生ずると、調芯作用が為され、これにより、メカシャ
ーシ２５の振動が減少し、その加速度はほゞ０．５Ｇぐ
らいとなる。

【００６０】このように、各バランス球４３、４３、・
・・はアンバランスを有する記録ディスク２２が回転さ
れた場合、いわゆる自動調芯作用により自己が適宜に移
動し、これにより、合成重心の位置が回転軸上に位置す
る。従って、合成回転体３９は振動することなく回転
し、従って、アンバランスを有する記録ディスク２２を
装着してもこれらの合成重心を回転軸上に位置させた状
態で回転させることができる。

【００６１】その後、スピンドルモータ２３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
ることはなく、使用回転数域のうち最大使用回転数であ
る６０００ｒｐｍでもその加速度は０．７〜０．８Ｇ以
内となっている。

【００６２】尚、重量的なアンバランス（偏重心）がな
い記録ディスク２２をディスクドライブ装置２１に装着
した場合には、もともと振動系４０の振動が小さいた
め、バランス球４３、４３、・・・の離脱回転数を超え
たところで、バランス球４３、４３、・・・が移動空間
３２ａ内でやや暴れるが、もともとアンバランスがない
ため、早期に調芯作用が為され、バランス球４３、４
３、・・・は移動空間３２ａ内において、図８及び図９
に示すように、スピンドル軸３１の回転軸回りにほゞ等
角度間隔となるように位置する。

【００６３】これに対して、ヨーク４５、４５を有しな
い回転駆動機構にあっては、３０００ｒｐｍまで、上記
回転駆動機構３０とほゞ同じグラフ（図１２）を描く
が、３０００ｒｐｍでバランス球がマグネットから離脱
してケース体内でバランス球が暴れる。そして、回転数
が低い段階でバランス球が離脱されると、ケース体との
相対的な速度が「０」になるまで、やや時間を要す。こ
のグラフ図には現れていないが、実際には、回転の加速
度を小さく（グラフ図の傾きを緩やかにする。）しなけ
ればならない。

【００６４】そして、かかる回転駆動機構においても４
５００ｒｐｍ直前でケース体とバランス球との相対的な
速度が「０」となり、４５００ｒｐｍ付近においては振
動系４０の共振が生じ、バランス球４３、４３、・・・
の引込み現象を生じ、調芯が為される。また、６０００
ｒｐｍは上記回転駆動機構３０と同様に回転数の増加と
共に、やや振動が増加する。

【００６５】次に、本実施例に係る回転駆動機構３０に
おける回転減速時の作用について説明する。

【００６６】６０００ｒｐｍからスピンドルモータ２３
の回転を減速して行くと、その振動は大きく変化するこ
となく、徐々に減少して、３０００ｒｐｍ付近でほゞ振
動がなくなる。この回転減速時に振動が少ないのは、一
旦、調芯作用が実行されると、バランス球４３、４３、
・・・がマグネット４４に吸着されるまで、即ち、その
自動調芯機構７における戻り回転数になるまでその調芯
状態が維持されるためである（図１１参照）。

【００６７】そして、回転数が１５００ｒｐｍになった
ときに、マグネット４４のバランス球４３、４３、・・
・に対する吸引力が遠心力に優り、バランス球４３、４
３、・・・はマグネット４４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く、仮りに、この範囲の回
転数域においても記録ディスク２２の信号情報の読み書
きをする場合であっても影響はない。

【００６８】このように、ヨーク４５、４５を設けた自
動調芯機構７を備えたディスクドライブ装置２１にあっ
て、その使用回転数域（３０００〜６０００ｒｐｍ）に
おいて、重量的なアンバランスを有する記録ディスク２
２を回転させても自動調芯作用により合成回転体３９に
振動を生ずることがなく、このような記録ディスク２２
であってもその信号記録面に対して良好に情報信号の書
き込み又は読み出しができる。

【００６９】尚、上記した使用回転数域は１２倍速のデ
ィスクドライブ装置２１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ドライブ装置にあって
は、高速モードと低速モードとを設定できるようになっ
ているものがある。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ドライブ装置が
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１０００〜２
０００ｒｐｍとなっている。更にこの種のディスクドラ
イブ装置は、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。

【００７０】そして、上記したディスクドライブ装置２
１にあっては、１５００ｒｐｍまで調芯状態を維持する
ことができ、しかも、このように低速回転域においては
調芯状態を解消しても振動は少ないため、上記した４倍
速や１倍速における使用回転数域は勿論、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。

【００７１】これに対して、ヨークを有しない上記回転
駆動機構にあっては、６０００ｒｐｍから減速して行く
と、約２０００ｒｐｍでバランス球がマグネットに引き
付けられてしまい、これにより、調芯状態が解消されて
合成回転体のアンバランスがそのまま振動系を振動させ
てしまうことになり、ほゞ２０００ｒｐｍでメカシャー
シの加速度値がやや上昇しているのが解る（図１３参
照）。

【００７２】このように、ヨークを有しない回転駆動機
構にあっては、回転減速時において、調芯状態が早くに
解消されてしまい予期せぬ振動が発生する。

【００７３】要するに、マグネットの磁力のみによりバ
ランス球の離脱及び戻りを行う場合、マグネットの磁力
を大きくすると、離脱回転数を高くすることができる
が、戻り回転数も高くなってしまい、また、マグネット
の磁力を小さくすると、戻り回転数を低くすることがで
きるが、離脱回転数も低くなってしまうことになる。

【００７４】そこで、本発明の上記実施例のように、ヨ
ーク４５、４５を設けると、マグネット４４の磁力の大
きさを大きくすることなく吸引力を増すことができ、同
じ磁力のマグネット４４を使用した場合、離脱回転数を
高くすることができ、しかも、磁束が集中するため、周
囲への磁力の影響を小さくすることができ、戻り回転数
を低くすることができる。

【００７５】尚、上記実施例において、離脱回転数を振
動系４０の共振周波数４５００ｒｐｍに比較的近い４０
００ｒｐｍとしたので、上述のようにケース体３２の回
転数とバランス球４３、４３、・・・との相対的な速度
を早く「０」にすることができる。

【００７６】また、上記実施例においては、振動系４０
の共振周波数をディスクドライブ装置２１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なく、回転駆動機構３０の回転数が
振動系４０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、更に安定した回転
を得ることができる。

【００７７】このように、回転駆動機構の使用回転数域
内に振動系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良い。

【００７８】例えば、上記本実施例にかかる１２倍速の
ディスクドライブ装置２１の場合には、振動系４０の１
次共振周波数を５０Ｈｚ（３０００ｒｐｍ）乃至１００
Ｈｚ（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４０の２次共振周波数は１０
０Ｈｚ乃至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。

【００７９】更に、上記実施例にかかる回転駆動機構３
０における振動系４０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、スピンドルいモータ２３の回転を上げて、自動
調芯作用を生じさせた後、回転数を減じて使用回転数域
で回転駆動機構３０を使用することもできる。

【００８０】即ち、上記回転駆動機構３０において、振
動系４０の共振周波数を１１６Ｈｚ（７０００ｒｐｍ）
に設定し、スピンドルモータ２３の回転数を７０００ｒ
ｐｍ以上にして調芯作用を生じさせ、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。

【００８１】このように一旦、自動調芯作用を生じさせ
た後に、減速することにより合成回転体３９の回転を安
定させることができ、しかも、上記実施例にかかる回転
駆動機構３０のようにバランス部材保持手段１７及びバ
ランス部材戻り抑制手段１８を備えたディスクドライブ
装置２１にあっては、広い回転数域において調芯状態を
維持することができるため、更に、安定した合成回転体
３９の回転を使用回転数域で実現することができる。

【００８２】図１４は本発明回転駆動機構の第２の実施
例を示すものである。

【００８３】この第２の実施例が前記第１の実施例と比
較して相違する点は、バランス部材戻り抑制手段がヨー
クでなく、マグネットの着磁方法であるので、図面には
要部のみを示し、また、その説明は上記相違点について
のみ行い、他の部分については図面の各部に前記第１の
実施例に係る回転駆動機構における同様の部分に付した
符号と同じ符号を付することによりその説明を省略す
る。

【００８４】図１４は、第２の実施例にかかる回転駆動
機構３０Ａの自動調芯機構７Ａの水平断面を示すもので
あり、ケース体３２内の中心部には周方向に多極着磁さ
れたマグネット４６が配置されている。

【００８５】このように周方向に多極着磁されたマグネ
ット４６は、周方向に１２極に着磁されており、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、マグネ
ットの厚さ方向に２極着磁されたものと比較して狭く、
これにより、ケース体３２の外周部に及ぶ磁力が少なく
なる。

【００８６】従って、マグネット４６そのものが、バラ
ンス部材保持手段１７及びバランス部材戻り抑制手段１
８として機能する。

【００８７】また、マグネット４６のケース体３２の外
周部に及ぼす影響は、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ため、マグネット４６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、従って、バランス部材戻り抑制手段１８
としての機能を増大させることができる。

【００８８】尚、上記した各実施例において、バランス
部材戻り制御手段として、ヨーク４５、４５を用いた
り、バランス部材保持手段としてのマグネットの着磁方
法を工夫したりしたものを示したが、本発明回転駆動機
構はこれに限らず、例えば、ケース体の外周部にリング
状のマグネットを設けても良い。かかる場合、バランス
部材制御手段としてのマグネットの磁力を弱くしておけ
ばよい。

【００８９】また、上記した各実施例においては、アン
バランスを有する記録ディスク２２をディスクテーブル
に装着したときに、合成回転体３９に対して自動調芯作
用を実行させる例を示したが、合成回転体３９のうちの
記録ディスク２２以外の部材がアンバランスを有する場
合においても、回転駆動機構３０によって自動調芯作用
を実行させて回転時の振動を抑制することができる。

【００９０】更に、、上記した各実施例においては、本
発明に係る回転駆動機構をディスクドライブ装置２１の
回転駆動機構３０に適用したものを説明したが、本発明
に係る回転駆動機構は、産業用機械や他の電化製品に備
えられるものに適用することもできる。

【００９１】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明によれば、自動調芯機構を備え
る回転駆動機構において、回転加速時において、所定の
回転数になるまでバランス部材をケース体の中心部に保
持するバランス部材保持手段と、上記所定回転数以上に
なって外周部に移動されたバランス部材を、その回転減
速時においては上記所定回転数よりも低い回転数になる
までケース体の中心部に戻って来ないようにするバラン
ス部材戻り抑制手段を設けたので、合成回転体に偏重心
があったとしても、合成回転体を調芯した状態で回転さ
せることができ、しかも、バランス部材保持手段を設け
たので、高速回転になってからバランス部材を開放する
ため、バランス部材の回転とケース体の回転との相対的
な速度が早期に「０」となり、調芯作用が迅速に為され
るとともに、バランス部材戻り抑制手段を設けたので、
上記調芯状態を低速回転まで維持することができ、回転
駆動機構の使用回転数域を拡大することができる。

【００９２】請求項２に係る発明によれば、バランス部
材を磁性材料により形成し、ケース体の中心部には軸方
向に着磁された円環状のマグネットを配設して、バラン
ス部材保持手段を構成するとともに、該マグネットの軸
方向の少なくとも一方の端面に円環状のヨークを設け
て、外周部に移動されたバランス部材に上記バランス部
材保持手段の磁力が及びにくくし、低速回転になるまで
バランス部材が中心部に戻って来ないようにしてバラン
ス部材戻り抑制手段を構成したので、簡単な構造で、バ
ランス部材保持手段及びバランス部材戻り抑制手段を構
成することができ、しかも、バランス部材保持手段の機
能を増強することができる。

【００９３】請求項３に係る発明によれば、バランス部
材を磁性材料により形成し、ケース体の中心部には周方
向に多極着磁された円環状のマグネットを配設して、バ
ランス部材保持手段を構成するとともに、上記バランス
部材保持手段としてのマグネットを周方向に多極着磁し
たことが、外周部に移動されたバランス部材に上記バラ
ンス部材保持手段の磁力を及びにくくして、低速回転時
においてもバランス部材が中心部に戻って来ないように
したバランス部材戻り抑制手段として機能するようにし
たので、簡単な構造で、バランス部材保持手段及びバラ
ンス部材戻り抑制手段を構成することができる。

【００９４】尚、上記した各実施例において示した各部
の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに
際しての具体化のほんの一例を示したものにすぎず、こ
れらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈される
ことがあってはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転駆動機構に用いられる自動調
芯機構の原理を説明するための概念図である。

【図２】図３と共に、本発明に係る回転駆動機構の基本
構成を概念的に示すもので、本図は全体の概略側面図で
ある。

【図３】自動調芯機構の基本構成を概念的に示す概略縦
断面図である。

【図４】図５乃至図９と共に、本発明回転駆動機構の第
１の実施例を示すものであり、本図は本発明に係る回転
駆動機構を使用したディスクドライブ装置を概略的に示
す斜視図である。

【図５】合成回転体を示す拡大縦断面図である。

【図６】バランス球がマグネットに吸着されている状態
を示す拡大水平断面図である。

【図７】自動調芯作用が実行された状態を示すケース体
の拡大水平断面図である。

【図８】バランス球がケース体の外周部に移動された状
態を示す拡大水平断面図である。

【図９】ケース体が回転された状態を示す拡大縦断面図
である。

【図１０】図１１と共に、本発明回転駆動機構における
メカシャーシの加速度と回転数との関係を表わすもの
で、本図は回転加速時のグラフ図である。

【図１１】回転減速時のグラフ図である。

【図１２】図１３と共に、ヨークがない場合の回転駆動
機構におけるメカシャーシの加速度と回転数との関係を
表わすもので、本図は回転加速時のグラフ図である。

【図１３】回転減速時のグラフ図である。

【図１４】本発明回転駆動機構の第２の実施例を示す要
部の拡大水平断面図である。

【符号の説明】

６…回転駆動機構、７…自動調芯機構、８…回転駆動手
段、９…支軸、１４…移動空間、１５…ケース体、１６
…バランス部材、１７…バランス部材保持手段、１８…
バランス部材戻り抑制手段、１９…合成回転体、２３…
スピンドルモータ、３０…回転駆動機構、３１…スピン
ドル軸、３２…ケース体、３２ａ…移動空間、３９…合
成回転体、４３…バランス球、４４…マグネット、４５
…ヨーク、７Ａ…自動調芯機構、３０Ａ…回転駆動機
構、４６…マグネット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動手段により回転される回転部材
   及び回転駆動手段に含まれる回転する部材（以下、これ
   らの回転する部材を総称して「合成回転体」という。）
   の重心（以下、「合成重心」という。）を回転中に自動
   的に回転軸上に位置させる自動調芯機構を備えた回転駆
   動機構であって、 自動調芯機構は、回転駆動手段により支軸を介して回転
   され、軸方向に直交する方向の断面形状が円環状を為す
   移動空間を有するケース体と、該ケース体の移動空間内
   に移動可能に配設されたバランス部材とを有し、該バラ
   ンス部材を回転駆動手段の回転に伴い合成回転体の他の
   部分に対して相対的に移動させて、合成回転体の合成重
   心を回転軸上に位置させるものであるとともに、 回転加速時において、所定の回転数になるまでバランス
   部材をケース体の中心部に保持するバランス部材保持手
   段と、上記所定回転数以上になって外周部に移動された
   バランス部材を、回転減速時において上記所定回転数よ
   りも低い回転数になるまでケース体の中心部に戻って来
   ないようにするバランス部材戻り抑制手段とを設けたこ
   とを特徴とする回転駆動機構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した回転駆動機構におい
   て、 バランス部材を磁性材料により形成し、 ケース体の中心部には軸方向に着磁された円環状のマグ
   ネットを配設して、バランス部材保持手段を構成すると
   ともに、 該マグネットの軸方向の少なくとも一方の端面に円環状
   のヨークを設けて、外周部に移動されたバランス部材に
   上記バランス部材保持手段の磁力が及びにくいように
   し、低速回転時になるまでバランス部材が中心部に戻っ
   て来ないようにしてバランス部材戻り抑制手段を構成す
   るようにしたことを特徴とする回転駆動機構。
3. 【請求項３】 請求項１に記載した回転駆動機構におい
   て、 バランス部材を磁性材料により形成し、 ケース体の中心部には周方向に多極着磁された円環状の
   マグネットを配設して、バランス部材保持手段を構成す
   るとともに、 上記バランス部材保持手段としてのマグネットを周方向
   に多極着磁したことが、外周部に移動されたバランス部
   材に上記バランス部材保持手段の磁力が及ばないように
   して低速回転時においてもバランス部材が中心部に戻っ
   て来ないようにしたバランス部材戻り抑制手段として機
   能するようにしたことを特徴とする回転駆動機構。