JPH11134786A

JPH11134786A - ディスク装置

Info

Publication number: JPH11134786A
Application number: JP3085298A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sato; 良広佐藤; Yoshiaki Yamauchi; 良明山内; Takashi Kono; 敬河野; Shigeki Mori; 森　　茂樹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】光ディスク等の可換型ディスク装置にボールを
備えたアンバランス修正機構では、回転支持系の共振点
通過時までアンバランスを増長して大きな振動や騒音を
発生し、装置信頼性を著しく損なう。【解決手段】ディスク回転数が稼動領域に達するまでの
過程のうち、支持系の共振点を超えるまであるいは稼動
回転数に達するまで、アンバランス修正重りであるボー
ルを回転系に直結あるいは停止させるボール保持機構を
設けた。なお、前記ボール保持機構は高速回転時は遠心
力によりボールを開放し、アンバランス修正機能として
動作するように構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はCD-ROM、DVD、MO、
リムーバブルHDD等のディスク可換型のディスク装置に
係り、特にディスクの偏重心等により発生する振動を抑
制するに好適なディスク装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】可換性を持つディスク装置としてはCD-R
OM、MO等の光ディスク装置が代表的である。以下はCD-R
OM装置を例にして説明する。

【０００３】CD-ROM装置はディスクを回転するスピンド
ルモータと情報を読み取るヘッドをユニットメカに搭載
し、防振脚を介してシャーシに固定した構造となってい
る。

【０００４】コンピュータのソフトウェアは、ほとんど
CD-ROMで配布されておりそのインストール時間を短縮す
るため、あるいはゲームなどを快適に楽しむために、デ
ータ転送速度の向上が要求されている。このためには、
ディスクの回転数を高速にすることが必要事項となる。
この際、大きな問題となるのは、ディスクアンバランス
による振動の増大である。振動を低減するため、特開平
3-273590号公報では防振脚を最適化することが開示され
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アンバランス
による振動は回転数の２乗に比例して大きくなるため、
もはや前述したような防振脚の最適化だけでは対処しき
れなくなってきている。そこで、振動の原因すなわちア
ンバランスを取り除くことが必須となる。そのため、ア
ンバランスを小さくするとともに、防振脚の共振点を通
過する際のアンバランス振動を低減するためのものとし
て次の構成が考えられている。

【０００６】回転系において、その回転系の固有振動数
ω₀、回転周波数ωとするとω₀をωよりも低くなるよう
に設定し回転軸周りに滑らかに回転できるような質量系
を設けこれを回転駆動すると、回転系特有の自動調心作
用により回転体自体のアンバランスを修正することがで
きる。

【０００７】そのため、回転体に溝を設けその溝を転動
可能な球体を設けた自動アンバランス修正機構を持たせ
ることにより、アンバランスの大きなディスクでも振動
を発生させることなく高速で回転させることができ、信
頼性を損なうことなく情報の高速転送が可能となる。

【０００８】しかしながら、前記構成とすると、低速回
転時に球体の位置が定まらず、球体が自由に動き回り、
それによって振動や騒音を発生すると言う問題がある。

【０００９】本発明の目的は、情報の再生又は記録再生
を行なう高速回転時はもとより、低速回転時にも滑らか
に回転でき、振動騒音の少ないディスク装置を提供する
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】転動溝と、その溝内を転
動可能な球体からなる自動アンバランス修正機構を備え
たディスク装置において、ディスクを含む回転系が共振
点以下の低速回転時に前記球体が自由に転動できないよ
うに、前記球体を保持する保持機能を設けた構成とした
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず、アンバランス修正機構の原
理について図７、８を用いて説明する。

【００１２】軸受の回転中心をＯ、ディスク面における
ディスクの回転中心をＳ、ディスクの重心をＧとする。
アンバランスの無い理想的な回転体では、Ｏ、Ｓ、Ｇは
完全に一致しているが、アンバランス（ＳＧ）を持った
回転体では、アンバランスの遠心力により軸は外側に引
っ張られ、軸倒れ、あるいは軸たわみ（ＳＧ）を発生す
る。

【００１３】Ｏに対するＳ、Ｇの位相は回転系の固有振
動数ω₀と回転周波数ωの関係により変化する。この様
相を図７に示している。ω₀がωより大きい場合、Ｇは
Ｓの外側に位置する。ω₀とωが一致した条件（クリテ
ィカル）では、Ｓ、Ｇは一直線上に並ぶ。ωがω₀より
大きい場合（オーバクリティカル）になると、この関係
は逆転し、ＳがＧの外側に位置するようになる。アンバ
ランスの修正にはこのオーバクリティカルの特徴を利用
する。

【００１４】次にアンバランス修正機構を具体的に説明
する。ディスク上に２個のバランス重りＭ１、Ｍ２を中
心がＳ軌道上を滑らかに回転移動できるように設ける。
ディスクの回転数が上がり回転体の支持系の固有振動数
を越えてオーバークリティカル状態で定速回転に移る。
この動作のうちオーバークリティカルまでの回転域では
バランス重りはアンバランス方向に移動、すなわちアン
バランス振動を増大する。これを解決するためには、オ
ーバークリティカル状態になる回転数まではバランス重
りを固定すればよい。

【００１５】具体的には本発明の板ばね等のばねで修正
球を転動部内輪に固定する。または、アンバランス修正
機構内部に磁石を設けその磁力により修正球を転動部内
輪に固定する方法がある。以上の方法を用いることによ
りアンバランス振動を悪化させることはない。

【００１６】オーバークリティカル状態でＭ１、Ｍ２に
働く遠心力Ｆ１、Ｆ２及びＯ、Ｓ、Ｇの配置を図８に示
す。ここで重心ＧはＭ１、Ｍ２を含んだ回転系全体の重
心を表す。この状態でＭ１、Ｍ２の固定をはずすとＭ
１、Ｍ２は遠心力Ｆ１、Ｆ２の周方向分力により図８の
紙面上方へ移動する。Ｍ１、Ｍ２が移動するとこれによ
り重心Ｇも紙面上方向すなわちＳの方向に移動し、これ
によりＳＧが小さくなる。これアンバランスが小さくな
る方向で、このＭ１、Ｍ２の移動は、ＳＧが０すなわち
アンバランスが０の条件になるまで続く（図８(c)参
照）。このようにして、回転系が初期に持っていたアン
バランスはＭ１、Ｍ２により自動的に修正される。

【００１７】本発明の第1の実施例を図1、２を用いて説
明する。図１は本発明を適用したディスク装置の全体構
成図である。

【００１８】図１において、ディスク装置の動作は、円
板状の記録媒体であるディスク８を装置内に送る(ある
いは装置外に出す)ため、図示していないディスクロー
ディング機構により、ディスク８を載せるディスクトレ
イを装置のフロントパネル１１に設けた搬出入孔より突
出させる。この状態でディスク８を前記突出したディス
クトレイ上に載せる。その後、ディスクトレイは前記ロ
ーディング機構によりディスク８を装置内に送り込まれ
る。

【００１９】その後、ディスク８は、スピンドルモータ
のターンテーブル１５（図２参照）上のクランパーホル
ダー９に取り付けられているディスククランパーによっ
て磁気吸引力によりターンテーブル上に固定される。な
お、ターンテーブルには溝が設けられておりその溝の中
に転動可能な複数のアンバランス修正重りである球（ボ
ール１）が設けられている。スピンドルモータによりデ
ィスク８は規定の回転数で回転を始め、ディスク８の下
部に配置されているユニットメカシャシ６に具備した光
ヘッド１２によって、前記ディスク８に記録されている
情報を再生する。

【００２０】光ヘッドには、対物レンズ駆動装置が搭載
されており、前記光ヘッド１２は、ディスク８の半径方
向に移動可能な手段で構成されユニットメカシャシ６に
保持されている。ユニットメカシャシ６は、ユニットホ
ルダーに弾性部材で構成した支持部材である防振脚７と
ネジとにより弾性支持されている。ユニットホルダー
は、メカベースと直接部品間のはめあいで結合固定され
ている。

【００２１】なお、前述のアンバランス修正用の球が、
ディスク８の回転数が低速時には溝内を転動しないよう
に保持する保持機構を備えている。この保持機構の詳細
は後述する。

【００２２】図２に本発明の第１の実施例を示す。

【００２３】図２(a)は本発明のスピンドルモータのタ
ーンテーブル１３にボール保持機構を組み込んだ状態を
説明する図である。図２(b)はボール保持部の上視図で
ある。図２(c)は図２(b)の断面図である。

【００２４】本実施例の特徴は、ターンテーブル１３側
に設けたボール転動面をＶ字溝とすることで、ボールと
転動面の滑り摩擦をなくすことである。

【００２５】ボール転動面を平面とした場合ボールは転
動面および転動部の底面に接触し、転動部の底面ではボ
ールと転動部底面間に滑り摩擦力が発生しこの力がアン
バランス修正に悪影響を及ぼしてしまう。これに対して
ボール転動面をＶ字溝とすれば、ボールと転動面間には
転がり摩擦のみ作用するため、滑り摩擦力は発生せずア
ンバランス修正に悪影響を及ぼすことはない。ボール転
動面４の外側は外側方向にＶ字溝４ａが形成されてお
り、ボール１はその溝４ａに対して上下２点で接触し転
がる。Ｖ字溝４ａの開き角はボールが受ける遠心力方向
を基準に均等にすることが望ましい。

【００２６】ボール1を保持するためのボール（球）保
持部２は回転中心側に力が作用するように設けられた板
ばね等の弾性体２ａの先端側に設けられ、前記弾性体は
V字溝４ａの深い部分からボール１を固定するようにな
っている。なお弾性体としてゴム等を用いて良いことは
言うまでもない。なお前記ばねの作用方向をターンテー
ブルの外周側にして、ボール保持部２の材質を磁性体又
は磁石で構成し、ボール保持部に対向する回転軸中心側
に磁石又は磁性体を設けることにより、低速回転時は磁
力の影響によりボール保持部２を回転軸の中心側に変位
させ、高速回転時はターンテーブルの外周側に変位させ
ることでボールの保持、離脱をさせることが可能であ
る。なお弾性体２ａの弾性力は所定の遠心力よりも小さ
く設定してある。

【００２７】すなわち、回転支持系７が共振点以下の回
転数の時は、図２(b)、(C)の実線部に示すように、ボー
ル１を転動面４の回転軸芯側に押し付け固定している。
回転支持系７が共振点を越えた回転数の時は、図２
(b)、(C)の破線部に示すように、弾性体２ａの弾性力よ
りも遠心力が大きくなり、保持部２はＶ字溝４ａの外側
３に待避し、ボール１は転動面４を回転自在になる。こ
れによって、転動面4の外側の精度を確保でき、また、
ボール１にかかる摩擦は転がり摩擦のみになり、摩擦力
を減らすことができ、かつ簡便な構造にできるので、信
頼性を確保することができる。また、以上の機構を図１
に示すようにディスク型記憶装置に搭載することによっ
て、高信頼性でかつ高転送速度の装置を得ることができ
る。

【００２８】本発明の第２の実施例を、図３(a)、３
(b)、３(c)を用いて説明する。図３(a)は本発明の実施
例をスピンドルモータに組み込んだ図であり、図３(b)
は回転支持系の共振点以下の回転数でのボールの状態を
示す図であり、図３(c)は回転支持系の共振点を越えた
回転数でのディスクアンバランスを補正した時のボール
の状態を示す図である。

【００２９】本実施例の特徴は、複数あるボール１を全
て磁性体とすることでディスククランプ用の磁石５でボ
ール１を保持する構成としたことである。さらに、低速
回転時にボール１を略均等に保持するために、ディスク
クランプ用の磁石５の着磁数は図に示すように４つに均
等配置した。ボール１の転がる転動面４の内輪半径は、
ボール1が磁石５の磁力を受けることができる半径とす
る。すなわち、スピンドルモータ６の停止時あるいは回
転支持系７の共振点以下の回転数ではボール１は転動部
４内輪に付着することとなる。磁石５は４極の着磁パタ
ーンとなっているので、ボール１はいずれかの極に引き
寄せられる。

【００３０】ボール１が転動部４の内輪を離れる回転数
は回転系支持系７の共振点以上とすることが望ましく、
これはボール１にかかる遠心力とその時の振れまわり振
動によってボール１にかかる力と、磁石５のボール１に
対する吸引力との兼ね合いで決定される。また、磁石５
の１極の円弧長さはボール１の総数を磁極数で除算しそ
の値にボールの直径を掛け算した値にほぼ等しいことが
望ましい。ボール１の半径ｒ、個数ｎ、転動部４内輪の
半径Ｒ及び磁石の着磁数Ｎの関係は次式で与えられる。

【００３１】2*π*(R+r)/N≒2*r*n*N…（１）この式を満たすようにＲ、ｒ、Ｎ、ｎを決定する。この
式は転動部内輪にボールが磁力により付着する数を規定
するものである。従って、ボールの付着分布は均等とな
るので、回転支持系７の共振点より低い回転数ではアン
バランス振動を悪化させることはない。また、回転支持
系７の共振点を越えた回転数ではボール１はアンバラン
ス修正を行うため、転動部４の外輪を転がる。以上の構
造とすることにより、ボールを保持するために機構は不
要となり、信頼性が増す。また、以上の機構を図１に示
すようにディスク型記憶装置に搭載することによって、
高信頼性でかつ高転送速度の装置を得ることができる。

【００３２】本発明の第３の実施例を図４を用いて説明
する。図４(a)は、本発明の実施例をスピンドルモータ
に組み込んだ図であり、図４(b)は、回転支持系の共振
点以下の回転数でのボールの状態を示す図であり、図４
(c)は、回転支持系の共振点を越えた回転数でのディス
クアンバランスを補正した時のボールの状態を示す図で
ある。

【００３３】本発明の特徴は、磁石の磁束を磁性金属に
より転動面まで導き、そのもれ磁束を用いてボールを保
持することである。磁石５を組み込めるように磁性金属
５ａを形成する。磁性金属５ａの形状は磁石５の磁極数
により変化する。例えば磁極数が２極の場合はその極位
置の延長として磁性金属５ａの腕が一文字形状である。
磁石５の磁極数が４極の場合は磁性金属５ａの形状は十
文字形状になる。また、磁性金属５ａの一つの腕が転動
部内輪に対する円弧の長さはボール総数を磁極数で除算
した値にボール1の直径を掛け算した値に等しくするこ
とが重要である。

【００３４】以上の構成とすることにより、磁石の磁極
が転動面内輪の円周上で隣り合っていなのでボールを保
持する場合はボールは転動溝に均等に配置されるため、
アンバランス修正に悪影響を及ぼすことがなく信頼性の
高いアンバランス修正機構を得ることができる。さら
に、図１に示すように、このアンバランス修正機構を組
み込んだCD-ROM装置は高い信頼性を得ることができる。

【００３５】本発明の第4の実施例を図５(a)、５(b)、
５(c)、図６を用いて説明する。図５(a)は本発明の実施
例のスピンドルモータの断面図であり、図５(b)は回転
数が回転支持系の共振点より低いときの状態を示す図で
あり、図５(c)は回転数が回転支持系の共振点を越え、
ディスクアンバランスを補正した時のボール１ａ、１ｂ
の状態を示す図である。図６はボール１ａが磁石５ｂか
ら離れる回転数と磁石５ｂに要求される磁力の関係を表
したグラフである。

【００３６】本実施例においては、磁石５ｂは円筒形状
をなしており、円筒の軸方向に磁化している。

【００３７】本実施例の特徴はボールの少なくとも一個
を磁性体（ボール１ａ）とすることで、回転数が低いと
きに、スピンドルモータ６に内蔵した磁石５ｂで磁性体
のボール１ａを保持することである。回転数が高くな
り、磁性体のボール１ａが遠心力により磁石５ｂから放
出されたとき、磁性体のボール１ａが非磁性体のボール
１ｂと隣接するので、これらのボール同士の間には磁気
吸引力が作用しない。そのため、ボール間の摩擦力が小
さいので転動が容易となり、アンバランスを修正するの
に最適な位置に安定に移動する。本実施例では図に示す
ように、磁性体のボールを２個用い磁性体のボールの両
側には非磁性体のボールが位置するように配置した。

【００３８】図６に示すように、本実施例の磁石５ｂの
磁力は、ボール１が磁石５ｂから離れる回転数を設定す
ることで決定される。本実施例によれば、回転支持系７
の共振点を越えた回転数でボール１がアンバランス修正
位置に落ち着きアンバラスのない状態となるため、ディ
スク型記録装置の高速回転を可能とする。また本実施例
によれば、低速回転のときは、ボール１ａを保持するこ
とで、他のボールの不要な移動を防止できるので、転動
による音の発生を抑止できる。また、本実施例によれ
ば、隣り合うボール間の摩擦力が小さく、高速回転のと
きボールがアンバランスを修正するのに最適な位置に安
定に移動するため、安定したバランス効果を実現でき
る。

【００３９】さらに、図１に示すように、このアンバラ
ンス修正機構を組み込んだCD-ROM装置は高い信頼性を得
ることができる。

【００４０】なお、前述までの構成では回転溝の内周側
に磁石を配置するようにしたが、ボール１自体を磁石と
して、内周側の一部又は全周を磁性体で構成し、低速回
転時にはボールが内周側に磁力で保持され、高速回転時
には、ボール１が遠心力により内周側の磁性体から離れ
自由に移動可能とすることによっても同様の効果が得ら
れる。

【００４１】以上、本発明の実施例をスピンドルモータ
に組み込んだ構成で記載したが、クランプに組み込んだ
構成にしても同様な効果を得ることができる。

【００４２】

【発明の効果】アンバランスのあるディスクを挿入して
再生、又は記録再生する場合でも振動を発生させること
なく高速で回転させることができ、情報の高速転送が可
能となる。

【００４３】再生、又は記録を行なう回転数に到達する
前の回転系の固有振動数以下の低速回転領域において
も、振動、騒音を発生することなく装置信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例をCD-ROM装置（例えば）に搭
載した図である。

【図２】本発明の第１の実施例を説明する図である。

【図３】本発明の第２の実施例を説明する図である。

【図４】本発明の第3の実施例を説明する図である。

【図５】本発明の第4の実施例を説明する図である。

【図６】本発明の第4の実施例においてボールが磁石か
ら離れる回転数とその時に磁石に要求される磁力の関係
を説明する図である。

【図７】アンバランス修正重り（ボール）の動きを説明
する図である。

【図８】本発明の原理を説明する図である。

【符号の説明】

1…ボール、１ａ…磁性体で構成されたボール、１ｂ…
非磁性体で構成されたボール、２…ボール保持部、３…
溝、４…転動面、４ａ…Ｖ字溝、５…多極着磁マグネッ
ト、５ａ…磁性金属、５ｂ…マグネット、６…スピンド
ルモータ、７…回転支持系、８…ディスク、９…クラン
パ、１０…ユニットメカ、１１…シャーシ、１２…ピッ
クアップ、１５…ターンテーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森茂樹神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交換可能な円板状のディスクと、前記ディ
スクを回転するスピンドルモータ、及びディスク上に情
報を少なくとも読むためのヘッドとを備えたディスク装
置において、前記スピンドルモータの回転部に円環状の溝と複数の球
を備え、前記複数の球が前記溝を転動可能であり、前記
ディスクの回転周波数がスピンドルモータを含む回転体
の支持系の固有振動数より低い場合とき、前記複数の球
が回転しないように保持する保持機能を備えたことを特
徴とするディスク装置。
【請求項２】請求項１記載のディスク装置において、前
記円環状溝はターンテーブル部に設けられ、前記保持機
能は、円環状溝の外輪形状をＶ字形とし、前記円環状溝
内のディスク外周側に支持された板ばねと、前記板ばね
の自由端側に設けた球支持部で構成したことを特徴とす
るディスク装置。
【請求項３】請求項１記載のディスク装置において、前
記円環状溝はターンテーブル部に設けられ、前記保持機
能は、前記スピンドルモータの回転軸側に多極着磁され
た磁石と、前記複数の球のうちの少なくとも１つ以上が
磁性体で形成され、かつ残りの球は非磁性体で形成され
ていることを特徴とするディスク装置。
【請求項４】請求項３記載のディスク装置において、前
記磁石の磁極が発生する磁界発生面に対向する転動部内
輪の円弧長さが、球の総個数を磁極数で除算した値に球
の直径を乗じた値とほぼ同一とすることを特徴とするデ
ィスク装置。