(57)【要約】【課題】ＤＶＤレコーダ等のローディングメカで負荷に対し十分余裕のある駆動を行うと、トレイの動き等が速くなりすぎる、クランプ時等に不快な衝突音が発生する等、高級感を損ねる。逆に適正な速度となるよう駆動すると負荷変動で停止してしまう。【解決手段】モータの電気的時定数よりも幅の広く、電圧の高いパルスでまた、その加重平均された実効電圧がトレイやクランプ動作に対して適当な速度となるＤｕｔｙ比であるパルス列でパルス駆動する。この駆動ではピークの駆動電圧が高いので摩擦負荷に強く、実効電圧は適当な速度となる値なのでトレイやクランプ動作が速くなりすぎて不快な騒音を発し、高級感を損ねることもない。【選択図】図２
2005312148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータと、前記ＤＣモータの駆動を伝達して、ある質量を持つ物体を、負荷に抗して駆動する駆動機構と、前記ＤＣモータに電圧を与える電圧発生手段と、前記電圧発生手段を制御する制御手段を備えたモータ制御装置であって、前記電圧発生手段は前記負荷に抗して前記ＤＣモータに前記物体を駆動させるのに十分な第１の駆動電圧と、これよりも低い第２の駆動電圧の２種類の電圧を少なくとも発生可能で、前記制御手段は前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を交互に周期的に発生させ、前記第１、および第２の駆動電圧の印加時間を、前記ＤＣモータの駆動中、おのおの前記ＤＣモータの電気的時定数よりも長く設定する場合があることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の発生周期は可変であることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧は一定であることを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧は可変であることを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧は前記質量を持つ物体の速度が、必要とされる速度になるよう変化されることを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の発生周期の変化または前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧の変化、または両方の変化は前記ＤＣモータの駆動開始からの時間に関連して行われることを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の発生周期の変化または前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧の変化、または両方の変化は前記質量を持つ物体の位置を検出する検出手段の検出結果に関連して行われることを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
計時手段を更に設け、前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の発生周期の変化または前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧の変化、または両方の変化は前記質量を持つ物体の位置を検出する検出手段の検出結果および前記計時手段の計時結果に関連して行われることを特徴とする請求項７記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記ＤＣモータの電流検出手段を設け、前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の発生周期の変化または前記第１の駆動電圧と第２の駆動電圧を加重平均した実効電圧の変化、または両方の変化は前記ＤＣモータの電流検出手段の検出結果に関連して行われることを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＣモータの駆動、制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシと整流子とを内蔵するＤＣモータは構成が簡易で安価である。従来は玩具等、回転精度等それ程要求されない機器に使用される場合が多かったが、高効率、大出力、特別な駆動装置が不要といった優れた特徴を有するため、位置精度や滑らかな動きを要求される用途にも使用されるようになってきており、ＣＤ、ＤＶＤプレーヤ、ＤＶＤレコーダ等のＡＶ機器のローディング機構にも専らこのＤＣモータ使用される。
【０００３】
ＣＤ、ＤＶＤプレーヤ、ＤＶＤレコーダ等のＡＶ機器はパソコンの周辺機器等、基本的に仕事で使用する機器とは異なり、一般的に使用者が精神的な安らぎ、充足感を得るために使用される。このため静寂な環境で使用される場合も多いこともあり、機器の発する騒音の低さや動作の円滑性には特別な配慮が必要で、使用者がいわゆる「高級感」を感じるよう構成されなければならない。
【０００４】
ＡＶ機器のローディング機構においては演奏すべきディスクを、本体内より繰り出されたトレイ上に載置するとこのディスクを載せたトレイが本体内に移動、格納され、その後ディスクが、これを回転させるターンテーブルに自動的にクランプされ、演奏準備が完了するという構成のものが主流となっている。
【０００５】
このような形式のローディング機構においてはトレイの動きは目に見えるため特に滑らかな動きでなければならず、また、動きが早いと「高級感」を損ね、遅すぎるとローディングに時間がかかるためその速度もある範囲内でなければならない。
【０００６】
またこのトレイは手で押したときに軽く動く必要がある。これは、ディスクを載置した後、トレイを手で軽く押し戻すことによりローディングを開始するという操作が好まれる場合があり、大半の場合このような使われ方を想定した設計をする必要があるからである。
また、このような使われ方をされない場合においても、この動きが硬いと、偶然等でトレイを押した際、メカに無理な力が加わるため好ましくない。また、またトレイに指を挟んだときに怪我をするようなことがあってはならないこともあり、モータの回転に対するトレイの動きの減速比はあまり大きく取ることができない。
【０００７】
また、減速比が大きいとＤＣモータの回転数が高くなる。ＤＣモータの回転数が高いと不快な騒音や振動を発生しやすいので、この面からも好ましくない。
【０００８】
トレイが完全に入った後はトラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作を行う。これはトレイの出し入れと比べ大きな力が必要である。
【０００９】
コストの制約上この２種類の動作は１個のＤＣモータで駆動され、スペース等の制約上、両動作に対する減速比はそれ程変えることができない。即ちどちらの動作も比較的小さな減速比で動作させなければならない。
【００１０】
このようなローディングメカを大きな減速比で動作させる場合は、前述のようにＤＣモータの回転数は高くなる。回転数が高いとＤＣモータの回転子に蓄えられる回転エネルギーが大きく、また、トレイやその他のメカを駆動する力も大きい。このため多少の負荷変動があってもこれにより動作速度がふらつき、最悪停止してしまうことなく、円滑に動作する。
【００１１】
しかしながらこのような比較的小さな減速比で動作させなければならないローディング機構では負荷による速度の変動が大きく、使用を繰り返すことによる、磨耗や、潤滑材の劣化等により負荷が全体、あるいは部分的に増大すると、トレイの移動速度が遅くなったり、トレイの移動速度が移動中に変動したり、あるいはディスクをクランプする動作が途中で停止してしまったりする場合がある。これら経時変化による負荷増大を見込んで予めＤＣモータの駆動電圧を高く設定すると、新品時等で負荷が低い状態では動きが早くなりすぎ、見た目に高級感を損ねると共に、不快な衝突音が発生し、騒音の面からも高級感を損ねるという問題があった。
【００１２】
また、トラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作に対し十分なトルクを発生させる電圧をモータに印加するとトレイの動きが速くなりすぎ、また、高級感のあるトレイの動き、不快な騒音を発しないクランプ動作の速度にしようとするとトラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作に対し十分なトルクを発生させることができず負荷が増えた場合などに途中で停止してしまう、という問題点もあった。
【００１３】
このような問題点に対し、たとえば特開２０００−３０６３０８号公報に記されているように、トレイ移動時とクランプ動作時で、異なる電圧を印加することも一般的に行われている。
【００１４】
しかしながらこのような方法では、本当に負荷の大きな部分だけの電圧を上げることはむつかしく、また、摩擦負荷は変動が大きいためこれに対し十分な余裕を持たせようとすると本当に必要なトルクを得る電圧に対し、かなり過大な電圧を或る程度の範囲にわたって印加する必要があるため、大半の場合では電圧が過大で、このため、クランプ動作の速度が速くなり動作時に不快な衝突音等を発し、高級感を損ねるという課題を有していた。
【００１５】
またトレイの動作時に電圧が上がるとトレイの動きが突然速くなるという不自然な動きをすることになることはもちろんである。
【００１６】
また、特開２００１−０２３２７３号公報には負荷の大きい場合に電圧を上げ、更に間歇駆動を行うことにより負荷に対する余裕を増大させる構成も開示されている。
【００１７】
以下、従来のモータ駆動装置について図を用いて説明する。図５は、従来のモータ駆動装置のローディング動作を示したブロック線図であり。特開２００１−０２３２７３号公報に記されたものである。また図４は従来のモータ駆動装置のローディング動作におけるトレイ搬送時のＤＣモータに加えられる電圧パターンであり、同様に特開２００１−０２３２７３号公報に記されたものである。
【００１８】
ディスクローディングの命令が入るとローディング開始５１を行う。この時、ＤＣモータには電圧Ｖ１が加えられ、同時にローディング時間計測５２が開始される。初期電圧Ｖ１でローディングが完了したか、ローディング完了検出スイッチの信号の有無での判断５３を行う。ローディングが完了した場合は、正常終了５４となる。
【００１９】
ここで、ローディングが完了していない場合（ローディング完了検出スイッチの信号がない場合）は、時間計測により許容時間Ｔａ内かの判断を行う。許容時間Ｔａを越えた場合は、ローディングの異常終了となり、イジェクト（ディスク搬出）処理を行う。許容時間Ｔａ以内の場合は、次に経過時間Ｔ１以下か判断を行い、時間Ｔ１以下の場合は、駆動電圧Ｖ１を加え続ける。時間Ｔ１を越えた場合は、経過時間ｔ３以下かの判断を行い、時間ｔ３以下の場合は、駆動電圧Ｖ２を加える。時間ｔ３を越えた場合は、経過時間ｔ４以下かの判断を行い、時間ｔ４以下の場合は、駆動電圧を一旦０Ｖ（ＧＮＤ）にする。このように経過時間ｔ５、時間ｔ６から時間ｔｎまで常に時間とトレイ搬送時の負荷を監視し、駆動電圧を制御する。図の各ブロックの駆動電圧制御後、ローディング完了かを判断するところにフィードバックさせてローディング完了かを判断し、許容時間Ｔａを越えたら異常終了、ローディングが完了したら正常終了となるようにした。
【００２０】
結果的にＤＣモータは図４のような電圧波形で駆動される。ここで、時間ｔａは、駆動モータのトルクによって生じる接触部（トレイ、トレイ送りガイド、他の接触している部）の微小な変形が元に戻るいわゆる弾性変形内での戻り時間である。このように、トレイと他の部品間で生じる摩擦や、こじれ等のために大きな負荷が生じても、断続的な電圧を加えることで、トレイを安定に搬送することが可能になる。接触部の物理的な現象としては、駆動電圧を断続的に繰り返すことで、物体の静止摩擦を動摩擦に変えることで動き出しにかかる駆動力を低減したものである。このような駆動電圧パターンにすることで限られた駆動電圧内でトレイの搬送動作の安定化が図られると共にローディング完了時間の短縮化が可能となる。
【００２１】
しかしながらこの方法では負荷に対する余裕を増大させることはできるが、間歇駆動中の電圧は高いためクランプ動作の速度が速くなり動作時に不快な衝突音等を発し、高級感を損ねる。という問題点は解決されず、またトレイの動作時に電圧が上がるとトレイの動きが突然速くなるという不自然な動きをすることになる。これらに対する解決策についても何ら記述がない。
【特許文献１】特開２０００−３０６３０８号公報
【特許文献２】特開２００１−０２３２７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１１６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
解決しようとする問題点はＤＶＤレコーダ等ＡＶ機器のディスクローディング機構等において、トラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させる電圧をモータに印加するとトレイの動きが速くなりすぎ、またかつ、ディスクをクランプする動作も動きが速くなるため衝突音等の不快な騒音を発するようになるため高級感を損ね、逆に高級感のあるトレイの動き、不快な騒音を発しないクランプ動作の速度にしようとするとトラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させることができず最悪途中で停止してしまう場合がある、という点である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、ＤＶＤレコーダ等ＡＶ機器のディスクローディング機構等において、トラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させる電圧をモータに印加するとトレイの動きが速くなりすぎ、またかつ、ディスクをクランプする動作も動きが速くなるため衝突音等の不快な騒音を発するようになるため高級感を損ね、逆に高級感のあるトレイの動き、不快な騒音を発しないクランプ動作の速度にしようとするとトラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させることができず最悪途中で停止してしまう場合がある、という課題を解決するため、モータの電気的時定数よりも幅の広く、電圧の高いパルスでまた、かつ、その加重平均された実効電圧がトレイやクランプ動作に対して適当な速度となるＤｕｔｙ比であるパルス列でＤＣモータをパルス駆動するようにしたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のモータ駆動装置は、モータの電気的時定数よりも幅の広く、電圧の高いパルスでまた、かつ、その加重平均された実効電圧がトレイやクランプ動作に対して適当な速度となるＤｕｔｙ比であるパルス列でパルス駆動するため、ピークの駆動電圧が高いので摩擦負荷に強く、実効電圧は適当な速度となる値なのでトレイやクランプ動作が速くなりすぎて不快な騒音を発し、高級感を損ねることがないという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
負荷に対する余裕と高級感を両立するという目的を部品点数の増加を伴わずに実現した。
【００２６】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態によるモータ駆動装置を用いたディスクローディング機構の機構部分の構成図である。これはＤＶＤレコーダ等のＡＶ機器に用いられるものであり、静寂な環境で使用される場合も多いこともあり、機器の発する騒音の低さや動作の円滑性には特別な配慮が必要で、使用者がいわゆる「高級感」を感じるよう構成されなければならない。
【００２７】
なお、本、実施の形態はディスクローディング機構への応用であるが、本発明の応用はこれに限られるものではないことは言うまでもない。
【００２８】
図１（ａ）は「イジェクト」状態、図１（ｂ）は「ロード」状態を示す。図１において、１はトレイ、２はディスク、３は筐体、４はＤＣモータ、５はトレイガイド部、６はクラッチカム、８はトラバースユニット支点、９はスライドカムガイド部、１０はラック、１１はラックガイド、１２はスライドカム駆動部、１３はラックピニオン、１４は減速機構、１５はクラッチ、１６はクラッチ支点、１８はクランパ、１９はトラバースユニット、２０はターンテーブル、２１はスライドカム、２２はラック当接部、２３はクラッチ駆動部である。
【００２９】
１のトレイは、この上にディスク２が載置される。トレイ１にはラックガイド１１を介しラック１０が摺動可能な状態で取り付けられている。またクラッチ１５がクラッチ支点１６を介し、回動可能な状態に取り付けられている。
【００３０】
ラック１０にはラックギアが形成され、ラックピニオン１３と噛合している。また、クラッチ駆動部２３、およびスライドカム駆動部１２が形成されている。スライドカム２１にはラック当接部２２が形成され、また、その傾斜面でトラバースユニット１９と当接している。
【００３１】
トラバースユニット１９には図示しない光ピックアップやトラバース機構が設けられ、「ロード」状態で、ディスク２に対して情報の記録再生を行う。また、図示しないスピンドルモータに取り付けられたターンテーブル２０が設けられ、「ロード」状態では、ここにディスク２がクランパ１８によりクランプされスピンドルモータにより回転される。
【００３２】
ターンテーブル２０にはディスク２の穴に嵌り、両者の回転中心を同一に保持する円錐状の突起が設けられ、また、ディスク２をその回転中心軸に対し垂直に保持するための平面部が設けられている。また、クランパ１８に取り付けられたマグネットにより吸引される鉄片が設けられている。
【００３３】
クランパ１８は筐体３に回動可能なように取り付けられている。このクランパ１８にはマグネットが組み込まれ、ターンテーブル２０に取り付けられた鉄片を吸引することにより、ディスク２をターンテーブル２０にクランプする。
【００３４】
３は筐体で、図１（ａ）の「イジェクト」状態ではディスク２が載置されたトレイ１はこのように筐体３から外に出た状態になっている。ローディング動作が開始されるとこの中の引き込み、収納され、図１（ｂ）のような状態になる。
【００３５】
筐体３にはＤＣモータ４、減速機構１４が取り付けられ、またクランパ１８、ラックピニオン１３、が回転可能なように取り付けられている。また、トラバースユニット１９がトラバースユニット支点８を介して回動可能な状態で支持されている。また、トレイガイド部５、スライドカムガイド部９が構成されこれを介してトレイ１、スライドカム２１が摺動可能な状態で支持されている。またクラッチカム６が構成されている。
【００３６】
ＤＣモータ４はローディンク機構全体を駆動する。これは筐体３固定され、減速機構１４により回転数を減速した後、ラックピニオン１３を駆動する。ＤＣモータ４は後述する駆動手段により電気的に駆動される。
【００３７】
図２は本発明の実施の形態によるモータ駆動装置のブロック図で、３０は電圧発生手段、３１は制御手段、３２は周期変更手段、３４は第１の電圧発生器、３５は第２の電圧発生器、３６はスイッチング手段、３７はタイミング発生手段、３８は増幅器、３９は逆流防止手段である。
【００３８】
本モータ駆動装置は主に電圧発生手段３０、および制御手段３１より構成されている。電圧発生手段３０は、逆流防止手段３９、第１の電圧発生器３４、第２の電圧発生器３５、増幅器３８より構成され、タイミング信号、極性信号が制御手段３１より入力されている。第１の電圧発生器３４は電圧発生手段３０に含まれ、スイッチング手段３６等により構成され、図示しない１２Ｖの電源に接続されている。このディスクローディング機構は全体が１２Ｖ電源により駆動されるので、この１２Ｖという電圧は事実上利用できる最も高い電圧である。スイッチング手段３６半導体素子等で構成され、制御手段３１からのタイミング信号によりＯＮ−ＯＦＦする。スイッチング手段３６がＯＮ状態になるとこの１２Ｖの電源とＤＣモータ４が低いインピーダンスで直結されることによりＤＣモータ４には電源電圧の１２Ｖに近い電圧が印加される。
【００３９】
トレイ１に載置されたディスク２を筐体３内に引き込み、「ロード」状態とするローディング動作と、逆にこれを筐体３内外に排出し、ディスク２を取り出し、または交換可能な「イジェクト」状態とするイジェクト動作ではモータの回転方向が異なるためこの電圧は極性を反転させることができるよう、スイッチング手段３６は実際には複数に半導体素子で構成され、制御手段３１からの極性信号により極性を反転できるよう構成されている。
【００４０】
スイッチング手段３６は半導体素子等で構成されているのでＯＮ状態でも若干のＯＮ抵抗があるため出力される電圧は完全に電源電圧の１２Ｖにはならないが以後、１２Ｖであるとして説明する。この電圧はＤＣモータ４が摩擦負荷の変動、外乱等を考慮しても十分起動できる電圧である。
【００４１】
第２の電圧発生器３５は第１の電圧発生器３４よりも低い電圧を発生する。その電圧はＤＣモータ４が自身のコギングトルクにより逆転することがなく、かつ無負荷状態で回転しない電圧に設定される。本実施例の場合０．５Ｖである。この電圧はローディング動作とイジェクト動作では極性を反転させることができ、このため制御手段３１より前述の極性信号が入力されている。この出力は増幅器３８に入力される。増幅器３８は電流増幅器で、入力と同じ出力電圧を、ＤＣモータ４を駆動するのに十分な低インピーダンスで出力する。増幅器３８の出力は逆流防止手段３９を通しＤＣモータ４に出力される。逆流防止手段３９はダイオード等により構成され、スイッチング手段３６がＯＮ状態の場合に第１の電圧発生器３４の出力が増幅器３８に逆流するのを防止する。結果的にスイッチング手段３６がＯＦＦ状態のときはＤＣモータ４には第２の電圧発生器３５の出力電圧０．５Ｖが印加され、スイッチング手段３６がＯＮ状態のときはＤＣモータ４には電源電圧の１２Ｖが第１の電圧発生器３４の出力として印加される。
【００４２】
制御手段３１は、通常、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で構成され、ローディンク機構のほか、光ディスク装置全体の制御も行っている。この制御手段３１は、タイミング発生手段３７、および、周期変更手段３２を内蔵している。
【００４３】
タイミング発生手段３７はタイマ等により構成され、スイッチング手段３６にタイミング信号を出力することによりスイッチング手段３６を短時間ＯＮ状態とし、ＤＣモータ４に電源電圧の１２Ｖを短時間パルス状に印加する。周期変更手段３２はタイミング発生手段が発生するパルス状印加電圧の周期を変更する。
【００４４】
以上のように構成されたディスクローディング装置の動作を説明する。まず、機構的な動作について説明する。「イジェクト」状態からローディング動作が開始されるとＤＣモータ４が図１中、時計廻り方向に回転する。この回転は減速機構１４により減速されラックピニオン１３を駆動する。ラックピニオン１３の回転方向も図１中で時計廻り方向である。これによりラック１０が駆動される。
【００４５】
ラック１０はトレイ１に対し、ラックガイド１１を介して摺動可能な状態で取り付けられている。しかし、クラッチ１５がクラッチ支点１６を介し、回動可能な状態に取り付けられており、このクラッチ１５は図１（ａ）の状態では、図のようにその下側の突起がラック１０に設けられたクラッチ駆動部２３に嵌り込み、その上側の突起がクラッチカム６により抑えられているため、ラック１０はトレイ１に対して摺動することができず、図１（ａ）の状態ではトレイ１はラック１０と一体で移動する。このため「イジェクト」状態で図１（ａ）の状態にあったトレイは筐体内に向かって移動する。このトレイ１が移動する動作を第１の動作と呼ぶ。この第１の動作はディスク２を載置したトレイ１が単に水平に移動するだけであり、かつ、ディスク２もトレイ１も樹脂製で、その重量は軽いため、その移動に際して必要なモータトルクは比較的小さく、かつ、変動も少ない。しかしながらこの動作は筐体３の外で行われるため使用者の目に触れ、動作の円滑性が特に求められる。また、また、動きが早いと「高級感」を損ね、遅すぎるとローディングに時間がかかるためその速度もある範囲内でなければならない。
【００４６】
またこのトレイは手で押したときに軽く動く必要がある。これは、ディスクを載置した後、トレイを手で軽く押し戻すことによりローディングを開始するという操作が好まれる場合があり、大半の場合このような使われ方を想定した設計をする必要があるからである。
また、このような使われ方をされない場合においても、この動きが硬いと、偶然等でトレイを押した際、メカに無理な力が加わるため好ましくない。また、またトレイに指を挟んだときに怪我をするようなことがあってはならないこともあり、減速機構１４の減速比は比較的小さなものである。
【００４７】
トレイ１が筐体内に完全に引き込まれるとトレイ１は図示しないストッパによりより移動が停止する。この状態では図１（ｂ）に示すようにクラッチ１５はその上側の突起がクラッチカム６のくぼみに部分に位置し、図１（ｂ）中反時計廻り方向に回動可能となる。このためその下側の突起はラック１０とトレイ１の相対運動を規制することができなくなり、ラック１０とトレイ１は相対運動が可能な状態になる。
【００４８】
トレイ１は前述のように図示しないストッパによりより移動が停止しこれ以上移動ができない状態となっている。ラックピニオン１３は、なお回転を継続しているので、結果として、トレイ１に対し相対運動可能となったラック１０のみが更に移動することになる。
【００４９】
ラック１０のみの移動が開始されるとクラッチ１５は、ラック１０に設けられたクラッチ駆動部２３により反時計廻り方向に回動され、このためその上側の突起がクラッチカム６のくぼみに部分にはまり込む。これによりトレイ１は筐体３に対し相対運動が不可能な状態になる。
【００５０】
また、ラック１０のみの移動が開始されるとラック１０に設けられたスライドカム駆動部がスライドカム２１に当接するようになり、これを移動させる。スライドカム２１が移動するとこれに設けられた斜面によりトラバースユニット１９が持ち上げられる。
【００５１】
トラバースユニット１９が持ち上げられるとターンテーブル２０に設けられた円錐状の突起がディスク２の穴に嵌り、かつ、ターンテーブル２０に設けられた平面部にディスク２が載り、これによりディスク２は持ち上げられトレイ１から離れる。
【００５２】
更にトラバースユニット１９が持ち上げられるとターンテーブル２０はクランパ１８に近接しこのクランパ１８に組み込まれたマグネットが、ターンテーブル２０に取り付けられた鉄片を吸引しクランパ１８はディスク２をターンテーブル２０にクランプし、ディスク２の演奏が可能な状態となりローディング動作を完了する。
【００５３】
このトラバースユニット１９が持ち上げられ、ディスクがクランプされる動作を第２の動作と呼ぶ。この第２の動作はスライドカム２１を移動させ、これによりトラバースユニット１９を持ち上げるという動作を伴う。トラバースユニット１９はディスクを回転させるためのスピンドルモータ、情報を記録再生するための光ピックアップ、これをディスクの半径方向に移送するためのトラバース機構が含まれ、また、これらの位置関係を精密に維持するため、本体は金属製で、重量はトレイ２と比較し格段に大きい。この第２の動作はスライドカム２１を移動させ、これによりこの重いトラバースユニット１９を持ち上げるという動作を伴う。また、このようにスライドカム２１はトレイ２と同一の減速比で駆動されることになるため、この動作に際して必要なモータトルクは、第１の動作に比較し格段に大きく、かつ、その変動も大きい。しかしながらこの動作はトレイ２が筐体３内に完全に引き込まれてから行われるため使用者の目に触れることはなく、動作の円滑性はそれ程問題にはならない。但し、各部品が衝突して騒音が発生することは避けなければならない。
【００５４】
次にこのディスクローディング機構を動作させるＤＣモータ４の電気的な駆動方法について説明する。
【００５５】
ローディング動作が開始されると図２のタイミング発生手段３７によりタイミング信号をパルス状に出力することにより第１の電圧発生器３４の出力電圧の１２ＶをＤＣモータ４にパルス状に印加する。通常はＤＣモータ４へは第２の電圧発生器３５の出力０．５Ｖが印加されている。
【００５６】
パルス状に出力されるタイミング信号のパルス幅は、ローディング動作の開始当初はＤＣモータの電気的時定数の３倍に設定されている。本実施例におけるＤＣモータ４の電気的時定数は３００μｓであるので９００μｓ幅のパルス信号が発生される。
【００５７】
本実施の形態におけるディスクローディング機構ではトレイ１を好ましい速度で移動させるにはＤＣモータ４に５．５Ｖ印加する必要がある。９００μｓ幅のパルスが印加されている期間とそれ以外の、第２の電圧発生器３５の出力０．５Ｖが印加されている期間の加重平均による実効電圧が５．５Ｖとなるよう、１２Ｖの９００μｓ幅のパルスが印加されていない期間は１１７０μｓに設定されている。結果的にパルス周期は２０７０μｓとなる。
【００５８】
このような駆動は時間Ｔの間継続される。時間Ｔは前述の第１の動作が行われる時間よりも若干長い時間として設定されており、本実施の形態の場合１．５秒である。
【００５９】
結果的に図３のＴの範囲のような波形で駆動される。  図３はＤＣモータ４の駆動波形である。図３においてＶｂ１は時間Ｔ以下での第２の電圧発生器３５の出力電圧で０．５Ｖ、Ｖｈは第１の電圧発生器３４の出力電圧で１２Ｖ、Ｖａ１は時間Ｔ以下での実効電圧で５．５Ｖ、ｔｈ１は時間Ｔ以下でのパルス幅で９００μｓ、ｔｌ１は時間Ｔ以下でのパルスを印加しない時間で１１７０μｓ、ｔ１時間Ｔ以下でのパルス周期で２０７０μｓである。
【００６０】
このパルスによりＤＣモータ４は駆動され、トレイ１が移動する。実効電圧がトレイ１を好ましい速度で移動させるために好適な５．５Ｖであるためトレイ１は好ましい速度で移動する。
【００６１】
ＤＣモータ４はパルス駆動されている。そのパルス幅はＤＣモータ４の電気的時定数よりかなり大きく設定されているため、ＤＣモータ４に実際に流れる電流はパルスにより大きく脈動することになり、そのピーク時には、１２Ｖを印加した場合とほぼ等しい電流が流れることになる。ＤＣモータの発生するトルクはモータ電流に比例するため、ピーク時には１２Ｖを印加した場合と同じ大きなトルクが発生することになる。このため、多少の負荷変動があっても停止することなく回転を続けることができる。また一方、パルス周期は２０７０μｓと短いため、見た目には間歇的な動作とは見えずトレイ１は滑らかに駆動される。
【００６２】
ＤＣモータには駆動電圧が印加されていない状態でも発生するコギングトルクと呼ばれるトルクが存在する。これは回転に対し周期的に発生し、回転させようとする方向に対して逆方向に発生する場合もある。１２Ｖの９００μｓ幅のパルスが印加されることにより大きな負荷状態にも打ち勝つことができるが、９００μｓ後にこのパルスの印加終了したときに回転させようとする方向と逆方向のコギングトルクが存在すると、これにより逆回転して、１２Ｖの９００μｓ幅のパルスにより回転した回転角が元に戻ってしまうことになる。結果的に、１２Ｖのパルスが繰り返し印加されても、同じ角度位置で回転角方向に振動するだけの状態になってしまう。
【００６３】
１２Ｖの９００μｓ幅のパルスが印加されていない状態での０．５Ｖの電圧はこのコギングトルクによる逆回転を防止するためのものであり、回転させようとする方向と逆方向のコギングトルクと同等のトルクを発生させる電圧として設定されている。
【００６４】
図１に示すようにＤＣモータ４の動力は減速機構や歯車等を経てトレイ１やトラバースユニット１９に伝達される。これらの減速機構や歯車等はそれぞれ質量や、完全な剛体でないことによるばね成分を持つ。これらは電気的にはＣやＬ成分等の時定数とみなすことができる。よって、前述したようにピーク時には１２Ｖを印加した場合と同じ大きなトルクが発生しているが、これらの減速機構や歯車等を経るうちこのピークのトルクは低くなってゆく。これらの減速機構や歯車等による時定数はＤＣモータ４の電気的時定数より一桁以上大きい場合が多いため、ピークのトルクによる負荷変動への対応力は限定的なものである。ピークのトルクによる負荷変動への対応力を十分得ようとするとパルス幅を更に大きくする必要がある。
【００６５】
しかしながら、前述したように時間Ｔ以下で行われる第１の動作はディスク２を載置したトレイ１が単に水平に移動するだけであり、かつ、ディスク２もトレイ１も樹脂製で、その重量は軽いため、その移動に際して必要なモータトルクは比較的小さく、かつ、変動も少ないので負荷変動への対応力はそれ程必要ではない。また一方前述のようにこの動作は筐体３の外で行われるため使用者の目に触れ、動作の円滑性が特に求められる。パルス幅を大きくするとパルス周期が長くなり動作の円滑性が損なわれるためここで大きなパルス幅で駆動することは必要でないと共に、避けなければならない。
【００６６】
時間Ｔが経過するとディスクローディング機構は前述の第２の動作に入る。これに合わせ駆動方法をこれに適したものに変える。この目的で図２の周期変更手段３２はタイミング発生手段３７が発生するパルス状印加電圧の周期を変更する
本実施の形態では時間Ｔまでの周期は前述の通り２０７０μｓであるが、時間Ｔ以降はこれを２０７ｍｓとする。
【００６７】
第２の電圧発生器３５の出力電圧は本実施の形態では０．５Ｖで時間Ｔまでと同一である。これは使用するＤＣモータが同一のものだからであるが、変更したほうが良い結果を得られる場合もある。
【００６８】
本実施の形態におけるディスクローディング機構では前述の第２の動作を、各部品が衝突して騒音が発生したりせず、またローディングに要する時間が長くならない好ましい速度で行うにはＤＣモータ４に印加される電圧はやはり５．５Ｖである。
【００６９】
第２の電圧発生器３５の出力電圧は本実施の形態では０．５Ｖで時間Ｔ以下の場合と同一であるのでのパルスが印加されている期間とそれ以外の、第２の電圧発生器３５の出力０．５Ｖが印加されている期間の比率は時間Ｔ以下の場合と同一であればよい。このためパルスが印加される時間は９０ｍｓ、第２の電圧発生器３５の出力０．５Ｖが印加されている期間は１１７ｍｓとなっている。
【００７０】
結果的に図３のＴ以降の範囲のような波形で駆動される。  Ｖｂ２は時間Ｔ以降での第２の電圧発生器３５の出力電圧で０．５Ｖ、Ｖｈは第１の電圧発生器３４の出力電圧で１２Ｖ、Ｖａ２は時間Ｔ以降での実効電圧で５．５Ｖ、ｔｈ２は時間Ｔ以下でのパルス幅で９０ｍｓ、ｔｌ２は時間Ｔ以下でのパルスを印加しない時間で１１７ｍｓ、ｔ２は時間Ｔ以降でのパルス周期で２０７ｍｓである。
【００７１】
本実施の形態では第２の動作に好適な電圧が第１の動作に好適な電圧と等しい。大抵の場合は機構的に、両者はおおむね等しい電圧で駆動できるよう設計されている。もしこれが異なる場合はｔｈ２とｔｌ２の比率をｔｈ１とｔｌ１の比率とは異なる値にすればよい。
【００７２】
このパルスによりＤＣモータ４は駆動され、第２の動作が行われる。実効電圧が第２の動作を行うのに好適な５．５Ｖであるため第２の動作は各部品が衝突して騒音が発生することもなく好ましい速度で行われる。
【００７３】
ＤＣモータ４は時間Ｔ以内の場合と同様パルス駆動されている。しかしそのパルス幅は時間Ｔ以内の場合よりかなり大きく設定されている。
【００７４】
前述のようにこの第２の動作はスライドカム２１を移動させ、これによりトラバースユニット１９を持ち上げるという動作を伴う。トラバースユニット１９はディスクを回転させるためのスピンドルモータ、情報を記録再生するための光ピックアップ、これをディスクの半径方向に移送するためのトラバース機構が含まれ、また、これらの位置関係を精密に維持するため、本体は金属製の場合も多く、重量はトレイ２と比較し格段に大きい。この第２の動作はスライドカム２１を移動させ、これによりこの重いトラバースユニット１９を持ち上げるという動作を伴う。また、このようにスライドカム２１はトレイ２と同一の減速比で駆動されることになるため、この動作に際して必要なモータトルクは、第１の動作に比較し格段に大きく、かつ、その変動も大きい。
【００７５】
しかしながらパルス幅が時間Ｔ以内の場合に比較し非常に大きく、前述の減速機構や歯車等の質量や、完全な剛体でないことによるばね成分による時定数よりも大きい。このため、１２Ｖのパルスを印加した場合に発生している大きなピークトルクは低くなることなくほとんどそのままトラバースベース１９等に伝達される。このため大きな負荷変動があってもこれに十分抗して回転することができる。このため動作速度が好ましいものでありながら、負荷変動に対する十分な余裕を持つことができる。
【００７６】
パルス幅を大きくしているのでパルス周期が長く、動作の円滑性が損なわれるが前述のようにこの動作は筐体３の内部で行われるため使用者の目に触れず、動作の円滑性がそれほど損なわれることはないので問題にはならない。
【００７７】
１２Ｖのパルスが印加されていない間、第２の電圧発生器３５の出力電圧で０．５Ｖが印加されているのでコギングトルクの悪影響が排除されているのは時間Ｔ以内の場合と同様である。
【００７８】
結果的に本実施の形態では、モータの電気的時定数よりも幅の広く、電圧の高いパルスでまた、かつ、その加重平均された実効電圧がトレイやクランプ動作に対して適当な速度となるＤｕｔｙ比であるパルス列でＤＣモータをパルス駆動するようにしたことにより、トラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させる電圧をモータに印加するとトレイの動きが速くなりすぎ、またかつ、ディスクをクランプする動作も動きが速くなるため衝突音等の不快な騒音を発するようになるため高級感を損ね、逆に高級感のあるトレイの動き、不快な騒音を発しないクランプ動作の速度にしようとするとトラバースメカを持ち上げ、ディスクをクランプする動作等、大きなトルクを要する動作や、あるいは経時変化等による負荷の増大や負荷変動に対し十分なトルクを発生させることができず最悪途中で停止してしまう場合がある、という課題を解決するモータ駆動装置を得ることができる。
【００７９】
なお、本実施の形態ではパルス周期はローディング開始からの時間により切り替えるようにしたが負荷およびその変動も小さいが円滑な動作が特に求められる前述の第１の動作のような動作と、負荷およびその変動は大きいが円滑な動作は必要のない前述の第２の動作のような動作との境界を検出する検出手段を設けてこの検出結果により切り替えるようにしてもよい。
【００８０】
また、パルス周期は２０７０μｓから２０７ｍｓに瞬時に切り替えられたが、ある時間をかけて徐々に変化させるようにしてもよい。更に動作中任意の値に変化するようにしてもよい。
【００８１】
また、第２の電圧発生器の出力は使用するモータによっては０Ｖでもよい。また、第２の電圧発生器の出力は図３のＶｂ１とＶｂ２で異なる値としてもよい。更に動作中任意の値に変化するようにしてもよい。また、図３の実効電圧Ｖａ１とＶａ２は同一の値としたが、異なる値としてもよい。更に動作中任意の値に変化するようにしてもよい。また、第２の電圧発生器の出力は減速機構や歯車等の伝達機構の持つばね成分による逆回転を防止する値に設定してもよい。
【００８２】
また、本実施の形態では特にアナログ的に電圧を発生する第２の電圧発生器と、スイッチング動作をする第１の電圧発生器を２つ設けたが、ＰＷＭ駆動回路を使用し、短い周期で低いｄｕｔｙ比で駆動することにより実効電圧が第２の電圧発生器の出力相当となるような駆動をするようにしてもよい。
【００８３】
また、第１の電圧発生器の出力は装置の電源電圧としたが、これと異なる値としてもよい。また、パルス周期は動作中に必ず切り替わるようにしたが、規定の時間内に動作が完了しない場合にのみ切り替えるようにしてもよい。また、モータ駆動電流がある一定以上になった場合にのみパルス周期を切り替えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかるモータ駆動装置はモータの電気的時定数よりも幅の広く、電圧の高いパルスでまた、かつ、その加重平均された実効電圧がトレイやクランプ動作に対して適当な速度となるＤｕｔｙ比であるパルス列でＤＣモータをパルス駆動するようにしたことにより、ＤＶＤレコーダ等のＡＶ機器のディスクローディング機構等、動作の静粛性、円滑性と負荷変動に対する余裕が特に求められる装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のモータ駆動装置を用いたディスクローディング機構の機構部分の構成図
【図２】本発明のモータ駆動装置のブロック図
【図３】ＤＣモータ４の駆動波形を示す図
【図４】従来のモータ駆動装置のローディング動作におけるトレイ搬送時のＤＣモータに加えられる電圧パターン図
【図５】従来のモータ駆動装置のローディング  動作を示したブロック線図
【符号の説明】
【００８６】
１    トレイ
２    ディスク
３    筐体
４    ＤＣモータ
５    トレイガイド部
６    クラッチカム
８    トラバースユニット支点
９    スライドカムガイド部
１０    ラック
１１    ラックガイド
１２    スライドカム駆動部
１３    ラックピニオン
１４    減速機構
１５    クラッチ
１６    クラッチ支点
１８    クランパ
１９    トラバースユニット
２０    ターンテーブル
２１    スライドカム
２２    ラック当接部
２３    クラッチ駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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