(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部によって回転させられる回転体と、この回転体に形成された中空環状部内に収容された球体からなる複数のバランス部材を備えた回転駆動機構において、
上記回転体には、この回転体に固着された弾性部とこの弾性部に固着され弾性部を介して回転体と連結されたウエイト部からなる吸振体が、上記中空環状部の径方向内方に回転体と同心に設けられ、
上記吸振体は振動を減衰させ、
上記バランス部材は所定回転数以上の回転数においてその位置を変えることによりバランスを調整することを特徴とする回転駆動機構。
【請求項２】
上記吸振体は、少なくとも上記所定回転数以下における低い周波数帯の振動を減衰することを特徴とする請求項１記載の回転駆動機構。
【請求項３】
上記バランス部材は、磁性材で構成され、
上記中空環状部の径方向内方の壁面に沿ってマグネットが設けられ、
上記マグネットは、モータ部の共振周波数以下の周波数領域においてバランス部材を径方向内方に保持することを特徴とする請求項１または２記載の回転駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、その他各種情報記録ディスク（以下、「回転体」あるいは「ディスク」という）を回転駆動する回転駆動機構に関するもので、特に、回転時にディスクの偏重心によって生じるシャフトの振れおよび振動を低減することができる回転駆動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディスクを回転駆動するスピンドルモータなどの回転駆動機構は、シャフトの一端にターンテーブルが嵌合されていて、このターンテーブルにディスクが載置される。ターンテーブルの中心には円錐台状あるいは半球状の突起があり、この突起にディスクの中心孔を嵌めることによって中心位置が決められる。
【０００３】
モータ部の駆動によってターンテーブルが回転駆動されるとターンテーブルと共にディスクも回転し、ディスクの記録トラックに記録されている信号が光ピックアップ等の読み取り部によって読み取られる。書き換え可能なあるいは書込可能なディスクでは情報信号を書き換えあるいは書き込むこともできる。そして、近年のＣＤ−ＲＯＭドライブ装置などに見られるように、ディスクの読み書きの処理速度を高めるために、ディスクの回転を高速化する傾向にあり、高速化に対応することができるスピンドルモータが要望されている。
【０００４】
しかしながら、ディスクの回転を高速化すると、ディスクの僅かな偏重心により、ディスク回転時に生じる遠心力のアンバランスが大きくなり、この遠心力のアンバランスによってシャフトが振れながら回転してしまうという問題がある。シャフトが振れながら回転し、振動が大きくなると、ディスクに記録されている情報信号を読み取り部あるいは書き込み部で正確に読み取りあるいは書き込むことができなくなという問題がある。
一般に、ディスクの偏重心によって生じる遠心力は、回転速度の２乗に比例し、回転速度が高速になるほどシャフトの振れおよび振動は極端に大きくなる。従って、ディスクの偏重心によって生じるシャフトの振れおよび振動は、ディスク回転の高速化の大きな弊害になっている。
【０００５】
そこで、特許第２８２４２５０号公報に記載されているように、バランス部材が収納された中空環状部を有するバランサと、このバランサと一体的に形成されたロータあるいはスピンドル軸を有していて装着されたディスクを回転駆動するスピンドルモータとを具備するディスク駆動装置が提案されている。
【０００６】
上記特許公報記載のディスク駆動装置によれば、ディスク面に沿った方向の平面的なアンバランスはキャンセルすることはできるが、ダイナミックバランスをとることに関しては対応していない。すなわち、ディスク駆動装置の構造上、バランサをディスク面と同一面上に配置することはできないから、ディスク面から軸方向にずれた位置に配置したバランサで、ディスクの偏重心による振動のキャンセルと軸方向の振動のキャンセルとを合わせて行なうことはできない。換言すれば、ターンテーブルあるいはディスク・クランパーにアンバランスキャンセラーを設けても、これらはディスク面と同一面に取り付けることはできないから、偶力が発生し、回転振動を完全に除去することはできない。
【０００７】
そこで、特開平１０−３０９０５７号公報に記載されているように、アンバランスキャンセラーを、ターンテーブルの直近下部とディスク・クランパーに、ディスクを両側から挟むような形で配置したものも知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報記載の発明によれば、ディスクの偏重心の高さ方向は一定であるわけではないため、偶力（モーメント）を完全にキャンセルことはできない。また、アンバランスキャンセラーを２箇所に設けなくてはならないから、コスト高になる。ディスクから生じる力とアンバランスキャンセラーで生じる力の高さ位置（軸方向の位置）がずれ、偶力（モーメント）を発生させるという難点もある。
さらに、前記特許公報記載の発明も含めて、アンバランスキャンセラーが、その効果を発揮する前の低い周波数帯の振動に対しては振動キャンセル効果がないばかりか、逆に悪化させる要因ともなっている。
【０００９】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、従来のアンバランスキャンセラーでは除去することができなかった振動であってもこれを除去することができ、ディスクの偏重心位置がばらついても回転時の振動を除去することができ、吸振体をターンテーブル内に組み込むことを可能にしてコンパクト化することができるとともに部品点数を少なくすることができ、また、低い周波数帯の振動に対しても振動キャンセル効果がある回転駆動機構を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、モータ部によって回転させられる回転体と、この回転体に形成された中空環状部内に収容された球体からなる複数のバランス部材を備えた回転駆動機構において、上記回転体には、この回転体に固着された弾性部とこの弾性部に固着され弾性部を介して回転体と連結されたウエイト部からなる吸振体が、上記中空環状部の径方向内方に回転体と同心に設けられ、上記吸振体は振動を減衰させ、上記バランス部材は所定回転数以上の回転数においてその位置を変えることによりバランスを調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記吸振体は、少なくとも上記所定回転数以下における低い周波数帯の振動を減衰することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、上記バランス部材は、磁性材で構成され、上記中空環状部の径方向内方の壁面に沿ってマグネットが設けられ、上記マグネットは、モータ部の共振周波数以下の周波数領域においてバランス部材を径方向内方に保持することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる回転駆動機構の実施形態について説明する。
図１に示す実施形態は、ＣＤ、ＤＶＤ、あるいはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、その他各種ディスクの回転駆動機構として構成された例で、モータ部１０によって回転駆動される回転体３０を有しており、回転体３０に載せられる回転部材６０が回転体３０とともに回転駆動されるようになっている。ここで、上記回転体３０はターンテーブルのことであり、回転部材６０はディスクのことである。
【００１６】
図１において、ベース１２はバーリング加工によって円筒部１５を有し、この円筒部１５には有底円筒状の軸受ホルダ１４がその底部を下にして圧入などにより嵌めこまれ、軸受ホルダ１４がベース１２に一体化されている。軸受ホルダ１４内にはその底部にスラスト受け２０が嵌められるとともに内周壁に沿って一つの軸受１６が嵌め込まれている。軸受１６は焼結合金からなり、焼結によって生じた無数のポーラスに潤滑油が含浸されている。軸受１６の内周側には回転軸１８が挿入されている。回転軸１８の下端はスラスト受け２０に当たり、回転軸１８にかかるスラスト荷重がスラスト受け２０によって受けられるように構成されている。軸受１６に含浸された潤滑油が回転軸１８の回転時の潤滑を図るようになっている。
【００１７】
軸受ホルダ１４の外周側には、ベース１２の上方においてステータコア２２がその内周孔を軸受ホルダ１４の外周に嵌めることによって固定されている。ステータコア２２は複数の突極を放射状に有していて、各突極には駆動コイル２４が巻かれている。ステータコア２２と駆動コイル２４によってモータ部１０のステータを構成している。
【００１８】
回転軸１８の上側約半分は軸受１６および軸受ホルダ１４の上端から突出していて、この回転軸１８の突出部にはまずカップ状のロータケース２６が回転軸１８と一体になるように嵌められている。ロータケース２６は上記ステータ部分を囲むように配置され、ロータケース２６の周壁内周面には筒状のロータマグネット２８が固着されている。ロータマグネット２８は着磁されて周方向に等間隔でＮ極とＳ極が交互に形成されている。ロータマグネット２８の内周面はステータコア２２の上記各突極先端面と所定の間隙をおいて対向している。ロータケース２６とロータマグネット２８を含む部分はモータ部１０のロータを構成している。
【００１９】
ロータケース２６からさらに上方に突出した回転軸１８の上端部には、回転体３０すなわちターンテーブルがその中心孔を圧入その他の適宜の手段によって一体に固着されている。回転体３０は、樹脂の成形体などによって作られている。回転体３０は、回転部材としての回転部材６０を受けるための平坦部と、この平坦部から突出した円柱形状の部分であって回転部材６０の中心孔が嵌まるべき部分、およびこの部分に続く円錐形の部分であって回転部材６０を装着するときのガイドとなる部分を有する。上記平坦部にはディスク受け部材３２が貼り付けられている。
【００２０】
上記回転部材６０の中心孔が嵌まるべき部分の半径方向内側には、同心のリング状に凹陥部が形成され、この凹幹部には円盤状のヨーク４２が嵌められ、その上からリング状のマグネット４４が嵌められて、接着その他の適宜の手段で回転体３０に固着されている。マグネット４４は図示されないクランパを保持するためのもので、マグネット４４の磁気吸引力で所定位置に保持されたクランパが回転部材６０をディスク受け部材３２に押し付けることにより、回転体３０と一体的に回転部材６０を回転させることができるように構成されている。
【００２１】
上記回転体３０は、下面側の最も外周側に外周壁３４を有し、その内周側に隔壁３６を有することによって、外周壁３４と隔壁３６との間に中空環状部３５が形成されている。上記隔壁３６よりも内周側にはさらに中間壁３８を有し、中間壁３８の内周側には内周壁４０を有している。これら外周壁３４、中空環状部３５、隔壁３６、中間壁３８、内周壁４０は同心円上に形成されている。上記内周壁４０に形成された中心孔が前述のように回転軸１８に嵌められている。
【００２２】
上記中空環状部３５内には、複数の球体からなるバランス部材４６が中空環状部３５内を移動自在に収納されている。バランス部材４６は、単位体積あたりの質量の大きい素材で作るのが望ましく、さらに、鋼球などの磁性材で作るのが望ましい。上記隔壁３６の内壁面に沿って、バランス部材４６を磁気的に吸引するためのマグネット５６が固着されている。後で説明するように、回転体３０の回転時、バランス部材４６は回転部材６０の偏重心に応じた位置を安定的に保持するが、回転停止時の位置は不定となるから、バランス部材４６が妄りに移動しないように、バランス部材４６をマグネット５６で磁気的に吸引するようになっている。バランス部材４６を収納する中空環状部３５は下方が開放しているので、バランス部材４６が脱落しないように、中空環状部３５の下端開口がカバー５８によって塞がれている。
【００２３】
上記バランス部材４６を備えたディスク回転駆動装置ないしは回転駆動装置は、前述の特許第２８２４２５０号公報、特開平１０−３０９０５７号公報などに記載されているものと実質同一であり、これだけでは、既に述べたとおり、十分な振動吸収効果を得ることができない。そこで、図示の実施形態では、振動を減衰させる吸振体５０が付加されている。図１において、バランス部材４６を収納した中空環状部３５よりも内周側の、中間壁３８と内周壁４０で挟まれた同心円状の環状部３９に、上記吸振体５０が設けられている。吸振体５０は、図２にも示すように、リング状の弾性部５４と、この弾性部５４の下面に接着等によって固着された短い円筒状のウエイト部５２とを有してなる。上記弾性部５４が上記環状部３９の天井面に固着され、吸振体５０が、回転体としての回転体３０と同心形状で、かつ、同心位置に固着されている。
【００２４】
前記ロータマグネット２８の回転方向の位置に応じて各駆動コイル２４への通電を制御することにより、ステータコア２２の突極と中間壁３８との間に生じる磁気的な吸引反発力でロータマグネット２８を周方向に付勢し、ロータマグネット２８とともにロータケース２６を連続的に回転駆動することができる。また、ロータケース２６の回転力は、回転軸１８を介して回転体３０に伝達され、回転体３０と実質一体にクランプされている回転部材６０を回転駆動することができる。
【００２５】
モータ部１０の駆動による回転体３０の回転開始当初は、複数のバランス部材４６は中空環状部３５内において不特定の位置にある。回転体３０の回転速度が上がるにしたがってディスクからなる回転部材６０の回転速度も高速になる。回転部材６０に偏重心があり、この偏重心がたとえ僅かであったとしても、回転部材６０の回転速度が高速になることによって遠心力のアンバランスが大きくなり、仮に複数のバランス部材４６がないとすれば、回転体３０および回転部材６０の振れが大きくなる。
【００２６】
しかし、ある瞬間における回転部材６０の偏重心の向きを図３に示す矢印αの向きであるとすると、複数のバランス部材４６は回転軸１８を挟んで回転部材６０の偏重心の向きとは反対側に移動してそれぞれの位置を占める。回転部材６０の偏重心によるアンバランスが大きければ、複数のバランス部材４６は狭い範囲に終結し、アンバランスが小さければ、複数のバランス部材４６は分散する。このようにして、複数のバランス部材４６は回転部材６０の偏重心の向きとは反対側に移動して、回転部材６０の偏重心によって生じる遠心力のアンバランスを相殺する位置を維持しながら回転体３０、回転部材６０とともに回転する。
【００２７】
このように、複数のバランス部材４６を用いることにより、回転部材６０を高速で回転駆動しても回転体３０および回転部材６０の振れを低減することができる。この効果は、前述の特許第２８２４２５０号公報、特開平１０−３０９０５７号公報記載の発明の効果と変わりがない。しかしながら、高速回転時に、バランス部材４６を用いた振動低減装置は、先に説明したように、ダイナミックバランスを完全にとりきれるものではなく、偏重心による振動が残ってしまう。これに対して図示の実施形態によれば、吸振体５０が余剰の振動を吸収することによって、振動レベルを下げることが可能である。
また、バランス部材４６は低速回転時にその効果が発揮されないどころか、自ら振動を発生させてしまう。しかしながら、図示の実施形態によれば、このような低速回転時でも吸振体５０により有効に振動を吸収することができる。
このように、吸振体５０が回転体３０と同心形状に設けられていることによって、従来技術では除去ないしは吸収することができなかった低周波数帯の振動、すなわち、上記複数のバランス部材４６が遠心力で広がる前の周波数帯の振動を除去ないしは吸収することができる。
【００２８】
図４は、吸振体５０を設けることによって得られる振動低減効果を説明するための模式図である。図４において、回転体全体の質量をＭ１、ウエイト部の質量をＭ２、弾性部をばねの記号で表している。正弦波状の波形は外部から加わる振動を表している。図４に示すように、回転体が受けた振動をウエイトが動くことで振動エネルギーを吸収し、振動レベルを下げるものである。ウエイト部と弾性部とからなる吸振体の共振周波数が、外部から加わる振動の周波数よりも低くなるように設定されていて、本体Ｍ１に対してウエイトＭ２が逆位相で動くように構成されている。こうすることによって、Ｍ１とＭ２の相対運動が大きくなり、弾性部からなる吸振体の減衰系で消費されるエネルギーが大きくなり、低周波数帯域の振動低減効果が大きくなる。
【００２９】
以上説明したように、図示の実施形態によれば、複数の球体からなる複数のバランス部材４６と、回転体３０に同心形状に設けた吸振体５０とを設けることによって、多くの振動成分である比較的高い周波数帯域の振動を除去し、残りの比較的低い周波数帯域の振動をウエイト部５２と弾性部５４とを有してなる吸振体５０で吸収し除去するようにした。そのため、ディスクなどからなる回転部材６０によって、重心変位量、重心高さ位置などが様々にばらついて、様々な偏重心があったとしても、振動レベルを充分に低減することができる。
【００３０】
また、従来技術のように、回転体を挟んで上下にアンバランスキャンセラーを配置する必要がなく、回転体内に吸振体５０を組み込むだけでよく、しかも、吸振体５０はウエイト部５２と弾性部５４からなる単純な構成であるから、低コストで、かつ、コンパクトな構成で、振動レベルを充分に低減することができる。
【００３１】
なお、バランス部材は、必ずしも図示の実施形態のように球体で構成する必要はなく、例えば、本出願人の出願にかかる特願平１０−９６１３３号の明細書および図面に記載されているように、回転体の回転中心軸の周りに回転自在に設けられ、回転体の回転に伴って回転する偏心部材で構成してもよい。この偏心部材は、例えば円板状の部材とし、その偏心位置に軸を通す孔を形成したものであってもよいし、木の葉形の板とし、その一端部に軸を通す孔を形成したものであってもよい。要するに、回転中心に対して重心位置が偏っていればよい。また、上記偏心部材は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のバランス部材を回転体に装着することによって、多くの振動成分である比較的高い周波数帯域の振動を除去し、残りの比較的低い周波数帯域の振動を、上記回転体と同心形状に設けた吸振体で吸収し除去するようにした。そのため、ディスクなどの回転部材によって、重心変位量、重心高さ位置などが様々にばらつき、様々な偏重心があったとしても、振動レベルを充分に低減することができる。
また、回転体内に吸振体を組み込むだけでよく、しかも、吸振体は、例えばウエイト部と弾性部からなる単純な構成であっても何ら不具合はないから、低コストで、かつ、コンパクトな構成で、振動レベルを充分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる回転駆動機構の実施形態を示す断面図である。
【図２】上記実施形態中の吸収体を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態に用いられている複数のバランス部材の振動低減原理を模式的に説明した平面図である。
【図４】本発明に用いられる吸振体の振動低減原理を説明した模式図である。
【符号の説明】
１０  モータ部
１８  回転軸
３０  回転体
３５  中空環状部
３９  環状部
４６  バランス部材
５０  吸振体
５２  ウエイト部
５４  弾性部
６０  回転部材
【図１】
0003974393.tif 000002
【図２】
0003974393.tif 000003
【図３】
0003974393.tif 000004
【図４】
0003974393.tif 000005