(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダンパによって支持された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され、駆動手段によって該支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、
上記回転体に接触された状態で該回転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる球状の複数のバランス部材と、
上記各バランス部材の位置を上記回転体の支軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、
上記回転体上に配設され、磁束を発生させる磁界発生手段とを備え、
上記移動制限手段は、回転体の支軸を囲む連続した外周壁部を有し、この外周壁部の内面部に、弾性材料よりなる緩衝部材が設けられており、
上記各バランス部材は、上記回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランス部材が上記磁界発生手段側に吸引されていることに起因して該回転体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって該回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、該回転体の回転周波数が上記ダンパの該回転体の支軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上となったときには、該回転体に対してこの回転体の支軸回りの周方向に移動されてこれらバランス部材と該回転体との合成した重心を該回転体の支軸上とすることとなされた回転操作装置。
【請求項２】
上記外周壁部は、上記磁界発生手段となっている請求項１記載の回転操作装置。
【請求項３】
上記磁界発生手段は、上記回転体の中心側に配設された永久磁石であり、該回転体の停止時において、上記各バランス部材を外周囲部に吸着させており、該回転体が回転されたときには、遠心力により該各バランス部材が外周囲部より離間されることとなされた請求項１記載の回転操作装置。
【請求項４】
上記永久磁石の外周囲部には、非磁性材料よりなる保護部材が設けられていることとなされた請求項３記載の回転操作装置。
【請求項５】
上記永久磁石は、略々円板状であり、主面部に垂直な方向に２極着磁されていることとなされた請求項３記載の回転操作装置。
【請求項６】
上記永久磁石は、外周囲部に、上記回転体が停止しているときに各バランス部材が嵌入して位置決めされる位置決め用凹部を有している請求項３記載の回転操作装置。
【請求項７】
ダンパによって支持された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され、駆動手段によって該支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、
上記回転体に接触された状態で該回転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる複数のバランス部材と、
上記各バランス部材の位置を上記回転体の支軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、
上記回転体上に配設され、磁束を発生させる磁界発生手段とを備え、
上記各バランス部材は、リング状に形成され、これらのバランス部材が重なった部分に支軸が挿通されており、この支軸が磁界発生手段となっており、
上記各バランス部材は、上記回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランス部材が上記磁界発生手段側に吸引されていることに起因して該回転体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって該回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、該回転体の回転周波数が上記ダンパの該回転体の支軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上となったときには、該回転体に対してこの回転体の支軸回りの周方向に移動されてこれらバランス部材と該回転体との合成した重心を該回転体の支軸上とすることとなされた回転操作装置。
【請求項８】
上記駆動手段は、円盤状記録媒体を回転操作するスピンドルモータである請求項１又は７記載の回転操作装置。
【請求項９】
上記回転体は、円盤状記録媒体を含んで構成されている請求項１又は７記載の回転操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体を回転操作するための回転操作装置に関する技術分野に属し、特に、重量的にアンバランスな回転体を回転操作したときに生じる振動を抑制する回転操作装置に関する技術分野に属する。
【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−タ等によって回転操作される回転体を備えるものが多く見られる。例えば、コンピュータに備えられ光ディスクや光磁気ディスク等の記録ディスクに対する記録再生を行うディスクプレーヤ装置は、記録ディスクをディスク回転操作装置によって回転操作している。このディスク回転操作装置は、駆動源となるスピンドルモータと、このスピンドルモータの駆動軸（スピンドル軸）の先端側に取付けられ記録ディスクの中心部分を保持するディスクテーブルとを有している。このようなディスク回転操作装置によって回転操作される記録ディスクは、光学ピックアップ装置や磁気ヘッド装置により、情報信号の記録及び再生を行われる。
【０００３】
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場合がある。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操作すると、回転中心と重心とが一致しないため、この記録ディスクは、ディスクテーブルとともに振動する。このような振動が生ずると、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。
【０００４】
さらに、記録ディスクに生じるアンバランスの量は一定値とは限らない。また、近時、光ディスクへのデ−タの記録又は再生を通常速度よりも高速で行うことが可能になっているが、回転速度が増加すると、アンバランスの量が一定であっても、振動は大きくなってしまう。すなわち、記録ディスクの重量的なアンバランスの量あるいは回転速度に対して随時的に対応する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。
【０００５】
そこで、本発明者は、先に、ディスクテーブルに対して回転可能に配設されたバランス部材を有する回転操作装置を提案している。この回転操作装置においては、ディスクテーブルの回転中において、記録ディスクの有するアンバランスを打ち消すような位置にバランス部材が移動して整定することにより、記録ディスク、ディスクテーブル及びバランス部材の全体としては、重心と回転中心とが一致する状態となり、振動を発生することなく、記録ディスクを高速で回転操作することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにバランス部材を備えた回転操作装置においては、記録ディスク及びディスクテーブルからなる回転体及びバランス部材の全体の重心と回転中心とを一致させる作用、すなわち、調心作用が効果的に実行されるようにするためには、バランス部材の回転体に対する相対的な回転が、抵抗のない状態で行われるようにしておく必要がある。すなわち、バランス部材の回転体に対する回転に伴ってバランス部材と回転体との間に生ずる摩擦力は、極力小さくしておく必要がある。
【０００７】
ところが、バランス部材と回転体との間に生ずる摩擦力が小さいと、回転体が停止状態から回転を開始したとき、バランス部材は、回転体より取り残され、この回転体とともに回転を開始することがない。そして、調心作用は、バランス部材が回転体と同期して同速度で回転されているときに行われる。したがって、回転体が回転を開始したときにバランス部材もこの回転体とともに回転を開始するようにしないと、調心作用が迅速に実行されない。
【０００８】
また、回転体が停止状態にあるときに、バランス部材自体がアンバランスを生じさせるような位置となっていると、回転体が回転を開始した後、調心作用が実行されるまでの間に、大きな振動が生ずる虞れがある。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、回転体に対して回転可能に配設されたバランス部材によって回転体のアンバランスを打ち消すようにした回転操作装置であって、回転体の回転の開始時にバランス部材の回転体に追従する回転が速やかに開始されるとともに、回転体の回転中においては、バランス部材が回転体に対して移動することによる調心作用が良好に実行されるようになされた回転操作装置の提供という課題を解決しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る回転操作装置は、ダンパによって支持された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され駆動手段によって支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、この回転体に接触された状態で回転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる球状の複数のバランス部材と、これらバランス部材の位置を回転体の支軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、回転体上に配設され磁束を発生させる磁界発生手段とを備え、移動制限手段は、回転体の支軸を囲む連続した外周壁部を有し、この外周壁部の内面部に、弾性材料よりなる緩衝部材が設けられており、各バランス部材は、回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランス部材が磁界発生手段側に吸引されていることに起因して回転体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、回転体の回転周波数がダンパの回転体の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上となったときには、回転体に対してこの回転体の回転軸回りの周方向に移動されてこれらバランス部材と回転体との合成した重心を回転体の回転軸上とすることとなされたものである。この回転操作装置においては、外周壁部の内面部に、合成樹脂材料やゴム材料の如き弾性材料よりなる緩衝部材を設けることにより、この外周壁部に対してバランス部材が接触することによる衝突音や走行音の発生を防止することができる。
【００１１】
そして、本発明は、上記回転操作装置において、外周壁部を、磁界発生手段とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記回転操作装置において、磁界発生手段を回転体の中心側に配設された永久磁石とし、回転体の停止時においては各バランス部材が永久磁石の外周囲部に吸着されることとし、回転体が回転されたときには遠心力により各バランス部材が永久磁石の外周囲部より離間されることとしたものである。この永久磁石の外周囲部には、非磁性材料よりなる保護部材を設けることができる。この場合には、永久磁石の外周壁部にバランス部材が接触することによる永久磁石の損傷や衝突音の発生を防止することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記回転操作装置において、永久磁石を略々円板状とし、主面部に垂直な方向に２極着磁されていることとしたものである。さらに、本発明は、上記回転操作装置において、永久磁石の外周囲部に、回転体が停止しているときに各バランス部材が嵌入して位置決めされる位置決め用凹部を設けたものである。
【００１６】
また、上述の課題を解決する本発明に係る回転操作装置は、ダンパによって支持された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され駆動手段によって支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、この回転体に接触された状態で回転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる複数のバランス部材と、これらバランス部材の位置を回転体の支軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、回転体上に配設され、磁束を発生させる磁界発生手段とを備え、バランス部材は、リング状に形成され、これらのバランス部材が重なった部分に支軸が挿通されており、この支軸が磁界発生手段となっており、各バランス部材は、回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランス部材が磁界発生手段側に吸引されていることに起因して回転体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、回転体の回転周波数が上記ダンパの回転体の支軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上となったときには、回転体に対してこの回転体の支軸回りの周方向に移動されてこれらバランス部材と回転体との合成した重心を回転体の支軸上とすることとなされたものである。
【００１７】
さらに、本発明は、上記回転操作装置において、駆動手段は、円盤状記録媒体を回転操作するスピンドルモータであることとしたものである。
【００１８】
そして、本発明は、上記回転操作装置において、回転体は、円盤状記録媒体を含んで構成されていることとしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、本発明に係る回転操作装置を、光ディスクや光磁気ディスクの如き円板状記録媒体（すなわち、記録ディスク）の中心部分を保持して回転操作するディスク回転操作装置として構成したものである。
【００２０】
このディスク回転操作装置は、図１に示すように、回転操作される記録ディスクに光学ピックアップ装置１０からレーザ光を照射するディスクドライブ装置に適用されるものである。このディスクドライブ装置は、ディスクプレーヤ装置において、記録ディスクに対してデータの書き込み又は読み出しを行う部分を構成する。
【００２１】
記録ディスクは、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、記録ディスクには、その中心部に円形開口部（チャッキング孔）が設けられている。この記録ディスクは、円形開口部に後述するディスク回転操作装置のディスクテーブルの位置決め部材を嵌合されることによりディスク回転操作装置に対して位置決めされる。
【００２２】
ディスクドライブ装置は、図１に示すように、ディスク回転操作装置を構成する駆動手段となるスピンドルモータ３及び光学ピックアップ装置１０が載置される基台部となるメカシャーシ１と、このメカシャーシ１及び図示しない装置本体の外筐体間に配設されこの外筐体に対してメカシャーシ１をフローティング支持する複数のダンパ２とを備えて構成されている。
【００２３】
上記光学ピックアップ装置１０は、上記メカシャーシ１にガイドシャフト８，９を介してスライド自在に支持されている。この光学ピックアップ装置１０は、レーザダイオードの如き光源を有し、この光源より発せられる光束を、対物レンズ１１を介して記録ディスクに照射し、また、該光束の記録ディスクよりの反射光を検出するように構成されている。
【００２４】
そして、ディスク回転操作装置は、メカシャーシ１上に回転可能に支持されスピンドルモータ３によって回転操作される支軸（スピンドル軸）７と、この支軸７に取付けられたケース４及びディスクテーブル（ターンテーブル）５とを有して構成されている。支軸７は、図３に示すように、メカシャーシ１上に固定して配設され基台部を構成するモータ基板１５に対して、回転軸受け１６を介して軸回りに回転可能に支持されている。この支軸７には、スピンドルモータ３を構成するモータロータ１９が取付けられている。そして、このモータロータ１９は、略々円筒状に形成され、内面部に駆動マグネット１８が取付けられている。この駆動マグネット１８は、モータ基板１５上に固定して配設されたステータコイル１７に対向している。このスピンドルモータ３において、ステータコイル１７に駆動電流が供給されると、このステータコイル１７が発生する磁界が駆動マグネット１８に作用し、このマグネット１８及びロータロータ１９が支軸７とともに回転操作される。すなわち、支軸７は、スピンドルモータ３の駆動軸となっている。
【００２５】
支軸７の先端側には、ディスクテーブル５が取付けられている。このディスクテーブル５は、略々円板状に形成され、中央部に支軸挿通孔を有している。このディスクテーブル５は、支軸挿通孔に支軸７の先端側を圧入されることにより、この支軸７に取付けられている。このディスクテーブル５は、その中央部分に記録ディスクの位置決めを行う位置決め突起６が設けられている。この位置決め突起６は、ディスクテーブル５の中央部において略々円錐台形状を有して突出して設けられ、記録ディスクのチャッキング孔に嵌合してこの記録ディスクを位置決めする。また、位置決め突起６内には、磁石が内蔵されており、磁性材からな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されている。すなわち、記録ディスクは、位置決め突起６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５及びチャッキング部材間に挟まれて確実に保持される。
【００２６】
そして、ケース４は、図３に示すように、モータロータ１９とディスクテーブル５との間に位置して、支軸７に固定して取付けられている。このケース４は、図２に示すように、円板状の底板部及び天板部と、これら底板部及び天板部の外周囲部間を閉塞する移動制限手段となる外周壁部１４とを有して、非磁性材料により構成されている。このケース４は、中心部分を支軸７に取付けられ、この支軸７と同軸状となされて支持されている。
【００２７】
このケース４内には、バランス部材となる複数のバランサ球１３が収納されている。これらバランサ球１３は、鉄やニッケルの如き磁性材料より球状に形成されている。これらバランサ球１３は、それぞれ、ケース４内において、支軸７の近傍より外周壁部１４に当接する位置までに亘る径方向及び支軸７の回りを回る周方向に移動可能となされている。すなわち、各バランサ球１３は、外周壁部１４によって、支軸７の回転軸から一定の距離以下の領域内に移動を制限されている。また、これらバランサ球１３は、それぞれ、ケース４内においては、底板部及び天板部によって、支軸７の軸方向への移動を阻止されている。
【００２８】
また、ケース４内の中央部分には、磁界発生手段となるマグネット（永久磁石）１２が配設されている。このマグネット１２は、略々円板状に形成され、中心部に支軸７が挿通される透孔を有している。このマグネット１２は、支軸７に対して同軸状に配設されている。このマグネット１２は、図３に示すように、主面部に垂直な方向に２極着磁されている。すなわち、このマグネット１２は、表面側及び裏面側がそれぞれ磁極となる。このマグネット１２は、支軸７の停止時において、この支軸７の方向に拘わらず、ケース４内の各バランサ球１３を吸引して外周面部に接触させた状態に保持する。すなわち、マグネット１２は、外周壁部１４に接触する位置にあるバランサ球１３を鉛直に引き上げて外周面部に吸着させるだけの磁力を発生している。
【００２９】
そして、ケース４内の各バランサ球１３は、マグネット１２より発せられた磁束が各バランサ球１３内を空気中よりも高い密度で通過していることにより、互いに等間隔に配置された状態となる。すなわち、図２に示すように、各バランサ球１３間の支軸７の中心軸回りの角度ψ1，ψ2，ψ3，ψ4，ψ5，ψ6は、互いに等しくなる。このようにバランサ球１３がマグネット１２の外周面部に吸着されているときの支軸７の回転軸（中心軸）よりバランサ球１３の中心までの距離をｒ1とする。この距離ｒ1は、マグネット１２の半径Ｒ1とバランサ球１３の半径との和に等しい。そして、このとき、マグネット１２の発する磁力によるバランサ球１３に対する吸引力をｆ1とする。
【００３０】
スピンドルモータ３のステータコイル１７に駆動電流が供給されモータロータ１９が回転操作されると、このモータロータ１９とともに、支軸７、ケース４、ディスクテーブル５及びこのディスクテーブル５上に装着された記録ディスクが一体的に回転操作される。すなわち、これらモータロータ１９、支軸７、ケース４、ディスクテーブル５及び記録ディスクは、回転体を構成する。そして、この回転体が回転操作されることにより、各バランサ球１３も、この回転体とともに支軸７の回転軸回りを回転操作される。回転体の回転速度が使用回転域に達したときには、各バランサ球１３は、図４に示すように、円心力によって外周壁部１４に当接する位置に到達している。
【００３１】
このようにバランサ球１３が外周壁部１４に当接しているときの支軸７の回転軸（中心軸）よりバランサ球１３の中心までの距離を、図５に示すように、ｒ2とする。この距離ｒ2は、外周壁部１４の半径Ｒ2よりバランサ球１３の半径を差し引いた距離に等しい。そして、このとき、マグネット１２の発する磁力によるバランサ球１３に対する吸引力をｆ2とする。この吸引力ｆ2は、バランサ球１３に作用している遠心力よりも小さい力である。
【００３２】
そして、回転操作される記録ディスクに重量的なアンバランス（偏重心）がない場合、または、記録ディスクがディスクテーブル５に装着されていない場合には、各バランサ球１３は、図４に示すように、支軸７の回転軸回りに等角度間隔となる位置に位置する。
【００３３】
記録ディスクには、製造時に重量的なアンバランスを生じている場合がある。ここで、アンバランスとは、記録ディスクの中心にこの記録ディスクの重心が位置していないことをいい、例えばアンバランスは、記録ディスクの基板厚さが不均一或いは密度が不均一のときに生じる。このようなアンバランスが生じた記録ディスクをディスクテーブル５とともに回転操作してしまうと、ディスク回転操作装置は、メカシャーシ１を含めて振動してしまう。そして、このような重量的なアンバランスがある記録ディスクがディスクテーブル５上に装着されて回転操作されている場合には、各バランサ球１３は、図６に示すように、アンバランスの方向及び量Ｄに応じて、このアンバランスを打ち消すこととなる位置にケース４内において移動する。すなわち、各バランサ球１３は、回転体が回転されてもこの回転体とは別体で回転するが、やがてケース４に相対的に静止してこのケース４とともに回転する。そして、各バランサ球１３は、記録ディスクのアンバランス方向に対向する位置に徐々に移動する。
【００３４】
各バランサ球１３がアンバランスを打ち消した状態における各バランサ球１３の位置は、図６に示すように、アンバランスの方向（すなわち、支軸７の回転軸からみて記録ディスクの重心が存在する方向）に対して角度＋θｎの位置よりこのアンバランスの方向の反対側を経て角度−θｎの位置までの範囲に、等間隔で配置されることとなる（すなわち、アンバランスの方向に対して角度±θｎの範囲には、バランサ球１３が存在しない状態となる）。ここで、バランサ球１３の質量をｍとすると、角度θｎは、
ｍｒ2Σn-1Kcosθｎ≒Ｄ
ｍｒ2Σn-1Ksinθｎ≒０
が満たされる角度となっている。このとき、各バランサ球１３の全体の重心は、回転中心を介して上記アンバランス方向に対向する位置であって、その対向線上に位置している。
【００３５】
この状態では、記録ディスクのアンバランスにより回転中心からずれた回転体の重心と各バランサ球１３の重心との合成した重心は、回転体の回転軸上に位置している。したがって、回転体は、振動を生じさせることなく回転することができる。
【００３６】
このように、各バランサ球１３は、アンバランスを有する記録ディスクが回転操作された場合、いわゆる自動調心作用により自己が適宜に移動し、回転体を含めた合成重心の位置を回転軸上に位置させる。したがって、回転体は、振動することなく、アンバランスを有する記録ディスクを回転操作することができる。
【００３７】
そして、記録ディスクのアンバランスの量が大きいとき、各バランサ球１３は、自動調心作用によって、回転体を含めた合成重心の位置が回転軸上となるように、互いに接近する。このような自動調心作用は、回転体の回転周波数がダンパ２の共振周波数（回転体の回転軸に垂直な面（図１中のｘ，ｙ平面）内の方向についての共振周波数）以上となったときに、効果的に発生する。すなわち、高速度で情報信号の記録または再生を行う記録ディスクのように、高速度回転が要求される回転体については、効果的に発生させることができる。
【００３８】
なお、この回転操作装置においては、回転体の停止時において各バランサ球１３が互いに等角度間隔に配置されることにより、回転体の回転の開始時において、各バランサ球１３がアンバランスの原因を生ずることもない。
【００３９】
したがって、上述のように、バランサ球１３を備えたディスク回転操作装置は、重量的なアンバランスを有する記録ディスクを回転操作しても振動を生ずることがない。すなわち、ディスクドライブ装置は、重量的なアンバランスを有する記録ディスクの信号記録面に対して良好に情報信号を書き込み又は読み出しできる。また、上述のように、各バランサ球１３は、回転体を構成する部材の状態が一定しない、例えば回転体の一部となる記録ディスクが交換可能である場合にも、上述したような自動調心作用により効果的に振動を抑制することができる。
【００４０】
このようにして記録ディスクが回転操作されると、光学ピックアップ装置１０は、この記録ディスクにレーザ光束を照射し、その反射光を受光、検出する。この光学ピックアップ装置１０は、ガイドシャフト８，９に沿って移動操作されることにより、支軸７に対する接離方向、すなわち、ディスクテーブル５上の記録ディスクの径方向に移動操作され、この記録ディスクの内外周に亘って移動操作される。そして、この光学ピックアップ装置は、記録ディスクに対する情報信号の書き込み及び読み出しを行う。
【００４１】
ところで、このディスク回転操作装置において、スピンドルモータ３の起動時、すなわち、回転体が停止状態から回転を開始するときにおいては、各バランサ球１３が回転体（ケース４）に対して相対移動することなく、同期して起動されたほうが、自動調心作用の効果を迅速に得ることができる。すなわち、図７に示すように、回転体（駆動軸）の回転速度と各バランサ球１３の回転速度との差は、少なくとも、回転体の回転速度が使用回転域（ダンパ２の共振周波数以上の回転周波数）に達したときには、０となっていることが望ましい。
【００４２】
ここで、回転体の起動時に各バランサ球１３が回転体に対して相対移動せずに同期して起動する条件は、次のようになる。すなわち、回転体（ケース４）からバランサ球１３に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0とし、バランサ球１３の慣性モーメントをＪとし、バランサ球１３の回転角加速度をβとして、起動トルクＴ1＝Ｊβとおく。そして、バランサ球１３の質量をｍとし、回転体（支軸７）の回転軸よりバランサ球１３までの距離をＲとして、Ｔ2＝ｍＲとおく。すると、回転体が停止状態より回転を開始するときに、図８に示すように、Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0
が成立していれば、支軸７の方向（傾き）に依らずに、各バランサ球１３は、回転体の起動に同期して起動される（なお、支軸７の軸方向を鉛直として使用する場合のみを考えるならば、Ｔ1＜Ｔ0が成立していればよい）。
【００４３】
そして、回転体の回転周波数がダンパ２の共振周波数（回転体の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数）以上となったときには、バランサ球１３を回転体に対して回転体の回転軸回りの周方向に移動させるトルクとしてバランサ球１３に働くトルクを調整トルクＴ3としたとき、図８に示すように、
Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。この条件が成立していないと、自動調心が行われない。ここで、回転体（ケース４）からバランサ球１３に対して伝達される回転トルクを伝達トルクＴ0が回転体の回転速度に依らずに一定の場合には、
Ｔ1＋Ｔ2＜Ｔ0＜Ｔ3
が成立している必要がある。したがって、伝達トルクＴ0は、低回転速度域において大きく、高回転速度域（使用回転域ω、ω1≦ω≦ω2）において小さくなるようにしておけば、上述の条件を満足し易くなる。
【００４４】
上述した回転操作装置においては、各バランサ球１３は、回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランサ球１３がマグネット１２側に吸引されていることに起因して回転体（ケース４）より各バランサ球１３に伝達される起動トルクによって回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始する。すなわち、各バランサ球１３は、回転体の停止時において、マグネット１２の外周囲部に吸着されており、このときのバランサ球１３とマグネット１２の外周囲部との間の転がり摩擦係数をμ1とすると、回転体よりバランサ球１３に伝達される伝達トルクＴ0は、
Ｔ0＝μ1ｆ1ｒ1
となる。そして、起動時の角加速度をβとした場合の起動トルクＴ1は、
Ｔ1＝ｍｒ12β
となる。Ｔ1＜Ｔ0であることが必要なので、
ｍｒ12β＜μ1ｆ1ｒ1
ｍｒ1β＜μ1ｆ1
となる。また、バランサ球１３中にマグネット１２により発生された磁束が通過していることによる磁気抵抗も、伝達トルクＴ0を増加させる作用をする。
【００４５】
そして、支軸７を水平にした場合のバランサ球１３の自重、及び、使用回転域ω（ω１  ω  ω２）においてバランサ球１３がマグネット１２より遠心力により離間されなければならないことを考慮すると、ｍｇ＜ｆ１＜ｍｒ１ω１２−ｍｇ（ただし、ｇは重力加速度）が成立している必要がある。この条件により、各バランサ球１３は、回転体が高速回転されたときには、遠心力によりマグネット１２の外周囲部より離間する。このとき、伝達トルクＴ０が減少して、自動調心が行われるための条件が満足され易くなる。すなわち、バランサ球１３と外周壁部１４との間の転がり摩擦係数をμ２とすると、バランサ球１３が外周壁部１４に当接しているときの伝達トルクＴ０は、Ｔ０＝μ２ｒ２（ｍｒ２ω２２−ｆ２＋ｍｇ）であり、この伝達トルクＴ０が、調整トルクＴ３よりも小さくなっていればよい。また、回転体の回転速度が使用回転域よりも低速となったときに、各バランサ球１３が再びマグネット１２の外周面部に吸着されるためには、ｍｇ＜ｆ２＜ｍｒ２ω１２−ｍｇが満足される必要がある。
【００４６】
そして、この回転操作装置においては、図９に示すように、マグネット１２の外周囲部に、回転体が停止しているときに各バランサ球１３が嵌入して位置決めされる位置決め用凹部２０を設けることとしてもよい。この場合には、各バランサ球１３は、それぞれ位置決め用凹部２０に嵌入して位置決めされるとともに、これらバランサ球１３と位置決め用凹部２０との嵌合により、起動時の伝達トルクＴ0を容易に大きくすることができる。
【００４７】
そして、この回転操作装置において、外周壁部１４の内面部には、図１０に示すように、合成樹脂やゴムの如き弾性材料よりなる緩衝部材２２を設けることとしてもよい。この場合には、各バランサ球１３の外周壁部１４に対する衝突音や走行音（摩擦音、転がり音）の発生を防止することができる。
【００４８】
さらに、この回転操作装置においては、図１０に示すように、マグネット１２の外周囲部に、合成樹脂材料の如き非磁性材料よりなるマグネット保護部材２１を設けることとしてもよい。この場合には、各バランサ球１３がマグネット１２の外周囲部に衝突することによる異音の発生やマグネット１２の損傷を防止することができる。なお、このような保護部材は、各バランサ球１３の外面部上に形成することとしてもよい。
【００４９】
そして、この回転操作装置においては、磁界発生手段は、図１１に示すように、ケース４の外周壁部をなす外周壁部マグネット２３としてもよい。この場合には、各バランサ球１３は、回転体の回転速度に依らず、常に、外周壁部マグネット２３の内側面に吸着されていることになるが、この外周壁部マグネット２３の内側面に沿って移動されることにより、自動調心作用を発生させる。
【００５０】
また、この回転操作装置においては、磁界発生手段は、図１２に示すように、ケース４の底板部（または、天板部）をなす底面部マグネット２４としてもよい。この場合にも、底面部マグネット２４による各バランサ球１３に対する吸着力により、起動時に各バランサ球１３に伝達される伝達トルクＴ0を大きくすることができる。
【００５１】
そして、上述の各マグネット１２，２３，２４において、着磁の方向は、上述したような主面部に垂直な方向についての着磁に限定されず、図１３に示すように、内周側と外周側とをそれぞれ磁極とするような着磁や、図１４に示すように、円周方向に各磁極が配列される多極着磁としてもよい。いずれの場合も、各バランサ球１３に対する吸着力により、起動時に各バランサ球１３に伝達される伝達トルクＴ0を大きくすることができる。そして、各バランサ部材１３は、磁極と磁極との境界における磁束密度が高いことからこの境界に接近しようとする。そのため、多極着磁を行ったマグネットをケース４内の中心側に配設した場合、各バランサ球１３は、磁極と磁極との境界上に位置決めされるとともに、この境界に接近しようとする力によっても、伝達トルクＴ0を大きくなされる。
【００５２】
さらに、この回転操作装置においては、図１５に示すように、磁界発生手段を、電磁石２５としてもよい。この電磁石２５は、回転体が停止状態より回転を開始するときには励磁され、回転体の回転周波数がダンパ２の回転体の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上（使用回転速度域）となったときには、消磁される。電磁石２５の励磁と消磁とをこのように切換えることにより、低回転速度域において伝達トルクＴ0を大きくし、高回転速度域において伝達トルクＴ0を小さくすることができ、上述した自動調心作用を迅速に発生させるための条件を容易に満足させることができる。
【００５３】
そして、バランサ球１３の個数は、上述の各実施の形態中に示した個数（６個）に限定されることなく、２個以上であれば、いくつでもよい。ただし、各バランサ球１３が外周壁部１４に当接した状態でアンバランスを打ち消すことができるようにこの外周壁部１４に沿って移動できる程度の個数である必要がある。また、各バランス部材は、図１６に示すように、円柱状のバランサ円柱２６や、図１７に示すように、樽型の樽型バランサ２７としてもよい。これらバランサ円柱２６や樽型バランサ２７は、中心軸の方向を支軸７の軸方向（図１中ｚ方向）に平行として、ケース４内に収納する。
【００５４】
さらに、この回転操作装置は、図１８に示すように、各バランス部材をリング状に形成したバランサリング２６ａ，２６ｂとして構成してもよい。これらバランサリング２６ａ，２６ｂの内周側には、回転体をなす支軸７が挿通されている。そして、支軸７のこれらバランサリング２６ａ，２６ｂの内周側に挿通された部分は、磁界発生手段となるマグネットとなされており、各バランサリング２６ａ，２６ｂを吸着している。この回転操作装置においては、移動制限手段は、図１９に示すように、支軸７及び各バランサリング２６ａ，２６ｂの内周縁部２７ａ，２７ｂである。この場合においても、各バランサリング２６ａ，２６ｂが支軸７の軸回り方向に移動することにより、自動調心作用が発生される。
【００５５】
そして、この回転操作装置において、各バランス部材を収納する空間を有するケース４は、図２０に示すように、モータロータ１９と一体に設けることとしてもよい。さらに、この回転操作装置において、各バランス部材を収納する空間を有するケース４は、図２１に示すように、ディスクテーブル５内に内蔵して設けることとしてもよい。このディスクテーブル５の位置決め突起６の上面部分には、このディスクテーブル５と共働して記録ディスク１０１を挟持するチャッキング部材２８を吸引するためのマグネット２９が設けられている。
【００５６】
また、チャッキング部材２８にも、ディスクテーブル５を吸引するためのマグネット３０が設けられている。また、このチャッキング部材２８は、下面部の中央に、ディスクテーブル５の上面部の中央に設けられた嵌合孔３１に嵌合する位置決め突起３２を有している。そして、この回転操作装置において、各バランス部材を収納する空間を有するケース４は、図２２に示すように、チャッキング部材２８内に内蔵して設けることとしてもよい。
【００５７】
なお、上述の実施の形態においては、本発明に係る回転操作装置をディスク回転操作装置として構成したものを説明したが、本発明に係る回転操作装置は、産業用機械、または、他の電化製品に備えられるものとして構成することもできる。例えば、草刈機械などにも適用できる。
【００５８】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る回転操作装置は、ダンパによって支持された基台部に対して支軸を介して回転可能に支持され駆動手段によって支軸回りに回転操作される非磁性材料によりなる回転体と、この回転体に接触された状態で回転体に対して移動可能に配設された磁性材料よりなる複数のバランス部材と、これらバランス部材の位置を回転体の回転軸から一定の距離以下の領域内に制限する移動制限手段と、回転体上に配設され磁束を発生させる磁界発生手段とを備えて構成されている。
【００５９】
そして、各バランス部材は、回転体が停止状態より回転を開始するときには、これらバランス部材が磁界発生手段側に吸引されていることに起因して回転体より各バランス部材に伝達される起動トルクによって回転体に追従してこの回転体とともに回転を開始し、回転体の回転周波数がダンパの回転体の回転軸に垂直な面内の方向についての共振周波数以上となったときには、回転体に対してこの回転体の回転軸回りの周方向に移動されてこれらバランス部材と回転体との合成した重心を回転体の回転軸上とする。
【００６０】
すなわち、本発明は、回転体に対して回転可能に配設されたバランス部材によって回転体のアンバランスを打ち消すようにした回転操作装置であって、回転体の回転の開始時にバランス部材の回転体に追従する回転が速やかに開始されるとともに、回転体の回転中においては、バランス部材が回転体に対して移動することによる調心作用が良好に実行されるようになされた回転操作装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転操作装置を適用したディスク回転操作装置を備えたディスクドライブ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す横縦断面図である。
【図３】上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す縦縦断面図である。
【図４】回転操作中における上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す横縦断面図である。
【図５】回転操作中における上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す縦縦断面図である。
【図６】調心作用が行われた後の上記ディスク回転操作装置の要部の構成を示す横縦断面図である。
【図７】上記回転操作装置における、回転体及びバランス部材の回転速度の変化を示すグラフである。
【図８】上記回転操作装置において、回転体からバランス部材に伝達される回転トルクの変化を示すグラフである。
【図９】上記回転操作装置において、バランス部材の初期位置を決める位置決め用凹部を設けた実施の形態を示す横断面部である。
【図１０】上記回転操作装置において、マグネットの保護部材及びバランス部材の衝突音防止部材を設けた実施の形態を示す横断面部である。
【図１１】上記回転操作装置において、回転体の外周壁部をマグネットとした実施の形態を示す横断面部である。
【図１２】上記回転操作装置において、回転体の底面部をマグネットとした実施の形態を示す横断面部である。
【図１３】上記回転操作装置を構成するマグネットの着磁状態を示す平面図である。
【図１４】上記回転操作装置を構成するマグネットの着磁状態の他の形態を示す平面図である。
【図１５】磁界発生手段として電磁石を用いて構成した本発明に係る回転操作装置の要部の構成を示す横断面図である。
【図１６】上記回転操作装置におけるバランス部材の形状の他の形態（円柱状）を示す斜視図である。
【図１７】上記回転操作装置におけるバランス部材の形状の他の形態（樽形状）を示す斜視図である。
【図１８】上記回転操作装置におけるバランス部材の形状を他の形態（リング状）とした回転操作装置の要部の構成を示す横断面図である。
【図１９】上記回転操作装置におけるバランス部材の形状を他の形態（リング状）とした回転操作装置の要部の構成を示す側面図である。
【図２０】上記回転操作装置においてバランス部材を保持する部材をモータロータと一体的に構成した実施の形態における要部の構成を示す縦断面図である。
【図２１】上記回転操作装置においてバランス部材を保持する部材をディスクテーブルと一体的に構成した実施の形態における要部の構成を示す縦断面図である。
【図２２】上記回転操作装置においてバランス部材を保持する部材をディスクチャッキング部材と一体的に構成した実施の形態における要部の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  シャーシ、２  ダンパ、３  スピンドルモータ、４  ケース、７  支軸、１２  マグネット、１３  バランサ球、１４  外周壁部、２０  位置決め用凹部、２１  マグネット保護部材、２２  緩衝部材、２３  外周壁部マグネット、２４  底面部マグネット、２５  電磁石、２６  バランサ円柱、２６ａ，２６ｂ  バランサリング、２７  樽型バランサ
【図１】
0003843526.tif 000002
【図２】
0003843526.tif 000003
【図３】
0003843526.tif 000004
【図４】
0003843526.tif 000005
【図５】
0003843526.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003843526.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003843526.tif 000011
【図１１】
0003843526.tif 000012
【図１２】
0003843526.tif 000013
【図１３】
0003843526.tif 000014
【図１４】
0003843526.tif 000015
【図１５】
0003843526.tif 000016
【図１６】
0003843526.tif 000017
【図１７】
0003843526.tif 000018
【図１８】
0003843526.tif 000019
【図１９】
0003843526.tif 000020
【図２０】
0003843526.tif 000021
【図２１】
0003843526.tif 000022
【図２２】
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