JP2000331404A - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

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JP2000331404A
JP2000331404A JP11138204A JP13820499A JP2000331404A JP 2000331404 A JP2000331404 A JP 2000331404A JP 11138204 A JP11138204 A JP 11138204A JP 13820499 A JP13820499 A JP 13820499A JP 2000331404 A JP2000331404 A JP 2000331404A
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JP
Japan
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disk
turntable
center guide
resin material
spindle motor
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JP11138204A
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English (en)
Inventor
Yasushi Abe
保志 阿部
Takashi Nagamitsu
隆 永光
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Holding Or Fastening Of Disk On Rotational Shaft (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光メディア等の装置に使用されるスピンドル
モータのターンテーブルにおいて、ディスクのセンタリ
ング効果を向上し、耐久性・コスト低減を阻害する要因
を解決する。 【解決手段】 調芯爪4の先端をターンテーブル1のス
ラスト方向に面を構成、調芯爪4の曲げ弾性変形する中
心をセンターガイド3の斜辺以外に構成、調芯爪4を含
むセンターガイド3の樹脂材はターンテーブル1の樹脂
材より曲げ弾性率の低い樹脂材とし、センターガイド3
の内周に2段の高さの環状溝を設け、調芯爪4は曲げ弾
性率・熱変形温度を限定した樹脂材で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主としてDVD、C
D−ROM等の情報記録再生装置の回転駆動装置に用い
られるスピンドルモータに関し、詳しくはそのディスク
チャッキング機構に関する。
【0002】
【従来の技術】DVD等の記録ディスクの記録・再生装
置においては、高速で回転する情報記録媒体(以下、デ
ィスクと称する)に対し、ピックアップヘッドからレー
ザー光が照射され、複数の半径ピッチが1μm前後のピ
ット列に変換、またはピット列からの反射光にて情報デ
ータの記録再生を行っている。そのため、ディスクとピ
ックアップヘッドとは高精度な位置関係にあることが要
求される。この両者の間に大きな位置ずれが発生すると
情報の正確な記録再生が困難となってしまう。
【0003】記録媒体であるディスクはポリカーボネー
ト樹脂で成形作製されている。ディスククランプのため
にディスクの中央には取付穴があり、その内径の公差は
規格上0.15mmの許容範囲がある。従ってピックア
ップヘッドはこの範囲を追従しなければならない。近
年、転送レートの高速化を図るためディスクの高速回転
化が進んでおり、それに伴いピックアップヘッドの追従
速度を上げることが必要となって、ヘッドの小型・軽量
化、追従性能向上が求められるなど記録再生装置の高コ
スト化の要因となっている。
【0004】このディスクの内径バラツキからくる位置
ずれを規制し低減するための一方策として、特開平9−
231674号公報にはターンテーブルのセンタリング
外周部に複数の揺動可能な爪部を設けた構造が開示され
ている。以下、図面を参照しながら、その従来技術を用
いた例を説明する。
【0005】図5(a)は従来例の平面図を、(b)は
その構造断面図を、(c)はその部分拡大図を示す。図
においてディスク100は、ターンテーブル51の上に
取り付けられたクッションシート52に接触し駆動され
る。クランプマグネット56はターンテーブル51の中
央部に設けられ、前記ディスク100を挟んで対向した
位置にクランパ80及びクランプヨーク81を吸引し、
クランパ80がディスク100をターンテーブル51に
圧接することにより、モータ起動・停止時にディスク1
00がスリップ・離脱しないようにしている。
【0006】ターンテーブル51のセンターガイド53
の外周には半径方向に弾性変形可能な複数の調芯爪54
が設けられ、センターガイド53の外周径より突出して
いる。この調芯爪54はスラスト方向に対して角度を持
つ斜面となっていて、ディスク100がターンテーブル
51上方から挿入されるとディスク100内径に押され
た複数の調芯爪54の斜面がディスク内径下端面を突っ
張り、センターガイド53とディスク100の内径との
クリアランスを無くし、かつセンタリングを行ってい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の構成で
は、調芯爪54の先端がディスク100内径の下端に斜
めに当接しているため、センタリングがなされた状態で
もディスク100に対しては常に上側にはずそうとする
上向きの力が作用している。このため、近年の40倍速
を越えるような高回転速度を要求されている装置におい
ては、ディスク100が高速回転したとき、回転するデ
ィスク100が発生する風圧の反力やディスク100の
アンバランス力により、ディスク100をターンテーブ
ル51から浮かそうとする力が作用する。これにより、
ディスク100が上方よりクランパ80により押しつけ
られているにもかかわらず、ターンテーブル51より離
脱する現象が発生する問題点があった。
【0008】また上記の構成では、調芯爪54がセンタ
ーガイド53との外径斜面の途中から構成されていた。
そのため、センターガイド53に寸法精度の得やすいガ
ラスフィラー入りの樹脂を採用すると、調芯爪54は繰
り返し負荷に対する耐久性が不足し、折損するという問
題点があった。
【0009】また、ターンテーブル51と調芯爪54を
含めたセンターガイド53とを同一の樹脂材料で作製し
た場合、曲げ弾性率の高い樹脂材を使用すれば、ターン
テーブル51は精度良く作製できるが、調芯爪54の耐
久性が不足し、ディスク脱着による繰り返し荷重に耐え
られず、折損してしまうこととなる。逆に、曲げ弾性率
の低い樹脂材料を使用するとすれば、調芯爪54はディ
スク100の脱着による繰り返し荷重に耐えられるが、
ターンテーブル51の面振れ精度が不足し、DVD等の
高密度な記録・再生を行う装置には使用できなくなると
いう問題があった。
【0010】加えて、この種の記録・再生装置に使用さ
れるスピンドルモータに要求される使用環境温度範囲は
0℃〜70℃が要求される。特に高温環境下で長期間使
用したとき、調芯爪を樹脂で構成すると、内径の小さい
ディスクでは調芯爪の変形が大きいためクリープ現象を
起こし、当初調芯機能を有していた調芯爪が永久変形し
て、内径の大きなディスクに対して調芯機能を果たさな
くなる問題があった。
【0011】本発明は、ディスクのセンタリングを確実
に行い、高信頼性、低コスト、汎用性を実現したセンタ
リングのための自動調芯機構付きターンテーブル及びそ
れを用いたディスク駆動スピンドルモータ及びディスク
駆動装置を提供しようとするものである。
【0012】すなわち、構造簡易、組立容易、小型、高
精度で多様なディスク駆動装置に対応可能としてモータ
の生産性を高めること、超高速回転ターンテーブルをス
ピンドルモータへ対応可能としながら基本性能であるデ
ィスクの高いセンタリング性能を実現すること、これら
の性能を長期に亘って保ち高い信頼性を発揮する自動調
芯機構付きターンテーブル及びディスク駆動スピンドル
モータを提供することが本発明の命題である。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のスピンドルモータは、ディスクを載置し回転
駆動するターンテーブルと、ターンテーブルと共に回転
しディスクをガイドするセンターガイドと、センターガ
イドと一体に形成された複数の調芯爪とを備え、調芯爪
は半径方向に弾性変形可能であって、ディスクを装着し
たときディスクの内径円筒面に当接する形状とした。
【0014】また、センターガイドはディスクの内径を
ガイドする略円筒部とディスクの内径を導入する略円錐
部とを有し、調芯爪は半径方向に弾性変形可能な片持ち
梁形状であって、調芯爪の取り付け基部の軸方向位置は
ディスクの厚さ範囲よりも軸方向に突出した位置とし、
半径方向位置は略円錐部の軸方向頂部近傍とした。
【0015】さらに、センターガイドとターンテーブル
とは別体であって樹脂材で構成され、センターガイドの
樹脂材はターンテーブルの樹脂材より曲げ弾性率の低い
樹脂材とした。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明の
モータは、ディスクを載置し回転駆動するターンテーブ
ルと、ターンテーブルと共に回転し前記ディスクをガイ
ドするセンターガイドと、センターガイドと一体に形成
された複数の調芯爪とを備え、調芯爪は半径方向に弾性
変形可能であって、ディスクを装着したときディスクの
内径円筒面に当接する形状としたものである。
【0017】これにより、調芯爪はディスクに対し軸方
向の分力を与えることがなく、ターンテーブルより離脱
する現象が低減されて安定なディスクチャッキングを行
うことができる。
【0018】請求項2に記載の発明のモータは、ディス
クを載置し回転駆動するターンテーブルと、ターンテー
ブルと共に回転しディスクをガイドするセンターガイド
と、センターガイドと一体に形成された複数の調芯爪と
を備え、センターガイドはディスクの内径をガイドする
略円筒部とディスクの内径を導入する略円錐部とを有
し、調芯爪は半径方向に弾性変形可能な片持ち梁形状で
あって、調芯爪の取り付け基部の軸方向位置はディスク
の厚さ範囲よりも軸方向に突出した位置とし、半径方向
位置は前記略円錐部の軸方向頂部近傍としたものであ
る。
【0019】これにより、調芯爪は折損応力限界内で作
動し、かつディスク内径の下端近傍をガイドできる。
【0020】請求項3に記載の発明のモータは、ディス
クを載置し回転駆動するターンテーブルと、ターンテー
ブルと共に回転しディスクをガイドするセンターガイド
と、センターガイドと一体に形成された複数の調芯爪と
を備え、調芯爪の内周側には、内径または外径を異なら
せた段形状の環状溝を設けたものである。
【0021】ディスク記録再生装置の設計思想によっ
て、ディスクをチャッキングするマグネットをターンテ
ーブル側に配置するかクランパ側に配置するかの2つの
場合があるが、この段形状の環状溝を設けることによっ
てその双方に対応できる。
【0022】請求項4に記載の発明のモータは、ディス
クを載置し回転駆動するターンテーブルと、ターンテー
ブルと共に回転しディスクをガイドするセンターガイド
と、センターガイドと一体に形成された複数の調芯爪と
を備え、調芯爪の内周側には、強磁性体よりなる中空円
板をインサート成型したものである。
【0023】これにより、ディスクをチャッキングする
マグネットをターンテーブル側に配置するとき、マグネ
ットのバックヨークとなる中空円板を強固に精度よく固
定でき、信頼性の高いモータが得られる。
【0024】請求項5に記載の発明のモータは、ディス
クを載置し回転駆動するターンテーブルと、ターンテー
ブルと共に回転しディスクをガイドするセンターガイド
と、センターガイドと一体に形成された複数の調芯爪と
を備え、センターガイドとターンテーブルとは別体であ
って樹脂材で構成され、センターガイドの樹脂材はター
ンテーブルの樹脂材より曲げ弾性率の低い樹脂材とした
ものである。
【0025】請求項6に記載の発明は、センターガイド
の樹脂材は、25℃での曲げ弾性率が20,000kg
/cm2以上、40,000kg/cm2、且つ熱変形温
度150℃以上の特性を持つ樹脂材とした請求項5記載
のスピンドルモータである。
【0026】請求項7に記載の発明は、センターガイド
の樹脂材はPESまたはPEI樹脂材とした請求項5に
記載のスピンドルモータである。
【0027】これらにより、ターンテーブルは高精度に
作製でき、且つセンターガイドは曲げ弾性率の低い樹脂
材で構成でき大変形に対応できる。したがって、要求さ
れる振れ精度とセンタリング性能を満たし、且つ常温か
ら高温環境における耐久性を兼ね備えたチャッキング機
構を構成できる。
【0028】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
【0029】(実施例1)本発明の実施例を図1
(a)、(b)および図2を用いて説明する。図1
(a)は本発明の実施例による平面図、(b)は縦断面
図、図2はその部分的断面を含む拡大説明図である。従
来例と同一部品については、その説明を省略する。
【0030】図において、ディスク100は定められた
厚さを有し、定められた内径の取付穴を持っている。一
方、モータ8にはターンテーブル1が固着されている。
ターンテーブル1のフランジ面にはクッションシート2
が面振れ精度よく貼り付けられている。ターンテーブル
1の中央部にはディスク100の芯出しを行うセンター
ガイド3が備えられ、センターガイド3と一体に、半径
方向に弾性変位可能な複数の調芯爪4が設けられてい
る。ディスク100はこのターンテーブル1に載置さ
れ、センターガイド3で位置決めされ、調芯爪4で調芯
される。この調芯爪4は半径方向に弾性変形可能であっ
て、前記ディスクを装着したときディスク100の内径
円筒面に当接する形状としている。
【0031】そして、装置の側にはセンターガイド3と
同芯のクランパ80があり、それにはクランプヨーク8
1が固着されていて、ディスク100を挟んでターンテ
ーブル1と対向するようになっている。
【0032】このセンターガイド3はディスク100の
内径をガイドする略円筒部3aとディスク100の内径
を導入する略円錐部3bとを有する。調芯爪4もその外
観形状はセンターガイド3と略同一であって、略円錐部
4bとその先にある調芯部4cとを有する。但し調芯爪
4はセンターガイドの略円筒部3aより半径方向に突出
している。調芯爪4は半径方向に弾性変形可能な片持ち
梁形状であって、その取り付け基部4aの軸方向位置は
ディスクの厚さ範囲よりも軸方向に突出した位置とし、
半径方向位置は略円錐部3b、4bの軸方向頂部近傍に
ある。
【0033】調芯爪4の調芯部4cは、ディスクがない
とき軸に略平行となる円筒面と、それが略円錐部4bに
つながる頂部とで構成されるが、ディスクがあるとき、
その頂部がディスク取付穴の内径面に当接するようにな
っている。
【0034】この構造の調芯機構において、調芯爪4の
調芯部4cは、ディスク100がセンターガイド3に上
方から挿入されて調芯爪4の先端に挿入されると調芯爪
4全体がたわみ、ディスク100がさらに挿入されるこ
ととなる。ディスク100はクッションシート2上に当
接する高さまで挿入され、ディスク100の取付穴が調
芯爪4の先端を内径側にたわませると、その負荷の反力
がラジアル方向外側に作用することとなる。そしてセン
ターガイド3とディスク100の取付穴とのクリアラン
スは、調芯爪4の反力が、全ラジアル方向で均一にせし
め、ディスク100を最適にセンタリングとすることと
なる。
【0035】このように作用することで、ディスク10
0とピックアップヘッド(図示せず)の位置関係を最適
に設定するから、ディスク100が高速回転を行っても
ディスク100が発生する風圧の反力、また、ディスク
100のアンバランス力によりディスク100がターン
テーブル1から離脱しようとする力が作用しても、ディ
スク100が浮き上がる分力をもたないため、クランパ
ー5の吸引力が弱まらず、ディスク100が離脱するこ
とを防ぎ、情報データを良好な状態で記録・再生が行う
ことが可能となる。
【0036】また本実施例において、調芯爪4の取り付
け基部4aの軸方向位置はディスクの厚さ範囲よりも軸
方向に突出した位置とし、且つ半径方向位置は略円錐部
3b、4bの軸方向頂部近傍にある。
【0037】このように取り付け基部4aを軸方向に離
れた位置に構成することで調芯爪4の実質長さは従来例
に比べて長くすることができ、調芯爪4全体のバネ定数
を下げることができ、調芯爪4の基部の応力を下げるこ
とが可能となる。従って、調芯爪4がディスク100を
チャッキングする度の繰り返し負荷に対する耐久性を向
上させることが可能となる。
【0038】さらにいえば、ディスク内径から取り付け
基部4aまでの距離mはあまり大きすぎない方がよい。
調芯部4c(の頂部)と取り付け基部4aとを結ぶ直線
は、軸に対して略45°またはそれより小さい角度θと
なるように設定されていることが好ましい。調芯部4c
(の頂部)の移動軌跡の中心がディスク内径面に近いと
き、ディスクの取付穴の内径にばらつきがあっても調芯
部4cの軸方向移動距離のばらつきは小さくでき、取付
穴内径の下端付近に確実に当接させることができる。す
なわち図2の、調芯部4cの接触点からディスク取り付
け面までの寸法jをディスクの厚さの半分kの範囲する
ことができる。
【0039】また本実施例において、センターガイド3
とターンテーブル1とは別体であって樹脂材で構成さ
れ、センターガイド3の樹脂材はターンテーブル1の樹
脂材より曲げ弾性率の低い樹脂材としている。具体的に
は、センターガイド3の樹脂材は、25℃での曲げ弾性
率が20,000kg/cm2以上、40,000kg
/cm2、且つ熱変形温度150℃以上の特性を持つ樹
脂材を用いている。樹脂材名を挙げれば、PES(ポリ
エーテルサルフォン)またはPEI(ポリエステルイミ
ド)樹脂がこれに適合する。
【0040】上記構成により、ターンテーブル1にはそ
の要求特性に合致した高精度高剛性の樹脂を選択し、調
芯爪4を含めたセンターガイド3には弾性材料として適
した上記樹脂材を用いることができる。従ってターンテ
ーブルの振れ精度が良好となり、調芯爪4を含むセンタ
ーガイド3は良好な弾性と高い耐久性を与えることがで
きて、ディスク100脱着による繰り返し荷重に耐えら
れ、折損することがなくなる。
【0041】この効果をデータを用いて説明する。図3
に、調芯爪におけるクリープ特性を示す。これは、ディ
スクを装着したまま放置して開放したとき、包絡外径が
初期値より小さくなる様子である。樹脂材としては、従
来例としてPC(ポリカーボネート)と、本発明のPE
S、PEIを比べている。温度80℃での連続放置結果
である。図で明らかなようにPES・PEIは、高温環
境下で、初期にはφ15.4の調芯部4cの外径が10
0時間のクリープテスト後φ15.3前後と小さい変化
に留まり、規格限界にある最大内径φ15.15のディ
スクに対しても、十分に芯出し可能な外径を保つことが
できる。
【0042】また本実施例において、センターガイド3
の、調芯爪4の内周側には、内径または外径を異ならせ
た段形状の環状溝3d、3eを設けていて、それぞれ、
クランプマグネット6と、強磁性体よりなるバックヨー
ク7を埋め込んでいる。
【0043】この構造は、装置のクランパ80の側に強
磁性体よりなるクランプヨーク81を埋め込む場合に適
合する。図示しないが、装置の側にクランプマグネット
を組み込んだ場合は、環状溝3dには強磁性体よりなる
クランプヨークを取り付ければよい。このように本発明
によれば、装置の要求に応じて多様に対応できる。した
がって多様な成形金型を作製する必要がなく、生産性向
上とコスト低減に効果がある。
【0044】(実施例2)図4に本発明の他の実施例を
示す。図はそのターンテーブル付近の部分的構造断面図
である。
【0045】図において、センターガイド13の内周側
には環状溝13dを設けてあって、さらにその奥には、
強磁性体よりなるバックヨーク(中空円板)17が一体
にインサート成形されている。そしてその環状溝13d
にクランプマグネット16を装着している。
【0046】このような構造であるので、バックヨーク
17はセンターガイド13に強固に固着されており、ク
ランプマグネット16はバックヨーク17に吸着してい
るから脱落などの事故が防止できて信頼性が高まる。
【0047】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように請求項1
記載の発明によれば、調芯爪はディスクに対し軸方向の
分力を与えることがない。したがってターンテーブルよ
り離脱する現象が発生せず、安定した記録・再生状態が
保たれる。
【0048】また、請求項2の発明によれば、調芯爪は
折損応力限界内で作動し、かつディスク内径の下端近傍
をガイドできる。したがって寸法ばらつきのあるディス
クを長期にわたって安定してクランプできる。
【0049】請求項3の発明によれば、調芯爪の内周側
には、内径または外径を異ならせた段形状の環状溝を設
けたので、多種の金型を製作することなく装置の多様な
クランプ方式に対応できる。
【0050】そして、請求項4の発明によれば、調芯爪
の内周側には、強磁性体よりなる中空円板をインサート
成型したから、マグネットのバックヨークとなる中空円
板を強固に精度よく固定でき、信頼性の高いモータが得
られる。
【0051】さらに請求項5〜7の発明によれば、調芯
爪の機能として、様々な内径のCD−ROM、CD−R
/RW、DVD等のディスクを高温環境下で使用しても
調芯機能を確保することができ、長期にわたって信頼性
の高いスピンドルモータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施例の平面図 (b)本発明の実施例の構造断面図
【図2】本発明の実施例の部分的断面を含む拡大説明図
【図3】材料別クリープテスト表
【図4】本発明の他の実施例の部分的構造断面図
【図5】(a)従来例の平面図 (b)従来例の構造断面図 (c)従来例の構造断面図の部分拡大図
【符号の説明】
1、11、51 ターンテーブル 2、52 クッションシート 3、13、53 センターガイド 3a 略円筒部 3b 略円錐部 3d、13d、3e 環状溝 4、54 調芯爪 4a 取り付け基部 4b 略円錐部 4c 調芯部 6、16、56 クランプマグネット 7、17、57 バックヨーク(中空円板) 8 スピンドルモータ 80 クランパ 81 クランプヨーク 100 ディスク θ 調芯部と取り付け基部とを結ぶ直線が軸となす角度 j 調芯部の接触点からディスク取り付け面までの寸法 k ディスクの厚さの半分 m ディスク内径から調芯爪取り付け基部までの距離

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスクを載置し回転駆動するターンテ
    ーブルと、前記ターンテーブルと共に回転し前記ディス
    クをガイドするセンターガイドと、前記センターガイド
    と一体に形成された複数の調芯爪とを備え、前記調芯爪
    は半径方向に弾性変形可能であって、前記ディスクを装
    着したとき前記ディスクの内径円筒面に当接する形状と
    したスピンドルモータ。
  2. 【請求項2】 ディスクを載置し回転駆動するターンテ
    ーブルと、前記ターンテーブルと共に回転し前記ディス
    クをガイドするセンターガイドと、前記センターガイド
    と一体に形成された複数の調芯爪とを備え、前記センタ
    ーガイドは前記ディスクの内径をガイドする略円筒部と
    前記ディスクの内径を導入する略円錐部とを有し、前記
    調芯爪は半径方向に弾性変形可能な片持ち梁形状であっ
    て、前記調芯爪の取り付け基部の軸方向位置はディスク
    の厚さ範囲よりも軸方向に突出した位置とし、半径方向
    位置は前記略円錐部の軸方向頂部近傍としたスピンドル
    モータ。
  3. 【請求項3】 ディスクを載置し回転駆動するターンテ
    ーブルと、前記ターンテーブルと共に回転し前記ディス
    クをガイドするセンターガイドと、前記センターガイド
    と一体に形成された複数の調芯爪とを備え、前記調芯爪
    の内周側には、内径または外径を異ならせた段形状の環
    状溝を設けたスピンドルモータ。
  4. 【請求項4】 ディスクを載置し回転駆動するターンテ
    ーブルと、前記ターンテーブルと共に回転し前記ディス
    クをガイドするセンターガイドと、前記センターガイド
    と一体に形成された複数の調芯爪とを備え、前記調芯爪
    の内周側には、強磁性体よりなる中空円板をインサート
    成型したスピンドルモータ。
  5. 【請求項5】 ディスクを載置し回転駆動するターンテ
    ーブルと、前記ターンテーブルと共に回転し前記ディス
    クをガイドするセンターガイドと、前記センターガイド
    と一体に形成された複数の調芯爪とを備え、前記センタ
    ーガイドと前記ターンテーブルとは別体であって樹脂材
    で構成され、前記センターガイドの樹脂材は前記ターン
    テーブルの樹脂材より曲げ弾性率の低い樹脂材としたス
    ピンドルモータ。
  6. 【請求項6】 センターガイドの樹脂材は、25℃での
    曲げ弾性率が20,000kg/cm2以上、40,0
    00kg/cm2、且つ熱変形温度150℃以上の特性
    を持つ樹脂材とした請求項5記載のスピンドルモータ。
  7. 【請求項7】 センターガイドの樹脂材はPESまたは
    PEI樹脂材とした請求項5記載のスピンドルモータ。
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