JPH02263371A - 光情報記録媒体のハブ接合用装置 - Google Patents

光情報記録媒体のハブ接合用装置

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JPH02263371A
JPH02263371A JP1084343A JP8434389A JPH02263371A JP H02263371 A JPH02263371 A JP H02263371A JP 1084343 A JP1084343 A JP 1084343A JP 8434389 A JP8434389 A JP 8434389A JP H02263371 A JPH02263371 A JP H02263371A
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JP
Japan
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hub
disk
disk substrate
groove
center
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JP1084343A
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English (en)
Inventor
Yasushi Kikuchi
泰 菊池
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野] 本発明は、光情報記録媒体のハブ接合用装置に関するも
のであり、特に、ハブの回転中心か光情報記録媒体に形
成されたグルーブの回転中心に粒度高く合致するように
、ハブを光情報記録媒体のディスク基板に接合するため
に使用される光情報記録媒体のハブ接合用装置に関する
ものである。
[発明の技術的背景] 近年において、レーザービーム等の高エネルギー密度の
ビームを用いる光情報記録媒体が開発され、実用化され
ている。この光情報記録媒体は光ディスクと称され、ビ
デオ・ディスク、オーディオ・ディスク、さらには大容
量静止画像ファイルおよび大容量コンピュータ用ディス
ク・メモリとして使用され得るものである。
光ディスクは、基本構造としてプラスチック、ガラス等
からなる円板状の透明な樹脂基板と、この−トに設けら
れた記録層とを有する。記録層が設けられた側の基板表
面には、基板の平面性の改瀉、記録層との接着力の向上
あるいは光ディスクの感度の向上などの点から、高分子
物質からなる下塗層または中間層が設けられていること
がある。
現在、直径が130mm (5,25インチ)の光ディ
スクに関して、ハブ(感磁性ハブ)を用いる光情報記録
媒体がISO規格により定められている。この光ディス
クは中央に円形孔を備え、少なくとも一方に記録層が設
けられた二枚の円板状の樹脂基板が記録層を内側にして
接合されてなるエアーサンドイッチ構造の情報記録ディ
スクであフて、その両面にハブが接合されている。ハブ
は、光ディスクを記録および再生装置等で回転駆動させ
る際に、光ディスクの確実な装着、固定を保証するディ
スククランプとしての役割を果たすものであり、中央に
クランピング孔を有し、金属片等の感磁性体を備えてお
り、磁力により固定される。
従って、光ディスクの製造に際しては、ハブを、その回
転中心がディスク基板に形成されたグルーブの回転中心
に精度高く合致するように接合しなくてはならない。
上記のようにハブをディスクに接合する方法として、大
別すると(A)ディスク基板の中央にその中心がグルー
ブの回転中心と同心になるように設けられた円形孔を基
準としてハブを嵌合させ接合する方法と、(B)ディス
ク基板のグルーブ又はグルーブ領域境界を基準にしてx
Yテーブルを利用してグルーブの回転中心にハブの中心
が合致するようにハブを接合する方法とがある。
上記(A)の方法は、ハブの接合自体は比較的簡単であ
るが、ディスク基板の円形孔をグルーブの回転中心に対
して偏心のないように、また円形孔の直径が正確になる
ように製造しなくてはならない。これに比べて上記(B
)の方法は、ディスク基板の円形孔の偏心及び直径に影
響されることなくハブを接合することができるという利
点がある。
上記(B)に属する方法を利用したものとして、特開昭
63−76131号公報に光ディスクのディスクハブ取
付装置が提案されている。
しかしながら、上記公報に記載された装置は、実用化に
際し幾つかの問題点がある。その一つは、ディスク基板
のプレグルーブが形成されている領域とプレグルーブが
形成されていない領域との境界を検出する手段にある。
即ち、上記公報に記載された装置においては、上記公報
の第2図に示されている反射率検出器202a、202
b、202C及び202dによって上記境界を検出する
のであるが、実際的には上記プレグルーブの回転中心は
偏心が10μm以内になるようにしなくてはならず、そ
のためにはディスクハブ保持部106の中心から各反射
率検出器までの距離が、該中心から202aまでの距離
=該中心から202bまでの距離で、かつ該中心から2
020までの距離=該中心から202dまでの距離であ
って、それらの誤差が2〜3μm以内という高粒度であ
るように各反射率検出器が配置されなくてはならない。
しかしながら、このような高鯖度に各反射率検出器を配
置し、環境条件の変化に影響されることなく維持するこ
とは困難である。
また、上記公報に記載された装置を使用した場合、超音
波融着接合方法によりハブをディスク基板に粒度よ〈接
合することが極めて困難なことである。超音波融着接合
方法は、ディスク基板とハブとの固着が一瞬で完了する
ので量産性に優れている、液体接着剤を取り扱わないの
で接合装置のメンテナンスが容易である、ディスク基板
とハブとの接合面に異物としての接着剤が存在しないの
で光ディスクの性能が温湿度変化に影響され難い、など
の多くの利点を有しているために、ディスク基板にハブ
を接合する手段として極めて優れた方法である。しかし
ながら、上記公報に記載された装置を使用した場合に超
音波融着接合方法が利用し難いことは実用上好ましくな
い。ちなみに、上記公報にはハブの接合手段としては接
着剤を使用して固定する方法しか記載されていない。
上記公報に記載された装置を使用した場合、超音波融着
接合方法によりハブをディスク基板に粒度よく接合する
ことが極めて困難である理由は次の通りである。即ち、
超音波融着の原理は、超音波電気エネルギーを機械的振
動エネルギーに変換し、同時に加圧することによってデ
ィスク基板とハブとの接合面に摩擦熱を発生させ接合面
を溶融して溶着させるものである。従って、融着時に超
音波融着機のホーンが振動するため、通常ホーンのノー
ダルポイント(振幅の最も小さな点)を0リングなどを
使用して、弾性的に保持している。
よって、このようなホーンの先端に仮固定されたハブを
、前記グルーブの回転中心に対して安定して高精度に心
出しした状態で接合させることは極めて困難である。
[発明の目的] 本発明は、特殊の精度の高い、グルーブ又はグルーブ領
域検出手段を備えた接合装置を使用することなく、ディ
スク基板グルーブの回転中心に対して高精度に心出しし
た状態で、高能率で容易に安定してハブをディスク基板
に接合することができる光情報記録媒体のハブ接合用装
置を提供することを目的とする。
[発明の要旨] 本発明は、ディスク基板の内周部を吸着するための真空
溝を外周部に、ハブのクランピング孔を嵌合させるため
のハブ係止突起を中心部にそれぞれ設け、ディスク基板
載置面を上端に有するスピンドル主軸を垂直にして、ベ
ースに固定されたスピンドルケースに回動可能に設けて
成るディスク回転手段、該ディスク基板の外周部を吸着
するための真空溝を該ディスク回転手段を取り囲んで上
端に有する、水平方向及び垂直方向に移動可能なディス
ク偏心補正手段、該ディスク基板に形成されているグル
ーブ又はグルーブ領域境界を検出する手段、及びハブを
超音波融着により接合する手段を少なくとも具備したこ
とを特徴とする光情報記録媒体のハブ接合用装置にある
[発明の詳細な記述] 本発明のハブ接合用装置を、添付した図面を参照しなが
ら詳しく説明する。
第1図は、本発明の光情報記録媒体のハブ接合用装置の
一実施例を示す、一部断面概略図である。
第1図において、ハブ接合装置は、ベース1に固定され
たディスク回転手段、ベース1に固定されたディスク偏
心補正手段、ディスク回転手段に載置されるディスクの
外周部の上部に配置されたグルーブ領域境界検出手段3
00、及びディスク回転手段の中央部の上部に配置され
た超音波融着接合手段400から構成されている。
ディスク回転手段は、ベース1に固定されたスピンドル
ケース101にスピンドル主軸102が回動可能に軸を
垂直にして設けられており、スピンドル主軸102の上
部にはディスク基板載置面103を」二面に有するディ
スク基板載置部104が設けられ、ディスク基板載置部
104の上面の中央部にはハブ20を収容し得る大きさ
の凹部105が設けられ、凹部105の中心部にはハブ
20のクランピング孔を嵌合させるためのハブ係止突起
106が、ディスク基板載置面103から突出してスピ
ンドル主軸と同心になるように設けられており、ディス
ク基板載置部104の上面の外周部にはディスク基板1
0の内周部を吸着するための真空溝107が設けられ、
スピンドル主l1ilh102の下部にはタイミングプ
ーリー108が取り付けられタイミングベルト109を
介して、モータ110により回動されるように構成さね
ている。真空溝107はスピンドル主軸102の軸内に
設けられた長孔111に連通しており、スピンドル主軸
102の下端に取り付けられたロータリージヨイント1
12及びホース113を介して真空ポンプ(図示せず)
により吸引されるようになっている。スピンド、ル主軸
102は、軸方向の移動及び横ぶれかないように高い剛
性でスピンドルケース101に取り付けることが必要で
、そのためには例えばアンギュラベアリングを使用して
取り付けることが好ましい。ハブ係止突起106の先端
部の外径は、ハブ20のクランピング孔の直径(5,2
5インチの光ディスクに関しては4mm)と実質的に同
じ寸法であり、そのクリアランスは0.006mm以内
であることが好ましい。また、ハブ係止突起106の根
元部は、その先端部よりも若干(1mm程度)小さい外
径に形成されていることが好ましい。四部105は、デ
ィスク基板10の両面にハブを接合させる場合、二枚目
のハブを接合する際に先に接合したハブを収容するため
の空間であって、最初のハブ20を接合する場合には、
凹部105にハブに相当する大きさのスペーサ114を
入れておく。前記のようにハブ係止突起106の根元部
を、その先端部よりも若干小さい外径に形成する理由は
、二枚目のハブを接合する際にハブ係止突起106を貫
通する先に接合したハブによって、心出しのときのディ
スク基板の移動を制限しないようにするためである。モ
ータ110は、速度制御が容易であり、回転角度を指定
し易い点からステッピングモータが好ましい。
ディスク偏心補正手段は、それ自体公知のXYZテーブ
ル(XYZステージ)である。即ち、ディスク偏心補正
手段は、ベース1に固定されたZ方向微動機構201に
より垂直方向に移動可能に支持されたZテーブル202
上に、X方向微動機構203が固定され更にXテーブル
204が第1図において左右水平方向に移動可能である
ように設けられており、そして、Xテーブル204−ト
にY方向微動機構(図示せず)が固定され更にYテーブ
ル205が第1図において紙面の表裏水平方向に移動可
能であるように設けられて構成されている。Zテーブル
202、Xテーブル204及びYテーブル205は、前
記ディスク回転手段を取り囲むようにドーナッツ状の構
造になっている。Yテーブル205の上面206にはデ
ィスク基板10の外周部を吸着するための真空溝207
か設けられ、ホース208を介して真空ポンプ(図示せ
ず)により吸引されるようになっている。Zテーブル2
02、Xテーブル204及びYテーブル205のストロ
ークは、5.25インチディスクの場合それぞれ±1m
m程度あればよく、分解能はXテーブル204及びYテ
ーブル205について1μm程度、Zテーブル202に
ついて10μm程度あればよい。また、Zテーブル20
2により、Yテーブル205の上面206は、ディスク
基板載置面103と同一水平面(「同」ポジション)、
ディスク基板載置面103よりも高い(「高」ポジショ
ン)、及びディスク基板載置面103よりも低い(「低
」ポジション)の三個のポジションが選択できるように
設定されている。5.25インチディスクの場合につい
ては、「高」ポジションは上面206がディスク基板載
置面103よりも約1mm高くなり、「低」ポジション
は上面206がディスク基沢載置面103よりも約1m
m低くなる。
グルーブ領域境界検出手段300は、ディスク基板10
の表面に形成されているグルーブ領域11の、グルーブ
が形成されていない部分との境界12を検出する手段で
ある。グルーブの回転中心を検出する方法としては、グ
ルーブ領域とグルーブが形成されていない部分とで光反
射率が異なるので、このように両者の反射率を測定する
ことにより上記境界を検出する方法のほか、グルーブ領
域の任意の一木のトラックを検出する(トラックがスパ
イラル状で形成されていても、トラックピッチは極めて
小さいのでトラックは同心円と見なすことができる)方
法もある。本発明においてはどちらの方法を採用しても
よく、前者の方法の場合には、グルーブ領域境界検出手
段300として、顕微鏡、ラインセンサ、CCDカメラ
、その他を使用することができ、後者の方法の場合には
、光ピツクアップその他を使用することができる。第1
図においては、グルーブ領域境界検出手段300として
顕微鏡+CCDカメラ+CRTデイスプレー十記憶装置
の組合せを使用している。
超音波融着接合手段400としては、一般に市販されて
いるものを使用することができる。例えば、超音波が超
音波発信器401から発振され、コンバータ402を経
て印加ホーン403に伝達されるようになっている超音
波融着機を使用することかできる。第1図に示すような
先端形状の印加ホーン403を有するものであって、ハ
ブ20を予め取り付けておく型のものではない。
次に、第1図に示すハブ接合装置を使用して、ディスク
基板にハブを接合する方法について説明する。
(1)Z方向微動機構201によりZテーブル202を
「低」ポジションにする。凹部105内にスペーサ11
4を入れ、ディスク基板載置面103にディスク基板l
Oを第1図に示すように載せ、真空溝107から吸引し
てディスク基板10をディスク基板載置面103に吸着
固定する。
ディスク基板10の上にハブ20を載せておく。
ハブ20は、第2図にその斜視図を示すように、略円環
状であり、中心にクランピング孔21が形成され、外周
部にリング状の突起部22が形成され、反対面には感磁
性体(図示せず)が取り付けられている。ハブ20は、
突起部22を下にしクランピング孔21をハブ係止用突
起106に嵌合させてディスク基板10上に載せる。
(2)次に、グルーブ領域検出手段300によりグルー
ブ領域11の境界12の位置を検出し記憶させておく。
このときの境界12の位置を0°方向の境界位置(po
 )とする。次いで、モータ110を駆動させてスピン
ドル主軸102を90゜回転させ、その時の境界12の
位置を検出し記憶させておく。この時の境界12の位置
を90°方向の境界位置(P9゜)とする。以下同様に
して90”ずつスピンドル主軸102を回転させ、その
都度境界12の位置を検出して、180°方向の境界位
置(PI8゜)及び270°方向の境界位置(P27゜
)を求める。このようにして四方向の境界位置を求める
これらの境界位置をCRTデイスプレーに写し出したも
のを第3図に示す。第3図において、PoとPI30と
の差(Dx)の半分をX方向の偏心1δ8とし、P9゜
とP27゜との差(D7)の半分をY方向の偏心量δ7
とする。
(3)次いで、Z方向微動機構201によりZテーブル
202を「同」ポジションにする。真空溝207から吸
引してディスク基板10をYテーブル205の上面20
6に吸着固定する。次いで真空溝107からの吸着を止
め、ディスク基板10をディスク基板載置面103に対
してフリーにする。
(4)次いで、Z方向微動機構201により2テーブル
202を「高」ポジションにし、X方向微動機構203
を作動させて、Xテーブル204を上記(2)で求めた
偏心量δXだけ偏心量が零になる方向に移動させ、Y方
向微動機構を作動させて、Yテーブル205を上記(2
)で求めた偏心量δ7だけ偏心量が零になる方向に移動
させる。
(5)次いで、Z方向微動機構201により2テーブル
202を「同」ポジションにし、真空溝107からも吸
引してディスク基板10をディスク基板載置部103に
吸着固定する。
(6)次いで超音波融着接合手段400を作動させて、
常法によりハブ20をディスク基板10に融着接合させ
る。この際突起部22が溶融して消滅し両者は強固に接
合される。
(7)真空溝107及び真空満207による吸着を解放
して、ハブが接合されたディスク基板を取り出す。
上記の工程によりディスク基板の片面に、ディスク基板
のグルーブの回転中心に正確に心出しされた状態でハブ
を接合することが〒きる。このようにして得られたディ
スク基板の反対側の面にハブを接合するには、スペーサ
114を取り出し凹部105に接合されたハブが入るよ
うにディスク基板を載置する他は上記の方法と同様にし
てハブを接合させればよい。
上記の説明から明らかなように、ディスク基板に最初に
ハブを接合させる場合には、ディスク基板載置部104
に凹部105が形成されていない装置を使用することも
できる。
また、光ディスクは、磁性層からなる記録層が形成され
た、いわゆる光磁気ディスクであってもよい。この場合
、二枚の樹脂基板は、いわゆるエアーサンドイッチ構造
で組立てられる必要はなく、内側および外側のリング状
スペーサーも不要である。この光磁気ディスクの組立て
においても本発明の効果が発揮されることは勿論である
また、本発明の装置を使用してハブを接合できる光ディ
スクは、磁性層からなる記録層が形成された、いわゆる
光磁気ディスクであってもよい。
本発明の装置により接合できるハブ及びデイスり基板と
しては、超音波融着により接合できるものであれば公知
のものが任意に利用できる。
ハブ(感磁性ハブ)は、ディスク基板と良好に接合する
ものであれば特に限定はなく、ポリカーボネート樹脂、
ポリアクリル樹脂およびアセタール樹脂等の熱可塑性樹
脂を挙げることができる。
また、ハブは、熱膨張係数および吸湿膨張係数を考慮し
てディスク基板と同じ材質を用いることが好ましい。
ハブ(感磁性ハブ)の構成に必要な、感磁性体は、鉄、
鉄を含む合金などの感磁性物質からなるものであるが、
さびにくい物質からなるものであることが好ましい。感
磁性体の形態は、特に限定はないが、代表的な形態とし
ては、棒状、板状、リング状等の感磁性片、さらには感
磁性体を粉状にした感磁性粉を挙げることができる。感
磁性粉を、ハブの材料に練り込んで、射出成形を行なう
こともできる。
ディスク基板の材料は、従来より光情報記録媒体のディ
スク基板材料として用いられている各種の材料から任意
に選択することができ、ハブと同様の材料が好ましい。
記録層が設けられる側のディスク基板表面には、平面性
の改善、接着力の向上および記録層の変質の防止の目的
で、下塗層(および/または中間層)が設けられていて
もよい。
記録層に用いられる材料の例としては、Te、Zn% 
I n、Sn、Zr、AIt%Ti、Cu。
Ge%Au、Pt等の金属;Bi、As、Sb等の半金
属;Si等の半導体;およびこれらの合金またはこれら
の組合わせを挙げることができる。
また、これらの金属、半金属または半導体の硫化物、酸
化物、ホウ化物、ケイ素化合物、炭化物および窒化物等
の化合物:およびこれらの化合物と金属との混合物も記
録層に用いることができる。
あるいは、色素、色素とポリマー、色素と前掲の金属お
よび半金属との組合わせを利用することもできる。
記録層には、さらに記録層材料として公知の各種の金属
、半金属あるいはそれらの化合物などが含有されていて
もよい。
記録層は、上記材料を蒸着、スパッタリング、イオンブ
レーティング、塗布などの方法により基板上に直接にま
たは下塗層を介して形成することができる。
[接合例] 第1図に示す装置を使用して、5.25インチのディス
ク基板の表裏の両面にハブを超音波融着法により接合し
た。接合時間は約35秒であり、接着剤により接合する
場合の約半分の時間であった。
同一条件で接合した30枚のディスクについて、ハブの
偏心量を測定した。その結果を下記に示す。
一心−m 0〜5未満 5〜10未満 10〜15未満 15〜20未満 20以上 −」ur− [比較接合例] 第4図に示すような、印加ホーン403゛の中心にハブ
係止用ビン404が設けられた超音波融着機と、第1図
に示すようなハブ係止突起106がなくZテーブルのな
い通常のXYテーブルとを使用して、ハブを印加ホーン
403”に磁力で仮固定させた状態で、前記[接合例コ
と同様にしてディスク基板10゛の表裏の両面にハブを
超音波融着法により接合した。
同一条件で接合した30枚のディスクについて、ハブの
偏心量を測定した。その結果を下記に示す。
一偏&匹工  −皿盈一 0〜5未満      2 5〜10未満     5 1O〜15未満     4 15〜20未満     7 20〜25未満     3 25以上     9 接合例と比較接合例との結果の比較から明らかなように
、比較接合例においては、9枚が偏心量25μm以上で
あって実用に供し得ないものであり、偏心量25μm未
満のものであっても広範囲にばらついており接合精度が
悪いのに対し、本発明の装置を使用して接合した接合例
においては、全て偏心量201.1m未満であり、偏心
量10μm未満が22枚あり、極めて接合精度が優れて
いる。
[発明の効果] 本発明の光情報記録媒体のハブ接合用装置は、前記のよ
うに優れた特長を有する超音波融着接合方法を使用しな
がらも、超音波融着ホーンの振動に影響されることなく
、ディスク基板の孔の精度に左右されることなく、ディ
スク基板のグルーブの回転中心に対してハブを高精度に
心出しした状態で、短時間で容易に安定してハブをディ
スク基板に接合することができるという顕著に優れた効
果を奏することができる。
また、本発明の光情報記録媒体のハブ接合用装置は、グ
ルーブの境界を検出する手段の高精度のアライメントが
不要であるので、長期間使用しても接合精度が低−ドす
る恐れがなく安定して使用できるという優れた効果も奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光情報記録媒体のハブ接合用装置の
一実施例を示す、一部断面概略図、第2図は、ハブの一
例を示す斜視図、 第3図は、ディスク基板のグルーブ領域の境界位置を検
出した状態をCRTデイスプレーに写し出したものの概
略図、 第4図は、比較接合例で使用した接合装置の一部概略図
である。 1:ベース、 10.10′ :ディスク基板、 11ニゲループ領域、  12:境界、20:ハブ、 
  21:クランピング孔、22:突起部、   23
:感磁性体、101ニスピンドルケース、 102ニスピンドル主軸、 103:ディスク基板載置面、 104 : 105 : 107 : 108 : 109 : 110 : 1 l 2 : 113 : 20 l : 202 : 203 = 204 : 205 : 207 : 300 : 400 : 401 : 402 : 403. 404 : ディスク基板載置部、 四部、   106:ハブ係止突起、 真空溝、 タイミングプーリー タイミングベルト、 モータ、   111:長孔、 ロータリージヨイント、 ホース、   114ニスペーサ、 Z方向微動機構、 Zテーブル、 X方向微動機構、 Xテーブル、 Yテーブル、  206:上面、 真空溝、    208:ホース、 グルーブ領域境界検出手段、 超音波融着接合手段、 超音波発信器、 コンバータ、 403’  :印加ホーン、 ハブ係止用ビン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ディスク基板の内周部を吸着するための真空溝を外
    周部に、ハブのクランピング孔を嵌合させるためのハブ
    係止突起を中心部にそれぞれ設け、ディスク基板載置面
    を上端に有するスピンドル主軸を垂直にして、ベースに
    固定されたスピンドルケースに回動可能に設けて成るデ
    ィスク回転手段、該ディスク基板の外周部を吸着するた
    めの真空溝を該ディスク回転手段を取り囲んで上端に有
    する、水平方向及び垂直方向に移動可能なディスク偏心
    補正手段、該ディスク基板に形成されているグルーブ又
    はグルーブ領域境界を検出する手段、及びハブを超音波
    融着により接合する手段を少なくとも具備したことを特
    徴とする光情報記録媒体のハブ接合用装置。
JP1084343A 1989-04-03 1989-04-03 光情報記録媒体のハブ接合用装置 Pending JPH02263371A (ja)

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JP1084343A JPH02263371A (ja) 1989-04-03 1989-04-03 光情報記録媒体のハブ接合用装置

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