JPH10311330A - 動圧軸受及びこれを用いたモータ - Google Patents

動圧軸受及びこれを用いたモータ

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JPH10311330A
JPH10311330A JP13590197A JP13590197A JPH10311330A JP H10311330 A JPH10311330 A JP H10311330A JP 13590197 A JP13590197 A JP 13590197A JP 13590197 A JP13590197 A JP 13590197A JP H10311330 A JPH10311330 A JP H10311330A
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JP
Japan
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dynamic pressure
groove
insertion hole
peripheral surface
shaft
Prior art date
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Application number
JP13590197A
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English (en)
Inventor
Yoshio Fujii
義雄 藤居
Hitoshi Uragami
斉 浦上
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Nidec Corp
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Nidec Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スリーブの加工を簡素化して高精度な動圧軸受
及びこれを用いたモータを簡単に得られるようにする。 【解決手段】スリーブ22のシャフト挿通用の円筒状挿
通孔23の内周面に、複数の溝36から成る動圧発生用
溝部35を形成する。これら各溝36を挿通孔23の内
周面の母線方向に形成し、このとき各溝36それぞれの
上、下端部は同一方向に屈曲した“く”字状を成すと共
に、各溝36それぞれの中央部が“く”字状の上、下端
部をつなぐ直線状を成すようにし、各溝36の上端及び
下端側それぞれに各溝36を連結した環状溝37、38
を形成する。また、各溝36の直線部分に対向するシャ
フトの周面には環状凹部を形成して、この環状凹部での
シャフトの径をその他の部分よりも小径にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームプ
リンタ(以下、LBPという)の光走査等に用いられる
ポリゴンミラーの回転用モータや、記録ディスク用スピ
ンドルモータ等の高精度な駆動モータに使用される動圧
軸受及びこれを用いたモータに関する。
【0002】
【従来の技術】LBPの光走査用のポリゴンミラーの回
転用モータや、CD−ROM、光磁気ディスク、フロッ
ピディスク、ハードディスク等の記録ディスク用のスピ
ンドルモータでは、従来より小型化、高速化、静粛性の
要請に対応するために、転がり軸受に代わり滑り軸受の
一種である動圧軸受が広く採用されている。
【0003】一般に動圧軸受は、固定側として内周面が
円筒状の挿通孔を有するスリーブと呼ばれる部材の内側
に、円柱状のシャフトが遊通され、このシャフトの外周
面或いはスリーブの内周面の少なくとも一方にはヘリン
グボーン状溝が刻設され、スリーブの挿通孔の内周面と
シャフトの外周面との間の隙間にはオイル等の潤滑剤が
充填されている。
【0004】そして、モータの回転によりシャフトの外
周面とスリーブの挿通孔内周面との間において、ヘリン
グボーン状溝付近に動圧が発生し、この動圧によって転
がり軸受と同様にシャフトとスリーブとは相対的に回転
自在に支持されるのである。
【0005】従来の動圧軸受の詳細な構成について説明
すると、図7に示すように、スリーブ1に内周面が円筒
状の挿通孔2が形成され、この挿通孔2の一端の開口側
にこの開口を閉塞すべくスラスト受3がスリーブ1に嵌
着されている。また、円柱状のシャフト4が挿通孔2に
遊通され、このシャフト4の一端は曲面状に加工されて
スラスト受3に当接し、シャフト4の外周面の2箇所に
ヘリングボーン状溝5、6が刻設されている。尚、シャ
フト4の他端側には、図示しないポリゴンミラーやディ
スク等の負荷がかかるようになっている。
【0006】ところで、両ヘリングボーン状溝5、6は
シャフト4の安定支持のために所定の間隔を隔てて刻設
されており、挿通孔2の内周面の両ヘリングボーン状溝
5、6間及びその両側に対向する位置には、潤滑剤の溜
部としての環状凹部7及び8、9が形成されている。さ
らに、スリーブ1の挿通孔2の開口と反対側には、挿通
孔2の外周方向に漸次拡開したテーパ面10が挿通孔2
の周面に連続して形成されており、このように拡開した
テーパ面10に潤滑剤が表面張力によって保持されるの
である。
【0007】そして、上記した環状凹部7〜9を形成す
ることによって、挿通孔2の内周面の両ヘリングボーン
状溝5、6それぞれに対向する位置には環状凸部12、
13が形成され、環状凹部8とテーパ面10との境界付
近にも環状凸部14が形成されると共に、スリーブ1の
スラスト受3の嵌着側端部にも環状凸部15が形成され
ている。
【0008】このとき、環状凸部12、13の内径は共
にR1に設定され、環状凸部14、15の内径も共にR
2(≧R1)に設定される一方、各環状凹部7〜9の内
径は全て同じ値であるR3に設定され、これら各寸法
は、R1≦R2<R3の関係を満たすように設定されて
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の動圧軸受の構成では、スリーブ1に挿通孔2を形成
し、更にその挿通孔2の内周面を切削加工して環状凹部
7〜9や環状凸部12〜15を形成しなければならない
ため、スリーブ1の加工に非常に手間がかかるという問
題があった。
【0010】特に加えて、挿通孔2の環状凹部7〜9の
加工が断続的になり、加工具の押圧力が均一にならない
ため、加工精度を維持するのに熟練を要するものであっ
た。
【0011】また、挿通孔2の中心軸を含む断面におい
て、テーパ面10と挿通孔2の内周面とが、図8に示す
ように角張った状態で連続している。そして、他端側の
負荷によってシャフト4が低速回転時等の不安定な状態
にあるとスラスト受3に当接した一端側を中心としたす
りこぎ運動をすることがあり、そのときにシャフト4が
テーパ面10と挿通孔2の内周面との角張った交差部C
に当たってシャフト4とスリーブ1が互いに摩耗し、摩
耗粉が潤滑剤に混入し、潤滑作用の低下を招いたり回転
の抵抗となって回転効率の低下を招くなどのおそれがあ
った。
【0012】この発明が解決しようとする課題は、スリ
ーブの加工を簡素化して高精度な動圧軸受及びこれを用
いたモータを簡単に得られるようにすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
内周面が円筒状の挿通孔を有するスリーブと、前記挿通
孔に遊通されたシャフトと、前記スリーブの前記挿通孔
の内周面に刻設された動圧発生用溝部とを備え、前記動
圧発生用溝部が前記挿通孔の内周面の母線方向に形成さ
れた複数の溝から成り、前記各溝が、少なくとも2箇所
のく字状部分とこれらく字状部分をつなぐ直線部分とか
ら成り、前記シャフトの前記各溝の直線部分に対向する
部分が前記シャフトの他の部分より小径であることを特
徴としている。
【0014】このような構成によれば、各溝それぞれの
く字状部分により動圧が発生し、各溝の直線部分では動
圧はほとんど発生せずにシャフトとの間の隙間に潤滑体
が保持され、しかもく字状部分を少なくとも2箇所設け
ているため、シャフトのバランスをとることができ、シ
ャフトの安定した支持が可能になる。このとき、従来の
ように挿通孔内周面に環状凹部を形成するためにスリー
ブを切削加工する必要がなく、同一径の挿通孔内周面に
動圧発生用溝部の各溝を転造加工等により比較的簡単に
加工できるため、従来に比べてスリーブの加工を精度低
下させることなく簡素化できる。なお、内周面が円筒状
とは、全て同一径のことである。
【0015】このとき、請求項2に記載のように、前記
動圧発生用溝部の前記各溝が、転造加工により連続的に
形成されていると、加工工具を取り替えることもなくい
わゆる一筆書きのように動圧発生用溝部の各溝が形成さ
れるため、簡単かつ高精度に各溝を形成できる。
【0016】また、請求項3に記載のように、前記動圧
発生用溝部の前記各溝が転造加工により連続的に形成さ
れ、前記各溝の両端側それぞれに前記各溝を連結した環
状溝が転造加工または切削加工により形成されている
と、この環状溝が潤滑体の溜部となると共に、母線方向
の複数の溝が連結されるので、両端部での動圧が均一に
なり、安定した軸受機能を実現できる。
【0017】さらに、請求項4に記載のように、前記挿
通孔の開口端部に漸次拡開したテーパ面が前記挿通孔の
内周面に連続して形成され、前記挿通孔の内周面と前記
テーパ面との境界部分が曲面状を成していると、シャフ
トがすりこぎ運動をして、この挿通孔の内周面とテーパ
面との境界にシャフトが接触しても、その接触部分にお
ける応力は、角張っている場合に比べて小さくなり、シ
ャフトやスリーブの摩耗が緩和される。
【0018】また、請求項5に記載のように、上記した
動圧軸受を備えたモータとすると、安価で長寿命かつ低
騒音のモータが実現される。なお、このモータとは、例
えばCD−ROM、光磁気ディスク、フロッピディスク
等のリムーバブル型ディスク或いはハードディスク等の
記録ディスクの駆動用モータや、LBP用モータであ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
1ないし図6を参照して説明する。但し、図1はこの発
明の動圧軸受を用いたフロッピディスク用モータの断面
図、図2は図1の一部の断面図、図3は図2の一部の展
開図、図4はある状態の一部の断面図、図5及び図6は
動作説明図である。
【0020】まず、モータの構成を示す図1について説
明する。
【0021】図1において、21は固定されたベース
板、22はベース板21に固定されたスリーブであり、
内周面が円筒状の挿通孔23がスリーブ22の中央部に
上下方向に形成されている。24は挿通孔23の下端の
開口を閉塞すべくスリーブ22に嵌着されたスラスト
受、25は下端がスラスト受24に当接した状態で挿通
孔23に挿通されたシャフト、26はケイ素鋼板が積層
されて成りスリーブ22に装着されベース板21に固定
されたコア、27はステータコイルであり、コア26に
巻装され、コア26と共にステータ28を構成してい
る。このとき、シャフト25の外周面と挿通孔23の内
周面との間には潤滑体としてオイル等の潤滑剤が充填さ
れている。
【0022】さらに図1において、30はシャフト25
の上端部に圧入等により固着されたロータハブで、記録
ディスク(図示せず)であるフロッピディスクが載置さ
れるもので、31はロータハブ30の周縁部下面に固定
して取り付けられた皿状のロータヨーク、32はロータ
ヨーク31上に載置されるようにしてロータハブ30の
上面に取り付けられたクランプマグネットで、ロータハ
ブ30に載置される記録ディスクを磁気吸引して保持す
るもので、33は駆動用マグネットであり、ロータヨー
ク31の周縁内側に固定して取り付けられ、ステータ2
8と磁気作用をなす。
【0023】ところで、スリーブ22の挿通孔23の内
周面には、図2に示すような動圧発生用溝部35が形成
されており、この動圧発生用溝部35は詳細には図3に
示すように複数の溝36から成り、挿通孔23にシャフ
ト25が挿通されることにより動圧軸受が構成されるの
である。
【0024】そして、これら各溝36は挿通孔23の内
周面の母線方向(ここでは上下方向)に形成されて周方
向に等間隔に配置され、各溝36それぞれの上、下端部
が同一方向に屈曲した“く”字状を成すと共に、各溝3
6それぞれの中央部が“く”字状の上、下端部をつなぐ
直線状を成している。また各溝36の上端及び下端側そ
れぞれには、各溝36を連結した環状溝37、38が形
成されている。
【0025】さらに、図3に示すように各溝36の直線
部分に対向するシャフト25の周面には環状凹部40が
形成され、図1や図4にも示されているようにシャフト
25のその他の部分よりも小径になっている。そして、
このシャフト25の環状凹部40と挿通孔23の内周面
との間の隙間は、環状凹部40以外のシャフト25の外
周面と挿通孔23の内周面との間の隙間よりも広くなっ
ており、その結果シャフト25の環状凹部40と挿通孔
23の内周面との間の隙間はオイル等の潤滑剤の溜部と
して機能し、かつ隙間の広いところは狭いところよりも
動圧が小さく作用し、実質的には挿通孔23の上下端部
でシャフト25を安定に支持するようになる。また、挿
通孔23の上端部及び下端部には、図4に示すように、
挿通孔23の外周の方向に漸次拡開したテーパ面42、
43が連続的に形成され、挿通孔23の内周面とテーパ
面42、43それぞれとの境界部分が従来のように角張
ることなく曲面状を成している。
【0026】次に、動圧発生用溝部35の各溝36の加
工手順について展開状態を示す図5及び図6を参照して
説明する。これら各溝36は転造加工により形成され、
このとき使用される加工工具は、例えばその外周面にボ
ールが回転自在に取り付けられており、これにより挿通
孔23内をその中心軸方向及び周方向に摺動させてボー
ルが当接する面に溝が形成されるようになっている。
【0027】まず、図5に示すように上記した加工工具
が周方向に一周摺動されて下側の環状溝38が形成さ
れ、その後加工工具がスタート位置Sに配置されて挿通
孔23内を中心軸方向及び周方向に摺動され、挿通孔2
3の内周面に下から上に向かって“く字”、“直線”及
び“く字”から成る1つ目の溝36が連続的に形成され
る。
【0028】次いで、溝36の周端で加工工具が隣接す
る溝36の間隔dに相当する分だけ周方向に摺動され、
今度は上から下に向かって2つ目の溝36が形成され、
これらの動作が繰り返されて複数の溝36が連続的に形
成され、最後の溝36の終端Eに加工工具が達すると、
加工工具が周方向にほぼ一周摺動されて上側の環状溝3
7が形成され、動圧発生用溝部35の加工が完了する。
このようにひとつの加工工具によって動圧発生用溝部3
5がいわゆる一筆書きにて連続的に形成されるのであ
る。
【0029】このとき、下側の環状溝38の形成後にひ
とつの溝36を形成し、次いで上側の環状溝37を形成
して残りの溝36を上記したように順次形成してもよ
い。尚、環状溝37、38に関しては、上述のほかに溝
36とは別に転造加工或いは切削加工により形成しても
構わない。
【0030】さらに、動圧発生用溝部35の各溝36そ
れぞれの両端のく字部分により動圧が発生する一方、各
溝36の両端部間の直線部分ではく字部分に比べて動圧
は極小になり、シャフト25の環状凹部40との間の隙
間に潤滑剤が保持されるため、シャフト25が上下端の
動圧による軸受機能によって安定して回転自在に支持さ
れる。また、潤滑剤が流出しても環状凹部40の潤滑剤
が補給されるため、それだけ軸受機能が維持できる。
【0031】従って、上記実施形態によれば、従来のよ
うに環状凹部の形成のためにスリーブ2の挿通孔23は
開口部付近(テーパ面42等)以外は実質的に同一径の
内周面とすることができる。このような同一径の内周面
はバイト等の加工具の位置を変更する必要がなく、被切
削部に対する加工具の押圧力が変動しないので、加工面
を均一にすることができ、従来に比べて簡単かつ高精度
に仕上げることができる。
【0032】よって、従来では加工が困難であったスリ
ーブ22の挿通孔23が加工し易くなったことで、この
動圧軸受は簡単かつ高精度に形成することができる。
【0033】また、動圧発生用溝部35の各溝36の両
端に環状溝37、38を形成することによって、図5に
示すように上端で分断されている母線方向の溝36同士
が連結されるので両端部での動圧が均一になると共に、
環状溝37、38が潤滑剤の溜部としても機能するた
め、動圧発生用溝部35により発生する動圧の安定化を
図ることが可能になる。
【0034】さらに、挿通孔23の内周面とテーパ面4
2、43との境界部分が曲面状を成すようにしたため、
シャフト25が低速回転時にすりこぎ運動をして、この
挿通孔23の内周面とテーパ面42、43との境界にシ
ャフト25が接触しても、その接触部分における応力は
角張っている場合よりも小さくなり、シャフト25やス
リーブ22の摩耗を緩和することができる。また、接触
抵抗も緩和されるので、回転効率の低下を招かないし、
当然摺動音も低くなるので、低騒音のモータとなる。
【0035】なお、上記実施形態では、挿通孔23の内
周面とテーパ面42、43との境界部分が曲面状を成す
ようにした場合について説明したが、挿通孔23の内周
面とテーパ面42、43との境界が、従来のように曲面
状を成さずに角張った状態で交差してもよく、この場合
には上記したスリーブ22の加工の更なる簡素化という
効果を得ることができる。
【0036】また、上記実施形態では、フロッピディス
クを駆動するためのモータに適用した場合について説明
しているが、それ以外の記録ディスクであってもこの発
明は適用でき、回転数が1000[rpm]以上の高速回
転のモータが好ましい。また、LBPに用いられる高精
度を要請されるモータにも適用でき、上記と同等の効果
を達成することができるのは勿論である。
【0037】さらに、動圧発生用溝部35の各溝36の
く字状部分は上記したように2箇所に限るものではな
く、各溝36のく字状部分が3箇所以上であり、これら
く字状部分が直線部分によりつながれているものであれ
ばよく、この場合も上記実施形態と同等の効果を得るこ
とが可能である。
【0038】また、上記した動圧軸受は潤滑体としてオ
イル等の潤滑剤を用いているが、空気を用いても構わな
い。
【0039】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、スリーブの同一径の挿通孔内周面に動圧発生用
溝部の各溝を形成するため、従来のように挿通孔内周面
に環状凹部を形成するためにスリーブを切削加工する必
要がなく、動圧発生用溝部の各溝は転造加工等により比
較的簡単かつ高精度に加工でき、従来に比べてスリーブ
の加工を簡素化できる。
【0040】また、各溝それぞれに少なくとも2箇所の
く字状部分を設け、これらく字状部分を直線部分でつな
ぐようにしたため、シャフトのバランスをとることがで
き、シャフトの安定した支持が可能になる。
【0041】さらに、請求項2に記載の発明によれば、
動圧発生用溝部の各溝を転造加工により連続的に形成す
ることにより、加工工具を取り替えることもなくいわゆ
る一筆書きのように動圧発生用溝部の各溝を形成するこ
とができ、簡単かつ高精度に各溝を形成することが可能
になる。
【0042】また、請求項3に記載の発明によれば、転
造加工によって連続的に形成した動圧発生用溝部の各溝
の両端側それぞれに転造加工または切削加工により環状
溝を形成することにより、これらの環状溝が潤滑体の溜
部として機能するため、動圧の安定化を図ることが可能
になる。
【0043】さらに、請求項4に記載の発明によれば、
シャフトがすりこぎ運動をしても、挿通孔の内周面とテ
ーパ面との境界部分によってシャフトやスリーブが摩耗
することを緩和でき、従来のような潤滑剤の潤滑作用の
低下を緩和することが可能になる。
【0044】また、請求項5に記載の発明によれば、安
価で長寿命かつ低騒音のモータを実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態であるモータの断面図で
ある。
【図2】同上の一部の断面図である。
【図3】同上の一部の展開図である。
【図4】同上のある状態の一部の断面図である。
【図5】同上の動作説明図である。
【図6】同上の動作説明図である。
【図7】従来例の断面図である。
【図8】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
22 スリーブ 23 挿通孔 25 シャフト 35 動圧発生用溝部 36 溝 37、38 環状溝 40 環状凹部 42、43 テーパ面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内周面が円筒状の挿通孔を有するスリー
    ブと、前記挿通孔に遊通されたシャフトと、前記スリー
    ブの前記挿通孔の内周面に刻設された動圧発生用溝部と
    を備え、 前記動圧発生用溝部が前記挿通孔の内周面の母線方向に
    形成された複数の溝から成り、前記各溝が、少なくとも
    2箇所のく字状部分とこれらく字状部分をつなぐ直線部
    分とから成り、前記シャフトの前記各溝の直線部分に対
    向する部分が前記シャフトの他の部分より小径であるこ
    とを特徴とする動圧軸受。
  2. 【請求項2】 前記動圧発生用溝部の前記各溝が、転造
    加工により連続的に形成されていることを特徴とする請
    求項1に記載の動圧軸受。
  3. 【請求項3】 前記動圧発生用溝部の前記各溝が転造加
    工により連続的に形成され、前記各溝の両端側それぞれ
    に前記各溝を連結した環状溝が転造加工または切削加工
    により形成されていることを特徴とする請求項1に記載
    の動圧軸受。
  4. 【請求項4】 前記挿通孔の開口端部に漸次拡開したテ
    ーパ面が前記挿通孔の内周面に連続して形成され、前記
    挿通孔の内周面と前記テーパ面との境界部分が曲面状を
    成していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
    かに記載の動圧軸受。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の動
    圧軸受を備えて成るモータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7411762B2 (en) 2004-10-04 2008-08-12 Nidec Corporation Fluid dynamic pressure bearing including dynamic pressure generating grooves, and spindle motor and disc drive including the bearing
US7699529B2 (en) 2004-12-16 2010-04-20 Minebea Co., Ltd. Fluid dynamic bearing having pressure-generating surface patterns

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