JP2003280444A - 定着制御装置及び画像形成装置 - Google Patents
定着制御装置及び画像形成装置Info
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Abstract
着制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 配光分布が異なる3本の赤外線ヒータ4
a〜4cを装備した定着装置で、通紙中に定着ローラの
温度が低下し、サーミスタ位置での定着ローラの温度が
下限設定温度Lに達した時点で赤外線ヒータ4a〜4c
を、4a→4b→4cの順序で点灯させ、また通紙中に
定着ローラの温度が上昇し、サーミスタの位置での定着
ローラの温度が上限設定温度Hに達した時点で赤外線ヒ
ータ4c→4b→4aの順序で消灯させる制御を行い、
熱応答性が劣るために起こる定着ローラ中央部における
温度低下を効率良く防ぐ。
Description
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる定着制御装
置及びこれを用いた画像形成装置に関し、詳細にはヒー
タの頻繁な点消灯を防ぐ温度制御を行えるようにしたも
のに関する。
ラ定着装置は、周知のように、定着ローラに加圧ローラ
を押し当て、ニップ部と呼ばれる一定幅の押し付け領域
を形成し、さらに定着ローラをヒータにより加熱し、ト
ナーを載せた転写紙をニップ部に通過させることでトナ
ーを溶融させ、転写紙内に圧力で押し込むことにより画
像として定着させる装置である。
の温度は、定着ローラ近傍に設けたサーミスタ等の温度
検知手段の出力により制御する。このような制御では、
一般的に設定温度に幅がある。例えば、検知温度が予め
設定した温度まで低下するとヒータを点灯させ、検知温
度が予め設定した温度まで高くなるとヒータを消灯させ
ることにより、定着に適した温度(温度領域)に制御す
る。
の準備段階)では、5秒から120秒間隔程度でヒータ
が点、消灯を繰り返し、定着ローラ温度は、設定温度範
囲(ヒータを点灯する温度と消灯する温度の範囲)内を
上下動しており、熱を奪われるのは、空気中への放熱の
みで安定しているため、必要電力を設定しやすい。また
ユニットとしての部品構成(熱容量や熱伝達量)が固定
しているので、計算もしくは実験によって待機中の必要
電力を求めておけば、適切な電力量を得るために予め点
灯するヒータの本数や電力量を設定しやすい。
(転写紙のサイズ、画像量、画像形成スピード)がさま
ざまで、必要電力が画像形成条件によって大きく異な
り、各画像形成条件ごとに、所要ヒータ本数や電力量を
予め設定するのが不可能なこともある。従って一般的に
は、画像形成中において最も電力が必要な場合を想定
し、その場合の必要電力量を求め、それに対応する構成
(ヒータ本数、電力量)を選定するようにしている。こ
のように選定しておけば、画像形成中も、温度が下降す
れば、ヒータを点灯し、十分加熱した温度でヒータを消
灯する制御を行えば、適切な定着温度が得られるからで
ある。
とは限らないのが通常であり、普段の使用では、ヒータ
の点灯により温度が回復、それによりヒータを消灯、ヒ
ータ消灯中に温度が低下し、またヒータ点灯という動作
を繰り返すことになる。その度にヒータ電極間にはON
/OFFの負荷が掛かり、電源電圧を変化させ、画像形
成装置を設置した部屋の他の電気製品に影響を出す可能
性がある。例えば、画像形成装置の動作に起因する突入
電流の発生で、電源電圧が降下し、蛍光燈などが一時的
に電力不足になってちらつくこと等がある。
灯、消灯回数の低減を目的として、複数本のヒータを設
け、電力を分散させ、画像形成装置の動作条件によって
点灯本数を変更したり、点、消灯のタイミングをずらし
たりする方法が提案されている。
めには、サーミスタを定着ローラに接触させる必要があ
り、その一方で定着ローラは回転するため、サーミスタ
と接触する箇所の離型層が経時的に摩耗したり、傷付い
たり、最悪の場合には離型層が無くなったりすることが
ある。このような状態になると、形成される画像に光沢
むらや画像抜けといった不具合が生じる。この方法で
は、サーミスタの設置位置(測温位置)を、通紙範囲の
中央部とすることが一般的であるため、上述のような不
具合は非常に大きな問題となる。また、サーミスタ接触
部には、オフセットトナーや紙粉等の汚れが経時的に堆
積し、貯えられた汚れは接触部で保持できなくなった時
点から脱落し始め、ニップ部を通過する転写紙が汚れる
という不具合が発生する。
ーラ端部もしくは通紙範囲外に設けることが提案され
た。ただし、この設置形態では通紙範囲での定着ローラ
温度を直接検知することができないため、測温位置を通
紙範囲中央とする場合より応答性が当然に劣る。例え
ば、通紙範囲が最大でA4横通紙である場合、A4横
(大サイズ)通紙時に対し、小サイズ通紙(B5横、A
4縦、B5縦等)になればなる程、通紙位置とサーミス
タの設置位置が離れるので温度応答性が劣ることにな
る。
タ設置位置での定着ローラ温度は設定温度に保たれてい
ても、ニップ部を通過する転写紙やトナーによって熱を
奪われることで通紙範囲の定着ローラ温度が低下し、定
着性が劣化する。特に、単位時間当たりの通紙枚数が多
い場合に前記温度低下が顕著になる。
ナ、デジタルカメラ等)、画像記録/編集装置(コンピ
ュータ)、画像出力装置(プリンタ、MFP)が広範囲
のユーザーに普及(反映)し始めたことに伴い、出力画
像の高品質化の要求が高まってきている。
着画像について考察してみると、未定着画像、すなわち
転写紙上にのっているトナーは、トナー粒径のバラツ
キ、感光体表面の帯電量のバラツキ、エッジ効果(画像
の縁のトナー付着量が多くなる)、画像濃度等により、
転写紙面に垂直な方向(トナーの付着高さ)で付着量が
ばらついている。
は、アルミ系、鉄系金属材の芯金表面に10〜30μm
程度の離型層を設けた構成が一般的である。離型層の材
質はPFA、PTFE等のフッ素樹脂が用いられる。こ
のような構成の定着ローラ表面の硬さは、芯金表面の硬
さとほぼ等しい。そのため、ニップ部でトナーを均一な
高さまで潰すことができるが、上述のようにトナー付着
高さにはむらがあるため、トナーの付着高さが低い部分
と高い部分で、画像の潰れ方に差が生じる。具体的に
は、付着高さが高い部分の画像は、低い部分に比べて紙
面上でより広がることになる。
潰すことによって生じる紙面方向の画像広がりむらを防
止するため、芯金表面に弾性層を設けた定着ローラが提
案されている。弾性層には、フッ素ゴム、シリコーンゴ
ム、樹脂とゴムの混合体等を用いている。
に対応し、かつ定着ローラの寿命向上や定着ローラ表面
の離型性向上を目的として、弾性層の表面に離型層(P
FAチューブ被覆、PFA塗装)を設けることも提案さ
れている。このような定着ローラ(ソフトタイプロー
ラ)は、離型層が厚かったり、弾性層が存在したりする
ため、ハードタイプローラに比べて熱応答性能が劣り、
定着性劣化や転写紙巻付きが発生しやすい。そのため、
ハードタイの定着ローラよりもきめ細かな温度制御を行
ってローラ温度の低下を防止する必要がある。
を改良することによりこのような課題を解決できる定着
制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供すること
を目的とする。
定着制御装置は、上記目的を達成するために、基体上に
弾性層を持つ定着部材、該定着部材の通紙幅方向端部の
温度を検知する温度検知手段、及び前記定着部材を加熱
するための複数の加熱手段を備える定着装置と、前記複
数の加熱手段の動作を制御する制御手段とを備える画像
形成装置であって、前記複数の加熱手段の配熱分布を異
ならせ、前記制御手段が、前記複数の加熱手段を同時に
は非動作状態から動作状態へ移行させず、また同時には
動作状態から非動作状態へ移行させず、前記複数の加熱
手段のうち通紙範囲の中央部に配熱量が集中している加
熱手段から順に非動作状態から動作状態へ移行させる制
御を行うことを特徴とする。
層の中間に弾性層を持つ定着ローラの温度を検知するた
め、サーミスタ等の温度検知手段を定着ローラ長手方向
端部に設置し、定着ローラを加熱するために複数本のヒ
ータを設け、これら複数のヒータを同時に点灯、消灯さ
せないようにし、各ヒータの配熱(配光)分布を異なら
せ、ヒータ点灯時は、通紙範囲の中央部に配熱量が集中
しているヒータから順に点灯させることにより、熱応答
性が劣るために起こる定着ローラ中央部の温度低下を低
減させようとするものである。
するために、基体上に弾性層を持つ定着部材、該定着部
材の通紙幅方向端部の温度を検知する温度検知手段、及
び前記定着部材を加熱するための複数の加熱手段を備え
る定着装置と、前記複数の加熱手段の動作を制御する制
御手段とを備える画像形成装置であって、前記複数の加
熱手段の配熱分布を異ならせ、前記制御手段が、前記複
数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移行
させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行さ
せず、前記複数の加熱手段のうち前記定着部材の通紙範
囲の端部に配熱量が集中している加熱手段から順に動作
状態から非動作状態させる制御を行うことを特徴とす
る。
層の中間に弾性層を持つ定着ローラの温度を検知するた
め、サーミスタ等の温度検知手段を定着ローラ長手方向
端部に設置し、定着ローラを加熱するために複数本のヒ
ータを設け、これら複数のヒータを同時に点灯、消灯さ
せないようにし、各ヒータの配熱(配光)分布を異なら
せ、ヒータ消灯時は、通紙範囲の中央部に対し定着ロー
ラの端部に配熱量が集中しているヒータから順に消灯さ
せることにより、熱応答性が劣るために起こる定着ロー
ラ中央部の温度低下を低減させる制御を行うことを特徴
とする。
するために、基体上に弾性層を持つ定着部材、該定着部
材の通紙幅方向端部の温度を検知する温度検知手段、及
び前記定着部材を加熱するための複数の加熱手段を備え
る定着装置と、前記複数の加熱手段の動作を制御する制
御手段とを備える画像形成装置であって、前記複数の加
熱手段の配熱分布を異ならせ、前記制御手段が、前記複
数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移行
させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行さ
せず、前記複数の加熱手段のうち通紙範囲の中央部に配
熱量が集中している加熱手段から順に非動作状態から動
作状態へ移行させる制御と、前記複数の加熱手段のうち
前記定着部材の通紙範囲の端部に配熱量が集中している
加熱手段から順に動作状態から非動作状態させる制御を
行うことを特徴とする。
層の中間に弾性層を持つ定着ローラの温度を検知するた
め、サーミスタ等の温度検知手段を定着ローラ長手方向
端部に設置し、定着ローラを加熱するために複数本のヒ
ータを設け、これら複数のヒータは同時に点灯、消灯さ
せないようにし、各ヒータの配熱(配光)分布を異なら
せ、ヒータ点灯時は、ヒータ点灯時は、通紙範囲の中央
部に配熱量が集中しているヒータから順番に点灯させ、
ヒータ消灯時は、通紙範囲の中央部に対し定着ローラの
端部に配熱量が集中しているヒータから順に消灯させる
ことにより、熱応答性が劣るために起こる定着ローラ中
央部の温度低下を低減させる制御を行うことを特徴とす
る。
するために、請求項1ないし3のいずれかの画像形成装
置において、前記制御手段が、通紙サイズに応じて前記
複数の加熱手段の動作タイミング及び非動作タイミング
を変更させる制御を行うことを特徴とする。
ズの違いに応じてヒータの点灯タイミング及び消灯タイ
ミングを変更し、これによって熱応答性が劣るために起
こる定着ローラ中央部の温度低下をさらに低減させるこ
とを特徴とする。
的を達成するために、請求項1ないし4のいずれかの定
着制御装置を備えたことを特徴とする。
参照して説明する。図1は、本発明に係る定着制御装置
及びこれを備えた画像形成装置の要部となる定着装置を
示す断面図である。図中1は定着ローラ、2は加圧ロー
ラ、3はサーミスタ、4a〜4cは赤外線ヒータ、5は
入口ガイド板、6は転写紙、7は未定着トナー、Nは定
着ローラ1と加圧ローラ2のニップである。
ヒータ4a〜4cを内蔵し、定着ローラ1の表面に当接
させたサーミスタ3等の温度検知素子により測定した温
度を、図示を省略したマイクロコンピュータ等を用いて
構成する制御部で判断し、赤外線ヒータ4a〜4cの点
灯と消灯を制御し、定着ローラ1の表面温度を定着に適
した温度範囲に保つよう構成している。
図である。図示の定着ローラ1は、アルミ系または鉄系
の芯金10上に弾性層としてシリコーンゴム層11、さ
らにその表面に離型層としてPFAチューブ12を被覆
してある。弾性層であるシリコーンゴム層11の厚さは
0.1〜0.5(mm)で、熱伝導率は0.25(W/
m・K)以上、離型層であるPFAチューブ12の厚さ
は30〜50(μm)である。離型層としては、PFA
塗装も採用されるが、その場合の離型層の厚さは6〜3
0(μm)が望ましい。
定した温度と比較してサーミスタ3が測定した定着ロー
ラ1の温度が高ければ、赤外線ヒータ4a〜4cへの通
電を止めて定着ローラ1の温度が上昇することを抑制
し、低ければ赤外線ヒータ4a〜4cへ通電して定着ロ
ーラ1の温度低下を防ぎ、適切な温度範囲に定着ローラ
1を保つ。また定着ローラ1には、表面をシリコーンゴ
ムで被覆した加圧ローラ2が圧接し、定着ローラ1とと
もに回転するように設置してあり、転写紙6上に形成さ
れた未定着トナー7は、定着ローラ1と加圧ローラ2に
より形成されるニップNを通過するときに熱を与えら
れ、溶融し、圧力を加えられることで転写紙6に押し込
まれ、定着する。
光)分布は、ヒータ4aは配光分布が通紙範囲中央に集
中し、ヒータ4bは配光分布が端部に集中し(あるいは
ヒータ4aに比べて通紙範囲中央に集中していない)、
ヒータ4cは配光分布がヒータ4bに比べて端部に集中
している。
形態における制御動作を行った際の定着ローラ温度の推
移(A4縦通紙)の例を示す図である。上述のように配
光分布が異なる3本の赤外線ヒータ4a〜4cを装備し
た定着装置で、通紙中に定着ローラ1の温度が低下し、
サーミスタ3の位置での定着ローラ1の温度が下限設定
温度Lに達した時点で赤外線ヒータ4a〜4cを、赤外
線ヒータ4a→赤外線ヒータ4b→赤外線ヒータ4cの
順序で点灯させる。ヒータ点灯間隔は、転写紙サイズに
よらず1秒、同じくヒータ消灯間隔は1秒としている。
すなわちこの制御は、配光分布が異なる赤外線ヒータ4
a〜4cを、通紙範囲の中央部に配熱量が集中している
赤外線ヒータ4aから順に点灯させ、熱応答性が劣るた
めに起こる定着ローラ1の中央部における温度低下を防
いでいる。なお、図の上段に従来の制御例を併せて示す
が、もちろんこのような従来の制御を行って最上段に示
す温度推移を得られるということではない。
形態における制御動作を行った際の定着ローラ温度の推
移(A4縦通紙)の他の例を示す図である。上述のよう
に配光分布が異なる3本の赤外線ヒータ4a〜4cを装
備した定着装置で、通紙中に定着ローラ1の温度が上昇
し、サーミスタ3の位置での定着ローラ1の温度が上限
設定温度Hに達した時点で赤外線ヒータ4a〜4cを、
赤外線ヒータ4c→赤外線ヒータ4b→赤外線ヒータ4
aの順序で消灯させる。ヒータ点灯間隔は、転写紙サイ
ズによらず1秒、同じくヒータ消灯間隔は1秒としてい
る。すなわちこの制御は、配光分布が異なる赤外線ヒー
タ4a〜4cを、定着ローラ1の端部に配熱量が集中し
ている赤外線ヒータ4cから順に消灯させ、熱応答性が
劣るために起こる定着ローラ1の中央部における温度低
下を防いでいる。
形態における制御動作を行った際の定着ローラ温度の推
移(A4縦通紙)のさらに他の例を示す図である。上述
のように配光分布が異なる3本の赤外線ヒータ4a〜4
cを装備した定着装置で、通紙中に定着ローラ1の温度
が低下し、サーミスタ3の位置での定着ローラ1の温度
が下限設定温度Lに達した時点で赤外線ヒータ4a〜4
cを、赤外線ヒータ4a→赤外線ヒータ4b→赤外線ヒ
ータ4cの順序で点灯させる(図3の例と同じ制御)。
また、通紙中に定着ローラ1の温度が上昇し、サーミス
タ3の位置での定着ローラ1の温度が上限設定温度Hに
達した時点で赤外線ヒータ4a〜4cを、赤外線ヒータ
4c→赤外線ヒータ4b→赤外線ヒータ4aの順序で消
灯させる(図4の例と同じ制御)。図には本発明の制御
例A〜Cとともに、従来と同様の制御を行った制御例D
を示す。ヒータ点灯間隔は、やはり、転写紙サイズによ
らず1秒、同じくヒータ消灯間隔は1秒としている。こ
の制御では、熱応答性が劣るために起こる定着ローラ1
の中央部における温度低下をさらに効率良く防いでい
る。
形態における制御動作を行った際の定着ローラ温度の推
移(A4横通紙及び縦通紙、B5縦通紙)のまたさらに
他の例を示す図である。基本的な制御動作は図2の例と
同様であるが、転写紙のサイズが小さくなるに連れてヒ
ータ点灯間隔を長くしている。例えば、A4縦通紙(小
サイズ)中のヒータ点灯間隔は2秒、同じくヒータ消灯
間隔は2秒としている。この制御では、熱応答性が劣る
ために起こる定着ローラ1の中央部における温度低下を
通紙サイズの違いがあっても非常に効率良く防いでい
る。
ータを採用した例についてのみであるが、例えば加熱源
が誘導加熱で、定着ローラ等の定着部材の中央部と両端
部に対応したコイルを内蔵したものや、加熱源が誘導加
熱で定着部材の中央部と両端部に対応したコイルを内蔵
する弾性層付き無端ベルトのようなものを対象とするこ
ともできる。もちろんこのような例では、加熱源の非動
作と動作移行はコイルへの通電のオン、オフによる。
明してきたように、基体上に弾性層を持つ定着部材を加
熱するための複数の加熱手段の配熱分布を異ならせ、こ
れら複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態
へ移行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ
移行させず、定着部材の通紙幅方向端部の温度を検知す
る温度検知手段の検知温度に応じて、複数の加熱手段の
うち通紙範囲の中央部に配熱量が集中している加熱手段
から順に非動作状態から動作状態へ移行させる制御を行
うようにしたので、熱応答性が劣るために起こる定着ロ
ーラ中央部の温度低下を低減させ、定着性の劣化を効率
良く防止できるようになるという効果がある。
してきたように、基体上に弾性層を持つ定着部材を加熱
するための複数の加熱手段の配熱分布を異ならせ、これ
ら複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ
移行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移
行させず、定着部材の通紙幅方向端部の温度を検知する
温度検知手段の検知温度に応じて、複数の加熱手段のう
ち通紙範囲の端部に配熱量が集中している加熱手段から
順に動作状態から非動作状態させる制御を行うようにし
たので、熱応答性が劣るために起こる定着ローラ中央部
の温度低下を低減させ、定着性の劣化を効率良く防止で
きるようになるという効果がある。
してきたように、基体上に弾性層を持つ定着部材を加熱
するための複数の加熱手段の配熱分布を異ならせ、これ
ら複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ
移行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移
行させず、定着部材の通紙幅方向端部の温度を検知する
温度検知手段の検知温度に応じて、複数の加熱手段のう
ち通紙範囲の中央部に配熱量が集中している加熱手段か
ら順に非動作状態から動作状態へ移行させる制御を行
い、また複数の加熱手段のうち通紙範囲の端部に配熱量
が集中している加熱手段から順に動作状態から非動作状
態させる制御を行うようにしたので、熱応答性が劣るた
めに起こる定着ローラ中央部の温度低下をさらに低減さ
せ、定着性の劣化をいっそう効率良く防止できるように
なるという効果がある。
してきたように、通紙サイズに応じて前記複数の加熱手
段の動作タイミング及び非動作タイミングを変更させる
制御を行うようにしたので、前記各請求項と共通の効果
をさらに向上させることができ、定着性劣化を確実に防
止できるようになるという効果がある。
してきた本発明に係る定着制御装置を用いて、熱応答性
が劣るために起こる定着ローラ中央部の温度低下を低減
させ、定着性の劣化をいっそう効率良く防止して画像形
成を行えるという効果がある。
像形成装置の要部となる定着装置を示す断面図である。
面図である。
制御動作を行った際の定着ローラ温度の推移例を示す図
である。
制御動作を行った際の定着ローラ温度の推移の他の例を
示す図である。
制御動作を行った際の定着ローラ温度の推移のさらに他
の例を示す図である。
制御動作を行った際の定着ローラ温度の推移のまたさら
に他の例を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基体上に弾性層を持つ定着部材、該定着
部材の通紙幅方向端部の温度を検知する温度検知手段、
及び前記定着部材を加熱するための複数の加熱手段を備
える定着装置と、前記複数の加熱手段の動作を制御する
制御手段とを備える定着制御装置であって、前記複数の
加熱手段の配熱分布を異ならせ、前記制御手段が、前記
複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移
行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行
させず、前記複数の加熱手段のうち通紙範囲の中央部に
配熱量が集中している加熱手段から順に非動作状態から
動作状態へ移行させる制御を行うことを特徴とする定着
制御装置。 - 【請求項2】 基体上に弾性層を持つ定着部材、該定着
部材の通紙幅方向端部の温度を検知する温度検知手段、
及び前記定着部材を加熱するための複数の加熱手段を備
える定着装置と、前記複数の加熱手段の動作を制御する
制御手段とを備える定着制御装置であって、前記複数の
加熱手段の配熱分布を異ならせ、前記制御手段が、前記
複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移
行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行
させず、前記複数の加熱手段のうち前記定着部材の通紙
範囲の端部に配熱量が集中している加熱手段から順に動
作状態から非動作状態させる制御を行うことを特徴とす
る定着制御装置。 - 【請求項3】 基体上に弾性層を持つ定着部材、該定着
部材の通紙幅方向端部の温度を検知する温度検知手段、
及び前記定着部材を加熱するための複数の加熱手段を備
える定着装置と、前記複数の加熱手段の動作を制御する
制御手段とを備える定着制御装置であって、前記複数の
加熱手段の配熱分布を異ならせ、前記制御手段が、前記
複数の加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移
行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行
させず、前記複数の加熱手段のうち通紙範囲の中央部に
配熱量が集中している加熱手段から順に非動作状態から
動作状態へ移行させる制御と、前記複数の加熱手段のう
ち前記定着部材の通紙範囲の端部に配熱量が集中してい
る加熱手段から順に動作状態から非動作状態させる制御
を行うことを特徴とする定着制御装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかの画像形成
装置において、前記制御手段が、通紙サイズに応じて前
記複数の加熱手段の動作タイミング及び非動作タイミン
グを変更させる制御を行うことを特徴とする定着制御装
置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかの定着制御
装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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US10018947B2 (en) | 2014-07-14 | 2018-07-10 | S-Printing Solution Co., Ltd. | Image forming apparatus and fuser driving control method |
JP2019174545A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 定着装置及び画像形成装置 |
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- 2002-03-20 JP JP2002078552A patent/JP3886399B2/ja not_active Expired - Fee Related
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