JP2790446B2 - レーザビームスキャナモータ - Google Patents
レーザビームスキャナモータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームスキャ
ナーに関するもので、特にレーザビームプリンタに用い
るレーザビームスキャナーの軸受装置の改良に係わるも
のである。 【０００２】 【従来の技術】レーザビームプリンタに用いるスキャナ
モータは、高速回転及び高精度回転の性能が要求され
る。それは、レーザビームの速い走査とブレのない走査
が必要であるからである。このレーザビームスキャナモ
ータの軸受装置として、従来ボールベアリングや空気軸
受を用いたものがあった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】レーザビームプリンタ
のスキャナモータは７０００〜２００００ｒｐｍの高速
回転で使用され、更に回転速度を上げる傾向にある。 【０００４】ボールベアリングの軸受装置は、高速回転
及び高精度回転の性能が劣るので、レーザビームプリン
タのスキャナモータ用として不向きである。 【０００５】空気軸受の軸受装置は、高速回転及び高精
度回転の性能が優れているが、軸受と回転軸の摺動面が
摩耗し易く、軸受装置の寿命が短い不具合がある。 【０００６】本発明は上記の欠点及び不具合に対処し、
その目的とするところは高速回転及び高精度回転の性能
がよく、寿命の長い軸受装置を持ったレーザビームスキ
ャナモータを提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の構成を採用する。すなわち、モータの
ハウジングと、このハウジングに設けられる固定子と、
前記ハウジングの中央に隆起するように設けられる軸受
支持部と、この軸受支持部の内側に設けられる２つのラ
ジアル摺動軸受を含む軸受装置と、この２つのラジアル
摺動軸受に回転自在に支持されかつ前記軸受装置より外
部側に突出した軸部分を有する回転軸と、前記２つのラ
ジアル摺動軸受の摺動面を潤すように軸受装置に施され
る潤滑油に磁性粉末を混入してなる磁性流体と、前記回
転軸の前記軸受装置より外部側に突出した軸部分に固定
支持される回転子と、この回転子ないし回転軸に設けら
れるポリゴンミラーと、前記固定子に設けられる固定子
側モータ部と、この固定子側モータ部に対向するように
配置され、かつ前記回転子に設けられる回転子側モータ
部と、前記軸受装置に施される磁性流体を封止する磁性
の磁性流体封止手段とを備え、前記固定子側モータ部及
び回転子側モータ部を前記軸受支持部の外周より外側に
配置し、前記ハウジング及び軸受支持部を非磁性の材料
で形成し、前記回転軸を透磁性の材料で形成し、前記２
つのラジアル摺動軸受の少なくとも一方を磁性流体の含
浸性を有する焼結合金で形成し、前記磁性流体封止手段
を永久磁石で形成するとともに回転軸の外周を囲うリン
グ形状に形成し、この磁性流体封止手段を前記軸受装置
の最も回転子側の位置に配置する。 【０００８】以上のように構成した本発明においては、
レーザビームスキャナモータの軸受装置に２つのラジア
ル摺動軸受の摺動面を潤す潤滑油の磁性流体を充填する
ことにより、回転子が磁性流体により支持され、回転子
の高速回転及び高精度回転が可能となる。また、磁性流
体は潤滑油としての役割も果たすので、摺動面の摩耗が
低減し軸受装置の長寿命化が可能となる。また、軸受装
置に施される磁性流体を封止する磁性の磁性流体封止手
段を設けることにより、磁性流体の潤滑油が流出しない
ように抑えられ、ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れ
が生じなくなる。しかも、固定子側モータ部及び回転子
側モータ部をハウジングの中央に隆起するよう設けられ
る軸受支持部の外周より外側に配置することにより、固
定子側モータ部及び回転子側モータ部がハウジングの軸
受支持部により磁性流体封止手段から遠ざけられるた
め、磁性流体封止手段に吸着している磁性流体を固定子
側モータ部及び回転子側モータ部の磁力により吸引する
ことがなくなり、磁性流体が磁性流体封止手段より流出
することがなくなる。 【０００９】また、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成したラジアル摺動軸受は、非焼結合金の摺動軸受
に比べ生産性に優れ、かつ摺動面の寸法精度が向上し、
ラジアル摺動軸受の摺動面と回転軸との微小な摺動ギャ
ップは全周にわたって寸法精度が良く均一に形成される
ので、高速回転および高精度回転に適するものとなる。
また、高精度回転が可能となるので、回転軸の回転時の
振れが最小となり、回転軸の振れの影響による磁性流体
封止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００１０】更に、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成されるラジアル摺動軸受は、回転軸との摺動面が
含浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うので、回転軸
の回転が停止している際にもラジアル摺動軸受の摺動面
の油膜切れがなく、回転軸の回転開始時におけるラジア
ル摺動軸受の摺動面が摩耗することがなく、寿命の長い
軸受装置になる。また、長期にわたり高速回転および高
精度回転を維持できる。更に、長期にわたり高精度回転
を維持できるので、長期にわたり回転軸の振れの影響に
よる磁性流体封止手段から磁性流体の漏れを防止でき
る。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を第１図乃至
第７図を参照して説明する。 【００１２】第１図は本発明の一実施例による磁性流体
軸受装置を備えたレーザビームスキャナモータを示す。 【００１３】レーザビームスキャナモータはシリンダ２
０と、シリンダ２０に嵌合された回転軸２１と、回転軸
２１を回転自在に支持する磁性流体軸受装置２２を有し
ている。また、レーザビームスキャナモータはハウジン
グ２３を有し、ハウジング２３にはモータの固定子２３
ａが設けられ、この固定子２３ａに固定子側モータ部２
５が設けられるとともに、ハウジング２３の中央には隆
起する軸受支持部２３ｂが設けられ、軸受装置２２は軸
受支持部２３ｂの内側に配置されている。シリンダ２０
はモータの回転子を兼ねており、この回転子２０には固
定子側モータ部２５に対向するよう回転子側モータ部２
４が設けられている。固定子側モータ部２５及び回転子
側モータ部２４は軸受支持部２３ｂの外周より外側に配
置されている。シリンダ（回転子）２０又は回転軸２１
に図示しないポリゴンミラーが装置される。 【００１４】軸受装置２２は、ハウジング２３の軸受支
持部２３ｂ内の相対する端部に同軸的に配置されたラジ
アル摺動軸受２６及びもう１つのラジアル摺動軸受を兼
ねる（後述）スラスト摺動軸受２７とを備え、ラジアル
摺動軸受２６を貫通して上記回転軸２１が延在し、ラジ
アル摺動軸受２６とスラスト摺動軸受２７とで回転自在
に支持されている。ハウジング２３は非磁性の材料で作
られ、回転軸２１は透磁性の材料で作られる。 【００１５】スラスト摺動軸受２７は押え部材２８によ
りハウジング２３内に支持固定されている。また、ハウ
ジング２３のスラスト摺動軸受２７が位置する端部はこ
の押え部材２８によりを閉じられている。ハウジング２
３のラジアル摺動軸受２６が位置する端部は開放されて
いる。 【００１６】ラジアル摺動軸受２６は、第２図に示すよ
うに、回転軸２１と微少の軸受隙間ｇをもってハウジン
グ２３に装着された円筒状の永久磁石２９からなり、こ
の永久磁石２９は回転軸２１の軸線方向に着磁されてい
る。スラスト摺動軸受２７は、焼結合金製の球面ピボッ
ト軸受で構成されている。 【００１７】ハウジング２３内のラジアル摺動軸受２６
の上記微少の軸受隙間ｇと回転軸２１及びスラスト摺動
軸受２７で構成される空間３０には潤滑油に磁性粉末を
混入してなる磁性流体３１が封入されている。この磁性
流体３１は、ハウジング２３に形成された通路３２から
供給され、この通路３２は栓３３によって閉じられてい
る。 【００１８】このように構成された磁性流体軸受装置２
２においては、ラジアル摺動軸受２６において、ハウジ
ング２３が非磁性の材料で作られ、回転軸２１が透磁性
の材料で作られ、永久磁石２９が軸線方向に着磁されて
いるので、永久磁石２９と回転軸２１との間には、第２
図に点線３４で示す磁気回路が形成され、軸受隙間ｇに
封入された磁性流体３１は永久磁石２９と回転軸２１の
着磁された軸受摺動面に保持される。この磁性流体３１
の保持は、軸受隙間ｇが微少であるが故に強固に行われ
る。これによりラジアル摺動軸受２６は、軸受装置２２
に施された磁性流体３１を封止する磁性流体封止手段と
しての機能を兼ね備える磁性流体軸受を構成する。磁性
流体３１はこのとき潤滑油の役割をもする。 【００１９】このようにラジアル摺動軸受２６を磁性流
体軸受とすることにより、７０００〜２００００ｒｐｍ
又はそれ以上の高速回転及び高精度回転が可能となり、
レーザビームの速い走査とブレのない走査によりレーザ
ビームプリンタの印刷動作速度及び印刷精度が向上す
る。また、磁性流体の潤滑油によりラジアル摺動軸受２
６の摺動面は摩耗が低減するので、軸受装置の長寿命化
が可能となる。 【００２０】更に、磁性流体の潤滑油を用いるラジアル
摺動軸受２６は、空気軸受に比べて軸受剛性に優れ、空
気軸受に比べ外径の小さな軸受装置になるので、小型軽
量のスキャナモータになるとともに、磁性流体の潤滑油
を用いるラジアル摺動軸受２６は、空気軸受に比べて摺
動軸受の摺動面と回転軸とのギャップは大きいので、回
転軸２１を摺動軸受に挿入するスキャナモータの組立性
が良くなるという効果も得られる。 【００２１】また、このラジアル摺動軸受２６において
は、永久磁石２９が磁性流体３１を強固に保持し磁性流
体封止手段としても機能することにより、気密性に優れ
たシール機能が得られる。具体的には、レーザビームス
キャナモータの場合、軸受隙間ｇは１０μｍ前後かそれ
以下といった極めて狭い隙間となる。このため一般の磁
性流体シールに比較し数倍ないしは１０倍程度のシール
耐圧を示すことが実験により検証されている。 【００２２】このようにラジアル摺動軸受２６は、気密
性に優れたシール機能を合せ持つシール一体型の軸受を
提供することとなり、その結果、軸受装置に充填された
磁性流体の潤滑油は流出しないように抑えられるので、
ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れが生じなくなる。 【００２３】また、固定子側モータ部２５及び回転子側
モータ部２４をハウジング２３の中央部の隆起する軸受
支持部２３ｂの外周より外側に配置したので、固定子側
モータ部２５及び回転子側モータ部２４が軸受支持部２
３ｂにより磁性流体封止手段（永久磁石２９）から遠ざ
けられ、このため磁性流体封止手段に吸着している磁性
流体を固定子側モータ部２５及び回転子側モータ部２４
の磁力により吸引することがなくなり、磁性流体が磁性
流体封止手段より流出することがなくなる。 【００２４】このようにラジアル摺動軸受２６は、気密
性に優れたシール機能を合せ持つシール一体型の軸受を
提供する。 【００２５】また、このラジアル摺動軸受２６において
は、磁性流体３１の強固な保持により軸受摺動面に磁性
流体が強固に密着しているので、シリンダ２０の振動に
対して油膜切れの問題が発生せず、油膜形成に有効に働
き、さらに軸受端部ではシール性に優れているので軸振
動に対しては軸受摺動面でのスクイズ作用も効果的に働
くので、制振作用も期待できる。 【００２６】このようにラジアル摺動軸受２６は、高い
軸受剛性を備えている。 【００２７】さらに、ラジアル摺動軸受２６は、上述し
たようにシール機能を合せ持つので、この軸受２６の外
側にさらにシール部材を配置する必要はなく、軸受２６
が位置するハウジング２３の端部は開放端部となってい
る。これにより、第１図から明らかなように、ラジアル
摺動軸受２６とシリンダ２０との間の回転軸２１の長
さ、即ちモータのオーバハング寸法は短くなる。 【００２８】レーザビームスキャナモータのように、ポ
リゴンミラーであるシリンダ２０がオーバハング支持さ
れている回転体においては、オーバハング支持側の軸
受、即ちラジアル摺動軸受２６の軸受剛性を高め、さら
にオーバハング寸法を短くすることが、高精度回転を行
う上では極めて重要である。しかして本実施例の軸受装
置は、上述したようにこのような要求に合致しており、
シリンダモータの一層の高精度回転を可能とする。 【００２９】一方、ラジアル摺動軸受２６の反対側に位
置するスラスト摺動軸受２７においては、球面ピボット
軸受の焼結合金に予め含浸させた潤滑油（磁性流体を含
む；すなわち、この焼結合金は磁性流体の含浸性を有し
ている）によりまたは空間３０に封入された磁性流体３
１が潤滑油の役割を果たすことにより、回転軸２１を支
持する。このとき、球面ピボット軸受２７は、スラスト
荷重だけでなくラジアル荷重をも同時に支持する。これ
は、１つの軸受で２方向の荷重が支持できるので、構造
が簡単になるという利点がある。また、球面ピボット軸
受２７は焼結合金製であるので、高精度の寸法で製作す
ることができ、回転軸２１との微小な摺動ギャップは全
周にわたって寸法精度が良く均一に形成され、高速回転
および高精度回転に適するものとなると共に、量産性に
優れている。更に、高精度回転が可能となるので、回転
軸２１の回転時の振れが最小となり、回転軸２１の振れ
の影響による磁性流体封止手段（永久磁石２９）からの
磁性流体の漏れを防止できる。 【００３０】また、この球面ピボット軸受２７において
は、軸受の形状効果、即ち球面底部では回転軸２１がセ
ンタリングされ、球面側面ではその軸受半径隙間を数μ
ｍ程度に設定することにより確実な位置決めが行えるこ
とにより、スラスト摺動軸受の側でも高精度回転に寄与
する。その上この軸受は、スラスト荷重をピボット支持
しているので、起動トルクが極めて小さく、また焼結合
金に予め潤滑油（磁性流体を含む）を含浸させておくこ
とにより、油切れによる摩耗もほとんど生じなくさせる
ことができるという利点もある。 【００３１】また、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成される球面ピボット軸受２７は、回転軸２１との
摺動面が含浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うの
で、回転軸２１の回転が停止している際にも球面ピボッ
ト軸受２７の摺動面の油膜切れがなく、回転軸２１の回
転開始時における球面ピボット軸受２７の摺動面が摩耗
することがなく、寿命の長い軸受装置になる。また、長
期にわたり高速回転および高精度回転を維持できる。更
に、長期にわたり高精度回転を維持できるので、長期に
わたり回転軸２１の振れの影響による磁性流体封止手段
（永久磁石２９）から磁性流体の漏れを防止できる。 【００３２】第３図及び第４図は本発明の他の実施例を
示すものであり、図中第１図に示すものと同等の部材に
は同じ符号を付してある。 【００３３】この実施例において、レーザビームスキャ
ナモータの構成は第１図に示すものと基本的には同じで
あるが、磁性流体軸受装置４０において、スラスト摺動
軸受側の構成が異なる。即ち第１図の実施例では、スラ
スト摺動軸受２７にスラスト荷重とラジアル荷重を支持
させる構造を採用したが、この実施例では、スラスト摺
動軸受側をスラスト荷重のみを受け持つスラスト摺動軸
受と、ラジアル荷重を受け持つラジアル摺動軸受とに分
け、軸受押え４１をスラスト摺動軸受として構成し、ラ
ジアル摺動軸受２６とは別に、ラジアル摺動軸受２６と
間隔をおいてスラスト摺動軸受４１に隣接して第２のラ
ジアル摺動軸受４２を配置している。この第２のラジア
ル摺動軸受４２は、第４図に示すように、回転軸２１と
の間に適当な軸受隙間４３をもって配置された焼結合金
製の円筒軸受であり、その外周部とハウジング内周面と
の間には、磁性流体３０の通路４４が形成されている。
軸受隙間４３は１０μｍ以下といった狭い隙間であるた
め、この隙間だけで磁性流体３１を空間３０の全て及び
ラジアル摺動軸受２６の軸受隙間ｇに供給するには時間
がかかるので、磁性流体の供給を円滑にするために通路
４４を設けるのもである。 【００３４】 【００３５】 【００３６】第５図及び第６図は本発明のさらに他の実
施例を示し、図中第１図及び第３図に示すものと同等の
部材には同じ符号を付してある。 【００３７】この実施例の磁性流体軸受装置５０におい
ては、ラジアル摺動軸受５１の構成が上記実施例のラジ
アル摺動軸受２６とは異なる。即ちラジアル摺動軸受５
１は、円筒状の永久磁石５２と、この永久磁石５２のハ
ウジング開放端部から反対側にその永久磁石５２に密着
して配置された焼結合金製の円筒軸受５３とで構成され
ている。永久磁石５２の軸受隙間ｇと円筒軸受５３の軸
受隙間Ｇとの関係は、軸受隙間ｇが軸受隙間Ｇよりもわ
ずかに大きな寸法になるように設定されている。 【００３８】このラジアル摺動軸受５１の構造は、永久
磁石５２をプラスチックで構成した場合に特に意味があ
る。即ち、プラスチックは熱膨張係数が金属に比較して
大きいため、永久磁石５２をこのプラスチックで構成し
た場合には、温度変化により軸受隙間ｇが変化する。こ
のような軸受隙間の変化が生じると高精度回転が損なわ
れる。そこで、使用温度の変化があっても高精度回転が
損なわれないようにするために、焼結合金製の円筒軸受
５３を複合的に配置して、機能の低下を防止を防止しよ
うとするものである。即ち、運転中使用温度の変化によ
り、永久磁石５２の軸受隙間ｇと円筒軸受５３の軸受隙
間Ｇの寸法が変わっても、ｇ≧Ｇなる関係が保たれるよ
うにｇの寸法を予めＧの寸法よりわずかに大きく設定し
ておくことにより、磁性流体軸受５２の機能低下が円筒
軸受５３で補われ、ラジアル摺動軸受５１全体として良
好な軸受機能とシール機能を維持することができる。 【００３９】なお、以上の実施例においては、磁性流体
の供給通路としてハウジング２３に孔３２を開けたが、
この供給通路は、第７図に示すように、回転軸６０に孔
６１を開けることもでき、この場合もこの孔６１より磁
性流体３１を適量封入した後栓６２をして気密を維持す
る。 【００４０】 【００４１】また、軸受の材質、寸法等は、製作コス
ト、使用条件等に応じて本発明の精神の範囲内で適宜選
択すればよい。 【００４２】 【発明の効果】 １．レーザビームスキャナモータの軸受装置に備わるラ
ジアル摺動軸受に磁性流体を充填したので、７０００〜
２０００ｒｐｍまたはそれ以上の高速回転および高精度
回転が可能となり、レーザビームの速い走査とブレのな
い走査によりレーザビームプリンタの印刷動作速度およ
び印刷精度が向上する。 【００４３】２．磁性流体の潤滑油によりラジアル摺動
軸受の摺動面は摩耗が低減するので、空気軸受よりも寿
命の長い軸受装置になり、レーザビームスキャナモータ
の長寿命化が可能になる。 【００４４】３．空気に比べ粘性が格段に高く、軸受と
して軸受剛性に優れる磁性流体の潤滑油を用いるラジア
ル摺動軸受は、空気軸受よりも外径の小さな軸受装置に
なるので、小型軽量のスキャナモータになる。 【００４５】４．磁性流体の潤滑油を用いるラジアル摺
動軸受は、空気軸受に比べラジアル摺動軸受の摺動面と
回転軸とのギャップは大きいので、回転軸受をラジアル
摺動軸受に挿入するスキャナモータの組立性が良くな
る。 【００４６】５．軸受装置に充填される磁性流体の潤滑
油は、磁性の磁性流体封止手段により流出しないように
抑えられるので、ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れ
が生じない。 【００４７】６．磁性流体の含浸性を有する焼結合金で
形成したラジアル摺動軸受は、非焼結合金の摺動軸受に
比べ生産性に優れ、かつ摺動面の寸法精度が向上し、ラ
ジアル摺動軸受の摺動面と回転軸との微小な摺動ギャッ
プは全周にわたって寸法精度が良く均一に形成されるの
で、高速回転および高精度回転に適するものとなる。ま
た、高精度回転が可能となるので、回転軸の回転時の振
れが最小となり、回転軸の振れの影響による磁性流体封
止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００４８】７．磁性流体の含浸性を有する焼結合金で
形成されるラジアル摺動軸受は、回転軸との摺動面が含
浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うので、回転軸の
回転が停止している際にもラジアル摺動軸受の摺動面の
油膜切れがなく、回転軸の回転開始時におけるラジアル
摺動軸受の摺動面が摩耗することがなく、寿命の長い軸
受装置になる。また、長期にわたり高速回転および高精
度回転を維持できる。更に、長期にわたり高精度回転を
維持できるので、長期にわたり回転軸の振れの影響によ
る磁性流体封止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００４９】８．ハウジングの中央に隆起する軸受支持
部を設け、軸受支持部の内側に軸受装置を配置し、軸受
装置に充填される磁性流体を封止する磁性の磁性流体封
止手段を設け、固定子側モータ部及び回転子側モータ部
を軸受支持部の外周より外側に配置したので、固定子側
モータ部及び回転子側モータ部がハウジングの軸受支持
部により磁性流体封止手段から遠ざけられるため、磁性
流体封止手段に吸着している磁性流体を固定子側モータ
部及び回転子側モータ部の磁力により吸引することがな
く、磁性流体が磁性流体封止手段より流出することがな
くなる。
ナーに関するもので、特にレーザビームプリンタに用い
るレーザビームスキャナーの軸受装置の改良に係わるも
のである。 【０００２】 【従来の技術】レーザビームプリンタに用いるスキャナ
モータは、高速回転及び高精度回転の性能が要求され
る。それは、レーザビームの速い走査とブレのない走査
が必要であるからである。このレーザビームスキャナモ
ータの軸受装置として、従来ボールベアリングや空気軸
受を用いたものがあった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】レーザビームプリンタ
のスキャナモータは７０００〜２００００ｒｐｍの高速
回転で使用され、更に回転速度を上げる傾向にある。 【０００４】ボールベアリングの軸受装置は、高速回転
及び高精度回転の性能が劣るので、レーザビームプリン
タのスキャナモータ用として不向きである。 【０００５】空気軸受の軸受装置は、高速回転及び高精
度回転の性能が優れているが、軸受と回転軸の摺動面が
摩耗し易く、軸受装置の寿命が短い不具合がある。 【０００６】本発明は上記の欠点及び不具合に対処し、
その目的とするところは高速回転及び高精度回転の性能
がよく、寿命の長い軸受装置を持ったレーザビームスキ
ャナモータを提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次の構成を採用する。すなわち、モータの
ハウジングと、このハウジングに設けられる固定子と、
前記ハウジングの中央に隆起するように設けられる軸受
支持部と、この軸受支持部の内側に設けられる２つのラ
ジアル摺動軸受を含む軸受装置と、この２つのラジアル
摺動軸受に回転自在に支持されかつ前記軸受装置より外
部側に突出した軸部分を有する回転軸と、前記２つのラ
ジアル摺動軸受の摺動面を潤すように軸受装置に施され
る潤滑油に磁性粉末を混入してなる磁性流体と、前記回
転軸の前記軸受装置より外部側に突出した軸部分に固定
支持される回転子と、この回転子ないし回転軸に設けら
れるポリゴンミラーと、前記固定子に設けられる固定子
側モータ部と、この固定子側モータ部に対向するように
配置され、かつ前記回転子に設けられる回転子側モータ
部と、前記軸受装置に施される磁性流体を封止する磁性
の磁性流体封止手段とを備え、前記固定子側モータ部及
び回転子側モータ部を前記軸受支持部の外周より外側に
配置し、前記ハウジング及び軸受支持部を非磁性の材料
で形成し、前記回転軸を透磁性の材料で形成し、前記２
つのラジアル摺動軸受の少なくとも一方を磁性流体の含
浸性を有する焼結合金で形成し、前記磁性流体封止手段
を永久磁石で形成するとともに回転軸の外周を囲うリン
グ形状に形成し、この磁性流体封止手段を前記軸受装置
の最も回転子側の位置に配置する。 【０００８】以上のように構成した本発明においては、
レーザビームスキャナモータの軸受装置に２つのラジア
ル摺動軸受の摺動面を潤す潤滑油の磁性流体を充填する
ことにより、回転子が磁性流体により支持され、回転子
の高速回転及び高精度回転が可能となる。また、磁性流
体は潤滑油としての役割も果たすので、摺動面の摩耗が
低減し軸受装置の長寿命化が可能となる。また、軸受装
置に施される磁性流体を封止する磁性の磁性流体封止手
段を設けることにより、磁性流体の潤滑油が流出しない
ように抑えられ、ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れ
が生じなくなる。しかも、固定子側モータ部及び回転子
側モータ部をハウジングの中央に隆起するよう設けられ
る軸受支持部の外周より外側に配置することにより、固
定子側モータ部及び回転子側モータ部がハウジングの軸
受支持部により磁性流体封止手段から遠ざけられるた
め、磁性流体封止手段に吸着している磁性流体を固定子
側モータ部及び回転子側モータ部の磁力により吸引する
ことがなくなり、磁性流体が磁性流体封止手段より流出
することがなくなる。 【０００９】また、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成したラジアル摺動軸受は、非焼結合金の摺動軸受
に比べ生産性に優れ、かつ摺動面の寸法精度が向上し、
ラジアル摺動軸受の摺動面と回転軸との微小な摺動ギャ
ップは全周にわたって寸法精度が良く均一に形成される
ので、高速回転および高精度回転に適するものとなる。
また、高精度回転が可能となるので、回転軸の回転時の
振れが最小となり、回転軸の振れの影響による磁性流体
封止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００１０】更に、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成されるラジアル摺動軸受は、回転軸との摺動面が
含浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うので、回転軸
の回転が停止している際にもラジアル摺動軸受の摺動面
の油膜切れがなく、回転軸の回転開始時におけるラジア
ル摺動軸受の摺動面が摩耗することがなく、寿命の長い
軸受装置になる。また、長期にわたり高速回転および高
精度回転を維持できる。更に、長期にわたり高精度回転
を維持できるので、長期にわたり回転軸の振れの影響に
よる磁性流体封止手段から磁性流体の漏れを防止でき
る。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を第１図乃至
第７図を参照して説明する。 【００１２】第１図は本発明の一実施例による磁性流体
軸受装置を備えたレーザビームスキャナモータを示す。 【００１３】レーザビームスキャナモータはシリンダ２
０と、シリンダ２０に嵌合された回転軸２１と、回転軸
２１を回転自在に支持する磁性流体軸受装置２２を有し
ている。また、レーザビームスキャナモータはハウジン
グ２３を有し、ハウジング２３にはモータの固定子２３
ａが設けられ、この固定子２３ａに固定子側モータ部２
５が設けられるとともに、ハウジング２３の中央には隆
起する軸受支持部２３ｂが設けられ、軸受装置２２は軸
受支持部２３ｂの内側に配置されている。シリンダ２０
はモータの回転子を兼ねており、この回転子２０には固
定子側モータ部２５に対向するよう回転子側モータ部２
４が設けられている。固定子側モータ部２５及び回転子
側モータ部２４は軸受支持部２３ｂの外周より外側に配
置されている。シリンダ（回転子）２０又は回転軸２１
に図示しないポリゴンミラーが装置される。 【００１４】軸受装置２２は、ハウジング２３の軸受支
持部２３ｂ内の相対する端部に同軸的に配置されたラジ
アル摺動軸受２６及びもう１つのラジアル摺動軸受を兼
ねる（後述）スラスト摺動軸受２７とを備え、ラジアル
摺動軸受２６を貫通して上記回転軸２１が延在し、ラジ
アル摺動軸受２６とスラスト摺動軸受２７とで回転自在
に支持されている。ハウジング２３は非磁性の材料で作
られ、回転軸２１は透磁性の材料で作られる。 【００１５】スラスト摺動軸受２７は押え部材２８によ
りハウジング２３内に支持固定されている。また、ハウ
ジング２３のスラスト摺動軸受２７が位置する端部はこ
の押え部材２８によりを閉じられている。ハウジング２
３のラジアル摺動軸受２６が位置する端部は開放されて
いる。 【００１６】ラジアル摺動軸受２６は、第２図に示すよ
うに、回転軸２１と微少の軸受隙間ｇをもってハウジン
グ２３に装着された円筒状の永久磁石２９からなり、こ
の永久磁石２９は回転軸２１の軸線方向に着磁されてい
る。スラスト摺動軸受２７は、焼結合金製の球面ピボッ
ト軸受で構成されている。 【００１７】ハウジング２３内のラジアル摺動軸受２６
の上記微少の軸受隙間ｇと回転軸２１及びスラスト摺動
軸受２７で構成される空間３０には潤滑油に磁性粉末を
混入してなる磁性流体３１が封入されている。この磁性
流体３１は、ハウジング２３に形成された通路３２から
供給され、この通路３２は栓３３によって閉じられてい
る。 【００１８】このように構成された磁性流体軸受装置２
２においては、ラジアル摺動軸受２６において、ハウジ
ング２３が非磁性の材料で作られ、回転軸２１が透磁性
の材料で作られ、永久磁石２９が軸線方向に着磁されて
いるので、永久磁石２９と回転軸２１との間には、第２
図に点線３４で示す磁気回路が形成され、軸受隙間ｇに
封入された磁性流体３１は永久磁石２９と回転軸２１の
着磁された軸受摺動面に保持される。この磁性流体３１
の保持は、軸受隙間ｇが微少であるが故に強固に行われ
る。これによりラジアル摺動軸受２６は、軸受装置２２
に施された磁性流体３１を封止する磁性流体封止手段と
しての機能を兼ね備える磁性流体軸受を構成する。磁性
流体３１はこのとき潤滑油の役割をもする。 【００１９】このようにラジアル摺動軸受２６を磁性流
体軸受とすることにより、７０００〜２００００ｒｐｍ
又はそれ以上の高速回転及び高精度回転が可能となり、
レーザビームの速い走査とブレのない走査によりレーザ
ビームプリンタの印刷動作速度及び印刷精度が向上す
る。また、磁性流体の潤滑油によりラジアル摺動軸受２
６の摺動面は摩耗が低減するので、軸受装置の長寿命化
が可能となる。 【００２０】更に、磁性流体の潤滑油を用いるラジアル
摺動軸受２６は、空気軸受に比べて軸受剛性に優れ、空
気軸受に比べ外径の小さな軸受装置になるので、小型軽
量のスキャナモータになるとともに、磁性流体の潤滑油
を用いるラジアル摺動軸受２６は、空気軸受に比べて摺
動軸受の摺動面と回転軸とのギャップは大きいので、回
転軸２１を摺動軸受に挿入するスキャナモータの組立性
が良くなるという効果も得られる。 【００２１】また、このラジアル摺動軸受２６において
は、永久磁石２９が磁性流体３１を強固に保持し磁性流
体封止手段としても機能することにより、気密性に優れ
たシール機能が得られる。具体的には、レーザビームス
キャナモータの場合、軸受隙間ｇは１０μｍ前後かそれ
以下といった極めて狭い隙間となる。このため一般の磁
性流体シールに比較し数倍ないしは１０倍程度のシール
耐圧を示すことが実験により検証されている。 【００２２】このようにラジアル摺動軸受２６は、気密
性に優れたシール機能を合せ持つシール一体型の軸受を
提供することとなり、その結果、軸受装置に充填された
磁性流体の潤滑油は流出しないように抑えられるので、
ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れが生じなくなる。 【００２３】また、固定子側モータ部２５及び回転子側
モータ部２４をハウジング２３の中央部の隆起する軸受
支持部２３ｂの外周より外側に配置したので、固定子側
モータ部２５及び回転子側モータ部２４が軸受支持部２
３ｂにより磁性流体封止手段（永久磁石２９）から遠ざ
けられ、このため磁性流体封止手段に吸着している磁性
流体を固定子側モータ部２５及び回転子側モータ部２４
の磁力により吸引することがなくなり、磁性流体が磁性
流体封止手段より流出することがなくなる。 【００２４】このようにラジアル摺動軸受２６は、気密
性に優れたシール機能を合せ持つシール一体型の軸受を
提供する。 【００２５】また、このラジアル摺動軸受２６において
は、磁性流体３１の強固な保持により軸受摺動面に磁性
流体が強固に密着しているので、シリンダ２０の振動に
対して油膜切れの問題が発生せず、油膜形成に有効に働
き、さらに軸受端部ではシール性に優れているので軸振
動に対しては軸受摺動面でのスクイズ作用も効果的に働
くので、制振作用も期待できる。 【００２６】このようにラジアル摺動軸受２６は、高い
軸受剛性を備えている。 【００２７】さらに、ラジアル摺動軸受２６は、上述し
たようにシール機能を合せ持つので、この軸受２６の外
側にさらにシール部材を配置する必要はなく、軸受２６
が位置するハウジング２３の端部は開放端部となってい
る。これにより、第１図から明らかなように、ラジアル
摺動軸受２６とシリンダ２０との間の回転軸２１の長
さ、即ちモータのオーバハング寸法は短くなる。 【００２８】レーザビームスキャナモータのように、ポ
リゴンミラーであるシリンダ２０がオーバハング支持さ
れている回転体においては、オーバハング支持側の軸
受、即ちラジアル摺動軸受２６の軸受剛性を高め、さら
にオーバハング寸法を短くすることが、高精度回転を行
う上では極めて重要である。しかして本実施例の軸受装
置は、上述したようにこのような要求に合致しており、
シリンダモータの一層の高精度回転を可能とする。 【００２９】一方、ラジアル摺動軸受２６の反対側に位
置するスラスト摺動軸受２７においては、球面ピボット
軸受の焼結合金に予め含浸させた潤滑油（磁性流体を含
む；すなわち、この焼結合金は磁性流体の含浸性を有し
ている）によりまたは空間３０に封入された磁性流体３
１が潤滑油の役割を果たすことにより、回転軸２１を支
持する。このとき、球面ピボット軸受２７は、スラスト
荷重だけでなくラジアル荷重をも同時に支持する。これ
は、１つの軸受で２方向の荷重が支持できるので、構造
が簡単になるという利点がある。また、球面ピボット軸
受２７は焼結合金製であるので、高精度の寸法で製作す
ることができ、回転軸２１との微小な摺動ギャップは全
周にわたって寸法精度が良く均一に形成され、高速回転
および高精度回転に適するものとなると共に、量産性に
優れている。更に、高精度回転が可能となるので、回転
軸２１の回転時の振れが最小となり、回転軸２１の振れ
の影響による磁性流体封止手段（永久磁石２９）からの
磁性流体の漏れを防止できる。 【００３０】また、この球面ピボット軸受２７において
は、軸受の形状効果、即ち球面底部では回転軸２１がセ
ンタリングされ、球面側面ではその軸受半径隙間を数μ
ｍ程度に設定することにより確実な位置決めが行えるこ
とにより、スラスト摺動軸受の側でも高精度回転に寄与
する。その上この軸受は、スラスト荷重をピボット支持
しているので、起動トルクが極めて小さく、また焼結合
金に予め潤滑油（磁性流体を含む）を含浸させておくこ
とにより、油切れによる摩耗もほとんど生じなくさせる
ことができるという利点もある。 【００３１】また、磁性流体の含浸性を有する焼結合金
で形成される球面ピボット軸受２７は、回転軸２１との
摺動面が含浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うの
で、回転軸２１の回転が停止している際にも球面ピボッ
ト軸受２７の摺動面の油膜切れがなく、回転軸２１の回
転開始時における球面ピボット軸受２７の摺動面が摩耗
することがなく、寿命の長い軸受装置になる。また、長
期にわたり高速回転および高精度回転を維持できる。更
に、長期にわたり高精度回転を維持できるので、長期に
わたり回転軸２１の振れの影響による磁性流体封止手段
（永久磁石２９）から磁性流体の漏れを防止できる。 【００３２】第３図及び第４図は本発明の他の実施例を
示すものであり、図中第１図に示すものと同等の部材に
は同じ符号を付してある。 【００３３】この実施例において、レーザビームスキャ
ナモータの構成は第１図に示すものと基本的には同じで
あるが、磁性流体軸受装置４０において、スラスト摺動
軸受側の構成が異なる。即ち第１図の実施例では、スラ
スト摺動軸受２７にスラスト荷重とラジアル荷重を支持
させる構造を採用したが、この実施例では、スラスト摺
動軸受側をスラスト荷重のみを受け持つスラスト摺動軸
受と、ラジアル荷重を受け持つラジアル摺動軸受とに分
け、軸受押え４１をスラスト摺動軸受として構成し、ラ
ジアル摺動軸受２６とは別に、ラジアル摺動軸受２６と
間隔をおいてスラスト摺動軸受４１に隣接して第２のラ
ジアル摺動軸受４２を配置している。この第２のラジア
ル摺動軸受４２は、第４図に示すように、回転軸２１と
の間に適当な軸受隙間４３をもって配置された焼結合金
製の円筒軸受であり、その外周部とハウジング内周面と
の間には、磁性流体３０の通路４４が形成されている。
軸受隙間４３は１０μｍ以下といった狭い隙間であるた
め、この隙間だけで磁性流体３１を空間３０の全て及び
ラジアル摺動軸受２６の軸受隙間ｇに供給するには時間
がかかるので、磁性流体の供給を円滑にするために通路
４４を設けるのもである。 【００３４】 【００３５】 【００３６】第５図及び第６図は本発明のさらに他の実
施例を示し、図中第１図及び第３図に示すものと同等の
部材には同じ符号を付してある。 【００３７】この実施例の磁性流体軸受装置５０におい
ては、ラジアル摺動軸受５１の構成が上記実施例のラジ
アル摺動軸受２６とは異なる。即ちラジアル摺動軸受５
１は、円筒状の永久磁石５２と、この永久磁石５２のハ
ウジング開放端部から反対側にその永久磁石５２に密着
して配置された焼結合金製の円筒軸受５３とで構成され
ている。永久磁石５２の軸受隙間ｇと円筒軸受５３の軸
受隙間Ｇとの関係は、軸受隙間ｇが軸受隙間Ｇよりもわ
ずかに大きな寸法になるように設定されている。 【００３８】このラジアル摺動軸受５１の構造は、永久
磁石５２をプラスチックで構成した場合に特に意味があ
る。即ち、プラスチックは熱膨張係数が金属に比較して
大きいため、永久磁石５２をこのプラスチックで構成し
た場合には、温度変化により軸受隙間ｇが変化する。こ
のような軸受隙間の変化が生じると高精度回転が損なわ
れる。そこで、使用温度の変化があっても高精度回転が
損なわれないようにするために、焼結合金製の円筒軸受
５３を複合的に配置して、機能の低下を防止を防止しよ
うとするものである。即ち、運転中使用温度の変化によ
り、永久磁石５２の軸受隙間ｇと円筒軸受５３の軸受隙
間Ｇの寸法が変わっても、ｇ≧Ｇなる関係が保たれるよ
うにｇの寸法を予めＧの寸法よりわずかに大きく設定し
ておくことにより、磁性流体軸受５２の機能低下が円筒
軸受５３で補われ、ラジアル摺動軸受５１全体として良
好な軸受機能とシール機能を維持することができる。 【００３９】なお、以上の実施例においては、磁性流体
の供給通路としてハウジング２３に孔３２を開けたが、
この供給通路は、第７図に示すように、回転軸６０に孔
６１を開けることもでき、この場合もこの孔６１より磁
性流体３１を適量封入した後栓６２をして気密を維持す
る。 【００４０】 【００４１】また、軸受の材質、寸法等は、製作コス
ト、使用条件等に応じて本発明の精神の範囲内で適宜選
択すればよい。 【００４２】 【発明の効果】 １．レーザビームスキャナモータの軸受装置に備わるラ
ジアル摺動軸受に磁性流体を充填したので、７０００〜
２０００ｒｐｍまたはそれ以上の高速回転および高精度
回転が可能となり、レーザビームの速い走査とブレのな
い走査によりレーザビームプリンタの印刷動作速度およ
び印刷精度が向上する。 【００４３】２．磁性流体の潤滑油によりラジアル摺動
軸受の摺動面は摩耗が低減するので、空気軸受よりも寿
命の長い軸受装置になり、レーザビームスキャナモータ
の長寿命化が可能になる。 【００４４】３．空気に比べ粘性が格段に高く、軸受と
して軸受剛性に優れる磁性流体の潤滑油を用いるラジア
ル摺動軸受は、空気軸受よりも外径の小さな軸受装置に
なるので、小型軽量のスキャナモータになる。 【００４５】４．磁性流体の潤滑油を用いるラジアル摺
動軸受は、空気軸受に比べラジアル摺動軸受の摺動面と
回転軸とのギャップは大きいので、回転軸受をラジアル
摺動軸受に挿入するスキャナモータの組立性が良くな
る。 【００４６】５．軸受装置に充填される磁性流体の潤滑
油は、磁性の磁性流体封止手段により流出しないように
抑えられるので、ポリゴンミラーの潤滑油による油汚れ
が生じない。 【００４７】６．磁性流体の含浸性を有する焼結合金で
形成したラジアル摺動軸受は、非焼結合金の摺動軸受に
比べ生産性に優れ、かつ摺動面の寸法精度が向上し、ラ
ジアル摺動軸受の摺動面と回転軸との微小な摺動ギャッ
プは全周にわたって寸法精度が良く均一に形成されるの
で、高速回転および高精度回転に適するものとなる。ま
た、高精度回転が可能となるので、回転軸の回転時の振
れが最小となり、回転軸の振れの影響による磁性流体封
止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００４８】７．磁性流体の含浸性を有する焼結合金で
形成されるラジアル摺動軸受は、回転軸との摺動面が含
浸している磁性流体の潤滑油で常に潤うので、回転軸の
回転が停止している際にもラジアル摺動軸受の摺動面の
油膜切れがなく、回転軸の回転開始時におけるラジアル
摺動軸受の摺動面が摩耗することがなく、寿命の長い軸
受装置になる。また、長期にわたり高速回転および高精
度回転を維持できる。更に、長期にわたり高精度回転を
維持できるので、長期にわたり回転軸の振れの影響によ
る磁性流体封止手段から磁性流体の漏れを防止できる。 【００４９】８．ハウジングの中央に隆起する軸受支持
部を設け、軸受支持部の内側に軸受装置を配置し、軸受
装置に充填される磁性流体を封止する磁性の磁性流体封
止手段を設け、固定子側モータ部及び回転子側モータ部
を軸受支持部の外周より外側に配置したので、固定子側
モータ部及び回転子側モータ部がハウジングの軸受支持
部により磁性流体封止手段から遠ざけられるため、磁性
流体封止手段に吸着している磁性流体を固定子側モータ
部及び回転子側モータ部の磁力により吸引することがな
く、磁性流体が磁性流体封止手段より流出することがな
くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による磁性流体軸受装置の縦
断面図である。 【図２】図１に示す軸受装置のラジアル摺動軸受部分の
拡大図である。 【図３】本発明の他の実施例による磁性流体軸受装置の
縦断面図である。 【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。 【図５】本発明のさらに他の実施例による磁性流体軸受
装置の縦断面図である。 【図６】図５に示す磁性流体軸受装置のラジアル摺動軸
受部分の拡大図である。 【図７】本発明のさらに他の実施例による磁性流体軸受
装置の縦断面図である。 【符号の説明】 ２０…シリンダ（回転子） ２１…回転軸 ２２…磁性流体軸受装置 ２３…ハウジング ２３ａ…固定子 ２３ｂ…軸受支持部 ２４…回転子側モータ部 ２５…固定子側モータ部 ２６…ラジアル摺動軸受（磁性流体封止手段） ２７…スラスト摺動軸受（ラジアル摺動軸受） ２９…永久磁石 ３１…磁性流体
断面図である。 【図２】図１に示す軸受装置のラジアル摺動軸受部分の
拡大図である。 【図３】本発明の他の実施例による磁性流体軸受装置の
縦断面図である。 【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。 【図５】本発明のさらに他の実施例による磁性流体軸受
装置の縦断面図である。 【図６】図５に示す磁性流体軸受装置のラジアル摺動軸
受部分の拡大図である。 【図７】本発明のさらに他の実施例による磁性流体軸受
装置の縦断面図である。 【符号の説明】 ２０…シリンダ（回転子） ２１…回転軸 ２２…磁性流体軸受装置 ２３…ハウジング ２３ａ…固定子 ２３ｂ…軸受支持部 ２４…回転子側モータ部 ２５…固定子側モータ部 ２６…ラジアル摺動軸受（磁性流体封止手段） ２７…スラスト摺動軸受（ラジアル摺動軸受） ２９…永久磁石 ３１…磁性流体
フロントページの続き
(72)発明者 古川 義夫
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社 日立製作所 日立工場内
(56)参考文献 特開 昭62−126850（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−127513（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−169216（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H02K 5/16 - 5/167
H02K 7/08
F16C 17/00 - 17/10
F16C 33/72 - 33/82
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．モータのハウジングと、このハウジングに設けられ
る固定子と、前記ハウジングの中央に隆起するように設
けられる軸受支持部と、この軸受支持部の内側に設けら
れる２つのラジアル摺動軸受を含む軸受装置と、この２
つのラジアル摺動軸受に回転自在に支持されかつ前記軸
受装置より外部側に突出した軸部分を有する回転軸と、
前記２つのラジアル摺動軸受の摺動面を潤すように軸受
装置に施される潤滑油に磁性粉末を混入してなる磁性流
体と、前記回転軸の前記軸受装置より外部側に突出した
軸部分に固定支持される回転子と、この回転子ないし回
転軸に設けられるポリゴンミラーと、前記固定子に設け
られる固定子側モータ部と、この固定子側モータ部に対
向するように配置され、かつ前記回転子に設けられる回
転子側モータ部と、前記軸受装置に施される磁性流体を
封止する磁性の磁性流体封止手段とを備え、前記固定子
側モータ部及び回転子側モータ部を前記軸受支持部の外
周より外側に配置し、前記ハウジング及び軸受支持部を
非磁性の材料で形成し、前記回転軸を透磁性の材料で形
成し、前記２つのラジアル摺動軸受の少なくとも一方を
磁性流体の含浸性を有する焼結合金で形成し、前記磁性
流体封止手段を永久磁石で形成するとともに回転軸の外
周を囲うリング形状に形成し、この磁性流体封止手段を
前記軸受装置の最も回転子側の位置に配置したことを特
徴とするレーザビームスキャナモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8129849A JP2790446B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | レーザビームスキャナモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8129849A JP2790446B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | レーザビームスキャナモータ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62241196A Division JP2624264B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | レーザビームスキャナモータ |
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|---|---|
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Family
ID=15019773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8129849A Expired - Lifetime JP2790446B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | レーザビームスキャナモータ |
Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-05-24 JP JP8129849A patent/JP2790446B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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