JP2979428B2 - 電子写真用ローラー - Google Patents
電子写真用ローラーInfo
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- JP2979428B2 JP2979428B2 JP2262715A JP26271590A JP2979428B2 JP 2979428 B2 JP2979428 B2 JP 2979428B2 JP 2262715 A JP2262715 A JP 2262715A JP 26271590 A JP26271590 A JP 26271590A JP 2979428 B2 JP2979428 B2 JP 2979428B2
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- polyurethane foam
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- Conductive Materials (AREA)
- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真におけるトナー搬送用ローラ
ー、転写ローラー、クリーニングローラー等のローラー
に関するものであり、静電気的に被接触物をコントロー
ルするのに適した導電性ポリウレタンを素材として用い
た電子写真用ローラーに関する。
ー、転写ローラー、クリーニングローラー等のローラー
に関するものであり、静電気的に被接触物をコントロー
ルするのに適した導電性ポリウレタンを素材として用い
た電子写真用ローラーに関する。
〔従来の技術〕 従来、トナーカートリッジに用意されているトナーを
静電潜像が形成さている感光体に供給し、用紙に転写、
定着させる電子写真プロセスは一般的に帯電、露
光、現像、転写、定着、除電の各機構から成
り、各機構とも静電気を精密にコントロールする為の各
種のローラーが使われ、近年ますますそのローラー素材
に対する要求特性は厳しくなっている。
静電潜像が形成さている感光体に供給し、用紙に転写、
定着させる電子写真プロセスは一般的に帯電、露
光、現像、転写、定着、除電の各機構から成
り、各機構とも静電気を精密にコントロールする為の各
種のローラーが使われ、近年ますますそのローラー素材
に対する要求特性は厳しくなっている。
特にトナー搬送用ローラー等を含む現像機構に用いら
れるローラー、転写ローラー、又クリーニング機構に用
いられるローラー等は静電気的に被接触物をコントロー
ルする為ローラーを構成する素材の導電性は非帯電のレ
ベルで狭い範囲（５℃〜45℃において１ケタ、例えば１
×109Ω・cm〜１×1010Ω・cmの範囲）にコントロール
されている事が要求されている。
れるローラー、転写ローラー、又クリーニング機構に用
いられるローラー等は静電気的に被接触物をコントロー
ルする為ローラーを構成する素材の導電性は非帯電のレ
ベルで狭い範囲（５℃〜45℃において１ケタ、例えば１
×109Ω・cm〜１×1010Ω・cmの範囲）にコントロール
されている事が要求されている。
又、これ等のローラーは感光ドラム等精密部品との接
触で相手に傷をつけない事、あるいはローラーの接触面
積を増してグリップ性を確実にする目的から柔軟性のあ
るポリウレタンフォームが素材として用いられが、微細
な領域で静電気的なコントロールを行う為、該ポリウレ
タンフォームのセルサイズも細かいものが要求される。
触で相手に傷をつけない事、あるいはローラーの接触面
積を増してグリップ性を確実にする目的から柔軟性のあ
るポリウレタンフォームが素材として用いられが、微細
な領域で静電気的なコントロールを行う為、該ポリウレ
タンフォームのセルサイズも細かいものが要求される。
このようなローラー素材としての導電性ポリウレタン
フォームの従来例としては、 ポリオール、イソシアネート、触媒、水やフレオン
等の発泡剤等の混合物中に導電性カーボンを配合して発
泡させる方法で得られたもの、 と同様の方法においてイオン性の帯電防止剤を添
加して得られたもの、 ポリウレタンフォームの生成後にカーボン塗料を含
浸させて得られたもの、 が知られている。
フォームの従来例としては、 ポリオール、イソシアネート、触媒、水やフレオン
等の発泡剤等の混合物中に導電性カーボンを配合して発
泡させる方法で得られたもの、 と同様の方法においてイオン性の帯電防止剤を添
加して得られたもの、 ポリウレタンフォームの生成後にカーボン塗料を含
浸させて得られたもの、 が知られている。
従来では、導電性カーボン等の配合によって粘度が
上昇する結果、他の成分との混合が不十分となり、得ら
れた導電性ポリウレタンフォームは緻密で均一なセルが
得られず、強度も低下する。
上昇する結果、他の成分との混合が不十分となり、得ら
れた導電性ポリウレタンフォームは緻密で均一なセルが
得られず、強度も低下する。
従来のでは、導電性は温度による変化が大きく実用
上問題があるものであった。
上問題があるものであった。
従来のでは、カーボン塗料を含浸させるために比較
的大きなセル構造のものであることが必要であり、セル
が微細な場合にはカーボン塗料がフォーム内部まで侵入
せず、導電性が不均一になる等の不具合がある。
的大きなセル構造のものであることが必要であり、セル
が微細な場合にはカーボン塗料がフォーム内部まで侵入
せず、導電性が不均一になる等の不具合がある。
この発明は、上記事情に鑑みて発明されたものであ
り、緻密で均一なセルを持ち、かつ温度変化に対しても
比較的安定した非帯電レべルの導電性を有する導電性ポ
リウレタンフォームを素材として用いた電子写真用ロー
ラーを提供することを目的とする。
り、緻密で均一なセルを持ち、かつ温度変化に対しても
比較的安定した非帯電レべルの導電性を有する導電性ポ
リウレタンフォームを素材として用いた電子写真用ロー
ラーを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、この発明は、ポリウレタ
ンフォームを構成する樹脂中に導電性微粉末を混合分散
させた混合物を機械的攪拌によって発泡させた導電性ポ
リウレタンフォームを素材として用いた電子写真用ロー
ラーであって、導電性微粉末としてグラファイトを全樹
脂量の15〜60重量％混入したものである。
ンフォームを構成する樹脂中に導電性微粉末を混合分散
させた混合物を機械的攪拌によって発泡させた導電性ポ
リウレタンフォームを素材として用いた電子写真用ロー
ラーであって、導電性微粉末としてグラファイトを全樹
脂量の15〜60重量％混入したものである。
この発明の電子写真用ローラーの素材として用いられ
る導電性ポリウレタンフォームでは、300μｍ以下の均
一なセル径となり、しかも１×1011〜１×106Ω・cmの
温度依存性の少ないもの（導電性の温度依存性の範囲
は、実用温度範囲である５℃,25℃,45℃において、体積
抵抗値で１桁以内（例えば１×109〜１×1010Ω・cmの
範囲をいう））となった。
る導電性ポリウレタンフォームでは、300μｍ以下の均
一なセル径となり、しかも１×1011〜１×106Ω・cmの
温度依存性の少ないもの（導電性の温度依存性の範囲
は、実用温度範囲である５℃,25℃,45℃において、体積
抵抗値で１桁以内（例えば１×109〜１×1010Ω・cmの
範囲をいう））となった。
以下にこの発明の好適な実施例を説明する。
ポリウレタンフォームを構成する樹脂として、ポリヒ
ドロキシル化合物と有機ポリイソシアネート化合物、触
媒、整泡剤及び他の添加剤の混合物を用い、この混合物
にグラファイトを含む導電性微粉末を混合分散させ、こ
れを機械的攪拌によって該混合物全体に不活性ガスを均
一に分散させて安定な泡体を形成させた後、該泡体を熱
硬化せしめる。なお親水性プレポリマーと導電性微粉末
の水分散液を使用し、親水基と水との親和性を利用して
樹脂中に炭素粒子が混合分散した場合、発泡後の水分蒸
発に伴う寸法収縮及び圧縮永久歪が大きくなることか
ら、親水性プレポリマーと誘電性微粉末の水分散液を利
用しないことが好ましい。ポリヒドロキシル化合物とし
ては、一般の軟質ウレタンフォームやウレタンエラスト
マー製造に用いられるポリオール、即ち末端にヒドロキ
シル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール及び両者の共重合物であるポリエーテルポリ
エステルポリオールであり、また、ポリオール中でエチ
レン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマー
ポリオール等一般的なポリオール類が使用できる。ポリ
イソシアネート化合物としては同様に一般的な軟質ウレ
タンフォームやウレタンエラストマー製造に使用される
ポリイソシアネートが使用できる。即ち、トリレンジイ
ソシアネート（TD1）粗製TD1、4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（MD1）、粗製MD1、炭素数２〜18の
脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜15の脂肪族ポリ
イソシアネート、炭素数８〜15の芳香族ポリイソシアネ
ート及びこれ等のポリイソシアネートの混合物や変性
物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られる
プレポリマー等が用いられる。触媒としては一般的な有
機金属化合物、例えばジブチル錫ジラウレート、オクチ
ル酸錫、オクチル亜鉛、酢酸ナトリウム等、アルカリ及
びアルカリ土類金属のアルコキシドやフェノキシド、三
級アミン類、例えば、トリエチルアミン、トリエチルジ
アミン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミノメチル
フェノール等、それに第四級アンモニウム塩、イミダゾ
ール類等が挙げられ、特公昭53−8735号公報に示された
ニッケルアセチルアセトネート、ジアセチルアセトネー
トニッケル等も用いられる。整泡剤としては、ポリウレ
タンフォームの発泡用に使用される公知の整泡剤を使用
することが出来、特に制限はない。又、この発明に使用
される、その他の添加剤としては、公知の顔料、染料、
有機無機フィラー等ウレタンフォームの発泡時に配合さ
れるものが必要に応じて用いることができる。グラファ
イト微粉末としては、一般的な人造又は天然黒鉛を微粉
末にした物で導電性を確保する為固定炭素90％以上のも
のが好ましく、粒子径は100μｍ以下、好ましくは２〜1
0μｍが良い。100μｍ以上ではフォーム表面のザラつき
が発生し、２μｍ以下では粉末の飛散あるいは粘度が上
昇して作業性が悪くなる。グラファイト微粉末の添加量
は全樹脂量中のグラファイト存在量で15％未満では目的
とする狭い範囲の温度依存性を有する誘電性が得られ
ず、60％を超えた場合は発泡時の樹脂原液の粘度が上昇
して機械的泡立てが困難になり、セルのコントロールが
難しくなるとともに、導電性の温度依存性も目的の範囲
を超える。
ドロキシル化合物と有機ポリイソシアネート化合物、触
媒、整泡剤及び他の添加剤の混合物を用い、この混合物
にグラファイトを含む導電性微粉末を混合分散させ、こ
れを機械的攪拌によって該混合物全体に不活性ガスを均
一に分散させて安定な泡体を形成させた後、該泡体を熱
硬化せしめる。なお親水性プレポリマーと導電性微粉末
の水分散液を使用し、親水基と水との親和性を利用して
樹脂中に炭素粒子が混合分散した場合、発泡後の水分蒸
発に伴う寸法収縮及び圧縮永久歪が大きくなることか
ら、親水性プレポリマーと誘電性微粉末の水分散液を利
用しないことが好ましい。ポリヒドロキシル化合物とし
ては、一般の軟質ウレタンフォームやウレタンエラスト
マー製造に用いられるポリオール、即ち末端にヒドロキ
シル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール及び両者の共重合物であるポリエーテルポリ
エステルポリオールであり、また、ポリオール中でエチ
レン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマー
ポリオール等一般的なポリオール類が使用できる。ポリ
イソシアネート化合物としては同様に一般的な軟質ウレ
タンフォームやウレタンエラストマー製造に使用される
ポリイソシアネートが使用できる。即ち、トリレンジイ
ソシアネート（TD1）粗製TD1、4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（MD1）、粗製MD1、炭素数２〜18の
脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜15の脂肪族ポリ
イソシアネート、炭素数８〜15の芳香族ポリイソシアネ
ート及びこれ等のポリイソシアネートの混合物や変性
物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られる
プレポリマー等が用いられる。触媒としては一般的な有
機金属化合物、例えばジブチル錫ジラウレート、オクチ
ル酸錫、オクチル亜鉛、酢酸ナトリウム等、アルカリ及
びアルカリ土類金属のアルコキシドやフェノキシド、三
級アミン類、例えば、トリエチルアミン、トリエチルジ
アミン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミノメチル
フェノール等、それに第四級アンモニウム塩、イミダゾ
ール類等が挙げられ、特公昭53−8735号公報に示された
ニッケルアセチルアセトネート、ジアセチルアセトネー
トニッケル等も用いられる。整泡剤としては、ポリウレ
タンフォームの発泡用に使用される公知の整泡剤を使用
することが出来、特に制限はない。又、この発明に使用
される、その他の添加剤としては、公知の顔料、染料、
有機無機フィラー等ウレタンフォームの発泡時に配合さ
れるものが必要に応じて用いることができる。グラファ
イト微粉末としては、一般的な人造又は天然黒鉛を微粉
末にした物で導電性を確保する為固定炭素90％以上のも
のが好ましく、粒子径は100μｍ以下、好ましくは２〜1
0μｍが良い。100μｍ以上ではフォーム表面のザラつき
が発生し、２μｍ以下では粉末の飛散あるいは粘度が上
昇して作業性が悪くなる。グラファイト微粉末の添加量
は全樹脂量中のグラファイト存在量で15％未満では目的
とする狭い範囲の温度依存性を有する誘電性が得られ
ず、60％を超えた場合は発泡時の樹脂原液の粘度が上昇
して機械的泡立てが困難になり、セルのコントロールが
難しくなるとともに、導電性の温度依存性も目的の範囲
を超える。
実施例１ グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイ
ドを付加して、分子量5000としたポリエーテルポリオー
ル（旭ガラス株式会社のエクセノール828）（OH値33） ……100部 ウレタン変性したMDI（住友バイエルウエタン株式会社
のスミジュールPF）（NCO％＝23％） ……25.0部 １・４−ブタンジオール ……2.5部 シリコン界面活性剤（Ｌ−520日本ユニカ社製） ……1.5部 ニッケルアセチルアセトネート ……0.5部 ジブチルチンジラウレート ……0.01部 平均粒径2.5μｍ固定炭素含有量99％の天然グラファイ
ト（日本黒鉛株式会社の高純度黒鉛AOP） ……50部 （全樹脂量対比28重量％） これらを１リットルのプラスチック容器に入れ、家庭
用泡立て機で２分間攪拌して微細な均一セルを有する液
体を得た。
ドを付加して、分子量5000としたポリエーテルポリオー
ル（旭ガラス株式会社のエクセノール828）（OH値33） ……100部 ウレタン変性したMDI（住友バイエルウエタン株式会社
のスミジュールPF）（NCO％＝23％） ……25.0部 １・４−ブタンジオール ……2.5部 シリコン界面活性剤（Ｌ−520日本ユニカ社製） ……1.5部 ニッケルアセチルアセトネート ……0.5部 ジブチルチンジラウレート ……0.01部 平均粒径2.5μｍ固定炭素含有量99％の天然グラファイ
ト（日本黒鉛株式会社の高純度黒鉛AOP） ……50部 （全樹脂量対比28重量％） これらを１リットルのプラスチック容器に入れ、家庭
用泡立て機で２分間攪拌して微細な均一セルを有する液
体を得た。
この泡体を100mm×100mm×深さ50mmの型に流し込み14
0℃で７分間加熱して硬化させた後スライスしてセル
径、導電性等を調べた。その結果得られた発泡体は密度
0.25g/cm3、セル径90μｍの均一なセルを有し、2mm厚に
スライスしたシートの25℃での体積抵抗値を横河ヒュー
レットパッカード社製High Resistance Meter 4329Aと1
6008Aレジスティビティセルを用いてJIS−K6911に準拠
して測定した所、４×109Ω・cmであった。また、その
導電性の温度依存性を調べた結果、第１図に示す如く良
好であった。さらに、この実施例１で得られた導電性ポ
リウレタンフォームを用いて第２図に示すような構造の
ローラーを作成してトナー供給用ローラーとして用いた
所、トナーの目詰りもなく均質な画像が得られた。ま
た、転写ローラーとして用いた場合にも良好な画像が得
られた。第２図において符号１は表面研磨した導電性ポ
リウレタンフォームであり、符号２は金属シャフトであ
る。
0℃で７分間加熱して硬化させた後スライスしてセル
径、導電性等を調べた。その結果得られた発泡体は密度
0.25g/cm3、セル径90μｍの均一なセルを有し、2mm厚に
スライスしたシートの25℃での体積抵抗値を横河ヒュー
レットパッカード社製High Resistance Meter 4329Aと1
6008Aレジスティビティセルを用いてJIS−K6911に準拠
して測定した所、４×109Ω・cmであった。また、その
導電性の温度依存性を調べた結果、第１図に示す如く良
好であった。さらに、この実施例１で得られた導電性ポ
リウレタンフォームを用いて第２図に示すような構造の
ローラーを作成してトナー供給用ローラーとして用いた
所、トナーの目詰りもなく均質な画像が得られた。ま
た、転写ローラーとして用いた場合にも良好な画像が得
られた。第２図において符号１は表面研磨した導電性ポ
リウレタンフォームであり、符号２は金属シャフトであ
る。
実施例２ 実施例１と同じ方法でグラファイトの添加量を全樹脂
量の15重量％とした。
量の15重量％とした。
実施例３ 実施例１と同じ方法でグラファイトの添加量を全樹脂
量の60重量％とした。
量の60重量％とした。
比較例１ 実施例１でグラファイトを入れない場合、密度0.47g/
cm2で平均セル径80μｍの均一なセルが得られたが導電
性に関しては第１図の如く導電性は低くしかも温度依存
性は大きかった。
cm2で平均セル径80μｍの均一なセルが得られたが導電
性に関しては第１図の如く導電性は低くしかも温度依存
性は大きかった。
比較例２ 実施例１でグラファイトの代わりに導電性カーボン
（ライオン株式会社製ケッチュンブラックEC）を10部入
れたが発泡原料の粘度が上昇して機械攪拌もできなかっ
た。
（ライオン株式会社製ケッチュンブラックEC）を10部入
れたが発泡原料の粘度が上昇して機械攪拌もできなかっ
た。
比較例３ 実施例１と同じ方法でグラファイトの添加量を全樹脂
量の10重量％、70重量％に変化させた。
量の10重量％、70重量％に変化させた。
添加部数70重量％は粘度が上昇して攪拌が難しく、出
来たフォームは、導電性は第３図の如く温度依存性大
で、セル径も350μｍとなりこのフォームを用いて作成
したトナー供給用ローラーはトナーの目詰りが生じて画
像不良が生じた。添加部数10重量％でも、温度依存性大
であった。
来たフォームは、導電性は第３図の如く温度依存性大
で、セル径も350μｍとなりこのフォームを用いて作成
したトナー供給用ローラーはトナーの目詰りが生じて画
像不良が生じた。添加部数10重量％でも、温度依存性大
であった。
すなわち良好な画像を得る為のセル径の限界は300μ
ｍと考えられる。
ｍと考えられる。
上述した実施例１〜３と比較例1,3とは次の表の如き
結果となった。
結果となった。
〔効果〕 以上説明したように、この発明の電子写真用ローラー
の素材として用いる導電性ポリウレタンフォームは、ポ
リウレタンフォームを構成する樹脂中に導電性微粉末を
混合分散した混合物を機械的攪拌によって発泡させた導
電性ポリウレタンフォームであって、導電性微粉末とし
て粒子径２μｍ〜100μｍの範囲のグラファイトを全樹
脂量の15〜60重量％混入したことを特徴とする。そして
この規定により、緻密で均一なセルを持ち、かつ温度変
化に対しても比較的安定した非帯電レベルと導電性を有
するものとなった。またこの電子写真用ローラーは良好
な画像を得ることができる。即ちこの発明の電子写真用
ローラーは、電子写真用ローラーにおける要求特性を満
足させるものである。
の素材として用いる導電性ポリウレタンフォームは、ポ
リウレタンフォームを構成する樹脂中に導電性微粉末を
混合分散した混合物を機械的攪拌によって発泡させた導
電性ポリウレタンフォームであって、導電性微粉末とし
て粒子径２μｍ〜100μｍの範囲のグラファイトを全樹
脂量の15〜60重量％混入したことを特徴とする。そして
この規定により、緻密で均一なセルを持ち、かつ温度変
化に対しても比較的安定した非帯電レベルと導電性を有
するものとなった。またこの電子写真用ローラーは良好
な画像を得ることができる。即ちこの発明の電子写真用
ローラーは、電子写真用ローラーにおける要求特性を満
足させるものである。
第１図はこの発明の実施例１と比較例１の温度変化に対
する体積抵抗値の変化を示すグラフ、第２図はこの発明
の導電性ポリウレタンフォームを用した電子写真用ロー
ラを示す斜視図、第３図はグラファイトの混入量の違い
による第１図と同様のグラフである。
する体積抵抗値の変化を示すグラフ、第２図はこの発明
の導電性ポリウレタンフォームを用した電子写真用ロー
ラを示す斜視図、第３図はグラファイトの混入量の違い
による第１図と同様のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29B 7/00 - 17/02
Claims (4)
- 【請求項１】ポリウレタンフォームを構成する樹脂中に
導電性微粉末を混合分散した混合物を機械的攪拌によっ
て発泡させた導電性ポリウレタンフォームを素材とした
電子写真用ローラーであって、 導電性微粉末として粒子径２μｍ〜100μｍの範囲のグ
ラファイトを全樹脂量の15〜60重量％混入したことを特
徴とする電子写真用ローラー。 - 【請求項２】樹脂中に導電性微粉末を混合分散する際、
親水性プレポリマーと導電性微粉末の水分散液を使用す
ることによる親水基と水との親和性を利用した混合分散
方法によるものではなく、混合物を機械的攪拌によって
発泡させた前記導電性ポリウレタンフォームを素材とし
て用いることを特徴とする請求項１の電子写真用ローラ
ー。 - 【請求項３】前記導電性ポリウレタンフォームのセル径
が、90μｍ〜300μｍであることを特徴とする請求項１
又は２記載の電子写真用ローラー。 - 【請求項４】前記導電性ポリウレタンフォームの５℃,2
5℃,45℃における体積抵抗値の変動幅が対数値で１桁以
内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
に記載の電子写真用ローラー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2262715A JP2979428B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 電子写真用ローラー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2262715A JP2979428B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 電子写真用ローラー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138213A JPH04138213A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2979428B2 true JP2979428B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=17379589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2262715A Expired - Fee Related JP2979428B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 電子写真用ローラー |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0565237B1 (en) * | 1992-03-09 | 1998-05-13 | Bridgestone Corporation | Electroconductive polyurethane foam |
| JP7239277B2 (ja) * | 2017-06-13 | 2023-03-14 | 株式会社イノアック技術研究所 | 導電性発泡体 |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2262715A patent/JP2979428B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04138213A (ja) | 1992-05-12 |
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