JP3424721B2 - インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法Info
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- JP3424721B2 JP3424721B2 JP29748096A JP29748096A JP3424721B2 JP 3424721 B2 JP3424721 B2 JP 3424721B2 JP 29748096 A JP29748096 A JP 29748096A JP 29748096 A JP29748096 A JP 29748096A JP 3424721 B2 JP3424721 B2 JP 3424721B2
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、シリコン単結晶
基板を異方性エッチングすることにより圧力発生室を形
成した流路基板を備えたインクジェット記録ヘッドに関
する。
基板を異方性エッチングすることにより圧力発生室を形
成した流路基板を備えたインクジェット記録ヘッドに関
する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、図５に
示したように外部からの加圧力を受ける圧力発生室Ａが
形成された流路形成基板Ｂと、リザーバＣと圧力発生室
Ａとを接続するインク供給口Ｄ及び圧力発生室Ａに連通
するノズル開口Ｅを備えた蓋部材Ｆと、流路形成基板Ｂ
の一方の面を封止するとともに圧力発生手段Ｇを備えた
弾性板Ｈとを積層して構成し、弾性板Ｈの圧力発生手段
Ｇにより圧力発生室Ａを膨張させてリザーバＣのインク
をインク供給口Ｄを経由させて圧力発生室Ａに吸引し、
また圧力発生室Ａを収縮させて圧力発生室Ａのインクを
加圧してノズル開口Ｅからインク滴を吐出させるように
構成されている。
示したように外部からの加圧力を受ける圧力発生室Ａが
形成された流路形成基板Ｂと、リザーバＣと圧力発生室
Ａとを接続するインク供給口Ｄ及び圧力発生室Ａに連通
するノズル開口Ｅを備えた蓋部材Ｆと、流路形成基板Ｂ
の一方の面を封止するとともに圧力発生手段Ｇを備えた
弾性板Ｈとを積層して構成し、弾性板Ｈの圧力発生手段
Ｇにより圧力発生室Ａを膨張させてリザーバＣのインク
をインク供給口Ｄを経由させて圧力発生室Ａに吸引し、
また圧力発生室Ａを収縮させて圧力発生室Ａのインクを
加圧してノズル開口Ｅからインク滴を吐出させるように
構成されている。
【０００３】圧力発生室Ａを形成する流路形成基板Ｂ
は、通常、（１１０）面方位のシリコン単結晶基板に圧
力発生室に一致するエッチングパターンを形成して、水
酸化カリウム等のアルカリ水溶液により結晶異方性エッ
チングして構成されている。このようなシリコン単結晶
基板の結晶異方性エッチングを用いると、（１１０）面
に垂直な（１１１）面を備えた直線状の凹部や開口を形
成できるため、アスペクト比が極めて高い凹部や溝を形
成でき、圧力発生室を高い密度で配列することができ
る。
は、通常、（１１０）面方位のシリコン単結晶基板に圧
力発生室に一致するエッチングパターンを形成して、水
酸化カリウム等のアルカリ水溶液により結晶異方性エッ
チングして構成されている。このようなシリコン単結晶
基板の結晶異方性エッチングを用いると、（１１０）面
に垂直な（１１１）面を備えた直線状の凹部や開口を形
成できるため、アスペクト比が極めて高い凹部や溝を形
成でき、圧力発生室を高い密度で配列することができ
る。
【０００４】しかしながら（１１０）面方位のシリコン
単結晶基板は、（１１０）面に垂直な（１１１）面に沿
った直線パターンの交点からシリコン単結晶基板の表面
に対して約３５度の角度の（１１１）面が出現し、この
面が圧力発生室Ａの端部側の壁Ｊ，Ｊ’を形成すること
になる。
単結晶基板は、（１１０）面に垂直な（１１１）面に沿
った直線パターンの交点からシリコン単結晶基板の表面
に対して約３５度の角度の（１１１）面が出現し、この
面が圧力発生室Ａの端部側の壁Ｊ，Ｊ’を形成すること
になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このため、ノズル開口
Ｅやインク供給口Ｄの近傍に鋭角な狭い間空間Ｋ，Ｋ’
が形成されることになり、この空間Ｋ，Ｋ’でインクが
淀んで気泡が停滞したり、またここに停滞した気泡の排
除が困難になるという問題がある。本発明はこのような
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころはノズル開口やインク供給口近傍におけるインクの
淀みを無くして気泡の停滞を防止し、かつ気泡の排除性
を高めることができるインクジェット式記録ヘッドを提
供することである。
Ｅやインク供給口Ｄの近傍に鋭角な狭い間空間Ｋ，Ｋ’
が形成されることになり、この空間Ｋ，Ｋ’でインクが
淀んで気泡が停滞したり、またここに停滞した気泡の排
除が困難になるという問題がある。本発明はこのような
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころはノズル開口やインク供給口近傍におけるインクの
淀みを無くして気泡の停滞を防止し、かつ気泡の排除性
を高めることができるインクジェット式記録ヘッドを提
供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、シリコン単結晶基板を結晶
異方性エッチングして、配列方向に前記シリコン単結晶
基板の表面に対して垂直な壁が、また両端に前記シリコ
ン単結晶基板の表面に対して３５度をなす壁が形成され
た断面台形の圧力発生室を有する流路形成基板と、表面
に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段を有
し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短い方
の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、前記圧
力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力発生室
の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、前記蓋部
材が前記流路形成基板に接着剤により固定され、かつ前
記ノズル開口側の前記流路形成基板に対して３５度をな
す壁と前記蓋部材とにより形成される空間に前記接着剤
によるメニスカスを形成させて固化させるようにした。
るために本発明においては、シリコン単結晶基板を結晶
異方性エッチングして、配列方向に前記シリコン単結晶
基板の表面に対して垂直な壁が、また両端に前記シリコ
ン単結晶基板の表面に対して３５度をなす壁が形成され
た断面台形の圧力発生室を有する流路形成基板と、表面
に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段を有
し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短い方
の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、前記圧
力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力発生室
の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、前記蓋部
材が前記流路形成基板に接着剤により固定され、かつ前
記ノズル開口側の前記流路形成基板に対して３５度をな
す壁と前記蓋部材とにより形成される空間に前記接着剤
によるメニスカスを形成させて固化させるようにした。
【０００７】
【作用】接着剤のメニスカスによる壁により鋭角な空間
が封止されてインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁が
形成され、インクの淀みが無くなる。
が封止されてインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁が
形成され、インクの淀みが無くなる。
【０００８】
【実施の態様】そこで以下に本発明の詳細を図示した実
施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示
すものであって、図中符号１はシリコン単結晶基板を結
晶異方性エッチングして圧力発生室２が作り付けられた
流路形成基板で、圧力発生室２は長手方向の面がシリコ
ン単結晶基板に対して垂直な壁３、３’により、また両
端がシリコン単結晶基板の表面に対して約３５度の角度
で出現した壁４、４’により区画されている。
施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示
すものであって、図中符号１はシリコン単結晶基板を結
晶異方性エッチングして圧力発生室２が作り付けられた
流路形成基板で、圧力発生室２は長手方向の面がシリコ
ン単結晶基板に対して垂直な壁３、３’により、また両
端がシリコン単結晶基板の表面に対して約３５度の角度
で出現した壁４、４’により区画されている。
【０００９】５は、シリコン単結晶基板の狭い側の開口
面６に固定された酸化ジルコニアなどからなる弾性膜
で、表面に共通の電極となる下電極７及び圧電材料層８
が形成され、さらに各圧力発生室２に対向させて上電極
９が離散的に形成されている。このように上電極９を各
圧力発生室２に対向させて配置することにより、下電極
７と特定の上電極９に駆動信号を印加することによりイ
ンク滴を吐出させるべき圧力発生室２を選択的に膨張、
収縮させることができる。
面６に固定された酸化ジルコニアなどからなる弾性膜
で、表面に共通の電極となる下電極７及び圧電材料層８
が形成され、さらに各圧力発生室２に対向させて上電極
９が離散的に形成されている。このように上電極９を各
圧力発生室２に対向させて配置することにより、下電極
７と特定の上電極９に駆動信号を印加することによりイ
ンク滴を吐出させるべき圧力発生室２を選択的に膨張、
収縮させることができる。
【００１０】１０は、流路形成基板の他方の面に固定さ
れた蓋部材で、圧力発生室２の一端側にノズル開口１１
が、また他端側にインク供給口１２を形成して構成され
ている。
れた蓋部材で、圧力発生室２の一端側にノズル開口１１
が、また他端側にインク供給口１２を形成して構成され
ている。
【００１１】この蓋部材１０は、流路形成基板１の広口
側の表面に接着剤を塗布して、接着剤層１３を介して流
路形成基板１に固定されている。
側の表面に接着剤を塗布して、接着剤層１３を介して流
路形成基板１に固定されている。
【００１２】この接着工程は、図２に示したように流路
形成基板１に接着剤１４を塗布して（I）、蓋部材１０
のノズル開口１１とインク供給口１２を圧力発生室２に
対して位置合わせし（II）、蓋部材１０と流路形成基板
１との間に接着圧を掛けて接着剤１３を固化させること
により行われている。
形成基板１に接着剤１４を塗布して（I）、蓋部材１０
のノズル開口１１とインク供給口１２を圧力発生室２に
対して位置合わせし（II）、蓋部材１０と流路形成基板
１との間に接着圧を掛けて接着剤１３を固化させること
により行われている。
【００１３】この接着圧により一部の接着剤１３が圧力
発生室２側にはみ出し、圧力発生室２を形成している端
部の壁４、４’と蓋部材１０の表面とにより形成された
狭い空間にはみ出した接着剤が表面張力で流れ込みメニ
スカスＭを形成する。
発生室２側にはみ出し、圧力発生室２を形成している端
部の壁４、４’と蓋部材１０の表面とにより形成された
狭い空間にはみ出した接着剤が表面張力で流れ込みメニ
スカスＭを形成する。
【００１４】この状態で接着剤が固化すると、壁４、
４’と蓋部材１０とがなす角度よりも大きな角度の壁１
５、１５’が形成されるから、ノズル開口１１やインク
供給口１２近傍での流れの淀みが無くなり、この付近で
の気泡の停滞を防止するとともに、気泡の排除性を高め
ることができる。
４’と蓋部材１０とがなす角度よりも大きな角度の壁１
５、１５’が形成されるから、ノズル開口１１やインク
供給口１２近傍での流れの淀みが無くなり、この付近で
の気泡の停滞を防止するとともに、気泡の排除性を高め
ることができる。
【００１５】図３は、本発明の第２の実施例を示すもの
であって、図中符号２０は、前述した流路形成基板で、
結晶異方性エッチングにより圧力発生室２となる貫通孔
を形成し、開口面積の大きな方の開口側に流路形成基板
２０に対して垂直な面２３、２３’を持つ拡大部２２が
形成されている。
であって、図中符号２０は、前述した流路形成基板で、
結晶異方性エッチングにより圧力発生室２となる貫通孔
を形成し、開口面積の大きな方の開口側に流路形成基板
２０に対して垂直な面２３、２３’を持つ拡大部２２が
形成されている。
【００１６】この流路形成基板２０は、図４に示したよ
うに結晶異方性エッチングにより圧力発生室２を形成し
（I）、蓋部材１０が固定される面からドライエッチン
グ等により表面から所定時間エッチング(つまり、結晶
構造に支配されることなく深さ方向に略均等にエッチン
グ)すると（II）、流路形成基板２０の露出面が深さ方
向に一定の速度で侵食を受け蓋部材１０を固定する開口
側には、流路形成基板の表面に垂直となる面２３、２
３’が形成されることになる。
うに結晶異方性エッチングにより圧力発生室２を形成し
（I）、蓋部材１０が固定される面からドライエッチン
グ等により表面から所定時間エッチング(つまり、結晶
構造に支配されることなく深さ方向に略均等にエッチン
グ)すると（II）、流路形成基板２０の露出面が深さ方
向に一定の速度で侵食を受け蓋部材１０を固定する開口
側には、流路形成基板の表面に垂直となる面２３、２
３’が形成されることになる。
【００１７】表面異方性エッチングが終了した段階で、
表面異方性エッチングによる拡大部２２側の面に、蓋部
材１０のノズル開口１１、インク供給口１２を位置合わ
せして蓋部材１０を固着すると（III）、インクジェッ
ト式記録ヘッドが完成する。
表面異方性エッチングによる拡大部２２側の面に、蓋部
材１０のノズル開口１１、インク供給口１２を位置合わ
せして蓋部材１０を固着すると（III）、インクジェッ
ト式記録ヘッドが完成する。
【００１８】この実施例によれば、ノズル開口１１、イ
ンク供給口１２の近傍に表面異方性エッチングにより形
成された面２３、２３’がノズル開口１１、インク供給
口１２の流れの方向に平行となるから、ノズル開口１
１、インク供給口近傍でのインクの淀みを無くして気泡
を簡単に排除することができる。
ンク供給口１２の近傍に表面異方性エッチングにより形
成された面２３、２３’がノズル開口１１、インク供給
口１２の流れの方向に平行となるから、ノズル開口１
１、インク供給口近傍でのインクの淀みを無くして気泡
を簡単に排除することができる。
【００１９】なお、この実施例においては、ノズル開口
１１、及びインク供給口１２の近傍には表面異方性エッ
チングにより流れをスムーズにする壁２３、２３’が既
に形成されているから、接着剤を必要としない接合方
法、例えば陽極接合等を適用することができ、接着剤の
圧力発生室２側への流れ込みを無くしてノズル開口１１
やインク供給口１２の接着剤による目詰まりを皆無とす
ることができる。が形成されている。
１１、及びインク供給口１２の近傍には表面異方性エッ
チングにより流れをスムーズにする壁２３、２３’が既
に形成されているから、接着剤を必要としない接合方
法、例えば陽極接合等を適用することができ、接着剤の
圧力発生室２側への流れ込みを無くしてノズル開口１１
やインク供給口１２の接着剤による目詰まりを皆無とす
ることができる。が形成されている。
【００２０】また、上述の実施例においては蓋部材にイ
ンク供給口を形成してリザーバを別部材として構成して
いるが、流路形成基板にリザーバ、及びインク供給口を
形成した流路形成基板のインク供給口側に適用しても同
様の作用を奏することは明らかである。
ンク供給口を形成してリザーバを別部材として構成して
いるが、流路形成基板にリザーバ、及びインク供給口を
形成した流路形成基板のインク供給口側に適用しても同
様の作用を奏することは明らかである。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
接着剤のメニスカスによる壁により鋭角な空間が封止し
つつインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁を形成する
ことができて、インクの淀みを無くして気泡の停滞を防
止するとともに、気泡の排除性を向上することができ
る。
接着剤のメニスカスによる壁により鋭角な空間が封止し
つつインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁を形成する
ことができて、インクの淀みを無くして気泡の停滞を防
止するとともに、気泡の排除性を向上することができ
る。
【図１】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの一実施例を示す１つの圧力発生
室についての上面図と断面図である。
ジェット式記録ヘッドの一実施例を示す１つの圧力発生
室についての上面図と断面図である。
【図２】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上インクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法の内、蓋部材と流路形成
基板の接着工程を示す図である。
ェット式記録ヘッドの製造方法の内、蓋部材と流路形成
基板の接着工程を示す図である。
【図３】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実
施例を、１つの圧力発生室について示す断面図である。
施例を、１つの圧力発生室について示す断面図である。
【図４】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上インクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法を示す図である。
ェット式記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図５】シリコン単結晶基板により構成された流路形成
基板を用いたインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力
発生室についての断面図である。
基板を用いたインクジェット式記録ヘッドの１つの圧力
発生室についての断面図である。
【符号の説明】
１ 流路形成基板
２ 圧力発生室
３、３’ 基板に垂直な壁
４、４’ 基板に対して３５度の壁
５ 弾性板
８ 圧電材料層
１１ ノズル開口
１２ インク供給口
１３ 接着層
１５、１５’ 接着剤のメニスカスにより形成された壁
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/045
B41J 2/055
B41J 2/16
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
対して垂直な壁が、また両端に前記シリコン単結晶基板
の表面に対して３５度をなす壁が形成された断面台形の
圧力発生室を有する流路形成基板と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
を有し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短
い方の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力
発生室の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、 前記蓋部材が前記流路形成基板に接着剤により固定さ
れ、かつ前記ノズル開口側の前記流路形成基板に対して
３５度をなす壁と前記蓋部材とにより形成される空間に
前記接着剤によるメニスカスを形成させて固化させてな
るインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
対して垂直な壁と、両端に前記シリコン単結晶基板の表
面に対して３５度をなす壁とからなる断面台形の圧力発
生室を有する流路形成基板を形成する工程と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
を有する弾性板を前記圧力発生室の前記断面台形の平行
な辺の短い方の辺となる小さい開口側に固定する工程
と、 前記流路形成基板の他方の面に接着剤を塗布する工程
と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有する蓋部材を
圧接して前記接着剤の一部を前記圧力発生室側に流れ出
させて前記流路形成基板の表面に対して３５度をなす壁
と前記蓋部材とで形成される前記空間に前記接着剤によ
りメニスカスを形成させて固化させ接着工程と、 を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項３】シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチン
グして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に垂
直な壁が、また両端に前記シリコン単結晶基板の表面に
対して３５度をなす壁が形成された断面台形の圧力発生
室を有する流路形成基板と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
を有し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短
い方の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力
発生室の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、 前記蓋部材が固定された前記圧力発生室の開口側に、前
記流路形成基板の表面に対して垂直な壁を前記断面台形
の有するインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
対して垂直な壁と、両端に前記シリコン単結晶基板の表
面に対して３５度をなす壁とからなる断面台形の圧力発
生室を有する流路形成基板を形成する工程と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
を有する弾性板を前記圧力発生室の前記断面台形の平行
な辺の短い方の辺となる小さい開口側に固定する工程
と、 前記前記圧力発生室の他方の開口側からエッチングして
前記流路形成基板の表面に対して垂直な壁を前記断面台
形の斜辺部に形成する工程と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有する蓋部材を
固定する工程とを備えてなるインクジェット式記録ヘッ
ドの製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29748096A JP3424721B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 |
| EP01103094A EP1108545B1 (en) | 1996-10-18 | 1997-10-20 | Ink jet printing head and method of manufacturing the same |
| DE69710411T DE69710411T2 (de) | 1996-10-18 | 1997-10-20 | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US08/954,088 US6290341B1 (en) | 1996-10-18 | 1997-10-20 | Ink jet printing head which prevents the stagnation of ink in the vicinity of the nozzle orifices |
| DE69727255T DE69727255T2 (de) | 1996-10-18 | 1997-10-20 | Tintenstrahldruckkopf und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP97118151A EP0839654B1 (en) | 1996-10-18 | 1997-10-20 | Ink-jet printing head and method of manufacturing the same |
| US09/908,633 US6789319B2 (en) | 1996-10-18 | 2001-07-20 | Method of manufacturing an ink jet print head |
| US10/915,442 US7153442B2 (en) | 1996-10-18 | 2004-08-11 | Method of manufacturing an ink jet print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29748096A JP3424721B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10119269A JPH10119269A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3424721B2 true JP3424721B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=17847052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29748096A Expired - Fee Related JP3424721B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3424721B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3548484B2 (ja) * | 2000-02-15 | 2004-07-28 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
| JP3925469B2 (ja) | 2003-06-30 | 2007-06-06 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットヘッド |
| JP4492059B2 (ja) * | 2003-08-05 | 2010-06-30 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| US7922284B2 (en) | 2006-08-28 | 2011-04-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid-droplet jetting head and liquid-droplet jetting apparatus having the same |
| JP4883291B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2012-02-22 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| JP4947165B2 (ja) * | 2010-02-19 | 2012-06-06 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置 |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP29748096A patent/JP3424721B2/ja not_active Expired - Fee Related
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