JPH03104645A - Ink jet head - Google Patents
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- JPH03104645A JPH03104645A JP24115589A JP24115589A JPH03104645A JP H03104645 A JPH03104645 A JP H03104645A JP 24115589 A JP24115589 A JP 24115589A JP 24115589 A JP24115589 A JP 24115589A JP H03104645 A JPH03104645 A JP H03104645A
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はインク滴を飛翔させ、記録紙等の媒体上にイン
ク像を形成するプリンタなどのインクジェット記録装置
に関し、さらに詳細にはインクジェットプリンタヘッド
に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet recording device such as a printer that makes ink droplets fly and forms an ink image on a medium such as recording paper, and more specifically relates to an inkjet printer head. Regarding.
[従来の技術]
PZT等の圧力部材と金属板、セラミックとの積層材と
で構成される圧力発生器や、液体インクを気化させ圧力
を得る発熱素子などからなる圧力発生素子などの圧力発
生器と、飛翔媒体であるインクとこのインクの吐出口で
あるノズルとを有し、印加電圧により圧力発生器により
圧力を発生させ、インクをノズルから吐出させるオンデ
マンド型のインクジェットヘッドが知られている。この
構造のインクジェットヘッドは、インク吐出が必要なと
きのみ圧力発生器が作動しインク吐出をさせる為、ラン
ニングコストが安いこと、ノズルの複数化が容易なこと
、小型化が容易なこと等の利点を有している。[Prior Art] Pressure generators such as pressure generators made of a laminated material of a pressure member such as PZT, a metal plate, and ceramic, and a pressure generating element made of a heating element that vaporizes liquid ink to generate pressure. An on-demand type inkjet head is known, which has ink as a flying medium and a nozzle as an ejection port for the ink, and in which pressure is generated by a pressure generator using an applied voltage and the ink is ejected from the nozzle. . An inkjet head with this structure has advantages such as low running costs, easy installation of multiple nozzles, and easy miniaturization because the pressure generator operates to eject ink only when ink is needed. have.
[発明が解決しようとする課題]
従来の技術では、ノズル孔が丸とか楕円、あるいは長方
形あるいは、方形などのフラットな側面で構成されてい
るため、ノズル孔からインクを吐出させる際、ノズルか
ら吐出されたインクの形状はインク吐出のスピードをあ
げると、細い円柱状のすなわちインク柱となるか、又は
、それに準じたものとなる可能性が高いことが判明して
いる。[Problems to be Solved by the Invention] In conventional technology, the nozzle hole is configured with flat sides such as a circle, an ellipse, a rectangle, or a square. It has been found that when the speed of ink ejection is increased, the shape of the ink is likely to become a thin cylindrical column, that is, an ink column, or something similar.
そしてそのような場合には、紙にインクが付着する際、
丸い均一な形状とはならず不規則な楕円形となってしま
う。又、インクの飛行軌道が狂う、飛行曲がりという現
象も発生し、印字品質の点で劣ってしまうという問題点
を有している。In such cases, when the ink adheres to the paper,
Instead of being a round, uniform shape, it becomes an irregular oval shape. Furthermore, a phenomenon called flight curvature, in which the flight trajectory of the ink goes out of order, also occurs, resulting in a problem of poor printing quality.
そこで本発明は、従来のこのような問題点を解決するも
ので、その目的とするところはインクをノズルから吐出
させる際に、インクをあまり長い柱状で吐出させないよ
うにインクに回転力を与え、インク柱の後端部の切れを
よくし、又、その飛翔の方向性を安定させ、常に一定の
形状で、しかも、定められた位置にインクを付着させ、
これにより印字品質の優れたインクジェットヘッドを提
供することにある。The present invention is intended to solve these conventional problems.The purpose of the present invention is to apply rotational force to the ink so that the ink is not ejected in too long columns when ejecting the ink from the nozzle, It improves the sharpness of the rear end of the ink column, stabilizes the direction of its flight, and ensures that the ink always adheres to a fixed position in a fixed shape.
This aims to provide an inkjet head with excellent printing quality.
[課題を解決するための手段]
本発明によるインクジェトヘッドは、インクを飛翔させ
記録媒体上にインク像を形成するインクジェットヘッド
に於て、
該インクジェトヘッドが、圧力発生器と、該圧力発生器
に電圧を印加する手段と、飛翔媒体であるインクと、該
インクが吐出するノズルとを有し、印加電圧により圧力
を発生し、前記圧力発生器が飛翔媒体である前記インク
の圧力を高めることにより、前記インクが回転し吐出す
る機構を前記ノズルが有することを特徴とする。さらに
は、該インクジェトヘッドが、圧力発生器と、該圧力発
生器に電圧を印加する手段と、飛翔媒体であるインクと
、該インクが吐出するノズルとを有し、印加電圧により
前記圧力発生器に圧力を発生させ、飛翔媒体であるイン
クの圧力を高めることにより前記インクが回転しながら
吐出させる機構を前記ノズルが有することを特徴とする
。さらには、前記圧力発生器が、前記ノズルに対向して
配置されていることを特徴とする。さらには、前記ノズ
ルと圧力発生器が複数、1対1に対応して配置されてい
ることを特徴とする。[Means for Solving the Problem] An inkjet head according to the present invention is an inkjet head that ejects ink to form an ink image on a recording medium, and the inkjet head has a pressure generator and a pressure generator. The method includes a means for applying a voltage, ink as a flying medium, and a nozzle from which the ink is ejected, and the pressure generator generates pressure by the applied voltage and increases the pressure of the ink as a flying medium. , the nozzle has a mechanism for rotating and ejecting the ink. Furthermore, the inkjet head includes a pressure generator, means for applying a voltage to the pressure generator, ink as a flying medium, and a nozzle from which the ink is ejected, and the pressure generator is activated by the applied voltage. The nozzle is characterized in that the nozzle has a mechanism for ejecting the ink while rotating by increasing the pressure of the ink as a flying medium. Furthermore, the pressure generator is arranged opposite to the nozzle. Furthermore, a plurality of the nozzles and pressure generators are arranged in one-to-one correspondence.
[作用]
本発明の作用によれば、ノズルがインクを回転させなが
ら吐出させる機構を有しているため、ノズルからインク
が吐出する際、インクが回転しながら飛行する。インク
に回転がかかつているため、インクはノズルから出てく
る際に、ノズル口で急激にくびれ、それによって後端部
があまり長いインク柱にならず、丸い均一なインク粒に
なり、常に一定の形状で紙にインクを付着させ、印字品
質の優れたインクジェットヘッドを提供することができ
る。[Operation] According to the operation of the present invention, since the nozzle has a mechanism for ejecting ink while rotating, when ink is ejected from the nozzle, the ink flies while rotating. Because the ink is rotated, when it comes out of the nozzle, it constricts sharply at the nozzle opening, which prevents the ink column from becoming too long at the rear end, resulting in round, uniform ink droplets that are always constant. It is possible to provide an inkjet head with excellent print quality by adhering ink to paper in this shape.
[実施例] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドを用
いたプリンタの概略斜視図である。100は本発明のイ
ンクジェットヘッドで、101はその電源ラインである
。200は記録紙、300はプラテンである。プラテン
300が図中矢印Pの方向に回転することにより、記録
紙200は図中矢印Mの方向に送られる。このときイン
クジェットヘッド100は図中矢印L, Rの方向に
移動しながら記録紙200上にインク像を形成していく
。FIG. 1 is a schematic perspective view of a printer using an inkjet head according to an embodiment of the present invention. 100 is an inkjet head of the present invention, and 101 is its power line. 200 is a recording paper, and 300 is a platen. By rotating the platen 300 in the direction of arrow P in the figure, the recording paper 200 is fed in the direction of arrow M in the figure. At this time, the inkjet head 100 forms an ink image on the recording paper 200 while moving in the directions of arrows L and R in the figure.
第2図は、本発明の一実施例のインクジェットヘッドの
全体斜視図である。lOはスベーサーであり、ノズル形
成基板20と圧力発生器30との間隔を決めている。厚
さは10μmである。ノズル形戒基板20にはノズル2
1が形成されている。FIG. 2 is an overall perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. IO is a spacer that determines the distance between the nozzle forming substrate 20 and the pressure generator 30. The thickness is 10 μm. The nozzle 2 is mounted on the nozzle shaped board 20.
1 is formed.
圧力発生器30は100μmのPZT3 1と50μm
のNi(又はインバー MO)32の積層材である(第
5図参照)。又、PZT3 1は1. 0 0μmの厚
さ方向に電界がかかるように接続されている。圧力発生
器30の幅は220μmであり、その梁としての長さは
1.6■である。The pressure generator 30 is made of PZT3 1 of 100 μm and 50 μm.
This is a laminated material of Ni (or Invar MO) 32 (see Fig. 5). Also, PZT3 1 is 1. They are connected so that an electric field is applied in the thickness direction of 00 μm. The pressure generator 30 has a width of 220 μm and a beam length of 1.6 μm.
第3図(a)、 (b)は、本発明の一実施例のインク
ジェットヘッドのノズル21の拡大図、及びその断面図
である。ノズル21は中央部の円形部分21aと円形部
分21aからのびる3カ所の羽状部分2lbとからなっ
ている。第3図(a)のA−A=の断面を示したものが
第3図(b)である。ノズル21は、ノズル形成基板2
0のインク吐出側、側面2Oa側が開口面積が小さく、
その反対側2Ob側に行くにしたがって、だんだんその
開口面積が大きくなるようになっている。FIGS. 3(a) and 3(b) are an enlarged view and a sectional view of the nozzle 21 of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. The nozzle 21 consists of a central circular portion 21a and three wing-like portions 2lb extending from the circular portion 21a. FIG. 3(b) shows a cross section taken along line A-A in FIG. 3(a). The nozzle 21 is formed on the nozzle forming substrate 2
The opening area is small on the ink ejection side of 0 and the side surface 2Oa side,
The opening area gradually increases toward the opposite side 2Ob.
第4図(a)、 (b)は、第3図に示した本発明d一
実施例のインクジェットヘッドのノズル21の作成法を
説明した図である。このノズル2】は電鋳によって作成
する。すなわちレジスト50を第4図(a)の中央部の
円形部分50aと円形部分50aからのびる3カ所の羽
状部分50bにバターニングする。レジスト50の厚さ
は10μm以下である。そのときのB−B=の断面を示
したものが第4図(b)である。さらにその上からNi
を堆積させ作成する。FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams illustrating a method of manufacturing the nozzle 21 of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. This nozzle 2] is made by electroforming. That is, the resist 50 is patterned into a central circular portion 50a and three wing-like portions 50b extending from the circular portion 50a as shown in FIG. 4(a). The thickness of the resist 50 is 10 μm or less. FIG. 4(b) shows a cross section taken along line B-B= at that time. Furthermore, Ni
Deposit and create.
以上のような構造のノズルを有する本発明のインクジェ
ットヘッドのインクの吐出状態を示したものが第5図で
ある。印加電圧により、PZT3iと弾性板32の積層
材である圧力発生器に圧力が発生し、それにより、イン
ク40の圧力が高まりインク40がノズル2lから吐出
される。その際吐出インク粒41が回転されて吐出され
るために、ノズル21の出口に於で吐出インク粒41が
くびれ、インクの切れが良くなる。FIG. 5 shows the ink ejection state of the inkjet head of the present invention having the nozzle structure as described above. The applied voltage generates pressure in a pressure generator made of a laminated material of PZT 3i and elastic plate 32, thereby increasing the pressure of ink 40 and ejecting ink 40 from nozzle 2l. At this time, since the ejected ink droplets 41 are rotated and ejected, the ejected ink droplets 41 are constricted at the outlet of the nozzle 21, and the ink can be easily cut.
第6図(a)、 (b)は、本発明の第二の実施例のイ
ンクジェットヘッドのノズル21の拡大図及び、その断
面図である。ノズル21は、中央部の円形部分21eと
円形部分からのびる6カ所の羽状の切込み部21dから
成り立っている。第6図(a)のC−C′の断面を示し
たものが第6図(b)である。ノズル21は、ノズル形
或基板20のインク吐出側、側面2Oa側が開口面積が
小さく、その反対側2Ob側に行くにしたがって、だん
だんその開口面積が大きくなるようになっている。この
ノズル形成基板20は、成形型を用いたプラスチックの
成形より得られる。このノズルからも、第5図の様にイ
ンクが吐出される。FIGS. 6(a) and 6(b) are an enlarged view and a sectional view of the nozzle 21 of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention. The nozzle 21 includes a central circular portion 21e and six wing-shaped notches 21d extending from the circular portion. FIG. 6(b) shows a cross section taken along line CC' in FIG. 6(a). The nozzle 21 has a small opening area on the ink ejection side of the nozzle-shaped substrate 20, the side surface 2Oa side, and gradually becomes larger toward the opposite side 2Ob side. This nozzle forming substrate 20 is obtained by molding plastic using a mold. Ink is also ejected from this nozzle as shown in FIG.
第7図は本発明の第三の一実施例のインクジェットヘッ
ドの主要断面図である。これは、圧力発生器である圧電
材料がインクキャビティの外に配置されており、インク
キャビティが1つの圧電材料に対して1つずつ独立して
存在する構成のカイザ一方式のものである。10はスペ
ーサーであり、ノズル形成基板20とベース基板70と
の間隔を決めている。これら3者によって形成された、
1つのノズルに対して各々独立した空間にインクが満た
されている。80はサイズが0. 22mm X 2+
om X 01開(厚さ)のPZTであり、厚さ100
μmのペース基板70に接着されている。従って、圧力
発生器はベース基板70とPZT80の接合された積層
構造で構成されることになる。又、PZT80の100
μmの厚さ方向に電界がかかるように接続されている。FIG. 7 is a main sectional view of an inkjet head according to a third embodiment of the present invention. This is a Kaiser type in which a piezoelectric material serving as a pressure generator is placed outside the ink cavity, and one ink cavity exists independently for each piezoelectric material. A spacer 10 determines the distance between the nozzle forming substrate 20 and the base substrate 70. Formed by these three parties,
Ink is filled in each independent space for one nozzle. 80 has a size of 0. 22mm x 2+
om x 01 open (thickness) PZT, thickness 100
It is bonded to a .mu.m pace substrate 70. Therefore, the pressure generator has a laminated structure in which the base substrate 70 and PZT 80 are bonded together. Also, 100 of PZT80
They are connected so that an electric field is applied in the thickness direction of μm.
インク40は、前記圧力発生器の変形より吐出する。ノ
ズル形成基板20上に形成されたノズル21は先の実施
例に於で述べた第3図に示したノズルである。The ink 40 is ejected by a modified version of the pressure generator. The nozzle 21 formed on the nozzle forming substrate 20 is the nozzle shown in FIG. 3 described in the previous embodiment.
第四の実施例は、第7図のノズル形成基板20上に先の
実施例に於で述べた第6図に示したノズル21を形成し
たものとする。In the fourth embodiment, the nozzle 21 shown in FIG. 6 described in the previous embodiment is formed on the nozzle forming substrate 20 shown in FIG. 7.
第8図は、本発明の第五の一実施例のインクジェットヘ
ッドの主要断面図である。本実施例は発熱体33が加熱
されることによって発熱体33の近傍部の保護層34上
に気泡が生じ、その気泡の膨張及び収縮によってインク
40の吐出が行なわれる、バブルジェット方式のもので
ある。10はスペーサーであり、バブルによる圧力が隣
接するノズル21に影響を及ぼさないための仕切り板の
役割をしており、ノズル形成基板20と圧力発生器との
間隔を決めている。圧力発生器としてはベース基板70
のノズル21方向の面に発熱体33を取り付け、さらに
発熱体33を保護層34で覆った構造となっている。ノ
ズル形成基板20上に形成されたノズル2lは先の実施
例に於で述べた第3図に示したノズルである。FIG. 8 is a main sectional view of an inkjet head according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment uses a bubble jet method in which air bubbles are generated on the protective layer 34 in the vicinity of the heating element 33 when the heating element 33 is heated, and the ink 40 is ejected by the expansion and contraction of the air bubbles. be. A spacer 10 serves as a partition plate to prevent the pressure caused by the bubble from affecting adjacent nozzles 21, and determines the distance between the nozzle forming substrate 20 and the pressure generator. The base substrate 70 serves as a pressure generator.
A heating element 33 is attached to the surface facing the nozzle 21, and the heating element 33 is further covered with a protective layer 34. The nozzle 2l formed on the nozzle forming substrate 20 is the nozzle shown in FIG. 3 described in the previous embodiment.
第六の実施例は、第8図のノズル形成基板20上に先の
実施例に於て述べた第6図に示したノズル21を形成し
たものとする。In the sixth embodiment, the nozzle 21 shown in FIG. 6 described in the previous embodiment is formed on the nozzle forming substrate 20 shown in FIG.
以上のような実施例の構造をとった場合には、インクを
ノズルから吐出させる際、インクに回転が与えられ、常
に一定の球状に近いインク粒を飛ばすことができる。そ
れによって、印字品質を向上させることができる。When the structure of the above-described embodiment is adopted, rotation is given to the ink when the ink is ejected from the nozzle, and it is possible to always spray ink droplets in a constant, almost spherical shape. Thereby, printing quality can be improved.
[発明の効果]
以」二述べてきたように、本発明のインクジェットヘッ
ドはノズルが回転した方向で付いているので、インクが
ノズルから吐出する際に、インクが回転するために、あ
まり長いインク柱にならず、丸い均一なインク粒となっ
て飛翔していく。従って、十分なインク滴の吐出速度・
吐出量を確保しつつ、周波数応答性・周波数安定性に優
れ、しかも、印字品質の良いインクジェットヘッドを提
供することができる。[Effects of the Invention] As described above, the inkjet head of the present invention is attached in the direction in which the nozzle rotates, so when the ink is ejected from the nozzle, the ink rotates, and the ink is too long. Instead of forming pillars, the ink particles fly as round, uniform ink droplets. Therefore, sufficient ink droplet ejection speed and
It is possible to provide an inkjet head that has excellent frequency response and frequency stability while ensuring a sufficient amount of ejection, and also has good print quality.
第1図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドを用
いたプリンタの全体斜視図。
第2図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドのノ
ズル部の全体上視図。
第3図(a)は本発明の一実施例のインクジェットヘッ
ドのノズル部の全体上視図。
第3図(b)は第3図(a)のA−A−断面図。
第4図(a)は、第3図のノズルを作成する際のレジス
ト部分を表わした図。
第4図(b)は第4図(a)のB−B ”断面図。
第5図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドの圧
力発生部の状態図。
第6図(a)は本発明の一実施例のインクジェットヘッ
ドのノズル部の全体上視図。
第6図(b)は第5図(a)のC−C=断面図。
第7図、第8図は本発明の一実施例のインクジェットヘ
ッドの主要断面図。
100・・・・インクジェットヘッド
101・・・・電源ライン
200・・・・記録紙
300・・ ・プラテン
10・・ ・スベーサー
20
21
3 0
31
3 2
3 3
3 4
4 0
50
7 0
8 0
・ノズル形成基板
・ノズル
・圧力発生器
・PZT
・弾性板
・発熱体
・保護層
・インク
・レジスト
・ベース基板
・PZTFIG. 1 is an overall perspective view of a printer using an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall top view of a nozzle section of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3(a) is an overall top view of a nozzle portion of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3(b) is a sectional view taken along line AA in FIG. 3(a). FIG. 4(a) is a diagram showing a resist portion when creating the nozzle of FIG. 3. FIG. 4(b) is a sectional view taken along line B-B'' in FIG. 4(a). FIG. 5 is a state diagram of the pressure generating section of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. An overall top view of the nozzle part of an inkjet head according to an embodiment of the invention. FIG. 6(b) is a sectional view taken along the line C-C in FIG. 5(a). FIGS. Main cross-sectional view of the inkjet head of the embodiment. 100... Inkjet head 101... Power line 200... Recording paper 300... - Platen 10... - Baseer 20 21 3 0 31 3 2 3 3 3 4 4 0 50 7 0 8 0 ・Nozzle forming substrate・Nozzle・Pressure generator・PZT ・Elastic plate・Heating element・Protective layer・Ink・Resist・Base substrate・PZT
Claims (3)
るインクジェットヘッドに於て、 該インクジェトヘッドが、圧力発生器と、該圧力発生器
に電圧を印加する手段と、飛翔媒体であるインクと、該
インクが吐出するノズルとを有し、印加電圧により圧力
を発生し、前記圧力発生器が飛翔媒体である前記インク
の圧力を高めることにより、前記インクが回転し吐出す
る機構を前記ノズルが有することを特徴とするインクジ
ェットヘッド。(1) In an inkjet head that ejects ink to form an ink image on a recording medium, the inkjet head includes a pressure generator, a means for applying voltage to the pressure generator, and an ink ejecting medium. , a nozzle from which the ink is ejected, and the nozzle generates pressure by an applied voltage, and the pressure generator increases the pressure of the ink, which is a flying medium, so that the ink rotates and is ejected. An inkjet head comprising:
れていることを特徴とする請求項1記載のインクジェッ
トヘッド。(2) The inkjet head according to claim 1, wherein the pressure generator is arranged opposite to the nozzle.
り、かつ、該ノズルと該圧力発生器が、1対1に対応し
て配置されていることを特徴とする請求項2記載のイン
クジェトヘッド。(3) The inkjet according to claim 2, wherein a plurality of the nozzles and the pressure generators are arranged, and the nozzles and the pressure generators are arranged in a one-to-one correspondence. head.
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JP24115589A JPH03104645A (en) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Ink jet head |
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JPH03104645A true JPH03104645A (en) | 1991-05-01 |
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JP24115589A Pending JPH03104645A (en) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Ink jet head |
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JP (1) | JPH03104645A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008230052A (en) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Brother Ind Ltd | Plate laminate structure and its manufacturing method |
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1989
- 1989-09-18 JP JP24115589A patent/JPH03104645A/en active Pending
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