JPS6317623B2 - - Google Patents
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- JPS6317623B2 JPS6317623B2 JP53131861A JP13186178A JPS6317623B2 JP S6317623 B2 JPS6317623 B2 JP S6317623B2 JP 53131861 A JP53131861 A JP 53131861A JP 13186178 A JP13186178 A JP 13186178A JP S6317623 B2 JPS6317623 B2 JP S6317623B2
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はノンインパクト記録装置用の記録ヘツ
ドに関し、特に、液体噴射複写機やフアクシミ
リ・プリンタの如き装置に用いるのに好適な小滴
を吐出噴射する形式のいわゆる液体噴射記録装置
用記録ヘツドに関するものである。
ドに関し、特に、液体噴射複写機やフアクシミ
リ・プリンタの如き装置に用いるのに好適な小滴
を吐出噴射する形式のいわゆる液体噴射記録装置
用記録ヘツドに関するものである。
ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で高速
記録が可能であり、しかも普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録の行える、所謂インクジエ
ツト記録法は極めて有力な記録法であつてこれ迄
にも様々な方式が考案され、改良が加えられて商
品化されたものもあれば、現在も尚実用化への努
力が続けられているものもある。
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於いて、最近関心を集めている。その中で高速
記録が可能であり、しかも普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録の行える、所謂インクジエ
ツト記録法は極めて有力な記録法であつてこれ迄
にも様々な方式が考案され、改良が加えられて商
品化されたものもあれば、現在も尚実用化への努
力が続けられているものもある。
この種の記録法に於いては、所謂インクと称さ
れる記録媒体（記録媒体液）の小滴を吐出飛翔さ
せるための吐出オリフイスと記録媒体が流入する
ための流入オリフイスと液室とからなる記録ヘツ
ドが使用されている。
れる記録媒体（記録媒体液）の小滴を吐出飛翔さ
せるための吐出オリフイスと記録媒体が流入する
ための流入オリフイスと液室とからなる記録ヘツ
ドが使用されている。
このような記録ヘツドは、前記吐出オリフイス
より記録媒体の小滴を吐出させる方法によつて種
種の構造を有している。
より記録媒体の小滴を吐出させる方法によつて種
種の構造を有している。
最も簡単な構造の記録ヘツドとしては、液室
（液路）の先端を単にノズル状に形成して該液室
内に、外部にある記録媒体供給タンク（記録媒体
液供給タンク）より、液室の吐出オリフイスより
それだけでは記録媒体が吐出しない程度の圧力を
掛けて記録媒体を供給し、該液室内の記録媒体と
吐出オリフイス前方に配置されている電極との間
に電界を掛けて静電的に吐出オリフイスより記録
媒体の小滴又は液流を吐出飛翔させるものであ
り、吐出した小滴を電気的に偏向する場合もあ
る。
（液路）の先端を単にノズル状に形成して該液室
内に、外部にある記録媒体供給タンク（記録媒体
液供給タンク）より、液室の吐出オリフイスより
それだけでは記録媒体が吐出しない程度の圧力を
掛けて記録媒体を供給し、該液室内の記録媒体と
吐出オリフイス前方に配置されている電極との間
に電界を掛けて静電的に吐出オリフイスより記録
媒体の小滴又は液流を吐出飛翔させるものであ
り、吐出した小滴を電気的に偏向する場合もあ
る。
このような構造の記録ヘツドは、単に流入オリ
フイスと吐出オリフイス及び記録媒体が供給され
る液室を有し、吐出オリフイス付近に、該液室内
にある記録媒体に電気的接続をするためのリード
電極が設けられているだけであるから、記録ヘツ
ド自体の構造は極めて単純なものである。しかし
ながら記録媒体小滴（記録媒体液の小滴）の発生
を静電的に行なうため高電圧を必要とすること、
および吐出オリフイスより吐出飛翔した記録媒体
小滴を記録情報信号に従つて、電気的に偏向する
必要があること等の為、システム全体としての構
成が複雑で且つ記録媒体小滴の電気的制御に高度
な技術及び精度が要求されるという不利な点を有
する。
フイスと吐出オリフイス及び記録媒体が供給され
る液室を有し、吐出オリフイス付近に、該液室内
にある記録媒体に電気的接続をするためのリード
電極が設けられているだけであるから、記録ヘツ
ド自体の構造は極めて単純なものである。しかし
ながら記録媒体小滴（記録媒体液の小滴）の発生
を静電的に行なうため高電圧を必要とすること、
および吐出オリフイスより吐出飛翔した記録媒体
小滴を記録情報信号に従つて、電気的に偏向する
必要があること等の為、システム全体としての構
成が複雑で且つ記録媒体小滴の電気的制御に高度
な技術及び精度が要求されるという不利な点を有
する。
更に、上記のような点から、高速記録には不可
欠な記録ヘツドのマルチノズル化に於いても強電
界や偏向用電極を必要とするため一層の困難さが
存する。
欠な記録ヘツドのマルチノズル化に於いても強電
界や偏向用電極を必要とするため一層の困難さが
存する。
上記の如き、静電的に記録媒体小滴を発生させ
る記録ヘツドとは別の構造の記録ヘツドとしては
機械的振動法によつて記録媒体小滴を発生させる
ものがある。
る記録ヘツドとは別の構造の記録ヘツドとしては
機械的振動法によつて記録媒体小滴を発生させる
ものがある。
この種の記録ヘツドは、記録媒体の供給される
液室の容積をピエゾ振動素子の機械的振動によつ
て周期的に変化させ、該液室の容積変化によつて
吐出オリフイスより記録媒体小滴を吐出飛翔させ
る構造となつている。その具体的な構造は例えば
USP3747120、IEEE Transactions on Industry
Applications Vol.IA―13、No.１、January／
February 1977等に開示されている。この種の記
録ヘツドによれば、オンデマンド（on demand）
によつて吐出オリフイスより記録媒体小滴を吐出
飛翔させる事が出来るので、吐出オリフイスより
吐出後、記録媒体小滴を制御する必要がないので
システム全体としての構成は極めて単純化される
のである。しかしながら記録媒体小滴の発生がピ
エゾ振動素子の機械的振動エネルギーに基いてい
る為に高速記録に於ける応答性に難点があり、又
液滴吐出のためのピエゾ振動子の組付けや液室の
複雑な形態という加工上の問題があることおよび
所望の共振数を有する素子の小型化が極めて困難
であること等の理由から記録ヘツドのマルチノズ
ル化が難しいので高速記録向ではない等の難点も
ある。
液室の容積をピエゾ振動素子の機械的振動によつ
て周期的に変化させ、該液室の容積変化によつて
吐出オリフイスより記録媒体小滴を吐出飛翔させ
る構造となつている。その具体的な構造は例えば
USP3747120、IEEE Transactions on Industry
Applications Vol.IA―13、No.１、January／
February 1977等に開示されている。この種の記
録ヘツドによれば、オンデマンド（on demand）
によつて吐出オリフイスより記録媒体小滴を吐出
飛翔させる事が出来るので、吐出オリフイスより
吐出後、記録媒体小滴を制御する必要がないので
システム全体としての構成は極めて単純化される
のである。しかしながら記録媒体小滴の発生がピ
エゾ振動素子の機械的振動エネルギーに基いてい
る為に高速記録に於ける応答性に難点があり、又
液滴吐出のためのピエゾ振動子の組付けや液室の
複雑な形態という加工上の問題があることおよび
所望の共振数を有する素子の小型化が極めて困難
であること等の理由から記録ヘツドのマルチノズ
ル化が難しいので高速記録向ではない等の難点も
ある。
このように従来に於ける記録ヘツドは構造上、
加工上、高速記録化上、記録ヘツドのマルチノズ
ル化上、更にはシステム全体としての構成上等の
点に於いて、本質的なしかも解決されなければな
らない問題が存在している。
加工上、高速記録化上、記録ヘツドのマルチノズ
ル化上、更にはシステム全体としての構成上等の
点に於いて、本質的なしかも解決されなければな
らない問題が存在している。
以上の点に鑑み本発明は、上記した従来の記録
ヘツドに存している問題点の総てを解決し得、記
録媒体小滴の発生法に於いて従来とは根本的に思
想を異にする全く新規な記録装置を提供すること
を目的とする。
ヘツドに存している問題点の総てを解決し得、記
録媒体小滴の発生法に於いて従来とは根本的に思
想を異にする全く新規な記録装置を提供すること
を目的とする。
すなわち、本発明は、記録媒体液の小滴を吐出
飛翔させるための吐出オリフイスと、該吐出オリ
フイスに連通して配置された記録媒体液を満たす
べき液路と、記録媒体液に熱による状態変化を生
起させ該状態変化に基づいて前記小滴を吐出飛翔
させるための熱エネルギーを発生し且つ前記液路
の内壁面より浮かせた状態に支持して前記液路内
に配置した発熱体と、を備えたことを特徴とする
ものであつて前記液室内の記録媒体に対し発熱体
による熱エネルギーを作用させ、この熱エネルギ
ーにより、記録媒体に状態変化すなわち液体膨張
又は気化を生ぜしめ、該状態変化に伴つて前記オ
リフイスより記録媒体の小滴を吐出噴射させ、こ
れによつて記録を行う記録ヘツドである。
飛翔させるための吐出オリフイスと、該吐出オリ
フイスに連通して配置された記録媒体液を満たす
べき液路と、記録媒体液に熱による状態変化を生
起させ該状態変化に基づいて前記小滴を吐出飛翔
させるための熱エネルギーを発生し且つ前記液路
の内壁面より浮かせた状態に支持して前記液路内
に配置した発熱体と、を備えたことを特徴とする
ものであつて前記液室内の記録媒体に対し発熱体
による熱エネルギーを作用させ、この熱エネルギ
ーにより、記録媒体に状態変化すなわち液体膨張
又は気化を生ぜしめ、該状態変化に伴つて前記オ
リフイスより記録媒体の小滴を吐出噴射させ、こ
れによつて記録を行う記録ヘツドである。
本発明の記録ヘツドは、全体的には構造上極め
て簡単であつて、微細加工が容易に出来るために
記録ヘツド自体を従来に較べて格段に小型化し
得、又その構造上の単純性と加工上の容易性とか
ら高速記録には不可欠なマルチノズル化が極めて
容易に実現し得ること、加うるにマルチノズル化
に於いて、その記録ヘツドの吐出オリフイスのア
レー（array）構造を所望に従つて任意に設計し
得、したがつて記録ヘツドをバー状とすることも
極めて容易に成し得ること、等々顕著な特徴を有
し、さらに後記する如く記録媒体の液滴発生効率
が良く低エネルギーで高速記録が行なえるという
特徴を有するものである。
て簡単であつて、微細加工が容易に出来るために
記録ヘツド自体を従来に較べて格段に小型化し
得、又その構造上の単純性と加工上の容易性とか
ら高速記録には不可欠なマルチノズル化が極めて
容易に実現し得ること、加うるにマルチノズル化
に於いて、その記録ヘツドの吐出オリフイスのア
レー（array）構造を所望に従つて任意に設計し
得、したがつて記録ヘツドをバー状とすることも
極めて容易に成し得ること、等々顕著な特徴を有
し、さらに後記する如く記録媒体の液滴発生効率
が良く低エネルギーで高速記録が行なえるという
特徴を有するものである。
以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明記録ヘツドを備えた記録装置の
模式的態様図である。記録媒体供給部（記録媒体
液供給部）１よりポンプ２により圧力を調整さ
れ、バルブ３により流量を調整された記録媒体４
は、発熱体６の発生する熱エネルギーが記録媒体
に作用する部分を少くとも含む液室５内に供給さ
れ、該液室５の一部に付設された基板５′に近接
して記録媒体４中に液室内壁面より浮かせた状態
に支持して浸漬配置した発熱体６に記録入力に応
じて電圧パルス供給手段Ｓから電圧パルスを供給
することにより加熱されて状態変化をおこす。こ
の状態変化は、供給電圧パルスに対応するパルス
状の液体膨張又は気泡発生の態様でおこり、図中
これを気泡７として示している。この状態変化に
よつてオリフイス８より小滴９が吐出飛翔し、紙
１０に付着して記録情報に対応した画像が記録さ
れる。この際発熱体６は記録媒体中に液室内壁面
より浮かせた状態に支持して浸漬配置されている
ので、記録媒体４への熱伝導効率が高くまた記録
媒体４の熱応答性が極めて早い。したがつて記録
媒体４の液滴発生効率が良く低エネルギーで高速
記録が可能となる。
模式的態様図である。記録媒体供給部（記録媒体
液供給部）１よりポンプ２により圧力を調整さ
れ、バルブ３により流量を調整された記録媒体４
は、発熱体６の発生する熱エネルギーが記録媒体
に作用する部分を少くとも含む液室５内に供給さ
れ、該液室５の一部に付設された基板５′に近接
して記録媒体４中に液室内壁面より浮かせた状態
に支持して浸漬配置した発熱体６に記録入力に応
じて電圧パルス供給手段Ｓから電圧パルスを供給
することにより加熱されて状態変化をおこす。こ
の状態変化は、供給電圧パルスに対応するパルス
状の液体膨張又は気泡発生の態様でおこり、図中
これを気泡７として示している。この状態変化に
よつてオリフイス８より小滴９が吐出飛翔し、紙
１０に付着して記録情報に対応した画像が記録さ
れる。この際発熱体６は記録媒体中に液室内壁面
より浮かせた状態に支持して浸漬配置されている
ので、記録媒体４への熱伝導効率が高くまた記録
媒体４の熱応答性が極めて早い。したがつて記録
媒体４の液滴発生効率が良く低エネルギーで高速
記録が可能となる。
第２図は第１図の発熱体部分を紙面に垂直に切
つた拡大断面図、第３図は第１図の発熱体部分を
紙面に平行に切つた拡大断面図である。
つた拡大断面図、第３図は第１図の発熱体部分を
紙面に平行に切つた拡大断面図である。
以下本発明による記録ヘツドの作成順序を説明
するに、まず熱伝導率が大きく表面が絶縁処理さ
れている基板１１に電極棒１２1，１２2をさし入
れ固定する。続いて基板１１から通常0.1μm〜
20μm、好ましくは1μm〜10μm程度離して電極棒
１２1，１２2の電極１５1，１５2上に発熱体１３
を接合する。発熱体１３には記録媒体４との絶縁
のため及び耐熱性向上の為保護膜を設けてもよ
い。
するに、まず熱伝導率が大きく表面が絶縁処理さ
れている基板１１に電極棒１２1，１２2をさし入
れ固定する。続いて基板１１から通常0.1μm〜
20μm、好ましくは1μm〜10μm程度離して電極棒
１２1，１２2の電極１５1，１５2上に発熱体１３
を接合する。発熱体１３には記録媒体４との絶縁
のため及び耐熱性向上の為保護膜を設けてもよ
い。
続いて発熱体の周囲に記録媒体導入液室（記録
媒体液導入液路）を形成するための溝板１４が固
定される。溝板１４は基板１１と同質でも異つて
いてもよい。又例えば管のように溝板と基板とを
同一体から作り出すことも、もちろん可能であ
る。発熱体は後に述べる実施例のように蒸着膜、
スパツタ膜等の薄膜、印刷等の厚膜、ワイヤー等
形状は問わないが、熱応答をはやくするため熱容
量の小さい構造にする必要がある。
媒体液導入液路）を形成するための溝板１４が固
定される。溝板１４は基板１１と同質でも異つて
いてもよい。又例えば管のように溝板と基板とを
同一体から作り出すことも、もちろん可能であ
る。発熱体は後に述べる実施例のように蒸着膜、
スパツタ膜等の薄膜、印刷等の厚膜、ワイヤー等
形状は問わないが、熱応答をはやくするため熱容
量の小さい構造にする必要がある。
材料としては薄膜の場合、ZrB2の如き金属硼
化物、Ta2N、NiCr、SnO2等が考えられる、又
厚膜ではPd―Ag、Ru等が良い。ワイヤーを使用
する場合は細いワイヤーを要し例えばPt線、Ni
―Cr線、Ｗ線等を用いる。
化物、Ta2N、NiCr、SnO2等が考えられる、又
厚膜ではPd―Ag、Ru等が良い。ワイヤーを使用
する場合は細いワイヤーを要し例えばPt線、Ni
―Cr線、Ｗ線等を用いる。
熱伝導率の大きな基板にはAl2O3等のセラミツ
クの他に、Al、Si等の導電体の表面を酸化処理
した基板を用いるのが好ましい。電極１５は通常
Al、Au等が用いられる。
クの他に、Al、Si等の導電体の表面を酸化処理
した基板を用いるのが好ましい。電極１５は通常
Al、Au等が用いられる。
実施例
0.5mmのSiウエハーに直径200μmの電極棒さし
入れ用の穴をあけた後、熱処理によつてSiO2膜
１６を表面に形成した。続いて電極棒として直径
160μmのAu線をさし入れ固定した。次に記録媒
体側にAuを5μmメツキして電極棒上のみ300μm
×300μmのAu電極が残るようにホトエツチング
した後Au電極上のホトレジを残してAlを5μm蒸
着した。次にAu上のホトレジを除いて発熱体と
してZrB2をスパツタリングによつて5μmの厚み
で形成した。このZrB2膜をホトエツチングで幅
20μm、長さ500μmの抵抗体に形成した後、Alの
みを選択的にエツチングして第２図及び第３図の
如き態様の発熱体を形成した。
入れ用の穴をあけた後、熱処理によつてSiO2膜
１６を表面に形成した。続いて電極棒として直径
160μmのAu線をさし入れ固定した。次に記録媒
体側にAuを5μmメツキして電極棒上のみ300μm
×300μmのAu電極が残るようにホトエツチング
した後Au電極上のホトレジを残してAlを5μm蒸
着した。次にAu上のホトレジを除いて発熱体と
してZrB2をスパツタリングによつて5μmの厚み
で形成した。このZrB2膜をホトエツチングで幅
20μm、長さ500μmの抵抗体に形成した後、Alの
みを選択的にエツチングして第２図及び第３図の
如き態様の発熱体を形成した。
溝板１４はSiウエハーに300μm幅、150μm深さ
で形成した後上記基板上に接着した。溝板の一端
には内径50μmの吐出オリフイスを有するオリフ
イス板を、また他端には内径80μmの流入オリフ
イスを有するインク供給管を接着した。
で形成した後上記基板上に接着した。溝板の一端
には内径50μmの吐出オリフイスを有するオリフ
イス板を、また他端には内径80μmの流入オリフ
イスを有するインク供給管を接着した。
発熱体の抵抗は20オームであり10Vの矩形電圧
をパルス幅10μsで印加することにより周波数7k
Hzまでの安定した記録媒体吐出が記録情報に従つ
ておこなわれ、良好な画像が得られた。記録媒体
には以下に示す組成物を、混合溶解し、フイルタ
ーで過したものを用いた。
をパルス幅10μsで印加することにより周波数7k
Hzまでの安定した記録媒体吐出が記録情報に従つ
ておこなわれ、良好な画像が得られた。記録媒体
には以下に示す組成物を、混合溶解し、フイルタ
ーで過したものを用いた。
水 68（gr）
エチレングリコール 30 〃
ダイレクトフアーストブラツクＢ
２（gr）（住友化学製）
２（gr）（住友化学製）
第１図は本発明の模式的態様図、第２図及び第
３図はそれぞれ第１図の発熱体部の紙面に垂直及
び平行方向に切つた拡大断面図である。 １…記録媒体供給部、２…ポンプ、３…バル
ブ、４…記録媒体、５…液室、５′…熱伝導の良
い基板、６…発熱体、７…気泡、８…オリフイ
ス、９…小滴、１０…紙、１１…Si基板、１２1，
１２2…電極棒、１３…抵抗体、１４…溝材、１
５1，１５2…電極、１６…Siの酸化膜、Ｓ…電圧
パルス供給手段。
３図はそれぞれ第１図の発熱体部の紙面に垂直及
び平行方向に切つた拡大断面図である。 １…記録媒体供給部、２…ポンプ、３…バル
ブ、４…記録媒体、５…液室、５′…熱伝導の良
い基板、６…発熱体、７…気泡、８…オリフイ
ス、９…小滴、１０…紙、１１…Si基板、１２1，
１２2…電極棒、１３…抵抗体、１４…溝材、１
５1，１５2…電極、１６…Siの酸化膜、Ｓ…電圧
パルス供給手段。
Claims (1)
- １ 記録媒体液の小滴を吐出飛翔させるための吐
出オリフイスと、該吐出オリフイスに連通して配
置された記録媒体液を満たすべき液路と、記録媒
体液に熱による状態変化を生起させ該状態変化に
基づいて前記小滴を吐出飛翔させるための熱エネ
ルギーを発生し且つ前記液路の内壁面より浮かせ
た状態に支持して前記液路内に配置した発熱体
と、を備えたことを特徴とする記録ヘツド。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13186178A JPS5557477A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Recording media discharge recording device by thermal energy |
| US06/087,801 US4296421A (en) | 1978-10-26 | 1979-10-24 | Ink jet recording device using thermal propulsion and mechanical pressure changes |
| DE19792954692 DE2954692T (ja) | 1978-10-26 | 1979-10-25 | |
| DE2954680T DE2954680C2 (de) | 1978-10-26 | 1979-10-25 | Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät |
| DE19792943164 DE2943164A1 (de) | 1978-10-26 | 1979-10-25 | Tintenstrahl-aufzeichnungsvorrichtung |
| US06/267,650 US4376945A (en) | 1978-10-26 | 1981-05-27 | Ink jet recording device |
| US06/844,228 US4707705A (en) | 1978-10-26 | 1986-03-24 | Ink jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13186178A JPS5557477A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Recording media discharge recording device by thermal energy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5557477A JPS5557477A (en) | 1980-04-28 |
| JPS6317623B2 true JPS6317623B2 (ja) | 1988-04-14 |
Family
ID=15067828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13186178A Granted JPS5557477A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Recording media discharge recording device by thermal energy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5557477A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4011952B2 (ja) | 2002-04-04 | 2007-11-21 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび該液体吐出ヘッドを備える記録装置 |
| US6692108B1 (en) | 2002-11-23 | 2004-02-17 | Silverbrook Research Pty Ltd. | High efficiency thermal ink jet printhead |
| US6672710B1 (en) | 2002-11-23 | 2004-01-06 | Silverbrook Research Pty Ltd | Thermal ink jet printhead with symmetric bubble formation |
| US7152958B2 (en) | 2002-11-23 | 2006-12-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Thermal ink jet with chemical vapor deposited nozzle plate |
| JP7310294B2 (ja) * | 2019-05-22 | 2023-07-19 | セイコーエプソン株式会社 | 印刷装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3177800A (en) * | 1962-06-28 | 1965-04-13 | Sperry Rand Corp | Immersed spark gap printer |
| JPS6058698B2 (ja) * | 1975-04-30 | 1985-12-21 | 株式会社リコー | ノンインパクトドツトプリント方法 |
| JPS5451837A (en) * | 1977-09-30 | 1979-04-24 | Ricoh Co Ltd | Ink jet head device |
-
1978
- 1978-10-26 JP JP13186178A patent/JPS5557477A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5557477A (en) | 1980-04-28 |
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