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磁性流體密封裝置的制作方法

文檔序號(hào):5742096閱讀:208來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):磁性流體密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用磁性流體來(lái)密封互相往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩部件之間的間隙的磁性流體密封裝置,是適用于例如遮斷照相機(jī)的變焦鏡頭部等的光的遮光裝置或精密機(jī)械的防塵密封裝置的密封裝置。
在這種磁性流體密封裝置中,在磁性流體接觸的被滑動(dòng)接觸部件的表面上施行使得其與磁性流體的潤(rùn)濕性降低的“防潤(rùn)濕處理”。例如,特開(kāi)2000-110948號(hào)公報(bào)中,磨光被滑動(dòng)接觸部件的表面后,用具有疏油性的氟類(lèi)表面改性劑施行將軸表面涂層的表面處理。通過(guò)這種防潤(rùn)濕處理,在相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí)磁性流體不會(huì)附著殘留在被滑動(dòng)接觸部件的表面上。
然而,在上述現(xiàn)有技術(shù)的情況下,產(chǎn)生了下述問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō),磁性流體密封裝置處于兩部件在規(guī)定位置上停止的停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間,比處于兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的移動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間還長(zhǎng)。
此時(shí),另一部件表面形成的氟類(lèi)表面改性膜的疏油性隨著與磁性流體的接觸時(shí)間的增加逐漸降低。
因此,磁性流體密封裝置處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),磁性流體接觸部分的氟類(lèi)表面改性膜劣化,從而產(chǎn)生磁性流體的潤(rùn)濕性。
這樣,若產(chǎn)生磁性流體的潤(rùn)濕性,則磁性流體密封裝置變?yōu)椴荒馨l(fā)揮密封效果,從而導(dǎo)致壽命終了。
即,在現(xiàn)有的磁性流體密封裝置中,停止時(shí)磁性流體接觸的氟類(lèi)表面改性膜的劣化成為決定磁性流體密封裝置壽命的主要因素。
另外,磁性流體密封裝置的應(yīng)用范圍廣,根據(jù)其用途,也要求與兩部件的高速的相對(duì)往復(fù)移動(dòng)相對(duì)的磁性流體的追隨性(高速響應(yīng)性)。例如,在活塞裝置等情況下,要求10mm/s~30mm/s大小的往復(fù)速度。但是,在現(xiàn)有技術(shù)那種僅僅利用氟類(lèi)表面改性劑的涂層上得不到相對(duì)于如此高速的往復(fù)速度的響應(yīng)性,不能確保密封性。
本發(fā)明是用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)課題的發(fā)明,其目的在于,提供一種防止表面處理的劣化且達(dá)成長(zhǎng)壽命化的磁性流體密封裝置。另外,其目的還在于,提供一種高速響應(yīng)性?xún)?yōu)異的磁性流體密封裝置。
因此,在兩部件的停止?fàn)顟B(tài)中,由于磁性流體位于溝槽內(nèi)并與另一個(gè)部件的表面分離,所以可以防止在兩部件停止時(shí)與磁性流體對(duì)向位置上的另一個(gè)部件表面的表面處理劣化,另一個(gè)部件表面的表面處理的劣化不會(huì)在一部分區(qū)域上較早進(jìn)行,可以達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
另外,在該兩部件的停止?fàn)顟B(tài),由于密封部件密封兩部件之間的間隙,故裝置可以維持良好的密封性。
優(yōu)選將連接上述溝槽和上述另一個(gè)部件表面的上述磁性流體接觸區(qū)域的上述溝槽的邊緣倒角。
由此,磁性流體從溝槽向磁性流體接觸的區(qū)域移動(dòng)時(shí),可以平滑地移動(dòng),可以防止因磁性流體被掛住并殘留在溝槽邊緣導(dǎo)致的磁性流體量的減少,可以長(zhǎng)時(shí)間保持磁性流體,達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
上述密封部件優(yōu)選在兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí)開(kāi)放上述間隙。
由此,在兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí),沒(méi)有密封間隙時(shí)的密封部件導(dǎo)致的滑動(dòng)阻力,可以達(dá)成兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)中所必需的驅(qū)動(dòng)力的減小。
上述密封部件優(yōu)選密封上述間隙直至上述磁性流體與上述另一個(gè)部件的表面接觸。
由此,即使在兩部件從停止?fàn)顟B(tài)向相對(duì)往復(fù)移動(dòng)狀態(tài)移動(dòng)時(shí),通常也可以確實(shí)地達(dá)成間隙的密封。
上述另一個(gè)部件的表面優(yōu)選,隔著上述溝槽,具有兩部件處于上述規(guī)定的停止位置時(shí)上述密封部件接觸的外部側(cè)區(qū)域;兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)上述磁性流體接觸的內(nèi)部側(cè)區(qū)域,且上述內(nèi)部側(cè)區(qū)域被設(shè)置為比上述外部側(cè)區(qū)域還要遠(yuǎn)離上述一個(gè)部件,以使在兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)上述密封部件與上述另一個(gè)部件的表面分離。
由此,兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí),密封部件僅利用兩部件的相對(duì)往復(fù)移動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力就可以容易地將間隙開(kāi)放。
上述另一個(gè)部件的表面優(yōu)選被施行使得其與上述磁性流體的潤(rùn)濕性降低的防潤(rùn)濕處理。
由此,可以防止在兩部件停止時(shí)與磁性流體對(duì)向的位置上,另一個(gè)部件表面的防潤(rùn)濕處理的劣化,另一個(gè)部件表面的防潤(rùn)濕處理的劣化不會(huì)在一部分區(qū)域上較早進(jìn)行,可以防止磁性流體的另一個(gè)部件表面中的早期潤(rùn)濕,可以達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
上述另一個(gè)部件表面優(yōu)選在部件表面上被覆具有疏油性的表面處理劑。
由于如此在部件表面上設(shè)置疏油性皮膜,故可以容易地使其與磁性流體的潤(rùn)濕性降低。
上述另一個(gè)部件的表面優(yōu)選,在部件表面上形成有機(jī)薄膜后,在該有機(jī)薄膜表面上被覆具有疏油性的表面處理劑。
通過(guò)如此在部件表面和疏油性皮膜(表面處理劑的皮膜)中間設(shè)置有機(jī)薄膜,可以提高部件表面與疏油性皮膜的附著強(qiáng)度,防止疏油性皮膜的剝離或脫落,可以使得部件表面的疏油效果(防潤(rùn)濕效果)長(zhǎng)期維持。
上述有機(jī)薄膜優(yōu)選包含聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、多芳基胺、聚乙烯醚或乙烯-乙烯醇共聚物,或者這些物質(zhì)的混合物或共聚物。
由此,在部件表面和疏油性皮膜之間可以得到足夠的附著強(qiáng)度,可以確實(shí)地防止疏油性皮膜的剝離或脫落。
上述表面處理劑優(yōu)選包含含氟的偶合劑、具有氟鏈的單體或疏油劑。
由此,可以形成耐溶劑性、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的疏油性皮膜。
上述另一個(gè)部件的表面優(yōu)選實(shí)施增大表面粗糙度的處理。
由此,部件表面上形成的疏油性皮膜的表面粗糙度也增大。而且,由于通過(guò)增大皮膜表面的表面粗糙度來(lái)增加磁性流體的高速響應(yīng)性,故即使在兩部件的往復(fù)速度為高速的情況下也可以維持穩(wěn)定的密封性。
上述表面處理劑優(yōu)選混合有微粒。
表面處理劑中的微粒以二維的排列結(jié)構(gòu)分散。由于該二維排列結(jié)構(gòu)在皮膜形成后也被保存,所以可以容易地制作表面粗糙度較大的皮膜。由于通過(guò)增大皮膜表面的表面粗糙度而增加磁性流體的高速響應(yīng)性,故即使在兩部件的往復(fù)速度為高速的情況下也可以維持穩(wěn)定的密封性。另外,由于沒(méi)有必要預(yù)先在部件表面進(jìn)行增大表面粗糙度的處理,故可以達(dá)成制造的容易化和成本的降低。
上述微粒優(yōu)選為二氧化硅或聚四氟乙烯的微粒。
這些材料的微粒,微粒之間的相互作用較小,向表面處理劑中混合時(shí)容易獲得二維排列結(jié)構(gòu)。
圖2是顯示第2實(shí)施方案涉及的遮光裝置的半剖視圖。
圖3是顯示第3實(shí)施方案涉及的遮光裝置的半剖視圖。
圖4是顯示第4實(shí)施方案涉及的遮光裝置的半剖視圖。
圖5是顯示第5實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分的剖視圖。
圖6是顯示第6實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分的剖視圖。
圖7是顯示第7實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分的剖視圖。
圖8是將現(xiàn)有技術(shù)的磁性流體密封裝置作為比較例顯示的半剖視圖。
本發(fā)明的方案,是將磁性流體密封裝置作為袖珍照相機(jī)的變焦鏡頭部中的遮光裝置使用的例子。當(dāng)然,本發(fā)明在遮光裝置以外還可以適用于精密機(jī)械的防塵密封裝置等的具有相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的兩部件且跨越兩部件需要密封性的各種裝置。
(第1實(shí)施方案)利用

圖1對(duì)第1實(shí)施方案涉及的遮光裝置在袖珍照相機(jī)中使用的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。另外,圖1是將袖珍照相機(jī)的變焦鏡頭部概略地放大顯示的圖。
圖1中所示的袖珍照相機(jī)的變焦鏡頭部具備設(shè)置于相機(jī)本體上的外側(cè)鏡筒20;設(shè)置于外側(cè)鏡筒20的內(nèi)側(cè)且可往復(fù)移動(dòng)以使其從相機(jī)本體突出的鏡筒10。這兩個(gè)相連的鏡筒10、20是可以相對(duì)往復(fù)移動(dòng)地組裝的兩部件。另外,變焦鏡頭部還具備配置于內(nèi)側(cè)鏡筒10內(nèi)部側(cè)的鏡頭6和快門(mén)單元7。
內(nèi)側(cè)鏡筒10是利用變焦操作進(jìn)行從收納狀態(tài)(停止?fàn)顟B(tài))向外部側(cè)O移動(dòng)(圖中所示虛線),或返回收納狀態(tài)的相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的部件。
即,鏡筒10、20在不使用袖珍照相機(jī)時(shí)為收納狀態(tài),一般處于收納狀態(tài)的時(shí)間較長(zhǎng)。
在該變焦鏡頭部中,在非磁性體的鏡筒10、20之間的間隙中設(shè)有遮光裝置1。遮光裝置1,防止通過(guò)變焦等變焦鏡頭部出入時(shí)光和灰塵的侵入。另外,遮光裝置1也可以設(shè)置在鏡筒10與相機(jī)本體之間的間隙中。
遮光裝置1具備在徑向上被極性相反地磁化并設(shè)置于鏡筒20內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3(磁力發(fā)生裝置);被保持在一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3內(nèi)周端部的磁性流體4;和配置于鏡筒20內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的外部側(cè)O的密封部件5。
另外,此處的磁性回路形成裝置由一對(duì)環(huán)形磁鐵2,3構(gòu)成。
一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3,以在徑向上被互相反向地磁化的狀態(tài)將相對(duì)的軸方向端面接合。而且,根據(jù)環(huán)形磁鐵2、3之間的磁場(chǎng)分布將磁性流體4磁性地保持在一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的內(nèi)周端部上。
另外,作為一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3采用的是由填充有金屬或磁粉的有機(jī)材料等構(gòu)成的永久性磁鐵。
另一方面,作為磁性流體4,采用的是使Fe3O4等的微粒在油、水、有機(jī)溶劑等中分散成膠體狀的物質(zhì)。
磁性流體4,其表面以基本沿著一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3所產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)的等磁力線的形狀被保持在內(nèi)周端部上。
此處,如圖1的實(shí)線所示,在將不進(jìn)行變焦等的內(nèi)側(cè)鏡筒10收納于鏡筒20內(nèi)的收納狀態(tài),在與被保持在一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的內(nèi)周端部的磁性流體4對(duì)向的鏡筒10的外周面的對(duì)向位置上,設(shè)置有使鏡筒10的外周面與磁性流體4分離的溝槽11。
另外,在本實(shí)施方案中,在鏡筒10的外周面上,溝槽11的圖示右側(cè)區(qū)域?yàn)榇判粤黧w4接觸的區(qū)域12,溝槽11的圖示左側(cè)區(qū)域?yàn)槊芊獠考?接觸的區(qū)域13。將區(qū)域13設(shè)置成為較區(qū)域12靠近鏡筒20的內(nèi)周面。而且,區(qū)域13為外部側(cè)區(qū)域,區(qū)域12為內(nèi)部側(cè)區(qū)域。
另外,在鏡筒10的外周面上,連接溝槽11和磁性流體4接觸的區(qū)域12的溝槽11的邊緣11a,以曲率R被倒角。
密封部件5與鏡筒20的內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的外部側(cè)O粘接,由無(wú)紡織物、毛氈等材料形成。
而且,密封部件5在收納狀態(tài),與鏡筒10的外周面的區(qū)域13接觸,將鏡筒10、20之間的間隙遮光及密封。
該密封部件5在變焦等的移動(dòng)狀態(tài)中,一旦鏡筒10移動(dòng),對(duì)向位置為區(qū)域12,由于區(qū)域12被設(shè)置為比區(qū)域13還遠(yuǎn)離鏡筒20的內(nèi)周面,內(nèi)周前端不到達(dá)區(qū)域12,因此與溝槽11同樣,密封部件5不與區(qū)域12接觸而被分離,所以鏡筒10、20之間的間隙開(kāi)放。
再有,在鏡筒10的外周面上,形成有作為使得其與磁性流體4的潤(rùn)濕性降低的防潤(rùn)濕處理的氟類(lèi)表面改性膜。因此,可以防止磁性流體4伴隨變焦等殘留在鏡筒10的外周面上,可提高磁性流體4的保持性。氟類(lèi)表面改性膜可以至少在鏡筒10的外周面的磁性流體4接觸的區(qū)域12上形成。
另外,作為防潤(rùn)濕處理,除形成膜以外可以是通過(guò)涂布或涂覆等方式進(jìn)行的處理,另外也可以使用氟以外的防潤(rùn)濕劑。
這種遮光裝置1,在圖1的實(shí)線所示的收納狀態(tài)中,由于被環(huán)形磁鐵2、3保持的磁性流體4位于溝槽11內(nèi),且與鏡筒10的外周面分離,故可以防止所謂的在收納狀態(tài)中與磁性流體4對(duì)向的位置上鏡筒10的外周面的氟類(lèi)表面改性膜的疏油性降低的劣化問(wèn)題。
因此,不會(huì)存在鏡筒10的外周面的氟類(lèi)表面改性膜的劣化在一部分區(qū)域內(nèi)較早進(jìn)行的情況,可以防止早期的磁性流體4向鏡筒10的外周面潤(rùn)濕,可以達(dá)成遮光裝置1的長(zhǎng)壽命化。
另外,在該收納狀態(tài)中,雖然不進(jìn)行磁性流體4導(dǎo)致的密封,但是由于密封部件5與鏡筒10的外周面的表面區(qū)域13接觸,密封鏡筒10、20之間的間隙,故遮光裝置1可以維持良好的遮光性和密封性。
因此,若從收納狀態(tài)通過(guò)變焦等向鏡筒10的外部側(cè)O移動(dòng),被環(huán)形磁鐵2、3保持的磁性流體4自溝槽11與區(qū)域12對(duì)向,磁性流體4與區(qū)域12接觸,將鏡筒10、20之間的間隙堵塞,進(jìn)行遮光和密封。
在進(jìn)行該移動(dòng)時(shí),即,與磁性流體4的對(duì)向位置從溝槽11向區(qū)域12移動(dòng)時(shí),磁性流體4雖然通過(guò)溝槽的邊緣11a,但由于其邊緣為R,故可防止磁性流體4掛住并殘留在溝槽11的邊緣11a導(dǎo)致的磁性流體量的減少。因此,可以長(zhǎng)時(shí)間保持磁性流體4,可以達(dá)成遮光裝置1的長(zhǎng)壽命化。
另外,在變焦等的鏡筒10的移動(dòng)狀態(tài)中,由于磁性流體4與鏡筒10的外周面(區(qū)域12)接觸,密封部件5與鏡筒10的外周面分離,故沒(méi)有密封部件5的接觸導(dǎo)致的較大的滑動(dòng)阻力,由于只存在磁性流體4的接觸所導(dǎo)致的微小的滑動(dòng)阻力,故可以達(dá)成使鏡筒10移動(dòng)時(shí)所必需的驅(qū)動(dòng)力的減少。
因此,由于密封部件5離開(kāi)鏡筒10的外周面后只供給小的驅(qū)動(dòng)力就足夠了,因此可以實(shí)現(xiàn)使袖珍照相機(jī)的變焦鏡頭變焦等的驅(qū)動(dòng)裝置的消耗電量的降低。
進(jìn)而,由于在變焦等的鏡筒10的移動(dòng)狀態(tài)中使密封部件5與鏡筒10的外周面分離的構(gòu)成,是簡(jiǎn)單地以將鏡筒10的外周面的內(nèi)部側(cè)I的區(qū)域12設(shè)置成較外部側(cè)O的區(qū)域13還遠(yuǎn)離鏡筒20的內(nèi)周面,密封部件5的內(nèi)周端部不能與內(nèi)部側(cè)I的區(qū)域12接觸的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故不需要將密封部件5從鏡筒10的外周面分離的特殊機(jī)構(gòu),密封部件5可以容易地開(kāi)放鏡筒10、20之間的間隙。
另外,本實(shí)施方案的磁性回路形成裝置,由于為一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3被互相反向地被磁化而接合的構(gòu)成,因此構(gòu)成容易且制造性能、組裝性能優(yōu)越。
(第2實(shí)施方案)圖2顯示的是第2實(shí)施方案涉及的遮光裝置。第2實(shí)施方案是對(duì)磁性回路形成裝置的構(gòu)成進(jìn)行了變更的方案。其他的構(gòu)成與第1實(shí)施方案相同。
磁性回路形成裝置由沿軸向被磁化的環(huán)形磁鐵(磁力發(fā)生元件)31;和被固定在環(huán)形磁鐵軸向兩端的磁性體構(gòu)成的一對(duì)磁極片32、33構(gòu)成的。
并且,一對(duì)磁極片32、33的內(nèi)周端部之間保持有磁性流體4。
這樣,磁性回路形成裝置的構(gòu)成可以對(duì)應(yīng)于用途或設(shè)置空間進(jìn)行變更。
(第3實(shí)施方案)圖3顯示的是第3實(shí)施方案涉及的遮光裝置。這里,對(duì)第3實(shí)施方案涉及的遮光裝置1的特征部分進(jìn)行說(shuō)明,其他與第1實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu),附加相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。
在第3實(shí)施方案中,密封部件8設(shè)置于鏡筒20的內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的外部側(cè),由橡膠等彈性體材料形成為環(huán)狀,其內(nèi)周前端做成向外部側(cè)彎曲的形狀。另外,密封部件8的內(nèi)周前端未到達(dá)鏡筒10的外周面的表面(區(qū)域15)。密封部件8的其他作用與第1實(shí)施方案的密封部件5相同。
而且,密封部件8在收納狀態(tài)中,使向外部側(cè)O彎曲的內(nèi)周前端與鏡筒10的外周面上形成的朝向內(nèi)部側(cè)I的垂直截面14觸接,將鏡筒10、20之間的間隙遮光并密封。
另外,密封部件8由于其內(nèi)周前端與鏡筒10的外周面的表面(區(qū)域15)分離,故即使在變焦等的移動(dòng)開(kāi)始之后和終了之前也不與鏡筒10的外周面接觸。因此,沒(méi)有密封部件8的接觸所導(dǎo)致的較大的滑動(dòng)阻力,可以實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步減少鏡筒10移動(dòng)所必需的驅(qū)動(dòng)力。另外,驅(qū)動(dòng)鏡筒10時(shí)以恒定的驅(qū)動(dòng)力就足夠了。
再有,在鏡筒10的外周面上,連接溝槽11和磁性流體4接觸的區(qū)域12的溝槽11的邊緣11a,被倒角為錐狀。如此,溝槽11的邊緣11a的倒角形狀可以進(jìn)行變更。
另外,將密封部件8的內(nèi)周前端作成向外部側(cè)O彎曲的形狀,并使其彈性變形的同時(shí)壓接鏡筒10的垂直截面14,由此即使在從鏡筒10開(kāi)始移動(dòng)直至磁性流體處于密封狀態(tài)的期間,由于密封部件8在彈性復(fù)原變形的同時(shí)維持其與垂直截面14的觸接狀態(tài),故可以總是確保密封性。
另外,在本實(shí)施方案中,雖然設(shè)置為使密封部件8的內(nèi)周前端與鏡筒10的外周面分離,但是也可以構(gòu)成為使密封部件8的內(nèi)周前端與鏡筒10的外周面的表面(區(qū)域15)接觸。
(第4實(shí)施方案)圖4顯示的是第4實(shí)施方案涉及的遮光裝置。這里,對(duì)第4實(shí)施方案涉及的遮光裝置1的特征部分進(jìn)行說(shuō)明,其他與第1實(shí)施方案相同的結(jié)構(gòu),附加相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。
在第4實(shí)施方案中,密封部件9設(shè)置于鏡筒20的內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3的外部側(cè)O上,由橡膠等彈性體材料形成為環(huán)狀。密封部件9的作用與第1實(shí)施方案的密封部件5相同。
而且,在收納狀態(tài)、變焦等的移動(dòng)開(kāi)始之后以及終了之前,將與密封部件9接觸的鏡筒10的外周面的表面形成為外部側(cè)O靠近鏡筒20內(nèi)周面的錐狀的斜面16。
因此,在接近收納狀態(tài)時(shí),由于密封部件9如圖所示地與斜面16緊密接觸,故在收納狀態(tài)中可以進(jìn)行良好的遮蔽和密封。
(第5實(shí)施方案)圖5示意性地顯示第5實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分。這里對(duì)鏡筒10的表面處理的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。由于其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方案相同,故附加相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。
在作為相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的兩部件的鏡筒10、20中,在作為磁性流體4滑動(dòng)接觸側(cè)的部件的鏡筒10的外周面上,實(shí)施有使其與磁性流體4的潤(rùn)濕性降低的防潤(rùn)濕處理。
在本實(shí)施方案中,在鏡筒10的表面40上制造有機(jī)薄膜41后,通過(guò)用具有疏油性的表面處理劑將該有機(jī)薄膜41的表面被覆從而形成疏油性皮膜42,來(lái)進(jìn)行鏡筒10的滑動(dòng)接觸面的疏油處理。
作為有機(jī)薄膜41的材料,一般使用的是在橡膠、樹(shù)脂材料制作中作為粘合劑使用的PVA(聚乙烯醇)等的高分子。另外,除聚乙烯醇以外,也可以使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、多芳基胺、聚乙烯醚或乙烯-乙烯醇共聚物等的高分子,或者這些物質(zhì)的混合物或共聚物。由此,在鏡筒10的表面40與疏油性皮膜42之間可以得到足夠的附著強(qiáng)度。
在制作有機(jī)薄膜41時(shí),首先在可以溶解上述高分子材料的溶劑例如水、己烷、甲苯、乙酸乙酯等中以0.5重量%~10.0重量%的濃度,使高分子材料溶解。
利用浸漬法(dipping)、噴鍍法(spraying)或刷涂等已有的方法將該高分子溶液涂覆在鏡筒10的表面40上。例如,利用浸漬法時(shí),是將鏡筒10浸漬于高分子溶液中后,通過(guò)以0.1mm/s~2.0mm/s的恒定速度拉起而進(jìn)行涂覆的。
涂覆后,通過(guò)干燥除去溶劑得到有機(jī)薄膜41。有機(jī)薄膜41的膜厚優(yōu)選為0.2μm~1.0μm。這些是可以根據(jù)溶液濃度、拉起速度、噴鍍的液滴的大小或噴鍍的時(shí)間等來(lái)調(diào)節(jié)。
在該有機(jī)薄膜41上涂覆表面處理劑,形成疏油性的皮膜。這里作為表面處理劑,雖然使用的是含氟的偶合劑、具有容易高分子量化的含氟鏈的單體,但除此以外也可以使用一般市面上銷(xiāo)售的疏油劑。由此,可以容易地形成具有耐溶劑性、熱穩(wěn)定性的疏油性皮膜。
作為表面處理劑的涂覆方法,可以使用與以上所述的有機(jī)薄膜制作中涂覆高分子溶液的方法相同的方法。另外,對(duì)于膜厚,根據(jù)溶液濃度、拉起速度、噴鍍的液滴的大小或噴鍍的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié),以使其在接下來(lái)的加熱操作后成為0.1μm~2.0μm。
涂覆后,通過(guò)加熱等方式達(dá)成表面處理劑的高分子量化,以形成疏油性皮膜42。作為加熱條件,可以在120℃~200℃的溫度下進(jìn)行0.5~2小時(shí)左右。更優(yōu)選將最佳的加熱條件決定為在鏡筒10的材質(zhì)和有機(jī)薄膜41的耐熱溫度或以下,且使疏油性皮膜42相對(duì)于有機(jī)薄膜41的附著強(qiáng)度達(dá)到最大。
另外,作為形成疏油性皮膜的部件的材質(zhì),雖然一般使用的是強(qiáng)磁性體等金屬,但也可以使用不是強(qiáng)磁性體的金屬、樹(shù)脂等。這是因?yàn)楸砻嫣幚韯┚哂蟹湺3州^低的表面張力,因此相對(duì)于任意材質(zhì)的表面顯示潤(rùn)濕,并可在其表面制作皮膜。因此,不限于金屬,對(duì)于各種材質(zhì)的部件來(lái)說(shuō),其外周面上都可以容易地進(jìn)行皮膜制作。
通過(guò)這樣在磁性流體4滑動(dòng)接觸的鏡筒10的外周面40上實(shí)施疏油處理(防潤(rùn)濕處理),即使在鏡筒10往復(fù)移動(dòng)的情況下,由于鏡筒10的滑動(dòng)接觸面的疏油性,可防止磁性流體4附著殘留在滑動(dòng)接觸面上,因此可以有效地防止磁性流體量的減少以及密封性的降低。
另外,由于在鏡筒10的表面40和疏油性皮膜42中間設(shè)置有機(jī)薄膜41,故可以提高鏡筒10的表面40和疏油性皮膜42的附著強(qiáng)度,防止疏油性皮膜42的剝離或部分脫落,可以使得鏡筒10的滑動(dòng)接觸面的疏油效果(防潤(rùn)濕效果)更長(zhǎng)期地維持。
(第6實(shí)施方案)圖6示意性地顯示第6實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分。這里對(duì)鏡筒10的表面處理的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。由于其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方案相同,故附加相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。
如上所述,根據(jù)磁性流體裝置的用途,被要求具備相對(duì)于兩部件的高速相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的磁性流體的高速響應(yīng)性。上述各實(shí)施方案的袖珍照相機(jī)的變焦鏡頭部也是如此。不過(guò),在僅由氟類(lèi)表面改性劑產(chǎn)生的皮膜上,存在很難提高高速響應(yīng)性,且不能確保磁性流體的密封性的問(wèn)題。
因此,發(fā)明人等進(jìn)行專(zhuān)心研究的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了下述事實(shí)。即,通過(guò)使皮膜表面成為比表面積非常大的狀態(tài),即成為表面粗糙度較大的狀態(tài)下,磁性流體的高速響應(yīng)性將大幅度提高。
在本實(shí)施方案中,在鏡筒10的表面40上形成疏油性皮膜43之前,在鏡筒10的表面40上施行增大表面粗糙度的處理。具體的講,利用電解蝕刻或噴丸處理對(duì)鏡筒10的表面40進(jìn)行加工。
所謂的“電解蝕刻”,是利用與電鍍相反現(xiàn)象的方法。即,與電鍍是從電解液中向部件表面的金屬析出相對(duì),電解蝕刻是從部件表面向電解液中的金屬溶出。由此,根據(jù)電解蝕刻時(shí)的電流、電解液的種類(lèi)和濃度,可以控制表面粗糙度的程度。
另一方面,所謂的“噴丸處理”,是相對(duì)于部件表面吹粒徑較小的顆粒,從而使表面粗糙度增大的方法。
在利用上述任意一種方法而使得表面粗糙度增大的表面40上涂覆表面處理劑,形成疏油性皮膜。表面處理劑的材料或形成方法等可以使用與上述第5實(shí)施方案相同的材料及形成方法。
此時(shí),由于疏油性皮膜43以大致均勻的膜厚形成,疏油性皮膜43的表面狀態(tài)反映鏡筒10的表面40的凹凸?fàn)顟B(tài),結(jié)果是疏油性皮膜43的表面粗糙度也呈較大的狀態(tài)。
因此,由于磁性流體4的高速響應(yīng)性增強(qiáng),所以即使在鏡筒10的往復(fù)移動(dòng)速度為高速的情況下,也可以維持穩(wěn)定的密封性。
(第7實(shí)施方案)圖7示意性地顯示第7實(shí)施方案涉及的遮光裝置的主要部分。這里對(duì)鏡筒10的表面處理的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。由于其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方案相同,故附加相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。
在上述第6實(shí)施方案中,顯示了預(yù)先在鏡筒10的表面40上施行增大表面粗糙度的處理的方法。然而,電解蝕刻或噴丸處理的加工方法,并不是可以適用于任意材質(zhì)的表面處理。
首先,可以利用電解蝕刻進(jìn)行表面處理的材質(zhì),通常限定于具有通電性,即金屬等的具有導(dǎo)電性的材質(zhì)。對(duì)于樹(shù)脂材料等不具有導(dǎo)電性的材質(zhì)來(lái)說(shuō),雖然也考慮到在電解蝕刻前預(yù)先通過(guò)化學(xué)電鍍等形成具有導(dǎo)電性的物質(zhì)層,但是由于制造工序繁雜,成本變高,故不是優(yōu)選的。
另外,利用噴丸處理進(jìn)行的表面處理,雖然對(duì)于金屬或陶瓷等硬度較大的材質(zhì)來(lái)說(shuō)有效,但是對(duì)于樹(shù)脂材料等硬度較小的材質(zhì)或涂覆表面來(lái)說(shuō),存在不能適用的缺點(diǎn)。
本實(shí)施方案所提出的方法是,不需要對(duì)部件表面(鏡筒10的表面40)進(jìn)行增大表面粗糙度的處理的方法,是可以適用于任意材質(zhì)的部件的方法。以下對(duì)其進(jìn)行具體的闡述。
在作為相對(duì)往復(fù)移動(dòng)的兩部件的鏡筒10、20中,在作為與磁性流體4滑動(dòng)接觸側(cè)的部件的鏡筒10的外周面上,施行使得其與磁性流體4的潤(rùn)濕性減低的防潤(rùn)濕處理。
在本實(shí)施方案中,利用混合并分散有二氧化硅(SiO2)、PTFE(聚四氟乙烯)等微粒的表面處理劑,被覆鏡筒10的表面40,形成疏油性皮膜44。此時(shí),微粒在某個(gè)規(guī)定的粒徑、濃度及分散條件下,具有在鏡筒10的表面40上二維排列的性質(zhì)。因此,通過(guò)將疏油性皮膜44形成于二維排列的微粒上,具有較大的比表面積(較大的表面粗糙度)。其結(jié)果,得到目的的高速響應(yīng)性。
作為表面處理劑,雖然使用的是含氟的偶合劑、容易高分子量化的具有氟鏈的單體,但除此以外也可以使用一般市面上銷(xiāo)售的疏油劑。由此,可以較容易地形成具有耐溶劑性、熱穩(wěn)定性的疏油性皮膜。
另外,作為表面處理劑中混合的微粒,使用平均粒徑為0.1μm~100μm,優(yōu)選為0.5μm~50μm的微粒。
另外,作為微粒的材質(zhì),只要是可分散于表面處理劑中,可使用任何材質(zhì)。
這里所謂的“分散”,指的是在將微粒混合到表面處理劑中時(shí),不會(huì)形成微粒之間牢固凝集的結(jié)構(gòu),即微粒之間的相互作用較小。
存在牢固凝集的結(jié)構(gòu)的情況下,得不到微粒的二維排列。因此,作為微粒的材質(zhì),優(yōu)選微粒之間相互作用較小,容易形成二維排列的二氧化硅(SiO2)、PTFE(聚四氟乙烯)等微粒。
另外,混合微粒時(shí)的微粒濃度,相對(duì)于表面處理劑為0.5%~5.0%的重量。但是,最佳的微粒濃度由于受微粒的粒徑及粒徑分布、微粒向表面40的附著性的影響,很難嚴(yán)密地計(jì)算出來(lái)。因此,優(yōu)選預(yù)先實(shí)驗(yàn)性地調(diào)查最佳的微粒濃度。
然后,利用與上述實(shí)施方案相同的方法,將這樣得到的含有微粒的表面處理劑涂覆在鏡筒10的表面40上。
涂覆后,利用加熱等方法達(dá)成表面處理劑的高分子量化,形成疏油性皮膜44。作為加熱條件,可以在120℃~200℃的溫度下進(jìn)行0.5~2小時(shí)左右。更優(yōu)選最佳的加熱條件決定為在鏡筒10的材質(zhì)的耐熱溫度或以下,且使疏油性皮膜44向鏡筒10的表面40的附著強(qiáng)度達(dá)到最大。
表面處理劑中的微粒,在涂覆時(shí)如上所述在鏡筒10的表面40上形成二維排列結(jié)構(gòu)。而且,由于即使在加熱形成疏油性皮膜44時(shí),該二維的微粒排列結(jié)構(gòu)也被保存,故可以得到比表面積較大的皮膜。
另外,作為形成疏油性皮膜的部件的材質(zhì),雖然一般使用的是強(qiáng)磁性體等金屬,但也可以使用不是強(qiáng)磁性體的金屬、樹(shù)脂等。這是因?yàn)楸砻嫣幚韯┚哂蟹湺3州^低的表面張力,因此相對(duì)于任意材質(zhì)的表面顯示潤(rùn)濕,可在其表面制作皮膜。因此,并不限定于金屬,對(duì)于各種材質(zhì)的部件來(lái)說(shuō),在其外周面上可以容易地進(jìn)行皮膜制作。
根據(jù)這樣的本實(shí)施方案,僅僅通過(guò)在表面處理劑中混合微粒,就可以對(duì)任意材質(zhì)的表面容易地形成表面粗糙度較大的疏油性皮膜。而且,由于通過(guò)增大皮膜表面的表面粗糙度,從而磁性流體4的高速響應(yīng)性增加,所以即使在鏡筒10的往復(fù)移動(dòng)速度為高速的情況下也可以維持穩(wěn)定的密封性。
(比較例)第8圖是對(duì)將現(xiàn)有技術(shù)的磁性流體密封裝置適用于與上述實(shí)施方案相同的遮光裝置101的示例進(jìn)行說(shuō)明。
該比較例的遮光裝置101具備設(shè)置于鏡筒20內(nèi)周面的一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3;被保持在一對(duì)環(huán)形磁鐵2、3內(nèi)周端部的磁性流體4。并且,磁性流體4通常與鏡筒10的外周面接觸。
因此,若長(zhǎng)時(shí)間處于收納狀態(tài)中,在收納狀態(tài)中與磁性流體4接觸的鏡筒10的外周面的氟類(lèi)表面改性膜的疏油性降低,該部分的氟類(lèi)表面改性膜的劣化決定了遮光裝置101的壽命。
關(guān)于這一點(diǎn),根據(jù)上述各實(shí)施方案的構(gòu)成,由于在收納狀態(tài)中磁性流體4與鏡筒10的外周面保持非接觸狀態(tài),所以氟類(lèi)表面改性膜的劣化不會(huì)產(chǎn)生,可以達(dá)成遮光裝置1的長(zhǎng)壽命化。
工業(yè)可利用性如上所述,本發(fā)明具備兩部件位于規(guī)定的停止位置時(shí)使另一個(gè)部件表面與上述磁性流體分離的溝槽;和兩部件位于上述規(guī)定的停止位置時(shí)密封上述間隙的密封部件,在兩部件的停止?fàn)顟B(tài)中,由于磁性流體位于溝槽內(nèi)并與另一個(gè)部件的表面分離,所以可以防止在兩部件停止時(shí),與磁性流體對(duì)向位置上的另一個(gè)部件表面的表面處理發(fā)生劣化,另一個(gè)部件表面的表面處理的劣化不會(huì)在一部分區(qū)域上較早進(jìn)行,可以達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
另外,在該兩部件的停止?fàn)顟B(tài)中,由于密封部件密封兩部件之間的間隙,故裝置可以維持良好的密封性。
通過(guò)將連接溝槽和另一個(gè)部件表面的上述磁性流體接觸的區(qū)域的上述溝槽的邊緣倒角,磁性流體從溝槽向磁性流體接觸的區(qū)域移動(dòng)時(shí),可以平滑地移動(dòng),可以防止因磁性流體被掛住且殘留在溝槽邊緣導(dǎo)致的磁性流體量的減少,可以長(zhǎng)時(shí)間保持磁性流體,達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
由于密封部件在兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí)開(kāi)放上述間隙,故兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí),沒(méi)有密封間隙時(shí)密封部件產(chǎn)生的滑動(dòng)阻力,可以達(dá)成兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)中所必需的驅(qū)動(dòng)力的減小。
由于直至磁性流體與另一個(gè)部件的表面接觸為止的期間,密封部件密封上述間隙,故即使在兩部件從停止?fàn)顟B(tài)向相對(duì)往復(fù)移動(dòng)狀態(tài)移動(dòng)時(shí),通常也可以確實(shí)地達(dá)成間隙的密封。
由于另一個(gè)部件的表面,隔著上述溝槽,具有兩部件處于規(guī)定的停止位置時(shí)密封部件接觸的外部側(cè)區(qū)域;兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)磁性流體接觸的內(nèi)部側(cè)區(qū)域,且內(nèi)部側(cè)區(qū)域設(shè)置為,比外部側(cè)區(qū)域還要遠(yuǎn)離上述一個(gè)部件,以使在兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封部件與另一個(gè)部件的表面分離,因此兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí),僅用兩部件的相對(duì)往復(fù)移動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力,密封部件就可以容易地將間隙開(kāi)放。
另一個(gè)部件的表面通過(guò)施行使得其與上述磁性流體的潤(rùn)濕性降低的防潤(rùn)濕處理,可以防止在兩部件停止時(shí),與磁性流體對(duì)向的位置上,另一個(gè)部件表面的防潤(rùn)濕處理的劣化,另一個(gè)部件表面的表面處理的劣化不會(huì)在一部分區(qū)域上較早進(jìn)行,可以防止磁性流體在另一個(gè)部件表面中的早期潤(rùn)濕,可以達(dá)成裝置的長(zhǎng)壽命化。
通過(guò)在另一個(gè)部件表面上被覆具有疏油性的表面處理劑??梢匀菀椎厥蛊渑c磁性流體的潤(rùn)濕性降低。
通過(guò)在部件表面和疏油性皮膜(表面處理劑的皮膜)中間設(shè)置有機(jī)薄膜,可以提高部件表面和疏油性皮膜的附著強(qiáng)度,防止疏油性皮膜的剝離或脫落,可以使得部件表面的疏油效果(防潤(rùn)濕效果)長(zhǎng)期維持。
作為有機(jī)薄膜,通過(guò)使用聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、多芳基胺、聚乙烯醚或乙烯-乙烯醇共聚物,或者這些物質(zhì)的混合物或共聚物,在部件表面和疏油性皮膜之間可以得到足夠的附著強(qiáng)度,可以確實(shí)地防止疏油性皮膜的剝離或脫落。
作為表面處理劑,通過(guò)使用包含含氟的偶合劑、具有氟鏈的單體或疏油劑的表面處理劑,可以形成耐溶劑性、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的疏油性皮膜。
通過(guò)在另一個(gè)部件的表面上實(shí)施增大表面粗糙度的處理,也可增加部件表面上形成的疏油性皮膜的表面粗糙度。而且,由于通過(guò)增大皮膜表面的表面粗糙度來(lái)增加磁性流體的高速響應(yīng)性,故即使在兩部件的往復(fù)速度為高速的情況下也可以維持穩(wěn)定的密封性。
若在表面處理劑中混合微粒,表面處理劑中的微粒以二維的排列結(jié)構(gòu)分散。由于該二維排列結(jié)構(gòu)在皮膜形成后也被保存,所以可以容易地制作表面粗糙度較大的皮膜。由于通過(guò)增大皮膜表面的表面粗糙度而增加磁性流體的高速響應(yīng)性,故即使在兩部件的往復(fù)速度為高速的情況下也可以維持穩(wěn)定的密封性。另外,由于沒(méi)有必要預(yù)先在部件表面進(jìn)行增大表面粗糙度處理,故可以達(dá)成制造的容易化和成本的降低。
作為微粒,若使用二氧化硅或聚四氟乙烯的微粒,由于微粒之間的相互作用較小,向表面處理劑中混合時(shí)容易形成二維排列結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種密封以能夠互相往復(fù)移動(dòng)的方式組裝而成的兩部件之間的間隙的磁性流體密封裝置,其特征在于,該裝置具備被兩部件中的一個(gè)部件磁性保持,與另一個(gè)部件表面接觸并密封上述間隙的磁性流體;設(shè)置于上述另一個(gè)部件的表面上,在兩部件位于規(guī)定的停止位置時(shí)使另一個(gè)部件表面與上述磁性流體分離的溝槽;和兩部件位于規(guī)定的停止位置時(shí)密封上述間隙的密封部件。
2.如權(quán)利要求1中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,將連接上述溝槽和上述另一個(gè)部件表面的上述磁性流體接觸區(qū)域的上述溝槽的邊緣倒角。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述密封部件在兩部件相對(duì)往復(fù)移動(dòng)時(shí)開(kāi)放上述間隙。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,直至上述磁性流體與上述另一個(gè)部件的表面接觸為止的期間,上述密封部件密封上述間隙。
5.如權(quán)利要求3或4中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述另一個(gè)部件的表面,隔著上述溝槽,具有兩部件處于上述規(guī)定的停止位置時(shí)上述密封部件接觸的外部側(cè)區(qū)域;兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)上述磁性流體接觸的內(nèi)部側(cè)區(qū)域,且上述內(nèi)部側(cè)區(qū)域設(shè)置為,比上述外部側(cè)區(qū)域還要遠(yuǎn)離上述一個(gè)部件,以使在兩部件相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)上述密封部件與上述另一個(gè)部件的表面分離。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述另一個(gè)部件的表面上施行使得其與上述磁性流體的潤(rùn)濕性降低的防潤(rùn)濕處理。
7.如權(quán)利要求6中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述另一個(gè)部件表面,在部件表面上被覆具有疏油性的表面處理劑。
8.如權(quán)利要求6中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述另一個(gè)部件的表面,在部件表面上形成有機(jī)薄膜后,在該有機(jī)薄膜表面上被覆具有疏油性的表面處理劑。
9.如權(quán)利要求8中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述有機(jī)薄膜包含聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、多芳基胺、聚乙烯醚或乙烯-乙烯醇共聚物,或者這些物質(zhì)的混合物或共聚物。
10.如權(quán)利要求7、8或9中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述表面處理劑包含含氟的偶合劑、具有氟鏈的單體或疏油劑。
11.如權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述另一個(gè)部件的表面實(shí)施增大表面粗糙度的處理。
12.如權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述表面處理劑中混合有微粒。
13.如權(quán)利要求12中所述的磁性流體密封裝置,其特征在于,上述微粒為二氧化硅或聚四氟乙烯的微粒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具備兩部件(10、20)位于規(guī)定的停止位置時(shí)使另一個(gè)部件表面與磁性流體(4)分離的溝槽(11),和兩部件位于上述規(guī)定的停止位置時(shí)密封間隙的密封部件(5)的磁性流體密封裝置,在兩部件的停止?fàn)顟B(tài)中,由于磁性流體位于溝槽內(nèi)并與另一個(gè)部件的表面分離,所以不出現(xiàn)在兩部件停止時(shí),與磁性流體對(duì)向位置上的另一個(gè)部件表面的表面處理劣化的問(wèn)題。另外,在該兩部件的停止?fàn)顟B(tài)中,由于密封部件密封兩部件之間的間隙,故裝置可以維持良好的密封性。
文檔編號(hào)F16J15/40GK1473251SQ01818308
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月12日
發(fā)明者安齊博, 山本浩和, 和 申請(qǐng)人:Nok株式會(huì)社
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