JPH07502184A - ブリストルタフトをブリストル支持体に取り付けるための方法 - Google Patents

ブリストルタフトをブリストル支持体に取り付けるための方法

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JPH07502184A
JPH07502184A JP5511690A JP51169092A JPH07502184A JP H07502184 A JPH07502184 A JP H07502184A JP 5511690 A JP5511690 A JP 5511690A JP 51169092 A JP51169092 A JP 51169092A JP H07502184 A JPH07502184 A JP H07502184A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ブリストルタフトをブリストル 支持体に取り付けるための方法 技術分野 本発明は、融着し厚味を増したブリストルタフトの端部を、ブラシ部材に予備成 形した穴及びこの穴とほぼ同心の外方に延びるカラーに挿入する方法に関する。
ブリストルタフトの挿入前に同心のカラーの材料を加熱し軟化させる。ブリスト ルタフトを挿入した後、カラーの軟化させた材料を移動させてブリストルタフト の厚味のある取り付は端部の周りの空所を満たす。据え込んだカラー材料を冷却 させると、ブリストルタフトが所定位置に係止される。
発明の背景 熱可塑性プラスチック材料製のブリストルタフトを熱可塑性プラスチック材料製 のブリストル支持体に取り付けるための多くの方法が、従来技術に開示されてい る。
1971年9月14日にルイスに賦与された米国特許第3.604,043号に は、一群の平行なファイノくの端部を成形金型内で加熱する、タフト取り付は手 段が開示されている。これらのファイノくは、それらの端部が融着するのに十分 長い時間に亘って加熱器に入っており、しかし溶融せず、自立可能なヒートシー ルタフトを形成する。融着したマスを、タフトの長手方向軸線と垂直方向に計測 した断面がファイバ束の断面よりも小さいように、テーパ形体に成形する。軟化 させたタフトの融着部分をブラシヘッドのタフト穴に直ちに挿入し、軟化させた タフトの融着部分に力を加えてタフト穴の幾何学的形体と一致した形体にする。
1986年9月2日にピッケルに賦与された米国特許第4,609.228号に は、ブリストルタフトをブラシ部材に取り付けるための幾つかの異なる方法が開 示されている。このような開示された方法の一つは、ブリストルタフトの予め融 着した取り付は端部及びブラシ部材の対応する取り付は位置の両方を軟化点まで 加熱し、その後、ブリストルタフトをブラシ部材に押付け、これによってブリス トルタフトをブラシ部材に溶接する方法である。別の開示された方法は、加熱し た金型によってブリストルタフトの融着端をマツシュルーム形体にし、次いでブ ラシ材料をマツシュルームの周りに射出成形し、ブリストルタフトをブラシ部材 に取り付ける方法である◎更に別の開示された方法は、ブラシ部材にアンダーカ ット穴を形成し、ブリストル束の加熱し軟化した端部を高速でこの穴に導入し、 軟化した端部を圧縮し、穴を満たす方法である。更に別の開示された方法は、ブ ラシ部材の穴の最外部分を超音波のような摩擦熱によって又はブリスドルタフト を供給し保持するスリーブをブリストル束を穴に挿入した後に回転させることに よって幅狭にすることによって、ブリストル束を取り付ける方法である0198 7年1月20日にヴアイフローチに賦与された米国特許第4,637,660号 には、ブリストルをブリストル支持体に連結するための方法が開示されており、 この方法もまたブリストルの束の端部を溶融し、6束の端部を各タフトの取り付 は端部に厚味のある部分を構成する方向性のないボール形態にすることがら始め られる。
同特許について触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中 に組み入れたものとする。一実施例では、ブリストル束の厚味のある端部をブリ ストル支持体の加熱され且つ溶融された側部に押し込む。ブリストル支持体の溶 融材料は、厚味のある端部の背後に流れ、そのため、ブリストル束を挿入するこ とによって形成されたクレータ−は、次いで、溶融した材料で塞がれる。別の開 示の実施例では、加熱要素から延びる高温のピンで、ブリストル束の組と対応す る凹所をブリストル支持体に予備成形し、又は成形する。ブリストル支持体の受 入れ側の溶融時に、溶融材料がブリストル支持体の受入れ表面から延びる環状カ ラーをなして外方に流れる。
ブリストル束の厚味のある端部を支持体の凹所に押し込み、環状カラーの溶融材 料が束の厚味のある部分の背後に流れる。
1991年1月29日にヴアイフローチに賦与された米国特許第4.988.1 46号には、ブリストル束の取り付は端部を溶融すること、これにはブリストル の長さの短縮化及び厚味のある部分を形成を伴う、で始められる、ブリストルを ブリストル支持体に連結するための方法が開示されている。同特許について触れ たことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたものと する。ブリストル支持体の穴は、少なくとも、ブリストル束に設けられた厚味の ある部分よりも断面が小さいように形成される。束の厚味のある部分及び/また は支持体の穴の壁をその軟化温度まで加熱する。
ブリストル束の挿入時に、ブリストル束の厚味のある部分の干渉により、支持体 の側壁材料を移動させ、穴の開口部の周りに膨らみを形成する。その後、ブリス トル支持体の膨らみを形成する材料を金型で整形し、ブリストル支持体の露呈面 を平滑にする。
上述の従来技術の接合工程には、機械が複雑過ぎるということ、ブリストル支持 体の加熱及び変形が大き過ぎるということ、大量の熱可塑性プラスチック材料を 加熱し冷却するために製造サイクル時間が長いということ、ブリストルタフトに 必要とされるクランプ力が大き過ぎるためブリストルタフトに含まれる個々のブ リストルを損傷することがあるということ、及び時間、温度、及び位置決め公差 、等の重要な作動パラメータを満足させなければならないということといった欠 点がある。
上述の困難性を考慮すると、本発明の目的は、最小の熱入力を使用し材料の変形 を最小にして熱可塑性プラスチック製ブリストルタフトを熱可塑性プラスチック 製ブリストル支持体に取り付けるための簡単な方法を提供することである。
発明の概要 上述の目的を達成するため、本発明は、外方に突出した全体に同心のカラーを備 えた穴が予備成形された熱可塑性プラスチック製ブリストル支持体を使用する。
同心のカラーは、非接触式加熱によって軟化される。熱可塑性プラスチック製ブ リストルタフトの取り付は端部は、溶融され且つ互いに融着されて、束の長手方 向軸線と垂直に計測した断面が支持体の予備成形した穴の断面よりも小さい、厚 味のある取り付は端部が形成されている。
ブリストルタフトの厚味のある取り付は端部をブリストル支持体の予備成形した 穴に一杯に挿入した後、軟化させた同心のカラーに機械的据え込み手段を作用さ せ、これによって、軟化させたカラー材料の嵩をブリストルタフトの各々の厚味 のある取り付は端部の上にある各予備成形した穴内の空所に据え込む。軟化させ た支持体材料の冷却時にブリストルタフトがブリストル支持体内に係止される。
各カラーを構成する材料の容積は、好ましくは、ブリストルタフトの厚味のある 取り付は端部及びブリストル支持体の全体表面の下に配置された融着されていな いブリストル材料の部分によって支持体の穴を部分的に満たした後に、ブリスト ル支持体の各予備成形した穴内に残る空所の容積とほぼ同じであるか或いはこの 容積よりも僅かに大きい。その結果、据え込み作業の完了後、ブリストル支持体 の表面は、実質的に平滑であるか或いは僅かにドーム状をなしている。
本発明の接合工程を実施するのに非常に少量の支持体材料だけを加熱すればよい ため、必要なサイクル時間が大きく短縮される。更に、厚味のある取り付は端部 の断面が支持体の予備成形した穴よりも小さいため、挿入工程中に大きな変形を 加える必要がない。これによって、ブリストルタフトに及ぼされるクランプ力が 小さくなり、従って、ブリストルに加わる損傷が最小になる。更に、本発明の接 合工程で必要とされる局部的加熱の量が比較的小さいため、支持体に加わる変形 及び損傷が最小になる。
図面の簡単な説明 本明細書は、本発明の要旨を特定的に指摘し且つ明確に特許請求する請求の範囲 で終わるけれども、本発明は、以下の説明及び添付図面から更によく理解される であろう。
第1図は、予備成形した穴、及び本発明の特に好ましい実施例を実施する上で使 用される種類の、前記穴とほぼ同心のカラーを備えたブリストル支持体の拡大部 分平面図である。
第1A図は、第1図に示すブリストル支持体の予備成形した穴及びこの穴とほぼ 同心のカラーの、第1図のIA−IA線に沿った拡大断面図である。
第1B図は、第1A図に示す予備成形した穴及びこの穴とほぼ同心のカラーの断 面図であり、一杯に挿入したブリストルタフトが仮想線で示しである。
第2図は、第1A図に示す予備成形した穴及びこの穴とほぼ同心のカラーを、非 接触式輻射熱源の加熱した突出部が部分的に挿入された状態で示す断面図である 。
第3図は、第1A図に示す予備成形した穴及びこの穴とほぼ同心のカラーの断面 図であり、この図では、カラー及び予備成形した穴のカラーと隣接した側壁部分 を軟化させるのに使用される非接触式手段は加圧された加熱ガスである。
第4図は、支持体の外方に延びるカラー及び予備成形した穴のカラーと隣接した 側壁部分の加熱を完了した後、ブリストルタフトの厚味のある取り付は端部を支 持体の予備成形した穴に挿入するのに、据え込み工具を含むブリストルタフトク ランプを使用した、第1A図に示す予備成形した穴及びこの穴とほぼ同心のカラ ーの断面図である。
第5図は、ブリストルタフトの厚味のある取り付は端部を支持体の予備成形した 穴に一杯に着座させ、外方に延びるカラーをブリストルタフトの厚味のある取り 付は端部上に一杯に据え込んだ後に存在する状態を示す、第4図と同様の断面図 である。
第6図は、クランプを完全に取り外した後に存在する状態を示す、ブリストル支 持体に完全に固定した第5図のブリストルタフトの断面図である。
実 施 例 第1図は、本発明の特に好ましい実施例で使用される熱可塑性プラスチック製ブ リストル支持体1を大きく拡大して示す平面図である。歯ブラシの一部であるの がよいブリストル支持体1は、ハンドル2(一部だけを示す)及びブラシヘッド 3からなる。ブラシヘッド3のブラシ表面上には、穴5及びカラー6が設けられ ている。穴5及びカラー6は、好ましくは、熱可塑性プラスチックの射出成形工 程中に予備成形される。カラー6は、一般的には、穴5と同心である。穴5及び カラー6は、はとんどどのような形状でもよいが、代表的には、挿入されるブリ ストルタフトの所望の断面形体に応じて円形形状又は楕円形形状である。穴5を 密接に並んで位置決めされているため、カラー6は互いに接触したり交差したり する。こうした場合には、第1図に概略に示すように、カラー6間の接合部にウ ェブ7が形成される。穴5の位置及び形状は、特定のブラシの設計及び目的に応 じて決まる。
第1A図は、ブラシヘッド3に設けられた代表的な穴5及びカラー6の断面図で あり、この図は、第1図のIA−IAllAに沿った断面図である。カラー6は 、ブラシ表面4の上方に突出しており、穴5とほぼ同心である。
特に好ましい実施例では、穴5の側壁8及びカラー6の内部通路は、第1A図に 概略に示すように、rXJで示す非常に僅かな角度で外方にフレアをなして拡が っている。このようにフレア形状になっているため、射出成形金型からのブリス トル支持体1の剥離が改善され、ブリストルタフトの厚味のある取り付は端部を 、接合工程中に干渉無しに、容易に導入できる。
第1B図は、穴5及びカラー6の、第1図のIA−IA線に沿った同様の断面図 であるが、融着して厚味を増した取り付は端部11をその基部に有するブリスト ルタフト10の外形が仮想線で示しである。前記取り付は端部は、穴5及びカラ ー6に一杯に挿入しである。ブラシ表面4の上方のカラー6を構成する材料の容 積は、ブリストルタフト10の厚味のある取り付は端部11の最上部分及びブラ シ表面4の下に配置された融着されていないブリストル材料の部分を取り囲む空 所の容積とほぼ同じであるか或いはこの空所の容積よりも僅かに大きい。
第1B図では、この空所の容積の全体に参照番号12が附しである。
第2図の実施例では、カラー6及びこのカラーと隣接した側壁8の部分の加熱及 び軟化を非接触式輻射加熱器20で行う。非接触式輻射加熱器2oは、加熱器表 面21及びブラシヘッド3の穴5内に部分的に突出した加熱器ビン22を有する 。輻射熱をカラー6及びこのカラーと隣接した側壁8の部分に加え、第2図に概 略に示す境界29にある熱可塑性プラスチック材料の軟化を行う。
第3図の変形例では、カラー6及びこのカラーと隣接した側壁8の部分の加熱及 び軟化を非接触式対流加熱器30で行う。非接触式対流加熱器3oは、ガス人口 31、加熱器チャンバ33、加熱器コイル32、及びガス出口34を有する。入 口31は、ガス流を矢印35が示すように提供する加圧ガス源に連結されている 。ガス流は、加熱器チャンバ33を通過し、加熱器コイル32によって加熱され る。矢印36が示す加熱されたガスは、出口34を出て穴5に入り、側壁8及び カラー6の一部を加熱し、これによって、全体に第3図に概略に示す境界39内 にある熱可塑性プラスチック材料を軟化する。
第4図の実施例では、ブリストルタフト4oは多数の個々のブリストル41から なる。ブリストルタフトの挿入前に、好ましくは、ブリストル41の取り付けら れた端部を非接触式加熱器で加熱し、これにょ7て、端部を溶融させ、互いに融 着し、厚味のある取り付は端部42を各ブリストルタフト40に形成する。本発 明の特に好ましい実施例では、融着した厚味のある取り付は端部42を、ブラシ ヘッド3の予備成形された穴5に挿入する前に、実質的に冷却し、固化する。厚 味のある取り付は端部42を予備成形した穴5に挿入する前に実質的に冷却する ことによって、ブラシへラド3に導入される熱を少なくシ、従って、冷却時間及 び製造サイクル時間を短縮する。
第4図及び第5図に示すブリストルタフトクランプ43は、好ましくは、固定プ レート44及び可動プレート45からなる。可動プレート45を、矢印46が示 すように、固定プレート44に対して僅かに横方向に移動させるとブリストルタ フト40が固定的にクランプされ、挿入工程中にスリップしないようにする。
ブリストルタフトクランプ43を第4図に矢印50で示す方向に移動させ、ブリ ストルタフト40の厚味のある取り付けられた端部42を穴5に挿入する。厚味 のある取り付は端部42の、ブリストルタフト40の長手方向軸線と垂直な方向 で計測した最大断面は、好ましく it、厚味のある取り付は端部42を一杯に 挿入した状態で計測した穴5の対応する断面よりも小さく、そのため・厚味のあ る取り付は端部42は、ブリストルタフト40のブラシへラド3への挿入中、カ ラー6の通路又は予備成形した穴5の側壁のいずれとも干渉しない0ブリストル クランプ43を第4図の位置を越えて矢印50の方向に更に移動させると、第5 図に示す状態になる。詳細に述べると、タフトクランプ43と一体であり且つ固 定プレート44の面47上に据え込み表面48を有する据え込み工具がカラー6 の上面と接触する。第4図に示すように、概略に示しである境界49内に全体が ある、カラー6、及びこのカラーと隣接した側壁8の部分の加熱され且つ軟化さ れた熱可塑性プラスチック材料は、据え込み表面48がカラー6の最上面との最 初の接触点を越えて矢印50の方向に移動するときに潰れる。
据え込み表面48の僅かに凹状の円錐形形態は、カラー6及び側壁8の軟化させ た熱可塑性プラスチック材料をブリストルタフト40に向かって内方に差し向け るのを案内する。
第5図には、固定プレート44の面47がブラシ表面4と全体に接触するように ブラシヘッド3に対して一杯に移動させたタフトクランプ43が示しである。ブ リストルタフト40の厚味のある取り付は端部42は、穴5の底まで、又は穴5 のほぼ底まで移動させである。カラー6、及び全体に第4図のゾーン49内にあ る側壁8の部分の軟化させた熱可塑性プラスチック材料は、第5図に概略に示す 境界59内に全体がある再成形されたマスに再形成される。
ブリストルタフト40の厚味のある取り付は端部42を閉じ込めるのに必要な材 料のマスだけを軟化させるため、境界59内の軟化させた熱可塑性プラスチック 材料から固定プレート44及び/又はこれを取り囲む環境へ放散させなければな らない熱は最小である。かくして、ブリストルタフト挿入工程の完了後直ちにブ リストルタフトクランプ43を解放し引っ込めるのがよく、これによって製造サ イクル時間を大きく短縮する。
更に、本発明の接合工程中にブラシヘッド3に導入される熱が比較的少量である ため、熱可塑性プラスチック材料の冷却時の収縮によるブラシヘッドの変形が最 小になり、これによって、結果的に得られたブラシの品質に好ましい影響を及ぼ す。
本発明の更に別の利点は、ブリストルタフトを損傷する程きつくクランプする必 要がないということである。
即ち、ブリストルタフトクランプ43は、挿入工程中、ブリストルタフト40の 位置を維持するだけでよい。ブリストルタフト40の厚味のある取り付は端部4 2を再形成する必要がなく、厚味のある取り付は端部42を溶融プラスチックの マスに打ち込む必要がなく、更1こ、厚味のある取り付は端部42をこれと干渉 する穴に押し込む必要がない。従って、挿入工程中にブリストルタフト40がク ランプ43に対してスリップすることはほとんどない。その結果、本発明を実施 する上で必要とされるクランプ力は、グリストルタフト40内に含まれるブリス トルを損傷させる程大きい必要がない。
最後に、本発明を実施する上で使用されるクランプ43には、超音波や摩擦のよ うな軟化エネルギをブラシヘッド3に導入する必要がないため、本発明の挿入機 構は簡単である。勿論、これによって、本発明を実施する上で必要な費用及び製 造機械の複雑さが小さくなる。
第6図は、ブラシヘッド3に完全に挿入し取り付けたブリストルタフト40を示 す。ブラシ表面4には、ブリストルタフト40の基部を取り囲む非常に小さな全 体に円錐形のマウント61が形成される。円錐形のマウント61は、クランプ4 3の固定プレート44に設けられた僅かに凹状の据え込み表面48が残す痕によ って形成される。第1B図に示す空所容積12を正確に満たすのに必要な量より も僅かに多い熱可塑性プラスチック材料でカラー6を形成することによって、完 成したブラシヘッド3の所定位置に各ブリストルタフト40の厚味のある取り付 は端部42が確実に固定的に係止されるようにする。更に、僅かに円錐形のマウ ント61は、ブラシの使用時にごみがブリストルタフト40の基部の周囲に溜ま らないようにするのを助ける。
本発明の特定の実施例を例示し且つ説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱 することなく種々の変形及び変更を加えることができ、本発明の範鴫の全てのこ のような変更が請求の範囲に含まれるということは当業者には明らかであろう。
FIG、 3 FIG、 4 国際調査報告 フロントベージの続き

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.熱可塑性プラスチック製ブリストルタフトを熱可塑性プラスチック製ブリス トル支持体に取り付けるための方法において、 (a)第1の予め決定された断面を持つ多数の予備成形した穴を前記ブリストル 支持体の受入れ表面上に有し、前記予備成形した穴の各々が、前記予備成形した 穴の周りにほぼ同心のカラーを有し、該カラーが、前記受入れ表面から外方に突 出するように、前記ブリストル支持体を射出成形する工程と、 (b)前記ブリストルタフトの各々に含まれる熱可塑性プラスチック製ブリスト ルの取り付け端部を加熱して前記ブリストルの前記取り付け端部を互いに融着し 、前記ブリストルタフトの非融着部分の断面よりも大きいが前記ブリストル支持 体の前記予備成形した穴の第1の予め決定された断面よりも小さい第2の断面を 前記ブリストルタフトの長手方向軸線と垂直方向で計測して有する厚味のある取 り付け端部を前記ブリストルタフトの各々に形成する工程と、 (c)前記ほぼ同心のカラー及び前記予備成形した穴の側壁部分を非接触型加熱 手段でその軟化点まで加熱する工程と、 (d)前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部を、前記予備成形し た穴及び前記同心のカラー内に、これらとの間に実質的に干渉なしに、挿入する 工程と、(e)前記ブリストル支持体の前記カラー及び前記予備成形した穴の前 記カラーと隣接した側壁を構成する軟化させた熱可塑性プラスチック材料を前記 ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部の周りに据え込む工程と、(f )前記ブリストル支持体の前記軟化させた熱可塑性プラスチック材料を冷却して 前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部を前記ブリストル支持体に 係止する工程とを有する方法。
  2. 2.熱可塑性プラスチック製ブリストルタフトを熱可塑性プラスチック製ブリス トル支持体に取り付けるための方法において、 (a)第1の予め決定された断面を持つ多数の予備成形した穴を前記ブリストル 支持体の受入れ表面上に有し、前記予備成形した穴の各々が、前記予備成形した 穴の周りにほぼ同心のカラーを有し、該カラーが、前記受入れ表面から外方に突 出するように、前記ブリストル支持体を射出成形する工程と、 (b)前記ブリストルタフトの各々に含まれる熱可塑性プラスチック製ブリスト ルの取り付け端部を加熱して前記ブリストルの前記取り付け端部を互いに融着し 、前記ブリストルタフトの非融着部分の断面よりも大きいが前記ブリストル支持 体の前記予備成形した穴の第1の予め決定された断面よりも小さい第2の断面を 前記ブリストルタフトの長手方向軸線と垂直方向で計測して有する厚味のある取 り付け端部を前記ブリストルタフトの各々に形成する工程と、 (c)前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部を凝固点まで冷却す る工程と、 (d)前記ほぼ同心のカラー及び前記予備成形した穴の側壁部分を非接触型加熱 手段でその軟化点まで加熱する工程と、 (e)前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部を、ブリストルタフ トクランプを使用して、前記予備成形した穴及び前記同心のカラー内に、これら との間に実質的に干渉なしに、挿入する工程と、(f)前記ブリストル支持体の 前記カラー及び前記予備成形した穴の前記カラーと隣接した側壁を構成する軟化 させた熱可塑性プラスチック材料を、前記ブリストルタフトクランプと一体の据 え込み手段を使用して前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部の周 りに据え込む工程と、 (g)前記ブリストル支持体の前記軟化させた熱可塑性プラスチック材料を冷却 して前記ブリストルタフトの前記厚味のある取り付け端部を前記ブリストル支持 体に係止する工程とを有する方法。
  3. 3.前記ほぼ同心のカラーの各々を構成する熱可塑性プラスチック材料の容積は 、前記ブリストルタフトの厚味のある取り付け端部を前記予備成形した穴に完全 に挿入した後に前記ブリストル支持体の対応する予備成形した穴内に残された空 所の容積と少なくとも等しい、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 4.前記ほぼ同心のカラー及び前記ブリストル支持体の前記予備成形した穴の前 記カラーと隣接した側壁部分を非接触式幅射加熱によって軟化させる、請求項1 又は2に記載の方法。
  5. 5.前記ほぼ同心のカラー及び前記ブリストル支持体の前記予備成形した穴の前 記カラーと隣接した側壁部分を非接触式対流加熱によって軟化させる、請求項1 又は2に記載の方法。
  6. 6.前記ブリストル支持体は、多数の予備成形した穴及び外方に突出したほぼ同 心のカラーを持つように射出成形されており、内部断面は、前記ブリストル支持 体に設けられた前記予備成形した穴の底から前記カラーの方向で計測すると全体 に増大している、請求項1又は2に記載の方法。
  7. 7.前記ブリストル支持体は、多数の予備成形した穴及び外方に突出したほぼ同 心のカラーを持つように射出成形されており、前記ほぼ同心のカラーの少なくと も一部の最外周が、互いから分離した状態で間隔が隔てられている、請求項1又 は2に記載の方法。
  8. 8.前記ブリストル支持体は、多数の予備成形した穴及び外方に突出したほぼ同 心のカラーを持つように射出成形されており、前記ほぼ同心のカラーの少なくと も一部の最外周が互いに接触して共通のウェブを形成している、請求項1又は2 に記載の方法。
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