(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源に接続可能な圧力室を有する液滴噴射部と、
前記圧力室を加圧する圧電素子部と
前記圧電素子部と、前記液滴噴射部との間に配置された液体浸透保護部と、を備え、
前記液体浸透保護部は、
前記圧力室からの液体が前記圧電素子部へ浸透することを防止するための複数層からなるストップ層と、
前記圧電素子部に面する領域と、前記ストップ層間と、前記圧力室に面する領域とにそれぞれ配置された少なくとも前記ストップ層それぞれの前記圧電素子部側の面及び前記圧力室側の面を挟着する応力緩和層と、から成り、
前記ストップ層は、細分化された複数のストップ部材から構成されると共に、
前記一のストップ層のストップ部材は、複数のストップ部材により前記圧力室を覆うように配置され、前記一のストップ層と面する前記圧力室の面に対して、積層される前記他のストップ層のストップ部材が隙間なく配置されていることを特徴とする液滴噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子部は、前記圧力室に対応して配置される前記圧力室より小さい個別電極と、前記個別電極に対向する共通電極と、から成り、
前記一ストップ層のストップ部材の少なくとも一つは、前記個別電極と、前記圧力室とに対応する領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室に最寄りの前記ストップ層の各ストップ部材は、少なくとも前記圧力室を区画する壁の対向する２辺を横断せずに前記圧力室の一部を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項４】
前記個別電極に最寄りの前記ストップ層のストップ部材のそれぞれは、少なくとも前記個別電極の対向する２辺を横断せずに前記個別電極の一部を覆うように配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項５】
前記一ストップ層に配置される複数のストップ部材は、
前記ストップ部材の大きさより狭い間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項６】
前記ストップ層は、各層が同一形状のストップ部材を、前記ストップ層の面方向に平行に延びる複数の直線に沿って複数個配置した３層構造をなし、
第１ストップ層の前記ストップ部材が、前記圧力室を覆うように配置され、
第２ストップ層の前記ストップ部材が、前記第１ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分を覆うよう配置され、
第３ストップ層の前記ストップ部材が、前記第１ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分であり、且つ前記第２ストップ層の前記ストップ部材により覆われない前記接続部分を覆うよう配置される、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項７】
前記ストップ部材は、前記圧電素子部方向または前記液滴噴射部方向に凸形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴噴射装置。
【請求項８】
請求項１記載の液滴噴射ヘッドの製造方法において、
前記液滴浸透保護部の複数層からなる前記ストップ層のそれぞれは、前記圧電素子部側から前記液滴噴射部側へ順に積層されることを特徴とする液滴噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子が駆動され、液滴が噴射される液滴噴射ヘッド、及び液滴噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、キャビティユニットと、アクチュエータユニットを備えた液体吐出装置がある。キャビティユニットは、液体を吐出するノズル及びインク室に連通する圧力室を備える。アクチュエータユニットは、セラミックス層と、共通電極または個別電極とが交互に積層され、キャビティユニットの圧力室に吐出圧を発生する。アクチュエータユニットのセラミックス層が、キャビティユニットに接合され、液体吐出装置は形成される。しかしながら、アクチュエータユニットは、焼成時もしくは駆動時に、セラミックス層にクラックを生じやすく、インクが圧力室を介してクラックに侵入すると、セラミックス層内に浸透し、共通電極と個別電極とを電気的に短絡させる恐れがある。その為、特許文献１に記載の液体吐出装置のアクチュエータユニットにおいては、セラミックス層と共通電極との間に、液体を通さないバリア層を複数の圧力室に共通して設け、それらを焼結し一体化した構成により、セラミックス層にクラックが生じても、電極の電気的な短絡を防止するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バリア層とセラミックス層を焼結して一体化したアクチュエータユニットであっても、キャビティユニットに接合する工程等において、キャビティユニットに接着する面、又はキャビティユニットに接着する面と反対側の面に力が加えられると、バリア層は、一体化されたセラミックス層と共にクラックを発生する恐れがある。セラミックス層及びバリア層にクラックが発生した液体吐出装置が使用されると、液体はクラックを介してアクチュエータユニットへ浸透し、電気的な短絡を生じさせる可能性がある。また、クラックの発生を抑えるためにバリア層を厚くし、複数の圧力室に共通して設けると、各圧力室の壁が阻害要因となり、アクチュエータユニットの駆動による変位が十分に圧力室へ伝えられないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、アクチュエータユニットの電気的な短絡の可能性を抑え、且つ、アクチュエータユニットの駆動により生じる変位を、圧力室へ効率よく伝える液滴噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１記載の液滴噴射ヘッドは、液体供給源に接続可能な圧力室を有する液滴噴射部と、前記圧力室を加圧する圧電素子部と、前記圧電素子部と、前記液滴噴射部との間に配置された液体浸透保護部と、を備え、前記液体浸透保護部は、前記圧力室からの液体が前記圧電素子部へ浸透することを防止するための複数層からなるストップ層と、前記圧電素子部に面する領域と、前記ストップ層間と、前記圧力室に面する領域とにそれぞれ配置された少なくとも前記ストップ層それぞれの前記圧電素子部側の面及び前記圧力室側の面を挟着する応力緩和層と、から成り、前記ストップ層は、細分化された複数のストップ部材から構成されると共に、前記一のストップ層のストップ部材は、複数のストップ部材により前記圧力室を覆うように配置され、前記一のストップ層と面する前記圧力室の面に対して、前記他のストップ層のストップ部材が隙間なく配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室に対応して配置される前記圧力室より小さい個別電極と、前記個別電極に対向する共通電極と、から成り、前記一のストップ層のストップ部材の少なくとも一つは、前記個別電極と、前記圧力室とに対応する領域に配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室に最寄りの前記ストップ層のストップ部材のそれぞれは、少なくとも前記圧力室を区画する壁の対向する２辺を横断せずに前記圧力室の一部を覆うように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の液滴噴射ヘッドは、前記個別電極に最寄りの前記ストップ層のストップ部材のそれぞれは、少なくとも前記個別電極の対向する２辺を横断せずに前記個別電極の一部を覆うように配置されていることを特徴とする液滴噴射ヘッド。
【００１０】
また、請求項５記載の液滴噴射ヘッドは、前記一のストップ層に配置される複数のストップ部材は、前記ストップ部材の大きさより狭い間隔で配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の液滴噴射ヘッドは、前記ストップ層は、各層が同一形状のストップ部材を、前記各層の面方向に平行に延びる複数の直線上に複数個配置した３層構造をなし、第１ストップ層の前記ストップ部材が、前記圧力室を覆うように配置され、第２ストップ層の前記ストップ部材が、前記第１ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分を覆うよう配置され、第３ストップ層の前記ストップ部材が、前記第１ストップ層の前記ストップ部材間の接続部分であり、且つ前記第２ストップ層の前記ストップ部材により覆われない前記接続部分を覆うよう配置されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７記載の液滴噴射ヘッドは、前記ストップ部材は、前記圧電素子部方向または前記液滴噴射部方向に凸形状であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８記載の液滴噴射ヘッドの製造方法は、請求項１記載の液滴噴射ヘッドの製造方法において、前記液滴浸透保護部の複数層からなる前記ストップ層のそれぞれは、前記圧電素子部側から前記液滴噴射部側へ順に積層されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の液滴噴射ヘッドは、一のストップ層のストップ部材が、圧力室を覆うように配置され、他のストップ層のストップ部材が、前記一のストップ層のストップ部材間に跨るように配置されるので、圧力室から圧電素子部までの液体の浸透経路を長くし、圧電素子部が電気浸透により短絡する可能性を低減できる。また、応力緩和層が前記各ストップ層間に設けられるので、各ストップ層に集中する応力を軽減し、ストップ部材の破損を抑える。また、ストップ部材は細分化されているので、圧電素子部による変位を、圧力室へ伝えることが可能である。
【００１６】
また、請求項２記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ部材が、個別電極と、圧力室とに挟まれる領域に設けられるので、個別電極及び圧力室間の液体の最短浸透経路を遮り、液の電気浸透による個別電極の短絡の発生を防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項３記載の液滴噴射ヘッドは、圧力室に最寄りのストップ層のストップ部材のそれぞれが、少なくとも圧力室を区画する壁の対向する２辺を横断せずに圧力室の一部を覆うように配置されるので、ストップ部材が割れる可能性を低減し、圧電素子の短絡の発生を防ぎ、且つ圧電素子部による変位を、圧力室に伝えることができる。
【００１８】
また、請求項４記載の液滴噴射ヘッドは、個別電極に最寄りのストップ層のストップ部材のそれぞれが、少なくとも前記個別電極の対向する２辺を横断せずに前記個別電極の一部を覆うように配置されるので、ストップ部材が割れる可能性を低減し、個別電極の電気的な短絡を防ぐことができる。
【００１９】
また、請求項５記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ層の複数のストップ部材が、ストップ部材の幅より狭い間隔でそれぞれ設けられるので、ストップ部材間の幅を埋めるストップ部材を必要以上に設けることなく、限られたストップ部材数及び層数で効率よく圧力室を覆うことができる。
【００２０】
また、請求項６記載の液滴噴射ヘッドは、複数の同一形状のストップ部材が、平行に延びる複数の直線上に配置され、３層のストップ部材により圧力室が覆われるので、ストップ部材の形状及び配置に応じて、ストップ部材ごとの形状を考慮して、一のストップ層のストップ部材のみにより前記圧力室を覆う配置とする必要がなく、少ない層数で圧力室を覆うことができる。また、少ない層数であるので、圧電素子部による変位を確実に圧力室へ伝達することができる。
【００２２】
また、請求項７記載の液滴噴射ヘッドは、ストップ部材が、圧電素子部方向または液滴噴射部方向に凸形状の構成であるので、ストップ部材が平面である場合より、圧電素子部及び液体噴射部方向に高さを有し、液体の浸透経路を長くすることができ、圧電素子部の短絡が発生する可能性を低減することができる。
【００２３】
また、請求項８記載の液滴噴射ヘッドの製造方法は、一のストップ層のストップ部材が圧力室を覆うように配置され、他のストップ層のストップ部材が、前記一のストップ層のストップ部材間に跨るように配置されるので、圧力室から圧電素子部までの液体の浸透経路を長くし、圧電素子部が電気浸透により短絡する可能性を低減できる。また、液体浸透保護部の複数層からなるストップ層のそれぞれは、圧電素子部側から液滴噴射部側へ順に積層されるので、圧電素子部に対応させてストップ層を設け、電気浸透により短絡する可能性を確実に低減させることができる。また、応力緩和層が各ストップ層間に設けられるので、各ストップ層に集中する応力を軽減し、ストップ部材の破損を抑えることができる。また、細分化されたストップ部材により、圧電素子部による変位を確実に、圧力室へ伝えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態１における圧電式インクジェットヘッド１の分解斜視図である。
【図２】前記圧電式インクジェットヘッド１の部分断面図である。
【図３】前記圧電式インクジェットヘッド１のインク浸透保護層２０の断面図である。
【図４Ａ】前記圧力室１９に対応する前記インク浸透保護層２０の１層目ストップ部材２２の配置を示す上面図である。
【図４Ｂ】前記圧力室１９に対応する前記インク浸透保護層２０の１層目ストップ部材２２と、２層目ストップ部材２３の配置を示す上面図である。
【図４Ｃ】前記圧力室１９に対応する前記インク浸透保護層２０の１層目ストップ部材２２と、２層目ストップ部材２３と、３層目ストップ部材２４の配置を示す上面図である。
【図５Ａ】前記インク浸透保護層２０の形成過程を示す処理手順フローチャートである。
【図５Ｂ】前記インク浸透保護層２０の形成過程を示す処理変化図である。
【図６Ａ】前記各ストップ部材２２〜２４の配置を示す上面図である。
【図６Ｂ】前記各ストップ部材２２〜２４の配置を示す断面図である。
【図７Ａ】本実施形態２における各ストップ部材１２２〜１２４の配置を示す上面図である。
【図７Ｂ】前記各ストップ部材１２２〜１２４の配置を示す断面図である。
【図８Ａ】本実施形態３における各ストップ部材２２２〜２２５の配置を示す上面図である。
【図８Ｂ】前記各ストップ部材２２２〜２２５の配置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
＜実施形態１＞
図１及び図２を用いて、圧電式インクジェットヘッド１の全体構成を説明する。図１は、前記圧電式インクジェットヘッド１の分解斜視図である。図２は、図１に示す前記圧電式インクジェットヘッド１の部分断面図である。本実施形態１における左右方向、上下方向及び前後方向を図１に示すように定めて、前記圧電式インクジェットヘッド１を説明する。前記圧電式インクジェットヘッド１は、キャビティユニット１０と、インク浸透保護層２０と、アクチュエータ３０と、フレキシブル配線材４０により構成される。図１に示すように、前記圧電式インクジェットヘッド１は、前記キャビティユニット１０に前記インク浸透保護層２０と、前記アクチュエータ３０とが上方向に積層され、更に前記フレキシブル配線材４０が前記アクチュエータ３０に重ねて配置される。
【００２７】
図２に示すように、前記キャビティユニット１０は、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、マニーホールド１３、サプライプレート１４、ベースプレート１５、キャビティプレート１６が上方向に積層される構成である。前記ノズルプレート１１には、ノズル口１７が設けられる。前記マニーホールド１３の一部には、インクの流路であるインク室１８が設けられる。前記インク室１８には、図示外のインクカートリッジ等の液体供給源から、インクが供給される。前記キャビティプレート１６の一部には、前記ノズル口１７及び前記インク室１８と連通する圧力室１９が設けられる。前記キャビティユニット１０においては、後述する個別電極３１と上下方向に平行する位置になるよう前記圧力室１９が位置決めされ、キャビティプレート１６の上面が前記インク浸透保護層２０に接合される。
【００２８】
前記アクチュエータ３０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス材料からなる９つの圧電シート層３５と、前記個別電極３１及び共通電極３２とが、上方向に交互に積層された構造である。図２に示すように、前記個別電極３１と前記共通電極３２は、最下面及び最上面の前記圧電シート層３５を除く７つの前記各圧電シート層３５のそれぞれを挟んで互いに対向するように交互に配置される。前記各圧電シート層３５のそれぞれは、その厚さが約３０μｍであり、複数の前記圧力室１９にわたって配置される。
【００２９】
図１に示すように、前記アクチュエータ３０の最上面には、表面電極３３および３４が形成される。前記表面電極３３および３４は、図２に示す前記個別電極３１及び前記共通電極３２に対応して形成される。図１に示す前記表面電極３３および３４は、前記アクチュエータ３０の図示外のスルーホールに充填された導電性材料を介して、前記個別電極３１及び前記共通電極３２と導通される。前記アクチュエータ３０の最下面は、接着剤等により前記インク浸透保護層２０と接合される。このとき、前記アクチュエータ３０は、前記個別電極３１が前記圧力室１９と上下方向において同位置に配置するように接合される。
【００３０】
前記フレキシブル配線材４０には、外部からの制御信号を伝達するための配線パターンが配設される。具体的には、前記表面電極３３に対応する前記個別端子４１と、前記表面電極３４に対応する前記共通端子４２と、前記フレキシブル配線材４０に実装された駆動回路を内装する駆動ＩＣチップ４３と、前記駆動ＩＣチップ４３から延びる配線４４と、前記フレキシブル配線材４０の外周に沿って形成された前記共通電位導線４５が配置される。フレキシブル配線材４０においては、前記配線４４及び前記共通電位導線４５が、それぞれ前記端子４１及び４２に接続されることにより、前記アクチュエータ３０と電気的に接続される。
【００３１】
前記駆動ＩＣチップ４３は、前記キャビティユニット１０にインクの電気浸透現象が発生しないような電位差の電圧を、前記個別電極３１と前記共通電極３２の間に印加し、対応する前記インク浸透保護層２０を選択的に変位させる。その変位により前記圧力室１９の容積が変化され、前記インク室１８を通るインクが、前記ノズル口１７から吐出される。本実施形態１においては、前記個別電極３１に正の電位が印加され、前記共通電極３２にグランド電位が印加される。
【００３２】
図３は、図２に示す前記インク浸透保護層２０の具体的構成を示す断面図である。前記インク浸透保護層２０は、前記キャビティプレート１６と前記圧電シート３５の最下面との間に設けられる。前記インク浸透保護層２０は、応力緩和層２１ａ〜２１ｄが４層にわたって上方向に積層され、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄのそれぞれの間に、複数の前記各ストップ部材２２〜２４が配置される。具体的には、図３に示すように、前記応力緩和層２１ａ及び２１ｂ間に第１層目ストップ部材２２が配置され、前記応力緩和層２１ｂ及び２１ｃ間に第２層目ストップ部材２３が配置され、前記応力緩和層２１ｃ及び２１ｄ間に第３層目ストップ部材２４が配置される。前記各応力緩和層２１ａ〜２２ｄのそれぞれの厚さが約１〜数μｍ程度であり、ポリイミド（ＰＩ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリパラキシリレン（ＰＰＸ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等の吸水率の低い樹脂材料が用いられる。前記各ストップ部材２２〜２４のそれぞれは、その厚さが約１μｍ程度以下であり、シリカ系酸化膜やシリカ系窒化膜やＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜等で形成される。具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ等が用いられる。前記各ストップ部材２２〜２４は、厚さが薄いほど、前記各ストップ部材２２〜２４間に積層される前記各応力緩和層２１ａ〜２１ｄそれぞれに対する段差が生じにくく、前記アクチュエータ３０の駆動による変位が前記圧力室１９へ伝えられやすい。尚、本実施形態１において、前記第１層目ストップ部材２２、前記第２層目ストップ部材２３及び前記第３層目ストップ部材２４が、本発明のストップ層の一例を示し、また前記ストップ部材２２〜２４それぞれの上下方向に設けられる前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄが、本発明のストップ層それぞれ圧電素子部側の面及び圧力室側の面を挟着する応力緩和層の一例を示している。
【００３３】
前記各ストップ部材２２〜２４のそれぞれは、互いに対応して位置決めされる前記圧力室１９と前記個別電極３１とを基準に、予め定められた配列規則により配置される。前記各ストップ部材２２〜２４のそれぞれは、図３に示す前記圧力室１９と前記個別電極３１とに挟まれる領域２６に、層毎に位置をずらして配置される。具体的には、前記圧力室１９側から上方向に、又は前記個別電極３１側から下方向に投影したとき、前記ストップ部材２２〜２４のそれぞれが配置される位置が一致しないように、左右方向の位置をずらして配置される。前記圧力室１９の前記応力緩和層２１ａが接する面を開放面とするとき、前記圧力室１９側から上方向に、又は前記個別電極３１側から下方向に投影すると、前記圧力室１９の前記開放面は、前記各ストップ部材２２〜２４のいずれかにより全て塞がれた状態となるように、各ストップ部材２２〜２４が配置される。
【００３４】
図４Ａ〜Ｃは、図３に示す前記個別電極３１側から下方向に投影したとき、前記圧力室１９の前記開放面に対する前記各ストップ部材２２〜２４それぞれの配置状態を示す投影図である。図４Ａ〜４Ｃの前記各ストップ部材２２〜２４は、形状が正六角形であり、前記正六角形のいずれか一辺から、前記一辺と平行な他辺までの長さが、前記圧力室１９を区画する壁の前後方向の間隔より小さくなるよう細分化された大きさである。以下、前記各ストップ部材２２〜２４それぞれの配置を具体的に説明する。
【００３５】
図４Ａは、図３における前記圧力室１９と、前記第１層目ストップ部材２２との配置の関係を示す図である。尚、説明の便宜上、図４Ａにおいて、前記圧力室１９の左右方向（前記圧力室１９の長手方向）に延びる中心線１９ａと、前記圧力室１９を区画する壁上であって、前記中心線１９ａに対して前後対称に設けられる壁上線１９ｂ及び１９ｃを設定し、前記第１層目ストップ部材２２の配置を説明する。
【００３６】
図４Ａは、図３に示す前記圧力室１９と前記個別電極３１とに挟まれる領域２６であって、前記応力緩和層２１ａ上に、１層目ストップ部材２２ａ〜２２ｈが配置された図である。具体的には、第１層目ストップ部材２２ａ及び２２ｂが、前記中心線１９ａの上方向に配置される。前記第１層目ストップ部材２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅは、前記壁上線１９ｂ上に、配置される。前記第１層目ストップ部材２２ｆ、２２ｇ及び２２ｈは、前記壁上線１９ｃ上に配置される。前記１層目ストップ部材２２ｃは、前記１層目ストップ部材２２ｆと前後方向において平行に配置される。前記１層目ストップ部材２２ｄは、前記１層目ストップ部材２２ｇと前後方向において平行に配置される。前記１層目ストップ部材２２ｅは、前記１層目ストップ部材２２ｈと前後方向において平行に配置される。前記１層目ストップ部材２２ａは、４つの前記１層目ストップ部材２２ｃ、２２ｄ、２２ｆ、２２ｇにより囲まれる位置に配置される。前記１層目ストップ部材２２ｂは、４つの前記１層目ストップ部材２２ｄ、２２ｅ、２２ｇ、２２ｈにより囲まれる位置に配置される。互いに対向して配置される二つの前記各ストップ部材２２ａ〜２２ｈ辺の間隔それぞれは、前記圧力室１９を区画する壁上の壁上線１９ｂと壁上線１９ｃの間隔より狭い間隔であれば差し支えない。前記応力緩和層２１ａ上において、第１層目ストップ部材２２ｃ〜２２ｈが、前記第１層目ストップ部材２２ａ及び２２ｂが配置された領域以外の空間の上方向に配置される構成により、前記圧力室１９に対応して効率よく、且つ等間隔に配置される。尚、本実施形態１における前記中心線１９ａが、本発明の複数の直線及び特定の直線の一例であり、前記中心線１９ａに対し左右対称に設けられた前記壁上線１９ｂ及び１９ｃが、本発明の複数の直線及び隣接する直線の一例である。
【００３７】
図４Ｂは、前記開放面の上方向である図３に示す前記領域２６に、前記第２層目ストップ部材２３が、図４Ａの前記第１層目ストップ部材２２ａ〜２２ｈに対して位置をずらして積層された図である。図４Ａにおいて、中心線１９ａに垂直であって、前記第１層目ストップ部材２２ａの中心と、前記第１層目ストップ部材２２ｂの中心との間を３等分する２つの垂直線１９ｄ及び１９ｅを設ける。前記第２層目ストップ部材２３は、図４Ａに示す前記第１層目ストップ部材２２ａ〜２２ｈの配置と、配置パターンが同様であり、前記２層目ストップ部材２３のうち、一つの前記第２層目ストップ部材２３が、前記垂直線１９ｅ上に設けられるように配置される。図４Ｂに示すように、圧力室１９の上方向には、７つの前記第２層目ストップ部材２３が、前記各第１層目ストップ部材２２ａ〜２２ｈの複数に跨る位置の上方向に、前記応力緩和層２１ｂを介して配置される。前記各第２層目ストップ部材２３それぞれは、前記中心線１９ａ及び前記壁上線１９ｂ及び１９ｃ上に、図４Ａに示す前記第１層目ストップ部材２２と同間隔で配列される。図４Ｂにおいては、第２層目ストップ部材２３ａは、前記第１層目ストップ部材２２ｂと、前記第１層目ストップ部材２２ｄと、第１層目ストップ部材２２ｇとにより囲まれる隙間を埋めるように、３つの各第１層目の前記ストップ部材２２ｂ、２２ｄ、２２ｇに跨る位置の上方向に配置される。前記第２層目の他のストップ部材２３も、同様に、３つの前記第１層目ストップ部材２２により囲まれる隙間を埋めるように、３つの前記各第１層目ストップ部材２２に跨って配置される。
【００３８】
図４Ｃは、図３に示す前記領域２６であって、図４Ｂに示す前記第１層目ストップ部材２２及び前記第２層目ストップ部材２３が設けられない領域の上方向に、複数の前記第３層目ストップ部材２４が、前記応力緩和層２１ｃを介して、積層された図である。前記第３層目ストップ部材２４は、図４Ｂに示す前記第１層目ストップ部材２２及び前記第２層目ストップ部材２３の配置と、配置パターンが同様であり、前記３層目ストップ部材２３のうち、一つの前記第３層目ストップ部材２４が、前記垂直線１９ｅ上に設けられるように配置される。図４Ｃにおいて、６つの前記第３層目ストップ部材２４が、前記応力緩和層２１ｃを介した前記第２層目ストップ部材２３の上方向に、前記第１層目ストップ部材２２及び前記第２層目ストップ部材２３により埋められない前記開放面の領域に対応して配置される。前記第３層目ストップ部材２４の配列は、図４Ａ及び図４Ｂに示す前記第１層目ストップ部材２２及び前記第２層目ストップ部材２３の配列と同様であり、前記第１層目ストップ部材２２及び前記第２層目ストップ部材２３と同間隔で、前記中心線１９ａ、前記壁上線１９ｂ及び１９ｃの上方向に配列される。
【００３９】
具体的には、図４Ｃにおいては、６つの前記第３層目ストップ部材２４が、複数の前記第２層目ストップ部材２３のいずれによっても埋められなかった前記圧力室１９の前記開放面の領域の上方向に配置される。前記第３層目ストップ部材２４ａは、前記第１層目ストップ部材２２ｄと前記第１層目ストップ部材２２ｇと、前記第１層目ストップ部材２２ａとにより囲まれる隙間であって、前記個別電極３１から前記圧力室１９の前記開放面に対して垂直方向である下方向に投影したとき、前記第２層目ストップ部材２３が設けられていない領域を塞ぐように、前記応力緩和層２１ｃを介して配置される。前記第３層目の他のストップ部材２４も、同様に、３つの前記第１層目ストップ部材２２により囲まれる隙間であって、前記第２層目ストップ部材２３が設けられていない領域を塞ぐように、前記応力緩和層２１ｃを介して配置される。
【００４０】
上述のように、前記応力緩和層２１ａ及び２１ｂ間に配置される前記第１層目ストップ部材２２と、前記応力緩和層２１ｂ及び２１ｃ間に配置される前記第２層目ストップ部材２３と、前記応力緩和層２１ｃ及び２１ｄ間に配置される前記第３層目ストップ部材２４は、上方向に積層して配置された状態の前記開放面を前記個別電極３１側から下方向に投影したとき、前記開放面の全ての領域を、図４Ｃに示すように前記各ストップ部材２２〜２４により塞ぐように配置される。尚、本実施形態１における、前記圧力室１９の前記開放面の全ての領域を埋める前記第２層目ストップ部材２３及び前記第３層目ストップ部材２４が、本発明における、圧力室に隙間なく配置される他のストップ層のストップ部材の一例である。
【００４１】
本実施形態１において、前記インク浸透保護層２０は、前記応力緩和層２１ａが前記キャビティプレート１６及び前記圧力室１９に接し、前記応力緩和層２１ｄが前記アクチュエータ３０に接するように配置され、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄ間には、複数の前記ストップ部材２２〜２４が、それぞれ所定の間隔を置いて３層により配置されることにより、前記開放面が全て塞がれる。この構成により、前記圧電式インクジェットヘッド１が製造されるとき、前記アクチュエータ３０又は前記インク浸透保護層２０に力が加えられても、前記インク浸透保護層２０が破損する可能性を抑え、前記個別電極３１と前記共通電極３２の電気的な短絡を防ぐことができる。また、前記圧力室１９大より小さい複数の前記ストップ部材２２〜２４により前記開放面が覆われる構成により、前記アクチュエータ３０の駆動による変位が前記圧力室１９を区画する壁により阻害される恐れがなく、前記圧力室１９に変位が確実に伝えられ、前記ノズル口１７からインクを吐出させることができる。本実施形態１における前記第１層目ストップ部材２２が、本発明の第１ストップ層のストップ部材の一例であり、前記第２層目ストップ部材２３が、本発明の第２ストップ層のストップ部材の一例であり、前記第３層目ストップ部材２４が、本発明の第３ストップ層のストップ部材の一例である。
【００４２】
［製造方法］
次に、本実施形態１における前記圧電式インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。前記インク浸透保護層２０が形成されるとき、前記アクチュエータ３０には、前記フレキシブル配線材４０が既に接合されている。本実施形態１において、前記インク浸透保護層２０は、前記アクチュエータ３０の前記フレキシブル配線材４０が設けられない側の面から順に積層される構成である。以下、本実施形態１の前記圧電式インクジェットヘッド１の製造方法を、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは、本実施形態１における前記インク浸透保護層２０の製造手順を示すフローチャートである。図５Ｂは、図５Ａに示す製造手順フローに対応する前記インク浸透保護層２０の変化を示す図である。本実施形態１における前記圧電式インクジェットヘッド１の製造方法においては、図５Ｂに示すように、前記インク浸透保護層２０が、前記アクチュエータ３０の前記フレキシブル配線材４０が設けられない側に形成される。図５Ｂは、図３に示す前記圧電式インクジェットヘッド１の上下方向を反転させて表したものである。尚、本実施形態１における前記圧電式インクジェットヘッド１は、前記圧力室１９と前記個別電極３１が互いに対応して設けられ、図２に示すように、前記圧力室１９の左右方向の壁間の長さと、前記個別電極３１の左右方向の長さがほぼ等しく、前記開放面の大きさと前記個別電極３１の領域の大きさがほぼ等しい。即ち、前記圧電式インクジェットヘッド１は、前記圧力室１９と、前記個別電極３１が、図２に示すように、左右方向において同位置に積層して配置されるものとして、以下を説明する。
【００４３】
図５Ｂに記載する前記インク浸透保護層２０を形成する方法は、化学気相成長法（プラズマ、熱、光及びレーザーによるＣＶＤ法）、スパッタリング法（直流、高周波、マグネトロン及びイオンスパッタリング）及び物理気相成長法（真空及び低圧雰囲気蒸着法）等による被覆形成方法を用いることができる。本実施形態１では、プラズマＣＶＤ法により１つの図示外のＣＶＤ装置に原料である所定ガスを充填させ、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄと、前記各ストップ部材２２〜２４を被覆合成し、前記インク浸透保護層２０を形成する方法を説明する。前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄを形成するＣＶＤ装置と、前記各ストップ部材２２〜２４を形成するＣＶＤ装置は、それぞれ異なる装置を用いてもよい。前記各ストップ部材２２〜２４は、互いに離間して配置する複数の前記ストップ部材２２〜２４のそれぞれを形成するための図示外のマスキング部材を介して、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄに面して形成される。前記マスキング部材は、図４Ａに示す前記１層目ストップ部材２２の配列に従って、多数の正六角形状の孔が設けられた板状の部材である。以下、図５Ａに示す製造手順フローチャートに従って、前記圧電式インクジェットヘッド１の製造方法を説明する。
【００４４】
図５Ａに示すステップＳ１においては、前記フレキシブル配線材４０が接合されていない側の前記圧電シート層３５の一面に、プラズマＣＶＤ法により、前記応力緩和層２１ｄが形成される。具体的には、真空に調整されたプラズマＣＶＤ装置内において、原料蒸発源であるジアミンとテトラカルボン酸二無水物を供給し、温度及び圧力が調整したうえで、加熱処理する。原料蒸発源は、加熱処理が行われるとプラズマ化し、ポリアミド酸となって前記圧電シート層３５の一面に生成される。その後、ポリアミド酸は、窒素中において３５０℃に加熱されると、イミド化されたポリイミド膜となり、前記応力緩和層２１ｄが形成される。ステップＳ１が行われ、前記アクチュエータ３０に前記応力緩和層２１ｄが配置された状態を図５Ｂの（１）に示す。前記応力緩和層２１ｄが形成されると、その後ステップＳ２の処理が行われる。尚、本実施形態１において、前記一面とは、前記圧電シート層３５の全領域を示している。
【００４５】
図５Ａに示すステップＳ２においては、前記応力緩和層２１ｄに、複数の前記第３層目ストップ部材２４が配置される。具体的には、図５Ｂにおいては、前記応力緩和層２１ｄに、前記マスキング部材が仮設され、前記マスキング部材を介して前記ストップ部材２４の原料であるＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスをプラズマＣＶＤ法によりプラズマ化する処理が行われ、二酸化ケイ素膜が形成される。二酸化ケイ素膜が形成されると、前記マスキング部材は取り外される。ステップＳ２の処理が行われると、前記３層目ストップ部材２４は、図５Ｂの（２）に示す状態に配置される。前記第３層目ストップ部材２４のそれぞれは前記個別電極３１の対向する２辺を横断しないように配置され、その少なくとも一つは前記個別電極３１に対応する領域内に配置される。
【００４６】
ステップＳ３においては、前記３層目ストップ部材２４が設けられた前記応力緩和層２１ｄの一面に、前記応力緩和層２１ｃが配置される。前記応力緩和層２１ｃ及び後述の前記応力緩和層２１ａ〜２１ｂが形成される方法は、前記応力緩和層２１ｄが形成される方法とほぼ同一であるので詳細の説明は省略する。ステップＳ３の処理が行われると、前記応力緩和層２１ｃは、図５Ｂの（３）に示す状態に配置される。前記応力緩和層２１ｃが形成されると、その後ステップＳ４の処理が行われる。
【００４７】
ステップＳ４においては、前記応力緩和層２１ｃに、前記第２層目ストップ部材２３が配置される。前記第２層目ストップ部材２３及び後述する前記第１層目ストップ部材２２が形成される方法は、前記第３層目ストップ部材が形成される方法とほぼ同一であるので詳細の説明は省略する。ステップＳ４の処理が行われると、前記第２層目ストップ部材２３は、図５Ｂ（３）に示す状態に配置される。前記第２層目ストップ部材２３は、ステップＳ３における前記第３層目ストップ部材２４の配置を考慮して、少なくとも一つが前記第３層目ストップ部材２４間を跨るように、前記個別電極３１に対応する領域に配置される。
【００４８】
ステップＳ５においては、前記第２層目ストップ部材２３が設けられた前記応力緩和層２１ｃの一面に、前記応力緩和層２１ｂが配置される。ステップＳ５の処理が行われると、前記応力緩和層２１ｃは、図５Ｂ（３）に示す状態に配置される。前記応力緩和層２１ｂが形成されると、その後ステップＳ６の処理が行われる。
【００４９】
ステップＳ６においては、前記応力緩和層２１ｂに、前記第１層目ストップ部材２２が配置される。ステップＳ６の処理が行われると、前記第１層目ストップ部材２２は、図５Ｂ（３）に示す状態に配置される。前記第１層目ストップ部材２２は、ステップＳ３における前記第２層目ストップ部材２３の配置と同様に、少なくとも一つが前記個別電極３１に対応する領域内に配置される。
【００５０】
ステップＳ７においては、前記第１層目ストップ部材２２の一面に、前記応力緩和層２１ａが形成される。ステップＳ７の処理が行われると、前記応力緩和層２１ａは図５Ｂ（４）に示す状態に配置される。ステップＳ１〜Ｓ７の処理が行われると、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄ及び前記各ストップ部材２２〜２４が交互に積層され、前記インク浸透保護層２０が形成される。
【００５１】
ステップＳ８においては、前記応力緩和層２１ａに前記キャビティユニット１０が位置決めされ、接着剤２５により接着される。具体的には、前記キャビティプレート１６が、前記圧力室１９を区画する壁の対向する２辺が、前記第１層目ストップ部材２２ａ〜２２ｈを横断しないように位置決めされ、配置される。図５Ｂ（５）の状態において、ステップＳ８の処理が行われると、前記キャビティユニット１０と、前記インク浸透保護層２０と、前記アクチュエータ３０とが配置される位置の関係は、図５Ｂ（６）に示す状態である。
【００５２】
図６Ａは、本実施形態１における前記インク浸透保護層２０に対し、前記圧力室１９の前記開放面に対応する領域において、左右前後平面における前記各ストップ部材２２〜２４の配置を示す前記個別電極３１側から見た上面図である。図６Ｂは、前記上面図に対応し、上下方向における前記圧力室１９に対応する前記各ストップ部材２２〜２４の配置を示す断面図である。本実施形態１によれば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、前記インク浸透保護層２０は、左右前後平面及び上下方向において、前記各ストップ部材２２〜２４により、前記圧力室１９の前記開放面を全て覆うことが可能となる。本実施形態１において、前記個別電極３１に対応する領域と、前記圧力室１９に対応する領域は同一の領域であり、図３に示す前記圧力室１９と前記個別電極３１とに挟まれる領域２６である。
【００５３】
尚、上述した本実施形態１のインク浸透保護層２０の製造方法においては、前記ストップ部材２２〜２４は、所定の網目形状のマスキング部材を、前記ストップ部材２２〜２４を積層させる面に密着して接触させ、形成する方法を示したが、これに限らない。上述以外の前記ストップ部材２２〜２４を形成する方法として、前記マスキング部材を使用せず、前記ストップ部材２２〜２４を積層させる面の全面に前記ストップ部材２２〜２４を形成し、続いてプラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去することにより、前記ストップ部材２２〜２４を形成する方法であってもよい。
【００５４】
また、前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄは、上述したプラズマＣＶＤ法に限らず、スプレーコーティング法や、熱分解ＣＶＤ法などにより形成されてもよい。スプレーコーティング法の一例としては、ポリアミド酸の液滴を、圧縮した噴霧ガスとともに塗布し、高温で一定時間の熱処理を行い、イミド化させてポリイミド膜を生成する方法がある。熱分解ＣＶＤ法の一例としては、熱分解ＣＶＤ装置内にセットした基板上において、ジパラキシリレンを、昇華させて熱分解させることにより、ポリパラキシリレンを基板上に積層させ、生成する方法がある。前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄが、スプレーコート法により形成される場合、プラズマＣＶＤ法により形成する前記ストップ部材２２〜２４と、スプレーコート法により形成する前記応力緩和層２１ａ〜２１ｄは、それぞれの各層が別々且つ交互に形成される。
【００５５】
＜実施形態２＞
以下、本発明の実施形態２について、図面を用いて説明する。実施形態２は、インク浸透保護層を構成する各ストップ部材の形状が異なる点で、実施形態１と相違する。実施形態２は、他の部分の構成及び製造方法については実施形態１と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、実施形態１と同じ構成については、その説明を省略する。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態２において、インク浸透保護層１２０の各ストップ部材１２２〜１２４それぞれの配置を示す。前記各ストップ部材１２２〜１２４は、丸形状且つ、前記アクチュエータ３０側に凸の湾曲形状である。前記各ストップ部材１２２〜１２４が、上下方向の高さを有することにより、液体の浸透経路を長くし、圧電素子部の短絡が発生する可能性を低減することができる。図７Ａは、左右前後平面における前記各ストップ部材１２２〜１２４それぞれの配置を示す上面図である。図７Ｂは、上面図に対応し、上下方向における前記各ストップ部材１２２〜１２４それぞれの配置を示す断面図である。
【００５７】
図７Ａに示すように、前記各ストップ部材１２２〜１２４は、丸形状の半径の大きさが、前記圧力室１９を区画する壁上の壁上線１９ｂと壁上線１９ｃの間隔より小さい構成である。前述のとおり、前記各ストップ部材１２２〜１２４は、高さを有するが、２つの前記壁上線１９ｂ及び１９ｃの間隔より小さい構成であるため、前記アクチュエータ３０の駆動による変位を、前記圧力室１９に確実に伝えることができる。また、各ストップ部材１２２〜１２４が丸形状であっても、実施形態１の正六角形状のストップ部材２２〜２４の場合と同様に、前記圧力室１９の前記開放面を３層で覆うことが可能である。
【００５８】
図７Ｂに示すように、本実施形態２における丸形状の前記各ストップ部材１２２〜１２４それぞれは、前記アクチュエータ３０が接合される側に上下方向の高さが約１〜数μｍの凸の湾曲形状をしている。前記ストップ部材１２２〜１２４は、製造時に成膜する温度を２００℃〜４００℃の範囲内で上昇させることにより、膜応力が圧縮方向に大きくなり、反り量は増加する。前記各ストップ部材１２２〜１２４は、圧縮されると凹形状に反る。このことを利用して前記各ストップ部材１２２〜１２４に熱処理を行うと、上下方向のうち所望の方向に凸形状を形成させることができる。前記インク浸透保護層１２０は、実施形態１と同一の積層数の前記ストップ部材１２２〜１２４により構成されるが、上下方向に高さを有することにより、前記キャビティユニット１０と前記アクチュエータ３０の間における液体の浸透経路を長くすることができる。この構成により、前記インク浸透保護層１２０内に、万が一インクが浸透する場合であっても、前記アクチュエータ３０の前記個別電極３１及び前記共通電極３２が短絡される可能性を低減することができる。
【００５９】
＜実施形態３＞
以下、本発明の実施形態３について、図面を用いて説明する。実施形態３は、インク浸透保護層を構成する各ストップ部材の形状及び配置及び積層数が異なる点で、実施形態１と相違する。実施形態３は、他の部分の構成及び製造方法については実施形態１と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、実施形態１と同じ構成については、その説明を省略する。
【００６０】
図８は、本実施形態３におけるインク浸透保護層２２０の配置を示す図である。図８において、インク浸透保護層２２０は、図示外の５層の応力緩和層それぞれの間に、４層の各ストップ部材２２２〜２２５が交互に積層される。前記各ストップ部材２２２〜２２５それぞれは、圧力室１９の中心線１９ａ、１９ｂ、１９ｃの上方向に、全ての辺が他の前記各ストップ部材２２２〜２２５の辺と対向する位置関係で配置される。図８Ａ及び図８Ｂは、前記インク浸透保護層２２０の前記各ストップ部材２２２〜２２５の配置を示す。図８Ａは、左右前後平面における前記各ストップ部材２２２〜２２５の配置を示す上面図である。図８Ｂは、前記上面図に対応し、上下方向における前記各ストップ部材２２２〜２２５の配置を示す断面図である。
【００６１】
図８Ａに示すように、前記各ストップ部材２２２〜２２５は、正四角形状であり、各辺の長さが、前記圧力室１９を区画する壁の前記壁上線１９ｂ及び１９ｃの間隔より小さい構成である。前記各ストップ部材２２２〜２２５のそれぞれは、図８Ｂに示すように、他の層の２つの前記各ストップ部材２２２〜２２５の隙間を中心として跨るように配置される。そのため、前記圧力室１９の前記開放面に対応する領域内は、位置に関わらず液体が浸透する可能性は同一であり、前記圧力室１９に対応する開放面の全領域に対して、電気的に短絡する可能性が抑えられる。
【００６２】
［変形例１］
本実施形態１において、前記各ストップ部材２２〜２４の形状は正六角形状であるが、これに限らない。例えば、六角より角数が多い偶数角形であってもよい。また、本実施形態１において前記第２層目ストップ部材２３と前記第３層目ストップ部材２４の形状及び大きさは、前記第１層目ストップ部材２２と同一であるが、これに限らない。前記第２層目ストップ部材２３及び前記第３層目ストップ部材２４は、前記第１層目ストップ部材２２により前記圧力室１９を覆うことができない領域を覆うことが可能な形状であれば、前記第１層目ストップ部材２２〜２４より小さくてもよく、前記第１層目ストップ部材２２と異なる形状であってもよい。また、前記各ストップ部材２２〜２４は、前記キャビティユニット１０側に凸の湾曲形状であっても良い。
【００６３】
本実施形態１において、前記インク浸透保護層２０は、３層の前記ストップ部材２２〜２４により構成されるが、これに限らない。前記圧力室１９及び前記個別電極３１の配置及び形状によって条件は異なるが、前記圧力室１９の前記開放面の全面を覆うことが可能な構成であれば、ストップ部材は少なくとも２層により構成されていてもよい。また、３層より少ない層数に限られることはなく、３層以上の多層、例えば４層や５層により構成されてもよい。また、本実施形態１における前記各ストップ部材２２〜２４のそれぞれは、少なくとも前記圧力室１９と前記個別電極３１とに挟まれる前記領域２６に設けられていれば、前記インク浸透保護層２０の全面に設けられる必要はない。
【００６４】
［変形例２］
本実施形態１において、前記インク浸透保護層２０の製造方法は、前記アクチュエータ３０側から、前記キャビティユニット１０側へ積層される方法であったが、これに限らない。例えば前記各ストップ部材２２〜２４は、フィルム状の前記応力緩和層２１の上下方向の片面に設けられる、若しくは前記ストップ部材２２〜２４の各層がお互いに対向しない配置になるように両面に設けられる構成の応力緩和ストップ層組が、前記アクチュエータ３０に位置決めして配置され、他の応力緩和ストップ層組が複数積層され、その後、前記キャビティユニット１０が位置決めして接合される方法により、前記インク浸透保護層２０が形成されてもよい。また、本実施形態１において前記インク浸透保護層２０の各層は、プラズマＣＶＤ法を一例とした蒸着法により形成されていたが、周知の蒸着法や塗布、焼成等により形成されてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  圧電式インクジェットヘッド
１０  キャビティユニット
１９  圧力室
１９ａ  中心線
１９ｂ、１９ｃ  壁上線
２０、１２０、２２０  インク浸透保護層
２１ａ〜２１ｄ  応力緩和層
２２ａ〜２２ｈ  １層目ストップ部材
２３  ２層目ストップ部材
２４  ３層目ストップ部材
３０  アクチュエータ
３１  個別電極
３２  共通電極
１２２〜１２４、２２２〜２２５  ストップ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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