(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に開口する複数のノズルを有するノズルプレートと、当該ノズルのそれぞれに対応してインクを当該ノズルに供給するための複数の圧力室を有するベースプレートと、前記ベースプレートと前記ノズルプレートとの間に位置し、インク供給源から前記インクを、インク供給孔を介して前記複数の圧力室に分配する共通インク室を有するマニホールドプレートと、前記圧力室のそれぞれに対応し前記インクを吐出させるための圧力を前記圧力室に与える複数の圧力発生部を備えるアクチュエータと、を積層して備えるインクジェットヘッドと、
前記複数のノズルを覆うように前記インクジェットヘッドの前記ノズルの開口面に対し、当接するキャップと、を備えるインクジェット記録装置において、
前記インクジェットヘッドにおける前記共通インク室は、前記複数の圧力室よりも前記ノズル開口面側において、前記複数の圧力室の一部と前記積層方向に重なってかつ前記複数のノズルのなす列とほぼ平行に位置し、
当該共通インク室は、その壁面から前記ノズル開口面と平行な方向に突出し、かつ前記キャップが当接する位置の近傍に位置する突起部を有し、当該突起部が前記キャップを受ける足場となることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記共通インク室内のインク流れ方向に対して流線形をしていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記共通インク室は、前記複数のノズルのなす列を挟んで２つあり、前記突起部は前記複数のノズルのなす列を挟んで対称に存在することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置は、外部に開口する複数のノズルと、当該ノズルのそれぞれに対応してインクを当該ノズルに供給するための複数の圧力室と、インク供給源からインクを、インク供給孔を介して複数の圧力室に分配する共通インク室と、圧力室のそれぞれに対応しインクを吐出させるための圧力を圧力室に与える複数の圧力発生部を備えるアクチュエータと、を有するインクジェットヘッドと、複数のノズルを覆うようにインクジェットヘッドのノズルの開口面に対し、当接するキャップと、を備えた構成となっていた。
【０００３】
このような構成において、共通インク室は、その中央部が、例えば、図１２に示すように、複数のノズルがなす列方向に直線状に延びるように部材に形状されており、キャップは、当該共通インク室がなす面と平行な面内に位置し、かつ当該面と直交する方向に当該共通インク室と重ならないように位置していた。このようにキャップを位置させるのは、インクジェットヘッドが、キャッピング圧力に対して耐えうる構成をとるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、キャップがくる位置は、組み立てずれ等により、共通インク室がある方向にずれるため、ある程度のキャッピングに対するマージン（図１２に示すＡ部：以下「キャッピングマージン」という）を見込む必要がある。従って、かかるキャッピングマージンを考慮するためには、当該共通インク室を、部材の外側（複数のノズルがなす列方向と直交する方向であって、当該複数のノズルから離れた方向）にもっていく必要があるが、インクジェットヘッドの外形寸法を小型化した場合、共通インク室の容積を確保することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決し、共通インク室の容積を確保しつつ、インクジェットヘッドの小型化を図ることができるインクジェット記録装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のインクジェット記録装置は、前記課題を解決するために、外部に開口する複数のノズルを有するノズルプレートと、当該ノズルのそれぞれに対応してインクを当該ノズルに供給するための複数の圧力室を有するベースプレートと、前記ベースプレートと前記ノズルプレートとの間に位置し、インク供給源から前記インクを、インク供給孔を介して前記複数の圧力室に分配する共通インク室を有するマニホールドプレートと、前記圧力室のそれぞれに対応し前記インクを吐出させるための圧力を前記圧力室に与える複数の圧力発生部を備えるアクチュエータと、を積層して備えるインクジェットヘッドと、前記複数のノズルを覆うように前記インクジェットヘッドの前記ノズルの開口面に対し、当接するキャップと、を備えるインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドにおける前記共通インク室は、前記複数の圧力室よりも前記ノズル開口面側において、前記複数の圧力室の一部と前記積層方向に重なってかつ前記複数のノズルのなす列とほぼ平行に位置し、当該共通インク室は、その壁面から前記ノズル開口面と平行な方向に突出し、かつ前記キャップが当接する位置の近傍に位置する突起部を有し、当該突起部が前記キャップを受ける足場となることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、共通インク室は、その壁面からノズル開口面と平行な方向に突出し、かつキャップが当接する位置の近傍に位置する突起部を有している。そして、当該突起部がキャップを受ける足場となるため、共通インク室をノズル列に十分近い位置に設けても、インクジェットヘッドをキャッピング圧力に耐えうる構造とすることができる。従って、共通インク室の容積を確保しつつ、インクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載のインクジェット記録装置は、前記課題を解決するために、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記突起部は、前記共通インク室内のインク流れ方向に対して流線形をしていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、突起部は、共通インク室内のインク流れ方向に対して流線形をしているので、共通インク室内でインクをスムーズに流すことができる。
【００１０】
請求項３記載のインクジェット記録装置は、前記課題を解決するために、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置において、前記共通インク室は、前記複数のノズルのなす列を挟んで２つあり、前記突起部は前記複数のノズルのなす列を挟んで対称に存在することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、共通インク室は、複数のノズルのなす列を挟んで２つあり、突起部は複数のノズルのなす列を挟んで対称に存在するので、当該突起部を安定したキャップの足場とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明のインクジェット記録装置としてのカラーインクジェットプリンタの一実施形態を示す斜視図である。図１において、このカラーインクジェットプリンタ１００は、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されるインクカートリッジ６１と、用紙６２に印字するための圧電式インクジェットヘッド６を備えるヘッドユニット６３と、インクカートリッジ６１およびヘッドユニット６３が搭載されるキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を直線方向に往復移動させる駆動ユニット６５と、キャリッジ６４の往復移動方向に延び、圧電式インクジェットヘッド６と対向配置されるプラテンローラ６６と、パージ装置６７と、を備えている。
【００１４】
駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置されプテランローラ６６と平行に延びるキャリッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されキャリジ軸７１平行に延びるガイト板７２と、そのキャリッジ軸７１とガイト板７２との間であって、キャリッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリ７３および７４と、これらプーリ７３および７４の間に掛け渡されるエンドレスベルト７５が接合されている。
【００１５】
そして、一方のプーリ７３が、モータ７６の駆動により正逆回転されると、そのプーリ７３の正逆回転に伴って、エンドレスベルト７５に接合されているキャリッジ６４が、キャリッジ軸７１およびガイト板７２に沿って、直線方向に往復移動される。
【００１６】
用紙６２は、インクジェットプリンタ１００の側方に設けられた図示しない給紙カセットから給紙され、圧電式インクジェットヘッド６と、プラテンローラ６６との間に導入されて、圧電式インクジェットヘッド６から吐出されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００１７】
パージ装置６７は、プラテンローラ６６の側方に設けられ、ヘッドユニット６３がリセット位置にある時に、圧電式インクジェットヘッド６と対向するように配置されている。このパージ装置６７は、圧電式インクジェットヘッド６の後述する複数のノズルを覆うように当該ノズルの開口面に対し当接するキャップ８１と、ポンプ８２およびカム８３と、インク貯留部８４と、を備えており、ヘッドユニット６３が、リセット位置にある時に、圧電式インクジェットヘッド６のノズルをキャップ８１で覆い、圧電式インクジェットヘッド６の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりポンプ８２によって吸引することにより、圧電式インクジェットヘッド６の回復を図るようにしている。これにより、インクの初期導入時におけるインクの滞留や気泡の成長などに起因する吐出不良などを防止することができる。なお、吸引された不良インクは、インク貯留部８４に貯められる。
【００１８】
図２、図３および図４は、ヘッドユニット６３の斜視図を示すものである。また、図５は、ヘッドユニット６３の下面図である。
【００１９】
用紙６２に沿って走行するキャリッジ６４に搭載されるヘッドユニット６３は、図４に示すように、上面開放の略箱状に形成されており、その上方から４つのインクカートリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部３を有し、該搭載部３の一側部位３ａには、各インクカートリッジ６１のインク放出部（図示せず）に接続できるインク供給通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがヘッドユニット６３の底板５の下面まで連通している。なお、この搭載部３の一側部位３ａの上面には、各インクカートリッジ６１のインク放出部（図示せず）と密接できるようにしたゴム製等のパッキング（図示せず）が配置されている。
【００２０】
底板５は、搭載部３から一段下に突出するようにして水平状に形成され、図３および図５に示すように、該底板５の下面側には、圧電式インクジェットヘッド６を２つ並列させて配置するための２つの支持部８を段付き状に形成する。該各支持部８には、ＵＶ接着剤にて固定するための複数の空所９ａ、９ｂが上下に貫通するように形成されている。
【００２１】
図６は、圧電式インクジェットヘッド６の斜視図を示すものである。図７は、圧電式インクジェットヘッド６の断面図を示すものである。圧電式インクジェットヘッド６は、図６および図７に示すように、複数枚の積層型のキャビティプレート１０と、該キャビティプレート１０に対して接着剤または接着シートを介して接着・積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その上面に外部機器との電気的接続のために、フレキシブルフラットケーブル４０が接着剤にて重ね接合されて構成されており、最下層のキャビティプレート１０の下面側に開口されたノズル１５から下向きにインクが吐出する。
【００２２】
図８は、キャビティプレート１０の分解斜視図を示すものである。図９は、キャビティプレート１０の分解拡大斜視図を示すものである。キャビティプレート１０は、図８に示すように、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３、ベースプレート１４の五枚の薄い金属板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構造である。本実施形態では、これらの各プレート１１〜１４は、４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有している。なお、これらの各プレート１１〜１４は、金属に限らず、例えば、樹脂により形成してもよい。
【００２３】
ベースプレート１４には、図９に示すように、長手方向の中心線１４ａ、１４ｂに対して直交する方向に延びる細幅の複数の圧力室１６が千鳥状配列で穿設されている。また、ベースプレート１４には、各圧力室１６と接続される絞り部１６ｄが穿設されている。さらに、当該絞り部１６ｄと接続されるインク供給孔１６ｂが穿設されている。各インク供給孔１６ｂは、スペーサプレート１３における左右両側部位に穿設された各インク供給孔１８を介して、マニホールドプレート１２における共通インク室１２ａに連通している。ここで、各絞り部１６ｄにおけるインクが流れる方向と直交する断面積は、各圧力室１６における当該断面積より小さい構造となっている。これは、絞り部１６ｄの断面積を小さくすることにより、流路抵抗を増すためである。
【００２４】
各圧力室１６の一端部１６ａは、ノズルプレート１１における千鳥状配列のノズル１５に、スペーサプレート１３および二枚のマニホールドプレート１２に同じく千鳥状配列で穿設されている微小径の貫通孔１７を介して連通している。
【００２５】
また、ベースプレート１４およびスペーサプレート１３には、インクカートリッジからインクをマニホールドプレート１２における共通インク室１２ａに供給するためのインク供給孔１９ｂ、１９ａが、それぞれ、穿設されている。
【００２６】
二枚のマニホールドプレート１２には、図８に示すように、共通インク室がノズルプレート１１における複数のノズル１５のなす列を挟んで２つある。この共通インク室１２ａ、１２ｂは、ベースプレート１４における複数の圧力室１６がなす面と平行な面内に位置し、かつ当該複数の圧力室１６よりも、ノズルプレート１１における複数のノズル１５開口面側に、当該複数のノズル１５がなす列方向に長く延びるように、二枚のマニホールドプレート１２に穿設されている。
【００２７】
また、共通インク室１２ａ、１２ｂは、インク供給孔１９ａ、１９ｂから離れた端部（Ｃ部）において、当該インク供給孔１９ａ、１９ｂから離れる方向に、その断面積が一定割合で減少する形状である。これは、共通インク室１２ａ、１２ｂの端部（Ｃ部）に溜まりやすい残留気泡を排出しやすいようにするためである。
【００２８】
さらに、共通インク室１２ａ、１２ｂは、その壁面から複数のノズル１５開口面と平行な方向に突出し、かつ上述したキャップ８１が当接する位置の近傍に位置する突起部５０を有している。突起部５０は、各共通インク室１２ａ、１２ｂに３個図示したが１個のみでもよい。
【００２９】
図１０は、図８に示すマニホールトプレート１２の拡大図を示すものである。図１０に示すように、共通インク室１２ａ、１２ｂは、キャップ８１に対し、キャッピングマージンを考慮していない位置に存在している。また、共通インク室１２ａ、１２ｂの突起部５０は、ノズルプレート１１における複数のノズル１５のなす列を挟んで対称に存在している。この突起部５０は、ヘッドユニット６３が、リセット位置にある時、即ち、キャップ８１が、ノズルプレート１１における複数のノズル１５を覆うように当該ノズル１５の開口面に対し当接する時、当該キャップ８１を受ける足場となるものである。
【００３０】
つまり、図１０の例では、キャップ８１の位置ずれが無い状態を示しているが、上述したように、組み立てずれ等により、キャップ８１が、複数のノズル１５のなす列を挟んで対称に存在する共通インク室１２ａ、１２ｂのどちらかにずれた場合に、当該突起部５０が、キャップ８１の足場になる。従って、キャッピングマージンを考慮せずに、圧電式インクジェットヘッド６を、キャッピングに耐えうる構造とすることができる。また、突起部５０は、ノズルプレート１１における複数のノズル１５のなす列を挟んで対称に存在していることより、複数のノズル１５のなす列を挟んで対称に存在する共通インク室１２ａ、１２ｂのどちらにずれても、安定した足場となる。
【００３１】
また、図１０に示すように、突起部５０の形状は、共通インク室１２ａ、１２ｂ内のインク流れ方向に対して流線形をしている。これにより、共通インク室１２ａ、１２ｂ内でインクをスムーズに流すことができる。なお、当該突起部５０は、共通インク室１２ａ、１２ｂに部分的に設けられているにすぎないため、共通インク室１２ａ、１２ｂの容積を、十分に確保することができる。
【００３２】
また、この共通インク室１２ａ、１２ｂは、二枚のマニホールドプレート１２に対するノズルプレート１１およびスペーサプレート１３の積層により密閉される構造になっている。
【００３３】
ノズルプレート１１には、微小径（本実施形態では、２５μｍ程度）の複数のインク吐出用のノズル１５が、当該ノズルプレート１１における長手方向の中心線１１ａ、１１ｂに沿って、微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列で穿設されている。
【００３４】
以上のキャビティプレート１０の構成により、ベースプレート１４およびスペーサプレート１３の一端部に穿設されたインク供給孔１９ａ、１９ｂから共通インク室１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、共通インク室１２ａから各インク供給孔１８、各インク供給孔１６ｂ、絞り部１６ｄを通って各圧力室１６に分配される。そして、各圧力室１６の一端部１６ａの方向にインクが流れ、各貫通孔１７を通って、各圧力室１６に対応するノズル１５に至ることとなる。
【００３５】
図１１は、圧電アクチュエータ２０の分解拡大斜視図を示すものである。圧電アクチュエータ２０は、図１１に示すように、二枚の圧電シート２１、２２と、一枚の絶縁シート２３とを積層した構造である。最下段の圧電シート２１の上面には、キャビティプレート１０における各圧力室１６毎に対応した細幅の複数の駆動電極２４が、千鳥状配列で設けられている。また、各駆動電極２４の一端部２４ａは、圧電アクチュエータ２０の表裏面２０ａ、２０ｂと直交する左右側面２０ｃに露出するように形成されている。
【００３６】
次段の圧電シート２２の上面には、複数の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が、設けられている。コモン電極２５の一端部２５ａも、各駆動電極２４の一端部２４ａと同様、左右側面２０ｃに露出するように形成されている。各駆動電極２４とコモン電極２５とに挟まれる圧電シート２２におけるそれぞれの領域は、各圧力室１６毎に対応した圧力発生部となる。
【００３７】
最上段の絶縁シート２３の上面には、各駆動電極２４の各々に対する表面電極２６と、コモン電極２５に対する表面電極２７とが、左右側面２０ｃに沿って並ぶように設けられている。
【００３８】
また、左右側面２０ｃには、各駆動電極２４の一端部２４ａに第１の凹み溝３０が、コモン電極２５の一端部２５ａに第２の凹み溝３１が、それぞれ積層方向に延びるように設けられている。各第１の凹み溝３０内には、図７に示すように、各駆動電極２４と各表面電極２６とを電気的に接続する側面電極３２が、第２の凹み溝３１内には、コモン電極２５と表面電極２７とを電気的に接続する側面電極３３が、それぞれ形成されている。なお、符号２８および２９の電極は、捨てパターンの電極である。
【００３９】
以上のような構成のキャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とは、キャビティプレート１０における各圧力室１６と、圧電アクチュエータ２０における駆動電極２４とが対応するように積層される。また、圧電アクチュエータ２０における上側の表面２０ａには、フレキシブルフラットケーブル４０が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル４０における各種の配線パターン（図示せず）が、各表面電極２６、２７に電気的に接合される。
【００４０】
以上のような構成において、用紙６２が図示しない給紙カセットから給紙され、圧電式インクジェットヘッド６と、プラテンローラ６６との間に導入されると、モータ７６の駆動によりキャリッジ６４が、ガイト板７２に沿って、リセット位置から所定位置に移動する。
【００４１】
そして、圧電式インクジェットヘッド６における圧電アクチュエータ２０の各駆動電極２４のうち任意の駆動電極２４と、コモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２２のうち電圧を印加した駆動電極２４の部分、即ち、圧力発生部に、圧電による積層方向の歪みが発生する。そして、この歪みによる圧力にて、各駆動電極２４に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、この圧力室１６内のインクが、ノズル１５から液滴状に吐出して、用紙２３への所定の印字が行われる。こうして、キャリッジ６４が、ガイト板７２に沿って、直線方向に往復移動しつつ、用紙２３への印字が行われ、それが終了すると、キャリッジ６４に搭載されたヘッドユニット６３が、リセット位置に戻り、圧電式インクジェットヘッド６の複数のノズル１６がキャップ８１で覆われることとなる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態にかかるカラーインクジェットプリンタ１００によれば、共通インク室１２ａ、１２ｂに、その壁面から複数のノズル１５開口面と平行な方向に突出し、かつキャップ８１が当接する位置の近傍に位置する突起部５０を設けるように構成したので、ヘッドユニット６３がリセット位置にある時に、キャップ８１が位置ずれしても、当該突起部５０がキャップ８１を受ける足場となるため、キャッピングマージンを考慮せずに、圧電式インクジェットヘッド６を、キャッピング圧力に耐えうる構造とすることができる。従って、圧電式インクジェットヘッド６の小型化を図ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態にかかるマニホールドプレート１２における共通インク室１２ａ、１２ｂは、エッチィングにより形成することができる。但し、マニホールドプレート１２が、樹脂を使用して形成される場合には、プレス、整形等により、共通インク室１２ａ、１２ｂを形成することができる。
【００４４】
また、上記実施形態における突起部５０の形状や数は、図１１に示すものに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能である。
【００４５】
また、上記実施形態においては、圧電アクチュエータ２０における圧力発生部には、圧電式のものを使用したが、これに限定されず、静電気式の圧力発生部などを使用するように構成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、共通インク室は、その壁面からノズル開口面と平行な方向に突出し、かつキャップが当接する位置の近傍に位置する突起部を有し、当該突起部がキャップを受ける足場となるように構成したので、共通インク室をノズル列に十分近い位置に設けても、インクジェットヘッドをキャッピング圧力に耐えうる構造とすることができる。従って、共通インク室の容積を確保しつつ、インクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【００４７】
請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、突起部は、共通インク室内のインク流れ方向に対して流線形をしているように構成したので、共通インク室内でインクをスムーズに流すことができる。
【００４８】
請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、共通インク室は、複数のノズルのなす列を挟んで２つあり、突起部は複数のノズルのなす列を挟んで対称に存在するように構成したので、当該突起部を安定したキャップの足場とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインクジェット記録装置としてのカラーインクジェットプリンタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  ヘッドユニットのノズル側を上にした斜視図である。
【図３】  ヘッドユニットの部品の分解斜視図である。
【図４】  カラーインクジェットプリンタの上方からみたヘッドユニットの部品の分解斜視図である。
【図５】  ヘッドユニットを下面側から見た下面図である。
【図６】  圧電式インクジェットヘッドの各部品の斜視図である。
【図７】  圧電式インクジェットヘッドの断面図である。
【図８】  キャビティプレートの分解斜視図である。
【図９】  キャビティプレートの分解拡大斜視図である。
【図１０】  図８に示すマニホールトプレートの拡大上面図である。
【図１１】  圧電アクチュエータの分解拡大斜視図である。
【図１２】  従来におけるマニホールトプレートの拡大上面図である。
【符号の説明】
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  インク供給通路
５  底板
６  圧電式インクジェットヘッド
１０  キャビティプレート
１１  ノズルプレート
１２  マニホールドプレート
１２ａ、１２ｂ  共通インク室
１３  スペーサプレート
１４  ベースプレート
１５  ノズル
１６  圧力室
１６ｄ  絞り部
１８、１９ｂ、１９ａ  インク供給孔
２０  圧電アクチュエータ
２１、２２  圧電シート
２３  絶縁シート
２４  駆動電極
２５  コモン電極
２６、２７  表面電極
３０、３１  凹み溝
３２、３３  側面電極
４０  フレキシブルフラットケーブル
５０  突起部
６１  インクカートリッジ
６２  用紙
６３  ヘッドユニット
６４  キャリッジ
６５  駆動ユニット
６６  プラテンローラ
６７  パージ装置
７１  キャリッジ軸
７２  ガイト板
７３、７４  プーリ
７５  エンドレスベルト
７６  モータ
８１  キャップ
８２  ポンプ
８３  カム
８４  インク貯留部
１００  カラーインクジェットプリンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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