(57)【要約】【課題】吐出位置精度が高く、高速駆動及び高密度化が可能な液滴吐出装置を提供する。【解決手段】駆動電極９１への駆動電圧の印加によって隔壁９０を剪断変形させてノズル孔３０から液滴を液滴到達部材６又は液滴到達部材６上のメディアに吐出する液滴噴射装置において、複数のノズル孔３０を挟んで液滴到達部材６に対向する共通電極２、及び、液滴到達部材６と共通電極２との間に電界を形成する電源回路４０と、を備えた。液滴到達部材６と共通電極２との間に電界を形成した状態で駆動電極９１に駆動電圧を印加し、隔壁９０の剪断変形による圧力変動によって駆動液室９内の液体をノズル孔３０から液滴として吐出させた後、吐出方向及び吐出速度を液滴到達部材６と共通電極２との間の電界によって制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴到達部材に対向する複数のノズル孔と、高さ方向に分極した圧電体からなり前記複数のノズル孔の各々に前面において対向する複数の間隙を各々の間に設けて配置された複数の隔壁と、前記複数の間隙の各々の前面側で前記複数の隔壁の各々によって互いに分離された複数の駆動液室と、前記複数の隔壁における互いの対向面に形成された駆動電極と、前記駆動電極に駆動電圧を印加する駆動回路と、前記複数のノズル孔を挟んで前記液滴到達部材に対向する共通電極と、前記液滴到達部材と前記共通電極との間に電界を形成する電源回路と、を備え、
前記電源回路によって前記液滴到達部材と前記共通電極との間に電界を形成した状態で、前記駆動回路からの前記駆動電極に対する駆動電圧の印加によって前記隔壁を剪断変形させて前記駆動液室内に生じた圧力変動により前記駆動液室内の液体を前記ノズル孔から突出させた後に液滴として前記液滴到達部材に吐出させることを特徴とする液滴噴射装置。
【請求項２】
前記複数の間隙の各々の背面側で連通部を介して互いに連通するとともに、前記複数の駆動液室の各々に連続する複数の減衰液室を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液滴噴射装置における液滴噴射方法であって、前記電源回路から前記共通電極に対して前記液滴到達部材との間に電界を形成するための電圧を印加し、この間に、前記駆動電極に駆動電圧を印加して前記隔壁を剪断変形させ、該剪断変形によって前記間隙に形成された液室内に生じた圧力変動により、前記液室内において前記共通電極によって帯電された液体を液滴として前記ノズル孔から吐出させた後、該液滴の吐出速度を前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界によって制御することを特徴とする液滴噴射方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の液滴噴射装置における液滴噴射方法であって、前記電源回路から前記共通電極に対して前記液滴到達部材との間に電界を形成するための電圧を印加し、この間に、前記駆動電極に駆動電圧を印加して前記隔壁を剪断変形させ、該剪断変形によって前記間隙に形成された液室内に生じた圧力変動により、前記液室内において前記共通電極によって帯電された液体を前記ノズル孔から突出させ、さらに、前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界から作用する電界集中によって前記ノズル孔から液滴として吐出させた後、該液滴の吐出速度を前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界によって制御することを特徴とする液滴噴射方法。
【請求項５】
前記ノズル孔から前記液滴が吐出した後に液滴が前記液滴到達部材に到達するまでの間に、前記共通電極と前記液滴到達部材との間の電位を前記液滴の吐出周期の整数倍の周期で反転させることを特徴とする請求項３又は４に記載の液滴噴射方法。
【請求項６】
前記ノズル孔から前記液滴が吐出した後に液滴が前記液滴到達部材に到達するまでの間に、前記共通電極と前記液滴到達部材の間の電位を反転させることを特徴とする請求項３又は４に記載の液滴噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微小な液滴を選択的にメディアに噴射し像形成を行うインクジェットプリンタ等の液滴噴射装置、及び、この液滴噴射装置における液噴射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタに代表されるように、メディアに画像又はパターンを形成する技術として、インクジェット方式とよばれる液滴噴射技術が注目されている。インクジェット方式の画像形成は、必要な部分に必要な量だけ液滴を噴射できるオンデマンド方式であるため、省エネルギ化及び省資源化に適し、さらに、電子写真方式に比べ装置の小型化が可能で、消費電力も小さいなどの利点がある。また、インクジェット方式では液状物質であれば吐出させることが可能であるため、近年は紙面上にインクを滴下して画像を形成するのみならず、電子部品の配線パターンの描画などへの応用も検討されている。
【０００３】
インクジェット方式において液滴を噴射するための具体的な手法として、膜沸騰現象を利用したサーマル方式、積層圧電体の電界による体積変化を利用した積層ピエゾ方式、帯電させた液滴を静電気力を利用して吐出する静電方式、及び、圧電体の剪断変形により生じる圧力波を利用した剪断変形方式等の複数の方式が提案されている。
【０００４】
これらの中で、静電方式は、他の方式に比べて、液滴のメディア上への着弾精度が良いという利点を有しており、この点では、近年の画像又はパターンの高密度化、高精細化の要求に適した方式である。他の方式はノズルから液滴が飛び出す初速度のみでメディアまで到達しなければならず、飛翔中に外的な要因（例えば風など）の影響を受けて方向が傾く虞がある。また、ノズルの先端形状によって液滴の吐出方向が異なり、液滴の飛び出し角がノズル毎に異なることによる着弾位置ずれを低減する必要に迫られている。
【０００５】
これに対して、静電方式は、メディアとヘッドに設けられた対向電極間に電界が印加され、電界方向に沿って液滴が進行する。このとき、液滴自体は常に電界方向に静電力を受けているために、飛翔方向は一定に保たれやすい。よって、ノズル毎の着弾位置のばらつきが少なく着弾精度が良くなる。
【０００６】
ところが、静電方式は、前述の電界により液滴を液室内にある液体を帯電させるとともにノズル穴から凸状に突出させ、突出した液体において電界集中が生じることで、液滴を液体から引き離すため、一旦、突出した液体では、加速度的に液滴吐出動作を行うことができるが、マルチノズルによる複数ノズルの同時吐出を考慮した場合、ノズル毎に液体が突出する速度は異なってしまう。よって、最も遅い駆動速度に合わせなければならず、駆動速度に限界があった。
【０００７】
また、各ノズル近傍の液体の帯電状態が均一でなければ、一定した液体の凸状に突出させることできず、液滴径を均一にすることは困難であった。
【０００８】
さらに静電方式でマルチノズル化を行うためには、各ノズル毎にその近傍に電極を設け、個々に数百Ｖのオンオフ制御を行わねばならず、駆動回路が高価になり、駆動速度にも限界があった。
【０００９】
加えて、個々に電極を設けることが、ノズル毎の液体の突出状態に差異を生じさせる主要因ともなり、複数ノズルから高速で連続吐出させる液滴吐出装置に適用するためには多くの課題を有していた。
【００１０】
そこで、圧電体駆動により液体の凸状の突出を制御するとともに、静電方式により液滴をメディアに到達させる方式として、個々のノズル毎に圧電体を具備した圧力発生室を設け、さらに全てのノズルに共通する共通電極をノズル近傍に設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この構成では、静電型のインクジェットのマルチノズル制御を行うために、インク室内にノズル数に対応する圧電体を設け、吐出させたいノズルについてのみ圧電体を駆動して液体を凸状に隆起させて共通電極とメディアの間の電界により液滴を吐出させる。個々の圧電体の駆動に必要な電圧は高々数十Ｖであり、従来の電界を発生するための個々の電極を数百Ｖの電圧で制御することに比べ、コストも安価であり、吐出の安定性も良い。
【００１１】
また、各インク室毎にそれぞれ独立して駆動制御可能なピエゾ素子を設け、ピエゾ素子の駆動によりノズル穴から隆起した凸状のインクを帯電させて静電的に吐出するものがある（例えば、特許文献２参照。）。この技術では、ピエゾ素子として高価な積層型ではなく安価な単体の圧電体で良い。さらに積層型ではノズル密度２００ｄｐｉ程度が限界であったのに対して、この技術では４００ｄｐｉ程度までの高密度化が可能としている。
【特許文献１】特開昭６２−２４０５５９号公報
【特許文献２】特開平０５−２７８２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術では、高密度化と高速駆動化を両立させることは難しかった。例えば、特許文献１及び２に開示された構成では、その駆動周波数は数ｋＨｚ程度であると推測され、そのノズル密度も４００ｄｐｉまでである。さらに、特許文献１の構成では、それぞれのインク室毎に圧電体を実装しなければならず、高密度化が困難である上に、非常にコストが高くなる問題がある。
【００１３】
特許文献２の構成は、製造プロセスとしては比較的高密度化は容易であるが、単層からなるピエゾ素子をインク室に配置したのみであるため、液滴を吐出させるためには最低でも数十Ｖの駆動電圧を必要する上、高速に駆動させることができなかった。また、たとえ、ピエゾ素子を高速駆動可能なものに改良できたとしても、ピエゾ素子がインク室内の液体に与える振動を減衰させるための機構はなく、ピエゾ素子が高速で駆動できたとしても、インク室内の残留振動が自然減衰するまで待たねばならず、結果として駆動速度を上げることができない問題かある。
【００１４】
この発明の目的は、単位時間当たりの液滴の総吐出可能数を増加させることができ、液滴噴射装置のさらなる低コスト化及び高寿命化を実現することができる液滴噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。
【００１６】
（１）液滴到達部材に対向する複数のノズル孔と、高さ方向に分極した圧電体からなり前記複数のノズル孔の各々に前面において対向する複数の間隙を各々の間に設けて配置された複数の隔壁と、前記複数の間隙の各々の前面側で前記複数の隔壁の各々によって互いに分離された複数の駆動液室と、前記複数の隔壁における互いの対向面に形成された駆動電極と、前記駆動電極に駆動電圧を印加する駆動回路と、前記複数のノズル孔を挟んで前記液滴到達部材に対向する共通電極と、前記液滴到達部材と前記共通電極との間に電界を形成する電源回路と、を備え、
前記電源回路によって前記液滴到達部材と前記共通電極との間に電界を形成した状態で、前記駆動回路からの前記駆動電極に対する駆動電圧の印加によって前記隔壁を剪断変形させて前記駆動液室内に生じた圧力変動により前記駆動液室内の液体を前記ノズル孔から突出させた後に液滴として前記液滴到達部材に吐出させることを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、圧電体の剪断変形により駆動液室内に発生した圧力波と、ノズル近傍に配置した共通電極と液滴到達部材との間に形成した電界から帯電した液滴に作用する静電引力と、によって液滴を吐出するためのエネルギーが得られる。
【００１８】
液体が充填された駆動液室の両隔壁を駆動液室の体積が大きくなるように変形させると、液体供給方向から圧力波が進行する。その圧力波が駆動液室内で重ね合わさるタイミングで駆動液室の体積が小さくなるように隔壁を変形させると、駆動液室の体積の変形分より多量の液体がノズル孔から高速で突出し、数十ｋＨｚの吐出周期を実現できる。
【００１９】
また、半導体製造装置として汎用されているダイシング装置を用いて圧電体に溝加工を行うことによって駆動液室は高密度で低コストかつ容易に形成され、４００ｄｐｉ程度の吐出密度を容易に実現できる。
【００２０】
さらに、圧電体に剪断変形を生じさせるための駆動電圧は数Ｖ〜十数Ｖであり、高速駆動回路を容易に作製できる。
【００２１】
加えて、圧電体の剪断変形のみを利用した液滴噴射装置に比べ、液滴到達部材における液滴の吐出位置精度が向上し、隔壁に加える電圧を低くすることができ、液室内で発生する残留振動が小さいために待機時間を短縮できる結果高速駆動が可能となる。
【００２２】
したがって、高密度の吐出密度及び高周波数の吐出周期を低コストで容易に実現しつつ、液滴到達部材における液滴の吐出位置精度の向上が実現される。
【００２３】
（２）上記（１）の液的噴射装置において、前記複数の間隙の各々の背面側で連通部を介して互いに連通するとともに、前記複数の駆動液室の各々に連続する複数の減衰液室を設けたことを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、液室の液体供給側に各駆動液室に連なり、連通部を介して互いに連通する複数の減衰液室が各間隙に設けられる。したがって、連通部の断面積を小さくすることにより、駆動液室と減衰液室との間には断面形状的な差が少なくなり、水撃作用による圧力波の反射が少なくなるとともに、圧力波が減衰液室を進行していく間に連通部を介して隣接する減衰液室に徐々に開放される。これによって、駆動液室内の圧力波の残留振動が少なくなり、２００ｋＨｚ程度の高速駆動が可能となる。
【００２５】
（３）上記（１）又は（２）の液滴噴射装置における液滴噴射方法であって、前記電源回路から前記共通電極に対して前記液滴到達部材との間に電界を形成するための電圧を印加し、この間に、前記駆動電極に駆動電圧を印加して前記隔壁を剪断変形させ、該剪断変形によって前記間隙に形成された液室内に生じた圧力変動により、前記液室内において前記共通電極によって帯電された液体を液滴として前記ノズル孔から吐出させた後、該液滴の吐出速度を前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界によって制御することを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、駆動液室内に充填された液体は各ノズル孔近傍に設けられた共通電極により帯電され、隔壁の剪断変形によって帯電した状態で液滴として吐出させ、共通電極と液滴到達部材との間の電界により吐出速度制御が行われる。したがって、帯電させた液体を隔壁の剪断変形によって駆動液室内に発生させた圧力波により、ノズル孔面から隆起させた後に液体から切り離して液滴とされ、液滴は液滴化と同時に初速度を持つ。
【００２７】
（４）上記（１）又は（２）の液滴噴射装置における液滴噴射方法であって、前記電源回路から前記共通電極に対して前記液滴到達部材との間に電界を形成するための電圧を印加し、この間に、前記駆動電極に駆動電圧を印加して前記隔壁を剪断変形させ、該剪断変形によって前記間隙に形成された液室内に生じた圧力変動により、前記液室内において前記共通電極によって帯電された液体を前記ノズル孔から突出させ、さらに、前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界から作用する電界集中によって前記ノズル孔から液滴として吐出させた後、該液滴の吐出速度を前記共通電極と前記液滴到達部材との間に形成された電界によって制御することを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、隔壁の剪断変形によってノズル孔から液体を突出させ、突出部分にノズル孔近傍の共通電極と液滴到達部材との間の電界から作用する電界集中により、突出部分を液滴として吐出させ、共通電極と液滴到達部材との間の電界により吐出速度制御を行う。したがって、圧電体が発生する圧力波は液体を突出させることにのみ利用され、突出した液体から液滴を切り離す力は液体における帯電部分が静電引力を受けることにより得られるため、電界方向が液滴の初期の吐出方向を決定する。
【００２９】
（５）上記（３）又は（４）の液滴噴射方法において、前記ノズル孔から前記液滴が吐出した後に液滴が前記液滴到達部材に到達するまでの間に、前記共通電極と前記液滴到達部材との間の電位を前記液滴の吐出周期の整数倍の周期で反転させることを特徴とする。
【００３０】
この構成においては、ノズル孔から吐出した液滴が液滴到達部材に到達するまでの間に、共通電極と液滴到達部材の間の電位差が吐出周期の整数倍周期で反転する。したがって、数滴毎に液滴の帯電方向が変わるため、近接して液滴到達部材上に吐出された液滴の帯電がキャンセルされる。
【００３１】
（６）上記（３）又は（４）の液滴噴射方法において、前記ノズル孔から前記液滴が吐出した後に液滴が前記液滴到達部材に到達するまでの間に、前記共通電極と前記液滴到達部材の間の電位を反転させることを特徴とする。
【００３２】
この構成においては、液体が吐出した後に液滴到達部材に達するまでの間に、共通電極と液滴到達部材の間の電位差が反転する。したがって、ノズル孔から液滴が吐出する際には、共通電極と液滴到達部材との間の電界が液滴に対して吐出方向に作用し、ノズル孔から吐出した後の液滴には、液滴到達部材に達する前に吐出方向とは反対方向の静電気力が作用する。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３４】
（１）高密度化が容易で高速駆動が可能な液滴噴射装置において、さらに着弾位置精度の向上を図ることができる。
【００３５】
（２）駆動液室内の圧力波の残留振動を低減することができ、２００ｋＨｚ程度の高速駆動を実現することができる。
【００３６】
（３）液滴の帯電量は小さくなるために静電引力が小さくなる比較的導電率の低い液体を吐出する場合にも、風などの外乱の影響を受け難くし、高い吐出位置精度を維持することができる。また、静電引力による吸引は飛翔時にのみ働けば良いため、共通電極に印加すべき電圧を下げることが可能であり、さらに、液体の帯電の時定数が低い場合に懸念される駆動周波数の低下を抑えることができる。
【００３７】
（４）圧電体が発生する圧力波を液体を突出させることにのみ利用し、突出した液体から液滴を切り離す力を共通電極と液滴到達部材との間の電界から得ることにより、電界方向によって液滴の初期の吐出方向を決定できるようにし、各ノズル孔の吐出方向のばらつきやノズル孔の形状ばらつきに起因する吐出位置の誤差を小さくすることができ、吐出位置精度を向上させることができる。また、駆動液室内の圧力波は、ノズル孔から液体を突出させるだけで十分であるため、隔壁の剪断変形量は非常に少なくて良く、残留振動の振幅も小さくなって高速駆動が可能となるとともに、圧電体の経時劣化が少なく、駆動回路のコストも下げることができる。特に、導電率の高い液体を吐出する場合に適する。
【００３８】
（５）数滴毎に液滴の帯電方向を変えることにより、近接して液滴到達部材上に吐出された液滴の帯電をキャンセルし、複数の液滴を液滴到達部材上に高密度に吐出した際の同電位に帯電した液滴同士の反発力による液滴の吐出位置精度の低下を防止することができる。
【００３９】
（６）ノズル孔から液滴が吐出する際に、共通電極と液滴到達部材との間の電界が液滴に対して吐出方向に作用し、ノズル孔から吐出した後の液滴には、液滴到達部材に達する前に吐出方向とは反対方向の静電気力を作用させることにより、液滴の飛翔中に外乱による吐出方向の誤差を抑えつつ、液滴到達部材に到達するときの衝突速度を小さくして液滴が周囲に飛び散ることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、この発明の実施形態に係る液滴噴射装置の構成を示す断面図である。この実施形態に係る液滴噴射装置２００では、圧力波を発生する圧電素子部１の前面１Ｂに、導電性のプレートに複数の孔（電極孔）２０を形成した共通電極２、同じく複数の孔（ノズル孔）３０を形成したポリイミドからなるノズルプレート３が、それぞれの孔２０，３０の中心が液室１Ａの開口部の略中心に位置するように貼付されている。
【００４１】
圧電素子部１の背面１Ｃには、液室１Ａ内部に形成された駆動電極９１を駆動回路５０に導通するためのフレキシブル基板４、図示しない液体タンクに接続されて圧電素子部１の液室１Ａ内に液体を供給するマニフォールド５が接続されてなる。液滴が到達するメディア自体若しくはメディアをセットする部材である液滴到達部材６は、電気的に接地されており、共通電極２には、電源回路４０から矩形のパルス電圧が印加される。
【００４２】
マニフォールド５にある液体は、各液室１Ａに共通して繋がっている共通液室７を通って、一部に微小な連結部８Ａを有する減衰液室８、圧電体からなる隔壁が剪断変形して圧力波を発生する駆動液室９の順に供給される。液体は、駆動液室９の圧力波制御により正圧となった駆動液室９から、共通電極２の電極孔２０を通って、ノズルプレート３のノズル孔３０から液滴として吐出される。吐出された液滴は、共通電極２と液滴到達部材６との間に発生する電界により加速されて、液滴到達部材６に向けて飛翔し、液滴到達部材６又は液滴到達部材６上にセットされたメディアに到達する。
【００４３】
圧電素子部１の内部構造及び共通電極、ノズルプレートの配置について、図２を用いてより詳細に説明する。図２（Ａ）は、圧電素子部の正面図であり、液滴吐出方向側の端面及び端面上の共通電極・ノズルプレートの配置を示す図である。圧電素子部１は、液室１Ａとなる複数の溝が刻設された分極した圧電体からなるアクト基板１０に、溝の上面を塞ぐようにセラミックス系材料からなる略平板状のカバー１１をエポキシ系接着剤を用いて貼付し、溝とカバーにより略長方形状の断面を形成された空間を液室１Ａとして用いる。
【００４４】
アクト基板１０は、厚み方向（紙面上下方向）に分極した圧電体からなる基体１０Ａに駆動液室９の深さの略半分の厚みを有する同材料からなる薄板１０Ｂを貼り合わせてなり、基体１０Ａと薄板１０Ａとは分極方向が互いに反対方向になっている。溝は薄板１０Ｂ方向からダイシング装置を用いて複数本加工されており、ピッチは６３μｍ、溝幅は３０μｍ、深さは１２０μｍとした。これは、ノズル密度４００ｄｐｉに相当し、我々の検討では、６００ｄｐｉまでの狭ピッチ化（ピッチが４２μｍ、溝幅が２０μｍ）が可能である。
【００４５】
隣接する駆動液室９を隔てる隔壁９０の両側面には駆動電極９１が形成されている。駆動電極９１は駆動液室９内において対向している部分は導通して互いに同電位であり、隔壁９０を挟んで対向しているものは互いに絶縁されており、各駆動液室９内の駆動電極９１毎に電圧制御ができる。
【００４６】
ここで、駆動液室９Ｂから液滴を吐出するための圧力波の発生方法を説明する。圧力波の発生には、高さ方向（紙面上下方向）に分極した圧電体からなる隔壁９０に分極方向と直交する方向に電界を印加することによって発生する剪断変形作用を用いている。隔壁９０がその高さの略半分で分極方向が反転しているため、結果的に隔壁９０は＜型に剪断変形する。
【００４７】
駆動電極９１Ｂに対して、逆位相の電位を駆動電極９１Ａおよび駆動電極９１Ｃに与えると、隔壁９０ＡＢは＞型に、隔壁９０ＢＣは＜型に変形し、駆動液室９Ｂは＜＞型となる。これにより、駆動液室９Ｂは負圧となり、共通液室７から圧力波が駆動液室９Ｂ内に進行し、その反射波と重ね合わせられ、駆動液室９Ｂ内が正圧となる。このタイミングで、駆動電極９１Ｂと、駆動電極９１Ａ及び駆動電極９０Ｃとの電位を反転させることにより、隔壁９０ＡＢは＜型に、隔壁９０ＢＣは＞型に変形し、駆動液室９Ｂは＞＜型となり、駆動液室９Ｂ内は高い圧力状態が形成され、ノズル孔３０から液体を凸状に突出させる力となる。なお、隔壁９０が＜型に剪断変形して圧力波を生成するためには、隔壁９０自体の剛性が必要であり、隔壁９０の上下が固定されていなければならない。
【００４８】
次に、共通電極２及びノズルプレート３の配置について説明する。図２（Ａ）において、右から３番目までの駆動液室９Ａ〜９Ｃは圧電素子部１の開口部の状態を、右から４〜６番目の駆動液室９Ｄ〜９Ｆは圧電素子部１の前面に共通電極２を貼り合わせた状態を、右から７〜９番目の駆動液室９Ｇ〜９Ｉは共通電極２の前面にノズルプレート３を貼り合わせた状態を示している。
【００４９】
右から４〜６番目の駆動液室９Ｄ〜９Ｆの前面側に現れている共通電極２は、厚み７０μｍの金属薄板であり、駆動液室９と略等ピッチで直径２０μｍの電極孔２０が形成されている。共通電極２は、電極孔２０の中心が液室１Ａの開口部の略中央に一致するように位置決めして接着されている。電極孔２０は、共通電極２となる金属薄板に、エキシマレーザ照射、打ち抜き加工、放電加工、レジストパターニングを含む化学的エッチング、又は、円形形成したレジストパターンを用いた電鋳加工するなどの様々な方法で形成することができる。これらの方法を用いると、最小直径５μｍ〜２０μｍ程度の電極孔２０を形成することができる。共通電極２の材料には、導電性が高い材料を用いる。
【００５０】
右から７〜９番目の駆動液室９Ｇ〜９Ｉの前面側に現れているノズルプレート３は、厚み５０μｍのポリイミドからなり、駆動液室９と略等ピッチで直径１５μｍのノズル孔３０が形成されている。ノズルプレート３は、ノズル孔３０の中心が電極孔２０の中心に略一致するように位置決めして接着されている。ノズル孔３０は、一般に、エキシマレーザ照射によってノズルプレート３に形成される。ポリイミドの厚さにもよるが、最小直径５μｍ〜１０μｍ程度のノズル孔を形成することができる。ノズルプレートの材料には、絶縁性の高い材料を用いる。ノズル孔３０の形状として、前面側から背面側に広がるようにテーパーが設けられていても良いが、電極孔２０の直径に比べてノズル孔１０の最大径が小さい方が望ましい。
【００５１】
次に、図１に示した減衰液室の詳細な構造を、図２（Ｂ）を用いて説明する。図２（Ｂ）は、図１におけるＹ−Ｙ部端面図である。減衰液室８と駆動液室９との大きな違いは、減衰液室８を区画する減衰部隔壁８０は、その上面がカバー基板１１と接合されておらず、５μｍ〜２０μｍの隙間である連通部８Ａを有している点である。連通部８Ａは、図１の縦断面図にあるように、カバー基板１１の減衰液室を構成する面を駆動液室を構成する部分に比べ５μｍ〜２０μｍ凹ませることで実現する。この凹みの加工深さは、保護膜となるパラキシレン膜の膜厚を考慮したうえで決定され、例えば後述するパラキシレン膜の厚みが５μｍの場合は凹み深さは１５〜３０μｍに設定されて加工される。また、この凹みは、サンドブラスト、化学的エッチング、又は、ダイシング装置を用いた研削加工により容易に加工できる。連通部８Ａは、隣接する各減衰液室８を互いに連通している。
【００５２】
通常は、複数の駆動液室９の液体供給側（背面側）には、液体を供給するために共通の大きな空間である共通液室を設ける必要があり、各駆動液室９で発生した圧力波が共通液室に向けて進行していく際に、駆動液室９と共通液室の界面で水撃作用が生じて駆動液室９内に反射して進行し、残留振動として駆動液室９内に残り、高速駆動の妨げとなっている。しかし、駆動液室９の背面側に減衰液室８を設けることにより、駆動液室９と減衰液室８との間には断面形状的な差が少なく、水撃作用による反射が少ない上に、圧力波が減衰液室８を駆動液室９に進行していく間に、この圧力波を連通部８Ａを介して隣接する減衰液室８に徐々に開放することができる。これよって、減衰液室８及び駆動液室９内の圧力波の残留振動を少なくして高速駆動が可能となり、２００ｋＨｚ程度の高速駆動を実現することができる。
【００５３】
減衰部隔壁８０の両側面には、駆動液室９の駆動電極９１から連なる減衰部電極８１が設けられており、図１の圧電素子部１の背面側端部の液室１Ａ内に充填された導電性樹脂１２に導通している。圧電素子部１の背面側端部に露出している導電性樹脂１２には、フレキシブル基板４上に液室１Ａと略等ピッチで形成された配線パターンが、異方性導電膜を介して電気的に接続固定されている。配線パターンは、図示しないドライバ回路に導通しており、ドライバ回路から発振された制御電圧は、フレキシブル基板４、導電性樹脂１２、減衰部電極８１及び駆動電極９１にこの順に伝搬し、駆動液室９において圧力波を形成させる駆動電圧となる。
【００５４】
なお、液室１Ａ内に露出した電極８１，９１が、液質１Ａ内を流通する水性の液体によって、時間経過とともに腐食、溶解する虞がある。そこで、この実施形態に係る液体噴射装置２００では、圧電素子部１にフレキシブル基板４を接合したのち、表面をパラキシレン膜でコートしている。パラキシレン膜は、加工対象物が収納されたチャンバ内を一旦真空引きした後、パラキシレン膜の元となるダイマをチャンバ内で加熱して昇華させることで、昇華したモノマがチャンバ内に拡散し、加工対象物の表面でエネルギを奪われて高分子成長することによって形成される。よって、パラキシレン膜は、狭い隙間でも均一で安定した膜形成を行いやすく、耐水性、耐溶剤性及び絶縁性にも優れている。
【００５５】
この構成の液滴噴射装置２００は、次の様な工程で作製する。まず、アクト基板１０にダイシング装置を用いて液室１Ａとなる溝を加工する。次に、溝加工されたアクト基板１０Ａに、溝開口側から銅ターゲットを用いてスパッタリングを行い、隔壁９０の上面、隔壁側面、溝底面に銅電極を形成する。次に、液滴噴射装置２００の背面側端部に相当する部分に銀ペーストをディスペンサを用いて充填して硬化させる。その後、ダイシング装置を用いて、アクト基板１０の上面を研削加工することにより、隔壁９０の上面の銅電極及び溝外に残存した銀ペーストを除去する。
【００５６】
さらに、カバー基板１１において、減衰液室７に対向する部分を、駆動液室９に対向する部分に比べて１５μｍ〜３０μｍ程度凹むように（パラキシレン膜の厚みが５μｍの場合）、ダイシング装置を用いて研削加工し、共通液室７に対向する部分は６００μｍ凹むように、同じくダイシング装置を用いて加工した。
【００５７】
そして、アクト基板１０とカバー基板１１とを位置決めした後、エポキシ系の接着剤で接着し、圧電素子部１を形成した。複数個の圧電素子部１に相当する大きなウエハの状態で一括して上記の加工処理を行った後、それぞれの圧電素子部１に切断することで、一度に大量かつ安価に作製することができる。
【００５８】
このようにして作製した圧電素子部１に液室１Ａと略等ピッチで配線パターンが形成されているフレキシブル基板４を、液室１Ａに充填された銀ペーストからなる導電樹脂１２に位置決めしたのち、異方性導電膜を介して接続する。その後、前述のようにパラキシレン膜を形成する。
【００５９】
さらに、圧電素子部１の前面側に、共通電極２を電極孔２０と液室１Ａとが略一致するように位置決めしてエポキシ系の接着剤で貼り合わせた後、ノズルプレート３をノズル孔３０の中心が共通電極２の電極孔２０の中心に略一致するように位置決めしてエポキシ系の接着剤で接着する。次に、圧電素子部１のノズルプレート３を貼り合わせた反対面側の共通液室７の開口部を塞ぐようにマニフォールド５を接着し、液体が漏れないように周囲を封止する。
【００６０】
この実施形態に係る液体噴射装置２００では、駆動液室９の長手方向の長さは１．３ｍｍ、減衰部液室８の長さは０．８ｍｍとし、全長が３．３ｍｍの圧電素子部１を作製した。
【００６１】
この構成では、高さ方向に分極した単層又は２層の圧電体からなる隔壁を剪断変形させることにより、隔壁で区画された駆動液室９内に圧力波を発生させる。液滴を吐出させたいノズル孔に該当する駆動液室９の両隔壁を駆動液室９の体積が大きくなるように変形させ、液体供給側（背面側）から圧力波が進行する。その圧力波が駆動液室９内で重ね合わせられるタイミングで、駆動液室９の体積が小さくなるように隔壁を変形させることにより、駆動液室９の体積の変形分以上に液体がノズル孔３０から高速で突出し、数十ｋＨｚの高周波数での駆動が可能である。
【００６２】
積層型圧電体を用いれば、ある程度の高速駆動は可能となるものの、ノズル密度は高々２００ｄｐｉまでであり、一方、単層の圧電体を用いればノズル密度は最大４００ｄｐｉまでは可能であるものの、高速駆動は行えない。
【００６３】
また、隔壁は、半導体製造装置として汎用されているダイシング装置を用いて、圧電体に溝加工を行うものであり、その技術は低コストで容易に行うことが可能であり、ノズル密度４００ｄｐｉ程度は容易に実現できる。
【００６４】
さらに、液滴の吐出、不吐出の制御は、圧電体の駆動により行い、その駆動電圧は数Ｖ〜十数Ｖで良い。これによって、マルチノズル化を考慮した場合、静電方式のように数百Ｖのオーダーで個々の電極を制御する必要がなく、高速駆動回路の作製が容易である。
【００６５】
次にこの発明の液滴噴射方法について、実施例を用いて説明する。
【００６６】
＜第１の液滴噴射方法＞
図３は、上記液滴噴射装置の模式図であり、図２（Ａ）におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。隔壁９０の両側面には互いに絶縁された電圧制御可能な駆動電極９１が形成されており、駆動電極９１上にはパラキシレン膜９２がある。２つの隔壁９０の間に挟まれた駆動液室９内には、液体９３が充填されている。液体９３は、共通電極２の電極孔２０及びノズルプレート３のノズル孔３０にも充填されている。
【００６７】
１つの液滴をノズル孔３０から吐出する工程を説明すると、まず、共通電極２と液滴到達部材６との間に共通電極２が正極になるように常に１００Ｖの電位差を印加しておく。すると、図３（Ａ）のように、電極孔２０及びノズル孔３０の近傍の液体９３は正極に帯電する。次に、前述のように、隔壁９０の両側面に電界を印加して隔壁９０を図３（Ａ）中に示す矢印方向に剪断変形させ、液滴を吐出させるべき駆動液室９の体積を広げて負圧にすると、減衰液室８側とノズルプレート２側の両側から圧力波が進行してくる。そして、あるタイミングで、圧力波は重ね合わせられて、駆動液室９はある瞬間に正圧になる。
【００６８】
駆動液室９が正圧になるタイミングで隔壁９０に電界を印加する方向を反転させ、駆動液室９の体積が減少するように、隔壁９０を図３（Ｂ）に示す矢印方向に剪断変形させる。すると、正圧となっていた駆動液室９は、その体積を狭めるように両隔壁９０から押されてさらに正圧となり、ノズル孔３０から帯電した液体９３が略柱状に突出し、吐出液体の表面張力作用により、途中で分断されて液滴１１０となる。
【００６９】
次に図３（Ｃ）のように、正極に帯電した液滴１１０は、共通電極２と液滴到達部材６の間に常時形成されている電界から静電引力を受け、加速されながら液滴到達部材６に飛翔して到達する。
【００７０】
共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差を１００Ｖ、両者の間の距離を０．５ｍｍとし、隔壁９０間に電圧１５Ｖ、駆動周波数７０ｋＨｚの駆動電圧を印加したところ、安定して連続吐出できることを確認した。さらに、液滴１１０の吐出速度は、８ｍｍ／ｓ以上となった。
【００７１】
なお、用いた液体の体積抵抗率は４×１０5 Ω・ｃｍ程度であった。また、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が大きい（即ち、電界強度が強い）ほど、複数のノズル孔３０毎の液滴１１０の吐出方向のばらつきが少なく、吐出速度が速くなり、結果として複数のノズル孔３０から吐出される液滴１１０の着弾位置精度が良いことが判った。
【００７２】
一方、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が０の時が、最も着弾位置精度が悪かった。さらに、耐風試験（液滴飛翔方向に対して直角方向に一定の速度の風を送りこみ、着弾位置のずれを調べる。）を行ったところ、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が大きいほど、無風時からの着弾位置のずれが少なく、風などの外乱に強いことが判った。
【００７３】
これは、液滴１１０の飛翔領域中の電界強度が強いほど、帯電している液滴１１０が飛翔中に受ける静電引力は強くなって風などの外乱に強いこと、及び、全てのノズル孔３０において電界方向は略一致しているためにノズル孔３０自体の形状差による吐出方向のばらつきの影響が少なくなるためであると考えられる。
【００７４】
この液滴噴射方法においては、液体は各ノズル孔３０の近傍に設けられた共通電極２により帯電され、隔壁９０を両駆動電極９１間に電界を印加して剪断変形させることで各ノズル孔３０から帯電した液滴として吐出させ、共通電極２と液滴到達部材６との間の電界により吐出速度制御を行う。つまり、帯電した液体を駆動液室９に発生した圧力波により、ノズル孔３０から突出させるとともに、液体から切り離して液滴とする。このため、帯電した液滴は、液滴化と同時に初速度を持つため、静電引力のみで吸引するのに比べて液滴速度を速めることができる。特に、比較的導電率の低い液体を吐出する場合、液滴の帯電量は小さくなるため、静電引力は小さくなり、風などの外乱を受けやすく、吐出位置精度が悪くなる虞が大きいが、液滴に初速度を与えておくことで、その悪影響を抑えることができる。さらに、液滴は予め初速度を持つため、静電引力による吸引は飛翔時にのみ働けば良く、共通電極に印加する電圧を下げることが可能であり、また、液体の帯電の時定数が低い場合に懸念される駆動周波数の低下を抑えることができる。
【００７５】
さらに、この液滴噴射方法では、圧力波により液体を突出させるため、駆動速度を早くすることができる。
【００７６】
＜第２の液滴噴射方法＞
図４は、本発明に係る液滴噴射装置の模式図であり、図２（Ａ）におけるＸ−Ｘ部矢視断面図である。隔壁９０の両側面には互いに絶縁された電圧制御可能な駆動電極９１が形成されており、駆動電極９１上にはパラキシレン膜９２がある。２つの隔壁９０の間に挟まれた駆動液室９内には、液体９３が充填されている。液体９３は、共通電極２の電極孔２０、及びノズルプレート３のノズル孔３０にも充填されている。
【００７７】
１つの液滴をノズル孔３０から吐出する工程を説明すると、まず、共通電極２と液滴到達部材６との間に共通電極２が正極となるように４００Ｖの電位差を印加しておく。すると、図４（Ａ）のように、電極孔２０及びノズル孔３０の近傍の液体は正極に帯電する。次に、前述のように、隔壁９０の両側面に電界を印加して、隔壁９０を図４（Ａ）中の矢印方向に剪断変形させ、液滴を吐出させるべき駆動液室９の体積を広げて負圧にすると、減衰液室８側とノズルプレート３側との両側から圧力波が進行してくる。そして、あるタイミングで重ね合わせられて、駆動液室９は瞬間的に正圧になる。
【００７８】
駆動液室９が正圧になるタイミングで、隔壁９０に電界を印加する方向を反転させて、液室９の体積が減少するように、隔壁９０を図４（Ｂ）中の矢印方向に剪断変形させる。すると、正圧となっていた駆動液室９は、その体積を狭めるように両隔壁９０から押されてさらに正圧となり、ノズル孔３０から帯電した液体９３がノズル孔３０から略半球状に突起する。
【００７９】
ここで、図４（Ｂ）のように、ノズルプレート３の表面から突起した部分は、共通電極２と液滴到達部材６の間に生じている電界からみると、平坦なノズルプレート３表面からごく一部分だけに帯電した液体９３が突出した状態となり、そこに電界集中９５が生じる。この電界集中作用により、液体９３のノズル面から突出した部分だけ、強い電界を受け静電引力により分離されて、液滴化する。
【００８０】
次に、図４（Ｃ）のように、正極に帯電した液滴１１０は、共通電極２と液滴到達部材６の間に生じている電界から、常に静電引力を受け、加速されながら飛翔して液滴到達部材６に到達する。本実施例では、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差を４００Ｖ、両者の間の距離を０．５ｍｍとし、駆動電極９１に電圧５Ｖ、駆動周波数１５０ｋＨｚの駆動電圧を印加したところ、液滴１１０を安定して連続吐出できることを確認した。さらに、その吐出速度は８ｍｍ／ｓ以上となった。なお、液体９３の体積抵抗率は４×１０4 Ω・ｃｍであった。
【００８１】
また、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が大きい（即ち、電界強度が強い）ほど、複数のノズル孔３０毎の液滴１１０の吐出方向のばらつきが少なく、吐出速度が速くなり、結果として複数のノズル孔３０から吐出される液滴１１０の着弾位置精度が良いことが判った。一方、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が０では吐出は行われなかった。このことは、駆動液室９の圧力波のみでは液滴１１０は吐出されないことを意味している。さらに、耐風試験（液滴飛翔方向に対して直角方向に一定の速度の風を送りこみ、着弾位置のずれを調べる。）を行ったところ、共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差が大きいほど、無風時からの着弾位置のずれが少なく、風などの外乱に強いことが判った。
【００８２】
これは、液滴１１０の飛翔領域中の電界強度が強いほど、帯電している液滴が飛翔中に受ける静電引力が強いために風などの外乱に強いこと、及び、全てのノズル孔３０において電界方向は略一致しており、電界集中作用を用いて液滴化するため、その初速方向は電界のみに依存し、ノズル孔３０自体の形状差による影響を受けないためであると考えられる。
【００８３】
なお、第１の吐出制御方法と比べて、第２の吐出制御の方が液滴の着弾精度は良い。但し、共通電極２と液滴到達部材６の間の電位差が２００Ｖ以下では柄規定１１０は吐出されなかった。この吐出限界は、（共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差）／（共通電極２と液滴到達部材６との間の距離）＝（電界強度）と、液滴１１０の帯電特性に依存して異なる値をとるが、電界集中により液体９３から液滴１１０を切り離して吐出するためには、１０６（Ｖ／ｍ）程度の電界強度が必要であった。
【００８４】
また、駆動電圧が吐出制御１に比べて低くて良いため（吐出制御１では１５Ｖに対して、吐出制御２では５Ｖ）、液室内の液体の残留振動自体が小さく、その振動減衰も早いために高速駆動が可能である。本実施の形態では、最高２００ｋＨｚ駆動まで、液体の突起の繰り返しが安定して生じ、電界集中により吐出できることを確認した。
【００８５】
この液滴噴射方法では、所望のノズル孔３０から圧電体の圧力波を利用して液体を突出させるとともに、共通電極２を介して突出した液体を帯電させる。そして、突出した液体における電界集中作用により、液滴を吐出させる。このため、圧電体が発生する圧力波は液体を突出させることにのみ利用され、突出した液滴を切り離す力は突出部分に作用する静電引力によって得られるため、電界方向が液滴の初期の吐出方向を決定する。これによって、マルチノズルにおいて、各ノズル孔３０の吐出方向のばらつきが少なく、ノズル孔３０の形状ばらつきに起因する位置ずれの影響が少ない、着弾位置精度の良い液滴吐出が可能となる。
【００８６】
さらに、駆動液室９内の圧力波は、ノズル孔３０から液体を突出させるだけで十分であるため、隔壁９０の振動幅は非常に少なくて良く、残留振動の振幅も小さく高速駆動が可能となる。
【００８７】
また、選択的に圧電体の駆動を行う駆動電圧は小さくて良いため、圧電体の経時劣化が少なく、駆動回路のコストも下げることができる。特に、この液滴噴射方法は、導電率の高い液体を吐出する場合に適する。
【００８８】
＜第３の液滴噴射方法＞
この液滴噴射方法は、ノズル孔３０にある液体を突出させるプロセスは前述の第１の液滴噴射方法又は第２の液滴噴射方法と同一であるが、複数の液滴１１０を連続して吐出する場合に、電源回路４０から印可する共通電極２と液滴到達部材６との間の電位差を数滴毎に反転させることにより、液滴到達部材６の帯電電位をキャンセルできることに特徴がある。
【００８９】
図５（Ａ）は、共通電極２が液滴到達部材６に比べて電位が高い状態を示す。この状態では、液滴１１０は正極の電荷を有して液滴到達部材６又は液滴到達部材６上のメディアに到達する。一方、図５（Ｂ）は、共通電極２が液滴到達部材６に比べて電位が低い状態を示す。この状態では、液滴１１０は負極の電荷を有して液滴到達部材６又は液滴到達部材６上のメディアに到達する。
【００９０】
図６は、圧電素子部を駆動させる駆動電圧の周期と液滴到達部材に対する共通電極の電圧周期を模式的に示すものである。図６（Ａ）に示すように、隔壁９０間には、＋５Ｖ〜−５Ｖの範囲の矩形波形の駆動電圧を駆動回路５０から駆動周波数１００ｋＨｚで印加する。ここでは、便宜上、液滴１１０を吐出すべき駆動液室９内の駆動電極９１の電位を０として、隣接する駆動液室９にある駆動電極９１にそれぞれ与えられる電圧を示しており、＋５Ｖ→−５Ｖの１周期で１つの液滴を吐出できる。
【００９１】
また、図６（Ｂ）に示すように、共通電極２には、電源回路４０から＋４００Ｖ〜−４００Ｖの範囲の矩形波形の電源電圧を駆動周波数２５ｋＨｚで印加し、駆動電圧の４周期が共通電極２の電圧周期の１周期に相当するように同期させている。
【００９２】
この駆動では、最初の２液滴は正極に帯電して吐出され、その後の２液滴は負極に帯電して吐出される。このように、２液滴毎にその帯電方向が異なる。
【００９３】
このような制御を行うと、数滴毎に液滴１１０の帯電方向が変わるため、近接して液滴１１０を到達部材６上に到達させると、それぞれの液滴１１０の帯電電位をキャンセルすることができる。同極性に帯電した液滴１１０のみを連続して吐出する場合、先に到達した液滴１１０の帯電が開放される前に次の液滴１１０が到達すると、同じ帯電極性を有しているためにクーロン力により反発し、着弾位置がずれる虞があるが、数滴毎に帯電極性を変えて互いに電荷をキャンセルさせることで、高密度で複数の液滴１１０を吐出しても、その着弾精度が悪化することがない。
【００９４】
＜第４の液滴噴射方法＞
この液滴噴射方法は、ノズル孔３０にある液体を突出させるプロセスは前述の第１の液滴噴射方法又は第２の液滴噴射方法と同一であるが、ノズル孔３０と液滴到達部材６の間を液滴１１０が飛翔中に、電源回路４０から共通電極２と液滴到達部材６との間に印加されている電位差を反転させ、液滴１１０が液滴到達部材６に到達する直前に液滴の飛翔速度を減速させる点に特徴がある。
【００９５】
図７（Ａ）は液滴１１０の吐出直後の状態を表す模式図であり、図７（Ｂ）は液滴１１０が液滴到達部材６に到達する直前の状態を表す模式図である。第１の液滴噴射方法又は第２の液滴噴射方法によりノズル孔３０から吐出した液滴１１０は、吐出直後には図７（Ａ）のように、電界による静電引力を受けて、液滴到達部材６に向けて加速される。次に、液滴１１０が液滴到達部材６に到達する直前に共通電極２と液滴到達部材６との間の電位を反転させ、液滴到達部材６を共通電極２に比べ正極の電位とすると、図７（Ｂ）のように液滴１１０は静電反発力により進行方向と逆の加速度を受け、液滴１１０の吐出速度は低下する。
【００９６】
このような制御を行うことにより、ノズル孔３０から液滴１１０を分離させる際には、平行電界から受ける静電引力により各ノズル孔３０毎の吐出方向のばらつきが低減する。また、液滴１１０の飛翔中は外乱による吐出方向のばらつきを抑えるという効果を有したまま、液滴到達部材６に到達するときの衝突速度が大き過ぎて液滴１１０が周囲に飛び散るなどの不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る液滴噴射装置の縦断面図である。
【図２】上記液滴噴射装置の正面図及び図１におけるＹ−Ｙ部端面図である。
【図３】上記液滴噴射装置における第１の液滴噴射方法を示す模式図である。
【図４】上記液滴噴射装置における第２の液滴噴射方法を示す模式図である。
【図５】上記液滴噴射装置における第３の液滴噴射方法を示す模式図である。
【図６】上記第３の液滴噴射方法における駆動電圧波形及び共通電圧波形を示す図である。
【図７】上記液滴噴射装置における第４の液滴噴射方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  圧電素子部
１Ａ  液室
２  共通電極
３  ノズルプレート
４  フレキシブル基板
５  マニフォールド
６  液滴到達部材
７  共通液室
８  減衰液室
８Ａ  連通部
９  駆動液室
１０  アクト基板
１１  カバー基板
２０  電極孔
３０  ノズル孔
９０  隔壁
９１  駆動電極
１１０  液滴
【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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