(57)【要約】【課題】  貫通穴又は切欠き部が設けられた第１のプレートを用いる構成であっても、記録素子基板の温度上昇を良好に抑えることが可能なインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】  インクジェット記録ヘッド５０は、記録素子基板３２を支持する第１のプレート１０と、第１のプレート上に固定される第２のプレート２０とを有し、第１のプレート１０には貫通穴１５が設けられている。貫通穴１５が設けられていることにより生じた第２のプレート２０の露出面Ａ15には受熱体４０が配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させるエネルギーを発生する記録素子を備えた記録素子基板を、支持面で支持する第１のプレートと、前記記録素子基板を露出させるための開口部を有すると共に、第１の面が前記支持面に固定されている第２のプレートとを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記第１のプレートに貫通穴又は切欠き部が形成されていることによって、前記第２のプレートの前記第１の面には露出面が形成されており、該露出面には、前記第２のプレートからの熱を受ける受熱体が配置されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記受熱体は、充填材を介在させた状態で前記露出面に実質的に接触している、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記受熱体の一部が前記第１のプレートにも接触している、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記記録素子基板に電気パルスを伝達する配線部材が、熱硬化性接着剤により、前記第２のプレートの前記第１の面とは反対側の第２の面に貼り付けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記受熱体は、金属材料、セラミック材料、又はプラスチック材料のいずれかで構成されたものであって、その１つの面が前記露出面に対して面接触している、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを搭載して記録を行う記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、例えば特許文献１に開示されたインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」ともいう）の構成を示している。
【０００３】
図８に示すように、インクジェット記録ヘッド６５０は、それぞれインクを吐出する機能を備えた記録素子基板６３１、６３２と、これら２つの記録素子基板６３１、６３２を支持面６１３で支持する第１のプレート６１０と、支持面６１３上に接着固定される第２のプレート６２０と、外部からの電気パルスを各記録素子基板６３１、６３２に伝達するための配線テープ６６０とを有し、インクを図示Ｚ軸方向上方に向けて吐出するものである。
【０００４】
各記録素子基板６３１、６３２は、詳細には図示しないが、インクに吐出エネルギーを付与するためのヒータ（電気熱変換素子）やインクが吐出される吐出口等を複数有している。なお、吐出エネルギーを発生する記録素子としては、電気熱変換素子の他にも、例えばピエゾ素子等を利用することも可能である。
【０００５】
第１の支持プレート６１０は、耐インク性、耐熱性、更には記録素子基板との接合性等の観点から、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミック材料で構成されている。第１の支持プレート６１０には、支持面６１３に開口するように複数のインク供給口（符号を付して示さず）が形成されており、記録素子基板６３１、６３２が配置された状態で、これらのインク供給口が記録素子側の所定のインク流路（不図示）に連通する構成となっている。
【０００６】
第２のプレート６２０は、第１のプレート同様セラミック材料からなり、記録素子基板６３１、６３２のそれぞれに対応した２つの開口部６２５、６２６を有している。
【０００７】
配線テープ６６０は、図示されていない他端側が記録装置側の所定の電気的接続部（不図示）に接続されており、一方、図示されている先端側は、第２のプレート６２０の上面に接着固定されるようになっている。配線テープ６６０の各開口部６６５、６６６の内周縁からはインナーリード（不図示）が引き出されており、このインナーリードを利用して各記録素子基板６３１、６３２に電気パルスが伝達されるようになっている。
【０００８】
ところで、上述したセラミック材料からなる第１のプレート６１０は、通常、金型を用いた加圧焼成により作製される。この場合、金型の型締め力は、第１のプレートの投影面積に比例して大きくなるものであるから、型締め力を小さくするため、第１のプレート６１０の一部には、貫通穴又は切欠き部等を設けられることがある。
【０００９】
図９には、第１のプレート６１０Ａに貫通穴６１５を形成した例が示されている。このように貫通穴６１５を設けることにより、第１の支持プレート６１０Ａの投影面積が小さくなり、その結果、型締め力も小さくて済むようになる。
【００１０】
他方、上記構成の記録ヘッド６５０を製造するにあたっては、熱硬化性接着剤（熱硬化性樹脂からなり接着剤として機能するものをいう）を用いて、配線テープ６６０を第２のプレート６２０の上面に接着固定することが行われている。すなわち、未硬化の熱硬化性接着剤を介在させつつ、配線テープ６６０を第２のプレートの上面に密着させ、その状態で、配線テープ６６０の上面側から熱が加えられる。配線テープ６６０に加えられた熱は、配線テープから未硬化の熱硬化接着剤に伝わり、これにより接着剤が硬化する。
【００１１】
配線テープ６６０を固定するためには、熱硬化性接着剤に限らず他の接着剤を用いる方法も考えられるが、耐インク性、耐熱性、接着力、あるいは製造コストなどの観点から、やはり熱硬化性接着剤が有利である。
【特許文献１】特開２００２−１９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、熱硬化性接着剤を用いて配線テープ６６０を接着固定する場合、接着剤を硬化させるための熱圧着工程（加熱工程）における問題について考える必要がある。すなわち、図８に示したような、貫通穴がない第１のプレート６１０の場合には特に問題は生じないが、図９に示したようなプレート６１０Ａの場合、貫通穴６１５が設けられていることから、この貫通穴６１５のところでは、第２のプレート６２０の下面は部分的に露出した状態となっている。言い換えれば、この領域では、第２のプレート６２０が、第１のプレート６１０に接するのではなく、空気に接した状態となっている。
【００１３】
そして、このような構成に対して上記のような加熱工程を行うと、接着剤層における熱分布が不均一となり、貫通穴６１５に対応する領域とそれ以外の領域とで、熱硬化性接着剤の硬化の度合いに差が生じることとなる。すなわち、第２のプレート６２０と第１のプレート６１０Ａとが互いに接している領域では、熱が第１のプレート６１０Ａの内部に逃げるため、接着剤は加熱されにくい。これに対して、第２のプレートと第１のプレートとが互いに接していない領域では熱が逃げにくいため、接着剤は加熱されやすい。こうした不均一な加熱の結果として接着剤の硬化の度合いに差が生じ、また、硬化の度合いが異なるということは接着強度のバラツキが生じることを意味する。
【００１４】
ところで、上記構成の記録ヘッドでは、第１のプレート６１０が、動作中に高温となる記録素子基板６３１、６３２の放熱部材としての機能も有している。この点に着目すると、第１のプレートに貫通穴を設けることにより次のような弊害が生じるおそれもある。すなわち、第１のプレートに貫通穴が設けられているということは、その分だけ第１のプレートが受熱する熱量が小さくなることを意味するため、第１のプレートによる放熱効果が低下することとなる。放熱効果が低下すれば、当然ながら記録素子基板はより高温となってしまい、こうした記録素子基板の過度の温度上昇は吐出動作の不安定化を招く。
【００１５】
本発明は、上記従来技術が有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、貫通穴又は切欠き部が設けられた第１のプレートを用いる構成であっても、記録素子基板の温度上昇を良好に抑えることが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出させるエネルギーを発生する記録素子を備えた記録素子基板を支持面で支持する第１のプレートと、前記記録素子基板を露出させるための開口部を有すると共に、第１の面が前記支持面に固定されている第２のプレートとを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記第１のプレートに貫通穴又は切欠き部が形成されていることによって、前記第２のプレートの前記第１の面には露出面が形成されており、該露出面には、前記第２のプレートからの熱を受ける受熱体が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、貫通穴又は切欠き部が設けられた第１のプレートを用いる構成であっても、第２のプレートの露出面に受熱体が配置されているため、記録素子基板の温度上昇を良好に抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について幾つかの実施形態を例に挙げ説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。図２は、図１の記録ヘッドの完成状態における切断線Ａ−Ａでの断面図であり、図３は、第１のプレートの貫通穴とその内部に配置される受熱体との位置関係を示す平面図である。なお、本実施形態の記録ヘッド５０は、上述した従来の記録ヘッドの構成に受熱体４０を付加したことを主たる特徴とするものであり、その他の構造部は図８、図９に示したものと同様である。したがって、図１〜図３においては、同一機能の構造部については図８、図９に対応する符号を付し、また重複する説明は省略するものとする。
【００１９】
インクジェット記録ヘッド５０は、２つの記録素子基板（記録素子基板３２のみを示す）と、これらの記録素子基板を支持面１３で支持する第１のプレート１０と、支持面１３上に接着固定された第２のプレート２０と、第２のプレート２０上に配線部材として貼り付けられた配線テープ６０（図２参照）と、第２のプレート２０の露出面Ａ１５に配置された受熱体４０を有している。なお、２つの記録素子基板において、その取付け構造などはいずれも同様であるため、以下、一方の記録素子基板３２を例に挙げて説明するものとする。
【００２０】
記録素子基板３２は、カラー用の構成を有するものであって、一方の面が第１のプレート１０の支持面１３に対して面接触するようにして配置されている。これにより、動作時に記録素子基板３２で発熱した熱が第１のプレート１０内に伝達されるようになっている。
【００２１】
第１のプレート１０に形成された貫通穴１５に対応して、第２のプレート２０の図示下面には、部分的に露出面Ａ15が形成されるようになっている。なお、第２のプレート２０には、従来構成と同様、記録素子基板のそれぞれに対応した２つの開口部２５、２６が形成されている。第１のプレート１０と第２のプレート２０との接着には、例えばエポキシ性樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている。
【００２２】
受熱体４０は、例えばアルミニウムからなるものであり、金属ペースト４５を介在させた状態で第２のプレート２０の露出面Ａ15に配置され、その最大面積面が露出面Ａ15に対して実質的に面接触した状態となっている。
【００２３】
なお、アルミニウムは安価かつ軽量であるという利点を有する。本実施形態では、受熱体４０は直方体形状となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。ただし、後述するように、受熱体４０が第２のプレート２０からの熱を受ける部材であることを考慮すれば、上記の通り、最大面積面が露出面Ａ15に対して面接触していることが好ましい。特に、受熱体４０が直方体形状の場合にあっては、その最大面積面を接触させるように構成することが、熱の伝達効率の観点から好ましい。
【００２４】
金属ペースト４５は、例えば接着剤として機能する樹脂材料の中に金属の微粒子を混入させたものであり、その熱伝導率は通常の熱硬化性樹脂（金属微粒子を含んでいないものをいう）と比較して高くなっている。このような金属ペースト４５を介在させることで、第２のプレート２０から受熱体４０への熱の伝達がより良好なものとなっている。
【００２５】
図３に示すように、受熱体４０は、貫通穴１５のほぼ中央に配置されており、受熱体４０の側縁壁と貫通穴１５の内周壁との間には空隙が確保されている。なお、このような配置は本発明を限定するものではなく、第２の実施形態として後述するように受熱体４０の配置は種々変更可能である。
【００２６】
次に、このような構成の記録ヘッド５０における、熱の伝達挙動について図４を参照して説明する。なお、本実施形態の記録ヘッドにおける熱の種類としては、配線テープ６０を第２のプレート２０上に熱圧着する際の熱と、記録素子基板３２が発する熱とがあるため、以下、これらについて順に説明する。
【００２７】
配線テープ６０を熱圧着する場合、配線テープ６０と第２のプレート２０との間に未硬化の熱硬化性接着剤の層（不図示）を介在させた状態で、配線テープ６０に対して熱が加えられる。配線テープ６０に加えられた熱は、接着剤層に伝達されると共に、接着剤層を通過して第２のプレート２０内にも伝わる。
【００２８】
図４の領域Ｂでは、第１のプレート１０の部材が存在しているため、第２のプレート２０の熱は、更に第１のプレート１０内に伝達される。一方、領域Ａでは、第１のプレート１０の部材は存在しないものの、その代わりに受熱体４０が配置されているため、第２のプレートの熱は受熱体４０内に伝達される。従来、領域Ａでは露出面Ａ15の全面が露出したままの状態となっていたため、第２のプレート２０からの熱の伝達が、領域Ａと領域Ｂとで大きく相違するものとなっていた。これに対し、本実施形態では、領域Ａにおいて、第２のプレート２０の熱が受熱体４０に伝わるようになっている。したがって、領域Ａ、Ｂの双方で熱の伝達がほぼ同様なものとなる。
【００２９】
これは、第２のプレート２０における熱分布が均一化することを意味し、更には、接着剤層における熱分布の均一化をも意味する。そして、このように接着剤層の熱分布の均一化がなされるため、最終的には、接着剤の硬化の度合いに差が生じることが抑えられ、ひいては接着強度のバラツキ生じにくくなる。
【００３０】
受熱体４０がない従来の構成では、領域Ａ、Ｂを比較すると、領域Ａにおける接着剤層がより早く硬化する傾向があった。このような構成に対して、仮に、領域Ａで接着剤層を良好に形成しようとすれば、領域Ｂでの加熱が不十分となり、領域Ｂで接着剤層が十分に硬化しない可能性がある。逆に、領域Ｂで接着剤層を良好に形成使用とすれば、領域Ａでの加熱が必要量以上となってしまう。加熱が必要以上となれば、配線テープ６０の伸びや破損といった他の問題が生じるおそれもある。従来の構成では、このように熱分布が不均一的になることから、熱圧着条件もマージンが少ないものとなっていたが、本実施形態によれば、熱圧着条件のマージンを大きくとれるという利点がある。
【００３１】
次に、記録素子基板３２からの熱の伝達挙動について説明する。記録素子基板３２を動作させると、記録素子基板自体が熱を持つこととなり、この熱は第１のプレート１０内に伝達される。ここで、第１のプレート１０と第２のプレート２０とは互いに接しているため、第１のプレート１０に伝わった熱は第２のプレート２０内にも伝わる。そして、第２のプレート２０に伝わった熱は領域Ａにおいて受熱体４０に伝達される。
【００３２】
本実施形態によれば、このように、記録素子基板３２で生じた熱が受熱体４０にも伝達されるようになっており、第１のプレート１０の見かけ上の熱容量が増加している。したがって、貫通穴１５が形成されているにも関わらず、記録素子基板からの熱を十分に受けることができるようになっている。このため、記録素子基板に熱がこもることが抑えられ、結果として記録素子基板の温度が上昇しにくいものとなる。
【００３３】
なお、上記のような熱分布の均一化に着目すれば、受熱体４０のサイズは、受熱体の熱伝導率等を考慮しつつ、熱分布が均一化するように決定されることが好ましい。また、記録素子基板からの熱を蓄熱し放熱するという点に着目すれば、受熱体４０のサイズはなるべく大きくされていることが好ましい。受熱体４０の材質としてアルミニウムを例に挙げて説明したが、他にも、例えばアルミニウム以外の金属材料、セラミック材料、あるいは場合によってはプラスチック材料であってもよい。セラミック材料としては、炭化ケイ素であってもよいし、又は、第１のプレート１０と同じセラミック材料であってもよい。
【００３４】
金属ペースト４５は必ずしも接着剤として機能するものに限らず、他の充填材によっても代用することが可能である。もっとも、受熱体４０が、露出面Ａ15に面接触するように配置されるのであれば金属ペーストを設けないことも可能である。しかし、前述の通り熱伝導性を高める点で、やはり金属ペーストをはじめとする何らかの充填材が配されていることが好ましい。
【００３５】
また、配線テープ６０は通常、熱硬化性接着剤により第２のプレート２０上に貼り付けられることが多いが、これに限られるものではない。熱硬化性樹接着剤以外にも、例えば紫外線硬化型の接着剤で配線テープ６０を貼り付けることも可能である。この場合、上記したような熱圧着の工程がそもそもなくなるため、熱圧着時における熱分布の均一化という上記効果は得られないこととなる。しかし、記録素子基板の温度上昇を抑制するという、受熱体４０による他の効果は確保される。
【００３６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、図３に示したように貫通穴１５の中央に受熱体４０が配置されていたが、これに限らず、例えば図５、図６のような形態で受熱体４０が配置されていてもよい。
【００３７】
図５、図６に示すインクジェット記録ヘッド５１では、受熱体４０は、その周縁壁の１つが貫通穴１５の内周壁の１つに接触するようにして配置されている。より詳細には、受熱体４０は、貫通穴１５の４つの内周壁のうち記録素子基板３２に最も近い側の内周壁に接するように配置されている。
【００３８】
両部材の間には、第１の実施形態同様、熱伝導を良好にするために金属ペースト４５ｂが充填されている。なお、図５では、金属ペーストを符号４５ａ、４５ｂに分けて示しているが、金属ペースト４５ａ、４５ｂは共に同じ材料であってもよいし、あるいは異なる材料であってもよい。なお、例えば金属ペースト４５ｂ自体が接着剤として機能し受熱体４０を固定できるのであれば、上面側の金属ペースト４５ａを省略しても構わない。
【００３９】
このように構成された本実施形態の記録ヘッド５１では、受熱体４０が第２のプレート２０だけではなく第１のプレート１０にも接触していることから、受熱体４０と第１のプレート１０との相互間で熱のやり取りがなされるようになっている。これは、配線テープを熱圧着する際について言えば、接着剤層の熱分布をより均一にできることを意味する。
【００４０】
また、記録素子基板を動作させる際について言えば、記録素子基板の熱をより効率的に受熱体４０に伝達させることができることを意味する。第１の実施形態では、記録素子基板からの熱は第２のプレート２０を介してのみ受熱体４０に伝達されるものであったが、本実施形態では、熱は、第１のプレート１０から直接に受熱体４０に伝わるためより効率的である。
【００４１】
なお、図５に示す距離Ｌは、受熱体４０と記録素子基板３２との間の最短距離であり、厚さｔ10は、第１のプレート１０の板厚である。距離Ｌ及び厚さｔ10に関してより具体的な一例を示せば、距離Ｌは厚さｔ10以下の寸法とされていることが好ましい。
【００４２】
距離Ｌと厚さｔ10との関係を変化させて作製した２つの記録ヘッドについて実施した実験結果を参考までに説明する。一方の記録ヘッドは距離Ｌ＝４ｍｍと厚さｔ10＝４ｍｍとし（実施例１）、他方の記録ヘッドは距離Ｌ＝１ｍｍと厚さｔ10＝４ｍｍとした（実施例２）。また、いずれにおいても、金属ペーストには熱伝導度＝５０W/ｍ・Kのものを用い、第１のプレートと第２のプレートとを接着する接着剤（エポキシ性樹脂接着剤）には熱伝導度＝０．１W/ｍ・Kのものを用いた。
【００４３】
このようにして作製した各実施例の記録ヘッドを、実際にベタ印字（カラー２次色ベタ印字）させ、その後、各記録ヘッドの記録素子基板の温度を測定した。その結果、距離Ｌがより短い構成である実施例１の方が８℃低いことが確認された。
【００４４】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、第１のプレート１０に貫通穴１５が設けられた構成について説明したが、本発明はこれに限らず、図７に示すように、第１のプレート１０Ａに切欠き部１５Ａが設けられたものであってもよい。貫通穴１５に代えて切欠き部１５Ａを設けたとしても、第１のプレートの投影面積を小さくするという作用の点では同様であり、これにより、金型の型締め力が小さくて済むという利点が得られる。
【００４５】
ところで、記録ヘッドを実際に製造するにあたっては、第１のプレート１０Ａは、図７の破線にて示すような所定の支持体５の上に配置されることもある。切欠き部１５Ａが貫通穴１５と比較して有利な点は、このような支持体５上に第１のプレート１０Ａを配置したとしても切欠き部１５Ａの内部が密閉されない点にある。つまり、貫通穴１５の場合、支持体５上にプレートを配置することによって、貫通穴の内部の空間が密閉されることもあるが、切欠き部１５Ａではそのようなことはなく、外部に露出されたままの状態が保たれる。これは、内部に熱がこもらないことを意味する。したがって、切欠き部１５Ａに受熱体４０が配置されるような構成とすれば、受熱体４０の放熱がより良好に行われることとなり、その結果、記録素子基板の温度上昇はより効果的に抑えられることとなる。
【００４６】
なお、本発明においては、以上説明した第１〜第３の実施形態の各構成を適宜組み合わせて使用することも可能である。また、インクジェット記録ヘッドとしては、２つの記録素子基板を有するものに限らず、いずれかの記録素子基板のみを有するものであってもよい。第２のプレート２０の材質としては、セラミック材料の他にも例えば金属材料を選択することも可能である。
【００４７】
また、受熱体は、図３、図６に示したものより大きく形成され、例えば、貫通穴に嵌め込まれるようなものであってもよい。また、この場合であっても、受熱体の周縁壁と貫通穴の内周壁との間が、金属ペースト等の充填材が満たされていることが好ましい。また、以上の説明では特に述べなかったが、受熱体自体を、さらに他の部材（例えば支持体５）に接触させる構成とすれば、受熱体自体の放熱効率はより向上する。
【００４８】
また、当然ながら、本発明のインクジェット記録ヘッドは、従来一般的な構成の記録装置に搭載して使用可能である。記録装置としては、例えば、用紙等の被記録媒体を搬送する機構と、記録ヘッドが装着されるキャリッジと、被記録媒体の搬送路に交差する方向にキャリッジを往復移動させる機構とを有するものであってもよい。この種の記録装置では、用紙を所定の速度パターンで搬送し、それに合わせて記録ヘッドを装着した記録ヘッドを往復移動させてスキャンし、その際記録ヘッドから所望の記録情報に応じて記録液を吐出させることで記録を行う。このように、本発明の記録ヘッドを搭載して記録を行う記録装置によれば、本発明の記録ヘッドによる利点、すなわち、記録素子基板の温度が上昇しにくくひいては安定した吐出動作が行われるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の記録ヘッドの完成状態における切断線Ａ−Ａでの断面図である。
【図３】第１のプレートの貫通穴とその内部に配置される受熱体との位置関係を示す平面図である。
【図４】図１の記録ヘッドにおける熱の伝達挙動を説明するための図である。
【図５】第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図６】第１のプレートの貫通穴とその内部に配置される受熱体との位置関係を示す平面図である。
【図７】第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す図である。
【図８】従来のインクジェット記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図９】従来の他のインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１０A  第１のプレート
１３  支持面
１５  貫通穴
１５A  切欠き部
２０  第２のプレート
３２  記録素子基板
４０  受熱体
４５、４５ａ、４５ｂ  金属ペースト
５０、５１  インクジェット記録ヘッド
６０  配線テープ
Ａ15  露出面
【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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