(57)【要約】【課題】  ノズルから吐出されるインクの吐出速度が低下するのを防止する。【解決手段】  アクチュエータユニット２１の上面には複数の個別電極３６が形成されている。そして、個別電極３６と共に圧電シート４１を挟むように共通電極３７が配置されており、共通電極３７と共に圧電シート４２、４３を挟むように内部電極３８が配置されている。アクチュエータユニット２１にはＦＰＣ５０が接続されており、個別電極３６の電位は配線５２を介して制御され、共通電極３７及び内部電極３８の電位は配線５３を介して制御される。ＦＰＣ５０の配線５３は配線５６に分岐しており、配線５６は流路ユニット４に接続されている。【選択図】      図６
2006168036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、それぞれが前記圧力室に関連する位置に設けられた複数の個別電極と、前記流路ユニットと前記複数の個別電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第１の圧電シートと、前記複数の個別電極と共に前記第１の圧電シートを挟む共通電極と、前記流路ユニットと前記共通電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第２の圧電シートとを有するインクジェットヘッドと、
前記流路ユニット及び前記共通電極のそれぞれの電位を制御する電位制御手段とを備えており、
前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位が前記共通電極の電位以下になるように、前記流路ユニット及び前記共通電極の電位を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位と前記共通電極の電位とが同じになるように、前記流路ユニット及び前記共通電極の電位を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、それぞれが前記圧力室に関連する位置に設けられた複数の個別電極と、前記流路ユニットと前記複数の個別電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第１の圧電シートと、前記複数の個別電極と共に前記第１の圧電シートを挟む共通電極と、前記流路ユニットと前記共通電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第２の圧電シートと、前記共通電極と共に前記第２の圧電シートを挟む内部電極とを有するインクジェットヘッドと、
前記流路ユニット、前記共通電極及び前記内部電極のそれぞれの電位を制御する電位制御手段とを備えており、
前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位が前記内部電極の電位以下になり、且つ、前記内部電極の電位が前記共通電極の電位以下となるように、前記流路ユニット、前記共通電極及び内部電極のそれぞれの電位を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位、前記共通電極の電位及び前記内部電極の電位がそれぞれ同じになるように、前記流路ユニット、前記共通電極及び内部電極のそれぞれの電位を制御することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記共通電極と前記内部電極とは電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位と前記共通電極の電位とが同じになるように、前記流路ユニット及び前記共通電極のそれぞれの電位を制御することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記電位制御手段は、
それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の第１の配線、前記共通電極に電気的に接続された第２の配線、及び、前記複数の第１の配線及び前記第２の配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルを備えており、
前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、
前記第２の配線は、当該第２の配線から延出する延出部を有し、
前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記流路ユニットに電気的に接続されていることを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記インクジェットヘッドは、少なくとも複数の前記個別電極と、前記第１の圧電シートと、前記共通電極と、前記第２の圧電シートとをそれぞれに含んで構成され、且つ、前記流路ユニットの長手方向に沿って配列された複数のアクチュエータユニットを有し、
前記平型柔軟ケーブルは、前記複数のアクチュエータユニット毎に配設されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記複数のアクチュエータユニットは、実質的に台形形状を有し、各アクチュエータユニットの平行対向辺が前記流路ユニットの長手方向に沿い且つ隣接する前記アクチュエータユニットの斜辺同士が前記流路ユニットの幅方向にオーバーラップするように千鳥状に配置され、
前記平型柔軟ケーブルの前記延出部と前記流路ユニットとの接合部が、前記流路ユニットの長手方向に沿って千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することによりノズルからインクを吐出する。圧力室に選択的に圧力を付与するための一つの手段として、圧電性のセラミックからなる複数の圧電シートが積層されたアクチュエータユニットが用いられることがある。
【０００３】
かかるインクジェットプリンタの一例として、連続平板状の圧電シートを、複数の圧力室に跨って形成されたコモン電極（共通電極）と、各圧力室に対向して配置された複数の個別電極とで挟み込んだアクチュエータユニットを有するインクジェットヘッドを備えたものが知られている（特許文献１参照）。このようなインクジェットプリンタのインクジェットヘッドにおいて、アクチュエータユニットの底面が圧力室を覆うように配置されている場合には、圧電アクチュエータに含まれる圧電シートが圧力室内のインクと接触している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８０７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような使用環境下において、アクチュエータユニットの個別電極またはコモン電極と、圧力室内のインクとの間に電位差が生じることがある。例えば、意図せずに被記録媒体表面が帯電することがある。この被記録媒体がこれと直面するノズル面に接触すると、圧力室が形成されたキャビティユニットが導電性材料で構成されていたとしても、電気的に浮いた状態にあると、被記録媒体からこのキャビティユニットへの電荷移動とその帯電が生じる。このときに移動した電荷が正電荷であれば、圧力室内のインクの電位は接地電位よりも高くなる。この状態が続くと、長期的にはアクチュエータユニット内部に配置されている個別電極やコモン電極に、インク中の荷電成分や水分が到達してしまう。そして、そこでの化学反応を経て、圧電シートの層間剥離やマイクロクラックの発生やその拡大等の不具合が生じる。これらは、いずれもインクの吐出速度の低下の原因となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ノズルから吐出されるインクの吐出速度が低下するのを防止す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である。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明のインクジェット記録装置は、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、それぞれが前記圧力室に関連する位置に設けられた複数の個別電極と、前記流路ユニットと前記複数の個別電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第１の圧電シートと、前記複数の個別電極と共に前記第１の圧電シートを挟む共通電極と、前記流路ユニットと前記共通電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第２の圧電シートとを有するインクジェットヘッドと、前記流路ユニット及び前記共通電極のそれぞれの電位を制御する電位制御手段とを備えており、前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位が前記共通電極の電位以下になるように、前記流路ユニット及び前記共通電極の電位を制御することを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、流路ユニットの電位が共通電極の電位以下となっているので、圧電シート内へのインク成分の侵入を助長するような電位差が電極とインクとの間で生じない。そのため、共通電極と第１の圧電シートとが剥離したり、共通電極または第１の圧電シートにクラックが発生するのが抑制される。従って、圧電シートが破損することによって、ノズルから吐出されるインクの吐出速度が低下するのを防止することができる。
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置において、前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位と前記共通電極の電位とが同じになるように、前記流路ユニット及び前記共通電極の電位を制御してもよい。
【００１０】
この構成によると、流路ユニット及び共通電極の電位の制御が容易になる。
【００１１】
本発明のインクジェット記録装置は、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、それぞれが前記圧力室に関連する位置に設けられた複数の個別電極と、前記流路ユニットと前記複数の個別電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第１の圧電シートと、前記複数の個別電極と共に前記第１の圧電シートを挟む共通電極と、前記流路ユニットと前記共通電極との間において、前記複数の圧力室に跨るように延在した第２の圧電シートと、前記共通電極と共に前記第２の圧電シートを挟む内部電極とを有するインクジェットヘッドと、前記流路ユニット、前記共通電極及び前記内部電極のそれぞれの電位を制御する電位制御手段とを備えており、前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位が前記内部電極の電位以下になり、且つ、前記内部電極の電位が前記共通電極の電位以下となるように、前記流路ユニット、前記共通電極及び内部電極のそれぞれの電位を制御することを特徴としている。
【００１２】
この構成によると、流路ユニットの電位が、共通電極の電位以下である内部電極の電位以下となっているので、圧電シート内へのインク成分の侵入を助長するような電位差が電極とインクとの間で生じない。また、インク成分が圧電シート内に移動した場合でも、インク成分は共通電極に到達する前に内部電極に到達するので、さらに共通電極に向かって移動するのが抑制される。そのため、共通電極と第１の圧電シートとが剥離したり、共通電極または第１の圧電シートにクラックが発生するのが抑制される。従って、圧電シートが破損することによって、ノズルから吐出されるインクの吐出速度が低下するのを防止することができる。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置において、前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位、前記共通電極の電位及び前記内部電極の電位がそれぞれ同じになるように、前記流路ユニット、前記共通電極及び内部電極のそれぞれの電位を制御してもよい。
【００１４】
この構成によると、流路ユニット、共通電極及び内部電極のそれぞれの電位の制御が容易になる。
【００１５】
本発明のインクジェット記録装置において、前記共通電極と前記内部電極とは電気的に接続されていてもよい。
【００１６】
この構成によると、共通電極と内部電極とが電気的に接続されているので、これらの電位を別々に制御する必要がなくなる。
【００１７】
本発明のインクジェット記録装置において、前記電位制御手段は、前記流路ユニットの電位と前記共通電極の電位とが同じになるように、前記流路ユニット及び前記共通電極のそれぞれの電位を制御してもよい。
【００１８】
この構成によると、流路ユニット、共通電極及び内部電極のそれぞれの電位の制御がさらに容易になる。
【００１９】
本発明のインクジェット記録装置において、前記電位制御手段は、それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の第１の配線、前記共通電極に電気的に接続された第２の配線、及び、前記複数の第１の配線及び前記第２の配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルを備えており、前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、前記第２の配線は、当該第２の配線から延出する延出部を有し、前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記流路ユニットに電気的に接続されていてもよい。
【００２０】
この構成によると、流路ユニットにおいて共通電極と接続するための接点を容易に設けることができる。また、接点面積を大きくとることができる。
【００２１】
本発明の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は、少なくとも複数の前記個別電極と、前記第１の圧電シートと、前記共通電極と、前記第２の圧電シートとをそれぞれに含んで構成され、且つ、前記流路ユニットの長手方向に沿って配列された複数のアクチュエータユニットを有し、前記平型柔軟ケーブルは、前記複数のアクチュエータユニット毎に配設されていてもよい。
【００２２】
この構成によると、その長手方向に複数のアクチュエータユニットが配列されたインクジェットヘッドにおいて、各アクチュエータユニットに対応して平型柔軟ケーブルが配設されることになるので、この平型柔軟ケーブルの延出部も流路ユニットの長手方向に沿って配設される。これにより、流路ユニットの長手方向で、流路ユニットの電位と各共通電極の電位とが場所に依らず同じになるように制御することができる。
【００２３】
本発明のインクジェット記録装置において、前記複数のアクチュエータユニットは、実質的に台形形状を有し、各アクチュエータユニットの平行対向辺が前記流路ユニットの長手方向に沿い且つ隣接する前記アクチュエータユニットの斜辺同士が前記流路ユニットの幅方向にオーバーラップするように千鳥状に配置され、前記平型柔軟ケーブルの前記延出部と前記流路ユニットとの接合部が、前記流路ユニットの長手方向に沿って千鳥状に配設されていてもよい。
【００２４】
この構成によると、平型柔軟ケーブルの延出部と流路ユニットとの接合部とが、この流路ユニットの長手方向に沿って千鳥状に配設されることになる。これにより、流路ユニットの長手方向及び幅方向で、流路ユニットの電位と各共通電極の電位とが場所に依らず同じになるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
本発明の実施の形態によるプリンタ１について説明する。図１は、本発明の実施の形態によるプリンタ１の概略構成図である。図１に示すプリンタ１は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って固定された４つのインクジェットヘッド２を有するラインヘッド型カラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド２は、同図において、紙面と直交する方向に細長い矩形の外形を有している。プリンタ１には、図中下方に給紙装置１１４が、図中上方に紙受け部１１６が、図中中央部に搬送ユニット１２０がそれぞれ設けられている。さらに、プリンタ１には、これらの動作を制御する制御部１０１が備えられている。
【００２７】
給紙装置１１４は、積層された複数の矩形印刷用紙Ｐを収容可能な用紙収容部１１５と、用紙収容部１１５内において最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ搬送ユニット１２０に向けて送り出す給紙ローラ１４５とを有している。用紙収容部１１５内には、印刷用紙Ｐがその長辺と平行な方向に給紙されるように収容されている。用紙収容部１１５と搬送ユニット１２０との間には、搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａ、１１８ｂ；１１９ａ、１１９ｂが配置されている。給紙装置１１４から排出された印刷用紙Ｐは、その一方の短辺を先端として、送りローラ１１８ａ、１１８ｂによって図１中上方へ送られ、その後送りローラ１１９ａ、１１９ｂによって搬送ユニット１２０に向けて左方へと送られる。
【００２８】
搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と、搬送ベルト１１１が巻き掛けられた２つのベルトローラ１０６、１０７とを備えている。搬送ベルト１１１の長さは、２つのベルトローラ１０６、１０７間に巻き掛けられた搬送ベルト１１１に所定の張力が発生するような長さに調整されている。２つのベルトローラ１０６、１０７に巻き掛けられることによって、搬送ベルト１１１には、ベルトローラ１０６、１０７の共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面が形成されている。これら２つの平面のうちインクジェットヘッド２と対向する方が印刷用紙Ｐの搬送面１２７となる。給紙装置１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、その上面（印刷面）にインクジェットヘッド２によって印刷が施されつつ搬送ベルト１１１によって形成された搬送面１２７上を搬送されて、紙受け部１１６に到達する。紙受け部１１６では、印刷が施された複数の印刷用紙Ｐが重なり合うように載置される。
【００２９】
４つのインクジェットヘッド２は、それぞれ、その下端にヘッド本体１３を有している。ヘッド本体１３は、後述するように、ノズル８に連通した圧力室１０を含む個別インク流路３２が多数形成された流路ユニット４に、多数の圧力室１０のうち、所望の圧力室１０内のインクに圧力を与えることができる４つのアクチュエータユニット２１が接着剤を介して貼り合わされたものである（図２及び図４参照）。そして、各アクチュエータユニット２１には、これに印刷信号を供給するＦＰＣ５０（Flexible Printed Circuit：図示せず）が貼り合わされている。
【００３０】
ヘッド本体１３は、平面視において図１紙面と直交する方向に細長い直方体形状を有している（図２参照）。４つのヘッド本体１３は、図１紙面における左右方向に沿って互いに近接配置されている。４つのヘッド本体１３の各底面（インク吐出面）には、微小径を有する多数のノズル８が設けられている（図３参照）。ノズル８から吐出されるインク色は、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれかであって、同じヘッド本体１３に属する多数のノズル８から吐出されるインク色は同じである。なおかつ、４つのヘッド本体１３に属する多数のインク吐出口からは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色から選択された互いに異なる色のインクが吐出される。
【００３１】
ヘッド本体１３の底面と搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間には、僅かな隙間が形成されている。印刷用紙Ｐは、この隙間を貫通する搬送経路に沿って図１中右から左へと搬送される。４つのヘッド本体１３の下方を印刷用紙Ｐが順次通過する際、印刷用紙Ｐの上面に向けてノズル８からインクが画像データに応じて吐出されることで、印刷用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。
【００３２】
２つのベルトローラ１０６、１０７は、搬送ベルト１１１の内周面１１１ｂと接している。搬送ユニット１２０の２つのベルトローラ１０６、１０７のうち、搬送経路の下流側に位置するベルトローラ１０６は、搬送モータ１７４と接続されている。搬送モータ１７４は、制御部１０１の制御に基づいて回転駆動される。他方のベルトローラ１０７は、ベルトローラ１０６の回転に伴って搬送ベルト１１１から付与される回転力によって回転する従動ローラである。
【００３３】
ベルトローラ１０７の近傍にはニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、搬送ユニット１２０に供給された印刷用紙Ｐを搬送面１２７に押し付けることができるように、図示しないばねによって下方に付勢されている。そしてニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１と共に印刷用紙Ｐを挟み込むため、印刷用紙Ｐは搬送面１２７に確実に粘着させられる。
【００３４】
搬送ユニット１２０の図１中左方には剥離プレート１４０が設けられている。剥離プレート１４０は、その右端が印刷用紙Ｐと搬送ベルト１１１との間に入り込むことによって、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に粘着させられている印刷用紙Ｐを搬送面１２７から剥離する。
【００３５】
搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、二対の送りローラ１２１ａ、１２１ｂ；１２２ａ、１２２ｂが配置されている。搬送ユニット１２０から排出された印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ、１２１ｂによって図１中上方へ送られ、送りローラ１２２ａ、１２２ｂによって紙受け部１１６へ送られる。
【００３６】
ニップローラ１３８と最も上流側にあるインクジェットヘッド２との間には、搬送経路上における印刷用紙Ｐの先端位置を検出するために、発光素子と受光素子とから構成される光学センサである紙面センサ１３３が配置されている。
【００３７】
次に、ヘッド本体１３の詳細について説明する。図２は、図１に示したヘッド本体１３の平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれたブロックの拡大平面図である。図２及び図３に示すように、ヘッド本体１３は、４つの圧力室群９を構成する多数の圧力室１０及び各圧力室１０に連通した多数のノズル８が形成された流路ユニット４を有している。流路ユニット４の上面には、千鳥状になって２列に配列された４つの台形のアクチュエータユニット２１が接着されている。より詳細には、各アクチュエータユニット２１は、その平面視が実質的に台形形状を有している。さらに、それぞれの平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。
【００３８】
アクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面は、インク吐出領域となっている。図３に示すように、インク吐出領域の表面には、多数のノズル８が規則的に配列されている。流路ユニット４の上面には、多数の圧力室１０がマトリクス状に配列されている。この圧力室１０による配列は、アクチュエータユニット２１毎に形成され、流路ユニット４の上面において千鳥状に配列された４つの圧力室群９を構成している。後述するように、各圧力室１０には、アクチュエータユニット２１に形成された１つの個別電極３６がそれぞれ対向している。
【００３９】
流路ユニット４内には、共通インク室であるマニホールド流路５及びその分岐流路である副マニホールド流路５ａが形成されている。１つのインク吐出領域には、流路ユニット４の長手方向に延在した４本の副マニホールド流路５ａが対向している。流路ユニット４の上面に設けられているマニホールド流路５の開口部５ｂは、図示しないインク流出流路と接合されている。そのため、図示しないインクタンクからインク流出流路を介してマニホールド流路５及び副マニホールド流路５ａにインクが供給されるようになっている。
【００４０】
各ノズル８は、平面形状がほぼ菱形の圧力室１０及びアパーチャ１２を介して副マニホールド流路５ａと連通している。流路ユニット４の長手方向に延在する互いに隣接した４つのノズル列に含まれるノズル８は、同じ副マニホールド流路５ａに連通している。なお、図２及び図３において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット２１を二点鎖線で描いていると共に、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０（圧力室群９）、アパーチャ１２を実線で描いている。
【００４１】
流路ユニット４に形成された多数のノズル８は、これらノズル８を流路ユニット４の長手方向に延びた仮想線上にこの仮想線と直交する方向から射影した射影点が、６００ｄｐｉで等間隔に並ぶような位置に形成されている。
【００４２】
ヘッド本体１３の断面構造について説明する。図４は、図３のIV−IV線における断面図である。図４に示すように、ヘッド本体１３は、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とが貼り合わされたものである。ここでは、図３では説明しなかったが、アクチュエータユニット２１の上面に、各圧力室１０毎にその容量を変化するための吐出信号を供給するＦＰＣ５０が示されている。このうち、流路ユニット４は、上から、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０が積層された積層構造を有している。
【００４３】
キャビティプレート２２は、圧力室１０となるほぼ菱形の孔が多数形成された金属プレートである。ベースプレート２３は、各圧力室１０とこれに対応するアパーチャ１２とを連通させるための連通孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成された金属プレートである。アパーチャプレート２４は、各アパーチャ１２となる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成された金属プレートである。サプライプレート２５は、各アパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとを連通させるための連通孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成された金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、副マニホールド流路５ａとなる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔が形成された金属プレートである。カバープレート２９は、各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成された金属プレートである。ノズルプレート３０は、ノズル８が多数形成された金属プレートである。これら９枚の金属プレートは、個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。このように、本実施の形態では、ノズル８や圧力室１０を含む流路が形成された流路ユニット４が導電性材料で構成されている。
【００４４】
図４に示すように、アクチュエータユニット２１は、４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４が積層された積層構造を有している。これら圧電シート４１〜４４は、すべて厚みが１５μｍ程度であり、アクチュエータユニット２１の厚さは６０μｍ程度となっている。いずれの圧電シート４１〜４４も、ヘッド本体１３内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。なお、このセラミックス材料は絶縁性が高く、単純に導電性材料でできた流路ユニット４を貼り合わせても、アクチュエータユニット２１の各電極（後述）に対して流路ユニット４は電気的に浮いた状態となる。
【００４５】
最上層の圧電シート４１上には、厚みが１μｍ程度の個別電極３６が形成されている。個別電極３６及び後述する共通電極３７、内部電極３８は、共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。個別電極３６は、アクチュエータユニット２１の部分拡大平面図である図５に示すように、ほぼひし形形状を有しており、圧力室１０に対向するように且つ平面視において大部分が圧力室１０内に収まるように形成されている。したがって、図３に示すように、最上層の圧電シート４１上には、そのほぼ全域にわたって多数の個別電極３６が規則的に二次元配列されている。本実施の形態では、個別電極３６がアクチュエータユニット２１の表面だけに形成されているので、アクチュエータユニット２１の最外層である圧電シート４１だけが活性領域を含むことになる。そのため、アクチュエータユニット２１におけるユニモルフ変形の変形効率が優れたものとなる。
【００４６】
個別電極３６の一方（アクチュエータユニット２１の長辺に近い方）の鋭角部は、キャビティプレート２２においてアクチュエータユニット２１と接着されてこれを支持している桁部（キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない部分）４１ａ上にまで延出されている。そして、その延出部の先端近傍上には、厚み１５μｍ程度の円柱形状を有するランド３６ａが形成されている。個別電極３６とランド３６ａとは、電気的に接合されている。ランド３６ａは、例えばガラスフリットを含む金からなる。ランド３６ａは、個別電極３６とＦＰＣ５０上に形成されたコンタクトとを電気的に接続する部材である。
【００４７】
最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、シート全面に形成された厚み２μｍ程度の共通電極３７が介在している。なお、圧電シート４２と圧電シート４３の間に、電極は配置されていない。
【００４８】
また、最下層の圧電シート４４とその上側の圧電シート４３との間には、シート全面に形成された厚み２μｍ程度の内部電極３８が介在している。なお、本実施の形態では、アクチュエータユニット２１は、内部電極３８を有しているので、これを高温で焼成して鍛造する場合でも、反りやたわみが生じにくくなると共に、アクチュエータユニット２１を補強することができる。
【００４９】
ここで、アクチュエータユニット２１の動作について説明する。アクチュエータユニット２１においては、４枚の圧電シート４１〜４４のうち圧電シート４１だけが個別電極３６から共通電極３７に向かう方向に分極されている。ドライバＩＣ８０（図８参照）から吐出信号を与えることによって、個別電極３６を正の所定電位とすると、圧電シート４１のうち個別電極３６と対向する領域（活性領域）が圧電横効果のために分極方向と直角方向に縮む。その他の圧電シート４２〜４４は、電界が印加されないので自発的には縮まない。したがって、圧電シート４１〜４４において活性領域と対向する部分には、全体として、圧力室１０側に凸となるユニモルフ変形が生じる。すると、圧力室１０の容積が低下してインクの圧力が上昇し、図４に示したノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３６がグランド電位に戻ると、圧電シート４１〜４４は元の形状に戻って圧力室１０も元の容積に戻る。そのため、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。
【００５０】
他の駆動方法としては、予め個別電極３６に正電位を与えておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極３６をグランド電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３６を正電位とする方法もある。この場合、個別電極３６がグランド電位となるタイミングで圧電シート４１〜４４が元の状態に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極３６に正電位が与えられたタイミングで圧電シート４１〜４４において活性領域と対向する部分が圧力室１０側に凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。
【００５１】
図６は、流路ユニット４上に配置されたアクチュエータユニット２１の端部近傍の断面図である。図７は、アクチュエータユニット２１にＦＰＣ５０が接続された状態を示す図である。図７のうち、図７（ａ）は、１つのＦＰＣ５０における信号線の配設状態を示し、図７（ｂ）は、流路ユニット４上でのＦＰＣ５０の配設状態を示している。
【００５２】
最上段の圧電シート４１の上面は、個別電極３６の他に、共通電極３７に接続する表面電極３９が形成されている。表面電極３９上には、ランド３９ａが設けられている。圧電シート４１〜４３には、ランド３９ａと対向する位置に複数のスルーホール６０が形成されている。各スルーホール６０には、導体６１が配置されており、表面電極３９が共通電極３７及び内部電極３８に電気的に接続されている。
【００５３】
アクチュエータユニット２１の上方には、図４〜図７に示すように、各個別電極３６及び各表面電極３９のランド３６ａ，３９ａと位置合わせして接続されたＦＰＣ５０が配置されている。ＦＰＣ５０は、ベースフィルム５１と、その上面に形成された２種類の配線５２、５３と、ベースフィルム５１のほぼ全体を覆うカバーフィルム５４とを含んでいる。
【００５４】
ＦＰＣ５０は、図７（ａ）に示すように、各圧力室１０に対応して選択的に個別電極３６の電位を制御するための互いに独立した多数の配線５２と、共通電極３７及び内部電極３８の電位を制御するための配線５３とを有している。アクチュエータユニット２１の個別電極３６及び表面電極３９は、ＦＰＣ５０の配線５２、５３を介してドライバＩＣ８０に接続されている。なお、図７（ａ）では、多数の配線５２の一部だけが図示されている。
【００５５】
詳細には、図６に示すように、ＦＰＣ５０の端子５２ａ、５３ａは、貫通孔５２ｂ、５３ｂを介して対応する各配線５２，５３と接続されている。端子５２ａ、５３ａは、例えば、ニッケル等の導電性材料から構成されている。端子５２ａ、５３ａは、貫通孔５２ｂ、５３ｂを塞ぐと共に、貫通孔５２ｂ、５３ｂの外側周縁を覆い、カバーフィルム５４の下面より突出して形成されている。端子５２ａ、５３ａは、対向するランド３６ａ，３９ａとそれぞれ半田５８を介して電気的に接続されている。
【００５６】
配線５２、５３は、銅箔により形成されている。配線５２、５３は、ベースフィルム５１の上面において所定のパターンを形成している。本実施の形態において、配線５２は、個別電極３６上のランド３６ａとドライバＩＣ８０とを接続しており、配線５３は、表面電極３９上のランド３９ａとドライバＩＣ８０とを接続している。このような構成により、共通電極３７をグランド電位にしつつ、任意の個別電極３６と共通電極３７との間にドライバＩＣ８０からの駆動電圧（吐出信号）を印加することが可能となる。こうして、所望の個別電極３６に対応する活性部に、積層方向の歪みを発生させ、この個別電極３６に対応するノズル８からインクを吐出させることで、用紙への所定の印字が行われる。
【００５７】
また、ＦＰＣ５０のベースフィルム５１は、その端部から突出する突出領域５１ａを有している。そして、ＦＰＣ５０の配線５３からは、図７（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１側の端部近傍において、突出領域５１ａに支持される配線５６が分岐している。そして、配線５３から分岐した配線５６の先端には、貫通孔５６ｂを介して対応する端子５６ａが設けられている。そして、端子５６ａは、流路ユニット４上に設けられた端子４ａに半田５８を介して電気的に接続されている。従って、共通電極３７及び内部電極３８の電位が制御された場合には、流路ユニット４の電位も、共通電極３７及び内部電極３８の電位と同じになる。
【００５８】
図７（ｂ）は、突出領域５１ａ（配線５６）を有するＦＰＣ５０の流路ユニット４上における配設状態を示している。ここでは、流路ユニット４、アクチュエータユニット２１及びＦＰＣ５０のそれぞれの位置関係を分かりやすくするために、図中の下方に配置された２つのアクチュエータユニット２１に対してのみＦＰＣ５０が接続された状態を示している。
【００５９】
上述したように、２列のアクチュエータユニット２１が、流路ユニット４の長手方向に仮想した中心線に関して、互いに流路ユニット４の幅方向にオフセットして配置されている。そのため、４つのアクチュエータユニット２１は、流路ユニット４の長手方向に千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット２１には、それぞれＦＰＣ５０が接合されている（図７（ａ）参照）。本実施の形態では、アクチュエータユニット２１の一対の平行対向辺のうち、短い辺から長い辺を横切って流路ユニット４の外側に向かってＦＰＣ５０が引き出されている。すなわち、隣接するＦＰＣ５０は、互いに反対側に引き出されている。流路ユニット４に接続する突出領域５１ａは、この引き出し方向に向かって、ＦＰＣ５０の右側に形成されている。一方、各アクチュエータユニット２１の上底側（平行対向辺のうち短い方）には、マニホールド流路５の開口部５ｂが２つ形成されており、図示しないインク流出流路と接続されている。そのため、突出領域５１ａは、この流路の接続部を避けるようにして開口部５ｂ付近まで延びている。
【００６０】
各ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１に対応して接合されていることから、配線５６が接合する流路ユニット４の端子４ａは、流路ユニット４の長手方向に沿って千鳥状に配置されている。すなわち、接地電位にされる端子４ａは、流路ユニット４の長手方向に隣接する端子４ａ同士が、流路ユニット４の幅方向に離れて配置されている。さらに、長手方向に見ると、両端のアクチュエータユニット２１よりさらに外側及び流路ユニット４の中央付近に配置されている。そのため、端子４ａは、流路ユニット４上の広い範囲に比較的偏りのない状態で分散されており、流路ユニット４全体が確実に等電位となる。この場合は、流路ユニット４全体が場所に依らず接地電位となる。
【００６１】
これにより、仮に帯電した印刷用紙Ｐがノズル面に接触するようなことがあっても、接地に対して電荷の移動が生じることになり、アクチュエータユニット２１の電極とインクとの間で電位差が生じることはなくなる。また、上述のように、端子４ａは流路ユニット４上に比較的均一に分散して設けられているので、流路ユニット４のほぼ全域で速やかな接地への電荷の移動を完了することができる。これは、本発明が目的としている、インクの電位の変動に伴うアクチュエータユニット２１の長期的な構造的損傷の進行を未然に防ぐことを可能にするばかりでなく、帯電電荷の放電に伴う制御回路等の電子部品に対する瞬間的な電気的損傷を防止することにも寄与している。
【００６２】
なお、本発明の発明者は、アクチュエータユニット２１内に生じる局所的電位差が、インクが電位を持つとアクチュエータユニット２１が損傷を受ける一要因と考えている。すなわち、インク組成物が外部から電荷を与えられることにより（インクと電極との間で電位差が生じることにより）荷電成分となるものがある。この荷電成分は、インクとアクチュエータユニット２１の電極との間の電位差に導かれてアクチュエータユニット２１内を移動する。この移動は水分の移動を伴う。一方、アクチュエータユニット２１自体も焼結されているといっても、微視的に見ればこれらの移動を可能とする構造となっている可能性がある。そのため、長期的には水分が電極近傍に到達することもある。ここで、局所的にでも大きな電位差（少なくとも、水の電気分解が生じる程度の電位差）が生じていると、水は電気分解され（Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋２ｅ−＋１／２Ｏ２）、水素イオンが生成される。このとき、個別電極３６または共通電極３７側の電位が正であってインク側の電位が負である場合には、水素イオンは、容易に各種物体内移動できるので、個別電極３６または共通電極３７に到達する。ここで、個別電極３６または共通電極３７は、Ａｇ／Ｐｄ系の金属で形成されていることが一般的であって、Ｐｄは水素イオンを吸蔵する性質を有している。従って、水素イオンが個別電極３６または共通電極３７に吸蔵される際に、水素が発生し、個別電極３６または共通電極３７の表面において体積膨張することによって、圧電シートの層間剥離が発生してしまう。しかし、本発明は、このようなアクチュエータユニット２１の損傷を起こす電位差が生じないので、装置の長寿命化と長期的なインクの吐出特性の安定化を図ることができる。
【００６３】
続いて、プリンタ１の制御について以下に説明する。図８は、プリンタ１の制御構成を示すブロック図である。図９は、インクジェットヘッド２に与えられる各信号に対応する波形パターンを描いた図である。図８に示すように、インクジェットプリンタ１の内部には、制御部１０１が設けられている。制御部１０１は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、これらによって以下に説明する各機能部が構築されている。
【００６４】
制御部１０１は、ＰＣ１００からの印刷データに基づいて動作するものであり、図８に示すように、通信部１５２と、動作制御部１５３と、印刷制御部１５４とを備えている。このうち、通信部１５２は、ＰＣ１００との通信を行うものである。ＰＣ１００から送信される印刷データには画像データと動作データとが含まれている。通信部１５２は、動作データを動作制御部１５３に出力し、画像データを印刷制御部１５４に出力する。動作制御部１５３は、ＰＣ１００及び印刷制御部１５４からの指示に基づいて、給紙装置１１４及び搬送ユニット１２０などを駆動制御する。
【００６５】
制御部１０１には電源１０８が接続されている。電源１０８は、スタンバイ電位に保持された高電位信号、接地電位に保持された基準信号、及び、スタンバイ電位よりも低い正電位に保持された低電位信号の３つの信号に必要な電圧を商用交流電源から生成し、制御部１０１に供給する。本実施の形態では、高電位信号１６４用の２０Ｖ、低電位信号用の３．３Ｖ及び接地電位が電源１０８により生成される。なお、基準信号用の配線は、高電位信号と低電位信号とのそれぞれについて１つずつ設けられてもよい。
【００６６】
印刷制御部１５４は、画像データを記憶するための画像データ記憶部１５５と、波形パターン記憶部１５６と、印刷信号生成部１５７とを備えている。画像データ記憶部１０１には、画像データを構成する各画素の階調値（８ビット（２５６階調））のビットマップデータがマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色毎に記憶される。波形パターン記憶部１５６は、ノズル５３からインク滴を吐出して用紙上にドットを形成するために個別電極３６にのみ供給される吐出信号の波形パターンを示す３種類の波形パターン信号１６１〜１６３を記憶している。
【００６７】
印刷信号生成部１５７は、画像データ記憶部１５５に記憶された色毎のデータに基づいて、各ノズル５３からのインク吐出量（連続インク吐出回数）を順次指示する印刷信号を生成する。なお、印刷信号は２ビットのシリアル信号である。
【００６８】
図９（ａ）〜（ｃ）には、階調制御用の３種類の吐出信号の波形パターン信号１６１〜１６３が示されており、図９（ｄ）には、高電位信号１６４（後述するスタンバイ信号に等しい）が示されており、図９（ｅ）には、基準信号１３５が示されている。なお、縦軸は電位を、横軸は時刻をそれぞれ示している。
【００６９】
図９（ａ）に示す波形パターン信号１６１は、印刷用紙上においてインク滴１滴分のドットを形成するために用いられる。図９（ｂ）に示す波形パターン信号１６２は、印刷用紙上においてインク滴２滴分のドットを形成するために用いられる。図９（ｃ）に示す波形パターン信号１６３は、印刷用紙上においてインク滴３滴分のドットを形成するために用いられる。図９（ａ）〜（ｃ）に示す波形パターン信号１６１〜１６３において、ハイレベル電位は例えば３．３Ｖである。そして、後述するように、波形パターン信号１６１〜１６３は、ドライバＩＣ８０において、ハイレベル電位が２０Ｖとなるように増幅される。
【００７０】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、波形パターン信号１６１〜１６３はともに、パルス幅及びパルス間が実質的にＡＬとなっており、さらに最後のパルスがインク吐出後に個別インク流路９内に残留する圧力を除去するためのキャンセルパルスとなっている。キャンセルパルスは、残留圧力と正負が反転した新たな圧力を個別インク流路９に発生させる。これにより、残留圧力が相殺される。
【００７１】
図８に示すように、印刷制御部１５４は、ＦＰＣ５０上のドライバＩＣ８０と接続されている。印刷制御部１５４は、印刷信号生成部１５７が生成した印刷信号、及び、波形パターン記憶部１５６に記憶された３つの波形パターン信号１６１〜１６３と共に、高電位信号１６４及び基準信号１６５をドライバＩＣ８０に供給する。ドライバＩＣ８０は、基準信号１６５（接地電位）を常に共通配線１１９を介して共通電極７２に供給する。このドライバＩＣ８０は、波形選択部１４１と吐出信号生成部１４２とを含んでいる。
【００７２】
波形選択部１４１は、印刷信号に基づいて、各個別電極３６に供給すべき波形パターンを、３つの波形パターン信号１６１〜１６３及び高電位信号１６４の４つの信号中から順次選択する。吐出信号生成部１４２は、各個別電極３６について印刷信号に基づいて上記４つの信号の中から波形選択部１４１が選択した信号を、そのハイレベル電位が２０Ｖとなるように高電位信号１６４を用いて変調増幅する。ドライバＩＣ８０は、このようにして生成された吐出信号を、ＦＰＣ５０の配線５２を介して対応する各個別電極３６に供給する。
【００７３】
さらに、吐出信号が個別電極３６に供給されるまでの待ち受け期間において、吐出信号生成部１４２は、すべての個別電極３６に対してスタンバイ信号を供給する。このうち、個別電極３６については、高電位信号１６４がスタンバイ信号として供給される。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態のプリンタ１によると、流路ユニット４の電位が共通電極３７及び内部電極３８の電位と同じになっているので、圧電シート４１〜４４内へのインク成分の侵入を助長するような電位差が共通電極３７及び内部電極３８とインクとの間で生じない。また、インク成分が圧電シート４１〜４４内に移動した場合でも、インク成分は共通電極３７に到達する前に内部電極３８に到達するので、さらに共通電極３７に向かって移動するのが抑制される。そのため、共通電極３７と圧電シート４１、４２とが剥離したり、共通電極３７または圧電シート４１、４２にクラックが発生するのが抑制される。従って、圧電シート４１〜４４が破損することによって、ノズル８から吐出されるインクの吐出速度が低下するのを防止することができる。
【００７５】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、流路ユニット４、共通電極３７及び内部電極３８は電気的に接続されており、これらの電位が同じになっているが、流路ユニット４、共通電極３７及び内部電極３８は電気的に接続されてないで、流路ユニット４の電位が内部電極３８の電位以下になり、且つ、内部電極３８の電位が共通電極３７の電位以下となるように、これらの電位がそれぞれ別々に制御されてもよい。
【００７６】
また、上述の実施の形態では、アクチュエータユニット２１は、内部電極３８を有しているが、内部電極３８はなくてもよい。この場合には、流路ユニット４と共通電極３７とは電気的に接続されており、これらの電位が同じになっていてもよいし、流路ユニット４と共通電極３７とは電気的に接続されてないで、流路ユニット４の電位が共通電極３７の電位以下となるように、これらの電位がそれぞれ別々に制御されてもよい。
【００７７】
また、上述の実施の形態では、アクチュエータユニット２１は、その外形形状を台形としていたが、これに限定されるものではなく、平行四辺形やさらに多くの角を有した多角形のように、アクチュエータユニット２１の斜辺同士が流路ユニット４の幅方向で重なりを持つことができる形状を有していてもよい。さらに、各アクチュエータユニット２１は、このような重なりを持つ持たないに拘わらず、長手方向に千鳥状に配列していなくてもよい。例えば、複数のアクチュエータユニット２１が列状に配列していてもよい。
【００７８】
また、上述の実施の形態では、ＦＰＣ５０は、１つの突出領域５１ａを有していたが、流路ユニット４への接続の信頼性向上及び不要な外力が直接的にアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接合部に働くことを未然に防ぐという観点から、例えばＦＰＣ５０の両側に突出領域５１ａを形成するというように複数箇所に形成されていてもよい。とりわけ、不要な外力から接合部を保護するという観点からは、対応するアクチュエータユニット２１の下底よりもさらに流路ユニット４の端部に近いところに端子４ａを配置するようにしてもよい。
【００７９】
またさらに、上述の実施の形態では、流路ユニット４は金属プレートの積層体として構成されているとしたが、ポリイミドのような樹脂性フィルムを被記録媒体に直面するノズルプレートとして用いてもよい。この場合、両者間の摩擦が生じると、樹脂性フィルムには正電荷が帯電する傾向がある。この正電荷により、樹脂性フィルムに接触するインクの電位が接地電位よりも容易に高くなることが心配されるが、アクチュエータユニット２１とインクとの接触は、ノズルプレート以外の接地電位に保持されている流路ユニット４内で起こるので、アクチュエータユニット２１の損傷を起こすような電位差がインクとの間で生じない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る実施の形態であるプリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示すヘッド本体の平面図である。
【図３】図２に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図２に描かれたアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。
【図６】流路ユニット上に配置されたアクチュエータユニットの端部近傍の断面図である。
【図７】アクチュエータユニットにＦＰＣが接続された状態を示す図である。さらに、図７（ａ）は、信号線の配設状態を１つのＦＰＣを用いて説明する図であり、図７（ｂ）は、流路ユニット上でのＦＰＣの配設状態を示す概略平面図である。
【図８】図１に示すプリンタの制御構成を示すブロック図である。
【図９】図１に示すプリンタのインクジェットヘッドに与えられる各信号に対応する波形パターンを描いた図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  プリンタ
４  流路ユニット
８  ノズル
１０  圧力室
３６  個別電極
３７  共通電極
３８  内部電極
４１  圧電シート（第１の圧電シート）
４２  圧電シート（第２の圧電シート）
４３  圧電シート（第２の圧電シート）
４４  圧電シート
５０  ＦＰＣ（平型柔軟ケーブル）
５１  ベースフィルム（絶縁フレキシブル層）
５２  配線（第１の配線）
５３  配線（第２の配線）
５６  配線（延出部）
１０１  制御部（電位制御手段）
【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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