(57)【要約】【課題】  簡単な構成により、記録ヘッドの吐出面を適切に保湿することによって有害なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりによる記録品質の悪化を効果的に予防することのできる記録ヘッド装置およびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  記録ヘッド装置１０の吐出面１００の所定領域内に加湿液供給口１２１から滲出した加湿液を気化させる湿潤領域１３０を形成し、ここでの加湿液の気化によって吐出面１００が加湿されるようにする。【選択図】  図４
2006062166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体に対向する吐出面に設けられた吐出口からインクを吐出して当該被記録媒体に記録を行うための記録ヘッド装置であって、
前記吐出面内の所定部に加湿液を供給し滲出させるための加湿液供給口を設け、この加湿液供給口から滲出した加湿液を気化させる湿潤領域が前記吐出面に沿って形成されていることを特徴とする記録ヘッド装置。
【請求項２】
前記加湿液を貯留するべく設けられた加湿液貯留器から所定の加湿液供給路を通して前記加湿液供給口に加湿液が導かれ得るように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド装置。
【請求項３】
前記インク吐出口周辺に疎水性領域を形成し、前記湿潤領域はこの疎水性領域を除くようにして形成されるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド装置。
【請求項４】
前記湿潤領域が、前記記録ヘッドによる記録動作に係る副走査方向に沿って当該インク吐出口の位置よりも上流側の領域の面積が下流側の領域の面積よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の記録ヘッド装置。
【請求項５】
前記吐出面側に当該吐出面のクリーニングを行うためのクリーニング部材が当接し得るように構成されたものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の記録ヘッド装置。
【請求項６】
前記吐出面側の所定部に発熱部材が備えられたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の記録ヘッド装置。
【請求項７】
前記湿潤領域は、自己の域内に前記インク吐出口と前記加湿液供給口とが配設されるように形成され、且つ、この湿潤領域は、前記記録ヘッドによる記録動作に係る副走査方向に沿って当該インク吐出口の位置よりも上流側の領域の面積が下流側の領域の面積との相対において大となるように設定され、更に、前記インク吐出口周辺に形成された疎水性領域を除くようにして設定されるものであって:
当該湿潤領域における前記上流側領域の副走査方向に沿った寸法をＬ、
当該被記録媒体の搬送速度をＶ、
前記吐出面と被記録媒体との間のギャップをＧ、
とするとき、２．３０Ｅ−５≧Ｇ2Ｖ／Ｌなる関係を充足するように設定されるものであることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の記録ヘッド装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の記録ヘッド装置を備えたことを特徴とする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、適用された被記録媒体に対向する吐出面に設けられた吐出口からインクを吐出して当該被記録媒体に記録を行うための記録ヘッド装置、および、この記録ヘッド装置を備えたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置による記録方式の一つに、インク滴を吐出させるインク吐出口と吐出させない吐出口を選択して記録を行うオンデマンド方式がある。このオンデマンド方式では、常にインク滴を吐出させているコンティニュアス方式のインクジェット記録装置とは異なり、印刷データに応じて必要なノズルのみから適当なタイミングでインク滴を吐出させる。
【０００３】
オンデマンド方式により記録を行う際には、非吐出状態が比較的長時間持続する吐出口が存在することもあるが、このような場合に吐出口でインク溶媒の蒸発などによりインク粘度が増加し、次に吐出する際には、インク滴の着弾する位置がずれてしまったり、インク吐出量が変化したり、最悪の場合は吐出できない等、記録品質の悪化を招来する。上述のような問題に対する方策として、ノズルのインク吐出口の径を１２μｍ以上２２μｍ以下とする一方インクとして揮発成分を含まないものを適用することが既に提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、非吐出ノズルを、記録には寄与しない吐出動作で作動させ(フラッシング)、或はまた、吐出口からのインクの吸引動作(ヘッドクリーニング)を、記録中、または記録前後に行うことによって、吐出状態の悪化を予防するといった方策は既存の装置で既に採用されているとおりである。記録ヘッドの吐出面を吸引キャップで密閉するようにして覆い、この吸引キャップを介してポンプで吸引して目詰まりの原因となったインクを吸出し、その後、板状の弾性体でなるワイパー部材で吐出面のインクを除去すること、並びに、記録ヘッドが、記録に寄与しない特定位置であるホームポジションにあるときに、同記録ヘッドを保湿キャップで覆い保湿することも既に提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
オンデマンド方式で且つライン式のインクジェット記録装置において、インクジェットヘッド（記録ヘッド）を印刷位置から移動させないままでノズル開口面を払拭する手段を設け、ノズル面のインクの乾燥及び異物の付着によるインク滴の吐出不良による所謂ドット抜けやインク滴の吐出方向の曲がりによる印刷不良を予防すること、及び、ノズル面を払拭する手段にインク溶剤を供給する手段を附加するといった技術も既に提案されている。この種の一つの提案では、ベルト状の払拭部材の両面のうち吐出ノズルと接触する側の面にインク溶剤を含浸させた布等を適用し、ノズル面と印刷媒体との間隙にこの払拭部材を挿入してノズル面を払拭することによって、乾燥・固化したインクを溶解するといった構成をとるようにしている（特許文献３参照）。
【０００６】
また、非吐出ノズルのインク粘度変化の影響を小さくし、記録品質維持し、且つ、記録速度の低下を防ぐ為に、記録ヘッドのキャリッジ上であって当該記録ヘッドの吐出部近傍位置に温度検出手段と湿度検出手段とを設け、これら検出手段によって検出された温度および湿度の値に基づいて記録媒体への記録には影響しない予備吐出動作を行なうと共に記録ヘッド周囲の温度及び湿度を制御することが提案されている。この提案は発熱体の熱で廃インクを気化させ、気化された廃インクで記録ヘッドの吐出部を加湿するというものである（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００４−０９０２２３号公報（段落０００５〜段落０００７、図３）
【特許文献２】特開２００４−０３４６６２号公報（段落０００４〜段落０００７、図５）
【特許文献３】特開２００３−２１１６８０号公報（段落００１１、００２４、００３５、図２）
【特許文献４】特開２０００−１９０５２８号公報（段落００１４、００２８、００２９、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の技術は次に述べるような種々の課題を残している。即ち、ノズルのインク吐出口の径を特定の寸法にしたりインクとして揮発成分を含まないものを適用する特許文献１の技術は製造の精度に係る条件が厳しく、且つ、特殊なインクを用いないと実効が期待できない。また、既存の製品のようにフラッシングやヘッドクリーニングを行う方法、或いは、特許文献２のように記録ヘッドが記録には寄与しない特定位置であるホームポジションにあるときに限って同記録ヘッドを保湿する方法では、フラッシングやクリーニングの期間、或いは、ホームポジションに記録ヘッドをシフトさせている期間は記録動作が中断され、記録に要する時間は延長されてしまうことになる。
【０００８】
本来、これらフラッシングやクリーニングの動作回数はより少ないことが望ましい。フラッシングやクリーニングの動作回数を減少させることは、特にライン式のインクジェット記録装置においてより重要な課題となる。即ち、ライン式では用紙搬送手段に対面して固定された状態で記録紙（記録媒体）を高速で搬送して記録を行うが、記録動作の間はフラッシングもヘッドクリーニングも行うことができないため、記録中に印刷品質が低下する恐れがある。更に、フラッシングやクリーニングを行う場合でも、動作位置へのヘッド移動に時間がかかり、全体としての記録速度が低下してしまう。
【０００９】
一方、特許文献３に開示されたように、ノズル面と印刷媒体との間隙に払拭部材を挿入してノズル面に接触させる構造を採る場合、ノズル面と印刷媒体との間隙は払拭部材の挿入が許容される程度に設定されることを要するため、インク滴の飛翔距離が延びて液滴の着弾に係る位置決め精度が低下する虞があり高品位の記録を実現するには必ずしも有利とは言えない。
【００１０】
また、特許文献４に開示の技術では、発熱体の熱で廃インクを気化させ、気化された廃インクで記録ヘッドの吐出部を加湿するが、本来問題としているヘッドの吐出口のインク粘度はインクが接して溶媒が蒸発している吐出面近辺の湿度に依存しているのであって、ヘッド周囲の湿度を高くしても吐出面付近での保湿が十全なものになるとは限らない。また、ライン式のプリンタにおいては、大型のヘッドユニット周囲の雰囲気を高湿度にすると、装置内に過剰な蒸気が発生して各部の動作不良を招来する虞もある。
【００１１】
本発明は、上述したような従来技術における課題に着目してなされたものであり、高速記録を可能としながら、簡単な構成により、記録ヘッドの吐出面を適切に保湿することによって不所望なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりによる記録品質の悪化を効果的に回避することができる記録ヘッド装置およびこの記録ヘッド装置を備えたインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するべく、本願では次に列記するような技術を提案する。
（１）被記録媒体に対向する吐出面に設けられた吐出口からインクを吐出して当該被記録媒体に記録を行うための記録ヘッド装置であって、
前記吐出面内の所定部に加湿液を供給し滲出させるための加湿液供給口を設け、この加湿液供給口から滲出した加湿液を気化させる湿潤領域が前記吐出面に沿って形成されていることを特徴とする記録ヘッド装置。
上記（１）の装置では、簡単な構成により、記録ヘッドの吐出面を適切に保湿することによって不所望なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりによる記録品質の悪化を効果的に回避することができる。
【００１３】
（２）前記加湿液を貯留するべく設けられた加湿液貯留器から所定の加湿液供給路を通して前記加湿液供給口に加湿液が導かれ得るように構成されたことを特徴とする（１）に記載の記録ヘッド装置。
上記（２）の装置では、記録ヘッド部自体とは別体のものであり得る加湿液貯留器から所定の加湿液供給路を通して前記加湿液供給口に十分な加湿液が導かれ得て、簡単な構成により、記録ヘッドの吐出面を適切に保湿することによって不所望なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりによる記録品質の悪化を効果的に回避することができる。
【００１４】
（３）前記インク吐出口周辺に疎水性領域を形成し、前記湿潤領域はこの疎水性領域を除くようにして形成されるようにしたことを特徴とする（１）または（２）に記載の記録ヘッド装置。
上記（３）の装置では、上記（１）または（２）に記載の記録ヘッド装置による作用効果と共に、疎水性領域の作用によってインクのメニスカスが整えられ、不要インクの付着が防止され、湿潤領域の加湿液と吐出口のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合が回避される。
【００１５】
（４）前記湿潤領域が、前記記録ヘッドによる記録動作に係る副走査方向に沿って当該インク吐出口の位置よりも上流側の領域の面積が下流側の領域の面積よりも大きくなるように設定されることを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の記録ヘッド装置。
上記（４）の装置では、インク吐出口の位置よりも上流側の湿潤領域の相対的に大きい容積の空間内に保持された蒸気によってインク吐出口が効果的に保湿される。
【００１６】
（５）前記吐出面側に当該吐出面のクリーニングを行うためのクリーニング部材が当接し得るように構成されたものであることを特徴とする（１）乃至（４）の何れかに記載の記録ヘッド装置。
上記（５）の装置では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載の装置における効果に加えて、インク吐出口及びその周辺領域に付着した粘性が高く印字品位の低下を来たすようなインクの残留物が一掃されて記録品質の維持が計られる。
【００１７】
（６）前記吐出面側の所定部に発熱部材が備えられたことを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記載の記録ヘッド装置。
上記（６）の装置では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載の装置における効果に加えて、加湿液の気化熱により湿潤領域の温度が低下し、吐出口のインクの温度と比較して加湿液の温度が低くなり効果的な保湿ができなくことが回避される。
【００１８】
（７）前記湿潤領域は、自己の域内に前記インク吐出口と前記加湿液供給口とが配設されるように設定され、且つ、この湿潤領域は、前記記録ヘッドによる記録動作に係る副走査方向に沿って当該インク吐出口の位置よりも上流側の領域の面積が下流側の領域の面積との相対において大となるように設定され、更に、前記インク吐出口周辺に形成された疎水性領域を除くようにして設定されたものであって:
当該湿潤領域における前記上流側領域の副走査方向に沿った寸法をＬ、
当該被記録媒体の搬送速度をＶ、
前記吐出面と被記録媒体との間のギャップをＧ、
とするとき、２．３０Ｅ−５≧Ｇ2Ｖ／Ｌなる関係を充足するように設定されたものであることを特徴とする（１）乃至（２）の何れかに記載の記録ヘッド装置。
上記（７）の装置では、上記（１）乃至（２）の何れかに記載の装置における効果に加えて、インク吐出口とその近傍域での保湿が一層十全なものとなる。
【００１９】
（８）上記（１）乃至（７）の何れかに記載の記録ヘッド装置を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
上記（８）のインクジェット記録装置では、高速記録を可能としながら、簡単な構成により、記録ヘッドの吐出面を適切に保湿することによって不所望なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりによる記録品質の悪化を効果的に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下に参照する各図においては、便宜上、説明の主題となる要部が適宜誇張して描かれている。
図１は本発明を適用したライン式インクジェット記録装置の概要を示す平面図である。
ライン式のヘッドユニット１０の吐出面に自己の被記録面が近接対向するようにして被記録媒体である記録紙２０が記録紙搬送ユニット３０によって搬送され、ヘッドユニット１０の下を通過中に記録がなされ、記録された記録紙２０が排出部３１から外部に排出されるように構成されている。
【００２１】
即ち、先ず、記録紙２０は給紙部３２から導出されゲートローラ３３によって記録紙搬送ユニット３０に導かれる。当業者の一般的認識に従い、本明細書においても、記録紙２０の搬送方向を副走査方向（Ｙ方向）と称し、これと直交する方向、即ち、後に詳述する吐出口の配列方向を主走査方向（Ｘ方向）と称する。
【００２２】
ヘッドユニット１０は、夫々Ｘ方向に配列されたインクジェットの吐出口を備えた、黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４が図示のように平行に並べられてひとまとまりに支持されて構成される。これら黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４には、各対応して備えられた、黒インクカートリッジ４１、マゼンタインクカートリッジ４２、シアンインクカートリッジ４３、及び、イエローインクカートリッジ４４から夫々インク供給チューブ５１、５２、５３、５４を通してインクが供給される。
【００２３】
尚、黒インクカートリッジ４１、マゼンタインクカートリッジ４２、シアンインクカートリッジ４３、及び、イエローインクカートリッジ４４はひとまとまりのインクカートリッジ４０として図示のように配置され、このインクカートリッジ４０と一体的に、乃至は、これに附加するようにして加湿液を貯留する加湿液貯留器としての加湿液タンク６０が備えられている。加湿液タンク６０内の加湿液は加湿液供給路をなす加湿液供給チューブ６１を通して黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４に夫々分配供給される。
【００２４】
尚、黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４に各対応する黒クリーニング部７１、マゼンタクリーニング部７２、シアンクリーニング部７３、及び、イエロークリーニング部７４を含んでなるクリーニング部７０が備えられている。図１ではこのクリーニング部７０について破線で囲み概念的に表現されているが、後に図７を参照してその構成と作用について説明する。ヘッドユニット１０、記録紙搬送ユニット３０、及びその他の各部は図示されていない制御手段（ＣＰＵ）から統括的に制御される。
【００２５】
尚、インクカラーの種類は、Ｋ(黒)、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）に限定される必要はなく、これら以外にライトシアン（ＬＣ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、レッド（Ｒ）、ブルー（Ｂ）、インク層コート用樹脂などを加えてもよいことは勿論であり、ライン式ヘッドの並びも、ＫＭＣＹの順に限定することを必須とするものではない。
図２は、図１のライン式インクジェット記録装置の概要を示す側面図である。図２において図１との対応部は同一の符号により示されている。
【００２６】
図２において、図１を参照して既述のとおり、黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４を含んでなるヘッドユニット１０に、各インク供給チューブ５１、５２、５３，５４を通してインクが供給される。また、加湿液供給チューブ６１を通して加湿液が供給される。記録紙２０は給紙部３２から導出されゲートローラ３３によって記録紙搬送ユニット３０に導かれ、ヘッドユニット１０の下を通って排出部３１へと搬送される。
【００２７】
この搬送は搬送ベルト３４上に記録紙２０を載置して、搬送ベルト３４を従動ローラ３５側から駆動ローラ３６側へと反時計方向に周回させるようにして行われる。搬送ベルト３４のテンションはテンションローラ３７によって適宜に保たれる。一方、外気を装置内に送り込む送風手段７０が附設され、記録動作完了後、これによる送風によって装置内の湿度を適切に調整され、記録（印刷）の品位が維持されるようになされている。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態である記録ヘッド装置の外観を模式的に示す正面図である。図３において、図１及び図２との対応部は同一の符号によって示されている。図３に模式的に表されたものは、１ラインの基準色を構成する４色（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）の、黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４の集合でなるインクノズル列群（後述する、各々印字長さＬの吐出面）が図示のようにライン方向（主走査方向）において１２分割されて（即ち、各々単位幅Ｌの記録ヘッド吐出面がライン方向に１２個並んで有効印字幅の全幅１２Ｌを賄うように）配設され、これら各色（各ライン）のヘッドユニット１１，１２，１３，１４とも１２Ｌの幅の印字が可能なように構成されている。
【００２９】
図示のように、これら４色（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）の各ヘッドユニット１１，１２，１３，１４のインクノズル列群（斜線を施して描かれた各記録ヘッド吐出面）は、例えば黒ヘッドユニット１１については、第一群の６個の各記録ヘッド１１ａ，１１ａ，…，１１ａがそれらの吐出面の幅に相応する間隔をもって主走査方向に不連続に配置され、且つ第二群の６個の各記録ヘッド１１ｂ，１１ｂ，…，１１ｂが第一群の各記録ヘッド１１ａ，１１ａ，…，１１ａの並びと平行に且つこの並びとは主走査方向に位置ずれして配置され、全体として主走査方向に１２個の記録ヘッドが千鳥状に並んで有効印字幅の全幅１２Ｌを賄うような構成になされている。
【００３０】
図示のとおり、上述の構成は、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４についても同様である。即ち、マゼンタヘッドユニット１２は第一群の６個の各記録ヘッド１２ａ，１２ａ，…，１２ａと第二群の６個の各記録ヘッド１２ｂ，１２ｂ，…，１２ｂとが千鳥状に並んで構成され、シアンヘッドユニット１３は第一群の６個の各記録ヘッド１３ａ，１３ａ，…，１３ａと第二群の６個の各記録ヘッド１３ｂ，１３ｂ，…，１３ｂとが千鳥状に並んで構成され、イエローヘッドユニット１４は第一群の６個の各記録ヘッド１４ａ，１４ａ，…，１４ａと第二群の６個の各記録ヘッド１４ｂ，１４ｂ，…，１４ｂとが千鳥状に並んで構成されている。
【００３１】
尚、本明細書では１２個の単色の記録ヘッドを千鳥状に配列して主走査方向の印刷領域を有するヘッドユニットを用いて実施形態を説明するが、主走査方向の印刷領域幅を有する単色の長尺の記録ヘッドを用いた場合も、千鳥状の個々の記録ヘッドと同様の構成をとる。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態である記録ヘッド装置１０の一つの吐出面１００を模式的に示す正面図であり、図５は、図４の記録ヘッド装置の（Ａ−Ａ線部の）断面図である。図示の記録ヘッド装置１０は、図３に基づいて説明したラインヘッドであるヘッドユニット１１，１２，１３，１４の構成要素である各記録ヘッド１１ａ，１１ａ，…，１１ａ；１１ｂ，１１ｂ，…，１１ｂ；１２ａ，１２ａ，…，１２ａ；１２ｂ，１２ｂ，…，１２ｂ；１３ａ，１３ａ，…，１３ａ；１３ｂ，１３ｂ，…，１３ｂ；１４ａ，１４ａ，…，１４ａ；１４ｂ，１４ｂ，…，１４ｂのうちの一のものについて、代表的に符号１０を附して各個に共通する構成を表したものである。
【００３３】
吐出面１００をなすノズルプレート１０１には、主走査方向に整列して複数の（４色のインクＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの何れかに対応する）吐出口１１０，１１０，…が配設され、且つ、これら複数の吐出口１１０，１１０，…の列に平行且つ副走査方向に離間して（紙送り方向で見て上流側に）複数の加湿液供給口１２１，１２１，…が配設されている（図５では代表的に符号１２０を附してある）。
【００３４】
また、ノズルプレート１０１に平行に公知の圧電素子等でなる圧力発生手段１０２によって振動変位する振動板１０３が設けられている。吐出面１００に沿った所定領域は、この領域内に設けられた加湿液供給口１２１，１２１，…から滲出した加湿液を気化させる湿潤領域１３０として形成されている。
【００３５】
図４において複数の吐出口１１０，１１０，…の整列方向は、それら吐出口１１０，１１０，…の各中心位置を結ぶ破線で表されている。このような破線による整列方向の表示は後述する図９、図１０、図１１、及び、図１２において同様である。この破線はまた、吐出口１１０，１１０，…の整列位置から見たときの副走査方向に沿う上流側と下流側との境界線でもある。
【００３６】
図４より理解されるように、この実施形態では、湿潤領域１３０はこの境界線よりも上流側の領域の面積が下流側の領域の面積よりも大きい。湿潤領域１３０がこのような形態になされることにより、インク吐出口の位置よりも上流側の湿潤領域の相対的に面積の大きい、従って、保湿のための容積が大きい空間内に保持された潤沢な蒸気によってインク吐出口が効果的に保湿される。吐出口１１０，１１０，…には図１を参照して説明したインクカートリッジ４０（黒インクカートリッジ４１、マゼンタインクカートリッジ４２、シアンインクカートリッジ４３、及び、イエローインクカートリッジ４４の何れか）からインク供給チューブ５０（５１、５２、５３，５４の何れか）を通してインクリザーバ１４０に供給されたインクがこのインクリザーバ１４０に連通するインク供給口１４１を介して導かれる。
【００３７】
一方、図１を参照して説明した加湿液タンク６０内の加湿液が加湿液供給チューブ６１を通して加湿液リザーバ１５０に供給され、加湿液リザーバ１５０の加湿液が加湿液供給口１２１，１２１，…から滲出して湿潤領域１３０で気化し、この気化による加湿作用が生じる。各吐出口１１０，１１０，…の周囲には、特に、環状の疎水性表面１１１，１１１，…が形成されている。また、湿潤領域１３０の最外周側にもこの湿潤領域１３０を囲むように疎水性表面１１２が形成されている。
【００３８】
これらの疎水性表面１１１，１１１，…は、インクのメニスカスを整え、不要インクの付着を防止し、湿潤領域１３０の加湿液と吐出口１１０，１１０，…のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合を回避する。各吐出口１１０，１１０，…は、ワイピング後に迅速に加湿液を供給できるように、且つ、供給口で加湿液に作用する重力が表面張力を上回って落下してしまうようなことが発生しないように、それらの直径は２０μｍ乃至５００μｍであることが望ましい。但し、１２１，１２１，…の大きさや配列は上述の限りに限定されるものではない。
【００３９】
図６は、本発明の実施形態において加湿液貯留器としての加湿液タンク６０から加湿液を記録ヘッド１０の吐出面１００（ここに既述の湿潤領域１３０が形成される）に供給する様子を表す図である。加湿液は図示の水頭差Ｈと毛管力によって加湿液タンク６０から記録ヘッド１０に導かれる。この加湿液タンク６０にはフロート６２を有する液面スイッチ６３が設けられている。
【００４０】
加湿液タンク６０内の液位に応じてフロート６２の水準位置が変化すると、この変化に応じてフロート６２の支持部に設けられた磁石が変位し、この磁石の位置に応じて液面スイッチ６３内のリードスイッチが開閉する。加湿液タンク６０内の液位が所定の下限レベルに到ると液面スイッチ６３が作動して不図示の表示手段に警告表示がなされる。
【００４１】
図７は、図１を参照して説明した実施形態におけるワイピング動作の様子を表す図であり、図７の（ａ）部はワイピングの対象となる記録ヘッドとブレードとが離間している状態でブレードの突出量を可変にした様子を表し、（ｂ）部はブレードが記録ヘッドを払拭している様子を表している。図７の（ａ）部に図示のように、記録ヘッド１０（そのノズル面）に対し、ブレード１０４は昇降手段１０５によってノズル面に向かっての突出量を可変に（図示のように上下方向に変位可能に）構成されて、ノズル面の水準位置に対しブレード１０４の先端部がそれよりも図示のｄだけ高い水準位置まで突出することが可能になされている。
【００４２】
このようにブレード１０４が突出した状態でこのブレード１０４を記録ヘッド１０（そのノズル面）に対し相対変位（図示の例では紙面の横方向に変位）させると、図７の（ｂ）部に図示のように、ブレード１０４は、撓いながらノズル面を払拭する。尚、ブレード１０４自体に付着したインク等を払拭するためにブレード清掃手段１０６が付設されている。上述のワイピング動作によって、インク吐出口及びその周辺領域に付着した粘性が高く印字品位の低下を来たすようなインクの残留物が一掃されて記録品質の維持が計られる。
【００４３】
図８は、本発明の実施形態の記録ヘッド装置のうち図４に破線図示のＢ部に関係して本発明の作用を分析的に説明するための模式図である。即ち、図４を参照して説明した吐出面１００を１つの吐出口１１０の外径に相応する幅で区切った破線図示（図４）のＢ部と搬送ベルト（紙搬送面）とで挟まれた空間の概略図である。既述のとおり、湿潤領域１３０はその域内に設けられた加湿液供給口１２１，１２１，…から滲出した加湿液を気化させて加湿するが、この湿潤領域１３０で加湿液が蒸発して発生した水蒸気は、拡散及び空気の流れにより吐出口１１０に供給される。
【００４４】
ここで、被記録媒体である紙の搬送速度はこの拡散による一方向の移動速度と比較して大きいため、搬送により生じる空気の流れにより水蒸気が吐出口１１０へ供給されるモデルについて考える。吐出口１１０でのインクの溶媒の蒸発を湿潤領域１３０での加湿液の蒸発（加湿）により抑制する効果を得る為に、湿潤領域１３０の吐出口１１０より紙送り方向上流側の紙送り方向の長さＬ、印刷媒体（紙）搬送面３００と吐出面との間の距離(ギャップ)Ｇ、印刷媒体搬送速度Ｖｐについて必要な条件を求める。
このモデルについて前提条件を次のように設定する。
【００４５】
（１）印刷媒体（紙）の送り方向上流側の長さＬ、吐出口配列方向に吐出口直径Ｒの幅を有する湿潤領域の一部により加湿された空気のみが空気の流れにより紙送り方向上流側から吐出口と紙搬送面３００を通過する。吐出面と紙搬送面３００の間の空気の流れは、搬送速度Ｖｐと等しく一様である。
（２）動作環境の温度範囲は５℃以上５０℃以下、湿度範囲は０％以上９０％以下とする。加湿対象の空間の湿度分布は、吐出面の湿潤領域では飽和状態で搬送面では動作湿度とする。
【００４６】
（３）インクは水性インクであり、加湿液は水とする。
（４）加湿部（加湿液供給口）から滲出した加湿液の蒸発は定常的に行われ、水面付近の面を拡散する水蒸気の拡散速度が、加湿部からの蒸発による水蒸気供給速度であるとする。また拡散はフィック（Fick）の法則に基づき、水蒸気の供給速度は初期の湿度分布のみに依存した一定の値をとる。
【００４７】
以上の前提を数式化する。紙送り方向上流側から流れてくる空気を紙搬送方向に微小の長さΔｌに分割した空間（Δｌ×Ｒ×Ｇ）の空気を飽和状態とするのに必要な必要水蒸気量Ｍは：
Ｍ＝(ＣS−ＣX)×Ｒ×Ｇ×Δｌ  …………（１）
但し、Ｃs：飽和蒸気密度、Ｃx：動作環境の水蒸気密度、Ｒ：吐出口の直径(微小に分割した空間の吐出口配列方向の長さ)、Ｇ：ギャップ、Δｌ：微小に分割した空間の紙送り方向の長さ。
一方、空気が湿潤領域を通過する際に供給される供給水蒸気量ｍは：
ｍ＝｛Ｄ(ＣS−ＣX)×Ｒ×Δｌ／Ｇ｝×（Ｌ／ＶP）  …………（２）
但し、Ｌ：湿潤領域の吐出口より紙送り方向上流側の紙送り方向の長さ、Ｖｐ：紙送り速度、Ｄ：動作環境における水蒸気の拡散係数。
式（１）及び（２）について、ｍ−Ｍ≧０ならば、吐出口の蒸発は抑制できる。
更に、前提条件の温度範囲(５℃以上５０℃以下)では、
２．３０Ｅ−５≦Ｄ≦３．０２Ｅ−５となるため、
２．３０Ｅ−５≧Ｇ2ＶP／Ｌ  …………（３）
を満たせばよい。
式（３）より、例えば、搬送速度Ｖｐ＝２００ｍｍ／ｓ、ギャップＧ＝１．０ｍｍのとき、Ｌは８．７ｍｍ以上必要である。この（３）式を充足するように各部の位置・寸法関係を選択することによって、インク吐出口並びにその近傍域での保湿が一層十全なものとなる。
【００４８】
また紙送り方向に、既述の黒ヘッドユニット１１、マゼンタヘッドユニット１２、シアンヘッドユニット１３、及び、イエローヘッドユニット１４の各ヘッドユニット毎に湿潤領域の面積を適宜変更しても良い。即ち、紙送り方向最上流側のヘッドユニットの湿潤領域を最大の面積として、残りのヘッドユニットからは、隣り合うヘッド同士で、紙送り方向上流側のヘッドの湿潤領域の面積は下流側の面積と比較して等しいか又はより大きくなるように形成する。この様な構成によって、最も湿度の低い空気が送られる紙送り方向最上流側のヘッドユニットにおいても、蒸発量を多くすることが可能になる。
【００４９】
湿潤領域１３０と吐出口１１０との間の距離Ｌは、湿潤領域１３０からの蒸発拡散による加湿効果を考慮して短いほど好ましいが、逆に短くなるとインク滴吐出時や、ワイピング時に湿潤領域１３０と吐出口１１０でインクまたは加湿液が繋がり易く、上記距離Ｌについての最短距離は例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。湿潤領域１３０は、ノズルプレート１０１が親水性材料の場合は、疎水性材料を吐出面１００に形成した後に、エッチング、レーザー加工などによりノズルプレート表面を剥き出しにすることによって形成される。
【００５０】
または、ノズルプレートが疎水性材料であってもスパッタリング等の異方性のある成膜方法により親水性材料の湿潤領域及び疎水性表面が形成される。親水性材料としては、二酸化チタン、酸化アルミニウム等の親水性酸化物、またはこれらの酸化物表面を形成した金属、ＰＶＡ等の親水性高分子材料を適用することができる。疎水性材料は、例えばフッ素系樹脂、高分子炭化水素等が挙げられる。
【００５１】
これらの親水性材料を用いることで、加湿液に対する湿潤領域の濡れが向上するため、加湿液を湿潤領域表面全体へ均一に供給することが可能である。更に、表面に凹凸を形成して、平坦な表面の場合より接触角を小さくして濡れを向上させても良い。加湿液の湿潤領域１３０への供給は、液滴を形成しない程度に、湿潤領域の８０〜１００％が目視で判断できる液層で濡れるように、加湿液供給口１２１及び共通加湿液供給室（加湿液タンク６０）を含む加湿液供給経路の毛管力と、加湿液タンク４３の液面と吐出面１００の高さＨによる水頭圧が、釣合うようにＨを設定し、自動的に湿潤領域１３０を湿潤させるようにする（図６参照）。
【００５２】
加湿液が印刷媒体又は紙搬送手段に滴下するのを防ぐ為に、電界研磨、ブラシ研磨などにより湿潤領域の表面には、例えば、２０μｍ以上５００μｍ以下の幅の溝、又は同等の範囲の直径を有する孔を形成し、毛管力により加湿液を保持する。更に、ヘッドの水平方向の傾斜などで湿潤領域の加湿液が傾斜方向へ偏って滴るのを防ぐ為には、加湿部の外側の疎水性表面との境界部分に、偏った加湿液を保持する例えば、２０μｍ以上５００μｍ以下の溝又は、同等の範囲の直径を有する孔を形成することにより望ましい効果が得られる。
【００５３】
加湿液は、色材及び乾燥防止剤を除いたインクの成分の内、最も構成比が高い成分か、またはそれを主成分として更に残りの成分も含む溶液で構成される。即ち、加湿液は、液体の主成分である水か、またはインクを構成する浸透剤、ｐＨ調整剤、防腐防カビ剤などの成分を含む水溶液等がこれに適合する。特に顔料インクの場合は、吐出口のインクのｐＨ変化による分散性の低下を防止するために、水溶液のｐＨはインクと同程度であることが望ましい。更に、湿潤領域との濡れを向上させる為に、界面活性剤、アルコールなどにより加湿液の表面張力を調整しても良い。
【００５４】
図９は、本発明の第２の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。図９において、既述の図４との対応部は同一の符号によって示し、それらの詳細な説明は省略する。
吐出面１００には、主走査方向に整列して複数の（４色のインクＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの何れかに対応する）吐出口１１０，１１０，…が配設され、且つ、これら複数の吐出口１１０，１１０，…の列に平行且つ副走査方向に離間して（紙送り方向で見て上流側に）複数の加湿液供給口１２１，１２１，…が配設されている。吐出面１００の所定領域は、この領域内に設けられた加湿液供給口１２１，１２１，…から滲出した加湿液を気化させることによって加湿する湿潤領域１３０となる。
【００５５】
この実施形態では特に、各吐出口１１０，１１０，…周囲には図４を参照して説明したような環状の疎水性表面１１１，１１１，…に替えて各吐出口１１０，１１０，…の配列方向に連続した図示のような一連の疎水性表面１１１ｃが形成されている。この疎水性表面１１１ｃも、既述の疎水性表面１１１，１１１，…と同様に、インクのメニスカスを整え、不要インクの付着を防止し、湿潤領域１３０の加湿液と吐出口１１０，１１０，…のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合を防止するように作用する。
【００５６】
図１０は、本発明の第３の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。図１０において、既述の図９との対応部は同一の符号によって示し、それらの詳細な説明は省略する。吐出面１００には、主走査方向に整列して複数の（４色のインクＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの何れかに対応する）吐出口１１０，１１０，…が配設され、各吐出口１１０，１１０，…の配列方向に連続した一連の疎水性表面１１１ｃが図示のように形成されている。
【００５７】
この疎水性表面１１１ｃが、既述の疎水性表面１１１，１１１，…と同様に、インクのメニスカスを整え、不要インクの付着を防止し、湿潤領域１３０の加湿液と吐出口１１０，１１０，…のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合を防止するように作用する。この第３の実施形態では特に、図４や図９の実施形態におけるような複数の加湿液供給口１２１，１２１，…を配設するに替えて、単一の加湿液供給口１２１ａと、図示のように各吐出口１１０，１１０，…とそれらの配列方向に連続した一連の疎水性表面１１１ｃとを含む帯状の領域を包囲するようにして湿潤領域１３０内に溝状の加湿液供給ライン１２２が設けられている。
【００５８】
この加湿液供給ライン１２２は湿潤領域１３０の域内の表面に親水性表面でなる溝として形成され、加湿液供給口１２１ａから供給される加湿液を湿潤領域１３０に廻らせて気化させ、その域内で略均一な保湿状態が維持されるように作用する。このような構成を採ることによって、記録ヘッドの加湿液供給経路の構造を簡素化することができる。尚、疎水性表面の形状は図示のようなものに限られず、例えば図４に示されたように、各吐出口１１０，１１０，…周囲に環状の疎水性表面１１１，１１１，…を夫々島状に設け、これら複数の島状の領域を包囲するようにして溝状の加湿液供給ラインを形成してもよい。
【００５９】
図１１は、本発明の第４の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。図１１において、既述の図４との対応部は同一の符号によって示し、それらの詳細な説明は省略する。吐出面１００には、主走査方向に整列して複数の（４色のインクＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの何れかに対応する）吐出口１１０，１１０，…が配設され、且つ、これら複数の吐出口１１０，１１０，…の列に平行且つ副走査方向に離間して（即ち、紙送り方向で見て上流側に）複数の加湿液供給口１２１，１２１，…が配設されている。
【００６０】
この第４の実施形態では湿潤領域１３０を吐出口１１０，１１０，…の並びよりも紙送り方向上流側のみに設けてある。紙送り方向下流側の全域と吐出口１１０，１１０，…の並びよりも紙送り方向上流側の若干の領域に亘って疎水性表面１１１ｄが形成されている。疎水性表面１１１ｄをこのように形成することによってワイピングで吐出面を払拭する際に、ブレードが吐出口を通過するまで加湿液に触れず、従って、インクと加湿液とが混ざってしまう不都合が回避され、ワイピング後のフラッシングの回数も少なくて済む。
【００６１】
図１２は、本発明の第５の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。図１２においても、既述の図４との対応部は同一の符号によって示し、それらの詳細な説明は省略する。吐出面１００には、副走査方向に離間して且つ主走査方向に２列に整列して複数の（４色のインクＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙの何れかに対応する）吐出口１１０ａ，１１０ａ，…；吐出口１１０ｂ，１１０ｂ，…が配設され、これら各列の吐出口１１０ａ，１１０ａ，…；吐出口１１０ｂ，１１０ｂ，…は主走査方向に配列ピッチの半分の距離だけ位置（位相）がずれて、これら吐出口は全体として千鳥状に配設されている。これら複数の吐出口１１０ａ，１１０ａ，…；吐出口１１０ｂ，１１０ｂ，…に平行且つ副走査方向に離間して（即ち、紙送り方向で見て上流側に）複数の加湿液供給口１２１，１２１，…が配設されている。
【００６２】
各列の吐出口１１０ａ，１１０ａ，…；吐出口１１０ｂ，１１０ｂ，…の周囲には図示のように夫々環状の疎水性表面１１１ａ，１１１ａ，…；１１１ｂ，１１１ｂ，…が形成されている。これらの疎水性表面１１１ａ，１１１ａ，…；１１１ｂ，１１１ｂ，…も、インクのメニスカスを整え、不要インクの付着を防止し、湿潤領域の加湿液と吐出口のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合を防止する。尚、加湿液供給口の位置、数（配列ピッチ）、大きさは図示の例に限定されるものではない。
【００６３】
図１３は、本発明の第６の実施形態である記録ヘッド装置の断面図である。図１３において、既述の図５との対応部は同一の符号によって示し、それら各部の詳細な説明は省略する。吐出面１００をなすノズルプレート１０１には主走査方向に（この図では紙面に垂直な方向に）整列して複数の吐出口１１０が配設され、この吐出口１１０の列に平行且つ副走査方向に離間して（即ち、紙送り方向で見て上流側に）複数の加湿液供給口１２０が設けられている。
【００６４】
また、ノズルプレート１０１に平行に公知の圧電素子等でなる圧力発生手段１０２によって振動変位する振動板１０３が設けられている。吐出面１００の所定領域は、この領域内に設けられた加湿液供給口１２０から滲出した加湿液を気化させることによって加湿する湿潤領域１３０となる。吐出口１１０にはインク供給チューブ５０を通してインクリザーバ１４０に供給されたインクがこのリザーバ１４０に連通するインク供給口１４１を介して導かれる。
【００６５】
また、加湿液が加湿液供給チューブ６１を通して加湿液リザーバ１５０に供給され、加湿液リザーバ１５０の加湿液が加湿液供給口１２０から滲出して湿潤領域１３０で気化し、この気化した加湿液によって吐出面１００が加湿される。各吐出口１１０の周囲には環状の疎水性表面１１１が形成され、この疎水性表面１１１によってインクのメニスカスが整えられ、不要インクの付着が防止されて、湿潤領域１３０の加湿液と吐出口１１０のインクとが繋がって交じり合ってしまう不都合が防止される点も第５図を参照して説明したところと同様である。
【００６６】
この実施形態では特に、ノズルプレート１０１の一部の領域にヒータ１０４と加湿液の温度を検知するための温度検出器１０５が附設されている。ヒータ１０４は、抵抗のジュール熱により加熱するもので、電圧制御により加熱を調節される。また、ヒータ１０４は紙送り方向上流側に吐出口配列方向に（この図では紙面に垂直な方向に）帯状に伸びた形状で形成されており、用紙搬送手段の紙送りによる空気の流れで吐出口１１０へ湿潤空気が送られる。
【００６７】
また紙送り方向に並んで配置される４色（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）の各ヘッドユニット１１，１２，１３，１４（図１参照）毎にヒータの面積を並びに関連して変更しても良い。即ち、紙送り方向最上流側のヘッドユニットを最大の面積として、残りのヘッドユニットからは、隣り合うヘッド同士で、紙送り方向上流側のヘッドのヒータ面積は下流側の面積と比較して等しいか又はより大きくなるように形成する。この様な構成によって、最も湿度の低い空気が送られる紙送り方向最上流側のヘッドユニットにおいても、十分な蒸発量を確保することが可能となる。
【００６８】
ヒータ１０４は、加湿液の気化熱により湿潤領域１３０の温度が低下し、吐出口１１０のインクの温度と比較して加湿液の温度が低くなるのを防ぐのを目的として加湿液を加熱するように作用する。従って、加湿液の温度低下に起因して効果的な保湿ができなくことが回避される。加湿液の温度を検出する温度検出器１０５と図示しないインク温度検出器により、加湿液温度がインク温度と比較して０℃以上１５℃以下の範囲の温度だけ高くなるように制御される。
【００６９】
また、過剰な加熱により加湿液が沸騰して、用紙やプリンタ装置内を汚すのを防止する為に、８０℃以上になるとヒータの加熱を停止する制御も行われる。尚、この第６の実施形態では、吐出面１００の湿潤領域１３０及び疎水性表面１１１については、第１乃至第５の各実施形態について既述の何れの形態も採ることができる。
以上を総じて、本願にて提案の技術によれば、製造の精度に係る条件はさほど厳しくないため製造が容易であり、且つ、特殊なインク等を用いずとも良好な印刷ができる。また、フラッシングやクリーニングを頻繁に行わずとも記録ヘッドが保湿されて良好な状態が維持されるため、記録動作を中断させる必要がなく、記録の所要時間が短縮される。この効果はライン式の記録ヘッドである場合に顕著である。
【００７０】
更に、ノズル面と印刷媒体との間隙を払拭部材の挿入が許容される程度に大きく設定することを要せず、この間隙を短縮してインク滴の着弾に係る位置決め精度を十分に確保して高品位の記録を実現することができる。更にまた、本来保湿を要するヘッドの吐出口とその近傍に対して十分な加湿を行えるため、不所望なインク粘度の増加や吐出口の目詰まりが効果的に回避され得て記録品質を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を適用したライン式インクジェット記録装置の概要を示す平面図である。
【図２】図１のライン式インクジェット記録装置の概要を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態である記録ヘッド装置の外観を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。
【図５】図４の記録ヘッド装置の断面図である。
【図６】本発明の実施形態において加湿液貯留器から加湿液を供給する様子を表す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるワイピング動作の様子を表す図である。
【図８】本発明の実施形態の記録ヘッド装置の図４に破線図示の部分に関係して本発明の作用を分析的に説明するための模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態である記録ヘッド装置の一つの吐出面を模式的に示す正面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態である記録ヘッド装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…ヘッドユニット、１１…黒ヘッドユニット、１２…マゼンタヘッドユニット、
１３…シアンヘッドユニット、１４…イエローヘッドユニット、２０…記録紙、３０…記録紙搬送ユニット、３１…排出部、３２…給紙部、３３…ゲートローラ、３４…搬送ベルト、３５…従動ローラ、３６…駆動ローラ、３７…テンションローラ、４０…インクカートリッジ、４１…黒インクカートリッジ、４２…マゼンタインクカートリッジ、４３…シアンインクカートリッジ、４４…イエローインクカートリッジ、５０，５１，５２，５３，５４…インク供給チューブ、６０…加湿液タンク、６１…加湿液供給チューブ、６２…フロート、６３…液面スイッチ、７０…クリーニング部、７１…黒クリーニング部、７２…マゼンタクリーニング部、７３…シアンクリーニング部、７４…イエロークリーニング部、１００…吐出面、１０１…ノズルプレート、１０２…圧力発生手段、１０３…振動板、１１０…吐出口、１１１…疎水性表面、１２０，１２１…加湿液供給口、１３０湿潤領域、１４０…インクリザーバ、１４１…インク供給口、１５０…加湿液リザーバ、３００…紙搬送面
【図１】
2006062166.tif 000003
【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】
2006062166.tif 000011
【図１０】
2006062166.tif 000012
【図１１】
2006062166.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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