(57)【要約】【課題】複数のヘッドを一列に並べるときに容易に位置決めできるようにする。【解決手段】液体を吐出する複数のノズル１１が配列されたノズル列１０１を有し、ノズル１１が形成されているノズル面２ａを平面視した形状において、ノズル配列方向の一端部側に凸部１１１を有し、凸部１１１には、ノズル配列方向と直交する方向の両側に、凸部先端に収束する方向に傾斜する２つの傾斜面１１２ａ、１１２ｂを有し、ノズル配列方向の他端部側に凹部１２２を有し、凹部１２２には、凸部１１１の傾斜面１１２ａ、１１２ｂと平行な２つの傾斜面１２２ａ、１２２ｂを有し、凸部１１１の外周面には複数の突起部１３１ａ〜１３１ｃが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有し、
前記ノズルが形成されているノズル面を平面視した形状において、
ノズル配列方向の一端部側に凸部を有し、
前記凸部には、ノズル配列方向と直交する方向の両側に、凸部先端に収束する方向に傾斜する２つの傾斜面を有し、
ノズル配列方向の他端部側に凹部を有し、
前記凹部には、前記凸部の傾斜面と平行な２つの傾斜面を有し、
前記凸部の傾斜面又は前記凹部の傾斜面には複数の突起部が設けられている
ことを特徴とするヘッド。
【請求項２】
前記突起部は、少なくとも、前記凸部又は前記凹部の一方の傾斜面に１つ、他方の傾斜面に２つ設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記突起部は、少なくとも、前記凸部又は前記凹部の２つの傾斜面に跨って１つ、いずれか一方の傾斜面に１つ設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッド。
【請求項４】
前記突起部は、ノズル面と直交する厚み方向の中央部に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッド。
【請求項５】
前記凹部が形成された他端部には、前記突起部の厚み方向の端面と接触する張り出し部設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドがノズル配列方向に複数並べて配置され、
隣り合う２つの前記ヘッドは、一方のヘッドの凹部に他方のヘッドの凸部が嵌まり込み、前記他方のヘッドの凸部の突起部が前記一方のヘッドの凹部の傾斜面に当接している
ことを特徴とするヘッドユニット。
【請求項７】
前記隣り合う２つの前記ヘッドの複数のノズルの一部は、ノズル配列方向と交差する方向で重複している
ことを特徴とする請求項６に記載のヘッドユニット。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体を吐出するヘッド、又は、請求項６若しくは請求項７に記載のヘッドユニットを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体を吐出するヘッド、又は、請求項６若しくは請求項７に記載のヘッドユニット、又は請求項８に記載の液体吐出ユニットを備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッド、ヘッドユニット、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の液体を吐出するヘッド（ヘッドチップ、ヘッドモジュールなどとも称される。）をつなぎ併せて１つのヘッドユニット（長尺ヘッド、ラインヘッド）を構成することが行われている。
【０００３】
従来、ヘッド外形状を平行四辺形状とすることでノズル配列方向の両端部に傾斜面を形成して一列に並べるもの（特許文献１）、ヘッドのノズル配列方向の両端部を階段形状に形成して一列に並べるもの（特許文献２）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２３１７３１号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている平行四辺形状のヘッドを一列に並べるとき、隣り合うヘッドを突き当てただけではノズル配列方向と直交する方向にすべりが生じるため、ノズル配列方向と直交する方向での位置を決める位置決め手段が別途必要になるという課題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている階段形状の端部を有するヘッドを突き当てて一列に並べるとき、隣り合うヘッドの階段形状が高精度に形成されていなければ突き当てができないという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数のヘッドを一列に並べるときに容易に位置決めできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有し、
前記ノズルが形成されているノズル面を平面視した形状において、
ノズル配列方向の一端部側に凸部を有し、
前記凸部には、ノズル配列方向と直交する方向の両側に、凸部先端に収束する方向に傾斜する２つの傾斜面を有し、
ノズル配列方向の他端部側に凹部を有し、
前記凹部には、前記凸部の傾斜面と平行な２つの傾斜面を有し、
前記凸部の傾斜面又は前記凹部の傾斜面には複数の突起部が設けられている
構成とした。
【０００９】
本発明によれば、複数のヘッドを一列に並べるときに容易に位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るヘッドの内部構成の一例の断面説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るヘッドのノズル側の平面説明図である。
【図３】同ヘッドをノズル面側から見た斜視説明図である。
【図４】同ヘッドをノズル面側と反対側から見た斜視説明図である。
【図５】図４と反対方向から見た斜視説明図である。
【図６】２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【図７】同じく図６のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るヘッドユニットのノズル面側から見た平面説明図である。
【図９】同じくベース部材に配置した状態の平面説明図である。
【図１０】同じくノズル側から見た斜視説明図である。
【図１１】同じくノズル面と反対側の面側から見た斜視説明図である。
【図１２】同じくベース部材に配置した状態の斜視説明図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るヘッドの平面説明図である。
【図１４】２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係るヘッドの平面説明図である。
【図１６】同ヘッドを並べたヘッドユニット状態での斜視説明図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るヘッドの平面説明図である。
【図１８】本発明の第６実施形態に係る２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【図１９】同じく図１８のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図２０】本発明の第７実施形態に係るヘッドの平面説明図である。
【図２１】同じく２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【図２２】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体を吐出するヘッドの内部構成の一例について図１を参照して説明する。図１は同ヘッドの断面説明図である。
【００１２】
ヘッド１は、ノズル板２と、個別流路基板３と、圧電素子４と、共通液室基板５などを備えている。
【００１３】
ノズル板２には、液体を吐出する複数のノズル１１が形成されている。
【００１４】
個別流路基板３は、ノズル１１が通じる個別液室１２などの個別流路を形成する流路板３１と、個別液室１２の壁面を形成する変形可能な振動板３２と、振動板３２を変形させる圧電素子４を収容する保持基板３３とを有している。振動板３２と撓み変形する圧電素子４で圧電アクチュエータを構成している。保持基板３３には個別液室１２に通じる開口部１３が設けられている。
【００１５】
共通液室基板５は、開口部１３を通じて各個別液室１２に液体を供給する共通液室１５を形成する。共通液室１５には、外部からの共通液室基板５に設けた液体供給口１６を介して所要の液体が供給される。
【００１６】
このヘッド１においては、圧電素子４に駆動電圧を与えることで、例えば、圧電素子４が振動板３２の面内方向に収縮して、振動板３２が個別液室１２側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル１１から液体が吐出される。駆動方式はこれに限るものではない。
【００１７】
次に、本発明の第１実施形態について図２ないし図７を参照して説明する。図２は同実施形態に係るヘッドのノズル側の平面説明図である。図３は同ヘッドをノズル面側から見た斜視説明図、図４は同ヘッドをノズル面側と反対側から見た斜視説明図、図５は図４と反対方向から見た斜視説明図である。図６は２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図、図７は同じく図６のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【００１８】
ヘッド１は、ノズル面２ａに、複数のノズル１１が配列された複数のノズル列１０１（仮想線で囲む領域を１つのノズル列とする。以下の図では仮想線を省略する。）を有している。
【００１９】
ヘッド１は、平面視で、外形状において、ノズル配列方向の一端部側に凸部１１１を有している。凸部１１１には、ノズル配列方向と直交する方向の両側に、凸部先端に収束する方向に傾斜する２つの傾斜面１１２ａ、１１２ｂを有している。
【００２０】
ヘッド１は、ノズル配列方向の他端部側に凹部１２１を有している。凹部１２１は凸部１１１と同じ形状であり、凸部１１１の傾斜面１１２ａ、１１２ｂと平行な２つの傾斜面１２２ａ、１２２ｂを有している。
【００２１】
そして、ヘッド１の凸部１１１の外周面、ここでは、傾斜面１１２ａに２つの突起部１３１ａ、１３１ｂが、傾斜面１１２ｂに１つの突起部１３１ｃが設けられている。突起部１３１ａ〜１３１ｃは、傾斜面１１２ａ、１１２ｂを構成している個別流路基板３の外周面に設けている。つまり、傾斜面１１２ａ、１１２ｂは、ノズル面２ａに垂直なヘッド１の厚み方向の中央部に設けている。
【００２２】
このように構成することで、例えば２つのヘッド１（１Ａ、１Ｂとする。）をノズル配列方向に並べて配置するとき、図６に示すように、隣り合う２つのヘッド１の一方のヘッド１Ａの凹部１２１に他方のヘッド１Ｂの凸部１１１が嵌め込む。
【００２３】
そして、他方のヘッド１Ｂの凸部１１１の２つの突起部１３１ａ、１３１ｂを一方のヘッド１Ａの凹部１２１の傾斜面１２２ａに当接させ、他方のヘッド１Ｂの凸部１１１の１つの突起部１３１ｃを一方のヘッド１Ａの凹部１２１の傾斜面１２２ｂに当接させる。
【００２４】
ここで、図６に矢印で示すように、例えばヘッド１Ｂをヘッド１Ａ（固定とする）に向けて押圧力Ｐでノズル配列方向から押圧する、このとき、押圧力Ｐは、ノズル配列方向の分力Ｐ０とともに、傾斜面１１２ａ、１１２ｂに向かう拡散方向の分力Ｐ１、Ｐ２に分けられる。
【００２５】
したがって、一方向（ノズル配列方向）からの押圧力Ｐを与えることで、ノズル配列方向でヘッド１Ａと１Ｂが位置決めされるとともに、ノズル配列方向と直交する方向においてもヘッド１Ａと１Ｂとの位置決めが行われる。
【００２６】
このように、他方のヘッド１Ｂの凸部１１１と一方のヘッド１Ａの凹部１２１とが３点で接触し、３点でノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向における位置を決めることができ、ヘッド１Ａ、１Ｂの位置決めを容易に行って並べることができるようになる。
【００２７】
また、本実施形態では、前述したように、突起部１３１ａ〜１３１ｃは厚み方向の中央部に設けている。一方、ノズル板２は個別流路基板３及び共通液室基板５よりも凹部１２１側の形状を大きくして、張り出し部２１を設けている。
【００２８】
ここで、図７に示すように、ノズル板２のノズル面２ａを下側に向けてベース部材２０２にて保持する場合、ヘッド１Ａの凹部１２１の張り出し部２１にヘッド１Ｂの凸部１１１の突起部１３１ａ〜１３１ｃが厚み方向の端面１３３が当接する。
【００２９】
これにより、ヘッド１Ａと１Ｂの厚み方向の位置決めを行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態について図８ないし図１１を参照して説明する。図８は同実施形態に係るヘッドユニットのノズル面側から見た平面説明図、図９は同じくベース部材に配置した状態での平面説明図、図１０は同じくノズル側から見た斜視説明図、図１１はノズル面と反対側の面側から見た斜視説明図、図１２は同じくベース部材に配置した状態の斜視説明図である。
【００３１】
ヘッドユニット２０１は、上記第１実施形態に係る複数のヘッド１をベース部材２０２上にノズル配列方向に一列に並べて配置したものである。隣り合うヘッド１、１は、合う８に示す重複範囲１０２の範囲で一部のノズル１１がノズル配列方向と直交する方向で重複して配置される。これにより、複数のヘッド１のノズル列１０１がヘッド並び方向に一列に配列されたラインヘッドを構成できる。なお、以下では、複数のヘッド１の並びをヘッド列２００と称する。
【００３２】
ベース部材２０２には、各ヘッド１のノズル列１０１に対向する部分が開口した開口部２０３が設けられている。
【００３３】
そして、ベース部材２０２の一端部側には、ヘッド列２００の先端側（凸部１１１が露出する側とする。）のヘッド１の凸部１１１に対向して受け部２０４を設けている。受け部２０４には、ヘッド１の凸部１１１の傾斜面１１２ａ、１１２ｂと平行な傾斜面を有する凹部２２１が設けられている。
【００３４】
ベース部材２０２の他端部２０５とヘッド列２００の後端側（凹部１２１が露出する側とする。）との間に、ヘッド列２００をノズル配列方向に押圧する弾性部材であるばね２０６を設けて、前述した図６の押圧力Ｐと同様な方向の押圧力をヘッド列２００に与えている。
【００３５】
したがって、前述した第１実施形態で説明したように、隣り合う２つヘッド１の凸部１１１と凹部１２１とが３点で接触し、３点でノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向における位置を決めることができる。
【００３６】
このようにして、複数のヘッド１の位置決めを容易に行って並べることができ、長尺ヘッドとなるヘッドユニットを容易に構成することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同実施形態に係るヘッドの平面説明図、図１４は２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【００３８】
本実施形態では、ヘッド１の凸部１１１には、２つの傾斜面１１２ａ、１１２ｂに跨って１つの突起部１３２を設け、２つの傾斜面１１２ａ、１１２ｂのいずれか一方（ここでは、傾斜面１１２ａ）に１つの突起部１３１を設けている。
【００３９】
このように、突起部１３１、１３２の２つを設ける場合でも、突起部１３２が他方のヘッド１の凹部１２１の傾斜面１２２ａ、１２２ｂの両方に当接するので、突起部１３１と合わせて３点で２つのヘッド１，１を当接させることができる。
【００４０】
これにより、３点でノズル配列方向及びノズル配列方向と直交する方向における位置を決めることができ、ヘッド１、１の位置決めを容易に行って並べることができるようになる。
【００４１】
次に、本発明の第４実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は同実施形態に係るヘッドの平面説明図、図１６は同ヘッドを並べたヘッドユニット状態での斜視説明図である。
【００４２】
本実施形態では、ヘッド１のノズル板２には、凹部１２１側の端部にノズル配列方向と直交する方向の切欠部２２を設けている。
【００４３】
これにより、図１６に示すように、複数のヘッド１を並べるときにベース部材２０２との間に弾性部材などの押圧部材を保持することが容易になる。
【００４４】
次に、本発明の第５実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態に係るヘッドの平面説明図である。
【００４５】
本実施形態では、ヘッド１の凸部１１１は、ノズル配列方向と直交する方向の中央部及び両端部にはそれぞれ平坦部１１３ａ、１１３ｂを設けて、部分的に傾斜面１１２ａ、１１２ｂを設けている。
【００４６】
同様に、ヘッド１の凹部１２１は、ノズル配列方向と直交する方向の中央部及び両端部にはそれぞれ平坦部１２３ａ、１２３ｂを設けて、部分的に傾斜面１２２ａ、１２２ｂを設けている。
【００４７】
次に、本発明の第６実施形態について図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同実施形態に係る２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図、図１９は同じく図１８のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【００４８】
本実施形態では、前記第１実施形態でノズル板２に設けた張り出し部２１に代えて、共通液室基板５に、突起部１３１ａ〜１３１ｃの厚み方向の端面が当接する張り出し部５１を設けている。
【００４９】
この場合には、共通液室基板５を基準面側にして複数のヘッド１を並べるときに、厚み方向の位置決めを行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の第７実施形態について図２０を参照して説明する。図２０は同実施形態に係るヘッドの平面説明図、図２１は同じく２つのヘッドを当接させた状態での要部平面説明図である。
【００５１】
本実施形態では、ヘッド１の凹部１２１の傾斜面１２２ａ、１２２ｂに突起部１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃを設けている。
【００５２】
このように凹部１２１側に突起部１３１を配置しても、前記第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００５３】
なお、凹部の傾斜面（外周面）に突起部を設ける構成は、前記第２実施形態ないし第６実施形態に係るヘッドユニット、ヘッドにも同様に適用することができる。
【００５４】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図２２を参照して説明する。図２２は同装置の概略説明図である。
【００５５】
この液体を吐出する装置は、フルライン型ヘッドを備える装置であり、装置本体１００１と乾燥時間を稼ぐ出口ユニット１００２とを並置している。
【００５６】
この装置においては、液体が付着するものである媒体１０１０として連続紙を使用している。媒体１０１０は、元巻きローラ１０１１から巻き出され、搬送ローラ１０１２〜１０１８によって搬送されて、巻取りローラ１０２１にて巻き取られる。なお、本発明を適用する装置はシート状媒体を使用するものでもよい。
【００５７】
媒体１０１０は、搬送ローラ１０１３と搬送ローラ１０１４との間で、搬送ガイド部材１０１９上を液体吐出ユニット１００５に対向して搬送され、液体吐出ユニット１００５から吐出される液体によって画像が形成される。
【００５８】
ここで、液体吐出ユニット１００５は、例えば前記各実施形態におけるヘッド１をノズル配列方向に並べたヘッドユニット１０５１と、ヘッドユニット１０５１に液体を供給する共通液体供給部材１０５２とを一体化して構成している。また、前記各実施形態におけるヘッドユニット２０１を媒体搬送方向に複数並べて液体吐出ユニット１００５を構成することもできる。
【００５９】
このように、この液体を吐出する装置は、本発明に係るヘッド又はヘッドユニットを備えているので、ヘッドを並べるときの位置決めを容易に行うことができる。
【００６０】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【００６１】
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
【００６２】
また、「液体を吐出する装置」には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【００６３】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【００６４】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【００６５】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【００６６】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【００６７】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【００６８】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【００６９】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【００７０】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【符号の説明】
【００７１】
１  ヘッド
２  ノズル板
３  個別流路基板
４  圧電素子
５  共通液室基板
１１  ノズル
１５  共通液室
１０１  ノズル列
１１１  凸部
１１２ａ、１１２ｂ  傾斜面
１２１  凹部
１２２ａ、１２２ｂ  傾斜面
１３１ａ〜１３１ｃ  突起部
２０１  ヘッドユニット
２０２  ベース部材
１００５  液体吐出ユニット
１０５１  ヘッドユニット
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2018008398.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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