(57)【要約】【課題】曲げ方向を逆側に反転させて液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、液滴吐出ヘッドが捩じれても、狙いどおりに液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させることができる液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置を得る。【解決手段】流路部材１２には、ノズル１６が形成された吐出板５６と、吐出板５６と対向する対向板５８が設けられている。吐出板５６と対向板５８との間に設けられる空間を区画して複数個の液流路１４を形成する区画壁６０は、液流路１４の長手方向に延び、断面円形状とされている。液滴吐出ヘッド１０を曲げる場合に、連結部材４０による支持部材２０の把持位置がずれて液滴吐出ヘッド１０が捩じれてしまったときでも、区画壁６０の断面が円形状であるため全方向に渡って同じように曲がり、矩形状の断面である場合と比して、断面円形状の区画壁６０は、狙いどおりに曲がり、狙いどおりに液滴吐出ヘッド１０を曲げて逆側に反転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を複数個の前記流路に区画すると共に、前記吐出板及び前記対向板に向うにつれて、前記流路を流れる液体の流れ方向に対して直交する方向に切断した断面の幅が小さくなるような曲面で壁面が構成された区画壁と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を区画して前記流路を構成すると共に、前記梁部材の曲げ方向における中立軸が前記対向板側よりも前記吐出板側に寄っている区画壁と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を区画して前記流路を構成すると共に、前記吐出板に向って幅が大きくなるように形成される区画壁と、
を備える請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記区画壁は、メッキ法で成形される請求項１〜３何れか１項に記載された液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの両端を把持して前記液体吐出ヘッドに曲げ変形を与える変形付与部材と、
前記変形付与部材を制御する制御部材と、
を備える液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、サーマルインクジェットヘッドにおいて、ノズルから液滴を吐出する直前に二液を混合させることで，ヒータ上のインク焦げを抑制し，吐出された液滴の自然混合及び自然乾燥を防止する技術が記載されている。
【０００３】
そして、このサーマルインクジェットヘッドの圧力室は、基板、オリフィスプレートとなだらかな曲線を組み合わせた形状の隔壁から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−７１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、液滴吐出ヘッドの捩じれが、液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させることへの影響を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を複数個の前記流路に区画すると共に、前記吐出板及び前記対向板に向うにつれて、前記流路を流れる液体の流れ方向に対して直交する方向に切断した断面の幅が小さくなるような曲面で壁面が構成された区画壁と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を区画して前記流路を構成すると共に、前記梁部材の曲げ方向における中立軸が前記対向板側よりも前記吐出板側に寄っている区画壁と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項２に記載において、液滴を吐出する吐出部が形成された吐出板と前記吐出板に対向する対向板とを有し、前記吐出板と前記対向板との間に液体が供給される複数個の流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記吐出板と前記対向板との間に形成された空間を区画して前記流路を構成すると共に、前記吐出板に向って幅が大きくなるように形成される区画壁と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記区画壁は、メッキ法で成形されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項５に係る液滴吐出装置は、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドの両端を把持して前記液体吐出ヘッドに曲げ変形を与える変形付与部材と、前記変形付与部材を制御する制御部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１の構成によれば、流路を区画する区画壁が、矩形の場合と比して、液滴吐出ヘッドが捩じれても、液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させることへの影響を低減できる。
【００１２】
本発明の請求項２の構成によれば、流路を区画する区画壁が、矩形の場合と比して、液滴吐出ヘッドが捩じれても、液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させ易くできる。
【００１３】
本発明の請求項３の構成によれば、流路を区画する区画壁が、矩形の場合と比して、液滴吐出ヘッドが捩じれても、滑らかに液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させることができる。
【００１４】
本発明の請求項４の構成によれば、流路を区画する区画壁が、エッチング法で成形する場合と比して、成形するための工程数を少なくすることができる。
【００１５】
本発明の請求項５の構成によれば、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドが設けられない場合と比して、液滴吐出ヘッドが捩じれても、液滴吐出ヘッドを曲げて逆側に反転させることへの影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した側面図、断面図、斜視図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る流路部材を示した断面図、斜視図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの液滴吐出工程を示した工程図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの区画壁を成形する工程を示した工程図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を示した斜視図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの液滴吐出工程を示した工程図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した側面図、断面図、斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの区画壁を成形する工程を示した工程図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した側面図、断面図、斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの区画壁を成形する工程を示した工程図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの区画壁を成形する工程を示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１〜図６に従って説明する。
【００１８】
（全体構成）
図５に示されるように、液滴吐出装置１００には、高粘度（例えば８０〜１２０ｍＰａ・ｓ）の液体を被吐出物Ｐに連続吐出する液滴吐出ヘッド１０と、液体吐出ヘッド１０の両端を把持して液体吐出ヘッド１０に曲げ変形を与える変形付与部材１１と、変形付与部材１１の駆動を制御する制御部１０２と、被吐出物Ｐを搬送する複数個の搬送ロール１０４とが設けられている。
【００１９】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、液滴吐出ヘッド１０には、内部に液体が流れる液流路１４を備え、長手方向中央部に液流路１４を流れる液体を液滴として吐出するための吐出部としてのノズル１６が形成された中空チューブ状の流路部材１２が設けられている。なお、流路部材１２の構造については、詳細を後述する。
【００２０】
さらに、流路部材１２においてノズル１６が形成されない一方の面には、流路部材１２を支持する梁部材１８が接合され、流路部材１２及び梁部材１８の両端には、流路部材１２及び梁部材１８を支持する支持部材２０が設けられている。
【００２１】
また、流路部材１２の両端を支持する支持部材２０は、変形付与部材１１を構成する連結部材４０に把持され、この連結部材４０を介してエンコーダ付の回転部材４２に接続されている。つまり、流路部材１２から液滴が吐出される方向にオフセットされた位置に回転中心を備える回転部材４２によって支持部材２０が支持されるようになっている。
【００２２】
この構成により、回転部材４２が一方又は他方に回転することで、支持部材２０を介して梁部材１８は両側から押され、あるいは曲げ方向に力が加えられ、流路部材１２は、液滴吐出方向（図１で示す上方向）及びその反対方向（図１で示す下方向）に撓むようになっている。
【００２３】
そして、流路部材１２に形成された液流路１４の一端（図１（Ｂ）に示す右端）に繋がるように、ノズル１６から吐出される液体が貯留される液溜３８が設けられており、さらに、液溜３８に貯留された液体に背圧を印加する印加部材（図示省略）が設けられている。また、印加部材によって背圧が印加されて液溜３８から液流路１４へ供給され、ノズル１６まで達した液体は、流路部材１２の撓みによって生じる慣性力でノズル１６から液滴吐出方向に吐出されるようになっている。
【００２４】
また、図１（Ｂ）に示されるように、ノズル１６に対して反対方向の流路部材１２及び梁部材１８には、開口４４が設けられ、液流路１４が大気中に開放される構成となっている。そして、液流路１４を流れる液体は、開口４４の近傍に形成された液溜４８に一時的に滞留するようになっている。
【００２５】
さらに、流路部材１２に形成された液流路１４の他端（図１（Ｂ）に示す左端）には、液流路１４と繋がる液吸引プール５０が設けられており、液吸引プール５０には、図示せぬ吸引手段によって負圧が印加されている。この構成により、液溜３８から液流路１４を通って液溜４８に滞留する液体は、ノズル１６を挟んで液溜３８の逆側に設けられた液流路１４を通って液吸引プール５０に逐次吸引されるようになっている。
【００２６】
（要部構成）
次ぎに、流路部材１２に設けられる液流路１４の構造について説明する。
【００２７】
図１（Ｃ）に示されるように、流路部材１２には、ノズル１６が形成された吐出板５６と、吐出板５６と対向する対向板５８が設けられている。さらに、吐出板５６と対向板５８との間に設けられる空間を区画して複数個の液流路１４を形成する区画壁６０が設けられている。
【００２８】
区画壁６０は、液流路１４の長手方向に延び、断面円形状とされている。従って、液滴吐出ヘッド１０を曲げる場合に、連結部材４０による支持部材２０の把持位置がずれて、液滴吐出ヘッド１０が捩じれてしまったときでも、区画壁６０の断面が円形状であるため区画壁６０は全方向に渡って同じように曲がり、区画壁が矩形状の断面である場合と比して、液滴吐出ヘッド１０は、捩じれの影響を受け難くなっている。
【００２９】
ここで、区画壁６０の成形方法の一例について説明する。
【００３０】
図４に示されるように、吐出板５６又は対向板５８となる基板６２上にパターニングされたシード膜６４を形成し、電解メッキにてシード膜６４上に区画壁６０を形成させる。これにより、断面円形状の区画壁６０を得る。
【００３１】
（作用）
次ぎに、ノズル１６から液滴を吐出させる動作について説明する。
【００３２】
図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、流路部材１２によって形成された液流路１４内へ、背圧が印加された液体が供給され、開口４４の近傍で形成される液溜４８には、液体が常に供給される。
【００３３】
このとき、液溜４８では、供給不足とならないように吐出で失われる液量よりも多量の液体が一時的に保持され、余剰分の液体は負圧が印加された液吸引プール５０（図１（Ｂ）参照）によって吸引されて排出される。
【００３４】
これにより、液溜４８の液体は自由表面を形成し、ノズル１６から吐出される液滴の慣性吐出を阻害する液体の剪断抵抗などは抑制され、ノズル１６の反対方向が密閉された構造と比較して、液体が高粘度であっても吐出を阻害しにくいようになっている。
【００３５】
そして、ノズル１６から液滴を吐出させる場合には、先ず、図３（Ａ）に示されるように、ノズル１６が形成された吐出面２８が液滴吐出方向（図３に示す上方向）に凹となるように、回転体４２を回転させて梁部材１８を撓ませる。
【００３６】
さらに、図３（Ｂ）に示されるように、回転部材４２を図中矢印方向に正転させ、ノズル１６が形成された液体吐出面２８を回転部材４２に近い側、すなわち長手方向両端側から次第に液滴吐出方向（図中上）に凸へなるように撓み方向を変化させる。
【００３７】
この変化が両端から中央に近付くと、流路部材１２（あるいは梁部材１８）はある点で曲げ方向が逆側（図中上側）に反転し、図３（Ｃ）に示されるように、流路部材１２が液滴吐出方向（図中上方向）へ急激に変形する。
【００３８】
流路部材１２の長手方向中央にはノズル１６（図１（Ｂ）参照）が設けられているため、液流路１４内に供給されてノズル１６まで達している液体は、この曲げ方向が逆側に反転（座屈反転）することによる流路部材１２の液滴吐出方向への変形に伴い、慣性力を受けてノズル１６から液滴として吐出される。
【００３９】
さらに、流路部材１２の撓み量が最大となり回転部材４２を停止させたのち、図３（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転させて流路部材１２を液滴吐出方向に凹となるように撓ませて初期位置へ復帰させる。
【００４０】
ここで、前述したように、組み付け誤差等で、支持部材２０に対する連結部材４０の把持位置がずれて液滴吐出ヘッド１０が捩じれてしまうことがある。しかし、前述したように、液流路１４を構成する区画壁６０の断面が円形状であるため、区画壁６０は全方向に渡って同じように曲がり、液滴吐出ヘッド１０を曲げて逆側に反転させる動作への捩じれの影響が小さくなる。
【００４１】
また、捩じれの影響が低減された液滴吐出ヘッド１０が逆側に反転することで、ノズル１６からノズル位置によるバラツキが低減された液滴が吐出され、記録媒体Ｐに所望の厚さの膜が形成される。
【００４２】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、対向板５８と梁部材１８を別部材として説明したが、対向板を厚くして梁剛性を持たせ、対向板と梁部材を一つの部材としてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、回転部材４２を流路部材１２の両端に設けたが、図６に示されるように、回転部材７０を一側の支持部材２０に設けて、回転部材７０の回転軸を一側の支持部材２０に固定し、他側の支持部材２０を図示せぬフレーム部材に固定してもよい。
【００４４】
この場合には、図６（Ａ）に示されるように、梁部材１８の回転部材７０側半分を吐出側（図６に示す上側）に凹、他側半分を吐出側に凸とした状態を初期状態とし、梁部材１８（流路部材１２）の端部より液体を液流路１４内を通して、ノズル１６へ供給する。
【００４５】
次ぎに、図６（Ｂ）に示されるように、回転部材７０を吐出方向（図６で示す反時計方向）に回転させ、支持部材２０によって保持されている梁部材１８の一端（回転部材７０側の端部）より、吐出方向に凸となるように変形させる。
【００４６】
次ぎに、図６（Ｃ）に示されるように、ノズル１６近傍（長手方向中央付近）の曲げ方向を吐出方向に反転させる。これにより、液流路１４に供給された液体がノズル１６より液滴として吐出される。
【００４７】
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図７〜図８に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、本第２実施形態では、液流路１４を区画する区画壁７４の断面は、吐出板５６の板面に対して直交する方向に長い楕円形状とされている。
【００４９】
ここで、区画壁７４の成形方法の一例について説明する。
【００５０】
図８に示されるように、吐出板５６又は対向板５８となる基板７６上にシード膜７８を一様に形成し、さらに、液流路１４（図７（Ｃ）参照）となる部位にレジスト８０を塗布する。そして、電流を調整しながら電解メッキにてレジスト８０から露出したシード膜７８上に断面が楕円形状の区画壁７４を形成させる。
【００５１】
なお、区画壁７４の断面形状として楕円形状を例にとって説明したがこの断面形状は一例である。つまり、液滴吐出ヘッド１０を曲げる場合に、液滴吐出ヘッド１０が捩じれてしまったときでも曲げる荷重が急激に変化しない断面形状を有する区画壁であればよい。具体的には、吐出板５６及び対向板５８に向うにつれて幅が小さくなるように曲面で壁面が構成される区画壁であればよく、例えば、オーバル形状等であってもよい。
【００５２】
次ぎに、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図９〜図１１に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、本第３実施形態では、第１実施形態と違い、ノズル１６が形成される吐出板８６と吐出板８６と対向する対向板８８との間に形成された区画壁８４は、吐出板８６に向って幅（液流路１４を流れる液体の流れ方向に対して直交する方向に切断した断面の断面幅）が大きくなっている。
【００５４】
ここで、区画壁８４の成形方法の一例について説明する。
【００５５】
図１０に示されるように、対向板８８上に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより台形上のレジスト９０を形成させ、メッキにてレジスト８０が設けられていない対向板８８上に対向板８８側の幅が小さい逆台形状の区画壁８４を形成させる。区画壁８４が形成された後、レジスト９０を除去して吐出板８６を被せる。
【００５６】
このように、区画壁８４の幅を吐出板８６に向って大きくすることで、区画壁８４の曲げ方向における中立軸が対向板８８側よりも吐出板８６側に寄るため、中立軸が吐出板８６側よりも対向板８８側に寄っている場合に比して、吐出板86方向に変形し易くなり、液滴吐出ヘッド１０の吐出面２８が曲がり逆側に反転する動作への液滴吐出ヘッド10の捩じれの影響は小さくなる。
【００５７】
また、区画壁８４を幅を吐出板８６に向かって大きくすることで、滑らかな液滴吐出ヘッド１０の逆側反転する動作となる。
【００５８】
なお、区画壁８４の断面形状として吐出板８６に向って幅（断面幅）が大きくなっている形状を例にとって説明したがこの断面形状は一例である。つまり、液滴吐出ヘッド１０を曲げる場合に、液滴吐出ヘッド１０が捩じれてしまったときでもノズル１６が形成される吐出面２８を液滴を吐出させる方向に狙いどおりに曲げる区画壁であればよく、このためには、曲げ方向における中立軸が対向板８８側より吐出板８６側に寄っていればよい。具体的には、区画壁の吐出板８６側を硬度の高い材料で成形し、対向板８８側を硬度の低い材料で形成させて、曲げ方向における中立軸を吐出板８６側に寄せてもよい。
【００５９】
また、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、区画壁８４の断面を変えて曲げ方向における中立軸を吐出板８６側に寄せたが、さらに、吐出板８６の剛性を高くし、対向板８８の剛性を低くして、曲げ方向における中立軸を吐出板８６側に寄せてもよい。この場合の一例として、吐出板８６にＮｉ、ＳＵＳの板材等、対向板８８にＰＩフィルム等が採用される。
【００６０】
また、図１１に示されるように、吐出板９４上に区画壁９６を成形される場合には、吐出板９４上に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより吐出板９４側の幅が小さくなる逆台形状のレジスト９８を形成させ、メッキにてレジスト９８が設けられていない吐出板９４上に台形状の区画壁９６を形成させる。区画壁９６が形成された後、レジスト９８を除去して対向板を被せるようにしてもよい。この場合には、レジストの形状が台形である場合に比して、簡単にレジスト９８は除去される。
【符号の説明】
【００６１】
１０        液滴吐出ヘッド
１１        変形付与部材
１２        流路部材
１４        液流路（流路）
１６        ノズル（吐出部）
１８        梁部材
２２        印加部材（印加手段）
２８        吐出面
４０        回転部材（変形付与部材）
４２        連結部材（変形付与部材）
５６        吐出板
５８        対向板
６０        区画壁
７４        区画壁
８４        区画壁
８６        吐出板
８８        対向板
９６        区画壁
１００      液滴吐出装置
１０２      制御部
【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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