(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を存して配列された複数のノズルと、
前記ノズル毎に設けられ、インクを加圧して前記ノズルから吐出させる複数のアクチュエータと、を具備し、
前記アクチュエータは、
絶縁層の上に設けられた圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続された共通電極と、前記圧電素子に電気的に接続されるとともに前記共通電極と協働して前記圧電素子を挟み込んだ個別電極と、を含み、
全てのアクチュエータの前記共通電極は、前記絶縁層に設けられた共通した第１の通電パターンに電気的に接続されているとともに、全てのアクチュエータの前記個別電極は、前記絶縁層に設けられた複数の第２の通電パターンに個別に電気的に接続され、
前記第１の通電パターンおよび前記第２の通電パターンは、前記絶縁層の上で互いに重なり合うことなく離れているとともに、
前記ノズルは、前記絶縁層を有するノズルプレートに形成され、前記アクチュエータは、前記ノズルを取り囲むように前記ノズルプレートに内蔵され、
前記ノズルの配列方向に隣り合う前記アクチュエータの前記共通電極は、前記圧電素子の外周部の間に跨る配線部を介して電気的に接続されているとともに、前記配線部が前記絶縁層の上で前記第１の通電パターンに電気的に接続され、
前記個別電極は、前記圧電素子の外周部から前記共通電極の前記配線部とは異なる方向を向くように前記絶縁層の上に導かれた配線部を有し、前記個別電極の前記配線部が前記絶縁層の上で前記第２の通電パターンに電気的に接続されたインクジェットヘッド。
【請求項２】
複数のノズルと、
前記ノズル毎に設けられ、インクを加圧して前記ノズルから吐出させる複数のアクチュエータと、を具備し、
前記アクチュエータは、
絶縁層の上に設けられた圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続された第１の電極と、前記圧電素子に電気的に接続されるとともに前記第１の電極と協働して前記圧電素子を挟み込んだ第２の電極と、を含み、
前記アクチュエータの前記第１の電極は、前記絶縁層に設けられた第１の通電パターンに電気的に接続されているとともに、前記アクチュエータの前記第２の電極は、前記絶縁層に設けられた第２の通電パターンに電気的に接続され、
前記第１の通電パターンおよび前記第２の通電パターンは、前記絶縁層の上で互いに重なり合うことなく離れているとともに、
前記ノズルは、前記絶縁層を有するノズルプレートに形成され、前記アクチュエータは、前記ノズルを取り囲むように前記ノズルプレートに内蔵され、
前記ノズルの配列方向に隣り合う前記アクチュエータの前記第１の電極は、前記圧電素子の外周部の間に跨る配線部を介して電気的に接続されているとともに、前記配線部が前記絶縁層の上で前記第１の通電パターンに電気的に接続され、
前記第２の電極は、前記圧電素子の外周部から前記第１の電極の前記配線部とは異なる方向を向くように前記絶縁層の上に導かれた配線部を有し、前記第２の電極の前記配線部が前記絶縁層の上で前記第２の通電パターンに電気的に接続されたインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項の記載において、前記ノズルプレートは、前記複数のノズルを一組とする複数のノズル列を備えており、各ノズル列は、前記ノズルから吐出されたインクにより画像が形成される記録媒体の搬送方向に延びているとともに、前記記録媒体の搬送方向と直交する方向に互いに間隔を存して配列されたインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項３の記載において、前記第１の通電パターンは、前記ノズル列の長手方向に沿う中央部で隣り合う二つのノズルの間を通して配線されているとともに、前記第１の電極の前記配線部は、前記第１の通電パターンと交差するように前記ノズル列に沿って延びているインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記第２の通電パターンは、前記第１の通電パターンから離れた位置で前記ノズル列が延びる方向に沿って互いに間隔を存して並んでいるインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１または請求項２のいずれか一項の記載において、
前記ノズルプレートは、前記インクジェットヘッドの長手方向に間隔を存して複数のノズル列が形成され、
前記各ノズル列は、複数個のノズルが前記インクジェットヘッドの長手方向と直交する方向に対し一定の角度を有する斜めの方向に互いに間隔を存して直線状に規則的に配列され、
前記第１の通電パターンは、共通した一本の基幹配線を備え、
前記基幹配線は、前記各アクチュエータの列の長手方向に沿う中央部を通って前記ノズルプレートの長手方向に延び、
前記第２の通電パターンは、前記基幹配線を境として第１のパターン群と第２のパターン群とに分けられているインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載されたインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、複数のノズルと、個々のノズルに対応した複数のアクチュエータと、を備えている。
【０００３】
アクチュエータは、例えばシリコン基板のような母材の上に設けられている。アクチュエータは、圧電素子と、圧電素子に電圧を印加する共通電極および個別電極と、を有している。圧電素子は、共通電極と個別電極との間で挟み込まれている。
【０００４】
共通電極および個別電極は、母材の上に形成された複数の導体パターンを介してインクジェットヘッドの外部のテープキャリアパッケージに電気的に接続されている。テープキャリアパッケージは、アクチュエータを駆動する駆動回路を搭載している。
【０００５】
駆動回路から共通電極および個別電極を介して圧電素子に電界が印加されると、圧電素子が変形してインクを加圧する。加圧されたインクの一部はインク滴となってノズルから記録媒体に向けて吐出し、記録媒体の上に画像を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−９６１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧電素子を共通電極と個別電極との間で挟み込んだアクチュエータを有するインクジェットヘッドによると、二種類の電極が母材の上で母材の厚み方向に積層されている。
【０００８】
そのため、共通電極に接続された導体パターンと、個別電極に接続された導体パターンとを電気的に切り離すために、導体パターンの間に絶縁膜を介在させる必要がある。
【０００９】
したがって、導体パターンの間に専用の絶縁膜を形成しなくてはならず、インクジェットヘッドを製造するプロセスが煩雑化するのを避けられない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、インクジェットヘッドは、間隔を存して配列された複数のノズルと、前記ノズル毎に設けられ、インクを加圧して前記ノズルから吐出させる複数のアクチュエータと、を備えている。
【００１１】
前記アクチュエータは、絶縁層の上に設けられた圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続された共通電極と、前記圧電素子に電気的に接続されるとともに前記共通電極と協働して前記圧電素子を挟み込んだ個別電極と、を含んでいる。全てのアクチュエータの前記共通電極は、前記絶縁層に設けられた共通した第１の通電パターンに電気的に接続されている。全てのアクチュエータの前記個別電極は、前記絶縁層に設けられた複数の第２の通電パターンに個別に電気的に接続されている。前記第１の通電パターンおよび前記第２の通電パターンは、前記絶縁層の上で互いに重なり合うことなく離れている。前記ノズルは、前記絶縁層を有するノズルプレートに形成され、前記アクチュエータは、前記ノズルを取り囲むように前記ノズルプレートに内蔵され、前記ノズルの配列方向に隣り合う前記アクチュエータの前記共通電極は、前記圧電素子の外周部の間に跨る配線部を介して電気的に接続されているとともに、前記配線部が前記絶縁層の上で前記第１の通電パターンに電気的に接続され、前記個別電極は、前記圧電素子の外周部から前記共通電極の前記配線部とは異なる方向を向くように前記絶縁層の上に導かれた配線部を有し、前記個別電極の前記配線部が前記絶縁層の上で前記第２の通電パターンに電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を概略的に示す側面図。
【図２】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの平面図。
【図３】図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図。
【図４】図３のＦ４−Ｆ４線に沿う断面図。
【図５】第１の実施形態において、アクチュエータの共通電極に接続された配線部と、アクチュエータの個別電極に接続された配線部との位置関係を示す平面図。
【図６】第１の実施形態において、保護層を構成するベースに振動板を積層した状態を示す断面図。
【図７】第１の実施形態において、振動板の上に第１の電極の基となる薄膜を形成した状態を示す断面図。
【図８】第１の実施形態において、振動板の上に第１の電極を形成した状態を示す断面図。
【図９】第１の実施形態において、圧電体膜で振動板および第１の電極を覆った状態を示す断面図。
【図１０】第１の実施形態において、第１の電極の上に圧電体層を形成した状態を示す断面図。
【図１１】第１の実施形態において、圧電体層の上に第２の電極の基となる薄膜を形成した状態を示す断面図。
【図１２】第１の実施形態において、圧電体層の上に第２の電極を形成した状態を示す断面図。
【図１３】第１の実施形態において、第２の電極および振動板の上に電極保護膜を積層した状態を示す断面図。
【図１４】第１の実施形態において、第１の基板にインク圧力室を形成した状態を示す断面図。
【図１５】第１の実施形態において、振動板から電極保護膜を除去した状態を示す断面図。
【図１６】第１の実施形態において、第２の電極および振動板の上に保護層を積層した状態を示す断面図。
【図１７】第１の実施形態において、保護層の上に撥液膜を形成するとともに、保護層および撥液膜にノズルを形成した状態を示す断面図。
【図１８】第１の実施形態において、撥液膜の上にノズル保護膜を形成した状態を示す断面図。
【図１９】第１の実施形態において、第１の基板の上にインク流通室を有する第２の基板を接着した状態を示す断面図。
【図２０】第１の実施形態において、ノズル保護膜を剥離してノズルを露出させた状態を示す断面図。
【図２１】第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの平面図。
【図２２】第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図。
【図２３】第２の実施形態において、アクチュエータの共通電極に接続された配線部と、アクチュエータの個別電極に接続された配線部との位置関係を示す平面図。
【図２４】第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態について、図１ないし図２０を参照して説明する。
【００１４】
図１は、インクジェット記録装置１００の一例を概略的に示している。インクジェット記録装置１００は、インクジェット記録装置１００の外郭を構成する箱形の筐体１０１を備えている。図１に示すように、給紙カセット１０２、排紙トレイ１０３、搬送路１０４および保持ドラム１０５が筐体１０１の内部に収容されている。
【００１５】
給紙カセット１０２は、記録媒体の一例である用紙Ｓを収容する要素であって、筐体１０１の底部に配置されている。用紙Ｓとしては、例えば無地の用紙、アート紙あるいはＯＨＰシート等を用いることができる。排紙トレイ１０３は、筐体１０１の上部に設けられて、筐体１０１の外に露出されている。
【００１６】
搬送路１０４は、給紙カセット１０２に連続する上流部１０４ａと、排紙トレイ１０３に連続する下流部１０４ｂとを備えている。給紙カセット１０２に収容された用紙Ｓは、ローラ１０６により一枚づつ搬送路１０４の上流部１０４ａに送り出される。
【００１７】
保持ドラム１０５は、給紙カセット１０２と排紙トレイ１０３との間に配置されている。給紙カセット１０２から搬送路１０４の上流部１０４ａに送り出された用紙Ｓは、保持ドラム１０５の外周面１０５ａを経由して搬送路１０４の下流部１０４ｂに導かれる。具体的には、保持ドラム１０５は、その外周面１０５ａに用紙Ｓを保持した状態で周方向に一定の速度で回転するように構成されている。
【００１８】
図１に示すように、保持ドラム１０５の周囲に、用紙押圧装置１０８、画像形成装置１０９、除電装置１１０およびクリーニング装置１１１が配置されている。用紙押圧装置１０８、画像形成装置１０９、除電装置１１０およびクリーニング装置１１１は、保持ドラム１０５の回転方向に沿う上流から下流に向けて順番に並んでいる。
【００１９】
用紙押圧装置１０８は、搬送路１０４の上流部１０４ａから保持ドラム１０５の外周面１０５ａに供給された用紙Ｓを保持ドラム１０５の外周面１０５ａに押し付ける。保持ドラム１０５の外周面１０５ａに押し付けられた用紙Ｓは、静電力により保持ドラム１０５の外周面１０５ａに吸着される。
【００２０】
画像形成装置１０９は、保持ドラム１０５の外周面１０５ａに吸着された用紙Ｓに画像を形成するための要素である。本実施形態の画像形成装置１０９は、例えばシアン画像を形成する第１のインクジェットヘッド１Ａ、マゼンダ画像を形成する第２のインクジェットヘッド１Ｂ，イエロー画像を形成する第３のインクジェットヘッド１Ｃおよびブラック画像を形成する第４のインクジェットヘッド１Ｄを備えている。第１ないし第４のインクジェットヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、保持ドラム１０５の回転方向に間隔を存して配列されている。保持ドラム１０５の回転方向は、保持ドラム１０５の外周面１０５ａに沿って搬送される用紙Ｓの搬送方向と言い換えることができる。
【００２１】
除電装置１１０は、所望の画像が形成された用紙Ｓの除電を行うとともに、除電後に用紙Ｓを保持ドラム１０５の外周面１０５ａから剥離させる機能を有する。保持ドラム１０５の外周面１０５ａから剥離された用紙Ｓは、搬送路１０４の下流部１０４ｂを通って排紙トレイ１０３に導かれる。
【００２２】
クリーニング装置１１１は、用紙Ｓが剥離された保持ドラム１０５の外周面１０５ａを清掃する機能を有する。クリーニング装置１１１は、除電装置１１０よりも保持ドラム１０５の回転方向に沿う下流側において、保持ドラム１０５の外周面１０５ａに接する位置と、保持ドラム１０５の外周面１０５ａから離脱する位置との間で移動可能となっている。
【００２３】
さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、用紙Ｓの表と裏を反転させる反転装置１１２を備えている。反転装置１１２は、除電装置１１０により保持ドラム１０５の外周面１０５ａから剥離された用紙Ｓを反転させて搬送路１０４の上流部１０４ａに戻す。これにより、用紙Ｓは、表と裏が反転された状態で再び保持ドラム１０５の外周面１０５ａに供給される。よって、用紙Ｓの表と裏の両面に所望の画像を形成することができる。
【００２４】
画像形成装置１０９を構成する第１ないし第４のインクジェットヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、基本的に共通の構成を有している。そのため、本実施形態では、第１のインクジェットヘッド１Ａの構成を代表して説明する。
【００２５】
図２ないし図４に示すように、第１のインクジェットヘッド１Ａは、用紙Ｓの搬送方向と直交する方向に延びる細長い形状を有している。図３に示すように、第１のインクジェットヘッド１Ａは、ノズルプレート２とヘッド本体３とで構成されている。ノズルプレート２は、振動板４、保護層５および撥液膜６を有する三層構造である。
【００２６】
振動板４は、絶縁層の一例であって、例えば電気絶縁性を有するシリコン酸化膜で形成されている。振動板４は、表面４ａおよび裏面４ｂを有している。振動板４の厚さは、概ね１０μｍである。第１の実施形態では、シリコン酸化膜は、熱酸化により基板温度を約１０００℃として形成した。シリコン酸化膜の製法としては、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いることができる。
【００２７】
保護層５は、振動板４の裏面４ｂに積層されている。保護層５は、例えばポリイミドのような樹脂材料で形成されている。保護層５の厚さは、６μｍである。第１の実施形態では、保護層５は、例えばスピンコーティングにより形成されている。保護層５の材料としては、例えばポリ尿素のような樹脂材料、ＳｉＯ２のような酸化膜を用いることも可能である。この場合、保護層５の膜厚は、概ね３〜２０μｍである。
【００２８】
撥液膜６は、保護層５に積層されている。撥液膜６は、例えばフッ素樹脂のようなインクをはじく特性を有する材料で形成されている。第１の実施形態では、撥液膜６は、例えばスピンコーティングにより形成されている。撥液膜６の膜厚は、概ね０．１〜５μｍ、好ましくは１μｍである。撥液膜６は、ノズルプレート２の表面となるノズル面７を構成している。ノズル面７は、用紙Ｓの被印字面と向かい合うように第１のインクジェットヘッド１Ａの外に露出されている。
【００２９】
図２に示すように、複数のノズル列１０がノズルプレート２に形成されている。ノズル列１０は、矢印Ｘで示す第１のインクジェットヘッド１Ａの長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。第１のインクジェットヘッド１Ａの長手方向とは、矢印Ｙで示す用紙Ｓの搬送方向と直交する方向のことを指しており、用紙Ｓの幅方向と一致する。
【００３０】
各ノズル列１０は、例えば１０個のノズル１１を有している。ノズル１１は、用紙Ｓの搬送方向（Ｙ方向）に対し一定の角度αを有する斜めの方向に互いに間隔を存して直線状に規則的に配列されている。
【００３１】
ノズル１１は、ノズルプレート２を厚み方向に貫通する孔である。ノズル１１の直径は、例えば２０μｍである。ノズル１１は、ノズルプレート２のノズル面７およびノズル面７の反対側に位置された振動板４の表面４ａに開口されている。
【００３２】
第１の実施形態によると、ノズル列１０は、用紙Ｓの搬送方向（Ｙ方向）に沿って延びているとともに、用紙Ｓの搬送方向と直交するノズルプレート２の長手方向（Ｘ方向）に沿って１２０列に亘って配置されている。
【００３３】
したがって、第１の実施形態のノズルプレート２は、１２００個のノズル１１を有している。これらノズル１１は、少なくとも用紙Ｓの幅方向に沿う長さに亘って二次元的にマトリクス状に配列されたノズル群を構成している。
【００３４】
さらに、ノズル面７に開口された全てのノズル１１は、所望の解像度を得るために、ノズルプレート２の長手方向（Ｘ方向）に一定のピッチＰで並べられている。
【００３５】
ヘッド本体２は、第１の基板１２および第２の基板１３を有している。第１の基板１２は、例えば単一のシリコン基板で形成されている。第１の基板１２の厚さは、６７５μｍである。第１の基板１２は、振動板４の表面４ａに積層されて振動板４と一体化されている。
【００３６】
ノズル１１と同数のインク圧力室１４が第１の基板１２に形成されている。インク圧力室１４は、例えば直径が２５０μｍの円筒状であり、ノズル１１と同軸となるように第１の基板１２を厚み方向に貫通している。このため、ノズル１１のピッチＰは、各ノズル１１に付随するインク圧力室１４が隣り合うノズル１１のインク圧力室１４と干渉することがない値に定められている。
【００３７】
インク圧力室１４の一方の開口端は、振動板４によって塞がれている。言い換えると、振動板４は、インク圧力室１４に露出されている。インク圧力室１４は、ノズル１１に対応するように設けられており、各インク圧力室１４の中央に各ノズル１１が連通されている。
【００３８】
第２の基板１３は、例えばステンレスのような金属材料で構成されている。第２の基板１３の厚さは、例えば４ｍｍである。第２の基板１３は、第１の基板１２の表面１２ａに積層されているとともに、例えばエポキシ系の接着剤を用いて第１の基板１２に固定されている。
【００３９】
複数のインク流通室１５が第２の基板１３の内部に形成されている。インク流通室１５は、第２の基板１３の厚み方向に沿う深さが２ｍｍの円筒状である。画像形成用のインクは、第１のインクジェットヘッド１Ａの外部からインク供給口１６を通じてインク流通室１５に供給される。
【００４０】
インク流通室１５は、連通口１７を通じてインク圧力室１４に通じている。連通口１７は、ノズル１１よりも小径な孔である。連通口１７は、ノズル１１と同軸となるように第２の基板１３に形成されている。そのため、インク供給口１６からインク流通室１５に分配されたインクは、連通口１７を通じてインク圧力室１４に供給される。
【００４１】
第１の実施形態では、インク供給口１６は、インク流通室１５の中央に位置されている。さらに、連通口１７にしてもインク流通室１５の中央およびインク圧力室１４の中央に位置されている。この結果、インクが複数のインク流通室１５から複数のインク圧力室１４に供給される際の流路抵抗が均等化されて、インク圧力室１４に供給されるインク量のばらつきが抑制されている。
【００４２】
第２の基板１３は、ステンレスに限らず、例えばアルミニウム合金、チタンのようなその他の金属材料で形成してもよい。加えて、第２の基板１３を形成する材料は金属に限らない。例えば、ノズルプレート２および第１の基板１２との膨張係数の差異を考慮して、インク吐出圧力に影響を及ぼさない範囲内で他の材料を用いることができる。
【００４３】
具体的には、セラミック材料としてのアルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウムなどの窒化物・酸化物を用いることができる。さらに、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材料を用いることができる。
【００４４】
図３および図４に示すように、第１の実施形態のノズルプレート２は、インクを加圧する複数のアクチュエータ２０を内蔵している。アクチュエータ２０は、ノズル１１毎に設けられている。
【００４５】
言い換えると、アクチュエータ２０は、複数のノズル列１０に対応する複数のアクチュエータ列２１を構成している。各アクチュエータ列２１は、１０個のアクチュエータ２０を有している。
【００４６】
したがって、アクチュエータ列２１は、用紙Ｓの搬送方向（Ｙ方向）に沿って延びているとともに、用紙Ｓの搬送方向と直交するノズルプレート２の長手方向（Ｘ方向）に沿って１２０列に亘って配置されている。
【００４７】
アクチュエータ２０は、ノズル１１を同軸状に取り囲むように振動板４の裏面４ｂにリング状に形成されている。さらに、アクチュエータ２０は、保護層５で覆われている。
【００４８】
各アクチュエータ２０は、圧電体層２２、第１の電極２３および第２の電極２４を備えている。圧電体層２２は、圧電素子の一例であり、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で構成されている。圧電体層２１の材料としては、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３ＮＢ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等を用いることが可能である。
【００４９】
圧電体層２２は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリング法により基板温度３５０℃で形成されている。圧電体層２２は、その膜厚が３μｍ、直径が２５０μｍのリング形である。第１の実施形態では、圧電体層２２を形成した後、圧電体層２２に圧電性を付与するため、５００℃で３時間に亘る熱処理を施している。これにより、圧電体層２２は、良好な圧電性能を得ることができる。圧電体層２２が形成されると、圧電体層２２の厚み方向に沿う分極が発生する。
【００５０】
圧電体層２２の製法としては、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、ゾルゲル法、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）、水熱合成法等を用いることができる。この場合、圧電体層２２の厚さは、概ね０．１μｍから１０μｍの範囲内となる。
【００５１】
第１の電極２３および第２の電極２４は、圧電体層２２を駆動するための電気信号を伝送するための要素であって、例えばＰｔ（白金）／Ｔｉ（チタン）の薄膜で形成されている。薄膜は、例えばスパッタリング法により形成され、その膜厚が０．５μｍである。
【００５２】
第１の電極２３および第２の電極２４を形成する他の材料としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）を用いることができるとともに、前記各種の金属を積層することも可能である。
【００５３】
第１の電極２３および第２の電極２４を形成する方法としては、例えば蒸着、鍍金を用いることも可能である。この場合、第１の電極２３および第２の電極２４の望ましい膜厚は、０．０１〜１μｍである。
【００５４】
図３に示すように、第１の電極２３は、振動板４の裏面４ｂに形成されている。第１の電極２３は、夫々電極部分２５および配線部２６を備えている。図５に示すように、電極部分２５は、圧電体層２２よりも小径のリング形である。電極部分２５は、圧電体層２２で同軸状に覆われているとともに、圧電体層２２に電気的に接続されている。
【００５５】
配線部２６は、アクチュエータ列２１毎に隣り合う電極部分２５の外周部の間を結ぶように、アクチュエータ列２１に沿って直線状に延びている。このため、配線部２６は、圧電体層２２の外周部から振動板４の裏面４ｂの上に突出されているとともに、各アクチュエータ列２１の五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ２０との間を結ぶ配線部２６の長さが最も長くなっている。
【００５６】
第２の電極２４は、電極部分２７と配線部２８とを備えている。電極部分２７は、圧電体層２２よりも小径のリング形である。電極部分２７は、圧電体層２２に同軸状に積層されて、圧電体層２２に電気的に接続されている。
【００５７】
したがって、圧電体層２２は、第１の電極２３の電極部分２５と第２の電極２４の電極部分２７との間で挟み込まれている。ノズル１１は、圧電体層２２の中央部、第１の電極２３の電極部分２５の中央部および第２の電極２４の電極部分２７の中央部を同軸状に貫通している。
【００５８】
配線部２８は、電極部分２７の外周縁から圧電体層２２の外周部を経て振動板４の裏面４ｂに向けて導かれている。配線部２８は、アクチュエータ列２１が延びる方向と交差するように、例えばノズルプレート２の長手方向に沿って延びている。
【００５９】
言い換えると、第２の電極２４の配線部２８は、前記第１の電極２３の配線部２６が延びる方向とは異なる方向に延びている。そのため、配線部２８は、アクチュエータ列２１毎に用紙Ｓの搬送方向であるＹ方向に互いに間隔を存して配列されている。
【００６０】
このことから、第１の電極２３の配線部２６と第２の電極２４の配線部２８とは、振動板４の同一の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことなく離れている。
【００６１】
図２および図５に示すように、第１の通電パターン３０および複数の第２の通電パターン３１が振動板４の裏面４ｂに形成されている。第１の通電パターン３０および第２の通電パターン３１は、アクチュエータ２０と一緒に保護層５で覆われている。
【００６２】
第１の通電パターン３０は、共通した一本の基幹配線３２を備えている。基幹配線３２は、各アクチュエータ列２１の五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ２０との間を通してノズルプレート２の長手方向に直線状に延びている。
【００６３】
さらに、基幹配線３２は、延長部３３を有している。延長部３３は、ノズルプレート２の端部で基幹配線３２と直交する方向に延びている。延長部３３の先端は、ノズルプレート２の長手方向に沿う外周縁部に導かれている。延長部３３を含む基幹配線３２の配線幅は、概ね１００μｍである。
【００６４】
図２および図５に示すように、基幹配線３２は、各アクチュレータ列２１の第１の電極２３の配線部２６に電気的に接続されている。言い換えると、各アクチュエータ列２１の五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ２０との間に跨る配線部２６が基幹配線３２と交差されている。そのため、配線部２６は、アクチュエータ列２１に対応する位置で基幹配線３２から分岐されている。
【００６５】
したがって、第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、全てのアクチュエータ２０の第１の電極２３に共通して繋がっている。これにより、第１の電極２３は、全ての圧電体層２２に一定の電圧を印加する共通電極として作用する。
【００６６】
図２、図３および図５に示すように、第２の通電パターン３１は、アクチュエータ列２１毎に個々に独立して設けられている。
【００６７】
具体的には、第２の通電パターン３１は、アクチュエータ列２１毎に、五本の第２の通電パターン３１を一組とする第１のパターン群３５ａと、同じく五本の第２の通電パターン３１を一組とする第２のパターン群３５ｂとに分けられている。第１のパターン群３５ａは、一番目から五番目のアクチュエータ２０に対応している。第２のパターン群３５ｂは、六番目から十番目のアクチュエータ２０に対応している。
【００６８】
第１のパターン群３５ａは、振動板４の裏面４ｂの上で基幹配線３２よりも用紙Ｓの搬送方向に沿う下流側に位置されている。第１のパターン群３５ａは、アクチュエータ列２１に沿うように基幹配線３２と交差する方向に互いに間隔を存して平行に配置されているとともに、基幹配線３２から遠ざかる方向に延びている。
【００６９】
第１のパターン群３５ａを構成する五本の第２の通電パターン３１の一端は、一番目から五番目のアクチュエータ２０の第２の電極２４の配線部２８の先端に個別に電気的に接続されている。第２の通電パターン３１の他端は、ノズルプレート２の長手方向に沿う外側縁部に導かれている。
【００７０】
第２のパターン群３５ｂは、振動板４の裏面４ｂの上で基幹配線３２よりも用紙Ｓの搬送方向に沿う上流側に位置されている。第２のパターン群３５ｂは、アクチュエータ列２１に沿うように基幹配線３２と交差する方向に互いに間隔を存して平行に配置されているとともに、基幹配線３２から遠ざかる方向に延びている。
【００７１】
第２のパターン群３５ｂを構成する五本の第２の通電パターン３１の一端は、六番目から十番目のアクチュエータ２０の第２の電極２４の配線部２８の先端に個別に電気的に接続されている。第２の通電パターン３１の他端は、ノズルプレート２の長手方向に沿う外側縁部に導かれている。
【００７２】
第１の実施形態によると、第２の通電パターン３１は、隣り合うアクチュエータ列２１の間を通して配線するため、その配線幅が概ね１５μｍとなっている。
【００７３】
第２の通電パターン３１は、全てのアクチュエータ２０の第２の電極２４に個別に繋がっている。これにより、第２の電極２４は、個々の圧電体層２２を独立して動作させる個別電極として作用する。
【００７４】
以上のことから、第２の通電パターン３１は、振動板４の裏面４ｂの上で第１の通電パターン３０を外れた位置に形成されている。この結果、第１の通電パターン３０および第２の通電パターン３１は、振動板４の同一の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことなく電気的に切り離された状態に保たれている。
【００７５】
ノズルプレート２の外周縁部に導かれた第１および第２の通電パターン３０，３１は、第１のインクジェットヘッド１Ａの外部でテープキャリアパッケージに電気的に接続されている。テープキャリアパッケージは、第１のインクジェットヘッド１Ａを駆動するための駆動回路を実装している。
【００７６】
駆動回路は、各アクチュエータ２０の第１の電極２３および第２の電極２４に駆動電圧を供給する。圧電体層２２の分極の方向と同じ向きの電界が第１および第２の電極２３，２４から圧電体層２２に印加されると、アクチュエータ２０が電界の向きと直交する方向に伸縮を繰り返そうとする。ここで、電界の向きと直交する方向とは、振動板４の裏面４ｂに沿う方向のことを指している。
【００７７】
アクチュエータ２０は、振動板４の裏面４ｂに形成されているので、振動板４がアクチュエータ２０の伸縮を妨げる働きをする。このため、アクチュエータ２０と振動板４との接触部分に応力が発生し、発生した応力は振動板４を厚み方向に撓むように変形させる。
【００７８】
アクチュエータ２０が電界の向きと直交する方向に伸縮を繰り返すことで、インク圧力室１４に露出された振動板４が厚み方向に振動する。この結果、インク圧力室１４内のインクの圧力が高まる。したがって、インク圧力室１４内で加圧されたインクの一部がインク滴となってノズル１１から用紙Ｓに向けて吐出される。
【００７９】
次に、前記のような構成を有する第１のインクジェットヘッド１Ａを製造する手順の一例について、図６ないし図２０を参照して簡単に説明する。
【００８０】
まず、図６に示すように、第１の基板１２の基となるベース４０に振動板４を積層した積層体４１を形成する。この後、振動板４に例えばフォトリソグラフィーおよびドライエッチングを施すことで、開口部４２を形成する。
【００８１】
引き続いて、図７に示すように、振動板４の上に白金又はチタンの薄膜４３を例えばスパッタリング法により形成する。
【００８２】
さらに、図８に示すように、薄膜４３に例えばフォトリソグラフィーおよびドライエッチングを施すことで、振動板４の上にリング状の第１の電極２３を形成する。
【００８３】
この後、図９に示すように、振動板４および第１の電極２３の上にＰＺＴ製の圧電体膜４４を例えばスパッタリング法により形成する。引き続いて、圧電体膜４４に例えばフォトリソグラフィーおよびウエットエッチングを施すことで、振動板４の上に第１の電極２３を覆う圧電体層２２を形成する。（図１０を参照）
この後、図１１に示すように、振動板４および圧電体層２２の上に白金又はチタンの薄膜４５を例えばＣＶＤ法又はスパッタリング法により形成する。引き続いて、薄膜４５に例えばフォトリソグラフィーおよびドライエッチングを施すことで、振動板４および圧電体層２２の上にリング状の第２の電極２４を形成する。この結果、振動板４の上にアクチュエータ２０が形成される。（図１２を参照）
この後、図１３に示すように振動板４の上に電極保護膜４６を形成する。これにより、アクチュエータ２０が電極保護膜４６で被覆された中間成形物４７が形成される。
【００８４】
この後、図１４に示すように中間成形物４７を上下に反転させて、ベース４０を上向きとする。この状態で、ベース４０に例えばDeep Reactive Ion Etching（シリコン深堀エッチング）を施すことで、ベース４０にインク圧力室１４を形成する。
【００８５】
引き続いて、図１５に示すように、再び中間成形物４７を上下に反転させるとともに、電極保護膜４６を除去する。これにより、振動板４およびアクチュエータ２０が露出される。
【００８６】
この後、図１６に示すように、振動板４の上に保護層５となるノズル保護膜４８を例えばフォトリソグラフィーにより形成し、ノズル保護膜４８でアクチュエータ２０を被覆する。さらに、ノズル保護膜４８の上に撥液膜６を例えば蒸着等の手段により積層する。この結果、アクチュエータ２０を内蔵したノズルプレート２が形成される。
【００８７】
この後、図１７に示すように、ノズル保護膜４８および撥液膜６に例えばドライエッチングおよびアッシングを施すことで、ノズル保護膜４８および撥液膜６を貫通する貫通孔４９を形成する。貫通孔４９は、振動板４の開口部４２に同軸状に連通することでノズル１１を構成する。
【００８８】
引き続いて、図１８に示すように、撥液膜６の上にノズル保護膜５０を積層する。これにより、ノズル１１の開口端およびノズル面７がノズル保護膜５０で保護される。
【００８９】
この後、図１９に示すように中間成形物４７を再び上下に反転させ、インク圧力室１４が形成された第１の基板１２を上向きとする。この状態で、予めインク流通室１５、インク供給口１６および連通口１７が形成された第２の基板１３を第１の基板１２の上に接着する。これにより、第１の基板１２と第２の基板１３とが一体化されたヘッド本体３が形成される。
【００９０】
最後に、ノズル保護膜５０を撥液膜６から剥離させてノズル面７を露出させるとともに、中間成形物４７を予め決められた大きさに裁断する。このことにより、一連の第１のインクジェットヘッド１Ａの成形工程が完了する。
【００９１】
第１のインクジェットヘッド１Ａでは、第１の通電パターン３０および複数の第２の通電パターン３１が振動板４の裏面４ｂに形成されている。第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、各アクチュエータ列２１の五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ２０との間を通ってノズルプレート２の中央部をノズルプレート２の長手方向に沿って直線状に延びている。
【００９２】
アクチュエータ２０の第１の電極２３（共通電極）は、アクチュエータ列２１毎にアクチュエータ列２１に沿って延びる配線部２６を介して電気的に接続されている。各アクチュエータ列２１の配線部２６は、ノズルプレート２の中央部で基幹配線３２に電気的に接続されている。
【００９３】
一方、第２の通電パターン３１は、アクチュエータ列２１に隣り合う第１および第２のパターン群３５ａ，３５ｂを有している。第１および第２のパターン群３５ａ，３５ｂは、基幹配線３２を間に挟むように互いに振り分けられている。
【００９４】
アクチュエータ２０の第２の電極２４（個別電極）は、アクチュエータ列２１毎にアクチュエータ列２１が延びる方向と交差するように、ノズルプレート２の長手方向に沿って延びる配線部２８を有している。配線部２８の先端は、第１および第２のパターン群３５ａ，３５ｂを構成する第２の通電パターン３１に電気的に個別に接続されている。
【００９５】
このような構成によると、第１の電極２３の配線部２６と第２の電極２４の配線部２８とは、圧電体層２２に対し互いに異なる方向を向くように振動板４の裏面４ｂに導かれている。このため、配線部２６，２８が振動板４の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことはなく、配線部２６，２８が互いに電気的に切り離されている。
【００９６】
さらに、第２の通電パターン３１は、振動板４の裏面４ｂの上で第１の通電パターン３０を外れた位置に形成されている。このため、第１の通電パターン３０および第２の通電パターン３１にしても、振動板４の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことなく電気的に切り離されている。
【００９７】
加えて、第１および第２の通電パターン３０，３１は、夫々ノズルプレート２の外周縁部に導かれて、ノズルプレート２の外部でテープキャリアパッケージに電気的に接続されている。
【００９８】
このため、共通の振動板４の裏面４ｂの上に第１の通電パターン３０および第２の通電パターン３１が存在するにも拘らず、第１の通電パターン３０と第２の通電パターン３１とが互いに重なり合うことはない。
【００９９】
したがって、第１の通電パターン３０と第２の通電パターン３１との短絡を防ぐ絶縁膜を省略することが可能となり、第１のインクジェットヘッド１Ａの製造プロセスを簡略化することができる。
【０１００】
第１の実施形態では、第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、各アクチュエータ列２１の長手方向に沿う中央部を通ってノズルプレート２の長手方向に延びている。これにより、第２の通電パターン３１は、基幹配線３２を境として第１のパターン群３５ａと第２のパターン群３５ｂとに分けられている。
【０１０１】
このような構成とすることで、隣り合うアクチュエータ列２１の間には、少なくとも五本の第２の通電パターン３１を配置するスペースを確保すればよいことになる。よって、隣り合うアクチュエータ列２１の間隔が狭くとも、隣り合うアクチュエータ列２１の間に第２の通電パターン３１を無理なく配置することができる。
【０１０２】
さらに、基幹電極３２は、アクチュエータ列２１毎に１０個並んだアクチュエータ２０のうち五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ２０との間を通過する。このため、各アクチュエータ列２１において、一番目のアクチュエータ２０から五番目のアクチェータ２０に対する配線抵抗と、六番目のアクチュエータ２０から十番目のアクチュエータ２０に対する配線抵抗とを均等化することができる。
【０１０３】
そのため、アクチュエータ列２１毎に１０個並んだアクチュエータ２０を精度よく動作させることができる。
【０１０４】
第１の実施形態では、１０個のノズルによって構成されるノズル列を、用紙の搬送方向と直交するＸ方向に１２０列に亘って配置している。しかしながら、ノズル列の数および一つのノズル列が有するノズルの数は、第１の実施形態に特定されるものではなく、インクジェットヘッドに要求される画像の解像度等に応じて適宜変更することができる。
【０１０５】
さらに、第１の実施形態では、複数のノズルを用紙の搬送方向に対し一定の角度を有する斜めの方向に直線状に規則的に配列している。しかしながら、ノズルは、前記斜め方向の直線に対し千鳥状に配置したり、あるいは用紙の搬送方向に沿う直線に対しＶ字状に配置することが可能であり、ノズルのレイアウトに特に制約はない。
【０１０６】
［第２の実施形態］
図２１ないし図２３は、第２の実施形態を開示している。第２の実施形態は、アクチュエータ２０の第１の電極２３と第２の電極２４との相対的な位置関係が第１の実施形態と相違している。これ以外の第１のインクジェットヘッド１Ａの構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１０７】
第２の実施形態では、アクチュエータ２０の第２の電極２４（個別電極）が振動板４の裏面４ｂに形成されている。第２の電極２４は、リング形の電極部分２７と配線部２８とを備えている。
【０１０８】
電極部分２７は、圧電体層２２で同軸状に覆われているとともに、圧電体層２２に電気的に接続されている。配線部２８は、電極部分２７の外周縁から圧電体層２２を貫通して振動板４の裏面４ｂに導かれている。図２１に示すように、配線部２８は、アクチュエータ列２１が延びる方向と交差するように、例えばノズルプレート２の長手方向に沿って延びている。
【０１０９】
したがって、配線部２８は、アクチュエータ列２１毎に用紙Ｓの搬送方向（Ｙ方向）に互いに間隔を存して配列されている。
【０１１０】
一方、アクチュエータ２０の第１の電極２３（共通電極）は、リング形の電極部分２５と配線部２６とを備えている。電極部分２５は、圧電体層２２に同軸状に積層されて、圧電体層２２に電気的に接続されている。配線部２６は、電極部分２５の外周縁から圧電体層２２の外周部を経て振動板４の裏面４ｂに向けて導かれている。
【０１１１】
配線部２６は、アクチュエータ列２１が延びる方向と交差するように、例えばノズルプレート２の長手方向に沿って延びている。さらに、配線部２６は、圧電体層２２に対し第２の電極２４の配線部２８とは反対側に導かれている。
【０１１２】
第１の電極２３の配線部２６は、アクチュエータ列２１毎に中継配線部６０を介して電気的に接続されている。中継配線部６０は、アクチュエータ列２１に沿って延びるように振動板４の裏面４ｂに形成されている。
【０１１３】
このことから、第１の電極２３の配線部２６と第２の電極２４の配線部２８とは、振動板４の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことなく離れている。
【０１１４】
図２１に示すように、第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、アクチュエータ列２１の五番目のアクチュエータ２０と六番目のアクチュエータ６０との間で中継配線部６０と交差されて、中継配線部６０に電気的に接続されている。
【０１１５】
したがって、第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、全てのアクチュエータ２０の第１の電極２３に共通して繋がっている。これにより、第１の電極２３は、全ての圧電体層２２に一定の電圧を印加する共通電極として作用する。
【０１１６】
第２の通電パターン３１は、一番目から五番目のアクチュエータ２０に対応する第１のパターン群３５ａと、六番目から十番目のアクチュエータ２０に対応する第２のパターン群３５ｂとを備えている。
【０１１７】
第１のパターン群３５ａを構成する五本の第２の通電パターン３１の一端は、一番目から五番目のアクチュエータ２０の第２の電極２４の配線部２８の先端に個別に電気的に接続されている。第２の通電パターン３１の他端は、ノズルプレート２の長手方向に沿う外側縁部に導かれている。
【０１１８】
第２のパターン群３５ｂを構成する五本の第２の通電パターン３１は、六番目から十番目のアクチュエータ２０の第２の電極２４の配線部２８の先端に個別に電気的に接続されている。第２の通電パターン３１の他端は、ノズルプレート２の長手方向に沿う外側縁部に導かれている。
【０１１９】
この結果、第２の通電パターン３１は、全てのアクチュエータ２０の第２の電極２４に個別に繋がっている。これにより、第２の電極２４は、個々の圧電体層２２を独立して動作させる個別電極として作用する。
【０１２０】
このような第２の実施形態によると、第２の通電パターン３１は、振動板４の裏面４ｂの上で第１の通電パターン３０を外れた位置に形成されている。この結果、第１の通電パターン３０および第２の通電パターン３１は、振動板４の裏面４ｂの上で互いに重なり合うことなく電気的に切り離された状態に保たれている。
【０１２１】
したがって、第１の実施形態と同様に、第１の通電パターン３０と第２の通電パターン３１との短絡を防ぐ絶縁膜を省略することができる。
【０１２２】
［第３の実施形態］
図２４は、第３の実施形態を開示している。第３の実施形態は、一つのアクチュエータ列２１を構成するアクチュエータ２０の数および第１の通電パターン３０に関する事項が第１の実施形態と相違している。これ以外のインクジェットヘッド１の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１２３】
第３の実施形態では、各ノズル列１０が５個のノズル１１を有している。ノズル１１は、用紙Ｓの搬送方向（Ｙ方向）に対し一定の角度αを有する斜めの方向に互いに間隔を存して直線状に配列されている。
【０１２４】
各ノズル１１に付随するアクチュエータ２０は、複数のノズル列１０に対応する複数のアクチュエータ列２１を構成している。各アクチュエータ列２１は、５個のアクチュエータ２０を有している。
【０１２５】
第１の通電パターン３０の基幹配線３２は、ノズルプレート２の長手方向に沿う一つの外側縁２ａとアクチュエータ列２１の一端との間に配置されている。すなわち、基幹配線３２は、アクチュエータ列２１の長手方向に沿う一端に位置されたアクチュエータ２０とノズルプレート２の外側縁２ａとの間を通してノズルプレート２の長手方向に沿って直線状に配置されている。
【０１２６】
第１の通電パターン３０の延長部３３は、基幹配線３２の一端から基幹配線３２の直交する方向に延びている。延長部３３の先端は、第２の通電パターン３１の引き出し方向と同方向に導かれている。
【０１２７】
第３の実施形態では、アクチュエータ列２１の長手方向に沿う一端に位置された配線部２６が基幹配線３２に接続されている。このため、各アクチュレータ列２１の配線部２６は、基幹配線３２から同じ方向に分岐されている。
【０１２８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２９】
２…ノズルプレート、３…ヘッド本体、４…絶縁層（振動板）、１１…ノズル、１４…インク圧力室、２０…アクチュエータ、２２…圧電素子（圧電体層）、２３…第１の電極（共通電極）、２４…第２の電極（個別電極）、２６，２８…配線部、３０…第１の通電パターン、３１…第２の通電パターン。
【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】
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【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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【図２３】
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【図２４】
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