(57)【要約】【課題】  インクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられた複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドにおいて、各圧電アクチュエータ又は各圧力室の形状に対して工夫をこらすことにより印字品質の向上を図る。【解決手段】  インクジェットヘッド２は、内部に複数の圧力室１０，１０，…が形成された圧力室形成部材１１と、下面の一部が複数の圧力室１０，１０，…に臨むように設けられた振動板１２と、その振動板１２の上面における各圧力室１０，１０，…に対応する部分に設けられた複数の圧電アクチュエータ１３とを有している。各圧力室１０，１０，…の形状は、振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みに応じて決定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記各圧電アクチュエータの形状は、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記各圧電アクチュエータは、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、
上記各圧電アクチュエータの上記圧電体の形状は、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記振動板における上記各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの上記圧電体の幅を狭くすることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記各圧電アクチュエータは、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、
上記各圧電アクチュエータの上記電極の形状は、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項４記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記振動板における上記各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの上記電極の幅を狭くすることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記各圧力室の形状は、上記振動板における該各圧力室に対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項６記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記振動板における上記各圧力室に対応する部分の厚みが厚い程、該各圧力室の幅を広くすることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記各圧電アクチュエータの形状は、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項８記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記各圧電アクチュエータは、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、
上記各圧電アクチュエータの上記圧電体の形状は、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項８記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記各圧電アクチュエータは、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、
上記各圧電アクチュエータの上記電極の形状は、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記各圧力室の形状は、該各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられた複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電素子の圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この種のインクジェットヘッドは、圧電体と個別電極とが順に積層されてなる複数の圧電アクチュエータと、これらの圧電アクチュエータの一方の面に設けられ且つ共通電極の役目を兼ねる振動板と、各圧電アクチュエータのそれぞれに対応して設けられた複数の圧力室が形成されたヘッド本体部とを有している。この振動板は、厚み方向一方の面の一部が圧力室に臨むように、ヘッド本体部上に接着されている。
【０００４】
このインクジェットヘッドを用いてインクを吐出するときには、振動板と個別電極とに電圧が印加され、それにより、圧電体が伸縮する。そして、その伸縮が振動板に拘束されることにより、振動板は厚み方向にたわみ変形する。それから、そのたわみ変形により圧力室内のインクの容積が変化し、圧力室内のインクがノズルから吐出される。
【特許文献１】特開２０００−７９６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インクジェットヘッドは高密度化する傾向にある。ここで、ノズルから吐出されるインク滴の量は振動板の変形量に比例するため、インクジェットヘッドが高密度化すると、面積の小さいアクチュエータで、より大きな変位を得るためには、振動板を薄膜化しなければならない。しかしながら、振動板が薄膜化すると、従来においては問題とならなかった、既知の振動板の厚みの分布（一般的な方法で振動板の成膜を行うと、振動板には、例えば、５％の厚みの差が発生する場合がある）が、印字品質に影響を及ぼすことになる。つまり、振動板の厚みが一定でないため、振動板の振動特性（例えば、変位や共振周波数等）が場所によって異なることになり、その結果、同一のインクジェットヘッドであっても、インクの吐出量や吐出速度が位置によって相違し、印字品質の低下を招くのである。さらに、高密度化とともに、インクジェットヘッドは多ノズル化する方向にもある。そして、高密度化による小型化よりも多ノズル化による小型化の比重が大きいため、インクジェットヘッドは従来より大型化する傾向にある。したがって、インクジェットヘッド全体としての振動板の厚みのばらつきがより大きくなり、それゆえに、上述と同様に理由から、印字品質の更なる低下を招いている。
【０００６】
また、各圧力室内に収容されたインクの物性（例えば、粘度や表面張力等）が、例えば、色によって異なる場合にも、同じインクジェットヘッドであるにも拘わらず、各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度がインクの色によって異なり、その結果、印字品質の低下や印字波形の複雑化を招く。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられた複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドにおいて、各圧電アクチュエータ又は各圧力室の形状に対して工夫をこらすことにより印字品質の向上を図る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記各圧電アクチュエータの形状が、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、各圧電アクチュエータの形状は振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記各圧電アクチュエータが、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、上記各圧電アクチュエータの上記圧電体の形状が、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
これにより、各圧電アクチュエータの圧電体の形状は振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記振動板における上記各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの上記圧電体の幅を狭くすることを特徴とするものである。
【００１３】
これにより、振動板における各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの圧電体の幅を狭くするため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性をより確実に均一にすることができる。
【００１４】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記各圧電アクチュエータが、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、上記各圧電アクチュエータの上記電極の形状が、上記振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
これにより、各圧電アクチュエータの電極の形状は振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。
【００１６】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記振動板における上記各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの上記電極の幅を狭くすることを特徴とするものである。
【００１７】
これにより、振動板における各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みが厚い程、該各圧電アクチュエータの電極の幅を狭くするため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性をより確実に均一にすることができる。
【００１８】
第６の発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記各圧力室の形状が、上記振動板における該各圧力室に対応する部分の厚みに応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
これにより、各圧力室の形状は振動板における該各圧力室に対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。
【００２０】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記振動板における上記各圧力室に対応する部分の厚みが厚い程、該各圧力室の幅を広くすることを特徴とするものである。
【００２１】
これにより、振動板における各圧力室に対応する部分の厚みが厚い程、該各圧力室の幅を広くするため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性をより確実に均一にすることができる。
【００２２】
第８の発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記各圧電アクチュエータの形状が、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、各圧電アクチュエータの形状は該各圧電アクチュエータに対応する各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。
【００２４】
第９の発明は、上記第８の発明において、上記各圧電アクチュエータが、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、上記各圧電アクチュエータの上記圧電体の形状が、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００２５】
これにより、各圧電アクチュエータの圧電体の形状は該各圧電アクチュエータに対応する各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。
【００２６】
第１０の発明は、上記第８の発明において、上記各圧電アクチュエータが、圧電体と該圧電体における少なくとも上記振動板と反対側の面の上に形成された電極とを有し、上記各圧電アクチュエータの上記電極の形状が、該各圧電アクチュエータに対応する上記各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００２７】
これにより、各圧電アクチュエータの電極の形状は該各圧電アクチュエータに対応する各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。
【００２８】
第１１の発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられ且つ上記振動板における該各圧力室に対応する部分を厚み方向に変形させて上記各ノズルからインク滴を記録媒体に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、上記各圧力室の形状が、該各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されていることを特徴とするものである。
【００２９】
これにより、各圧力室の形状は該各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、各圧電アクチュエータの形状は振動板における該各圧電アクチュエータに対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。したがって、インクジェットヘッド全体におけるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができ、印字品質の向上を図ることができる。
【００３１】
また、各圧力室の形状は振動板における該各圧力室に対応する部分の厚みに応じて決定されているため、振動板の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における振動板の振動特性を均一にすることができる。したがって、インクジェットヘッド全体におけるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができ、印字品質の向上を図ることができる。
【００３２】
また、各圧電アクチュエータの形状は該各圧電アクチュエータに対応する各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。したがって、印字品質の向上を図ることができる。
【００３３】
また、各圧力室の形状は該各圧力室内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド全体における各ノズルから吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。したがって、印字品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置１は、圧電素子（強誘電体素子）の圧電効果を利用してインク滴を記録紙等の記録媒体３に吐出するインクジェットヘッド２と、インクジェットヘッド２と記録媒体３とを相対移動させるキャリッジ４と、主走査方向Ｘに延びているキャリッジ軸５とを備えている。キャリッジ４はインクジェットヘッド２を固定支持し、キャリッジ軸５に移動自在に支持されている。また、キャリッジ４にはキャリッジモータ（図示せず）が設けられ、そして、このキャリッジモータを駆動させることにより、インクジェットヘッド２及びキャリッジ４はキャリッジ軸５に沿って往復移動する。記録媒体３は、搬送モータ（図示せず）によって回転駆動される上下３つずつの搬送ローラ６に挟まれている。そして、この搬送モータを回転駆動させることにより、記録媒体３は主走査方向Ｘと直交する副走査方向Ｙに搬送される。
【００３６】
図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド２は、複数のノズル７，７，…が形成されたノズル板８と、そのノズル板８の上面上に形成され且つ内部に後述する共通インク室１５，１５，…等が形成されたインク流路形成部材９と、そのインク流路形成部材９の上面上に形成されるとともに内部に、各ノズル７，７，…にそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室１０，１０，…が形成された圧力室形成部材１１と、下面の一部が複数の圧力室１０，１０，…に臨むように設けられた振動板１２と、その振動板１２の上面における各圧力室１０，１０，…に対応する部分に設けられ且つ振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分を厚み方向に変形させて各ノズル７，７，…からインク滴を記録媒体３に対して吐出させる複数の圧電アクチュエータ１３と、ＩＣチップ部（図示せず）とを有している。なお、ノズル板８とインク流路形成部材９と圧力室形成部材１１とは、ヘッド本体部１４を構成している。
【００３７】
インク流路形成部材９には、副走査方向Ｙに延び且つ副走査方向Ｙに並んで配設された各圧力室１０，１０，…に供給するインクが流通する複数の共通インク室１５，１５，…と、これらの共通インク室１５，１５，…と各圧力室１０，１０，…とを連通する複数のインク供給孔１６，１６，…と、各ノズル７，７，…と各圧力室１０，１０，…とを連通する複数のインク流路１７，１７，…とが形成されている。本実施形態では、例えば、インク流路形成部材９には、主走査方向Ｘに互いに所定間隔を開けて第１〜第４共通インク室１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが形成されている。
【００３８】
圧力室形成部材１１には複数の圧力室用開口部１０，１０，…が形成されている。それらの圧力室用開口部１０，１０，…は、その上端開口面が振動板１２で覆われている一方、その下端開口面がインク流路形成部材９で覆われている。このようにして、各圧力室用開口部はそれぞれ、上端及び下端開口面がそれぞれ振動板１２及びインク流路形成部材９で区画されることにより、圧力室１０，１０，…を構成している。各圧力室１０，１０，…は、例えば、平面視で千鳥状に配設され、主走査方向Ｘに延びている長溝状に形成されている。本実施形態では、例えば、副走査方向Ｙに互いに所定間隔を開けて少なくとも６つの圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが形成され、それらの圧力室がそれぞれ第１〜第６圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを構成している（図４を参照）。
【００３９】
振動板１２は各圧力室１０，１０，…を塞ぐように圧力室形成部材１１の上面上に接着剤２２で接合され、例えば、導電性を有する厚さ３〜５μｍのＣｒ板からなる。振動板１２はまた、後述する各個別電極１８，１８，…とともに後述する各圧電体膜１９，１９，…に電圧を印加するための共通電極としての機能をも有している。なお、振動板１２の厚みは、ヘッド２全体をみたときには均一ではなく、分布を持っている。本実施形態では、例えば、振動板１２における第１〜第３圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対応する部分の厚みは、振動板１２における第４〜第６圧力室１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに対応する部分よりも薄い（図４を参照）。
【００４０】
各圧電アクチュエータ１３，１３，…は、例えば、平面視で千鳥状に配設されている。本実施形態では、例えば、第１〜第６圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆのそれぞれに対応する部分（各圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの真上の部分）に、第１〜第６圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆが設けられている（図４を参照）。各圧電アクチュエータ１３，１３，…は、振動板１２を振動させる圧電体膜（強誘電体膜）１９と、その圧電体膜１９の上面上に形成された個別電極１８とを有している。圧電体膜１９は、例えば、厚さ１〜１０μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）、より好ましくは、厚さ３〜５μｍのＰＺＴからなる。個別電極１８は、例えば、厚さ０．１〜０．５μｍのＰｔからなる。なお、圧電体膜１９及び個別電極１８の厚さは、振動板１２との応力バランスや振動板１２及び圧電アクチュエータ１３のトータルの厚さ等を考慮して決定されている。また、振動板１２と圧電体膜１９と個別電極１８とは、上述の圧電素子を構成している。また、本発明で言うところの電極は個別電極１８に対応し、圧電体は圧電体膜１９に対応する。
【００４１】
ＩＣチップ部は、ボンディングワイヤー（図示せず）を介して、各個別電極１８，１８，…に対して電圧を供給するものである。
【００４２】
ところで、振動板１２におけるある圧力室１０に対応する部分の厚みが、振動板１２における他の圧力室１０に対応する部分よりも厚い場合であって各圧力室１０，１０，…及び各圧電アクチュエータ１３，１３，…の形状が同じであるときには、振動板１２におけるある圧力室１０に対応する部分の変位量は他の圧力室１０に対応する部分よりも小さく、また、共振周波数は他の圧力室１０に対応する部分よりも大きい。また、振動板１２におけるある圧力室８に対応する部分の厚みが、振動板１２における他の圧力室１０に対応する部分よりも薄い場合であって各圧力室１０，１０，…及び各圧電アクチュエータ１３，１３，…の形状が同じであるときには、振動板１２におけるある圧力室８に対応する部分の変位量は他の圧力室１０に対応する部分よりも大きく、また、共振周波数は他の圧力室１０に対応する部分よりも小さい。
【００４３】
そこで、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の形状は、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性が均一になるように、振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みに応じて決定されている。具体的には、振動板１２におけるある圧力室１０に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧力室１０に対応する部分よりも厚い場合には、その圧力室１０の副走査方向Ｙに関する長さ（以下、「副走査方向Ｙに関する長さ」を「幅」と言う）を大きくする。その結果、振動板１２におけるその圧力室１０に対応する部分の変位量は大きくなり、また、共振周波数は小さくなる。また、振動板１２におけるある圧力室１０に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧力室１０に対応する部分よりも薄い場合には、その圧力室１０の幅を小さくする。その結果、振動板１２におけるその圧力室１０に対応する部分の変位量は小さくなり、また、共振周波数は大きくなる。以上のようにして、振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分の変位量及び共振周波数をそれぞれ同一にし、それにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にしている。
【００４４】
ここで、例えば、第１〜第６圧力室８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆに着目すると、第１〜第３圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃの幅を狭めるとともに第４〜第６圧力室１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの幅を広げることにより、振動板１２における第１〜第６圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆのそれぞれに対応する部分の変位量及び共振周波数を同一にしている。
【００４５】
図５は、電圧１０Ｖ印加時における振動板１２の厚み（膜厚）と振動板１２の変位量との関係を示す図である。図５から明らかなように、振動板１２の厚みが大きい程、振動板１２の変位量は小さくなる。図６は、電圧１０Ｖ印加時における圧力室１０の幅と振動板１２の変位量との関係を示す図である。図６から明らかなように、例えば、厚さ３μｍの振動板１２に臨む圧力室１０の幅を約１１０μｍとするとともに厚さ４μｍの振動板１２に臨む圧力室１０の幅を約１２０μｍとすることにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の変位量を均一（具体的には、約３０ｎｍ）にすることができる。
【００４６】
（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、図７を参照しながら、インクジェットヘッド２の製造方法について説明する。以下に示すインクジェットヘッド２の製造方法は、転写工法と呼ばれるものである。まず、図７（ａ）に示すように、ＭｇＯ基板２０上にスパッタリングや蒸着等によりＰｔからなる上部電極１８を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、上部電極１８上にスパッタリングや蒸着等により圧電体膜１９を形成する。次に、図７（ｃ）に示すように、圧電体膜１９上にスパッタリングや蒸着等により振動板１２を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、振動板１２上に、圧力室１０，１０，…等が形成されたヘッド本体部１４を電着する。次に、図７（ｅ）に示すように、ＭｇＯ基板２０をエッチング等により除去する。最後に、図７（ｆ）に示すように、各圧力室１０，１０，…のそれぞれに対応する上部電極をエッチング等によって個別化することにより、複数の個別電極１８，１８，…を形成する。これと同時に、各圧力室１０，１０，…のそれぞれに対応する圧電体膜１９を個別化することにより、個別化された圧電体膜１９，１９，…を形成する。
【００４７】
（インクジェットヘッドの動作方法）
ここで、インクジェットヘッド２の動作を説明する。まず、振動板１２と各個別電極１８，１８，…とに電圧を印加する。それにより、各圧電体膜１９，１９，…が水平方向に伸縮する。すると、その伸縮が振動板１２に拘束されることにより、振動板１２は積層方向にたわみ変形する。そして、そのたわみ変形により各圧力室１０，１０，…内の容積が変化し、各圧力室１０，１０，…内のインクが各ノズル７，７，…から吐出される。
【００４８】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、各圧力室１０，１０，…の形状は振動板１２における該各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みに応じて決定されている。具体的には、各圧力室１０，１０，…の幅は、振動板１２における該各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みが厚い程、広くしている。そのため、振動板１２の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にすることができる。したがって、インクジェットヘッド２全体におけるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができ、印字品質の向上を図ることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の幅が、振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みに応じて決定されているが、各圧力室１０，１０，…の主走査方向Ｘに関する長さ又は厚みが、振動板１２における各圧力室１０，１０，…に対応する部分の厚みに応じて決定されてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、第１〜第３圧力室８ａ，８ｂ，８ｃの幅を狭めるとともに第４〜第６圧力室８ｄ，８ｅ，８ｆの幅を広げることにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にしているが、第１〜第３圧力室８ａ，８ｂ，８ｃの幅のみを狭めること又は第４〜第６圧力室８ｄ，８ｅ，８ｆの幅だけを広げることにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を一定にしてもよい。
【００５１】
また、振動板１２の厚みと圧力室８の幅との関係は、線形に変化させることが最適である。しかしながら、実際には、振動板１２の厚みの分布を数段階に分類して、その段階に応じて圧力室８の幅も同じ段階に分類することにより、圧力室８を形成する。また、その段階数は、本実施形態に示すように２段階以上であれば本願の目的を達することができるが、段階数が多い程、振動特性の均一化をより効果的に図ることができるので好ましい。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態に係るインクジェットヘッド２は、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９，１９，…の形状が、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性が均一になるように、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…（各圧力室１０，１０，…）に対応する部分の厚みに応じて決定されているものである。その他の点に関しては、実施形態１とほぼ同様の構成である。
【００５３】
具体的には、振動板１２におけるある圧電アクチュエータ１３に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧電アクチュエータ１３に対応する部分よりも厚い場合には、その圧電アクチュエータ１３の圧電体膜１９の幅を小さくする。それにより、振動板１２におけるその圧電アクチュエータ１３に対応する部分の変位量は大きくなり、また、共振周波数は小さくなる。また、振動板１２におけるある圧電アクチュエータ１３に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧電アクチュエータ１３に対応する部分よりも薄い場合には、その圧電アクチュエータ１３の圧電体膜１９の幅を大きくする。それにより、振動板１２におけるその圧電アクチュエータ１３に対応する部分の変位量は小さくなり、また、共振周波数は大きくなる。このようにして、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の変位量及び共振周波数を互いに同一にし、その結果、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を揃えている。
【００５４】
ここで、例えば、第１〜第６圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの圧電体膜１９に着目すると、第１〜第３圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの圧電体膜１９の幅を広げるとともに第４〜第６圧電アクチュエータ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの圧電体膜１９の幅を狭めることにより、振動板１２における第１〜第６圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ（第１〜第６圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）に対応する部分の変位量を互いに同一にし且つ共振周波数を互いに同一にしている。
【００５５】
図８は、電圧１０Ｖ印加時における圧電体膜１９の幅と振動板１２の変位量との関係を示す図である。図８から明らかなように、例えば、厚さ３μｍの振動板１２上に設けられた圧電体膜１９の幅を約５５μｍとするとともに厚さ４μｍの振動板１２上に設けられた圧電体膜１９の幅を約８５μｍとすることにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の変位量を均一（具体的には、約３０ｎｍ）にすることができる。
【００５６】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９の形状は振動板１２における該各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みに応じて決定されている。具体的には、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９の幅は、振動板１２における該各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みが厚い程、狭くしている。そのため、振動板１２の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にすることができる。したがって、インクジェットヘッド２全体におけるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができ、印字品質の向上を図ることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９の幅が、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…（各圧力室１０，１０，…）に対応する部分の厚みに応じて決定されているが、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９の主走査方向Ｘに関する長さ又は厚みが、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みに応じて決定されてもよい。
【００５８】
また、振動板１２の厚みと圧電体膜１９の幅との関係は、線形に変化させることが最適である。しかしながら、実際には、振動板１２の厚みの分布を数段階に分類して、その段階に応じて圧電体膜１９の幅も同じ段階に分類することにより、圧電体膜１９を形成する。また、その段階数は、本実施形態に示すように２段階以上であれば本願の目的を達することができるが、段階数が多い程、振動特性の均一化をより効果的に図ることができるので好ましい。
【００５９】
（実施形態３）
本実施形態に係るインクジェットヘッド２は、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８の形状が、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性が均一になるように、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…（各圧力室１０，１０，…）に対応する部分の厚みに応じて決定されているものである。その他の点に関しては、実施形態１とほぼ同様の構成である。
【００６０】
具体的には、振動板１２におけるある圧電アクチュエータ１３に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧電アクチュエータ１３に対応する部分よりも厚い場合には、その圧電アクチュエータ１３の個別電極１８の幅を小さくする。その結果、振動板１２におけるその圧電アクチュエータ１３に対応する部分の変位量は大きくなり、また、共振周波数は小さくなる。また、振動板１２における圧電アクチュエータ１３に対応する部分の厚みが振動板１２における他の圧電アクチュエータ１３に対応する部分よりも薄い場合には、その圧電アクチュエータ１３の個別電極１８の幅を大きくする。その結果、振動板１２におけるその圧電アクチュエータ１３に対応する部分の変位量は小さくなり、また、共振周波数は大きくなる。こうして、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…（各圧力室１０，１０，…）に対応する部分の変位量及び共振周波数をそれぞれ同一にし、それにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にしている。
【００６１】
ここで、例えば、第１〜第６圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの個別電極１８に着目すると、第１〜第３圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃの個別電極１８の幅を広げるとともに第４〜第６圧電アクチュエータ１３ｄ，１３ｅ，１３ｆの個別電極１８の幅を狭めることにより、振動板１２における第１〜第６圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ（第１〜第６圧力室１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）に対応する部分の変位量をそれぞれ同一にし且つ共振周波数をそれぞれ同一にしている。
【００６２】
図９は、電圧１０Ｖ印加時における個別電極１８の幅と振動板１２の変位量との関係を示す図である。図９から明らかなように、例えば、厚さ３μｍの振動板１２上に設けられた個別電極１８の幅を約４５μｍとするとともに厚さ４μｍの振動板１２上に設けられた個別電極１８の幅を約８０μｍとすることにより、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の変位量を均一（具体的には、約３０ｎｍ）にすることができる。
【００６３】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８の形状は振動板１２における該各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みに応じて決定されている。具体的には、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８の幅は、振動板１２における該各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みが厚い程、狭くしている。そのため、振動板１２の厚みが一定でない場合であっても、インクジェットヘッド２全体における振動板１２の振動特性を均一にすることができる。したがって、インクジェットヘッド２全体におけるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができ、印字品質の向上を図ることができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８の幅が、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…（各圧力室１０，１０，…）に対応する部分の厚みに応じて決定されているが、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８の主走査方向Ｘに関する長さ又は厚みが、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚みに応じて決定されてもよい。
【００６５】
また、振動板１２の厚みと個別電極１８の幅との関係は、線形に変化させることが最適である。しかしながら、実際には、振動板１２の厚みの分布を数段階に分類して、その段階に応じて個別電極１８の幅も同じ段階に分類することにより、個別電極１８を形成する。また、その段階数は、本実施形態に示すように２段階以上であれば本願の目的を達することができるが、段階数が多い程、振動特性の均一化をより効果的に図ることができるので好ましい。
【００６６】
（実施形態４）
本実施形態のインクジェットヘッド２は、各共通インク室１５，１５，…のそれぞれを流れるインクの物性が互いに異なるもの、すなわち、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性が異なるものである。その他の点に関しては、実施形態１とほぼ同様の構成である。
【００６７】
第１〜第４共通インク室１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのそれぞれを流れるインクの物性は互いに異なる。本実施形態では、例えば、第１共通インク室１５ａを流れるインクの粘性が一番高く、そして、第２共通インク室１５ｂを流れるインク、第３共通インク室１５ｃを流れるインク、第４共通インク室１５ｄを流れるインクの順で粘性が低くなっている。
【００６８】
そこで、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の形状が、インクジェットヘッド２全体における各ノズル７，７，…から吐出されるインクの吐出量や吐出速度が均一になるように、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されている。具体的には、第１共通インク室１５ａにつながっている各圧力室１０，１０，…の幅を一番大きくし、第２共通インク室１５ｂにつながっている各圧力室１０，１０，…、第３共通インク室１５ｃにつながっている各圧力室１０，１０，…、第４共通インク室１５ｄにつながっている各圧力室１０，１０，…の順でその幅を小さくする。その結果、振動板１２における第１共通インク室１５ａにつながっている各圧力室１０，１０，…に対応する部分、振動板１２における第２共通インク室１５ｂにつながっている各圧力室１０，１０，…に対応する部分、振動板１２における第３共通インク室１５ｃにつながっている各圧力室１０，１０，…に対応する部分及び振動板１２における第４共通インク室１５ｄにつながっている各圧力室１０，１０，…８に対応する部分の変位量は、その順で小さくなり、また、その共振周波数は、その順番で大きくなる。以上のようにして、第１〜第４共通インク室１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄのそれぞれを流れるインクの粘性は互いに異なるにも拘わらず、インクジェットヘッド２全体における各ノズル７，７，…から吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。
【００６９】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、各圧力室１０，１０，…の形状は該各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド２全体における各ノズル７，７，…から吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。したがって、印字品質の向上を図ることができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の幅が、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されているが、各圧電体膜１９，１９，…の幅又は各個別電極１８，１８，…の幅が、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されてもよい。このとき、各圧電体膜１９，１９，…又は各個別電極１８，１８，…の形状はそれぞれ、各圧電体膜１９，１９，…又は各個別電極１８，１８，…（各圧電アクチュエータ１３，１３，…）に対応する各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されているため、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性が同一でない場合であっても、インクジェットヘッド２全体における各ノズル７，７，…から吐出されるインクの吐出量や吐出速度を均一にすることができる。したがって、印字品質の向上を図ることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の幅が、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されているが、各圧力室１０，１０，の主走査方向Ｘに関する長さ又は厚みが、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定されてもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、各圧力室１０，１０，…の形状が、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの粘性に応じて決定されているが、これに限らず、例えば、各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの表面張力に応じて決定されてもよい。
【００７３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、振動板１２が共通電極の役割を兼ねているが、振動板１２と共通電極とが別に設けられてもよい。このとき、共通電極は振動板１２の上面上に形成される。
【００７４】
また、上記各実施形態では、ヘッド本体部１４の上面上に振動板１２が形成されているが、ヘッド本体部１４の上面上に個別電極１８が形成されてもよい。このとき、振動板１２は圧電体膜１９の上面上に形成される。
【００７５】
また、ヘッド本体部１４、振動板１２、圧電体膜１９及び個別電極１８等は、上記各実施形態と異なる材料のものを用いてもよい。例えば、上記各実施形態では、振動板１２はＣｒ板からなるが、Ｍо（モリブテン）板又はＴａ（タンタル）板から構成されてもよい。
【００７６】
また、圧力室１０及び圧電アクチュエータ１３の数は、２以上である限り、上記各実施形態と異なる任意の数でよい。また、上記各実施形態では、各圧力室１０，１０，…及び各圧電アクチュエータ１３，１３，…が平面視で千鳥状に配置されているが、千鳥状以外の他の形状で配置されてもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態では、各圧力室１０，１０，…、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９及び各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８のうちいずれか１つの形状を、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚み又は各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定しているが、各圧力室１０，１０，…、各圧電アクチュエータ１３，１３，…の圧電体膜１９及び各圧電アクチュエータ１３，１３，…の個別電極１８のうち複数の形状を、振動板１２における各圧電アクチュエータ１３，１３，…に対応する部分の厚み又は各圧力室１０，１０，…内に収容されたインクの物性に応じて決定してもよい。
【００７８】
また、上記各実施形態では、インクジェットヘッド２が転写工法で製造されているが、これに限らず、例えば、直接工法で製造されてもよい。以下に、直接工法を用いたインクジェットヘッド２の製造について説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１上に振動板１２を形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、振動板１２上に、スパッタリングや蒸着等により圧電体膜１９を形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、圧電体膜１９上に、スパッタリングや蒸着等によりＰｔからなる上部電極１８を形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、各圧力室１０，１０，…のそれぞれに対応する上部電極１８をエッチング等によって個別化することにより、個別電極１８，１８，…を形成する。これと同時に、各圧力室１０，１０，…のそれぞれに対応する圧電体膜１９を個別化することにより、個別化された圧電体膜１９，１９，…を形成する。最後に、図１０（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板２１を加工することによりヘッド本体部１４を形成する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明は、複数のノズルと該各ノズルにそれぞれ連通し且つインクを収容する複数の圧力室とが形成されたヘッド本体部と、厚み方向一方の面の一部が上記複数の圧力室に臨むように設けられた振動板と、該振動板の他方の面における上記各圧力室に対応する部分に設けられた複数の圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッド等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドの断面斜視図である。
【図４】図２のＩ−Ｉ線の断面図である。
【図５】振動板の厚みと振動板の変位量との関係を示す図である。
【図６】圧力室の幅と振動板の変位量との関係を示す図である。
【図７】インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図８】圧電体膜の幅と振動板の変位量との関係を示す図である。
【図９】個別電極の幅と振動板の変位量との関係を示す図である。
【図１０】インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１      インクジェット式記録装置
２      インクジェットヘッド
７      ノズル
１０    圧力室
１２    振動板
１３    圧電アクチュエータ
１４    ヘッド本体部
１８    個別電極（電極）
１９    圧電体膜（圧電体）
【図１】
2005074738.tif 000003
【図２】
2005074738.tif 000004
【図３】
2005074738.tif 000005
【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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