(57)【要約】【課題】液体（インク）の流路を塞ぐことなく、異物を捕獲してノズルに異物が詰まるのを防止することができる液体吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置を得る。【解決手段】ノズル連通路１２の中にフィルタ５０が構成され、インクに含まれる異物を捕獲する捕獲面には、段差が設けられる。捕獲面に段差が設けられているため、フィルム状の異物がフィルタ５０に捕獲されると、フィルム状の異物は段差で傾き、あるいは段差の下流側に漂着するため、開口部を全て塞ぐことはない。このように、インクの流路を塞ぐことなく、異物を捕獲してノズルに異物が詰まるのを防止することができる【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、
前記圧力室と前記ノズルの間に設けられ、液体内に含まれる異物を捕獲すると共に、液体を通す開口部が設けられた非平面状の捕獲面を備える第１フィルタと、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記捕獲面には、段差が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１フィルタは、前記ノズルと前記圧力室とを連通する連通路の構成部材に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１フィルタの前記開口部の形状は円形状であり、前記開口部の直径が前記ノズルの直径より小さいことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１フィルタの前記開口部の形状は横長のスリット形状であり、前記第１フィルタと前記ノズル側の間には、複数の円形状の開口部を備えた第２フィルタが設けられることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第１フィルタに設けられる前記開口部の流路抵抗は、前記ノズルの流路抵抗の０．１倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するノズルを備えた液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）には、インク（液体）に含まれる異物を捕獲するフィルタが設けられ、これにより、ノズルに異物が詰まるのを防止しているものがある。（特許文献１）
詳細には、圧力室からノズルの間には、円形状の複数の開口部を備えた平面状のフィルタプレートが設けられている。インク（液体）はフィルタプレートの開口部を通りノズルに供給され、異物は開口部を通ることが出来ずフィルタプレートに捕獲される。これにより、ノズルに異物が詰まるのを防止している。
【特許文献１】特開平２００４−１１４５１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、本発明者が鋭意調査を重ねた結果、液体（インク）に含まれる異物は、繊維状の異物とフィルム状の異物に大別されることが分かった。そうすると、異物がフィルム状の場合には、平面状のフィルタプレートに設けられた円形状の開口部がこのフィルム状の異物に覆われてしまい、液体（インク）の流路を塞いでしまう場合がある。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮し、液体の流路を塞ぐことなく、異物を捕獲してノズルに異物が詰まるのを防止することができる液体吐出ヘッドを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、前記圧力室と前記ノズルの間に設けられ、液体内に含まれる異物を捕獲すると共に、液体を通す開口部が設けられた非平面状の捕獲面を備える第１フィルタと、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、圧力室とノズルの間には、第１フィルタが設けられ、ノズルに供給される液体は第１フィルタの開口部を通りノズルに供給される。ここで、液体に含まれる異物は、開口部を通り抜けることができず、第１フィルタによって捕獲される。さらに、第１フィルタに設けられた捕獲面が非平面状であるため、フィルム状の異物は第１フィルタの捕獲面全面に張り付くことはない。このため、ノズルに供給される液体の流路を塞ぐことなく、ノズルに異物が詰まるのを防止することができる。
【０００７】
本発明の請求項２に係る液体吐出ヘッドは、請求項１記載において、前記捕獲面には、段差が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、捕獲面には、段差が設けられているため、例えばフィルム状の異物を捕獲しても段差で傾かせたり、段差の下流側に漂着するため全ての開口部を塞ぐことはない。これにより、ノズルへの液体の流路が確保される。
【０００９】
本発明の請求項３に係る液体吐出ヘッドは、請求項１又は２記載において、前記第１フィルタは、前記ノズルと前記圧力室とを連通する連通路の構成部材に形成されることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、第１フィルタは、連通路の構成部材に形成されるため、専用部材を用いることなく安価な構成となっている。
【００１１】
本発明の請求項４に係る液体吐出ヘッドは、請求項１乃至３何れか１項に記載において、前記第１フィルタの前記開口部の形状は円形状であり、前記開口部の直径が前記ノズルの直径より小さいことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、第１フィルタに設けたら円形状の開口部は、ノズルの直径より小さいため、ノズルを詰まらす大きな異物が第１フィルタを通り抜けることはない。
【００１３】
本発明の請求項５に係る液体吐出ヘッドは、請求項１乃至３何れか１項に記載において、前記第１フィルタの前記開口部の形状は横長のスリット形状であり、前記第１フィルタと前記ノズル側の間には、複数の円形状の開口部を備えた第２フィルタが設けられることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、横長のスリット形状の開口部を備えた第１フィルタによって、フィルム状の異物が捕獲される。ここで、フィルム状の異物の端部は、スリット形状の開口部を覆うのではなくスリット形状の開口部に入り込むため、ノズルへの液体の流路を塞ぐことはない。さらに、第１フィルタをすり抜けた繊維状の異物は、円形状の開口部を備えた第２フィルタによって捕獲される。
【００１５】
本発明の請求項６に係る液体吐出ヘッドは、請求項１乃至３何れか１項に記載において、前記第１フィルタに設けられる前記開口部の流路抵抗は、前記ノズルの流路抵抗の０．１倍以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、第１フィルタに設けられる開口部の流路抵抗がノズルの流路抵抗の０．１倍以下であるため、第１フィルタを設けることで液体の吐出性能に影響を与えることはない。
【００１７】
本発明の請求項７に係る画像形成装置は、請求項１乃至６何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、請求項１乃至６何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えているため、液体の流路を塞ぐことなく、異物を捕獲してノズルに異物が詰まるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、液体の流路を塞ぐことなく、異物を捕獲してノズルに異物が詰まるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の液体吐出ヘッドが採用された画像形成装置の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００２１】
図５に示されるように、画像形成装置としてのインクジェット記録装置１０２は、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド１１２が装着されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに沿って走査させる主走査機構１０６と、記録紙Ｐを副走査方向Ｓに沿って搬送する副走査機構１０８と、メンテナンスステーション１１０とを有している。
【００２２】
インクジェット記録ヘッド１１２は、ノズル１０が形成されたノズルプレート２１（図１参照）が記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に装着され、主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動しつつノズル１０からインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐの一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１０４が主走査方向Ｍに移動しながらバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００２３】
図１、図３に示されるように、インクジェット記録ヘッド１１２は、インクを吐出するノズル１０、ノズル１０に連通する圧力室１４、および圧力室１４にインクを供給する共通流路２０を備えている。
【００２４】
圧力室１４には、ノズル連通路１２が設けられ、ノズル連通路１２によってノズル１０と圧力室１４とが連通されている。また、ノズル連通路１２には、インクに含まれる異物を捕獲する第１フィルタとしてのフィルタ５０が設けられている。なお、フィルタ５０については、詳細を後述する。一方、圧力室１４と共通流路２０とは、厚さ方向連通路１８と平面方向連通路１６とによって連通されている。
【００２５】
詳細には、ノズル１０が形成されたノズルプレート２１と、空気室５２が形成されたスペーサプレート５６と、ノズル連通路１２と共通流路２０とが形成されたダンパープレート５４、インクプールプレート２２、インクプールプレート２３、インクプールプレート２４と、共通流路２０の厚さ方向連通路１８とノズル連通路１２とが形成されたスループレート２５と、平面方向連通路１６が形成されたインク供給路プレート２６およびインク供給路プレート２７と、圧力室１４が形成された圧力室プレート２８とが、この順に積層されることで流路プレートユニット２９が形成されている。
【００２６】
さらに、圧力室プレート２８の上面には振動板３０が接着され、振動板３０の上面には、圧力室１４と対応する位置に駆動素子４２が接着されている。
【００２７】
駆動素子４２は、電歪作用によって変形して振動板３０を変位させ圧力室１４内部のインクを加圧する駆動部であり、駆動素子４２に電圧を印加するための電極（図示省略）が駆動素子４２の上下面に形成されている。
【００２８】
以上の構成により、インクタンクから供給されたインクが、共通流路２０、圧力室１４、ノズル連通路１２に充填される。インクが充填された状態で、駆動素子４２に所定の駆動波形が印加され、これによって駆動素子４２が駆動して圧力室１４内部は加圧、減圧され、ノズル１０からインク滴が吐出する。
【００２９】
次に、フィルタ５０について詳細に説明する。
【００３０】
図１に示されるように、ノズル連通路１２には、インクに含まれる異物を捕獲するフィルタ５０が設けられている。フィルタ５０は、ノズル連通路１２を形成するインクプールプレート２４とスループレート２５を加工することで形成されている。
【００３１】
詳細には、図２（Ａ）に示されるように（理解を容易にするためにフィルタ５０を円柱形で表現したがこの円柱部分はノズル連通路１２である。）、インクプールプレート２４には、仮想の円内に複数の円形開口部２４Ａが設けられている。また、スループレート２５は、インクプールプレート２４と重なる半円部２５Ａがカットされ、仮想の半円部２５Ｂには、円形開口部２４Ａと重なるように複数の円形開口部２５Ｃが設けられている。これらを積層することで図２（Ｂ）に示されるように、ノズル連通路１２の中にフィルタ５０が構成されインクに含まれる異物を捕獲する捕獲面５０Ａには、段差が設けられる構成となっている。ここで、捕獲面５０Ａに段差が設けられているため、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、フィルム状の異物が段差で傾き、あるいは段差の下流側に漂着するため、フィルタ５０に設けられた円形開口部２４Ａ、２５Ｃを全て塞ぐことはない。
【００３２】
また、フィルタ５０に設けられた円形開口部２４Ａ、２５Ｃの直径は、ノズル１０（図１参照）の直径より小さくなっているため、ノズル１０に詰まるような異物がフィルタ５０を通過することはない。
【００３３】
さらに、フィルタ５０に設けられた円形開口部２４Ａ、２５Ｃの流路抵抗がノズル１０の流路抵抗の０．１倍以下となるように円形開口部２４Ａ、２５Ｃの直径等は決められている。このため、フィルタ５０の有無によりインクの吐出特性が変わることはない。
【００３４】
詳細には、先ずノズル１０の流路抵抗Ｒｎを下記計算式より求める。（ηはインクの粘度、Ｄはノズル１０の直径、ｌはノズル１０の長さを表す。）
Ｒｎ＝（１２８ηｌ）／（πＤ４）
次にフィルタ５０の流路抵抗Ｒｆを下記計算式より求める。（Ｔ１は図２（Ｂ）に示すフィルタ５０の厚い部位の厚さ、Ｔ２は図２（Ｂ）に示すフィルタ５０の薄い部位の厚さ、ｄはフィルタ５０の円形開口部の直径，ｎはフィルタ５０の厚い部位に設けられた円形開口部の数、ｍはフィルタ５０の薄い部位に設けられた円形開口部の数を表す。）
１／Ｒｆ＝π／１２８η（ｄ４ｎ／Ｔ１＋ｄ４ｍ／Ｔ２）
以上の計算式より、ＲｆをＲｎの０．１倍以下となるように、円形開口部２４Ａ，２５Ｃの直径、フィルタ５０の厚さ等を決める。例えば、ノズル１０の長さが５０μｍ, 直径が２０μｍのときには、Ｔ１＝４０μｍ、ｎ＝５、ｄ＝１８μｍ、Ｔ２＝２０μｍ、ｍ＝５とすることでＲｆをＲｎの０．１倍以下にすることができる。
【００３５】
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、図６（Ａ）に示されるように、スループレート２５の端面を斜めにカットして捕獲面に段差を設けてもよく、また、図６（Ｂ）に示されるように、１／４円形状のスループレート２５を連通路１２の中に残してフィルタとしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では走査ヘッドを備えたインクジェット記録装置１０２を例として説明したが、記録媒体の巾より長いインク吐出機構を備えた固定ヘッドでも適用できる。
【００３７】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第２実施形態を図７に従って説明する。
【００３８】
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。
【００３９】
図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、この実施形態では第１実施形態とは違い、フィルタ５０に設けられた円形開口部の大きさは、スループレート２５が積層されている部位とされていない部位で相違する。
【００４０】
詳細には、インクプールプレート２４が積層されてフィルタ５０が厚くなっている部位の直径ｄ１は、インクプールプレート２３が積層されない部位の直径ｄ２より大きい。これにより、フィルタ５０を通過するインクの流路抵抗が、どこの位置でもほぼ同一となり、インクの流れが安定する。
【００４１】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第３実施形態を図８、図９に従って説明する。
【００４２】
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。
【００４３】
図９（Ａ）に示されるように、この実施形態では第１実施形態と違い、フィルタ５０に設けられる開口形状がスリット形状となっており、さらに、図８に示されるように、フィルタ５０とノズル１０の間には、第２フィルタとしてのフィルタ６０が設けられている。
【００４４】
詳細には、図９（Ａ）に示されるように、フィルタ５０の捕獲面には、横長のスリット形状のスリット開口部２４Ｅ、２５Ｅが複数個設けられ、図９（Ｃ）に示されるように、フィルタ６０の捕獲面には、円形状の円形開口部２２Ｅが複数個設けられている。この構成により、図９（Ｂ）で示されるように、フィルタ５０によって、フィルム状の異物が捕獲される。ここで、フィルム状の異物の端部は、スリット開口部２４Ｅ、２５Ｅに入り込み、インク流路を塞ぐことはない。また、図９（Ｃ）に示されるように、繊維状の異物は、円形開口部２２Ｅを備えたフィルタ６０によって捕獲される。これにより、フィルム状の異物と繊維状の異物をそれぞれ捕獲することができる。
【００４５】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第４実施形態を図１０、図１１に従って説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
図１０に示されるように、この実施形態では第１実施形態と違い、インク供給路プレート２６とインク供給路プレート２７を加工することでフィルタ５０が形成されている。
【００４８】
ノズル１０に対し距離をあけた位置にフィルタ５０を設けることで、ノズル１０に供給されるインクの流れにフィルタ５０の影響がほとんど無い。
【００４９】
ここで、本第４実施例のフィルタ５０の作成手順を説明する。
【００５０】
図１１（Ａ）で示されるように、ステンレス製のインク供給路プレート２６にエッチングにより、１０個の直径２０μｍの円形開口部２６Ｆを加工する。
【００５１】
図１１（Ｂ）に示されるように、半径７５μｍの半円形状が１箇所、半径５０μｍの１／４円形状が２箇所、計３箇所開口されたマスキングを使用してエッチングを行い、マスキングの開口形状に基づいてインク供給路プレート２７の開口部を加工する。
【００５２】
図１１（Ｃ）に示されるように、インク供給路プレート２６とインク供給路プレート２７を積層してフィルタ５０を作成する。図に示されるように、インク供給路プレート２６の円形開口部２６Ｆをインク供給路プレート２７によって覆われない位置に配置しているため、流路抵抗を少なくすることができる。
【００５３】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第５実施形態を図１２、図１３に従って説明する。
【００５４】
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。
【００５５】
図１２に示されるように、この実施形態では第１実施形態と違い、ダンパープレート５４とインクプールプレート２２を加工することでフィルタ５０が形成されている。ノズル１０の近傍にフィルタ５０を設けることで、連通路に付着した異物等をより、多く捕獲することができるのでノズル詰まりをより効果的に防ぐことが出来る。
【００５６】
ここで、本第５実施例のフィルタ５０の作成手順を説明する。
【００５７】
図１３（Ａ）で示されるように、ノズルプレート２１とスペーサプレート５６の積層体に、エキシマレーザによりノズル１０を加工する。
【００５８】
図１３（Ｂ）に示されるように、半径７５μｍの半円形状が１箇所、半径５０μｍの１／４円形状が２箇所、計３箇所開口されたマスキングを使用してエッチングを行い、マスキングの開口形状に基づいてインクプールプレート２２の開口部を加工する。
【００５９】
図１３（Ｃ）で示されるように、ダンパープレート５４とインクプールプレート２２を積層し、エキシマレーザにより、１０個の直径２０μｍの円形状の円形開口部２２Ｇをダンパープレート５４に加工して、図１３（Ｄ）に示すフィルタ５０を作成する。
【００６０】
図１２で示されるように、ノズルプレート２１、スペーサプレート５６、ダンパープレート５４、及びインクプールプレート２２を積層することで、インクジェット記録ヘッド１１２のノズル１０近傍が形成される。
【００６１】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第６実施形態を図１４に従って説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
図１４に示されるように、この実施形態では第１実施形態と違い、インクプールプレート２４だけを加工することでフィルタ５０が形成されている。
【００６４】
詳細には、エッチングにより、インクプールプレート２２の厚さを一部薄くすることでフィルタ５０は形成される。これにより、一枚のプレートを加工するだけで、フィルタ５０を作成することができる。
【００６５】
次に本発明のインクジェット記録ヘッド１１２が採用された画像形成装置の第７実施形態を図１５に従って説明する。
【００６６】
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。
【００６７】
図１５に示されるように、この実施形態では第１実施形態と違い、インクプールプレート２４に円形開口部２４Ａを加工して、インクプールプレート２４の上に矩形状のステップ部材５８を載置することでフィルタ５０が形成されている。ステップ部材５８は他の実施例同様、スループレート２５をエッチング等の加工法により形成することができる。これにより、フィルタ５０に容易に段差を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図２】（Ａ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの分解斜視図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
【図４】（Ａ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの使用図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの使用図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示した斜視図である。
【図６】（Ａ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの変形例を示す斜視図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係るフィルタの変形例を示す斜視図である。液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図７】（Ａ）本発明の第２実施形態に係るフィルタの分解斜視図である。（Ｂ）本発明の第２実施形態に係るフィルタの斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図９】（Ａ）本発明の第３実施形態に係るフィルタ５０の斜視図である。（Ｂ）本発明の第３実施形態に係るフィルタ５０の使用図である。（Ｃ）本発明の第３実施形態に係るフィルタ６０の斜視図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図１１】（Ａ）本発明の第４実施形態に係るインク供給部プレート２６の平面図である。（Ｂ）本発明の第４実施形態に係るインク供給部プレート２７の平面図である。（Ｃ）本発明の第４実施形態に係るフィルタの平面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図１３】（Ａ）本発明の第５実施形態に係るノズルプレートの加工を示した説明図である。（Ｂ）本発明の第５実施形態に係るインクプールプレート２２の平面図である。（Ｃ）本発明の第５実施形態に係るダンパープレートの加工を示した説明図である。（Ｄ）本発明の第５実施形態に係るフィルタを示した平面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係るフィルタを示した斜視図である。
【図１５】（Ａ）本発明の第７実施形態に係るフィルタを示した分解斜視図である。（Ｂ）本発明の第７実施形態に係るフィルタを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０      ノズル
１２      ノズル連通路
１４      圧力室
２２Ｅ    円形開口部
２２Ｇ    円形開口部
２４Ａ    円形開口部
２４Ｅ    スリット開口部
２５Ｃ    円形開口部
２６Ｆ    円形開口部
５０      フィルタ（第１フィルタ）
５０Ａ    捕獲面
６０      フィルタ（第２フィルタ）
１０２    インクジェット記録装置（画像形成装置）
１１２    インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
【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】
2007237478.tif 000011
【図１０】
2007237478.tif 000012
【図１１】
2007237478.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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