(57)【要約】【課題】温度が低下したノズルプレートの温度を均一にする。【解決手段】３つ以上のノズル列１４を有すると共に、各吐出ノズルに連なるインク吐出のための素子部が駆動波形の印加に伴って発熱するインクジェットヘッド１１を、記録領域および前記記録領域の外側に設定した折返し領域から成る移動領域において移動させると共に、前記記録領域においてインクを選択的に吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置１の制御方法であって、インクジェットヘッド１１が、折返し領域を移動している間に、３つ以上のノズル列１４の温度が均一になるように、両外端部に位置する一対のノズル列１４の各圧電素子に、インク吐出に至らない微振動の駆動波形を印加する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上のノズル列を有すると共に、各吐出ノズルに連なるインク吐出のための素子部が駆動波形の印加に伴って発熱するインクジェットヘッドを、
記録領域および前記記録領域の外側に設定した折返し領域から成る移動領域において移動させると共に、前記記録領域においてインクを選択的に吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置の制御方法において、
前記インクジェットヘッドが、前記折返し領域を移動している間に、前記３つ以上のノズル列の温度が均一になるように、両外端部に位置する一対のノズル列の各素子部に、インク吐出に至らない微振動の前記駆動波形を印加することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
【請求項２】
前記記録領域は、前記インクジェットヘッドを定速で移動させる領域であり、
前記折返し領域は、前記インクジェットヘッドを減速、停止および加速させる領域であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置の制御方法。
【請求項３】
移動により生ずる温度差に対応する熱量が生ずるように、前記一対のノズル列の各素子部に必要回数の微振動の前記駆動波形を印加することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置の制御方法。
【請求項４】
前記折返し領域を移動している間に継続して、前記一対のノズル列の各素子部に、微振動の前記駆動波形を印加することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置の制御方法。
【請求項５】
３つ以上のノズル列を有すると共に、各吐出ノズルに連なるインク吐出のための素子部が駆動波形の印加に伴って発熱するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを、記録領域および前記記録領域の外側に設定した折返し領域から成る移動領域において移動させるヘッド移動手段と、
前記インクジェットヘッドおよび前記ヘッド移動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記インクジェットヘッドを前記移動領域において移動させながら、
前記記録領域において、前記駆動波形を印加によりインクを選択的に吐出させて記録を行なうと共に、
前記インクジェットヘッドが、前記折返し領域を移動している間に、前記３つ以上のノズル列の温度が均一になるように、両外端部に位置する一対のノズル列の各素子部に、インク吐出に至らない微振動の前記駆動波形を印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを往復動させながらインクを吐出して描画を実施するインクジェット記録装置の制御方法およびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインクジェット記録装置として、ワークテーブル上に載置されたワークにインクジェットヘッドからインクを吐出して描画を行うインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドを保温ヒーターにより加熱するものが知られている（特許文献１参照）。このインクジェット記録装置では、保温ヒーターに対し、一行分の画像印字処理毎に、キャリッジモーターの加速駆動に同期させて通電し（行頭温調）、或いは行頭温調開始直前に通電するようにしている。これにより、描画時にインクジェットヘッドを加熱し、インクの粘度を低くして、吐出不良の発生を防止している。
【０００３】
また、気泡を用いてインクを吐出する熱インクジェット記録方式のインクジェット記録装置において、プリント開始前に所定時間だけ、吐出面近傍に設けられた吐出ヒーターに、気泡を発生させるには不十分な量の熱エネルギーを印加して、インクジェットヘッドを保温制御するものが知られている（特許文献２参照）。この保温制御では、往復の走査に伴ってワークテーブル等により熱を奪われるインクジェットヘッドの温度が低下を抑制し、インクの粘度を低く維持して吐出されるインクの重量を安定化させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−８５０４５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来技術のようにインクを積極的に加熱するものではないが、圧電素子（ピエゾ素子）等を駆動源とするインクジェットヘッドでは、圧電素子に電圧を印加してこれを駆動する（インク吐出）と、圧電素子が発熱することが知られている。圧電素子はキャビティーに面して設けられており、圧電素子が発熱すると、伝熱によりキャビティー内のインクが昇温することになる。
上記従来のインクジェットヘッドにおいて、１本または２本のノズル列を有する場合には、加熱により、各ノズル列から吐出されるインクも同一温度（同一粘度）となる。すなわち、圧電素子が発熱しても、１本または２本のノズル列から吐出されるインクを、均一な温度（粘度）に管理することができる。
しかし、インクジェットヘッドが、３本以上のノズル列を有する場合には、圧電素子の熱は、外側のノズル列に比して内側のノズル列では熱がこもり易く、均一な温度（粘度）に管理することができなくなる問題が生ずる。すなわち、ノズルプレートの端部側に形成されたノズル列は、放熱し易いが、中央に向かうにつれ、放熱しにくくなり、ノズルプレートにおける温度が不均一となる。このため、中央にあるノズル列と端部にあるノズル列とで、吐出されるインクの粘度が異なり、吐出量や吐出速度も異なってしまう。従って、インクジェットヘッドを介してインクを均一温度となるように加熱し、或いはインクを直接、均一温度となるように加熱しても、印刷品質が悪化するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、３つ以上のノズル列を有するインクジェットヘッドにおいて、素子部の発熱があっても、３つ以上のノズル列の温度を均一化することができるインクジェット記録装置の制御方法およびインクジェット記録装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のインクジェット記録装置の制御方法は、３つ以上のノズル列を有すると共に、各吐出ノズルに連なるインク吐出のための素子部が駆動波形の印加に伴って発熱するインクジェットヘッドを、記録領域および記録領域の外側に設定した折返し領域から成る移動領域において移動させると共に、記録領域においてインクを選択的に吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置の制御方法において、インクジェットヘッドが、折返し領域を移動している間に、３つ以上のノズル列の温度が均一になるように、両外端部に位置する一対のノズル列の各素子部に、インク吐出に至らない微振動の駆動波形を印加することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のインクジェット記録装置は、３つ以上のノズル列を有すると共に、各吐出ノズルに連なるインク吐出のための素子部が駆動波形の印加に伴って発熱するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを、記録領域および記録領域の外側に設定した折返し領域から成る移動領域において移動させるヘッド移動手段と、インクジェットヘッドおよびヘッド移動手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、インクジェットヘッドを移動領域において移動させながら、記録領域において、駆動波形を印加によりインクを選択的に吐出させて記録を行なうと共に、インクジェットヘッドが、折返し領域を移動している間に、３つ以上のノズル列の温度が均一になるように、両外端部に位置する一対のノズル列の各素子部に、インク吐出に至らない微振動の駆動波形を印加することを特徴とする。
【０００９】
この場合、記録領域は、インクジェットヘッドを定速で移動させる領域であり、折返し領域は、インクジェットヘッドを減速、停止および加速させる領域である。
【００１０】
これらの構成によれば、記録領域を挟む折返し領域にインクジェットヘッドが位置する時に、放熱し易い外端部に形成された一対のノズル列の各素子部に、インク吐出に至らない駆動波形を印加するので、インクジェットヘッドにおける３つ以上のノズル列の温度を、効率的に均一化にすることができる。このため、吐出されるインクの粘度をより安定して一定にすることができ、ノズル列毎に吐出量や吐出速度のムラが生ずることがなく、印刷品質を向上させることができる。また、インク吐出のための駆動波形を印加と、温度調節のための微振動駆動波形の印加とが重なることがないので、記録動作に悪影響を及ぼすことない。
【００１１】
この場合、移動により生ずる温度差に対応する熱量が生ずるように、一対のノズル列の各素子部に必要回数の微振動の駆動波形を印加することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、移動動作で失われた温度を、その動作が終了した直後に補償できるので、３つ以上のノズル列の温度を安定的に均一化にすることができる。
【００１３】
また、折返し領域を移動している間に継続して、一対のノズル列の各素子部に、微振動の駆動波形を印加することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、微振動の駆動波形を印加するための制御系を単純化することができる。なお、この場合には、温度の均一化を微振動の駆動波形の大きさ（電圧）で調整することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インクジェット記録装置の平面図である。
【図２】キャリッジユニットの模式図である。
【図３】インクジェットヘッドの斜視図である。
【図４】インクジェット記録装置の制御ブロック図である。
【図５】圧電素子に印加される駆動波形図である。
【図６】インクジェットヘッドの往復動を示すタイムチャートである。
【図７】駆動波形によるノズル列の温度変化を測定したグラフである。
【図８】中央のノズル列と外端部のノズル列との温度差を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。
【００１７】
図１に示すように、インクジェット記録装置１は、機台２と、機台２上の全域に広く載置され、インクジェットヘッド１１を搭載した描画装置３と、機台２上で描画装置３に添設されたメンテナンス装置４とを備え、メンテナンス装置４によりインクジェットヘッド１１のメンテナンス処理（機能維持・回復）を行うと共に、描画装置３によりワークＷ（記録媒体）上に例えばＵＶインクを吐出させる描画動作を行うようにしている。
【００１８】
描画装置３は、Ｘ軸テーブル２２およびＸ軸テーブル２２に直交するＹ軸テーブル２３（ヘッド移動手段）から成るＸＹ移動機構２１と、Ｙ軸テーブル２３に移動自在に取り付けられたキャリッジユニット１５と、を有している。そして、キャリッジユニット１５には、インクジェットヘッド１１と後述する加熱装置５０が搭載されている。一方、ワークＷは、Ｘ軸テーブル２２に位置決めされた状態で搭載されている。なお、本実施形態では、単一のインクジェットヘッド１１を搭載しているが、その個数は任意である。
【００１９】
Ｘ軸テーブル２２は、Ｘ軸方向の駆動系を構成するモータ駆動のＸ軸スライダー２４を有し、これに吸着テーブル２６およびθテーブル２７等から成るセットテーブル２５を移動自在に搭載して構成されている。同様に、Ｙ軸テーブル２３は、Ｙ軸方向の駆動系を構成するモータ駆動のＹ軸スライダー２８を有し、これに上記のキャリッジユニット１５を移動自在に搭載して、構成されている。そして、Ｙ軸テーブル２３は、これに搭載したキャリッジユニット１５を、Ｘ軸テーブル２２の直上部に位置する描画エリア３１と、メンテナンス装置４の直上部に位置するメンテナンスエリア３２との相互間で、適宜移動させる。
【００２０】
このように構成されたインクジェット記録装置１は、メンテナンス装置４によりインクジェットヘッド１１に対し適宜メンテナンス処理を行うと共に、描画装置３によりワークＷに描画動作を行うようにしている。すなわち、描画装置３は、制御装置による制御を受けながら、ワークＷをＸ軸テーブル２２によりＸ軸方向に間欠的に送り（副走査）、これに同期してＹ軸テーブル２３によりインクジェットヘッド１１をＹ軸方向に往復動させる（主走査）と共にインクジェットヘッド１１を選択的に駆動して、ワークＷに描画を行うようになっている。
【００２１】
図２は、キャリッジユニット１５の模式図である。同図に示すように、キャリッジユニット１５は、キャリッジプレート１５ａと、キャリッジプレート１５ａに下向きに搭載したインクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１１を加熱するチャンバー形式の加熱装置５０と、を備えている。本実施形態のインクジェットヘッド１１には、粘度の高いＵＶインクが導入されるため、加熱装置５０によりインクジェットヘッド１１を加熱（加温）し、ＵＶインクの粘度を低下させて吐出するようになっている。
【００２２】
加熱装置５０は、インクジェットヘッド１１を内包するようにキャリッジプレート１５ａの上側空間を覆うチャンバー５１と、チャンバ−５１内に配設したファン５２およびヒーター５３と、を有している。図示しないがチャンバー５１には温度センサが設けられており、この温度センサの検出結果に基づいて、ヒーター５３がＯＮ−ＯＦＦ制御されるようになっている。ファン５２およびヒーター５３が駆動されると、チャンバ−５１内で温風が循環しチャンバ−５１内の雰囲気が一定の温度に維持される。これにより、インクジェットヘッド１１およびこれに接続されているインクチューブ５４（実際には、色別で８本のインクチューブ５４）が加熱され、インクジェットヘッド１１およびインクチューブ５４に導入されたインクが所定の温度に加熱（加温）される。すなわち、インクジェットヘッド１１から吐出されるインクが温められ、その粘度が低下する。
【００２３】
また、図１および図３に示すように、インクジェットヘッド１１は、インクが導入されるケースヘッド４１と、ケースヘッド４１の先端に設けられ圧電素子（素子部：図示省略）を内蔵したポンプ部１６と、ポンプ部１６の先端に設けられたノズルプレート１２と、ケースヘッド４１の側面に取り付けられた駆動基板４２およびフレキシブルプリント基板４３と、を有している。また、ノズルプレート１２には、Ｘ軸方向に延び、１列が複数の吐出ノズル１３からなる色別の８列のノズル列１４ａ〜１４ｈが形成されている（図１参照）。各吐出ノズル１３は、ポンプ部１６のキャビティーに連通しており、キャビティーに面して設けられた圧電素子に、駆動基板４２およびフレキシブルプリント基板４３を介して、所定電圧の駆動波形が印加されることにより、圧電素子が変形し（ポンプ作用）各吐出ノズル１３からインクが吐出される。
【００２４】
次に、図４を参照して、インクジェット記録装置１の制御装置について説明する。同図に示すように、インクジェット記録装置１は、図外のキーボードやディスプレイを有する操作部６１と、インクジェットヘッド１１、Ｘ軸テーブル２２、Ｙ軸テーブル２３および加熱装置５０を有する印刷処理部６２と、ヘッドドライバー、ワーク移動ドライバー、ヘッド移動ドライバーおよびヒータードライバーを有する駆動部６３と、各部に接続されインクジェット記録装置１全体を制御する制御部６４と、を備えている。
【００２５】
制御部６４は、インターフェース７１と、一時的な記憶を行う記録領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ７２と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ７３と、ワークＷに所定の描画（記録）を行なうための描画データや、各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク７４と、ＲＯＭ７３やハードディスク７４に記憶されたプログラムに従い、各種データを演算処理するＣＰＵ７５と、これらを互いに接続するバス７６と、を有している。
【００２６】
そして、制御部６４は、各部からの各種データを、インターフェース７１を介して入力すると共に、ハードディスク７４やＲＯＭ７３に記憶されたプログラムにしたがって、ＣＰＵ７５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部６３（各種ドライバー）を介して各部に出力する。これにより、装置全体が制御され、インクジェット記録装置１の各種処理が行われる。
【００２７】
図５は、インク吐出等のために、制御部６４から駆動部６３（ヘッドドライバー）を介してインクジェットヘッド１１の圧電素子に印加される駆動波形を表している。図５（ａ）は、インク吐出のための駆動波形（吐出波形）であり、所定の電圧（Ｖｈ）を印加し、いったん引いてから吐出する形態の波形となっている。一方、図５（ｂ）は、インクの増粘防止や後述する発熱促進のための駆動波形（微振動波形）であり、吐出波形と相似形であって、吐出波形より低い電圧（例えば、Ｖｈ×３０％）を印加する。この微振動波形では、メニスカスが振動するだけで、インクの吐出は行われない。また、吐出波形および微振動波形は、共通の駆動周期に従って印加される。なお、微振動波形は、図５（ｂ）に示すように、駆動周期を分周して複数パルスとしてもよい。
【００２８】
ところで、本実施形態のインクジェットヘッド１１では、圧電素子（ピエゾ素子）が駆動（駆動波形を印加）すると、圧電素子が発熱する。上述のように、加熱装置５０により、インクジェットヘッド１１（複数のノズル列１４ａ〜１４ｈ)を均一に加熱しているが、圧電素子が発熱すると、放熱し易い（主にＸ軸テーブル２２に吸熱される）両外側に位置するノズル列１４ａおよび１４ｈに対し、放熱し難い中央に位置するノズル列１４ｄおよび１４ｅの温度が高くなり、吐出するインクの粘度がノズル列１４ａ〜１４ｈの位置により異なるものとなる。すなわち、ノズル列１４ａ〜１４ｈがノズルプレート１２の外側に位置するか中央に位置するかで、インクの吐出量や吐出速度が異なるものとなってしまう。そこで、本実施形態では、ノズルプレート１２（複数のノズル列１４）が均一な温度となるように、両外側に位置するノズル列１４ａおよび１４ｈに、適宜、上述の微振動波形を印加するようにしている。
【００２９】
図６は、キャリッジユニット１５の主走査、すなわち往復動のタイムチャートを示している。同図に示すように、キャリッジユニット１５（インクジェットヘッド１１）は、往動において、停止状態から加速し、一定の速度（描画速度）になったところで定速に移行し、さらに減速して停止する。続いて、復動に移行し、上記と同様に、加速、定速、減速の後、停止する。実際の描画動作では、副走査（ワークＷの間欠送り）を挟んで、この往動と復動の動作を繰り返しながら、各定速移動時において、インクジェットヘッド１１の吐出ノズル１３を選択的に駆動して描画を行なう。
【００３０】
すなわち、主走査において、加速領域８１、定速領域（描画領域）８２、減速領域８３および停止領域８４がそれぞれ設定されており、加速領域８１と定速領域８２と減速領域８３とを加算した領域が往復動の領域幅となる。また、加速領域８１と減速領域８３とは同一の領域幅であり、停止領域８４を含んで、加速領域８１および減速領域８３がそれぞれ往復動で重なることで折返し領域８５となっている。
【００３１】
本実施形態では、この定速領域８２において上記の描画データに基づく描画が行なわれる。具体的には、描画データに基づいて、インクジェットヘッド１１の吐出ノズル１３（の圧電素子）に、上記の駆動周期で上記の吐出波形が選択的に印加され、所望の描画が行われる。一方、折返し領域８５においては、両外側に位置するノズル列１４ａおよび１４ｈの全吐出ノズル１３（の圧電素子）に対し、上記の駆動周期で上記の微振動波形が継続的に印加され、加温が行われる。
【００３２】
すなわち、インクジェットヘッド１１が各折返し領域８５に位置する時には、中央のノズル列１４ｄおよび１４ｅに比べて温度低下が著しい両外端部に形成されたノズル列１４ａおよび１４ｈの圧電素子のみに、インク吐出に至らない微振動波形を継続的に印加する。これにより、ノズル列１４ａおよび１４ｈが昇温し、ノズル列１４ａおよび１４ｈにおいて、定速領域８２での放熱と折返し領域８５での発熱とが相殺される。すなわち、複数のノズル列１４ａ〜１４ｈは、均一に温度に維持され、これら複数のノズル列１４ａ〜１４ｈから吐出されるインクが同一温度と成る。なお、本実施形態では、継続的に微振動波形を印加しているが、断続的に必要な回数をもって印加するようにしても良いし、デューティー比の大小で制御することも可能である。
【００３３】
図７は、上記の微振動波形を印加しなかった場合（図７（ａ）と印加した場合（図７（ｂ）との、ノズル列１４ｄおよび１４ｅの温度変化とノズル列１４ａおよび１４ｈの温度変化とを測定したグラフである。図中、実線は中央ノズル列１４ｄおよび１４ｅの温度変化を、点線は端部ノズル列１４ａおよび１４ｈの温度変化をそれぞれ示している。また、横軸は時間、縦軸は温度を示している。
【００３４】
図７（ａ）において、インクジェットヘッド１１の駆動開始直後では、中央のノズル列１４ｄおよび１４ｅと端部のノズル列１４ａおよび１４ｈの温度は、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間でおおむね同じであるが、描画が行われる定速領域８２において、ノズルプレート１２表面の熱がＸ軸テーブル２２により奪われ、ノズルプレート１２の温度が均一ではなくなる。そのため、中央のノズル列１４ｄおよび１４ｅと外端部のノズル列１４ａおよび１４ｈとの温度差は、時間の経過とともに大きくなっていき、やがて温度差が開いたまま一定となる（平衡状態）。
【００３５】
図７（ｂ）において、インクジェットヘッド１１の駆動開始直後では、図７（ａ）の場合と同様に、おおむね同じである。インクジェットヘッド１１が定速領域８２から減速領域８３に移動した時に、ノズル列１４ａおよび１４ｈの圧電素子のみにインク吐出に至らない程度の駆動波形を印加して微振動させる。それにより、圧電素子が発熱し、ノズル列１４ａおよび１４ｈは、ノズル列１４ｄおよび１４ｅの温度と同等になるように昇温される。駆動波形の印加は、停止領域８４および加速領域８１でも行われる。これによって、ノズルプレート１２の表面温度は均一となる。
このように、本実施形態では、インクジェットヘッド１１が描画領域を挟む両端の折返し領域を移動している間に、ノズル列１４ａ〜１４ｈの温度が均一になるように、外端部に形成されたノズル列１４ａおよび１４ｈの圧電素子のみに、インク吐出に至らない微振動の駆動波形を印加するようになっている。
【００３６】
図８は、図７（ａ）および図７（ｂ）における中央と外端部とのノズル列の温度差を測定したグラフであり、点線は微振動波形を印加しなかった場合の温度差を、実線は微振動波形を印加した場合の温度差をそれぞれ示している。横軸は時間を、縦軸は温度差を示している。
インクジェットヘッド１１が駆動された直後は、ノズルプレート１２の表面温度は点線、実線とも同じである。点線の場合は、描画領域においてノズルプレート１２の表面温度が低下しても、折返し領域において外端部のノズル列１４ａおよび１４ｈに駆動波形は印加されないが、実線の場合はノズル列１４ａおよび１４ｈに駆動波形が継続的または断続的に印加される。そのため、点線の場合の温度差は約１．５℃であるのに対し、実線の場合には、温度差はおおむね１℃以内に収まる。
【００３７】
このように、本発明では、記録領域を挟む折返し領域にインクジェットヘッドが位置する時に、両外端部に形成された一対のノズル列の圧電素子に、インク吐出に至らない駆動波形を継続的または断続的に印加するので、ノズルプレート１２の表面温度を効率的に均一にすることができる。このため、描画を安定して行うことができ、印刷品質を向上させることができる。
なお、本実施形態では、折返し領域でのみ駆動波形を印加しているが、吐出ノズル１３毎に制御可能な場合は、定速領域８２においても上記駆動波形を印加するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…インクジェット記録装置  １１…インクジェットヘッド  １２…ノズルプレート  １３…吐出ノズル  １４ａ〜１４ｈ…ノズル列    ２２…Ｘ軸テーブル
【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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