(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッド１から吐出された液滴やその飛沫がクーロン斥力により飛散し、記録品質が低下することを防止する。【解決手段】液体吐出ヘッド１を、吐出用の液体を充填するチャンネル２と、充填された液体に圧力を加える圧電素子３と、チャンネル２に連通しその液体を吐出するノズル４と、ノズル４の近傍に設置され、液体に接触する内部電極５と、この内部電極５の電圧を設定する電圧設定部６とにより構成し、被記録媒体の帯電状況に応じて電圧設定部６が内部電極５に対して電圧及び極性を設定できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出用の液体を充填するチャンネルと、
駆動電極を有し、前記液体に圧力を加える圧電素子と、
前記チャンネルに連通し前記液体を吐出するノズルと、
前記ノズルの近傍に設置され、前記液体に接触する内部電極と、
前記内部電極の電圧を設定する電圧設定部と、を備える液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記電圧設定部は、前記内部電極に正電圧と負電圧を切り替えて供給するスイッチを備える請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記電圧設定部は、前記内部電極とアースとの間に電気的に接続される静電気保護素子を備える請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記チャンネルは、アクチュエータ基板の表面に形成され、圧電体からなる隔壁により仕切られた溝と、前記溝の開口を塞ぐように前記表面に接合したカバープレートと、前記アクチュエータ基板及び隔壁の端面に接合した絶縁体からなるノズルプレートとにより囲まれた領域から構成され、
前記ノズルは、前記溝に対応して前記ノズルプレートに設置され、
前記圧電素子は、前記圧電体とこの圧電体に設置した前記駆動電極から構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記内部電極は、前記ノズルプレートの前記アクチュエータ基板の側の内面に設置されている請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記内部電極は、前記隔壁の前記端面近傍の側面に設置されている請求項４又は５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記カバープレートのノズルプレート側の端面は前記アクチュエータ基板及び隔壁の端面と面一に構成され、
前記内部電極は、前記カバープレートの前記端面近傍の前記チャンネル側の内面に設置されている請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記端面には、前記内部電極と電気的に接続する端面電極が設置されている請求項４〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記表面であり、前記溝の外側に電極溝が形成され、前記電極溝の内面には前記内部電極と電気的に接続する引出電極が設置されている請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記引出電極は前記端面電極に電気的に接続する請求項９に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記電極溝は、前記溝の深さの１／２を超えない深さを有する請求項９又は１０に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記引出電極は前記電極溝の底面及び側面に設置されている請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
【請求項１４】
圧電体を含むアクチュエータ基板の表面に隔壁により仕切られた複数の溝を形成する溝形成工程と、
前記隔壁の側面に第一の導体を堆積する第一堆積工程と、
前記アクチュエータ基板の端面と前記隔壁の前記端面近傍の側面に第二の導体を堆積する第二堆積工程と、
前記複数の溝の上部開口を塞ぐように前記表面にカバープレートを接合するカバープレート接合工程と、
前記端面にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記溝形成工程の前に、前記表面に感光性樹脂を塗布し、次に感光性樹脂のパターンを形成する請求項１４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記第一堆積工程は、前記表面に前記第一の導体の堆積を遮蔽するためのマスクを設置し、前記隔壁の側面と上面に対して斜め方向から前記第一の導体を蒸着法により堆積する請求項１４又は１５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記第二堆積工程は、前記端面近傍の前記隔壁の側面に対して斜め方向から前記第二の導体を蒸着法により堆積する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記第二堆積工程は、前記カバープレート接合工程の後に前記カバープレートの前記複数の溝の側の内面に対して斜め方向から前記第二の導体を蒸着法により堆積する工程である請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記溝形成工程は、前記アクチュエータ基板の表面に前記溝の深さの１／２を超えない深さの電極形成用の電極溝を形成する工程を含む請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド、これを用いた液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出し、文字、図形を描画する、あるいは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜のパターンを形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、液体噴射ヘッドに形成した微小空間にこのインクを充填し、駆動信号に応じて微小空間の容積を瞬間的に縮小し溝に連通するノズルから液滴を吐出させる。
【０００３】
液体噴射ヘッドは、内部にインク等の液体を充填したチャンネルにおいて、インクにかかる圧力を増大させて、チャンネルに連通するノズルからインクを吐出させる。通常、インク滴が着弾する被記録媒体は絶縁体で構成される。そのため、被記録媒体は帯電する。被記録媒体が帯電すると、ノズルから吐出されるインク滴の電圧に応じて、吐出された液滴が引っ張られる、或いは弾かれる等の力を受ける。特に、インク滴が被記録媒体と同じ極性に帯電するとインク滴が着弾する際に広がり、印字品質が低下する。
【０００４】
特許文献１には、インク噴射ヘッドがホームポジションの位置にある時に、ノズルが形成されたノズル板の外部表面に所定距離を置いて対向して除電電極を設置したインク噴射ヘッドの除電装置が記載されている。インク噴射ヘッドはノズル板の背面側に金属板を備えている。ノズル板は合成樹脂から形成されている。この金属電極と除電電極との間に電界を印加して、ノズル板の外表面に帯電した電荷を除電する、というものである。
【０００５】
特許文献２には、絶縁性インクが使用された場合に放電を防ぐことができ、導電性インクが使用された場合に凝集物の発生を防ぐことができる液体吐出装置が記載されている。図１４は、インクジェットヘッドの圧力室を説明するための上面図である（特許文献２）。圧力室は、電極１１２ａが設置された圧電体からなる２枚のアクチュエータ１１３により挟まれる領域であり、この領域に絶縁性のインクＬ２が充填されている。アクチュエータ１１３の下方端部にはノズルプレート１０３が設置されている。ノズルプレート１０３の圧力室に対応する位置にインクを吐出するためのノズル１０４が開口している。ノズルプレート１０３の外側にはノズル１０４の対応する位置に開口１１４を備える帯電制御用のマスクプレート１１０が設置されている。マスクプレート１１０はアース用リード線１２１と開閉スイッチ１２２を介してアースに接続されている。
【０００６】
インクジェットヘッドが作動し用紙へプリントを行っている時、用紙がマスクプレート１１０に接触する際の摩擦により、マスクプレート１１０に電荷が溜まる。インクＬ２が絶縁性であるときは、開閉スイッチを閉じてマスクプレート１１０をアースに接続する。これにより、マスクプレート１１０に帯電した電荷をアースに逃がすことができる。そのため、マスクプレート１１０と筺体や電極１１２ａとの間の放電を回避することができる。インクＬ２が導電性であるときは、インクジェットヘッドが用紙へプリントを行っている作動時は開閉スイッチを開いておき、電極１１２ａからの電流の漏えいを防止する。メンテナンスのときは開閉スイッチを閉じ、マスクプレート１１０に溜まる電荷をアースに流して放電が発生しないようにする、というものである。
【０００７】
特許文献３には、ノズル面に絶縁性被膜がなされたノズルプレートから静電気や帯電を逃がす液体噴射ヘッドが記載されている。インク等の液体を吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートの外面側にヘッドカバーが設置されている。ノズルプレートは、導電性母材から構成され、そのヘッドカバーの側の表面には絶縁性被膜から成る撥水性被膜が形成されている。撥水性被膜は、ノズルプレートの外面にインクが残らないようにするために形成されている。撥水性被膜は、ノズルプレートのノズル開口周囲では除去されている。そして、ヘッドカバーとノズルプレートの導電性母材とを導通させたことにより、ノズルプレートの撥水性の表面から静電気を有効に逃すことができる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１５７５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−６９８５６号公報
【特許文献３】特開２００６−２５６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しなしながら、引用文献１に記載されるインク噴射ヘッドは、インク噴射ヘッドに帯電した電荷をホームポジションで放電するものである。そのため、印刷時に被記録媒体が帯電し、この帯電した被記録媒体にインク滴を吐出する際に、被記録媒体の帯電とインク滴の電荷とが同極性のときにインク滴が弾かれ、これにより記録品質が低下することに対して、対応することができない。
【００１０】
また、特許文献２においては、ノズルプレートの吐出側の表面に設置したマスクプレートをアースに接続して、ノズルプレートが帯電することを防止するものあり、被記録媒体の帯電と吐出するインク滴の帯電との間の極性について制御することができない。
【００１１】
また、特許文献３においては、ノズルプレートの外面に形成した絶縁性の撥水性膜に静電気が帯電する場合に、この静電気を導電性のノズルプレートを介してヘッドカバーに逃がすものである。そのため、特許文献２と同様に、被記録媒体の帯電とインク滴の電荷との間の極性について制御できない。また、引用文献３においては、ノズルプレートを導電性母材により構成している。しかし、記録ピッチの高密度化に伴いノズル径の微細化が要求されており、金属等から成る導電性材料ではノズル径の微細化に限界がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被記録媒体が静電気等により帯電した場合でも、その帯電に影響を受けないで所定の記録品質を維持して液滴を吐出することができる液体噴射ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による液体噴射ヘッドは、吐出用の液体を充填するチャンネルと、駆動電極を有し、前記液体に圧力を加える圧電素子と、前記チャンネルに連通し前記液体を吐出するノズルと、前記ノズルの近傍に設置され、前記液体に接触する内部電極と、前記内部電極の電圧を設定する電圧設定部と、を備える。
【００１４】
また、前記電圧設定部は、前記内部電極に正電圧と負電圧を切り替えて供給するスイッチを備える。
【００１５】
また、前記電圧設定部は、前記内部電極とアースとの間に電気的に接続される静電気保護素子を備える。
【００１６】
また、前記チャンネルは、アクチュエータ基板の表面に形成され、圧電体からなる隔壁により仕切られた溝と、前記溝の開口を塞ぐように前記表面に接合したカバープレートと、前記アクチュエータ基板及び隔壁の端面に接合した絶縁体からなるノズルプレートとにより囲まれた領域から構成され、前記ノズルは、前記溝に対応して前記ノズルプレートに設置され、前記圧電素子は、前記圧電体とこの圧電体に設置した前記駆動電極から構成される。
【００１７】
また、前記内部電極は、前記ノズルプレートの前記アクチュエータ基板の側の内面に設置されている。
【００１８】
また、前記内部電極は、前記隔壁の前記端面近傍の側面に設置されている。
【００１９】
また、前記カバープレートのノズルプレート側の端面は前記アクチュエータ基板及び隔壁の端面と面一に構成され、前記内部電極は、前記カバープレートの前記端面近傍の前記チャンネル側の内面に設置されている。
【００２０】
また、前記端面には、前記内部電極と電気的に接続する端面電極が設置されている。
【００２１】
また、前記表面であり、前記複数の溝の外側に電極溝が形成され、前記電極溝の内面には前記内部電極と電気的に接続する引出電極が設置されている。
【００２２】
また、前記引出電極は前記端面電極に電気的に接続する。
【００２３】
また、前記電極溝は、前記複数の溝の深さの１／２を超えない深さを有する。
【００２４】
また、前記引出電極は前記電極溝の底面及び側面に設置されている。
【００２５】
本発明の液体噴射装置は、請求項いずれかに記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える。
【００２６】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧電体を含むアクチュエータ基板の表面に隔壁により仕切られた複数の溝を形成する溝形成工程と、前記隔壁の側面に第一の導体を堆積する第一堆積工程と、前記アクチュエータ基板の端面と前記隔壁の前記端面近傍の側面に第二の導体を堆積する第二堆積工程と、前記複数の溝の上部開口を塞ぐように前記表面にカバープレートを接合するカバープレート接合工程と、前記端面にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備える。
【００２７】
また、前記溝形成工程の前に、前記表面に感光性樹脂を塗布し、次に感光性樹脂のパターンを形成する。
【００２８】
また、前記第一堆積工程は、前記表面に前記第一の導体の堆積を遮蔽するためのマスクを設置し、前記隔壁の側面と上面に対して斜め方向から前記第一の導体を蒸着法により堆積する。
【００２９】
また、前記第二堆積工程は、前記端面近傍の前記隔壁の側面に対して斜め方向から前記第二の導体を蒸着法により堆積する。
【００３０】
また、前記第二堆積工程は、前記カバープレート接合工程の後に前記カバープレートの前記複数の溝の側の内面に対して斜め方向から前記第二の導体を蒸着法により堆積する工程である。
【００３１】
また、前記溝形成工程は、前記アクチュエータ基板の表面に前記溝の深さの１／２を超えない深さの電極形成用の電極溝を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の液体噴射ヘッドは、吐出用の液体を充填するチャンネルと、駆動電極を有し、充填された液体に圧力を加える圧電素子と、当該チャンネルに連通し上記液体を吐出するノズルと、このノズルの近傍に設置され、充填されている液体に接触する内部電極と、この内部電極の電圧を設定するための電圧設定部とを備える。この構成により、被記録媒体の帯電性質に応じて、電圧設定部により内部電極の電圧を設定することができる。即ち、ノズルから吐出される液滴の帯電を調節することができ、被記録媒体に液滴を吐出したときにクーロンの斥力により反発して記録品質が低下することを有効に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る液体噴射ヘッドの基本的な構成を表す模式的な斜視図である。
【図２】本発明に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。
【図３】本発明に係る液体噴射ヘッドのカバープレートを取り外した状態を表す模式的な平面図である。
【図４】本発明に係る液体噴射ヘッドのアクチュエータ基板の模式的な部分斜視図である。
【図５】本発明に係る液体噴射ヘッドのアクチュエータ基板及びカバープレートの模式的な部分斜視図である。
【図６】本発明に係る液体噴射ヘッドのアクチュエータ基板及びカバープレートの模式的な部分斜視図である。
【図７】本発明に係る液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図及び端部の斜視図である。
【図８】本発明に係る液体噴射ヘッドの説明図である。
【図９】本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す工程図である。
【図１０】本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【図１４】従来公知のインクジェットヘッドの圧力室を説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜液体噴射ヘッド＞
図１は本発明の液体噴射ヘッド１の基本的な構成を表す模式的な斜視図である。液体噴射ヘッド１は、吐出用の液体を充填するチャンネル２と、圧電素子３と、液体吐出用のノズル４と、チャンネル２内に設置された内部電極５と、内部電極５の電圧を設定する電圧設定部６を備えている。チャンネル２は実線で示され、側壁Ｍにより囲まれており、内部に吐出用の液体を収納する。圧電素子３はチャンネル２を構成する側壁の一部を構成し、図示しない駆動電極に駆動信号を供給することによりチャンネル２の内側又は外側に変形し、内部に収納さている液体に圧力を加える。ノズル４は手前側の側壁Ｍに開口し、チャンネル２に充填された液体の圧力変動に伴って図示しない被記録媒体に液滴を吐出する。電圧設定部６はノズル４の近傍の側壁Ｍの内面に設置され、チャンネル２内に充填された液体と接触している。電圧設定部６は内部電極５と配線により接続され、内部電極５の電圧や極性を設定することができる。
【００３５】
この構成により、被記録媒体の帯電性質に応じて電圧設定部６により内部電極５の電圧や極性を設定することができる。その結果、被記録媒体に液滴を吐出したときにクーロンの斥力により液滴やその飛沫が反発して記録品質が低下することを有効に防止することができる。また、被記録媒体に高電圧の静電気が発生し、その静電気がノズル４を介して液体に放電したときは、その静電気を内部電極５を介して外部に放電させることができる。そのため、圧電素子３の表面に形成した図示しない駆動電極に放電電流が流れ、この駆動電極から圧電素子３を駆動する駆動部に放電し、駆動部が破壊されることを防止することができる。
【００３６】
図１に示す構成において、内部電極５は手前側の側壁Ｍの内面に形成することの他に、左右の側壁Ｍの内面や、上下の側壁Ｍの内面に形成してもよい。また、圧電素子３は側壁Ｍの一部を構成しているが、これに代えて側壁Ｍの外部に設け、外部から側壁Ｍを変形させて内包する液体に圧力を加えるようにしても良い。電圧設定部６は、正電圧と負電圧を被記録媒体の帯電に応じて切り替えて供給するスイッチを備えることができる。なお、実際の液体噴射ヘッドは上記チャンネル２が多数配列している。以下、本発明の液体噴射ヘッド１について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３７】
（第一実施形態）
図２は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図であり、図３はカバープレート８を取り外した液体噴射ヘッド１の模式的な部分上面図である。図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、表面のｘ方向に配列した複数の溝１２を有するアクチュエータ基板７と、この溝１２の上部開口を塞いでアクチュエータ基板７の表面に接合したカバープレート８と、アクチュエータ基板７及びカバープレート８の前方の端面ＦＥに接合したノズルプレート９を備えている。
【００３８】
アクチュエータ基板７の表面に形成した複数の溝１２は、ｙ方向に細長く、ｘ方向に隔壁１１を介して複数配列している。各溝１２はアクチュエータ基板７の端面ＦＥに開口しアクチュエータ基板７の後方端の手前まで延在する。各隔壁１１はその側面の略１／２の高さから隔壁１１の上端部まで形成した駆動電極１０を備えている。各駆動電極１０は、アクチュエータ基板７の後方端近傍の表面に形成した複数の端子電極２０にそれぞれ電気的に接続する。各端子電極２０は、図示しないフレキシブル基板の配線電極を介して図示しない駆動部に電気的に接続する。
【００３９】
カバープレート８は液体を外部から導入し、各溝１２に供給するための液体供給孔１７を備えている。カバープレート８はアクチュエータ基板７の表面に接着材により接合している。ノズルプレート９は、アクチュエータ基板７の端面ＦＥに開口する各溝１２に連通するノズル４を有し、そのアクチュエータ基板７側の表面に内部電極５を有している。ノズルプレート９は、カバープレート８とアクチュエータ基板７の端面ＦＥに接着材を介して接合している。溝１２とカバープレート８とノズルプレート９により囲まれる領域がチャンネル２を構成する。細長い形状の各チャンネル２は一方の端部においてノズル４に連通し、他方の端部においてカバープレート８の液体供給孔１７に連通している。
【００４０】
図３に示すように、各隔壁１１はその両側面に駆動電極１０を備えている。各駆動電極１０とノズルプレート９に形成した内部電極５との間には間隙が介在する。そのため、駆動電極１０と内部電極５とは電気的に分離する。内部電極５は図示しない引出電極を介して電圧設定部６に電気的に接続している。チャンネル２内にインク等の液体が充填されると、内部電極５は液体に接触する。つまり、ノズルプレート９に内部電極５を設置したことにより、ノズル４から吐出される直前の液体の電圧及び極性を制御することができる。
【００４１】
ここで、アクチュエータ基板７はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスを使用した。ＰＺＴの他に例えばチタン酸バリウム等の圧電体を使用することができる。アクチュエータ基板７は基板面の法線方向、即ちｚ方向に分極処理が施されている。従って、隔壁１１を挟む駆動電極１０に電界を印加すると隔壁１１は厚み滑り変形し、チャンネル２の容積を増加または減少させる。カバープレート８は、アクチュエータ基板７と同じＰＺＴセラミックスを使用し、周囲の温度変化に対して熱膨張差を低減させ、耐久性を持たせている。ノズルプレート９は絶縁性の高分子材料を使用した。絶縁性の高分子材料は金属膜等に比較して微細加工が容易であり、ノズル径やノズルピッチの小さい高密度液体噴射ヘッドを構成することができる。ノズルプレート９として例えばポリイミド膜を使用することができる。また、アクチュエータ基板７としてＰＺＴ基板に代えて、隔壁１１の部分のみを分極処理した圧電体材料を使用し、他の領域は非圧電体材料を使用してもよい。
【００４２】
液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。液体供給孔１７にインク等の液体を供給する。すると各チャンネル２に液体が充填され、各ノズル４には液体のメニスカスが形成される。電圧設定部６は内部電極５にノズル４の直前に設置した被記録媒体の帯電極性と反対極性の電圧を与える。そのためノズル４の直近の液体は内部電極５の電圧と極性が反映される。次に、駆動部が駆動電極１０に駆動信号を与え、隔壁１１を厚み滑り変形させる。具体的には、一旦チャンネル２の容積を増大させて液体をチャンネル２内に吸引し、次にチャンネル２の容積を縮小させてノズル４から液滴を吐出する。吐出した液滴は被記録媒体と反対極性が付与されているので、クーロンの引力により引きつけられて被記録媒体に着弾する。一般的に吐出するインク滴は最初の主滴の後に径の小さいサテライト、その後に飛沫が追随する。吐出する液滴にクーロンの引力を付与する、或いは少なくともクーロンの斥力が働かないようにすれば、液滴の飛散を低減し、これらの液滴を被記録媒体に一体的に着弾させることに貢献することができる。
【００４３】
また、被記録媒体はプレート等の表面を摺動しながらノズルに接近する。そのために、被記録媒体には静電気が帯電しやすくなる。被記録媒体に静電気が帯電するとノズル４から液滴を吐出させる際に被記録媒体と液滴との間が放電しやすくなる。本実施形態では、ノズル４の直近に内部電極５を形成したので、液滴を介してノズル４内の液体に放電した静電気を内部電極５、電圧設定部６を介して放電させることができる。これにより、チャンネル２内の液体に放電した電荷が駆動電極１０を介して駆動回路に放電され、駆動部が静電破壊することを防止することができる。
【００４４】
なお、図２及び図３に示す第一実施形態において、ノズルプレート９の内面に内部電極５を形成したが、更に、ノズルプレート９の外面に外面電極を形成してアースに接続する、或いは電圧設定部６に接続すれば、静電気に対するシールド効果をより一層高めることができる。
【００４５】
（第二実施形態）
図４は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１のアクチュエータ基板７の模式的な部分斜視図である。本実施形態では、カバープレート８及びノズルプレート９は省略した。図４に示すように、アクチュエータ基板７は、その端面ＦＥに端面電極１３ａと、端面ＦＥに近接する隔壁１１の側面に端面電極１３ａと電気的に接続する内部電極５ａを備えている。これらの端面電極１３ａと内部電極５ａは電圧設定部６に電気的に接続する。また、隔壁１１の側面に形成した駆動電極１０は内部電極５ａの手前まで形成し、駆動電極１０と内部電極５ａとは電気的に分離している。その他の構成は第一実施形態と同様なので説明を省略する。なお、第一実施形態のように、ノズルプレート９の内面に形成した内部電極５は省略することができる。
【００４６】
このように、隔壁１１の側面に内部電極５ａを形成することにより、液体に対する内部電極５ａの接触面積を増大させることができるので、液体の電圧や極性を設定しやすくすることができる。また、被記録媒体に帯電した静電気がノズル４やノズルプレート９を介して液体に放電した際に、内部電極５と液体の接触面積が増えるので、液体に印加された静電気は電圧設定部６に放電されやすい。なお、内部電極５ａを隔壁１１の側面に形成したが、これに代えて、又はこれに加えて溝１２の底面に内部電極を形成することができる。これにより、内部電極と液体との接触面積を更に広くすることができる。
【００４７】
（第三実施形態）
図５は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１のアクチュエータ基板７及びカバープレート８の模式的な部分斜視図である。本実施形態ではノズルプレート９を省略した。図５に示すように、アクチュエータ基板７の端面ＦＥと隔壁１１の端面ＦＥ近傍の側面に端面電極１３ａと内部電極５ａを形成することに加えて、カバープレート８の端面ＦＥにも端面電極１３ｂを形成した。アクチュエータ基板７の端面ＦＥに形成した端面電極１３ａとカバープレート８の端面ＦＥに形成した端面電極１３ｂは電気的に接続し、内部電極５ａとともに、電圧設定部６に電気的に接続している。これにより、電圧設定部６との間の抵抗を低減させ、ノズル４を介してチャンネル２内の液体に静電気が印加された場合でも、駆動電極１０の側に静電気が流れ、図示しない駆動部が静電破壊を起こすことを防止することができる。
【００４８】
（第四実施形態）
図６は本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１のアクチュエータ基板７及びカバープレート８の模式的な部分斜視図である。本実施形態ではノズルプレート９を省略した。図６に示すように、アクチュエータ基板７の端面ＦＥに形成した端面電極１３ａと、隔壁１１の端面ＦＥ近傍の側面に形成した内部電極５ａと、カバープレート８の端面に形成した端面電極１３ｂの他に、カバープレート８のチャンネル２側の端面ＦＥ近傍の内面に内部電極５ｂを形成した。内部電極５ｂは隔壁１１の側面に形成した内部電極５ａと電気的に接続し、電圧設定部６に電気的に接続する。これにより、内部電極５と液体とが接触する面積が更に増大し、ノズル４近傍の液体の電圧及び極性をより設定しやすい。また、被記録媒体に帯電した静電気がノズル４やノズルプレート９を介して液体に放電した際に、内部電極５と液体の接触面積が増えるので、液体に印加された静電気を電圧設定部６に一層放電しやすくすることができる。その結果、駆動部の静電破壊を有効に防止することができる。
【００４９】
（第五実施形態）
図７（ａ）は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な分解斜視図であり、図７（ｂ）はアクチュエータ基板７の端部の模式的な斜視図である。図７（ａ）に示すように、アクチュエータ基板７は、その表面に並列に配列する液体吐出用の複数の溝１２と、その外辺部に設置した電極溝１４を備える。カバープレート８は液体供給孔１７を有し、アクチュエータ基板７の表面に溝１２及び電極溝１４の上部開口を塞ぐように接合する。ノズルプレート９は各溝１２に対応する複数のノズル４を備え、アクチュエータ基板７及びカバープレート８の端面ＦＥに接合する。
【００５０】
アクチュエータ基板７の表面に形成した各溝１２は、ｙ方向に細長く、ｘ方向に隔壁１１を介在して配列する。各溝１２は、アクチュエータ基板７の端面ＦＥに開口し反対側の後端部の手前まで延在する。電極溝１４は、配列する複数の溝１２とアクチュエータ基板７の側端部との間の表面に溝１２と並列して設置されている。各隔壁１１はその側面に溝１２の底面から略１／２の高さから上部にかけて隔壁１１を駆動するための駆動電極１０を備えている。アクチュエータ基板７は、その後方端近傍の表面に駆動信号を入力するための複数の端子電極２０を備え、各端子電極２０は各駆動電極１０に電気的に接続する。各端子電極２０は、図示しないフレキシブル基板を介して図示しない駆動部と電気的に接続する。電極溝１４はその側面に引出電極１５ａとその底面に引出電極１５ｂを備えている。
【００５１】
図７（ｂ）に示すように、各溝１２及び電極溝１４は端面ＦＥに開口する。電極溝１４の深さｔは溝１２の深さｄよりも浅い。電極溝１４の深さｔは好ましくは溝１２の深さｄの１／２よりも浅くする。これにより、隔壁１１の両側面に斜め蒸着法により駆動電極１０を形成する際に、電極溝１４の側面に引出電極１５ａ、底面に引出電極１５ｂを同時に形成することができる。その結果、引出電極１５を電極溝１４の側壁にのみ形成する場合よりも配線抵抗が低減し、内部電極５に静電気が印加された時の放電時定数を低下させ、速やかに放電させることができる。
【００５２】
アクチュエータ基板７はその端面ＦＥに端面電極１３ａを備え、隔壁１１はその端面ＦＥ側の側面に内部電極５ａを備えている。隔壁１１の端面ＦＥ側に形成した内部電極５ａとその奥側に形成した駆動電極１０との間に間隙を介在させて、内部電極５ａと駆動電極１０とを電気的に分離している。内部電極５ａと端面電極１３ａとは電気的に接続し、端面電極１３ａと引出電極１５ａ、１５ｂとは電気的に接続する。引出電極１５は図示しないフレキシブル基板を介して電圧設定部６と電気的に接続する。
【００５３】
なお、電極溝１４は、各溝１２と同様にアクチュエータ基板７の端面ＦＥに開口し反対側の後端部の手前まで延在してもかまわないし、またアクチュエータ基板７の端面ＦＥから反対側の後端面にわたって形成されてもかまわない。そして、電極溝１４は、各溝１２と異なり、液体を吐出することができる溝ではないため、カバープレート８の液体供給孔１７には連通していない。
【００５４】
このように、電極溝１４を形成し、その内壁に引出電極１５を形成したので、内部電極５と電圧設定部６との間を電気的に容易に接続することができる。なお、端面電極１３ａに加えて、ノズルプレート９のアクチュエータ基板７側の内面に内部電極５を形成しても良いし、カバープレート８の端面ＦＥに端面電極１３ｂを、更にチャンネル２側の内面に内部電極５ｂを、更に溝１２の底面に内部電極を形成することができる。
【００５５】
（第六実施形態）
図８（ａ）は本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。第五実施形態と異なる部分は、電圧設定部６を具体的に表した点と、アクチュエータ基板７の表面に電極溝１４を形成し、その内面に引出電極１５を形成することに代えて、当該表面に引出電極１５のみを形成した点である。その他の構成は第五実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５６】
アクチュエータ基板７の表面に配列する複数の溝１２と側端部との間に引出電極１５を形成し、端面ＦＥや端面ＦＥ近傍に形成した端面電極１３や内部電極５と電圧設定部６との間を配線Ｌを介して電気的に接続する。電圧設定部６は、配線Ｌとアースとの間に接続するバリスタＶと、配線Ｌに与える電圧の極性を切り替えるためのスイッチＳＷと、２つの電源Ｂ１、Ｂ２を備えている。例えば、被記録媒体が正に帯電する場合はスイッチＳＷを電源Ｂ１側に倒して内部電極５を負極性とし、被記録媒体が負に帯電する場合はスイッチＳＷを電源Ｂ２側に倒して内部電極５を正極性とする。これにより、ノズル４から吐出される液滴や飛沫にクーロンの引力が働き、液滴や飛沫が飛散して記録品質が低下することを防止することができる。なお、印加する電圧は±２０Ｖ〜±３０Ｖ程度とする。また、バリスタＶは静電気保護素子として機能する。液体を介して大きな静電気が内部電極５に印加されると、その静電気はバリスタＶを介してアースに直接流れる。これにより、圧電素子を駆動する駆動部が静電破壊することを防止することができる。
【００５７】
図８（ｂ）は図８（ａ）に示す電位設定部６の変形例である。バリスタＶに代えて、スイッチＳＷとアースの間に電源Ｂ１と並列にツェナーダイオードＺ１を接続し、電源Ｂ２と並列にツェナーダイオードＺ２を接続した。ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２は静電気保護素子として機能する。ツェナーダイオードＺ１はスイッチＳＷからアースに向けて順方向に接続し、ツェナーダイオードＺ２はスイッチＳＷからアースに向けて逆方向に接続する。スイッチＳＷを電源Ｂ１側に倒したときは、配線Ｌに負電圧が印加されて、ツェナーダイオードＺ１には電流が流れない。この状態で配線Ｌに大きな正の静電気が印加されたときは、配線ＬがツェナーダイオードＺ１の順方向電圧を超えたときに静電気はアースに放電される。配線Ｌに大きな負の静電気が印加されたときは、配線ＬがツェナーダイオードＺ１のブレークダウン電圧を超えたときに静電気はアースに放電される。スイッチＳＷを電源Ｂ２側に倒したときは、配線Ｌに正電圧が印加されて、ツェナーダイオードＺ２には電流が流れない。この状態で配線Ｌに静電気が印加されたときは、ツェナーダイオードＺ２の順方向電圧又は逆方向のブレークダウン電圧で静電気はアースに放電される。ツェナーダイオードＺ１、Ｚ２は大きな電流を流すことができるので、圧電素子を駆動する駆動部の静電破壊をより一層有効に防止することができる。
【００５８】
＜液体噴射ヘッドの製造方法＞
図９は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法を表す工程図である。まず、溝形成工程Ｓ１において、圧電体基板又は絶縁体基板の上に圧電体を張り合わせたアクチュエータ基板を準備し、このアクチュエータ基板の基板表面に互いに隔壁により離隔する複数の溝を形成する。複数の溝は、フォトリソグラフィ及びエッチング法やサンドブラスト法により、或いはダイシングブレードを用いた切削法により形成することができる。次に、第一堆積工程Ｓ２において、アクチュエータ基板の表面と隔壁の側面に第一の導体を堆積する。金属等の導体をスパッタリング法や真空蒸着法、或いはめっき法により堆積することができる。次に、第二堆積工程において、アクチュエータ基板の端面と、隔壁の当該端面近傍の側面に第二の導体を堆積する。金属等の導体をスパッタリング法や真空蒸着法、或いはめっき法により堆積することができる。次に、カバープレート接合工程において、アクチュエータ基板の表面に、溝の開口を塞ぐようにカバープレートを接合する。カバープレートはアクチュエータ基板の表面に接着材により接着して接合することができる。次に、ノズルプレート接合工程において、アクチュエータ基板の当該端面にノズルを複数有するノズルプレートを接合する。ノズルプレートを接着材により当該端面に接合することができる。
【００５９】
ここで、第一堆積工程Ｓ２は、アクチュエータ基板の表面にマスクを設置し、このマスクの斜め上方から第一の導体、例えば金属材料を蒸着法により堆積することができる。蒸着後にマスクを除去することにより、隔壁の側面に駆動電極を形成することができる。また、第二堆積工程Ｓ３は、アクチュエータ基板の端面近傍の側面に対して斜め上方から第二の導体、例えば金属材料を蒸着法により堆積して、当該端部近傍に内部電極を形成することができる。また、製造工程の順序を、溝形成工程Ｓ１、第一堆積工程Ｓ２、カバープレート接合工程Ｓ４、第二堆積工程Ｓ３、ノズルプレート接合工程Ｓ５の順で行うことができる。これにより、第二堆積工程Ｓ３においてアクチュエータ基板とカバープレートの両端面に端面電極を、ノズル近傍のチャンネル内面により広く内部電極を形成することができる。
【００６０】
液体噴射ヘッドをこのように製造することにより、ノズル近傍に第二の導体から成る内部電極を容易に形成することができる。ノズル近傍に内部電極を形成することにより、ノズルから吐出される液滴の電圧や極性を調節することができ、被記録媒体に液滴を吐出したときにクーロンの斥力により反発して記録品質が低下することを有効に防止することが可能となる。以下、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法について図面を用いて詳細に説明する。
【００６１】
（第七実施形態）
図１０〜図１２は、本発明に第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための説明図である。図１０（ａ）は、基板準備工程を表す。圧電体から成るアクチュエータ基板７を準備する。基板面の垂直方向に分極処理が施されたＰＺＴセラミックス材料を使用している。アクチュエータ基板７の表面に感光性樹脂２１を塗布し、パターンを形成する。感光性樹脂２１のパターンは、例えば隔壁１１が形成される中央部では感光性樹脂２１を残し、端子電極が形成される端部近傍の表面では、端子電極の電極形状に感光性樹脂２１を除去する。
【００６２】
図１０（ｂ）、（ｃ）は、溝形成工程Ｓ１を表す。ダイシングブレード２２を用いてアクチュエータ基板７の表面を切削して複数の溝１２を並列に形成する。隣接する溝１２は隔壁１１により離隔される。配列する複数の溝１２の外側に、溝１２の深さの１／２より浅い電極溝１４を形成する。図１０（ｂ）に示すように、各溝１２はアクチュエータ基板７の左右の端部の手前まで切削する。
【００６３】
図１０（ｄ）は、第一堆積工程Ｓ２を表す。アクチュエータ基板７の表面を下方に向け、細長い遮蔽板１９を、複数の溝１２の長手方向に直交させて複数の溝１２の中央部を覆い、電極溝１４を露出させてアクチュエータ基板７の表面に設置する。一点鎖線ＣＣが後にアクチュエータ基板７を切断分割する分割ラインである。この表面の法線方向ｎに対して＋θ傾いた方向と、−θ傾いた方向であり、溝１２の長手方向に直交する方向から金属等の第一の導体を蒸着法により堆積する。これにより、溝１２の底面から略１／２の高さより上方の側面には第一の導体が堆積し、略１／２の高さより下方の側面には蒸発した金属当が手前の隔壁１１により遮蔽されて第一の導体が堆積しない。
【００６４】
遮蔽板１９は蒸着された金属を遮蔽するので、複数の溝１２の長手方向の中央領域には第一の導体が堆積されない。また、電極溝１４は遮蔽板１９により遮蔽されないので、側面や底面に第一の導体が堆積する。従って、遮蔽板１９は蒸着物が基板表面や隔壁１１の側面に堆積することを阻止するマスクとして機能する。また、アクチュエータ基板７の表面に塗布した感光性樹脂２１は後に除去されるので、感光性樹脂２１が残っている領域は第一の導体が除去され、感光性樹脂２１が除去されている領域は基板表面に第一の導体が残るので、感光性樹脂２１もマスクとして機能する。
【００６５】
図１０（ｅ）は、遮蔽板１９及び感光性樹脂２１をアクチュエータ基板７の表面から除去し、一点鎖線ＣＣの部分から切断分割した一方のアクチュエータ基板７の斜視図である。切断面を研磨しアクチュエータ基板７の端面ＦＥとする。各隔壁１１の側面には駆動電極１０が形成され、アクチュエータ基板７の後方端近傍の表面には駆動電極１０に電気的に接続する端子電極２０が形成される。電極溝１４の側面及び底面には引出電極１５が形成されている。駆動電極１０は、端面ＦＥの手前の側面まで形成されている。引出電極１５の端面は端面ＦＥに露出している。
【００６６】
図１１（ｆ）は、第二堆積工程Ｓ３を表す。アクチュエータ基板７の端面ＦＥを下方に向け、端面ＦＥの法線方向ｎに対し端面ＦＥの長手方向に＋φ傾いた方向と、−φ傾いた方向から金属等の第二の導体を蒸着法により堆積する。図１１（ｇ）はアクチュエータ基板７の端面ＦＥを拡大した模式的な斜視図である。アクチュエータ基板７の端面ＦＥには第二の導体が堆積して端面電極１３ａを構成する。隔壁１１の端面ＦＥ側の側面にも第二の導体が堆積して内部電極５ａを構成する。駆動電極１０と内部電極５ａは電気的に分離する。電極溝１４はその側面及び底面に引出電極１５ａ、１５ｂを有し、端面電極１３ａと電気的に接続し、更に内部電極５ａと電気的に接続する。
【００６７】
図１２（ｈ）は、カバープレート接合工程Ｓ４を表す。液体供給孔１７が形成されたカバープレート８をアクチュエータ基板７の表面に複数の溝１２の一部及び電極溝１４を覆うように接合する。接合は接着材を用いた。図１２（ｉ）は、ノズルプレート接合工程Ｓ５を表す。アクチュエータ基板７及びカバープレート８の端面ＦＥにノズルプレート９を接合する。ノズルプレート９は複数のノズル４を備え、各ノズルが端面ＦＥに開口する各溝１２に連通する。図１２（ｊ）は、アクチュエータ基板７の後方端の表面にフレキシブル基板２３を接続した状態を表す模式的な斜視図である。フレキシブル基板２３は、駆動電極１０や内部電極５と図示しない駆動部及び電圧設定部６とを電気的に接続する。
【００６８】
なお、上記実施形態において、アクチュエータ基板７の２個取りの製造方法ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、更に多数個同時に形成することができる。その場合に、偶数個同時に形成するのが好ましい。また、上記実施形態において、駆動電極１０や端子電極２０のパターニングを感光性樹脂をマスクとするリフトオフ法に行ったが、本発明はこれに限定されず、斜め蒸着法により第一の導体を堆積した後にフォトリソグラフィ及びエッチング工程を通して電極パターンを形成しても良い。また、アクチュエータ基板７の側端面の近傍の表面に電極溝１４を形成したが、本発明はこれに限定されず、この電極溝１４を形成することに代えてアクチュエータ基板７の表面に引出電極１５のみを形成しても良い。
【００６９】
また、端面ＦＥ近傍の隔壁１１の側面に内部電極５ａを形成したが、本発明はこれに限定されず、更に各溝１２の底面に内部電極を形成することができる。第二堆積工程Ｓ３において、アクチュエータ基板７の端面ＦＥ近傍を除いてアクチュエータ基板７の表面に遮蔽用のマスクを設置し、±φ傾いた方向から第二の導体を斜め蒸着する際に、斜め蒸着方向を基板の表面側に若干倒すことにより、端面ＦＥ近傍の隔壁１１の側面と溝１２の底面に同時に内部電極を形成することができる。また、上記実施形態においては第二堆積工程Ｓ３の後にカバープレート接合工程Ｓ４を行ったが、本発明はこの工程順に限定されない。例えば、溝形成工程Ｓ１、第一堆積工程Ｓ２、カバープレート接合工程Ｓ４、第二堆積工程Ｓ３の順に行うことができる。この場合、第二堆積工程Ｓ３は、アクチュエータ基板７及びカバープレート８の両端面ＦＥと隔壁１１の端面ＦＥ近傍の側面に、端面電極と内部電極を同時に形成することができる。更に、この端面ＦＥに第二の導体を斜め蒸着する際に、斜め蒸着方向を基板の溝１２が形成された表面とは反対側の裏面側に若干倒すことにより、端面ＦＥ近傍のカバープレート８のチャンネル２側の内面に内部電極を形成することができる。また、端面ＦＥに第二の導体を斜め蒸着する際に、斜め蒸着方向をカバープレート８側に若干倒すことにより、溝１２の底面に内部電極を形成することができる。
【００７０】
このように、製造工数を大幅に増加することなく隔壁１１の側面や溝１２の底面に容易に内部電極を形成することができる。ノズル近傍に内部電極を形成したので、ノズルから吐出される液滴の電圧や極性を調節することができ、被記録媒体に液滴を吐出したときにクーロンの斥力により反発して記録品質が低下することを有効に防止することが可能となる。
【００７１】
＜液体噴射装置＞
（第八実施形態）
図１３は、本発明の第八実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、上記本発明に係る液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４３と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給する液体供給管３３、３３’と、液体供給管３３、３３’に液体を供給する液体タンク３１、３１’を備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は本発明に係る液体噴射ヘッド１から構成される。即ち、基板表面に並列する複数の溝と、隣接する溝を離隔する隔壁を有するアクチュエータ基板と、溝を覆い、アクチュエータ基板の基板表面に接合するカバープレートと、溝に連通するノズルを有し、アクチュエータ基板の端面に接合するノズルプレートと、を備えている。溝とカバープレートとノズルプレートにより囲まれるチャンネルのノズル近傍に内部電極を設置し、電圧設定部によりこの内部電極の電圧や極性を設定することができる。
【００７２】
具体的に説明する。液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体３４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体３４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体タンク３１、３１’に貯留した液体を液体供給管３３、３３’に押圧して供給するポンプ３２、３２’と、液体噴射ヘッド１を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４３等を備えている。
【００７３】
一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体３４を主走査方向に搬送する。移動機構４３は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット３８と、キャリッジユニット３８を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３９と、この無端ベルト３９を図示しないプーリを介して周回させるモータ４０を備えている。
【００７４】
キャリッジユニット３８は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３１、３１’は対応する色の液体を貯留し、ポンプ３２、３２’、液体供給管３３、３３’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット３８を駆動するモータ４０の回転及び被記録媒体３４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体３４上に任意のパターンを記録することできる。
【００７５】
この構成により、ノズルから吐出される液滴の電圧や極性を調節することができ、被記録媒体に液滴を吐出したときにクーロンの斥力により反発して記録品質が低下することを有効に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１  液体噴射ヘッド
２  チャンネル
３  圧電素子
４  ノズル
５  内部電極
６  電圧設定部
７  アクチュエータ基板
８  カバープレート
９  ノズルプレート
１０  駆動電極
１１  隔壁
１２  溝
１３  端面電極
１４  電極溝
【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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