(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットヘッドのノズルと記録媒体が接触すると、ノズルが損傷し、吐出不良の原因となるため、ノズルをガードするガード部材を備え、耐久性および信頼性の高いインクジェットヘッドおよびキャップを備えるインクジェットプリンターを提供する。【解決手段】ノズル面にノズル列３０を露出させたノズルガード２２を配置することで、ノズルと記録媒体の接触を防止する。さらに、ノズルガード２２の開口部３１の周囲に貫通孔であるインク緩衝孔３２を設け、ノズルガード２２とノズル面の間に入り込んだインクを、その貫通孔であるインク緩衝孔３２から抜くようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にインクを吐出する複数のノズルを列状に配置したノズルプレートと、該ノズルプレートから前記列状に配置された前記ノズルの前記インクの吐出方向に突出して設けられ、前記ノズルプレートと前記記録媒体との接触を防止するノズルガードと、前記ノズルプレートを固定する本体部と、を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは前記本体部の前記記録媒体に対向する面に固定され、
前記ノズルガードは、前記列状に配置された前記ノズルの周囲を取り囲み、前記ノズルが露出する位置に開口部が設けられ、該開口部の縁の全周に沿って複数の貫通孔が間隔を空けて配置され、
前記ノズルガードの裏面と、前記本体部の前記記録媒体に対向する面の前記ノズルプレートが配置されている部分の外側とが接着剤で固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】
前記ノズルガードは接着剤によって、前記ノズルガードの外縁の全周が前記記録ヘッドの前記本体部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記ノズルの列方向に沿って長い長穴であって、該長穴が列状に複数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記貫通孔間は等間隔であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載にインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１の記録ヘッドと、
記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に交差する方向に移動するキャリッジと、
を有し、前記記録媒体に前記記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンター。
【請求項６】
前記ノズルガードと接して前記ノズルを含む空間を密閉するキャップを更に有し、前記ノズルプレートの短手方向の幅が、前記キャップの短手方向の幅より狭いことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出することによって画像を記録するインクジェットヘッドおよびそのインクジェトヘッドを搭載するインクジェットプリンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドから、紙や樹脂フィルムなどの記録媒体にインクを吐出し、画像を記録するインクジェットプリンターが広く知られている。インクジェットプリンターは、高画質化、耐久性、信頼性などの性能の向上が求められている。インクジェットヘッドのノズル面に異物が付着していると、その影響でインクが吐出されないなどの吐出不良が生じる場合がある。そのため、一般的なインクジェットプリンターでは、インクジェットヘッドのノズル面をキャップで密封し、キャップ内の圧力を低下させることでノズル内に詰まっているインクや異物を強制的に排出する機構が備わっている。
【０００３】
また、インクジェットヘッドは記録媒体に対して数ミリメートルの間隔を隔て、記録媒体の幅方向に往復移動する。インクジェットヘッドのノズルが配置されたノズルプレートは、樹脂製のプレートに細孔のノズルが設けられている。記録媒体が歪むなどの異常搬送があると、記録媒体とインクジェットヘッドが接触してしまい、ノズルに再生不可能な傷が生じる場合がある。傷により不吐出や曲りなどの吐出不良が生じる。そのような吐出不良が発生すると、インクジェットヘッドを交換するしかなくなる。そのため、ノズルをガードするガード部材を備える構成が考えられている。
【０００４】
例えば、従来の技術として特許３２３３１６４号公報があげられる。この技術はヘッドのノズル面のノズル列の両脇を凸状のガード部材を配置することで、記録媒体が接触した場合であっても直接ノズルに当たりにくくして傷を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２３３１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、ノズルのガード部材がノズル列の両側の夫々に板状のプレートを固定したものである。そのため、ノズル面をキャップで密封しようとした場合に、ノズルプレートとガード部材の境界部分に段差があるため、キャップとの間に隙間ができ、密封が困難であるという問題があった。また、狭小の位置にキャップを当てる必要があり、高精度の位置決めが必要となり、装置が複雑化してしまうなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような問題に対して、本発明は、高画質な画像を記録でき、耐久性および信頼性の高いインクジェットヘッドおよびキャップを備えるインクジェットプリンターを提供する。
【０００８】
本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体にインクを吐出する複数のノズルを列状に配置したノズルプレートと、該ノズルプレートから前記列状に配置された前記ノズルの前記インクの吐出方向に突出して設けられ、前記ノズルプレートと前記記録媒体との接触を防止するノズルガードと、前記ノズルプレートを固定する本体部と、を有するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレートは前記本体部の前記記録媒体に対向する面に固定され、前記ノズルガードは、前記列状に配置された前記ノズルの周囲を取り囲み、前記ノズルが露出する位置に開口部が設けられ、該開口部の縁の全周に沿って複数の貫通孔が間隔を空けて配置され、前記ノズルガードの裏面と、前記本体部の前記記録媒体に対向する面の前記ノズルプレートが配置されている部分の外側とが接着剤で固定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のインクジェットプリンターは、上述のインクジェットヘッドと、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記インクジェットヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に交差する方向に移動するキャリッジと、を有し、前記記録媒体に前記記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンターである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、インクジェットヘッドのキャップの正確性が格段に改善され、高画質な画像を記録でき、耐久性および信頼性の高いインクジェットヘッドおよびキャップを備えるインクジェットプリンターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、インクジェットプリンターの概略図である。
【図２】図２は、キャップ機構を説明する概略図である。
【図３】図３は、ノズル面とキャップの位置関係を説明する図である。
【図４】図４は、インクジェットプリンターのブロック図である。
【図５】図５は、ノズル面とキャップの位置関係の第２の例を説明する図である。
【図６】図６は、ノズルプレートとキャップの位置関係の第２の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、インクジェットプリンターの概略図である。本実施形態のインクジェットプリンター１は、図１に示すように、記録媒体５０を水平に配置して図１の紙面奥から手前方向に搬送し、インクジェット方式の記録ヘッド９からインクを吐出して、記録媒体５０の表面に記録データに応じた画像や文字などを記録する。記録媒体５０は、紙、樹脂フィルムなどである。この紙面奥から手前方向を副走査方向と呼ぶ。
【００１３】
インクジェットプリンター１は、記録ヘッド９を複数搭載して記録媒体５０の搬送方向と交差する方向、例では直交する方向、に往復走査するキャリッジ４と、記録ヘッド９のノズル面を払拭するワイプユニット１０と、記録ヘッド９をキャップするキャッピングユニット１２を備える。往復走査の方向を主走査方向と呼ぶ。また、インクジェットプリンター１は、記録データの受信や記録動作の制御を含めた装置全体の制御を行う制御手段を備える。また、記録媒体５０を搬送する搬送部を備える。搬送部は、図１の紙面奥行き方向に延ばされた略平板状のプラテン２上に、副走査方向に記録媒体５０を搬送する。搬送部は、モーター５によって主走査方向に沿う水平軸回りに回転する複数の搬送ローラ対３を備える。そして、この搬送ローラ対３は、回転軸と平行な回転軸回りに回転自在に支持されたグリッドローラーと、グリッドローラーに付勢され連れ回るピンチローラーを備える。モーター５によってグリッドローラーを回転させる。記録媒体５０はこのグリッドローラーとピンチローラーに挟まれて搬送される。グリッドローラーが、回転することで副走査方向に記録媒体５０が搬送される。
【００１４】
キャリッジ４は、搬送部、ワイプユニット１０、およびキャッピングユニット１２の上方で、記録媒体５０の搬送方向と直交する方向に延在されたキャリッジレール１７に沿って移動可能に設けられている。また、キャリッジ４をキャリッジレール１７上で位置制御および速度制御可能に往復移動させるモーター６を備える。モーター６はキャリッジレール１７に沿って配置された無端ベルト７を駆動する。無端ベルト７はキャリッジ４が固定されている。無端ベルト７はキャリッジ４の移動方向の両端側に配置されたプーリーに掛け回されている。また、リニアスケール８がキャリッジレール１７に沿って設けられ、このリニアスケール８の目盛を検出するリニアセンサー１６がキャリッジ４に備わる。キャリッジ４の位置を検出可能とし、キャリッジ４の定位置に固定されている複数の記録ヘッド９の位置がそれに応じて検出できる。
【００１５】
さらに、記録ヘッド９に記録用のインクを供給する着脱可能なインクカートリッジ１４を備え、インクカートリッジ１４と記録ヘッド９は、インクを供給するインクチューブ１５によって接続されている。
【００１６】
本実施形態では、インクカートリッジ１４には、カラー記録を行うための複数色のインクが備えられ、配管としての複数のインクチューブ１５を介して、色ごとに、記録ヘッド９に供給できるようになっている。なお、インクカートリッジ１４の内部には各々のインクに対応した複数のインクタンクが備えられ、各々のインクは各々対応するインクタンクに収容されている。
【００１７】
キャリッジ４は、下面側に、インクの色や記録範囲などに応じて、複数の記録ヘッド９が設けられ、インクチューブ１５から供給されるインクは、同色の記録を行う記録ヘッド９に供給される。
【００１８】
なお、記録ヘッド９の詳細は図示しないが、各ノズルにインクを供給するインク室や、記録媒体と対向するノズル面には複数のインク吐出孔が設けられている。ノズルは、吐出機構の構成や記録画素ピッチなどに応じて適宜の個数及び配列ピッチで設けることができる。例えば、２５６個などの多数のノズルを配列することができる。例えば記録ヘッド９は、記録素子として圧電素子を用いてもよいし、記録素子としてヒータを用いた記録ヘッドであっても良い。
【００１９】
モーター６の位置制御、速度制御は、制御手段の制御信号に応じて行われる。記録動作時には記録ヘッド９が記録媒体５０上を所定速度で往復移動するように、モーター６が制御される。また、モーター６はクリーニング動作時にはワイプユニット１０の所定のワイピング位置に記録ヘッド９を移動できるようになっている。また、キャッピングユニット１２は、記録ヘッド９のインクをノズルから外部に吸引することで記録ヘッド９のノズル孔の内部をクリーニングする。また未使用時にキャップすることでインクの乾燥を防止する。キャッピングユニット１２の概略構成は、キャップ１１、キャップ駆動部、吸引ポンプ、廃インクボトル１３、大気開放弁を有する。大気開放弁はノズル面をキャップ１１で密閉した状態で、外気を導入する弁である。
【００２０】
これらのうち、少なくともキャップ１１は記録ヘッド９ごとに設けられている。ただし、キャップ駆動部、吸引ポンプ、大気開放弁は、記録ヘッド９ごとの動作が共通化できる場合には、複数のキャップ１１に対して１台設ける構成としてもよい。
【００２１】
キャップ駆動部は、キャップ１１の上下方向の位置を選択的に切り換えるための上下動を行うものであり、例えば、機械的、電磁的、流体的な適宜の昇降手段からなる。そのため、キャップ駆動部は、モーター６によってキャリッジレール１７上を移動してキャッピングユニット１２の上方に位置した状態の記録ヘッド９に対して、キャップ１１を上下方向に進退させ、キャップ１１が記録ヘッド９のノズル面を密閉する状態と、それを解除する状態とを切り換えることができるようになっている。
【００２２】
吸引ポンプは、キャップの密閉空間内の空気、インクなどの内容物を吸引して、外部に排出するためのものであり、例えば、ロータリポンプなどを採用することができる。インクカートリッジ１４から記録ヘッド９までインクを通液させるための通液手段として、吸引ポンプを用いることもできる。吸引ポンプは、吸引口がキャップ１１に接続され、排出口が廃インクボトル１３に接続されている。
【００２３】
ワイプユニット１０は、記録ヘッド９をワイプユニット１０の上方に移動させた状態で、記録ヘッド９のノズル面に対してワイプブレードを相対移動させることで、記録ヘッド９のノズル面を払拭して清掃する。
【００２４】
図２は、キャップ機構を説明する概略図である。記録ヘッド９には、ノズルガード２２が接着剤２３で固定されている。ノズルガード２２は、記録ヘッド９のノズルの周囲を覆う金属製のプレートである。ノズルガード２２は、外周縁部が折り曲げられ、折り曲げられた外縁の部分と記録ヘッド９の側面とが接着剤２３で固定される。ノズルガード２２の外縁の全周が接着剤２３によって側面に固定されている。またキャップ１１をノズルガード２２に当接した時に密閉空間ができるように接着剤によってノズルガード２２と記録ヘッド９が接着されている。キャップ１１は、本体２０に記録ヘッド９に当接する当接部２１が設けられている。当接部２１は柔軟性のある樹脂でできている。キャップ１１内には、多孔質の樹脂製のシートのインク受１９が配置されている。インク受１９は、キャップ１１内に記録ヘッド９がインクを吐出した場合に、インクが飛び散らない様に受ける。また、本体２０には、外部と連通する点線で示されている吸引孔２９が設けられ、チューブ１８を介して廃インクボトル１３に接続されている。吸引ポンプ２８はキャップ内からインクや空気を吸う。また、吸引ポンプ２８はチューブ１８の途中に配置されている。チューブ１８の他方の端は、廃インクボトル１３に接続され、吸引されたインク等はこの廃インクボトル１３に収容される。
【００２５】
バネ２４は、キャップ１１をキャップ台２５から記録ヘッド９の方向に付勢する。キャップ台２５とベース２７の間にカム２６が備わる。キャップ台２５を、カム２６を回転させ、ベース２７に対して所定に位置に移動することで、キャップ１１を記録ヘッド９方向に移動させることができる。これにより当接部２１がノズルガード２２に当接し、密閉できる。当接部２１は、キャップ台２５の移動と、バネ２４の付勢により、変形してノズルガード２２と接する。
【００２６】
図３は、ノズル面とキャップの位置関係を説明する図である。記録ヘッド９のノズル面には、ノズルが列状に配列されたノズル列３０を取り囲むように開口部３１を備えるノズルガード２２が配置されている。ノズルガード２２の周囲の全周は接着剤２３によって、密閉され、固定されている。２重のリング状の鎖線で示される当接位置３３は、当接部２１とノズルガード２２が接する部分を示す。記録ヘッド９のノズル列３０を含むノズル面は、ノズルガード２２およびキャップ１１によって密閉される。ノズルガード２２は接着剤２３によって周囲が固定されているため、開口部３１付近はノズル面との間に微小な隙間がある。インク緩衝孔３２は、開口部３１に沿って配置されている貫通孔である。インク緩衝孔３２は、キャップ１１による押圧によって、ノズルガード２２とノズル面の間に入り込んだインクが浸み出した場合に、インクが開口部３１からノズル列３０へ流れない様にするためのものである。インク緩衝孔３２からノズルガード２２とノズル面の間に入り込んだインクを出すことで、開口部３１からインクが漏れ出すことを防止し、ノズル列３０への影響を無くしている。また、インク緩衝孔３２は、ノズル列３０の長手方向に沿って、その両側に配置されている。また、ノズル列３０の先端側と後端側は、開口部３１までの距離が長いので、インクが到達する恐れが少ないので、インク緩衝孔３２を小型にしている。インク緩衝孔３２は、ノズル列３０の長手方向に沿って長い楕円状の長穴の貫通孔であり、それが、一列に並んで配置されている。インク緩衝孔３２は円や多角形でもよいが、インクが浸み出すようにある程度密に配置する必要がある。好ましくは楕円形または長方形など、ノズル列３０に沿った方向が長い貫通孔が好ましい。また、インク緩衝孔３２は、開口部３１の端部とノズル列３０に沿って配置されている部分とでは、孔の大きさが異なるが、孔間は等間隔である。すなわち、孔間の長さが均一である。インクの浸み出しが場所によって変わらないように等間隔が好ましいがこれに限らない。また、ノズル列３０を境に両側に対称にインク緩衝孔３２が設けられている。これにより、開口部３１の長手方向だけでなく短手方向の縁に沿ってもインク緩衝孔３２が設けられている。全周に沿って対称の位置に配置することで、開口部３１の全周に亘り、インクの浸み出しを防止できる。ノズル列３０の無い部分、すなわち開口部３１の長手方向の両端部では、ややインク緩衝孔３２を小さくしている。ノズル列３１に対してインクの浸み出しの影響が小さいからである。
【００２７】
記録ヘッド９のノズル面は撥水層が設けられ、インクの濡れ広がりを防止している。そのため、ノズル面には、接着剤等を付着させない方が良い、そのため、開口部３１とノズル面の間には、微小な隙間が存在する。
【００２８】
開口部３１の長手方向の一方の端部部分は、開口の幅を広くしている。ノズル面をワイプする場合に、ノズル面を払拭するワイプブレードが開口部３１の幅より狭く加工されている。そのワイプブレードの位置が多少ずれていても、移動することで幅広になっている縁に当たり、その後、撓りながら縁に沿って移動することで、ノズル列３０の部分を払拭できるように案内する為である。また、外観から配置方向が容易に分かる効果もある。
【００２９】
また、緩衝孔３２が配置されている範囲は、開口部３１の外周に対して、半分以上の長さに亘って配置されていることが好ましい。例えば外周の長さが２０ｃｍとすると、各緩衝孔３２の長手方向の長さの和が１０ｃｍ以上になるように、緩衝孔３２を設けることが好ましい。また、インクをこの緩衝孔３２により多く導くためには、さらに好ましくは５分の４から３分の２の長さの範囲にする。あまり緩衝孔３２が多過ぎると、強度不足となり、破損しやすくなるからである。
【００３０】
図４は、インクジェットプリンターのブロック図である。制御手段４０は、演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するＣＰＵを備える制御手段である。制御手段４０はＲＯＭ４１に格納されている制御プログラムに従って動作する。ＲＡＭ４２は、記録データのバッファや制御手段４０による処理のワークエリア等として用いられる。キャリッジ移動モーター駆動回路４３は制御手段４０の制御によって動作し、キャリッジ８を移動させるモーター６を駆動する。リニアセンサー１６は、キャリッジ８の位置を検出するセンサーである。キャリッジレール１７に沿って配置されたリニアスケール８の目盛をリニアセンサー１６で検出する。このセンサー出力に基づいてキャリッジ８の位置を演算して取得する。ヘッド駆動回路４４は制御手段４０によって制御される。ヘッド駆動回路４４を介して、記録ヘッド９を動作させる。記録ヘッド９が複数搭載されている場合、制御部４０及びヘッド駆動回路４４は、各々の記録ヘッド９を個別に駆動させることができる。ヘッド駆動回路４４は制御手段４０から入力された情報に基づいて、各記録ヘッド９のインク吐出もしくは不吐出のタイミングを生成し、記録ヘッド９を駆動させる。インク吐出をさせる場合は、オン波形を生成し、不吐出させる場合には、オフ波形を生成し、各記録ヘッド９へ転送する。吐出のタイミングはキャリッジ８の位置に応じて決められる。
【００３１】
記録媒体搬送手段４５は、制御手段４０の制御によって動作する。記録媒体搬送手段４５は、モーター５、搬送ローラ対３を含む。搬送ローラ対３を動作させて記録媒体５０を搬送する。キャップ移動モーター駆動回路４６は制御手段４０の制御によって動作する。キャップ移動モーター駆動回路４６はカム２６を駆動するモーターを駆動する。カム２６を回転させることで、ノズル面にキャップ１１の当接部２１を当接させ、密閉する。吸引ポンプ駆動回路４７は、吸引ポンプ２８を駆動する。
【００３２】
制御手段４０の制御によってインクジェットプリンター１の各機能が制御される。また、制御手段４０に予めワイピング動作条件、キャッピングの動作条件などの情報を格納しておくことで、所定のワイピング、キャッピングの動作を行うことができる。上記ワイピング条件の例として、ワイプブレード１８の移動速度及びワイプブレード１８の記録ヘッド９のノズル面３０の擦摺回数などが挙げられる。また、キャッピング条件の例として、キャップ１１と記録ヘッド９の当接力を所定の圧にするためのカム２６の位置に応じたモーターの回転数などである。
【００３３】
図５は、ノズル面とキャップの位置関係の第２の例を説明する図である。図６は、ノズルプレートとキャップの位置関係の第２の例を説明する図である。この２つの図を用いて説明する。ノズルガード２２は、接着剤２３によって外周縁部が固定されている。さらに、ノズルガード２２と記録ヘッド９の間が第２の接着エリアとなっている。ここに第２の接着剤５０を用いて記録ヘッド９の本体部とノズルガード２２の裏面を固定する。この接着エリアは、ノズル列３０の配置されたノズルプレート５１の側壁、ノズルガード２２の裏面、記録ヘッド９の本体部に囲まれている。夫々は第２の接着剤５０によって固定されている。図６では、ノズルガード２２と記録ヘッド９の本体部の間に配置されたノズルプレート５１の外縁６０を実線で示している。二重のリング状の鎖線で示される当接位置３３は、当接部２１の当接する位置を示している。ノズルプレート５１は第２の接着エリアを設けるために少し小型化されている。キャップはノズルガード２２に対して接離方向に移動する。当接部２１におけるこの接離方向の延長線上にノズルプレート５１が無いことが好ましい。すなわちノズルプレート５１の外側に当接部２１が当接する構成である。このようにすることで、第２の接着剤５０によって固定されている硬い部分にキャップが当接し、当接部２１によってノズルガード２２を押しても撓まないからである。第２の接着剤５０は、固まるとノズルプレート５１より硬度が増すものが使われることが好ましい。ノズルプレート５１のインク緩衝孔３２に対応する位置は第２の接着剤５０は塗布されていない。この部分にインクが入る可能性があるが、ノズルガード２２の撓み量が小さくなり、また、インク緩衝孔３２が開口部３１の全周に亘り配置されているので、インクがノズル列３０に到達することを防止できる。
【００３４】
また、開口部３１から離れている部分に当接部２１が当接するので、ノズルガード２２が撓みにくくなっている。また、第２の接着剤５０によって密閉性が保たれる場合は、接着剤２３を用いなくとも良い。工程が減るので製造しやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明はインクジェットヘッドを備えるプリンターに利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  インクジェットプリンター
２  プラテン
３  搬送ローラ対
４  キャリッジ
５  モーター
６  モーター
７  無端ベルト
８  リニアスケール
９  記録ヘッド
１０  ワイプユニット
１１  キャップ
１２  キャッピングユニット
１３  廃インクボトル
１４  インクカートリッジ
１５  インクチューブ
１６  リニアセンサー
１７  キャリッジレール
２１  当接部
２２  ノズルガード
２３  接着剤
２４  バネ
２５  キャップ台
２６  カム
２７  ベース
２８  吸引ポンプ
２９  吸引孔
３０  ノズル列
３２  インク緩衝孔
５０  記録媒体
【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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