(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体収容部と、
前記液体収容部内の液体が流下可能に前記液体収容部と連結された液体室と、
前記液体収容部と前記液体室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記液体室の液体量の減少による前記液体室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、
前記液体収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記液体収容部の内部に延在し、前記液体収容部内の液体量が減少したときにこの減少した液体量に相当する空気を前記外気連通孔から前記液体収容部内に取り込むとともに、その内部に液体を溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分より液体の溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が、前記外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、前記空気導入管を形成した
液体供給装置。
【請求項２】
インク収容部と、
前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、
前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、
前記インク収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が、前記外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、前記空気導入管を形成した
インク供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインク供給装置において、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が屈曲するように、前記空気導入管を形成した
インク供給装置。
【請求項４】
液体収容部と、
前記液体収容部内の液体が流下可能に前記液体収容部と連結された液体室と、
前記液体収容部と前記液体室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記液体室の液体量の減少による前記液体室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、
前記液体収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記液体収容部の内部に延在し、前記液体収容部内の液体量が減少したときにこの減少した液体量に相当する空気を前記外気連通孔から前記液体収容部内に取り込むとともに、その内部に液体を溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分より液体の溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の中心軸と、前記バッファ部より下側に位置する前記空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、前記空気導入管を形成した
液体供給装置。
【請求項５】
インク収容部と、
前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、
前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、
前記インク収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の中心軸と、前記バッファ部より下側に位置する前記空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、前記空気導入管を形成した
インク供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインク供給装置において、
前記外気連通孔の近傍の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が屈曲するように、前記空気導入管を形成した
インク供給装置。
【請求項７】
液体収容部と、
前記液体収容部内の液体が流下可能に前記液体収容部と連結された液体室と、
前記液体収容部と前記液体室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記液体室の液体量の減少による前記液体室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁と
を備える液体供給装置を有し、前記液体室から供給された液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドであって、
前記液体供給装置の前記液体収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記液体収容部の内部に延在し、前記液体収容部内の液体量が減少したときにこの減少した液体量に相当する空気を前記外気連通孔から前記液体収容部内に取り込むとともに、その内部に液体を溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分より液体の溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が、前記外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、前記空気導入管を形成した
液体吐出ヘッド。
【請求項８】
インク収容部と、
前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、
前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁と
を備えるインク供給装置を有し、前記インク室から供給されたインクをノズルから吐出させるプリンタヘッドであって、
前記インク供給装置の前記インク収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が、前記外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、前記空気導入管を形成した
プリンタヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のプリンタヘッドにおいて、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が屈曲するように、前記空気導入管を形成した
プリンタヘッド。
【請求項１０】
液体収容部と、
前記液体収容部内の液体が流下可能に前記液体収容部と連結された液体室と、
前記液体収容部と前記液体室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記液体室の液体量の減少による前記液体室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁と
を備える液体供給装置を有し、前記液体室から供給された液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドであって、
前記液体供給装置の前記液体収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記液体収容部の内部に延在し、前記液体収容部内の液体量が減少したときにこの減少した液体量に相当する空気を前記外気連通孔から前記液体収容部内に取り込むとともに、その内部に液体を溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分より液体の溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の中心軸と、前記バッファ部より下側に位置する前記空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、前記空気導入管を形成した
液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
インク収容部と、
前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、
前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁と
を備えるインク供給装置を有し、前記インク室から供給されたインクをノズルから吐出させるプリンタヘッドであって、
前記インク供給装置の前記インク収容部は、
外気と連通する外気連通孔と、
前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、
前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、
前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の中心軸と、前記バッファ部より下側に位置する前記空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、前記空気導入管を形成した
プリンタヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプリンタヘッドにおいて、
前記外気連通孔の近傍の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が屈曲するように、前記空気導入管を形成した
プリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク収容部からインクをプリンタヘッド等の外部装置に供給するためのインク供給装置と、このインク供給装置を適用したプリンタヘッド、並びにこれらをそれぞれ応用した液体供給装置及び液体吐出ヘッドに関するものである。詳しくは、インク収容量が大きく、構造が簡素であり、かつ振動が加わったり傾斜した場合、及び圧力又は温度の変化が生じた場合でも、インク漏れがなく安定してインクを保持することができるようにし、特に、衝撃が加わったり急激な圧力低下が生じた場合でも、インクの漏れ出しを防止したインク供給装置と、このインク供給装置を適用したプリンタヘッド、並びにこれらをそれぞれ応用した液体供給装置及び液体吐出ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリンタヘッドに用いられるインク供給装置としては、例えば以下のものが知られている。
図１５は、従来のこの種のインク供給装置の第１例を示す内部構成断面図である。図１５において、インク収容部２０１は、インクタンク２０１ａと、インク保持室２０１ｂとに仕切られている。インクタンク２０１ａとインク保持室２０１ｂとの間は、底面部で連通されている。
【０００３】
インクタンク２０１ａ側には、インクが装填されている。また、インク保持室２０１ｂの天面側には、外気と連通する外気連通孔２０２が形成されている。さらにまた、インク保持室２０１ｂ内には、インクを保持しておく多孔質体２０３が設けられている。さらに、インク保持室２０１ｂの底面側には、インク送出部２０４が形成されている。
【０００４】
インクがインク送出部２０４から送り出されると、空気がインクタンク２０１ａ側に入り、その空気に相当する分のインクがインクタンク２０１ａからインク保持室２０１ｂ側に送られるとともに、多孔質体２０３に保持される。
ここで、多孔質体２０３の毛管力により、インクには吸い上げられる方向の力が加わっている。これにより、インク送出部２０４からインクが漏れることはない。
【０００５】
図１６は、従来のインク供給装置の第２例を示す内部構成断面図である。図１６において、インク収容部２０５の底面側には、上記第１例と同様に、インク送出部２０４が形成されている。また、インク収容部２０５内には、内部にインクを収容した袋状体２０６が設けられている。この袋状体２０６は、バネ２０７によって常時押し広げる方向（図１６中、矢印方向）に力が加わっている。このバネ２０７の力により、袋状体２０６内部のインクには、吸い上げられる方向の力が加わっている。これにより、上記第１例と同様に、インク送出部２０４からインクが漏れることはない。
【０００６】
以上のように、プリンタヘッドに用いられるインク供給装置は、インク送出部２０４からインクが漏れないように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の技術では、以下の問題があった。
第１例では、インク保持室２０１ｂ内に多孔質体２０３を設けているので、インク供給装置内の容積は、多孔質体２０３の分だけ小さくなる。よって、インク供給装置全体の大きさに対して、内部に収容できるインク量が少ないという問題があった。
【０００８】
また、第１例のように外気連通孔２０２を設けた場合、インク供給装置に振動が加わったり、インク供給装置が傾斜したときに、外気連通孔２０２からインクがこぼれる可能性があるという問題があった。
さらに、圧力の低下又は温度上昇が起きたときに、インク収容部２０１内の空気が膨張して、インク収容部２０１内のインクが押し出され、外気連通孔２０２から漏れ出てしまう可能性があるという問題があった。
【０００９】
また、第２例では、バネ２０７を用いる方式であるので、例えばインク収容部２０５を薄型にした場合には、袋状体２０６の内部にバネ２０７を収納することができなくなったり、製造工程が複雑化する等の製造上の問題があった。さらに、バネ２０７を用いるものであるので、機構が複雑化し、コストも高くなるという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、インク収容量が大きく、構造が簡素であり、かつ振動が加わったり傾斜した場合、及び圧力又は温度の変化が生じた場合でも、インク漏れがなく安定してインクを保持することができるようにすることである。
なお、上記課題を解決したインク供給装置及びプリンタヘッドに係る発明が本件出願人により既に提案されている（特願２００１−３２２３６１）。本発明は、この発明をさらに改良したものであり、衝撃が加わったり急激な圧力の低下が生じた場合でも、インクの漏れ出しを防止したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、インク収容部と、前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、前記インク収容部は、外気と連通する外気連通孔と、前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の少なくとも一部の位置において、前記空気導入管の中心軸が、前記外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、前記空気導入管を形成したインク供給装置である。
【００１３】
さらにまた、請求項５に記載の発明は、インク収容部と、前記インク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連結されたインク室と、前記インク収容部と前記インク室との間の開口域と、前記開口域を閉塞するように付勢された開閉部材とを有し、前記インク室のインク量の減少による前記インク室内の圧力の低下によって前記開閉部材が前記開口域を開放するように移動されるようにした弁とを備え、前記インク収容部は、外気と連通する外気連通孔と、前記外気連通孔から前記インク収容部の内部に延在し、前記インク収容部内のインク量が減少したときにこの減少したインク量に相当する空気を前記外気連通孔から前記インク収容部内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能な空気導入管と、前記空気導入管の一部に設けられるとともに、前記空気導入管の中心軸に沿って切断したときの断面が略菱形状に形成され、前記空気導入管の他の部分よりインクの溜め込み量の多いバッファ部とを備え、前記バッファ部より上側に位置する前記空気導入管の中心軸と、前記バッファ部より下側に位置する前記空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、前記空気導入管を形成したインク供給装置である。
【００１４】
（作用）
上記発明においては、インク室から外部の装置、例えばプリンタヘッドチップにインクが供給されると、インク室内の圧力が低下する。これにより、インク室内では、インクを引き込もうとする吸引力が発生し、この吸引力によって開閉部材が移動され、インク収容部とインク室とが連通し、インク収容部からインク室にインクが送られる。
【００１５】
インク収容部からインク室にインクが送られると、インク収容部内のインク量が減少するが、この減少分に相当する分の空気が外気連通孔から空気導入管を介してインク収容部内に取り込まれる。また、インク収容部からインク室にインクが送られることにより、インク室内の圧力が定常状態に戻ると、開閉部材は、インク収容部とインク室との間を閉塞する。これにより、インク収容部からインク室へのインクの送りは停止する。
【００１６】
したがって、インク収容部内にインクを保持する多孔質体等を設けるものではないので、インク収容量を大きくすることができる。また、バネ等を用いてインク収容部内の圧力を低くするものではなく、インク収容部とインク室との間で気液交換を行うとともに、弁によってインク収容部とインク室とを開閉するものであるので、構造を簡素にすることができる。そして、インク漏れがなく安定してインクを保持することができる。
【００１７】
また、空気導入管は、外気連通孔からインク収容部の内部に延在するものであるので、空気導入管内の全てにインクが満たされていない限り、インク供給装置に振動が加わったり傾斜した場合でも、外気連通孔からインクが漏れ出ることはない。さらにまた、圧力の低下又は温度上昇が起きたときに、インク収容部内の空気が膨張して空気導入管側にインクが逆流しても、空気導入管内にそのインクが溜められるので、外気連通孔からインクが漏れ出ることはない。
【００１８】
特に、請求項２の発明にあっては、バッファ部より上側に位置する空気導入管の少なくとも一部の位置において、空気導入管の中心軸が、外気連通孔の開口中心を通る鉛直線からずれるように、空気導入管を形成している。また、請求項５の発明にあっては、バッファ部より上側に位置する空気導入管の中心軸と、バッファ部より下側に位置する空気導入管の中心軸とが鉛直方向においてずれるように、空気導入管を形成している。
【００１９】
したがって、衝撃が加わることによってインク収容部内のインクが飛び跳ねたり、急激な圧力の低下が生じたときには、インク収容部内のインクが瞬間的に空気導入管内に逆流して外気連通孔側に向かう場合があり得るが、空気導入管は、下端部から外気連通孔まで一直線状の形状ではないので、その逆流したインクが外気連通孔から容易に飛び出してしまうことはない。
【００２０】
また、外気連通孔の近傍の少なくとも一部の位置において、空気導入管の中心軸を屈曲させたとき（請求項３又は請求項６）は、インク供給装置をよほど傾斜させない限り、インクが外気連通孔から漏れ出すことはない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態であるバブルインクジェットプリンタヘッド（以下、単に「プリンタヘッド」という。）１を示す正面の断面図である。プリンタヘッド１は、インク供給装置１０と、プリンタヘッドチップ１００とから構成されている。図１では、プリンタヘッドチップ１００は、外形のみを図示している。
【００２２】
インク供給装置１０は、インク収容部（インクタンク）３０と、インク室４０と、弁５０とを備える。インク収容部３０は、容器状体であり、内部にインクが装填されたものである。なお、図１等において、インク収容部３０内のインクを斜線によって示している。
インク収容部３０の底面側には、筒状のノズル部３１が形成されている。ノズル部３１は、インク室４０の上面側にインク室４０と一体形成された連結部４１に連結される部分である。
【００２３】
また、インク収容部３０の内部には、空気導入管３２が設けられている。空気導入管３２は、インク収容部３０の上面側で開口されており、この部分が外気と連通する外気連通孔３２ａを構成している。また、空気導入管３２の中央付近には、外気連通孔３２ａや空気導入管３２の下端部３２ｃの開口径より大きい径を有し、空気導入管３２と連通するバッファ部３２ｂが設けられている。本実施形態では、図１に示すように、バッファ部３２ｂは、断面が略菱形状に形成されたものであり、その内部にインクを溜め込むためのものである。
【００２４】
なお、空気導入管３２は、空気を外気連通孔３２ａからインク収容部３０内に取り込むとともに、その内部にインクを溜め込み可能なものであるが、バッファ部３２ｂは、空気導入管３２の他の部分よりインクの溜め込み量を多くした部分である。
【００２５】
インク室４０は、インク収容部３０内のインクが流下可能にインク収容部３０と連結されるものであり、略直方体状をなすインク収容体である。インク室４０の上面側には、筒状の連結部４１が設けられている。この連結部４１の内径は、インク収容部３０のノズル部３１の外径より大きく設定されている。さらに、連結部４１の上端には、Ｏリング４２が取り付けられている。このＯリング４２の内径と、ノズル部３１の外径とが互いに嵌合可能な径にそれぞれ設定されており、ノズル部３１の先端部がこのＯリング４２を介して連結部４１内に入り込むと、ノズル部３１とＯリング４２とが隙間なく嵌め合う。
また、インク送出部４３は、インク室４０の底面側にインク室４０と連通して設けられた筒状体であり、インク室４０内のインクをプリンタヘッドチップ１００側に送り出すためのものである。
【００２６】
弁５０は、インク収容部３０とインク室４０との間の開口域５１（インク室４０の上面に形成された、連結部４１との連通領域）と、この開口域５１を開閉するための開閉部材５２と、開口域５１を閉塞する方向に開閉部材５２を付勢する（図１中、上方向に開閉部材５２を付勢する）バネ５３とから構成されている。これらの開閉部材５２及びバネ５３は、インク室４０内に配置されている。
【００２７】
図１では、弁５０の開閉部材５２は、インク収容部３０とインク室４０との間の開口域５１を開放する位置に配置された状態を示しているが、定常状態では、開閉部材５２は、バネ５３の付勢力によってインク室４０の上面に押し付けられており、これによって開口域５１を閉塞するように配置されている。
【００２８】
なお、開閉部材５２の材質は、その種類を問わないが、例えばゴム弾性体（エラストマー）から形成すれば、高い閉塞性を有するので、好ましい。
バネ５３は、開閉部材５２の下面側と、インク室４０の底面との間を連結するように取り付けられ、開閉部材５２を上方向に付勢する圧縮コイルバネである。
【００２９】
第１実施形態では、インク収容部３０がインクカートリッジとなり、プリンタヘッド１から着脱可能に形成される。インク収容部３０の着脱構造としては、例えば、図２に示す構造が挙げられる。
【００３０】
図２は、ノズル部３１に設けられる弁構造の一実施形態を示す図であり、開状態及び閉状態を併せて示す図である。先ず、上側の図の閉状態では、コイルバネ３１ｄの付勢力により弁３１ｃは閉じられている。そして、インク収容部３０のノズル部３１が連結部４１に装着されると、棒体３１ｅが弁３１ｃを押し上げ、インク収容部３０のノズル部３１と、インク室４０の連結部４１とが連通するようになる。
【００３１】
また、インク収容部３０を連結部４１から引き抜く際には、上記と逆の動作により、弁が３１ｃが閉じられる。よって、インク収容部３０を装着する直前に、ノズル部３１の先端部が下方を向いている状態であっても、内部のインクが漏れることはない。また、インク収容部３０を交換するときに、インク収容部３０を引き抜いたときには、直ちに弁３１ｃが閉じられるので、この時もまた、ノズル部３１の先端からインクが漏れることはない。
【００３２】
図３は、プリンタヘッド１の全体図（正面の断面図）と、その全体図におけるＡ部を詳細に示す図である。
プリンタヘッドチップ１００は、基板１０１と、フィルム１０３と、ノズルシート１０４等とを備える。
【００３３】
基板１０１は、シリコン等の半導体基板からなるものであり、その一面（図３中、下面）に、発熱抵抗体（ヒーター）１０２が形成されたものである。発熱抵抗体１０２は、吐出するインクを加熱するためのものである。
発熱抵抗体１０２の駆動制御等は、基板１０１によって行われる。基板１０１には、図示しないが、ロジックＩＣや、ドライバートランジスタ等が設けられている。
【００３４】
フィルム１０３は、基板１０１の図３中、下面に積層されている。フィルム１０３は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなるものであり、基板１０１の発熱抵抗体１０２が形成された面の略全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要部分が除去されて、所定形状に形成される。
これにより、フィルム１０３は、各発熱抵抗体１０２の周囲部を略凹状に囲むように形成される。この発熱抵抗体１０２を囲む部分がインク加圧室１０５となる。よって、フィルム１０３は、インク加圧室１０５の一部を形成している。
【００３５】
ノズルシート１０４は、インクを吐出するためのノズル１０４ａが形成されたシート状部材であり、フィルム１０３の下層に積層されている。
ノズル１０４ａは、円形に開口された穴であり、各発熱抵抗体１０２の下側に位置するように配置されている。なお、ノズルシート１０４は、インク加圧室１０５の一部を形成している。
【００３６】
また、各インク加圧室１０５に連通するように、インク流路部１０６が形成されている。インク流路部１０６は、インク供給装置１０から供給されたインクを各インク加圧室１０５に送り込むためのものである。すなわち、インク流路部１０６と、上述のインク送出部４３とが連通されている。よって、インク供給装置１０から供給されるインクは、インク流路部１０６に流れ込み、インク加圧室１０５内に充填される。
【００３７】
以上のインク加圧室１０５やノズル１０４ａは、基板１０１に、略直線状に多数並設されている。そして、図３の全体図で示すように、各ノズル１０４ａからインクｉが吐出される。
プリンタ制御部（図示せず）からの指令によって、選択された発熱抵抗体１０２に、短時間（例えば１〜３マイクロ秒程度）電流パルスが流されることにより、その発熱抵抗体１０２が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体１０２に接する部分にインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によって、ある体積のインクが押しのけられる。これによって、ノズル１０４ａに接する部分の上記押しのけられたインクと同等の体積のインクｉがインク液滴としてノズル１０４ａから吐出され、紙等の印画対象体に着弾される。
【００３８】
インク液滴が吐出されると、インク液滴を吐出したインク加圧室１０５内に、吐出された量と同量のインクが直ちに補充される。このインクは、インク供給装置１０のインク送出部４３を通じて供給される。
【００３９】
続いて、インクが吐出された後のインクの供給について、より詳細に説明する。
図４から図７までは、図３の詳細図で示したプリンタヘッドチップ１００を示す断面図であって、インクが吐出された後、インクがインク加圧室１０５に供給されるまでの様子を順を追って示す図である。さらに、各プリンタヘッドチップ１００の右側には、その状態における弁５０の開閉部材５２の動作を併せて示している。
【００４０】
先ず、図４は、ノズル１０４ａからインクｉが吐出された瞬間の様子を示すものである。インク気泡の膨張によって、インクｉが吐出されると、インク加圧室１０５内には、吐出したインクｉに相当する分のバブル（インク気泡）Ｂが発生する。この時点では、図４に示すように、開閉部材５２は、バネ５３の付勢力によってインク室４０の上面に押し付けられており、開閉部材５２が開口域５１を閉塞する位置に配置されている。
【００４１】
次に、図５さらには図６に示すように、バブルＢは、次第に収縮する。この収縮に伴い、毛管力によって、インク加圧室１０５内にインクを引き込む力が発生する。この引込み力の発生により、インクは、インク加圧室１０５内に供給される。
【００４２】
ここで、インク加圧室１０５、インク流路部１０６、インク室４０のインク送出部４３は、それぞれ連通されている。したがって、インク加圧室１０５からインク室４０までの連通する部分の圧力は、それまでの圧力より低くなる。このため、それまでのバランスが崩れ、インク室４０内では、インクを引き込もうとする吸引力が発生し、バネ５３には、その付勢力に抗して圧縮される力が作用する。このため、開閉部材５２は下方側に移動され、インク室４０の上面の開口域５１が開放される。これにより、インク収容部３０側からインク室４０側にインクが送り込まれる。
【００４３】
そして、図７に示すように、インク加圧室１０５内のバブルＢがなくなると、インク室４０からインク加圧室１０５までの連通する部分の圧力は、元の状態に戻り、インク室４０内では、インクを引き込もうとする吸引力が消滅する。よって、バネ５３は、その付勢力によって開閉部材５２をインク室４０の上面に押し上げ、開閉部材５２は、再度、開口域５１を閉塞する。
【００４４】
説明を図１に戻す。インクがノズル１０４ａから吐出される前、すなわちインク加圧室１０５内にバブルＢが発生する前は、図１に示す状態でインクが平衡状態にある。なお、図１では、空気導入管３２内にはインクがほとんどない状態を例に挙げている。
次に、プリンタヘッドチップ１００側でインクが吐出されると、開閉部材５２がバネ５３の付勢力に抗して下方に移動され、インク室４０より上方にあるインクがインク室４０側に流下する。
【００４５】
そして、インク収容部３０内のインクがインク室４０に流下すると、インク収容部３０内のインクが減少するが、このとき、空気導入管３２の下端部３２ｃから空気（外気）がインク収容部３０内に入り込む。この空気は、気泡となり、インク内を上昇し、最終的には、インク収容部３０内（かつ空気導入管３２の外側）の上方に溜められる。
以上のようにして、インク収容部３０内のインクがインク室４０側に送りだされると、送り出されることで減少したインク量に相当する空気が外気連通孔３２ａから空気導入管３２を介してインク収容部３０内に取り込まれる。
【００４６】
また、インクがインク室４０及びプリンタヘッドチップ１００側に送られ、インク室４０及びプリンタヘッドチップ１００内の圧力が定常状態に戻ると、開閉部材５２は、バネ５３の付勢力によってインク室４０の上面に押し上げられ、再度、インク収容部３０とインク室４０との間の開口域５１を閉塞する。そして、インク収容部３０からインク室４０へのインクの流下が停止する。これにより、インクがノズル１０４ａから吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、図１に示すように、空気導入管３２内にインクがほとんどない状態で平衡状態となる。
【００４７】
このように、プリンタヘッドチップ１００側でインクが吐出され、インクが使用されると、開閉部材５２が開放され、上記の動作を繰り返す。これにより、インク収容部３０内のインクが徐々に減少していく。
【００４８】
空気導入管３２は、上述のように、インク収容部３０とインク室４０との間で気液交換を行う役割を果たすものであるが、圧力低下や温度上昇時に、インク収容部３０内のインクが漏れ出ることを防止している。
図８及び図９は、この効果を説明する図である。図８は、常温、常圧時の状態を示し、空気導入管３２内には、ほとんどインクがない状態を示している。
【００４９】
この状態で、圧力の低下又は温度上昇が起こると、インク収容部３０内の空気導入管３２の外側にある空気（外気から遮断されてインク収容部３０の上方部に存在する空気）が膨張する。この空気の膨張により、図９に示すように、インク収容部３０内の空気導入管３２の外側にあるインクの水位が低下する。そして、この分だけインクが空気導入管３２側に逆流するが、このインクは、空気導入管３２のバッファ部３２ｂ内に一時的に溜められる。よって、インク収容部３０内のインクが外部に漏れ出ることを防止することができる。
【００５０】
さらに、空気導入管３２がインク収容部３０内部に設けられるとともに、空気導入管３２の下端部３２ｃは、インク収容部３０の上面より低い位置にあるため、インク収容部３０に振動が加わったり、傾斜した場合であっても、インク収容部３０内のインクが外気連通孔３２ａから漏れ出ることを防止することができる。
【００５１】
ここで、本実施形態では、図１に示すように、バッファ部３２ｂより上側に位置する空気導入管３２の中心軸Ｘ１と、バッファ部３２ｂより下側に位置する空気導入管３２の中心軸Ｘ２とが一致しないように（すなわち、中心軸Ｘ１とＸ２とが水平方向においてずれるように）、空気導入管３２を形成している。
このように形成することにより、衝撃がプリンタヘッド１に加わったり、急激な圧力の低下が生じた場合でも、外気連通孔３２ａからのインクの飛出しを防止することができる。
【００５２】
例えば衝撃がプリンタヘッド１に加わり、インク収容部３０内のインクに鉛直上方向への運動エネルギーが与えられると、インク収容部３０内のインクの一部は、空気導入管３２の下端部３２ｃから空気導入管３２内に入り込む。そのインクは、バッファ部３２ｂの下側に位置する空気導入管３２内を上方向に向かって進むが、その後、バッファ部３２ｂの上壁に衝突する。すなわち、中心軸Ｘ１とＸ２とが水平方向においてずれていることから、バッファ部３２ｂの下側に位置する空気導入管３２内から入り込んだインクは、バッファ部３２ｂの上壁で受け止められるので、バッファ部３２ｂの上側に位置する空気導入管３２内に入り込んで外気連通孔３２ａから飛び出すことはない。
【００５３】
また、例えばプリンタヘッド１の未使用時には外気連通孔３２ａをシール等で封止しておき、使用開始時にこのシール等を剥離する場合において、シール等の剥離時の大気圧がシール等の封止時の大気圧より低く、かつインク収容部３０内にある程度の空気が存在する場合には、急激な圧力低下が生じ、インク収容部３０内の空気が急激に膨張する。しかし、この場合にも上記と同様に、外気連通孔３２ａからインクが飛び出すことはない。
【００５４】
なお、インク収容部３０のインクの未使用時は、空気導入管３２内にインクがない状態でも良いが、インクがある状態であっても良い。
空気導入管３２内にインクがない状態でインク収容部３０がインク供給装置１に取り付けられると、最初の時点で図１に示す状態となる。
【００５５】
これに対し、空気導入管３２内を含むインク収容部３０内にインクがある状態でインク収容部３０がインク供給装置１に取り付けられると、最初は、空気導入管３２内のインクのみが使用される。これは、空気導入管３２内のみが外気連通孔３２ａによって外気と連通されているためである。
そして、空気導入管３２内のほぼ全てのインクが使用されると、図１に示す状態となる。
【００５６】
ここで、空気導入管３２内を含むインク収容部３０内にインクが満たされている状態では、インク収容部３０内の空気導入管３２の外側に存在する密閉空気（空気層）は、わずかな量である。このため、圧力の低下又は温度上昇によって密閉空気の膨張が生じても、空気導入管３２の外側に存在するインクの水位の低下も、わずかとなる。よって、圧力の低下又は温度上昇によって、空気導入管３２側へのインクの逆流量も、わずかな量となる。これにより、外気連通孔３２ａからインクが漏れ出すことはない。
【００５７】
以上により、インク収容部３０のインクの未使用時は、空気導入管３２内にインクがない状態、又はインクがある状態のいずれでも良く、いずれの状態であっても、圧力の低下又は温度上昇によりインク収容部３０内のインクが外部に漏れ出ることを防止することができる。
しかし、上述したように、衝撃が加わったり、急激な圧力の低下が生じた場合でもインク漏れを防止するためには、初期状態で空気導入管３２内にインクがないか、又は空気導入管３２内の一部にだけインクがある（空気導入管３２内のほぼ全てがインクで満たされていない）方が好ましい。
【００５８】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態であるプリンタヘッド１Ａを示す正面の断面図である。第２実施形態では、第１実施形態と異なるインク供給装置１０Ａを備え、このインク供給装置１０Ａは、空気導入管３２Ａが第１実施形態と異なる。その他は第１実施形態と同一である。
【００５９】
空気導入管３２Ａは、第１に、外気連通孔３２ａの中心位置と、下端部３２ｃの開口中心とが鉛直方向において同軸上に配置されている。すなわち、図１０において、外気連通孔３２ａの中心を通る鉛直線Ｚは、下端部３２ｃの開口中心を通る。
しかし、外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部の位置において、空気導入管３２の中心軸Ｘ３が、鉛直線Ｚからずれるように、空気導入管３２Ａを形成している。図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、外気連通孔３２ａの中心を通る鉛直線Ｚと、空気導入管３２Ａの中心軸Ｘ３とをより詳細に示す図である。
【００６０】
第２実施形態では、外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部の位置において、空気導入管３２Ａの中心軸Ｘ３が迷路状に屈曲している（図１１（ｂ）参照）。これにより、空気導入管３２Ａの中心軸Ｘ３は、外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部の位置において、鉛直線Ｚからずれている。
【００６１】
第２実施形態のように空気導入管３２Ａを形成した場合には、第１実施形態と同様に、衝撃がプリンタヘッド１Ａに加わったり、急激な圧力の低下が生じた場合でも、外気連通孔３２ａからのインクの飛出しを防止することができる。
ここで、第２実施形態では、外気連通孔３２ａの中心を通る鉛直線Ｚは、下端部３２ｃの開口中心を通る。したがって、例えばプリンタヘッド１Ａに衝撃が加わり、空気導入管３２Ａの下端部３２ｃからインクが飛び込んで鉛直上方向に進むと、そのままバッファ部３２ｂの上側に位置する空気導入管３２Ａまで到達する。しかし、この部分における空気導入管３２Ａの中心軸Ｘ３が屈曲しているので、インクがそのまま外気連通孔３２ａから飛び出してしまうことはない。
【００６２】
さらに、外気連通孔３２ａの近傍において空気導入管３２Ａの中心軸Ｘ３が屈曲しているので、プリンタヘッド１Ａをよほど傾斜させない限り、インクが外気連通孔３２ａから漏れ出すことはない。
【００６３】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態であるプリンタヘッド１Ｂを示す正面の断面図である。第３実施形態のインク供給装置１０Ｂは、上記実施形態と異なる空気導入管３２Ｂを備える。その他は上記実施形態と同一である。
【００６４】
空気導入管３２Ｂは、第１実施形態の空気導入管３２と、第２実施形態の空気導入管３２Ａとを組み合わせたものである。すなわち、第２実施形態と同様に、バッファ部３２ｂの上側に位置する空気導入管３２Ｂの中心軸Ｘ４が外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部の位置において屈曲するように形成されている。
【００６５】
さらに、第１実施形態と同様に、外気連通孔３２ａの中心を通る鉛直線Ｚと、バッファ部３２ｂの下側に位置する空気導入管３２Ｂの中心軸Ｘ５とが一致しないように（水平方向においてずれるように）形成されている。
このように形成すれば、第１、第２実施形態の加重効果が得られる。
【００６６】
（第４実施形態）
図１３は、本発明の第４実施形態であるプリンタヘッド１Ｃを示す正面の断面図である。第４実施形態のインク供給装置１０Ｃは、上記実施形態と異なる空気導入管３２Ｃを備える。その他は上記実施形態と同一である。
第４実施形態の空気導入管３２Ｃは、上記実施形態と異なり、バッファ部３２ｂを有していない。空気導入管３２Ｃは、長手方向においてほぼ筒状体に形成されている。また、空気導入管３２Ｃの横断面積は、空気導入管３２〜３２Ｂのバッファ部３２ｂ以外の部分の横断面積より大きく形成されている。
【００６７】
このように、第４実施形態の空気導入管３２Ｃは、バッファ部３２ｂを有さないが、空気導入管３２Ｃの内径を大きくする等して空気導入管３２Ｃ内の体積を十分に確保することができる場合には、バッファ部３２ｂを有さなくても、温度上昇時や圧力低下時に、インク収容部３０内のインクが空気導入管３２Ｃ内に逆流しても、外気連通孔３２ａからのインク漏れを防止することができる。
また、空気導入管３２Ｃの横断面は、円形であっても良いが、多角形等、円形以外の形状であっても良い。
【００６８】
さらに、空気導入管３２Ｃの外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部においては、図１３に示すように、空気導入管３２Ｃの中心軸Ｘ６が屈曲している。これにより、外気連通孔３２ａの中心を通る鉛直線Ｚと、下端部３２ｃの開口中心を通る空気導入管３２Ｃの中心軸Ｘ６とは、水平方向においてずれることとなる。
このように空気導入管３２Ｃを形成した場合でも、プリンタヘッド１Ｃに衝撃が加わったり、急激な圧力低下が生じて、インク収容部３０内のインクが空気導入管３２Ｃ内に逆流しても、外気連通孔３２ａの近傍で空気導入管３２Ｃの中心軸Ｘ６が屈曲していることから、インクの飛出しを防止することができる。
【００６９】
（第５実施形態）
図１４は、本発明の第５実施形態であるプリンタヘッド１Ｄを示す正面の断面図である。第５実施形態のインク供給装置１０Ｄは、上記実施形態と異なる空気導入管３２Ｄを備える。その他は上記実施形態と同一である。
第５実施形態の空気導入管３２Ｄは、第４実施形態と同様に、バッファ部３２ｂを有していない。空気導入管３２Ｄは、第４実施形態の空気導入管３２Ｃと同様に、ほぼ筒状体であり、その横断面積は、空気導入管３２Ｃの横断面積にほぼ等しい。
【００７０】
第５実施形態の空気導入管３２Ｄでは、外気連通孔３２ａを通る鉛直線Ｚは、下端部３２ｃの開口中心を通る。また、外気連通孔３２ａの近傍の少なくとも一部において、図１４に示すように、空気導入管３２Ｄの中心軸Ｘ７が屈曲している。この中心軸Ｘ７の屈曲のしかたが第４実施形態と異なる。第５実施形態の中心軸Ｘ７の屈曲のしかたは、第２、第３実施形態の空気導入管３２Ａ、３２Ｂにおけるバッファ部３２ｂの上側に位置する部分の空気導入管３２Ａ、３２Ｂの中心軸Ｘ３、Ｘ４の屈曲のしかたと同じである。
【００７１】
これにより、第５実施形態では、第２、第３実施形態と同様に、プリンタヘッド１Ｄに衝撃が加わったり急激な圧力低下が生じて、空気導入管３２Ｄ内にインクが急激に逆流したときでも、空気導入管３２Ｄの外気連通孔３２ａの近傍における中心軸Ｘ７が屈曲しているので、外気連通孔３２ａからのインクの飛出しを防止することができる。また、第５実施形態のように中心軸Ｘ７を屈曲させれば、第２、第３実施形態と同様に、プリンタヘッド１Ｄをよほど傾斜させない限り、外気連通孔３２ａからインクが漏れ出てしまうことはない。
【００７２】
なお、以上の各実施形態では、インク収容部３０を着脱可能に形成したが、インク収容部３０のノズル部３１とインク室４０の連結部４１とを一体に連結したものであっても良い。この場合には、Ｏリング４２は設けられない。このように形成した場合には、上記実施形態のように、インク収容部３０をインクカートリッジとして用いるものではない。
【００７３】
インク収容部３０内のインクが無くなったときには、インク供給装置１０〜１０Ｄ全体を交換するか（この場合には、インク供給装置１０〜１０Ｄをプリンタヘッドチップ１００に対して着脱可能に形成する必要がある）、又はプリンタヘッドチップ１００を含めてプリンタヘッド１〜１Ｄ全体を交換する。
このように形成しても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
なお、以上の実施形態では、プリンタヘッド１等及びインク供給装置１０等を例に挙げたが、インクに限らず、他の液体の供給及び吐出に適用した液体供給装置及び液体吐出ヘッドに広く適用することができる。例えばＤＮＡチップ用吐出装置への応用（特開２００２−３４５６０）も可能である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明のインク供給装置によれば、インク収容部内にインクを保持する多孔質体等を設けるものではないので、インク収容量を大きくすることができる。また、バネ等を用いてインク収容部内の圧力を低くするものではなく、インク収容部とインク室との間で気液交換を行うとともに、弁の開閉部材によってインク収容部とインク室との間を開閉するものであるので、構造を簡素にすることができる。そして、インク漏れがなく安定してインクを保持することができる。
【００７６】
また、空気導入管は、外気連通孔からインク収容部の内部に延在するものであるので、空気導入管内の全てにインクが満たされていない限り、インク供給装置に振動が加わったり傾斜した場合でも、外気連通孔からインクが漏れ出ることを防止することができる。さらにまた、圧力の低下又は温度上昇が起きたときに、インク収容部内の空気が膨張して空気導入管側にインクが逆流しても、空気導入管内にそのインクが溜められるので、外気連通孔からインクが漏れ出ることを防止することができる。
【００７７】
また、衝撃が加わることによってインク収容部内のインクが飛び跳ねたり、急激な圧力の低下が生じたときでも、空気導入管内に飛び込んだインクが外気連通孔から容易に飛び出してしまうことを防止することができる。さらに、外気連通孔の近傍の少なくとも一部の位置において空気導入管の中心軸を屈曲させれば、インク供給装置をよほど傾斜させない限り、インクが外気連通孔から漏れ出すことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態であるプリンタヘッドを示す正面の断面図である。
【図２】  インクタンクの着脱構造を示す図である。
【図３】  プリンタヘッドの全体図（正面の断面図）と、その全体図におけるＡ部を詳細に示す図である。
【図４】  プリンタヘッドチップを示す断面図であって、インクが吐出された後、インクがインク加圧室に供給されるまでの様子を示す図であり、その状態における弁の様子を併せて示す図である。
【図５】  図４の様子に続く様子を示す図である。
【図６】  図５の様子に続く様子を示す図である。
【図７】  図６の様子に続く様子を示す図である。
【図８】  インクタンク内のインクの様子を示す図であり、常温、常圧時の状態を示す図である。
【図９】  インクタンク内のインクの様子を示す図であり、高温、低圧時の状態を示す図である。
【図１０】  本発明の第２実施形態であるプリンタヘッドを示す正面の断面図である。
【図１１】  （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、外気連通孔の中心を通る鉛直線と、空気導入管の中心軸とをより詳細に示す図である。
【図１２】  本発明の第３実施形態であるプリンタヘッドを示す正面の断面図である。
【図１３】  本発明の第４実施形態であるプリンタヘッドを示す正面の断面図である。
【図１４】  本発明の第５実施形態であるプリンタヘッドを示す正面の断面図である。
【図１５】  従来のインク供給装置の第１例を示す図である。
【図１６】  従来のインク供給装置の第２例を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  インクジェットプリンタヘッド
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  インク供給装置
３０  インク収容部
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ  空気導入管
３２ａ  外気連通孔
３２ｂ  バッファ部
４０  インク室
５０  弁
５１  開口域
５２  開閉部材
５３  バネ（付勢部材）
１００  プリンタヘッドチップ
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７  （空気導入管３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの）中心軸
Ｚ  外気連通孔３２ａを通る鉛直線
【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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【図１５】
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【図１６】
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