(57)【要約】【課題】圧電素子を用いた場合にバイピッチ構造では高密度化が難しく、ノーマルピッチ構造では流路部材の持ち上げによる相互干渉が発生し易くなる。【解決手段】液滴を吐出する並べて配置された複数のノズル４がそれぞれ連通する複数の液室６が配置された流路板１と、液室６の少なくとも一部の壁面を形成する振動領域３ａを有する振動板部材３と、液室６に対応する振動板部材３の振動領域３ａをそれぞれ変形させる複数の圧電素子柱１２Ａと、隣り合う液室間隔壁１１に対応する支柱１２Ｂと、複数の圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂが配置されたベース部材１３とを備え、２つの支柱１２Ｂ、１２Ｂの間に２つの圧電素子柱１２Ａ、１２Ａが挟まれて配置されている。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する並べて配置された複数のノズルがそれぞれ連通する複数の液室が配置された流路部材と、
前記液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板部材と、
前記液室に対応する前記振動板をそれぞれ変形させる複数の圧電素子柱と、
隣り合う液室間隔壁に対応する支柱と、
前記複数の圧電素子柱及び前記支柱が配置されたベース部材と、を備え、
前記ノズル配列方向において連続する２以上の前記圧電素子柱の群に１つの前記支柱が挟まれて配置されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、２つの前記支柱の間に２以上の前記圧電素子柱が挟まれて配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの配列間隔と前記圧電素子柱の配列間隔が異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液室は、前記ノズルに対向する部分と前記圧電素子柱に対向する部分とを有していること特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液室は、前記ノズルに対向する部分と前記圧電素子柱に対向する部分との間で屈曲していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、２つの前記支柱の間に２つの前記圧電素子柱が配置され、これら２つの前記圧電素子に対応する線対称形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数のノズルはノズル配列方向と直交する方向に交互に位置をずらして配置され、ノズル配列方向と直交する方向の距離がこの液体吐出ヘッドで記録するときの記録ドットピッチの整数倍でないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数のノズルは千鳥状に２列配列され、ノズル配列方向と直交する方向の距離Ｌは、ｎを整数、記録ドットピッチをｐとしたとき、Ｌ＝ｐ×（ｎ＋１／２)の関係であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおいて、一方の列のノズルと他方の列のノズルとは前記圧電素子柱の並びに対して前記液室の同じ側に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおいて、一方の列のノズルと他方の列のノズルとは前記圧電素子柱の並びに対して前記液室の逆側に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えている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】
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板を圧電素子によって変形させて液室の容積を変化させてインク滴を吐出させる圧電型アクチュエータを用いた圧電型液体吐出ヘッドが知られている。
【０００５】
このような圧電型液体吐出ヘッドでは、例えば積層型圧電素子を用いて、特許文献１に記載されているように、液滴を吐出する並べて配置された複数のノズルがそれぞれ連通する複数の液室が配置された流路部材と、液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動部材と、液室に対応する振動板をそれぞれ変形させる積層型圧電素子からなる複数の圧電素子柱と、複数の圧電素子が配置されたベース部材とを備えるものが知られている。
【特許文献１】特開２００７−０６９５４５号公報
【０００６】
このような液体吐出ヘッドにおいては、同特許文献１に記載されているように、ベース部材と流路部材との間にノズル配列ピッチで圧電素子柱と支柱とを交互に配置するバイピッチ構造とすること、あるいは、ベース部材と流路部材との間にノズル配列ピッチで圧電素子柱を配置するノーマルピッチ構造とすることが知られている。
【０００７】
なお、圧電型液体吐出ヘッドに関しては次のような特許文献も知られている。
【特許文献２】特開２００１−２７０１１６号公報
【特許文献３】特開２００４−１６０９４１号公報
【特許文献４】特開２００５−０３４９９７号公報
【特許文献５】特許第３４５４８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したバイピッチ構造のヘッドにあっては、駆動される圧電素子柱と支柱が交互に配置されるために高密度化が難しい。つまり、所要のノズル配列間隔（ノズルピッチ）に対して圧電素子柱と支柱とを配置することになるため、圧電素子柱や支柱のノズル配列方向の幅が狭くなり、加工時の圧電素子柱や支柱の損傷、ベース部材に対する接合強度の低下が生じ易くなるという課題がある。
【０００９】
一方、ノーマルピッチ構造の液体吐出ヘッドにあっては、支柱がないためにノズルピッチと圧電素子柱の配列ピッチは同じにすることができてノズルの高密度配置が可能になるが、各圧電素子柱間に支柱がないため、バイピッチ構造に比べて相互干渉が生じやすくなる。つまり、液滴を吐出するときに圧電素子柱が伸張することで流路部材全体が突き上げられ、液滴を吐出するノズルからの滴吐出特性が乱れたり、液滴を吐出しないノズルのメニスカスが壊れたりする。特に、吐出させるノズル数が多くなると、相互干渉が顕著になって滴吐出特性が変動することになるという課題がある。
【００１０】
なお、上述した特許文献３、４には相互干渉を抑えために隣接する液室の貫通部（液室のノズルにつながる部分）の位置をずらし、この部分の剛性低下を抑えるということが記載されているが、この場合の効果は隣り合う液室間の相互干渉（これを「隣接相互干渉」という。に限定され、上述したように、流路部材を突き上げることによって発生する相互干渉に対しては効果がない。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、相互干渉を低減しつつ、加工性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する並べて配置された複数のノズルがそれぞれ連通する複数の液室が配置された流路部材と、
前記液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板部材と、
前記液室に対応する前記振動板をそれぞれ変形させる複数の圧電素子柱と、
隣り合う液室間隔壁に対応する支柱と、
前記複数の圧電素子柱及び前記支柱が配置されたベース部材と、を備え、
ノズル配列方向において連続する２以上の前記圧電素子柱の群に１つの前記支柱が挟まれて配置されている
構成とした。
【００１３】
ここで、２つの前記支柱の間に２以上の前記圧電素子柱が挟まれて配置されている構成とできる。
【００１４】
また、前記ノズルの配列間隔と前記圧電素子柱の配列間隔が異なる構成とできる。この場合、前記液室は、前記ノズルに対向する部分と前記圧電素子柱に対向する部分とを有している構成とでき、更に、前記液室は、前記ノズルに対向する部分と前記圧電素子柱に対向する部分との間で屈曲している構成とできる。
【００１５】
また、２つの前記支柱の間に２つの前記圧電素子柱が配置され、これら２つの前記圧電素子に対応する線対称形状である構成とできる。
【００１６】
また、前記複数のノズルはノズル配列方向と直交する方向に交互に位置をずらして配置され、ノズル配列方向と直交する方向の距離がこの液体吐出ヘッドで記録するときの記録ドットピッチの整数倍でない構成とできる。この場合、前記複数のノズルは千鳥状に２列配列され、ノズル配列方向と直交する方向の距離Ｌは、ｎを整数、記録ドットピッチをｐとしたとき、Ｌ＝ｐ×（ｎ＋１／２)の関係である構成とでき、更に、一方の列のノズルと他方の列のノズルとは前記圧電素子柱の並びに対して前記液室の同じ側に配置されている構成、あるいは、一方の列のノズルと他方の列のノズルとは前記圧電素子柱の並びに対して前記液室の逆側に配置されている構成とできる。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液室に対応する振動板をそれぞれ変形させる複数の圧電素子柱と、隣り合う液室間隔壁に対応する支柱とを備えて、ノズル配列方向において連続する２以上の圧電素子柱の群に１つの支柱が挟まれて配置されている構成とすることで、相互干渉を低減しつつ、圧電素子柱の加工性を向上することができる。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置によれば、相互干渉が少なく、安定して高い画質の画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図である。
【００２１】
この液体吐出ヘッドは、流路部材である流路板１と、この流路板１の下面に接合した振動板部材２と、流路板１の上面に接合されたノズル部材であるノズル板３とを有し、これらによってインク滴を吐出する複数のノズル４がそれぞれ連通する複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６が形成され、後述するフレーム部材１７に形成した共通液室８から連通部９及び振動板部材３に形成した供給口１０を介して各液室６にインクが供給される。
【００２２】
ノズル板２は、例えばニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造しているが、材質、構造はこれに限られない。このノズル板２には直径１０〜３５μｍの複数のノズル４を２列配列して形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００２３】
振動板部材３は、各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）３ａを有し、振動領域３ａの面外側（液室６と反対面側）に島状凸部（連結部）３ｂが設けられ、また、各液室６をノズル配列方向で隔てる液室間隔壁１１に対応する部分にも連結部３ｂが設けられている。
【００２４】
一方、ベース部材（支持基板）１３上には、振動板部材３の振動領域３ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての積層型圧電素子部材からなる複数の圧電素子柱１２Ａと、流路板１を支える積層型圧電素子部材からなる支柱１２Ｂとが接合されて設けられ、圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂの上端面は振動板部材３の連結部１１に接合されている。
【００２５】
なお、圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂは、圧電材料層と内部電極とを交互に積層した積層型圧電素子部材に対してフルカットダイシングによる溝加工を施して圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂとを所定の間隔で形成したものであり、支柱１２Ｂとなる圧電素子柱は駆動信号が印加されないことから単に流路板１を支持する部材となるものである。
【００２６】
また、圧電素子柱１２Ａには駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングなどでＦＰＣ（フレキシブル基板）１５を接続し、このＦＰＣケーブル１５には各圧電素子柱１２Ａに選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１６を実装している。
【００２７】
これらの圧電素子柱１２Ａ、支柱１２Ｂ、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を配置している。フレーム部材１７は、流路板１及び振動板部材２の周囲、ベース部材１３と接着接合されている。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室８を形成するとともに、この共通液室８に外部からインクを供給するための図示しない供給路（連通管）を形成し、この供給路は更に図示しないインク供給源に接続される。
【００２８】
なお、この液体吐出ヘッドでは、ノズル４を２列配列し、これに対応して液室６も２列配列され、更に圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂも２列配列している構成で説明しているが、これに限定されるものではなく１列や３列以上配列してもよく、また、ベース部材１３も各列ごとに分割してもよい。
【００２９】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて圧電素子柱１２Ａに２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子柱１２Ａが変位して振動板部材３の振動領域３ａをノズル板２方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内の液体を加圧することで、ノズル板２のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材３が元の位置に戻って液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室８から液室６内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。
【００３０】
なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板部材３の振動領域３ａを引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板領域３ａを中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式）などの方式で駆動することもできる。
【００３１】
ここで、この液体吐出ヘッドにおける圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの配置関係及び液室６の構造について図３を参照して詳細に説明する。
ベース部材１３に配置する圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの関係は、ノズル並び方向（ノズル配列方向と同じ）において、連続する２以上の圧電素子柱１２Ａの群に１つの支柱１２Ｂが挟まれて配置されている構成、即ち、図３に示す例では連続する２本の圧電素子柱１２Ａの群２１、２１に１つの支柱１２Ｂが挟まれて配置されている。つまり、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの本数の関係で言えば、ベース部材１３上に配置する圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂとは、圧電素子柱１２Ａの本数に対して支柱１２Ｂの本数が「２」本以上少ない構成としている。
【００３２】
この場合、圧電素子柱１２Ａの本数に対する支柱１２Ｂの本数の割合はヘッド構成によって変わるが、例えば３００ｄｐｉのヘッド構成であれば、２ないし４本の圧電素子柱１２Ａに対して１本の割合で支柱１２Ｂを配置することが好ましい。図３に示す例では、上述したように１本の支柱１２Ｂを挟んで両側に２本の圧電素子柱１２Ａを配置している。
【００３３】
これにより、液室間隔壁１１には支柱１２Ｂでベース部材１３に固定されている隔壁１１と、支柱１２Ｂがなくベース部材１３に固定されていない隔壁１１とが存在することになる。
【００３４】
ここで、圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂの配置間隔は等間隔とし、ノズル４の配置間隔も等間隔とすることが好ましい。この場合、圧電素子柱１２Ａ上にノズル４を配置させると、複数の圧電素子柱１２Ａの配置間隔は不等間隔になるためノズル４の配置間隔と異なることになる。そこで、この実施形態では、液室６を構成する流路板１の貫通部をノズル配列方向（ノズルの並び方向）に傾斜させて形成することで、圧電素子柱１２Ａとノズル４との対応関係を採っている。
【００３５】
このように、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂが、ノズル並び方向において、連続する２以上の圧電素子柱１２Ａの群に１つの支柱１２Ｂが挟まれて配置されている。
【００３６】
したがって、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂを交互に配置するバイピッチ構造（図２３に示している例）と比較した場合、圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂのノズル配列方向の幅が同じとすると、ノズル４の配列間隔（ノズルピッチ）を狭く、即ちノズル４を高密度に配置することができる。逆に、ノズルピッチが同じとすると、圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂのノズル配列方向の幅を広くすることができ、加工時の圧電素子柱１２の損傷、倒れなどが低減し、加工性が向上する。
【００３７】
一方、流路板１の複数の液室間隔壁１１の一部の隔壁１１は支柱１２Ｂを介してベース部材１３に固定されているので、支柱１２Ｂを設けないノーマルピッチ構造（図２４に示している。）に比べて、圧電素子柱１２Ａを駆動したときに流路板１を持ち上げる相互干渉も低減する。
【００３８】
このように、液室に対応する振動板をそれぞれ変形させる複数の圧電素子柱と、隣り合う液室間隔壁に対応する支柱とを、ノズルの並び方向において連続する２以上の圧電素子柱の群に１つの支柱が挟まれて配置されている構成とすることで、相互干渉を低減しつつ加工性を向上することができ、安定した滴吐出特性が得られる高密度配置のヘッドを実現することができる。
【００３９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は図５のＸ１−Ｘ１線に沿う同ヘッドの断面説明図、図５は同じく平面説明図である。
ここでは、流路板１を、第１層（上層）１Ａと第２層（下層）１Ｂを一体形成した２層構造とし、第１層１Ａにはノズル４に対向する長さＬ２、幅Ｗ２の液室部分６Ａを、第２層１Ｂには圧電素子柱１２Ａに振動板領域３ａを介して対向する長さＬ１、幅Ｗ１の液室部分６Ｂをそれぞれ形成し、液室部分６Ａと液室部分６Ｂとはノズル配列方向に所定ずれ量Ｔ１又はＴ２位置をずらして配置している。なお、ノズル４の配列ピッチは等間隔である。このように構成しても、ノズル配列ピッチ（間隔）と圧電素子柱配列ピッチ（間隔）が異なっても、ノズル４と圧電素子柱１２Ａとを対応させることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
ここでは、上記第２実施形態において、第１層１Ａの液室部分６Ａを第２層１Ｂの液室部分６Ｂに対して貫通させている。このように構成しても、ノズル配列ピッチと圧電素子柱配列ピッチが異なっても、ノズル４と圧電素子柱１２Ａとを対応させることができる。
【００４１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図、図８は同じく液室形状の平面説明図である。
ここでは、液室６を圧電素子柱１２Ａに対向する液室部分６Ｂに対してノズル４に対向する液室部分６Ａを直線的に屈曲させて形成している。このように構成しても、ノズル配列ピッチと圧電素子柱配列ピッチが異なっても、ノズル４と圧電素子柱１２Ａとを対応させることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態について図９を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドの液室形状の平面説明図である。
ここでは、圧電素子柱１２Ａに対応する液室部分６Ｂとノズル４に対応する液室部分６Ａとを直接的な形状として接続している。このように構成しても、ノズル配列ピッチと圧電素子柱配列ピッチが異なっても、ノズル４と圧電素子柱１２Ａとを対応させることができる。なお、流路板１は単層構造であるが複層構造とすることもできる。
【００４３】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドの液室形状の平面説明図である。
ここでは、圧電素子柱１２Ａに対応する液室部分６Ｂとノズル４に対応する液室部分６Ａとの間に屈曲部分６Ｃを介在させて複数段に直線的に屈曲させた形状としている。このように構成しても、ノズル配列ピッチと圧電素子柱配列ピッチが異なっても、ノズル４と圧電素子柱１２Ａとを対応させることができる。この場合、曲線的につなぐ構成とすることもできる。
【００４４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図、図１２は同じく液室形状の平面説明図である。
ここでも、前記第１実施形態と同様に、ベース部材１３に配置する圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの関係は、ノズル並び方向において、連続する２以上の圧電素子柱１２Ａの群に１つの支柱１２Ｂが挟まれて配置されている構成であるが、支柱１２Ｂを基準として見た場合、２つの支柱１２Ｂ、１２Ｂの間に２つの圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂが挟まれて配置されている。
【００４５】
このような構成とすることで、図１１に示すラインＡ−Ａを対称軸として隣り合う２つの圧電素子柱１２Ａ、１２Ａに対応する２つの隣り合う液室６、６は線対称形状とすることができるので、すべての液室６の形状を揃えることができ、駆動波形による補正等行わなくても、全ビット（全ノズル）から吐出する液滴の噴射特性を揃えることができるようになる。
【００４６】
この構成の場合、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの柱の配列密度はノズル４の配列密度の１．５倍となる。例えば、ノズル４が３００ｄｐｉで並んでいるとき、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂの柱は４５０ｄｐｉで並ぶこととなる。
【００４７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの８実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図、図１４は同じく液室形状の平面説明図である。
ここでは、前記第５実施形態のように液室６を、長さＬ４、幅Ｗ４の液室部分６Ａと長さＬ３、幅Ｗ３の液室部分６Ｂで構成しているが、前記第７実施形態と同様に、２つの支柱１２Ｂ、１２Ｂの間に２つの圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂが挟まれて配置されているので、隣り合う液室６、６を、ラインＢ−Ｂを対称軸とする線対称形状とすることができる。なお、この例では、隣り合う圧電素子柱１２Ａ、１２Ａに対応する液室６、６は間隔Ｔ３で配置され、支柱１２Ｂを介して隣り合う圧電素子柱１２Ａ、１２Ａに対応する液室６、６は間隔Ｔ４で配置される。
【００４８】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同ヘッドの液室形状の平面説明図である。
ここでは、上記第８実施形態のような液室６の形状とし、隣り合うノズル４、４間ではノズル配列方向と直交する方向（記録時の記録方向に対応する）に距離Ｌだけ位置をずらして交互に（千鳥状）にノズル４を形成している。このとき、ラインａのノズル４の列（ノズル列という。）４Ａとラインｂのノズル列４Ｂとの間のノズル間距離Ｌは記録ドットピッチの整数倍にならないようにしている。
【００４９】
この点について図１６ないし図１８を参照して説明する。
図１６に示すように、上記第９実施形態のヘッドを含む４色分のヘッドユニット１０１ｋ、１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃを４色分、それぞれノズル列４Ａ、４Ｂが記録方向と直交する方向（用紙送り方向）にキャリッジ１００に搭載し、キャリッジを記録方向に走査して記録を行うものとする。なお、ヘッドユニット１０１は４つに限られず、また、１つの一つのヘッドユニット１０１のノズル列数は２列に限らない。また、キャリッジに搭載しないライン型ヘッドの場合には、キャリッジが移動することはないが、この場合もノズル列４Ａ、４Ｂに沿う方向に直交する方向を記録方向とする。
【００５０】
この場合、記録方向におけるノズル列４Ａ、４Ｂ間の距離（ノズル列間距離）Ｌが、記録ドットピッチの整数倍となると、隣接するノズル４、４が同時に液滴を吐出する場合が発生する（なお、前記第２実施形態のようにノズル４が一列に並ぶ場合も同様である。）。
【００５１】
具体的に図１７及び図１８を参照して説明する。ここでは、例えばベタ印字、即ち、印刷対象の全ビット（ドット）を埋めるような印字イメージ１０３の印字を行う場合を考える。先ず、図１７に示すように、記録ドット６００ｄｐｉで印字する場合、記録ヘッドピッチ（ドット間隔）ｐは４２．３μｍとなるが、同図（ａ）に示すノズル列距離Ｌが２倍の８４．６μｍの場合（Ｌ＝２ｐの場合）、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３と印字を行っていくときに、全ノズル４から同時に液滴が吐出される。つまり、隣接する液室６、６で、同時に液滴を吐出している。このため、隣接相互干渉や流路板１の突き上げによる相互干渉が発生しやすくなる。なお、図中の黒丸は当該時刻で液滴が吐出されるドット、灰色の丸は当該時刻以前の時刻で液滴が吐出されたドットを示している。
【００５２】
これに対して、図１８に示すように、ノズル列間距離Ｌを記録ドットピッチｐの１．５倍の６３．５μｍとした場合（Ｌ＝１．５ｐの場合）、時刻ｔ１では半分（１列分）のノズル４しか吐出ポイントに来ていないため、当該１列分のノズル４から液滴が吐出される。その後、時刻ｔ２、即ち時刻ｔ１から記録方向にヘッドユニット２０１が「４２．３μｍ×０．５」移動した後、残りの半分のノズル４から液滴が吐出される。更に、時刻ｔ３、即ち時刻ｔ２から記録方向にヘッドユニット２０１が「４２．３μｍ×０．５」移動した後、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間に半分のノズル４から液滴が吐出される。このように、隣接する液室６、６のノズル４が同時に吐出することがないため、相互干渉がさらに発生しにくくなる。
【００５３】
この場合、図１８の時刻ｔ２が図１７の時刻ｔ１１と同じなるよう制御すれば、印刷速度が低下することもない。
【００５４】
このように、ノズル４をノズル配列方向と直交する方向にずらして配置する場合、ノズル列を２列とし、ノズル列間距離Ｌは、整数をｎとしたとき、記録ドットピッチｐの（ｎ＋１／２）倍とすることが好ましい。ノズル列数が増えすぎると、吐出の制御が難しくなるが、２列であれば問題ない。また、図１８で示したように、ノズル列間距離Ｌがドットピッチｐの（ｎ＋１／２）倍（図１８の例では１．５倍）とすれば、２列のノズル列を交互に吐出する間隔は常に同じ（０．５ドットピッチ分ずらして吐出というタイミング）になり、更に制御し易くなる。
【００５５】
この場合、図１５に示すように、隣接する２つのノズル４、４は、圧電素子柱１２Ａに対して液室６の同方向に配置されていることが好ましい。つまり、図１５に示す例では、紙面左右方向に並ぶ圧電素子柱１２Ａに対し、ノズル列４Ａ、４Ｂはいずれも紙面上方向に配置されている。このように配置することで、液室６の配置に必要なスペースを少なくすることができ、ヘッドを小型化できる。ただし、ノズル４や圧電素子柱１２Ａの配置を含めた液室回りの形状は、隣接する液室では異なってしまう（例えば図１５では、圧電素子柱１２Ａとノズル４の距離がノズル列４Ａ、４Ｂで異なり、隣接する液室６、６では異なっている）。したがって、滴吐出特性がばらつく場合には、圧電素子柱１２Ａに与える駆動波形に補正をかけるようにすればよい。
【００５６】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第１０実施形態について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同ヘッドの液室形状の平面説明図である。
ここでは、上記第８実施形態に対して、隣り合う圧電素子柱１２Ａ、１２Ａに対応する液室部分６Ｂ、６Ｂ対してノズル４、４に対応する液室部分６Ａ、６Ａを逆方向（反対側）に配置している。
【００５７】
このような構成とした場合、隣接する液室６、６は向きは逆であるが形状が同一になるため、液滴吐出特性を揃えることができ、駆動波形等による補正手段を必要としない。
【００５８】
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。
（実施例１）
前記第２実施形態（図５及び図６）と同様な液体吐出ヘッドを製作した。
先ず、シリコン（Ｓｉ）を用いた流路板１にノズル４が３００ｄｐｉ相当で配列されるように１２８ビット分（１２８ノズル分）の液室６を形成した。このとき、流路板１で形成する液室６は液室部分６Ａと６Ｂの２層構造とし、振動板部材３側の液室部分６Ｂの層は高さ５０μｍ、長手方向の長さＬ１＝２０００μｍ、短手方向の幅Ｗ１＝５０μｍとしている。ノズル４側の液室部分６Ａの層は高さ３５０μｍ、長さＬ２＝２００μｍ、幅Ｗ２＝５０μｍとした。ノズル４側の液室部分６Ａは、５０×２００μｍの寸法で振動板部材３まで貫通しており、この貫通部寸法は幅５０μｍ、高さ４００μｍ、長さ２００μｍとなっている。また、液室部分６Ａと６Ｂのずれ（上層と下層のずれ）Ｔ２＝２５．４μｍ、同じくＴ１＝８．４μｍとなっている。
【００５９】
これに、チタン酸ジルコン酸鉛による圧電素子柱１２Ａを取り付ける。圧電素子部材は、銀・パラジュームによる電極を上下に挟んだ１６積層配置構造とする。各層は２５μｍの厚さとし、圧電素子柱１２Ａの上部に厚さ８０μｍ、下部に厚さ２２０μｍの不活性部を配置している。また、圧電素子柱１２Ａの長手方向の長さは１８００μｍ、短手方向の幅は４０μｍとする。活性領域の幅は１５００μｍ、不活性領域の幅は、両側とも１５０μｍとした。圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂは３７５ｄｐｉの配列ピッチで並んでいる。
【００６０】
（比較例１）
図２４に示すように、支柱を設けないノーマルピッチ構造で、実施例１と同じ液室寸法、３００ｄｐｉの液体吐出ヘッドを製作した。
【００６１】
実施例１及び比較例１の各液体吐出ヘッドをプリンタに搭載して印写試験を行った。
比較すると、比較例１のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良が発生したが、実施例１のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良がなく、本発明による特性改善効果が確認された。
【００６２】
（実施例２）
前記第８実施形態（図１２及び図１３）と同様な液体吐出ヘッドを製作した。
先ず、シリコン（Ｓｉ）を流路板１として液室６をノズル４が２００ｄｐｉで配置されるように１２８ビット分形成した。このとき、液室６はノズル板２面から振動板部材３面を見た場合、図１４に示すようにＬ字型構造となっており、各寸法は、Ｌ３：２０００μｍ、Ｌ４：１００μｍ、Ｗ３：６０μｍ、Ｗ４：１０２.５μｍ、Ｔ３＝Ｔ４：２４．５μｍとした。また、紙面垂直方向の液室高さは８０μｍとなっている。
【００６３】
これに、チタン酸ジルコン酸鉛による圧電素子柱１２Ａを取り付ける。圧電素子は、銀・パラジュームによる電極を上下に挟んだ１６積層配置構造とする。各層は２５μｍの厚さとし、圧電素子柱１２Ａの上部に厚さ８０μｍ、下部に厚さ２２０μｍの不活性部を配置している。圧電素子柱１２Ａの長手方向の長さは１８００μｍ、短手方向の幅は５０μｍとする。活性領域の幅は１５００μｍ、不活性領域の幅は、両側とも１５０μｍとした。圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂは３００ｄｐｉで並んでいる。
【００６４】
（比較例２）
図２４に示すように、支柱を設けないノーマルピッチ構造で、液室寸法が高さ８０μｍ、長手方向長さ２１００μｍ、短手方向幅６０μｍ、２００ｄｐｉの液体吐出ヘッドを製作した。
【００６５】
実施例２及び比較例２の各液体吐出ヘッドをプリンタに搭載して印写試験を行った。
比較すると、比較例２のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良が発生したが、実施例２のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良がなく、本発明による特性改善効果が確認された。
【００６６】
（実施例３）
図２０に示す構成の液体吐出ヘッドを製作した。この図２０に示すヘッドは、前記第８実施形態のヘッドにおいて、第９実施形態のように、隣り合うノズル４、４をノズル配列方向と直交する方向にずらして配置したものである。
先ず、シリコン（Ｓｉ）を流路板１として液室６をノズル４が２００ｄｐｉで配置されるように１２８ビット分形成した。このとき、液室６はノズル板２面から振動板部材３面を見た場合、図２０に示すようにＬ字型構造となっており、各寸法は、Ｌ３：１９００μｍ、Ｌ４：３００μｍ、Ｗ３：６０μｍ、Ｗ４：１０２.５μｍ、Ｔ３＝Ｔ４：２４．５μｍ、Ｎ１＝１００μｍ、Ｎ２＝１７４μｍとした。ただし、Ｎ１、Ｎ２は液室６の端部からノズル４の中心までの距離である。また、紙面垂直方向の液室高さは８０μｍとなっている。
【００６７】
これに、チタン酸ジルコン酸鉛による圧電素子柱１２Ａを取り付ける。圧電素子は、銀・パラジュームによる電極を上下に挟んだ１６積層配置構造とする。各層は２５μｍの厚さとし、圧電素子16の上部に80μｍ、下部に220μｍの不活性部を配置している。圧電素子柱１２Ａの長手方向の長さは１８００μｍ、短手方向の幅は５０μｍとする。活性領域の幅は１５００μｍ、不活性領域の幅は、両側とも１５０μｍとした。圧電素子柱１２Ａ及び支柱１２Ｂは３００ｄｐｉで並んでいる。
【００６８】
実施例３のヘッドをプリンタに搭載して、１２００ｄｐｉで印字を行った。１２００ｄｐｉ印字の場合、ドットピッチは２１．１７μｍであり、実施例３のヘッドでは隣接するノズル４、４をこの３．５倍となる７４μｍだけノズル配列方向と直交する方向にずらして配置している。
【００６９】
（比較例３）
図２４に示すように、支柱を設けないノーマルピッチ構造で、液室寸法が高さ８０μｍ、長手方向長さ２２００μｍ、短手方向幅６０μｍ、２００ｄｐｉの液体吐出ヘッドを製作した。
【００７０】
比較例３のヘッドをプリンタに搭載して印字を行った。
【００７１】
実施例３と比較例３を比較すると、比較例３のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良が発生したが、実施例３のヘッドを搭載したプリンタでは印刷不良がなく、本発明による特性改善効果が確認された。
【００７２】
なお、上記各実施形態では、圧電素子部材をフルカットして圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂとを形成したが、ハーフカットを行って、圧電素子柱１２Ａと支柱１２Ｂが不活性部でつながっている構成とすることもできる。
【００７３】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置の一例について図２１及び図２２を参照して説明する。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００７４】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００７５】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の記録ヘッドを備えることもできるし、４色の液滴を吐出する複数のノズルを並べたノズル列を有する１つの記録ヘッド構成とすることもできる。
【００７６】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００７７】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００７８】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００７９】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００８０】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００８１】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００８２】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００８３】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００８４】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８５】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００８６】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００８７】
このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高速で駆動しても噴射が安定し、高速かつ高画質化を図ることができる。
【００８８】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す同ヘッドの分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図である。
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態を示す図５のＸ１−Ｘ１線に沿う同ヘッドの断面説明図である。
【図５】同じく平面説明図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態を示すヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態を示す同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図８】同じく液室形状の平面説明図である。
【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態を示すヘッドの液室形状の平面説明図である。
【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態を示すヘッドの液室形状の平面説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態を示すヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１２】同じく液室形状の平面説明図である。
【図１３】本発明に係る液体吐出ヘッドの８実施形態を示すヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１４】同じく液室形状の平面説明図である。
【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態を示すヘッドの液室形状の平面説明図である。
【図１６】同実施系形態の説明に供するキャリッジに搭載されたヘッドの説明図である。
【図１７】同じく比較例の印字の説明に供する説明図である。
【図１８】本発明の実施形態の印字の説明に供する説明図である。
【図１９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１０実施形態を示すヘッドの液室形状の平面説明図である。
【図２０】本発明の具体的な実施例の説明に供する液室形状の説明図である。
【図２１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図２２】同じく要部平面説明図である。
【図２３】バイピッチ構造のヘッドの説明に供する断面説明図である。
【図２４】ノーマルピッチ構造のヘッドの説明に供する断面説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…流路板
２…ノズル板
３…振動板
４…ノズル
６…個別液室
１０…共通液室
１２Ａ…圧電素子柱
１２Ｂ…支柱
１３…ベース部材
２３４…キャリッジ
２３５…記録ヘッド
【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】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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