(57)【要約】【課題】ノズル開口形成面にダメージを与えることなく固着物を除去できる、流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体を噴射する複数のノズル開口１６Ａを含む噴射面１７を有する噴射ヘッド４を備えた流体噴射装置である。噴射ヘッド４は、噴射面１７上を摺動するとともにノズル開口１６Ａに対して進退する進退部材５０を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を噴射する複数のノズル開口を含む噴射面を有する噴射ヘッドを備えた流体噴射装置において、
前記噴射ヘッドは、前記噴射面上を摺動するとともに前記ノズル開口に対して進退する進退部材を有することを特徴とする流体噴射装置。
【請求項２】
前記進退部材は、前記ノズル開口に対して伸縮可能とされる伸縮部を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記伸縮部は、７０−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕから構成されることを特徴とする請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記伸縮部が、形状記憶合金であることを特徴とする請求項２に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
前記進退部材は、前記噴射面を摺動する側の端部に当該噴射面上を摺動するとともに前記ノズル開口を払拭する払拭部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記払拭部材は、弾性材料からなることを特徴とする請求項５に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記払拭部は、前記噴射面に対して傾けられた状態に設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体噴射装置は、流体を噴射可能な噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の流体を被記録材等に向けて噴射する装置である。流体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッド（噴射ヘッド）のノズルから液体状のインク（流体）をインク滴として記録紙等の被記録材に向けて吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式記録装置がある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置においては、記録ヘッドの噴射特性を維持するメンテナンス処理の一例として、ノズル開口が形成されたノズル開口形成面（噴射面）をワイプ部材で拭き取ることでノズル開口形成面に付着した異物等を除去するワイピング処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３４１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インクが固化することでノズル開口形成面に固着物が生じる可能性がある。上記従来技術のようにワイプ部材を用いてこのようなインクの固化物を除去するには強い払拭力が必要となる。すなわち、上述のワイプ部材をノズル開口形成面に強く押し付けた状態で用いる必要がある。すると、ワイプ部材によりノズル開口形成面にダメージを与える可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ノズル開口形成面にダメージを与えることなく固着物を除去できる、流体噴射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の流体噴射装置は、流体を噴射する複数のノズル開口を含む噴射面を有する噴射ヘッドを備えた流体噴射装置において、前記噴射ヘッドは、前記噴射面上を摺動するとともに前記ノズル開口に対して進退する進退部材を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の流体噴射装置によれば、進退部材によってノズル開口の周辺を払拭することができる。よって、ノズル開口の周辺に流体の固着物が付着した場合においても、進退部材により掻き取ることができる。また、進退部材は噴射面の面方向に沿って進退するため、進退部材の力を効率的に利用することができ、ノズル開口及びノズルにダメージを与えることなく、強い払拭力を得ることができる。
【０００８】
また、上記流体噴射装置においては、前記進退部材は、前記ノズル開口に対して伸縮可能とされる伸縮部を含むのが好ましい。
この構成によれば、伸縮部が伸びた際に、ノズル開口周辺の固着物を払拭することができる。また、伸縮部が縮んでいる状態では進退部材をノズル開口から退避させた状態とすることができる。よって、進退部材における進退構造を容易に実現することが可能となる。
【０００９】
また、上記流体噴射装置においては、前記伸縮部は、７０−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕから構成されるのが好ましい。
この構成によれば、伸縮部が高線膨張率かつ高抵抗値を有する材料から構成されたものとなる。よって、加熱により伸縮部が伸びることでノズル開口周辺の固着物を簡便且つ確実に払拭できる。
【００１０】
また、上記流体噴射装置においては、前記伸縮部が、形状記憶合金であるのが好ましい。
このようにすれば、ノズル開口に対して進退部材が進退する構造を簡便且つ確実に実現できる。
【００１１】
また、上記流体噴射装置においては、前記進退部材は、前記噴射面を摺動する側の端部に当該噴射面上を摺動するとともに前記ノズル開口を払拭する払拭部を備えるのが好ましい。
この構成によれば、払拭部を備えることでノズル開口を良好に払拭できる。
上記払拭部材は、弾性材料からなるのがより好ましい。
このようにすれば、例えばエラストマー等の弾性材料からなる払拭部によりノズル開口が払拭されるので、ノズルにダメージを与えることなく、ノズル開口の周辺に固着した流体を確実に掻き取ることができる。
【００１２】
また、上記流体噴射装置においては、前記払拭部は、前記噴射面に対して傾けられた状態に設けられるのが好ましい。
この構成によれば、払拭部は噴射面側に押し付けられる力が働くため、上述したようにノズル開口の周辺に固着した流体の掻き取り性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る流体噴射装置の実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態においては、流体噴射装置の一例として、記録媒体である記録紙にインク（流体）の滴を吐出（噴射）して、その記録紙に対する記録を実行するインクジェットプリンタ（以下、プリンタと称す）について説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るプリンタに係る構成を示す斜視図、図２は、平面図である。
図１及び図２に示すように、プリンタ１は、インクにより記録紙に対する記録を実行する記録ユニット２と、記録紙を搬送する記録紙搬送機構３とを備えている。
記録ユニット２は、インクを噴射する記録ヘッド４（噴射ヘッド）と、記録ヘッド４を支持しながら移動可能なキャリッジ５と、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、インクが噴射される記録紙を支持するプラテン６とを含む。
【００１５】
プリンタ１は、キャリッジ５を移動するモータ等を含むキャリッジ駆動装置７と、キャリッジ５の移動を案内するキャリッジガイド部材とを備えている。
キャリッジ５は、キャリッジガイド部材に案内されながら、キャリッジ駆動装置７によって、主走査方向に移動する。記録紙は、記録紙搬送機構３により、記録ユニット２に対して、主走査方向と交差する副走査方向に移動する。
【００１６】
また、プリンタ１は、記録紙を収容する給紙カセット９を備えている。
給紙カセット９は、プリンタ１の本体の背面側に、着脱可能に設けられている。給紙カセット９は、積層された複数の記録紙を収容可能に設けられている。
【００１７】
記録紙搬送機構３は、給紙カセット９の記録紙を搬出するための給紙ローラと、給紙ローラを駆動するモータ等を含む給紙ローラ駆動装置１０と、記録紙の移動を案内する記録紙ガイド部材１１と、給紙ローラに対して搬送方向の下流側に配置されている搬送ローラと、搬送ローラを駆動する搬送ローラ駆動装置と、記録ユニット２に対して搬送方向の下流側に配置されている排出ローラとを有している。
【００１８】
給紙ローラは、給紙カセット９に積層されている複数の記録紙のうち、最も上側に配置されている記録紙をピックアップし、給紙カセット９より搬出可能に構成されている。給紙カセット９の記録紙は、記録紙ガイド部材１１に案内されながら、給紙ローラ駆動装置１０によって駆動する給紙ローラによって、搬送ローラに送られる。搬送ローラに送られた記録紙は、搬送ローラ駆動装置によって駆動する搬送ローラにより、搬送方向の下流側に配置された記録ユニット２に搬送される。
【００１９】
記録ユニット２のプラテン６は、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、記録紙の下面を支持する。記録ヘッド４及びキャリッジ５は、プラテン６の上方に配置されている。記録紙搬送機構３は、記録ユニット２による記録動作と連動して、記録紙を副走査方向に搬送する。記録ユニット２で記録された記録紙は、排出ローラを含む記録紙搬送機構３によって、プリンタ１の正面側から排出される。
【００２０】
また、プリンタ１は、インクカートリッジのインクをキャリッジ５の記録ヘッド４に供給するインク供給チューブ１２を備えている。インクカートリッジのインクは、インク供給針を介してインク供給路に供給され、そのインク供給路より、インク供給チューブ１２を介して、キャリッジ５の記録ヘッド４に供給される。
また、プリンタ１は、記録ヘッド４をメンテナンス可能なメンテナンス装置１３を備えている。
【００２１】
メンテナンス装置１３は、キャッピング装置１４及びワイピング装置１５を含んでいる。キャッピング装置１４は、記録ヘッド４のノズルからインクを強制的に排出させる吸引動作や、非印字処理時におけるノズル１６の乾燥を防止するためのものである。また、ワイピング装置１５は記録ヘッド４のノズル基板表面を払拭するワイプ部材４４を備えたものである。このワイプ部材４４は、例えばエラストマー等の弾性部材から構成されている。
【００２２】
また、メンテナンス装置１３は、キャリッジ５及び記録ヘッド４のホームポジションに配置されている。ホームポジションは、キャリッジ５の移動領域内であって、記録ユニット２による記録動作が実行される記録領域の外側の端部領域に設定されている。
電源が切断されている間、あるいは長時間に亘って記録動作が実行されない場合、キャリッジ５及び記録ヘッド４は、ホームポジションに配置される。
【００２３】
図３は、記録ヘッド４の断面図である。
図３に示すように、記録ヘッド４は、ヘッド本体１８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２とを備えている。ノズル１６は、ノズル基板２１に形成されている。流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合して一体にしたものである。
【００２４】
記録ヘッド４は、ヘッド本体１８の内部に形成された収容空間２３と、収容空間２３に配置された駆動ユニット２４とを備えている。駆動ユニット２４は、複数の圧電素子２５と、圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６と、駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７とを備えている。圧電素子２５は、複数のノズル１６のそれぞれに対応するように設けられている。
【００２５】
また、記録ヘッド４は、ヘッド本体１８の内部に形成され、インクカートリッジからインク供給チューブ１２を介して供給されたインクが流れる内部流路２８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２によって形成され、内部流路２８と接続された共通インク室２９と、流路形成ユニット２２によって形成され、共通インク室２９と接続されたインク供給口３０と、流路形成ユニット２２によって形成され、インク供給口３０と接続された圧力室３１とを備えている。圧力室３１は、複数のノズル１６に対応するように複数設けられている。複数のノズル１６のそれぞれは、複数の圧力室３１のそれぞれに接続されている。
【００２６】
ヘッド本体１８は、合成樹脂で形成されている。振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工したものである。振動板１９の圧力室３１に対応する部分には、圧電素子２５の下端と接合される島部３２が形成されている。振動板１９の少なくとも一部は、圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形する。振動板１９と内部流路２８の下端近傍との間にはコンプライアンス部３３が形成されている。
流路基板２０は、内部流路２８の下端とノズル１６とを接続する共通インク室２９、インク供給口３０、及び圧力室３１それぞれの空間を形成するための凹部を有する。本実施形態においては、流路基板２０は、シリコンを異方性エッチングすることで形成されている。
【００２７】
ノズル基板２１は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材であり、所定方向に所定間隔（ピッチ）で配置されたノズル１６が複数形成されている。また、ノズル基板２１の下面には、これらノズル１６におけるノズル開口１６Ａが形成されている。このように、ノズル基板２１の下面は、複数のノズル開口１６Ａを含む噴射面１７を構成している。なお、本実施形態のノズル基板２１は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材である。噴射面１７には、詳細について後述する進退部材５０が設けられている。
【００２８】
このように構成されたプリンタ１は、インクを貯留するインク貯留部（流体貯留部）として、不図示のインクカートリッジを有し、このインクカートリッジからインク供給チューブを介して供給されたインクが図３に示した内部流路２８の上端に流入するように構成されている。内部流路２８の下端は、共通インク室２９に接続されており、インクカートリッジからインク供給チューブ１２を介して内部流路２８の上端に流入したインクは、内部流路２８を流れた後、共通インク室２９に供給される。共通インク室２９に供給されたインクは、インク供給口３０を介して、複数の圧力室３１のそれぞれに分配されるように供給される。
【００２９】
ケーブル２７を介して圧電素子２５に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室３１に接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。これにより、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１６から、インクが噴射（吐出）される。
このように、本実施形態の圧電素子２５は、ノズル１６よりインクを噴射するために、入力される駆動信号に基づいて、ノズル１６に接続された圧力室３１の圧力を変動させる。
【００３０】
図４は記録ヘッド４を噴射面１７側から視た平面構成を示す図である。上記ノズル開口１６Ａは、図４に示されるように、噴射面１７の長手方向に沿って複数配置されることでノズル開口列Ｌを構成している。本実施形態においては、噴射面１７に上記ノズル開口列Ｌが３列形成されている。また、記録ヘッド４は噴射面１７上を摺動するとともにノズル開口１６Ａに対して進退する進退部材５０を有している。本実施形態では、各ノズル開口列Ｌの各々に対応して進退部材５０が３つ設けられている。
【００３１】
図５は進退部材５０の構成及びその動作を説明するための図である。
進退部材５０は、図５（ａ）に示されるように、噴射面１７に固定される固定部５１と、ノズル開口１６Ａに対して伸縮可能とされる伸縮部５２と、を備える。伸縮部５２は、線膨張係数が大きく、かつ抵抗値が大きい金属から構成される。具体的に本実施形態では、伸縮部５２は７０Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕから構成される。
【００３２】
進退部材５０は、初期状態（非加熱状態）においてはノズル開口１６Ａから離間された状態（ノズル開口１６Ａを覆っていない状態）となっている。したがって、本実施形態において、進退部材５０は、例えば伸縮部５２に通電させることで伸縮部５２を加熱し、伸縮部５２自体をノズル開口１６Ａ側に延伸させる。このように伸縮部５２に通電することで、上述したような伸縮部５２におけるノズル開口１６Ａに対する進退構造を実現している。
【００３３】
上記進退部材５０は、記録ヘッド４が上述のホームポジションに配置された際に動作される。具体的には、進退部材５０は、記録ヘッド４がメンテナンス装置１３の上部に位置する際に動作される。
【００３４】
すなわち、上記進退部材５０は、記録ヘッド４からインクを噴射する印字処理を行う場合には、進退部材５０の伸縮部５２への通電は行われていない。よって、進退部材５０は、図５（ａ）に示されるようにノズル開口１６Ａから離間配置されており、進退部材５０（伸縮部５２）がインクを噴射するノズル開口１６Ａを塞いでしまうといった不具合が防止される。
【００３５】
ところで、記録ヘッド４は、上述のメンテナンス装置１３により所定のメンテナンス処理が行われている。所定のメンテナンス処理としては、上記メンテナンス装置１３を用いることで行われる。具体的なメンテナンス処理としては、記録ヘッド４の噴射面１７にキャッピング装置１４を当接することでノズル１６からインクを排出させる吸引動作や、ワイプ部材４４（ワイピング装置１５）による噴射面１７の払拭動作がある。なお、ワイプ部材４４は、上記進退部材５０に干渉しない形状となっている。このようなメンテナンス処理を行ったとしても、図５（ａ）に示されるように、記録ヘッド４はノズル開口１６Ａの周辺部に付着したインクが固化することで固着物６０が生じる場合がある。
【００３６】
このような固着物６０を従来のようにワイプ部材４４によって払拭することで除去する場合、十分な払拭力を得るためにワイプ部材４４を噴射面１７に強い力で押し付ける必要がある。この場合、ワイプ部材４４によりノズル開口１６Ａにダメージを与えるおそれがある。
【００３７】
これに対し、本実施形態に係るプリンタ１は、進退部材５０の伸縮部５２を加熱することで延伸させる。これにより、伸縮部５２は、図５（ｂ）に示されるように噴射面１７上を摺動するとともにノズル開口１６Ａを払拭する。よって、ノズル開口１６Ａの周辺部の固着物６０を掻き取ることができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、上記伸縮部５２（進退部材５０）が噴射面１７の面方向に沿って進退するため、伸縮部５２の延伸力を効率的に利用することで強い払拭力を得ることができる。したがって、ノズル開口１６Ａおよびノズル１６にダメージを与えることなく、強い払拭力によって上記固着物６０を確実に除去できる。
【００３９】
仮に、伸縮部５２により掻き取られた固着物６０が噴射面１７上に残った場合、ワイプ部材４４により噴射面１７上を払拭することで固着物６０を除去できる。このとき、固着物６０は伸縮部５２によって既に剥離しているので、噴射面１７にワイプ部材４４を強い力で押し付ける必要が無い。
【００４０】
また、進退部材５０を動作させる際、記録ヘッド４の噴射面１７にキャッピング装置１４を当接させるようにすることもできる。このようにすれば、伸縮部５２により掻き取られることで噴射面１７から落下した固着物６０をキャッピング装置１４内に確実に回収することができる。
【００４１】
上述したような固着物６０の掻き取りが終了した後、伸縮部５２への通電を中止する。すると、伸縮部５２は温度の低下とともに初期状態（図５（ａ）の状態）の大きさまで縮むことでノズル開口１６Ａから退避（離間）する。このとき、例えば伸縮部５２を冷却する冷却手段を設けることにより、伸縮部５２を短時間でノズル開口１６Ａから退避させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
続いて、上記プリンタ１の第２実施形態に係る構成について説明する。本実施例は進退部の構成が上記実施形態とは異なっており、それ以外の構成については同一となっている。そのため、上記実施形態と同一の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
【００４３】
図６は本実施例に係るプリンタ１の記録ヘッド４の噴射面１７に設けられた進退部材５０の周辺構造を示す斜視図である。図６に示されるように、本変形例に係る進退部材５０は、上記伸縮部５２における前記噴射面１７を摺動する側の端部に、噴射面１７上を摺動するとともにノズル開口１６Ａを払拭する払拭部５５が設けられている。このような払拭部５５を備えることで上述したようなノズル開口１６Ａの周辺部における固着物６０を良好に除去できるようになっている。
【００４４】
また、払拭部５５は、上記ワイプ部材４４と同様、例えばエラストマー等の弾性材料から構成されている。このように弾性材料からなる払拭部５５によりノズル開口１６Ａを払拭するので、ノズル１６にダメージを与えることなく、ノズル開口１６Ａの周辺に固着したインクの固着物６０を確実に掻き取ることができる。
【００４５】
また、上記払拭部５５は、上記噴射面１７に対して傾けられた状態（傾斜角度θをなす）で伸縮部５２に取付けられている。このような構成により、伸縮部５２に取付けられた払拭部５５は、噴射面１７側に対する押し付け力が付与された状態とされる。これにより、上述したようなノズル開口１６Ａの周辺に付着した固着物６０の掻き取り性を向上できる。
【００４６】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることはない。例えば、固定部５１に伸縮部５２を加熱する加熱手段を設け、伸縮部５２を直接加熱する構成、或いは伸縮部５２の下面側（噴射面１７と反対面）に加熱手段を直接設けるようにしてもよい。この場合、伸縮部５２は線膨張係数が大きい材料であれば十分であるため、伸縮部５２の材料として上記材料（７０Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ）以外のものを用いることができる。
【００４７】
また、上記伸縮部５２を形状記憶合金から構成してもよい。この場合、元の形状において図５（ｂ）に示したようにノズル開口１６Ａを払拭するものを用いる。そして、初期状態においては形状記憶合金を圧縮しておく。この構成によれば、上記実施形態と同様、所定温度以上に加熱された伸縮部５２は元の形状に戻る過程において噴射面１７上を摺動するとともにノズル開口１６Ａを払拭する。
【００４８】
また、上述のような払拭部５５を備えている場合、上記伸縮部５２は温度変化によって湾曲するバイメタルや、ピエゾ等の圧電素子に置き換え可能である。この場合、バイメタルおよび圧電素子の変位する方向を、上述の実施形態における上記伸縮部５２の伸縮方向（図６中矢印で示される方向）に一致させるようにすればよい。
【００４９】
また、上記実施形態ではキャリッジ５に搭載された記録ヘッド４が記録紙上を移動可能に構成された、所謂シリアル方式のインクジェット式プリンタに適用した場合について説明したが、本発明は印刷紙の幅員（最大記録紙幅）以上の長さに亘ってノズルが多数配列された、所謂ラインヘッド方式のインクジェット式プリンタについても適用可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、流体噴射装置として、インクジェット式プリンタに具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の流体（機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。
例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】プリンタの一実施例に係る構成を示す斜視図である。
【図２】プリンタの平面図である。
【図３】記録ヘッドの要部断面図である。
【図４】記録ヘッドを噴射面側から視た平面構成を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、進退部材の動作を説明するための図である。
【図６】第２実施形態に係るプリンタの要部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…プリンタ（流体噴射装置）、４…記録ヘッド（噴射ヘッド）、１６Ａ…ノズル開口、１７…噴射面、５０…進退部材、５２…伸縮部、５５…払拭部、６０…固着物
【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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