(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発光部を一方向に沿って配列した長尺状の複数のプリントヘッドを備え、前記発光部を発光させることによって像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置であって、
前記プリントヘッドは長手方向中央部分を支持する第１の支持手段を備え、
前記第１の支持手段は、前記プリントヘッドの長手方向中央部に設けられて長手方向と直交する方向に延びる板ばねと、前記板ばねの延び方向に設けられ前記板ばねの突出方向とは直交する方向の両端部が接触する略Ｖ字状を形成する一対の傾斜面と、を備え、
前記板ばねは、前記一対の傾斜面が互いに接近する方向に付勢されており、
前記プリントヘッドは、温度変化によって前記第１の支持手段を起点として長手方向両端側へ伸縮する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記プリントヘッドの長手方向一端側の発光部と長手方向他端側の発光部との間隔が４００mm以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記プリントヘッドの長手方向両端部を、各々長手方向に沿ってのみ移動可能に支持する第２の支持手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のデジタル複写機、プリンター等に用いられ、一直線状に並べられた複数個の発光部を有する長尺状のプリントヘッドを複数本備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置には、液晶シャッターやポリゴンミラーを用いたレーザー、ＬＥＤ  ＡＲＲＡＹなど、多くの方式が提案されている。
【０００３】
一方、出力される画像も単色だけでなく、多色のプリントを出力するものも多く提案されている。
【０００４】
従来より、ＬＥＤ  ＡＲＲＡＹを用いたＬＥＤ  ＰＲＩＮＴ  ＨＥＡＤ（以下ＬＰＨと略称する。）は、感光体に対してフォーカス方向を位置決めされた後、軸方向は片側の端面部を固定し、他側を開放（自由端）しておくのが一般的であった。
【０００５】
他側を開放しておくのは、熱膨張によってＬＰＨが曲がるのを防止するためである。
【０００６】
ところで、幅の狭い単色プリントの場合（即ち、ＬＰＨが比較的短い）は、ＬＰＨの熱膨張によって長手方向の寸法が変化しても、それは画像の倍率差として認識され、全体からみれば微々たるものであり、問題にはならなかった。
【０００７】
しかしながら、複数本のＬＰＨを用いて一つの画像を形成する場合、例えば、フルカラー或いは２色コピーなどでは、ＬＰＨの寸法が互いに僅かに変化しても画像で色ずれとなり、画質の低下を免れない。
【０００８】
以下に従来例の画像形成装置を図面に基づいて詳述する。
図８及び図９に示すように、従来の画像形成装置には、ＬＰＨ１００の長手方向両側にＬＰＨ固定壁１０２が設けられている。このＬＰＨ固定壁１００の各々内側には、一対の支持部材１０４が突出しており、支持部材１０４の間に形成される溝部分にＬＰＨ１００の端部付近が挿入されている。
【０００９】
ＬＰＨ１００の一端側には丸孔１０６が形成されており、他端側にはＬＰＨ１００の長手方向に沿って延びる長孔１０８が形成されている。
【００１０】
一方、支持部材１０４には、各々丸孔１１０が形成されている。
図９に示すように、丸孔１００には、ピン１１２が挿入されており、一方のピン１１２の中間部分は丸孔１０６を貫通しており、他方のピン１１２の中間部分は長孔１０８を貫通している。
【００１１】
ＬＰＨ１００の他端側に長孔１０８を形成したのは、熱膨張によってＬＰＨ１００が曲がるのを防止するためである。
【００１２】
図１０に示すように、ＬＰＨ１００（Ａ，Ｂ）は、例えばアルミニウム製の本体１０１（線膨張係数２３．８×１０−６）を備え、この本体１０１に複数個のＬＥＤ１１４を長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って一定のピッチで配置した基板１１６（例えば、ガラスエポキシ：線膨張係数１０×１０−６）が設けられている。
【００１３】
この基板１１６には、長手方向両端部に切り欠き１１８が、長手方向中央部に丸孔（図示せず）が形成されている。これら切り欠き１１８の中間部分及び丸孔には本体１０１に固定されたピン１２０が挿入されており、熱膨張によって基板１１６が曲がるのを防止している。なお、基板１１６は、温度変化により長手方向中央部を起点として長手方向両側に伸び縮みすることになる。
【００１４】
ところで、ＬＰＨ１００の温度が上昇すると、熱膨張により寸法が変化する。
材料の長さをＬ、材料に固有の線膨張係数をα、温度変化前後の温度差をΔＴとし、熱膨張によって変化した長さをΔＬとすると、一般に以下の式が成り立つ。
【００１５】
ΔＬ＝Ｌ×ΔＴ×α
即ち、Ｌが長ければ長いほど、ΔＴが大きければ大きいほど変化量（ΔＬ）は多くなる。
【００１６】
例えば、Ａ０版用のプリンターや複写機では、ＬＰＨの長さが非常に大きくなる（例えば、約１０００ｍｍ）。
【００１７】
また、一方のＬＰＨが画像のイメージを形成し、他方のＬＰＨが画像のバックを形成する機構をもった２色のプリンター等で主に線画を形成した場合は、バックを形成する側のＬＰＨの方がイメージを形成する側のＬＰＨよりも高温となり、二つのＬＰＨに温度差が生じる。これは、バックを形成する側のＬＰＨの方がＬＥＤの点灯量が多く、発熱量が多いためである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、二つのＬＰＨが上記のように固定された画像形成装置の場合、連続してプリント出力を行い、一方のＬＰＨ１００Ａよりも他方のＬＰＨ１００Ｂの方が高温になったとすると、図１０（Ｂ）に示すように、ＬＰＨ１００Ａでは長手方向中央ＣＬから右側端部のＬＥＤ１１４までの距離が１／２×Ｌ２  、ＬＰＨ１００Ｂでは長手方向中央ＣＬから右側端部のＬＥＤ１１４までの距離が１／２×（Ｌ２  ＋ΔＬ１  ＋ΔＬ２  ）となり、ＬＰＨ１００Ａの右側端部のＬＥＤ１１４とＬＰＨ１００Ｂの右側端部のＬＥＤ１１４との間に長手方向に１／２×（Ｌ２  ＋ΔＬ１  ＋ΔＬ２  ）−１／２×Ｌ２  ＝１／２×ΔＬ１  ＋１／２×ΔＬ２  のズレ（例えば、温度差が２０°Ｃ、Ｌ１  が１０００ｍｍ、Ｌ２  が９２０ｍｍの場合にズレ０．３３ｍｍ）が生じ、時間の経過と共に画質が劣化（色ずれ）する問題がある。
【００１９】
本発明は上記事実を考慮し、複数本のプリントヘッドを用いた場合の熱膨張差を軽減し、高画質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することが目的である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数個の発光部を一方向に沿って配列した長尺状の複数のプリントヘッドを備え、前記発光部を発光させることによって像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置であって、前記プリントヘッドは長手方向中央部分を支持する第１の支持手段を備え、前記第１の支持手段は、前記プリントヘッドの長手方向中央部に設けられて長手方向と直交する方向に延びる板ばねと、前記板ばねの延び方向に設けられ前記板ばねの突出方向とは直交する方向の両端部が接触する略Ｖ字状を形成する一対の傾斜面と、備え、前記板ばねは、前記一対の傾斜面が互いに接近する方向に付勢されており、前記プリントヘッドは、温度変化によって前記第１の支持手段を起点として長手方向両端側へ伸縮する、ことを特徴としている。
【００２１】
次に、請求項１に記載の画像形成装置の作用を説明する。
プリントヘッドには、複数個の発光部が一方向に沿って配列されている。これらの発光部を独立して発光させることにより像担持体上に静電潜像を形成することができる。
【００２２】
このプリントヘッドは長手方向中央部分が第１の支持手段によって支持されており、プリントヘッドに温度変化が生じると、第１の支持手段を起点として長手方向両端側へ伸縮する。従って、長手方向一端部を支持して長手方向他端側へ伸縮するようにプリントヘッドを支持する従来の支持方法に比較して、温度変化による発光部の変位が１／２となる。
【００２３】
このため、各プリントヘッドの温度変化にばらつきが生じた場合であっても、プリントヘッドによって形成された各静電潜像の位置ずれを、従来の支持方法に比較して１／２にすることができ、各プリントヘッドが異なる色の画像を形成するための潜像を形成する画像形成装置の場合には、画像の色ずれを少なくすることができる。なお、第１の支持手段は、板ばねの両端部が略Ｖ字状を形成する一対の傾斜面に当接し、かつ一対の傾斜面が互いに接近する方向（Ｖ字状の谷方向）に付勢されているので、プリントヘッドが一対の傾斜面の間に安定して支持される。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記プリントヘッドの長手方向一端側の発光部と長手方向他端側の発光部との間隔が４００ｍｍ以上であることを特徴としている。
【００２５】
請求項２に記載の画像形成装置の作用を説明する。
請求項２に記載の画像形成装置では、プリントヘッドの長手方向一端側の発光部と長手方向他端側の発光部との間隔が４００ｍｍ以上であるので、幅Ａ２サイズ以上の画像を形成することができる。
【００２６】
また、従来では色ずれが目立つような大きな画像（例えばＡ０版等）でも、色ずれが分からないようにすることが可能となる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記プリントヘッドの長手方向両端部を、各々長手方向に沿ってのみ移動可能に支持する第２の支持手段を有することを特徴としている。
【００２８】
請求項３に記載の画像形成装置の作用を説明する。
請求項３に記載の画像形成装置では、第２の支持手段がプリントヘッドの長手方向両端部を、各々長手方向に沿ってのみ移動可能に支持するので、熱膨張による伸縮は許容し、その他の方向の移動は阻止される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１乃至図７にしたがって説明する。
【００３２】
図１には、本発明の画像形成装置の一例としてのプリンタ１０の概略構成を示す。
【００３３】
この図１に示すように、プリンタ１０には、像担持体としての感光体ドラム１２を備えている。
【００３４】
感光体ドラム１２の外周側には、第１のＬＰＨ１４、第１の現像装置１６、第２のＬＰＨ１８及び第２の現像装置２０が、感光体ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って順に配置されている。
【００３５】
第１のＬＰＨ１４及び第２のＬＰＨ１８は同じ構成であるので、第１のＬＰＨ１４の構造を以下に説明する。
【００３６】
図２に示すように、第１のＬＰＨ１４は、アルミニウム合金（Ａ６０６３等）製（線膨張係数２３．８×１０−６）の長尺状の本体２２を備えており、感光体ドラム１２の回転軸と平行に設けられている。
【００３７】
本体２２の内部には、基板２４（ガラスエポキシ：線膨張係数１０×１０−６）が設けられている。
【００３８】
この基板２４には、長手方向両端部に切り欠き２５が、長手方向中央部に丸孔（図示せず）が形成されている。これら切り欠き２５の中間部分及び丸孔には本体２２に固定されたピン２７が挿入されており、熱膨張によって基板２４が曲がるのを防止している。
【００３９】
この基板２４の片面には、図２及び図７（Ａ）に示すように複数個のＬＥＤ２６が長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って一定のピッチで配置されている。
【００４０】
図７（Ａ）に示すように、本実施形態では、第１のＬＰＨ１４の長手方向一端側のＬＥＤ２６と長手方向他端側のＬＥＤ２６との間の距離Ｌ２  （３０°Ｃにて測定）が９２０ｍｍである。
【００４１】
図２に示すように、本体２２には、感光体ドラム１２側にＬＥＤ２６から射出されたビームＬＢを感光体ドラム１２の外周面に収束するためのセルフォックレンズ２８が各ＬＥＤ２６に対向して取り付けられており、反対側にＬＥＤ２６から発生する熱を放熱するための放熱板３０が取り付けられている。
【００４２】
各ＬＥＤ２６は、このプリンタ１０に接続された図示しない情報処理装置やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のネットワークを介して接続された情報処理装置等から送られてくるプリントデータに基づいて点灯するようになっている。
【００４３】
図１に示すように、感光体ドラム１２は、図示しないメインモータによって矢印Ａで示す所定の回転方向に一定角速度で回転される。
【００４４】
矢印Ａのドラム回転方向に沿って第１のＬＰＨ１４の上流側には、ドラム表面を一様に帯電させる帯電装置３２が配置されている。なお、本実施形態の感光体ドラム１２の表面は、マイナスに帯電される。
【００４５】
一様にマイナス帯電が行われたドラム表面は、先ず、第１のＬＰＨ１４から出射された光ビームＬＢにより第１の静電潜像が形成される。
【００４６】
この第１の静電潜像は、矢印Ａのドラム回転方向に沿って第１のＬＰＨ１４の下流側に配置された第１の現像装置１６の黒色のトナーによって現像される。
【００４７】
その後、ドラム表面は第２のＬＰＨ１８から出射された光ビームＬＢにより第２の静電潜像が形成される。
【００４８】
この第２の静電潜像は、矢印Ａのドラム回転方向に沿って第２のＬＰＨ１８の下流側に配置された第２の現像装置２０の赤色のトナーによって現像される。
【００４９】
なお、第１の現像装置１６及び第２の現像装置２０には、マイナスの現像バイアス電圧が印加されている。
【００５０】
本実施形態では、帯電装置３２によってドラム表面が、図１１に示すように、例えば、−７５０Ｖに帯電される。
【００５１】
第１のＬＰＨ１４の光ビームがドラム表面に照射されると、光ビームＬＢの照射された部位の電位が−１００Ｖとなり、この部分に黒色のトナーが付着し、黒色のトナー像が形成される。
【００５２】
次に、赤色の画像を形成しない部位に、第２のＬＰＨ１８の光ビームが照射される。第２のＬＰＨ１８の光ビームＬＢが照射された部分は、バイアス電位よりも若干マイナス側の電位となる。
【００５３】
ドラム表面のうち、光ビームの照射されなかった部分、即ち、−７５０Ｖに帯電している部位に、赤色のトナーが付着し、赤色のトナー像が形成される。
【００５４】
図１に示すように、第１の現像装置１６及び第２の現像装置２０によってドラム表面に形成された黒色及び赤色のトナー像は、感光体ドラム１２の回転によって転写装置３４がドラム表面と対向している位置まで移動し、ここへ送られてきた用紙３６に対して転写されることになる。
【００５５】
なお、転写装置３４には所定のプラスの直流バイアス電圧が印加され、これによって感光体ドラム１２上のマイナスに帯電したトナー粒子からなるトナー像が転写装置３４側に静電的に吸引され、用紙３６にトナー像が転写される。
【００５６】
トナー像が転写された用紙３６は、その後、ドラム表面から剥離され、定着装置３５によってトナー像が用紙３６上に定着される。
【００５７】
なお、トナー像転写後のドラム表面は、クリーニング装置３７に至り、不用なトナー粒子がドラム表面から掻き取られるようにして除去される。
【００５８】
清掃された感光体ドラム１２は、除電装置３８に対向して除電され、再び帯電装置３２によって一様に帯電され、次の画像形成プロセスに備えることになる。
【００５９】
次に、第１のＬＰＨ１４の支持構造を説明する。なお、第２のＬＰＨ１８の支持構造は、第１のＬＰＨ１４の支持構造と同一構造なので説明は省略する。
【００６０】
プリンタ１０の内部には、図３及び図４に示すように、ＬＰＨ固定壁４０とＬＰＨ固定壁４２とが互いに平行に配置されている。
【００６１】
図３に示すように、ＬＰＨ固定壁４０とＬＰＨ固定壁４２との間には、金属の丸棒から形成されたＬＰＨ固定バー４４が水平に配設されている。
【００６２】
このＬＰＨ固定バー４４は、固定ねじ４６によってＬＰＨ固定壁４０及びＬＰＨ固定壁４２に固定されている。
【００６３】
図３及び図５に示すように、ＬＰＨ固定バー４４の中央部分には、小径部４４Ａが形成されており、小径部４４Ａの両側には、各々傾斜面４４Ｂが形成されている。
【００６４】
図３及び図４に示すように、第１のＬＰＨ１４は、ＬＰＨ固定壁４０とＬＰＨ固定壁４２との間にＬＰＨ固定バー４４と平行に配置されている。
【００６５】
ＬＰＨ固定壁４０，４２の各々内側には、一対の支持部材５０が突出しており、支持部材５０の間に形成される溝部分に第１のＬＰＨ１４の端部付近が挿入されている。第１のＬＰＨ１４の端部付近は、支持部材５０の間の溝部分に挿入された状態で摺動自在となっている。
【００６６】
支持部材５０の中央部分には、丸孔５２が形成されている。
一方、第１のＬＰＨ１４の端部近傍には、各々長孔５４が形成されている。
【００６７】
支持部材５０に形成された丸孔５２にはピン５６が挿入されており、ピン５６の中間部分が第１のＬＰＨ１４の長孔５４の中間部分を貫通している。
【００６８】
なお、ピン５６には、支持部材５０からの抜け止めとして、一端側にフランジ５８が形成され、他端側には止め輪６０が取り付けられている。
【００６９】
第１のＬＰＨ１４の中央部分には、板ばね６２が固定されている。
板ばね６２には、ＬＰＨ固定バー４４に向かって延びる幅狭の一定幅の嵌合部６４が形成されている。
【００７０】
ここで、板ばね６２には、丸孔（図示せず）と、第１のＬＰＨ１４の長手方向に沿って長く形成された長孔６３とが形成されており、この丸孔と長孔６３に挿通させた止めねじ６５によって板ばね６２が第１のＬＰＨ１４に固定されている。これは、板ばね６２と第１のＬＰＨ１４との熱膨張差及び製作誤差によって板ばね６２を変形（湾曲）させないためである。
【００７１】
図３及び図６に示すように、この嵌合部６４は、ＬＰＨ固定バー４４の一方の傾斜面４４Ｂと他方の傾斜面４４Ｂとの間に挿入されており、図６に示すように若干量弾性変形した状態で、図５に示すように幅方向両端部が一方の傾斜面４４Ｂの中間部分と他方の傾斜面４４Ｂの中間部分とに押し付けられていることで、第１のＬＰＨ１４の軸方向の移動を阻止している。
【００７２】
なお、この板ばね６２は薄く、第１のＬＰＨ１４の軸方向には十分に強い強度を持っているが、軸方向とは直角方向の強度は弱く、第１のＬＰＨ１４やＬＰＨ固定バー４４を曲げることはなく、第１のＬＰＨ１４を軸方向に移動しないように支持することができる。
［作用］
次に本実施形態の作用を説明する。
【００７３】
図７（Ａ）には、第１のＬＰＨ１４と第２のＬＰＨ１８とに温度差が生じていない状態（例えば、連続してプリント出力を行う前、装置の作動前）が示されており、図７（Ｂ）にはプリント出力が行われて第１のＬＰＨ１４と第２のＬＰＨ１８とに温度差が生じた場合が示されている。
【００７４】
第１のＬＰＨ１４と第２のＬＰＨ１８とに温度差が生じていない状態では、図７（Ａ）に示すように、第１のＬＰＨ１４及び第２のＬＰＨ１８では、一端側のＬＥＤ２６と他端側のＬＥＤ２６との間の距離が各々Ｌ２  である。
【００７５】
プリント出力が行われて第１のＬＰＨ１４と第２のＬＰＨ１８とに温度差が生じ、例えば、第１のＬＰＨ１４の温度よりも第２のＬＰＨ１８の温度がΔＴ（°Ｃ）高くなった場合、第２のＬＰＨ１８の一端側のＬＥＤ２６と他端側のＬＥＤ２６との間の距離はＬ２  ＋ΔＬ２  となり、本体２２の長手方向中央ＣＬ（板ばね６２で支持されている部分）から端部のＬＥＤ２６までの距離は１／２×（Ｌ２  ＋ΔＬ２  ）となる。
【００７６】
一方、図１０に示す従来の片側支持方法の装置でＬＰＨ１００ＡとＬＰＨ１００Ｂとに同様な温度差が生じると、アルミニウム製の本体１０１の丸孔１０６と長孔１０８（図１０では図示せず）との間の距離がＬ１  （１０００ｍｍ）、一端側のＬＥＤ１１４と他端側のＬＥＤ１１４との間の距離がＬ２  （９２０ｍｍ）であるとすると、図１０（Ｂ）に示すように、本体１０１の長手方向中央ＣＬから例えば、右側端部のＬＥＤ１１４までの距離は、１／２×（Ｌ２  ＋ΔＬ１  ＋ΔＬ２  ）となる。
【００７７】
従って、長手方向中央ＣＬから右側端部のＬＥＤの位置について、本実施形態の装置と従来の装置との寸法差Δを比較すると（図７（Ｂ）と図１０（Ｂ）とを比較）、第１のＬＰＨ１４の温度が３０°Ｃ、第２のＬＰＨ１８の温度が５０°Ｃである場合以下のようになる。
【００７８】
0003620274.tif 000002
となり、従来（ズレ０．３３ｍｍ）よりも片側で約０．２４ｍｍずれが改善される。
【００７９】
このように、第１のＬＰＨ１４及び第２のＬＰＨ１８の長さが比較的長い場合であっても、黒色画像と赤色画像との色ずれは、最大部分でも人間の目の検出能力以下とする事が可能となり、画質の劣化とならない。
【００８０】
なお、第１のＬＰＨ１４及び第２のＬＰＨ１８において、嵌合部６４を設ける位置は必ずしも長手方向中央部分でなくても良い。嵌合部６４を設ける位置は長手方向中央部分とすることにより最大の効果を発揮するが、中央から離れるにしたがって小さくはなるが効果はある。
【００８１】
また、本実施形態では、２つのＬＰＨを用いたプリンタ１０の例を示したが、ＬＰＨの数は３個以上であっても良く、例えば、ＬＰＨをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分備えたフルカラーのプリンタに本発明は適用可能であることは勿論である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は上記の構成としたので、複数のプリントヘッドを用いた場合の熱膨張差を軽減し、高画質な画像を得ることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】第１のＬＰＨの斜視図である。
【図３】第１のＬＰＨの保持構造を示す平面図である。
【図４】第１のＬＰＨの保持構造を示す断面図である。
【図５】図３の５−５線断面図である。
【図６】図３の６−６線断面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は第１のＬＰＨと第２のＬＰＨとの熱膨張差を説明する説明図である。
【図８】従来のＬＰＨの保持構造を示す平面図である。
【図９】従来のＬＰＨの保持構造を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は従来の２つのＬＰＨの熱膨張差を説明する説明図である。
【図１１】ドラム表面の電位と画像の関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
１０    プリンタ（画像形成装置）
１２    感光体ドラム（像担持体）
２６    ＬＥＤ（発光部）
１４    第１のＬＰＨ（プリントヘッド）
１８    第１のＬＰＨ（プリントヘッド）
４４    ＬＰＨ固定バー（第１の支持手段）
６２    板ばね（第１の支持手段）
５０    支持部材（第２の支持手段）
４４Ｂ  傾斜面
【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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