(57)【要約】【課題】少ない個数の光源にて複数の感光体上に画像を形成することのできる、かつ、それぞれの感光体に画像を書き込む際の同期信号を確実に生成可能とした画像形成装置を得る。【解決手段】感光体ドラム１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋにビームで露光してトナー画像を形成し、該トナー画像を中間転写ベルトを介して転写材に転写する画像形成装置。ポリゴンミラー８で偏光されたビームＢＹＣ，ＢＭＫを切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋを光路に進退させることでビームＢＹ，ＢＣ，ＢＭ，ＢＫに切り替える。このとき、Ａ＋Ｂ１−Ｂ２＞Ｆ＋Ｅ×Ｄを満足させる。Ｄは感光体ドラムの回転周速度、Ｅは切替えミラーの切替え時間、Ｆは転写材の副走査方向長さである。また、水平同期信号を生成するＳＯＳセンサ３１にビームを分離するための平面ミラー３２は切替えミラー１０Ｃの前段に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を保持して並置された複数の感光体に、光源から放射されかつ光学系にて導かれたビームで露光し、それぞれの感光体上に形成されたトナー画像を転写体に転写する画像形成装置において、
前記光学系は、一の光源から放射されたビームの光路を、前記転写体の移動方向上流側に配置された第１の感光体に導く第１の光路と、下流側に配置された第２の感光体に導く第２の光路とに切り替える光学素子を備え、
以下の条件式を満足すること、
Ａ＋Ｂ１−Ｂ２＞Ｆ＋Ｅ×Ｄ
Ａ：第１感光体の転写位置から第２の感光体の転写位置までの距離
Ｂ１：第１の感光体の露光位置から転写位置までの距離
Ｂ２：第２の感光体の露光位置から転写位置までの距離
Ｄ：第１及び第２の感光体の回転周速度
Ｅ：光学素子の切替え時間
Ｆ：転写材の副走査方向長さ
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光学素子を第１の光路から第２の光路に切り替える時間Ｅ１よりも第２の光路から第１の光路に切り替える時間Ｅ２が長いとき、先に第１の光路に切り替えた状態で露光すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
所定の間隔を保持して並置された複数の感光体に、光源から放射されかつ光学系にて導かれたビームで露光し、それぞれの感光体上に形成されたトナー画像を転写体に転写する画像形成装置において、
前記光学系は、一の光源から放射されたビームの光路を、前記転写体の移動方向上流側に配置された第１の感光体に導く第１の光路と、下流側に配置された第２の感光体に導く第２の光路とに切り替える光学素子を備え、
それぞれの感光体に画像を書き込む際の同期信号を生成するビーム検出素子にビームを分離するための分離光学素子が前記光路切替え用光学素子の前段に配置されていること、
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、画像形成装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタにおいては、カラー画像を形成する機種が主流を占めている。カラー画像の形成には、画像をＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色に分解し、それぞれの色データに基づいて、並置された４本の感光体に順次画像を形成し、合成するタンデム方式が採用されている。
【０００３】
この種のタンデム方式で画像を感光体上に形成するレーザ走査光学装置として、光源部からのビームを偏向器で光路を時分割で切り替え、複数の感光体を露光することが知られており、特許文献１，２では、露光量を個別に設定したり、偏向部に２次元走査ミラーを用いることが記載されている。特許文献３には、光軸分離光学素子を用いて反射／透過によって光路を分離することが記載されている。
【０００４】
ところで、前記従来のレーザ走査光学装置においては、光源の個数は感光体の設置個数と同数（４色の画像を形成する四つの感光体に対して四つの光源）を必要としており、コストダウンの観点からは、光源の個数を減らすことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０２６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６０７号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、少ない個数の光源にて複数の感光体上に画像を形成することのできる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、複数の感光体への光路を切り替える場合に、それぞれの感光体に画像を書き込む際の同期信号を確実に生成可能とした画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態である画像形成装置は、
所定の間隔を保持して並置された複数の感光体に、光源から放射されかつ光学系にて導かれたビームで露光し、それぞれの感光体上に形成されたトナー画像を転写体に転写する画像形成装置において、
前記光学系は、一の光源から放射されたビームの光路を、前記転写体の移動方向上流側に配置された第１の感光体に導く第１の光路と、下流側に配置された第２の感光体に導く第２の光路とに切り替える光学素子を備え、
以下の条件式を満足すること、
Ａ＋Ｂ１−Ｂ２＞Ｆ＋Ｅ×Ｄ
Ａ：第１感光体の転写位置から第２の感光体の転写位置までの距離
Ｂ１：第１の感光体の露光位置から転写位置までの距離
Ｂ２：第２の感光体の露光位置から転写位置までの距離
Ｄ：第１及び第２の感光体の回転周速度
Ｅ：光学素子の切替え時間
Ｆ：転写材の副走査方向長さ
を特徴とする。
【０００９】
前記第１の形態である画像形成装置においては、前記条件式を満足することにより、転写体の移動方向に沿って並置された複数の感光体に対して一の光源の光路を切り替えることによって画像を形成することが可能になり、光源の個数が感光体の設置数に対して半減する。
【００１０】
第２の形態である画像形成装置は、
所定の間隔を保持して並置された複数の感光体に、光源から放射されかつ光学系にて導かれたビームで露光し、それぞれの感光体上に形成されたトナー画像を転写体に転写する画像形成装置において、
前記光学系は、一の光源から放射されたビームの光路を、前記転写体の移動方向上流側に配置された第１の感光体に導く第１の光路と、下流側に配置された第２の感光体に導く第２の光路とに切り替える光学素子を備え、
それぞれの感光体に画像を書き込む際の同期信号を生成するビーム検出素子にビームを分離するための分離光学素子が前記光路切替え用光学素子の前段に配置されていること、
を特徴とする。
【００１１】
前記第２の形態である画像形成装置においては、光路切替え用光学素子の前段で同期信号を生成するためのビームを分離するため、光路の切替え態様に拘わらず確実に同期信号が生成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少ない個数の光源にて複数の感光体上に画像を形成することができ、光源の個数を半減させてコストダウンを達成できる。また、複数の感光体への光路を切り替えた場合であっても、同期信号を確実に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】前記画像形成装置に搭載されているレーザ走査光学ユニットを示す平面図である。
【図３】前記レーザ走査光学ユニットの副走査方向の光路を示す説明図である。
【図４】前記レーザ走査光学ユニットの制御部を示すブロック図である。
【図５】前記レーザ走査光学ユニットの制御例を示すタイミングチャート図である。
【図６】制御のメインルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】制御のサブルーチン（プリント処理）を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を形成するように構成したものである。画像は、各画像形成ステーション１０１で形成され、中間転写ベルト１１２上で合成される。なお、各図面において、参照数字に付されているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの文字はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを意味している。
【００１６】
各画像形成ステーション１０１（１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ）は、その概略を説明すると、感光体ドラム１０２（１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ）、レーザ走査光学ユニット１０３、帯電チャージャ１０７（１０７Ｙ，１０７Ｍ，１０７Ｃ，１０７Ｋ）、現像器１０４（１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ）、転写チャージャ１０５（１０５Ｙ，１０５Ｍ．１０５Ｃ，１０５Ｋ）などを含む。レーザ走査光学ユニット１０３は画像形成ステーション１０１の上方に配置されている。
【００１７】
レーザ走査光学ユニット１０３から放射されたビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫが各感光体ドラム１０２を照射し、各色の画像を形成する。一方、画像形成ステーション１０１の直下には中間転写ベルト１１２がローラ１１３，１１４，１１５に無端状に張り渡され、矢印Ｚ方向に回転駆動され、駆動ローラ１１３を設置した部分であって中間転写ベルト１１２に対向する部分（２次転写部）には２次転写ローラ１１６が配置されている。また、画像形成装置の下段には、積載されている転写材を１枚ずつ給紙する自動給紙部１３０が設置されている。
【００１８】
画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどからＹＭＣＫごとの画像データとして画像メモリ４５（図４参照）に送信され、これらの画像データに基づいてレーザ走査光学ユニット１０３が駆動され、それぞれの感光体ドラム１０２上にトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１９】
各感光体ドラム１０２上に形成されたトナー画像は矢印Ｚ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１２上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ給紙部１３０から上方に給紙され、２次転写部で転写ローラ１１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１２から合成画像が２次転写される。その後、転写材は図示しない定着装置に搬送されてトナーの加熱定着が施され、画像形成装置の上面部に排出される。
【００２０】
２次転写部の直前には給紙された転写材を検出するためのＴＯＤセンサ１０６が設置され、転写材と中間転写ベルト１１２上の画像との同期をとっている。また、中間転写ベルト１１２上に形成されたレジスト補正用画像を検出するためのレジストセンサ１０５が設置されている。ベルト１１２上に各画像形成ステーション１０１ごとにレジスト補正用画像を形成し、該補正用画像をセンサ１０５で検出することで、各レーザビームＢＹ，ＢＭ，ＢＣ，ＢＫの発光タイミングを調整し、ＹＭＣＫの画像がベルト１１２上で正確に合成されるようにしている。
【００２１】
（レーザ走査光学ユニット、図２及び図３参照）
図２に示すように、レーザ走査光学ユニット１０３は、概略、光源部３とポリゴンミラー８と走査光学系１０とで構成され、これらの部材はハウジング２に収容されている。光源部３は、Ｙ色とＣ色に共用されるレーザダイオード４ＹＣと、Ｍ色とＫ色に共用されるレーザダイオード４ＭＫと、平面ミラー５，６と、シリンドリカルレンズ７とで構成されている。走査光学系１０は、走査レンズ１１，１２と、光路切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋと、平面ミラー１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋとで構成されている。光路切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋは、ビームＢＹＣ，ＢＭＫを反射する進入位置と透過させる退避位置とにステッピングモータなどで移動可能である。
【００２２】
各レーザダイオード４ＹＣ，４ＭＫから放射されたビームＢＹＣ，ＢＭＫは、図示しないコリメータレンズで平行光に変換され、ミラー５，６にてシリンドリカルレンズ７で副走査方向ｚに集光され、ポリゴンミラー８に導かれる。これらのビームＢＹＣ，ＢＭＫはポリゴンミラー８の回転に基づいて主走査方向ｙに等角速度で偏向され、走査レンズ１１，１２を透過することでｆθ特性を与えられ、かつ、必要な収差を補正される。
【００２３】
ビームＢＹＣ，ＢＭＫは中心光軸Ｐを中心として角度θでポリゴンミラー８で反射される。光路切替えミラー１３Ｃが光路から退避位置にあるとき、ビームＢＹＣはそのまま直進してミラー１４Ｙで反射され、ビームＢＹとして感光体ドラム１０２Ｙを主走査方向ｙに走査し、該ドラム１０２Ｙ上に静電潜像を形成する。また、光路切替えミラー１３Ｋが光路から退避位置にあるとき、ビームＢＭＫはそのまま直進してミラー１４Ｍで反射され、ビームＢＭとして感光体ドラム１０２Ｍを主走査方向ｙに走査し、該ドラム１０２Ｍ上に静電潜像を形成する。一方、光路切替えミラー１３Ｃが光路への進入位置にあるとき、ビームＢＹＣはミラー１３Ｃで反射され、さらにミラー１４Ｃで反射され、ビームＢＣとして感光体ドラム１０２Ｃを主走査方向ｙに走査し、該ドラム１０２Ｃ上に静電潜像を形成する。また、光路切替えミラー１３Ｋが光路への進入位置にあるとき、ビームＢＭＫはミラー１３Ｋで反射され、さらにミラー１４Ｋで反射され、ビームＢＫとして感光体ドラム１０２Ｋを主走査方向ｙに走査し、該ドラム１０２Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００２４】
さらに、走査光学系１０には、それぞれの感光体ドラム１０２に画像を書き込む際の水平同期信号を生成するためのＳＯＳセンサ（フォトダイオード）３１が配置されている。このＳＯＳセンサ３１に画像データによる変調駆動前の強制発光ビームを導くために、ビームＢＹＣを光路切替えミラー１３Ｃの直前で分離するために平面ミラー３２が配置され、平面ミラー３２で分離されたビームＢＨは集光レンズ３３を介してＳＯＳセンサ３１に入射する。なお、ＳＯＳ３１の受光信号にて水平同期信号を生成し、画像書出しタイミングを制御する処理については従来周知であり、詳細な説明は省略する。
【００２５】
（制御部、図４参照）
次に、レーザ走査光学ユニット１０３の制御部を図４を参照して説明する。この制御部は、概略、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）４０と駆動用クロック発生回路４１と画像メモリ４５とで構成されている。ＣＰＵ４０は、ポリゴンミラー８を駆動するモータ３５の制御を行い、ＳＯＳセンサ３１に入射したビームが光電変換され、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０はこの信号をデジタル化して水平同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。
【００２６】
また、ＣＰＵ４０にはＴＯＤセンサ１０６からの転写材検出信号、レジストセンサ１０５からの補正用画像の検出信号が入力される。ＣＰＵ４０は、レジストセンサ１０５の検出信号に基づいて、画像の主走査位置及び副走査位置、主走査倍率などのレジスト補正値を演算する。また、ＣＰＵ４０は、水平同期信号ＨＳＹＮＣを得るための強制発光を制御し、さらに、補正用画像を描画するための発光を制御する。
【００２７】
ＣＰＵ４０は、画像メモリ４５に対して、水平同期信号ＨＳＹＮＣと画像要求信号ＴＯＤを出力する。画像メモリ４５は、複数の副走査カウンタを搭載しており、信号ＴＯＤをトリガに水平同期信号ＨＳＹＮＣをカウントし、副走査レジストを合わせて、かつ、主走査レジストも合わせて、画像データＹ／Ｃ，Ｍ／ＫをＬＤドライバ４３Ｙ／Ｃ，４３Ｍ／Ｋに出力する。この出力はＣＰＵ４０がレジスト補正結果を受けて演算した結果が含まれたタイミングで行われる。
【００２８】
また、ＬＤドライバ４３Ｙ／Ｃ，４３Ｍ／Ｋに出力する画像データＤＡＴＡは、レーザダイオード４ＹＣ，４ＭＫから放射されるビームの相対位置に応じて、感光体ドラム１０２上での主走査方向位置を調整する。さらに、ＣＰＵ４０は、切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋの駆動モータ３７Ｃ，３７Ｋに対して進入／退避の信号を出力する。ＣＰＵ４０はそれ以外に画像形成装置内の各種機器を制御する。例えば、感光体ドラム１０２の駆動モータ３６に回転制御信号Ｐ／ＣＭや、ＬＤドライバ４３Ｙ／Ｃ，４３Ｍ／Ｋに発光光量制御信号ＬＤＰＣＹ／Ｃ，ＬＤＰＣＭ／Ｋを出力する。
【００２９】
（画像形成制御、図５参照）
ここで、本実施例における画像形成制御について図５を参照して説明する。図５において、“ＯＮ”が動作状態、“ＯＦＦ”が非動作状態を示している。本実施例では、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｋの順序で画像形成が進行する。そして、Ｙ，Ｃを一の光源（レーザダイオード４ＹＣ）で露光し、Ｍ，Ｋを一の光源（レーザダイオード４ＭＫ）で露光する。それゆえ、ＹとＣ、ＭとＫが同じタイミングで重ならない（発光しない）ように制御する。
【００３０】
まず、ＴＯＤセンサ１０６で１枚目の転写材Ｓ１の先端を検出すると、それから時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で各副走査方向のカウンタが動作を開始し、水平同期信号ＨＳＹＮＣをカウントし、画像データを出力するタイミングを決定する。切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋは当初退避（透過）位置に設定されている。このとき、ビームＢＹ，ＢＭが感光体ドラム１０２Ｙ，１０２Ｍを露光し、画像を形成する。感光体ドラム１０２Ｙへの印字が終了すると切替えミラー１３Ｃを光路に進入させ、ビームＢＣが感光体ドラム１０２Ｃを露光し、画像を形成する。また、感光体ドラム１０２Ｍへの印字が終了すると切替えミラー１３Ｋを光路に進入させ、ビームＢＫが感光体ドラム１０２Ｋを露光し、画像を形成する。これにて、１枚目の画像が中間転写ベルト１１２上で合成され、転写材Ｓ１に転写される。
【００３１】
２枚目の転写材Ｓ２に関しては、その先端をＴＯＤセンサ１０６で検出すると、まず、切替えミラー１３Ｃを退避位置へ移動させる。また、感光体ドラム１０２Ｋに対して１枚目の画像形成が終了した時点で切替えミラー１３Ｋを退避位置へ移動させる。その後は、前記１枚目の画像形成と同じ制御で切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋを動作させ、各感光体ドラム１０２上に画像を形成する。
【００３２】
以上の画像形成制御が成立するためには、基本的には、転写材の副走査方向の長さが同じ光源で露光される感光体ドラム１０２の配置間隔よりも短いことが必要となる。より、具体的には、条件式Ａ＋Ｂ１−Ｂ２＞Ｆ＋Ｅ×Ｄ（図３参照）を満足することが必要である。
【００３３】
ここで、前記パラメータは以下に定義するとおりである。なお、ここでは感光体ドラム１０２Ｙ，１０２Ｃとの関係で定義するが、感光体ドラム１０２Ｍ，１０２Ｋの関係も同様である。
Ａ：ドラム１０２Ｙの転写位置からドラム１０２Ｃの転写位置までの距離
Ｂ１：ドラム１０２Ｙの露光位置から転写位置までの距離
Ｂ２：ドラム１０２Ｃの露光位置から転写位置までの距離
Ｄ：ドラム１０２Ｙ，１０２Ｃの回転周速度
Ｅ：切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋの切替え時間
Ｆ：転写材の副走査方向ｚの長さ
【００３４】
前記条件式を満足することにより、中間転写ベルト１１２の移動方向に沿って並置された複数の感光体ドラム１０２に対して一の光源（レーザダイオード４ＹＣ，４ＭＫ）の光路を切り替えることによって光源の個数が感光体ドラム１０２の設置数に対して半減させた状態でカラー画像を形成することが可能である。
【００３５】
切替えミラー１３Ｃ，１３Ｋを進入位置から退避位置へ切り替える時間Ｅ１と、退避位置から進入位置へ切り替える時間Ｅ２との関係が、Ｅ１＜Ｅ２にあれば、１枚の画像形成処理において、先に進入位置に切り替えた状態で露光を行う。退避位置から進入位置への切替え時間Ｅ２は多少時間がかかるとしても、転写材の搬送間隔が介在するので切替えに時間的な余裕があることによる。
【００３６】
また、本実施例においては、水平同期信号を生成するＳＯＳセンサ３１にビームを分離するための平面ミラー３２を、切替えミラー１３Ｃの前段に配置している。これにて、光路の切替え態様に拘わらず確実に水平同期信号を得ることができる。
【００３７】
（制御手順、図６及び図７参照）
次に、前記ＣＰＵ４０による制御手順を説明する。図６は制御のメインルーチンを示し、電源が投入されると、まず、ＣＰＵ４０に内蔵されているＲＡＭやタイマを初期化し（ステップＳ１）、内部タイマをセットする（ステップＳ２）。その後、順次、プリント前設定（ステップＳ３）、画像メモリ処理（ステップＳ４）、プリント処理（ステップＳ５）、温度制御や紙詰まり検出などのその他の処理（ステップＳ６）を実行し、内部タイマの終了を待って（ステップＳ７でＹＥＳ）ステップＳ２へ戻る。
【００３８】
図７は前記ステップＳ５で実行されるプリント処理のサブルーチンを示す。まず、Ｙ色の画像形成の終了を確認すると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、切替えミラー１３Ｃを進入位置に切り替える（ステップＳ１２）。Ｍ色の画像形成の終了を確認すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、切替えミラー１３Ｋを進入位置に切り替える（ステップＳ１４）。次に、Ｃ色の画像形成の終了を確認すると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、切替えミラー１３Ｃを退避位置に切り替える（ステップＳ１６）。Ｋ色の画像形成の終了を確認すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、切替えミラー１３Ｋを退避位置に切り替える（ステップＳ１８）。その他のプリント処理はステップＳ１９で実行する。
【００３９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４０】
例えば、それぞれの光源は一つの発光源を有するものであっても、複数の発光源を有するマルチビーム方式であってもよい。また、画像形成ステーションの構成や制御部の構成などは任意であり、中間転写ベルトを用いることなく、感光体ドラムから転写材に直接的に画像を転写する方式であってもよい。
【００４１】
また、光路を切り替える光学素子としては、前記実施例で示したように、光路に進退可能なミラーに限らず、光の透過／反射を切替え可能なシャッタであってもよく、液晶などの光学素子であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、少ない個数の光源にて複数の感光体上に画像を形成できる点、水平同期信号を確実に生成できる点で優れている。
【符号の説明】
【００４３】
３…光源部
４ＹＣ，４ＭＫ…レーザダイオード
１０…走査光学系
１３Ｃ，１３Ｋ…切替えミラー
３１…ＳＯＳセンサ
３２…分離用平面ミラー
４０…ＣＰＵ
１０２…感光体ドラム
１０１…画像形成ステーション
１０３…レーザ走査光学ユニット
【図１】
2011186368.tif 000003
【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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