(57)【要約】【課題】画像を保持する保持体の速度の変化に依存する画像領域内の画像濃度の変動を抑止する。【解決手段】実施形態において、定着装置は、シート媒体に固定するトナー及びシート媒体を加熱する加熱部と、前記加熱部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記加熱部の温度と予め規定した定着完了までの条件に従い、加熱部への電力供給を停止する制御部と、を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート媒体に固定するトナー及びシート媒体を加熱する加熱部と、
前記加熱部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した前記加熱部の温度と予め規定した定着完了までの条件に従い、加熱部への電力供給を停止する制御部と、
を具備する定着装置。
【請求項２】
前記定着完了までの条件は、定着完了までの時間を含む請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着完了までの条件は、定着完了までの残りシート媒体の枚数を含む請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着完了までの条件は、加熱部の長手方向中央の温度と加熱部の長手方向端部の温度差を含む請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着完了までの条件は、引き続く画像形成指示が所定時間後である場合を含む請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
シート媒体に固定する可視化材及びシート媒体を加熱し、
検出した加熱部の温度と予め規定した定着完了条件に従い、加熱のための電力供給を停止する定着装置の温度制御方法。
【請求項７】
出力画像にトナーを提供し、トナー像を形成するトナー像形成部と、
形成したトナー像をシート媒体に移動するトナー像移動部と、
シート媒体を加熱し、トナー像を溶かす加熱部と、
シート媒体と溶けたトナー像に圧力を与える加圧部と、
前記加熱部または加圧部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した加熱部または加圧の温度とシート媒体にトナー像を移動する残り回数に従い、加熱部への電力供給を停止する制御部と、
を具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、画像形成装置、画像形成装置に用いる定着装置及び定着装置の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、画像情報に対応するトナー（可視化材）像を、シート媒体に移動し、可視像をシート体に一体化してハードコピーとする。定着装置は、トナーをシート媒体に一体化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１４２８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１１９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態において、画像形成装置は、ジョブ終了と同時に次のジョブの制御に移行する。しかしながら、加熱ローラを有する定着装置では、熱の余剰分があるため、ジョブ終了まで加熱することで、定着装置に無駄なエネルギーを与えることに他ならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態において、定着装置は、シート媒体に固定するトナー及びシート媒体を加熱する加熱部と、前記加熱部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した前記加熱部の温度と予め規定した定着完了までの条件に従い、加熱部への電力供給を停止する制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】実施形態の画像形成装置の一例を示す概略図。
【図１Ｂ】実施形態の画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】実施形態の定着装置の一例を示す概略図。
【図３】実施形態の定着装置の一例を示す概略図。
【図４】実施形態の定着装置の温度条件の一例を示す概略図。
【図５】実施形態の定着温度条件（ランプ駆動信号、加熱ローラ温度、加圧ローラ温度）の一例を示す概略図。
【図６】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図７】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図８】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図９】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図１０】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図１１】実施形態の定着温度の温度制御の一例を示す概略図。
【図１２】実施形態の定着装置の一例を示す概略図。
【図１３】実施形態の定着装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１Ａに示す画像形成装置（マルチファンクショナルプリフェラル、以下単にＭＦＰと称する）１０１は、帯電部１、書込（露光）部２、画像形成部（潜像形成、現像、転写及び清掃）３、原稿読取部４、現像部５、転写部６、クリーニング（清掃）部７、除電部８、及び定着部９を、少なくとも、含む。
【０００９】
帯電部１は、以下に説明する画像形成部３が含む像担持体、例えば円筒ドラム３１の表面に感光体層に所定極性の電荷（本例では「−（マイナス）」）を与える。なお、像担持体は、円筒ドラム状に限らず、エンドレスベルトやエンドレスベルトの内側に円筒ドラム状の部材が位置するものであってもよい。
【００１０】
書き込み（露光）部２は、帯電部１が帯電した円筒ドラム（以下、感光体ドラムと呼称する）３１の表面の感光体層に、画像形成の対象である画像情報に対応して光強度が変化する露光光、例えばレーザビームを照射して感光体層の電位を変化する。電位が変化した部分が、潜像となる。画像情報は、以下に説明する原稿読み取り部４、または図示しない外部装置、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、あるいはＦＡＸ（ファクシミリ）が提供する。感光体ドラム３１は、例えば外径が１００ｍｍで、金属基体（中空アルミニウム）の表面に感光体層を備える。感光体層は、例えば有機感光体（ＯＰＣ）を含む。
【００１１】
画像形成（潜像形成−現像−転写−クリーニング）部３は、潜像を現像装置（現像手段）５が提供するトナー（可視化剤）が現像（可視化）したトナー像を、自身の回転により、転写部６、クリーニング部７及び除電部８に、搬送する。感光体ドラム３１は、例えば時計回り（ＣＷ（クロックワイズ）方向）に所定の速度で回転する。
【００１２】
原稿読み取り部４は、原稿読み取り装置を含む。原稿読み取り装置は、例えば６００ｄｐｉ（ドットパーインチ）／７５００画素（長手方向総画素数）のＣＣＤセンサを含み、照明した光の反射光信号である画像情報を電気信号に変換する。
【００１３】
現像部５は、マグネットローラ、マグネットローラの外周に位置し、外周を回転する現像スリーブを含む。マグネットローラは、現像スリーブ表面を、現像スリーブの回転により移動するトナーを磁気により吸着しながら、感光体ドラム（像担持体）３１の表面の潜像に選択的に提供する。現像スリーブと感光体ドラムと間の間隔は、感光体ドラム表面と接するガイドローラが管理する。現像スリーブは、非磁性材料、例えばステンレス鋼あるいはアルミニウムで形成する。
【００１４】
転写手段（剥離手段）６は、転写ローラが提供する電界により、トナー像を用紙搬送ベルトが搬送する用紙に移動する（転写ローラが提供する電界を受けたトナー像を形成する各トナーが用紙に移動する）。剥離手段は、感光体ドラム３１表面からトナー（トナー像）と用紙を分離する。
【００１５】
クリーニング部７は、除去機構、例えばブラシ体（またはブラシが円筒状であるブラシローラ）が掻き落とした転写残りトナー（廃トナー）あるいは用紙の繊維片や表面コート剤等もしくは用紙とともに搬送される異物を廃トナー／異物収納部が収容する。
【００１６】
除電部８は、像担持体３１の表面の感光体層の電位を、帯電部１が帯電する前の初期状態に戻す（感光体の残留電荷を除去する）。除電部８は、例えば７７０ｎｍよりも波長の長い赤の光を出力するＬＥＤ素子をドラム３１の軸線方向に並べたＬＥＤアレイを含む。
【００１７】
上述した画像形成装置１０１は、画像形成部３の転写部６に用紙を供給する給紙部１１と定着部９でトナー像が固定された用紙を受け取る排紙部１２とさらに有し、原稿画像読み取り部４もしくは図示しない外部装置、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）、あるいはＦＡＸ（ファクシミリ）が提供する画像情報に対応するトナー像を形成する。
【００１８】
操作部または外部装置からの画像形成の指示に従い、制御部１３の制御により動作する画像形成部３のプロセス制御及び定着部９の定着温度制御が開始し、原稿読み取り装置４もしくは外部装置が入力する画像情報に応じて、画像形成部３における潜像形成−現像−転写−クリーニング、転写／剥離部６による給紙部１１からの用紙へのトナー像の移動及び用紙の搬送制御等により、複写出力もしくはプリントアウト（プリント出力）が出力される。
【００１９】
制御部１３は、図１Ｂに一例を示すが、ＡＤＦ４ａ及び読み取りユニット４により取得した画像情報に対応する出力画像（アウトプット）の枚数、出力画像倍率、シート媒体の大きさ（サイズ）、プリント開始信号、等の入力が可能な入力部１７からの入力値を受けつけるインタフェース１３１、入力された数値データ（入力値）、及び取得した（入力された）画像情報、等を保持するメモリユニット１３３、残り画像出力枚数をカウントするカウンタ１３５、カウンタ１３５が保持する残り画像出力枚数を参照し、画像出力終了迄の時間を求めるタイマユニット１３７及び主制御装置（ＣＰＵ）１３９、等を含む。
【００２０】
定着部９は、図２に一例を示すが、少なくとも一方が弾性変形して密着するニップ領域９０を提供する第一ローラ９１（例えば、φ３０ｍｍ）と第二ローラ９２（例えば、φ３０ｍｍ）とを含む。第一ローラ９１または第二ローラ９２を支持するローラ支持体９３に圧力を与えるスプリング９４により、一方のローラの外周面が他方のローラの外周面に接する。なお、以下、第一ローラ９１を加熱ローラ、第二ローラ９２を加圧ローラと定義する。
【００２１】
加熱ローラ９１は、材質が、例えばアルミニウムで、厚さが、例えば０．８ｍｍである。ローラ表面に、フッ素樹脂（４フッ化エチレン樹脂）等の離型層を伴う。
【００２２】
加圧ローラ９２は、心金９２ａの周囲に、例えばシリコンゴムあるいはフッ素ゴム、等による弾性層９２ｂを伴う。
【００２３】
加熱装置９５が、加熱ローラ９１の内側に位置する。加熱装置９５は、加熱源にヒータランプ、例えばハロゲンランプを含む。ランプは２本で、それぞれ、例えば６００Ｗである。
【００２４】
それぞれのランプ９５ａ、９５ｂは、図３に一例を示すが、それぞれのローラが必要とする加熱位置に合わせた異なる配光分布を有する。それぞれのランプ９５ａ、９５ｂは、ヒータランプ駆動回路１５により所定タイミングで点灯される（回路１５がランプ９５ａ、９５ｂに給電する）。
【００２５】
加熱ローラ９１には、長手方向の概ね中央及び端部のそれぞれに、ローラ表面の温度を検出するサーミスタ（温度センサ）９６、９７が位置する。加圧ローラ９２の長手方向の概ね中央に、サーミスタ（温度センサ）９８が位置する。
【００２６】
なお、図１２に示すように、加圧ローラ９２と接するベルト体９９と加圧ローラ９２とベルト体９９との間でニップを形成するベルトローラ１９１を用い、加熱ローラ９１が直接加圧ローラ９２と接触しない構成も可能である。この場合、加熱装置９５を、ベルト体９９の外周側に位置することもできる。
【００２７】
また、図１３に示すように、加熱ローラ９１と接するベルト体９９と加熱ローラ９１とベルト体９９との間でニップを形成するベルトローラ２９１を用い、加圧ローラ９２が直接加熱ローラ９１と接触しない構成も可能である。
【００２８】
図４は、加熱ローラ温度と加圧ローラ温度により規定される定着ＯＫ（良好）温度領域を表す。
【００２９】
図４から、加熱ローラ９１及び加圧ローラ９２の温度が、符号Ａにより示す、定着ＯＫ（良好）領域内であれば、定着不良等の不具合画像は発生しない。図４において、符号Ｂにより示す領域は、特定の条件で定着不良が生じることのある温度領域を示す。例えば、厚さが１００ｇ／ｍ２より厚いシート媒体に対する画像形成やトナー層が厚いフルカラー画像出力においては定着動作を停止し、加熱ローラ９１及び加圧ローラ９２の温度が符号Ａに示す温度領域の温度を用いることが好ましい。
【００３０】
ところで、連続した、あるいは１枚のみの画像形成中、すなわち定着動作中において、引き続く画像形成（の指示または入力）がない場合、定着終了（シート媒体排出）時の加熱ローラ９１及び加圧ローラ９２の温度は、仮に次のシート媒体が存在する場合、トナー像の定着が可能な程度を有する。従って、連続した定着動作中において、残り定着枚数が所定枚数に達した時点で、ランプへの給電を止めたとしても、最終のシート媒体に対するトナー像の定着が可能である。また、引き続く画像形成がない場合、レディ後半（画像形成の指示（入力）がない待機状態が一定期間継続する際に、レディ状態になった時点から所定期間経過後）では、消費電力を抑止するため、省電力（スリープ）モードが設定される。
【００３１】
従って、次の画像形成が指示された時点で、加熱ローラ９１及び加圧ローラ９２の温度を所定時間内で、図４の領域Ｂまたは領域Ａ内に復帰できる条件を満足するならば、スリープモードへの移行に先立って、加熱ローラ９１内のヒータランプ９９ａ、９９ｂへの給電を停止することができる。
【００３２】
詳細には、レディ後半におけるランプへの給電停止の時間は、次の画像形成が指示（入力）された場合に、トナーを保持したシート媒体が定着装置９のニップ９０を通過するまでの時間内で以下に説明する復帰限界温度Ｄを実現できる時間であり、以下の（１）式で求めることができる。
【００３３】
Ｄ  ＝  Ｃ−Ａ×Ｂ  ＝  １５０＜℃＞      ・・・（１）    
Ａ：ランプオフから定着ＯＫ（レディ）までの復帰時間  ３＜秒＞    
Ｂ：上昇温度速度＝１０＜℃／秒＞    
Ｃ：ランプオフ開始温度＝１８０＜℃＞    
すなわち、スリープモード直前の加熱ローラ９１（または加圧ローラ９２）の温度（下限温度）が１５０℃＜Ａ＞であり、ランプの加熱能力が毎秒１０℃＜Ｂ＞であるならば、ランプオフ時のローラ９１（または９２の温度が）１８０℃＜Ｃ＞であることにより、３０℃の温度減衰（低下）が許容される。温度が３０℃低下する時間は、ＭＦＰ１０１の画像処理速度（単位時間当たりの定着枚数）に依存するが、例えば９０秒であるならば、レディ後半（引き続く画像形成が設定されていない場合）において、最大で９０秒の間、ランプ９９ａ、９９ｂへの給電を停止できる（回路１５がランプへの電力供給を一時的に停止する）。
【００３４】
このことは、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、Ｄで示す領域（定着終了直前）及びＥで示す領域（上記レディ後半）のそれぞれにおいて、ランプ９５ａ、９５ｂが消費する電力を、点線で示す一般的な制御に比較して、低減できる。なお、図５（ｂ）、（ｃ）は、ローラ９１、９２の温度を示すが、消費電力は、それぞれが示す曲線を時間で積分した値に概ね等しい。
【００３５】
図６は、図５（ｂ）、（ｃ）に示したヒータランプの温度制御の一例を示す。図６においては、加熱ローラ９１の温度（センタ）すなわちサーミスタ９６の出力と加圧ローラ９２の温度すなわちサーミスタ９８の出力を用いて、レディ移行前のランプの点灯時間／デューティを制御することができる。
【００３６】
詳細には、プリント開始信号に引き続く所定枚数の画像形成すなわちシート媒体へのトナー像の定着中に、プリント終了１０秒前に加圧ローラ９２の温度を測定し［０１］、プリント終了１０秒前に加熱ローラ９１の温度（センタ）を測定する［０２］。なお、プリント終了１０秒前という判定条件は、タイマユニット１３７及びＣＰＵ１３９により、残り定着枚数（入力部１７に入力のあった出力枚数から求めることができる）、あるいは残り定着枚数及びサイズに基づいて任意に設定される。  
測定した加圧ローラ９２の温度が８０℃以上で［０３−Ｙ］、（かつ）加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃以上であれば［０４−Ｙ］、ヒータランプ９５ａ、９５ｂを、図７のパターンＡに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンＡ））［０５］。
【００３７】
測定した加圧ローラ９２の温度が８０℃以上で［０３−Ｙ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃未満であれば［０４−Ｎ］、図７のパターンＢに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンＢ））［０６］。
【００３８】
測定した加圧ローラ９２の温度が８０℃未満で［０３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃以上であれば［０７−Ｙ］、図７のパターンＣに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンＣ））［０８］。
【００３９】
測定した加圧ローラ９２の温度が８０℃未満で［０３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃未満であれば［０７−Ｎ］、図７のパターンＤに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンＤ））［０９］。
【００４０】
図７から明らかであるが、図６に示したパターンＡ−Ｄは、ランプ９５ａ、９５ｂの消灯（オフ）時のタイミングが異なる。
【００４１】
図８は、図５（ｂ）、（ｃ）に示したヒータランプの温度制御の一例を示す。図８においては、加熱ローラ９１の温度（センタ）すなわちサーミスタ９６の出力と加熱ローラ９１の温度（端部）すなわちサーミスタ９７の出力を用いて、レディ移行前のランプの点灯時間／デューティを制御することができる。
【００４２】
詳細には、プリント開始に引き続く所定枚数の画像形成すなわちシート媒体へのトナー像の定着中に、プリント終了Ｔｐ秒前に加熱ローラ９１の温度（サイド）測定し［１１］、プリント終了Ｔｐ秒前に加熱ローラ９１の温度（センタ）を測定する［１２］。なお、プリント終了Ｔｐ秒前という判定条件は、残り定着枚数、あるいは残り定着枚数及びサイズに基づいて任意に設定される。  
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）１８０℃以上で［１３−Ｙ］、（かつ）加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃以上であれば［１４−Ｙ］、ヒータランプ９５ａ、９５ｂを、図９のパターンａに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンａ））［１５］。
【００４３】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃以上で［１３−Ｙ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃未満であれば［１４−Ｎ］、図９のパターンｂに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンｂ））［１６］。
【００４４】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃未満で［１３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃以上であれば［１７−Ｙ］、図９のパターンｃに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンｃ））［１８］。
【００４５】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃未満で［１３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１７０℃未満であれば［１７−Ｎ］、図８のパターンｄに従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターンｄ））［１９］。
【００４６】
図９から明らかであるが、図８に示したパターンａ−ｄは、ランプ９５ａ、９５ｂの消灯（オフ）時のタイミングが異なる。
【００４７】
図１０は、図５（ｂ）、（ｃ）に示したヒータランプの温度制御の一例を示す。図１０においては、加熱ローラ９１の温度（センタ）すなわちサーミスタ９６の出力と加熱ローラ９１の温度（端部）すなわちサーミスタ９７の出力を用いて、レディ移行前のランプの点灯時間／デューティを制御することができる。
【００４８】
詳細には、プリント開始に引き続く所定枚数の画像形成すなわちシート媒体へのトナー像の定着中に、プリント終了９０秒前に加熱ローラ９１の温度（サイド）測定し［１０１］、プリント終了９０Ｔｐ秒前に加熱ローラ９１の温度（センタ）を測定する［１０２］。
【００４９】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）１８０℃以上で［１０３−Ｙ］、（かつ）加熱ローラ９１の温度（センタ）が１８０℃以上であれば［１０４−Ｙ］、ヒータランプ９５ａ、９５ｂを、図１１のパターン＜１＞に従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターン＜１＞））［１０５］。
【００５０】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃以上で［１０３−Ｙ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１８０℃未満であれば［１０４−Ｎ］、図１１のパターン＜２＞に従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターン＜２＞））［１０６］。
【００５１】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃未満で［１０３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１８０℃以上であれば［１０７−Ｙ］、図１１のパターン＜３＞に従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターン＜３＞））［１０８］。
【００５２】
測定した加熱ローラ９１の温度（サイド）が１８０℃未満で［１０３−Ｎ］、加熱ローラ９１の温度（センタ）が１８０℃未満であれば［１０７−Ｎ］、図１１のパターン＜４＞に従い、回路１５の出力をオフする（ランプオフ（消灯パターン＜４＞））［１０９］。
【００５３】
図１１から明らかであるが、図１０に示したパターン＜１＞−＜４＞は、ランプ９５ａ、９５ｂの消灯（オフ）時のタイミングが異なる。
【００５４】
従って、レディ状態（ランプオフ時）［１１０］中に、プリント開始が指示（プリント信号が入力）された場合［１１１−Ｙ］、プリント開始［１１２］に従い画像形成され、可視像として出力されたトナー像を保持したシート媒体が定着部９のニップ９０に到達するまでの時間で、通常のレディ状態の温度に復帰できる。
【００５５】
このような構成をとることにより、シート媒体にトナー像を固定する定着過程において、加熱装置への給電を停止しても十分な定着率を確保できる場合、所定の条件で加熱装置をオフすることで、消費電力を低減できる。
【００５６】
また、引き続く画像形成の指示（入力）がない場合、一定時間内で定着可能温度に復帰できる条件を維持しながら、待機（レディ）状態あるいは待機状態に引き続く省電力（スリープ）モードへの移行に先行して、加熱装置への給電をオフできる。従って、２段階で消費電力を低減できる。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１…帯電部、２…書込（露光）部、３…画像形成（潜像形成、現像、転写及びクリーニング（清掃））部、４…原稿読取部、５…現像部、６…転写部、７…クリーニング（清掃）部、８…除電部、９…定着部、１１…給紙部、１２…排紙部、１３…制御部、１５…ヒータランプ駆動回路、３１…感光体、９０…ニップ、９１…加熱ローラ（第一ローラ）、９２…加圧ローラ（第二ローラ）、９５…加熱装置、９６…温度センサ、９７…異常温度検出機構。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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