(57)【要約】【課題】精度良く画像形成部の画像書き出しタイミングを調整することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】カラーレジスト制御を行うようにした画像形成装置１において、カラーレジスト制御を行う際に、濃度センサ６が試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの少なくとも１つを検知している検知時間を算出し、この検知時間と予め記憶された設定時間とを比べて、検知時間が設定時間よりも大きい場合には、感光体ドラム２１を研磨する画像形成準備動作を行い、その後に再度カラーレジスト制御を行うようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に所定の色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体に転写されたトナー像を検知する検知手段と、各色のトナー像で構成される複数の試験用パターンが所定間隔を隔てて並んだ状態で前記中間転写体に転写されるように前記画像形成部を制御するとともに、前記検知手段によって前記各試験用パターンが検知されるタイミングに基づいて前記画像形成部の画像書き出しタイミングを調整して、カラーレジスト制御を行う制御部とを備えた画像形成装置において、
前記制御部は、前記カラーレジスト制御を行う際に、前記検知手段が前記試験用パターンの少なくとも１つを検知している検知時間を算出し、この検知時間と予め記憶された設定時間とを比べて、検知時間が設定時間よりも大きい場合には、前記像担持体を研磨する画像形成準備動作を行い、その後に再度カラーレジスト制御を行うものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は、アモルファスシリコン系材料で構成された感光層を有する感光体ドラム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】
前記制御部は、カラーレジスト制御を、装置の電源投入後又は装置の稼動が所定の時間の間停止された後に行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置に関し、特にカラーの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーの画像形成装置としては、像担持体である感光体ドラムに所定の色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、感光体ドラムに形成されたトナー像が転写される中間転写体とを備えたものが知られている。
【０００３】
このような画像形成装置においては、中間転写体上に各色のトナー像が重ねて転写されるため、各色のトナー像の位置を高精度に一致させることが望ましい。そのための方法として、例えば特許文献１には、いわゆるカラーレジスト制御と呼ばれる制御方法が記載されている。
【０００４】
このカラーレジスト制御を行うには、まず、画像形成装置に、中間転写体に転写されたトナー像を検知する検知手段を設ける。そして、画像形成装置の全体的な制御を行う制御部に次のようなカラーレジスト制御を行わせる。すなわち、制御部は、各色のトナー像で構成される複数の試験用パターンが所定間隔を隔てて並んだ状態で前記中間転写体に転写されるように前記画像形成部を制御するとともに、検知手段によって各試験用パターンが検知されるタイミングに基づいて画像形成部の画像書き出しタイミングを調整する。
【特許文献１】特許第２７５５５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、感光体ドラムにトナー像を形成する際には、まず帯電器によって感光体ドラム表面を均一に帯電した後、画像データに応じて感光体ドラム表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー像を得ることになるが、帯電器として、特に、コロトロン又はスコロトロン帯電器を用いると、帯電の際に放電によって空気中の成分が分解され、ＮｏｘおよびＳｏｘ等のイオン生成物が生成される。
【０００６】
一方、画像形成を行った後、長時間画像形成装置を使用しない状態で放置すると、これらイオン生成物が帯電器直下の感光体ドラム表面に付着する。そして、イオン生成物は水溶性であるため、特に高湿度環境下では、感光体ドラム表面に付着したイオン生成物が空気中の水分を吸収して、その部分で感光体ドラムの表面抵抗値が低下してしまう。このような状況下で画像形成を行うと、表面抵抗値が低下した部分において、いわゆる画像流れが生じてしまう。
【０００７】
しかしながら、画像流れが生じるような状況下で前記のようなカラーレジスト制御を行うと、試験用パターンの大きさが画像流れによって大きくなってしまい、検知手段によって試験用パターンが検知されるタイミングが本来のタイミングからずれてしまう。このため、画像形成部の画像書き出しタイミングが精度良く調整できなくなる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、精度良く画像形成部の画像書き出しタイミングを調整することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、像担持体に所定の色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体に転写されたトナー像を検知する検知手段と、各色のトナー像で構成される複数の試験用パターンが所定間隔を隔てて並んだ状態で前記中間転写体に転写されるように前記画像形成部を制御するとともに、前記検知手段によって前記各試験用パターンが検知されるタイミングに基づいて前記画像形成部の画像書き出しタイミングを調整して、カラーレジスト制御を行う制御部とを備えた画像形成装置において、前記制御部は、前記カラーレジスト制御を行う際に、前記検知手段が前記試験用パターンの少なくとも１つを検知している検知時間を算出し、この検知時間と予め記憶された設定時間とを比べて、検知時間が設定時間よりも大きい場合には、前記像担持体を研磨する画像形成準備動作を行い、その後に再度カラーレジスト制御を行うものであることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、カラーレジスト制御が行われる際に、検知手段が試験用パターンの少なくとも１つを検知している検知時間を算出し、この検知時間と予め記憶された設定時間とを比べるようにしたから、検知時間が設定時間よりも大きい場合には、試験用パターンが大きくなっていることが分かるため、画像流れが起きていると判断することができる。そして、検知時間が設定時間よりも大きい場合、すなわち画像流れが起きている場合には、像担持体を研磨する画像形成準備動作を行い、その後に再度カラーレジスト制御を行うようにしたから、再度カラーレジスト制御が行われる際には、試験用パターンの大きさが安定するようになる。これにより、再度のカラーレジスト制御では、精度良く画像形成部の画像書き出しタイミングを調整できるようになる。しかも、カラーレジスト制御を行うために必要な検出手段を合理的に利用することで、コストを増加させることなく前記効果を得ることができる。
【００１１】
請求項２の発明のように、像担持体が、アモルファスシリコン系材料で構成された感光層を有する感光体ドラムであると、感光層が水分を吸着し易いので、特に有効である。
【００１２】
例えば、請求項３の発明のように、前記制御部は、カラーレジスト制御を、装置の電源投入後又は装置の稼動が所定の時間の間停止された後に行うものである構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、精度良く画像形成部の画像書き出しタイミングを調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態における構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１を概略的に示す図であり、図２は、図１の中間転写部３が配設された部分を拡大して示す図である。
【００１６】
画像生成装置１は、タンデム式フルカラー画像形成装置であり、紙等の記録材Ｐを収容する給紙カセット１１と、給紙カセット１１の上方に配設された中間転写部３と、中間転写部３の上方に左右に並んで配設された４つの画像形成部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、中間転写部３の下方に配設された二次転写ローラ１４と、二次転写ローラ１４の左方に配設された定着部４とを備えている。そして、給紙カセット１１に収容された記録材Ｐは、搬送路１２に沿って搬送されながら、二次転写ローラ１４によってその表面にフルカラーのトナー像が転写された後に、定着部４で熱および圧力によってフルカラーのトナー像がその表面に定着されて、装置外である排出部１３に排出される。
【００１７】
４つの画像形成部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれが像担持体である感光体ドラム２１にイエロー、マゼンダ、シアン、またはブラックのトナー像を形成するものであり、感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の周囲に配置された、スコロトロン等の帯電器２２、画像露光用の光学系２３、現像器２４、クリーニング装置２５、および除電器２６とをそれぞれ有している。そして、各現像器２４には、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、またはイエロートナーが充填されている。
【００１８】
各感光体ドラム２１は、図３に示すように、導電性基体２１ａと、導電性基体２１ａ上に順次積層されたキャリア阻止層２１ｂおよび感光層２１ｃと、感光層２１ｃ上に形成された表面保護層２１ｄとを有している（つまり、感光体ドラム２１は複数層で構成されている）。感光層２１ｃは、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）系材料で構成されており、例えば、ａ−Ｓｉ系材料として、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、又はａ−ＳｉＮ等の無機材料が用いられる。これらａ−Ｓｉ系材料中では、特にａ−ＳｉＯが高抵抗値を有しており、しかも帯電能力、耐摩耗性、および耐環境性に優れている。
【００１９】
ａ−ＳｉＣにおいては、ＳｉとＣとの比率が所定の割合のものが用いられる。例えば、ａ−Ｓｉ１−ｘＣｘ（ｘは０．３以上１未満）のものを用いることが望ましく、さらには、ｘが０．５以上０．９５以下のものを用いることが好ましく、この比率のａ−ＳｉＣは１０１２Ωｃｍ〜１０１３Ωｃｍという高い体積抵抗値を有しており、感光体ドラム２１の表面方向における静電潜像の流れが少なく、しかも静電潜像の維持能力および耐湿性にも優れている。
【００２０】
中間転写部３は、中間転写体である転写ベルト３１を有している。この転写ベルト３１は、駆動ローラ３２と被動ローラ３３に張架されており、駆動ローラ３２によって図２の矢印方向に駆動されるようになっている。そして、この転写ベルト３１上に、該転写ベルト３１に接触するようにして４つの感光体ドラム２１が配列されている。また、転写ベルト３を挟んで各感光体ドラム４の反対側には、一次転写ローラ３５が配置されている。さらに、中間転写部４は、二次転写ローラ１４の上方に配置されたバックアップローラ３４を有しており、このバックアップローラ３４と二次転写ローラ１４とで転写ベルト３が挟持されるようになっている。また、従動ローラ３３の左上には、クリーニングブラシ１４が配設されている。
【００２１】
各感光体ドラム２１は、帯電器２２により所定極性に一様に帯電され、さらに所定の画像情報に基づいて光学系２３により光照射され（画像露光）、光照射部の電位が低下することによって静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、所定の現像バイアス下に現像器２４によって供給される各色のトナーが静電潜像部（電位低下部分）に付着し、各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム２１に形成された各色のトナー像は、それぞれ、一次転写ローラ２５に一次転写バイアス電位（トナーの帯電極性とは逆極性）が印加されることにより、転写ベルト３１上に、順次、一次転写されて色重ねされ、フルカラーのトナー像が形成される。感光体ドラム２１から転写ベルト３１上にトナー像が一次転写された後は、クリーニング装置２５によって該ドラム２１表面に残存するトナーが除去され、さらに除電器２６によって除電され、各感光体ドラム２１での画像形成工程が終了し、次の画像形成工程が行われることになる。
【００２２】
転写ベルト３１にフルカラーのトナー像が一次転写されると、バックアップローラ３４と二次転写ローラ１４との間に記録材Ｐが供給され、二次転写ローラ１４にトナー像と逆極性の二次転写バイアス電位が印加されることにより、転写ベルト３１上に形成されたフルカラーのトナー像が記録材Ｐ上に二次転写される。二次転写後、クリーニングブラシ３６によって転写ベルト３１上に残存するトナーがクリーニングされ、次の画像形成が行われることになる。
【００２３】
さらに、本実施形態の画像形成装置１では、中間転写部３の駆動ローラ３２の下方に、転写ベルト３１に転写されたトナー像の濃度を検知する濃度検知センサ６が設けられているとともに、図７に示すような画像形成装置１の全体的な制御を行う制御部７によって、電源投入後および装置の稼動が所定の時間の間停止された後に、カラーレジスト制御が装置の行われるようになっている。カラーレジスト制御に当っては、書き出しタイミングを制御しており、例えば、制御部７では、濃度センサ６から得られる後述する試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの検出タイミングに応じてカラーレジストを正確に再現するために必要な画像データの補正値を演算して、画像形成の際、この補正値を用いて画像データを補正する。
【００２４】
濃度センサ６では、図４に示すように、ＬＥＤ６１から照射された光がＢＳ（ビームスプリッター）６２を通過した際分岐されて一方の光（Ｐ波）はトナー像５０に照射され、他方の光（Ｓ波）はＰＤ（フォトダイオード）６３に与えられて、ＰＤ６３からの出力電圧に応じて、常に光量が一定となるようにＬＥＤ６１が制御される。トナー像５０から反射した光は散乱光となって、ＢＳ６４によって分岐されてそれぞれＰ波用ＰＤ６５およびＳ波用ＰＤ６６に入射する。そして、これらのＰＤ６５，６６からの出力電圧の比率に基づいてコントローラ（図示せず）はトナー濃度を検知する。そして、トナー量が少ないと、濃度センサ６の出力電圧が高くなる。
【００２５】
図５は、印字率と濃度センサの出力電圧との関係を示す図である。ここでは、説明の便宜上、ブラックのトナー像５０の濃度を検知する場合を示す。濃度センサ６は、転写ベルト３１からの反射光に応じた電圧値を出力し、転写ベルト３１上にトナー像５０が存在しない状態で出力電圧値が最大となる。そして、転写ベルト３１上のトナー像５０におけるトナーの量が増えるにつれて光が吸収される結果、反射光の光量が低下して出力電圧値も低下する。図５に示すように、出力電圧値が安定する範囲、つまり、印字率が５０％以上でトナー像５０の濃度の検出を行うことが望ましい。
【００２６】
濃度センサ６は、トナー像の濃度を検知するものであるので、この濃度センサ６によって、転写ベルト３１に転写されたトナー像を検知することも可能である。すなわち、濃度センサ６は、本発明の検知手段の機能をも備えている。
【００２７】
次に、制御部７が行うカラーレジスト制御について説明する。
【００２８】
制御部７は、まず、図６（ａ）に示すように、各色のトナー像で構成される４つの試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙが所定間隔を隔てて並んだ状態で転写ベルト３１に転写されるように画像形成部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙを制御する。各試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙは、転写ベルト３１の駆動方向と直交する方向に延びる長方形状をなしている。転写ベルト３１の駆動方向における各試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの幅は、通常使用するパターンとしては２．０〜３．０ｍｍ程度に設定されているが、濃度センサ６のＬＥＤスポット径がパターン内に納まる程度の幅であればよい。
【００２９】
各試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙは、転写ベルト３１が駆動されることにより、濃度センサ６のＬＥＤ照射位置に至る度に、濃度センサ６によって検知される。そして、制御部７は、濃度センサ６によって各試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙが検知されるタイミングに基づいて画像形成部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの画像書き出しタイミングを調整して、カラーレジスト制御を行う。
【００３０】
より詳しくは、制御部７は、図６（ｂ）に示すように、まず、濃度センサ６がブラックの試験用パターン５Ｋを検知した時間ｔ１および検知しなくなった時間ｔ２を記録し、これらの時間ｔ１，ｔ２からそのセンターの時間ｔ３を算出して記録する。ついで、制御部７は、濃度センサ６がシアンの試験用パターン５Ｃを検知した時間ｔ４および検知しなくなった時間ｔ５を記録し、これらの時間ｔ４，ｔ５からそのセンターの時間ｔ６を算出して記録する。さらに、制御部７は、時間ｔ３と時間ｔ６との間の時間Ｔ１を算出し、この間の時間Ｔ１と、予め記憶された転写ベルト３１の駆動速度から計算された適切な設定時間Ｓ１とを比較して、そのズレ量に応じて画像形成部２Ｃの画像書き出しタイミングを調整する。同様にして、制御部７は、マゼンダの試験用パターン５Ｍに対しても、時間ｔ７，ｔ８に基づいて時間ｔ９および時間Ｔ２を算出して画像形成部２Ｍの画像書き出しタイミングの調整を行うとともに、イエローの試験用パターン５Ｙに対しても、時間ｔ１０，ｔ１１に基づいて時間ｔ１２および時間Ｔ３を算出して画像形成部２Ｙの画像書き出しタイミングの調整を行う。
【００３１】
ここで、図８を参照して、感光体ドラム２１の露光前表面電位を＋４００Ｖ、露光後電位を＋１５Ｖ、現像バイアス電圧を＋３００Ｖ、露光前表面電位と露光後電位の差である現像電界が＋２８５Ｖのとき、正常な状態における静電潜像は、画像流れが発生していない露光後電位の限界である現像スレッシュを越えて、露光後電位（＋１５Ｖ）に達する。一方、画像流れが生じる高湿環境下では、帯電器直下のイオン生成物が吸着した部分における表面抵抗値が低下している関係上、静電潜像が広くなる。その結果、高湿下における静電潜像においては、試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの幅が広くなる（図中の範囲ａ，ｂ参照）。このため、画像流れが生じると、試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの幅が不均一に広がり、濃度センサ６によって試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙが検知されるタイミングが本来のタイミングからずれてしまうことがある。その様子を、ブラックの試験用パターン５Ｋの場合を例示として図９に示す。このように画像流れが発生すると、カラーレジスト制御を精度良く行うことができない。
【００３２】
画像流れによるパターンの太りは１．０ｍｍ前後であるが、試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの調整としては１ｄｏｔ＝４２μｍの制御を行うため、十分検知することが可能である。
【００３３】
また、画像形成に係る時間遅延、例えば環境変動等により転写ベルト３１の駆動速度が変化することによるパターンの伸縮は、転写ベルト３１の速度検知機構（アクチュエータ等）により、画像流れの発生によるパターンの伸縮か否かは判断可能である。
【００３４】
そこで、本実施形態においては、制御部７は、さらに次のような制御を行う。すなわち、制御部７は、カラーレジスト制御を行う際に、濃度センサ６が例えばブラックの試験用パターン５Ｋを検知している検知時間Ｔ５を時間ｔ１と時間ｔ２から算出する（Ｔ５＝ｔ２−ｔ１）。制御部７には、画像流れがない場合に濃度センサ６が試験用パターン５Ｋを検知する時間に２０％余裕を加えた許容時間が設定時間Ｓ５として予め記憶されている。そして、制御部７は、検知時間Ｔ５と予め記憶された設定時間Ｓ５とを比べて、検知時間Ｔ５が設定時間Ｓ５よりも大きい場合には、感光体ドラム２１を研磨する画像形成準備動作を行う。具体的には、制御部７は、非画像形成状態で感光体ドラム２１を駆動させ（いわゆる空回し）、クリーニング装置２５によって感光体ドラム２１の表面を研磨する。その後に、制御部７は、再度カラーレジスト制御を行う。
【００３５】
このように、本実施形態の画像形成装置１では、カラーレジスト制御が行われる際に、濃度センサ６がブラックの試験用パターン５Ｋを検知している検知時間Ｔ５を算出し、この検知時間Ｔ５と予め記憶された設定時間Ｓ５とを比べるようにしたから、検知時間Ｔ５が設定時間Ｓ５よりも大きい場合には、試験用パターン５Ｋが大きくなっていることが分かるため、画像流れが起きていると判断することができる。そして、検知時間Ｔ５が設定時間Ｓ５よりも大きい場合、すなわち画像流れが起きている場合には、感光体ドラム２１を研磨する画像形成準備動作を行い、その後に再度カラーレジスト制御を行うようにしたから、再度カラーレジスト制御が行われる際には、試験用パターン５Ｋの大きさが安定するようになる。これにより、再度のカラーレジスト制御では、精度良く画像形成部２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの画像書き出しタイミングを調整できるようになる。しかも、カラーレジスト制御を行うために必要な濃度センサ６を合理的に利用することで、コストを増加させることなく前記効果を得ることができる。また、画像流れが起きている場合に画像形成準備動作を行うようにしたから、画像流れが起きていない場合に画像形成準備動作を行うような無駄を無くすことができる。
【００３６】
さらに、感光体ドラム２１がアモルファスシリコン系材料で構成された感光層２１ｃを有している本実施形態では、感光層２１ｃが水分を吸着し易いので、特に有効である。
【００３７】
なお、前記実施形態では、画像流れが起きているか否かを判断するのに、制御部７がブラックの試験用パターン５Ｋについての検知時間Ｔ５を算出して、この検知時間Ｔ５を設定時間Ｓ５と比べるようになっているが、制御部７が他の試験用パターン５Ｃ，５Ｍ，５Ｙついての検知時間を算出して、その検知時間と設定時間とを比べるようになっていてもよい。あるいは、制御部７が全ての試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙについての検知時間を算出して、全ての検知時間を設定時間と比べるようになっていてもよい。すなわち、制御部７は、試験用パターン５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの少なくとも１つについての検知時間を算出して、その検知時間と設定時間とを比べるようになっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置であるプリンタの概略構成図である。
【図２】画像形成部および中間転写部の概略構成図である。
【図３】感光体ドラムの要部拡大断面図である。
【図４】濃度センサの概略構成図である。
【図５】濃度センサの出力電圧と印字率との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は試験用パターンが転写された転写ベルトの要部拡大図、（ｂ）は濃度センサの出力を示すタイミングチャートである。
【図７】プリンタのブロック図である。
【図８】感光体ドラムの表面電位を示す図である。
【図９】（ａ）は通常時の試験用パターンおよび濃度センサの出力を示す図であり、（ｂ）は画像流れ発生時の試験用パターンおよび濃度センサの出力を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    画像形成装置
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  画像形成部
２１  感光体ドラム（像担持体）
３    中間転写部
３１  転写ベルト（中間転写体）
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  試験用パターン
６    濃度センサ（検知手段）
７    制御部
【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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