(57)【要約】【課題】各色に対応する画像を書き込むためのレーザビームの位置を高精度に検出し、複数のレーザビーム間隔を所定の位置に補正して、ビームスポットの位置ずれを抑えることができる光走査装置およびカラー画像形成装置を得る。【解決手段】レーザビームの位置を検出するためにレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ，Ｐ２Ｋが主走査方向に複数配置され、レーザビーム検出器は、レーザビームを検出する複数の受光面を有し、受光面の互いに隣接する少なくとも一つの辺縁が角度をもって配置されている。レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ，Ｐ２Ｋはレーザビームの副走査位置検出手段、副走査間隔検出手段を有し、この検出結果による走査位置補正手段、副走査間隔補正手段を有する。【選択図】  図１
2005037575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置から放射されたレーザビームを偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面に向かって集光する光走査装置において、
レーザビームの位置を検出するためにレーザビーム検出器が主走査方向に複数配置され、
上記レーザビーム検出器は、レーザビームを検出する複数の受光面を有するとともに、受光面の互いに隣接する少なくとも一つの辺縁が角度をもって配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
レーザビーム検出器はレーザビームの副走査位置を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
検出されたレーザビームの副走査位置に基づきレーザビーム位置を補正する走査位置補正手段を有することを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
走査位置補正手段は光源装置から被走査面に至る光路間に配置された少なくとも一つの光学素子を姿勢制御する姿勢制御機構を有し、この姿勢制御機構は複数のレーザビーム検出器から得られるレーザビームの副走査位置に応じて上記光学素子の姿勢を制御し走査位置を補正することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
レーザビーム検出器は複数の光源から放射されるレーザビームの副走査間隔を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
複数の光源から放射されるレーザビームの副走査間隔を補正する間隔補正手段を有することを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項７】
間隔補正手段は光源と偏向走査手段に至る光路間に配置された少なくとも一つの光学素子を姿勢制御する姿勢制御機構を有し、この姿勢制御機構はレーザビーム検出器から得られる副走査間隔に応じて上記光学素子の姿勢を制御し副走査間隔を補正することを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【請求項８】
走査位置補正手段または間隔補正手段は、光源装置から被走査面に至る光路間に配置された電気信号で偏向角が変わる液晶偏向素子からなり、この液晶偏向素子はレーザビーム検出器から得られるレーザビームの副走査位置または複数のレーザビームの副走査間隔に応じて制御され、レーザビームの走査位置または副走査間隔を補正することを特徴とする請求項３または６記載の光走査装置。
【請求項９】
レーザビーム検出器はレーザビームの副走査位置と複数のレーザビーム相互の副走査間隔を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項１０】
レーザビーム検出器は主走査方向の画像領域外に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項１１】
レーザビーム検出器は主走査方向の同期検知手段として機能することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１２】
同期検知手段はレーザビーム検出器の受光面が主走査方向に対して垂直となる辺縁を走査するレーザビームを検出することを特徴とする請求項１１記載の光走査装置。
【請求項１３】
複数の走査結像手段が単一のハウジング内に収容され、複数のレーザビームを同時に走査可能な偏向走査手段により複数のレーザビームが走査され上記複数の走査結像手段を透過して被走査面に至ることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項１４】
レーザビーム検出器が走査結像手段の光路内に配置されていることを特徴とする請求項１３記載の光走査装置。
【請求項１５】
色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段を有してなるカラー画像形成装置において、光走査装置として請求項１〜１４のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置から放射されたレーザビームを偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面に向かって集光する光走査装置、およびこれを用いたカラー画像形成装置に関するもので、カラープリンタやカラーデジタル複写機などに利用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像形成装置の一つの方式として、感光体ドラムなどの像担持体を複数並置し、各像担持体に対応させて複数の光走査装置を設け、各光走査装置は色に対応した画像信号によって像担持体表面をレーザ光により走査して潜像を形成し、各像担持体表面の潜像はそれぞれの画像信号に対応する色のトナーで現像し、各トナー像を重ねて転写紙などに転写することによりカラー画像を得るようにした、いわゆるタンデム方式が知られている。タンデム方式のカラー画像形成装置では、それぞれの光走査による画像書き込み開始位置がずれると、重ねて転写されるカラー画像に色ずれが生じて画像品質が劣化するので、各レーザ光を個別に偏向走査開始端側で検出できるように受光素子を配置し、検出信号が出力されてから書き込み開始までのタイミングを各レーザ光に関して調整するようにして、複数のレーザ光による書き込み開始位置を合わせるようにしている。この書き込み開始位の調整は、主走査方向の調整である。
【０００３】
上記の色ずれは主走査方向に直交する方向である副走査方向に関しても発生する。副走査方向の色ずれの要因として、温度変化によるレーザの光軸ずれ、像担持体、例えば感光体ドラムの偏心など様々な要因がある。いずれの要因であるにせよ、副走査方向のレーザ光のずれを検出することができれば、検出されたずれを適宜の補正手段で補正することができる。
【０００４】
そこで、複数の半導体レーザから発光される複数のレーザ光を偏向反射させてそれぞれ偏向走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって偏向走査される光をその走査方向に対し垂直な一側部から入射させて受光し、走査方向に対し傾斜する他側部から出射させる受光素子と、この受光素子がレーザ光を受光することによって出力される信号により上記半導体レーザに画像情報に応じた光を発光させる制御手段と、上記複数の半導体レーザから発光され上記ポリゴンミラーにより走査される画像情報光を複数の感光ドラムに導く光学系と、を具備してなる光走査装置およびこの光走査装置を用いた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように構成された光走査装置およびこの光走査装置を用いた画像形成装置によれば、走査光の副走査方向のずれ量を算出することができる。算出されたずれ量を補正するための補正手段を設ければ、上記ずれ量を無くすことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２３５９２８号公報
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載の発明によれば、受光素子は一つの走査結像光学系の、画像領域端の１箇所にのみ配置されているため、各光学素子が主走査方向および副走査方向に温度分布を有する場合などに、局部的に走査線傾きあるいは曲がりが発生すると、その局部的な傾きあるいは曲りについてはレーザビームを検知することができない。したがって、局部的なレーザビームの傾きや曲がりを要因とする色ずれ等の画像劣化を補正することはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
カラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置には、駆動機構により回転駆動される複数の感光体に対して独立して複数の走査結像光学系による書き込み手段により複数の異なった色の画像情報をそれぞれレーザビームの走査線で書き込み、静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の可視像にそれぞれ顕像化し、各色の可視像を転写材上に重ね合わせて転写し、カラー画像を得るタンデム型の画像形成装置があることは前述のとおりである。上記各書き込み手段は、読み出される各色の画像情報信号に応じて駆動制御される半導体レーザからなる光源を有している。半導体レーザからはレーザビームを出射し、このレーザビームは、光偏向手段としてのポリゴンミラー、レンズ等の光学部品を介して、一様に帯電された感光体面に集光されるとともに主走査方向に走査される。そして回転駆動される感光体面には、所定ピッチの走査線により画像情報が書き込まれ、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【０００８】
上記のように複数の書き込み手段としてのレーザビーム走査装置を備えたカラー画像形成装置では、それぞれの書き込み手段においてポリゴンスキャナや定着装置による発熱の影響で温度が変化する。温度が変化すると、これが原因となって走査装置内のレンズや光源の位置ずれ、光学素子の屈折率変化など、光学特性が変化し、被走査面上のレーザビームのスポット位置にずれや走査線の曲がりが発生することがある。その結果、各色毎の走査線の相対位置が異なり、色ずれが起りカラー画像の品質が低下する不具合があった。色ずれの要因は、上記のような温度変化ばかりではなく、機械部品の精度誤差など、各種の要因がある。
【０００９】
本発明は、各色に対応する画像を書き込むためのレーザビームの位置を高精度に検出し、その検出結果を用いて複数の走査線またはレーザビームの間隔を所定の位置に調整ないしは補正することにより、被走査面におけるビームスポットの位置ずれの発生を抑えることができる光走査装置、およびこの光走査装置を用いることによって高画質のカラー画像を得ることができるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、上記の目的を達成することができる本発明にかかる光走査装置およびカラー画像形成装置の実施形態について説明する。
図１は本発明にかかる光走査装置の実施形態を示すもので、カラー画像を形成するために４色分（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）の走査結像光学系をもち、各色に対応した画像信号で変調されるレーザビームが、それぞれの色に対応して配置された像担持体としての感光体に個別に集光するように構成した、いわゆるタンデム方式の例を示している。
【００１１】
図１において、符号１０は光源を示しており、光源１０は、半導体レーザとカップリングレンズとシリンドリカルレンズとにより構成される「光源装置」を４組有している。各半導体レーザから放射されるレーザビームは、カップリングレンズにより以後の光学系に適合する光束形態、例えば、平行光束あるいは弱い発散性もしくは集束性の光束に変換され、シリンドリカルレンズにより副走査方向に集束されて偏向走査手段であるポリゴンミラー１２の偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像されるように構成されている。光源１０における４つの半導体レーザは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分画像情報で変調され、それぞれの色成分画像を書き込むためのレーザビームを放射するように構成されている。
【００１２】
上記ポリゴンミラー１２は、これを一定速度で高速回転駆動する図示されないポリゴンモータを有している。ポリゴンミラー１２が回転駆動されることにより上記４色分のレーザビームは同一方向に偏向され、これら４色分の偏向光束の進路上には、走査結像光学系のｆθレンズ群を構成する第一のレンズ１４が配置されていて、４色分の偏向光束は第一のレンズ１４を透過するようになっている。
【００１３】
第一のレンズ１４における４色分の偏向光束の透過位置は、図１において上から、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順である。第一のレンズ１４を透過したブラック成分画像を書き込むレーザビームは、その進路上に配置されているミラー１６Ｋで反射され、さらにｆθレンズ群を構成する第二のレンズ１７Ｋを透過し、ハーフミラー１９Ｋに至る。レーザビームは一部がハーフミラー１９Ｋで反射され、残りはハーフミラー１９Ｋを透過する。ハーフミラー１９Ｋを透過した光束は、被走査面の実態を成すドラム状の光導電性の感光体２０Ｋ上に光スポットとして集光し、感光体２０Ｋを矢印方向に、すなわち感光体２０Ｋの回転中心軸と平行な方向に光走査する。この走査方向を主走査方向という。感光体２０Ｋが上記回転中心軸を中心に回転することにより、主走査方向に直交する方向の走査すなわち副走査が行われる。上記ハーフミラー１９Ｋで反射された光束は、レーザビームを検出するレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋに集光される。レーザビーム検出器Ｐ１Ｋはレーザビームの走査開始端側に、レーザビーム検出器Ｐ２Ｋはレーザビームの走査終端側に配置されている。
【００１４】
ｆθレンズ群をなす第一のレンズ１４、第二のレンズ１７Ｋの材質は、非球面を形成することが容易で低コストなプラスチック材質からなる。具体的には、吸水性が低く、透明性が高く、成形性に優れたポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が好適である。
【００１５】
以上、ポリゴンミラー１２以降の走査光学系に関して、ブラック成分画像を書き込むための走査光学系のみを説明したが、シアン、マゼンタ、イエローの各成分画像を書き込むための走査光学系も実質的に同様の構成となっている。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分画像を書き込む光束もそれぞれ上記と同様に、ミラー１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙで反射され、第二のレンズ１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙを透過し、ハーフミラー１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙを透過してドラム状の光導電性の感光体２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ上に光スポットとして集光し、各色成分のレーザビームとも同一の矢印方向に走査される。この光走査により、各感光体に、対応する色成分画像の静電潜像が形成される。また、各色成分画像を書き込むための走査光学系ごとに、上記レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋと同様のレーザビーム検出器が走査開始端側と走査終了端側に、したがって主走査方向に複数配置されている。
【００１６】
上記各静電潜像は、図示されない現像装置により対応する色のトナーで可視化され、各色のトナー画像が中間転写ベルト２１上に転写される。転写の際、各色のトナー画像は互いに位置合わせして重ね合わせられカラー画像が形成される。このカラー画像は図示されないシート状記録媒体上ヘ転写され、定着される。カラー画像転写後の中間転写ベルト２１は図示されないクリーニング装置でクリーニングされる。
【００１７】
この実施の形態において、上に説明した部分は、カラー画像を構成する２以上の色成分画像に対応する複数の光源装置から放射された各光束を、偏向走査手段のポリゴンミラー１２により偏向走査し、各偏向光束を走査結像光学系の第一のレンズ１４および第二のレンズ１７Ｋにより、各色成分画像に対応する感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ表面からなる被走査面に向かって個別的に集光させて光走査を行い、各色成分画像の書き込みを行う光走査装置を構成している。複数の光源装置から放射され、偏向走査手段であるポリゴンミラー１２により同一方向に偏向された各光束は、走査結像光学系を構成する第一のレンズ１４を各色共通に透過する構成となっている。
【００１８】
なお、各色成分の偏向光束は、ハーフミラーにより分離された部分が、走査領域の開始側に配置されたレーザビーム検出器Ｐ１Ｋと、終了側に配置されたレーザビーム検出器Ｐ２Ｋにより検出される。レーザビーム検出器は各々固定用基板Ｂ１、Ｂ２に実装固定されている。レーザビーム検出器の実施例を図２に示している。以下、これを詳述する。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、レーザビーム検出器は二つの受光面ＰＤ１、ＰＤ２を有してなる。一方の受光面ＰＤ１はＶ字を上下反転させたような形をしていて、一つの辺縁は主走査方向に対して直交し、もう一つの辺縁は主走査方向に対してθの角度を持って傾斜している。他方の受光面ＰＤ２は、一方の受光面ＰＤ１を構成する上記二つの辺縁との間にわずかな隙間をおいて、かつこれらの辺縁と平行な二つの辺縁と、この二つの辺縁の一端をつなぐ主走査方向に平行な辺縁を有してなる。したがって、他方の受光面ＰＤ２は主走査方向に対して直交する辺縁と主走査方向に対してθの角度を持って傾斜した辺縁とを有している。
【００２０】
上記角度θは、０＜θ＜９０なる条件を満たすように設定することによって所期の機能を発揮させることができるが、３０°〜６０°の範囲が好適である。図２および後で説明する図３に示す例では、最も好適な角度である４５°に設定してある。上記角度θが３０°よりも小さいと、走査されるレーザビームに対して後述の時間間隔Ｔ１、Ｔ２の差が少なくなり、検出感度が悪くなる。一方、角度θが６０°を超えると、主走査方向の受光面の全幅Ｄに対する副走査方向の検出高さＨが小さくなり、必要な検出高さＨを確保しようとすると受光面の全幅Ｄが大きくなり、受光面が画像形成領域内に入り込むという問題や、あるいは走査光学系の有効領域を広く設定する必要があり走査レンズが長大化してしまうという問題がある。副走査高さＨと受光面の全幅Ｄは各々Ｈ＝１〜３ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ以下に設定すれば、上記の問題が発生せず好適である。なお、θ＝４５°は上記の問題がバランスよく配分されていずれの問題も許容できる範囲におさまり、最も好適である。
【００２１】
図２において、各色に対応するレーザビームは各々複数本あり、主走査方向および副走査方向に所定の間隔で離間し、光学系を通り感光体面上に至り、感光体面上を走査する。図２は各色に対応するレーザビームが２本の例を示す。丸付き符号の１、２がそれで、主副両方向に所定間隔離間されて走査される。主走査方向のビーム間隔は少なくとも上記Ｄの間隔（後で詳述するように、数ｍｍレベルである）よりも広く設定され、副走査方向のビーム間隔は画像の画像記録密度により適宜設定されている。例えば、記録密度が１２００ｄｐｉの場合、副走査方向のビーム間隔は約２１μｍである。したがって、副走査方向のビームに対して主走査方向のビーム間隔の方が非常に広い関係となっている。これらはいずれもレーザビーム検出器にレーザビームが走査されるときである。
【００２２】
図２において符号２１９（図３では符号２２０）は、図１のレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ（またはＰ２Ｋ）の受光面形状および回路ブロック図を示している。本機能を有するレーザビーム検出器が基板Ｂ１またはＢ２に実装され固定される。二つの受光面ＰＤ１、ＰＤ２の出力信号をそれぞれ増幅器ＡＭＰ１、ＡＭＰ２により電流電圧変換と電圧増幅を行った後、比較器ＣＭＰにて電圧比較を行い増幅器ＡＭＰ２の出力信号レベルが増幅器ＡＭＰ１の出力信号レベルより低くなったときに信号を出力するように回路が構成されている。
【００２３】
図２（ｂ）は２つのレーザビームが二つの受光面ＰＤ１、ＰＤ２を通過したときのレーザビーム検出器の出力信号を示すタイミングチャートである。１つのレーザビームの通過により、受光面ＰＤ１、ＰＤ２からそれぞれ、パルス状の検出信号が出力される。各受光面ＰＤ１、ＰＤ２は上記のようにそれぞれレーザビームが横切る二つの辺縁を有しているため、１つのレーザビームあたり２つのパルスが出力される。その２つのパルスの時間間隔（Ｔ１あるいはＴ２）はレーザビームが走査される副走査の位置に比例する。図２（ａ）において検出器の上寄りの位置を横切れば２つのパルスの時間間隔は短く、検出器の下寄りの位置を横切れば２つのパルスの時間間隔は長くなる。２つのレーザビームの時間間隔がＴ１，Ｔ２のときレーザビームの副走査間隔ΔＰは以下の式から求められる。
ΔＰ  ＝  ｖ×（Ｔ２−Ｔ１）／ｔａｎθ  ・・・（１）
ここで、ｖは走査されるレーザビームの速度を表す。ｖおよびθは実質的には定数であるため、実際の演算では（Ｔ２−Ｔ１）を求め、その結果を用いて副走査間隔の補正を実施してもよい。ポリゴンミラーの偏向反射面１面分による二つのレーザビーム（図２（ａ）に丸付きの符号１、２で示す）の、１回目の走査でＴ２−Ｔ１を演算することができる。しかし、ポリゴンミラーの次の偏向反射面により２回目の走査を行うとき、ポリゴンミラーの面倒れやジターなどを要因として走査誤差成分を含んでいると、図２（ａ）に丸付きの符号３，４で示すように、受光面におけるレーザビームの通過位置が、１回目の通過位置に対して副走査方向にずれ、２回目の検出結果Ｔ２′−Ｔ１′が１回目の検出結果Ｔ２−Ｔ１と異なることになる。そこで、１回目の検出結果Ｔ２−Ｔ１と２回目の検出結果Ｔ２′−Ｔ１′を平均化し、さらに２回目以降の検出結果を平均化して走査誤差成分の影響を少なくするようにすることが望ましい。
【００２４】
なお、図２（ｂ）に示すタイミングチャートにおいて、Ｔ３は第１のレーザビームが走査されてから次ぎに第２のレーザビームが走査されるまでの時間であり、その時間は少なくとも第１のレーザビームにより受光面ＰＤ１の受光信号が非検出状態になってから、第２のレーザビームが走査されるように設定されている。受光面ＰＤ１、またはＰＤ２の受光部に同時に複数のレーザビームが入ると誤検知となるからである。
【００２５】
一方、第１、第２のレーザビームの副走査方向間隔は、必ずしも複数のレーザビーム（上記第１、第２のレーザビーム）のピッチに限らず、１つの光走査結像手段におけるレーザビームの走査位置を検出ことによって得ることも可能である。走査位置の場合、式（１）の（Ｔ２−Ｔ１）を（Ｔ１′−Ｔ１）に置換することにより達成できる。このとき副走査間隔に変化が無い場合は（Ｔ２′−Ｔ２）に置換しても同じである。ただし、光源部の温度変化などによりレーザビームの副走査間隔に影響を及ぼす場合、（Ｔ１′−Ｔ１）と（Ｔ２′−Ｔ２）の平均化処理をすることにより、その影響を小さくすることができる。なお、図２（ｂ）において、Ｔ３は第１のレーザビームまたは第３のレーザビームが走査された後、第２のレーザビームまたは第４のレーザビームが走査されるまでの時間であり、複数のレーザビームの主走査方向間隔に相当する。Ｔ４は第１のレーザビームにより２回目（またはそれ以降）の走査が行われるまでの時間であり、Ｔ３よりも実質的に時間が長く、この間にデータ処理の演算を行っている。
また、実施例のレーザビーム検出器において、主走査方向の同期信号が検出可能である。具体的には図２のＴ１（Ｔ１′）の信号を検知してから所定時間後に画像の書き込みを開始することによって達成できる。
【００２６】
図示の実施形態では、一つの色に対応する光走査装置において２本のレーザビームを出射するものであったが、３本以上のレーザビームを出射する場合も同様に実施可能である。ただし、３本以上のレーザビームを出射するものである場合、前述の式（１）の演算を複数回、すなわち３本のレーザビームの場合は３回、４本のレーザビームの場合は６回、というように、レーザビームを２本ずつ組み合わせて、各組み合わせごとに式（１）の演算を実行し、組み合わせごとに２本のレーザビームにおける時間差の演算を行う。
【００２７】
以上説明したように、一つのレーザビーム検出器から出力される信号を選択的に使用し演算することにより副走査方向のレーザビーム間隔、走査位置の検出をすることができる。また、レーザビーム検出器を構成する受光面のうち主走査方向に対して垂直となる辺縁によって、この辺縁を走査するレーザビームを検出することによって、主走査方向の同期信号を得ることができる。換言すれば、主走査方向に対して垂直となる辺縁は、主走査方向の同期検知手段として機能する。
【００２８】
以上詳述したレーザビーム検出器を、光走査装置単位で主走査方向に複数配置することにより、特に走査線傾きや走査線曲がりが発生している走査結像光学系の走査位置を高精度に検出することが可能となる。また、光学素子の主走査方向の温度分布が大きい場合、各像高で副走査間隔が異なる場合があるが、そのような場合でも、レーザビーム検出器を主走査方向に複数配置することにより、上記走査線の傾きや曲がりなどを高精度で検知することが可能となる。そして、検知情報を補正手段にフィードバックして補正するようにすれば、レーザビーム位置の高精度化による高画質化が達成できる。
【００２９】
レーザビーム検出器は少なくとも画像領域の主走査方向の両端に配置されていればよい。その場合、図１に示す実施形態のように主走査方向の画像領域外両端にレーザビーム検出器を配置した構成では、偏向走査されたレーザビームをレーザビーム検出器に導くための光学素子として、ハーフミラーのような光を分離する光学素子を用いる必要はなく、ハーフミラーに代えて全反射折り返しミラーを配置するのが望ましい。図１を参照してより具体的に説明すれば、一つの光走査光学系におけるハーフミラー１９Ｋ、および他の光走査光学系における上記ハーフミラーと同じ機能を果たすハーフミラーを全反射ミラーに代える。こうすれば、ハーフミラーでないために、光量をロスすることがないというメリットがある。また、複雑な走査線曲がりが発生し、あるいは各色毎に走査線の曲がりが相対的に異なる場合には、画像の両端のみではなく、画像領域内にハーフミラーを配置し、レーザビームの一部をレーザビーム検出器に向かって折り曲げるようにすることが好適である。
【００３０】
また、一つの光走査光学系に配置した複数のレーザビーム検出器のうち、一方の走査上流側エッジ（Ｔ１の初めの立下りエッジ）から、他方の走査上流側エッジ（Ｔ１に相当する初めの立下りエッジ）までの時間（タイムインターバル）を検出し、その結果を、各色に対応する画像情報の駆動クロックの周波数調整手段にフィードバックして駆動クロックの周波数を調整し、各色毎の書き込み幅が同一となるように補正している。
【００３１】
なお、レーザビーム検出器を走査するレーザビーム径が画像領域内のビーム径と必ずしも一致している必要は無く、主走査方向および副走査方向に一定であれば、すなわち温度等により変化しないものであればよい。すなわち、図示の実施形態では、走査開始端側と走査終端側のレーザビーム検出器Ｐ１ＫとＰ２Ｋの信号からレーザビームの検知信号が生成されるため、レーザビーム検出器では検出誤差が発生しにくい構成になっている。したがって、画像領域外に配置されたレーザビーム検出器に走査されるレーザビームのビーム径は画像領域内と同じである必要は無く、むしろビーム径が太くなっていてもよい。したがって、所望のレーザビーム径は画像領域内のレーザビームのみ確保すれば良いため、光学素子の主走査方向端部の精度を緩和することが可能となり、小型化かつ低コスト化が達成される。
【００３２】
画像領域内の光量とレーザビーム検出器に必要な光量が異なる場合、レーザビーム検出器で検知する時のみ光源の出力を調整することにより、検知精度の向上を図ることができる。
【００３３】
図３はレーザビーム検出器の他の実施例を示す。このレーザビーム検出器も二つの受光面ＰＤ１、ＰＤ２を有している。一方の受光面ＰＤ１は、図２に示す例における一方の受光面ＰＤ１と実質同一の形状になっている。これに対して他方の受光面ＰＤ２は、一方の受光面ＰＤ１に２方が囲まれた二等辺三角形状に形成されている。一方の受光面ＰＤ１は、一つの辺縁が主走査方向に対して直交し、もう一つの辺縁が主走査方向に対してθの角度を持って傾斜している。他方の受光面ＰＤ２は、一方の受光面ＰＤ１を構成する上記二つの辺縁との間にわずかな隙間をおいて、かつこれらの辺縁と平行な二つの辺縁を有してなる。したがって、他方の受光面ＰＤ２は主走査方向に対して直交する辺縁と主走査方向に対してθの角度を持って傾斜した辺縁とを有している。θの範囲は、図２の例と同様に０＜θ＜９０°の範囲にあればよく、望ましい範囲は３０°〜６０°である。図３の例ではθ＝４５°となっている。図３に示すレーザビーム検出器の例も、検出原理は図２に示す例と同じで、検出信号出力は１つのレーザビームの走査に対して１つのパルスが出力され、パルス幅（Ｔ１またはＴ２）が副走査方向の走査位置に比例する。検出回路の構成は図２に示す例と同じであり、また、演算式は式（１）と同じであるから、詳細な説明は省略する。
【００３４】
図１に示す実施形態では、レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋが固定される基板Ｂ１，Ｂ２は別部材となっているが、温度が５０℃以上の高温に曝される場合、または各色部に配置されているレーザビーム検出器の温度差が５℃以上ある場合は、上記複数のレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋを固定する基板を１枚の共通基板とすることが好適である。その際の固定基板は、熱膨張率１．０×１０−５／℃以下の材質で構成する。これによって温度変動による悪影響、例えば、レーザビーム検出器の移動、および相対位置関係の移動により正確なレーザビーム位置を検出することができなくなる、というような悪影響を実質的になくすことができる。さらにレーザビーム検出器をフォトダイオードで構成した場合、複数のレーザビーム検出器間に発生する電気ノイズの影響をなくすために、固定基板は非導電性とすることが好適である。具体的には、ガラス（熱膨張率０．５×１０−５／℃）、セラミック材質（アルミナ：熱膨張率０．７×１０−５／℃、炭化珪素：熱膨張率０．４×１０−５℃）が好適である。なお、アルミ合金（熱膨張率２．４×１０−５／℃）の場合は、温度変動によりレーザビーム検出精度が劣化する。
【００３５】
図１において、符号１１は、ポリゴンミラー１２の高速回転による騒音が外部に漏れないようにするためにポリゴンミラー１２を略密閉状態で収納するハウジング（図示しない）に設けられた窓ガラスを示している。光源１０側からの各光束は窓ガラス１１を介してポリゴンミラー１２に入射し、ポリゴンミラー１２の回転による偏向光束は窓ガラス１１を介してレンズ１４に入射するように構成されている。
【００３６】
図１において、符号２２、２３、２４は、中間転写ベルト２１上における「色ずれ検出手段」を構成する検出部を示す。検出部２２、２３、２４は、それぞれ個別の光源と受光素子を有してなる。すなわち、光源である半導体レーザからの光束を集光レンズで集光して中間転写ベルト２１の定位置を照射し、中間転写ベルト２１表面からの反射光をレンズにより受光素子上に結像することにより、中間転写ベルト２１表面の所定のパターンを検出することができるように構成されている。色ずれ検出を行うときは、各光走査光学系を介して各感光体２０Ｋ、２９ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに各光束により１走査の中で主走査方向両端、中央の３箇所部分に検知用のパターンが書き込まれ、トナーによって現像可視化され、中間転写ベルト２１に転写される。このとき、各色の検知用のパターンは、中間転写ベルト２１上において互いに副走査方向に等間隔となるように形成される。これら検知用のパターン画像は、色ずれ検出手段の上記各検出部２２、２３、２４で検出され、その結果に基づき、各走査線の走査線曲がり（走査線の傾き、走査線相互の位置ずれを含む）が決定される。先に説明した各色毎の走査結像光学系におけるレーザビームの検出と中間転写ベルト上のトナーパターンの検出を行い、適宜補正手段を働かせることにより高画質化が可能となる。
【００３７】
図１に示すように、レンズ１４の直後には、走査線を補正する手段である液晶偏向素子１５が配置されている。走査線補正手段の配置位置は、走査結像手段の光路内において副走査方向にパワーを有するレンズ（図１の例では第二のレンズ１７Ｋ）よりも光源装置側に配置され、ポリゴンミラー１２に近いほど良い。こうすれば、走査線補正手段としての液晶偏向素子の位置が副走査方向にパワーを有するレンズから遠くなるため、液晶偏向素子の偏向角度に対する走査線の補正量を大きくすることができる。
【００３８】
液晶偏向素子１５は、図６に示すように、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応したレーザビームが透過しかつ偏向される４つの部分１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙを有している。符号１５Ｋで示す部分は「素通し」であり、符号１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃで示す部分は、図４、５に示す液晶偏向部が主走査方向に複数配置されている。液晶偏向素子１５内の各液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃの一つ一つは、図４、図５に示すように、相対向して互いに平行に配置されたレーザ透過部材（例えば、透過率の高い樹脂、ガラスなど）４２と、このレーザ透過部材４２の相対向する面側に一体に配置された一対の透明電極４５，４６と、この透明電極４５，４６の相対向する面側に一体に配置された一対の配向膜４７と、この一対の配向膜４７間に介在して一対の配向膜４７相互間に所定の隙間を保つスペーサ４８と、一対の配向膜４７とスペーサ４８とで形成される上記隙間に液晶材が充填されることによって形成された液晶層４３と、を有してなる。
【００３９】
この実施の形態においては、走査線曲がりを補正すべき各偏向光束に対する液晶偏向素子１５内の液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃが同じレーザ透過部材により一体化され、また、接地電極、液晶層４３が共通に構成されている。透明電極４５，４６の一方は上記接地電極となっている。一対の透明電極４５，４６間には駆動回路４１から電圧が印加されるとともに、前述の走査線曲がりなどの検出結果に基づいて、印加される電圧が制御されるようになっている。この印加電圧を制御することにより、図５に示すように、出射光を偏向させ、出射角度を制御することができる。したがって、液晶偏向素子１５と駆動回路４１は、走査位置補正手段を構成している。
【００４０】
液晶偏向素子１５がこのように構成されることにより、ブラック成分画像を書き込む光束は素通し部分１５Ｋを素通しさせ、イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分画像を書き込む光束は各液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃを透過させかつ各液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃによって走査線曲がりの補正を行う。つまり、ブラック成分画像書込み用の光束の走査線曲がりを基準として、イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分画像を書き込む光束の走査線曲がりを補正し、ブラック成分画像書込み用の光束の走査線曲がりに略合致させる。上記走査線曲がりの補正量は、図示されないコントローラによって演算し設定する。
【００４１】
図１に示す実施の形態では、各色成分画像を書き込む光束に共通の光路上に第一のレンズ１４を配置し、その後方に、液晶偏向素子１５による走査線補正手段を配置する構成をとることにより、上記各色ごとの走査線補正手段としての上記液晶偏向素子１５が簡単な構成で一体化されている。ブラックの部分も他の色と同様に液晶層を構成して走査線の補正を行うことも可能であるが、それを駆動するための電極が必要となり、また駆動回路も必要となるため、消費電力の増加やコストアップとなってしまう。なお、上記第一のレンズレンズ１４は主走査方向にパワーを有しかつ副走査方向にはノンパワーとし、第二のレンズ１７Ｋは主走査方向にレンズ１４よりも小さなパワーを有しかつ副走査方向にパワーを有している。液晶偏向素子１５を配置する好適な位置は、副走査方向にパワーを有するレンズの前が良く、図１の例で最も好適な位置は折り返しミラー１６Ｋよりも前でありかつレンズ１４の直後である。液晶偏向素子１５は、これを可能な限り光源側に配置することにより、液晶偏向素子１５の主走査方向の全長を小さくすることが可能となり、材料の歩留まりも向上し安価にできる利点がある。
【００４２】
図６に示す液晶偏向素子１５についてさらに詳細に説明する。液晶偏向素子１５は各色成分の光束が透過する素通し部１５Ｋ、液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃとも主走査方向に長手となるように構成され、主走査方向の長さは少なくとも画像領域の範囲を、副走査方向には少なくともレーザビームの副走査方向の光束幅以上をカバーできるように設定されている。なお、液晶層の副走査方向の幅は光走査装置を構成する素子の配置ばらつきや素子寸法のばらつきによるレーザビームのけられを考慮して、入射されるレーザビームの副走査方向幅よりも２ｍｍ以上広く設定されている。
【００４３】
各液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは、主走査方向には複数の駆動区間（Ｗ幅）に略均等に分割されている。図６に示す例では丸付きの数字１から１０で示されるように１０区間に均等に分割され、それぞれの区間において駆動されて走査線曲がりの補正が行われる。駆動区間の分割数はレンズの特性により、適宜設定される。なお、１駆動区間内は複数に略均等に分割されている。図７は、図６中に記した枠７０で囲まれた一部の駆動区間を拡大して示している。図６、図７に示す例では１駆動区間が５分割されている。図７中の縦線は領域を分割する線を示しており、縦太線は駆動区間の区切りを判り易くするために、強調して示している。このように、駆動区間Ｗ内を複数に分割することにより、駆動境界部以外でも入射光束に対して分割境界部分（非偏向部）が存在することになり、境界部におけるレーザビームのプロファイルの劣化というような悪影響を目立たなくすることができる。
【００４４】
図６、図７において、符号８０は、液晶偏向素子１５に入射するレーザビームの断面を示している。このレーザビームの断面８０は、前記光源部のシリンドリカルレンズの作用によって主走査方向に長い線状になっている。そこで、上記駆動区間Ｗは、入射するレーザビームの主走査方向の幅Ｌよりも広く設定している。上記駆動区間Ｗが上記幅Ｌよりも狭い場合、液晶偏向素子１５で偏向したとき常にレーザビームが副走査方向に分離されることになり、レーザビームの劣化が避けられない。そこで、入射レーザビーム幅Ｌの範囲に、主走査方向に分割された液晶層が複数入り、また分割された互いに隣接する液晶層の境界幅、すなわち液晶層を分割する図７における縦線１５ｇの線幅（液晶層の無い非偏向部の幅）は、入射レーザビーム幅Ｌの１／５０以下となるように設定され、かつ境界線全数の幅の合計が入射レーザビーム幅Ｌの１／１０以下になるように設定されている。
【００４５】
図６に示す例では、入射レーザビーム幅Ｌ＝１０ｍｍのとき、境界幅は０．２ｍｍ（したがって、０．２ｍｍ／１０ｍｍ＝１／５０）で、入射レーザビームが主走査方向に４つの境界幅を跨ぐ（０．２ｍｍ×４／１０ｍｍ＝１／１２．５）という設定になっている。境界幅がこれ以上になると、液晶偏向素子１５で偏向した後のレーザビームのプロファイルが劣化し、感光体に結像する光スポット径が太る等の不具合が発生する。
【００４６】
さらに、図７に示すように、各色成分のレーザビームが透過する液晶偏向部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃの非偏向部、すなわち分割区間の相隣接する部分は、相互に副走査方向から見て一致しないように、主走査方向に所定量ずらして配置されている。図７において符号１５ｆは液晶偏向部１５Ｃ、１５Ｍ相互の非偏向部のずれ量を示しており、符号１５ｅは液晶偏向部１５Ｍ、１５Ｙ相互の非偏向部のずれ量を示している。各色毎の駆動区間を一致させると、偏向補正角度が大きい場合、各色毎の走査線が主走査方向に同じ位置で分断されることになり、画像を形成した場合、主走査方向の同じ箇所にスジとなる場合がある。そこで、上記のように各色毎の駆動区間をずらすことにより、走査線の分断を目立たなくし、上記不具合を軽減するように構成されている。駆動区間をずらす量は、少なくとも感光体に結像する光スポットの径（１／ｅ２）以上が必要である。具体的には、ばらつきを考慮して５０μｍ以上とするのが好適である。一方、ずらし量の上限は分割幅の１／２以下までである。分割幅と同じでは境界部が一致してしまう。なお、ずらす方法は配線パターンで行うことが好適である。配線パターンであれば、大量生産する際にも安定したずらし量が確保され品質のばらつきが少ない。
【００４７】
また、上記各液晶偏向部による偏向角は、駆動電圧波形の波高値またはパルス幅デューティにより任意に変更可能であり、その偏向角は次のように設定される。まず、画像出力の開始信号の入力により、液晶偏向素子１５内の走査線基準色対応部分（ブラック）１５Ｋを透過させたレーザビームの走査位置をレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋにより検出する。その検出結果に基づき、所望の値以下であれば他の色に対応する液晶層１５Ｃ，１５Ｍ、１５Ｙ部を駆動せず、それ以上であれば液晶偏向層１５Ｃ，１５Ｍ、１５Ｙ部のいずれかまたは全部を上記検出結果に応じて駆動し、偏向量を制御して走査位置の補正を行う。
【００４８】
レーザビーム検出器から得られた結果をフィードバックする補正手段は、上記液晶変更素子のほか、光源装置から被走査面に至る光路間に配置された少なくとも一つの適宜の光学素子、例えば、走査レンズ、ミラーなどの姿勢を適宜補正制御する姿勢制御機構であってもよい。この姿勢制御機構は、複数のレーザビーム検出器から得られるレーザビームの副走査方向の位置信号に応じて上記適宜の光学素子の姿勢を制御するようになっている。こうすることによって、レーザビームによる走査位置や副走査方向の間隔の補正が可能となる。換言すれば、上記姿勢制御機構は、レーザビームによる走査位置補正手段、あるいは複数のレーザビーム相互の副走査方向間隔補正手段として機能する。
【００４９】
なお、図示されてはいないが、第一のレンズ１４、第二のレンズ１７Ｋなどから構成される複数の走査結像手段は、単一のハウジング内に収容され、ハウジングに固定されている。複数のレーザビームを同時に走査可能な偏向走査手段としてのポリゴンミラー１２により複数のレーザビームが偏向走査され、これらの偏向光束が上記複数の走査結像手段を透過して被走査面に至るように構成されている。したがって、各色毎の副走査位置や複数レーザビームの副走査間隔を高精度に検出することができ、各色毎の書き込み位置がずれることなく、また全体として小型で安価な光走査装置を得ることができる。
【００５０】
図１は、以上説明した光走査装置と、この光走査装置によって走査され潜像が形成される像担持体とが複数配置され、各像担持体の潜像をトナーで現像する現像手段と、各像担持体のトナー像を重ねて転写することによりカラー像を形成する転写手段を有してなるカラー画像形成装置の例を示している。より具体的には、像担持体としてのドラム状感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙには、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの色成分の画像信号で変調されたレーザビームで走査されることにより、それぞれの画像信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は、それぞれの感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに対応して配置された現像手段から画像信号に対応した色のトナーが供給されて可視化される。感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに形成された各画像信号に対応した色のトナー像は、転写手段である転写ベルト２１に位置合わせして重ねて転写され、転写ベルト２１上にカラー画像が形成される。このカラー画像は転写紙などのシート状転写媒体に転写され、定着手段により定着されて外部に排出される。転写後の各感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙおよび転写ベルト２１はクリーニングされる。各感光体２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙは次の画像形成のために、帯電手段により表面が一様に帯電される。
【００５１】
上記カラー画像形成装置は、画像形成のための光走査装置が、前述のレーザビーム検出手段を有し、また、このレーザビーム検出手段から得られるレーザビーム位置情報に基づいてレーザビーム位置を補正する補正手段を有しているため、色ずれの少ない高品質の画像を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、レーザビームを検出する複数の受光面の、少なくとも一つの互いに隣接する辺縁が角度をもって配置されたレーザビーム検出器を複数設置したことにより、主走査方向の像高毎にレーザビームを検出することが可能となった。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、レーザビーム検出器は副走査位置を検出する検出手段を有しているので、走査線傾きや走査線曲がりが発生している走査結像光学系の走査位置を高精度に検出することができる。
【００５４】
請求項３、４記載の発明によれば、レーザビームの副走査位置を補正する走査位置補正手段を設け、高精度に検出した走査位置を補正手段にフィードバックすることにより、レーザビーム位置の高精度化を実現することができ、この光走査装置を画像形成装置に適用することにより形成画像の高画質化を達成することができる。
【００５５】
請求項５記載の発明によれば、レーザビーム検出器は複数の光源から放射されるレーザビームの副走査間隔を検出する検出手段を有しているので、副走査間隔を像高毎に高精度に検出することが可能となる。
【００５６】
請求項６、７記載の発明によれば、複数の光源から放射されるレーザビームの副走査間隔を補正する間隔補正手段を設け、高精度に検出した副走査位置を補正手段にフィードバックすることにより、複数レーザビームの副走査間隔位置の高精度化を図ることができ、この光走査装置を画像形成装置に適用することにより形成画像の高画質化を達成することができる。
【００５７】
請求項８記載の発明によれば、液晶偏向素子を駆動制御し、レーザビームの走査位置または副走査間隔を補正するようにしたことにより、走査位置補正手段または間隔補正手段として機構部分が不要であり、小型で信頼性の高い光走査装置を得ることができる。
【００５８】
請求項９記載の発明によれば、レーザビーム検出器はレーザビームの副走査位置と複数のレーザビームの副走査間隔を検出する検出手段を有しているので、レーザビームの副走査位置検出手段とレーザビームの副走査間隔検出手段とをそれぞれ別々にもつ必要が無く、小型で安価な光走査装置を得ることができる。
【００５９】
請求項１０記載の発明によれば、レーザビーム検出器を主走査方向の画像領域外に複数設けたことにより、レーザビーム検出器を走査する際の光量を検出器に適した所望の値に設定することが可能となるので、画像領域内のレーザビーム光量に影響されず、高精度な検出が可能となる。
【００６０】
請求項１１、１２記載の発明によれば、レーザビーム検出器は主走査方向の同期検知手段の機能も有しているので、レーザビームの副走査位置や複数レーザビームの副走査間隔を検出する検出器を個別にもつ必要が無く、小型で安価な光走査装置を得ることができる。
【００６１】
請求項１３、１４記載の発明によれば、複数の走査結像手段を単一のハウジング内に収容し、複数のレーザビームを同時に走査可能な偏向走査手段により複数のビームを走査することにより、各色毎の副走査位置や複数レーザビームの副走査間隔を高精度に検出することが可能となり、各色毎の書き込み位置がずれることなく、また全体として小型かつ安価となる光走査装置を提供することができる。
【００６２】
請求項１５記載の発明によれば、カラー画像形成装置の光走査装置として、前記請求項１〜１４に記載の特徴をもつ光走査装置を用いることにより、色ずれの少ない高品質のカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置およびカラー画像形成装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態に適用可能なレーザビーム検出器の例を示すもので、（ａ）は受光面のパターンと検出回路の例を示す概念図、（ｂ）は検出回路各部の動作を信号波形で示すタイミングチャートである。
【図３】上記実施形態に適用可能なレーザビーム検出器の別の例を示すもので、（ａ）は受光面のパターンと検出回路の例を示す概念図、（ｂ）は検出回路各部の動作を信号波形で示すタイミングチャートである。
【図４】上記実施形態に適用可能な液晶偏向素子の例を示す側面断面図である。
【図５】上記液晶偏向素子による偏向角制御の様子を示す側面図である。
【図６】上記液晶偏向素子の正面図である。
【図７】上記液晶偏向素子の一部を拡大して示す正面図である。
【符号の説明】
１０  光源
１２  偏向走査手段としてのポリゴンミラー
１４  走査結像手段としての第一のレンズ
１５  液晶偏向素子
１７Ｋ  走査結像手段としての第二のレンズ
Ｐ１Ｋ  レーザビーム検出器
Ｐ２Ｋ  レーザビーム検出器
ＰＤ１  受光面
ＰＤ２  受光面
【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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