(57)【要約】【課題】用紙の繊維方向を判別し、繊維方向によって発生する不具合を回避する。【解決手段】用紙に画像情報を転写する転写部に搬送する湾曲搬送路を有する画像形成装置において、湾曲搬送路の湾曲部外周に搬送される用紙２８を読み取る撮像素子４２と、この撮像素子４２の読取対象部に光を照射し、用紙の繊維方向を識別するように照射光の光軸４１ａを湾曲搬送路の湾曲部に対して所定の角度をもって配置された光源４１とを備え、前記撮像素子４２の撮像結果に基づいて用紙の繊維方向を判別するようにした。加えて、判別された用紙の繊維方向に応じて画像形成の処理工程を変更するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を搬送する搬送経路に湾曲部を有する画像形成装置において、
前記湾曲部の曲率中心方向に光軸が配置され、前記湾曲部の外周に沿って搬送される前記用紙の表面の状態を光学的に読み取る読み取り手段と、
前記光軸に対して所定の角度をもって配置され、前記湾曲部の外周に沿って搬送される前記用紙の表面に照明光を照射する光源と、
前記読み取り手段の読み取り結果に基づいて前記用紙の繊維方向を判別する判別手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記読み取り手段が前記光源からの光を受けた読取対象部の所定領域内を光学的に読み取り、電気信号に変換し出力する撮像素子であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記読み取り手段は前記用紙の斜め補正を行う補正手段より用紙搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記判別手段によって判別された前記用紙の繊維方向に基づいて画像形成の制御を行う制御部を更に備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、
前記判別手段は前記用紙の繊維方向が縦目または横目のいずれかを判別し、前記制御部はその判別結果に基づいて用紙搬送制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記判別結果が縦目の場合、用紙斜め補正及び用紙搬送量の調整を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記判別結果に基づいて定着温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記判別結果が横目の場合、定着装置の加熱ローラと加圧ローラとの温度差を排除する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。  
【請求項９】
請求項４記載の画像形成装置において、
前記判別手段は前記用紙の繊維方向が縦目または横目のいずれかを判別し、前記制御部はその判別結果に基づいて画像書き込み制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記判別結果が縦目の場合、熱収縮により縮小する分だけ主走査方向に拡大変倍して画像書き込み制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記制御部は、前記判別結果が横目の場合、熱収縮により縮小する分だけ副走査方向に拡大変倍して画像書き込み制御を行う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、電子写真方式またはインクジェット方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を複合して有するデジタル複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式またはインクジェット方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、この像担持体上の潜像を現像する現像装置と、現像された像を記録媒体である転写紙等の用紙に加熱転写して定着させる定着装置を備えている。このような画像形成装置に使用される用紙としては、通常のオフィス文書の印刷のみならず、様々な種類の用紙へも印刷可能なことが要求されている。
【０００３】
その一方で、カラー画像形成装置においてはその印刷プロセス過程において非常にシビアな面を持っている。例えば用紙の場合、通常の紙種、多少厚い紙種、あるいはＯＨＰ等がある、それらに印刷する場合、それぞれの場合において異なるプロセス条件に設定、すなわち、用紙搬送速度、定着ローラ圧力、定着温度等のプロセス条件を前記紙種に応じた設定にすることにより始めて正常な印字結果が得られることになる。そのため、例えば、画像形成装置の操作パネル等から使用する記録媒体の紙種を設定し、その紙種に合ったプロセス条件で画像形成処理を行う必要がある。設定が正しく行われない場合、正常な印字結果が得られないだけでなく、装置本体にダメージを与える場合がある。
【０００４】
このようなことから、例えば特許文献１には、用紙の光反射率や光透過率等を光学的に検出して紙種を特定し、その紙種に合ったプロセス条件を自動的に設定することが提案されている。また、特許文献２には、用紙表面の平滑度を測定し、平滑度に応じた画像形成制御を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−６１７５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３８８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、このような画像形成装置に使用される一般的な用紙は、縦または横方向に繊維方向を持っている。これは用紙製造工程に起因し、細長い繊維が紙をすく方向（抄紙方向）に並ぶことにより方向性が決まる。用紙の製造は連続的に行われる（抄紙される）ため１反のロールとして完成し、抄紙方向に対し縦または横に裁断されシート状に加工される。従って、用紙カット面に対し縦または横方向に必ず繊維方向というものが存在する。図１２は用紙の繊維方向を説明するための図である。すなわち、用紙１の抄紙方向が白抜き矢印で示す方向にあれば、用紙１の繊維は実線矢印に示す縦方向に長くなる。したがって、用紙１を縦置きにした場合、繊維方向に沿ったものが縦目２、繊維方向に対し直交するものであれば横目３などと言われている。
【０００６】
ところで用紙を搬送（シートスルー）する際のコシはこの繊維方向で強弱が決まる。縦目であれば縦方向にはコシが強く、横方向にはコシが弱い。横目はその逆である。また、周囲環境（温度）により用紙は伸縮する。加熱すると用紙は収縮するが収縮率は、用紙の繊維方向が縦目であれば横方向に収縮する。
【０００７】
このような用紙特性により、画像形成装置では用紙の繊維方向によっては、用紙搬送時にジャムが発生したり、定着ローラによりカールが発生したり、収縮によって印字された画像が歪む等の問題点が発生する。
【０００８】
そこで、本発明が解決すべき課題は、用紙の繊維方向を判別し、繊維方向によって発生する不具合を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、第１の手段は、用紙を搬送する搬送経路に湾曲部を有する画像形成装置において、前記湾曲部の曲率中心方向に光軸が配置され、前記湾曲部の外周に沿って搬送される前記用紙の表面の状態を光学的に読み取る読み取り手段と、前記光軸に対して所定の角度をもって配置され、前記湾曲部の外周に沿って搬送される前記用紙の表面に照明光を照射する光源と、前記読み取り手段の読み取り結果に基づいて前記用紙の繊維方向を判別する判別手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段において、前記読み取り手段が前記光源からの光を受けた読取対象部の所定領域内を光学的に読み取り、電気信号に変換し出力する撮像素子であることを特徴とする。
【００１１】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記読み取り手段は前記用紙の斜め補正を行う補正手段より用紙搬送方向上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記判別手段によって判別された前記用紙の繊維方向に基づいて画像形成の制御を行う制御部を更に備えていることを特徴とする。
【００１３】
第５の手段は、第４の手段において、前記判別手段は前記用紙の繊維方向が縦目または横目のいずれかを判別し、前記制御部はその判別結果に基づいて用紙搬送制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
第６の手段は、第５の手段において、前記制御部は、前記判別結果が縦目の場合、用紙斜め補正及び用紙搬送量の調整を行うことを特徴とする。
【００１５】
第７の手段は、第５の手段において、前記制御部は、前記判別結果に基づいて定着温度を制御することを特徴とする。
【００１６】
第８の手段は、第５の手段において、前記制御部は、前記判別結果が横目の場合、定着装置の加熱ローラと加圧ローラとの温度差を排除する制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
第９の手段は、第４の手段において、前記判別手段は前記用紙の繊維方向が縦目または横目のいずれかを判別し、前記制御部はその判別結果に基づいて画像書き込み制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
第１０の手段は、第９の手段において、前記制御部は、前記判別結果が縦目の場合、熱収縮により縮小する分だけ主走査方向に拡大変倍して画像書き込みを行うことを特徴とする。
【００１９】
第１１の手段は、第９の手段において、前記制御部は、前記判別結果が横目の場合、熱収縮により縮小する分だけ副走査方向に拡大変倍して画像書き込みを行うことを特徴とする。
【００２０】
なお、後述の実施形態において、用紙は参照番号２８に、湾曲部は湾曲搬送路３２ａに、読み取り手段、及び撮像手段は撮像素子４２に、光源は参照番号４１に、判別手段は用紙判別部６０に、制御部は参照番号５６に、補正手段はレジストローラ３５に、定着装置は参照番号３３に、加熱ローラは定着加熱ローラ３３ａに、加圧ローラは定着加圧ローラ３３ｂにそれぞれ対応している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、用紙の繊維方向を判別し、その結果に基づいて前記繊維方向の状態による不具合の発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明が適用される画像形成装置の一例の概略を示す構成図である。この画像形成装置１０はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）そしてブラック（Ｋ）の４色のトナーによってカラー画像が形成可能な場合を例にとっている。すなわち、ポリゴンミラー１１からの各色毎の画像データを、イエローのトナー像を形成する像担持体である感光体１２ｙ、マゼンタのトナー像を形成する同じく像担持体である感光体１２ｍ、シアンのトナー像を形成する同じく像担持体である感光体１２ｃ、ブラックのトナー像を形成する同じく像担持体である感光体１２ｋに照射する。各色の感光体１２ｙ〜１２ｋは用いるトナーの色が異なる以外はその構成は全く同じであるので、イエローのトナー像を形成する感光体１２ｙを例にとって説明する。
【００２４】
感光体１２ｙの周囲には、帯電ローラ１３ｙ、現像ローラ１４ｙ、クリーニングローラ１５ｙが配置され、帯電ローラ１３ｙと現像ローラ１４ｙとの間の感光体１２ｙの表面にポリゴンミラー１１からの露光光を受ける周知の構成になっている。現像ローラ１４ｙには上方に位置するトナーカートリッジ１６ｙ内のトナーが供給ローラ１７ｙを介して供給される。１８ｙはトナーを攪拌するためのパドルである。
【００２５】
また、各感光体１２ｙ〜１２ｋ上のトナー像を転写する転写ベルト１９が感光体１２ｙ〜１２ｋに接触するように配設されている。この転写ベルト１９はテンションローラ２１と駆動ローラ２２間に張設されている。転写ベルト１９の裏面には感光体１２ｙ〜１２ｋ上のトナー像を転写ベルト１９に転写するための１次転写ローラ２３ｙ、２３ｍ、２３ｃ、２３ｋが設けられている。また、テンションローラ２１の近傍には、転写ベルト１９のトナーを検知するトナーセンサ２４が、そして駆動ローラ２２の近傍には転写ベルト１９を清掃するベルトクリーナ２５が配設されている。
【００２６】
転写ベルト１９の下方には廃トナーを収容する廃トナーボックス２６が設けられている。廃トナーボックス２６の下方には、用紙を収容する用紙カセット部２７が位置し、用紙カセット部２７内の用紙２８は給紙搬送ローラ３１によって１枚ずつ引き出され、２次転写ローラ３２によって転写ベルト１９のトナー像が転写され、定着加熱ローラ３３ａと定着加圧ローラ３３ｂで構成された定着装置３３を通ることにより用紙２８上にトナー像が定着され、排紙ローラ３４によって装置外に排紙される。なお、３５は給紙搬送ローラ３１によって送り出された用紙２８の搬送タイミングや斜め搬送の補正等用紙搬送を制御するレジストローラ、３６はレジストローラ３５に送り出される用紙２８を検知するレジストセンサ、３７は排紙される用紙を検知する排紙センサである。またこの画像形成装置においては、用紙の裏面にも画像を形成するように両面印字用の搬送路が設けられ、両面センサ３８によって両面印字の用紙を検知している。
【００２７】
図２は用紙撮像部の構成を示す部分側面図、図３は用紙撮像部を下方から見た図、図４は用紙撮像部の光源と撮像素子の位置関係を示す説明図である。
【００２８】
用紙２８の繊維方向を判別するための用紙撮像部は、給紙搬送ローラ３１の外周面である湾曲搬送路３１ａ（図４参照）を通過する用紙２８に光を照射するランプ等の光源４１と、反射した光を撮像するＣＣＤ等の撮像素子４２とから構成されている。撮像素子４２は湾曲搬送路３１ａの中心方向に配置され、光源４１は撮像素子４２と同一搬送ライン上、斜め方向に配置されている。
【００２９】
これにより、用紙撮像部の光源４１からの距離が長い部分には陰影が発生するが、用紙２８の繊維方向によってさらに明暗が異なる。例えば、図５に示すように、用紙２８の繊維方向が搬送方向に直交する横方向（横目）の場合、光源４１の光に影ができやすく上部は暗くなる。また、図示していないが、用紙２８の繊維方向が搬送方向に伸びる縦方向（縦目）の場合は明るい状態になる。すなわち、図６に示すように、用紙の繊維方向が縦の場合は、（ａ）のように全体が明るく、用紙の繊維方向が横の場合は、（ｂ）のように上部が暗くなる。この画像を撮像素子４２で捉えることにより、用紙の繊維方向を知ることができる。なお、光源４１の位置は撮像素子４２に対し下方、上方どちらに配置してもよい。
【００３０】
図７は、画像形成装置の概略制御機構を示すブロック図である。定着装置３３の定着ローラを回転させるための定着モータ５１、定着ローラを加熱させる定着ヒータ５２、定着装置３３の温度を検知する定着サーミスタ５３、感光体１２ｙ〜１２ｋ等の書込ユニット５４、給紙搬送ローラ３１を駆動する給紙搬送モータ５５、レジストセンサ３６、及び撮像素子４２は制御部５６によって制御される。制御部５６は、定着モータ５１、レジストセンサ３６によって駆動する給紙搬送モータ５５等の駆動を制御する駆動制御部５７と、定着サーミスタ５３からの温度情報により定着サーミスタ５３を制御する定着制御部５８と、書込ユニット５４を制御する書込制御部５９と、撮像素子４２からの情報に基づいて用紙の縦目及び横目を判別し、駆動制御部５７と定着制御部５８と書込制御部５９に情報を送る用紙判別部６０とから構成されている。
【００３１】
撮像素子４２からは画像信号として出力されるが、この画像信号を用紙判別部６０によって用紙繊維方向を判別する。なお、制御部５６は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたプログラムコードを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして使用して前記プログラムコードに従った制御を実行する。また、制御部５６の各制御部５７，５８，５９及び判別部６０は基本的にはソフトウェアの機能によって構成されている。
【００３２】
用紙判別部６０による用紙繊維方向の判別結果による制御を図８ないし図１１により説明する。
【００３３】
図８は本発明の基本的な動作制御を説明するための動作手順を示すフローチャートである。図８において、給紙搬送が開始され、レジストセンサ３６がオンになると、撮像素子４２により用紙２８の撮像を開始する（ステップＳ１０１−Ｙｅｓ、ステップＳ１０２）。そして、撮像結果に基づいて用紙２８の繊維方向を判別し（ステップＳ１０３）、その判別結果に基づき、用紙の繊維方向に合った画像形成制御を行う（ステップＳ１０４）。
【００３４】
図９は用紙繊維の方向により用紙の搬送量制御を行うときの動作手順を示すフローチャートである。図９において、給紙搬送が開始され、レジストセンサ３６がオンになると（ステップＳ２０１）、撮像素子４２により用紙２８を撮像し（ステップＳ２０２）、同時に制御部５６内に設けられた搬送量を制御するためのタイマがカウントを開始する（ステップＳ２０３）。一方、ステップＳ２０２で撮像された結果から用紙繊維の方向が縦目か横目かをチェックし（ステップＳ２０４）、用紙繊維の方向が縦目の場合は、通常のタイマ値に＋αしたカウント値までカウントアップした後、給紙搬送モータ５５を停止させる（ステップＳ２０５）。用紙繊維の方向が横目の場合は、通常のタイマ値にカウント値までカウントアップした時点で給紙搬送モータ５５を停止させる（ステップＳ２０６）。このようにして、ステップＳ２０３でのタイマのカウント値はステップＳ２０５及びＳ２０６の処理タイミングを設定するために使用される。ステップＳ２０５とＳ２０６で給紙搬送モータ５５を停止させた後は、給紙搬送モータ５５を再起動させ（ステップＳ２０７）、レジストローラ３５から用紙を作像部に送り込む。
【００３５】
このように、用紙繊維方向が縦目のときは搬送路下流に設置されたレジストローラ３５にて作成される用紙撓み量（用紙搬送量）を通常より増加させる。これにより、用紙の斜め搬送の補正が確実に行える。これは、用紙繊維が縦方向であると、搬送方向に対する用紙のコシが強く、斜め補正を行うための撓みが生じ難いためで、このことは搬送ジャムが発生しやすいと言うことも意味している。なお、この場合、撮像素子４２はレジストローラ３５配設位置よりも上流側に設ける必要がある。
【００３６】
図１０は用紙繊維の方向により用紙の定着制御を行うときの動作手順を示すフローチャートである。図１０において、給紙搬送が開始され、レジストセンサ３６がオンになると（ステップＳ３０１−Ｙｅｓ）、用紙が１枚目であるか否かをチェックする（ステップＳ３０２）。用紙が２枚目以降の場合（ステップＳ３０２−Ｎｏ）は、撮像素子４２により用紙２８を撮像し（ステップＳ３０３）、次にステップＳ３０３で撮像された結果から用紙繊維の方向が縦目か横目かをチェックする（ステップＳ３０４）。用紙繊維の方向が横目の場合は、レジストローラ３５位置で用紙搬送を停止させ、停止状態で待機する（ステップＳ３０５）。その間、定着サーミスタ５４の温度を監視した状態で（ステップＳ３０５）、定着装置３３内の定着加熱ローラ３３ａと定着加圧ローラ３３ｂを一定時間空回転させ、ローラ温度の均一化を図る。定着サーミスタ５４の温度が設定温度に達したら、レジストローラ３５を駆動して用紙の搬送を再開し（ステップＳ３０７）、用紙の定着を行う（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０２で用紙が１枚目であることが確認された場合とステップＳ３０４で用紙２８の繊維方向が縦目と確認された場合はステップＳ３０８でそのまま定着処理を行う。
【００３７】
このように処理する理由は、用紙カールを抑制するためである。すなわち、用紙繊維方向が横方向（横目）の場合には、定着装置３３で用紙の巻付きが生じやすく、また、排出された用紙がカールしやすい。そのため、排出トレイでの用紙不整合が発生しやすくなる。これは定着加熱ローラ３３ａと定着加圧ローラ３３ｂの温度不均一が原因であることが多く、２枚目以降の用紙に発生しやすい。そこで、図１０の処理手順により、２枚目以降の用紙について、用紙繊維の方向が横目と判断されたときは、ローラ温度の均一化を図るようにしている。このように、用紙繊維方向が横目のときは、定着加熱ローラ３３ａと定着加圧ローラ３３ｂの温度差をなくす温度制御、言い換えれば温度差を排除する制御を行うことによって、用紙の定着カールを防止することができる。なお、この実施形態における温度差を排除する制御とは、前述のように定着加熱ローラ３３ａと定着加圧ローラ３３ｂを一定時間空回転させ、両ローラ温度の均一化を図り、両ローラ間の温度差が生じないようにする制御を意味している。
【００３８】
図１１は定着の熱によって発生する用紙の収縮に対応した動作手順を示すフローチャートである。図１１において、給紙搬送が開始され、レジストセンサ３６がオンになると（ステップＳ４０１−Ｙｅｓ）、撮像素子４２により用紙２８を撮像し（ステップＳ４０２）、この撮像結果から用紙繊維の方向をチェックする（ステップＳ４０３）。撮像結果により用紙２８の繊維方向が縦目の場合は、書込ユニット５４にて熱収縮により縮む分だけ主走査方向を変倍し（ステップＳ４０４）、拡張した画像を書き込み、次工程に進む（ステップＳ４０５）。一方、用紙２８の繊維方向が横目の場合は、書込ユニット５４にて熱収縮により縮む分だけ副走査方向を変倍し（ステップＳ４０６）、副走査方向に拡張した画像を書き込む。
【００３９】
これは、用紙は繊維方向と交わる方向に伸縮する特性を持つが、定着の熱によって収縮することにより画像等倍度不良が発生する。そこで、繊維方向が縦目の場合は、書込ユニット５４によって主走査方向を熱収縮により縮小した分だけ変倍し、また、横目の場合は、副走査方向を熱収縮により縮小した分だけ拡大変倍し、それぞれ変倍した画像を書き込むことにより、熱収縮による画像不良の発生を防止する。
【００４０】
このように、用紙繊維方向が縦目のとき、定着の熱によって主走査方向に用紙が縮むため、作像時に予め主走査方向に伸張した画像の書込みを行い、用紙繊維方向が横目のとき、定着の熱によって副走査方向に用紙が縮むため、作像時に予め副走査方向に伸張した画像の書込みを行う。これにより、収縮による異常画像の発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す図である。
【図２】用紙撮像部の構成を示す部分側面図である。
【図３】用紙撮像部を下方から見た図である。
【図４】用紙撮像部の光源と撮像素子の位置関係を示す説明図である。
【図５】用紙撮像部による用紙の撮像状態を示す説明図である。
【図６】用紙の繊維方向により異なる撮像状態を示す説明図である。
【図７】画像形成装置の制御構成の概略を示すブロック図である。
【図８】本発明の基本的な動作手順を示すフローチャートである。
【図９】用紙繊維の方向により用紙の搬送量制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】用紙繊維の方向により用紙の定着制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】定着の熱によって発生する用紙の収縮に対応した動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】用紙の繊維方向を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  画像形成装置
１２ｙ〜１２ｋ  感光体
１９  転写ベルト
２７  用紙カセット部
２８  用紙
３１  給紙搬送ローラ
３２ａ  湾曲搬送路  
３３  定着装置
３５  レジストローラ
３６  レジストセンサ  
４１  光源
４２  撮像素子
５１  定着モータ
５２  定着ヒータ
５３  定着サーミスタ
５４  書込ユニット
５５  給紙搬送モータ
５６  制御部
５７  駆動制御部
５８  定着制御部
５９  書込制御部
６０  用紙判別部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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