(57)【要約】【課題】  像担持ベルトに負荷された張力を緩和する際に、像担持ベルトの伸縮によらず、一定の像担持ベルトのたわみ量に保つこと。【解決手段】  中間転写ベルト42は、この中間転写ベルト42を回転駆動する駆動ローラ44とテンションローラ41とによって張架される。テンションローラ41は中間転写ベルト42の張力が増減する方向に移動可能になっている。そしてテンションローラ41は、中間転写ベルト42の張力が増加する方向に所定の加圧力で圧力を与えるテンションスプリング46Ｒが設けられている。さらに、画像非形成時には、テンションスプリング46Ｒにより加圧されている位置から張力が減ずる方向にテンションローラ41を所定の距離だけ移動させる張力緩和機構50を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー画像が形成される無端状の像担持ベルトと、
前記像担持ベルトを回転駆動する駆動ローラと、
前記像担持ベルトを張架し、前記像担持ベルトの張力が増減する方向に移動可能な張架ローラと、
前記張架ローラを前記像担持ベルトの張力が増加する方向に圧力を加える加圧機構と、
画像非形成時には、前記加圧機構により加圧されている位置から一定の距離だけ前記像担持ベルトの張力が減少する方向に前記張架ローラを移動させる張力緩和機構と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
表面にトナー画像が形成される無端状の像担持ベルトと、
前記像担持ベルトを回転駆動する駆動ローラと、
前記像担持ベルトを張架し、前記像担持ベルトの張力が増減する方向に移動可能な張架ローラと、
前記張架ローラを前記像担持ベルトの張力が増加する方向に圧力を加える加圧機構と、
前記像担持ベルトの周長を検出する周長検出手段と、
画像非形成時には、前記周長検出手段によって検出された前記像担持ベルトの周長に応じた距離だけ前記張架ローラを前記像担持ベルトの張力が減少する方向に移動させる張力緩和機構と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持ベルトのトナー画像が担持されない領域には、反射パッチが設けられ、
前記周長検出手段は、前記反射パッチの位置を光学的に読み取り、前記周長を検出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持ベルト、前記駆動ローラ、前記張架ローラ及び前記加圧機構は、前記画像形成装置の本体に着脱可能な中間転写ユニットに設けられ、前記張力緩和機構は、前記本体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持ベルト、前記駆動ローラ、前記張架ローラ、前記加圧機構及び前記張力緩和機構の一部は、前記画像形成装置の本体に着脱可能な中間転写ユニットに設けられており、
前記中間転写ユニットが前記画像形成装置から取り外されているときに、前記像担持ベルトの張力が緩和されている状態を保持する保持手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記加圧機構は、前記張架ローラの回転軸の両端部を前記像担持ベルトの張力が増加する方向に加圧するバネを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記張力緩和機構は、前記両端部を前記像担持ベルトの張力が減少する方向に押圧するための押圧部材と、
前記押圧部材を移動させるモータと
を有することを特徴とする請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記張力緩和機構は、前記押圧部材を移動させた後に、前記押圧部材の位置を保つラチェットギアを有することを特徴とする請求項７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、電子写真方法を用いた複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置、あるいはそれらの複合機等の画像形成装置において、無端ベルト形状の像担持体に駆動を与えるための張力を付与する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方法を用いた画像形成装置では、無端形状の像担持ベルトを複数のローラで張架し、張力付与部材によってベルトに張力を与え、駆動させることにより感光体からトナー像を転写する構成が用いられている。
【０００３】
一般に、像担持ベルトがローラに張架され、回転駆動されるのに必要な張力を与えられた状態で長時間同じ位置に停止すると、像担持ベルトは直径が小さな張架ローラや局所的に半径の小さい張架部材の位置で局所的に延伸あるいは塑性変形する。
【０００４】
像担持ベルトが局所的に変形することにより、被転写部材にトナー像が転写された後に像担持ベルト上に残った未転写トナーをブレードによりクリーニングする際に、ブレードの押圧が局所変形領域では一定とならない。このため、ベルト上の残トナーのクリーニングが十分にできない場合がある。さらに、カラーの画像形成装置の場合では、装置本体のキャリブレーションの際に、像担持ベルト表面にトナー像である色ずれ検知パッチを形成させる。そして、その検知パッチを装置本体内部に設置された光学センサで読み取り、そのデータをレーザスキャナの制御にフィードバックすることがある。このキャリブレーションの際に、像担持ベルトに局所変形領域がある場合では、非変形領域と比較して局所変形領域において反射光量が異なるため、光学センサが正確な値を読み取ることができない場合がある。
【０００５】
最近の画像形成装置では、長時間ベルトに張力を与えて像担持ベルトを延伸・変形させないように、像担持ベルトが停止している状態で駆動に必要な張力を、解除あるいは緩和する構成が見られる。
【０００６】
例えば、特開2005-25165では、画像形成時には像担持ベルトに駆動に必要な張力を与え、非画像形成時には像担持ベルトに必要な張力を開放する構成が用いられている。ここで示される構成では、像担持ベルトの回転駆動と連動して、張力印加機構が作動し、張力を与える張架ローラが移動し、像担持ベルトに張力が印加される。回転駆動が作動していない場合では、張力印加機構が作動しないために、張力を与えていた張架ローラは本体上の定められた位置に移動される。
【０００７】
以上の構成のように、像担持ベルトへの張力を解除した場合に、張力を付与しているローラなどの張架部材は、本体内の定められた位置に移動される場合が多く見られる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２５１６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、張力を緩和するために張架部材の位置を、張力を与えた位置から本体内の定められた位置に移動させる構成では、以下の問題がある。
【００１０】
すなわち、像担持ベルトの周長が長期間の使用あるいは環境温度あるいは像担持ベルト製造上のばらつきなどによって変動した場合に、張力を緩和したときの像担持ベルトのたるみ量が大きくばらつくことになる。例えば、像担持ベルトの延伸によって、張力解除時のベルトのたるみ量が大きくなった場合に、近接する部材に接触することで像担持ベルト表面が損傷し、損傷領域において転写不良等の問題が発生する。また、逆に像担持ベルトが環境温度や製造ばらつきによってその周長が短くなっている場合では、十分にベルトから張力を開放できないという問題が発生する。
【００１１】
このように、像担持ベルトの張力を確実に緩和しつつ、たるみによる像担持ベルトへの接触損傷を防止するためには、像担持ベルトの伸縮にかかわらず、張力を開放した場合での像担持ベルトのたるみ量を一定に保つ必要があるという課題があった。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、像担持ベルトの張力を緩和する際に、ほぼ一定のたわみ量に保つことを可能とする画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、表面にトナー画像が形成される無端状の像担持ベルトと、前記像担持ベルトを回転駆動する駆動ローラと、前記像担持ベルトを張架し、前記像担持ベルトの張力が増減する方向に移動可能な張架ローラと、前記張架ローラを前記像担持ベルトの張力が増加する方向に圧力を加える加圧機構と、画像非形成時には、前記加圧機構により加圧されている位置から前記像担持ベルトの張力が減少する方向に一定の距離だけ前記張架ローラを移動させる張力緩和機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、像担持ベルトに付与された張力を緩和する際に、像担持ベルトの伸縮によらず、ほぼ一定の像担持ベルトのたわみ量に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の電子写真方式のプリンタの概略構成を示す図である。図２は中間転写ベルトを支持する中間転写ベルトユニットの概略構成を示す斜視図である。図３は張力緩和機構装置の部分を示す斜視図である。図４は張力緩和機構装置の側面を示す図である。
【００１７】
＜画像形成装置の全体構成＞
まず、図１を用いて、画像形成装置における画像形成プロセスを説明する。
【００１８】
図１中、28，29，30，31は像担持体である感光ドラムである。この感光ドラムは回転軸を中心に回転可能に装置本体に取り付けられ、かつ、回転軸方向に装置本体から着脱可能に装着されている。32は露光手段であるレーザスキャナであり、前記感光ドラム上に露光する。感光ドラム28はブラックのトナー画像を形成し、感光ドラム29はシアンのトナー画像を形成する。ま感光ドラム30はマゼンタのトナー画像を形成し、感光ドラム31はイエローのトナー画像を形成する。
【００１９】
また、21は給送カセット、22はピックアップローラ、23はフィードローラ、24はリタードローラ、20は搬送ローラ、25はレジストローラ対で、これらによってシート給送手段が構成されている。このシート給送手段により、給送カセット21からシートが画像形成部へと給送される。
【００２０】
さらに、40は中間転写ユニットで、44が駆動ローラ、41がテンションローラで、無端状のベルトである中間転写ベルト（像担持ベルト）42を張架し、二次転写ローラ26と当接するように装着される。中間転写ベルト42の表面にはトナー画像が形成される。43Ｂｋ，43Ｃ，43Ｍ，43Ｙはそれぞれ一次転写ローラで、不図示のバネによって対向に配設される感光ドラムへ加圧されている。また、中間転写ユニットは、19Ｃを回転中心としてドア19を開閉することにより、画像形成装置の本体の内部より図１の右方向に着脱可能に保持されている。
【００２１】
また、33は熱定着器、38が定着排出ローラ対、34が排出ローラ対、35が排出トレイで、それぞれ装置本体の上部に設置されている。
【００２２】
この画像形成装置で画像形成する場合には、まず、シートがピックアップローラ22によって積載メディアから数枚搬送され、リタードローラ24によって１枚だけに分離され、その後、搬送ローラ20によってレジストローラ対25まで搬送される。ここでメディアは一旦停止する。レーザスキャナ32によって像担持体である感光ドラム28，29，30，31に露光された画像を不図示の現像器によって現像し、無端ベルトである中間転写ベルト42に順一次転写する。
【００２３】
無端ベルトである中間転写ベルト42上に一次転写された画像は、二次転写ローラ26へ進み、その画像に合わせて、レジストローラ対25で停止していたメディアを再スタートさせる。再スタートしたメディアは、二次転写ローラ26によって画像をメディアに転写され、定着器33によって画像を定着され、定着排出ローラ対38を通過した後に排出ローラ対34によって、排出トレイ35上に排出される。
【００２４】
＜中間転写ユニット＞
次に、上記画像形成プロセスの中で、トナー像の転写及びメディアの搬送に係わる中間転写ユニット40に関して、図２を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図２において、47は中間転写フレームである。45Ｆ，45Ｒはテンションカーラであり、テンションローラ（張架ローラ）41の同軸上の端部に配設され、また中間転写フレーム47のガイド形状部に保持され、テンションローラ41を中間転写フレーム47に移動支持している。すなわち、テンションローラ41は、中間転写ベルト42の張力が増減する方向に移動可能となっている。また、46Ｆ，46Ｒはテンションスプリングであり、中間転写フレーム47に支持され、またテンションカーラ45Ｆ，45Ｒに対して付勢力を与え、テンションローラ41の回転軸の両端部を押圧し、中間転写ベルト42に張力を与えている。
【００２６】
また、44Ｄは駆動ギアであり、不図示の装置本体の駆動源より駆動が伝達され、駆動ローラ44を介して、中間転写ベルト42を回転駆動する。なお、テンションスプリング46Ｆ，46Ｒは加圧機構を構成し、テンションローラ41を中間転写ベルト42の張力が増加する方向に所定の加圧力で圧力を加えている。
【００２７】
＜張力緩和機構＞
次に図３及び図４を用いて、張力緩和機構について説明する。
【００２８】
図３において、50はテンション解除レバー（押圧部材）であり、装置本体に回転支持されたガイドコロ50Ｂによって、並進移動ができるように装置本体に支持されている。50Ｓは、レバースプリングであり、不図示の本体部材によって支持され、また、テンション解除レバー50に付勢力を与える。この付勢力によって中間転写ベルト42の伸縮でテンションカーラ45Ｆ，45Ｒの位置が変動した場合でも、テンション解除レバー50をテンションカーラ45Ｆ，45Ｒに対して突き当てることができる。ただし、レバースプリング50Ｓの付勢力は、テンションスプリング46Ｆ，46Ｒの付勢力と比較して、十分小さいものであり、中間転写ベルトのテンションに大きな影響をあたえるほどの大きさではない。
【００２９】
また、51はテンション解除モータ、52は解除モータピニオンギア、53は解除アイドラギアである。また、テンション解除レバー50は解除アイドラギア53との接触面に並進運動を実現するためのラックギアを有する。テンション解除モータ51の駆動力を、解除アイドラギア53を介してテンション解除レバー50に伝えることができる。
【００３０】
上記の張力緩和機構が、画像非形成時に、中間転写ベルト42に付与された張力を解除もしくは緩和する場合には、テンション解除モータ51を一定量回転させる。これによりテンション解除レバー50がテンションカーラ45Ｆ，45Ｒに押圧を加え、テンションカーラ45Ｆ，45Ｒを一定距離移動させる。すなわち、加圧されている位置から中間転写ベルト42の張力が現ずる方向に一定の距離だけテンションローラ41を移動させることになる。テンション解除モータ51が目標回転量に達すると回転を停止させ、その回転位相を保ったまま励磁させる。この状態で、中間転写ベルト42に付与された張力が緩和されたことになる。
【００３１】
逆に中間転写ベルト42に張力を与える場合には、テンション解除モータ51の励磁状態を切ればよい。テンション解除レバー50による押圧が解除され、テンションカーラ45Ｆ，45Ｒ及びテンションローラ41は、張力解除前の位置に戻り、中間転写ベルト42に張力が再び与えられる。
【００３２】
この張力緩和機構では、上述のように、中間転写ベルト42の伸縮でテンションローラ41及びテンションカーラ45Ｆ，45Ｒの位置が変動した場合でも、テンション解除レバー50がその変動に追従する。このため、テンションローラ41及びテンションカーラ45Ｆ，45Ｒを張力解除前の位置を基準として移動させることができる。
【００３３】
また、テンション解除モータ51の解除回転量は毎回一定であるため、テンションローラ41及びテンションカーラ45Ｆ，45Ｒを張力解除前の位置を基準として同一量（一定距離）移動させることができる。これにより、張力解除後の中間転写ベルト42のたるみ量を毎回ほぼ一定に制御することができる。
【００３４】
また、同構成にて、張力を完全に解除せず、テンションスプリング46Ｆ，46Ｒが与える張力を緩和する場合に対しても、上記の方法と同様である。
【００３５】
図５は、反射パッチを中間転写ベルト42に貼付した状態を示す中間転写ユニット40及び張力緩和機構を示す斜視図である。
【００３６】
図５に示すように、中間転写ベルト42の端部のトナー画像が担持されない領域に反射パッチ59を貼付する。そして、装置本体に配設された不図示の光学センサによって、中間転写ベルト42の回転時に反射パッチ59を光学的に読み取り、中間転写ベルト42の周長を検出することができる。不図示のＣＰＵと光学センサは周長検出手段を構成する。この周長に基づいてテンション解除モータ51の移動量にフィードバックすることにより中間転写ベルト42の周長に応じた距離だけテンションローラ41を、中間転写ベルト42の張力が減少する方向に移動させる。すなわち、周長が短ければ、短い距離を移動させ、周長が長ければ、長い距離を移動させる。
【００３７】
なお、本実施形態では、中間転写ベルト42、駆動ローラ44、テンションローラ41、テンションスプリング46Ｒ，46Ｆは、装置の本体に着脱可能な中間転写ユニットに設けられており、張力緩和機構は装置の本体に設けられている。
【００３８】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置は、全体の概略構成は、図１に示すものと同等なので、重複する説明を省略する。図６は、本実施形態の画像形成装置の中間転写ユニットの斜視図である。図２から図５に示したものと同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３９】
第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、主に張力緩和機構が中間転写ユニット40に設置されていていることである。
【００４０】
図６に示す中間転写ユニットは、第１実施形態と同様に、装置本体より着脱可能である。そして、中間転写ユニット40のテンションローラ41の両端部にそれぞれ同様の構成を有する張力緩和機構が配設されている。
【００４１】
図７は、図６における上部側の張力緩和機構の拡大図を示す。61は押圧レバーであり、中間転写ベルト42の張力緩和時にテンションカーラ45Ｆを押圧する。また、62はラチェットギア、63はラチェットレバーである。ラチェットレバー63は、ラチェットギア62の回転を先端のツメにより規制している。これらは中間転写ユニットが画像形成装置から取り外されているときに、像担持ベルトの張力が緩和されている状態を保持する保持手段を構成するものである。
【００４２】
65は解除ギアであり、ラチェットギア62と回転方向固定されている。図６に示すように、テンションローラ41の一方の端部にも、前述の張力緩和機構が配設されている。すなわち、図８は、本実施形態の中間転写ベルト42の張力を与える場合及び張力を緩和する場合を説明する図である。
【００４３】
図８(Ａ)は、中間転写ベルト42に張力が与える場合の張力緩和機構の各部材の位置を示す。押圧レバー61は、押圧レバースプリング66によって、テンションカーラ45Ｆに突き当てられているため、中間転写ベルトが、伸縮した場合でも、押圧レバー61はテンションカーラ45Ｆの位置に追従できる。ただし、押圧レバースプリング66の付勢力は、テンションスプリング46Ｆと比較して、十分に小さいため、中間転写ベルト42の張力に大きな影響を及ぼさない。また、押圧レバー61は直線運動ができるように中間転写フレーム47に支持されている。また、押圧レバー61は、ラチェットギア62との接触領域にラックギアの形状をもっている。また、ラチェットギア62は欠け歯ギアであり、図８(Ａ)の張力付与状態では、62(Ａ)の位相にあるので、押圧レバー61と接触していない。よって、テンションカーラ45Ｆは押圧レバースプリング66のみの付勢力を受けている状態となる。
【００４４】
次に、図８(Ｂ)は、中間転写ベルトの張力を緩和した場合の張力緩和機構の各部材の位置を示す。図８(Ｂ)において、ラチェットギア62が62(Ａ)の位相から90°回転して62(Ｂ)の位置になっている。装置本体内部の不図示の駆動源より回転駆動が伝達され、解除ギア65を90°回転すると、ラチェットギア62が62(Ａ)の位置から時計回りの方向に回転し、ラチェットレバー63を跳ね上げる。その後、90°の位相間隔で設定されているラチェットギア62のストッパにラチェットレバー63が再び係合すると、62(Ｂ)の位置で停止する。この90°の回転によって、押圧レバー61が61(Ａ)の位置から61(Ｂ)の位置まで移動し、テンションカーラ45Ｆを45Ｆ(Ａ)から45Ｆ(Ｂ)の位置まで移動させ、中間転写ベルト42に与えられていた張力が緩和される。また、ラチェットギア62は90°の一定量の回転であるため、ラチェットレバー63への駆動伝達量は毎回一定量である。従って、中間転写ベルト42の周長が伸縮し、張力が付与されている状態でテンションカーラ45Ｆの位置がばらつく場合に対しても、そのテンションカーラ45Ｆの絶対位置から一定量だけ、テンションカーラ45Ｆを移動させることができる。このため、中間転写ベルト42の張力緩和時のたるみ量をほぼ一定量に制御することができる。
【００４５】
また図８に示した構成では、ラチェットギア62の位相の関係が90°毎に張力を付与・緩和する状態に切り替わる。そして、緩和状態ではラチェットギア62の係止部62ａと、ラチェットレバー63の係止部63ｂが係合し、緩和状態を保つので、第１実施形態に示したように、緩和状態時に本体側の駆動源であるモータを励磁した状態で停止する必要がない。
【００４６】
さらに、中間転写ユニット40の単体の製造出荷時に張力緩和機構を作動させ、図８(Ｂ)の状態にしておくことで、中間転写ベルト42の製造時の周長のばらつきが大きな場合でも、張力緩和時のベルトのたるみ量を一定量に保つことができる。すなわち、中間転写ユニット40が本体から取り外されていると状態で、張力緩和機構が動作し、張力が緩和した状態が保持可能である。
【００４７】
このため、中間転写ユニット40の単体での輸送あるいは保管時にベルトがたるんで中間転写ユニット40の包装材に接触し、ベルト表面に損傷を与えることを防止できる。
【００４８】
また、中間転写ユニット40の製造出荷時に張力緩和機構を作動させた場合には、次にユーザが装置本体に中間転写ユニット40を挿入するときに、再びベルトに張力を与える必要がある。この場合には、ユーザが図８のラチェットレバー63の突起部63ａを図中矢印方向に押す。すると、ラチェットギア62の係止部62ａと、ラチェットレバー63の係止部63ｂの係合が解除される。このため、テンションスプリング46Ｆ，46Ｒの付勢力が押圧レバー61を戻し、再び図８(Ｂ)の張力緩和状態から図８(Ａ)の張力付与状態にすることができる。また、中間転写ユニット40を装置本体に装着する際に、その装着軌跡において、ラチェットレバー63の突起部に接触する不図示の部材を配置してもよい。それにより、ユーザに意識させることなくベルトの張力を緩和することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、中間転写ユニット40には、中間転写ベルト42、駆動ローラ44、テンションローラ41、テンションスプリング46Ｒ，46Ｆ及びモータ等を除く張力緩和機能の一部が設けられている。
【００５０】
上述の形態では、張力が緩和されるべき無端形状のベルトを、感光体上のトナー像をメディアに転写する際の中間媒体となる中間転写ベルトとしている。しかし、上記に限定されるものではない。例えば、対向に感光体もしくは像担持体を持ち、それと狭持することで、メディアにバイアスを与え搬送しつつ、メディア表面に感光体上のトナー像を転写する静電搬送ベルト(ETB)に対しても適用できる。また、メディア上のトナー像を高温高圧で定着させる熱定着器において、ローラによって張架された定着ベルトに対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の中間転写ユニットを示す斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態の中間転写ユニット及び張力緩和装機構を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態の中間転写ユニット及び張力緩和機構を示す側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、反射パッチを貼付した場合の中間転写ユニット及び張力緩和機構を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態の張力緩和機構を有する中間転写ユニットを示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態の中間転写ユニットにおける張力緩和機構の部分斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態の張力緩和機構の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
40  …中間転写ユニット
41  …テンションローラ
42  …中間転写ベルト
44  …駆動ローラ
45Ｆ，45Ｒ …テンションカーラ
46Ｆ，46Ｒ …テンションスプリング
50  …テンション解除レバー
51  …テンション解除モータ
62  …ラチェットギア
【図１】
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【図２】
2010134059.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010134059.tif 000007
【図６】
2010134059.tif 000008
【図７】
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【図８】
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