(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録剤を飛翔させて記録媒体に記録を行う記録手段と、
前記記録手段と対向して配置され前記記録媒体を吸着する吸着力発生手段とを有し、
前記吸着力発生手段は、前記記録手段の電位を基準として正および負の高電圧を印加することにより前記記録媒体を吸着することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記記録剤とは、液体インクであることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記吸着力発生手段とは、第一の電極と、該第一電極と向かい合って配置された第二電極とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記吸着力発生手段は前記記録手段と同電位のグランドに接地される高圧電源を有し、該高圧電源は前記グランドを基準とした正または負の出力電圧を前記第一電極に印加し、該第一電極への出力電圧と逆極性の出力電圧を前記第二電極に印加することを特徴とする請求項３記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記画像記録装置は前記吸着した記録媒体を前記記録手段に対して移動する搬送手段を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像記録装置。
【請求項６】
前記搬送手段とは、ベルト部材であることを特徴とする請求項５記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記搬送手段とは、ドラム部材であることを特徴とする請求項５記載の画像記録装置。
【請求項８】
前記吸着力発生手段とは、前記搬送手段内に一体に設けられていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の画像記録装置。
【請求項９】
前記吸着力発生手段とは、前記搬送手段の下方に近接配置されていることを特徴とする請求項８記載の画像記録装置。
【請求項１０】
前記記録手段は、前記記録媒体の記録領域の全幅にわたって、前記搬送手段の移動方向と垂直若しくは所定の角度をもって複数の記録素子を配列したフルラインタイプの記録ヘッドを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像記録装置。
【請求項１１】
前記記録ヘッドとは熱エネルギーを用いて液体インクを吐出することによって記録を行うものであり、前記画像記録装置は前記液体インクに与える熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録剤を飛翔させて画像を記録する画像記録装置であって、特に記録の際に記録媒体を吸着するための記録媒体吸着機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にインクジェット記録装置は、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるために騒音が少なく、しかも多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。中でも、記録媒体の幅方向に多数の吐出口を配列したラインタイプの記録ヘッドを使用したフルライン型の装置は、記録の一層の高速化が可能である。
【０００３】
一方フルライン型の装置においては、最も上流側位置の記録ヘッドから最も下流側位置の記録ヘッドまでの距離がかなり長くなってしまう。そのため記録領域において記録媒体の浮き上がりが発生すると、記録画像が乱れたり、ジャム等の原因にも成りうるため、記録媒体が浮き上がらないよう下方へ付勢する必要がある。特に水性インクを普通紙に吐出する場合は、紙繊維の延びによるいわゆるコックリングが発生して記録媒体の浮きが大きくなってしまうため、十分な下方への付勢が必要となる。
【０００４】
記録媒体を付勢する手段としては、例えば特開平０７−１３３０３５号公報や特開平０９−２５４４６０号公報等に、導電性の電極を設け、該電極に電荷を与えて静電気力を発生させ、記録媒体を吸着させる構成が提案されている。また特開平０７−０５３０８１号公報には吸着機構を帯電させることで吸着を行う構成が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に、このような静電気力を利用した吸着機構と記録ヘッドを組み合わせてインク吐出を行った場合を示す。図に示すように、記録ヘッド１００  から吐出されたインク滴１０２  は記録ヘッド１００  と記録媒体Ｐの表面との電界の影響で電荷を帯び、近接したノズル１０１  から吐出したインク滴１０２  は互いに反発する。このため所定の着弾位置に着弾せず、記録品位が低下するという問題があった。また記録剤がインクでなく粉体である場合にも、同様の現象が発生する。
【０００６】
そこで本発明は、静電気力を利用した吸着機構において、近接して飛翔する記録剤の電気的反発による印字品質の低下を抑制した画像記録装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる画像記録装置は、記録剤を飛翔させて記録媒体に記録を行う記録手段と、前記記録手段と対向して配置され前記記録媒体を吸着する吸着力発生手段とを有し、前記吸着力発生手段は、前記記録手段の電位を基準として正および負の高電圧を印加することにより前記記録媒体を吸着することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる画像記録装置の一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる画像記録装置の全体構成を示す断面図、図２は搬送部の拡大構成図、図３は搬送ベルトの平面図、図４は吸着力発生手段を説明する図３のａ−ａ断面図、図５は搬送ベルトへの給電を示す正面図、図６は吸着力発生手段の回路構成を説明する図、図７は記録手段の接地を説明する図、図８は記録媒体の表面電位を説明する図、図９は比較のための従来の回路構成を説明する図、図１０は比較のための従来の記録媒体の表面電位を説明する図、図１１は表面電位とインクのずれ量の関係を説明する図である。
【０００９】
本実施形態に係る記録装置１は自動給送装置を有し、給送部２、搬送部３、記録部５、排出部４から構成されている。以下図を参照しつつそれぞれについて順に説明する。
【００１０】
（給送部）
給送部２は、記録媒体である記録媒体Ｐを積載する圧板７と記録媒体Ｐを給送する給送ローラ１０がベース６に取り付けられる構成となっている。圧板７はベース６に結合された回転軸７ｂを中心に回転可能で、圧板バネ８により給送ローラ１０に付勢される。給送ローラ１０と対向する圧板７の部位には、記録媒体Ｐの重送を防止する人工皮等の摩擦係数の大きい材質からなる分離パット７ａが設けられている。
【００１１】
更にベース６には、記録媒体Ｐの一方向の角部を覆い、該記録媒体Ｐを一枚ずつ分離するための分離爪９、圧板７と給送ローラ１０の当接を解除するための図示しないリリースカムが設けられている。
【００１２】
上記構成において、待機状態ではリリースカムが圧板７を所定位置まで押し下げて、圧板７と給送ローラ１０の当接を解除している。そして搬送ローラ１８の有する駆動力がギア等により給送ローラ１０及びリリースカムに伝達されると、リリースカムが圧板７から離れて圧板７が上昇し、記録媒体Ｐが給送ローラ１０に当接する。記録媒体Ｐは給送ローラ１０の回転に伴ってピックアップされ、分離爪９によって一枚ずつ分離されて搬送部３に給送される。給送ローラ１０は記録媒体Ｐを搬送部３に送り込むまで回転し、再び記録媒体Ｐと給送ローラ１０との当接を解除した待機状態となって搬送ローラ１８からの駆動力が切断される。
【００１３】
また記録装置１側方には手差しトレイ１１が備えられている。この手差しトレイ１１上に積載された記録媒体Ｐは、コンピュータ等の記録命令信号に従って回転する手差し給送用の給送ローラ１２によって給送され、下ガイド１３及び上ガイド１４に案内されて搬送部３へ給送される。
【００１４】
（搬送部）
搬送部３は記録媒体Ｐを吸着しながら搬送するベルト部材である搬送ベルト１６と、図示しないシート端センサを有している。搬送ベルト１６は下流側搬送ローラである駆動ローラ１７、上流側搬送ローラである搬送ローラ１８、及び圧力ローラ１９によって巻架されている。駆動ローラ１７には後述する駆動モータ２７より駆動力が伝達され、これにより搬送ベルト１６が回転される。
【００１５】
なお、駆動ローラ１７、搬送ローラ１８はプラテン２０に回転可能に取り付けられ、圧力ローラ１９は一端がプラテン２０に揺動可能に取り付けられたアーム２１の他端に回動可能に取り付けられており、アーム２１がバネ２２によって押圧されることで搬送ベルト１６に張力を架している。また、プラテン２０は搬送ベルト１６の下方に位置し、搬送ベルト１６を支持する役目を有している。
【００１６】
搬送ローラ１８と対向する位置にはピンチローラ２３が設けられており、搬送ベルト１６に当接してこれに従動するよう構成されている。ピンチローラ２３は図示しないバネによって搬送ベルト１６に圧接されることで、記録媒体Ｐを記録部へと挟持搬送する。また給送部２から記録媒体Ｐが案内される上ガイド１４には、記録媒体Ｐの先端、後端を検出してシート端センサに伝えるセンサーレバー１５が設けられており、記録媒体Ｐの記録位置を求めている。
【００１７】
さらに、搬送ローラ１８の記録シート搬送方向に於ける下流側には、画像情報に基づいて画像を形成する記録部５の記録ヘッド４０が設けられている。
【００１８】
（記録部）
本実施形態に係る記録部５は記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向の全幅に複数のノズルが配列されたフルラインタイプのインクジェット記録ヘッド４０が用いられている。記録ヘッド４０は、記録媒体Ｐの搬送方向上流側から４０Ｋ（黒）、４０Ｃ（シアン）、４０Ｍ（マゼンタ）、４０Ｙ（イエロー）の順に所定の間隔で配置され、ヘッドホルダ４１に取り付けられている。この記録ヘッド４０はヒータ等の電気熱エネルギー変換体を有して液体インクであるインク５２に熱を与えることが可能となっており、この熱によってインク５２を膜沸騰させ、この膜沸騰による気泡の成長または収縮によって生じる圧力変化によって記録ヘッド４０のノズルからインク５２を吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を形成する。
【００１９】
ヘッドホルダ４１は一端が軸４２によって回動可能に固定されており、他端に形成された突出部４１ａとレール４３とが係合し、これにより各記録ヘッド４０のノズル面と記録媒体Ｐとの距離（紙間）が規定される。
【００２０】
（排出部）
排出部４は排出ローラ４４と拍車４５とによって構成されており、記録部で画像形成された記録媒体Ｐはこれら排出ローラ４４と拍車４５とによって挟持搬送され、排出トレイ４６に排出される。
【００２１】
次に、記録部に於いて吸着して搬送する為の構成、動作、及び吸着力発生手段の構成を図１乃至図６を用いて説明する。まず、吸着搬送の構成について図１及び図２を用いて説明する。
【００２２】
搬送ベルト１６は０．１ｍｍ  〜０．２ｍｍ  程度の厚みのポリエチレン、ポリカーボネート等の合成樹脂から形成されており、無端ベルト形状を成している。搬送ベルト１６には後述する吸着力発生手段３１が設けられており、搬送ベルト１６と接合する給電部材３４に約０．５ＫＶ  〜１０ＫＶの電圧を印加させることにより記録ヘッド４０下方の記録領域で搬送ベルト１６に吸着力を発生させるものである。
【００２３】
搬送ベルト１６は駆動ローラ１７、搬送ローラ１８、圧力ローラ１９によって適度な張力を与えられて支持され、駆動ローラ１７は駆動モータ２７に連結されている。また記録媒体Ｐを搬送ベルト側に押さえ付ける押圧手段としてシート押圧部材２５がピンチローラ２３の回転軸を回転中心として取り付けられ、図示しない付勢手段により搬送ベルト１６側に付勢されている。
【００２４】
また搬送ベルト１６を挟圧するようにクリーニングローラ対２８が設けられている。クリーニングローラ対２８は搬送ベルト１６に付着したインク等の汚れを除するためにインク５２を吸収し、かつ耐久において劣化を防止するために気孔径の小さい（１０μｍ〜３０μｍが好ましい）連胞のスポンジで形成されている。搬送ベルト１６はクリーニングローラ対２８で清掃された後、除電手段である除電ブラシ２９によって除電される。
【００２５】
次に、吸着力発生手段３１について図３乃至図５を用いて説明する。図３に示すように、搬送ベルト１６の内部には導電性の金属にて形成された一組の電極板３２、３３からなる吸着力発生手段３１が設置されている。電極板３２、３３はそれぞれおのおのの歯が独立した櫛歯形状に構成され、図に示すように搬送ベルト１６の搬送方向と直交する方向で向かい合って互いの凹部に互いの凸部が入り込む形で搬送ベルト１６の内部に設置されている。
【００２６】
搬送ベルト１６の移動方向両側において、電極板３２、３３はそれぞれ給電部（パターンを露出した部分）３２ａ、３３ａを有している。これらの給電部３２ａ、３３ａは電極板３２、３３の幅よりも長い距離を有して設けられており、図５に示すようにそれぞれに所定の圧力で給電部材３４の給電ブラシ３６、３７が接触している。電極板３２の給電部３２ａに接続された給電ブラシ３６には高圧電源である正負電源５０の正の電圧が印加され、電極板３３の給電部３３ａに接続された給電ブラシ３７には負の電圧が印加される。
【００２７】
図５に示すように、給電部材３４の給電ブラシ３６、３７は支持部材３５によって支持され、これら支持部材３５と給電ブラシ３６、３７の全周を取り囲むようにカバー３８及び封止部材３９が設けられて保護されている。カバー３８は外側をプラテン２０に取り付けられ、内側の側端全周に低硬度のエラストマからなる封止部材３９を設けて搬送ベルト１６に所定の圧力で接触させている。このようにカバー３８と封止部材３９によって給電部材３４は周囲に所定の空間を有して外部と隔離するよう構成、設置されている。
【００２８】
また図４に示すように搬送ベルト１６は、導電金属からなる電極板３２、３３で構成される吸着力発生手段３１を、ベース層１６ａと表面層１６ｂとで挟む形で保護している。これらベース層１６ａ及び表面層１６ｂは、ポリエチレン、ポリカーボネート等の合成樹脂にて構成されている。
【００２９】
電極板３２、３３に電圧が印加されると、表面層１６ｂと記録媒体Ｐに図に示すような分極がおこり、静電気力により記録媒体Ｐは吸着力発生手段３１に吸着される。すなわち正の電圧を印加された電極板３２近傍において、表面層１６ｂの電極板３２側は負に帯電し、表面層１６ｂの表面は正に帯電する。同様に電極板３３近傍において表面層１６ｂの表面は負に帯電するため、これらの電位差によって電界が生じ、静電気力によって記録媒体Ｐを吸着することができる。またこのとき、記録媒体Ｐの表面も電極板３２、３３の極性に準じて帯電する。
【００３０】
図６に示すように記録媒体Ｐが吸着力発生手段３１に吸着した場合、正負電源５０は接地端子によりグランドに接地されており、＋１ｋＶが給電ブラシ３６を介して電極板３２に供給され、−１ｋＶが給電ブラシ３７を介して電極板３３に供給される。
【００３１】
また、記録ヘッド４０は接地端子４８によってグランドに接地されている。図７を用いて記録ヘッド４０における接地手段を示す。記録ヘッド４０のインク継ぎ手部４７はステンレス鋼にて形成されており、そこに設けた接地端子４８を電線５１により記録装置１本体のフレームに接地する。インク５２は水性であるため、オリフィス部４０ｂも０Ｖに接地される。なお、記録ヘッド４０のベース４０ａが金属である場合は、直接ベース４０ａを０Ｖに接地し、インク５２を介さずに直接オリフィス部４０ｂを接地することもできる。
【００３２】
搬送手段の移動と共に、記録媒体Ｐは矢印Ｆの方向へと搬送される。このときの記録媒体Ｐの表面電位の実測値を図８に示す。記録媒体Ｐは図６の矢印Ｆの向きに移動するから、記録ヘッド４０に対向する位置の記録媒体Ｐの表面電位は変化する。電極板３２の中点Ｘ３２で最高電位を示し、その値は約０．３ｋＶ  である。また電極間隔の中点Ｘｃでほぼ０ｋＶで、電極板３３の中点Ｘ３３で約−０．３ｋＶを示している。これらの電圧値は吸着力発生手段３１の寸法、ベース層１６ａや表面層１６ｂの厚さ、材質、さらに湿度などによって変わる。
【００３３】
上記構成の特徴を明確にするために、図９及び図１０を用いて従来の画像記録装置における吸着の状況と比較する。図６に示した本実施形態と異なり、図９に示す従来の構成にあっては高圧電源１０３  の０ｋＶが電極板３３に接続され、＋２ｋＶが電極板３２に接続されている。電極板３２、３３の間には２ｋＶの電位差がかけられており、発生する吸着力は図６にて説明した本実施形態と同様である。
【００３４】
しかし図１０に示すように、記録媒体Ｐの表面電位にあっては、電極板３２の中点Ｘ３２では最高電位１．３ｋＶ  を示し、また電極間の中点Ｘｃでほぼ１ｋＶ、電極板３３の中点Ｘ３３で約０．７ｋＶ  を示した。すなわち記録ヘッド４０と記録媒体Ｐ表面との電界の絶対値は、本実施形態においては最大０．３ｋＶ  であったのに対し、従来例にあっては最大１．３ｋＶ  となる。
【００３５】
ここで図１１に、記録ヘッド４０と記録媒体Ｐ表面との電界によるインク滴４９の着弾位置のずれ量を示す。この図には６００ｄｐｉで吐出タイミングをずらして隣同士のノズルから吐出することを避け、３ドットおき（１２７  μｍ間隔）の近接インク滴を吐出した場合のずれ量と、８ドットおき（３４０  μｍ間隔）に吐出した場合のずれ量のグラフを示している。
【００３６】
図に示すように、例えば３ドットおきのインク吐出をした場合、本実施形態によれば最大電位が０．３ｋＶ  であるから約４μｍのずれで収まるのに対し、従来例にあっては最大電位が１．３ｋＶ  であるために約４０μｍのずれとなる。また８ドットおきのインク吐出をした場合でも、本発明によれば約１μｍのずれで収まるのに対し、比較例では約１０μｍのずれを生じることがわかる。
【００３７】
このように、本発明によれば、同様の吸着力を維持したままで、インク滴の着弾位置のずれ量を大幅に押さえることができ、記録品位を向上させることができる。またインク滴４９の間隔が小さいほど顕著に効果が現れることから、１２００ｄｐｉ  、２４００ｄｐｉ  等の高解像度の画像記録装置において、更に高い効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態において正負電源５０によって±１ｋＶかけるよう説明したが、着弾位置ずれを押さえるためには、より低い、例えば±０．５ｋＶ  程度が望ましい。これよりも電圧が低いと吸着力が弱くなり、記録媒体Ｐの浮きなどの問題が発生してしまう。また吸着力を強くするには±３ｋＶ程度の電圧をかければよいが、電圧が高くなるにつれ着弾位置ずれが大きくなってしまう。ただ、この場合であっても従来例に比べて着弾位置のずれ量は小さくてすむことがわかる。
【００３９】
［他の実施形態］
上記実施形態においては搬送ベルト１６の内部に吸着力発生手段３１を一体に形成して示したが、本発明はこれに限定するものではなく、通常のベルト部材の下方に、表面に電極を設けた電極板を固定的に設けることでもよい。この場合ベルト部材のみを回転駆動させ、それと共に記録媒体を搬送することができる。このときベルト部材と吸着手段との摩擦が課題となるが、一方ベルト部材の構造を簡略なものとする事ができる。
【００４０】
またベルト部材でなく、ドラム部材の表面に櫛歯状の電極を設け、この表面に記録媒体を吸着させて搬送させることでもよい。この場合装置全体のレイアウト上小型化が難しくなるが、搬送速度や搬送方向の安定性を容易に得ることができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては液体インクとして水性インクを用いて説明したが、油性インクの分極による着弾精度劣化防止にも有効である。また液体インクでなく粉体などを飛翔させて記録を行う場合であっても、電界によって分極する記録剤であれば適用することができる。なお記録剤は、着色部材であっても、何らかの手段で発色するものであってもよい。例えば記録媒体上に発色物質を塗布し、無色の顕色剤を有する液体インクを飛翔させて所定部を発色させたり、あるいは無色粘着インクを記録媒体上に飛翔させ、粉体トナーを付着させて記録を行うものなどを用いる場合にも本発明を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
上記説明した如く、本発明にかかる画像記録装置においては、十分な吸着力を発生させるため吸着力発生手段に高い電圧を印加しても、近接する記録剤の飛翔が乱れることなく、着弾位置のずれ量を極めて小さくすることができる。特に記録媒体の全幅にわたって複数の記録素子を配列するフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドであって、６００ｄｐｉ以上の高密度の場合でも、着弾位置のずれを抑えることができる。また、更に１２００ｄｐｉ  、２４００ｄｐｉ  と高密度になるほど、本発明の効果は大きいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる画像記録装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】搬送部の拡大構成図である。
【図３】搬送ベルトの平面図である。
【図４】吸着力発生手段を説明する図３のａ−ａ断面図である。
【図５】搬送ベルトへの給電を示す正面図である。
【図６】吸着力発生手段の回路構成を説明する図である。
【図７】記録手段の接地を説明する図である。
【図８】記録媒体の表面電位を説明する図である。
【図９】従来の回路構成を説明する図である。
【図１０】従来の記録媒体の表面電位を説明する図である。
【図１１】表面電位とインクのずれ量の関係を説明する図である。
【図１２】従来の静電気力を利用した吸着機構と記録ヘッドを有する画像記録装置を説明する図である。
【符号の説明】
Ｐ        …記録媒体
１        …記録装置
２        …給送部
３        …搬送部
４        …排出部
５        …記録部
６        …ベース
７        …圧板
７ａ    …分離パット
７ｂ    …回転軸
８        …圧板バネ
９        …分離爪
１０        …給送ローラ
１１        …手差しトレイ
１２        …給送ローラ
１３        …下ガイド
１４        …ガイド
１５        …センサーレバー
１６        …搬送ベルト
１６ａ    …ベース層
１６ｂ    …表面層
１７        …駆動ローラ
１８        …搬送ローラ
１９        …圧力ローラ
２０        …プラテン
２１        …アーム
２２        …バネ
２３        …ピンチローラ
２５        …シート押圧部材
２７        …駆動モータ
２８        …クリーニングローラ対
２９        …除電ブラシ
３１        …吸着力発生手段
３２        …電極板
３２ａ    …給電部
３３        …電極板
３３ａ    …給電部
３４        …給電部材
３５        …支持部材
３６        …給電ブラシ
３７        …給電ブラシ
３８        …カバー
３９        …封止部材
４０        …記録ヘッド
４０ａ    …ベース
４０ｂ    …オリフィス部
４１        …ヘッドホルダ
４１ａ    …突出部
４２        …軸
４３        …レール
４４        …排出ローラ
４５        …拍車
４６        …排出トレイ
４７        …インク継ぎ手部
４８        …接地端子
４９        …インク滴
５０        …正負電源
５１        …電線
５２        …インク
１００      …記録ヘッド
１０１      …ノズル
１０２      …インク滴
１０３      …高圧電源
【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】
0003610249.tif 000011
【図１１】
0003610249.tif 000012
【図１２】
0003610249.tif 000013