(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成される感光体ドラムと、
駆動ローラー及び従動ローラーに張架されてこれらローラー間を無端走行する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに内接し、前記感光体ドラムの表面のトナーと逆極性のバイアスが印加され、前記感光体ドラムから前記中間転写ベルトの表面へ前記トナー像を１次転写させる１次転写ローラーと、
前記１次転写ローラーにより１次転写された前記中間転写ベルト上のトナーを記録紙に２次転写させる２次転写ローラーと、
前記中間転写ベルトに摺接し、前記中間転写ベルトから記録紙へ前記トナー像が前記２次転写されて前記中間転写ベルトの表面に残留する転写残留トナーと逆極性のバイアスが印加され、前記転写残留トナーを電気的に吸着して除去するファーブラシローラーと、
前記ファーブラシローラーよりも前記中間転写ベルトの上流側に配置され、前記中間転写ベルトに摺接し、前記転写残留トナーと同極性のバイアスが印加されるプレブラシと、
前記プレブラシの電圧を測定するプレブラシ電圧測定部と、
前記１次転写ローラーに定電流制御によって前記バイアスを印加し、前記プレブラシの電圧に応じて、通紙時及び紙間時のいずれにおいても前記バイアスを印加する連続通電制御、及び通紙時にのみ前記バイアスを印加する間欠通電制御を切り替える１次転写バイアス制御部と、を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記１次転写バイアス制御部は、前記連続通電制御が終了すると前記トナー像の１次転写及び２次転写並びに前記転写残留トナーのクリーニングにおいて前記中間転写ベルトに印加された電流総量を算出し、該算出した電流総量に応じて、後駆動時に前記１次転写ローラーに通電する１次転写電流の大きさを制御する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記１次転写バイアス制御部は、前記後駆動時に前記１次転写ローラーに通電する１次転写電流の大きさを、予め定められた単位時間における前記１次転写、前記２次転写、前記ファーブラシローラー、及び前記プレブラシを含む転写システムの電荷密度が等しくなる値に設定する請求項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、画像形成装置に関し、特に、ファーブラシローラーによる中間転写ベルト上の転写残留トナーをクリーニングする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写ベルト等のベルト状の像担持体を有する画像形成装置では、感光体ドラムに１次転写されたトナー像がベルト状の像担持体の表面に転写され、さらに２次転写ローラーにより記録紙に転写される。その後、記録紙に転写されたトナー像は定着部において熱圧着により記録紙に定着される。このような画像形成装置では２次転写処理後に像担持体表面にトナーや紙粉などの異物が残留することがあるため、クリーニングユニットにより当該異物が除去される。
【０００３】
一般に、クリーニングユニットは、像担持体に摺接するファーブラシローラーと、ファーブラシローラーに摺接する回収ローラーと、回収ローラーに摺接するスクレーパーとを備えている。像担持体表面の転写残留トナーは正又は負の電荷を帯びており、それとは逆極性のバイアスが印加されたファーブラシローラーに電気的に吸着されて像担持体表面から除去される。ファーブラシローラーにより像担持体表面から除去されたトナーは、回収ローラーにより静電気力及び圧接力で回収される。回収ローラーにより回収された転写残留トナーはスクレーパーにより掻き取られる。
【０００４】
しかしながら、この２次転写後の転写残留トナーは、帯電極性がブロードになる場合があり、転写時のトナー極性とは逆の極性が発生する場合もある。この問題に対し、転写残留トナーのトナー帯電極性の同一化を目的として、ファーブラシローラーの上流においてプレブラシを中間転写ベルトに摺接させ、定電流制御にてトナーと同極性の電圧を印加する構成がある（例えば、特許文献１を参照）。これにより、帯電極性が異なる２次転写後の転写残留トナーを除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０８７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、再生紙や、コート紙、又は低コスト紙といった用紙種が拡大する中、２次転写後の転写残留トナーの帯電極性幅も広がっており、プレブラシのみでは対応困難となっている。当該対応を可能にするためにプレブラシに印加する電流量を過剰に設定すると、帯電量の高いトナーは、より高くなることで、中間転写ベルトとの静電吸着力が強まり、ファーブラシローラーのクリーニング性が低下する。逆に、電流量を下げると逆極性のトナーを正極化できず、やはりクリーニング性が低下する。
【０００７】
一方、少量の逆極性トナーの場合は、感光体ドラムに転写するといった制御もある。この場合、逆チャージトナーを中間転写ベルトから感光体ドラムに回収させることが可能である。しかしながら、この制御の場合、トナー像形成領域とそれ以外の例えば紙間等の領域も１次転写電流を印加する必要がある。そのため、イオン系の導電剤を用いた中間転写ベルトでは１次転写電流の印加方向に抵抗率が上昇するといった別の問題が発生する。中間転写ベルトの抵抗率が上昇すると、転写システム全体の印加電圧が上がり、高電圧が必要となる。この高電圧印加時は、各部材からの放電現象も発生しやすくなるため、用紙残トナーの逆帯電性がさらに加速される場合もあり、負のスパイラルとなっている。その他、高電圧対応は、基板のコストアップにもつながっており、望ましくはない。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、２次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラーによる転写残留トナーのクリーニング性能を向上させ、長期使用による中間転写ベルトの抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面にトナー像が形成される感光体ドラムと、
駆動ローラー及び従動ローラーに張架されてこれらローラー間を無端走行する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに内接し、前記感光体ドラムの表面のトナーと逆極性のバイアスが印加され、前記感光体ドラムから前記中間転写ベルトの表面へ前記トナー像を１次転写させる１次転写ローラーと、
前記１次転写ローラーにより１次転写された前記中間転写ベルト上のトナーを記録紙に２次転写させる２次転写ローラーと、
前記中間転写ベルトに摺接し、前記中間転写ベルトから記録紙へ前記トナー像が前記２次転写されて前記中間転写ベルトの表面に残留する転写残留トナーと逆極性のバイアスが印加され、前記転写残留トナーを電気的に吸着して除去するファーブラシローラーと、
前記ファーブラシローラーよりも前記中間転写ベルトの上流側に配置され、前記中間転写ベルトに摺接し、前記転写残留トナーと同極性のバイアスが印加されるプレブラシと、
前記プレブラシの電圧を測定するプレブラシ電圧測定部と、
前記１次転写ローラーに定電流制御によって前記バイアスを印加し、前記プレブラシの電圧に応じて、通紙時及び紙間時のいずれにおいても前記バイアスを印加する連続通電制御、及び通紙時にのみ前記バイアスを印加する間欠通電制御を切り替える１次転写バイアス制御部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラーによる転写残留トナーのクリーニング性を向上することができ、さらに、長期使用による中間転写ベルトの抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【図２】クリーニングユニットの概略構成を示す内部側面図である。
【図３】画像成形装置の主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】プレブラシの電圧測定を示す模式図である。
【図５】１次転写ローラーに対する間欠通電制御及び連続通電制御を示すグラフである。
【図６】１次転写バイアス制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】後駆動時における１次転写ローラーの制御を示すグラフである。
【図８】１次転写ローラーに間欠通電制御のみを行った場合、連続通電制御のみを行った場合、及び、間欠通電制御及び連続通電制御を適宜切り替えて後駆動時に１次転写電流の大きさを制御した場合における、通紙枚数と中間転写ベルトの抵抗率との関係を表により示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１Ａに、操作部４７、画像形成部１２、定着部１３、給紙部１４、原稿給送部６、及び画像読取装置５等を備えて構成されている。
【００１４】
操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部４７は、操作者への操作案内等を表示する表示部４７３を備えている。
【００１５】
画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、原稿給送部６により給送されてくる原稿、又はコンタクトガラス（原稿載置ガラス）１６１に載置された原稿の画像を画像読取装置５が光学的に読み取り、画像データを生成する。画像読取装置５により生成された画像データは内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
【００１６】
画像形成装置１が画像形成動作を行う場合は、上記原稿読取動作により生成された画像データ、又はネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２が、給紙部１４から給紙される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。画像形成部１２の画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラム１２１と、感光体ドラム１２１へトナーを供給する現像装置と、トナーを収容するトナーカートリッジ（不図示）と、帯電装置と、露光装置と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。
【００１７】
カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋは、それぞれに、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム１２１の表面にトナー像を形成する。駆動ローラー１２２及び従動ローラー１２３に張架されている中間転写ベルト１２５に１次転写ローラー１２６が内接している。１次転写ローラー１２６には、１次転写バイアス制御部（図３）から、感光体ドラム１２１の表面のトナーと逆極性のバイアスが印加される。そして、１次転写ローラー１２６により、感光体ドラム１２１から中間転写ベルト１２５の表面へトナー像が１次転写される。
【００１８】
中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定され、感光体ドラム１２１の周面に当接した状態で駆動ローラー１２２によって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２１と同期しながら、駆動ローラー１２２と従動ローラー１２３との間を無端走行する。
【００１９】
中間転写ベルト１２５上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５を挟んで駆動ローラー１２２とのニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を搬送されてきた記録紙Ｐに転写させる。この後、定着部１３が、記録紙Ｐ上のトナー像を熱圧着により記録紙Ｐに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Ｐは、排出トレイ１５１に排出される。
【００２０】
従動ローラー１２３の側にはクリーニングユニット２０が配置されている。クリーニングユニット２０は、ニップ部Ｎにおける２次転写処理後に中間転写ベルト１２５に残留するトナーや紙粉を除去する。クリーニングユニット２０の詳細については後述する。
【００２１】
給紙部１４は、複数の給紙カセットを備える。制御部（図３）は、操作者による指示で指定されたサイズの記録紙が収容された給紙カセットのピックアップローラー１４５を回転駆動させて、各給紙カセットに収容されている記録紙Ｐを上記ニップ部Ｎに向けて搬送させる。
【００２２】
次に、クリーニングユニット２０の構成を説明する。図２は、クリーニングユニット２０の概略構成を示す内部側面図である。
【００２３】
クリーニングユニット２０は、中間転写ベルト１２５の幅方向に延在されている。クリーニングユニット２０は、クリーニングケース２００と、従動ローラー１２３と対向して配置され中間転写ベルト１２５に摺接するファーブラシローラー２０１と、ファーブラシローラー２０１に摺接する回収ローラー２０２と、回収ローラー２０２に摺接するスクレーパー２０３と、スパイラル２０４と、ファーブラシローラー２０１よりも中間転写ベルト１２５の上流側に配置され、中間転写ベルト１２５に摺接するプレブラシ２０５を備えている。
【００２４】
ファーブラシローラー２０１はローラー状のファーブラシであり、図示しない駆動源に駆動されて中間転写ベルト１２５の回動移動方向と逆方向に回転する。また、ファーブラシローラー２０１は、従動ローラー１２３の回転軸と並行に配置され、中間転写ベルト１２５表面の転写残留トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス、例えば負電位のバイアスが印加される。これにより、ファーブラシローラー２０１は、中間転写ベルト２２の表面上に残存した転写後の残留トナーや紙粉等の異物を静電的に吸着して除去することができる。
【００２５】
回収ローラー２０２は、上記の駆動源と同一又は別の図示しない駆動源により駆動されて、ファーブラシローラー２０１の回転方向と逆方向に回転する。また、回収ローラー２０２は、ファーブラシローラー２０１に印加されるバイアスとは逆極性のバイアスが印加される。これにより、回収ローラー２０２は、ファーブラシローラー２０１に吸着された転写残留トナーや紙粉等の異物を静電的に吸着して回収する。
【００２６】
スクレーパー２０３は回収ローラー２０２の表面に当接しており、回収ローラー２０２がファーブラシローラー２０１から回収した転写残留トナーや紙粉等の異物を掻き取ってクリーニングケース２００内に落とす。スパイラル２０４は、上記の駆動源と同一又は別の図示しない駆動源により駆動されて回転することで、クリーニングケース２００内に落とされた転写残留トナーや紙粉等の異物を最終的にクリーニングケース２００外へ搬送する。
【００２７】
プレブラシ２０５には、プレブラシバイアス制御部（図３）から、２次転写後に中間転写ベルト１２５の表面に残留する転写残留トナーと同極性のバイアス、例えば正電位のバイアスが印加される。
【００２８】
次に、画像形成装置１の構成を説明する。図３は画像形成装置１の主要内部構成を示す機能ブロック図である。
【００２９】
画像形成装置１は、制御ユニット１０を備える。制御ユニット１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び専用のハードウェア回路等から構成され、画像形成装置１の全体的な動作制御を司る。
【００３０】
画像読取部５は、制御ユニット１０による制御の下、図略のＣＣＤセンサー及び露光ランプ等を有するスキャナー部を備える。画像読取部５は、露光ランプにより原稿を照射し、その反射光をＣＣＤセンサーで受光することにより、原稿から画像を読み取る。
【００３１】
画像処理部３１は、画像読取部５で読み取られた画像の画像データを必要に応じて画像処理する。例えば、画像処理部３１は、画像読取部５により読み取られた画像が画像形成部１２により画像形成された後の品質を向上させるために、シェーディング補正等の予め定められた画像処理を行う。
【００３２】
画像メモリー３２は、画像読取部５による読取で得られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部１２のプリント対象となるデータを一時的に保存する領域である。
【００３３】
画像形成部１２は、画像読取部５で読み取られた印刷データ、ネットワーク接続されたコンピューター２００から受信した印刷データ等の画像形成を行う。
【００３４】
操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について操作者からの指示を受け付ける。操作部４７は、表示部４７３を備える。
【００３５】
ファクシミリ通信部７１は、図略の符号化／復号化部、変復調部及びＮＣＵ（Network Control Unit）を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行うものである。
【００３６】
ネットワークインターフェイス部９１は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、当該ネットワークインターフェイス部９１に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内のコンピューター２００等と種々のデータの送受信を行う。
【００３７】
ＨＤＤ９２は、画像読取部５によって読み取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。
【００３８】
駆動モーター３００は、画像形成部１２や定着部１３の各回転部材等に回転駆動力を付与する駆動源である。
【００３９】
プレブラシ電圧測定部８０は、プレブラシ２０５の電圧を測定する。
【００４０】
制御ユニット１０は、制御部１００と、１次転写バイアス制御部１０１と、プレブラシバイアス制御部１０２と、２次転写バイアス制御部１０３とを備えている。
【００４１】
制御部１００は、画像読取部５、原稿給送部６、画像処理部３１、画像メモリー３２、画像形成部１２、操作部４７、ファクシミリ通信部７１、１次転写バイアス電源８０、プレブラシバイアス電源８２、ネットワークインターフェイス部９１、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９２等と接続され、これら各部の駆動制御を行う。
【００４２】
１次転写バイアス制御部１０１は、定電流制御により１次転写ローラー１２６に負電位のバイアスを与える。
【００４３】
プレブラシバイアス制御部１０２は、定電流制御によりプレブラシ２０５に正電位のバイアスを与える。
【００４４】
２次転写バイアス制御部１０３は、定電流制御により２次転写ローラー２１０に負電位のバイアスを与える。
【００４５】
図４は、プレブラシ２０５の電圧測定を示す模式図である。プレブラシ２０５は、プレブラシバイアス制御部１０２による定電流制御でバイアス印加が行われるとともに、プレブラシ電圧測定部８０によって電圧が常時監視される。このとき、中間転写ベルト１２５の表面に残留するトナーＴがプレブラシ２０５を通過すると、トナーＴの帯電状態に応じて、プレブラシ電圧測定部８０の電圧出力値が変化する。残留トナーＴのプレブラシ２０５の通過時には、トナーＴが、転写時のトナー極性とは逆の極性に帯電している場合、プレブラシ電圧測定部８０の電圧出力値は、トナーＴが転写時のトナー極性に帯電している場合よりも低下する。１次転写バイアス制御部１０１は、プレブラシ電圧測定部８０の電圧出力値に応じて、１次転写ローラー１２６に対する定電流制御として、間欠通電制御及び連続通電制御を切り替える。
【００４６】
図５は、１次転写ローラー１２６に対する間欠通電制御及び連続通電制御を示すグラフである。間欠通電制御では、１次転写バイアス制御部１０１により、通紙時にのみ１次転写ローラー１２６に負電位のバイアスが印加される。一方、連続通電制御では、１次転写バイアス制御部１０１により、通紙時及び紙間時のいずれにおいても１次転写ローラー１２６に負電位のバイアスが印加される。
【００４７】
次に、１次転写バイアス制御部１０１の動作について説明する。図６は、１次転写バイアス制御部１６１の動作を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、１次転写バイアス制御部１０１は、プレブラシ電圧測定部８０からプレブラシ２０５の電圧を取得する（Ｓ１）。プレブラシ２０５の電圧が、予め定められた設定値以上であれば（Ｓ２でＹＥＳ）、１次転写バイアス制御部１０１は、１次転写ローラー１２６に対して間欠通電制御を行う（Ｓ３）。
【００４９】
一方、プレブラシ２０５の電圧が設定値未満であれば（Ｓ２でＮＯ）、１次転写バイアス制御部１０１は、１次転写ローラー１２６に対して連続通電制御を行う（Ｓ４）。上述したように、残留トナーＴのプレブラシ２０５の通過時には、トナーＴが、転写時のトナー極性とは逆の極性に帯電している場合、プレブラシ電圧測定部８０の電圧出力値は、トナーＴが転写時のトナー極性に帯電している場合よりも低下するため、プレブラシ２０５の電圧が任意の設定値を下回ると、１次転写バイアス制御部１０１は、中間転写ベルト１２５に逆チャージトナーの量が多いと判断する。これにより、１次転写ローラー１２６に対して連続通電制御を行い、中間転写ベルト１２５に残留する逆チャージトナーを感光体ドラム１２１に回収させる。
【００５０】
従って、転写残留トナーの逆チャージ発生量が多いときのみ感光体ドラム１２１で転写残留トナーを回収させることが可能になるため、常に連続通電制御を行う場合よりも、中間転写ベルト１２５の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【００５１】
さらに、１次転写バイアス制御部１０１は、連続通電制御が終了すると、予め定められた単位時間におけるトナー像の１次転写及び２次転写並びに、ファーブラシローラー２０１及びプレブラシ２０５による転写残留トナーのクリーニングを含む転写システムにおいて中間転写ベルト１２５に印加された電流総量を算出し、該算出した電流総量に応じて、後駆動時に１次転写ローラー１２６に通電する１次転写電流の大きさを制御してもよい。すなわち、１次転写バイアス制御部１０１は、後駆動時に１次転写ローラー１２６に通電する１次転写電流の大きさを、予め定められた単位時間における上記転写システムの電荷密度が等しくなる値に設定する。
【００５２】
例えば、図７に制御例を示すように、後駆動時に、電流総量に応じた６００〜１２００Ｖまでの正電位のバイアスが所定時間、１次転写ローラー１２６に印加される。これにより、長期使用による中間転写ベルト１２５の抵抗率の上昇を抑制することができる。
【００５３】
図８は、１次転写ローラー１２６に間欠通電制御のみを行った場合（表中の「間欠制御」）、連続通電制御のみを行った場合（表中の「連続制御」）、及び、間欠通電制御及び連続通電制御を適宜切り替えて後駆動時に１次転写電流の大きさを制御した場合（表中の「本実施形態」）のそれぞれにおける、通紙枚数と中間転写ベルト１２５の抵抗率との関係を表により示す図である。連続通電制御のみの場合、通紙枚数が増えると中間転写ベルト１２５の抵抗率が最も上昇する。一方、本実施形態によると、通紙枚数が増えても中間転写ベルト１２５の抵抗率の上昇を間欠通電制御の場合と同等に抑制することができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態によると、２次転写後の転写残留トナーの帯電極性にかかわらずファーブラシローラー２０１でのクリーニング性を向上することができ、さらに、長期使用による中間転写ベルト１２５の抵抗率の上昇を抑制して長寿命化することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。
【００５６】
また、図１乃至図８を用いて上記実施形態に示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の構成及び処理はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１        画像形成装置
１０１    １次転写バイアス制御部
１２１    感光体ドラム
１２２    駆動ローラー
１２３    従動ローラー
１２５    中間転写ベルト
１２６    １次転写ローラー
２０１    ファーブラシローラー
２０５    プレブラシ
８０      プレブラシ電圧測定部
【図１】
0005982353.tif 000002
【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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