(57)【要約】【課題】中間転写ベルトの振動現象や速度変動を抑え、色ずれや色むらの発生を防止する。【解決手段】画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと、中間転写ベルト１２と、二次転写ローラー１６とを備え、複数の画像を中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、この中間転写ベルトと二次転写ローラーとで形成される二次転写部Ｓに記録用紙Ｐを通過させて転写する中間転写ユニットにおいて、二次転写ローラー１６の近傍に配置され、中間転写ベルトの張力を検知する張力センサー２１と、中間転写ベルトに接触して摩擦力を付与することで中間転写ベルトの張力を制御する張力制御機構２２と、張力センサーから得られる中間転写ベルトの張力の変動に応じ張力制御機構を制御する張力制御装置２３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像形成ユニットと、中間転写ベルトと、この中間転写ベルトとで二次転写部を構成する二次転写ローラーとを備え、前記複数の画像形成ユニットで形成された複数の画像を前記中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、前記二次転写部に記録媒体を通過させて前記記録媒体に前記中間転写ベルトの画像を転写する中間転写ユニットにおいて、
前記二次転写ローラーの近傍に配置され、前記中間転写ベルトの張力を検知する張力センサーと、
前記中間転写ベルトに接触して摩擦力を付与することで前記中間転写ベルトの張力を制御する張力制御機構と、
前記張力センサーから得られる前記中間転写ベルトの張力の変動に基づいて前記張力制御機構を制御する張力制御装置と、
を設けたことを特徴とする中間転写ユニット。
【請求項２】
前記張力制御機構は、前記中間転写ベルトに接触して回転している接触ローラおよび前記接触ローラの回転方向にトルクを発生するトルク発生機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の中間転写ユニット。
【請求項３】
前記張力制御機構を複数設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中間転写ユニット。
【請求項４】
前記張力制御装置は、前記中間転写ベルトの駆動系における回転伝達特性の一次共振周波数の変動に対応して制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中間転写ユニット。
【請求項５】
前記張力センサーが前記中間転写ベルトに接触することなく張力を検知することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中間転写ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中間転写ユニットと、前記中間転写ベルトに画像を形成する作像装置と、を備えた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、電子写真方式のレーザープリンタ・複写機・ファクシミリなどにおける中間転写ユニット、およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィス等において処理されるドキュメントは急速にカラー化が進み、これらのドキュメントを扱う複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置も急速にカラー化されてきている。そして、現在これらのカラー画像形成装置は、オフィス等における事務処理の高品位化および迅速化に伴って、高画質化および高速化される傾向にある。かかる要求に応え得るカラー画像形成装置としては、例えば、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の画像形成ユニットを持ち、各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を搬送される転写材または中間転写体上に多重転写し、カラー画像の形成を行ういわゆるタンデム型のカラー画像形成装置が種々提案されており、製品化されてきてもいる。
【０００３】
この種のタンデム型のカラー画像形成装置としては、例えば、次に示すようなものがある。図８は従来のタンデム型の画像形成装置の構成を示す模式図である。このタンデム型の画像形成装置１０は、図８に示すように、黒（Ｋ）色の画像を形成する黒色画像形成ユニット１１Ｋと、イエロー（Ｙ）色の画像を形成するイエロー色画像形成ユニット１１Ｙと、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成するマゼンタ色画像形成ユニット１１Ｍと、シアン（Ｃ）色の画像を形成するシアン色画像形成ユニット１１Ｃの４つの画像形成ユニットを備えている。これらの４つの画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃは、互いに一定の間隔をおいて水平に配置されている。
【０００４】
また、４つの画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの下部には、環状の転写材担持体としての中間転写ベルト１２が配置されている。４つの画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃは、感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃを備えており、この感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの表面は、一様に帯電された後、像形成用のレーザー光が画像情報に応じて走査露光されて静電潜像が形成される。
【０００５】
上記感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの表面に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの現像器（図示していない）によってそれぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となる。これらの可視トナー像は、転写前帯電器（図示していない）により転写前帯電を受けた後、中間転写ベルト１２上に順次転写される。なお、図１中符号１４は中間転写ベルト１２を掛け回した駆動ローラー、図中１５は同じく従動ローラーである。
【０００６】
上記各色のトナー像が転写された中間転写ベルト１２は、二次転写ローラー１６の位置で通紙される記録用紙Ｐに転写されて画像形成が実行される。特に、二次転写ローラー１６で定着を同時に行う転写定着部を備えたカラー画像形成装置である場合、比較的高い圧力で記録用紙Ｐと中間転写ベルト１２とを接触させながら転写定着を行う必要がある。そのため、記録用紙Ｐが転写定着部に突入した時にその転写定着部でベルトの走行を停止させようとする制動力が発生する。すると、ベルト張力が急激に増加し、ベルト弛み側のベルト張力が急激に減少する。その結果、中間転写ベルト１２に衝撃的な振動が発生し、この振動が中間転写ベルト１２を伝搬して作像中の、あるいは１次転写中の感光体ドラム１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃに伝達されて局部的に画像劣化を引き起こす。
【０００７】
また、転写定着部から記録用紙が抜ける時も、制動力の解除によって振動現象が発生し、同様に画像劣化を引き起こすことになる。このため、互いの色の間で位置ずれを起こす「色ずれ」が発生したり、色合いが微妙に変化するような「色むら」が発生したり、背景色に非常に醜い縞模様が発生したりする等のショックジター（色むらや縞模様が発生する画像劣化）を引き起こすという問題がある。このように、中間転写ベルトを初めとする感光体、用紙搬送ベルト等の画像形成用のベルトの振動現象や速度変動を抑えることが重要である。
【０００８】
特許文献１では、中間転写ベルトの画像形成面に、中間転写ベルト表面に形成させた画像以外の部分からテンションローラでの押し当てをしている。テンションローラの並進方向に設けられたスプリングでベルトの衝撃的な張力変動による振動を吸収して画像劣化を低減するためである。
【０００９】
また、特許文献２では、記録媒体の供給に基づく外乱発生源となる転写部の両側で第１、第２のテンションローラが移動可能に支持され、ベルト感光体に当接している。また、テンションローラの位置を検出する位置センサーを備えている。この位置センサーの検出に基づいて速度サーボ制御回路が第１のテンションローラがほぼ同じ位置に維持されるように転写バックアップローラの速度制御を行う。また、ベルト感光体上に各色の潜像を形成する複数の書込ヘッドを備えている。
【００１０】
この画像形成装置においては、転写部の転写バックアップローラと転写ピンチローラとの間に形成された転写ニップ内に記録媒体が送り込まれると、ベルト感光体の走行を停止させようとする制動力が発生する。すると、ベルト張り側のベルト張力が急激に増加し、ベルト弛み側のベルト張力が急激に減少しようとする。ベルト張り側のベルト張力が増加すると、第２のテンションローラが変位したこれを抑える。ベルト弛み側のベルト張力が減少すると、位置センサーが第１のテンションローラの変位を検出し、速度サーボ制御回路が転写バックアップローラの回転速度を増速してベルト張力の低下を抑える。このように第１のテンションローラを定位置に維持することによって、ベルトの張力変動による画像劣化を低減させている。
【００１１】
さらに、特許文献３では、これまでベルト部材が駆動されるベルト装置に急激な負荷変動が生じた場合に、その負荷変動によるベルト部材の張力変動を充分に吸収できなかったことに対する技術が開示されている。すなわち、ベルト部材に当接して張力を付与する当接部材が、装置における相対的な位置が変位しないように固設される。またベルト部材の張力が変動しないように変形可能に形成されている構成とする。このことで、比較的簡易な構成で、高コスト化、大重量化、大型化することなく、装置に急激な負荷変動が生じても画像上にショックジターが生じることがなくしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
既述のように、転写定着部を備えたカラー画像形成装置では、中間転写ベルトを初めとする搬送ベルト等の画像形成用のベルトの振動や速度変動現象を抑えることが重要である。そこで、本発明は中間転写ベルトの振動現象や速度変動を抑え、色ずれや色むらの発生を防止することができる中間転写ユニット、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る中間転写ユニットは、複数の画像形成ユニットと、中間転写ベルトと、この中間転写ベルトとで二次転写部を構成する二次転写ローラーとを備え、前記複数の画像形成ユニットで形成された複数の画像を前記中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、前記二次転写部に記録媒体を通過させて前記記録媒体に前記中間転写ベルトの画像を転写する中間転写ユニットにおいて、前記二次転写ローラーの近傍に配置され、前記中間転写ベルトの張力を検知する張力センサーと、前記中間転写ベルトに接触して摩擦力を付与することで前記中間転写ベルトの張力を制御する張力制御機構と、前記張力センサーから得られる前記中間転写ベルトの張力の変動に基づいて前記張力制御機構を制御する張力制御装置と、を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中間転写ベルトの振動現象や速度変動を抑え、色ずれや色むらの発生を防止することができ、高画質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す模式図
【図２】本発明の実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す模式図
【図３】記録用紙が転写部に突入したときの中間転写ベルトの張力の変化をシミュレートした結果を示すグラフ
【図４】本発明の実施形態３に係る画像形成装置の構成を示す模式図
【図５】本発明の実施形態３に係る画像形成装置における中間転写ベルト表面の速度変化を示すグラフ
【図６】中間転写ベルト上に作像された画像を記録用紙に転写する二次転写部へ、記録用紙が転写部に突入したとき中間転写ベルトに発生した速度変動の計測結果の一例を示すグラフ
【図７】中間転写ベルトの駆動モータから中間転写ベルト表面の速度に対する回転伝達特性の計測結果
【図８】従来のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、張力センサーから得られる中間転写ベルトの張力の変動に応じて二次転写ローラー近傍の張力を制御する張力制御機構が、中間転写ベルトと接触し、相対的な摩擦力を付与することで張力を制御する。また、この張力制御機構を制御するための張力制御装置を備える。
【００１７】
これにより、中間転写ユニットで形成されたトナー像が中間転写ベルトから記録媒体である記録用紙に画像が転写される際の転写特性劣化によるショックジターを防ぐことができる。また、張力変動の原因となる記録用紙の突入や二次転写部からの記録用紙の抜けによる張力変動を発生源近傍で低減させることができる。このため、一次転写部に伝達する速度変動を低減させることが可能となり高画質化が図れる。
【００１８】
＜実施形態１＞
以下実施形態に係る中間転写ユニット、および画像形成装置について説明する。図１は本発明の実施形態１に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。画像形成装置２０は、黒（Ｋ）・イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）の各色の画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを作像装置として備える。各画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃで形成された異なる色の画像を中間転写ベルト１２に転写し、像の重ねあわせが行われる。なお、従来例として図８に示した画像形成装置１０と同様に、中間転写ベルト１２は、駆動ローラー１４、従動ローラー１５、二次転写ローラー１６、対向ローラー１７が配置される。これらは中間転写ベルトユニットを構成する。
【００１９】
画像形成装置２０には、中間転写ベルト１２の張力を検知する張力センサー２１を備える。張力センサー２１は、二次転写ローラー１６の近傍に配置される。張力センサー２１から得られる張力変動に応じて二次転写ローラー近傍の張力を制御することが可能な張力制御機構２２が、中間転写ベルト１２ベルトと接触するように配置される。張力制御機構２２としては、公知の様々な機構を採用できる。張力制御機構２２は、中間転写ベルト１２に相対的な摩擦力を付与することで張力を制御する。またこの張力制御機構２２を制御するための張力制御装置２３を備える。
【００２０】
張力センサー２１は、できるだけ中間転写ベルト１２と二次転写ローラー１６、対向ローラー１７で構成される二次転写部Ｓに近いところに設置する。これにより、二次転写部Ｓ付近で発生している張力変動を確実かつ正確に計測することができ、中間転写ベルト１２の張力の制御を効果的に行うことができる。張力制御装置２３は、張力センサー２１から得られた張力の値に基づいて、中間転写ベルト１２の変動が小さくなるように制御信号を計算し、この信号に応じて張力制御機構２２を駆動する。これにより、中間転写ベルト１２の張力変動を抑えることで中間転写ベルト１２の速度変動を低減させる。
【００２１】
そして、画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃで形成されたトナー像を、二次転写部Ｓを通過する記録用紙Ｐに中間転写ベルト１２から転写するときの転写特性劣化によるショックジターを防ぐことができる。また、同時に記録用紙Ｐの突入や二次転写部Ｓからの記録用紙Ｐの抜けによる張力変動などを、変動の発生源近傍で低減させる。これにより、画像形成ユニット１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと中間転写ベルト１２とで構成される一次転写部に伝播する張力変動も低減する。これにより、一次転写面での速度変動も低減させることができる。その結果、高画質化を図ることができる。
【００２２】
以上のように、実施形態１に係る画像形成装置２０によれば、中間転写ベルト１２の張力を検知可能な張力センサーを二次転写ローラー１６近傍に配置し、張力センサーから得られる張力変動に応じて二次転写ローラー１６近傍の張力を制御する。これにより、中間転写ユニットで形成された像を、二次転写部Ｓで発生する転写特性劣化によるショックジターを防ぐだけでなく、張力変動の原因となる記録用紙の突入や二次転写部Ｓからの記録用紙の抜けによる張力変動を発生源近傍で低減できる。その結果、一次転写部に伝達する速度変動を低減させることができ高画質化が可能となる。
【００２３】
＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２に係る画像形成装置について説明する。図２は本発明の実施形態２に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。実施形態２に係る画像形成装置３０は、中間転写ベルト１２に張力を付与する張力制御機構として、中間転写ベルト１２に接触する接触ローラー３２と、張力センサー２１による張力変動に応じてベルト転写面の張力が制御可能なトルク発生装置３１とから構成した。接触ローラー３２は、中間転写ベルト１２において、二次転写ローラー１６の下流側に設けられている。
【００２４】
トルク発生装置３１は、接触ローラー３２に対してトルクを与えることが可能なモータや電磁ブレーキなどを用いることができる。トルク発生装置３１は、張力制御装置２３で制御され、接触ローラー３２が中間転写ベルト１２に接触することで、中間転写ベルト１２の張力変動が抑えられる。中間転写ベルト１２の速度変動が低減されると、その結果高画質化が実現できる。また、トルク発生装置３１としてモータや電磁ブレーキを用いることで特別な制御機構を用いることなく、簡単な構成、低コストで制御ができる。
【００２５】
以上のように、実施形態２に係る画像形成装置３０は、張力センサーによる張力変動に応じてベルト転写面の張力が制御可能な張力制御機構が中間転写ベルトに接触しているローラー及び同ローラーの回転方向にトルクを発生することが可能な機構からなる構成を備える。これにより、簡単な構成かつ張力変動を抑えたい位置に設置することができる。また、トルク発生機構にモータや電磁ブレーキを用いるだけで、特別な制御機構を用いることなく、低コストでトルク制御が可能となり高画質化につながる。
【００２６】
＜実施形態３＞
次に実施形態３に係る画像形成装置について説明する。図３は記録用紙が転写部に突入したときの中間転写ベルトの張力の変化をシミュレートした結果を示すグラフである。このグラフは、二次転写部Ｓに記録用紙が突入した際に受ける力によって二次転写面近傍において中間転写ベルト１２に発生する張力変動の状態をシミュレートした結果を示す。図３中の２つの波形のうち、張力変動が大きい波形（図中Ａ）が二次転写ローラーの上流部である位置における張力変動を示す。同じく、小さい波形（同Ｂ）が二次転写ローラーの下流部分の張力変動を示す。
【００２７】
これにより、中間転写ベルト１２の張力変動は、中間転写ベルト１２の位置で異なる大きさや位相で発生していることがわかる。実施形態３に係る画像形成装置４０は、これらの張力変動に対応して、変動を低減させるため、張力制御機構を複数設けたものである。図４は本発明の実施形態３に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。
【００２８】
中間転写ベルト１２の二次転写ローラー１６の下流側に第２の張力センサー２４を配置するとともにトルク発生装置３１および接触ローラー３２を配置している。トルク発生装置３１および接触ローラー３２、第２のトルク発生装置３３および第２の接触ローラー３４は、張力制御機構を構成する。また、二次転写ローラー１６の上流側に第２のトルク発生装置３３および第２の接触ローラー３４を配置している。これにより、二次転写ローラー１６の上流と下流で発生する異なる張力変動を低減する。
【００２９】
また、二次転写ローラー１６の下流側に中間転写ベルト１２の張力を維持するテンションローラ１８を配置している。実施形態３に係る画像形成装置４０では、張力制御装置２３は、張力センサー２１と、第２の張力センサー２４に基づいてトルク発生装置３１および第２のトルク発生装置３３を制御する。したがって、実施形態３に係る画像形成装置４０は、張力変動を効率よく低減することが可能となり、速度変動が低減させ、高画質化が可能となる。
【００３０】
実施形態３に係る画像形成装置４０において、張力制御装置を作動させない場合と、作動させた場合について比較した。図５は本発明の実施形態３に係る画像形成装置における中間転写ベルト表面の速度変化を示すグラフである。張力制御装置を作動させない場合（図５（ａ）に、大きく変動していた中間転写ベルト１２の速度が、張力制御装置を作動させた場合（ｂ）には、低減していることが分かる。このように、ベルトの速度変動が低減することでトナーの転写が良好になり高画質化を図ることができる。
【００３１】
以上のように、実施形態３に係る画像形成装置４０は、中間転写ベルトに接触しているローラー及び同ローラーの回転方向にトルクを発生することが可能な機構を複数設けた。これにより、張力変動が発生している中間転写ベルト１２を、発生した位置で効率よく適正に低減することが可能となり、画像劣化を低減することが可能となる。
【００３２】
＜実施形態４＞
次に実施形態４に係る画像形成装置について説明する。図６は中間転写ベルト上に作像された画像を記録用紙紙に転写する二次転写部へ、記録用紙が転写部に突入したとき中間転写ベルトに発生した速度変動の計測結果の一例を示すグラフである。これは、二次転写部Ｓに記録用紙が突入した際に受ける力によって中間転写ベルトに発生した速度変動の計測結果の一例である。変動が大きい計測結果（図中（Ａ））は二次転写近傍のベルトの速度変動であり、変動が小さい測定結果（同（ｂ））は一次転写面のベルトの速度変動である。同図に示したように、中間転写ベルト１２の速度変動は、中間転写ベルト上の計測する位置によって速度変動の大きさは異なるが、大きく変動している変動周期はほぼ同じであることが分かる。
【００３３】
これまでの計測より、速度変動が生じる周期は、中間転写ベルト１２の「駆動モータ〜中間転写ベルトの表面速度」に対する回転方向の伝達特性における第一次の共振の周波数に大きく依存することが分かっている。図７は中間転写ベルトの駆動モータから中間転写ベルト表面の速度に対する回転伝達特性の計測結果である。したがって図６中で、最も大きく変動している周期の変動成分すなわち図７で示した第一次共振の周波数に対して張力の制御を行うことで、張力変動や速度変動が低減され、高画質化が可能となる。
【００３４】
以上のように、実施形態４に係る画像形成装置は、ベルトの張力変動制御機構に対する張力制御が、中間転写ベルト駆動系における回転伝達特性の一次共振周波数の変動に対して制御する。これにより、記録用紙の突入や抜けの際に発生する転写ベルトの速度変動に最も寄与が大きい変動成分を低減することが可能となり、画像劣化の大幅な低減を図ることができる。
【００３５】
＜他の実施形態＞
なお、張力センサー２１としては、非接触で検知できるものを採用できる。張力センサー２１として、以下のものを採用できる。すなわち、張力によって変化する中間転写ベルト１２の弦振動を利用してマイクロホンなどによって弦の振動周波数から張力を解析するものを採用できる。また、中間転写ベルト１２の裏面に接触式の圧力センサーを設けて、マイクロホン同様に圧力変動から得られるベルトの弦振動周波数から張力を計測するものも採用できる。
【００３６】
また、このようなものの他、中間転写ベルト１２の近傍にセンサーとベルトのギャップを計測できる光学式の変位センサーなどを設けて、このギャップの変動周波数から張力を計測するなど、レイアウトやコスト、精度に応じて選択できる。特に、センサーが非接触方式の場合には、接触タイプと比較して、摩擦による中間転写ベルト１２へのストレスがないため、中間転写ベルト１２の耐久性を保て、劣化を防ぐことができる。また、ベルトの回転負荷増大による駆動エネルギー増大などの影響も受けず、張力変動を検出することができ、耐久性や駆動モータの省エネ化を図ることが可能となる。
【００３７】
以上のように、張力センサーをベルトに非接触で検知するものすると、接触摩擦などによるベルトの劣化、ベルトの回転負荷増大による駆動エネルギー増大などがなくなり、耐久性や駆動モータの省エネルギー化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ：画像形成ユニット
１２：中間転写ベルト
１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ：感光体ドラム
１４：駆動ローラー
１５：従動ローラー
１６：二次転写ローラー
１７：対向ローラー
１８：テンションローラ
２０：画像形成装置
２１：張力センサー
２２：張力制御機構
２３：張力制御装置
２４：第２の張力センサー
３０：画像形成装置
３１：トルク発生装置（張力制御機構）
３２：接触ローラー（張力制御機構）
３３：第２のトルク発生装置（張力制御機構）
３４：第２の接触ローラー（張力制御機構）
４０：画像形成装置
Ｐ：記録用紙
Ｓ：二次転写部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００５−３３８８８４号公報、
【特許文献２】特開平５−２２４５７２号公報
【特許文献３】特許第５０８４２４０号公報
【図１】
2015227989.tif 000003
【図２】
2015227989.tif 000004
【図３】
2015227989.tif 000005
【図４】
2015227989.tif 000006
【図５】
2015227989.tif 000007
【図６】
2015227989.tif 000008
【図７】
2015227989.tif 000009
【図８】
2015227989.tif 000010