(57)【要約】【課題】  装置の小型化を図ることができ、中間転写体の温度ムラによる画像乱れを防止することができ、粘着転写による忠実転写が可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】  複数色のトナー像が形成される複数の像担持体１０，２０，３０，４０と、これら像担持体のうちの少なくとも一部からトナー像が転写される複数の一次転写部材５１，５２と、これらの一次転写部材からトナー像が転写される二次転部材１５３とを備え、前記一次転写部材を介して二次転写部材上に多重に転写することでカラーの画像を形成する画像形成装置において、前記二次転写部材と接触するように加圧部材１６１が設けられ、この加圧部材と二次転写部材が形成する圧接部で記録媒体Ｐへの転写定着を行うように構成され、かつ転写部材の表層が２０μｍの測定深さによるユニバーサル硬度で、第一の一次転写部材  ≧  第二の一次転写部材  ＞  二次転写部材となっていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色のトナー像が形成される複数の像担持体と、これら像担持体のうちの少なくとも一部からトナー像が転写される複数の一次転写部材と、これらの一次転写部材からトナー像が転写される二次転部材とを備え、前記一次転写部材を介して二次転写部材上に多重に転写することでカラーの画像を形成する画像形成装置において、
前記二次転写部材と接触するように加圧部材が設けられ、この加圧部材と二次転写部材が形成する圧接部で記録媒体への転写定着を行うように構成され、かつ転写部材の表層が２０μｍの測定深さによるユニバーサル硬度で、
第一の一次転写部材  ≧  第二の一次転写部材  ＞  二次転写部材
となっていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
二次転写部材上のトナーに対して転写定着直前で輻射加熱を外部から行う輻射加熱装置を備えた請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
一次転写部材が第一の一次転写部材と第二の一次転写部材とからなり、第一の一次転写部材に対して黒以外のトナーを２種以上転写し、第二の一次転写部材には黒を含むトナーを転写する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真等の画像形成装置において、色の異なるトナー像を形成する複数の像担持体を備え、これらの像担持体上のトナー像を、一次転写体上に転写した後、さらに二次転写体上に転写し、記録媒体に転写定着することによりカラー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真等による画像形成装置において、カラー画像を高速に形成する装置としては、図５に示すＹＭＣＫの各単色トナー像を形成する４つの画像形成ユニット０１，０２，０３，０４を並べ、これらの画像形成ユニットで形成されるＹＭＣＫの各トナー像を、中間転写ベルト（一次転写ベルト）０５上に転写した後、この中間転写ベルトから転写用紙上に転写し、定着部材０６と加圧部材０７からなる定着装置により転写用紙Ｐ上に定着することで、カラー画像を形成する二次転写方式の画像形成装置が製品化されている。
【０００３】
ところで、この画像形成装置は、可撓性部材からなる一次転写ベルト０５を使用するものであるが、一次転写ベルト０５はＹＭＣＫの４つの画像形成ユニット０１，０２，０３，０４に渡って循環駆動されるように多数の軸間に張架されるため、駆動が煩雑となり、可撓性部材からなるための寄りが生じたり、温度ムラによって膨張ムラが生じ、画像の位置ずれ防止技術が必須となり、更に一次転写ベルト０５は４つの画像形成ユニットに張架されるため、装置が大型化するという問題があった（課題１）。
【０００４】
前記のような課題１を解決する技術として三次転写方式の画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは図６に示すように感光体１０，２０上に形成された各トナー画像は中間転写体５１に転写された後に中間転写体５３に転写され、感光体３０，４０上に形成された各トナー画像は中間転写体５２に転写された後に中間転写体５３に転写され、中間転写体５３に転写されたトナー画像が搬送されてきた転写用紙Ｐ上に一括して転写される。転写用紙Ｐ上に転写されたトナー画像は定着装置７０により転写用紙Ｐ上に定着される。中間転写体５１，５２，５３は、ドラム型であって剛体からなるためトナー画像どうしの位置ずれは生じにくい。図６において、６１は最終転写ロール、７１はクリーニング装置、７２はクリーニングブレード、９１は搬送ロールである。しかしながら、この方式は、二次転写に比べ三次の静電転写が行われることで画像の乱れが生じる問題がある（課題２）。
【０００５】
また、前記の二方式においては定着方式が共通で、ＹＭＣＫが転写された後の転写用紙Ｐを加熱された定着部材と加圧部材の圧接部を通過させることで、熱伝導により定着させるものである。この定着方式は広く用いられているが、短時間の接触時間でトナーから紙へと伝熱させ、トナー／紙界面をトナーの紙繊維への投描に必要な温度に加熱するために、トナー層内には温度勾配が生じ、過剰な加熱が必須となり、省エネルギーの点および定着部材表面へのトナーオフセットが発生しやすいという画質の点からも好ましくないという問題がある（課題３）。
【０００６】
この課題３を解決する技術として、トナーを長時間加熱した後に紙に圧接し、これによりトナー層内の温度勾配を小さく、紙界面の加熱を最小限として定着が可能となる方式も開発されている（例えば、特許文献２参照）。この技術は定着上二次転写方式と呼ぶものであるが、凹凸の大きな紙への転写性が課題となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１７３１７号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこでこの発明は、前記従来の画像形成装置のもつ課題を解決し、装置の小型化を図ることができ、中間転写体の温度ムラによる画像乱れを防止することができ、粘着転写による忠実転写が可能な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】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数色のトナー像が形成される複数の像担持体と、これら像担持体のうちの少なくとも一部からトナー像が転写される複数の一次転写部材と、これらの一次転写部材からトナー像が転写される二次転部材とを備え、前記一次転写部材を介して二次転写部材上に多重に転写することでカラーの画像を形成する画像形成装置において、前記二次転写部材と接触するように加圧部材が設けられ、この加圧部材と二次転写部材が形成する圧接部で記録媒体への転写定着を行うように構成され、かつ転写部材の表層が２０μｍの測定深さによるユニバーサル硬度で、第一の一次転写部材  ≧  第二の一次転写部材  ＞  二次転写部材となっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、二次転写部材上のトナーに対して転写定着直前で輻射加熱を外部から行う輻射加熱装置を備えたことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、一次転写部材が第一の一次転写部材と第二の一次転写部材とからなり、第一の一次転写部材に対して黒以外のトナーを２種以上転写し、第二の一次転写部材には黒を含むトナーを転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の画像形成装置によれば、加圧部材と二次転写部材が形成する圧接部で記録媒体への転写定着を行うので、駆動系の簡易化や装置の小型化を可能とし、省エネルギーで高画質のカラー画像を形成することが可能となる。また、従来のような中間転写体の温度ムラによる画像乱れを防止することができるとともに、静電力以外に粘着力も作用する粘着転写による忠実転写が可能となるという効果がある。
【００１２】
また、転写定着では転写定着部材上のトナーが紙繊維に接触しなくては前記のような高画質な転写定着は行われず、紙の２０〜４０μｍ程度の凹凸への追従性が重要となる。第一の一次転写部材はトナー転写量も少ないため凹凸への追従性は少なくてよく、駆動安定性からは最も硬質なものでよい。第二の一次転写部材は第一の一次転写部材により転写されたトナーの凹凸への転写であり、やや柔軟性のある部材が高画質な転写に優れている。
【００１３】
また、転写に関しては本発明も三次転写方式と同じく三度の転写が行われるが、二度目の静電転写は加熱された二次転写部材に対するものであり、トナーの粘着力が発生するため、静電転写に比べ忠実性が高いことで知られている粘着転写の寄与により、高画質な転写が得られる。三度目の転写は加熱された二次転写部材から記録媒体への転写兼定着であり、必要に応じて静電力の補助は用いることはあるが、粘着転写が支配的で、極めて忠実な転写画像が得られるため、三次転写定着より優れた二次転写定着同等の画質が得られる。
【００１４】
また、定着上二次転写方式でトナーを輻射加熱する場合のトナーの色差による加熱の差を解消することができる。可視光を含む輻射熱源による加熱ではトナーの色差すなわち可視光の吸収の差により、加熱の差が生じる。Ｋは最も吸収率が高いことは明かであり、熱源のピーク波長を３μｍ付近の赤外線領域としたり、トナー樹脂にＯＨ基を含ませたり、赤外線吸収剤を含ませることができる。しかし、発色等に影響を与える可能性があり、それが生じない方法が最も優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の好適な実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１はタンデム型フルカラー画像形成装置の実施の形態１を示すものである。このフルカラー画像形成装置は、Ｙ（イエロー）用、Ｍ（マゼンタ）用、Ｃ（シアン）用、及びＫ（ブラック）用の４つのドラム型感光体１０，２０，３０，４０と、これら感光体１０，２０，３０，４０に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）１１，２１，３１，４１と、図示省略した露光装置と、現像装置１３，２３，３３，４３と、前記４つの感光体１０，２０，３０，４０のうちの２つの感光体１０，２０に接触する一方のドラム型一次中間転写体５１及び他の２つの感光体３０，４０に接触する他方のドラム型一次中間転写体５２と、前記一対の一次中間転写体５１，５２に接触するドラム型二次中間転写体１５３と、この二次中間転写体１５３に接触する加圧ローラ１６１と、搬送ロール９１とを備えている。また、二次中間転写体１５３の下方には輻射加熱装置１０１が設置され、該装置は折曲げ形成された反射板１０２とカーボンヒータ１０３（ピーク波長２．６μｍ）からなっている。
【００１７】
２つの感光体１０，２０で形成された各単色トナー像は、一次中間転写体５１に転写された後に９０℃程度の二次中間転写体１５３に転写とともに加熱され、また、２つの感光体３０，４０で形成された各単色トナー像は、一次中間転写体５２に転写された後に８０℃程度に若干温度低下した二次中間転写体１５３に転写とともに加熱され、この二次中間転写体１５３上で重ね合わされ、１０ｍｓ程度の短時間に輻射加熱装置１０１によりトナー最上層の最高温度部は１８０〜２４０℃程度加熱された後、搬送ロール９１により二次中間転写体１５３に接触する加圧ローラ１６１との間に搬送されてきた記録媒体としての用紙Ｐ上に一括して転写定着される。
【００１８】
一次中間転写体５１，５２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように芯金としての金属パイプ５１ａ，５２ａの上にシリコーンゴム層５１ｂ，５２ｂを設け、更にその上にフッ素系樹脂からなる高離型層５１ｃ，５２ｃをコーティングし焼成することによって形成されており、その抵抗値は１０８Ω程度に設定されている。また、その表面微小硬度（ドイツ工業規格ＤＩＮ：ユニバーサル硬度  ビッカース圧子により数〜数十μｍ程度の押し込み深さで押し込んだ際の反力を測定）は押し込み深さ２０μｍで２０Ｎ／ｍｍ2程度に設定されている。なお、一次中間転写体５１，５２のユニバーサル硬度は、例えばフッ素系樹脂からなる高離型層５１ｃ，５２ｃの厚さを制御することによって調整される。そして、感光体１０，２０，３０，４０から一次中間転写体５１，５２にトナー像を転写するのに必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度の範囲であり、トナーの帯電量、温湿度等により最適値を設定することになるが、ここでは表面電位が＋３００Ｖ程度に設定されている。
【００１９】
また、二次中間転写体１５３も、図２（Ｃ）に示すように一次中間転写体５１，５２と同様に、金属パイプ１５３ａの上に断熱層およびシリコーンゴム層１５３ｂを設け、更にその上に高離型層１５３ｃをコーティングして形成されており、その抵抗値は１０９Ωにしている。そして、一次中間転写体５１，５２から二次中間転写体１５３にトナー像を転写するのに必要な表面電位は、通常＋６００〜１２００Ｖ程度の範囲であり、トナーの帯電状態、雰囲気温度、湿度等により最適値を設定することになるが、この一次中間転写体５１，５２と二次中間転写体１５３との電位差は、ある程度高い方が二次転写効率が向上するが、逆に放電現象は生じやすくなる。その表面微小硬度（ドイツ工業規格ＤＩＮ：ユニバーサル硬度  ビッカース圧子により数〜数十μｍ程度の押し込み深さで押し込んだ際の反力を測定）は押し込み深さ２０μｍで４Ｎ／ｍｍ2程度に設定されている。なお、一次中間転写体５１，５２のユニバーサル硬度は、例えばフッ素系樹脂からなる高離型層５１ｃ，５２ｃの厚さを制御することによって調整される。
【００２０】
加圧ローラ１６１は、金属パイプの上に空気を含む断熱層、シリコーンゴム層もしくはスポンジシリコーンゴム層を設け、更にその上にフッ素樹脂を積層し、その抵抗値は１０８Ωとした。そして、二次中間転写体１５３から用紙Ｐ上にトナー像を転写するのに、この加圧ローラ１６１に印加する転写電圧は、通常＋１２００〜５０００Ｖ程度の範囲であり、温湿度、用紙Ｐの種類等により最適値を設定することになるが、適正な転写電圧＋１６００〜２０００Ｖ程度を得ている。
【００２１】
一次中間転写体５１，５２と二次中間転写体１５３の接触転写部で、一次中間転写体の表面速度と二次中間転写体の表面速度に差を設けるように構成されている。すなわち、一次中間転写体５１，５２の表面速度を、二次中間転写体１５３の表面速度より速く設定するか、又は遅く設定することによって、一次中間転写体５１，５２の表面速度と二次中間転写体１５３の表面速度に差を設けている。
【００２２】
なお、このフルカラー画像形成装置では、加圧ローラ１６１に対してクリーニングブレード７２を有するブレードクリーニング装置７１が付設されている。また、各帯電ロール１１，２１，３１，４１、各一次中間転写体５１，５２、二次中間転写体１５３、及び加圧ローラ１６１には、クリーニング工程において、所定の電圧を印加して各帯電ロール１１，２１，３１，４１、各感光体１０，２０，３０，４０、各一次中間転写体５１，５２、二次中間転写体１５３、及び加圧ローラ１６１の間に所定の電位勾配を形成せしめ、一次中間転写体５１，５２や二次中間転写体１５３の表面等のクリーニングを行うようになっている。
【００２３】
以上の構成において、フルカラー画像形成装置においては、次に示すようにして、駆動系の簡易化や装置の小型化を可能とし、高画質のカラー画像を形成することが可能となっている。
【００２４】
すなわち、フルカラー画像形成装置においては、図１に示すように、感光体１０，２０，３０，４０の表面が、接触型帯電装置としての帯電ロール１１，２１，３１，４１に、−１０００Ｖ程度の電圧を印加することによって、−５００Ｖ程度に帯電された後、前記露光装置によって画像部が露光されることで静電潜像が書き込まれ、その画像露光部の表面電位は−１００Ｖ以下程度にまで除電される。その際、感光体１０，２０，３０，４０の表面には、それぞれ該露光装置によってＹＭＣＫの各色に対応した静電潜像が順次形成される。
【００２５】
感光体１０，２０，３０，４０の表面に形成された静電潜像は、現像装置１３，２３，３３，４３によって現像され、当該感光体１０，２０，３０，４０の表面には、ＹＭＣＫの各色のトナー像が順次形成される。感光体１０，２０の表面に形成されたＹ及びＭ色のトナー像は、一次中間転写体５１上に一次転写され、感光体３０，４０の表面に形成されたＣ及びＫ色のトナー像は、一次中間転写体５２上に一次転写される。
【００２６】
その際、一次中間転写体５１，５２の芯金には、感光体１０，２０，３０，４０上に形成されたＹＭＣＫの各トナー像を、該一次中間転写体５２上に静電的に転写するために、一次転写バイアスが印加される。この時、一次中間転写体５１，５２の抵抗値（２０℃／６０％ＲＨ環境１００Ｖ印加時；以下、特に明示しない場合の抵抗値は、この測定条件で測定したものとする。）を１×１０６Ω程度から１×１０８Ω程度の抵抗値に設定することで、一次転写電圧を低く設定し、転写チリを抑制することが可能となる。
【００２７】
なお、前記においては、一次中間転写体５１，５２の表面電位が＋３００Ｖ程度に設定されているが、該一次中間転写体５１，５２は、その芯金に＋３５０Ｖ程度の電圧が印加され、電圧減衰によって表面電位が＋３００Ｖ程度になるように構成されている。
【００２８】
次に、一次中間転写体５１上に多重に転写されたＹ及びＭ色のトナー像と、一次中間転写体５２上に多重に転写されたＣ及びＫ色のトナー像は、二次中間転写体１５３と接触する二次転写位置において、該二次中間転写体１５３上に転写される。その際、二次中間転写体１５３の表面電位を所定の電位に設定するために、該二次中間転写体の芯金に所定の電圧を印加したり、二次中間転写体１５３の表面に該二次中間転写体を帯電させる部材を押し当てるなどの手段が採られる。
【００２９】
また、一次中間転写体５１，５２や二次中間転写体１５３には、シリコーンゴム等からなるゴム層の表面にフッ素ラテックスを塗布し焼成したものや、シリコーンゴム等からなるゴム層の表面にフッ素系樹脂を積層したものを使用することにより、これら一次中間転写体５１，５２や二次中間転写体１５３の表面とトナー像との間に作用するファンデルワールス力等の分子間力が低減させることができ、静電気的な作用とともに転写効率をより一層向上させることができる。
【００３０】
さらに、一次中間転写体５１，５２の表面速度と二次中間転写体１５３の表面速度に差を設けるように構成したので、一次中間転写体５１，５２と二次中間転写体１５３の接触転写部で、一次中間転写体５１，５２の表面速度と二次中間転写体１５３の表面速度に差を設けることにより、一次中間転写体５１，５２から二次中間転写体１５３へのトナー像の転写効率を一層向上させることができる。
【００３１】
図３は実施の形態２を示し、この実施の形態において、実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、相違する部分のみ説明する。この実施の形態２は、二次転写部材を、二次中間転写体１５３と加熱ローラ１０６に掛渡された無端状のベルト１０５とし、加熱手段は該ベルトからの熱伝導であり、熱源を加熱ローラ１０６内のハロゲンヒータ１０７（ピーク波長は１．２μｍ）としたものである。
【００３２】
その他の構成及び作用は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。この場合、同一画像の光沢度を一定として連続通紙を行うとその消費電力はトナーを直接加熱している実施の形態１に比べ、２０％高い積算電力となった。また、トナーの作像の色順を換えて実験を行ったがその画質、電力に大きな差はなかった。
【００３３】
図４は実施の形態３を示し、この実施の形態は実施の形態２における熱源が図で下方となるように加熱ローラ１０６とベルト１０５を配置したものであり、そのほかは実施の形態２と同じである。したがって、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。このような構成でも同様な作用を期待できる。
【００３４】
実施の形態１，２，３の構成ではトナーの作像順をＹＭ（第一の一次中間転写体５１への転写）−ＣＫ（第一の一次中間転写体５２への転写）としたが、このような作像順ではなく、ＭＣ−ＹＫ、ＣＹ−ＭＫ、ＭＹ−ＣＫ、およびＭＣ-ＫＹ、ＣＹ-ＫＭ、ＭＹ-ＫＣとしてもよい。この作像順の違いによる作用効果は殆ど無く、実施の形態１，２，３と同様であるので、その説明は省略する。
【００３５】
しかしこれに対して、ＹＫ−ＭＣ、ＭＫ−ＣＹ、ＣＫ−ＭＹ、およびＫＹ−ＭＣ、ＫＭ−ＣＹ、ＫＣ−ＭＹと第一の一次中間転写体にＫを転写する構成で画像形成を行うと、Ｋのみが定着して他の色の紙への定着性(描画法にて評価)が不足したり、Ｋ以外の光沢不足が発生した。ここで各色トナーの輻射熱の吸収率をピーク波長１〜４μｍの熱源を用いて測定するとＫを１００とすると、ＹＭＣは６０〜８０程度であった。この差は熱源の波長を長くするほど小さい傾向があるものの明確であった。トナーはリコー製ＩＰＳ１０７２００ＣＸ用トナーの他、富士ゼロックス社製ＤＣＣ５００用トナー、キヤノン株式会社製ＬＢＰ５７００用トナーなど５種類の市販品で評価したが、ＯＨ基を含む樹脂を含有したものが１０〜５％ほどその差が小さいものの、おおよそ同じであった。よって前記のことから、Ｋ以外は輻射吸収率が低いことから、加熱されている二次中間転写体との接触時間が長いことにより、予備加熱されＫと同等に加熱されると考えられる。
【００３６】
次に実施の形態１，２，３の装置構成において、転写部材のユニバーサル硬度の差による転写率の差を測定した。記録媒体は転写率に差が出やすい凹凸が大きなＳＡＢＲＥ−Ｘと言う海外紙で比較を行った。
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この結果、二次中間転写体が低硬度だと転写率が安定して高いことがわかる。また、一次中間転写体が高硬度ほど画像ずれが小さいことがわかった。これは、転写部の凹凸の大きさに関連の有る結果であり、凹凸の大きい記録媒体に画像形成する場合には極めて重要である。
【００３７】
なお、前記各実施の形態では、一次中間転写体５１，５２と二次中間転写体１５３として、異径（一次中間転写体５１，５２の直径を二次中間転写体１５３よりも大きく設定）のものを使用したが、これに限定されるものではなく、同一径のものを使用してもよい。
【００３８】
また、前記各実施の形態では、４つの感光体１０，２０，３０，４０を垂直方向に配置したが、これらの感光体１０，２０，３０，４０を水平方向に沿って配置してもよい。さらに、２つの感光体１０，４０は、一次中間転写体５１，５２を介して二次中間転写体１５３上にトナー像を転写し、他の２つの感光体２０，３０は、一次中間転写体５１，５２を介さずに直接二次中間転写体１５３上にトナー像を転写するように構成しても、２つの感光体１０，２０は、一次中間転写体５１，５２を介して二次中間転写体１５３上にトナー像を転写し、他の２つの感光体３０，４０は、一次中間転写体５１，５２を介さずに直接二次中間転写体１５３上にトナー像を転写するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は一次中間転写体、（Ｃ）は二次中間転写体のそれぞれ層構造を示す断面図である。
【図３】実施の形態２に係るフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【図４】実施の形態３に係るフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【図５】従来のフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】従来のフルカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０，２０，３０，４０  感光体（像担持体）
１１，２１，３１，４１  帯電ロール
１３，２３，３３，４３  現像装置
５１，５２  一次中間転写体（一次転写部材）
１５３  二次中間転写体（二次転写部材）
１６１  加圧ローラ（加圧部材）
１０１  輻射加熱装置
１０２  反射板
１０３  カーボンヒータ
１０７  ハロゲンヒータ
Ｐ  用紙（記録媒体）
【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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