(57)【要約】【課題】  画像形成装置において、単純な構造にて効果的に、転写チリと剥離放電を防ぎ、かつ使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くする。【解決手段】  像担持体４０と中間転写ベルト１０との間に転写ニップＮを形成し、その転写ニップ位置で一次転写装置６２の、転写ローラ８３や導電性ブラシ８５などの電圧印加部材を押し当て、その電圧印加部材により電圧を印加しながら像担持体を回転走行するとともに中間転写ベルトを走行し、その中間転写ベルトに像担持体上のトナー画像を転写する。そのような画像形成装置において、前記電圧印加部材の電気抵抗を５×１０６〜１×１０９Ωとし、その電圧印加部材を中間転写ベルトを挟んで像担持体に転写ニップＮの最下流位置Ａで押し当てる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と中間転写ベルトとの間に転写ニップを形成し、その転写ニップ位置で電圧印加部材により電圧を印加しながら前記像担持体を回転走行するとともに前記中間転写ベルトを走行してその中間転写ベルトに前記像担持体上のトナー画像を転写する画像形成装置において、
前記電圧印加部材の電気抵抗を５×１０６〜１×１０９Ωとし、その電圧印加部材を前記中間転写ベルトを挟んで前記像担持体に前記転写ニップの最下流位置で押し当てることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記電圧印加部材をローラ形状とすることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体に対して前記中間転写ベルトを接触した状態で、その接触する位置の下流において前記中間転写ベルトを挟んで前記像担持体に、ローラ形状とした前記電圧印加部材を押し当てて前記転写ニップを形成することを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ローラ形状とした前記電圧印加部材の硬度をアスカーＣ硬度５０以下とすることを特徴とする、請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧印加部材を導電性ブラシとすることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧印加部材を電流制御手段で定電流制御することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１３Ω／□とすることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１２Ω／□とすることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記中間転写ベルトを単層で構成することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部材の下流または上流の少なくとも一方に、前記中間転写ベルトを前記像担持体に押し当てて前記転写ニップを形成するテンションローラを備えることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に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、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、像担持体上に形成したトナー画像を中間転写ベルトを介して転写して、シート・ＯＨＰフィルム等の転写材に画像を記録する電子写真式の画像形成装置、とりわけカラーの画像形成に適する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の中には、帯電・書込み・現像を行って、回転走行するドラム状やベルト状の像担持体にトナー画像を形成し、そのトナー画像をいったん、走行する中間転写ベルトに一次転写し、その中間転写ベルト上のトナー画像を、搬送する転写材に二次転写して転写材上に画像を記録する電子写真方式の間接転写型のものがある。
【０００３】
この種の画像形成装置では、一次転写装置として、転写ローラや導電性ブラシなどの電圧印加部材を用い、像担持体と中間転写ベルトとの間の定着ニップ位置で転写バイアスを印加し、像担持体上のトナー画像を中間転写ベルトに一次転写していた。この一次転写は、良好な画像品質を得るため、当然に安定的にかつ高い転写効率で行う必要がある。
【０００４】
ところが、従来の一次転写装置では、転写チリを生じ、画像を劣化する問題があった。この転写チリは、主として、転写ニップの上流位置で、トナーが像担持体上から中間転写ベルト上に移動してしまうことにより生ずる。
【０００５】
このような問題を解決すべく、従来の一次転写装置の中には、例えば特許文献１に記載されるとおり、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率を高く設定することにより、転写電界の付与範囲を狭め、転写ニップ上流における転写電界を抑制して転写チリの発生を防止するものがある。
【０００６】
しかし、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率を高く設定すると、電圧印加部材から中間転写ベルトを伝わって電流が流れにくくなり、転写ニップの下流位置に電荷が供給されにくくなる。そして、一次転写位置において、像担持体と中間転写ベルトが離れるとき、中間転写ベルトの表裏の電位バランスが悪くなって剥離放電を起こし、画像を乱す問題があった。
【０００７】
そこで、従来の一次転写装置の中には、例えば特許文献２に記載されるとおり、転写ニップから下流位置に離して電圧印加部材を配置するものがある。しかし、このような一次転写装置でも、やはり電圧印加部材を転写ニップに接して配置していないから、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率を高いと、転写ニップの下流位置に電荷が供給されにくくなり、像担持体と中間転写ベルトが離れるときに、中間転写ベルト表裏の電位バランスが悪くなって剥離放電を起こし、画像を乱すこととなる。
【０００８】
以上のとおり、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率が低いと、転写チリの問題を生じ、高いと、剥離放電により放電跡を発生する問題を生じ、使用できる範囲は狭い範囲に限定されていた。
【０００９】
加えて、中間転写ベルトの電気抵抗値、特に裏面の表面抵抗率は、中間転写ベルトの公差によってばらつくことがある。このばらつきにより、上記の狭い範囲内から外れると、転写チリや放電跡の転写不良を生じるうえ、狙いの抵抗値における電気的条件では最適な転写効率が得られないことがわかった。転写効率が低いと、画像濃度の低下等の不具合を生ずる。また、作像を重ねて電気的ハザードを受けることや、温湿度環境の変化によっても、上記電気的特性は変化し、上記の転写チリや放電跡の不具合を生ずる。
【００１０】
さらに加えて、カラー画像形成装置では、複数色のトナーを重ねて転写するため、中間転写ベルト上のトナー画像が２色目以降の転写時に像担持体に逆に転写してしまうことがある。この逆転写に関して、中間転写ベルトの電気抵抗値、特に裏面の表面抵抗率が狙いの値から外れていると、狙いの抵抗値における電気的条件では逆転写率が上昇することがあることが判った。逆転写率が高いと、画像濃度が低下したり、色合いが変化したりするなどの不具合を生ずる。また、廃トナー量が増えるので、廃トナーボトルの交換間隔が狭くなったり、ボトル容量が余分に必要になったりする。
【００１１】
中間転写ベルトの電気抵抗変化にともなう転写率の低下を抑える発明として、例えば特許文献３や特許文献４で提案されている方法がある。これらは、中間転写ベルトの電気抵抗値に依存する情報を検知する検知手段を持つことで、中間転写ベルトの電気抵抗値変化に応じて転写条件を制御することができ、転写効率を保つことができるものである。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３-５７９５９号公報
【特許文献２】特開平９-１５２７９１号公報
【特許文献３】特開２０００-１４７８４９号公報
【特許文献４】特開２００２-１１６６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、これらは、検知手段と制御手段を搭載する必要があり、コストが上昇してしまう問題があった。
【００１４】
そこで、この発明の第一の目的は、像担持体と中間転写ベルトとの間に転写ニップを形成し、その転写ニップ位置で電圧印加部材により電圧を印加しながら像担持体を回転走行するとともに中間転写ベルトを走行してその中間転写ベルトに像担持体上のトナー画像を転写する画像形成装置において、単純な構造にて効果的に、転写チリと剥離放電を防ぎ、かつ中間転写ベルトの電気特性の差による転写効率の差を少なくすることにより、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００１５】
この発明の第二の目的は、ベルトの走行を阻害して画像の乱れを発生することなく、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００１６】
この発明の第３の目的は、電圧印加部材をニップ最下流位置に正確に押し当てて剥離放電をより確実に抑制することにより、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００１７】
この発明の第４の目的は、剥離放電をより確実に抑制して、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くするとともに、高い画像品質を確保することにある。
【００１８】
この発明の第５の目的は、電圧印加部材でより確実にニップ最下流位置への電荷の供給を行い、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００１９】
この発明の第６の目的は、電圧印加部材抵抗の環境変動、経時変動、製造時の公差による転写性能の低下、および中間転写ベルト上のトナーが、再び転写位置を通過するときに像担持体に再転写されてしまうことに起因する画質の低下を防ぎ、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００２０】
この発明の第７の目的は、転写チリが少なくて、ドットの再現性が良く、さらに異常放電跡のない高い画像品質を得、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００２１】
この発明の第８の目的は、異常放電による画像不良をより確実に防止して、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００２２】
この発明の第９の目的は、コストをかけずに良好な転写特性を得、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【００２３】
この発明の第一０の目的は、良好な画像品質を得、使用できる中間転写ベルト裏面の表面抵抗率の範囲を広くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項1に記載の発明は、上述した第一の目的を達成すべく、像担持体と中間転写ベルトとの間に転写ニップを形成し、その転写ニップ位置で電圧印加部材により電圧を印加しながら前記像担持体を回転走行する前記中間転写ベルトを走行してその中間転写ベルトに前記像担持体上のトナー画像を転写する画像形成装置において、前記電圧印加部材の電気抵抗を５×１０６〜１×１０９Ωとし、その電圧印加部材を前記中間転写ベルトを挟んで前記像担持体に前記転写ニップの最下流位置で押し当てる、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、上述した第二の目的を達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置において、前記電圧印加部材をローラ形状とする、ことを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項２に記載の画像形成装置において、前記像担持体に対して前記中間転写ベルトを接触した状態で、その接触する位置の下流において前記中間転写ベルトを挟んで前記像担持体に、ローラ形状とした前記電圧印加部材を押し当てて前記転写ニップを形成する、ことを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項２または３に記載の画像形成装置において、ローラ形状とした前記電圧印加部材の硬度をアスカーＣ硬度５０以下とする、ことを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項１に記載の画像形成装置において、前記電圧印加部材を導電性ブラシとする、ことを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記電圧印加部材を電流制御手段で定電流制御する、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１３Ω／□とする、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、上述した第８の目的を達成すべく、請求項７に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１２Ω／□とする、ことを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、上述した第９の目的を達成すべく、請求項１ないし８のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトを単層で構成する、ことを特徴とする。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、上述した第一０の目的を達成すべく、請求項１ないし９のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記電圧印加部材の下流または上流の少なくとも一方に、前記中間転写ベルトを前記像担持体に押し当てて前記転写ニップを形成するテンションローラを備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１に記載の発明によれば、像担持体と中間転写ベルトとの間の転写ニップ位置で電圧印加部材により電圧を印加して中間転写ベルトに像担持体上のトナー画像を転写する画像形成装置において、電圧印加部材の電気抵抗を５×１０６〜１×１０９Ωとすることで、中間転写ベルトの抵抗による転写条件の差異を小さくすることができる。また、電圧印加部材を中間転写ベルトを挟んで像担持体に転写ニップの最下流位置で押し当てて電圧を印加するので、中間転写ベルトへ電荷の供給を行って転写ニップの最下流位置における中間転写ベルト表裏の電位バランスを整え、剥離放電を抑制することができる。これらによって、使用できる中間転写ベルトの範囲を広げ、画質を向上し、コストを低減することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、加えて、電圧印加部材をローラ形状とするので、ローラ形状の電圧印加部材を転写ニップの最下流位置に押し当てて電圧を印加することにより、中間転写ベルトへ電荷の供給を行って、ニップ最下流位置における中間転写ベルト表裏の電位バランスを整え、それにより剥離放電を抑制することができる。また、電圧印加部材がローラ形状であることから、ベルトの走行を阻害することなく、画像の乱れを防ぐことができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、それに加え、像担持体に対して中間転写ベルトを接触する位置の下流でその中間転写ベルトを挟んで像担持体に、ローラ形状とした電圧印加部材を押し当てて転写ニップを形成するので、電圧印加部材によって転写ニップを形成することになり、電圧印加部材をニップ最下流位置に正確に押し当てて剥離放電をより確実に抑制することができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、それらに加え、ローラ形状とした電圧印加部材の硬度をアスカーＣ硬度５０以下とするので、中間転写ベルトに押し当てることで電圧印加部材がつぶれて接触面積が大きくなり、広い範囲で中間転写ベルトに電荷を供給することができ、より確実に転写ニップの最下流位置にも電荷を供給して、剥離放電をより確実に抑制することができる。また、接触面積が大きいことで当接圧の局所集中を緩和して、トナー層にかかる圧力を分散し、圧力に起因する転写中抜けを防止することができる。
【００３８】
請求項５に記載の発明によれば、上述した請求項1に記載の発明の効果に加え、電圧印加部材を導電性ブラシとするので、導電性ブラシである電圧印加部材を転写ニップの最下流位置に押し当てて電圧を印加することにより、中間転写ベルトへ電荷の供給を行って、ニップ最下流位置における中間転写ベルト表裏の電位バランスを整え、それにより剥離放電を抑制することができる。また、電圧印加部材をブラシとすることから、比較的広い範囲を中間転写ベルトに押し当てて、より確実にニップ最下流位置への電荷の供給を行うことができる。
【００３９】
請求項６に記載の発明によれば、上述した効果に加え、電圧印加部材を電流制御手段で定電流制御するので、電圧印加部材の抵抗が変動した場合にも、ベルト表面に一定の転写電界が作用するように転写電圧を印加し、常に良好な転写性能を得ることができる。加えて、画像面積が小さい場合には、転写電圧が小さくなるため、非画像領域への再転写を防ぐことができる。
【００４０】
請求項７に記載の発明によれば、上述した効果に加え、中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１３Ω／□とするので、転写電界の幅を狭くでき、転写ニップ外でのトナーの移動を抑制して、転写チリなどの画像不良を防ぐことができる。加えて、表面抵抗率が高いことに起因する、異常放電による画像不良を防止することができる。
【００４１】
請求項８に記載の発明によれば、それに加え、中間転写ベルトの裏面の表面抵抗率を１０１０〜１０１３Ω／□とするので、異常放電による画像不良をより確実に防止することができる。
【００４２】
請求項９に記載の発明によれば、上述した効果に加え、中間転写ベルトを単層で構成するので、積層構造よりもコストを小さくすることができ、層の界面に電荷が停滞することに起因する転写不良を防ぐことができる。
【００４３】
請求項１０に記載の発明によれば、上述した効果に加え、電圧印加部材の下流側と上流側のどちらか一方またはその両方に、中間転写ベルトを像担持体に押し当てて転写ニップを形成するテンションローラを備えるので、予めテンションローラによって転写ニップを形成してから電圧印加部材を配置するようにし、電圧印加部材を安定した圧力で像担持体に押し当てることができ、転写ムラを防ぐことができる。また、それにより当接圧を最小限に抑えることもできるので、圧力に起因する転写中抜けを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１２は、この発明の実施の最良形態を示すもので、カラー複写機における全体概略構成図である。
【００４５】
図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００４６】
複写機本体１００には、中央に、無端状の中間転写ベルト１０を設ける。中間転写ベルト１０は、通常いくつかの層で構成するが、単層で構成してもよい。単層で構成すると、積層構造よりもコストを安くことができ、層の界面に電荷が停滞することに起因する転写不良を防ぐことができる。単層構造では、ベルトの表面抵抗率を規定した場合、体積抵抗率は規定しにくくなるが、電圧印加部材に抵抗をもたせることで、体積抵抗率の転写性能への寄与を少なくすることができる。
【００４７】
そして、中間転写ベルト１０は、図示例では、１つの駆動ローラ１４と２つの従動ローラ１５・１６に掛け回して図中時計回りに走行可能とする。
【００４８】
この図示例では、一方の従動ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去して再度の画像形成に備えるベルトクリーニング装置１７を設ける。
【００４９】
また、駆動ローラ１４と一方の従動ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの単色作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を構成する。また、タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００５０】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム作像装置２０と反対の側には、二次転写装置２２を備える。二次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである二次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して他方の従動ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に一括転写する。
【００５１】
二次転写装置２２の横には、転写材上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。また、上述した二次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送する転写材搬送機能も備えてなる。
【００５２】
なお、図示例では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム作像装置２０と平行に、転写材の両面に画像を形成すべく転写材を反転する転写材反転装置２８を備える。
【００５３】
さて、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００５４】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第一走行体３３および第二走行体３４を走行する。そして、第一走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体３４に向け、第二走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００５５】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで駆動ローラ１４を回転駆動して従動ローラ１５・１６を従動回転し、中間転写ベルト１０を走行する。同時に、個々の単色作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００５６】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、適宜タイミングで、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択的に回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００５７】
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。転写材としては、用紙やＯＨＰフィルム等を用いる。
【００５８】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間に転写材を送り込み、二次転写装置２２で転写して転写材上にカラー画像を形成する。
【００５９】
画像転写後の転写材は、二次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えて転写材反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００６０】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００６１】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、個々の単色作像手段１８は、詳しくは、例えば図１３に示すように、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、一次転写装置６２、像担持体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。像担持体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光体を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
【００６２】
図示省略するが、少なくとも像担持体４０を設け、単色作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００６３】
単色作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、像担持体４０に接触して帯電バイアスを印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。
【００６４】
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体１０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
【００６５】
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。
【００６６】
一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して像担持体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
【００６７】
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
【００６８】
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により像担持体４０に転移してその像担持体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
【００６９】
次に、一次転写装置６２は、後述するごとく電圧印加部材として転写ローラ８３を設け、中間転写ベルト１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。
【００７０】
像担持体クリーニング装置６３は、先端を像担持体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を像担持体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
【００７１】
そして、像担持体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、像担持体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に回転してバイアスを印加する電界ローラ７７で取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で像担持体クリーニング装置６３の片側に寄せ、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
【００７２】
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。
【００７３】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。
【００７４】
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を一次転写装置６２で中間転写ベルト１０上に転写する。すなわち、一次転写装置６２の転写ローラ８３により電圧を印加しながら、像担持体４０を回転するとともに中間転写ベルト１０を走行し、その中間転写ベルト１０に像担持体４０上のトナー画像を転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、像担持体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００７５】
なお、上述したタンデム型の画像形成装置にあっては、ファーストコピー速度を早くするため、最初にブラック作像をするのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。
【００７６】
このような構成において、レジストローラ４９は通常接地されて用いられることが多いが、転写材の紙粉除去のためにバイアスを印加することもできる。例えば、径１８ｍｍで表面を厚さ１ｍｍの導電性ＮＢＲゴムで被覆したゴムローラを用いてバイアスを印加する場合、ゴム材の体積抵抗は１０９Ωｃｍ程度であり、トナーを転写する側（表面側）に−８００Ｖ程度の電圧を印加し、転写材裏面側には＋２００Ｖ程度の電圧を印加する。一般的に、中間転写方式では、紙粉が像担持体４０にまで移動しにくいため、さほど紙粉転写を考慮する必要が少なく、アースになっていても差支えない。また、印加電圧として一般にＤＣバイアスが印加されているが、転写材をより均一に帯電させるため、ＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧を印加することも可能である。
【００７７】
このように、バイアスを印加したレジストローラ４９を通過した後の転写材表面は、若干マイナス側に帯電しているため、中間転写ベルト１０から転写材への転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比して転写条件が変わり、転写条件を変更する場合もある。
【００７８】
ところで、上記のような中間転写方式の画像形成装置では、放電跡が画面上に現れて画質を損なう場合がある。この放電跡は、各種の原因によって発生する。その一つは、一次転写部において、像担持体４０と中間転写ベルト１０が離れるときに生ずる剥離放電が原因である。その剥離放電は、中間転写ベルト１０表裏の電位バランスが悪いと発生しやすくなることが発明者の度重なる実験結果から判明した。また、中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率の差異により、転写性能が低下する場合がある。この問題には、一次転写装置６２である転写ローラの電気抵抗が密接に関係することが、これも発明者の度重なる実験結果から判明した。
【００７９】
以下、中間転写ベルト１０表裏の電位バランスを整え、加えてベルト抵抗による転写性の違いを小さくする具体的構成を各実施例について説明する。
【実施例１】
【００８０】
図１は、実施例１の一次転写部を示す構成図である。
この一次転写部は、反時計方向に回転する像担持体４０と、像担持体４０の回転とともに矢示Ｘ方向に走行する中間転写ベルト１０と、中間転写ベルト１０の裏面側（図１では下面側）に従動回転自在に内接し、図で上方へ付勢することにより中間転写ベルト１０の表面側を像担持体４０に押し当てて定着ニップＮを形成するテンションローラ８２と、定着ニップＮの最下流位置Ａで中間転写ベルト１０の裏面側に接触して時計方向に従動回転する、一次転写装置６２の電圧印加部材である転写ローラ８３と、一次転写装置６２の転写ローラ８３にバイアス電圧を印加する転写バイアス電源８４とからなっている。なお、上記の電圧印加部材である転写ローラ８３は、その硬度をアスカーＣ硬度で５０以下とする。
【００８１】
ここで、図１では、転写ローラ８３の下流側にテンションローラ８２を設けた場合を示した。このテンションローラ８２は、一次転写装置６２の上流側に設けてもよく、さらに一次転写装置６２の上流側と下流側との両方に設けて定着ニップＮの長さを可能な限り長くすることも可能である。定着ニップＮの長さは、２mm以上が望ましい。
【００８２】
また、図１では、像担持体４０と中間転写ベルト１０とが接する定着ニップＮの最下流位置Ａで、転写ローラ８３を押し当てる場合を示している。最下流位置Ａで押し当てるとは、図２における転写ローラａのように、像担持体４０の中心と定着ニップＮの最下流位置Ａとを結ぶ直線Ｌが、転写ローラ８３と中間転写ベルト１０とが接している領域Ｍを通過し、またはその領域Ｍに接していることを指す。
【００８３】
図２では、転写ローラ８３の位置を変化させた場合の上述した剥離放電に起因する放電跡の発生状態を調べるため、転写ローラ８３を図１に示す位置から下流側または上流側へと変化させ、その各変化の状態を拡大して示している。この図２では、前記の領域Ｍが、中間転写ベルト１０の裏面に沿って直線Ｌから、それぞれ距離Ｄｂ、Ｄｃ離れた転写ローラｂ、ｃも図中に併せて示してある。なお、前記の距離Ｄｂ、Ｄｃの符号については、直線Ｌが領域Ｍを通る場合を０、それより下流に領域Ｍがある場合（Ｄｂ）をマイナス（−）、それより上流に領域Ｍがある場合（Ｄｃ）をプラス（＋）とする。
【００８４】
さらに、この実施例１においては、中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率を変更した場合の放電跡発生状態についても調査を行っている。
【００８５】
中間転写ベルト１０は、材料としてポリイミドを用いており、ポリアミック酸の溶液中にカーボンブラックを分散させ、その分散液を金属ドラムに流入して乾燥させた後、金属ドラムから剥離したフィルムを高温度下で伸長させてポリイミドフィルムを形成し、適当な大きさに切り出してポリイミド樹脂からなる無端状のベルトを作製するようにした。
【００８６】
フィルム成形は、一般的な方法にしたがって、カーボンブラックを分散したポリマー溶液を円筒金型に注入し、１００〜２００℃に加熱しつつ円筒金型を回転させて遠心成形によりフィルム状に成膜する。このようにして得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、３００〜４５０℃でポリイミド化反応を進行させ硬化させて中間転写ベルト１０を得るようにした。
【００８７】
このとき、カーボン量、焼成温度、硬化速度等を変更して、ベルト裏面の表面抵抗率が、１×１０１０〜１×１０１３Ω／□、好ましくは１×１０１０〜１×１０１２Ω／□となるように調整した。なお、抵抗値は、温度２３℃、湿度５０％の環境で、ハイレスタＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）高抵抗率計（三菱化学製）によって測定した値である。プローブは、同社のＵＲＳプローブ（ＭＣＰ−ＨＴＰ１４）を用い、印加電圧は５００Ｖとした。
【００８８】
図３は、図２における距離Ｄｂ、Ｄｃの値を０からそれぞれ絶対値で１（ｍｍ）まで変化させるとともに、中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率を１×１０９．３Ω／□から１×１０１３Ω／□まで変化させて画像形成を行った場合の放電跡発生状況を評価した結果を示す。図で、○は「発生なし」、△は「わずかに発生」、×は「発生」のランクをそれぞれ示している。目標は、「発生なし」である。
【００８９】
図３を参照すると、中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率が対数表示で９．３〜１３．０の範囲内では、距離Ｄを０、すなわち転写ローラ８３を定着ニップＮに当接させることで、放電跡が発生しないことが確認される。
【００９０】
なお、図３では、中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率が対数値で９．３である場合には、距離Ｄを絶対値で１としても放電跡が発生していない。しかし、この領域まで中間転写ベルト１０裏面の表面抵抗率を低くすると、一次転写バイアスを印加したときに発生する電界が、定着ニップＮ外においてもトナーに対して作用しやすくなって転写チリが悪化するおそれがある。逆に、上記の表面抵抗率が高すぎても、上記の放電とは別のメカニズムで放電を起こして、その放電跡が画像を乱すおそれがある。
【００９１】
図４は、裏面の表面抵抗率が異なる５種の中間転写ベルト１０を用いて実際に画像形成を行い、得られた画像上で転写チリおよび放電跡の評価を行った結果を示すものである。同図で転写チリの評価は、１〜５のランク付けで行っており、画像が満足できるレベルをランク４以上とした。また、放電跡の変化は、○は「問題なし」、△は「許容限界」、×は「許容不可」の３ランクで行った。この図４では、そのプロット点の下部に放電跡の評価が示されている。
【００９２】
図４を参照すると、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率を１×１０１０Ω／□以上とすることにより、転写チリを許容限界内に収めることができる。また、１×１０１３Ω／□以下にすることにより、放電跡を許容限界内に収め得ることが判る。したがって、中間転写ベルト裏面の表面抵抗率を１×１０１０〜１×１０１３Ω／□にすることにより、転写チリおよび放電跡の発生を許容範囲内に収めることが可能になる。また、裏面の表面抵抗率を１×１０１０〜１×１０１２Ω／□とすれば放電跡は発生しなくなり、より好ましい。
【００９３】
なお、この実施例１では、前述のように、転写ローラ８３の硬度をアスカーＣ硬度で５０以下としたので、中間転写ベルト１０に押し当てた状態では転写ローラ８３が若干変形して中間転写ベルト１０との接触領域Ｍの面積が拡大し、広範囲に中間転写ベルト１０へ電荷を供給することができる。そのため、部品公差などにより多少ローラ位置がずれても、定着ニップＮの最下流位置にも確実に電荷が供給され、剥離放電を有効に抑制することができる。同時に、接触面積が大きくなったため、押し当て圧力の局所集中が緩和されてトナー層にかかる圧力も分散され、集中圧力に起因する転写中抜けも防止される。
【００９４】
また、一次転写装置６２の電圧印加部材をローラ形状としたので、中間転写ベルト１０の走行を阻害するおそれがなく、画像の乱れを防止することができる。また、ローラの本数が少なくなって一次転写装置６２を小型化することが可能になり、その転写ローラ８３を定着ニップＮ下流側に設けることにより、定着ニップＮ前の転写電界を小さく抑えることができ、定着ニップＮ前に転写電界によってトナーが移動して転写チリとなり画像を劣化させることを有効に防止することが可能になる。
【００９５】
さらに、転写ローラ８３の下流側と上流側の少なくともいずれか一方にテンションローラ８２を配設するようにしたので、あらかじめ上記テンションローラ８２によって定着ニップＮが形成された後に転写ローラ８３を配設することができ、転写ローラ８３を安定した圧力で像担持体４０に押し当てて転写ムラを防止することができるとともに、押し当て圧力を最小限に抑えることが可能になり、圧力に起因する転写中抜けを防止することもできる。
【００９６】
さらに、この実施例１においては、転写ローラ８３の抵抗を変更した場合においての転写性能についても調査を行っている。転写ローラ８３は、半導電性の発泡体を金属製の芯金の周囲に形成したものである。発泡体の主な材質としては、ポリカーボネート、フッ素系ゴム、シリコン系ゴムにカーボンなどの導電粒子を分散させたものや、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の半導電性ゴムがあり、芯金とローラ表面との間の抵抗が５×１０６〜１×１０９Ωとなるように作製されたものを用いた。なお、転写ローラ８３の抵抗測定は、ローラの上方から重さ５００ｇの金属製ローラを乗せて自重で転写ローラ８３と密着させた状態で、転写ローラ８３の芯金に１ｋＶの電圧を印加して、金属ローラに流れる電流値より算出することで行った。
【００９７】
図５ないし図８は、転写ローラ８３の抵抗を１×１０６Ωから１×１０７Ωまで変化させて画像形成を行ったときの、像担持体４０から中間転写ベルト１０への転写率と、中間転写ベルト１０から像担持体４０への逆転写率を評価した結果である。
【００９８】
一般に、転写バイアスが低すぎると転写不足、高すぎると過転写状態となって、転写率は低下する。また、重ね転写時には、重ね転写時の転写バイアスを高くすると、すでに転写された中間転写ベルト１０上のトナーの電気的極性が変わりやすくなり、逆転写率は上がってしまう傾向にある。この転写率と逆転写率を、画像に問題がないように両立させることが重要である。
【００９９】
転写率に関しては、一次転写の際の入力トナー付着量に対する転写後のトナー付着量の比率とし、この比率が９５％未満であると、転写の不均一性が画像上目視で確認できるほどになってしまう。
【０１００】
逆転写率に関しては、すでに中間転写ベルト１０上に転写されたトナーの付着量に対する、像担持体４０に逆転写するトナーの付着量の比率とする。この比率が５％以上であると、最大３回の逆転写で付着量が低下して画像濃度が低くなり、目視で判別できる程度にもとの画像濃度と差ができてしまう。
【０１０１】
以上の転写率、逆転写率の許容範囲については、実験により確認した。
図５は転写ローラ８３の抵抗を１×１０６Ωとした場合、同様に図６は３×１０６Ωとした場合、図７は５×１０６Ωとした場合、図８は１×１０７Ωとした場合の、転写バイアスと転写率、逆転写率の関係である。中間転写ベルト１０には裏面の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□と１×１０１３Ω／□のものを用い、その差について示している。図中の点線枠は、上記の２つのベルトにおいて逆転写率が５％以下になる転写バイアスの範囲、実線枠は転写率が９５％以上になる範囲を示している。
【０１０２】
この図５ないし図８を参照すると、転写ローラ８３の抵抗を５×１０６Ω以上とすることにより、中間転写ベルト１０の裏面の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□〜１×１０１３Ω／□の範囲において、転写率と逆転写率を画像上問題がない範囲に転写バイアスを設定することができる。
【０１０３】
また、逆転写率を５％以下と小さく抑えることにより、廃トナータンク中に廃棄される廃トナーの量を少なく抑えることができる。特にカラーの高速機においては、廃トナー量がモノクロ機や低速機よりも多くなるため、廃トナーボトル交換の間隔を広くしたり、廃トナーボトルを小さくすることによる省スペース化に対して非常に有効である。転写残トナーを再利用するトナーリサイクルを搭載する場合においても、逆転写トナーによる混色の問題を考えると、逆転写トナーを小さく抑える本発明は有効である。
【０１０４】
一方、ローラ抵抗が高すぎると、ローラの芯金と中間転写ベルトとの間でリークが生じて、放電跡として画像上に異常が生じてしまう。ローラ抵抗を変化させたときの放電跡の評価結果を図９に示す。ここで、放電跡の変化は、図４のときと同じように、○：問題なし、△：許容限界、×：許容不可の３ランクで行った。図９より、ローラ抵抗を１×１０９Ω以下とすることで許容範囲内に放電跡を防止できることができる。
【０１０５】
したがって、定着ニップＮの最下流位置Ａに転写ローラ８３を押し当て、かつ転写ローラ８３の抵抗を５×１０６〜１×１０９Ωの範囲とすることで、中間転写ベルト１０の裏面の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□〜１×１０１３Ω／□の範囲においては、転写条件の設定を変えなくても画像上問題がない程度の転写性能が常に得られることになり、使用できる中間転写ベルトの範囲を広くすることができる。
【０１０６】
なお、転写ローラ８３は、電流制御手段で定電流制御するとよい。そのようにすると、転写ローラ８３の抵抗が変動した場合にも、中間転写ベルト１０の表面に一定の転写電界が作用するように転写電圧を印加し、常に良好な転写性能を得ることができる。加えて、画像面積が小さい場合には、転写電圧が小さくなるため、非画像領域への再転写を防ぐことができる。
【実施例２】
【０１０７】
図１０は実施例２の一次転写部を示す構成図である。
この実施例２は、一次転写装置６２の電圧印加部材として導電性ブラシ８５を用い、定着ニップＮの最下流位置Ａに先端を押し当てて配設し、転写バイアス電源８４からバイアス電圧を印加するようにしたものである。抵抗Ｒは、導電性ブラシ８５のホルダーにもたせてあり、導電性ブラシ８５の抵抗と合わせて５×１０６〜１×１０９Ωになるようにしてある。その他の構成は、図１に示した実施例１と同様である。
【０１０８】
なお、ここで導電性ブラシ８５の抵抗測定は、ブラシを金属部材に１ｍｍ当接させた状態で、前記のブラシホルダーに１ｋＶの電圧を印加して、金属部材に流れる電流値から算出することで行った。
【０１０９】
このような構成で、裏面の表面抵抗率が１×１０１３Ω／□の中間転写ベルト１０を用い、導電性ブラシ８５を設けない場合と設けた場合とで画像形成を行って放電跡発生状況を評価したところ、導電性ブラシ８５を設けない場合は許容できない放電跡が確認されたが、導電性ブラシ８５を設けた場合には放電跡のない良好な画像を得ることができた。
【０１１０】
また、裏面の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□と１×１０１３Ω／□の中間転写ベルトを用い、それぞれの転写率および逆転写率と転写バイアスの関係を評価したところ、実施例１の構成による結果（図５ないし図８）と同様な結果が得られ、中間転写ベルト１０の裏面の表面抵抗率が１×１０１０Ω／□〜１×１０１３Ω／□の範囲において、転写率と逆転写率を画像上問題がない範囲に転写バイアスを設定することができた。
【０１１１】
このように、電圧印加部材を導電性ブラシ８５にすることにより、比較的広い範囲を中間転写ベルト１０に摺接させることが可能になり、より確実に定着ニップＮの最下流位置Ａへの電荷の供給を行うことができ、上記定着ニップＮの最下流位置Ａにおける中間転写ベルト１０の表裏の電位バランスが整えられて剥離放電を大幅に抑制することが可能になる。
【実施例３】
【０１１２】
図１１は、実施例３の一次転写部を示す構成図である。
この実施例３では、像担持体４０に対して中間転写ベルト１０を接触した状態で、その接触する位置の下流において転写ローラ８３を像担持体４０へ矢示Ｙ方向から持ち上げ、中間転写ベルト１０を図で上方へ押し上げて像担持体４０に、電圧印加部材である転写ローラ８３を押し当てて定着ニップＮを形成している。
【０１１３】
このような構成によれば、定着ニップＮの外方で図に仮想線で示した位置にある転写ローラ８３を、同様に仮想線で示した位置にある中間転写ベルト１０を挟んで像担持体４０へ押し当てるようにし、必然的に転写ローラ８３は定着ニップＮの最下流位置Ａに位置することになる。そのため、中間転写ベルト１０が像担持体４０から剥離する部分に確実に電荷が供給され、剥離放電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】この発明の一例である画像形成装置における一次転写部の構成図である。
【図２】その電圧印加部材である転写ローラの設置位置を下流側または上流側へと変化させたときの各状態を併せて示す図である。
【図３】転写ローラの設置位置ごとの放電跡発生状況の評価結果を示す図である。
【図４】中間転写ベルト裏面の表面抵抗率と、転写チリのランク、放電跡発生状況の関係図である。
【図５】転写ローラの抵抗が１×１０６Ωの場合における中間転写ベルト裏面の表面抵抗率と、転写率、逆転写率との関係図である。
【図６】転写ローラの抵抗が３×１０６Ωの場合における中間転写ベルト裏面の表面抵抗率と、転写率、逆転写率との関係図である。
【図７】転写ローラの抵抗が５×１０６Ωの場合における中間転写ベルト裏面の表面抵抗率と、転写率、逆転写率との関係図である。
【図８】転写ローラの抵抗が１×１０７Ωの場合における中間転写ベルト裏面の表面抵抗率と、転写率、逆転写率との関係図である。
【図９】転写ローラの抵抗ごとの放電跡発生状況の評価結果を示す図である。
【図１０】この発明の他例である画像形成装置における一次転写部の構成図である。
【図１１】この発明のさらに他例である画像形成装置における一次転写部の構成図である。
【図１２】この発明に係るカラー複写機における全体概略構成図である。
【図１３】その単色作像手段の拡大構成図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０    中間転写ベルト
４０    像担持体
６２    一次転写装置
８２    テンションローラ
８３    転写ローラ（電圧印加部材）
８５    導電性ブラシ（電圧印加部材）
Ｎ      転写ニップ
【図１】
2005189563.tif 000003
【図２】
2005189563.tif 000004
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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