(57)【要約】【課題】ワックスを含有したトナーからなるトナー像が定着後に搬送ローラ等に接触して急冷され、擦れ跡が生ずることを防止した画像形成装置。【解決手段】ワックスを含有したトナーからなるトナー像が形成された記録材を複数の部材間に形成されたニップ部で加熱及び加圧することによりトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記ニップ部を通過した記録材の先端に圧搾空気を噴射してニップ部を形成する部材から記録材を剥離させる圧搾空気噴射手段と、剥離後も圧搾空気を噴射して記録材を冷却させるべく制御する制御手段と、を備えたこと。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワックスを含有したトナーからなるトナー像が形成された記録材を複数の部材間に形成されたニップ部で加熱及び加圧することによりトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記ニップ部を通過した記録材の先端に圧搾空気を噴射してニップ部を形成する部材から記録材を剥離させる圧搾空気噴射手段と、
剥離後も圧搾空気を噴射して記録材を冷却させるべく制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材をニップ部を形成する部材から剥離させた後、圧搾空気の噴射圧を低下させるべく制御する制御手段を備えた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】
圧搾空気噴射手段は、記録材における搬送方向と直交する幅方向の全域にわたって圧搾空気を噴射することを特徴とする請求項１又は請求項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、ワックスを含有したトナーを用いて現像する画像形成装置に関し、定着後の記録材に搬送ローラや搬送ガイド等が接触して冷却され、ワックスの染み出しに起因する摺れ跡等の障害を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと、加熱ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
【０００４】
また、無端状の定着ベルトをハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧するベルト定着方式の定着装置があり、このような定着装置は定着ベルトの熱容量が小さいので、ウオーミングアップタイムが短縮し、省エネになるという利点を有している。
【０００５】
ここで、記録紙上のトナー像のトナーはニップ部を通過する際に加熱されるので、該トナーが接着剤の如く作用し、ニップ部を通過した記録紙が分離せずに加熱ローラや定着ベルトの表面に付着して巻き付き、ジャムを発生させる虞がある。特に記録紙として、斤量の小さい紙（薄紙）、しかも斤量の小さい印刷用コート紙を用いたときは、分離性能がより低下する。
【０００６】
このために、ニップ部に対する記録紙の排紙側に離型性の良いフッソ樹脂をコーティングした剥離爪を設け、その先端部を加熱ローラの外表面に当接させ、記録紙を加熱ローラより剥離させる方法がある。
【０００７】
ところが、剥離爪の先端部が加熱ローラの表面に当接しているので、加熱ローラの表面を被覆するフッ素樹脂等から形成された離型層に擦り疵が付き、画像にも疵が転写されてしまうという問題がある。特に、カラー画像の場合には光沢画像が要求されるために画像の表面粗さが細かくて顕著に顕れる傾向がある。
【０００８】
また、加熱ローラ等にオイルを塗布し、記録紙の分離性向上と共に剥離爪の摺動性を確保して加熱ローラ等に疵が付かないようにする方法も知られているが、オイル塗布手段が必要なために大型化やコストアップの問題があり、更に、画像にオイルが付着するため、オイルによる画像のテカリが発生し易く、ボールペン等で書き込み難くなるという問題もある。
【０００９】
また、曲率を大きくしたり、ニップ部出口近傍のゴムの圧縮を大きくして分離性を確保するセルフストリッピング方式も知られているが、高速化してローラ径が大きくなると、分離性を充分に確保できない場合が多い。
【００１０】
このような問題を解決するために、ニップ部に対する記録紙の排紙側にて加熱ローラに対して圧搾空気を噴射させ、加熱ローラに巻き付いた記録紙の先端部を圧搾空気の風圧によって剥離させる定着装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【００１１】
更に、加熱ローラ等にオイルを塗布しない、所謂オイルレス定着を行うために、ワックスを含有したトナーを用いることが行われており、これによりオイル蒸気により光学系にごみが付着して発生する白スジノイズが解消され、オイルによる画像のテカリが低減されて画像ムラが発生し難く、オイル汚れもなく、且つ、ボールペン等の書き込みや付箋の貼り付けが可能になる。また、オイルの補充が不要で定着装置の寿命が向上するので、画像形成装置の信頼性とメンテナンス性が向上する。
【００１２】
一方、ワックス含有トナーを定着したトナー像は表面にワックスが染み出ているが、結晶化温度付近で急冷するとワックスの光沢が上がり、徐冷すると白濁する傾向がある。そのため、定着後の記録紙が定着装置の下流側に配置された搬送ローラや搬送ガイド等に接触して擦られると、トナー像が急冷されて擦れ跡が生ずる。
【００１３】
これを防止するために、定着装置の下流側に配置したローラ対を所定の間隙を介して非接触状態に配置した画像形成装置が知られている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開昭６０−２４７６７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２９５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２０１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ワックスを含有したトナーを用いると、前述の如く利点が多いが、定着後の記録紙が搬送ローラ等に接触すると、トナー像が急冷されて擦れ跡等が生ずるという問題がある。特許文献３はこの問題を解決することを目的としているが、実際の記録紙にはカール等があって、ローラ対に間隙を設けても上側のローラに擦れることがあり、擦れ跡を防止することは困難である。
【００１５】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ワックスを含有したトナーからなるトナー像が定着後に搬送ローラ等に接触して急冷され、擦れ跡が生ずることを簡単な構成で防止した画像形成装置を提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
【００１７】
本発明の画像形成装置は、ワックスを含有したトナーからなるトナー像が形成された記録材を複数の部材間に形成されたニップ部で加熱及び加圧することによりトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記ニップ部を通過した記録材の先端に圧搾空気を噴射してニップ部を形成する部材から記録材を剥離させる圧搾空気噴射手段と、剥離後も圧搾空気を噴射して記録材を冷却させるべく制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の画像形成装置によれば、ニップ部を通過した記録材の先端に圧搾空気を噴射して記録材を剥離させると共に、剥離後も圧搾空気を噴射して記録材の全体を冷却させるので、ワックスを含有したトナーを用いても、定着装置の下流側に位置する搬送ローラ等に接触して急冷されることがなく、トナー像に擦れ跡が生ずることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
【００２０】
先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。
【００２１】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２２】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。
【００２３】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２４】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００２５】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２６】
なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２７】
そして、この場合のトナーは、オイル塗布を不要とし、記録紙（記録材）Ｐの加筆性を向上させるためにワックスを含有している。
【００２８】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２９】
定着装置９は、加熱された加熱ローラ９１と加圧ローラ９２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３０】
かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３１】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３２】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
【００３３】
次に、本発明に係わる定着装置について、図２の断面図に基づいて説明する。
【００３４】
図２において、定着装置９は、ハロゲンヒータＨにより加熱される加熱ローラ９１、加熱ローラ９１を下方より加圧する加圧ローラ９２等から構成されている。
【００３５】
加熱ローラ９１は、中央に内蔵したハロゲンヒータＨと、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金９１Ａと、シリコーンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性の弾性層９１Ｂと、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、弾性層９１Ｂを塗布若しくはチューブにて被覆する離型層９１Ｃとから構成されている。
【００３６】
加圧ローラ９２は、ステンレス等により円筒状に形成された芯金９２Ａと、シリコンゴムの発泡体からなり芯金９２Ａの外周面に位置する弾性層９２Ｂと、ＰＦＡチューブ等から形成されて弾性層９２Ｂの外周面を被覆する離型層９２Ｃとから構成されている。そして、加圧ローラ９２は不図示の付勢部材によって付勢されて、加熱ローラ９１を下方より加圧している。
【００３７】
なお、場合によっては加熱ローラ９１を加熱する加熱部材としてハロゲンヒータＨに代えて誘導加熱方式にしてもよい。
【００３８】
また、加熱ローラ９１に付着したトナー等を清掃する清掃手段９５が設けられ、ウエッブ９５Ａ、使用前のウエッブ９５Ａを巻回する元巻軸９５Ｂ、ウエッブ９５Ａを加熱ローラ９１に圧着させる圧着ローラ９５Ｃ、及び使用後のウエッブ９５Ａを巻き取る巻取軸９５Ｄからなる。ウエッブ９５Ａは不織布からなり、所定の通紙枚数毎に間欠的に巻き取られる。
【００３９】
上記構成により、ハロゲンヒータＨによって加熱され不図示のモータによって駆動された加熱ローラ９１が時計方向に回転すると、加圧ローラ９２が反時計方向に回転する。従って、図１の如き画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Ｐは、加熱ローラ９１と加圧ローラ９２とにより形成されたニップ部Ｎで挟持・搬送され、加熱・加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。
【００４０】
ここで、記録紙Ｐ上のトナー像が加熱ローラ９１の表面に圧着し、軟化したトナーの粘着性により記録紙Ｐが加熱ローラ９１に巻き付いてしまうことを防止するため、加熱ローラ９１に対して圧搾空気を噴射させ、加熱ローラ９１に巻き付いた記録紙Ｐの先端部を空気の風圧によって剥離させる圧搾空気噴射手段が備えられ、圧搾空気を噴射するエアノズル１０１がニップ部Ｎに対する記録紙Ｐの排紙側に設けられている。
【００４１】
そして、記録紙Ｐがニップ部Ｎを通過する時点で、エアノズル１０１より圧搾空気を噴射して、加熱ローラ９１に巻き付いた記録紙Ｐの先端部を加熱ローラ９１より剥離させる。
【００４２】
また、案内部材９６がエアノズル１０１よりニップ部Ｎの方向に突出して設けられているので、剥離した記録紙Ｐはエアノズル１０１に当接することなく案内部材９６に沿って搬送される。
【００４３】
なお、記録紙Ｐが案内部材９６と摺接するので、案内部材９６における摺接面は滑面に形成され、離型層が塗布されていることが望ましい。
【００４４】
また、図３の斜視図に示す如く、エアノズル１０１は圧搾空気を噴射する横長の開口部１０１Ａを有し、開口部１０１Ａの幅方向の長さは加熱ローラ９１及び加圧ローラ９２の軸方向の長さより大きい。従って、最大のサイズの記録紙であっても、幅方向の全域にわたって圧搾空気が噴射される。
【００４５】
このように構成された画像形成装置において、定着装置をオイルレスにしてワックスを含有したトナーを用いた場合、定着後のトナー像が搬送ローラ等に接触して急冷され、擦れ跡が生ずることがある。
【００４６】
これを防止するために、記録紙の剥離のために圧搾空気を記録紙の先端に噴射するのみならず、記録紙の剥離後も圧搾空気を記録紙に噴射して、記録紙を冷却させるようにする。
【００４７】
また、記録紙における搬送方向と直交する幅方向の全域に対して圧搾空気を噴射することにより、記録紙の全面にわたって擦れ跡が生ずることを防止することができる。
【００４８】
なお、記録紙を分離するときには圧搾空気の噴射圧を高くする必要があるが、記録紙を冷却するときには噴射圧は低くてよく、後者の噴射圧は前者の噴射圧の１／３〜１／１０程度でよい。
【００４９】
また、トナーに含有するワックスとして、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、これらの酸化物やグラフト処理物、高級脂肪酸、高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸のアミドワックス及びエステル系ワックス等の公知のワックスを用いることができ、特に高級脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。これにより、ニップ部でのトナー像からのワックスのしみ出しを良好にし、オフセットや記録紙の巻き込みの発生をより一層抑えることができ、更にウエッブでのワックス拭き取りが良好になるために光沢ムラを防止することができる。
【００５０】
加えて、重合トナーを用いることにより、ワックスの含有量を容易に調整することが可能になる。この重合トナーは乳化重合法により生成され、ワックスは高級脂肪酸エステル系ワックスであって、その含有量は７〜２３質量％である。軟化点はワックス含有量が約１３質量％のときに約１２０℃、融点は約８０℃である。なお、軟化点は高化式フローテスタを用いて測定し、融点は示差操作熱量測定法における昇温時のＤＳＣカーブにおいて最大の吸熱を示すピークの温度である。
【００５１】
続いて、圧搾空気の噴射圧を変化させる構成を、図４のフローチャート及び図５のブロック図に図２を加えて説明する。
【００５２】
図４及び図５において、オペレータの操作によって画像形成が開始され、記録紙の給紙が開始されると（Ｓ１）、定着装置の上流側に位置する給紙センサ１１１が記録紙Ｐの先端通過を検知してオンになるので（Ｓ２）、制御手段１１０はタイマ１１３に計時を開始させ（Ｓ３）、タイマ１１３は記録紙Ｐの先端部が定着装置９のニップ部Ｎを通過する迄の時間を計時する。この時間は一定であるので、この時間が経過したならば（Ｓ４のＹ）、制御手段１１０は電磁弁等からなる制御弁１０２を大きく開放させてエアノズル１０１から高圧の圧搾空気を０．０５秒間〜０．１秒間噴射させ、加熱ローラ９１に巻き付いた記録紙Ｐの先端部を加熱ローラ９１より剥離させる（Ｓ５）。続いて、制御手段１１０は制御弁１０２を小さく開放させて圧搾空気を低圧で噴射させる（Ｓ６）。そして、排紙センサ１１２が搬送された記録紙Ｐの後端部を検知してオフになったならば（Ｓ７）、制御手段１１０は制御弁１０２を閉鎖させて圧搾空気の噴射を停止する（Ｓ８）。
【００５３】
また、圧搾空気はコンプレッサ１０４からエアタンク１０３に貯溜され、制御弁１０２の開放によりエアノズル１０１から噴射する。
【００５４】
その他に、本発明は前述の熱ローラ定着方式の定着装置に限定されるものではなく、図６の如きベルト定着方式の定着装置にも適用できる。以下に、本発明を用いたベルト定着方式の定着装置の一例について図６に基づいて説明する。
【００５５】
定着ベルト２０１は、無端状に形成され、例えば、基体としてＰＩ（ポリイミド）等からなる耐熱性の樹脂ベルトを用い、基体の外周面を耐熱性のシリコンゴムで被覆し、更に、離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブで被覆している。
【００５６】
加熱ローラ２０２は、定着ベルト２０１を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータＨ１を内蔵し、例えば、アルミニュウム等から形成された円筒状の中空回転体２０２Ａの外周面を、耐熱性のＰＦＡチューブ２０２Ｂで被覆し、ハードローラとして構成されている。
【００５７】
定着ローラ２０３は、鉄等の金属から形成された中実の芯金２０３Ａを耐熱性のシリコンゴム２０３Ｂで被覆し、更に、スポンジ２０３Ｃで被覆して、ソフトローラとして構成されている。
【００５８】
加圧ローラ２０４は、ハロゲンヒータＨ２を内蔵し、例えばアルミニュウム等から形成された円筒状の中空回転体２０４Ａの外周面を耐熱性のシリコンゴム２０４Ｂで被覆し、更に、離型層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ２０４Ｃで被覆し、ソフトローラとして構成されている。
【００５９】
なお、定着ベルト２０１を加熱する加熱部材として、どのような加熱部材を用いてもよく、例えば励磁コイルを用いた誘導加熱発熱体を用いてもよい。また、加熱部材は、必ずしも加熱ローラ２０２等の中に配置されていなくてもよく、どこに配置されていてもよい。
【００６０】
また、定着ベルト２０１に付着したトナー等を清掃する清掃手段２０５が設けられ、ウエッブ２０５Ａ、使用前のウエッブ２０５Ａを巻回する元巻軸２０５Ｂ、ウエッブ２０５Ａを加熱ローラ２０２上の定着ベルト２０１に圧着させる圧着ローラ２０５Ｃ（中空ローラ）、及び使用後のウエッブ２０５Ａを巻き取る巻取軸２０５Ｄからなる。ウエッブ２０５Ａは不織布からなり、所定の通紙枚数毎に間欠的に巻き取られる。
【００６１】
以上の構成において、不図示の駆動手段によって定着ローラ２０３を時計方向に回転させると、定着ベルト２０１及び加熱ローラ２０２は時計方向に回転し、加圧ローラ２０４は反時計方向に回転する。また、加熱ローラ２０２はハロゲンヒータＨ１によって加熱されうるので、加熱ローラ２０２に当接する定着ベルト２０１も加熱され、更に加圧ローラ２０４もハロゲンヒータＨ２によって加熱される。そして、不図示の付勢手段によって加圧ローラ２０４が定着ローラ２０３の方向に付勢されているので、定着ローラ２０３に巻回された定着ベルト２０１と加圧ローラ２０４との間のニップ部Ｎで、給紙された記録紙Ｐが加熱・加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。
【００６２】
そして、図２の熱ローラ定着方式の定着装置と同様に、圧搾空気を噴射するエアノズル１０１がニップ部Ｎに対する記録紙Ｐの排紙側に設けられ、圧搾空気により記録紙Ｐを剥離させた後に、記録紙Ｐの全体を冷却させる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】エアノズルの斜視図である。
【図４】圧搾空気を噴射するフローチャートである。
【図５】圧搾空気噴射装置を構成する部材のブロック図である。
【図６】ベルト定着方式の定着装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
９  定着装置
９１，２０２  加熱ローラ
９２，２０４  加圧ローラ
９６  案内部材
１０１  エアノズル
１０２  制御弁
１１０  制御手段
１１１  給紙センサ
１１２  排紙センサ
２０１  定着ベルト
２０３  定着ローラ
Ｐ  記録紙（記録材）
Ｎ  ニップ部
【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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