(57)【要約】【課題】接触式の温度検知部材、分離部材を使用しつつ、安定的に高印刷品質であり、低コスト、かつ、省スペースの定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ローラ５１と、定着ローラ５１の外周面を押圧する加圧ローラ５２とを含み、該定着ローラ５１と加圧ローラ５２との圧接により形成されたニップ部に、未定着トナー像が形成された印刷用紙を搬送することにより該記録材にトナーを熱溶融して定着させるとと共に、定着ローラ５１の表面に接触して加圧ローラ５２や分離部材５３を有する定着装置において、定着ローラ５１の表面粗さを、加圧ローラ５２、分離部材５３に接触した後の定着手段の表面粗さが印刷品質に影響を与えない程度に仕上げる表面性制御部材５６を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、該定着部材の外周面を押圧する加圧手段とを含み、該定着部材と加圧手段との圧接により形成されたニップ部に、未定着トナー像が形成された印刷用紙を搬送することにより該記録材にトナーを熱溶融して定着させると共に、
前記定着部材の表面に接触して所定の機能をなす接触部材を有する定着装置において、
前記定着手段の表面粗さを、前記接触部材が接触した後の該定着手段の表面粗さが印刷品質に影響を与えない程度に整える表面粗さ制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記表面粗さ制御手段は、前記定着部材表面の通紙幅全域に接触し、前記定着部材と連動して回る回転部材であり、該回転部材は、その表面粗さをＳ３としたとき、前記定着部材の初期表面粗さＳ１、前記接触部材接触後の表面粗さＳ２に対して、Ｓ１≧Ｓ３、かつ、Ｓ２≧Ｓ３の関係となるようしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記表面粗さ制御手段は前記定着部材のクリーニング機能を併せ持つことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記表面粗さ制御手段は前記定着手段の加熱機能を併せ持つことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の定着装置。
【請求項５】
前記接触部材は、前記定着部材の表面に接触し表面温度を検出する表面温度検出手段、又は、前記定着部材でトナーを熱溶融された後の印刷用紙を定着部材から剥離する接触式の分離手段の少なくとも１つを含むものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の定着装置を備える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、定着装置及び画像形成装置に係り、特に定着部材と該定着部材の外周面を押圧する加圧手段とを含み、該定着部材と加圧手段との圧接により形成されたニップ部に、未定着トナー像が形成された印刷用紙を搬送することにより該記録材にトナーを熱溶融して定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、電子写真装置があり、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどに採用されている。従来、この種の画像形成装置として、像担持体としての感光体上に静電潜像を形成し、この感光体上の静電潜像を現像してトナー画像を形成するものが知られている。この感光体上のトナー画像は、印刷用紙等の転写材に転写された後、定着装置で加熱、加圧等により転写材上に定着される。トナー画像を転写材上に加熱定着する方法としては、加熱ローラ定着方式や、ベルト定着方式が知られている。これらの方式の中で、加熱ローラ定着方式は、転写材上のトナー画像と定着部材（加熱ローラ）とが直接接触し、トナーに均一な熱を与えられるよう比較的高い圧力を持たせることができるため、極めて熱効率の良い定着方式であり、広く一般に用いられている。
【０００３】
このような定着装置は、定着部材である定着ローラ、加圧ローラを備えて構成されており、定着部材表面には、温度制御のためにその表面に温度検知手段を当接させたり、印刷用紙剥離のために分離爪を当接させたりしている。
【０００４】
図７は上述した従来の定着装置を示す断面図である。定着装置５は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２とを備えて構成される。本例では、定着ローラ５１には当接部材として記録媒体である印刷用紙を５１から剥がす分離部材５３、定着ローラ５１の温度を検知する温度検知部材５５が当接するように配置されている。これら分離部材５３及び温度検知部材５５当接部材は定着ローラ５１の磨耗防止の観点から摺動性、表面性の良い材料を使用しておりその当接圧も可能な限り低く設定している。しかし、定着部材上の当接されている表面は滑らかに慣らされることになる。その粗さは一般的にはＲｚ１．０〜２．０μｍ程度になり、この表面粗さをＳ２とする。この結果、温度検知部材５５、分離部材５３が当接していない他の表面の表面粗さ（Ｓ１）が当接部に接触した後の表面粗さ（Ｓ２）と大きく異なると、それがそのまま印刷画像に現れ光沢ムラとなってしまうことになる。
【０００５】
図７は従来の定着装置による印刷結果を示す斜視図である。印刷用紙６０には、画像６１が印刷されているが、前記表面粗さＳ２の個所に相当する個所には、光沢ムラ６２が発生することがある。
【０００６】
この現象を避けるには、接触物をなくすのが最も効果が高い。すなわち温度検知手段として非接触式の装置を用いたり、接触式の分離爪に代えて定着部材に非常に近接させた非接触式の分離部材を用いたりする方法が考えられる。しかし、これらの方法はコストが嵩んだり、装置の大型化を招いたりするほか、分離装置に関してみると非接触式のものは分離性能面で接触式に劣る等の問題がある。
【０００７】
光沢ムラを防止する技術として以下のものがある。特許文献１には、加熱ローラの表面の傷つきによる画像欠陥を防止するため、温度検知手段を１枚の金属板の片面に温度検知素子、その反対の面に少なくともフッ素樹脂層を有する厚さ２０μｍ〜１００μｍのフィルムから構成するとともに、加熱ローラの表面がＰＦＡ樹脂で被覆され、その表面粗さＲａを０．０５μｍ〜０．１３μｍの範囲とするものが記載されている。
【０００８】
特許文献２には、加熱ローラと転写紙及びトナー画像との間の密着性を確保して光沢ムラの発生を防止しつつ、加熱ローラの芯金を薄肉化して省エネルギー化を図るため、表面離型層で被覆された弾性層が芯金上に形成された加熱ローラの転写紙に接する部分の表面硬度を、ユニバーサル硬度で８Ｎ／ｍｍ２以下とし、表面粗さが、１０点平均粗さＲｚで２μｍ以下としたものが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１８９３０７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２のものは、加熱ローラの表面の粗さを予め所定の値に形成するものであり、この表面粗さの状態は経時的に変化することがあり、常に初期の性能を発揮することができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、接触式の温度検知部材、分離部材等を用いつつ、光沢ムラの発生を防止でき、低コスト、省スペースで高い印刷品質の印刷を行うことができる定着装置及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】
【００１１】
請求項１の発明は、定着部材と、該定着部材の外周面を押圧する加圧手段とを含み、該定着部材と加圧手段との圧接により形成されたニップ部に、未定着トナー像が形成された印刷用紙を搬送することにより該記録材にトナーを熱溶融して定着させると共に、前記定着部材の表面に接触して所定の機能をなす接触部材を有する定着装置において、前記定着手段の表面粗さを、前記接触部材が接触した後の該定着手段の表面粗さが印刷品質に影響を与えない程度に整える表面粗さ制御手段を備えたことを特徴とする定着装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記表面粗さ制御手段は、前記定着部材表面の通紙幅全域に接触し、前記定着部材と連動して回る回転部材であり、該回転部材は、その表面粗さをＳ３としたとき、前記定着部材の初期表面粗さＳ１、前記接触部材接触後の表面粗さＳ２に対して、Ｓ１≧Ｓ３、かつ、Ｓ２≧Ｓ３の関係となるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の定着装置において、前記表面粗さ制御手段は前記定着部材のクリーニング機能を併せ持つことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の定着装置において、前記表面粗さ制御手段は前記定着手段の加熱機能を併せ持つことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の定着装置において、前記接触部材は、前記定着部材の表面に接触し表面温度を検出する表面温度検出手段、又は、前記定着部材でトナーを熱溶融された後の印刷用紙を定着部材から剥離する接触式の分離手段の少なくとも１つを含むものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、表面粗さ制御手段を備え、接触部材が接触した後の定着手段の表面粗さが印刷品質に影響を与えない程度に定着手段の表面を整えるようにしたから、接触式の温度検知部材、分離部材を使用しつつ、安定的に高い印刷品質を保持できる他、低コスト化、かつ、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を、画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態のプリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー（Ｙ）・シアン（Ｃ）・マゼンタ（Ｍ）・ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成している。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋが、図中左から順に配置されている。
【００２１】
ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示す。また、このタンデム画像形成部においては、画像形成手段１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。
【００２２】
プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ、に各色トナーが補給される。
【００２３】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９が配置されている。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００２４】
また、タンデム画像形成部の直上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１が配置されている。この中間転写ベルト１は、駆動ローラ１ａ、支持ローラ１ｂに掛け回され、駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１０の内側には、感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための１次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋが配置されている。
【００２５】
また、上記１次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ４が配置されている。この２次転写ローラ４と中間転写ベルト１を挟んだ反対側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。中間転写ベルト１には中間転写ベルト１の残トナーを回収する中間転写体クリーニング装置１２が備えられている。
【００２６】
また、本例に係るプリンタは、給紙装置として、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等が配置されている。更に、２次転写ローラ４によりトナー像を転写された印刷用紙の進行方向に関して２次転写ローラ４の下流部には、印刷用紙上の画像を定着する定着装置５、排紙ローラ３が配置されている。
【００２７】
次に、上記プリンタの動作を説明する。個々の画像形成手段でその感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋを回転し、感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋで感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込光を照射して感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の支持ローラ、２次転写ローラ４を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を１次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００２８】
また、上記画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは印刷用紙先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、２次転写ローラ４と中間転写ベルト１の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と２次転写ローラ４とは印刷用紙を挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト１０上のトナー像を印刷用紙上に２次転写する。
【００２９】
画像転写後の印刷用紙は定着装置５へと送り込まれ、定着装置５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００３０】
以下、本例に係る定着装置の実施例について説明する。図２は本例に係る定着装置の構成を示す断面図である。本例では、定着装置５は、定着手段である定着ローラ５１、加圧ローラ５２とを備えて構成される。また、本例では、定着ローラ５１には当接部材として記録媒体である印刷用紙を定着ローラ５１から剥がす分離部材５３、定着ローラ５１の温度を検知する温度検知部材５５が当接するように配置されている。そして本例では、定着ローラ５１には、表面粗さ制御手段として表面性制御部材５６が配置されている。
【００３１】
本例は、定着ローラ５１が印刷用紙による影響を受ける場合、すなわち表面性の粗い印刷用紙を通紙し続ける場合に好適である。定着の枚数が少ない初期状態において、定着ローラ５１の表面は表面粗さＳ１である。印刷用紙を通紙し続けると、定着ローラ５１の表面は荒くなる。一方、温度検知部材５５、分離部材５３が当接している部分については印刷用紙の影響を受けても各部材が当接しているため、印刷用紙の影響が無い場合と同様に表面は表面粗さＳ２となり、具体的には、Ｒｚ１．０〜２．０μｍ程度に慣らされる。なお、この初期状態では表面粗さＳ１と表面粗さＳ２とは略同等であり、光沢ムラは発生しない状態である。
【００３２】
一方、定着ローラ５１のうち何も当接していない部分については初期においては、当所所定の表面粗さＳ１となっているが印刷用紙の影響により徐々に荒らされて図３に示すように、表面粗さＳ４となってしまい、画像に光沢ムラとして現れるようになってしまう。
この状態では、Ｓ４≧Ｓ１，Ｓ２という関係となっている。
【００３３】
本例では、表面性制御部材５６は、定着ローラ５１表面の通紙幅全域に接触し、定着ローラ５１と連動して回る回転部材である。本例では、表面性制御部材５６の表面粗さをＳ３としている。本例では、接触部材が接触しない個所の表面粗さＳ１、接触部材が接触した後の表面粗さＳ２にとしたとき、表面粗さＳ３は、Ｓ１≧Ｓ３、かつ、Ｓ２≧Ｓ３の関係となるように設定されている。これにより、印刷用紙により荒らされた部分を上記定着ローラ５１の初期表面粗さＳ１、即ち定着ローラ５１摺動面表面粗さＳ２と同等に維持することが可能となる。これは、表面性制御部材５６を所定の圧力で定着ローラ５１に押圧することで、定着ローラ５１が印刷用紙で荒らされた表面を押しつぶすことと、表面性制御部材５６が定着ローラ５１に連れ回ることに伴う微小なスリップにより表面が慣らされることの双方の効果によると考えられる。
【００３４】
本例では、定着ローラ５１が金属製の芯金表層にフッ素コーティングしたようなハードローラの場合、表面性制御部材５６はシリコンゴム等の表面に表面性の良い素材を施したソフトローラを使用することができる。
【００３５】
一方、定着ローラ５１がその表層にシリコンゴム等柔らかい部材を施しているローラ、ベルト等である場合、表面性制御部材５６はハードローラ、ソフトローラのいずれも使用できる。
【００３６】
本実施例によれば、表面性制御部材５６が分離部材５３、加熱手段５４が接触した後の定着ローラ５１の表面粗さが印刷品質に影響を与えない程度に定着ローラの表面を整えるから、接触式の温度検知部材、分離部材を使用しつつ、安定的に高い印刷品質を保持できる他、低コスト化、かつ、省スペース化を図ることができる。
【００３７】
次に本発明に係る定着装置の第２の実施例について説明する。図４は第２の実施例に係る定着装置の構成を示す断面図、図５は図４に示した定着装置の作動を示す断面図である。
【００３８】
定着装置においては、一般的に定着部材にクリーニング部材を当接させることがある。クリーニング部材の例としてはフェルト部材、金属ローラ等がある。フェルト部材はその繊維質から定着部材上のオフセットトナーを掻き取ることができ、金属ローラはトナーの離型が悪いことからトナー回収力がある。これらの部材は一般的にトナーを回収後においても、表面性が悪く、上記のような表面性制御部材としては適さない。逆に表面性の良い部材はその表面性ゆえトナーの保持力が小さくクリーニング部材としては適さない。
【００３９】
そこで、本例では、図４に示すように、定着ローラ５１に上述した例と同様の表面性制御部材５６を当接し更に表面性制御部材５６にクリーニング部材５７を当接させるものとした。本例は、上述した表面性制御部材５６にあっては、定着ローラ５１に残留したトナーＴを理想的に回収することはできないものの、定着ローラ５１によりある程度トナーＴを回収することができる点に着目している。
【００４０】
本例によれば、定着ローラ５１は表面性制御部材５６でその表面の表面粗さが制御されると共に、表面性制御部材５６により回収されたトナーＴは、図５に示すように、クリーニング部材５７により回収することができ、結果的に定着ローラ５１の残留トナーをクリーニングすることができる。
【００４１】
本例によれば、表面性制御とクリーニング機能の双方を併せ持つことが可能となる。なお、本例におけるクリーニング部材５７の材質は一般的なクリーニング部材に採用されるフェルト部材、金属部材を使用することができる。
【００４２】
次に本発明に係る定着装置の第３の実施例について説明する。図６は第３の実施例に係る定着装置の構成を示す断面図である。、本例は、表面性制御部材に定着ローラ５１の加熱手段を兼ねさせるものである。本例に係る定着装置は、図６に示すように、定着ローラ５１、加圧手段としての加圧ローラ５２、加熱手段５４を内蔵した表面性制御部材５８を備えている。本例では、定着ローラ５１は、耐熱弾性部材からなり、加圧ローラ５２に圧接されることで圧接部が弾性変形すると共に、表面性制御部材５８に圧接されることで圧接部が弾性変形するようになっている。
【００４３】
表面性制御部材５８は、上述した例と同様の構成を備える他、ヒータランプ等で構成される加熱手段５４を内蔵し、定着ローラ５１の回転方向に対し、定着ニップ部の上流側に設けられている。本例では、表面性制御部材５８の熱により定着ローラ５１表面が加熱されその熱によりニップ部にて印刷用紙を加熱する。そして、本例では、表面性制御部材５８を所定の表面粗さとすることで定着ローラ５１の表面性制御機能を発揮することができる。その結果、加熱機能と表面性制御機能を併せ持つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の定着装置の構成を示す断面図である。
【図３】定着ローラの表面粗さの状態を示す斜視図である。
【図４】第２の実施例に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示した定着装置の作動を示す断面図である。
【図６】第３の実施例に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図７】従来の定着装置を示す断面図である。
【図８】従来の定着装置による印刷の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・中間転写ベルト
１ａ・・・駆動ローラ
１ｂ・・・支持ローラ
２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ・・・トナーボトル
３・・・排紙ローラ
４・・・２次転写ローラ
５・・・定着装置
６・・・レジストローラ
７・・・給紙コロ
８・・・給紙カセット
９・・・光書込ユニット
１０・・・中間転写ベルト
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ・・・現像装置
１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋ・・・１次転写装置
１２・・・中間転写体クリーニング装置
１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋ・・・帯電装置
２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ・・・感光体ドラム
５１・・・定着ローラ
５２・・・加圧ローラ
５３・・・分離部材
５４・・・加熱手段
５５・・・温度検知部材
５６・・・表面性制御部材
５７・・・クリーニング部材
５８・・・表面性制御部材
６０・・・印刷用紙
６１・・・画像
６２・・・光沢ムラ
１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋ・・・画像形成手段
【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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【図７】
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【図８】
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