(57)【要約】【課題】転写用電源部と、転写クリーニング用電源部と共通化された分離用電源部と、を有する電源装置において、転写用バイアスの出力中に分離用バイアスを変更した際に発生する転写用バイアスの過渡的な変動を抑制する。【解決手段】印刷中または紙間に（Ｓ１）、分離用ＰＷＭ信号のデューティの変更命令が発生すると（Ｓ２）、転写用電源の出力負荷を算出する（Ｓ３）。分離用ＰＷＭ信号のデューティの変更が転写用バイアスに与える影響を見積もり、それが所定値以上か否かを判定する（Ｓ４）。所定値以上の場合は（Ｓ４：YES）、分離用ＰＷＭ信号のデューティを複数段階で切り替え（Ｓ５）、所定値未満の場合は（Ｓ４：NO）、分離用ＰＷＭ信号のデューティを１段階で切り替える（Ｓ６）。分離用ＰＷＭ信号のデューティを切り替えた後、印刷を継続する（Ｓ７）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写用バイアスを生成する転写用電源部と、
分離用バイアスを生成するとともに分圧出力として転写クリーニング用バイアスを生成する分離用電源部と、
前記転写用バイアスおよび転写クリーニング用バイアスに共通の出力部と、
前記出力部からの前記転写用バイアスの出力中に前記分離用バイアスを変更するとき、前記分離用バイアスを複数段階で変更する機能を有する変更制御手段と、
を有する電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電源装置において、
前記分離用バイアスの変更に伴う前記転写用バイアスの変化量を予測する予測手段を有し、
前記変更制御手段は、前記予測手段により予測された値が所定値以上のとき、前記分離用バイアスを複数段階で変更する、電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電源装置において、
前記予測手段は、
前記出力部の出力負荷を表すデータを取得する負荷データ取得手段と、
前記負荷データ取得手段により取得されたデータと、前記分離用バイアスの変更量とに基づいて、前記分離用バイアスの変更に伴う転写用バイアスの変化量を表すデータを取得する転写用バイアス変化量データ取得手段と、
前記転写用バイアス変化量データ取得手段により取得された変化量が所定値以上か否かを判定する判定手段と、を有する、
電源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された電源装置において、
前記変更制御手段は、１つの段階での変更による転写用バイアスの変動が無くなったとき、次の段階の変更を行う、電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された電源装置において、
前記分離用電源部はトランスを備え、当該トランスの副巻線から、前記分離用バイアスの分圧出力として前記転写クリーニング用バイアスを生成する、電源装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載された電源装置において、
前記分離用電源部は、抵抗分圧回路を備え、当該抵抗分圧回路から前記分離用バイアスの分圧出力として前記転写クリーニング用バイアスを生成する、電源装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかに記載された電源装置において、
前記負荷データ取得手段は、前記転写用電源部の出力電圧および出力電流から出力負荷を表すデータを算出する手段を有する、電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載された電源装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置は、帯電装置、現像装置、転写装置などの負荷に対して規定の電圧もしくは電流を供給するための電源装置を備えている。
【０００３】
図５は、一般的な画像形成装置に搭載されている電源装置の概要を示す図である。この電源装置は、転写用電源部７０と、転写クリーニング用電源部８０と、分離用電源部９０とからなる。
【０００４】
各電源部は、それぞれ独立したトランス（昇圧部）７１，８１，９１と、それぞれを駆動する駆動回路７２，８２，９２と、トランス（昇圧部）７１，８１，９１の交流出力（電圧、電流）から直流出力（電圧、電流）を生成する直流生成回路７３，８３，９３、および直流生成回路７３，８３，９３の出力電圧または出力電流が規定値になるように制御するためのフィードバック回路７４，８４，９４を備えている。
【０００５】
駆動回路７２，８２，９２には、入力端子７５，８５，９５を通して、規定の電圧値もしくは電流値に対応するデューティを持つ転写用ＰＷＭ信号、転写クリーニング用ＰＷＭ信号、分離用ＰＷＭ信号が制御信号として供給される。
【０００６】
駆動回路７２，８２，９２は、入力されたそれぞれの制御信号に基づいて、トランス（昇圧部）７１，８１，９１を駆動する。直流生成回路７３，８３，９３は、整流回路および平滑回路を備えており、トランス（昇圧部）７１，８１，９１の交流出力から直流出力を生成する。フィードバック回路７４，８４，９４は、直流生成回路７３，８３，９３の出力電圧または出力電流が規定値になるように、駆動回路７２，８２，９２から出力される転写用ＰＷＭ信号、転写クリーニング用ＰＷＭ信号、分離用ＰＷＭ信号のデューティをフィードバック制御する。
【０００７】
転写用電源部７０では、定電流制御の場合は電圧値、定電圧制御の場合は電流値を外部の演算装置（ここではＣＰＵ７７）へフィードバックし、過大な電流または電圧が流れないように監視するシステムを有している。
【０００８】
転写用電源部７０の出力である転写用バイアス（電圧、電流）と、転写クリーニング用電源部８０の出力である転写クリーニング用バイアス（電圧、電流）は共通の出力端子７６から出力され、転写ローラに供給される。分離用電源部９０の出力である分離用バイアス（電圧、電流）は出力端子９６から出力され、分離電極に供給される。
【０００９】
図６は、図５に示した電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。この図は、作像シーケンスにおける制御信号としての転写用ＰＷＭ信号、転写クリーニング用ＰＷＭ信号、および分離用ＰＷＭ信号と、出力としての転写用バイアス、転写クリーニング用バイアス、および分離用バイアスの時間的変化を示している。この図の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。
【００１０】
図示のように、正極性の転写用バイアスが作像期間に出力される。負極性の転写クリーニング用バイアスが、作像期間の前のジョブ前クリーニング期間と、作像期間の後のジョブ後クリーニング期間に出力される。また、負極性の分離用バイアスが作像期間に出力される。
【００１１】
つまり、転写用バイアスと、転写クリーニング用バイアスとは、同時に出力されることはない。また、分離用バイアスと、転写用バイアスとは、同時に出力されるが、回路的に独立しているので、図のように、作像期間に分離用バイアスを変更しても、転写用バイアスに影響しない。
【００１２】
しかし、図５に示した電源装置は、各電源部がトランス（昇圧部）を備えているため、コストが高い。このような問題に対処した技術として、特許文献１に記載された画像形成装置がある。
【００１３】
この画像形成装置は、分離時に、被転写材を感光体から分離するために正電位の電圧を分離電極に印加する分離用電源部と、転写時に、前記感光体の表面に形成されたトナー像を前記被転写材上に転写するために負電位の電圧を転写ローラに印加する転写用電源部と、を有する電源装置であって、前記転写ローラのクリーニング時に、前記分離用電源部で生成された正電位が分圧された電圧を前記転写用電源部に供給して前記転写ローラに印加する経路手段を有する電源装置を設けたものである。このように、転写クリーニング用電源部を不要にすることでコストを低減している。
【００１４】
また、文献に記載されたものではないが、図７は、図５に示した電源装置において分離用電源部９０の分圧圧力を転写クリーニング用バイアスとすることで、転写クリーニング用電源部を不要にした電源装置における制御信号と出力との関係を示すタイミングチャートである。図示のように、分離用バイアスが、本来の出力期間である作像期間に加えて、転写クリーニング用バイアスの出力期間であるジョブ前クリーニング期間およびジョブ後クリーニング期間にも出力される。また、転写クリーニング用バイアスが、本来の出力期間であるジョブ前クリーニング期間およびジョブ後クリーニング期間に加えて、作像期間にも出力される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このように作像期間に転写クリーニング用バイアスが出力されることが問題となる場合がある。すなわち、定常的には転写用電源部のフィードバック回路が働き、作像期間における転写クリーニング用バイアスのマイナス電圧はほぼ完全に打ち消されるため問題とならないが、分離用バイアスを変更した直後などの過渡的なタイミングでは、分離用バイアスの変更に伴う転写クリーニング用バイアスの変化が転写用バイアスに大きな影響（過渡的な変動）を与えてしまうという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、転写用バイアスを生成する転写用電源部と、分離用バイアスを生成するとともに分圧出力として転写クリーニング用バイアスを生成する分離用電源部と、を有する電源装置において、転写用バイアスの出力中に分離用バイアスを変更した際に発生する転写用バイアスの過渡的な変動を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、転写用バイアスを生成する転写用電源部と、分離用バイアスを生成するとともに分圧出力として転写クリーニング用バイアスを生成する分離用電源部と、前記転写用バイアスおよび転写クリーニング用バイアスに共通の出力部と、前記出力部からの前記転写用バイアスの出力中に前記分離用バイアスを変更するとき、前記分離用バイアスを複数段階で変更する機能を有する変更制御手段と、を有する電源装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、転写用バイアスを生成する転写用電源部と、分離用バイアスを生成するとともに分圧出力として転写クリーニング用バイアスを生成する分離用電源部と、を有する電源装置において、転写用バイアスの出力中に分離用バイアスを変更した際に発生する転写用バイアスの過渡的な変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置における電源装置から転写ローラおよび分離電極への電圧の印加について説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源装置における制御信号と出力との関係を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置において、分離用バイアスを変更する要求が発生したときの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】一般的な画像形成装置に搭載されている電源装置の概要を示す図である。
【図６】図５に示した電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】分離用電源部の分圧圧力を転写クリーニング用バイアスとした電源装置における制御信号と出力との関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
〈電源装置から転写ローラおよび分離電極への電圧の印加〉
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における電源装置から転写ローラおよび分離電極への電圧の印加について説明するための図である。
【００２１】
図示のように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、感光体ドラム１と、転写ローラ２と、分離電極３と、電源装置４と、コントローラ５を備えている。電源装置４は、転写用電源部５０と、分離用電源部６０からなる。
【００２２】
コントローラ５は、転写用電源部５０に対し、制御信号として転写用ＰＷＭ信号を供給する。この転写用ＰＷＭ信号のデューティは、転写用電源部５０の出力電圧または出力電流が規定値になるように設定されている。転写用電源部５０は、作像期間に感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するための転写用バイアス（電圧、電流）を転写ローラ２に供給する。
【００２３】
また、コントローラ５は、分離用電源部６０に対し、制御信号として分離用ＰＷＭ信号を供給する。この分離用ＰＷＭ信号のデューティは、分離用電源部６０の出力電圧または出力電流が規定値になるように設定されている。
【００２４】
分離用電源部６０は、用紙Ｐが転写ローラ２から排出されるときに、転写ローラ２の後段に配置された分離電極３に対し、転写用バイアス（電圧、電流）と逆極性の分離用バイアス（電圧、電流）を供給する。また、分離用電源部６０は、転写ローラ２のクリーニング時に、転写用バイアスと逆極性の転写クリーニング用バイアス（電圧、電流）を転写ローラ２に供給する。すなわち、分離用電源部６０は転写クリーニング用電源部と共通化されている。
【００２５】
〈電源装置の概略構成〉
図２は、図１における電源装置４の概略構成を示す図である。
電源装置４を構成する転写用電源部５０は、トランス（昇圧部）５１と、駆動回路５２と、直流生成回路５３とを備えている。
【００２６】
駆動回路５２には、入力端子５５を通して、規定の電圧値もしくは電流値に対応するデューティを持つ転写用ＰＷＭ信号が制御信号として供給される。駆動回路５２は、入力された転写用ＰＷＭ信号に基づいて、トランス（昇圧部）５１を駆動する。直流生成回路５３は、ダイオードおよびコンデンサからなる整流回路および平滑回路を備えており、トランス（昇圧部）５１の二次側の交流出力（電圧、電流）から直流出力（電圧、電流）を生成する。
【００２７】
また、電源装置４を構成する分離用電源部６０は、トランス（昇圧部）６１と、駆動回路６２と、直流生成回路６３，６４とを備えている。駆動回路６２には、入力端子６６を通して、規定の電圧値もしくは電流値に対応するデューティを持つ分離用ＰＷＭ信号が供給される。駆動回路６２は、入力された分離用ＰＷＭ信号に基づいて、トランス（昇圧部）６１を駆動する。直流生成回路６３は、ダイオードおよびコンデンサからなる整流回路および平滑回路を備えており、トランス（昇圧部）６１の二次側の交流出力から直流出力を生成する。直流生成回路６４は、ダイオードおよびコンデンサからなる整流回路および平滑回路を備えており、トランス（昇圧部）６１の二次側の副巻線からの分圧出力から直流出力を生成する。
【００２８】
直流生成回路５３の出力は抵抗Ｒ１により、転写用バイアス（電圧、電流）として、また直流生成回路６４の出力は抵抗Ｒ２により、転写用クリーニングバイアス（電圧、電流）として、共通の出力部としての出力端子５６から出力される。直流生成回路６３の出力は、抵抗Ｒ３により分離用バイアス（電圧、電流）として、出力部としての出力端子６７から出力される。
【００２９】
ＣＰＵ５７および駆動回路５２には、トランス（昇圧部）５１の一次側の電圧または電流、およびトランス（昇圧部）６１の一次側の電圧または電流が直流化されフィードバックされる。
【００３０】
駆動回路５２は、２つのフィードバック入力を加算した値が、予めコントローラ５やＣＰＵ５７により設定された規定値になるように、駆動回路５２から出力される転写用ＰＷＭ信号のデューティをフィードバック制御する。
【００３１】
ＣＰＵ５７は、フィードバックされた電圧に応じて、入力端子５５に入力される転写用ＰＷＭ信号のデューティをフィードバック制御して、過大な電流または電圧が出力されないように監視する。
【００３２】
駆動回路６２には、出力端子６７の電圧または電流が抵抗Ｒ４を通してフィードバックされる。駆動回路６２は、フィードバック入力が予めコントローラ５やＣＰＵ５７により設定された規定値になるように、駆動回路６２から出力される分離用ＰＷＭ信号のデューティをフィードバック制御する。
【００３３】
ＣＰＵ５７は、上述した監視動作に加えて、作像期間内の分離用バイアスの変更に伴う転写クリーニング用バイアスの変化が転写用バイアスに大きな影響（過渡的な変動）を与えてしまうことを防止するため、分離用バイアスが複数段階で変化するように、分離用ＰＷＭ信号のデューティを制御する（詳細については後述する。）。なお、ＣＰＵ５７はコントローラ５が兼用してもよい。
【００３４】
〈電源装置の動作〉
図３は、本発明の実施形態に係る電源装置における制御信号と出力との関係を示すタイミングチャートである。この図の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。
【００３５】
図示のように、正極性の転写用バイアスが作像期間に出力される。また、負極性の転写クリーニング用バイアスおよび分離用バイアスが、作像期間の前のジョブ前クリーニング期間と、作像期間と、作像期間の後のジョブ後クリーニング期間に出力される。ここで、転写用電源部５０のフィードバック制御により、作像期間中の転写クリーニング用バイアスのマイナス電圧はほぼ完全に打ち消される（そのため、転写用電源部５０のトランス（昇圧部）５１は転写クリーニング用バイアスを打ち消し、かつ転写用バイアスが十分に出力できるだけの性能を持つ）。
【００３６】
また、作像期間に分離用バイアスを変更する場合、図示のように徐々に変更することで、分離用バイアスの変更に伴う転写クリーニング用バイアスの変化が転写用バイアスに大きな影響（過渡的な変動）を与えないように制御する仕組みを備えている。以下、その仕組みについて説明する。
【００３７】
ＣＰＵ５７は、駆動回路５２を通してトランス（昇圧部）５１を電流制御している場合は、フィードバックされる電圧値を監視し、電圧制御している場合は電流値を監視している。そのため、ＣＰＵ５７は、監視している電圧値または電流値と、駆動回路５２への転写用バイアス電圧または電流の設定値を用いて、「負荷＝電圧値÷電流値」（オームの法則）の計算式により、トランス（昇圧部）５１の一次側から見た転写用電源部５０の出力負荷を算出することができる。転写クリーニング用バイアスの出力端子５６は転写用バイアスの出力端子５６と共通であるため、転写クリーニング用電源部の出力負荷は転写用電源部５０の出力負荷と同じと考えることが出来る。
【００３８】
ここで、転写用バイアスと分離用バイアスの出力中に、分離用バイアスを変更する場合を考える。分離用バイアスを変更するために分離用ＰＷＭ信号を変更すると、転写クリーニング用バイアスの変動により転写用バイアスも変動してしまう。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置では、転写クリーニング用バイアスの出力負荷と分離用ＰＷＭ信号の変更幅、および「転写クリーニング用バイアスの変動量」＝「転写用バイアスの変動量」の関係から、ＣＰＵ５７は、変更制御手段として機能して分離用ＰＷＭ信号を変更する際に、予測手段として機能して転写用バイアスに与える影響を予測し、予測値が画像に影響を与える一定値以上となった場合は多段階で制御し、転写用バイアスへの影響を抑えることで、画像への影響を抑える手法を採用した。
【００４０】
例えば転写ローラ２等による転写用電源部５０の出力負荷を１００ＭΩ、転写用ＰＷＭ信号のデューティが５２．５％の時の直流生成回路５３の出力電流を２０μＡ（このとき出力電圧は２０００Ｖ）、分離用ＰＷＭ信号のデューティが１００％の時の直流生成回路６４の出力電流を−４０μＡとし、例えば出力に５％以上（この数字は要求仕様による）の変動で画像に影響があるとする。実際にテスト基板にて後述する図４に示すアルゴリズムの制御を行なったところ、下記の表１の結果が得られている。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
〈分離用バイアスの変更〉
図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置において、分離用バイアスを変更する要求が発生したときの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。ここでは、印刷中（＝作像期間）または紙間に分離用ＰＷＭ信号の変更要求が発生した場合について説明する。
【００４３】
印刷中または紙間（ステップＳ１）に、分離用ＰＷＭ信号の変更命令が発生すると（ステップＳ２）、ＣＰＵ５７は、負荷データ取得手段として機能し、前述したオームの法則に基づく計算式により、転写用電源部５０の出力負荷を算出する（ステップＳ３）。前述した表１の場合、「出力電圧（＝２０００Ｖ）÷出力電流（＝２０Ａ）＝出力負荷（＝１００ＭΩ）」であった。
【００４４】
次に、ＣＰＵ５７は、転写用バイアス変化量データ取得手段および判定手段として機能し、分離用ＰＷＭ信号のデューティの変更が転写用バイアス電圧値に与える影響を見積もり、それが所定値以上か否かを判定する（ステップＳ４）。ここでは「所定値」は前述した要求仕様による値であり、表１の場合は５％である。
【００４５】
ここで、分離用ＰＷＭ信号のデューティの変更が転写用バイアスに与える影響を見積もる（予測する）方法について説明する。分離用ＰＷＭ信号のデューティ変更量から分離用バイアスの変動量がわかり、分離用バイアスに連動する転写用クリーニングバイアスの変動量もわかる。この転写用クリーニングバイアスの変動量と、ステップＳ３で見積もった転写用電源部５０の出力負荷とから、転写用バイアスの電流の変動量（図２における出力端子５６の出力電流の変動量∝図２における出力端子５６の出力電圧の過渡的変動量）を見積もることができる。
【００４６】
ステップＳ４で所定値以上と判定した場合は（ステップＳ４：YES）、分離用ＰＷＭ信号のデューティを複数段階で切り替え（ステップＳ５）、ステップＳ４で所定値未満と判定した場合は（ステップＳ４：NO）、分離用ＰＷＭ信号のデューティを１段階で切り替える（ステップＳ６）。分離用ＰＷＭ信号のデューティを切り替えた後、印刷を継続する（ステップＳ７）。
【００４７】
表１の場合、分離用ＰＷＭ信号のデューティが１００％のとき、転写クリーニング用バイアス電圧は、「出力負荷（＝１００ＭΩ）×出力電流（＝−４０μＡ）＝−４０００Ｖ」である。
【００４８】
また、表１の場合、分離用ＰＷＭ信号のデューティを２０％以上の幅で変更する際には、２０％毎に複数段階で変化させることにより、転写用バイアス電圧の過渡的変動（オーバーシュート量）を７４Ｖ（＝３．７％＜５％）に抑えられたことを表している。より詳しくは、分離用ＰＷＭ信号のデューティを１００％から０％に変化させた場合、２０％の変化毎に転写用バイアス電圧の過渡的変動が３．７％に抑えられていることを表している。このとき、デューティの変更は、前回の変更による転写用バイアス電圧の過渡的変動が無くなってから行っている。
【００４９】
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る画像形成装置の電源装置によれば、作像期間（＝印刷中）あるいは紙間に分離用バイアスを切り替える要求が発生し、作像期間に分離用バイアスを切り替える場合、ＣＰＵ５７は、転写用電源部５０の設定電流または設定電圧とその時の出力バイアス電圧または電流（フィードバック値）とから、転写用電源部５０の出力負荷（＝転写用クリーニング電源部の出力負荷）を算出し、分離用ＰＷＭ信号のデューティの変更前と変更後の値と、転写クリーニング用電源部の出力負荷とから、転写用バイアスへ与える影響を予測し、影響が十分小さくなるように、複数段階で制御することで、転写用バイアスの変動による画像劣化を防ぐことができる。
【００５０】
なお、本発明は下記（１）〜（３）のような変形が可能である。
（１）図２では、トランス（昇圧部）６１の副巻線の出力を分圧出力として転写クリーニング用バイアスを生成しているが、トランス（昇圧部）６１の出力側に抵抗分圧回路を設け、トランス（昇圧部）６１の出力をこの抵抗分圧回路で分圧し、転写クリーニング用バイアスを生成することもできる。
（２）図４のステップＳ２における変更量の様々な値と、図４のステップＳ３における様々な出力（出力電圧、出力電流）に対する出力負荷との関係を示すテーブルを予め作成してコントローラ５の内部記憶装置やＣＰＵ５７内のメモリに格納しておくことで、出力負荷を表すデータの取得処理としてステップＳ３の算出処理に代えて、テーブルの読み出し処理を行う。
（３）図４のステップＳ４における見積もりの処理の結果を予め作成してコントローラ５の内部記憶装置やＣＰＵ５７内のメモリに格納しておくことで、転写用バイアスの変化量を表すデータの取得処理として、ステップＳ４の見積り処理に代えて、テーブルの読み出し処理を行う。
【符号の説明】
【００５１】
４…電源装置、５…コントローラ、５０…転写用電源部、５６…出力端子、５７…ＣＰＵ、６０…分離用電源部、６１…トランス（昇圧部）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２００７−３４０９２号公報
【図１】
2016177098.tif 000004
【図２】
2016177098.tif 000005
【図３】
2016177098.tif 000006
【図４】
2016177098.tif 000007
【図５】
2016177098.tif 000008
【図６】
2016177098.tif 000009
【図７】
2016177098.tif 000010