(57)【要約】【課題】複数の張架ローラに張架された無端状のベルトを有する構成において、ベルトの幅方向の端部への負荷の集中を緩和できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、無端状のベルト１と、ベルト１を張架する複数の張架ローラであって、ステアリングローラ３と、ステアリングローラ３以外の３個の張架ローラ２、４、５と、から成る複数の張架ローラと、を有し、３個の張架ローラ２、４、５の直径はすべて異なり、３個の張架ローラの回転軸線方向におけるベルト１との接触部の長さは直径が大きいほど短く、３個の張架ローラ２、４、５の上記接触部の回転軸線方向における端部の位置はすべて異なる構成とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の位置を調整する傾動可能なステアリングローラと、前記ステアリングローラ以外の３個の張架ローラと、から成る複数の張架ローラと、
を有し、
前記３個の張架ローラの直径はすべて異なり、前記３個の張架ローラの回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さは直径が大きいほど短く、前記３個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記３個の張架ローラのうち直径が最も大きい張架ローラは、前記ベルトに駆動を伝達する張架ローラであ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】
前記ベルトは、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材に転写するために搬送する中間転写体であり、前記３個の張架ローラのうち直径が最も大きい張架ローラは、前記ベルトから記録材にトナー像を転写する転写部を形成する張架ローラであり、前記３個の張架ローラのうち直径が２番目に大きい張架ローラは、前記直径が最も大きい張架ローラとの間で前記ベルトの張り面を形成する張架ローラであり、前記３個の張架ローラのうち直径が最も小さい張架ローラは、前記直径が２番目に大きい張架ローラとの間で前記トナー像形成手段によりトナー像が形成される前記ベルトの張り面を形成する張架ローラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の位置を調整する傾動可能なステアリングローラと、前記ステアリングローラ以外の３個の張架ローラと、から成る複数の張架ローラと、
を有し、
前記３個の張架ローラの直径は略同一であり、前記３個の張架ローラの回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さは前記３個の張架ローラのそれぞれに対する前記ベルトの巻き付き角度が大きいほど長く、前記３個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記３個の張架ローラのうち前記巻き付き角度が最も大きい張架ローラは、前記ベルトに駆動を伝達する張架ローラであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ベルトは、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材に転写するために搬送する中間転写体であり、前記３個の張架ローラのうち前記巻き付き角度が最も大きい張架ローラは、前記ベルトから記録材にトナー像を転写する転写部を形成する張架ローラであり、前記３個の張架ローラのうち前記巻き付き角度が２番目に大きい張架ローラは、前記巻き付き角度が最も大きい張架ローラとの間で前記ベルトの張り面を形成する張架ローラであり、前記３個の張架ローラのうち前記巻き付き角度が最も小さい張架ローラは、前記巻き付き角度が２番目に大きい張架ローラとの間で前記トナー像形成手段によりトナー像が形成される前記ベルトの張り面を形成する張架ローラであることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ステアリングローラの回転軸線方向の端部に隣接して配置され、移動する前記ベルトを摺擦して前記ステアリングローラを傾動させる力を前記ステアリングローラに付与する摺擦部材を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記摺擦部材は、前記ステアリングローラの両端部のそれぞれに隣接して配置されてい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】
前記ベルトの幅方向における位置にかかわらず、常に前記ベルトの幅方向の両端部の少なくとも一方が前記摺擦部材と接触することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ステアリングローラは、付勢手段によって前記ベルトの内周側から外周側に向けて付勢され、前記ベルトにテンションを付与するテンションローラを兼ねることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の位置を調整する傾動可能なステアリングローラを含む複数の張架ローラと、
を有し、
前記複数の張架ローラのうち、前記ステアリングローラ以外の張架ローラであって、回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さが前記ベルトの幅より短いｎ（ｎは２以上の整数）個の張架ローラに関し、ｎ個目の張架ローラの直径をそれぞれＤｎ、ｎ個目の張架ローラの前記接触部の長さをそれぞれＬｎとして、ｎが大きいほどＤｎが大きい場合、ｎが大きいほどＬｎは小さく、前記ｎ個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の搬送位置を調整する傾動可能なステアリングローラを含む複数の張架ローラと、
を有し、
前記複数の張架ローラのうち、前記ステアリングローラ以外の張架ローラであって、回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さが前記ベルトの幅より短いｎ（ｎは２以上の整数）個の張架ローラに関し、ｎ個目の張架ローラに対する前記ベルトの巻き付き角度をそれぞれθｎ、ｎ個目の張架ローラの前記接触部の長さをそれぞれＬｎとして、前記ｎ個の張架ローラの直径が略同一であり、ｎが大きいほどθｎが大きい場合、ｎが大きいほどＬｎは大きく、前記ｎ個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異な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、複数の張架ローラで張架された無端状のベルトを搬送するベルト搬送装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を利用した画像形成装置では、複数の張架ローラに張架された無端状のベルト（以下、単に「ベルト」ともいう。）を備えたベルト搬送装置が用いられる。ベルトは、トナー像を担持して搬送したり、トナー像が形成される記録材を担持して搬送したりする搬送体として用いられる。トナー像を担持して搬送する搬送体としては、ベルト状の電子写真感光体（感光体ベルト）、感光体から転写されたトナー像を記録材に転写するために担持して搬送する中間転写体（中間転写ベルト）などがある。また、トナー像が形成される記録材を担持して搬送する搬送体としては、感光体からトナー像が転写される記録材を担持して搬送する記録材担持体（搬送ベルト）などがある。
【０００３】
このようなベルト搬送装置では、張架ローラの外径の精度や、各張架ローラ間の相対的なアライメントの精度などによって、ベルトの搬送（走行）時にベルトが張架ローラの回転軸線方向のいずれかの端部側に寄ってしまう「ベルト寄り」の問題が知られている。
【０００４】
このようなベルト寄りの問題を解決する手段の中でも、センサーやアクチュエータなどの電気部品を必要としない比較的安価な構成でステアリングローラの操舵を実現するように構成された調芯機構が提案されている（特許文献１）。これは、移動するベルトの幅方向の端部の内周面を摺擦する摺擦部材によって、ステアリングローラを揺動（傾動）させる力をステアリングローラに付与し、ベルトを調芯（ベルトの幅方向の搬送位置を調整）するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ベルトの高寿命化やコストダウンを図る場合などに、以下の問題が生じることがある。
【０００７】
例えば、上述のようなベルトの幅方向の端部と摺擦部材との摺擦によってベルトの調芯を行う構成の場合、ベルトの幅方向の端部に負荷がかかる。加えて、張架ローラの回転軸線方向の端部の配置によっては、ベルトの幅方向の端部に負荷を集中（応力集中）させる場合があることがわかった。これは、特に、各張架ローラの回転軸線方向の端部の位置が揃っている場合に顕著となる。
【０００８】
この応力集中は、ベルトの繰り返し使用量が増加すると、ベルトの疲労破損（クラック）につながる場合があり、高寿命化を進めるうえでの課題となる。また、ベルトのコストダウンなどのためにベルトの厚みを薄くする場合、ベルトの剛性が低下するため、より早期に上記疲労破損につながる場合がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、複数の張架ローラに張架された無端状のベルトを有する構成において、ベルトの幅方向の端部への負荷の集中を緩和できる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の代表的な構成は、無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の位置を調整する傾動可能なステアリングローラと、前記ステアリングローラ以外の３個の張架ローラと、から成る複数の張架ローラと、を有し、前記３個の張架ローラの直径はすべて異なり、前記３個の張架ローラの回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さは直径が大きいほど短く、前記３個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
また、本発明の他の代表的な構成は、無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記ベルトの幅方向の位置を調整する傾動可能なステアリングローラと、前記ステアリングローラ以外の３個の張架ローラと、から成る複数の張架ローラと、を有し、前記３個の張架ローラの直径は略同一であり、前記３個の張架ローラの回転軸線方向における前記ベルトとの接触部の長さは前記３個の張架ローラのそれぞれに対する前記ベルトの巻き付き角度が大きいほど長く、前記３個の張架ローラの前記接触部の前記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数の張架ローラに張架された無端状のベルトを有する構成において、ベルトの幅方向の端部への負荷の集中を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】中間転写ベルトユニットの斜視図である。
【図３】ベルト自動調芯機構部の斜視図である。
【図４】ベルト自動調芯機構部の端部の拡大斜視図である。
【図５】ベルト自動調芯機構部の作動原理を説明するための模式図である。
【図６】各張架ローラの幅・径関係を説明するための模式図である。
【図７】中間転写ベルトユニットの他の例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型の複合機であり、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置の機能を備える。
【００１６】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部（ステーション）としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する４個の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。これら４個の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、後述する中間転写ベルト１の移動方向に沿って並んで配置されている。なお、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおける同一又は対応する構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、画像形成部Ｐは、後述する感光ドラム１１、帯電ローラ１２、露光装置１３、現像装置１４、一次転写ローラ１５、ドラムクリーニング装置１６を有して構成される。
【００１７】
画像形成装置１００は、第１の像担持体としての、ドラム状（円筒形）の感光体（電子写真感光体）である感光ドラム１１を有する。感光ドラム１１は、図中矢印Ｒ１方向（時計回り）に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ１２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１１の表面は、露光手段としての露光装置（レーザービームスキャナ）１３によって、画像信号に応じて変調されたレーザー光で走査露光される。これにより、感光ドラム１１の表面に静電潜像（静電像）が形成される。
【００１８】
感光ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置１４によってトナーを用いて現像（可視化）される。これにより、感光ドラム１の表面にトナーによる可視画像、すなわち、トナー像が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１１上の露光部に、感光ドラム１１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーが付着する（反転現像）。現像装置１４は、現像剤担持体としての現像スリーブ上に、トナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とが混合された二成分現像剤を担持して、感光ドラム１１との対向部（現像部）に搬送する。そして、感光ドラム１１上の静電潜像に応じて、二成分現像剤のトナーを感光ドラム１１に供給する。
【００１９】
各画像形成部Ｐの各感光ドラム１１と対向するように、ベルト搬送装置としての中間転写ベルトユニット２０が配置されている。中間転写ベルトユニット２０は、第２の像担持体としての、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト１を有する。中間転写ベルト１は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ２、ステアリングローラ３、アイドラローラ４、二次転写上流ローラ（以下「上流ローラ」ともいう。）５に掛け回されて、所定の張力をもって張架されている。中間転写ベルト１は、駆動ローラ２が図中矢印Ｒ３方向（反時計回り）に回転駆動されることによって、図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に回転（周回移動）する。中間転写ベルト１の内周面側には、各感光ドラム１１に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ１５が配置されている。一次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１を介して感光ドラム１１に向けて押圧（付勢）される。これにより、感光ドラム１１と中間転写ベルト１とが接触する一次転写部Ｔ１が形成される。
【００２０】
上述のようにして感光ドラム１１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ１５により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられて、中間転写ベルト１に転写（一次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１１上に形成されたイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が、重ね合わされるようにして中間転写ベルト１に順次転写される。
【００２１】
中間転写ベルト１の外周面側において、駆動ローラ（二次転写内ローラ）２と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ（二次転写外ローラ）１７が配置されている。二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１を介して駆動ローラ２に向けて押圧（付勢）され、中間転写ベルト１と二次転写ローラ１７とが接触する二次転写部Ｔ２を形成する。
【００２２】
上述のようにして中間転写ベルト１上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ１７により所定の加圧力と静電的負荷バイアスが与えられて、二次転写部Ｔ２を搬送される紙などの記録材Ｓに転写（二次転写）される。記録材Ｓは、収納庫４１上に積載される形で収納されており、摩擦分離方式を採用した給送ローラ４２により画像形成タイミングに合わせて給送される。給送ローラ４２により送り出された記録材Ｓは、搬送パスを通過し、レジストローラ４３へと搬送される。そして、この記録材Ｓは、レジストローラ４３において斜行補正やタイミング補正を行った後、二次転写部Ｔ２へと送られる。二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト１と二次転写ローラ１７とに挟持されて搬送される記録材Ｓに、上述のようにしてトナー像が転写される。
【００２３】
トナー像が転写された記録材Ｓは、定着手段としての定着装置１８に搬送され、ここで加熱及び加圧されてトナー像が定着（溶融固着）された後に、画像形成装置１００の装置本体１１０の外部に設けられた排出トレイ１９に排出（出力）される。
【００２４】
また、一次転写工程後に感光ドラム１１の表面に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置１６によって感光ドラム１１の表面から除去されて回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト１の表面に残留したトナー（二次転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置２９によって中間転写ベルト１上から除去されて回収される。
【００２５】
本実施例では、各画像形成部Ｐが、中間転写ベルト１にトナー像を形成するトナー像形成手段を構成する。
【００２６】
２．中間転写ベルトユニット
次に、本実施例におけるベルト搬送装置としての中間転写ベルトユニット２０について更に説明する。なお、画像形成装置１００及びその要素に関して、図１の紙面手前側を「前」、紙面奥側を「後」とする。この前後方向は、感光ドラム１の回転軸線方向（長手方向）と略平行である。
【００２７】
図２は、中間転写ベルトユニット２０の斜視図である（後側の側面が紙面手前側になるように表されている）。図２（ａ）は、中間転写ベルト１を張架した状態を示し、図２（ｂ）は中間転写ベルト１を外した状態を示す。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４は、それぞれ前フレーム２１Ｆ及び後フレーム２１Ｒに挟まれる形で、回転軸線方向の両端部を回転可能に軸支されている。ステアリングローラ３は、詳しくは後述するように、揺動プレート２６を介してフレームステー２８に支持されて、回転可能とされている。フレームステー２８は、前フレーム２１Ｆ及び後フレーム２１Ｒの長手方向の一端部において、前フレーム２１Ｆと後フレーム２１Ｒとの間に渡されて固定されている。詳しくは後述するように、ステアリングローラ３は、付勢手段によって中間転写ベルト１の内周側から外周側に向けて付勢され、中間転写ベルト１にテンションを付与するテンションローラを兼ねている。
【００２９】
駆動ローラ２の回転軸線方向の一端部には、駆動カップリング２２が取り付けられている。駆動カップリング２２は、ベルト駆動ユニット（図示せず）の出力軸に連結されることで駆動力を伝達される。駆動ローラ２は、ゴムなどの摩擦係数の比較的高い材料で構成された表面を有しており、その表面が中間転写ベルト１の内周面と摩擦係合する。そして、駆動ローラ２は、ベルト駆動ユニットから駆動力を伝達されることで、中間転写ベルト１を図２（ａ）の矢印Ｒ２方向に搬送する。なお、本実施例では、駆動伝達手段として駆動カップリング２２を用いたが、ギアを用いて連結しても構わない。
【００３０】
本実施例では、中間転写ベルトユニット２０は、上述のようにして搬送される中間転写ベルト１の調芯（ベルトの幅方向の搬送位置の調整）を行うベルト自動調芯機構部１０を備えている。本実施例では、ベルト自動調芯機構部１０は、概略、ステアリングローラ３の回転軸線方向の両端部の摩擦力バランスを自ら維持することで中間転写ベルト１の調芯を行うものである。
【００３１】
３．ベルト自動調芯機構部
次に、図３、図４を用いて、ベルト自動調芯機構部１０について説明する。図３は、本実施例におけるベルト自動調芯機構部１０の斜視図であり、図４は、ベルト自動調芯機構部１０の後側の端部近傍を拡大した斜視図である。
【００３２】
図３、図４に示すように、ステアリングローラ３は、回転軸線方向の両端から突出するローラ軸３ａを有している。ステアリングローラ３の回転軸線方向の両端に対向する位置には、それぞれ摺擦部材２３が配置されている。両方のローラ軸３ａは、それぞれ摺擦部材２３に設けられた支持孔２３ａに嵌挿される形で摺擦部材２３に回転可能に軸支される。これら一対の摺擦部材２３は、ステアリングローラ３の回転軸線方向の両端部をそれぞれ支持するように、揺動プレート２６に取り付けられている。つまり、ステアリングローラ３の回転軸線方向の両端部に隣接して配置された各摺擦部材２３は、揺動プレート２６の長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられたスライドガイド２４に支持されている。摺擦部材２３とスライドガイド２４との間には、圧縮バネであるテンションバネ２５が縮めた状態で設けられている。
【００３３】
図４に示すように、スライドガイド２４は、摺擦部材２３をテンションバネ２５の加圧方向（図中矢印Ｋの方向）に沿ってのみガイドする嵌合溝２４ａを有している。つまり、スライドガイド２４は、一対の摺擦部材２３をテンションバネ２５の付勢方向に案内する案内部を構成する。また、スライドガイド２４は、ベルト自動調芯機構部１０のみのアセンブリ状態（図３）で摺擦部材２３が抜け出さないように、テンションバネ２５の加圧方向でのストッパ（図示せず）を有している。これらの構成により、揺動プレート２６の長手方向の両端部のテンションバネ２５の付勢力を、それぞれに対応する摺擦部材２３に対して有効に伝達することができる。
【００３４】
駆動ローラ２、ステアリングローラ３、上流ローラ５、及びアイドラローラ４に中間転写ベルト１が張架された状態（図２（ａ））で、摺擦部材２３は上記ストッパで規制された位置から図中矢印Ｋ方向に沿ってテンションバネ２５を圧縮する方向に移動する。こうして、テンションバネ２５は、摺擦部材２３を介してステアリングローラ３を付勢し、中間転写ベルト１に所定の張力を付与する。本実施例では、この構成により、前述したようにステアリングローラ３がテンションローラを兼ねる。
【００３５】
揺動プレート２６は、ステアリングローラ３を、駆動ローラ２との相対的なアライメントが変更可能になるように揺動可能（傾動可能）に支持する揺動部材（傾動部材）を構成する。また、テンションバネ２５は、中間転写ベルト１の内周面に作用するテンション力をステアリングローラ３に与える付勢手段たる付勢部材を構成する。本実施例では、テンションバネ２５は、揺動プレート２６の長手方向の両端部においてテンション力を一対の摺擦部材２３に対してそれぞれ与える一対の圧縮バネ（バネ部材）からなる。
【００３６】
図３に示すように、揺動プレート２６の長手方向の中央部には、ステアリングローラ３側とは反対側に突出した状態で、回動軸部材２７が固定されている。また、揺動プレート２６の長手方向の両端部には、それぞれスライドガイド２４が固定されている。回動軸部材２７は、前述したフレームステー２８（図２（ｂ）、図４参照）に設けられた嵌合部（図示せず）に嵌合されることで、ステアリングローラ３を支持した揺動プレート２６を回転可能（揺動可能）に支持する。つまり、ベルト自動調芯機構部１０は、揺動プレート２６の長手方向の中央部の回動軸部材２７を通るステアリング軸線Ｊに関して図中矢印Ｒｏ方向に回動可能なように、フレームステー２８に支持される。そして、このベルト自動調芯機構部１０は、ステアリングローラ３を支持するステアリングローラ支持ユニットとして構成されている。
【００３７】
図４に示すように、ステアリングローラ３のローラ軸３ａを軸支する一対の摺擦部材２３は、移動する中間転写ベルト１の内周面を摺擦する摺擦面２３ｂを有する。詳しくは後述するように、中間転写ベルト１の内周面と摺動面２３ｂとの摺擦によって、中間転写ベルト１を自動調芯するためにステアリングローラ３の駆動ローラ２との相対的なアライメントを変更させる力が、ステアリングローラ３に付与される。摺擦面２３ｂは、ステアリングローラ３の回転軸線方向の中央側から端部側に向かうにつれてステアリングローラ３の外周面との径方向の距離が次第に大きくなるテーパー状に形成されている。これにより、中間転写ベルト１を自動調芯する機能をより高めることができる。
【００３８】
本実施例では、ステアリングローラ３の外径が、例えばφ１６（１６ｍｍ）に設定されている。摺擦部材２３の摺擦面２３ｂは、ステアリングローラ３の回転軸線方向の端部に隣接する側の端部においては、ステアリングローラ３の外径と同じφ１６の曲面形状の曲面部を有する。そして、摺擦部２３ｂは、このφ１６の曲面部からテーパー角ψ＝１０°（図５（ｂ）参照）の割合で、ステアリングローラ３の回転軸線方向の中央側から端部側に向かって徐々に大径化する形状を有している。
【００３９】
本実施例では、中間転写ベルト１の幅（図中矢印Ｒ２で示す搬送方向と略直交する方向の長さ）は、テーパー角ψを有する摺擦面２３ｂの領域にまで一部跨がるように設定されている。摺擦部材２３は、前述したように、スライドガイド２４を介して図４の矢印Ｋ方向にのみ自由度を有している。そのため、摺擦部材２３は、中間転写ベルト１が搬送される際には、従動して回転することなく、中間転写ベルト１の内周面によって単に摺擦される。
【００４０】
次に、図４、図５を用いて、ベルト自動調芯機構部１０の作動原理について説明する。図５は、図２における矢印ＴＶの方向に見た状態に相当する平面図（上視図）である。図５（ａ）は、自動調芯によって釣り合った定常状態で、中間転写ベルト１の掛かり位置が称呼（中央）の位置にある状態を示す。図５（ｂ）は、中間転写ベルト１が搬送された際に、図に向かって左側にベルト寄りを生じた状態を示している。
【００４１】
前述したように、摺擦部材２３は、中間転写ベルト１に従動して回転することがないように支持されている。そして、摺擦部材２３は、中間転写ベルト１が搬送されている際には、常に中間転写ベルト１の内周面からの摩擦抵抗を受ける。つまり、本実施例では、中間転写ベルト１、ステアリングローラ３、摺擦部材２３の寸法関係は次のようになっている。図５（ａ）に示すように、中間転写ベルト１の幅をＬｂとする。また、ステアリングローラ３の回転軸線方向における中間転写ベルト１との接触部の長さ（接触部幅）をＬｒとする。また、ステアリングローラ３の回転軸線方向における摺擦部材２３の摺擦面２３ｂの幅をＬｆとする。このとき、本実施例では、Ｌｂは、Ｌｒよりも長く、Ｌｒ＋２Ｌｆ（ステアリングローラ３の回転軸線方向における摺擦部材２３の摺擦面２３ｂの両端間の幅）よりも短く設定されている。
【００４２】
図５（ａ）に示す中間転写ベルト１が称呼（中央）の位置にある状態では、常に中間転写ベルト１が両方の摺擦部材２３に対して所定の掛かり幅（本実施例では、例えば２ｍｍ）を有して摺擦する。このように、中間転写ベルト１及び一対の摺擦部材２３は、ステアリングローラ３の回転軸線方向の中央に中間転写ベルト１を均等に位置させた状態での位置関係が、次のようになっている。つまり、中間転写ベルト１の幅方向の両端部が、一対の摺擦部材２３のそれぞれの摺擦面２３ｂの一部を覆う位置関係となっている。したがって、中間転写ベルト１の幅方向における搬送位置にかかわらず、常に中間転写ベルト１の幅方向の両端部の少なくとも一方が摺擦部材２３と接触する。
【００４３】
これに対し、例えば図５（ｂ）に示すようにベルト寄りが発生した状態では、中間転写ベルト１と摺擦部材２３との掛かり幅の関係が、図に向かって左側だけが掛かり幅Ｄを有する偏った状態になる。この状態において、摺擦部材２３は、左側がＦ（ＳＴ）＊Ｄ、右側が０の力を、図４の矢印ＳＴ方向に沿って下向き（図５の紙面奥側）にそれぞれ受ける。このような両方の摺擦部材２３での摩擦力の差が、ステアリング軸線Ｊまわりのモーメント（ステアリングトルク）Ｆ（ＳＴ）＊Ｄを生じさせる原動力である。つまり、図５（ｂ）の状態では、ベルト寄り方向である左側が図４の矢印ＳＴに沿って下がる方向に、ステアリング軸線ＪまわりのモーメントＦ（ＳＴ）＊Ｄが生じる。図５（ｂ）の場合とは逆に図に向かって右側にベルト寄りを生じた場合も同様であり、その場合にはベルト寄り方向である右側が図４の矢印ＳＴに沿って下がる方向に、ステアリング軸線ＪまわりのモーメントＦ（ＳＴ）＊Ｄが生じる。
【００４４】
上述の原理によって生じたステアリングローラ３の舵角の方向は、ベルト寄りを元に戻す方向に合致するため、自動調芯効果が得られる。
【００４５】
ここで、中間転写ベルト１のように画像形成プロセスに関わる無端状のベルトの場合には、急激なステアリング動作がもたらす中間転写ベルト１の幅方向の搬送位置の変化が、画像の主走査方向（感光ドラム１の回転軸線方向）の位置ズレを招く。つまり、本実施例の画像形成装置１００では、カラー画像形成時の各色の相対的な位置ズレが色ズレになる。そこで、本実施例では、摺擦部材２３にテーパー角ψを設け、中間転写ベルト１と摺擦部材２３との間の摩擦係数μＳを比較的低く設定し、急激なステアリング動作を抑制している。具体的には、摺擦部材２３の材質として良好な摺動性を有するＰＯＭ（ポリアセタール）などの樹脂材料を使用し、摩擦係数μＳを０．３程度、テーパー角ψを５〜１０°程度に設定することにより、良好な結果を得ることができる。また、中間転写ベルト１との摩擦帯電による静電的な弊害を考慮して、摺擦部材２３には導電性も付与している。
【００４６】
また、図５（ａ）に示すような本実施例における中間転写ベルト１、ステアリングローラ３、摺擦部材２３の寸法関係も、上記色ズレをもたらす急激なステアリング動作を抑制するのに有利である。図５（ａ）の寸法関係では、常時摩擦力のバランス差を検知できるため、こまめな調芯動作が可能となるからである。
【００４７】
４．張架ローラの幅・径関係
次に、図６を用いて、本実施例における複数の張架ローラの回転軸線方向における端部の位置と直径との関係について説明する。
【００４８】
ここで、アイドラローラ４の直径をＤ１、回転軸線方向における中間転写ベルト１との接触部の長さ（ここでは、「接触部幅」ともいう。）をＬ１とする。また、上流ローラ５の直径をＤ２、接触部幅をＬ２とする。また、駆動ローラ２の直径をＤ３、接触部幅をＬ３とする。なお、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４は、それぞれステアリング軸線Ｊ（中間転写ベルト１の幅方向の搬送位置の称呼の中心線）に対して線対称の形状を有している。また、張架ローラの直径は、張架ローラの中間転写ベルト１との接触部の直径である。
【００４９】
前述したように、本実施例では、中間転写ベルト１の幅方向の端部に摩擦を発生させて中間転写ベルト１の調芯を行っている。そのため、中間転写ベルト１の幅方向の端部の摺擦部材２３によって摺擦される領域であるオーバーラップ部（図５、図６のハッチング部）には、摩擦による負荷がかかる。また、本実施例では、上記Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、いずれも中間転写ベルト１の幅Ｌｂよりも短いため、中間転写ベルト１の幅方向の端部にはアイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２の回転軸線方向の端部による負荷もかかる。
【００５０】
そして、アイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２の回転軸線方向の端部の位置が揃っている（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）場合には、該端部の位置と上記オーバーラップ部とが重なると、中間転写ベルト１の幅方向の端部に負荷を集中させてしまう。つまり、この場合、中間転写ベルト１の幅方向の端部には、摺擦部材２３との摩擦による負荷に加え、張架ローラの端部での応力集中による負荷が、中間転写ベルト１の搬送に伴って発生する。そして、中間転写ベルト１の繰り返し使用量が増加すると、中間転写ベルト１の疲労破壊につながる場合がある。
【００５１】
そこで、本実施例では、アイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２の接触部幅Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、それぞれの張架ローラの直径に応じて変えている。
【００５２】
つまり、中間転写ベルト１を所定のテンションで張架しているとき、中間転写ベルト１の張架ローラの端部と接する箇所では、その張架ローラの直径が小径であるほど応力が高くなる。一方、張架ローラの接触部幅が大きいほど、張架ローラによって中間転写ベルト１にかかる線圧（単位幅あたりの力）が小さくなる。したがって、張架ローラの接触部幅を長くして上記線圧を小さくするのに伴って、中間転写ベルト１の張架ローラの端部と接触する箇所にかかる応力を低減することができる。
【００５３】
このように、本実施例では、単に張架ローラの端部の位置をずらすだけでなく、張架ローラの直径が小さいほど、その張架ローラの接触部幅を大きくする。これにより、張架ローラが小径であるために応力集中しやすい個所を優先的に応力緩和し、中間転写ベルト１の高寿命化を図ることができる。
【００５４】
具体的には、本実施例では、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の直径Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１は、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係となっている。したがって、本実施例では、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の接触部幅Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１が、Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１の関係となるように構成されている。これにより、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の端部の位置（つまり、応力の発生する位置）をずらしつつ、応力集中しやすいより小径の張架ローラについて優先的に応力緩和できるようにしている。
【００５５】
ここで、本実施例において、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の直径Ｄ３、Ｄ２、Ｄ１がＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係となっている理由は、次のとおりである。
【００５６】
まず、本実施例では、駆動ローラ２が中間転写ベルト１に対する駆動入力手段となっている。二次転写部Ｔ２におけるトナー像の重なり不良（色ずれ）を抑制するために、隣り合う感光ドラム１１間のピッチ（回転中心間距離）Ｌｄは、駆動ローラ２の直径Ｄ３の円周長Ｄ３＊πの整数倍とすることが好ましい。例えば、感光ドラム１１間のピッチＬｄ＝１００ｍｍの場合は、Ｄ３＝３１．８４ｍｍ又はＤ３＝１５．９２ｍｍとなるように構成される。したがって、例えば上記ピッチＬｄの画像形成装置１００で用いられる中間転写ベルトユニット２０としては、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４のうち駆動ローラ２は最も直径が大きくなりやすい。また、駆動ローラ２には、対向する二次転写ローラ１７の加圧力によって二次転写部Ｔ２を形成するために、例えば５〜１０ｋｇｆ程度の加圧力が働く。この加圧力による変形を抑制するために、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４のうち駆動ローラ２の直径が最も大きくされている。
【００５７】
次に、上流ローラ５は、中間転写ベルト１の搬送方向においてその上流側に配置されたアイドラローラ４との間では一次転写面、その下流側に配置された駆動ローラ２との間では二次転写面を形成する。一次転写面は、各感光ドラム１１からトナー像が転写される中間転写ベルト１の張り面（平面部）であり、二次転写面は、中間転写ベルト１から記録材Ｓにトナー像を転写させる直前の中間転写ベルト１の張り面（平面）である。そのため、上流ローラ５は、駆動ローラ２のように加圧力などは働かないが、変形した場合には画像に対する影響が大きいため、駆動ローラ２の次に直径が大きくされている。
【００５８】
最後に、アイドラローラ４は、中間転写ベルト１の搬送方向においてその下流側に配置された上流ローラ５との間で一次転写面を形成するが、画像に影響する張り面を１つしか形成していないことなどから、上流ローラ５と比較すると画像に対する影響が小さい。そのため、アイドラローラ５は、駆動ローラ２、上流ローラ５に比べると、相対的に大径にする必要性は低く、コストなどの点からより小径とされる。
【００５９】
部品コストなどを考慮すると、全ての張架ローラを小径化することが望ましいが、張架ローラは機能に応じて大径化されることがある。本実施例では、上述のような理由から、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の直径はＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係とされている。
【００６０】
なお、張架ローラは、一般にガタを有して回転可能に支持される。そのため、ガタによる回転軸線方向の移動に伴って張架ローラの端部位置が重なることが無いように、接触部幅Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の差（Ｌ１−Ｌ２、Ｌ２−Ｌ３）は十分に大きくすることが望まれる。本実施例では、この接触部幅Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の差は、例えば２ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００６１】
このように、本実施例では、画像形成装置１００は、無端状のベルト１と、ベルト１を張架する複数の張架ローラであって、ベルト１の幅方向の搬送位置を調整する傾動可能なステアリングローラ３を含む複数の張架ローラと、を有する。そして、複数の張架ローラのうち、ステアリングローラ以外の張架ローラであって、回転軸線方向におけるベルト１との接触部の長さがベルト１の幅より短いｎ（ｎは２以上の整数）個の張架ローラに関し、次の構成とされている。つまり、ｎ個目の張架ローラの直径をそれぞれＤｎ、ｎ個目の張架ローラの上記接触部の長さをそれぞれＬｎとして、ｎが大きいほどＤｎが大きい場合、ｎが大きいほどＬｎは小さい。また、ｎ個の張架ローラの上記接触部の上記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なる。本実施例では、ｎ個の張架ローラのうち直径が最も大きい張架ローラは、ベルト１に駆動を伝達する張架ローラである。特に、本実施例では、ｎ個の張架ローラは少なくとも３個の張架ローラから成る。そして、ｎ個の張架ローラのうち直径が最も大きい張架ローラは、ベルト１から記録材Ｓにトナー像を転写する転写部Ｔ２を形成する張架ローラである。また、ｎ個の張架ローラのうち直径が２番目に大きい張架ローラは、直径が最も大きい張架ローラとの間でベルト１の張り面（二次転写面）を形成する張架ローラである。また、ｎ個の張架ローラのうち直径が３番目に大きい張架ローラは、直径が２番目に大きい張架ローラとの間でトナー像形成手段によりトナー像が形成されるベルト１の張り面（一次転写面）を形成する張架ローラである。また、本実施例では、ベルト搬送装置２０は、ステアリングローラ３の回転軸線方向の端部に隣接して配置され、移動するベルト１を摺擦してステアリングローラ３を傾動させる力をステアリングローラ３に付与する摺擦部材２３を有する。
【００６２】
なお、ベルト１を張架する複数の張架ローラからｎ個の張架ローラを任意に抽出し、そのｎ個の張架ローラに関して、上記関係を満たしていれば、ベルト１への負荷の集中を緩和する相応の効果が得られる。したがって、ベルト１を張架する複数の張架ローラに、上記関係を満たさない張架ローラが含まれていてよい。例えば、ｎ個の張架ローラとして、直径Ｄ３、接触部幅Ｌ３の駆動ローラ２と、直径Ｄ１、接触部幅Ｌ１のアイドラローラ４とを抽出した場合に、Ｄ３＞Ｄ１のとき、Ｌ３＜Ｌ１の関係を満たすものとする。そして、上流ローラ５の直径Ｄ２が、例えばＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係にあるものとする。この場合に、上流ローラ５の接触部幅Ｌ２が、例えばＬ２＝Ｌ１、Ｌ２＝Ｌ３といった関係となっていても、駆動ローラ２とアイドラローラ４との端部位置が直径に応じてずらされていることで、相応にベルト１に対する負荷の緩和効果を得ることができる。本実施例の構成に加えて、更に任意の接触部幅の張架ローラが追加された構成などについても同様である。
【００６３】
以上説明したように、本実施例によれば、ベルト自動調芯機構部１０によって中間転写ベルト１の安定した走行を実現しつつ、張架ローラによる応力集中を緩和して中間転写ベルト１の高寿命化を図ることが可能となる。そして、中間転写ベルト１のコストダウンなどの目的でその厚みを薄くした場合でも、中間転写ベルト１の剛性の低下による疲労破損を抑制することが可能となる。
【００６４】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例のベルト搬送装置、画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。したがって、本実施例において、実施例１のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００６５】
図７は、本実施例における中間転写ベルトユニット２の概略断面図である。ここで、アイドラローラ４に対する中間転写ベルト１の巻き付き角度をθ１とする。また、上流ローラ５に対する中間転写ベルト１の巻き付き角度をθ２とする。また、駆動ローラ２に対する中間転写ベルト１の巻き付き角度をθ３とする。巻き付き角度は、中間転写ベルト１の搬送方向における張架ローラの表面に対する中間転写ベルト１の接触開始位置及び接触終了位置のそれぞれから張架ローラの回転中心に引いた線のなす角度（ベルトが巻き付いている領域に対応する側の角度）である。なお、実施例１と同様に、アイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２の直径をそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３とし、アイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２のそれぞれの接触部幅をそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３とする。
【００６６】
実施例１で説明したように、部品コストなどを考慮して、例えばＤ３＝Ｄ２＝Ｄ１の関係とされることが考えられる。この場合、アイドラローラ４、上流ローラ５、駆動ローラ２の接触部幅Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、各張架ローラに対する中間転写ベルト１の巻き付き角度に応じて変えることで、実施例１と同様の効果が得られる。これは、巻き付き角度が大きい方が、中間転写ベルト１が張架ローラの端部によって大きな応力集中を受けるためである。
【００６７】
図７に示すように、本実施例では、Ｄ３＝Ｄ２＝Ｄ１、θ３＞θ２＞θ１の関係となるように構成されている。したがって、本実施例では、Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１の関係となるように構成されている。
【００６８】
これにより、駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４の端部の位置（つまり、応力の発生する位置）をずらしつつ、応力集中しやすいより巻き付き角度の大きい張架ローラについて優先的に応力緩和できるようにしている。つまり、本実施例では、単に張架ローラの端部の位置をずらすだけでなく、中間転写ベルト１の巻き付き角度が大きい張架ローラほど、その張架ローラの接触部幅を大きくする。これにより、巻き付き角度が大きいために応力集中しやすい個所を優先的に応力緩和し、中間転写ベルト１の高寿命化を図ることができる。
【００６９】
なお、巻き付き角度は、各張架ローラの配置によって設定することができる。駆動ローラ２、上流ローラ５、アイドラローラ４に対する巻き付き角度θ３、θ２、θ１は、例えば実施例１において直径を異ならせるのと同様の理由で、θ３＞θ２＞θ１の関係とされる。つまり、駆動ローラ２は、中間転写ベルト１に対する駆動入力手段であるので、駆動力の伝達をより良好にするために巻き付き角度が最大とされることがある。また、上流ローラ５は、一次転写面、二次転写面を安定させるために、駆動ローラ２の次に巻き付き角度が大きくされることがある。そして、アイドラローラ４は、駆動ローラ２、上流ローラ５と比較すると、画像への影響が小さいため、巻き付き角度は駆動ローラ２、上流ローラ５と比較して小さくされることがある。
【００７０】
このように、本実施例では、複数の張架ローラのうち、回転軸線方向におけるベルト１との接触部の長さがベルト１の幅より短いｎ個の張架ローラに関し、次の構成とされている。つまり、ｎ個目の張架ローラに対するベルト１の巻き付き角度をそれぞれθｎ、ｎ個目の張架ローラの上記接触部の長さをそれぞれＬｎとして、ｎ個の張架ローラの直径が略同一であり、ｎが大きいほどθｎが大きい場合、ｎが大きいほどＬｎは大きい。また、ｎ個の張架ローラの上記接触部の上記回転軸線方向における端部の位置はすべて異なる。本実施例では、ｎ個の張架ローラのうち巻き付き角度が最も大きい張架ローラは、ベルト１に駆動を伝達する張架ローラである。特に、本実施例では、ｎ個の張架ローラは少なくとも３個の張架ローラから成る。そして、ｎ個の張架ローラのうち巻き付き角度が最も大きい張架ローラは、ベルト１から記録材Ｓにトナー像を転写する転写部Ｔ２を形成する張架ローラである。また、ｎ個の張架ローラのうち巻き付き角度が２番目に大きい張架ローラは、巻き付き角度が最も大きい張架ローラとの間でベルトの張り面（二次転写面）を形成する張架ローラである。また、ｎ個の張架ローラのうち巻き付き角度が３番目に大きい張架ローラは、巻き付き角度が２番目に大きい張架ローラとの間でトナー像形成手段によりトナー像が形成されるベルト１の張り面（一次転写面）を形成する張架ローラである。
【００７１】
以上説明したように、張架ローラの直径が略同一である場合でも、巻き付き角度に応じて接触部幅を変えることで実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００７３】
上述の実施例では、ベルトが中間転写ベルトである場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施例の中間転写ベルトに代えて、記録材を担持して搬送する記録材担持ベルト（搬送ベルト）を備えた直接転写方式の画像形成装置が斯界にて周知である。直接転写方式の画像形成装置では、無端状のベルトで構成された記録材担持体としての記録材担持ベルトに担持されて搬送される記録材に、例えば複数の画像形成部で形成されたトナー像が順次転写される。記録材担持ベルトについても、調芯を行うために摺擦部材を設けることが可能であり、その場合上述の実施例における中間転写ベルトに関するものと同様の問題が生じ得る。したがって、ベルトが記録材担持ベルトである場合も本発明を適用することで、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。同様に、ベルトは、感光体ベルト、静電記録誘電体ベルトなどであってもよい。
【００７４】
また、上述の実施例では、摺擦部材は、ステアリングローラの両端部のそれぞれに隣接して配置されていた。しかし、ベルトが幅方向の一方の端部側に寄る傾向があることが分かっている場合や、意図的に一方の端部側に寄る傾向を有するように構成されている場合など、ステアリングローラの回転軸線方向の一方の端部側にのみ摺擦部材を設ける構成も企図し得る。
【符号の説明】
【００７５】
１          中間転写ベルト
２          駆動ローラ（張架ローラ）
３          ステアリングローラ（張架ローラ）
４          アイドラローラ（張架ローラ）
５          二次転写上流ローラ（張架ローラ）
２０        中間転写ベルトユニット（ベルト搬送装置）
２３        摺動部材
１００      画像形成装置
【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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