(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって現像されたトナー像を像担持体から自らの表面に転写した後、転写体に転写せしめる中間転写ベルトにおいて、
末端に上記ベルト基材と化学結合可能なアルコキシシラン基又は水酸基を有するパーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする次の化１の化学式で示される非晶質フッ素樹脂を、該ベルト基材の表面に化学結合させて、該表面を該非晶質フッ素樹脂膜で被覆したことを特徴とする中間転写ベルト。
【化１】
0004234314.tif 000010
【請求項２】
トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって像担持体上にトナー像を形成する工程と、該像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに転写する工程と、該中間転写ベルト上のトナー像を別の転写体に転写する工程とを実施して、該転写体上に画像を形成する湿式画像形成方法において、
該中間転写ベルトとして請求項１の中間転写ベルトを用いることを特徴とする湿式画像形成方法。
【請求項３】
像担持体と、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに転写した後、別の転写体に転写する転写手段とを備え、該転写体に画像を形成する湿式画像形成装置において、
該中間転写ベルトとして請求項１の中間転写ベルトを設けたことを特徴とする湿式画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の湿式画像形成装置において、
上記像担持体と上記トナー像形成手段と上記中間転写ベルトと上記転写手段とを備える作像手段を一対設け、一方の転写手段によって上記転写体の片面にトナー像を転写させ、もう一方の転写手段によって該転写体の反対面に別のトナー像を転写させるようにしたことを特徴とする湿式画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって現像されたトナー像を像担持体から自らの表面に転写した後、転写体に転写せしめる中間転写ベルト及びこれの製造方法、並びに、この中間転写ベルトを用いる湿式画像形成方法及び湿式画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、湿式画像形成装置においては、中間転写体の表面にフッ素樹脂層を形成することで、その表面からのトナー像の離型性を向上せしめ、中間転写体から記録紙への転写効率を高めることが望ましい。
【０００３】
しなしながら、金属やゴム等からなる中間転写体の表面に安定したフッ素樹脂層を形成することは困難であり、形成したとしてもそのフッ素樹脂層に対して実使用に耐え得る程度の耐久性を発揮させることができなかった。
【０００４】
そこで、特開平７−７２７４０号公報において、フッ素樹脂製の熱圧縮チューブを用いて、中間転写体の表面にフッ素樹脂層を形成した湿式画像形成装置が開示されている。この湿式画像形成装置は中間転写体として中間転写ドラムを備え、これは、直径８０［ｍｍ］のアルミニウム管に４［ｍｍ］厚のエピクロルヒドリンゴム層を形成したドラムに、厚さ１００［μｍ］のＰＦＡ熱圧縮チューブや、厚さ５００［μｍ］のＦＥＰ熱圧縮チューブを１５０［℃］３０［分］の条件で収縮、固定されたものである。かかる中間転写ドラムでは、熱圧縮によってドラム表面に強固に密着せしめたフッ素樹脂層に十分な耐久性を発揮させることができる。なお、上記ＰＦＡは、テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を示している。また、上記ＦＥＰは、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、装置内のレイアウトの制約という観点からすれば、中間転写体としてはドラム方式よりも、様々な形状で配設し得るベルト方式を採用する方が有利である。しかしながら、ベルトは容易に変形してしまうため、フッ素樹脂製の熱圧縮チューブを被覆することはできない。
【０００６】
一方、従来より、フッ素樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、４弗化エチレン樹脂）の粉末を金属母体に塗布した後、３５０［℃］以上で焼成してテフロン層を形成する方法が知られている。しかしながら、この方法も、熱に強い金属材料をドラム基材として使用し得る中間転写ドラムに採用することはできるが、１５０［℃］程度の耐熱性のベルト基材しか用いることのできない中間転写ベルトには採用することができない。
【０００７】
また、ＰＴＦＥや他のフッ素樹脂ポリマーを、ベルト基材に対してその耐熱温度未満の温度で被覆し得る方法もいくつか知られているが、何れの方法でも画像形成の実使用に耐え得る程度の耐久性をフッ素樹脂層に発揮させることができないのが現状である。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表面のフッ素樹脂膜に十分な耐久性を発揮させることができる中間転写ベルト、並びにこれを用いる湿式画像形成方法及び湿式画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これまで、ポリエステル樹脂層とＮＢＲゴム製の表層との２層構造からなる周長１．０［ｍ］のベルト基材に、様々な方法によってフッ素樹脂膜を被覆して中間転写ベルトを形成し、その耐久テストを行ってきた。すると、フッ素樹脂として、旭硝子社製のサイトップ（商品名）やダイキン工業社製のケイ素含有有機フッ素ポリマーを用いた中間転写ベルトでは、ベルト基材上のフッ素樹脂膜に優れた耐久性を発揮させ得ることがわかった。具体的には、かかる中間転写ベルトでは、トナー像の中間転写とクリーニングブレードによるクリーニングとを２００００回以上実施しても、フッ素樹脂膜を剥離することなく、良好な転写効率を維持することができた。上記サイトップやケイ素含有有機フッ素ポリマーの主成分は非晶質フッ素樹脂であり、基材と物理的にではなく化学結合するという特徴がある。よって、非晶質フッ素樹脂をベルト基材と化学結合させたフッ素樹脂膜では、十分な耐久性を発揮させ得ることがわかった。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって現像されたトナー像を像担持体から自らの表面に転写した後、転写体に転写せしめる中間転写ベルトにおいて、末端に上記ベルト基材と化学結合可能なアルコキシシラン基又は水酸基を有するパーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする次の化２の化学式で示される非晶質フッ素樹脂を、該ベルト基材の表面に化学結合させて、該表面を該非晶質フッ素樹脂膜で被覆したことを特徴とするものである。
【化２】
0004234314.tif 000002
【００１４】
この中間転写ベルトにおいては、ベルト基材と強固に化学結合したフッ素樹脂膜に対し、画像形成に耐え得るのに十分な耐久性を発揮させることができる。
【００１６】
また、この中間転写ベルトにおいては、非晶質フッ素樹脂であるパーフルオロポリエーテル鎖をベルト基材に化学結合させることで、該パーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする非晶質フッ素樹脂膜に対し十分な耐久性を発揮させることができる。なお、パーフルオロポリエーテル鎖は、上述の耐久テストに用いたケイ素含有有機フッ素ポリマーの主成分である。
【００１８】
また、この中間転写ベルトにおいては、パーフルオロポリエーテル鎖の末端のアルコキシシラン基、水酸基又はカルボン酸基をベルト基材に化学結合させることで、該該パーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする非晶質フッ素樹脂膜に対して十分な耐久性を発揮させることができる。なお、上述の耐久テストに用いたケイ素含有有機フッ素ポリマーは、その主成分であるパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン基、水酸基又はカルボン酸基を有しており、これをベルト基材に化学結合させることで安定した非晶質フッ素樹脂膜として定着する。
【００１９】
請求項２の発明は、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって像担持体上にトナー像を形成する工程と、該像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに転写する工程と、該中間転写ベルト上のトナー像を別の転写体に転写する工程とを実施して、該転写体上に画像を形成する湿式画像形成方法において、該中間転写ベルトとして請求項１の中間転写ベルトを用いることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３の発明は、像担持体と、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤によって該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに転写した後、別の転写体に転写する転写手段とを備え、該転写体に画像を形成する湿式画像形成装置において、該中間転写ベルトとして請求項１の中間転写ベルトを設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
これら湿式画像形成方法や湿式画像形成装置では、中間転写ベルト表面の非晶質フッ素樹脂膜によって良好な転写効率を得ることができるとともに、該非晶質フッ素樹脂膜の十分な耐久性によってその転写効率を継続して維持することができる。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記像担持体と上記トナー像形成手段と上記中間転写ベルトと上記転写手段とを備える作像手段を一対設け、一方の転写手段によって上記転写体の片面にトナー像を転写させ、もう一方の転写手段によって該転写体の反対面に別のトナー像を転写させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
この湿式画像形成装置においては、それぞれの像担持体上から対応する中間転写ベルトにトナー像が転写される際、液体現像剤中の各トナーが電気泳動によって中間転写ベルトに向けて押し付けられて互いの付着力を高めることで、トナーの固まりを形成する。これらトナーの固まりは、各トナー間よりも弱い付着力で、中間転写ベルトの離型性に優れたフッ素樹脂膜に付着している。このように付着したトナーの固まりは、電界の静電力の作用を受けて転写体に転写される際、個々のトナーとしてではなく固まり全体として転写体に向けて電気泳動する。このため、個々のトナーの電気泳動がトナー間に生ずる液体キャリアの乱流によって妨げられるというようなことがなくなり、個々のトナーとして電気泳動する場合よりも泳動速度が速まる。一方の中間転写体から転写体の片面にトナー像が転写される際、該トナー像はこのように泳動速度が速まって速やかに転写される。この後、もう一方の中間転写体から転写体の反対面にトナー像が転写される際に、このトナー像と、先に片面に転写されたトナー像とが同極性に帯電している場合、電界によって前者のトナー像に対して転写体に向かう順方向の静電力が付与される一方で、後者のトナー像に該片面から離れるような逆方向の静電力が付与されてしまう。このような逆方向の静電力が作用すると、先に転写体の片面に転写されたトナー像が転写ローラ等に逆転写されてしまうおそれがある。ところが、本湿式画像形成装置においては、このトナー像中における個々のトナーの逆転写を開始させる前に、もう一方の中間転写ベルトのフッ素樹脂層上に形成されたトナー像をトナーの固まりとして転写体の反対面に速やかに転写することができる。かかる構成においては、従来のように、トナー像の逆転写を抑えるべく、片面にトナー像が転写された転写体を定着装置に通してから転写装置にスイッチバックさせてその反対面にトナー像を転写したり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写体の両面にトナー像を転写することができる。
なお、トナーの固まりが固まり全体として電気泳動すると、個々のトナーとして電気泳動するよりも泳動速度が速まるという現象は、本発明者らの行ったトナー泳動試験によって確認されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を適用した中間転写ベルトの製造方法（以下、ベルト製造方法という）の一実施形態について説明する。
本発明者らは、次の表１に示されるような各条件により、ポリエステル樹脂層とＮＢＲゴム製の表層との２層構造からなる周長１．０［ｍ］のベルト基材に特殊な表面処理を施して中間転写ベルトを形成し、その耐久テストを行ってみた。
【表１】
0004234314.tif 000003
【００２５】
表１において真空成膜とは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粉末を揮発させてベルト基材に吸着させる方法である。また、ＲＦ４０Ｗは、スパッタするときの周波数のエネルギーが４０［ｗ］であることを示している。
【００２６】
サイトップ（商品名）は、次の化学式で示される物質であり、パーフルオロアルケニルビニルエーテルの環化重合体からなるフッ素樹脂を主成分としている。
【化３】
0004234314.tif 000004
この物質は、ヘテロ環構造を有するため結晶化しない（Ｔｇ＝１０８℃）。よって、パーフルオロカーボン溶液で希釈が可能であり、溶媒除去によってサブミクロンオーダーの薄膜を形成することができる。
【００２７】
テフロン（登録商標）ＡＦ（商品名）は、次の化学式で示される物質であり、テトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体からなる。
【化４】
0004234314.tif 000005
この物質は、サイトップに近い特性を発揮する。
【００２８】
ＴＳＬＢ８２３３（商品名）は、次の化学式で示されるフルオロアルキルシランである。
【化５】
0004234314.tif 000006
この物質は、メトキシシラン側がベルト基材等の基板酸化物だけでなく、分子相互に結合して表面上に２次元ネットワークを作り、強固な単分子膜を形成する。
【００２９】
ＰＦＰＥはフッ素パーフルオロポリエーテル（ＰｅｒＦｌｕｏｒｏＰｏｌｙＥｔｈｅｒ）を示し、これは周知の通りフッ素樹脂である。
【００３０】
ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡは、次の化学式で示される物質であり、片末端にアルコキシシラン基を有するパーフルオロポリエーテル鎖を主成分としている。
【化６】
0004234314.tif 000007
この物質は、パーフルオロポリエーテル片末端がアルコキシシラン基で変性されたもので、この部分がベルト基材と化学結合する。主鎖中に酸素を含み、サイトップなどと同じ非晶質であるが、室温では液体のような振る舞い（基材に固定されている末端を中心として主鎖が面内回転することが知られている）をする。なお、この振る舞いについては、後述のケイ素含有有機フッ素ポリマーＢ、Ｃも同様である。
【００３１】
ケイ素含有有機フッ素ポリマーＢは、次の化学式で示される物質であり、片末端に水酸基を有するパーフルオロポリエーテル鎖を主成分としている。
【化７】
0004234314.tif 000008
【００３２】
ケイ素含有有機フッ素ポリマーＣは、次の化学式で示される物質であり、片末端にカルボン酸基を有するパーフルオロポリエーテル鎖を主成分としている。
【化８】
0004234314.tif 000009
【００３３】
以上のように、サイトップ、テフロンＡＦ、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ非晶質フッ素樹脂である。但し、サイトップやテフロンＡＦが固体であるのに対し、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ、Ｃはそのガラス転移点温度（Ｔｇ）が−２０［℃］以下であり、室温では液体のような性状となる。このような性状であっても、その末端のアルコキシシラン基、水酸基あるいはカルボン酸基がベルト基材のＮＢＲゴムと強固に化学結合しているので、ベルト基材表面を流れ落ちるようなことはない。
【００３４】
サイトップやテフロンＡＦについては、ベルト基材のＮＢＲゴム層にプライマー処理を施してからコーティングした。
【００３５】
また、サイトップ、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ、Ｃについては、ベルト基材に塗布した後、１２０〜１３０［℃］、３０〜６０［分］の条件で焼成して定着せしめた。この条件であれば、ベルト基材を熱変性させるようなことはない。
【００３６】
なお、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ、Ｃに共通する化学構造については、ダイキン工業社の特許第２８７４７１５号（登録日：平成１１年１月１４日）に開示されている。
【００３７】
耐久テストについては、表１に示した各条件でベルト基材上に形成した薄層を、中間転写ベルト用のクリーニングゴムブレードで擦ることによって行った。この耐久テストにおいて、１０、０００回のブレード摺擦を実施したところ、薄層の剥離が認められなかったのは、表１中のテスト結果の項目に「○」を付した条件で作成した６種類の中間転写ベルトだけであった。更に、これら６種類の中間転写ベルトに対し、ブレード摺擦を２０、０００回まで延長したところ、ＴＳＬＢ８２３３（フルオロアルキルシラン）で薄層を形成したものでは、撥油性の低下が認められ、薄層の劣化が示唆された。
【００３８】
残りの５種類の中間転写ベルトでは、上記薄層として、何れも非晶質フッ素樹脂を主成分とするフッ素樹脂膜がベルト基材のＮＢＲゴムと強固に化学結合しているため、２０、０００回以上のブレード摺擦にも耐え得る良好な耐久性を発揮したと考えられる。
【００３９】
よって、表１に示した各条件のうち、これら５種類の中間転写ベルトを製造するための条件を用いれば、耐久性に優れたフッ素樹脂膜を中間転写ベルトの表面に被覆することができる。
【００４０】
なお、サイトップ、テフロンＡＦ、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ、Ｃに用いられている非晶質フッ素樹脂に限らず、他の非晶質フッ素樹脂であっても、ベルト基材のＮＢＲゴムに化学結合させることができれば、同様の結果が得られると考えられる。
【００４１】
また、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ又はＣを用いるベルト製造方法では、ＮＢＲゴム層にプライマー処理を施す工程が不要であるため、サイトップやテフロンＡＦを用いるベルト製造方法よりも、製造コストを抑えることができる。
【００４２】
次に、本発明を適用した湿式画像形成装置として、電子写真方式の湿式プリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図において、このプリンタは、作像ユニット１３、２次転写対向ローラ２０、給紙カセット１１、レジストローラ対１２、定着装置２２などを備えている。
【００４３】
［作像ユニット］
作像ユニット１３は、２つの作像装置１４、１５、光書込ユニット３、中間転写ベルト１６、駆動ドラム１７、張架ドラム１８、電源１９などを備えている。
【００４４】
上記中間転写ベルト１６は、厚さ０．３［ｍｍ］の無端ベルト状のポリエステル樹脂フイルムと、厚さ０．３５［ｍｍ］のＮＢＲゴム層との２層構造からなるベルト基材に、厚さ１．０［μｍ］の非晶質フッ素樹脂膜が被覆されたエンドレスベルトであり、体積固有抵抗値が約１０８［Ωｃｍ］に調整されている。非晶質フッ素樹脂膜は、上述のサイトップ、テフロンＡＦ、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ又はＣによってＮＢＲゴム層上に形成された厚さ１．０［μｍ］の被膜である。
【００４５】
上記駆動ドラム１７と張架ドラム１８とはこの中間転写ベルト１８を張架し、これを、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる駆動ドラム１７の回転に伴って図中矢印方向に無端移動させる。
【００４６】
２つの上記作像装置１４、１５は、それぞれ、感光体ドラム１、コロナ帯電器２、転写ローラ４、除電手段５、ドラムクリーニング装置６、現像装置５０などから構成されている。また、これら作像装置１４、１５は、１つの光書込ユニット３を共有するようになっている。
【００４７】
上記作像装置１４では、次のような作像プロセスが行われる。即ち、図中矢印方向に回転しながらコロナ帯電器２によって所定電位に一様に帯電せしめられた感光体ドラム１表面の一部が、画像情報に基づいて駆動する光書込ユニット３によってレーザー露光される。露光された部分は、帯電電位が減衰せしめられて静電潜像になった後、現像装置５０との対向位置である現像領域まで移動する。
【００４８】
作像装置１４の現像装置５０内には、シリコンオイル等の絶縁性液体からなる液体キャリア中に、１５［ｗｔ％］のトナーと、適当量の電荷付与剤ＣＣＡとが分散された粘度１００［ｃＳｔ］の液体現像剤が収容されている。かかる液体現像剤を用いるプリンタは、本発明者らによって近年開発されたものであり、それ以前は、粘度数［ｃＳｔ］、トナー濃度１〜３［％］という低粘度低濃度の液体現像剤を用いるものしかなかった。
【００４９】
液体現像剤中のトナーは、液体キャリア中で正極性に帯電している。現像装置５０内の現像ローラ５１は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、その表面に液体現像剤を担持する。この現像ローラ５１には、図示しない電源によって現像バイアスが印加されており、これによって感光体ドラム１と間の現像領域に現像電界が形成される。現像領域まで移動した上記静電潜像は、この現像電界によって反転現像されてトナー像となる。具体的には、現像領域では、現像ローラ５１と感光体ドラム１の静電潜像との間に位置するトナーが、現像ローラ５１側から感光体ドラム１側に向かう静電力を受け、静電潜像に向けて電気泳動する。そして、静電潜像に付着してトナー像を形成する。一方、現像ローラ５１と感光体ドラム１の地肌部との間に位置するトナーは、反対方向に向かう静電力を受け、現像ローラ５１の表面に向けて電気泳動する。この電気泳動により、感光体ドラム１の地肌部はトナー付着のない非画像部となる。
【００５０】
上記感光体ドラム１と上記転写ローラ４とは、中間転写ベルト１６を間に挟み込みながら互いに順方向に回転して１次転写ニップを形成している。現像領域で反転現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、この１次転写ニップに挟まれる。１次転写ニップには、図示しない電源から転写ローラ４に印加される転写バイアスの影響によって転写電界が形成されており、トナー像はこの転写電界やニップ圧などの作用によって感光体ドラム１から中間転写ベルト１６に１次転写される。トナー像中のトナーはバインダー樹脂を主成分としており、この１次転写の際、転写電界の影響によって中間転写ベルト１６の表面に向けて押し付けられて圧縮されることで、互いの付着力を高め、強固なトナーの固まりとなる。
【００５１】
１次転写ニップを通過した感光体ドラム１表面は、除電手段５によって除電された後、その表面に付着している転写残トナーがドラムクリーニング装置６のクリーニングブレードによってクリーニングされる。
【００５２】
上記作像装置１５においても、作像装置１４と同様の作像プロセスによって感光体ドラム１にトナー像が形成される。但し、作像装置１５の現像装置５０は、感光体ドラム１上の静電潜像を作像装置１４の現像装置５０とは異なる色に現像する。液体現像剤中のトナーの色が異なっているのである。この異なった色のトナー像を、作像装置１４によって中間転写ベルト１６上に転写されたトナー像に重ね合わせて１次転写する。この１次転写により、先に中間転写ベルト１６上に形成されたトナーの固まりに他色のトナーの固まりが押し付けられて一体化し、中間転写ベルト１６上には２色のトナーの固まりから構成される２色トナー像が形成される。この２色トナー像は、中間転写ベルト１６の回転に伴って後述の２次転写ニップに進入する。
【００５３】
上記張架ドラム１８には、電源１９によって直流でプラス極性の２次転写バイアスが印加される。
【００５４】
［２次転写対向ローラ］
２次転写対向ローラ２０は、張架ドラム１８との間に中間転写ベルト１６を挟み込みながら、張架ドラム１８と順方向に回転して２次転写ニップを形成している。この２次転写ニップでは、張架ドラム１８に印加される２次転写バイアスの影響によって２次転写電界が形成されている。
【００５５】
［給紙カセット］
給紙カセット１１は、中間転写ベルト１６に形成された２色トナー像が２次転写ニップに進入するタイミングを見計らって、２次転写ニップに向けて転写紙Ｐを送り出す。このような送り出しにより、２次転写ニップでは、２色トナー像と転写紙Ｐとが重ね合わされる。そして、ニップ圧や上記２次転写電界の影響を受けて２色トナー像が転写紙Ｐ上に一括して２次転写される。
【００５６】
なお、２次転写ニップを通過した中間転写ベルト１６表面に付着している残留トナーや液体キャリアは、図示しないクリーニングブレードによってクリーニングされる。
【００５７】
［定着装置］
定着装置２２は、互いに当接しながら図示しない駆動手段によって互いに順方向に回転せしめられる加熱ローラ２３、加圧ローラ２４を備えている。２次転写ニップで２色トナー像が転写せしめられた転写紙Ｐは、これらローラによって形成される定着ニップに送り出され、ここでニップ圧を印加されながら加熱ローラ２３での加熱によって２色トナー像が定着せしめられる。そして、図示しない排出機構を経て機外へと排出される。
【００５８】
［現像装置］
図２は本実施形態に係るプリンタの現像装置５０を示す概略構成図である。この現像装置５０は、ポンプ部５７と、タンク部５９と、現像部６０とから構成されている。
【００５９】
上記ポンプ部５７は、上記タンク部５９と上記現像部６０とを連通させるように配設され、連通路の途中に、ゴムなどの弾性材料で構成されたインペラー５８を備えている。図示しない駆動手段によって回動可能なこのインペラー５８は、非回転時には上記連通路の内壁に密着して連通路を遮断する。また、正転時や逆転時には、そのペラーによって液体現像剤１５０に推進力を与え、タンク部５９と現像部６０との間で液体現像剤１５０を搬送する。具体的には、インペラー６０は、現像装置本体が待機状態に入る直前に逆転し、現像部６０内の液体現像剤１５０をタンク部５９内に全て搬送する。また、現像動作に入る直前や現像動作中には適宜正転し、現像部６０内に適量の液体現像剤１５０を補充する。この補充は、現像部６０内の液位を検知する図示しない液位検知手段の検知結果に基づいて制御される。
【００６０】
上記タンク部５９には、モータ５６によって水平方向に回転駆動される攪拌翼５５が配設され、これにより、タンク内に貯留されている液体現像剤１５０が攪拌される。
【００６１】
上記現像部６０は、現像ローラ５１、塗布ローラ５２、クリーニングブレード５３、メータリングブレード５４などを備えている。現像ローラ５１と塗布ローラ５２とは、互いにカウンター方向に回転しながら当接して塗布ニップを形成するようになっている。塗布ローラ５２は、回転に伴って現像部６０内の液体現像剤１５０を汲み上げる。汲み上げられた液体現像剤１５０の膜は、塗布ローラ５２に当接するメータリングブレード５４によって膜厚が規制された後、上記塗布ニップに挟まれることでその一部が現像ローラ５１に塗布されて現像液薄層となる。そして、現像ローラ５１の回転に伴い、図示しない感光体ドラムとの対向位置である現像領域に搬送され、ここで現像に寄与する。現像領域を通過した現像ローラ５１表面に残留する現像液薄層は、クリーニングブレード５３によってクリーニングされ、上記タンク部５９に戻される。
【００６２】
以上の構成の本プリンタにおいて、中間転写ベルト１６を、上述のサイトップ、テフロンＡＦ、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ又はＣによって非晶質フッ素樹脂膜が形成された５種類のものに順次交換しながら、その２次転写率を測定した。
【００６３】
２次転写率の測定については、次のようにして行った。即ち、まず、給紙カセット１１に転写紙Ｐをセットしない状態で装置を作動させ、中間転写ベルト１６上に２色トナー像が重ね合わせて１次転写された時点で装置を強制的に停止させた。そして、中間転写ベルト１６から透明粘着テープへと２色トナー像を移し取り、この透明粘着テープを白紙に張り付けてその画像（光学反射）濃度を測定し、結果を２次転写前画像濃度とした。次に、給紙カセット１１に転写紙Ｐをセットして装置を作動させ、中間転写ベルト１６から転写紙Ｐへの２色トナー像の２次転写が終了した時点で装置を強制的に停止させた。そして、クリーニング前の中間転写ベルト１６に残っている残トナー画像を透明粘着テープに移し取り、同様にして画像濃度を測定して、結果を２次転写残画像濃度とした。以上のようにして２次転写前画像濃度と２次転写残画像濃度とを得た後、次の数１で示される式に基づいて２次転写率を求めた。
【数１】
２次転写率＝（２次転写前画像濃度−２次転写残画像濃度）／２次転写前画像濃度
【００６４】
５種類の中間転写ベルト１６による二次転写率はすべて９８［％］以上であり、優れた転写効率が発揮された。
【００６５】
そこで、本プリンタにおいては、中間転写ベルト１６として、上述のケイ素含有有機フッ素ポリマーＡ、Ｂ又はＣによって非晶質フッ素樹脂膜を形成したものを採用している。以上の構成の本プリンタにおいては、中間転写ベルト１６表面の非晶質フッ素樹脂膜によって良好な転写効率を得ることができるとともに、この非晶質フッ素樹脂膜の十分な耐久性によってその転写効率を継続して維持することができる。
【００６６】
次に、このプリンタに１パス両面転写方式を採用した実施例のプリンタについて説明する。但し、このプリンタについて説明する前に、従来の両面転写方式について簡単に説明しておく。
【００６７】
一般に、同じ帯電極性のトナーから構成される２つのトナー像を互いに向かい合わせるようにして転写紙の両面に転写することは困難である。例えば、図３に示すように、転写紙Ｐの両面に転写すべく、それぞれ負極性に帯電したトナーＴから構成されるトナー像が形成された２つの中間転写ドラム８０、８１を当接させて順方向に回転させながら、転写紙Ｐを両ドラム間に挟み込ませたとする。このとき、一方のトナー像が中間転写ドラム８０上から転写紙Ｐのおもて面（図中上側の面）に転写されるためには、負極性のトナーＴに対して中間転写ドラム８０から中間転写ドラム８１に向かう方向（矢印Ａ方向）の静電力を付与する電界が両ドラム間に形成されなければならない。一方、中間転写ドラム８１上から転写紙Ｐの裏面（図中下側の面）に別のトナー像が転写されるためには、負極性のトナーＴに対してこれとは反対側の方向（矢印Ｂ方向）の静電力を付与する電界が両ドラム間に形成されなければならない。しかし、両ドラム間に互いに逆向きの電界を同時に形成することは不可能である。仮に、交番電界を形成して対処しようとしても、電界の向きを途中で逆転させてしまうため、逆転時に何れか一方のトナー像を転写紙Ｐからドラムに向けて逆転写してしまう。また、転写紙Ｐのおもて面だけにトナー像を転写した後、転写紙Ｐを反転させて裏面に別のトナー像を転写する場合でも、２回目の転写の際には図３に示した状態になるため、おもて面に転写したトナー像を逆転写してしまう。
【００６８】
そこで、転写紙等の転写体を転写装置と定着装置とに通してその一方の面だけにトナー像を定着せしめた後、転写体を反転させてから再び転写装置と定着装置とに戻して転写体の両面にトナー像を転写するいわゆるスイッチバック両面転写方式を採用した画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、一回目の転写工程で転写したトナー像に逆電界を作用させてしまう２回目の転写工程に先立ち、このトナー像を転写体に定着させておくので、２回目の転写工程におけるトナー逆転写を抑えて良好な両面転写を実現することができる。
【００６９】
しかしながら、この画像形成装置においては、転写体を反転させて再び転写装置に戻すための複雑なスイッチバック機構が必要になったり、転写体のスイッチバックによって両面転写の高速化が困難になったりするという不具合があった。
【００７０】
そこで、互いに帯電極性の異なるトナーから構成されるトナー像をそれぞれ個別に担持する一対の像担持体を用いて、転写体の両面にトナー像を転写させるようにした画像形成装置が提案されている。この画像形成装置では、例えば、図４に示すように、２回目の転写工程あるいは両面同時転写工程において、転写紙Ｐを介して互いに極性の異なるトナー像を対向させる。このように対向させた状態で、転写紙Ｐの一方の面上で負極性に帯電しているトナーＴに対して転写紙Ｐに向かう方向の静電力を付与する電界を形成すると、反対面で正極性に帯電しているトナーＴに対しても転写紙Ｐに向かう方向の静電力を付与することができる。このため、一方のトナー像を予め転写紙Ｐに定着させておく必要がなくなり、転写紙Ｐをスイッチバックさせることなく１パスでの両面転写を行って、上述のような不具合を解消することができる。
【００７１】
しかしながら、この画像形成装置では、極性の異なるトナー像を形成するための一対の感光体ドラム、光書込ユニット、現像ユニットなどについて、それぞれの対で共通仕様のものを用いることができず、トナーの極性に見合った仕様にしなければならない。このため、同じ帯電極性のトナーだけを用いるものに比べ、部品の種類数が遙かに多くなってメンテナンス性が悪くなるという不具合があった。また、互いに帯電極性が異なるだけで色等の外見は殆ど変わらないトナーを区別して管理しなければならず、このことがメンテナンス性をより一層悪くしていた。
【００７２】
そこで、同じ帯電極性のトナーを用いて転写体の両面に転写するための２つのトナー像を形成し、何れか一方を転写体に転写する前にコロナチャージャーによって逆極性に帯電させるようにした画像形成装置も提案されている。この画像形成装置によれば、同じ帯電極性のトナーだけを用いるので、上述のようなメンテナンス性の悪化を解消することができる。しかも、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させ、転写時には、互いに極性の異なるトナー像を両者間に介在する転写体に向けてそれぞれ静電的に移動させる。このため、一方のトナー像を予め転写体に定着させておく必要はなく、１パスでの両面転写を行うことができる。
【００７３】
しかしながら、この画像形成装置では、一方のトナー像の極性を逆転させる際にコロナ放電によってトナーを周囲の非画像部に飛び散らせていわゆるトナー散りを形成し易いという不具合があった。
【００７４】
以上のように、従来の両面転写方式では、どれも一長一短があり、上述した全ての不具合を解消し得るものはなかった。
【００７５】
［実施例１］
図５は、本実施例に係るプリンタの概略構成図である。図において、このプリンタは、第１作像ユニット１３ａ、第２作像ユニット１３ｂという２つの作像ユニットを備えている。これら作像ユニットの中間転写ベルト１６ａ、１６ｂは、それぞれ、上述のケイ素含有有機フッ素ポリマーＡの２０［ｗｔ％］溶液がＮＢＲゴム層にスプレー塗布された後、１３０［℃］６０［分］の条件で焼成された厚さ１．０［μｍ］の非晶質フッ素樹脂膜を有している。また、張架ローラ１８ａ、１８ｂとともに２次転写ニップＮ１、Ｎ２を形成する２次転写対向ローラ２０ａ、２０ｂは、直径６０［ｍｍ］の金属ローラに、厚さ０．３５［ｍｍ］のヒドリンゴム層が形成されたものに、同様の非晶質フッ素樹脂膜が被覆された構成となっている。
【００７６】
中間転写ベルト１６ａ、１６ｂ、２次転写対向ローラ２０ａ、２０ｂは、それぞれ、厚さ３［ｍｍ］、硬度７０［度］のウレタンゴム製の図示しないクリーニングブレードによってクリーニングされる。
【００７７】
以上の構成の本プリンタを用いて、１０、０００枚の転写紙Ｐに対して２色トナー像を両面転写してみたところ、全ての転写紙Ｐにおいて、裏面の２色トナー像を逆転写させることなく、両面の２色トナー像ともに９６［％］という優れた２次転写率が実現された。
【００７８】
優れた２次転写率が安定して実現されたのは、１０、０００枚の両面転写中に、中間転写ベルト１６ａ、１６ｂの非晶質フッ素樹脂膜がまったく剥離しなかったか、あるいは部分的に微小に剥離しても、周囲に存在するパーフルオロポリエーテル鎖が剥離部分に移動してＮＢＲゴム層と新たに化学結合したためと考えられる。
【００７９】
また、転写紙Ｐの裏面に２次転写した未定着の２色トナー像に対して次の２次転写ニップＮ１で逆電界を作用させているにもかかわらず、これを逆転写させるとなく、転写紙Ｐへの両面転写が可能になった理由は次のように考えられる。即ち、本発明者らは、プリンタに用いられている液体現像剤中におけるトナーの電気泳動の様子を観察すべく、図６に示すような泳動試験装置を試作した。図において、この泳動試験装置１００は、透明なガラス板１０１、これの表面に積層されたＴ字状の透明な第２電極１０２、泳動ギャップＧ１を介してこの第２電極１０２と線対称の姿勢をとるようガラス板１０１に積層されたＴ字状の透明な第１電極１０３などを備えている。これら第１電極１０３、第２電極１０２の材料にはそれぞれＩＴＯ（インジウム酸化スズ）が用いられている。０．１５［μｍ］の厚みで積層された第２電極１０２の端には導電性テープ１０５が導通可能に接続されており、この導電性テープ１０５は更に電源１０６に接続されている。また、同様の厚みで積層された第１電極１０３の端には、接地された導電性テープ１０４が接続されている。
【００８０】
かかる構成の泳動試験装置１００を用いて、正極性（＋極性）に帯電したトナーが絶縁性液体キャリア中に１５［ｗｔ％］濃度で分散された粘度１００［ｃＳｔ］の液体現像剤についてトナーの泳動試験を行った。具体的には、図７に示すように、液体現像剤１５０を上記泳動ギャップＧ１に滴下して２０［μｍ］程度の厚みになるようにスクイズした後、５０倍の対物レンズを搭載した高速度ビデオカメラ１０８と、非発熱性の光源であるコールドライト１０７との間に泳動試験装置１００を配設した。そして、上記電源１０６から＋１０００［Ｖ］の直流電圧を出力させ、上記第２電極１０２側から上記第１電極１０３側に電気泳動するトナーを、上記高速度ビデオカメラ１０８（Kodak high speed filming camera Model 4540）によって撮影した。
【００８１】
すると、上記電源１０６から直流電圧を出力した直後から、上記第１電極１０３に向けてのトナーの電気泳動が始まり、数百ｍｓｅｃ後には、図８に示すように、大部分のトナーが第１電極１０３側に集結した。このとき、トナーの集結する第１電極１０３は上記２次転写ニップＮ２における転写紙Ｐに相当し、トナーの離れる第２電極１０２は中間転写ベルト１６ｂ（但し、非晶質フッ素樹脂層は形成されていない）に相当する。
【００８２】
このように集結したトナーに対して逆電界を作用させるべく、上記電源１０６からの出力電圧値を＋１０００［Ｖ］から−１０００［Ｖ］に切り替えた。すると、切り替えた直後からトナーの逆泳動が始まるというようなことはなく、若干のタイムラグが経過した後にトナーの逆泳動が始まった。しかも、全てのトナーが一斉に逆泳動を開始するのではなく、図９に示すように、集結したトナーの固まりの表面から少しずつトナーが離間して逆泳動し始めた。このように少しずつ逆泳動が開始されるのは、トナーの固まりと第１電極１０３との付着力がトナー間の付着力よりも優っているためと考えられる。なお、図９は、電圧切り替え後から４０［ｍｓｅｃ］後の状態を示している。
【００８３】
次に、本発明者らは、上記第１電極１０３の表面に非晶質のフッ素樹脂膜を上述のケイ素含有有機フッ素ポリマーＡによってコーティングして同様の泳動試験を試みた。すると、図１０に示すように、数百ｍｓｅｃ後にトナーが第１電極１０３側に集結するのは先の泳動試験と同様であるが、逆電界を作用させた直後から、集結していたトナーが固まりのまま全体的に逆泳動を開始した。そして、図１１に示すように、４０［ｍｓｅｃ］後には第２電極１０２側に到達した。第１電極１０３側へのトナーの電気泳動（転写）には数百ｍｓｅｃ要したのに対し、第２電極１０２側への逆泳動にはその１／１０程度の時間で済んだのである。個々のトナーが個別に電気泳動する際には各トナー間に液体キャリアの乱流が発生してトナーの電気泳動を妨げるのに対し、各トナーが固まりとして全体的に電気泳動する際にはかかる乱流が発生しないため、泳動時間が速まったと考えられる。また、個々のトナーが固まりのまま全体的に電気泳動を開始したのは、物質を極めて付着させ難いフッ素樹脂層とトナーとの付着力がトナー間の付着力よりも遙かに弱く、トナーの固まりが非晶質フッ素樹脂層から容易に離間できたためと考えられる。
【００８４】
第２作像ユニット１３ｂにおいて、中間転写ベルト１６ｂに２色トナー像が重ね合わせて２次転写される際、液体現像剤中の各トナーは電気泳動によって中間転写ベルト１６ｂに向けて押し付けられて互いの付着力を高めることで、トナーの固まりを形成する。これらトナーの固まりは、各トナー間よりも弱い付着力で、中間転写ベルト１６ｂの離型性に優れた非晶質フッ素樹脂膜に付着している。このように付着したトナーの固まりは、２次転写ニップＮ２で転写紙Ｐの裏面に２次転写される際、個々のトナーとしてではなく固まり全体として転写紙Ｐに向けて電気泳動する。このため、転写紙Ｐの裏面に速やかに２次転写される。
【００８５】
この２次転写の後、転写紙Ｐの裏面上の２色トナー像は第１作像ユニット１３ａの２次転写ニップＮ１内で逆電界の条件下におかれるが、転写紙Ｐに対してトナー間よりも強い付着力で付着しているため、上述の泳動試験のようにある程度のタイムラグが経過した後に、個々のトナー粒子の逆泳動を開始させる。一方、中間転写ベルト１６ａ上の２色トナー像は、離型性に優れた非晶質フッ素樹脂膜からトナーの固まりとして速やかに離間し、転写紙Ｐのおもて面まで極めて短時間で電気泳動する。このため、転写紙Ｐの裏面の２色トナー像中における個々のトナーの逆転写を開始させる前に、中間転写ベルト１６ａ上の２色トナー像の転写を終えることができたと考えられる。
【００８６】
更に、仮に転写紙Ｐの裏面のトナーの逆泳動を開始させたとしても、離型性に優れた非晶質フッ素樹脂膜を有する２次転写対向ローラ２０ａには容易に付着することができず、このことが逆転写を更に抑えたと考えられる。
【００８７】
以上の構成の本プリンタによれば、従来のように、トナー像の逆転写を抑えるべく、片面にトナー像が転写された転写体を定着装置に通してから転写装置にスイッチバックさせてその反対面にトナー像を転写したり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写紙Ｐの両面に２色トナー像を転写することができる。
【００８８】
［実施例２］
実施例１では、中間転写ベルト１６ａ、１６ｂ、２次転写対向ローラ２０ａ、２０ｂとして、それぞれケイ素含有有機フッ素ポリマーＡによる被膜を形成したものを用いたが、これらを上述のサイトップによる被膜を形成したものに交換して同様の画像形成を行ってみた。サイトップによる被膜については、次のようにして形成した。即ち、まず、ベルト基材やローラ基材に対し、プライマーとして武田薬品社製のポリウレタンエマルジョンタイプ（Ｗシリーズ）をワイヤーバーでコートした。そして、このコート層を１２０［℃］で1時間乾燥して厚さ１．５［μｍ］のアンダーコート層を作製した。次に、このアンダーコート層の上にサイトップをオーバーコートした。具体的には、ブレードによるクリーニングに対する耐久性を向上させるために、直径０．５〜１．５［μｍ］の弗化カルシウム（ＣａＦ２）粉末がサイトップ溶液２０［ｍｌ］あたりに０．１［ｇ］添加された粘度１００［ｃＰｓ］の溶液をワイヤバーコートした。そして、コート層を１２０［℃］で２時間乾燥して、厚さ１．５［μｍ］の非晶質フッ素樹脂層を形成した。
【００８９】
これら中間転写ベルト１６ａ、１６ｂ、２次転写対向ローラ２０ａ、２０ｂを設けた装置で実施例１と同様の試験を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
【００９０】
［比較例］
実施例１のプリンタの中間転写ベルト１６ａと、２次転写対向ローラ２０ａとを、先に表１に示したＪＮ７２１５（フッ素ポリマー）によってフッ素樹脂膜を形成した中間転写ベルトと２次転写対向ローラとに代えて、同様の両面転写を実施してみた。すると、２、０００枚目程度のプリントから地汚れが発生し始め、１０、０００枚目のプリントでは２次転写率が７８［％］まで悪化した。ＪＮ７２１５によるフッ素樹脂膜では、ベルト基材のＮＢＲゴム層や、ローラのウレタンゴム層との接着力が弱く、クリーニングブレードによって次第に剥離されていったためと考えられる。これに対し、ケイ素含有有機フッ素ポリマーＡによる非晶質フッ素樹脂膜では、その主成分のパーフルオロポリエーテル鎖の末端にハロゲン官能基によって反応性が高められたアルコキシシラン基を有し、これがＮＢＲゴム層ウレタンゴム層と化学結合するため十分な耐久性を発揮したと考えられる。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ベルト基材と強固に化学結合したフッ素樹脂膜に対し、画像形成に耐え得るのに十分な耐久性を発揮させることができるという優れた効果がある。
【００９３】
また、非晶質フッ素樹脂であるパーフルオロポリエーテル鎖をベルト基材に化学結合させることで、該パーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする非晶質フッ素樹脂膜に対して十分な耐久性を発揮させることができるという優れた効果もある。
【００９４】
また、パーフルオロポリエーテル鎖の末端のアルコキシシラン基、水酸基又はカルボン酸基をベルト基材に化学結合させることで、該該パーフルオロポリエーテル鎖を主成分とする非晶質フッ素樹脂膜に対して十分な耐久性を発揮させることができるという優れた効果もある。
【００９５】
請求項２、３又は４の発明によれば、中間転写ベルト表面の非晶質フッ素樹脂膜によって良好な転写効率を得ることができるとともに、該非晶質フッ素樹脂膜の十分な耐久性によってその転写効率を継続して維持することができるという優れた効果がある。
【００９６】
特に、請求項４の発明によれば、従来のように、トナー像の逆転写を抑えるべく、片面にトナー像が転写された転写体を定着装置に通してから転写装置にスイッチバックさせてその反対面にトナー像を転写したり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写体の両面にトナー像を転写することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタの現像装置を示す概略構成図。
【図３】２つの中間転写ドラムと、これらに挟まれる転写紙Ｐとを示す模式図。
【図４】転写紙を介してこれの両面で向かい合う２つのトナー像を示す模式図。
【図５】実施例に係るプリンタの概略構成図。
【図６】本発明者らが試作した泳動試験装置を示す斜視図。
【図７】同泳動試験装置を用いた泳動試験方法を説明する説明図。
【図８】同泳動試験装置を用いた泳動試験で観察されたトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図９】図８の状態から逆電界を形成して４０［ｍｓｅｃ］経過したときにおけるトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図１０】同泳動試験装置の第１電極を非晶質のフッ素樹脂層でコーティングした改良装置において観察されたトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図１１】図１０の状態から逆電界を形成して４０［ｍｓｅｃ］経過したときにおけるトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【符号の説明】
１                感光体ドラム（像担持体）
２                コロナ帯電器
３                光書込ユニット
４                転写ローラ
５                除電手段
６                ドラムクリーニング装置
１１              給紙カセット
１４、１５        作像装置
１６              中間転写ベルト
１７              駆動ドラム
１８              張架ドラム
１９              電源
２０              ２次転写対向ローラ
２２              定着装置
２３              加熱ローラ
２４              加圧ローラ
Ｐ                転写紙（転写体）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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