(57)【要約】【課題】本発明は、画像形成中に発生した現像高圧の異常検知が働いて、現像高圧の出力が停止した場合も、感光ドラムへのキャリアの付着を抑制し、現像高圧の異常状態におけるキャリア付着を抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、帯電された感光ドラム１の表面を露光し、画像情報に応じた静電像を形成可能なレーザースキャナ２と、トナーとキャリアを含有する現像剤を表面に担持する持し、現像位置に搬送する現像スリーブ２１と、現像スリーブ２１に現像バイアスを印加する現像バイアス電源３３と、現像バイアス電源３３の異常を検知する異常検知回路３２ｂと、を有する画像形成装置において、異常検知回路３２ｂが異常を検知したした場合、現像バイアスの出力を停止させ、レーザースキャナ２を前記画像情報に関わらず点灯させることを特徴とする。【選択図】図３
2009122208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体の表面を露光し、画像情報に応じた静電像を形成可能な露光手段と、
トナーとキャリアを含有する現像剤を表面に担持し、現像位置に搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアス印加手段の異常を検知する異常検知手段と、
を有する画像形成装置において、
前記異常検知手段が異常を検知した場合、前記現像バイアスの出力を停止させ、前記露光手段を前記画像情報に関わらず点灯させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記異常検知手段が異常を検知した場合に、前記現像バイアスを停止させるまでの時間を遅延させる遅延手段を設け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】
前記遅延手段の遅延時間は、前記像担持体の表面が前記露光手段の露光位置から前記現像位置まで移動する時間以上であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記異常検知手段が異常を検知した場合、前記露光手段の露光強度を画像形成時の強度より上げることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシートに画像形成するプリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複合機化の流れもあって、アナログ機と共にデジタル機の普及もめざましい。
【０００３】
デジタル機では、感光ドラム上で光を当てた部分にトナーを付着させて画像形成する、いわゆる反転現像方式が用いられている。反転現像方式は、一次帯電器でトナーと同極性の電荷を感光ドラム上に一様に帯電させ、レーザー等の光を当てた部分の電荷を除去し、その部分に現像器でトナーを付着させて画像形成する方式である。
【０００４】
図７は現像剤にトナーとキャリアを含む２成分現像方式のドラム上電位と現像電位の関係を示す図である。図７に示すように、感光ドラムは、一次帯電器で帯電電位（Ｖｄ）−８００Ｖに帯電され、レーザー等の露光手段で露光して、トナーが付着する部分となる潜像を形成する。潜像部分の電位（露光電位）Ｖｌは−３００Ｖになっている。トナーとキャリアを少なくとも含む現像剤を担持した現像スリーブの電位である現像バイアス（現像電位）Ｖｄｃは−６００Ｖに設定されている。
【０００５】
現像電位Ｖｄｃと露光電位Ｖｌで作られる電界により、負極性に帯電したトナーがドラム上に形成された潜像に吸着され顕像化される。一方、正極性に帯電したキャリアは、潜像形成部では、トナーとは逆極性なので、ドラムに対する飛翔力は発生しない。レーザー露光されていない部位では、キャリアに対して、スリーブ内のマグネットとキャリア内の磁性体の間に生じる磁気的吸着力と、帯電電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃで作られる電界Ｖｂａｃｋによる飛翔力がそれぞれ反対方向に働く。しかし、磁界による吸着力が勝るように電界Ｖｂａｃｋが選択される結果、キャリアはスリーブ上にとどまっている。
【０００６】
ここで、ドラム表面に生じた傷や感光ドラムと現像スリーブ間に挟まった導電異物により、現像バイアスのリークが発生すると、現像バイアスを発生させる現像高圧基板で過電流を検知する。そして、連続リークによるリーク部位の焼損や、過電流による基板上の実装部品の異常昇温を防ぐために、一定時間高圧出力を止め、自動復帰するという間欠動作が行なわれる。また、一旦リークによる過電流を検知した場合、異常検知状態をラッチし、過電流検知回路を初期化しないかぎり出力が出ない、ラッチ方式を用いる場合もある。
【０００７】
反転現像方式では、現像高圧出力が停止して、出力がＧＮＤレベルになった場合、感光ドラムと現像スリーブの電位は図８のようになる。このような状況では、現像電位Ｖｄｃと帯電電位Ｖｄの電位差Ｖｂａｃｋが過大となり、キャリアのスリーブとの間の磁気的吸着力に対して、Ｖｂａｃｋにより発生した電界による飛翔力が勝り、感光ドラム上にキャリアが付着してしまう。
【０００８】
感光ドラムに付着したキャリアが装置内に広がると、感光ドラムクリーナのブレード部に挟まって、感光ドラムを傷つけたり、定着ユニットのローラに傷を付けるといった被害が発生し、画像の品質を落としたり、各ユニットやパーツの寿命を短くする問題があった。
【０００９】
特許文献１（特開平６−１２４０２４）や特許文献２（特開平８−２１１７３０）に、稼動中の本体が停止する際に、キャリアが感光ドラムに付着することを防止する技術が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１２４０２４号公報
【特許文献２】特開平８−２１１７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしならが、上記特許文献１、２に記載の技術では、画像形成中に突発的に現像高圧がリークした場合のキャリア付着は防止することができない。
【００１２】
そこで本発明は、画像形成中に発生した現像バイアスの異常検知が働いて、出力が停止した場合も、像担持体へのキャリアの付着を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体の表面を露光し、画像情報に応じた静電像を形成可能な露光手段と、トナーとキャリアを含有する現像剤を表面に担持し、現像位置に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、前記現像バイアス印加手段の異常を検知する異常検知手段と、を有する画像形成装置において、前記異常検知手段が異常を検知した場合、前記現像バイアスの出力を停止させ、前記露光手段を前記画像情報に関わらず点灯させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像形成中に発生した現像バイアスの異常検知が働いて、出力が停止した場合も、像担持体へのキャリアの付着を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第一実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。
【００１６】
（画像形成装置）
図１は本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、２成分反転現像方式を採用している。画像形成装置１００は、像担持体である感光ドラム１を回転自在に担持している。感光ドラム１の周りに、前露光ランプ、コロナ耐電器、レーザースキャナ（露光手段）２、電位センサ、中間転写ベルト（中間転写体）３、クリーニング器４、回転型現像体５を配置する。
【００１７】
回動可能な回転型現像体５は、ブラック用現像器５Ｋ、イエロー用現像器５Ｙ、マゼンタ用現像器５Ｍ、シアン用現像器５Ｃの４色の現像器（現像手段）を有している。回転型現像体５は、回転型現像体の中心に設けられた円筒状の回転軸の周りを図１中矢印ａの反時計方向に回転し、必要時に所望の色の現像器を感光ドラム１と対向する現像位置ｂへと移動可能である。現像器５Ｋ〜５Ｃは、現像スリーブ２１に担持した現像剤を、感光ドラム１の静電潜像に付着させて現像剤画像を形成する。
【００１８】
レーザースキャナ２は、帯電した感光ドラム１の表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。レーザースキャナ２において、リーダ部からの画像信号は、レーザ出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザ光がポリゴンミラーで反射され、レンズ及び各反射ミラーを経て感光ドラム１の面に投影される。
【００１９】
プリンタ部画像形成時には感光ドラム１を回転させ、前露光ランプで除電した後の感光ドラム１を帯電器（帯電手段）９により一様に帯電させて、１色目の光像Ｅを照射し、感光ドラム上に潜像を形成する。次に現像器５Ｋにより感光ドラム上の潜像を現像し、感光ドラム上に樹脂と顔料を基体としたトナーの画像を形成する。
【００２０】
その後、感光ドラム上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト３に一次転写される。
【００２１】
１色目の現像が終わると回転型現像体５は図１中矢印ａ方向に９０°回転し２色目の現像器５Ｙが感光ドラム１と対向する現像位置に移動される。１色目の１次転写が終わりクリーニング器４によりクリーニングされた感光ドラム１は、１色目同様、２色目、３色目、４色目と潜像、現像、１次転写を繰り返し、中間転写ベルト３上に各色のトナー画像を順次重ねていく。これらの各色の画像形成の間、２次転写部７６は離間しているが、最終色４色目の画像形成中の画像の先端が２次転写部７６に到達するタイミングで、２次転写部が着し、２次転写部に搬送されてきた記録媒体（シート）へのトナー像の転写が行われる。
【００２２】
中間転写ベルト３には、ベルトクリーニング器１５が離接可能に設置されており、中間転写ベルト上への４色トナー像形成中は離間されているが、シートへの２次転写が行なわれるタイミングで着し、２次転写残トナーのクリーニングを行う。
【００２３】
ここで、現像器内のトナーはトナー収納部から現像器内のトナー比率（或いはトナー量）を一定に保つ様に所望のタイミングにて随時補給される。
【００２４】
一方、シートは、各収納部６１、６２、６３、６４から各々の給送手段７１、７２、７３、７４によって１枚ずつ搬送され、レジストローラ７５にて斜行を補正し、所望のタイミングにて２次転写部７６に搬送される。
【００２５】
２次転写部７６にてトナー像が転写されたシートは、搬送部７７を通り、熱ローラ定着器８にてトナー像を定着され、排出トレイ６５或いは用紙後処理装置に排出される。
【００２６】
また、シートの両面に画像を形成する場合には、熱ローラ定着器８を記録材が通過後、すぐに搬送パス切換ガイドを駆動し、シートを反転パス６６に一端導く。そして、反転ローラ７８の逆転により、送り込まれた際のシートの後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス６７へと送る。その後、両面搬送パス６７を通過し両面搬送ローラ７９にて斜行補正とタイミング取りのため一旦停止し、所望のタイミングにてレジストローラ７５へと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。
【００２７】
（現像工程）
図２は感光ドラム１と現像器５Ｃまわりの詳細を示す図である。現像器５Ｃは、現像スリーブ２１、マグネットローラ２２、規制ブレード２３、攪拌スクリュー２４、２５、トナー供給部２６を有している。
【００２８】
現像スリーブ２１は、現像剤を表面に担持する回転自在な現像剤担持体である。現像スリーブ２１は、開口部に感光ドラム１と対向配置され、回転自在である。マグネットローラ２２は、現像スリーブ２１内に固定配置されたである。規制ブレード２３は、現像スリーブ２１に担持される現像剤ｔの層厚を規制する。攪拌スクリュー２４、２５は、現像容器２０内で現像剤ｔを攪拌する。トナー供給部２６は、現像容器２０内にトナーを補給する。現像剤ｔは、少なくとも非磁性トナーと磁性キャリアとを含有する。そして、現像スリーブ２１は、現像剤を担持しながら現像位置に搬送する事で、現像を行なう。
【００２９】
ここで、感光ドラム１に形成された静電潜像を上記の現像装置３を用いて２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤ｔの循環系について説明する。
【００３０】
先ず、現像容器２０内の現像剤ｔは、現像スリーブ２１の回転に伴いマグネットローラ２２のＮ３極で汲み上げられ、マグネットローラ２２のＳ２極→Ｎｌ極と搬送される過程において、規制ブレード２３によって規制され、現像スリーブ２１上に薄層形成される。そして、薄層形成された現像剤ｔが、マグネットローラ２２のＳ１極（現像主極）に搬送されてくると磁気力によって穂立ち（磁気ブラシ）が形成される。この穂状に形成された現像剤ｔによって感光ドラム１上の静電潜像を反転現像する。
【００３１】
その後、現像スリーブ２１上の現像剤ｔは、マグネットローラ２２のＮ３極、Ｎ２極の反発磁界によって現像容器２０内に戻され、攪拌スクリュー２４、２５によって攪拌される。上記現像工程おいて、現像スリーブ２１には、現像バイアス電源（現像バイアス印加手段）３３から現像バイアス（直流バイアス及び交流バイアス）が印加される。
【００３２】
一般に２成分現像法においては交流バイアスを印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる。
【００３３】
レーザースキャナ２は、被記録画像信号に対応して変調されたレーザ光により感光ドラムを走査露光し、ドット分布形状、即ちドット状の潜像を画像に対応して分布させた静電潜像を形成する。
【００３４】
現像高圧基板３２は、現像スリーブ２１に対し現像バイアスを供給する。制御基板３１は、画像形成装置のシート搬送やセンサー、高圧、レーザー等の負荷制御を行う。制御基板３１は、現像高圧基板３２に対して制御電圧指令値やバイアスＯＮ信号を与えるとともに、現像高圧基板３２から発せられる異常検知信号を受ける。制御基板３１は、レーザースキャナ２の回転制御を行い、静電像を形成するため、レーザーの強度信号や画像データを送る。
【００３５】
（レーザースキャナ２）
図６はレーザースキャナ２の詳細図である。図６に示すように、レーザースキャナ２は制御部３１によって生成されたデジタルデータを光ビームに変換し、この光ビームを走査露光してデジタルデータに対応した潜像を形成可能とするための装置である。
【００３６】
レーザースキャナ２は、レーザ発光部１０１、ポリゴンミラー１０２、ポリゴンモータ１０３、結像レンズ１０４、反射ミラー１０５、反射ミラー１０７を有している。ポリゴンモータ１０３は、ポリゴンミラー１０２を回転させる。ＢＤ反射ミラー１０７は、ビーム検知センサ５２にレーザ発光部１０１のレーザ光を入射させる。反射ミラー１０５で反射されたレーザ光は、感光ドラム１を露光走査し、感光ドラム１に潜像を形成する。
【００３７】
レーザ発光部１０１は、８０μｍ間隔で２つの発光部をもつ半導体レーザである。２つの半導体レーザは、感光ドラム１上で２本のレーザ光（Ａレーザ、Ｂレーザ）の走査線間隔が所定の値となるように傾けて配置されている。
【００３８】
レーザ光の駆動パルス電流の幅（縦続時間長）を被記録画像の濃淡に対応して変調する、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）法により、高記録密度（高解像度）を得ることができ、且つ高い階調性を得ることができる。パルス幅は画像の濃度情報に応じて、デジタル値で与えられ、画素毎に最大濃度の場合がＦＦＨ、最低濃度の場合が００Ｈである。
【００３９】
（現像高圧基板、制御基板、レーザースキャナの動作）
次に、現像高圧基板３２において過電流等の出力異常が検出された場合の、現像高圧基板３２、制御基板３１、レーザースキャナ２の動作を図３、図４を用いて説明する。図３は制御回路のブロック図である。図４は制御のタイミングチャートである。
【００４０】
現像高圧基板３２は、高圧生成回路３２ａ、異常検知回路（異常検知手段）３２ｂを有している。異常検知回路３２ｂは、過電流／過電圧を検出する。異常検知回路３２ｂにより異常が検知されると、異常検知信号が制御基板３１に出力され、異常検知信号の出力から所定時間後に制御基板３１から高圧生成回路３２ａに対して停止信号が発せられる。
【００４１】
制御基板３１は、異常検知信号を受け取ると、画像データを最大のＰＷＭパルス幅ＦＦＨに置き換える。つまり、異常検知の際の露光強度を、画像形成時の強度よりも上げる。これにより、帯電器９で帯電された感光ドラム１がレーザー露光により除電される。
【００４２】
プロセススピードが２００ｍｍ／ｓ、露光位置ａから現像位置ｂまでの感光ドラム上の距離が２０ｍｍの場合、露光位置ａから現像位置ｂまで移動するのに１００ｍｓかかる。このため、制御基板（遅延手段）３１は、異常検知信号を受け取ってから１２０ｍｓ遅延させた後に、停止信号を高圧生成回路３２ａに送る。
【００４３】
この遅延により、現像高圧が停止するタイミングには、現像スリーブ２１と接する感光ドラム表面が除電された状態になっている。なお、制御基板３１による遅延時間は、感光ドラム１がレーザ露光光学系２の露光位置ａから現像器５Ｃの現像位置ｂまで回転移動する時間以上（本実施形態では１００ｍｓ以上）であればよい。
【００４４】
この時の感光ドラム１上の電位と現像バイアスの電位の関係を図５に示す。図５に示すように、感光ドラム１の表面は、長手方向全面に渡って、レーザー露光により除電されており、露光電位Ｖｌになっている。現像高圧は、停止信号によりＧＮＤレベルに落ちているが、現像電位Ｖｄｃと露光電位Ｖｌの電位差が小さくなっているため、キャリアがドラムに向かって飛翔することがない。
【００４５】
このように、現像高圧基板３２において、過電流等の出力異常が検知され、現像高圧の出力を停止するような場合も、あらかじめ感光ドラム表面をレーザー露光により除電しておくことで、キャリアが感光ドラム１に付着することを抑制できる。
【００４６】
また、異常検知を間欠動作で行なう際の、現像高圧を復帰させるタイミングは、異常検知信号を検知しなくなってから３０ｍｓ後とし、このタイミングで停止信号の高圧生成回路３２ａへの送信を止める。現像高圧を復帰させるタイミングを、停止時の遅延時間１００ｍｓより小さい３０ｍｓとした。これは、レーザー光により除電された感光ドラム１の表面が現像スリーブ２１と対向している間に現像高圧を再度出力し始めるようにするためである。
【００４７】
［第二実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の画像形成装置は、上記第一実施形態の画像形成装置１００において、現像剤を１成分現像剤とし、正規現像としたものである。上記第一実施形態では、画像形成中の現像高圧停止による感光ドラム１へのキャリア付着抑制を目的とした。これに対し、本実施形態では、画像形成中の現像高圧停止による感光ドラム１へのかぶりトナーによる黒帯抑制を目的とする。
【００４９】
図９は１成分正規現像における感光ドラム１の帯電電位Ｖｄ、露光電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃの関係を示したものである。図９に示すように、正極性のトナーはレーザーによる露光が行なわれていない部分に飛翔し、静電潜像を顕像化する。このような系において、現像高圧のリーク等により、現像高圧基板３２の異常検知回路３２ｂが過電流を検知した場合、現像バイアスの出力を停止させる。
【００５０】
この場合、従来の構成では、図10のように、現像電位ＶｄｃがＧＮＤになるため、ＶｄとＶｄｃの電位差が過大となり、トナーは潜像形成部に多量に付着する。本実施形態の構成による制御を行なうと、図11のように、現像高圧基板３２の異常検知回路３２ｂが異常を検知した場合、図３、図４の制御により、まずレーザー露光により感光ドラム帯電部を除電した後、現像バイアスを停止させる。このため、潜像部分にトナーが多量に付着してしまうことがない。なお、本実施形態では１成分正規現像の場合で説明したが、２成分正規現像であっても、同様の効果が得られる。
【００５１】
［他の実施形態］
なお、上記第一、第二実施形態では、感光ドラム１へのキャリア付着防止のためのレーザー露光を、レーザースキャナ２への画像データを差し替えることで行った。しかし、他の方法として、レーザーに対する強制点灯信号を設けて、ＰＷＭ点灯ではなく、連続点灯状態にしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、キャリア付着を抑制するためのレーザー点灯時のレーザーの強度を画像形成時と変更していない。そこで、更にキャリア付着あるいは潜像部のトナー付着やかぶりトナーの付着を減少させるために、画像形成時よりレーザー強度を高めるように制御することも有効である。これは、通常の画像形成条件と同じレーザー強度で露光するだけでは感光ドラムの除電が十分でない場合、例えば、通常の画像形成時に１００ｕＷのパワーであったものを１２０ｕＷにする。これにより、露光した部分の電位をさらに落とすことができ、キャリア付着やトナー付着あるいはかぶりを減少させることができる。
【００５３】
露光手段としては、レーザーに限ったものではなく、ＬＥＤやその他の手段を使用しても同様の効果を得られることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第一実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。
【図２】感光ドラムと現像器まわりの詳細を示す図である。
【図３】制御回路のブロック図である。
【図４】制御のタイミングチャートである。
【図５】感光ドラム上の電位と現像バイアスの電位の関係を示す図である。
【図６】レーザースキャナの詳細図である。
【図７】従来の現像剤にトナーとキャリアを含む２成分現像方式のドラム上電位と現像電位の関係を示す図である。
【図８】従来の反転現像方式で、現像高圧出力が停止して、出力がＧＮＤレベルになった場合、感光ドラムと現像スリーブの電位を示す図である。
【図９】第二実施形態に係る１成分正規現像における感光ドラムの帯電電位Ｖｄ、露光電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃの関係を示したものである。
【図１０】従来の１成分正規現像における感光ドラムの帯電電位Ｖｄ、露光電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃの関係を示したものである。
【図１１】第二実施形態に係る１成分正規現像における感光ドラムの帯電電位Ｖｄ、露光電位Ｖｌと現像バイアスＶｄｃの関係を示したものである。
【符号の説明】
【００５５】
Ｅ    …光像
Ｖｂａｃｋ …電界
Ｖｄ  …帯電電位
Ｖｄｃ …現像電位
Ｖｌ  …露光電位
ａ    …露光位置
ｂ    …現像位置
ｔ    …現像剤
１    …感光ドラム
２    …レーザースキャナ
３    …中間転写体
４    …クリーニング器
５    …回転型現像体
８    …熱ローラ定着器
９    …帯電器
１５  …ベルトクリーニング器
２０  …現像容器
２１  …現像スリーブ（現像剤担持体）
２２  …マグネットローラ
２３  …規制ブレード
２４、２５  …攪拌スクリュー
２６  …トナー供給部
３１  …制御基板
３２  …現像高圧基板
３２ａ …高圧生成回路
３２ｂ …異常検知回路（異常検知手段）
３３ …現像バイアス電源（現像バイアス印加手段）
５２  …ビーム検知センサ
５Ｃ〜５Ｋ  …現像器
６１〜６４  …収納部
６５  …排出トレイ
６６  …反転パス
６７  …両面搬送パス
７１〜７４  …給送手段
７５  …レジストローラ
７６  …２次転写部
７７  …搬送部
７８  …反転ローラ
７９  …両面搬送ローラ
１００ …画像形成装置
１０１ …レーザ発光部
１０２ …ポリゴンミラー
１０３ …ポリゴンモータ
１０４ …結像レンズ
１０５、１０７ …反射ミラー
【図１】
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【図２】
2009122208.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009122208.tif 000008
【図７】
2009122208.tif 000009
【図８】
2009122208.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009122208.tif 000012
【図１１】
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