(57)【要約】      （修正有）【課題】現像剤収容容器内の現像剤量を一定に保持する。【解決手段】トナーとキャリアを含む２成分現像剤が補給かつ収容され、または排出される現像剤収容容器４１と、現像剤収容容器内の現像剤を担持して感光体ドラム２０にトナーを付着させる現像ローラ５５と、現像剤収容容器に収容された現像剤を撹拌しながら搬送し、現像ローラに供給する撹拌搬送部材５２，５４とを有する現像装置２２において、現像剤収容容器内の現像剤を、撹拌搬送部材の軸外面に設けた現像剤排出口から撹拌搬送部材の軸中を通って、現像剤収容容器の外部に排出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む２成分現像剤が補給かつ収容され、または排出される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の前記現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤収容容器に収容された前記現像剤を撹拌しながら搬送し、前記現像ローラに供給する撹拌搬送部材とを有する現像装置において、
前記現像剤収容容器内の現像剤を、前記撹拌搬送部材の軸外面に設けた現像剤排出口から前記撹拌搬送部材の軸中を通って、前記現像剤収容容器の外部に排出することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記撹拌搬送部材の軸に、前記現像剤排出口と連通する中空部と、該中空部と連通し前記現像剤収容容器の外側に位置する開口部とを設け、
前記現像剤排出口から前記中空部に流入する前記現像剤を、前記開口部から前記現像剤収容容器外へ排出する搬送手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記搬送手段は、前記中空部に収容された搬送コイルばねであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像装置が、複数の前記現像剤排出口を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像ローラと対向して位置する前記現像剤収容容器が、前記現像ローラよりも長く、前記現像剤排出口を、前記現像剤収容容器の前記現像ローラと対向する領域外に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像装置が、
前記現像剤収容容器内に収容される前記現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、
前記現像剤量検出手段の検出した前記現像剤量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記搬送手段を駆動する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤量を、前記現像剤収容容器に収容される現像剤の高さであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤量を、前記現像剤収容容器に収容される現像剤の重量であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の現像装置を備えた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】
本発明はカラーまたはモノクロであって、スタンドアローン、もしくはネットワーク接続された複写機、プリンタ、ＦＡＸ、ＭＦＰなどに用いられる現像装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた電子写真方式の現像装置では、現像剤収容容器中の現像剤を逐次排出し、新たなトナーとキャリアを含む２成分現像剤を補給するトリクル方式が採用されてきた。この現像装置では、現像剤収容容器端部に現像剤排出口を設けて、排出口まで搬送されてきた現像剤のみを排出していた。そのため、現像剤収容容器の傾斜や、環境変動、耐久枚数、印字条件などにより、現像剤収容容器中の補給、排出現像剤量が変化し、現像剤収容容器中の現像剤量が変動しやすい。その結果、現像ローラに供給する現像剤量が変動し、現像装置の駆動トルク上昇、現像剤循環不良、現像剤供給不良などが発生してしまう問題があった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、現像剤収容容器の側壁に突出部を設け、この突出部の内部に排出スクリューを設けて、現像剤収容容器の側壁に設けた現像剤排出開口から流入する現像剤を外部に排出する現像装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、現像剤収容容器に現像剤を排出する２つの排出口、すなわち主排出口と副排出口とを設けた画像形成装置が記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の現像装置では、現像剤収容容器の側壁に現像剤排出開口を設けたので、現像剤収容容器が傾斜すると現像剤が排出されず、現像剤収容容器内の現像剤量が想定よりも増大してしまうという問題があった。
【０００６】
特許文献２に記載の現像装置では、主排出口が現像装置ハウジングのうち、現像装置の背面を構成する壁面に配置されている。従って、現像装置ハウジングが撹拌部材の軸周りに傾くことによって、主排出口が上方に移動すると、現像剤収容容器内の現像剤が十分に排出されずに、現像剤量が増大してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９３２１４号公報
【特許文献２】特許第３６０３４９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、現像剤収容容器中の現像剤を確実に排出し、現像剤量を一定に保つことで、現像ローラへ現像剤を安定して供給し、駆動トルク上昇、現像剤循環不良、現像剤供給不良などの問題の発生を防止することができる現像装置、およびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る現像装置は、トナーとキャリアを含む２成分現像剤が補給かつ収容され、または排出される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の前記現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤収容容器に収容された前記現像剤を撹拌しながら搬送し、前記現像ローラに供給する撹拌搬送部材とを有する現像装置において、
前記現像剤収容容器内の現像剤を、前記撹拌搬送部材の軸外面に設けた現像剤排出口から前記撹拌搬送部材の軸中を通って、前記現像剤収容容器の外部に排出するものである。
【００１０】
現像剤収容容器中の現像剤を、現像剤排出口から撹拌搬送部材の軸中を通して容器外へ排出することにより、排出する現像剤量を安定させ、現像剤収容容器中の現像剤量を一定に保つ。従って、現像剤収容容器の傾斜や環境変動、耐久枚数、印字条件などによらず現像ローラへ現像剤を安定して供給し、駆動トルク上昇、現像剤循環不良、現像剤供給不良などの問題の発生を防止することができる。
【００１１】
前記撹拌搬送部材の軸に、前記現像剤排出口と連通する中空部と、該中空部と連通し前記現像剤収容容器の外側に位置する開口部とを設け、
前記現像剤排出口から前記中空部に流入する前記現像剤を、前記開口部から前記現像剤収容容器外へ排出する搬送手段を備えたことが好ましい。
【００１２】
搬送手段を備えることにより、現像剤収容容器が傾斜などして、中空部内の現像剤の状態が変動しても、中空部内の現像剤を安定して現像剤収容容器外へ排出することができる。
【００１３】
具体的な１つの手段として、前記搬送手段は、前記中空部に収容された搬送コイルばねであることが好ましい。
【００１４】
前記現像装置が、複数の前記現像剤排出口を備えたことが好ましい。
【００１５】
複数の前記現像剤排出口を備えることにより、現像剤収容容器が傾斜などして、現像剤収容容器内の現像剤の状態が変動しても、現像剤収容容器中の現像剤を安定して現像剤収容容器外へ排出することができる。
【００１６】
前記現像ローラと対向して位置する前記現像剤収容容器が、前記現像ローラよりも長く、前記現像剤排出口を、前記現像剤収容容器の前記現像ローラと対向する領域外に設けたことが好ましい。
【００１７】
これにより、排出口から軸内に流入する現像剤の流動状態が、現像ローラへの現像剤の供給状態に影響を与えるのを防止することができる。
【００１８】
前記現像装置が、
前記現像剤収容容器内に収容される前記現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、
前記現像剤量検出手段の検出した前記現像剤量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記搬送手段を駆動する制御手段と、
を備えたことが好ましい。
【００１９】
現像剤収容容器内の現像剤量が所定の閾値よりも増加すると、制御手段が搬送手段を駆動することで、現像剤収容容器内の現像剤を排出口から撹拌搬送部材の軸中を通して容器外へ排出する。従って、現像剤収容容器内の現像剤量を常に安定させることができる。
【００２０】
前記現像剤量を、前記現像剤収容容器に収容される現像剤の高さであることが好ましい。
【００２１】
前記現像剤量を、前記現像剤収容容器に収容される現像剤の重量であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、現像剤収容容器中の現像剤を、撹拌搬送部材の軸上に設けた排出口から撹拌搬送部材の軸中を通して容器外へ排出することにより、排出する現像剤量を安定させ、現像剤収容容器中の現像剤量を一定に保つ。従って、現像剤収容容器の傾斜や環境変動、耐久枚数、印字条件などによらず現像ローラへ現像剤を安定して供給し、駆動トルク上昇、現像剤循環不良、現像剤供給不良などの問題の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１の現像装置の概略を示す正面断面図である
【図３】図２の現像剤収容容器を示す上面図である。
【図４】図３の供給スクリューの部分拡大断面図。
【図５】本実施形態に係る軸内搬送手段の駆動制御を示すフローチャートである。
【図６】他の実施形態に係る軸内搬送手段の駆動制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
図１に、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特にトナーのみでなく現像剤を補給するようにしたトリクル方式の画像形成装置１１を示す。この画像形成装置１１は、画像形成ユニット１２と、転写ユニット１３と、露光ユニット１４と、給紙ユニット１５と、クリーニングユニット１６とを備える。
【００２６】
画像形成ユニット１２は、転写ユニット１３の中間転写ベルト１８に沿って４カ所に配置され、それぞれクリーニングユニット１６側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行うことにより、中間転写ベルト１８の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１２は、ブラックの画像形成ユニット１２で代表的に示すように、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１と現像装置２２と清掃装置２３とを備える。
【００２７】
帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面に所定の表面電位を形成するものである。この表面電位は、露光ユニット１４によって露光されることにより静電潜像となる。
【００２８】
現像装置２２は、感光体ドラム２０にトナーを供給するものである。現像装置２２の上方には、現像装置２２に現像剤を補給する現像剤補給容器２６が着脱可能に設置されている。
【００２９】
清掃装置２３は感光体ドラム２０への転写後、この表面に残留するトナーを回収して清掃するものである。
【００３０】
転写ユニット１３は一対の支持ローラ２７、２８に中間転写ベルト１８を架け渡し、駆動手段（図示せず）により支持ローラ２７を駆動させ、中間転写ベルト１８を矢印Ａ方向に駆動するものである。また、転写ユニット１３は、ブラックの感光体ドラム２０で代表的に示すように、感光体ドラム２０と対向して１次転写部３０を構成する１次転写ローラ３１と、支持ローラ２７と対向して２次転写部３２を構成する２次転写ローラ３３とを有する。
【００３１】
露光ユニット１４は、感光体ドラム２０に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。
【００３２】
給紙ユニット１５は、給紙カセット３５に収容した記録媒体３６を順次、搬送ローラ３７を介して２次転写部３２へと搬送する。２次転写部３２に搬送された記録媒体３６にはトナー像が転写され、定着ユニット３８で転写されたトナー像が定着された後、排出トレイ３９へと搬出される。
【００３３】
クリーニングユニット１６は中間転写ベルト１８に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１８に残留するトナーを回収してクリーニングする。
【００３４】
図２および図３に、本発明に係る現像装置２２の詳細を示す。現像装置２２は、感光体ドラム２０に供給するトナーを収容する現像剤収容容器４１と、感光体ドラム２０から飛散したトナーを、フィルター４２を介して吸収するトナー吸収装置４３とを備えている。
【００３５】
現像剤収容容器４１は、感光体ドラム２０に沿って延びる上面視が長方形形状であり、その内部は仕切壁４５によって長手方向に沿って第１収容部４６と第２収容部４７とに２分割されている。第１収容部４６には、撹拌搬送部材を構成し、軸５１周りに回転する撹拌スクリュー５２が収容されている。また、第２収容部４７には、撹拌搬送部材を構成し、軸５３周りに回転する供給スクリュー５４と、供給スクリュー５４と対向するように配置された現像ローラ５５とが収容されている。仕切り壁４５の両端側に設けられた連通部５７および５８によって、第１収容部４６と第２収容部４７とが連通し、収容された現像剤が第１収容部４６と第２収容部４７との間を撹拌されながら循環移動するようになっている。第１収容部４６の一端側であって、現像剤の移動方向上流側に形成された現像剤補給口５９は現像剤補給容器２６と連通し、現像剤補給容器２６から現像剤が補給される。本実施形態では現像剤として、トナーとキャリアを含む２成分現像剤が使用されている。ただし、現像剤には更に、外添剤を加えてもよい。
【００３６】
現像剤収容容器４１には、供給スクリュー５４と現像ローラ５５とが長手方向に沿って対向している領域外であって、供給スクリュー５４の近傍に現像剤量検出手段である圧電センサ６１が設けられている。この圧電センサ６１は、図２に示すように、現像剤収容容器４１内部であって、供給スクリュー５４の回転範囲の上端と同じ高さ付近に設置され、現像剤からの圧力を受けて電気信号に変換する。この電気信号に基づいて、制御手段である制御ユニット６２が現像剤の高さ（レベル）を算出する。制御ユニット６２は、圧電センサ６１と第１駆動モータ６３とに接続されており、算出した現像剤の液面に基づいて第１駆動モータ６３を駆動制御する。
【００３７】
撹拌スクリュー５２は、軸５１の外周面に螺旋状の羽根６５を備えており、第１収容部４６内に配置されている。撹拌スクリュー５２は回転駆動することにより、現像剤補給口５９側端部から、他方の端部に向かって現像剤を搬送しながら撹拌するものである。
【００３８】
供給スクリュー５４は撹拌スクリュー５２と同様に、軸５３の外周面に螺旋状の羽根６６を備えており、第２収容部４７内に配置されている。供給スクリュー５４は回転駆動することにより、現像剤を連通部５７側から連通部５８側へ移送すると共に、現像ローラ５５にトナーを供給するものである。
【００３９】
供給スクリュー５４の軸５３の外面には、現像ローラ５５と対向する領域の外側であって、供給スクリュー５４の長手方向中央に近い位置に１つの現像剤排出口６７が形成されている。また、図４に示すように、軸５３には現像剤排出口６７と連通するように中空部６８が一端まで延びるように形成され、中空部６８内には、軸内搬送手段である搬送コイルばね６９が回転可能に設けられている。搬送コイルばね６９の、現像剤排出口６７と反対側の端部は、軸７１を介してギヤ７２と連結しており、このギヤ７２は、第１駆動モータ６３と連結するギヤ６４と噛合している。第１駆動モータ６３が駆動することにより、ギヤ６４、７２および軸７１を介して搬送コイルばね６９が回転し、中空部６８内の現像剤を中空部６８の一端に設けられた開口部７５から排出する。排出された現像剤は、開口部７５の下方に設けた現像剤排出容器７６に収容される。なお、開口部７５は軸７１の端面ではなく、端面近傍の軸７１の外面に設けてもよい。
【００４０】
ただし、軸内搬送手段は、中空部６８内の現像剤を外部に排出することができる限り搬送コイルばね６９に限定されず、例えば、外周面に螺旋状の羽根を備えた回転軸であってもよい。また、現像剤排出口６７は、現像剤収容容器４１内の現像剤を供給スクリュー５４の中空部６８内に搬入する限り１つに限定されず、複数個設けてもよい。そして、現像剤排出口６７は供給スクリュー５４の軸５３の外面であって、供給スクリュー５４と現像ローラ５５とが対向する領域外であれば、形成場所は特に限定されない。更に、本実施形態では、現像剤排出口６７を供給スクリュー５４の軸５３の外面に形成したが、撹拌スクリュー５２の軸５１を中空に形成し、この中空部６８と連通するように軸５１の外面に形成しても、同様の効果が得られる。
【００４１】
現像ローラ５５は、公知のローラであり、円筒状のスリーブ内に複数の永久磁石（図示せず）を配設したものである。
【００４２】
撹拌スクリュー５２、供給スクリュー５４および現像ローラ５５は、１つの第２駆動モータ７３に接続しており、それぞれ、軸５１、５３、５５ａを介してギヤ８１、８２、８３と連結している。ギヤ８１が、ギヤ８２および、第２駆動モータ７３と連結するギヤ７４と噛合し、ギヤ８２は更に、ギヤ８３と噛合している。
【００４３】
次に、本発明に係る現像装置２２の動作について説明する。
現像装置２２では、第２駆動モータ７３が駆動すると、ギヤ７４、ギヤ８１および８２を介して撹拌スクリュー５２および供給スクリュー５４が回転駆動し、現像剤収容容器４１内に収容された現像剤が撹拌されながら循環する。ギヤ８１とギヤ８２とが直接噛合するので、撹拌スクリュー５２と供給スクリュー５４とは軸周りに反対方向に回転する。また、ギヤ８２とギヤ８３とも直接噛合するので、供給スクリュー５４と現像ローラ５５とは軸周りに反対方向に回転する。更に、供給スクリュー５４から現像ローラ５５にトナーを供給し、規制部材（図示せず）によって掻き落として一定量とした後、現像ローラ５５からトナーを感光体ドラム２０に搬送する。
【００４４】
現像剤収容容器４１内の現像剤を排出し、現像剤量を一定に保つための、搬送コイルばね６９の駆動制御について、図５のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００４５】
駆動制御をスタートすると、ステップＳ１で制御ユニット６２は、画像形成処理が開始されたか否かを検出する。画像形成処理が開始されていればステップＳ２に進み、一方で、画像形成処理が開始されていなければ、駆動制御は終了する。
【００４６】
ステップＳ２では、制御ユニット６２が、現像剤からの圧力を受けた圧電センサ６１により変換された電気信号に基づいて、現像剤の高さｈを算出してステップＳ３に進む。
【００４７】
ステップＳ３で、制御ユニット６２は、算出された高さｈが設定範囲であるか否かを判断する。ここで設定範囲とは、基準高さｈ０に対する、基準高さｈ０と算出された高さｈとの差の割合、すなわち（ｈ−ｈ０）/ｈ0×１００で表される値が、＋３％以内にある範囲をいう。ここで、基準高さｈ０は、現像剤排出口６７の高さよりも高いものである。
【００４８】
現像剤の高さｈが設定範囲内であれば、ステップＳ４に進み、制御ユニット６２が第１駆動モータ６３を介して、搬送コイルばね６９の駆動を停止し、ステップＳ２に戻る。搬送コイルばね６９の駆動を停止することで、現像剤収容容器４１内の現像剤が、現像剤排出口６７を介して中空部６８から排出されることを抑制する。
【００４９】
一方で、高さが設定範囲外であればステップＳ５に進み、制御ユニット６２が第１駆動モータ６３を介して、搬送コイルばね６９を駆動させ、ステップＳ２に戻る。搬送コイルばね６９を駆動させることで、中空部６８内の現像剤が矢印Ｂ方向に搬送および排出され、現像剤収容容器４１内の現像剤を基準量まで減少させる。従って、現像剤収容容器４１内の現像剤量を常に安定させることができ、画像形成処理を適切な状態で行うことが可能となる。
【００５０】
本発明に係る現像装置２２によれば、現像剤収容容器４１内の現像剤を、現像剤排出口６７から撹拌スクリュー５２の中空部６８を通して、搬送コイルばね６９により現像剤収容容器４１外へ排出することで、排出する現像剤量を安定させ、現像剤収容容器４１中の現像剤量を一定に保つ。従って、現像剤収容容器４１の傾斜や環境変動、耐久枚数、印字条件などによらず現像ローラ５５へ現像剤を安定して供給し、駆動トルク上昇、現像剤循環不良、現像剤供給不良などの問題の発生を防止することができる。
【００５１】
また、現像剤排出口６７を複数設けることで、現像剤収容容器４１中の現像剤を、より安定して現像剤収容容器４１外へ排出することができる。
【００５２】
更に、現像剤排出口６７を、撹拌スクリュー５２の現像ローラ５５と対向する領域外に設けることで、現像剤排出口６７から中空部６８内に流入する現像剤の流動状態が、現像ローラ５５への現像剤の供給状態に影響を与えるのを防止することができる。
【００５３】
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。前記実施形態では、現像剤収容容器４１内に圧電センサ６１を設けて現像剤の高さを検出したが、圧電センサ６１に代わって重量センサを設け、現像剤収容容器内の現像剤の重量を検出してもよい。重量センサを使用する場合、現像剤収容容器４１内の底面に重量センサを設置し、現像剤から受ける圧力により現像剤の重量を算出する。この算出された現像剤の重量が設定範囲内になるように搬送コイルばね６９の駆動制御を行う。
【００５４】
圧電センサ６１に代わって重量センサを用いた場合の、搬送コイルばね６９の駆動制御について、図６のフローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５５】
駆動制御をスタートすると、ステップＳ１で制御ユニット６２は、画像形成処理が開始されたか否かを検出する。画像形成処理が開始されていればステップＳ２に進み、一方で、画像形成処理が開始されていなければ、駆動制御は終了する。
【００５６】
ステップＳ２では、制御ユニット６２が、現像剤からの圧力を受けた重量センサにより変換された電気信号に基づいて、現像剤の重量ｍを算出してステップＳ３に進む。
【００５７】
ステップＳ３で、制御ユニット６２は、算出された重量ｍが設定範囲であるか否かを判断する。ここで設定範囲とは、算出された重量ｍが現像剤基準重量ｍ０に対して、＋５％以内の範囲をいう。
【００５８】
重量ｍが設定範囲内であれば、ステップＳ４に進み、制御ユニット６２が第１駆動モータ６３を介して、搬送コイルばね６９の駆動を停止し、ステップＳ２に戻る。搬送コイルばね６９の駆動を停止することで、現像剤収容容器４１内の現像剤が、現像剤排出口６７を介して中空部６８から排出されることを抑制する。
【００５９】
一方で、重量ｍが設定範囲外であればステップＳ５に進み、制御ユニット６２が第１駆動モータ６３を介して、搬送コイルばね６９を駆動させ、ステップＳ２に戻る。搬送コイルばね６９を駆動させることで、中空部６８内の現像剤が矢印Ｂ方向に搬送および排出され、現像剤収容容器４１内の現像剤を基準量まで減少させる。従って、現像剤収容容器４１内の現像剤量を常に安定させることができ、画像形成処理を適切な状態で行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１１  画像形成装置
２０  感光体ドラム
２２  現像装置
４１  現像剤収容容器
５２  撹拌スクリュー（撹拌搬送部材）
５４  供給スクリュー（撹拌搬送部材）
５５  現像ローラ
６１  圧電センサ（現像剤量検出手段）
６２  制御ユニット（制御手段）
６７  現像剤排出口
６８  中空部
６９  搬送コイルばね（搬送手段）
【図１】
2010181625.tif 000003
【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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