(57)【要約】【課題】現像ローラから磁性キャリアを効率良く分離させることができるばかりでなく、現像ローラと磁気ローラとの間の磁気ブラシを拘束しつつ、現像剤の漏洩を起こし難くし得て、キャリア飛びや現像剤漏洩に伴う画像不具合の発生を抑制することができる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラの内部には、磁気ローラの内部に配置された磁極体の現像ローラに最近接する磁極とは反対極性の対向磁極体と、対向磁極体から現像ローラの回転方向下流側に離間し且つ対向磁極体と同極性の分離磁極体と、を備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも磁性キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を収納した枠体と、該枠体の内部に配置された略円筒形状の磁気ローラと、該磁気ローラの内部に配置されて前記二成分現像剤を前記磁気ローラの表面に保持させる磁極体と、静電潜像が形成される像担持体に対向配置され且つ前記磁気ローラから供給された前記トナーで前記静電潜像を現像する現像ローラと、を備えた現像装置において、
前記現像ローラの内部には、前記磁気ローラの内部に配置された前記磁極体の前記現像ローラに最近接する磁極とは反対極性の対向磁極体と、該対向磁極体から前記現像ローラの回転方向下流側に離間し且つ前記対向磁極体と同極性の分離磁極体と、を備えていることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に搭載され、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用した現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置には、乾式トナーを用いた現像方式として、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、キャリアを用いないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって静電潜像担持体（以下、「感光体」とも称する）上の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。
【０００４】
しかしながら、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しいという問題を備えている。また、カラートナーの場合は、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。
【０００５】
そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００６】
二成分現像方式は、安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。
【０００７】
しかしながら、二成分現像方式は、磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。
【０００８】
そのため、これら２つの現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮して帯電領域は二成分現像方式を採用し、現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用したタッチダウン現像方式、或いはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。特に、高画質化及び長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。
【０００９】
このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤により内部に磁極体を配置した現像剤担持体（以下、「磁気ローラ」とも称する）の表面に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体（以下、「現像ローラ」とも称する）の表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。
【００１０】
しかしながら、タッチダウン現像方式は、磁気ローラから現像ローラへのトナーの供給が必要であるが、それと同時に現像ローラ上の現像に用いられなかった残トナーを磁気ローラに回収する必要がある。
【００１１】
つまり、現像ローラ上の残トナーの剥ぎ取りが不十分であれば、現像ローラから感光体へトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れてしまう、いわゆる現像ゴースト（履歴現象）が発生し易いという問題がある。
【００１２】
そこで、現像ローラ上の残トナーを磁気ローラの磁気ブラシで効率良く剥ぎ取ることを目的とし、磁気ローラの内部に配置された磁極体のうち現像ローラに最近接する磁極とは反対の極性の対向磁極体を現像ローラの内部に配置し、各ローラ間の磁気ブラシを磁気的に拘束して、現像ローラの表面の掻き取り性を向上する方法が既に提案されており、効果が確認されている。
【００１３】
しかしながら、現像ローラに対向磁極体を配置することで、現像ローラと磁気ローラ間の磁束密度が高まり、現像剤の溜まり領域（現像ニップ幅）が広くなるとともに、同領域内の現像剤の密度が高くなるため、現像ローラ側に近いキャリアが現像ローラの磁力と回転により引かれやすくなる。
【００１４】
その結果、磁性キャリアが現像ローラ上へと移動した後、像担持体との対向位置において現像バイアスにより像担持体にまでキャリアが飛翔してしまい、非転写のままクリーニングブレード等に拘束されることにより、回転する像担持体に拘束されたキャリアによって傷が発生し画像欠陥となって現れたり、像担持体上のキャリアが転写紙面上に転写されて印刷画像に転移してしまう、いわゆるキャリア飛び（キャリア引きともいう）と呼ばれる不具合が発生しやすくなる。
【００１５】
このとき、印字と印字の間（転写紙間）や、印字終了時等に、現像ローラから磁気ローラへトナーをより回収し易くするために、現像ローラから磁気ローラへトナーを移動させる方向に回収バイアスを印加するような場合には、逆に磁性キャリアは磁気ローラから現像ローラへ移動する方向に電界が掛るために、キャリア飛びがより発生し易くなってしまう。
【００１６】
また、現像ローラに対向磁極体を配置した場合、両ローラ間に存在する磁気ブラシが拘束されて動かなくなり、場合によっては両ローラ間を磁気ブラシが通過できなくなってしまい、現像剤の漏洩が発生してしまう虞があるため、現像ローラに配置する対向磁極体は慎重に設定する必要がある。
【００１７】
そこで、このような不具合を防止するため、現像ローラの内部に配置された磁極体の回転方向下流側端に磁性体を密着状態で配置し、この磁性体の磁力によって対向磁極体の磁力線を取り込むことによって対向磁極体の端部付近の磁力を弱めるように構成した現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−１３９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した現像ローラの対向磁極体の回転方向下流側端に磁性体を密着状態で配設し、対向磁極体の端部付近の磁力を弱めても、磁性キャリアを現像ローラから引き剥がす作用を充分に得ることができず、キャリア飛び現象は完全には抑えられないという問題は依然として残ってしまうという問題が生じていた。
【００２０】
そこで、本発明は、タッチダウン現像方式の現像装置において、現像ローラの内部に対向磁極体を配置した場合におけるキャリア飛び現象と現像剤漏洩の発生を防止することができる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の現像装置は、少なくとも磁性キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を収納した枠体と、静電潜像が形成される像担持体に対向配置されて前記トナーで前記静電潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラに対向配置され且つ内部に配置された複数の磁極からなる磁極体によって前記二成分現像剤を保持して前記現像ローラにトナーを供給する磁気ローラと、を備えた現像装置において、前記現像ローラの内部には、前記磁気ローラの内部に配置された前記磁極体の前記現像ローラに最近接する磁極とは反対の極性の対向磁極体と、該対向磁極体から前記現像ローラの回転方向下流側に離間し且つ前記対向磁極体と同極性の分離磁極体と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の現像装置は、現像ローラから磁性キャリアを効率良く分離させることができるばかりでなく、現像ローラと磁気ローラとの間の磁気ブラシを拘束しつつ、現像剤の漏洩を起こし難くし得て、キャリア飛びや現像剤漏洩に伴う画像不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置を搭載した画像形成装置としてのタッチダウン現像方式のカラープリンタの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の現像装置を示す要部の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の現像装置と従来の現像装置とを比較した評価結果の図表である。
【図４】本発明の一実施形態の現像装置における実験時の要部の説明図である。
【図５】従来の現像装置における実験時の要部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の一実施形態に係る現像装置について、画像形成装置としてのタッチダウン現像方式のカラープリンタに適用し、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の現像装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る現像装置２６を搭載した画像形成装置１０としてのタッチダウン現像方式のカラープリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態の現像装置２６を示す要部の説明図、図３は本発明の一実施形態の現像装置２６と従来の現像装置２６とを比較した評価結果の図表、図４は本発明の一実施形態の現像装置２６における実験時の要部の説明図、図５は従来の現像装置２６における実験時の要部の説明図である。
【００２６】
（画像形成装置１０の構成）
図１に示すように、画像形成装置１０は、装置本体１１の正面から引き出し可能となるように装置本体１１の内部下方に配置されて印刷前の転写紙（図示せず）が積載収容される給紙カセット１２と、給紙カセット１２に積載収納された転写紙を最上位のものから１枚ずつ分離搬送する給紙搬送部１３と、給紙カセット１２とは別に装置本体１１の側壁面から起倒可能に設けられて転写紙（図示せず）が積載収容可能な手差トレイ１４と、手差トレイ１４に積載収納された転写紙を最上位のものから１枚ずつ分離搬送する手差給紙搬送部１５と、装置本体１１の底面に設置されたオプション等の給紙カセット（図示せず）に積載収納された転写紙が搬送される給紙搬送部１６と、各給紙搬送部１３，１５，１６から搬送された転写紙に転写するための画像を形成する画像形成処理部１７と、画像形成処理部１７で形成された画像を転写紙に転写する二次転写部１８と、二次転写部１８よりも転写紙搬送方向上流側に配置されて二次転写部１８へと搬送する転写紙の突き当て整合並びに搬送タイミングを制御するレジストローラ対１９と、転写後のトナー像を転写紙に定着させる定着部２０と、定着後の転写紙を排出する排出部２１と、排出部２１から排出された定着後の転写紙を積載する積載部２２と、転写紙の裏面に画像形成を行う場合に二次転写部１８へと転写紙をスイッチバックする反転経路２３と、を備えている。
【００２７】
（画像形成処理部１７の構成）
画像形成処理部１７は、外部コンピュータ（図示せず）等から送信された印刷データに含まれる画像データに基づいてレーザ光Ｌを照射する露光デバイス２４と、ベルト状の中間転写体２５と、中間転写体２５の下方にタンデム方式で配置された複数の現像装置２６と、像担持体としてのドラム状の感光体２７と、を備えている。
【００２８】
（中間転写体２５）
中間転写体２５は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により所定方向に回動移動（図１の矢印参照）する。また、中間転写体２５は、合成樹脂等からなる基層表面にゴム層を積層した弾性ベルトで構成される。
【００２９】
（現像装置２６）
現像装置２６は、中間転写体２５の回動移動方向に沿うように、回動移動方向上流側から下流側に向けて一列にタンデム方式で配置されている。これらの現像装置２６は、例えば、上流側から順に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色用順に配置され、これらの現像装置２６には、各色に対応するトナーコンテナ（図示せず）から現像剤（トナー）が補給される。
【００３０】
各現像装置２６は、露光デバイス２４から照射されたレーザ光Ｌによって感光体２７に形成される原稿画像の静電潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する。また、そのトナー像は、各感光体２７の上方に備えられた一次転写部２８で中間転写体２５の表面に一次転写される。そして、中間転写体２５の回動移動によって、所定のタイミングで各感光体２７上の各色トナー像が中間転写体２５に転写されることにより、中間転写体２５表面には画像データに応じたマゼンタ・シアン・イエロー・ブラックの各色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。
【００３１】
また、現像装置２６は、図２に示すように、少なくとも磁性キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を収納した枠体２９と、枠体２９の内部下方に隣接配置されて二成分現像剤を撹拌して二成分現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させることによりトナーをキャリアに保持させる一対の攪拌ローラ３０，３１と、一方の攪拌ローラ３１の上方に配置され略円筒形状の磁気ローラ３２と、磁気ローラ３２の内部に配置されて二成分現像剤を磁気ローラ３２の表面に保持させる磁極体３３と、静電潜像が形成された感光体２７に対向するように磁気ローラ３２の上方に配置されて磁気ローラ３２から供給されたトナーで静電潜像を現像する現像ローラ３４と、磁気ローラ３２の表面に形成される磁性体キャリアとトナーとからなる磁気ブラシの層規制を行うことでその磁気ブラシを所定の高さ（現像剤層厚さ）に調節する穂切ブレード３５と、を備えている。
【００３２】
磁気ローラ３２は、芯金３６と、略円筒形状のスリーブ３７と、を備え、上述した断面略扇形状の磁極体３３はこのスリーブ３７内に配置されている。また、磁気ローラ３２は、現像ローラ３４にトナーの供給を行うために、磁気ローラ３２の外周面上に、攪拌ローラ３０，３１により撹拌された主として磁性体のキャリアとトナーからなる二成分現像剤を保持する。
【００３３】
具体的には、一方の攪拌ローラ３１の上方の位置で磁気ローラ３２のスリーブ３７の表面に磁極Ｓ３により現像剤が汲み上げられて供給される。
【００３４】
そして、磁気ローラ３２は、磁気ブラシを形成し、磁気ローラ３２と現像ローラ３４の間に印加されるバイアスにより現像ローラ３４に磁気ブラシ中のトナーのみを供給し、現像ローラ３４のスリーブ３９の表面にトナーのみ薄層が形成される。
【００３５】
芯金３６の軸線方向に延在する断面略扇形状の磁極体３３は、複数の磁極部材（Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）から構成され、接着等により芯金３６に固着されている。また、磁極体３３は、回転するスリーブ３７との間に所定の隙間が設けられている。
【００３６】
この際、芯金３６は支持部材（不図示）を介して枠体２９に回転不能に支持され、また、磁極体３３は周方向の所定の角度で回転不能に芯金３６に支持されている。一方、スリーブ３７は回転可能となっており、図示しない駆動機構により回転駆動される。
【００３７】
これらの部材からなる磁気ローラ３２は、現像ローラ３４との間に一定の隙間が設けられつつ対向するように配置される。尚、トナーを現像ローラ３４にもれなく供給し、かつ引き剥がすため、磁気ローラ３２の現像スリーブ３９は、現像ローラ３４の現像スリーブ３９よりも軸線方向に長く形成される場合がある。
【００３８】
現像ローラ３４は、芯金３８と現像スリーブ３９とを備えていると共に、その内部には、磁気ローラ３２の内部に配置された磁極体３３の現像ローラ３４に最近接する磁極とは反対極性の対向磁極体４０と、対向磁極体４０から現像ローラ３４の回転方向下流側に離間し且つ対向磁極体４０と同極性である分離磁極体４１と、を備えている。また、現像ローラ３４は、感光体２７と対向配置され、現像ローラ３４と感光体２７の間には所定のギャップが設けられている。
【００３９】
また、現像ローラ３４の内部に配置された対向磁極体４０と分離磁極体４１とは、図２においては、磁気ローラ３２の磁極体３３のうちＮ極の磁極部材Ｎ１と対向するように配置されているため、本実施の形態においては、その磁極はＳ極となっている。
【００４０】
（二次転写部１８）
二次転写部１８は、二次転写ローラ４２を備え、中間転写体２５の表面に形成されたカラートナー像は、中間転写体２５と二次転写ローラ４２との圧接に伴う転写紙のニップ搬送時の転写バイアスの印加によって転写紙の表面に転写される。
【００４１】
この際、二次転写後の、中間転写体２５の表面に残留する未転写トナー等の付着物は、中間転写体２５の二次転写部１８よりも回転方向下流側で且つ図1において二次転写部１８とは反対側に配置されたクリーニングデバイス４３によってクリーニングされる。
【００４２】
（定着部２０）
定着部２０は、二次転写部１８にて未定着トナー像が形成された転写紙をニップ搬送しつつ、転写紙に形成された未定着トナー像を加熱・加圧して定着するもので、加圧ローラ４４と、加圧ローラ４４に無端状の定着ベルト４５を介して対向配置された定着ローラ４６と、定着ローラ４６と共同して定着ベルト４５を回動移動させる加熱ローラ４７と、加熱ローラ４７の内部に配置された加熱ヒータ（図示せず）と、を備えている。
【００４３】
（定着ベルト４５の構成）
定着ベルト４５は、定着ローラ４６及び加熱ローラ４７に掛け回され、加圧ローラ４４の回転によって回動移動される。尚、定着ベルト４５は、例えば、ニッケル薄板等の無端ベルトであって、外周表面にシリコンゴム膜等のオフセット防止剤がコーティングされている。また、この定着ベルト４５を廃止して、定着ローラ４６を直接加熱（内部加熱）する一対のローラ方式の定着部としても良い。
【００４４】
定着ローラ４６と加圧ローラ４４とは、対向して配置されたゴムローラであり、加圧ローラ４４が定着ベルト４５を介して定着ローラ４６の中心方向に加圧されることによりニップ部を形成する。また、加熱ローラ４７は定着ベルト４５にテンションを与えるものであり、肉厚が軸方向で一定の円筒形をしたアルミ管等で形成されている。また、加熱ローラ４７の内部に配置された加熱ヒータの発熱によって加熱ローラ４７を介して定着ベルト４５が定着温度にまで加熱される。
【００４５】
（実施例）
次に、現像ローラ３４の内部に配設される対向磁極体４０の効果とデメリットを説明する。
【００４６】
対向磁極体４０は、現像ローラ３４に最近接する磁気ローラ３２の内部の磁極（図２におけるＮ１極）とは反対極性であるため、ローラ間で磁気ブラシが磁力によって拘束される。特に、現像ローラ３４の対向磁極体４０の磁力により、磁気ブラシにより現像ローラ３４表面に残存するトナーを掻き取る力が増す。そのため、現像ローラ３４から感光体２７へトナーが飛翔した後の残像が２周目に発現する、いわゆる現像ゴースト（履歴現象）の発生を抑えることができる。
【００４７】
但し、ローラ間の磁気拘束力が増すことは、ローラ間での現像剤の滞留を引き起こしやすく、現像剤が流れなくなると、現像剤が溢れて漏洩するという問題につながる虞がある。
【００４８】
また、現像ローラ３４の対向磁極体４０によって、磁性キャリアが現像ローラ３４に残りやすくなるため、いわゆるキャリア飛びの不具合が生じやすくなる。
【００４９】
ここで、京セラミタ社製のタッチダウン現像方式を用いたカラープリンタＫＭ−Ｃ３２３２の改造機を用いて、本発明を検証した。
【００５０】
現像ローラ３４及び磁気ローラ３２の直径とはともにφ２０ｍｍであり、磁気ローラ３２の磁極Ｎ１の磁力を１００ｍＴとした。また、像担持体２７と現像ローラ３４との間のギャップを１００μｍとし、現像ローラ３４と磁気ローラ３２との間のギャップを０．３５ｍｍとした。さらに、像担持体２７に対する現像ローラ３４の速度比は１．６３、像担持体２７の線速は２３０ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ３４の線速は３７５ｍｍ／ｓｅｃとした。また、現像ローラ３４に対する磁気ローラ３２の速度比は１．５で、磁気ローラ３２の速度を５６２ｍｍ／ｓｅｃとした。なお、トナーの平均粒子径は６．８μｍ、磁性キャリアの平均粒子径は３５μｍのものを使用した。
【００５１】
尚、この検証においては、加速評価を行うため、高温高湿環境において、磁気ブラシの量を規制するギャップを０．３ｍｍから０．５ｍｍに広げて、印字率５％の画像パターンを２０００枚連続印字した。
【００５２】
図３は、その際における、キャリア飛びや現像剤の漏洩の発生有無の確認結果の図表である。また、判定基準は、以下の通りである。尚、図３の○は合格判定、×は不合格判定を示す。
【００５３】
（キャリア飛び判定）
○：キャリア飛びなし
×：キャリア飛びあり（感光体２７の傷による縦筋で判断）
（現像剤漏洩判定）
○：現像剤漏洩なし
×：現像剤が現像装置２６から漏れる
まず、図４に示すように、現像ローラ３４に磁気ローラ３２の磁極に対向する対向磁極体４０を配置すると共に、その回転方向下流側に対向磁極体４０と同極性の分離磁極体４１を配置した。
【００５４】
尚、今回の判定では、対向磁極体４０の磁力を水準振って評価した。高温高湿によって現像剤の流動性が悪化した状態で、規制ギャップを広げて磁気ブラシ量を多くしたにも関らず、どの磁力においてもキャリア飛びも現像剤漏洩も発生しなかった。また、後述の比較例でもわかるように、対向磁極体４０の磁力が強いほどキャリア飛びが発生しやすい傾向にあるにも関わらず、分離磁極体４１を配置することによりキャリア飛びの発生は無かった。これは、分離磁極体４１により現像剤が現像ローラ３４から分離しやすくなったのが要因と考えられる。
【００５５】
〔比較例〕
次に、図５に示すように、上記図４の実施例で示した現像装置２６に対して分離磁極体４１を廃止して対向磁極体４０のみとして、同様の実験を行った。
【００５６】
比較例１では、対向磁力が３０ｍＴと低いため、キャリア飛びの不具合は起こらなかったが、やはり磁気ブラシ量が多いため、現像剤漏れが発生した。
【００５７】
比較例２及び比較例３も同様に、現像剤漏洩は発生した。また、対向磁極体４０の磁力が大きくなるにつれて、キャリア飛びの不具合も発生し始め、特に、比較例３では、多量の磁性キャリアが感光体２７とクリーニングブレードの間に噛み込み、感光体２７表面に磁性キャリアによる周方向の数多くの線状傷（縦筋傷）を発生させた。
【００５８】
このように、本発明の現像装置２６にあっては、現像ローラ３４の内部に磁気ローラ３２の磁極体３３の対向する磁極とは反対極性の対向磁極体４０を配置すると共に、その対向磁極体４０の回転方向下流側に離間状態で対向磁極体４０と同極性の分離磁極体４１を配置し、対向磁極体４０と分離磁極体４１との間で反発磁力を発生させることにより、対向磁極体４０から現像スリーブ３９へと向かう方向の磁力線を遮断することによって、磁性キャリアを現像ローラ３４から効率良く分離させて磁気ローラ３２側に回収することができる。また、現像ローラ３４の対向磁極体４０が磁気ローラ３２の磁極体３３と引き合い、磁気ブラシを拘束しつつも、現像ローラ３４からの分離性も向上するため、現像剤の漏洩を起こり難くすることができる。従って、キャリア飛びや現像剤漏洩に伴う画像不具合の発生を抑制し得て、良好な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…画像形成装置
２６…現像装置
２７…感光体
２９…枠体
３２…磁気ローラ
３３…磁極体
３４…現像ローラ
４０…対向磁極体
４１…分離磁極体
【図１】
2010210995.tif 000003
【図２】
2010210995.tif 000004
【図３】
2010210995.tif 000005
【図４】
2010210995.tif 000006
【図５】
2010210995.tif 000007