(57)【要約】【課題】現像器の駆動負荷のばらつきにかかわらず、現像器を現像幅の全域にわたって確実に感光体に接触させることが可能な高画質、高信頼性のカラー電子写真装置を提供する。【解決手段】現像器の現像ローラを駆動する斜歯ギヤの駆動モータの負荷トルクによる反力を利用して、現像器反駆動側が感光ベルトに向かって回動前進する際の摺動抵抗を低減する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体に個別に離隔接触可能な複数の現像器と、前記現像器に設けられた現像ローラと、前記現像ローラの左右に設けた一対の軸受と、前記現像ローラ一端部に設けた従動斜歯ギヤと、装置本体に設けられた前記軸受をほぼ水平面内で案内する支持溝と、前記現像器を前記感光体から離隔方向に付勢する戻しバネと、従動斜歯ギヤと噛み合う電動モータで駆動される駆動斜歯ギヤとを有するカラー電子写真装置において、前記装置本体は、前記現像器を前記感光体から離隔方向に付勢する戻しバネの付勢力をアシストするアシスト手段を有し、前記現像器が前記感光体に対して離隔する際には前記戻しバネと前記アシスト手段により離隔方向に動作することを特徴とするカラー電子写真装置。
【請求項２】
請求項１項記載のカラー電子写真装置において、前記戻しバネは現像器の駆動斜歯ギヤ側と反駆動斜歯ギヤ側に左右一対設けられ、前記アシスト手段は駆動斜歯ギヤ側の戻しバネの付勢力をアシストすることを特徴とするカラー電子写真装置。
【請求項３】
請求項１または２項記載のカラー電子写真装置において、前記アシスト手段は印刷動作時に現像ローラ駆動負荷トルクが発生した際に、前記電動モータの現像ローラ駆動負荷トルクによる反動モーメントを、駆動側の現像器戻しバネをアシストする付勢力として現像器に加えるように構成したことを特徴とするカラー電子写真装置。
【請求項４】
請求項３記載のカラー電子写真装置において、前記アシスト手段は電動モータの現像ローラ駆動負荷トルクによる反動モーメントを、リンク機構を用いて前記駆動側の戻しバネの付勢力として現像器に加えるように構成したことを特徴とするカラー電子写真装置。
【請求項５】
請求項３または４項記載のカラー電子写真装置において、現像器駆動側の戻しバネ力に、電動モータの負荷トルクによる反動モーメントを付勢力として足し合わせた力の大きさが、印刷動作時に前記駆動斜歯ギヤが現像器の前記従動斜歯ギヤに駆動力を伝達する際の駆動接線力よりも小さくなるように構成されたことを特徴とするカラー電子写真装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載のカラー電子写真装置において、前記現像ローラの前記支持溝と接触する部位の形状が、軸方向断面においてほぼV字形状であることを特徴とするカラー電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体の電子潜像に複数種類のトナーを現像する現像器を有するカラー電子写真装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
発色に必要な異なる色のトナーを色毎にそれぞれの電子写真プロセスで中間転写体上に転写し、重ね合わせてカラートナー像を形成し記録媒体に転写するカラー電子写真装置では、現像時に選択された特定色の現像器のみを感光体に接触させてトナーを感光体に付着し現像を行う。この間、選択されなかった他の現像器は感光体からトナー像が現像できない距離を隔てて保持される。
【０００３】
従来、上記カラー電子写真装置では、特許文献１に示すように現像ローラを回転させ、回転ギヤ駆動力のみで感光体に対して現像器の離接運動をさせる構成が用いられている。印刷動作に入ったときから装置本体側の駆動斜歯ギヤが回転を始め、それに係合する現像器の現像ローラ軸に設けた従動斜歯ギヤが回転せずに本体側の駆動斜歯ギヤ上を移動し、同時に現像器が感光体へ移動していく。現像器の従動斜歯ギヤは現像ローラ、パドル等のギヤトレインを駆動し大きな回転トルクを要するため、上記の状態では回転しない。現像器において本体駆動斜歯ギヤで駆動される駆動側を現像器の駆動側とし従動斜歯ギヤと反対側を反駆動側とする。
【０００４】
現像ローラの両端軸受は本体側の支持溝に上下方向を拘束され、現像器は支持溝方向にほぼ水平面内で移動し、この状態では現像器の反駆動側はまだ静止位置に留まっている。
【０００５】
次に、現像ローラの駆動側側軸受が本体側の支持溝の端部に設けた突当部材に突き当たり位置決めされると、現像器の従動斜歯ギヤは定位して回転を始める。従動斜歯ギヤの回転と同時に斜歯ギヤ噛み合いの現像ローラ軸方向分力（現像器外向き方向に設定する）によって現像器が軸方向に移動を開始する。移動後まもなく、現像器側面は駆動側の本体側壁の支点に突き当たり、現像器は発生するモーメントにより回動を始め現像器の反駆動側が前進を始める。現像ローラ反駆動側の端部軸受も同じく支持溝に上下を拘束され支持溝方向に移動し、現像器の反駆動側軸受が、支持溝端部の突当部材に突き当たって現像器の感光体への位置決めが完了する。
【０００６】
特許文献１には、現像装置の接離動作のうち感光体に近接させる動力を、カラー電子写真装置本体の片側で駆動される斜歯ギヤの引き込み力とすることを特徴とするカラー電子写真装置が開示されているが、現像装置の反駆動側を十分に感光体に押し当てるための力が不足し、その結果感光体上の反駆動側の画像が欠けてしまう課題については開示されていない。また、現像器の感光体への前進、接触に関する提案がなされているが、現像器を後退させることについては記載がない。現像器を後退させることも作像プロセスを成り立たせる上で重要である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のカラー電子写真装置では、現像器を感光体側へ前進させ、接触させる手段としては特許文献１に示すとおり、現像ローラの駆動力を用いるが、現像器を感光体から退避させ、元の休止位置に戻すためには、現像器を後退させるための付勢手段を設ける必要がある。当該現像器を後退させる付勢力は、大きすぎると現像器駆動負荷の小さい現像器において、現像器を前進させる接線力を上回り、十分に現像器と感光体が接触できずに画像欠陥の原因となり、弱すぎると現像器を後退させるための付勢力が不足して、現像ローラが感光体と接触したままとなり、感光体上の他の現像器の顕像を乱すなどの画像欠陥の要因となる。これらの制約条件に対し、付勢力の設定には困難があった。
【０００９】
また、一定のバネ力を持つ戻しバネのみを用いた場合、戻しバネ力を現像ローラ回転負荷の最小値以下に設定しなければならない。現状では現像器の現像ローラ回転負荷が現像器ごとにばらつきを持つことは避けられず、例えば回転負荷の大きい現像器が本体に取り付けられると垂直抗力が増大し、そのため現像器駆動側の軸受が支持溝の突当面を摺動し難くなり、現像器反駆動側も十分に前進しなくなる。そのため、現像器反駆動側で現像ローラと感光体との接触が不十分となり、現像器反駆動側の画像欠損を引き起こしていた。
【００１０】
従来のカラー電子写真装置では、現像器を確実に感光体に接触させるための障害として、現像器駆動負荷のばらつきがあった。駆動負荷の大きい現像器では現像器の反駆動側を十分に感光体に押し当てるための力が不足し、その結果、感光体上の反駆動側の画像が欠けてしまう等、高品位な画像形成を達成する上での課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、現像器の駆動負荷のばらつきが大きい現像器を使用した場合でも、安定して確実に現像器の反駆動側を感光体に接触させることができ、高画質かつ、高信頼性のカラー電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、感光体と、前記感光体に個別に離隔接触可能な複数の現像器と、前記現像器に設けられた現像ローラと、前記現像ローラの左右に設けた一対の軸受と、前記現像ローラ一端部に設けた従動斜歯ギヤと、装置本体に設けられた前記軸受をほぼ水平面内で案内する支持溝と、前記現像器を前記感光体から離隔方向に付勢する戻しバネと、従動斜歯ギヤと噛み合う電動モータで駆動される駆動斜歯ギヤとを有するカラー電子写真装置において、前記装置本体は、前記現像器を前記感光体から離隔方向に付勢する戻しバネの付勢力をアシストするアシスト手段を有し、前記現像器が前記感光体に対して離隔する際には前記戻しバネと前記アシスト手段により離隔方向に動作することを特徴とする。
【００１３】
また、前記戻しバネは現像器の駆動斜歯ギヤ側と反駆動斜歯ギヤ側に左右一対設けられ、前記アシスト手段は駆動斜歯ギヤ側の戻しバネの付勢力をアシストすることを特徴とする。
【００１４】
また、前記アシスト手段は印刷動作時に現像ローラ駆動負荷トルクが発生した際に、前記電動モータの現像ローラ駆動負荷トルクによる反動モーメントを、駆動側の現像器戻しバネをアシストする付勢力として現像器に加えるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
また、前記アシスト手段は電動モータの現像ローラ駆動負荷トルクによる反動モーメントを、リンク機構を用いて前記駆動側の戻しバネの付勢力として現像器に加えるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、現像器駆動側の戻しバネ力に、電動モータの負荷トルクによる反動モーメントを付勢力として足し合わせた力の大きさが、印刷動作時に前記駆動斜歯ギヤが現像器の前記従動斜歯ギヤに駆動力を伝達する際の駆動接線力よりも小さくなるように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記現像ローラの前記支持溝と接触する部位の形状が、軸方向断面においてほぼV字形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電子写真装置によれば、現像器の駆動負荷ばらつきを許容して、感光体に対する現像器の接離動作を安定化させ、高画質、高信頼性のカラー電子写真装置を装置を複雑化することなく簡潔な構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
現像ローラが感光体と接触したままでは、例えば他の現像器が静電顕像を描いた画像を、当該現像ローラが掻きとってしまい画像欠陥となる。本発明においては、従来技術においては十分に考慮されていなかった現像器の後退動作も含めたカラー電子写真装置の提案を行う。
【００２０】
現像器の反駆動側が前進している間、現像器駆動側の軸受は支持溝の突当部材表面を摺動しているが、円滑な摺動を妨げる摩擦抵抗が発生している。摩擦力の元となる垂直抗力は、駆動斜歯ギヤが現像ローラの従動斜歯ギヤに駆動力を伝達する際の接線力である。突当部材表面からの垂直抗力を低減すれば摩擦抵抗は減らせるため、戻しバネまたはこれに類する付勢力を利用してこの垂直抗力を低減可能である。
【００２１】
本発明は、従来の欠点を解消し、現像器の回転負荷に応じた戻しバネ力のアシスト力を加えるという構成を、最小の部品点数で、現像器駆動機構の従来の基本レイアウトを変更せずに実施したものである。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係るカラー電子写真装置の構成および動作を図とともに説明する。先ず、本発明に係わる電子写真装置の概要について、図１に示す概略断面図を用いて説明する。
【００２３】
カラー電子写真装置１は、機枠体のほぼ中央部に潜像保持手段である感光ベルト２を垂直方向に長く環状に設置し、反時計方向に回転させる。この感光ベルト２を間にして、図の左側に中間転写体である転写ベルト３と転写装置１１と記録媒体７の供給装置９と定着器１２を配置し、図の右側に４色の異なる色のトナーを充填した現像器６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃを配置している。現像器６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃの前端部にはそれぞれ現像ローラ１９が設けられ、印刷動作時に時計方向に回転する。各現像器は現像ローラ１９のほかに、トナーを攪拌し現像ローラに供給する攪拌部材等を有する。
【００２４】
現像器６ｃの下側には感光ベルト２に潜像を形成する露光装置５を配置し、更にその下側には記録媒体７を収容する給紙カセット８を配置する。感光ベルト２は駆動装置（図示せず）により矢印の方向に回転し表面の感光層は帯電装置４により帯電する。次に露光装置５によりドット単位で感光ベルト２を露光することにより、感光ベルト２の表面に静電潜像を形成する。
【００２５】
その後、感光ベルト２上の静電潜像を現像器６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃのうち何れか選択された現像器が、現像器駆動装置(図示せず)により駆動されると、現像器は前進して感光ベルト２に接触し選択した色のトナー像を感光ベルト２上に形成する。非現像時の他の現像器６は、感光ベルト２にトナーが現像できない位置まで本体に設けた戻しバネによって退避している。
【００２６】
第一転写点２１を通過した感光ベルト２は、残像消去装置１８による光照射によって静電潜像を消去して、表面電位を一定レベル以下に落す。その後、第一転写点２１で転写されずに感光ベルト２の表面に残った残留トナーを感光体清掃装置１７で除去することにより感光ベルト２の表面を清掃し、次のトナー像の現像に備える。転写ベルト３は、第一転写点２１で感光ベルト２に押付け接触し、感光ベルト２から転写ベルト３へのトナー受渡しを行うとともに、動力が伝達され矢印方向に従動回転する。
【００２７】
このようなトナー像形成および転写の１サイクルの動作を、感光ベルト２の１回転のタイミングに合わせて現像器６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃを選択的に使用して順次行いながら、転写ベルト３上に単色トナー像を重ね合わせた複数色のカラートナー像を形成する。用紙やOＨＰシート等の記録媒体７はタイミングをとって給紙装置９と用紙搬送装置１０から第二転写位置２２に供給され、転写ベルト３の表面に形成されている単色あるいはカラートナー像を転写装置１１により記録媒体７上に転写する。トナー像が転写された記録媒体７は、転写ベルト３から剥離され、定着器１２によってトナー像を記録媒体７に溶融定着し、排紙装置１３によりカラー電子写真装置１の上面の排紙トレーに排紙する。記録媒体７へトナー像を転写した後の転写ベルト３の表面に残っている余剰トナーは中間転写体清掃装置１４により清掃される。清掃された転写ベルト３は、次のトナー像の転写に備える。
【００２８】
次に、図２〜図４により印刷動作時に現像器を前進及び、後退させる動作原理に関して説明する。図２〜図４は電子写真装置の構成を平面的に示した模式図である。
（１）現像器の前進
現像器に印刷動作の起動がかかった瞬間の状態を図２に示す。図２において、本体側の駆動斜歯ギヤ（図示せず）によって現像器の従動斜歯ギヤ２１に接線力F0が作用し、現像器６はまず駆動側から感光ベルトに対し前進を始める。２２は駆動側現像ローラ軸受、２３は反駆動側現像ローラ軸受である。起動と同時に現像器には前進を妨げる摩擦力μ1・N1、F4、μ2・N3が作用する。ここで、μは現像器と本体の現像器支持体（図示せず）の摩擦係数、N1は本体の現像器支持体に現像ローラ軸が支持される際に発生する垂直抗力、F4は現像器駆動側の戻しバネによる反力、μ2は現像器の後端と本体との摩擦係数、N3は本体の現像器支持体に現像器が支持される際に発生する垂直抗力である。現像器の設計上、
F0＞(μ・N1＋F4＋μ2・N3)
すなわち、押し込み力  ＞  戻しバネ力＋摩擦負荷としてあるため、現像器は感光ベルト側へと前進する。
（２）現像器の回動
次に図３では、現像器６が前進して本体の突当部材Ａに現像器の駆動側軸受が当接する瞬間を表す。現像器６の従動斜歯ギヤ２１は、本体の突当部材Ａに駆動側軸受が当接しギヤ回転を開始した際にF2の分力が発生するねじれ角を持つ。斜歯ギヤ分力F2により現像器６は図右方向に引き寄せられる。また本体には現像器６の後端を支持する支点Oが設けられ、図右方向に移動してきた現像器６に当接して押し返し、現像器６の反駆動側が支点O周りに回動して感光ベルト側に前進するモーメントF2・L0が発生する。このモーメントにより現像器６の反駆動側が本体側の突当部材Ｂにより位置決めされ、感光ベルトに対し適切な位置に固定される。
【００２９】
この現像器６の反駆動側が感光ベルト側に回動して前進する動作を妨げる力として、駆動側の軸受が本体側の突当部材Ａと摺動する際の摺動抵抗がある。現像器駆動側軸受と本体側との摩擦係数はμ1、垂直抗力に相当する力は駆動側軸受が本体側の突当部材Ａに押し付けられる力になるため（F0-F4）となり、駆動側の現像器軸受と本体側の突当部材との摺動抵抗はμ1・(F0-F4)となる。この摺動抵抗は、現像器の駆動側が本体側の突当部材Ａに突き当たって反駆動側を引き込む回動モーメントの有害抵抗となり、実際に現像器６に作用する反駆動側を引き込む支点O周りの回動モーメントは、[F2-μ1・(F0-F4)]・L0となる。
【００３０】
この他にも、現像ローラに給電する電極（図示せず）の摺動抵抗F6、反駆動側本体の現像器支持体（図示せず）に現像器軸受が支持される際の垂直抗力N2による摺動抵抗μ1・N2、および反駆動側の現像器戻しバネ反力F5が、上記現像器反駆動側を引き込む回動モーメントの有害抵抗として作用する。従って現像器の設計上は、
(F2-μ1(F0-F4))・L0＞(F5+F6+μ1・N2)・L3
すなわち押し込み方向モーメント  ＞  負荷方向モーメントとなるように設計し、現像器駆動側の摺動抵抗および反駆動側の抵抗力があっても、反駆動側が感光ベルト側へスムーズに引き込まれるようにバランスが取られる。
（３）現像器の後退
次に、図４に示すように、印刷動作が終了した際に現像器６が感光ベルトから離隔する動作につき説明する。本体側に設けられる現像器の駆動トレインとして、動力伝達の離接自在なクラッチあるいは正逆回転自在な現像器駆動モータを用い、クラッチを切るか或いは現像器駆動モータを逆転することで、本体の現像器駆動側および反駆動側に設けられた現像器戻しバネからの力F4、F5によって、現像器が感光ベルトから離隔される。それぞれの戻しバネ力F4、F5は、現像器と本体との摺動抵抗に打ち勝つ力に設定されそれぞれ、
(μ1・N1+μ2・N3)＜F4、(F6+μ1・N2)＜F5となる。
すなわち戻しバネ力  ＞  摺動抵抗となる。
【実施例】
【００３１】
次に本発明の実施例を図５にて説明する。図５は、本発明における現像器６と駆動側本体フレーム３３、反駆動側本体フレーム３４と、感光ベルト２の位置および構成を本体上面より見た部分破断平面図を示す。駆動側本体フレーム３３は突当部材Ａを含み、反駆動側本体フレーム３４は突当部材Ｂを含む。現像器６には現像ローラ１９が回転可能に設けられ現像ローラ回転軸２０には一端に従動斜歯ギヤ２１が固定され、本体に設けられた駆動斜歯ギヤ２８によって駆動力が伝達される。２２は駆動側現像ローラ軸受、２３は従動側現像ローラ軸受である。２４は現像器回動支点突当面、３２は本体側に設けた支点Oである。
【００３２】
本体に設けられる現像器駆動トレインは、駆動斜歯ギヤ２８を支持し回転させるシャフト２９が本体に支持される。駆動力の伝達を離接自在にするクラッチ２７、現像器駆動モータ２５、現像器駆動モータ２５を回動自在に本体に支持するベアリング２６とからなる。現像器駆動モータ２５にはリンク４０が回動自在に接続され、アーム４１にも回動自在に連接されている。アーム４１は本体側に固定された支点４２に回動自在に保持される。アーム４１は、支点４２に対するレバー比によって所要の現像器戻し力Ftを発生させる。
図５に記載の矢印は、印刷動作の時の力の方向及び、モーターを含む各駆動トレインの回転方向を示す。
【００３３】
図５に示す本発明の実施例における要部は、現像器前進時に発生する様々な抵抗力のうち、現像器の駆動側軸受２２が本体の突当部を摺動する際に発生する摺動抵抗を図示Ftを作用させて低減する点である。力のバランスで示すと、支点O周りの現像器回動モーメントが
(F2-μ1(F0-F4))・L0  →  (F2-μ1・(F0-F4-Ft))・L0
と変化し、従来よりも大きな支点O周りの現像器回動モーメントが得られる。
【００３４】
対象としている現像器は、トナーの残量変化、飛散防止トナーシールの磨耗状態等により各構成要素の負荷が変わるため現像器駆動トルクの変動が大きい。従って、現像器駆動トルクの最小値よりも更に余裕を見た軽いトルクで設計するため、前述の駆動側斜歯ギヤによるF0と戻しバネ反力F4のバランスにおいてF4を大きくとることができない。これは、現像器駆動トルクの大きい現像器が本体に装着された場合には現像器回動モーメントの有害抵抗である μ1(F0-F4) 項の値が大きくなり、現像器反駆動側に発生する画像欠け不良の最大の要因となっていたからである。
【００３５】
本発明では、前記現像器駆動モータ２５の反動トルクに比例した戻し力Ftを現像器６に作用させるため、現像器の負荷トルクばらつきに応じた戻し力が得られ、現像器の負荷トルクばらつきがあっても効果的な支点O周りの現像器回動モーメントを得ることができる。
【００３６】
駆動側戻しバネ３０と反駆動側戻しバネ３１は印刷停止後に現像器の感光ベルトからの離隔動作を与える。図１ａに示すF4及び、F5が現像器離隔戻し力として作用する。
【００３７】
また、本実施例の現像器反駆動側軸受の反駆動側本体フレーム３４との摺動部を図６に示す。図６(a)に示す通り、摺動部を細いＶ字形状とすることで軸受は蓄積物を切りながら推進できる。従って本体内部にトナー及び紙紛等が蓄積した場合においても、現像器反駆動側がこれら汚染物質から現像器引き込み時の有害抵抗を受けないようにすることができる。図６(b)に示す従来の単純円筒形の軸受は、軸受支持溝の蓄積物をラッセル（掘り起こし）することで摺動抵抗が増え初期の力のバランスを維持できなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明実施例のカラー電子写真装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明実施例の現像器前進時に現像器に作用する力を説明する模式図である。
【図３】本発明実施例の現像器回動時に現像器に作用する力を説明する模式図である。
【図４】本発明実施例の現像器後退時に現像器に作用する力を説明する模式図である。
【図５】本発明実施例の現像器周辺に作用する力を説明する部分破断平面図である。
【図６】本発明実施例の現像器軸受部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…カラー電子写真装置、２…感光ベルト、  ６、６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃ…現像器、１１９…現像ローラ、２１…現像器駆動従動斜歯ギヤ、２２…駆動側現像ローラ軸受、２３…反駆動側現像ローラ軸受、２４…現像器回動支点当接面、２５…現像器駆動モータ、２６…ベアリング、２７…クラッチ、２８…本体側現像器駆動斜歯ギヤ、２９…シャフト、３０…駆動側戻しバネ、３１…反駆動側戻しバネ、３２…支点O、３３…駆動側本体フレーム、３４…反駆動側本体フレーム
Ｆ0…駆動力(駆動ギヤ接線力)、Ｆ2…斜歯ギヤの斜歯分力、Ｆ4…駆動側戻しバネ荷重、Ｆ5…反駆動側戻しバネ荷重、Ｆ6…現像ローラ給電端子摺動抵抗、Ｗ…現像器重量、N1…駆動側軸受垂直抗力、N2…反駆動側軸受垂直抗力、N3…駆動側ケース垂直抗力、μ1…摩擦係数(現像ローラ軸受⇔本体フレーム)、μ2…摩擦係数(現像器ケース⇔本体フレーム)、L0…現像ローラ軸〜駆動側突当て支点間距離、L3…現像器駆動側〜反駆動側軸受突当て部間距離
【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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