(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよびキャリアの少なくとも一方を含む現像剤成分が収容され、この現像剤成分を外部へ供給する供給口を備えた現像剤カートリッジと、
前記現像剤カートリッジが着脱自在に装着され、正規に装着された現像剤カートリッジの前記供給口と対向する位置に現像剤成分の受け口が開口された現像器と、
前記現像器を複数保持して回転する回転体と、
現像剤カートリッジの着脱操作に連動して前記受け口が開閉されるように現像器表面で摺動されるスライドシャッターとを具備し、前記回転体の回転によって前記現像器が回転ドラムと順次対向して多色画像を形成する画像形成装置において、
前記スライドシャッターは、現像剤カートリッジの取り出し操作に連動して閉動作し、閉動作の完了時にその摺動先端部が到達する現像器表面の予定位置が、当該現像剤カートリッジの下方からの投影領域内にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記各現像剤カートリッジは、前記現像器表面の予定位置が、それぞれの現像剤カートリッジの下方からの投影領域内に収まるように前記回転体が位置している場合のみ、その着脱を許可される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】
前記現像剤カートリッジの表面であって、前記現像器に正規に装着された際に前記予定位置の直下となる領域には、当該予定位置から落下したトナー屑が滑り落ちないようにするための滑り止めが形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記滑り止めは、現像剤カートリッジ表面の前記直下領域を含む領域に形成された窪みであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記滑り止めは、現像剤カートリッジ表面の前記直下領域近傍に形成された突起であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤カートリッジは、前記現像器に正規に装着された際に前記予定位置の直下となる領域を覆うスライドカバーを具備したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用紙上にトナー画像を形成するプリンタ装置、複写機、あるいはファクシミリ装置等の画像形成装置に係り、特に、現像剤カートリッジを交換する際のトナーによる汚染を防止できるようにした画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式のフルカラー画像形成装置には、三原色の現像剤がそれぞれ充填された３つの現像器、あるいは更に黒色の現像剤が充填された４つの現像器が搭載される。そして、これらを１つあるいは複数の感光体ドラムに対向配置し、静電潜像を複数色の現像剤で可視化して重畳することで画像形成が行われる。
【０００３】
一般に、装置の小型化、低価格化を重視する場合、１つの感光体ドラムに対向して複数の現像器を順次配置する構成が採用される。このため、１つの感光体ドラムの近傍に４つの現像器を保持した回転体を配置し、この回転体を回転させることで各現像器を感光体ドラムと対向する位置まで順次移動させ、各現像剤で静電潜像を順次可視化する画像形成装置が提案されている。
【０００４】
また、このような画像形成装置では、現像剤成分としてトナーとキャリアを含む２成分現像剤を使用しているが、２成分現像剤では、画像形成を繰り返すとキャリアが劣化して帯電性が低下するので新たな現像剤を補給する必要がある。このため、例えば特開平６−３０８８２９号公報では、現像器に交換可能な現像剤カートリッジを装填し、トナーの補給とキャリアの交換とを同時に行う現像装置が提案されている。この際、現像剤カートリッジから現像器への現像剤の供給は、現像剤カートリッジが現像器へ正規に装着されたときに相互に対向するように現像剤カートリッジおよび現像器のそれぞれに設けられた供給口および受け口を介して行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような現像剤カートリッジを用いると、その交換時に前記供給口あるいは受け口から飛散するトナーによって作業者が汚染される場合がある。このような問題点を解決するために、例えば特開昭６０−１２１４７３号公報では、現像装置にトナー掻取部材を設け、カートリッジを現像装置から引き抜く際にカートリッジ表面に付着したトナーを掻取部材で掻きとってカートリッジ表面を清掃する方法が提案されている。しかしながら、この方法では掻きとられたトナーが装置本体内に堆積されるので装置内部が汚染されてしまうことになる。また、特公平５−７１０では、使用済みカートリッジをジャバラ状の袋で覆う方法も提案されているが、構成や操作が煩雑で実用化が難しい。
【０００６】
一方、現像剤カートリッジ側の供給口あるいは現像器側の受け口からのトナー汚染を防止する他の方法として、現像剤カートリッジの供給口には、その交換時や搬送時等に内部の現像剤が飛び出さないようにするためのシャッター機構を設け、現像器の受け口にも、現像剤カートリッジが未装着の状態で回転体が回転しても現像器内部の現像剤が飛び出さないようにするためのシャッター機構を設ける構造が提案されている。
【０００７】
この種のシャッター機構としては、構造が簡単でシール性に優れるなどの理由から、開口の形成された平面あるいは曲面に密着しながら表面を摺動して開口を塞ぐスライド式のシャッターが好ましい。ところが、各開口部の端面近傍には現像剤が飛散しているため、スライドシャッターを用いると、飛散した現像剤がシャッターの摺動方向に沿った先端部によって掻き集められ、シャッターが停止位置に達すると、その先端部には飛散したトナーが全て収集されることになる。そして、このようにして一か所に収集されてたトナー屑は、重力にしたがって当該位置から落下して装置内部を汚染してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、シャッター機構によって一か所に掻き集められたトナー屑を現像剤カートリッジごと外部へ持ち出せるようにしてトナーによる汚染を防止するようにした画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じた。
(1) 現像剤カートリッジの着脱操作に連動してトナー受け口（および／またはトナー排出口）が開閉されるように現像器表面で摺動されるスライドシャッターを具備した画像形成装置において、スライドシャッターは、現像剤カートリッジの取り出し操作に連動して閉動作し、閉動作の完了時にその摺動先端部が到達する現像器表面の予定位置は、当該現像剤カートリッジの下方からの投影領域内に収まるようにした。
【００１０】
このような構成によれば、閉動作するスライドシャッターによって掻き集められたトナー屑は、現像剤カートリッジの下方からの投影領域内の現像器表面に収集される。このため、このトナー屑は現像剤カートリッジ上に落下し、現像剤カートリッジと共に回収することができるので装置内部が汚染されない。
(2) 現像器を複数保持して回転する回転体をさらに具備し、回転体の回転によって現像器が回転ドラムと順次対向して多色画像を形成するようにした。
【００１１】
このような構成によれば、複数の現像器を備えた画像形成装置においても、装置内部のトナー汚染を防止できる。
(3) 各現像剤カートリッジは、前記現像器表面の予定位置が、それぞれの現像剤カートリッジの下方からの投影領域内に収まるように回転体が位置している場合のみ、その着脱を許可されるようにした。
【００１２】
このような構成によれば、現像剤カートリッジは、掻き集められたトナー屑がその表面に落下する位置にある場合のみ着脱が許可されるので、着脱時のトナー屑は必ず現像剤カートリッジ上に落下して現像剤カートリッジと共に回収することができる。
(4) 現像剤カートリッジの表面であって、前記現像器に正規に装着された際に前記予定位置の直下となる領域には、当該予定位置から落下したトナー屑が滑り落ちないようにするための滑り止めを形成した。
【００１３】
このような構成によれば、現像剤カートリッジの表面に落下したトナー屑の当該現像剤カートリッジからの落下が防止される。
(5) 前記現像剤カートリッジに、少なくとも前記直下領域を覆うスライドカバーを設けた。
【００１４】
このような構成によれば、現像剤カートリッジの表面に落下したトナー屑がスライドカバーで覆われるので、現像剤カートリッジの着脱あるいは搬送中にトナー屑が他の部分に接触することがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した回転式現像装置の現像器１２および現像剤カートリッジ１０の分解斜視図である。図２は、回転式現像装置に現像器１２および現像剤カートリッジ１０が組付けられた状態を示した断面図である。図３は、現像器１２に現像剤カートリッジ１０を組付けた状態を示した断面図である。図４、５は、現像器１２および現像剤カートリッジ１０の拡大断面図である。図６は、現像器１２の拡大斜視図である。図７は、現像器１２の長蓋３８の拡大斜視図である。図８、１０は、現像剤カートリッジ１０の拡大斜視図である。図９は、現像剤カートリッジ１０の分解斜視図である。
【００１６】
図２に示したように、回転式現像装置は感光体ドラム２０を備えており、この感光体ドラム２０の横には、略十字型の回転体３４が配設されている。現像器１２および現像剤カートリッジ１０には、トナーとキャリアとがプレミックスされたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、ＢＫ（ブラック）の現像剤成分（以下、単に現像剤と表現する）Ｌが収容されている。
【００１７】
現像器１２は、図１に示したように、上方が開口した長状のケース１４を備えており、その内部には、トナーとキャリアをプレミックスした現像剤Ｌが充填されている。ケース１４の横側壁１６には、マグネットロール１８が回転可能に軸支されており、軸部１７に設けられたギア機構（図示せず）によって矢印Ａ方向に回転するようになっている。マグネットロール１８は、現像剤に含まれるキャリアを磁力により吸着して磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体ドラム２０に供給する。これにより、感光体ドラム２０に形成されていた静電潜像が顕像化される。また、マグネットロール１８と平行に２本のスパイラルオーガー２２、２４が横側壁１６に軸支されている。このスパイラルオーガー２２、２４のシャフト２６、２８の端部にはギア機構（図示せず）が設けられており、マグネットロール１８と同方向へ回転するようになっている。
【００１８】
図３および図６に示すように、シャフト２６の外周に設けられたスパイラル部３０は、矢印Ｂ方向に傾いた螺旋形状となっており、また、シャフト２８の外周に設けられたスパイラル部３２は、矢印Ｂと反対方向に傾いた螺旋形状となっている。これにより、マグネットロール１８が回転すると、スパイラルオーガー２２は現像剤Ｌを矢印Ｂ方向に搬送しながら撹拌し、また、スパイラルオーガー２４は、矢印Ｂと反対方向に現像剤Ｌを搬送しながら撹拌するので、マグネットロール１８に現像剤Ｌが供給されることになる。このスパイラル部３０、３２は、スパイラルオーガー２２、２４が停止しているとき、後述する回転体３４の回転によって、現像剤Ｌがスパイラルオーガー２２からスパイラルオーガー２４へ循環する方向へ傾いている。
【００１９】
また、ケース１４内には、スパイラルオーガー２２、２４を長手方向に仕切るように仕切板３６が設けられている。この仕切板３６の長手方向の両端部は横側壁１６まで達しておらず、その右端部付近では、スパイラルオーガー２２で撹拌搬送された現像剤Ｌがスパイラルオーガー２４側へ搬送され、左端部付近では、スパイラルオーガー２４で撹拌搬送された現像剤Ｌがスパイラルオーガー２２側へ搬送されるようになっている。また、スパイラルオーガー２２には、仕切板３６の右端部付近でスパイラル部３０とは逆巻のスパイラル部が設けられ、さらに、スパイラルオーガー２４には、仕切板３６の左端部付近で、スパイラル部３２とは逆巻のスパイラル部が設けられている。これによって、仕切板３６を境に現像剤Ｌがスパイラルオーガー２２とスパイラルオーガー２４との間をスムーズに循環することができる。
【００２０】
一方、ケース１４の開口縁部にはパッキン３７が貼着されており、長蓋３８で密閉されるようになっている。この長蓋３８には鍔４０が突設されており、ケース１４に形成された鍔４２との間にマグネットロール１８の外周部を一部露出させた状態で保持する。また、長蓋３８には、図示しない爪が突設されており、ケース１４に形成された凹部４４に係止され、長蓋３８をケース１４に仮止めするようになっている。
【００２１】
長蓋３８の中央部から左寄りには、矩形状の補給口４１（図３参照）が貫通している。補給口４１の表側には取付板５２が立設されている。取付板５２の側面は円弧状に湾曲しており、この円弧面に略円筒状のケーシング５４が装着されるようになっている。このケーシング５４の外周面には、図３および図４に示したように、補給口４１と連通した開口部５６が形成されている。また、補給口４１の周縁には、後述する回転体３４の回転位置（重力の作用方向の変化）によって補給口４１を開閉するフラップ（図示せず）が設けられている。また、ケーシング５４中にはスパイラルオーガー６０が配設されている。このスパイラルオーガー６０のスパイラル部６２は、ケース１４内に配設されたスパイラルオーガー２２のスパイラル部３０と同じ形状となっており、矢印Ｂ方向へ現像剤Ｌを搬送するように機能する。さらに、ケーシング５４の左側の外周面には、両側にガイド溝６７が形成され、半円を描くように湾曲した受け板６６が取付けられている。この受け板６６には受け口６４が開口されている。また、受け板６６の延長線上には、円弧状に湾曲した受け板７６が設けられており、この受け板７６を排出管７０が貫通している。
【００２２】
排出管７０は「く字」状に捻って折り曲げられており、ケース１４内に位置する回収口７２が、補給口４１より上流側（スパイラルオーガー２２で現像剤が搬送されてくる方向）を向いている。さらに、この回収口７２は、マグネットロール１８が感光体ドラム２０と対向しているとき、現像剤の剤面と平行となるように設定されており、かつ、その開口面積は、最大プリント用紙の１００％像密度１枚で消費される現像剤に含まれるキャリアを回転体３４の一回の回転で回収できる大きさとされている。
【００２３】
一方、受け板６６のガイド溝６７には、円形状を描くように湾曲したスライドシャッター６８がスライド可能に係合されている。このスライドシャッター６８の上端には止め壁６９（図７参照）が形成されている。受け板６６の端部が止め壁６９に当たると、スライドシャッター６８は受け口６４および排出口７４を遮蔽した位置で止まることになる。また、止め壁６９の幅方向には、現像剤カートリッジ１０の装着時に、図９に示した回収ケース１２０から突設された係合片１２２と係合する係合溝７８が切り込まれている。
【００２４】
さらに、長蓋３８の上面には、両端が開口した筒状のホルダー１２４が固定されている。このホルダー１２４の内周壁には、長手方向に沿ってガイド溝１２６が延設されている。このガイド溝１２６に、現像剤カートリッジ１０のキャップ１２８から突設されガイド突起１３０が係合され、ホルダー１２４へ現像剤カートリッジ１０が装填されるようになっている。現像剤カートリッジ１０は、筒状の収容部８６と、この収容部８６の開口に嵌め込まれる筒状の回収ケース１２０とを備えている。この回収ケース１２０の外周面には、受け口６４と対応する位置に供給口８０が、また排出口７４と対応する位置に取込口８２が、それぞれ形成されている。
【００２５】
回収ケース１２０には、キャップ１３１が圧人される筒状の回収ボックス１３２が嵌め込まれるようになっている。この回収ボックス１３２は、回収ケース１２０へ嵌め込まれたとき、その底壁が仕切壁８４（図３参照）となって供給口８０と取込口８２を仕切る。これによって、収容部８６に収納された現像剤Ｌが回収ボックス１３２へ流れ込まないようになっている。この仕切壁８４の一部は、長手方向へ張り出して張出片１３４を形成している（図９参照）。この張出片１３４に穿設された開口１３６は、回収ケース１２０に回収ボックス１３２が嵌め込まれたとき、取込口８２と連通するようになっている。これによって、回収ボックス１３２へ排出口７４、取込口８２、及び開口１３６を通じてキャリアが回収される。なお、収容部８６には、図３に示すように、アジテータ８８が配設されており、収納された現像剤Ｌが供給口８０へ撹拌搬送される。
【００２６】
また、回収ケース１２０と回収ボックス１３２との接合部は、図示は省略するがテーピングされており、必要に応じて回収ボックス１３２だけを取り外すことができるようになっている。これにより、回収ボックス１３２に溜まったキャリアの処理が容易になる。さらに、回収ボックス１３２の容積は、現像剤カートリッジ１０に収納された現像剤に含まれるキャリアを全て回収できる大きさに設定されている。また、回収ボックス１３２には、図４に示すように、開口１３６から周回する回収通路９０が形成されている。この回収通路９０によって、キャリアＣが排出口７４側へ逆流しないようになっている。
【００２７】
ー方、供給口８０と取込口８２の周辺は周方向に沿って切下げられており、図示しないガイド溝が形成されている。このガイド溝には、現像剤カートリッジ１０に沿って円弧状に湾曲したシャッター９８が周方向へスライド可能に取付けられている。このシャッター９８の上面には、幅方向に長溝１３８が形成されている。この長溝１３８は、受け板７６の下端から突設された突起１４０と係合し、キャップ１３１に設けられた長板状のハンドル１００を指で摘んで回すと、現像剤カートリッジ１０が旋回して供給口８０および取込口８２が開閉される。
【００２８】
また、回収ケース１２０を取り囲むように、筒状のスライドカバー１０２がスライド可能に装着されている。このスライドカバー１０２は、スプリング１０４でシャッター９８を覆う方向へ付勢されている。このため、現像剤カートリッジ１０が装着されていないときは、スプリング１０４の付勢力でシャッター９８を覆い、また、回転体３４に装着されると、スライドカバー１０２の傾斜した開放端が装置側の図示しないストッパーに当たり、現像剤カートリッジ１０の挿入操作によってシャッター９８を露出させる。
【００２９】
次いで、現像剤カートリッジ１０を交換する場合の動作を説明する。感光体ドラム２０には、図示しない濃度センサが配置されており、インターバルをおいて、トナーによって感光体ドラム２０上で顕像化された画像の濃度を検出するようになっている。濃度が薄くなるとマイコンヘ信号を送信し、マイコンが回転体３４を時計方向へ回転させる。次に、リミットスイッチが差動して回転体が停止し、現像剤カートリッジ１０が取り出し位置（図２でＦの位置）に移動する。なお、回転式現像装置の扉を開けるとリミットスイッチが作動して回転体を駆動し、現像剤カートリッジ１０を交換位置に移動させるようにしてもよい。
【００３０】
図４は、前記Ｆの位置における現像剤カートリッジ１０と現像器１２の相対的な位置関係を示した図であり、現像剤カートリッジ１０の交換は、現像器１２が現像剤カートリッジ１０の上方に位置する姿勢でのみ行うことができ、これ以外の姿勢では現像剤カートリッジ１０を引き出せないように、適宜の手段によって現像剤カートリッジ１０の引き出しが禁止される。
【００３１】
現像剤カートリッジ１０は、その供給口８０および取込口８２がそれぞれ現像器１２の受け口６４および排出口７４と対向するように装着されている。したがって、回転体３４が回転して現像剤カートリッジ１０および現像器１２の上下関係が入れ替わるごとに、現像剤カートリッジ１０内の現像剤は供給口８０、受け口６４を介して現像器１２内へ供給され、現像器内１２内の過剰な現像剤は排出口７４、取込口８２を介して現像剤カートリッジ１０の回収ケース１２０内に回収される。
【００３２】
現像剤カートリッジ１０を交換する場合、初めに現像剤カートリッジ１０を図中矢印の方向へ約９０度回転させる。これにより、図５に示したように、前記係合片１２２と係合溝７８で係合された現像器１２の前記スライドシャッター６８も同様に回転し、スライドシャッター６８の止め壁６９が受け板６６の端部に当たると、スライドシャッター６８は受け口６４および排出口７４を遮蔽した位置で止まることになる。また、現像剤カートリッジ１０の供給口８０および取込口８２の位置も９０度回転し、前記シャッター９８で遮蔽されることになる。このため、現像剤カートリッジ１０を引き出しても、現像器１２および現像剤カートリッジ１０のいずれからもトナーが漏れることはない。
【００３３】
また、スライドシャッター６８が現像器１２の受け口６４および排出口７４の端面を摺動するため、その開口部の周囲に付着していたトナーがシャッター６８の摺動方向の先端部６８ａで掻き集められる。掻き集められたトナー屑は、スライドシャッター６８が停止した際にその先端部６８ａが到達する予定位置Ｔで堆積されることになる。
【００３４】
このようにして掻き集められたトナー屑は、従来であれば装置内に落下していたが、本実施形態では、受け口６４及び排出口７４を遮蔽して止まったスライドシャッター６８の先端部６８ａが、現像剤カートリッジ１０の下方から見た投影領域内の現像器表面に位置し、当該予定位置Ｔにトナー屑が収集されるので、トナー屑は現像剤カートリッジ１０上に落下し、装置内部には落下しない。
【００３５】
図１０は、現像器から引き抜かれた現像剤カートリッジ１０の斜視図であり、現像器１２から落下したトナー屑３００は、同図(a) に示したように現像剤カートリッジ１０と共に外部に排出される。また、本実施形態では、その近傍の円周上にシャッター９８が取り付けられ、その頂上側の一端が、表面からのトナー屑３００の滑り落ちを防止している。なお、トナー屑３００の滑り落ちを防止するために、当該領域に窪みを設けても良い。
【００３６】
さらに、本実施形態では現像剤カートリッジ１０を引き抜くと、同図(b) に示したように、スライドカバー１０２が前記スプリング１０４の付勢力で移動してシャッター９８およびトナー屑３００を覆う。このため、現像剤カートリッジ１０の交換時に、その表面に落下したトナー屑３００によって装置内部や作業者が汚染されることがない。
【００３７】
なお、上記した実施形態では本発明を回転式のフルカラー現像装置を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されず、一つの現像器のみを備えた単色の現像装置にも同様に適用することができる。
【００３８】
また、上記した実施形態では２成分現像剤を用いた画像形成装置に適用して本発明を説明し、現像剤カートリッジ１０内にはトナーおよびキャリアが充填されているものとした、本発明はこれのみに限定されず、トナーのみ、あるいはキャリアのみが充填されたカートリッジを利用する画像形成装置にも同様に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば以下のような効果が達成される。
(1) 請求項１、２の発明によれば、閉動作するスライドシャッターによって掻き集められたトナー屑は、現像剤カートリッジの下方からの投影領域内の現像器表面に収集される。このため、このトナー屑は現像剤カートリッジ上に落下し、現像剤カートリッジと共に回収することができるので装置内部が汚染されない。
(2) 請求項３の発明によれば、複数の現像器を備えた画像形成装置においても、装置内部のトナー汚染を防止できる。
(3) 請求項４の発明によれば、現像剤カートリッジは、掻き集められたトナー屑がその表面に落下する位置にある場合のみ着脱が許可されるので、着脱時のトナー屑は必ず現像剤カートリッジ上に落下して現像剤カートリッジと共に回収することができる。
(4) 請求項５、６、７の発明によれば、現像剤カートリッジの表面に落下したトナー屑の当該現像剤カートリッジからの落下が防止される。
(5) 請求項８の発明によれば、現像剤カートリッジの表面に落下したトナー屑がスライドカバーで覆われるので、現像剤カートリッジの着脱あるいは搬送中にトナー屑が他の部分に接触することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した回転式現像装置の現像器および現像剤カートリッジの分解斜視図である。
【図２】  回転式現像装置へ現像器および現像剤カートリッジが組付けられた状態を示した断面図である。
【図３】  現像器に現像剤カートリッジを組付けた状態を示した断面図である。
【図４】  現像器および現像剤カートリッジの拡大断面図である。
【図５】  現像器および現像剤カートリッジの拡大断面図である。
【図６】  現像器の拡大斜視図である。
【図７】  現像器の長蓋の拡大斜視図である。
【図８】  現像剤カートリッジの拡大斜視図である。
【図９】  現像剤カートリッジの分解斜視図である。
【図１０】  現像剤カートリッジの斜視図である。
【符号の説明】
１０…現像剤カートリッジ、１２…現像器、６６…受け板、６８…スライドシャッター、６９…止め壁、７８…係合溝、９８…シャッター、１０２…スライドカバー、１２０…回収ケース、１２２…係合片、３００…トナー屑
【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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