(57)【要約】【課題】  現像装置において、現像器内のトナー残量に拘わらず、常に適切なトナー補給可能で、短時間で均一化できるようにする。【解決手段】  現像器１６は現像用トナーを溜め、このトナーで感光体ドラム２上の静電潜像を現像するとともに、内蔵する撹拌部材によってそのトナーを所定のタイミングで撹拌する。トナーコンテナ５は補給トナーを収容する。トナー補給部材６は現像器１６のトナー補給口から挿入されトナーコンテナ５から補給トナーを補給する。進退機構２７はトナー補給部材６をその現像器１６に挿入可能に進退動する。検出部は現像器１６内のトナー残留量からトナー補給要否を検出する。トナー補給制御部８０ｂは、そのトナー補給要の検出に基づきトナー補給部材６の一部をその残留トナーに達する位置まで進退機構２７によって挿入制御するとともに定量トナーを補給制御する。【選択図】  図１
2008009023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填された現像用トナーの撹拌部材を有し前記トナーによって感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像器と、
補給トナーが収容されたトナーコンテナと、
前記現像器のトナー補給口から挿入され前記トナーコンテナから前記補給トナーを補給するトナー補給部材と、
このトナー補給部材を前記現像器に挿入可能に進退動する進退機構と、
前記現像器内のトナー残留量からトナー補給要否を検出する検出部と、
この検出部によるトナー補給要の検出に基づき、前記トナー補給部材の一部を前記残留トナーに達する位置まで前記進退機構によって挿入制御して所定量の前記トナーを補給制御するとともに、前記撹拌部材を所定のタイミングで動作制御するトナー補給制御部と、
を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー補給制御部は、前記検出部による検出トナー残留量に基づき、前記トナー補給部材を前記残留トナーの中位置に挿入制御する請求項1記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー補給制御部は、トナー補給中に前記トナー補給部材を前記進退機構によって所定の上下動制御する請求項1又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー補給制御部は、前記検出部による検出トナー残留量に応じて前記上下動幅を可変制御する請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記トナー補給制御部は、前記検出トナー残留量の多寡に応じて前記上下動幅を大きく可変制御する請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項記載の現像装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像装置およびこれを用いた画像形成装置に係り、例えばプリンタ、コピー機、ファクシミリ機又はこれらの複合機等に搭載して好適する現像装置およびこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスで構成されるプリンタや複合機等の画像形成装置では、トナー補給装置を搭載する構成が提供されている。
【０００３】
このトナー補給装置は、感光ドラムに形成された静電潜像を現像するトナーが充填された現像器に対し、充填トナーが減少して所定の補給レベルに達したとき、トナー補給用ノズルを現像器内に挿入し、トナーコンテナから供給されたトナーをトナー補給用ノズルを介して現像器内に補給するようになっていた。
【０００４】
そして、トナー補給用ノズルによるトナーの供給後、現像器内に備えた撹拌部材の動作によってトナーを撹拌して均一化し、印刷された画像品質を維持できるようになっている。
【０００５】
なお、特開２００１−１３４０４５号公報（特許文献１）も外部から現像器に現像剤（トナー）を補給するものである。
【特許文献１】特願２００１−１３４０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のトナー補給装置は、一般に、トナー補給用ノズルを現像器内の固定位置に挿入停止して補給するので、例えば、現像器内のトナー残量が少ない場合、その残留トナー層より補給位置が上部に位置し、残留トナー上に供給トナーが堆積されるから、トナーの供給後に撹拌部材で十分時間を掛けて撹拌しないとトナーが均一になり難い。
【０００７】
そのため、撹拌時間が長くなり易くなって現像開始できるまでの時間が長くなり、印刷に要する時間も長くなり易い難点がある。
【０００８】
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、現像器内のトナー残量に拘わらず、現像器内のトナーを均一化する時間を短縮することが可能な現像装置およびこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのような課題を解決するために本発明に係る現像装置は、充填された現像用トナーの撹拌部材を有しそのトナーによって感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像器と、補給トナーが収容されたトナーコンテナと、その現像器のトナー補給口から挿入されそのトナーコンテナから補給トナーを補給するトナー補給部材と、このトナー補給部材をその現像器に挿入可能に進退動する進退機構と、その現像器内のトナー残留量からトナー補給要否を検出する検出部と、この検出部によるトナー補給要の検出に基づき、そのトナー補給部材の一部をその残留トナーに達する位置までその進退機構によって挿入制御して所定量のトナーを補給制御するとともに、上記撹拌部材を所定のタイミングで動作制御するトナー補給制御部とを具備している。
【００１０】
そして、本発明では、その検出部による検出トナー残留量に基づきそのトナー補給部材を残留トナーの中位置に挿入制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成も可能である。
【００１１】
また、本発明では、トナー補給中にそのトナー補給部材を進退機構によって所定の上下動制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成も可能である。
【００１２】
さらに、本発明では、その検出部による検出トナー残留量に応じてその上下動幅を可変制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成も可能である。
【００１３】
さらにまた、本発明では、その検出トナー残留量の多寡に対応してその上下動幅を大きく可変制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成も可能である。
【００１４】
そして、本発明では、上述した現像装置を備えて画像形成装置を構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
このような本発明に係る現像装置では、撹拌部材を有し内部に充填したトナーで感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像器に対し、検出部による現像器内のトナー補給要の検出に基づき、トナーコンテナに連結されたトナー補給部材の一部を進退機構によって現像器のトナー補給口から残留トナーに達する位置まで挿入制御してトナー補給するとともに上記撹拌部材を所定のタイミングで撹拌動作させるから、現像器内のトナー残量に拘わらず、現像器内のトナーを短時間で均一化することが可能となる。
【００１６】
そして、そのトナー補給部材を残留トナーの中位置に挿入制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成では、常に適切なトナー補給と短時間のトナー均一化が可能となる。
【００１７】
また、トナー補給中にそのトナー補給部材を上下動制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成では、より確実に短時間のトナー均一化を図ることが可能となる。
【００１８】
さらに、その検出部による検出トナー残留量に応じてその上下動幅を可変制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成は、現像器内のトナー残量に拘わらず、より確実に短時間のトナー均一化を図ることが可能となる。
【００１９】
さらにまた、その検出トナー残留量の多寡に対応してその上下動幅を大きく可変制御するよう上記トナー補給制御部を形成する構成では、現像器内のトナー残量に拘わらず、より確実に短時間のトナー均一化を図ることが可能となる。
【００２０】
そして、上述した現像装置を備えて画像形成装置を構成すれば、短時間のトナー均一化を介して迅速な印刷動作が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
本発明に係る現像装置を説明する前に、これを搭載する画像形成装置の概略を説明しておく。
【００２３】
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す概略図である。
【００２４】
図１において、カラープリンタ１は、感光体ドラム２、回転式現像部３、レーザユニット４、トナーコンテナ５、トナー補給部材６、中間転写ベルト７、二次転写ローラ８、定着部９、排出部５０、給紙カセット５２、搬送部５７、制御部８０等から構成されている。
【００２５】
カラープリンタ１では、制御部８０による制御の下、レーザユニット４によって読み取られた印刷画像が、反射ミラ２０を介して感光体ドラム２の表面に色成分毎に走査露光されることで各色成分の静電潜像が形成され、その各色成分の静電潜像に対して回転式現像部３から色成分に対応したトナーによって現像する一方、駆動ローラ３５および従動ローラ３６に掛け渡された中間転写ベルト７に対し、現像されたトナー像が感光体ドラム２と１次転写ローラ３７ａ、３７ｂによって順次中間転写される。
【００２６】
給紙部５１の給紙カセット５２から送りコロ５３によって給紙された用紙が、１次搬送路５５の湾曲部５５ａからレジストローラ６０へ搬送され、２次搬送路５６に配置された駆動ローラ３５と２次転写ローラ８の間を通過する際に画像転写され、定着部９を形成する加熱ローラ９ａおよび加圧ローラ９ｂの間で定着され、搬送路５７を介して排出部５０に排出される。
【００２７】
図１中の符号５４、５８は戻し搬送路、分岐爪であり、符号４０、４１、４２、４３は駆動用ローラである。
【００２８】
そして、回転式現像部３を形成する現像器１６内のトナーが消費されて減少したとき、トナー補給部材６を介してトナーコンテナ５からトナーが補給される。
【００２９】
制御部８０は、図２に示すように、画像データその他の制御信号に基づき上述した各構成を統括制御するものであり、単一又は複数のＣＰＵや、その動作プログラムが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアに使用されるＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータからなるものである。詳細な説明は後述する。
【００３０】
以下、本発明に係る現像装置を説明する。
【００３１】
回転式現像部３は、各色のトナーが充填された複数の現像器１６と、これら現像器１６を支持する回転枠１５を有し、感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像を現像器１６に充填された静電潜像に対応する色のトナーによって現像することで、感光体ドラム２の表面に色成分毎のトナー像を形成するように構成されている。
【００３２】
回転枠１５は、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるように構成されている。
【００３３】
個々の現像器１６は、例えばイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの何れかのトナーが充填されるほぼ同一の形状や動作機能を有し、構成オペレータ等によるメンテナンスのため、回転枠１５にこの軸心方向に沿って着脱自在に支持されている。
【００３４】
従って、以下の説明では、例えばブラックのトナーが充填された現像器１６について説明し、他の色のトナーの充填される現像器１６についての説明を省略する。
【００３５】
現像器１６は、図３に示すように、例えば円筒を周方向に４分割したような扇筒形状を有し、円周に相当する側面には充填するトナー色を示すカラー表示１７とともに、スリット１８ａを設けたトナー補給口１８を有している。
【００３６】
なお、各色の現像器１６は、トナー補給口１８の形成位置をトナーの色毎にずらせている。
【００３７】
現像器１６は、図４に示すように、その内部において回転軸１９ａの周囲に螺旋状つば１９ｂを設けた長尺状スクリュからなる従来公知の撹拌部材１９がその長手方向に沿って内蔵されており、図示しない駆動手段による回転によって内部のトナーが撹拌されるようになっている。図４中の符号Ｔはトナー層である。
【００３８】
トナー補給部材６は、回転式現像部３の各現像器１６にトナーを補給するもので、図５に示すように、円筒型にして内部に長尺状のスクリュ３０を有し現像器１６内に挿入するトナー補給ノズル２５からなり、搬送パイプ２６を介してトナーコンテナ５に連結されている。
【００３９】
トナー補給ノズル２５は、現像器１６のトナー補給口１８に向けて配置されており、トナー補給口１８のスリット１８ａから現像器１６内にその一部（先端側）が挿入される。図５中の符号３１は搬送パイプ２６内に配置されたスプリングである。
【００４０】
進退機構２７は、トナー補給ノズル２５の配置方向に沿って固定されたラック３２と、例えば図示しないステッピングモータによって回転駆動されラック３２にかみ合うピニオンギア３３と、このピニオンギア３３によって変位されるラック３２の変位範囲を規制する１対のリミットスイッチ７０とを有して形成されている。図５中の符号７０ａはラック３２の変位を検出してリミットスイッチ７０をオンオフする検知レバーである。
【００４１】
進退機構２７は、制御部８０の制御によるステッピングモータの正逆回転駆動によって現像器１６に挿入される前進動作と、現像器１６から抜かれる後退動作をするとともに、所定の狭い幅の前進と後退の繰り返し動作（上下動）をするようになっている。
【００４２】
トナー補給ノズル２５および進退機構２７は、個々の現像器１６毎にトナー補給口１８に合わせて少しずつ位置をずらせて配置されている。
【００４３】
制御部８０は、図２に示すように、給紙部５１からの用紙に画像データを転写定着制御して印刷する印刷制御部８０ａとして機能するとともに、進退機構２７を介してトナー補給部材６（トナー補給ノズル２５）のトナー補給を制御するトナー補給制御部８０ｂとして機能している。トナー補給制御部８０ｂの詳細は後述する。
【００４４】
制御部８０は、画像データの例えば単位当たりのドットカウント数からトナー消費（使用）量を演算し、予め十分トナーが充填された状態からその消費量を減算し、常時、現像器１６中のトナー残留量を測定検出するとともに、トナー残留量が所定のトナー補給要レベルを超えて減少したとき、トナー補給が必要（トナー補給要）であると検出する検出部８０ｃとしての機能を有している。
【００４５】
トナー補給制御部８０ｂは、検出部８０ｃのトナー補給要検出に基づき、進退機構２７を介してトナー補給ノズル２５の先端側をトナー層Ｔに達する位置まで挿入制御するとともに所定量のトナーを補給して後退制御する機能を有している。
【００４６】
すなわち、トナー補給制御部８０ｂは、トナー補給要の検出に基づき、トナー補給ノズル２５を残留トナー中の中位置に達するまで進退機構２７で前進制御し、所定の上下動制御しながら所定量のトナーを補給して進退機構２７で後退制御する機能を有している。
【００４７】
トナー補給ノズル２５が残留トナー中の中位置に達する距離は、トナー残留量から演算して前進制御しても良いし、図示しない距離センサをトナー補給ノズル２５に配置して距離を測定しながら制御することが可能である。
【００４８】
しかも、トナー補給制御部８０ｂは、検出トナー残留量に応じて上下動幅を可変制御するとともに、検出トナー残留量の多いときには上下動幅を大きく、少ないときには小さく可変制御する機能を有している。
【００４９】
より具体的に説明すれば、トナー補給制御部８０ｂは、例えばトナー残留量Ｔｄｅｖがトナー補給要レベルＴａｄｄを超えて減少しているとき、図４Ｂに示すように、もしトナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１を超えていれば、トナー補給ノズル２５のトナー層Ｔ中への挿入位置Ｔｐｏｓを第１の挿入位置Ｔｐｏｓ１にセットするとともに、トナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第１の上下動幅Ｔｍｏｖ１にセットして補給制御する。なお、図４Ａは従来のものである。
【００５０】
トナー補給制御部８０ｂは、トナー残留量Ｔｄｅｖが、図４Ｃに示すように、第１のレベルＴｐ１からこれより低い第２のレベルＴｐ２の間であれば、トナー補給ノズル２５の挿入位置Ｔｐｏｓを第２の挿入位置Ｔｐｏｓ２にセットするとともに、トナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第１の上下動幅Ｔｍｏｖ１より狭い幅の第２の上下動幅Ｔｍｏｖ２にセットして補給制御する。
【００５１】
トナー補給制御部８０ｂは、トナー残留量Ｔｄｅｖが、第２のレベルＴｐ２より低いレベルであれば、トナー補給ノズル２５の挿入位置Ｔｐｏｓを第３の挿入位置Ｔｐｏｓ３にセットするとともに、トナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第２の上下動幅Ｔｍｏｖ２より狭い幅の第３の上下動幅Ｔｍｏｖ３にセットして補給制御する。
【００５２】
トナー補給制御部８０ｂは、トナーが補給されてトナー補給ノズル２５が後退動作された後、所定期間、撹拌部材１９の回転軸１９ａを回転駆動して旋状つば１９ｂの回転よってトナーを撹拌制御する機能を有している。
【００５３】
次に、上述した本発明の現像装置の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
プログランムがスタート（ＳＴＡＲＴ）すると、ステップＳ１で画像データからドット数を取得し、ステップＳ２で現像器１６内のトナー残量Ｔｄｅｖを算出し、ステップＳ３にてトナー残留量Ｔｄｅｖがトナー補給要レベルＴａｄｄを超えて減少しているか否か判別される。
【００５５】
トナー残留量Ｔｄｅｖがトナー補給要レベルＴａｄｄ以上でステップＳ１３がＹＥＳであれば終了（ＥＮＤ）し、トナー残留量Ｔｄｅｖがトナー補給要レベルＴａｄｄを超えて減少していてステップＳ３がＮＯであれば、ステップＳ４にてトナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１を超えているか判別される。
【００５６】
トナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１以上であってステップＳ４がＹＥＳであれば、ステップＳ５にてトナー補給ノズル２５の挿入位置Ｔｐｏｓを第１の挿入位置Ｔｐｏｓ１にセットし、続くステップＳ６にてトナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第１の上下動幅Ｔｍｏｖ１にセットしてステップＳ７に移る。
【００５７】
トナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１未満であってステップＳ４がＮＯであれば、ステップＳ１２にてトナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１未満で第２のレベルＴｐ２以上か否か判別される。
【００５８】
トナー残留量Ｔｄｅｖが第１のレベルＴｐ１未満で第２のレベルＴｐ２以上あればステップＳ１２がＹＥＳとなり、ステップＳ１３にてトナー補給ノズル２５の挿入位置Ｔｐｏｓを第２の挿入位置Ｔｐｏｓ２にセットし、続くステップＳ１４にてトナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第２の上下動幅Ｔｍｏｖ２にセットしてステップＳ７に移る。
【００５９】
トナー残留量Ｔｄｅｖが第２のレベルＴｐ２未満であってステップＳ１２がＮＯであれば、ステップＳ１５にてトナー残留量Ｔｄｅｖが第２のレベルＴｐ２未満でか否か判別される。
【００６０】
トナー残留量Ｔｄｅｖが第２のレベルＴｐ２未満であるからステップＳ１５がＹＥＳとなり、ステップＳ１６にてトナー補給ノズル２５の挿入位置Ｔｐｏｓを第３の挿入位置Ｔｐｏｓ３にセットし、続くステップＳ１７にてトナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖを第３の上下動幅Ｔｍｏｖ３にセットしてステップＳ７に移る。
【００６１】
ステップＳ７ではトナー補給ノズル２５を挿入位置Ｔｐｏｓまで挿入制御し、ステップＳ８でトナー補給を開始し、ステップＳ９にてトナー補給ノズル２５の上下動幅Ｔｍｏｖ（Ｔｍｏｖ１〜Ｔｍｏｖ３）で上下動制御し、ステップＳ１０でトナーが満杯か否か判別される。
【００６２】
補給途中であってステップＳ１０がＮＯの場合、ステップＳ８に戻ってステップＳ８〜ステップＳ１０を繰返し、トナーが満杯となってステップＳ１０がＹＥＳになると、ステップＳ１１で補給終了してトナー補給ノズル２５を後退制御するとともにトナーを撹拌して終了（ＥＮＤ）する。
【００６３】
このように本発明に係る現像装置では、充填された現像用トナーの撹拌部材１９を有しそのトナーによって感光体ドラム２上の静電潜像を現像する現像器１６と、補給トナーが収容されたトナーコンテナ５と、その現像器１６のトナー補給口１８から挿入されトナーコンテナ５から補給トナーを補給するトナー補給ノズル２５（トナー補給部材６）と、このトナー補給ノズル２５をその現像器１６に挿入可能に進退動する進退機構２７と、その現像器１６内のトナー残留量からトナー補給要否を検出する検出部８０ｃと、この検出部８０ｃによるトナー補給要の検出に基づき、そのトナー補給ノズル２５の一部をその残留トナーの中位置に達する位置まで進退機構２７で挿入制御し、所定の上下動制御しながら所定量のトナーを補給制御するとともに、上記撹拌部材を動作制御するトナー補給制御部８０ｂとを有している。
【００６４】
そのため、現像器１６内のトナー残量に拘わらず、現像器１６内のトナーを常に適切なトナー補給可能で、充填されているトナーを短時間で均一化することが可能となり、印刷待ちが短くなってスピーディな印刷の確保が可能である。
【００６５】
もっとも、本発明の現像装置では、必ずしもトナー補給ノズル２５を残留トナーの中位置に達する位置まで挿入制御する必要はなく、少なくとも残留トナー中に達する位置まで挿入制御すれば本発明の目的達成が可能であるが、中位置に挿入すれば確実な効果が得られる。
【００６６】
また、検出トナー残留量に応じてトナー補給ノズル２５の上下動幅を制御するから、現像器１６内のトナー残量に拘わらず、より確実に短時間のトナー均一化を図ることが可能となる。
【００６７】
さらに、その検出トナー残留量が少ないときより多いときにトナー補給ノズル２５の上下動幅を大きく制御する形成としたから、現像器１６内のトナー残量に拘わらず、より確実に短時間のトナー均一化を図ることが可能となる。
【００６８】
そして、上述した現像装置を上述した画像形成装置に搭載すれば、短時間のトナー均一化を介して迅速な印刷を図ることが可能である。
【００６９】
なお、本発明に係る現像装置は、カラーに限らずモノクロにおいても実施可能であり、更に、本発明に係る現像装置を用いた画像形成装置も、複写機、ファクシミリ、プリンター等を搭載した複合機に限らず、種々の機器において好適する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る現像装置および画像形成装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す画像形成装置のブロック図である。
【図３】図１に示す現像器を示す斜視図である。
【図４】図１に示す現像器を示す概略断面図である。
【図５】図１に示すトナー補給部材および進退機構を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る現像装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１  カラープリンタ（画像形成装置）
２  感光体ドラム
３  回転式現像器
４  レーザユニット
５  トナーコンテナ
６  トナー補給部材
７  中間転写ベルト
８  二次転写ローラ
９  定着部
９ａ  加熱ローラ
９ｂ  加圧ローラ
１０  帯電ローラ
１５  回転枠
１６  現像器
１８  トナー補給口
１８ａ  スリット
１９  撹拌部材
１９ａ  回転軸
１９ｂ  螺旋状つば
２０  反射ミラ
２５  トナー補給ノズル（トナー補給部材）
２６  搬送パイプ
２７  進退機構
３３  ピニオンギア
３５  駆動ローラ
３６  従動ローラ
３７ａ、３７ｂ  １次転写ローラ
５０  排出部
５１  給紙部
５２  給紙カセット
５５  １次搬送路
５６  ２次搬送路
５７  搬送路
６０  レジストローラ
８０  制御部
８０ａ  印刷制御部（制御部）
８０ｂ  トナー補給制御部（制御部）
８０ｃ  検出部（制御部）
【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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