(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を収容する収容部と、前記現像剤を攪拌し搬送させる攪拌搬送手段と、トナー像を形成する現像手段と、を有する現像装置において、
前記攪拌搬送手段が、水平に２つ並列に配置され、
前記２つの攪拌搬送手段のうちの前記現像手段よりも離れた方の攪拌搬送手段が、回転軸と、螺旋状羽根と、螺旋状羽根と一体又は別体に結合された剪断部材とからなり、
前記剪断部材は、前記螺旋状羽根の先端に沿って螺旋状に形成された線材であり、
磁界発生手段が、前記現像手段よりも離れた方の攪拌搬送手段の上方に配置されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記線材の両端は、スプリングを介して前記回転軸または前記螺旋状羽根に固定されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記螺旋状羽根の先端には溝が設けられ、その溝の中を前記線材が通っている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置と、前記トナー像を記録材に転写する転写装置と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記現像装置に供給されるトナーが、凝集度５％以上又は固め見掛け比重／真比重が５０％以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の画像形成装置において、
前記転写装置が前記像担持体と圧接してなり、その圧力が０．１〜５．０ｇｆ／ｍｍ2である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記供給されるトナーが母体トナーと外添剤からなり、前記外添剤の遊離率が１０％以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記供給されるトナーが離型剤含有トナーである
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記供給されるトナーの一部が転写残トナーである
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、電子写真、静電記録、静電印刷等において、２成分現像剤を用いる現像装置と前記現像装置を有する画像形成装置に関するものである。また、プリンタ、ファックス、複写機等の画像形成装置に使用される現像装置と前記現像装置を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー電子写真装置には、１つの感光体のまわりに複数色の現像装置をリボルバ方式や接離方式で切り替えられるよう配置して、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録するワンドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録するタンデム型のものとがある。
ワンドラム型とタンデム型とを比較すると、前者には、感光体が１つであるから、小型にでき、コストも低減できる利点はあるが、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するため、画像形成の高速化には限界がある欠点があり、後者には、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるが、画像形成の高速化が可能である利点がある。
最近は、フルカラーでもモノクロ並みのスピードの要求が高まり、タンデム型の製品が増えている。
タンデム型の電子写真装置には、各感光体上の画像を転写装置により、シート搬送ベルトで搬送するシートに順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を１次転写装置によりいったん中間転写体に順次転写した後、その中間転写体上の画像を２次転写装置によりシートに一括転写する間接転写方式のものとがある。
直接転写方式のものと間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体を並べたタンデム型画像形成装置の上流側に給紙装置を、下流側に定着装置を配置しなければならず、大型化する欠点がある。これに対し、後者は、２次転写位置を比較的自由に設置でき、給紙装置および定着装置をタンデム型画像形成装置と重ねて配置することができ、設置スペースの省スペース化や小型化が可能となる利点がある。
また、前者は、大型化しないように定着装置をタンデム型画像形成装置に接近して配置すると、シートの先端が定着装置に進入するときの衝撃とか定着装置を通過するときのシート搬送速度差等が２次転写位置にあるシートの後端側に伝播して、定着装置が後端側の画像形成に影響を及ぼす欠点がある。これに対し、後者は、２次転写位置からシートの長さ相当離れた位置に定着装置を配置することができ、定着装置が２次転写画像形成に影響を及ぼさないようにすることができる。
このようなことから、最近は、タンデム型電子写真装置の中の、特に間接転写方式の製品が増えている。
そして、この種のカラー電子写真装置では、１次転写後に感光体上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置で除去して、再度の画像形成に備えていた。また、２次転写後に中間転写体上に残留する転写残トナーは、中間転写体クリーニング装置で除去して、再度の画像転写に備えていた。
【０００３】
そのような中、特許文献１には、「中間転写ベルトの駆動中、中間転写ベルトの除電を行うための除電部材で前記中間転写ベルトを押圧することにより前記中間転写ベルトが像担持体と接触した状態にし、接触ニップ内において、前記中間転写ベルトの前記像担持体と接触するのとは反対側の表面に、０．０５Ｎ／ｃｍ以上であって２Ｎ／ｃｍ以下の範囲内の接触圧で除電部材を接触させて、前記中間転写ベルトの除電を行うとともに、前記中間転写ベルトの駆動を停止したら、前記除電部材が前記中間転写ベルトを押圧せずに前記ベルトに接触するような位置か、又は、前記除電部材が前記中間転写ベルトから離れた位置まで移動した状態にすることを特徴とする転写方法」が、開示されている。これにより、ベルト転写時に発生するプレ転写及び再転写による転写チリを防止することができる転写方法及び画像形成装置を提供することができる。しかしながら、トナーの流動性不足による転写ムラ等には十分な対応ができず、問題となっていた。
【０００４】
また、特許文献２には、「電子写真感光体が、導電性支持体上に少なくとも感光層及び表面保護層をこの順に有し、転写帯電手段が、少なくとも記録材担持体に接する転写帯電部材と、前記転写帯電部材を記録材担持体及び電子写真感光体に押圧するための押圧部材とを有し、前記電子写真感光体の表面保護層のユニバーサル硬さ値が１８０乃至２５０Ｎ／ｍｍ２、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に定める十点平均粗さ（Ｒｚ）が０．０４乃至１０．００μｍであり、かつ前記押圧部材の押圧が０．３乃至７．０ｇ／ｍｍ２であることを特徴とする画像形成装置」が、開示されている。これにより、高耐久かつ高寿命で初期から耐久後まで転写不良による画像欠陥のない高画質の画像が得られる画像形成装置を提供することができる。しかしながら、トナーの流動性不足による転写ムラ等には十分な対応ができず、問題となっていた。
【０００５】
さらに、特許文献３には、「現像剤攪拌搬送部材が、回転軸と、前記回転軸の周囲に形成された螺旋状羽根部材と、両端部又は前記両端部近傍が前記螺旋状羽根部材に固定され、少なくとも前記回転軸に対して０度以外の角度をもつように設けられた単数又は複数の線状部材とからなることを特徴とする現像装置及び画像形成装置」が、開示されている。これにより、現像剤攪拌搬送部材に線状部材を設けたものにおいて、現像剤攪拌性能を悪化させずに駆動トルク変動を生じにくくすることができる現像装置、及び画像形成装置を提供することができる。しかしながら、トナー帯電立ち上げ不良を十分に防止できず、プリント出力画像のより高画質化及びより安定化が望まれていた。 
【０００６】
【特許文献１】特許第３６７６９３２号公報
【特許文献２】特許第３６８９５７０号公報
【特許文献３】特開２００４−２５８２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナー帯電立ち上げ不良を防止し、プリント出力画像の高画質化及び安定化が可能な現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
また、トナー流動性不足に起因する、画像地汚れ問題、転写率不足・転写ムラ問題の防止と、トナー外添剤の遊離による現像剤劣化問題を防止する現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を収容する収容部と、前記現像剤を攪拌し搬送させる攪拌搬送手段と、トナー像を形成する現像手段と、を有する現像装置において、前記攪拌搬送手段が、水平に２つ並列に配置され、前記２つの攪拌搬送手段のうちの前記現像手段よりも離れた方の攪拌搬送手段が、回転軸と、螺旋状羽根と、螺旋状羽根と一体又は別体に結合された剪断部材とからなり、前記剪断部材は、前記螺旋状羽根の先端に沿って螺旋状に形成された線材であり、磁界発生手段が、前記現像手段よりも離れた方の攪拌搬送手段の上方に配置されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記剪断部材は、前記螺旋状羽根の先端に沿って螺旋状に形成された線材であることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記線材の両端は、スプリングを介して前記回転軸または前記螺旋状羽根に固定されていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、さらに、前記螺旋状羽根の先端には溝が設けられ、その溝の中を前記線材が通っていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する前記記載の現像装置と、前記トナー像を記録材に転写する転写装置と、を有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像装置に供給されるトナーが、凝集度５％以上又は固め見掛け比重／真比重が５０％以下であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記転写装置が前記像担持体と圧接してなり、その圧力が０．１〜５．０ｇｆ／ｍｍ2であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記供給されるトナーが母体トナーと外添剤からなり、前記外添剤の遊離率が１０％以下であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記供給されるトナーが離型剤含有トナーであることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記供給されるトナーの一部が転写残トナーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、前記解決するための手段によって、トナー帯電立ち上げ不良を防止し、プリント出力画像の高画質化及び安定化が可能な現像装置、及び画像形成装置を提供することが可能となった。
また、トナー流動性不足に起因する、画像地汚れ問題、転写率不足・転写ムラ問題の防止と、トナー外添剤の遊離による現像剤劣化問題を防止する現像装置、及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、この発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写方式のカラー画像形成装置である。図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、画像の伸縮の発生を防止するため、伸縮のしないものが良く、本実施例では、単層のＰＩ（ポリイミド）材をベースに作られた一層ベルトである。
【００１２】
中間転写体（中間転写ベルト）に適用する樹脂として、ＰＩ（ポリイミド）の他に公知の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性樹脂等を挙げることができ、具体的には、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニル系樹脂、等がある。前記樹脂に導電性材料を分散させて電気抵抗を調整した混合・合成材料からなり、その体積抵抗率が一次転写時与えるバイアス電圧レベルの１ｋＶ印加条件で１０７〜１０１３Ωｃｍの範囲であることが、好適である。また、裏面の表面抵抗率は１０８〜１０１２Ω／□が適切で、より好ましくは１０９〜１０１１Ω／□が好適で、かつ５０〜２００μｍの薄い層で曲がり易い層であることが、好適である。ここで、裏面の表面抵抗率はバイアス電圧印加手段の当接する面の表面抵抗率であり、測定条件は主電極外径Φ５．９ｍｍ、ガード電極内径Φ１１．０ｍｍ、ガード電極外径Φ１７．８ｍｍ、５００Ｖ印加である。
また、中間転写体の抵抗を調整するための導電材料としては、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
【００１３】
そして、中間転写体は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエローの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する。そして、前記タンデム画像形成装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。
２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した２次転写装置２２は、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００１４】
このカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００１５】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００１６】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ４９には、導電性ゴムローラを用い、適宜バイアスを印加して転写紙表面の紙粉除去やシート表面の転写前帯電（トナー帯電極性と同極性）によるプレ転写防止効果を得ることができる。本実施例では、レジストローラ表面を電気抵抗は体積抵抗で１０9Ω・ｃｍ程度、厚み１ｍｍ程度の導電性ＮＢＲゴムとして、印加電圧はトナーを転写する側（表側）には−８５０Ｖ程度の電圧が印加されている。
紙裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧が印加されているが、特に裏面の紙粉転写を考慮する必要が少ない場合にはアースになっていても良い。また、印加電圧として、ＤＣバイアスが印加されているが、これはＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。
ＡＣ重畳ＤＣバイアスの方が紙表面を均一に帯電することができる。レジストローラ４９を通過した後の紙表面は若干マイナス側に帯電している。よって、中間転写体１０からシートへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加した場合、印加しなかった場合に比べ最適な転写条件が変わる場合があり、その場合は転写条件を適宜補正すると良い。  
【００１７】
図２は、タンデム画像形成装置を示す図である。タンデム画像形成装置２０において、個々の画像形成手段１８は、図２に示すように、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。感光体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光剤を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
図示省略するが、少なくとも感光体４０を設け、画像形成手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
画像形成手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、感光体４０に接触して電圧を印加することによりその感光体４０の帯電を行う。
現像装置６１は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤を使用する。そして、その２成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した２成分現像剤のうちのトナーを感光体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。
【００１８】
一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を近接するドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により感光体４０に転移してその感光体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
ちなみに、図示例では、感光体４０の線速を２００ｍｍ／ｓ、現像スリーブ６５の線速を２４０ｍｍ／ｓとしている。感光体４０の直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして、現像工程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μＣ／ｇの範囲である。感光体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧＰは、従来±０．０３ｍｍの精度に維持することは容易であり０．８ｍｍから０．３ｍｍの範囲で設定できるが、狭くすることで現像効率の向上を図ることが可能であり、現像ギャップ精度が±０．０１ｍｍの高精度に維持できる現像部の場合には、さらに狭い０．１ｍｍ程度に設定できる。
感光体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、感光体４０の露光前帯電電位Ｖ０を−７００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。 
【００１９】
次に、１次転写バイアス印加手段である１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで感光体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、ブレード、ブラシまたは非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を感光体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
そして、感光体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対して接触してカウンタ方向に回転する電界ローラ７７でバイアスを印加して取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せ、後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して感光体４０の表面電位を初期化する。そして、感光体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して感光体４０上に静電潜像を形成する。
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の感光体４０の表面は、感光体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００２０】
次に、図２のトナーリサイクル装置８０について説明する。感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けており、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れている。
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、感光体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りした後、感光体４０に転移してその感光体４０上の潜像を現像する。
【００２１】
図３は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム画像形成装置２０の各画像形成手段１８、その画像形成手段１８の各感光体４０、各現像装置６１、各感光体クリーニング装置６３、および各画像形成手段１８の感光体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエローの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。
なお、図３中符号７４は、各１次転写装置６２間において、中間転写体１０の裏面側に接触して設けるローラである。このローラ７４は、転写時に各１次転写装置６２に必要な感光体４０と中間転写体１０の接触領域である１次転写部のニップを形成する効果を果たす。
【００２２】
トナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．１〜１．５μｍの範囲である。色剤は、カ−ボンブラック、フタロシアニンブル−、キナクリドン、カ−ミン等を挙げることができる。帯電極性は、実施例では負帯電である。
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
ここで、形状係数は、本来ならば球形度となって、「粒子と同体積の球の表面積／実粒子の表面積＊１００％」で定義されるが、測定がかなり困難になるので、円形度で算出する。その定義は、「粒子と同じ投影面積を持つ円の周長／実粒子の投影輪郭長さ＊１００％」とする。その結果、投影された円が真円に近づくほど、１００％に近づくことになる。トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
磁性粒子は、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。粒径は、２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、抵抗は、ダイナミック抵抗で１０４〜１０６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベルである高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖの印加電圧を印加した時の測定値である。
【００２３】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８とし、表面はサンドブラストまたは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにしている。
マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０μＣ／ｇの範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、感光体４０に対向して配設されている。
図示例では、図３に示すように、クリーニング装置１７に、クリーニング部材として２つのファーブラシ９０、９１を設ける。ファーブラシ９０、９１は、φ２０ｍｍ、アクリルカーボン、６．２５Ｄ／Ｆ、１０万本／ｉｎｃｈ２、１０７Ωのものを使用し、中間転写体１０に対して接触してカウンタ方向に回転するように設ける。そして、それぞれのファーブラシ９０、９１には、不図示の電源から各々異なる極性のバイアスを印加する。
そのようなファーブラシ９０、９１には、それぞれ金属ローラ９２、９３を接触して順方向に回転するように設ける。そして、この例では、中間転写体１０の回転方向上流側の金属ローラ９２に電源９４から（−）電圧を印加し、下流側の金属ローラ９３に電源９５から（＋）電圧を印加する。それらの金属ローラ９２、９３には、それぞれブレード９６、９７の先端を押し当てる。
そして、中間転写体１０の矢示方向への回転とともに、はじめ上流側のファーブラシ９０を用いて例えば（−）のバイアスを印加して中間転写体１０表面のクリーニングを行う。仮に、金属ローラ９２に−７００Ｖ印加すると、ファーブラシ９０は−４００Ｖとなり、中間転写体１０上の（＋）トナーをファーブラシ９０側に転移する。除去したトナーをさらに電位差によりファーブラシ９０から金属ローラ９２に転移し、ブレード９６により掻き落とす。
【００２４】
ファーブラシ９０で中間転写体１０上のトナーを除去するが、中間転写体１０上にはまだ多くのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシ９０に印加される（−）のバイアスにより、（−）に帯電される。これは、電荷注入または放電により帯電されるものと考えられる。
次いで下流側のファーブラシ９１を用いて今度は（＋）のバイアスを印加してクリーニングを行うことにより、それらのトナーを除去することができる。除去したトナーは、電位差によりファーブラシ９１から金属ローラ９３に転移し、ブレード９７により掻き落とす。
ブレード９６、９７で掻き落としたトナーは、不図示のタンクに回収する。トナーリサイクル装置を用いて現像装置６１に戻すようにしてもよい。
ファーブラシ９１でクリーニング後は、ほとんどのトナーが除去されるが、中間転写体１０上にはまだ少しのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシ９１に印加される（＋）のバイアスにより、（＋）に帯電される。しかし、２つのファーブラシ９０、９１で除去できずに中間転写体１０上にトナーが残ったときにも、ブラックの１次転写位置で感光体４０ＢＫ側に逆転写して感光体クリーニング装置６３ＢＫで回収することができる。
【００２５】
図４から図７は本発明の２成分現像装置における現像剤の攪拌搬送機構例を示す。図４の２本のスクリュ１は、現像剤を攪拌しながら、現像剤を回転軸方向に一端から他端に向けて搬送しかつその方向はスクリュ間で互いに異なる方向で、下流に到達した剤はスクリュ端部に設けたパドルによって他のスクリュ側に搬送され現像剤３が循環する構成になっている。前記スクリュ１には、外周部に図５に示す通り、スクリュ外周部に固定されスクリュ回転と共に回転して現像剤溜まりを剪断する部材７が取り付けてある。
図４に示した混合攪拌促進用磁石５により、トナーより比重や大きさが上回り、重力作用ではトナーより上方に持ち上げ難く重力分離しやすいトナーとキャリアを、上方に磁石がある場合には、逆に吸引磁力トナーより磁性キャリアに大きく働くのを利用して、トナーの帯電量の立ち上がり時間を短縮している。さらに、上方に磁力で引き上げられたキャリアが下方に垂れ下がった場合には、下方で回転している剪断部材７で殺ぎ落とすことにより回転方向の攪拌効率を改善して、トナーの帯電量の立ち上がり時間を短縮している。
磁界発生手段５を現像ローラ内部の固定磁石６から離れた位置に設けたことによって、中間に存在する攪拌搬送手段としてのダブルスクリュ１にある現像剤量のバランスが、現像ローラ側のスクリュ１に偏ることが少なくなり、現像ローラから離れた側のスクリュ１にも、現像剤がバランス良く存在するようになる。ここで、現像ローラから離れた側のスクリュ１とは、一般にトナー補給部側で、補給されたトナーを現像ローラ側スクリュに搬送する前に攪拌するのが主な役目である。磁石のもたらす磁場ポテンシャルが図の左右で均等化する。現像ローラに到達する前に補給トナーの混合攪拌に関与する現像剤量が、本発明の現像剤担持搬送体用磁石５を設けることで増し、前記補給トナーの帯電立ち上げ効率が良くなり帯電不良トナーによる地汚れの低減、トナー濃度ムラ低減による画像濃度ムラの抑制効果が得られる。
【００２６】
また、図５に示したように剪断部材７を少なくとも前記回転軸に対して０度以外の角度をもつようにし螺旋状にしたり、複数本にした例では、剤の往復運動が促進され回転トルクムラも少ない。本実施例では、螺旋線状部材を回転軸の周方向に１回転以上させている。螺旋線状部材の回転軌跡に現像剤が存在している領域と存在していない領域とがある場合、２つの搬送スクリュ１が回転してどのような向きのときでも、螺旋線状部材には必ず現像剤中に埋没している部分と埋没していない部分とが存在する状態になる。さらに、剤溜まり中に容器下方やスクリュ軸に設け孔によって適度な空気を送り込むと一段と現像剤の高流動化が促進されて、トナーの帯電量の立ち上がり時間が一段と短縮される。
ここで、剪断する回転部材である剪断部材７は、スクリュの歯の先端に固定した線材である。「剪断部材と別体構造をなす現像剤攪拌搬送部材」とは、図５の例で説明すると、スクリュ部分が樹脂成型品の現像剤攪拌部材であって、剪断部材７が前記スクリュ部分と一体成型されていない線材からなるような部材である。図６の例では、線材の両端部はスプリング７Ａ等を介在して張力が加わった状態でスクリュ部又は回転軸に固定されている。スクリュ部を形成するフィン８の外周部分には回転時に線材位置がズレないようにミゾ９を設けてある。
また、図７に前記剪断部材７を数例示した。他の変形例も多々あるが図は割愛する。剪断部材７は回転によって現像剤溜まり上面から上方に露出し、再度剤中に入り込む際に剤を押しのけ、そのため後方に剤無し部ができて空気を剤に取り込むことになり、現像剤が高流動化し、剤の攪拌が促進される。図７において、螺旋線状部材とは剪断部材７のことで、丸材や角材である。図の断面は前記剪断部材７の長手に直行する断面で、矢印の方向Ｂが剪断部材回転方向の下流方向を示している。
【００２７】
次に、トナー流動性と転写紙上画像の転写チリランクの関係について説明する。トナーの流動性と相関の見られる、固め見掛け密度（固め見掛け比重）と凝集度は、ホソカワミクロン製のパウダーテスタＰＴ−Ｎ型で測定した値である。
ゆるみ見掛け比重Ａは、目開き７１μｍの篩を、篩振幅１ｍｍ〜３ｍｍ、５０／６０Ｈｚ、標準振動時間３０ｓｅｃで振動させて、サンプルをシュートを通して落下させ、規定の容器に受け測定した値であり、固め見掛け比重Ｐは、規定の容器にサンプルを入れ、一定の高さ（タッピングストローク：１８ｍｍ）から規定の回数タッピング（標準１８０ｃｏｕｎｔｓ）させ、タッピングの衝撃で固めた後、測定した値である。
平均見掛け比重は、（Ａ＋Ｐ）／２で算出した値で示してある。
本発明のトナーの真比重（真密度）は、トナー粉体を加熱溶融用の容器に入れて溶かした後、冷却・固化させたトナー塊の比重とした。または、トナー粉体を内径Φ２０ｍｍの成型ダイスに０．６〜０．７ｇ入れ、試料成型機で荷重６ｔｏｎを１分間加えた後のトナーの見掛け比重（見掛け密度）がほぼ真比重に近いので代用値と使用しても良い。
凝集度は、以下の方法で算出した値である。
｛（目開き径の最も大きい上段の篩に残った粉体重量）／２｝×１００……Ａ
｛（目開き径の中間の大きさ中段の篩に残った粉体重量）／２｝×１００×（３／５）……Ｂ
｛（目開き径の最も小さい下段の篩に残った粉体重量）／２｝×１００×（１／５）……Ｃ
に代入して得られる３つの計算値の合計値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）が凝集度である。
なお、篩の目開きは流動性の違いによって適宜選択する方が望ましく、上段、中段、下段の順に以下の通りの組合せが好適である。
１．平均見掛け比重：０．４未満の場合は、篩の目開き径は上段から順に３５０、２５０、１５０μｍ。
２．平均見掛け比重：０．４〜０．９の場合は、篩の目開き上段から順に２５０、１５０、７５μｍ。
３．平均見掛け比重：０．９以上の場合は、篩の目開き上段から順に１５０、７５、４５μｍ。
【００２８】
図８、図９にトナー流動性と転写紙上画像の転写チリランクの関係を図示する。固め見かけ密度／真比重の値が５０％以下、又はトナーの凝集度が５％以上で、転写チリランクが許容範囲としたランク３．５を上回っている。なお、転写ニップ圧は１次転写部、２次転写部共に０．５〜１．０ｇｆ／ｍｍ2の範囲に設定してある。
また、図１０には、トナー流動性が低い方が、転写圧の高め設定に対しての転写率の低下度合いが大きい例を示した。本発明で使用するトナーに適した転写圧は図から転写率８５％を保証するためには０．１〜５．０ｇｆ／ｍｍ2が好適である。
【００２９】
また、本発明でのトナーは初期剤中トナー、補給トナー共に、トナー外添剤の遊離率は１０％以下が好適である。
外添剤の遊離率を低めにすることにより遊離外添剤によるキャリア汚染、そしてキャリア帯電能力低下のパターン問題を低減し、剤中トナーの更なる流動性低下等と相俟って引き起こされる経時的な、現像能力低下や、画像地汚れ問題、転写率不足・転写ムラ問題を防止できる。
トナー外添剤の遊離率とは、トナーに外添された添加剤の付着性の指標である。ここで、付着性とはトナーにしっかりと付着している量や、その付着強度である。トナーを溶媒に分散させてある条件の超音波を当てることで、トナー表面の添加剤を溶媒中に遊離させ、分散液から濾過したトナーに残存する添加剤量を蛍光Ｘ線より定量することにより測定する。以下に測定法を示す。
（１）界面活性剤０．５ｍＬ、電解液１００ｍＬの混合液にトナー４ｇを加えて５０回手振りする。ただし、トナーの濡れが不十分な場合はさらに回数を増やしても良い。
（２）１時間以上静置し、トナーをよく濡らした後、３０回手振りし、沈んだトナーを分散させる。
（３）超音波ホモジナイザーを用いて２０Ｗで１分間超音波を照射する。
（４）分散液を濾過し、４０℃で１２時間以上乾燥させる。
（５）乾燥したトナーと処理前のトナーを蛍光Ｘ線測定装置ＺＳＸ−１００（理学社製）を用いて添加剤の主元素について測定する。
（６）下記式を用いて遊離率を測定する。
外添剤遊離率（％）＝（処理後のトナー中添加剤量(重量部)／処理前のトナー中添加剤量（重量部））×１００
【００３０】
さらに、本発明でのトナーは初期剤中トナー、補給トナー共に、公知のワックス等の離型剤を含有するトナーが好適である。
トナー流動性不足に起因する、現像剤の寿命低減問題、転写率不足・転写ムラ問題等の余裕度不足を、トナーとキャリア間、及び感光体とトナー間の非静電気的付着力の低減によって改善できる。
本発明において使用できる離型剤として機能するワックス成分としては、以下の材料が使用できる。即ち、具体例としては、ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。またこれら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリｎ−ステアリルメタクリレート、ポリｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
【００３１】
また、本発明でのトナーは初期剤中トナー、補給トナー共に、公知の潤滑剤（例、ステアリン酸亜鉛）を外部添加したトナーが好適である。
上述の離型剤含有トナー同様、トナー流動性不足に起因する、現像剤の寿命低減問題、転写率不足・転写ムラ問題等の余裕度不足を、トナーとキャリア間、及び感光体とトナー間の非静電気的付着力の低減によって改善できる。
潤滑剤の主成分としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類を溶融固化させたものや、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロポロピレン共重合体等のフッ素系樹脂を成型したものが好適である。特に、摩擦を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。
【００３２】
さらに、本発明での補給トナーの一部として、流動性が初期トナーより低下した転写残トナーを使用できる。図２ではクリーニング回収スクリュ７９を介して現像部にクリーニング回収トナー（転写残トナー）を戻す機構部分を８０で示してある。他に図示はしていないが、感光体周りに専用のクリーニング機構がなく現像部で転写残トナーを回収するクリーナレスシステムにも、本発明は適用できる。トナーの利用効率を高めて、廃トナー率を少なくすることができる。
【００３３】
凝集しやすいトナーを使用することで、転写において転写チリが起こりにくくなるとともに、本発明の現像装置によって、トナーの凝集しやすさに起因する問題である帯電立ち上げ困難、画像地汚れ問題、トナー飛散等も解決することができるので、出力画像の高画質化及び高安定化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】タンデム型間接転写方式のカラー画像形成装置である。
【図２】タンデム画像形成装置を示す図である。
【図３】本発明の画像形成装置の要部拡大図である。
【図４】本発明の２成分現像装置例を示す図である。
【図５】本発明の現像装置の現像剤搬送部材例を示す図である。
【図６】本発明の現像装置の現像剤搬送部材例を示す図である。
【図７】本発明の現像装置の螺旋線状部材例を示す図である。
【図８】流動性と転写チリの関係を示す図である。
【図９】流動性と転写チリの関係を示す図である。
【図１０】転写圧と転写率の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ  スクリュ部現像剤溜りの最上面
Ｂ  回転方向を示す矢印
１  スクリュ
２  トナー補給孔
３  ２成分現像剤
４  ドクタ
５  混合攪拌促進用磁石（固定式）
６  現像ローラ内蔵固定磁石
７  剪断部材（スクリュ外周部に固定された線材）
７Ａ  剪断部材の端部固定スプリング
８  攪拌搬送部材のフィン
９  フィンのミゾ（線材ハズレ防止用）
１０  中間転写体
１４  支持ローラ
１５  支持ローラ
１６  支持ローラ
１７  中間転写体クリーニング装置
１８  画像形成手段
２０  タンデム画像形成装置
２１  露光装置
２２  ２次転写装置
２３  ローラ
２４  ２次転写ベルト
２５  定着装置
２６  定着ベルト
２７  加圧ローラ
２８  シート反転装置
３０  原稿台
３２  コンタクトガラス
３３  第１走行体
３４  第２走行体
３５  結像レンズ
３６  読取りセンサ
４０  感光体
４２  給紙ローラ
４３  ペーパーバンク
４４  給紙カセット
４５  分離ローラ
４６  給紙路
４７  搬送ローラ
４８  給紙路
４９  レジストローラ
５０  給紙ローラ
５１  手差しトレイ
５２  分離ローラ
５３  手差し給紙路
５５  切換爪
５６  排出ローラ
５７  排紙トレイ
６０  帯電装置
６１  現像装置
６２  １次転写装置
６３  感光体クリーニング装置
６４  除電装置
６５  現像スリーブ
６６  攪拌部
６７  現像部
６８  スクリュ
６９  仕切り板
７０  現像ケース
７１  トナー濃度センサ
７２  マグネット
７３  ドクタブレード
７４  ローラ
７５  クリーニングブレード
７６  ファーブラシ
７７  電界ローラ
７８  スクレーパ
７９  回収スクリュ
８０  トナーリサイクル装置
９０  ファーブラシ
９１  ファーブラシ
９２  金属ローラ
９３  金属ローラ
９４  電源
９５  電源
９６  ブレード
９７  ブレード
１００  複写機本体
２００  給紙テーブル
３００  スキャナ
４００  原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
【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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