(57)【要約】【課題】  ノズルへのインク染み出しによる記録用紙のよごれを防止することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、インクタンクのインクが流路を介してノズルから吐出される画像形成装置１０であって、ノズルをクリーニングするクリーニング手段１４と、流路内温度をモニタリングする温度監視手段６２とを有し、所定の温度変化を温度監視手段６２がモニタリングしたとき、クリーニング手段１４にノズルをクリーニングさせるように構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクのインクが流路を介してノズルから吐出される画像形成装置であって、
ノズルをクリーニングするクリーニング手段と、
流路内温度をモニタリングする温度監視手段とを有し、
所定の温度変化を温度監視手段がモニタリングしたとき、クリーニング手段にノズルをクリーニングさせるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
流路内温度がクリーニング実行時の温度から所定の温度変化したことを温度監視手段がモニタリングしたとき、再びクリーニング手段にノズルをクリーニングさせるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクタンクのインクを流路を介してノズルから吐出することにより記録用紙に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクタンクのインクを流路を介してノズルから吐出して記録用紙に画像を形成する画像形成装置は、画像形成後、ノズルのクリーニングを実行するように構成されている。クリーニングは、画像形成後、ノズル穴をキャップで外気から隔離するように覆って該キャップ内の空気をポンプで吸引することによりノズル穴内のインクやノズル面に付着しているインクを吸引するとともに、ノズル面上のインクをブレードで拭き取ることにより行われる。このようなクリーニングを行う画像形成装置の一例として、例えば特許文献１のものがある。これにより、新たに画像が形成される記録用紙がノズルに付着したインクで汚れることが防止される。
【特許文献１】特開２０００−１２７４５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、クリーニングした後のノズルが流路から染み出てきたインクによって汚れることがある。インクの染み出しは、インクで満たされている流路内に、画像形成装置の構造、装置周辺の環境条件、装置の使用条件などの様々な要因によって発生する気泡（流路内に流入した空気）に起因がある（言い換えると、流路内が空気とインクが混在した状態になることによる。）。流路内に発生した気泡は、例えば画像形成装置周辺の温度変化に伴って流路内温度が変化すると、その体積が変化する。気泡の体積変化により、流路内のインクがノズルに押し出されてインクの染み出しが発生する。これにより、例えば画像形成装置がカラー画像形成するものであって記録用紙に画像形成中であるとき、使用されない色の染み出したインクが記録用紙に付着することがある。また、染み出したインクでノズル周辺が汚れることがある。
【０００４】
そこで、本発明は、空気とインクが混在した流路内の温度変化により、該流路内からノズルに染み出したインクによって記録用紙やノズル周辺が汚れることを防止する画像形成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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
インクタンクのインクが流路を介してノズルから吐出される画像形成装置であって、
ノズルをクリーニングするクリーニング手段と、
流路内温度をモニタリングする温度監視手段とを有し、
所定の温度変化を温度監視手段がモニタリングしたとき、クリーニング手段にノズルをクリーニングさせるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明よれば、流路内における所定の温度変化によって該流路からノズルにインクが染み出したことを流路内温度をモニタリングし続けて該所定の温度変化を検出することにより確認し、染み出したインクをクリーニングによって除去することにより、染み出しインクによって新たな記録用紙やノズル周辺が汚れることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ここでは、本発明をより理解するために、本発明が解決する問題が生じる原因が明確な、すなわち空気とインクが流路内に混在する原因が明らかである画像形成装置について説明する。空気とインクが流路内において混在して該流路からインクが染み出るメカニズムの説明は、画像形成装置の構成について説明した後に行う。
【０００８】
図１に本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成が示されている。図において、符号１０で示される画像形成装置は、記録用紙Ｓに向かってインクを吐出するプリントヘッドユニット１２と、プリントヘッドユニットをクリーニングするためのクリーニングユニット１４と、クリーニング動作を実行するために関連する構成要素を制御するクリーニング制御部１６を有する。
【０００９】
プリントヘッドユニット１２とクリーニングユニット１４の構造を、プリントヘッドユニットがクリーニングユニットによってクリーニングされている様子を示す図２を参照しながら説明する。
【００１０】
プリントヘッドユニット１２は、概略、それぞれ異なる色のインクを収容している複数のインクタンク１８ａ〜１８ｃと、インクタンクを保持するとともに、インクが吐出されるノズル穴２０ａ〜２０ｄが形成されたノズルプレート２２とインクタンクのインクをノズル穴に案内するインク流路２４ａ〜２４ｄとを備えたプリントヘッド２６から構成される。
【００１１】
なお、図中において、ノズル穴は１つの流路に対して１つしか示されていないが、実際には、図面に対して垂直方向に複数のノズル穴が一列に並んでいる。すなわち、１つの流路に対して複数のノズル穴が接続されている。本明細書では、図面垂直方向に一列に並んでいる複数のノズル穴それぞれの機能は同一であるため、複数のノズル穴中の１つ（２０ａ〜２０ｄ）を説明することで同一列上の残りのノズル穴について説明したものとする。
【００１２】
なお、図に示すプリントヘッドユニット１２は、ノズル穴２０ｄからインクを吐出しない仕様のものである。このように、インクが吐出されないノズル穴が存在する理由は、プリントヘッドが、画像形成に使用するインクの色数が異なる複数種類の画像形成装置に共通使用できるように、複数種類中において色数が最大な画像形成装置に対応する構成で作製されているためである。例えば、ブラック、ライトブラック、マゼンタ、ライトマゼンタ、シアン、ライトシアン、イエローの７色のインクを吐出できるプリントヘッドが、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色で画像形成する画像形成装置に使用される。この場合、３つの使用されないノズル穴が存在し、ノズル穴２０ｄはこれに該当する。
【００１３】
インクタンク１８ａ〜１８ｃはそれぞれ、プリントヘッド２６に設けられたインク取り込み口２８ａ〜２８ｃと着脱可能に係合する開口３０ａ〜３０ｃを有する。インクタンクが取り付けられないインク取り込み口２８ｄは、理由は後述するが、キャップ３２によって閉じられている。
【００１４】
インク流路２４ａ〜２４ｄはそれぞれ、インク取り込み口２８ａ〜２８ｄと対応するノズル穴２０ａ〜２０ｄとを連絡するとともに、ノズル穴近傍の流路部分がピエゾ素子３４ａ〜３４ｄで形成されている（厳密に言えば、１つのインク流路にピエゾ素子で形成された複数の流路それぞれの一端が接続されているとともに、該ピエゾ素子で形成された流路それぞれの他端に図中垂直方向に並んだ複数のノズル穴が１つずつ接続されている。）。ピエゾ素子３４ａ〜３４ｄそれぞれは、制御部（図示せず）からの信号に基づいて変形することにより、ピエゾ素子が形成する流路を狭めて流路内のインクを対応するノズル穴２０ａ〜２０ｄを介して外部に射出するように構成されている。
【００１５】
また、プリントヘッドユニット１２は、図１に示すように、プリントヘッド水平移動手段３６によって副走査方向３８に水平移動されるように構成されている（記録用紙Ｓの搬送方向（主走査方向）は、図面に対して垂直な方向である。）。プリントヘッド水平移動手段３６は、例えばプリントヘッドユニット１２が取り付けられた無端状ベルト（図示せず）と該ベルトを駆動させるモータ（図示せず）から構成される。また、プリントヘッドユニット１２は、プリントヘッド水平移動手段３６によって図中点線で示したクリーニングユニット１４上の位置（具体的には、ノズルプレート２２が後述するキャップに対向する位置）に配置される。以下、この位置をキャッピング位置と称する。
【００１６】
図２に戻って、クリーニングユニット１４は、プリントヘッドユニット１２が記録用紙Ｓに画像を形成した後、クリーニング制御部１６に制御され、ノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート２２表面に付着したインクを取り除くクリーニング動作を実行するように構成されている。
【００１７】
クリーニング動作は２つに分けられ、ノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート２２表面に付着したインクを吸引除去する動作と、吸引し残したノズルプレート２２表面上のインクを拭き取る動作に分けられる。クリーニングユニット１４は、２つの動作を行うための構成を有する。
【００１８】
インクを吸引除去する動作に関する構成要素として、クリーニングユニット１４は、ノズル穴２０ａ〜２０ｄを外気から隔離するようにノズルプレート２２と当接するキャップ（キャップ部分）４０と、キャップとノズルプレートが当接することによって密閉状態のキャップの内部空間４２を負圧にするポンプ４４と、内部空間と外気を連通する開放バルブ４６とを有する。
【００１９】
キャップ４０は、ノズルプレート２２表面の外縁部分と当接する開口縁を有する形状に構成されている。また、キャップ４０の内部空間４２には、吸引したインクを吸収するための通気性を有する吸収部材４８が配置されている。
【００２０】
キャップ４０の開口縁とノズルプレート２２の当接動作（以下、「キャッピング動作」と称する。）は、クリーニング制御部１６が、図１に示すプリントヘッド水平移動手段３６とクリーニングユニット１４を昇降させるクリーニングユニット昇降手段５０を制御することによって行われる。クリーニングユニット昇降手段５０は、例えばクリーニングユニット１４に取り付けられたラック（図示せず）とモータ（図示せず）で回転駆動されるピニオン（図示せず）から構成される。クリーニングユニット昇降手段５０によるクリーニングユニット１４の昇降方向は、記録用紙Ｓの搬送方向とプリントヘッド１２の移動方向３８それぞれに直交する方向５２である。
【００２１】
ポンプ４４は、キャッピング動作によって密閉状態のキャップ４０の内部空間４２を負圧にしてノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート表面に付着したインクをキャップの内部空間に引き寄せるとともに、引き寄せたインクを廃棄タンク５４に送出するように構成されている。ポンプ４４は、図１に示すクリーニング制御部１６によって制御される。
【００２２】
開放バルブ４６は、ポンプ４４が吸引動作しているときは閉栓状態で維持され、該動作が終了すると開栓状態になるようにクリーニング制御部１６に制御される。ポンプ４４の吸引動作終了後、開放バルブ４６を開栓状態にすることにより、密閉状態の内部空間４２と外気が連通し、クリーニングユニット１４のプリントヘッドユニット１２からの離間が可能になる。
【００２３】
クリーニングユニット１４は、吸引し残したノズルプレート２２表面のインクを拭き取る動作（以下、「ワイピング動作」と称する。）に関連する構成要素としてワイパーブレード５６を有する。
【００２４】
ワイパーブレード５６は、ゴム製のへら形状であって、先端部分がキャップ４０の開口縁より上方側（プリントヘッドユニット１２側）に位置するように、また、プリントヘッドユニット１２の移動方向３８にキャップと並列した状態でクリーニングユニット１４に保持されている。
【００２５】
ワイパーブレード５６は、ワイピング動作時、図３に示すように、プリントヘッドユニット１２のノズルプレート２０の表面に撓んだ状態で当接するような位置に固定される。以下、このときのクリーニングユニット１４の位置を、「ワイピング位置」と称する。ワイピング位置は、キャップ４０がノズルプレート２２をキャッピングしているときのクリーニングユニット１４の位置より下である。
【００２６】
ワイパーブレード５６は、クリーニングユニット１４がワイピング位置にあって、プリントヘッドユニット１２がワイパーブレードを通過するようにプリントヘッド水平移動手段３４によって水平移動されることにより、ノズルプレート２２表面のインクを拭き取る。
【００２７】
続いて、クリーニング制御部１６が行うクリーニング動作のフローの一例を図４に示す。
【００２８】
まず、ステップ１００において、クリーニング制御部１６は、制御部（図示せず）からクリーニング開始の信号５８を受信すると（図１参照。）、プリントヘッド水平移動手段３６を制御し、プリントヘッドユニット１２をキャッピング位置に移動させる（図１に、キャッピング位置に移動されたプリントヘッド２６が点線で示されている。）。
【００２９】
次に、ステップ１１０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５０を制御し、キャッピング位置で待機しているプリントヘッドユニット１２に向かってクリーニングユニット１４を上昇させ、ノズルプレート２２をキャップ４０によってキャッピングする（キャッピング動作を実行する。）。
【００３０】
続いて、ステップ１２０において、クリーニング制御部１６は、開放バルブ４６を閉栓状態にする。
【００３１】
ステップ１２０において開放バルブ４６を閉栓状態にした後、ステップ１３０において、クリーニング制御部１６は、ポンプ４４を駆動させてインクの吸引動作を所定時間実行する。所定時間後、ポンプ４４は停止されて吸引動作が終了する。
【００３２】
インクの吸引動作が終了した後、ステップ１４０において、クリーニング制御部１６は、開放バルブ４６を開栓状態にする。
【００３３】
ステップ１５０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５０を制御し、クリーニングユニット１４をワイピング位置に下降させる（キャッピング動作を終了する。）。
【００３４】
ステップ１６０において、クリーニング制御部１６は、プリントヘッド水平移動手段３６を制御し、プリントヘッドユニット１２を移動させてワイパーブレード５６にノズルプレート２２表面のインクを拭き取らせる（ワイピング動作を実行する。）。
【００３５】
ワイピング動作が終了した後、ステップ１７０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５０を制御し、クリーニングユニット１４を待機位置（プリントヘッドユニット１２と接触しない位置）に下降させる。そして、クリーニング動作が終了する。
【００３６】
ここで、画像形成装置１０において、本発明が解決する問題が生じる原因、すなわち、クリーニングした後のノズルに流路からインクが染み出るメカニズムについて説明する。
【００３７】
図２に戻って、画像形成装置１０において、クリーニング後に流路内のインクが染み出る可能性があるノズル穴は、インクが吐出されないノズル穴２０ｄである。インクが吐出されないノズル穴２０ｄにインクが染み出す理由は、ポンプ４４による吸引動作が終了して続いて開放バルブ４６が開栓したときに、他のノズル穴２０ａ〜２０ｃ内のインクやノズルプレート２２に付着しているインクがノズル穴２０ｄに接続されているインク流路２４ｄに流入するためである。
【００３８】
具体的に説明すると、画像形成後、インクが吐出されたノズル穴２０ａ〜２０ｃに対応する流路２４ａ〜２４ｃはインクが満たされた状態である。一方、インクが吐出されないノズル穴２０ｄに対応する流路２４ｄは、当然ながらインクで満たされておらず空気が存在する。この状態で、ノズルプレート２２をキャップ４０でキャッピングしてポンプ４４を駆動させると、内部空間４２が負圧状態になるとともに流路２４ｄ内も負圧状態になる。これは、流路２４ｄのインク取り込み口２８ｄがキャップ３２によって閉栓されていることによる（キャップ３２で閉栓する理由は、キャップ３２がない場合、内部空間４２が外部と連通して負圧状態にならず、ポンプ４４によるインクの吸引が実行不可能になるためである。）。
【００３９】
流路２４ｄが負圧状態になってポンプ４４による吸引動作が終了し、続いて開放バルブ４６が開栓すると、ノズル穴２０ａ〜２０ｃ内のインクやノズルプレート２２に付着しているインクの一部が、流路２４ｄ内に流入する。流路２４ｄに流入したインクは、クリーニング中、流路２４ｄから流れ出ることはない。
【００４０】
流路２４ｄに流入したインクがノズル穴２０ｄに染み出すのは、ノズル２０ｄや流路２４ｄの周辺温度（厳密には、流路内温度）が、流路２４ｄにインクが流入した時、すなわちクリーニング時の温度から所定の温度変化したときである。
【００４１】
具体的に説明すると、インクが流入した流路２４ｄは、キャップ３２で閉栓された閉路状態であるため、流路全体が流入したインクのみで満たされることはなく、インクと空気が混在した状態である。この状態で、流路２４ｄ内の温度が上昇すると流路２４ｄ内の空気の体積が増加する（膨張する）。流路２４ｄ内の温度がクリーニング時の温度から所定の温度だけ上昇したとき、すなわち、流路２４ｄ内の空気の体積が所定量増加したとき、流路２４ｄ内のインクが空気によってノズル穴２０ｄに押し出される。
【００４２】
このノズル穴２０ｄを介して染み出たインクによって新たな記録用紙やノズル穴２０ｄ周辺が汚れないようにするために、画像形成装置１０は、図１に示すように、ノズル穴近傍温度を測定するサーミスタ６０と、サーミスタからの出力信号に基づいてノズル穴近傍の温度をモニタリングするノズル近傍温度監視部６２と、クリーニング時のノズル穴近傍温度を記憶するクリーニング時温度記憶部６４とを有する。
【００４３】
サーミスタ６０は、流路２４ｄ内の温度を測定するために、流路内の温度変化と対応した温度変化が起こる、プリントヘッド２６の該ノズル穴近傍の部分に取り付けられている。サーミスタ６０は、測温結果を対応する電気信号に変換し、クリーニング制御部１６に出力するように構成されている。なお、サーミスタが設けられる場所は、ノズル穴２０ｄ近傍に限らず、流路２４ｄ内の温度の変化と対応して変化する温度が測定できる場所（すなわち、間接的に流路２４ｄ内の温度を測定できる場所）であればよく、例えば外気を測温できる画像形成装置１０の外表面に設けられる。
【００４４】
ノズル近傍温度監視部６２は、ノズル穴２０ｄ近傍の温度がクリーニング時温度記憶部６４に記憶されている最新のノズル近傍温度（最近のクリーニング動作時のノズル近傍温度）から所定量変化したことを検出するために、サーミスタ６０を介してノズル２０ｄ近傍の温度を、最近のクリーニング動作が実行されたときからモニタリングし続けるように構成されている。また、ノズル近傍温度監視部６２は、ノズル近傍温度が所定量変化したことを検出したとき、クリーニング制御部１６に信号を出力するように構成されている。
【００４５】
クリーニング制御部１６は、ノズル近傍温度監視部６２から出力された信号を受信すると、ノズル穴２０ｄから染み出したインクを除去する、上述のクリーニング動作と異なるクリーニング動作（以下、「ライトクリーニング動作」と称する。）を実行するように構成されている。
【００４６】
クリーニング制御部１６が行うライトクリーニング動作について、図５に示すフローの一例を参照しつつ説明する。
【００４７】
まず、ライトクリーニング動作の開始前に、ステップ２００において、流路２４ｄにインクが流入した時の温度、すなわちクリーニング時温度をクリーニング時温度記憶部６４に記憶される。
【００４８】
続いて、ステップ２１０において、ノズル近傍温度監視部６２がサーミスタ６０からの出力信号に基づいてノズル２０ｄ近傍の温度を監視する。
【００４９】
ステップ２２０において、ノズル近傍温度監視部６２がノズル２０ｄ近傍の温度がクリーニング時の温度から所定の温度変化したことを検出する。
【００５０】
ステップ２３０において、クリーニング制御部１６は、プリントヘッド水平移動手段３６を制御し、プリントヘッドユニット１２をキャッピング位置に移動させる。
【００５１】
ステップ２４０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５０を制御し、キャッピング位置で待機しているプリントヘッドユニット１２に向かってクリーニングユニット１４を上昇させ、ノズルプレート２２をキャップ４０によってキャッピングする（キャッピング動作を実行する。）。
【００５２】
ステップ２５０において、クリーニング制御部１６は、開放バルブ４６を開栓状態にする。
【００５３】
ステップ２６０において、クリーニング制御部１６は、ポンプ４４を駆動させてインクの吸引動作を所定の時間実行する。この吸引動作は、開放バルブ４６が開栓状態であるために該開放バルブが閉栓状態である時に比べてその吸引力は小さいが、ノズル穴２０ｄから染み出した少量のインクを吸引するには十分である。
【００５４】
染み出しインクの吸引動作が終了した後（染み出しインクの吸引動作が開始されて所定時間経過した後）、ステップ２７０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５０を制御し、クリーニングユニット１４を待機位置（インクヘッドユニット１２と接触しない位置）に下降させる。そして、ライトクリーニング動作が終了する。
【００５５】
なお、ステップ２６０における染み出しインクの吸引動作終了後に、上述のクリーニング動作と同様に、ワイピング動作を行ってもよい。また、ワイピング動作を実行する場合、ノズル穴２０ｄ周辺のノズルプレート部分だけをワイパーブレードで拭くようにしてもよい。
【００５６】
本実施の形態によれば、ノズル近傍の所定の温度変化によって流路から該ノズルにインクが染み出したことをノズル近傍の温度をモニタリングし続けて該所定の温度変化を検出することにより確認し、染み出したインクをクリーニングによって除去することにより、染み出しインクによって新たな記録用紙やノズル周辺が汚れることを防止することができる。
【００５７】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。
【００５８】
例えば、上述の実施形態では、染み出しインクを発生させる流路内におけるインクと空気の混在は、クリーニング動作におけるポンプの吸引によって生じている。しかしながら、流路内におけるインクと空気の混在は、例えば、画像形成装置周辺の環境変化や使用状況などの様々な要因によって起こり得る。例えば、上述の実施形態においては、インクで満たされている流路２４ａ〜２４ｃにもインクと空気の混在が起こり得る。このような場合、上述の実施形態のように、クリーニング動作時の温度から所定の温度変化したときにライトクリーニングを行うことはあまり有効でない。いつ起こり得るかわからない流路内におけるインクと空気の混在に対応するためには、常にインクと空気の混在が生じていると想定し、ノズル近傍温度監視部がサーミスタを介してノズル近傍の温度を常にモニタリングし続け、所定の温度変化を検出したときにライトクリーニング動作を行うようにすればよい。温度変化として、例えばノズル近傍の温度が５度上昇したときにライトクリーニング動作を行う。この場合、クリーニング時温度記憶部を省略することができる。
【００５９】
また、画像形成装置の起動前（電源投入前）において周辺の環境の変化などによって染み出しインクが発生している場合がある。このような染み出しインクに対応するためには、起動後すぐ、または起動後最初の画像形成が行われる直前にライトクリーニング動作を実行するように画像形成装置を構成すればよい。
【００６０】
最後に、所定の温度変化について述べる。所定の温度変化は、広義には、インクの染み出しが発生するような温度の変化を言う。説明すると、インクの染み出しは、流路内の空気の体積が流路形状などによって決まる一定量またはそれ以上に増加することによって起こる。空気の体積が一定量以上に増加するための温度の変化量は、変化前の温度によって異なる。従って、所定の温度変化とは、例えば、２０度から５度上昇する変化と表現される。このような所定の温度変化を検出するために、ノズル近傍温度監視部は、想定される様々な所定の温度変化に関する情報を有し、該所定の温度変化が検出されたときにクリーニング制御部にライトクリーニングさせるための信号を出力するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略的構成図である。
【図２】吸引動作中のプリントヘッドユニットとクリーニングユニットを示す図である。
【図３】ワイピング動作中のプリントヘッドユニットとクリーニングユニットを示す図である。
【図４】クリーニング動作のフローを示す図である。
【図５】ライトクリーニング動作のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０：画像形成装置
１４：クリーニング手段（クリーニングユニット）
６２：温度監視手段（ノズル近傍温度監視部）
【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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