(57)【要約】【課題】モータの一方向回転によってエアポンプを駆動し、モータ軸に無理な負荷が加わることのない小型で低コストなエア吐出装置を提供する。【解決手段】モータ１１０から図示しないタイミングベルトによってクランクディスク８１を回転させる。クランクディスク８１にはクランクレバー８６が枢着され、クランクディスク８１が回転することによってピストン５５がシリンダ５３内を図の左右方向に往復移動する。クランクディスク８１にはフィラー８２が凸設され、そのフィラー８２を検出するセンサ９５が配置される。モータに駆動信号が入力され、クランクディスク８１が１回転するとフィラー８２がセンサ９５によって検出され、モータ１１０を停止させる。このようにしてモータ１１０の一方向回転でクラッチ無しで回転停止を繰り返すことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ及びシリンダ内を往復移動するピストンを有するエアポンプを備え、駆動源であるモータからクランク機構を介して前記ピストンを往復移動させて前記エアポンプを駆動し、加圧したエアを所定のタイミングで吐出させるエア吐出装置において、
前記ピストンの位置を検知する検知手段を設け、
前記モータは一方向回転であり、
前記検知手段の検知信号に基づいて前記モータの回転及び停止を制御し、前記クランク機構の１回転及び前記ピストンの１往復の間で前記エアポンプがエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行することを特徴とするエア吐出装置。
【請求項２】
前記クランク機構は、回転可能に軸支されたクランクディスクと、一端が前記クランクディスクに偏心して枢着されたクランクレバーを有し、
前記検知手段は、前記クランクディスクに設けられた被検知部材を検知することにより、前記ピストンの位置を検知することを特徴とする、請求項１に記載のエア吐出装置。
【請求項３】
前記モータがステッピングモータであることを特徴とする、請求項１に記載のエア吐出装置。
【請求項４】
前記検知手段が光学式センサであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエア吐出装置。
【請求項５】
前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、
前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構と
を具備することを特徴とする、請求項１に記載のエア吐出装置。
【請求項６】
記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエア吐出装置を備え、該エア吐出装置から前記分離手段にエアを供給す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、加圧したエアを吐出するエア吐出装置及びエア吐出装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業用装置や生産設備などにおいて用いられる、エアを加圧して供給するためのエア供給装置あるいはエア供給システムは周知である。従来の一般的なエア供給システムは、コンプレッサ，エアタンク，電磁弁，エアノズル等のほか、コンプレッサを駆動する駆動源や、圧力制御のための圧力センサなどを必要としている。
【０００３】
このように構成される従来のエア供給装置（エア供給システム）は、大型なものとならざるを得なかった。また、大きさだけではなく、高圧エアを得るまでにコンプレッサの空気圧縮に時間がかかり（例えば１分程度）、装置始動直後に使用できない。電磁弁等が必要で全体の構成部品が多く、非常に高コストである。コンプレッサの作動音がうるさい。装置構成が大型で大電力を消費するため省エネルギーが難しい。などの問題があるため、その用途も産業用機械や生産設備などの業務用に限られているのが現状である。
【０００４】
ところで、画像形成装置の分野においては、給紙部における用紙分離や用紙搬送、あるいは定着部における用紙分離（剥離）にエアを用いるものがある（例えば特許文献１及び特許文献２）が、上記したように従来のエア供給装置（エア供給システム）は大型であり、それを用いる画像形成装置は専門のオペレータが操作するような大型の業務用印刷機などに限られ、一般オフィス等で使用する複写機やプリンタなどにおいてはエア分離やエア搬送などは採用が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリンダ及びシリンダ内を往復移動するピストンを有する小型エアポンプを用いて、小型で低コストなエア吐出装置を実現するにあたり、ピストンを駆動する駆動源としては小型モータを使用するのが現実的である。小型モータによってピストンを往復移動させるには、パルスモータ（ステッピングモータ）の正逆回転によってピストンを往復移動させる方法と、ＤＣモータを用いてクランク機構によりピストンを往復移動させる方法が考えられる。
【０００６】
しかし、パルスモータを用いる場合、圧縮工程におけるモータの回転方向を正回転としたとき、ピストンが上死点（最大圧縮位置）から戻るときにモータが逆回転するが、モータへの負荷は、ピストン圧縮過程ではエアーの圧縮反発力のためにモータに大きな負荷がかかっており、エアーを吐出し終わると急激に負荷が軽くなり、上死点から戻るときにモータは逆回転になりモータ軸には逆方向の負荷がかかる。
【０００７】
この負荷の逆転が高速（例えば毎分１００往復以上）で繰り返されるとき、モータ軸にはエアー圧縮時負荷と回転方向を切り換えるときの切換え負荷（逆方向負荷）が加わり、これによってモータ振動、騒音、起動トルク増大、等が生じ、結果としてモータ寿命が短くなるという問題がある。
【０００８】
ＤＣモータ及びクランク機構を用いる場合、モータは正回転（１方向回転）のみであり、パルスモータを用いた場合の上記のような問題は発生しないが、ピストンの移動及び停止を一回転クラッチを用いて制御し、クラッチを接続したときにクランク軸が１回転してピストンが１往復する構成においては、ピストンの例えば毎分１００往復以上の連続動作においては、クラッチが連結（接続）される際に高速で連結されるため、クラッチに大きな負荷が加わり、数万回程度の繰り返し動作でクラッチ軸における連結摩擦力が低下し、ピストンを押し切れなくなってしまう（クラッチが寿命に達する）という問題がある。
【０００９】
本発明は、小型モータによってエアポンプを駆動する構成のエア供給装置における上述の問題を解決し、小型で低コストかつ長寿命なエア吐出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題は、本発明により、シリンダ及びシリンダ内を往復移動するピストンを有するエアポンプを備え、駆動源であるモータからクランク機構を介して前記ピストンを往復移動させて前記エアポンプを駆動し、加圧したエアを所定のタイミングで吐出させるエア吐出装置において、前記ピストンの位置を検知する検知手段を設け、前記モータは一方向回転であり、前記検知手段の検知信号に基づいて前記モータの回転及び停止を制御し、前記クランク機構の１回転及び前記ピストンの１往復の間で前記エアポンプがエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行することにより解決される。
【００１１】
また、前記クランク機構は、回転可能に軸支されたクランクディスクと、一端が前記クランクディスクに偏心して枢着されたクランクレバーを有し、前記検知手段は、前記クランクディスクに設けられた被検知部材を検知することにより、前記ピストンの位置を検知すると好ましい。
【００１２】
また、前記モータがステッピングモータであると好ましい。
また、前記検知手段が光学式センサであると好ましい。
また、前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構とを具備すると好ましい。
【００１３】
また、前記の課題は、本発明により、記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエア吐出装置を備え、該エア吐出装置から前記分離手段にエアを供給する画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエア吐出装置によれば、駆動源であるモータは一方向回転であり、検知手段の検知信号に基づいてモータの回転及び停止を制御し、クランク機構の１回転及びピストンの１往復の間でエアポンプがエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行するので、モータの回転方向を切り換えるときの切換え負荷（逆方向負荷）が生じることが無く、モータ振動、騒音、起動トルク増大等を防ぐことができ、モータ寿命の低下を防止して長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【００１５】
また、一回転クラッチを用いずに駆動と停止を繰り返すことができるため、クラッチ連結時の大きな負荷によりクラッチが寿命に達してしまう問題も無く、この面でも長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【００１６】
請求項２の構成により、簡単な構成で確実にピストン位置の検出を行うことができる。
請求項３の構成により、ステッピングモータを用いることで、回転速度はエアー吐出サイクルに応じて自由に設定することが可能となる。
【００１７】
請求項４の構成により、高精度かつ低コストにピストン位置を検出可能である。
請求項５の構成により、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。これにより、エアータンク及び電磁弁が不要になる。
【００１８】
請求項６の画像形成装置によれば、定着装置における分離手段へのエア供給源として小型低コストなエア吐出装置を用いることにより、オフィス等で用いられるサイズ・価格の画像形成装置においてもエア剥離を採用して確実な用紙分離を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るエア吐出装置の一実施例を示す正面図である。
【図２】そのエア吐出装置の平断面図である。
【図３】側面方向からの縦断面図である。
【図４】正面方向からの縦断面図でピストンが膨張位置（下死点）に移動した状態を示す。
【図５】正面方向からの縦断面図でピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態を示す。
【図６】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動したときの正面図である。
【図７】シリンダ付近の分解斜視図である。
【図８】クランク機構を示す分解斜視図である。
【図９】ピストンの先端部を示す部分拡大図である。
【図１０】ピストンの先端面を示す側面図（ａ）及び先端部の断面図（ｂ）である。
【図１１】開閉部材（切替軸）の一部を示す斜視図である。
【図１２】シャッタ開閉機構の動作説明図である。
【図１３】切替機構の別例を示すエア吐出口付近の部分平断面図である。
【図１４】開閉部材の別例であるスライド部材の一部を示す斜視図である。
【図１５】第２実施例のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。
【図１６】本発明に係るエア吐出装置を適用した定着装置の要部構成を示す断面図である。
【図１７】用紙分離ユニットを拡大して示す断面図である。
【図１８】用紙分離ユニットの斜視図である。
【図１９】定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニットを設けてエア分離を行う構成を示す模式図である。
【図２０】本発明に係るエア吐出装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るエア吐出装置の一実施例の外観を示す正面図である。また、図２は、そのエア吐出装置の平断面図である。また、図３は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図１の右方向から見たものである。さらに、図４は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動した状態を示している。また、図５は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動したときの状態を示している。また、図６は、ピストンが最大圧縮位置にあるときの外観を示す正面図である。なお、図１は、ピストンが最大膨張位置にあるときの外観を示している。そして、図７は、シリンダ近辺の分解斜視図である。さらに、図８は、クランク機構を示す分解斜視図である。
【００２１】
これらの図に示すように、エア吐出装置５００は装置筐体を構成する前後側板５０，５１及び底板５２を有している。その前後側板５０，５１の間にはシリンダ５３が配置されている。シリンダ５３先端部の外径とシリンダヘッド５４の内径にはそれぞれネジが形成されており、シリンダ５３の先端にシリンダヘッド５４がネジ固定される。図３に両者のネジ固定部を符号２００で示す。また、シリンダ５３内にはピストン５５が配設されている。シリンダ５３及びピストン５５は本例では円筒形である。シリンダヘッド５４の先端面にはボス１４３が突設されている。このボス１４３内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口１４５が設けられており、そのエア吐出口１４５の先端部には図示しないチューブがはめ込まれる。ピストン５５は後述する機構によりシリンダ５３内を往復移動し、そのピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアは、エア吐出口１４５から外部に吐出される。以下、エア吐出装置５００の構成と動作について詳しく説明する。
【００２２】
底板５２上にモータ１１０が取り付けられている。モータ１１０は、本例ではパルスモータ（ステッピングモータ）を用いている。モータ１１０の出力軸１１１には第一プーリ１１２が固定されている。また、底板５２上にブラケット８０が立設され、そのブラケット８０と前側板５０との間にクランクディスク８１が軸受けを介して回転可能に支持されている。クランクディスク８１の軸８１ａ（図３）には第二プーリ９０が固定されている。そして、第一プーリ１１２と第二プーリ９０の間にはタイミングベルト１１３（図２）が掛け渡され、モータ１１０の回転をクランクディスク８１に伝達する。なお、本例ではクランクディスク８１と軸８１ａは一体構成であるが、別部材として、軸部材にクランクディスクを装着固定する構成でも良い。
【００２３】
図８に示すように、クランクディスク８１の偏心した位置にネジ穴８１ｂが設けられており、ネジ８３でクランクレバー８６をベアリング８４及びカラー８５を介してクランクディスク８１と連結している。クランクレバー８６の他端には、ロッド７２がベアリング８７を介して嵌合され、Ｅリング８８，８８及びスペーサ８９，８９を介して抜け止めされている。ロッド７２にはＥリング８８をセットする溝７２ａが２個所形成されている。ロッド７２は、ピストン５５と連結される部材である（図２参照）。このようにして、クランクディスク８１に対して回転可能に取り付けたクランクレバー８６の先端部に、ロッド７２を介してピストン５５が装着された構成となっている。したがって、図４において、クランクディスク８１が軸８１ａを中心に回転すると、軸から偏心して取り付けられたクランクレバー８６がクランク運動をし、これによってピストン５５がシリンダ５３内を往復移動することとなる。
【００２４】
クランクディスク８１が１回転するとクランクレバー８６も１回転し、ピストン５５が１往復する。本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をホームポジション（ＨＰ）位置に設定しており、図４にピストン５５がホームポジションに位置する状態を示す。また、シリンダ容積が最小となる圧縮位置が上死点であり、図５（及び図２）にピストン５５が上死点に位置する状態を示す。
【００２５】
そして、クランクディスク８１の周面にはフィラー８２が凸設され、このフィラー８２を検出するセンサ９５が底板５２上に配置される。センサ９５は発光部と受光部を有しており、フィラー８２がセンサ９５の光を遮断することによって検出される。本例では、ピストン５５がホームポジションに位置するとき（図４）、フィラー８２の回動方向の先端がセンサ位置となるよう設定されている。
【００２６】
ピストン５５がホームポジションに停止している図４の状態から、モータ１１０に駆動信号が入力されると、モータ１１０は図において反時計回りに回転し、タイミングベルト２１３を介してクランクディスク８１を同方向に回転させる。クランクディスク８１の回転はクランクレバー８６に伝わり、クランクディスク８１が１／２回転すると、ピストン５５は圧縮及びエア吐出工程を終了して上死点に移動する。ピストンが上死点に位置する状態を図２および図５に示す。
【００２７】
更にクランクディスク８１が回転することでピストン５５は戻り工程に移行し、クランクディスク８１のフィラー８２がセンサ光を遮蔽するとセンサ９５の出力が変化し、それを検出してモータ１１０を停止させる。このようにして、エアポンプの１工程が行われる。そのエアポンプの１工程を連続して繰り返すことによりエアが断続的に続けて吐出される。たとえばピストン５５を毎分約１２０往復という高速で駆動し、画像形成装置における用紙のエア分離に用いることができる。
【００２８】
なお、ピストン５５はクランクレバー８６を介してクランクディスク８１に連結されているため、センサ９５がフィラー８２を検出することによって、ピストン位置を検出できることになる。すなわち、本例では、ピストン５５がホームポジション（下死点）に戻ってきたときにセンサ９５がフィラー８２を検出する。
【００２９】
図９は、ピストン５５の先端部を示す部分拡大図である。また、図１０は、ピストン５５の先端面を示す側面図（ａ）及び先端部の断面図（ｂ）である。
図２から分かるように、ピストン５５は、クランクレバー８６の先端（図２の左側端部）にロッド７２を介して装着されている。また、図９に示されるように、ピストン５５の先端部付近に設けられた溝部５７には、Ｏリング５６が嵌装される。そしてピストン５５の先端面には、ピストン内部と外部を連絡する吸気口５８が設けられている。この吸気口５８を閉鎖できるように本例では略三角形をしたリーフ弁６０が押え板６１を介してピストン先端面に固定されている。なお符号５９はピストン先端面に設けられたネジ穴であり、符号６２は固定用のネジである。リーフ弁６０は初期状態でピストン先端面に隙間なく密着し、吸気口５８を閉鎖している。そのリーフ弁６０は、例えばポリエステルフィルム又はステンレス鋼で作られており、板厚は０．０５〜０．２ｍｍで、可撓性を有しており、押されても容易に元の状態に戻ることができる。
【００３０】
ピストン５５が圧縮方向（図４で左方向）に移動するとき、リーフ弁６０はピストン先端面に密着して吸気口５８を塞ぎ、エア漏れ（ピストン内部への）を防止する。そして、ピストン５５が戻り行程で（図２，５で右方向に）移動するときには、リーフ弁６０を押し広げてエアがシリンダ内に（ピストン内部から）吸入される。このようにしてピストンの動作と連動してエアの吸気を行なっている。なお、本実施例ではピストン側にエア吸入弁を設ける構成であるが、シリンダ側（例えばシリンダ頭部５４の端面）にエア吸入弁を設けても良い。
【００３１】
ところで、ピストンが圧縮方向に移動する際にシリンダ内にエアを溜めておかずにピストン移動とともにそのままエアを吐出させてしまうと、吐出圧を高くすることができず、勢い良くエアを吐出することができない。そこで、本例のエア吐出装置においては、シリンダ５３のエア吐出口（吐出開口）１４１に開閉部材（シャッタ部材）を設け、所定のタイミングで開閉部材を開放する（所定のタイミングになるまで開閉部材を閉じておく）ように構成することで、吐出圧を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００３２】
図７に示すように、エア吐出口１４５が設けられているボス１４３には、エア吐出口１４５と交差して（本例では直交するように）貫通穴（本例では円形断面）１４４が設けられている。その貫通穴１４４には円筒形断面の切替軸１３５（開閉部材）が挿入されている。切替軸１３５は、シリンダヘッド５４に突設された突起部１３７にはめ込まれた軸受（図示せず）と貫通穴１４４とに挿入されて回転可能に支持される。図１１に示すように、切替軸１３５の一端（奥側端部）にはＥリングが装着され、他端（前側端部）には円板部材１３４が固定されることによって、切替軸１３５の抜け止めと軸方向の位置決めがなされている。切替軸１３５のエア吐出口１４５に相当する位置には、平板カット部１３６が設けられている。平板カット部１３６は、円筒形の切替軸１３５の周面の一部を切り欠いて平板状に設けたものであり、本例では、平板部が軸心を通る平面（直径方向の平板）となるように、平板部の両側を同じ形状で切り欠いたものである。この平板カット部１３６が図４に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部１３６がエア吐出口１４５を塞ぎ、シリンダ５３内のエアはエア吐出口１４５から出ることはできない。そして、図５に示すように平板カット部１３６が水平方向を向くと、エア吐出口１４５が開放され、シリンダ５３内のエアは平板部の両側を通ってエア吐出口１４５から出ることができる。
【００３３】
本例では、切替軸１３５を９０度回転させることにより、平板カット部１３６の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口１４５の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明するシャッタ開閉機構により、そのエア吐出口１４５の閉鎖と開放の切り替え（すなわち切替軸１３５を９０度回転させること）を所定のタイミングで切り替えることによって、所定のタイミングになるまでエア吐出口１４５を閉鎖させておき、シリンダ内部の圧力を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。
【００３４】
図２及び図８に示すように、前側の側板５０の外部に位置するように、クランクディスク８１の軸８１ａの先端にはカム板１３１がネジ止め固定されている。カム板１３１は、図１２に示すように扇形の形状をしており、外周円弧部１３１ａ，第一直線部１３１ｂ，内周円弧部１３１ｃ及び第二直線部１３１ｄを有している。各部の接続部はＲ形状に（曲線状に）形成すると、後述するカムフォロワ（コロ１４２）の動きを滑らかにすることができるので好ましい。なお、第二直線部１３１ｄは内周円弧部１３１ｃの接線となるように設けられている。また、図１２については後述する。
【００３５】
また、図２に示すように、前側の側板５０の外側面には軸１４０が凸設固定されている。その軸１４０に対し、リンクレバー１４１が回転可能に軸支されている。リンクレバー１４１は図１に示すように長細い板状の部材であり、一方側端部にはカムフォロワとなるコロ１４２が軸支されている。また、リンクレバー１４１の他方側端部は、段付きネジとして構成された係合ピン１３９を介して円板部材１３４の端面に係合されている。
【００３６】
リンクレバー１４１と前側側板５０との間に引張りスプリング１５７が架設され、コロ１４２をカム板１３１の周面に押し付けるようにリンクレバー１４１を付勢している。これにより、カム板１３１の回動に従ってコロ１４２が移動され、リンクレバー１４１が揺動する。そして、リンクレバー１４１の揺動により、係合ピン１３９を介して円板部材１３４が回転される。
【００３７】
図１２は、シャッタ開閉機構の動作説明図である。
図１２（ａ）はエア吐出装置のピストン５５がホームポジションに位置するときのシャッタ開閉機構の状態を示している。このとき、切替軸１３５に設けた平板カット部１３６が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口１４５を閉鎖している（図４の状態）。この状態から、クランクディスク８１が図４において反時計回りに回転することによってピストン５５が圧縮方向に移動するので、カム板１３１も図１２（ａ）の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部１３１ａがコロ１４２に摺動している範囲では（図１２（ｂ）に示す位置までは）、カムフォロワであるコロ１４２の位置が変化しないためリンクレバー１４１は動かず、円板部材１３４も回転しないため、エア吐出口１４５は閉鎖されたままである。そのため、ピストン５５の移動に伴ってシリンダ５３内の圧力が高まってくる。
【００３８】
そして、図１２（ｂ）に示す位置からカム板１３１がさらに回転し、コロ１４２が外周円弧部１３１ａから外れる（第一直線部１３１ｂと摺接する）と、スプリング１５７の付勢力によってリンクレバー１４１が時計回りに回動する。そして、コロ１４２が内周円弧部１３１ｃに達すると、図１２（ｃ）に示すように、リンクレバー１４１がほぼ水平状態となる。このリンクレバー１４１の回動により、円板部材１３４が図中反時計回りに回転し、円板部材１３４が装着固定されている切替軸１３５（とその平板カット部１３６）も回転し、図１２（ｃ）に示すように、平板カット部１３６が水平となってエア吐出口１４５が開放される。コロ１４２が外周円弧部１３１ａから外れて直線部１３１ｂを介して内周円弧部１３１ｃに達するまでのカム板１３１の回転角度は、ピストン５５の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口１４５が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口１４５から勢い良くエアが吐出される。
【００３９】
図１２（ｄ）は、ピストン５５が最大圧縮位置（上死点）に達したときの状態を示すものである。コロ１４２が内周円弧部１３１ｃに摺動している範囲では、リンクレバー１４１は回動せず、エア吐出口１４５は開放状態を維持される。図１２（ｄ）の状態からさらにクランクディスク８１及びカム板１３１が回転し、コロ１４２が第二直線部１３１ｄに摺動すると、コロ１４２が次第に押し上げられ、リンクレバー１４１が図中反時計回りに回動することによってリンクレバー１４１の他端部が押し下げられ、円板部材１３４が図中時計回りに回転してエア吐出口１４５が次第に閉鎖されていく。上記したように第二直線部１３１ｄは内周円弧部１３１ｃの接線となるように設けられているので、コロ１４２が内周円弧部１３１ｃから第二直線部１３１ｄに移行する際に、滑らかにコロ１４２が押し上げられる。
【００４０】
そして、コロ１４２が外周円弧部１３１ａに移行したときにエア吐出口１４５は完全に閉鎖される。図１２（ｅ）はピストンの戻り工程でエアー吸入の開始状態である。図１２（ｅ）の状態からクランクディスク８１及びカム板１３１はさらに図中反時計回りに回転し、ピストン５５がホームポジションに戻ったときに図１２（ａ）の状態となる。エア吐出口１４５が閉鎖された後、コロ１４２が外周円弧部１３１ａに摺動している範囲では、エア吐出口１４５の閉鎖状態が維持される。
【００４１】
このように、本発明のエア吐出装置においては、ピストンと機械的に連結された開閉部材をエア吐出口に設け、その開閉部材（すなわちエア吐出口）を圧縮工程における所定のタイミングまで閉じておき上死点付近の短時間でエア吐出口を開放させることができるので、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。これによりエアータンク及び電磁弁が不要になる。
【００４２】
また、本実施形態ではエアポンプの駆動源としてパルスモータを用いているが、そのモータ１１０は一方向回転であり、モータを逆転させることがないため、回転方向を切り換えるときの切換え負荷（逆方向負荷）が生じることが無く、モータ振動、騒音、起動トルク増大等を防ぐことができ、モータ寿命の低下を防止して長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【００４３】
さらに、一回転クラッチを用いずに駆動と停止を繰り返すことができるため、クラッチ連結時の大きな負荷によりクラッチが寿命に達してしまう問題も無く、この面でも長寿命なエア吐出装置を実現することができる。
【００４４】
なお、モータの回転初期はエアー圧縮がない（初期では圧縮負荷はほとんど無視できる）ため、負荷は軽く、モータ軸に無理な負荷が加わることが無い。また、パルスモータを用いることで、回転速度はエアー吐出サイクルに応じて自由に設定することが可能となる。
ところで、上述したように本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータを用いているが、回転初期（ホームポジションからの移動初期）にはゆっくりとモータを立ち上げて駆動トルクを低く抑え、圧縮行程の所定の段階で回転速度を速めることで通常（回転速度一定の場合）と同じ周期での低トルク駆動を行なうこともできる。
【００４５】
また、本例のエア吐出装置５００においては、シリンダ５３及びピストン５５の材料として低摩擦素材を用いている。フッ素樹脂は高価であるため、低摩擦素材例えばポリアセタール樹脂にフッ素粉末を添加させた樹脂を用いても良い。これにより、滑り性および耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。
【００４６】
図１３，１４は、エア吐出口１４５を開放及び閉鎖させる開閉部材の別例を示すものである。本構成例では、切替軸１３５に代えて切替部材１７０（開閉部材）が用いられる。本例の切替部材１７０は切替軸１３５と同様の円筒形の軸部材として設けられているが、切替部材１７０を長手方向にスライドさせる本構成例では、必ずしも円筒形部材として設ける必要はなく、例えば角柱状部材（断面形状が多角形の部材）であっても良い。切替部材１７０は、切替軸１３５の平板カット部１３６に相当する構成として小体積部（本例では小径部）１７１を有している。そして、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、切替部材１７０を軸方向にスライドさせることにより、エア吐出口１４５の閉鎖と開放とを切り替える。切替部材１７０をスライドさせる構成としては、立体カムの一種である端面カム（ベルカム＝bell cam）１６１を用いている。この端面カム１６１は、軸１６０に回転可能に支持された円盤状部材であり、厚みの小さな薄板部１６１ａと厚みの大きな厚板部１６１ｂを有しており、両者が滑らかな曲面によりつながっている。この端面カム１６１を、図１２で説明したような機構により、所定のタイミングで回転させる。切替部材１７０には円板部材１７４が固定されており、その円板部材１７４と本体側のボス１７２との間に圧縮スプリング１７３が切替部材１７０に嵌装されている。
【００４７】
図１３（ａ）に示すように、切替部材１７０の先端が端面カム１６１の薄板部１６１ａに当接しているとき、スプリング１７３の付勢力によって切替部材１７０は図の下方に押され、小径部１７１がエア吐出口１４５から外れていることによってエア吐出口１４５は閉鎖されている。そして、端面カム１６１が回転して厚板部１６１ｂが切替部材１７０部に移動してくると、図１９（ｂ）に示すように、スプリング１７３が圧縮されて切替部材１７０が図の上方（装置奥側）に移動し、小径部１７１がエア吐出口１４５の位置となってエア吐出口１４５が開放される。端面カム１６１が回転して再び薄板部１６１ａが切替部材１７０部に移動してくると、エア吐出口１４５が閉鎖される。
【００４８】
次に、エア吐出装置の第２実施例について説明する。
上記説明した第１実施例のエア吐出装置では、モータ１１０からタイミングベルト１１３を介してクランクディスク８１を回転させる構成であったが、本第２実施例では、駆動手段であるモータからギヤ列を用いてクランクディスク８１を回転させる構成である。なお、エアポンプの要部構成は第１実施例と同じであるので、異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図１５は、第２実施例のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。この図に示すように、前後側板５０，５１の間にシリンダ５３が支持され、そのシリンダ５３内にピストン５５が配設されて図１５の左右方向に往復移動することは第１実施例のエア吐出装置と同じである。また、シリンダ５３の先端面にボス１４３が突設され、そのボス１４３内にエア吐出口１４５が設けられ、ピストン５５の移動により圧縮されたシリンダ５３内のエアがエア吐出口１４５から外部に吐出されることも同じである。
【００５０】
図１５において、底板５２上に突設されたモータブラケット２０５にモータ１１０が取り付けられている。モータ１１０はパルスモータである。モータ１１０の出力軸２１１には、ウォーム２１２が圧入連結されている。ウォーム２１２の先端部２１２ａは、モータブラケット２０５と対向するように設けられているホルダ２０９に、軸受を介して支持されている。ウォーム２１２は、回転時にウォームホイール２１３からの反作用で下方向への曲げ力が加わるため、ホルダ２０９によってウォーム先端部を支えている。軸２０２によって前後側板５０，５１間に支持されたウォームホイール２１３はウォーム２１２に噛み合わされており、モータ１１０駆動時にウォーム２１２によって回転される。
【００５１】
なお、通常ウォームホイールとしてはウォームと相対して中央部分が凹んだ形状のギアが用いられるが、本実施例ではハスバ歯車を使用した。また、ウォームギア（ウォームとウォームホイール）を使用することにより、減速比を大きくとりトルクを稼ぐように構成している。
【００５２】
本第２実施例では、クランクディスク８１の軸８１ａにギヤ２１５が装着固定されており、このギヤ２１５がウォームホイール２１３に噛み合わされている。なお本例では、ウォームホイール２１３にハスバ歯車を使用しているため、ギヤ２１５もハスバ歯車を使用している。上記のようなギヤ列を介して、モータ１１０の出力がクランクディスク８１に伝達され、ピストン５５を往復移動させる。なお、ハスバ歯車ではなく平葉歯車を使用することも可能である。また、モータの向きを変え（モータ出力軸の向きをクランクディスク８１の軸８１ａと同じにし）、ウォームギアを用いずに、一般的なの平葉歯車やハスバ歯車等で駆動力を伝達する構成も可能である。
【００５３】
ピストン５５を往復移動させるクランク機構の構成と動作は上記第１実施例と同様であるため、説明を省略する。また、リンクレバー１４１によるシャッタ開閉機構の構成と動作も上記第１実施例と同様であるため、説明を省略する。さらに、開閉部材として、上記説明した切替軸１３５あるいは切替部材１７０を使用できることも同様であり、切替部材１７０を使用する場合は図１３，１４で説明した構成を採用することも同様である。
【００５４】
次に、本発明に係るエア吐出装置を、画像形成装置の定着装置における用紙分離（エア分離）に適用した実施形態について図１６〜図１９を参照して説明する。
図１６に示す定着装置１５のユニットは、ベルト定着方式で構成されている。ベルト定着方式の狙いは、表面の熱容量を少なくして、スイッチＯＮ後、素早く温度上昇させることにある。更にベルト定着方式の狙いは、定着ローラの表面硬度を加圧ローラの表面硬度よりも柔らかくして（ゴム層を厚くする）、加圧ローラとのニップを出た用紙が下向きになるようにし、定着ローラ／定着ベルトからの分離性を向上させることにある。本例のように、用紙分離ユニットの分離能が十分なものであれば、定着ローラと加圧ローラの表面硬度を等しくして用紙を両ローラニップ部の接線方向に排出させるのもよい。
【００５５】
加熱ローラ２に内蔵された３本のヒータ５で定着ベルト３の表面を加熱し、加熱された定着ベルト３が定着ローラ１と加圧ローラ１０の間の定着ニップ部で未定着画像を加熱・加圧し、それにより画像を定着する。
【００５６】
ここで定着ベルト３は、ポリイミドフィルムの基材をシリコーンゴムの表層で覆ったものである。定着ローラ１は、ローラ芯金４の上にゴム層６を構成してなるものである。定着ローラ１と加熱ローラ２とに掛け回された定着ベルト３はベルトテンション１４で所定程度に張られている。加圧ローラ１０は、芯金１１の上にゴム層１３を構成し、ヒータ１２を内蔵している。ヒータ１２の目的は、加圧ローラ１０からも加熱して定着ニップ部の温度低下を防ぐことにある。ゴム層６，１３の材質はシリコーンゴムで、耐熱性と画像の発色性を向上させる狙いを有する。互いのゴム厚さを変えて、つまり定着ローラ側のゴム厚を厚くして、定着ローラ側に食い込むように設定されている。
【００５７】
本方式では定着ベルト３、加圧ローラ１０とも表面はシリコーンゴムで、粘着性があるため、ベルト表面にシリコーンオイルを僅かに塗って用紙Ｐを剥がれ易くしている。定着ニップ部の上流側には、定着入口ガイド板７が配され、用紙Ｐを定着ニップ部に案内している。定着ニップ部を出た用紙Ｐは、用紙分離ユニット２０の下面に案内されながら、排紙下ガイド９との間を通り抜けて、その後、排紙上ガイド８と排紙下ガイド９との間を通って排紙される。
【００５８】
図１７は用紙分離ユニット２０を拡大して示す断面図であり、図１８は用紙分離ユニット２０の斜視図である。用紙分離ユニット２０のノズル本体２１は、その内部に管路２２が長手方向に延設されている。管路２２は、用紙分離ユニット２０の長手方向の中央部及び両端部付近の３ヶ所で分岐され、ノズル先端に向かう分岐管路２３，２４，２５を設けている。各分岐管路２３，２４，２５の先端は小径部として設けられ、エア吹き出し口となるノズル２６，２７，２８を形成している。ノズル本体２１の先端部は、図１６から分かるように、先端が尖った鋭角な断面形状をしているが、その先端部に設けられたエア吹き出し口２９は、各ノズル２６，２７，２８から吐出されたエアの拡散を防いで効率良くエアが定着ニップに向かうように、ノズル本体２１の先端部に設けた底面部２１ａ及びノズル両側の壁面部２１ｂ，２１ｂとで３方を囲ってガイドしている。また、管路２２の一方側の端部はノズル本体２１の端面に開口され、その管路２２部にエアーチューブ２４２が嵌装されている。エアーチューブ２４２は、上述したエア吐出装置のエア吐出口１４５（が設けられているボス１４３）に接続され、エア吐出装置から供給されるエアを上記ノズル２６，２７，２８から噴出させて定着ニップ部から出てくる用紙を分離（エア分離）させる。本例では、上記のように各ノズルからのエア吹き出し口２９の３方を囲ってガイドしていることにより、各ノズルから吹き出されたエアが真っ直ぐにニップ部に向かい、強力な衝突力を発揮して用紙を確実に分離することができる。
【００５９】
ところで、用紙の巻き付きは、定着ローラ側だけでなく加圧ローラ側に巻き付く場合もある。そのため、加圧ローラ１０側にも用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行うように構成しても良い。図１９に、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成を示す。この、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成は、両面印刷時の用紙巻き付きの防止に特に有効である。両面印刷時には、先に定着した面が次の（裏面の）定着時に加圧ローラ側となるため、加圧ローラ側への巻き付きが起こりやすくなるが、加圧ローラ１０側にも用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行うことにより、この両面印刷時の用紙巻き付きを効果的に防止することができる。
【００６０】
また、図１６の構成では定着ローラ１側への巻き付きを防止するため、加圧ローラ１０を定着ローラ１に食い込ませて、定着ローラ１側において分離性を高めるように構成しているが、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット２０を設けてエア分離を行う構成においては、定着ローラと加圧ローラを均等に変形させて接線方向に用紙を排出させる構成とすることができ、定着ニップにおける圧力バランスが取れてシワ等の発生も防止することができる。上述の本発明に係るエア吐出装置を用いて定着ローラ及び加圧ローラ双方に設けた用紙分離ユニット２０にエアを供給するよう構成すれば、エア吐出装置が小型であるため、スペース的な制約が大きい画像形成装置においても定着ローラ及び加圧ローラ双方でエア分離が可能となり、より確実な分離を実現して用紙巻き付きによるジャムを未然に防止することができる。エア吐出装置の容量を適切に設定してやれば、１つのエア吐出装置で定着ローラ及び加圧ローラ双方の用紙分離ユニット２０にエアを供給することができる。
【００６１】
最後に、上記定着装置１５を備えた画像形成装置の一例について説明する。
図２０に示す画像形成装置は複写機として構成され、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置している。
【００６２】
複写機本体１００には、複数の支持ローラに巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１６が設けられている。この中間転写ベルト１６は、図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１６が矢印で示す図中時計回りに走行駆動される。このように走行する中間転写ベルト１６の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各作像ユニット１８が横に並んで配置されている。すなわち、４つの画像形成手段１８を並設してタンデム作像部を構成している。
【００６３】
４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１６に接する潜像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。この感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０が中間転写ベルト１６に接する位置における中間転写ベルト１６の内側には一次転写装置１９が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色に異なっている。なお、図において一番右側の作像ユニット１８のみに、現像装置６０及びクリーニング装置７０の符号を付して示してある。
【００６４】
各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射される。
【００６５】
中間転写ベルト１６を挟んで各作像ユニット１８と反対の側には、２次転写装置３９が設けられている。２次転写装置３９は、図示例では、２つのローラ間に、無端ベルトである２次転写ベルトを巻き掛け、該ベルトが中間転写ベルト１６を介して転写対向ローラに押し当てられるように配置されている。
【００６６】
２次転写装置３９の図において左横には、上述した定着装置１５が設けられている。上記２次転写装置３９は、画像転写後のシートを定着装置１５へと搬送するシート搬送機能も備えている。このような２次転写装置３９及び定着装置１５の下方には、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３８が配置されている。  さて、上記のように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとる場合について説明する。まず、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置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、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００６７】
そして、図示していないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置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及び第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を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００６８】
また、図示していないスタートスイッチを押すと、中間転写ベルト１６が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット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・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１６の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１６上に合成カラー画像を形成する。
【００６９】
さらに、スタートスイッチを押すことで、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択的に回転駆動し、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。
【００７０】
または、手差し給紙を選択した場合には、手差しトレイ４１からシートが繰り出され、１枚に分離して手差し給紙路に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００７１】
そして、中間転写ベルト１６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、中間転写ベルト１６と２次転写装置３９との間にシートを送り込み、２次転写装置３９で転写してシート上に一括してフル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３９で搬送して定着装置１５へと送り込み、定着装置１５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、排出ローラで排出し、排紙トレイ３７上にスタックする。または、切換爪で搬送方向を切り換えてシート反転装置３８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て後、排出ローラで排紙トレイ３７上に排出する。
【００７２】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１６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ベルト１６上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像部による再度の画像形成に備える。
【００７３】
定着装置１５は、上述したように用紙分離ユニット２０を備えており、エア吐出装置５００からエアを供給して、用紙分離ユニット２０のノズル２６，２７，２８から吐出させたエアを、定着ニップに向けて噴出させ、定着ニップ部から出てくる用紙を確実に分離（エア分離）させる。本発明によるエア吐出装置は小型化が実現されたため、定着装置の分離エアの供給源として画像形成装置に搭載することが可能となった。従来のコンプレッサやエアタンクを備えるエア供給システムは大型とならざるを得ず、業務用印刷機等にしか用いることができなかったが、オフィス等に配置される画像形成装置においても、エア分離方式による確実な用紙分離が可能となった。エア吐出装置５００としては、上述した第１実施例あるいは第２実施例のどちらも使用可能である。
【００７４】
また、本発明によるエア吐出装置は駆動源である小型モータを一方向回転で使用するため、回転方向切換えに伴う切換え負荷（逆方向負荷）が生じることが無く、モータ振動、騒音、起動トルク増大等を防ぐことができ、モータ寿命の低下を防止して長寿命なエア吐出装置を実現することができる。また、クラッチを必要としないため、クラッチ寿命によるエア吐出装置の寿命低減も生じることがない。
【００７５】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダ及びエアポンプの形状などは適宜なものを採用可能である。また、エアポンプとしての能力やエアの吐出タイミングなども適宜に設定可能である。
【００７６】
画像形成装置にエア吐出装置を用いる場合、定着装置における用紙分離（剥離）に限らず、給紙部における用紙分離や用紙搬送に、エア分離あるいはエア搬送方式を採用可能である。また、定着装置や画像形成装置各部の構成などは任意である。カラー画像形成装置に限らず、モノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７７】
１              定着ローラ
２              加熱ローラ
３              定着ベルト
１０            加圧ローラ
１５            定着装置
２０            用紙分離ユニット
２１            ノズル本体
２６，２７，２８  ノズル（エア吹き出し口）
５３            シリンダ
５４            シリンダヘッド
５５            ピストン
８１            クランクディスク
８２            フィラー
８６            クランクレバー
９０            第二プーリ
９５            センサ
１１０          ステッピングモータ
１１２          第一プーリ
１１３          タイミングベルト
１３１          カム板
１３５          切替軸（開閉部材）
１３６          平板カット部
１４１          リンクレバー
１４２          コロ（カムフォロワ）
１４５          エア吐出口
１７０          切替部材（開閉部材）
５００          エア吐出装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開２００５−１５７１７９号公報
【特許文献２】特開２００８−００３２７７号公報
【図１】
2010285947.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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