(57)【要約】【課題】加圧部材の芯金との接触に起因する加熱部材の熱源の地絡を抑制する。【解決手段】定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な定着ベルト２０と、芯金２１ａと芯金２１ａの外周面に設けられる弾性層２１ｂとを有し、定着ベルト２０に対向して配置され、定着ベルト２０との間を通過する用紙を加圧する回転可能な加圧ローラー２１と、定着ベルト２０の回転軸方向において定着ベルト２０よりも長く形成され、定着ベルト２０の内側で加圧ローラー２１側に配置され、定着ベルト２０を加熱するヒーター２２と、定着ベルト２０の回転軸方向において定着ベルト２０よりも長く形成され、定着ベルト２０の内側でヒーター２２を保持するヒーター保持部材２３と、加圧ローラー２１を回転可能に支持する軸受２８と、を備える。ヒーター保持部材２３及び軸受２８は、互いの間隔が弾性層２１ｂの層厚よりも短くなるように形成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な加熱部材と、
芯金と前記芯金の外周面に設けられる弾性層とを有し、前記加熱部材に対向して配置され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する回転可能な加圧部材と、
前記加熱部材の回転軸方向において前記加熱部材よりも長く形成され、前記加熱部材の内側で前記加圧部材側に配置され、前記加熱部材を加熱する熱源と、
前記加熱部材の回転軸方向において前記加熱部材よりも長く形成され、前記加熱部材の内側で前記熱源を保持する熱源保持部材と、
前記加圧部材を回転可能に支持する軸受と、を備え、
前記熱源保持部材及び前記軸受は、互いの間隔が前記弾性層の層厚よりも短くなるように形成されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記軸受は、前記熱源保持部材側に突出した第１突出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱源保持部材は、前記軸受側に突出した第２突出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱源保持部材は絶縁材料で形成され、前記軸受は導電材料で形成されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置を備えてい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、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する加熱部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材と、加熱部材を加熱する熱源とを備える。
【０００３】
例えば、特許文献１では、定着装置において、耐熱性の無端状の定着フィルム（加熱部材）を加圧ローラー（加圧部材）によってヒーター（熱源）に押し付けて定着ニップ部を構成する。加圧ローラーを回転させて定着ニップ部に転写材を挟持搬送し、ヒーターによる加熱で転写材上にトナー像を熱定着させる。ヒーターの温度をサーミスタで、加圧ローラーの回転前と回転直後とにおいて検知し、その変化量に応じてＣＰＵにより定着温度を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９９４６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
定着装置では、加熱部材を構成する定着フィルム等の加熱ベルトは、高熱伝導化のために、電気抵抗値を低下して形成されることが求められる。また、加圧ローラー等の加圧部材は、芯金と芯金の外周面に設けられる弾性層とを有し、弾性層の低熱容量化のために、弾性層を薄肉化して形成されることが求められる。そのため、加熱部材のヒーター等の熱源と、加圧部材の芯金との絶縁を確保する必要がある。しかしながら、定着装置を構成する各種部品のばらつきや、加圧部材の弾性層の劣化や破壊が生じると、熱源と芯金とが接近又は接触することがある。これにより、熱源（１次ライン）と芯金（ＧＮＤ）とが地絡するおそれがある。熱源が加熱中に急に接地すると、例えば、熱源を構成する回路が故障したり、熱源に接続された電源のブレーカーが落ちたりするおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、加圧部材の芯金との接触に起因する加熱部材の熱源の地絡を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の定着装置は、用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な加熱部材と、芯金と前記芯金の外周面に設けられる弾性層とを有し、前記加熱部材に対向して配置され、前記加熱部材との間を通過する前記用紙を加圧する回転可能な加圧部材と、前記加熱部材の回転軸方向において前記加熱部材よりも長く形成され、前記加熱部材の内側で前記加圧部材側に配置され、前記加熱部材を加熱する熱源と、前記加熱部材の回転軸方向において前記加熱部材よりも長く形成され、前記加熱部材の内側で前記熱源を保持する熱源保持部材と、前記加圧部材を回転可能に支持する軸受と、を備え、前記熱源保持部材及び前記軸受は、互いの間隔が前記弾性層の層厚よりも短くなるように形成されることを特徴とする。
【０００８】
前記軸受は、前記熱源保持部材側に突出した第１突出部を備える。
【０００９】
あるいは、前記熱源保持部材は、前記軸受側に突出した第２突出部を備える。
【００１０】
その場合、前記熱源保持部材は絶縁材料で形成され、前記軸受は導電材料で形成されてもよい。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加圧部材の芯金との接触に起因する加熱部材の熱源の地絡を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の前端を示す下面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置の熱源を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る定着装置の前端を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る定着装置の支持板を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る定着装置において、支持板に第２押圧部材が取り付けられた状態を示す上面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る定着装置において、支持板に軸受が取り付けられた状態を示す上面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る定着装置を示す正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る定着装置の前端を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側、前側、後側を示している。
【００１５】
プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。
【００１６】
プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置５が排紙トレイ４の下方に配置され、露光装置５の下方には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７が回転可能に設けられる。感光体ドラム７の周囲には、帯電装置と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。
【００１７】
また、プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７と転写ローラーによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイ４の近傍に設けられる。また、プリンター本体２の内部には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。
【００１８】
次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。先ず、画像形成部６の帯電装置によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光装置５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像装置がトナーを用いてトナー像に現像する。
【００１９】
一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３による加熱及び加圧によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイ４に排出される。
【００２０】
次に、定着装置１３の構成について、図２〜図９を参照しながら説明する。図２に示すように、定着装置１３は、無端状の定着ベルト２０（加熱部材）と加圧ローラー２１（加圧部材）とを備える。また、定着装置１３は、定着ベルト２０の内側に、ヒーター２２（熱源）と、ヒーター保持部材２３（熱源保持部材）と、第１押圧部材２４とを備える。
【００２１】
定着装置１３の各部は、定着フレーム１３ａ（図１参照）に取り付けられ、定着フレーム１３ａは、搬送経路１０が用紙の搬送方向（左右方向）において定着フレーム１３ａを貫通するように、プリンター本体２に取り付けられる。また、定着フレーム１３ａ内では、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１は、搬送経路１０を挟んで上側及び下側にそれぞれ配置され、互いに対向すると共に接触して配置される。そして、搬送経路１０には、定着ベルト２０と加圧ローラー２１との間に加圧領域Ｎが形成される。
【００２２】
なお、加圧領域Ｎとは、定着ベルト２０と加圧ローラー２１とが接触している領域であって、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１による用紙への圧力が０Ｐａである搬送方向上流側の位置から、その圧力が最大となる搬送方向の位置を経由して再びその圧力が０Ｐａとなる搬送方向下流側の位置までの領域を示す。
【００２３】
定着ベルト２０は、可撓性を有する材料で、搬送方向と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長い略円筒状に形成される。定着ベルト２０は、定着装置１３の定着フレーム１３ａ内の上部に配置される。また、定着ベルト２０は、前後方向を回転軸方向として、定着フレーム１３ａに対して回転可能に取り付けられ、加圧ローラー２１の回転に従動して回転する。なお、定着ベルト２０の内部には、定着ベルト２０の形状を内側から規制する形状規制部材（図示せず）が備えられてよい。定着ベルト２０が、加圧領域Ｎを通過する用紙に接触して加熱し、用紙に形成されたトナー像が加熱される。
【００２４】
加圧ローラー２１は、幅方向に長い略円柱状に形成される。加圧ローラー２１は、例えば、図２や図３に示すように、幅方向において定着ベルト２０よりも長い円柱状の芯金２１ａと、この芯金２１ａに周設される弾性層２１ｂと、この弾性層２１ｂを被覆する離型層（図示せず）とから構成される。例えば、芯金２１ａは、金属材料で形成され、弾性層２１ｂは、シリコンゴム等の弾性材料で形成され、離型層は、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂材料で形成される。また、芯金２１ａは、接地されている。芯金２１ａの前後方向の両端には、加圧ローラー２１の回転軸２１ｃが突出して設けられる。なお、回転軸２１ｃは、芯金２１ａと一体的に形成されてもよく、芯金２１ａの中央に設けられた貫通孔に挿通されてもよい。
【００２５】
加圧ローラー２１は、定着フレーム１３ａ内の下部において、定着ベルト２０と互いの外周面が対向するように定着ベルト２０の下方に配置される。加圧ローラー２１は、前後方向を回転軸２１ｃの軸方向として、定着フレーム１３ａに対して回転可能に取り付けられ、モーター等の駆動源（図示せず）から伝達される回転駆動力によって回転する。そして、加圧ローラー２１は、定着ベルト２０に対して加圧されて、定着ベルト２０と共に、加圧領域Ｎを通過する用紙を加圧する。
【００２６】
ヒーター２２は、幅方向において定着ベルト２０よりも長い板状に形成される。ヒーター２２は、定着ベルト２０の内側に挿通され、図３に示すように、幅方向両端を定着ベルト２０から露出した状態で、加圧ローラー２１側で定着ベルト２０の内周面に接触するように配置される。
【００２７】
ヒーター２２は、例えば、図４に示すように、抵抗発熱体２２ａと、基材２２ｂと、一対の電極２２ｃと、オーバーコート２２ｄとから構成される。抵抗発熱体２２ａは、幅方向において定着ベルト２０と略同じ長さの板状に形成される。基材２２ｂは、幅方向において定着ベルト２０よりも長い板状に形成される。基材２２ｂの下面中央に、抵抗発熱体２２ａが取り付けられる。
【００２８】
また、ヒーター２２では、一対の電極２２ｃは、基材２２ｂの下面で幅方向の両端に取り付けられ、電源装置（図示せず）に接続され、即ち、ヒーター２２は、定着装置１３において１次ラインに接続されている。オーバーコート２２ｄは、抵抗発熱体２２ａ及び一対の電極２２ｃを下面側から被覆し、定着ベルト２０の内周面に摺動する摺動面として機能する。そして、ヒーター２２が制御装置１５に制御されて電源装置からの電力供給を受けて加熱することで、定着ベルト２０を加熱する。
【００２９】
ヒーター保持部材２３は、絶縁材料によって、幅方向において定着ベルト２０よりも長い板状に形成される。例えば、ヒーター保持部材２３は、図５や図６に示すように、幅方向において定着ベルト２０よりも両端側では、水平な板状に形成され、図２に示すように、幅方向において定着ベルト２０に対応する位置では、定着ベルト２０の内周面に沿って湾曲した板状に形成される。ヒーター保持部材２３は、定着ベルト２０の内側に挿通され、図３や図６に示すように、幅方向両端を定着ベルト２０から露出した状態でヒーター２２の上方に配置される。そして、ヒーター保持部材２３の下面にヒーター２２が取り付けられる（保持される）。
【００３０】
第１押圧部材２４は、幅方向において定着ベルト２０よりも長い矩形筒状に形成される。なお、第１押圧部材２４の下面は開口していてよい。第１押圧部材２４は、定着ベルト２０の内側に挿通され、図６に示すように、幅方向両端を定着ベルト２０から露出した状態でヒーター保持部材２３の上方に配置される。そして、第１押圧部材２４の下面がヒーター保持部材２３の上面に当接される。なお、第１押圧部材２４は、幅方向の全域に亘ってヒーター保持部材２３に当接されてもよく、あるいは、幅方向において所定間隔をおいて又は定着ベルト２０よりも両端側でヒーター保持部材２３に当接されてもよい。
【００３１】
定着装置１３の定着フレーム１３ａ内には、図５及び図６に示すように、一対の支持板２５（図５及び図６では、前側の支持板２５のみを示す）が、前後方向の両端に設けられる。前側及び後側の支持板２５は、同様の構成を有するため、前側の支持板２５について説明する。支持板２５は、前後方向に所定の厚さを有する板状に形成され、図７に示すように、その上部には、矩形の第１切欠き２５ａが形成され、第１切欠き２５ａの下側に連続してＵ字状の第２切欠き２５ｂが形成される。
【００３２】
第１切欠き２５ａには、図５及び図６に示すように、ヒーター２２、ヒーター保持部材２３及び第１押圧部材２４が挿通される。また、第１切欠き２５ａには、第１押圧部材２４（定着ベルト２０）を下方（加圧ローラー２１側）に押圧するための第２押圧部材２６が、図５、図６、図８に示すように、第１切欠き２５ａの縁部に沿って嵌合される。第２押圧部材２６は、第１切欠き２５ａに対して上方から着脱可能になっていて、また、第１切欠き２５ａの縁部に沿って上下方向に摺動可能になっている。
【００３３】
第２押圧部材２６は、例えば、前面、後面及び下面が開口した略箱状に形成され、幅方向において定着ベルト２０よりも前側に配置される。第２押圧部材２６の内側の天井面には、押圧部２６ａが設けられ、第２押圧部材２６の上面には、ばね受け２６ｂが設けられる。ばね受け２６ｂには、押圧ばね２７が取り付けられ、押圧ばね２７は、定着フレーム１３ａと第２押圧部材２６との間に設けられる。
【００３４】
第１押圧部材２４が第１切欠き２５ａに挿通された状態で、第２押圧部材２６を第１切欠き２５ａに沿って上方から嵌合させることで、第２押圧部材２６の内側に第１押圧部材２４が挿入される。第２押圧部材２６の押圧部２６ａの下面は、第１押圧部材２４の上面に当接される。第２押圧部材２６のばね受け２６ｂに取り付けられた押圧ばね２７は、第２押圧部材２６を下方に付勢する。そして、下方に付勢された第２押圧部材２６は、第１押圧部材２４を下方に押圧する。これにより、第１押圧部材２４がヒーター２２と共にヒーター保持部材２３を下方に押圧し、これに伴い、ヒーター２２が定着ベルト２０を加圧ローラー２１側に押圧する。
【００３５】
第２切欠き２５ｂには、加圧ローラー２１の回転軸２１ｃが挿通される。また、第２切欠き２５ｂには、回転軸２１ｃを回転可能に支持するための軸受２８が、図５、図６、図９に示すように、第２切欠き２５ｂの縁部に沿って嵌合される。軸受２８は、第２切欠き２５ｂに対して上方から着脱可能になっている。軸受２８は、Ｕ字状に形成され、上方から回転軸２１ｃを挿入可能にしている。
【００３６】
また、軸受２８は、上方（定着ベルト２０側）に突出した（延びた）第１突出部２８ａを備える。第１突出部２８ａは、ヒーター保持部材２３側に延びていて、第１突出部２８ａとヒーター保持部材２３との間隔が加圧ローラー２１の弾性層２１ｂの層厚よりも短くなるように形成されている。例えば、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１が用紙に形成されたトナー像を定着可能な加圧状態で配置されている状況で、第１突出部２８ａは、ヒーター保持部材２３に当接されていてもよく、あるいは、ヒーター保持部材２３に対して弾性層２１ｂの層厚よりも短い所定の間隔を空けて離間していてもよい。
【００３７】
本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を加熱する回転可能な定着ベルト２０（加熱部材）と、芯金２１ａと芯金２１ａの外周面に設けられる弾性層２１ｂとを有し、定着ベルト２０に対向して配置され、定着ベルト２０との間を通過する用紙を加圧する回転可能な加圧ローラー２１（加圧部材）と、定着ベルト２０の回転軸方向において定着ベルト２０よりも長く形成され、定着ベルト２０の内側で加圧ローラー２１側に配置され、定着ベルト２０を加熱するヒーター２２（熱源）と、定着ベルト２０の回転軸方向において定着ベルト２０よりも長く形成され、定着ベルト２０の内側でヒーター２２を保持するヒーター保持部材２３（熱源保持部材）と、加圧ローラー２１を回転可能に支持する軸受２８と、を備える。そして、定着装置１３において、ヒーター保持部材２３及び軸受２８は、互いの間隔が弾性層２１ｂの層厚よりも短くなるように形成される。
【００３８】
例えば、軸受２８は、ヒーター保持部材２３側に突出した第１突出部２８ａを備える。
【００３９】
本実施形態では、上記したような構成により、定着装置１３を構成する各種部品のばらつきや、加圧ローラー２１の弾性層２１ｂの劣化や破壊が生じた場合（不具合発生時）に、ヒーター保持部材２３と軸受２８とを当接させる。これにより、加圧ローラー２１の芯金２１ａ（ＧＮＤ）とヒーター２２（１次ライン）との接近や接触を抑制することができる。そのため、芯金２１ａとの接触に起因するヒーター２２の地絡を抑制することができる。従って、加熱中のヒーター２２の急な接地に起因する、ヒーター２２を構成する回路の故障や、ヒーター２２に接続された電源装置のブレーカーの電力遮断を抑制することができる。また、加圧ローラー２１について弾性層２１ｂを薄肉化して低熱容量化を図ることもできる。
【００４０】
上記した実施形態では、軸受２８に第１突出部２８ａを備えることで、不具合発生時にヒーター保持部材２３と軸受２８とを当接させる例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。
【００４１】
例えば、他の実施形態では、図１０及び図１１に示すように、ヒーター保持部材２３が、下方（加圧ローラー２１側）に突出した（延びた）第２突出部２３ａを備えてもよい。なお、この場合、軸受２８は上記した第１突出部２８ａを備える必要はない。第２突出部２３ａは、軸受２８側に延びていて、第２突出部２３ａと軸受２８との間隔が加圧ローラー２１の弾性層２１ｂの層厚よりも短くなるように形成されている。例えば、定着ベルト２０及び加圧ローラー２１が用紙に形成されたトナー像を定着可能な加圧状態で配置されている状況で、第２突出部２３ａは、軸受２８に当接されていてもよく、あるいは、軸受２８に対して弾性層２１ｂの層厚よりも短い所定の間隔を空けて離間していてもよい。
【００４２】
他の実施形態でも、上記したような構成により、定着装置１３の不具合発生時に、ヒーター保持部材２３と軸受２８とを当接させるので、加圧ローラー２１の芯金２１ａとヒーター２２との接近や接触を抑制することができる。そのため、芯金２１ａとの接触に起因するヒーター２２の地絡を抑制することができる。
【００４３】
また、この実施形態では、軸受２８が、ヒーター２２から離れて配置されていて、ヒーター２２に接触する危険性がないため、軸受２８を導電材料で形成することができる。これにより、加圧ローラー２１が定着ベルト２０や用紙との摩擦によって帯電した電荷を、軸受２８を介して逃がす（放出する）ことができる。そのため、加圧ローラー２１の帯電に起因して用紙上のトナーが電気的に飛散することで生じる画像不具合を抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  プリンター（画像形成装置）
２  プリンター本体
５  露光装置
６  画像形成部
７  感光体ドラム
１０  搬送経路
１２  転写部
１３  定着装置
１３ａ  定着フレーム
１５  制御装置
２０  定着ベルト（加熱部材）
２１  加圧ローラー（加圧部材）
２１ａ  芯金
２１ｂ  弾性層
２１ｃ  回転軸
２２  ヒーター（熱源）
２２ａ  抵抗発熱体
２２ｂ  基材
２２ｃ  電極
２２ｄ  オーバーコート
２３  ヒーター保持部材
２３ａ  第２突出部
２４  第１押圧部材
２５  支持板
２５ａ  第１切欠き
２５ｂ  第２切欠き
２６  第２押圧部材
２６ａ  押圧部
２６ｂ  ばね受け
２７  押圧ばね
２８  軸受
２８ａ  第１突出部
【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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【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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