(57)【要約】【課題】定着装置に設けられる回転発熱体に対して安定した電力供給を行うことである。【解決手段】加熱ローラ１１の内周面には、加熱ローラと一体となって回転する抵抗発熱体１４が設けられている。この抵抗発熱体は、電力供給線１７を介して、加熱ローラの内部に配置された蓄電装置１６からの電力供給を受けることができる。この蓄電装置は、加熱ローラとともに回転するので、抵抗発熱体への電力供給経路上には複数の電極端子が互いに接触する部分を設ける必要がない。したがって、回転している抵抗発熱体に対して安定した電力供給を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転発熱体に電力を供給して発熱させ、記録材上の未定着トナーを加熱して該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着装置において、
上記回転発熱体とともに回転するように蓄電装置を設け、
一端が該蓄電装置に対して相対移動しないように電気接続され、かつ、他端が該回転発熱体に対して相対移動しないように電気接続された導電性の電力供給部材を用いて、該該蓄電装置から該回転発熱体に電力を供給することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記回転発熱体として、その形状が中空状のものを用い、
上記蓄電装置を、該回転発熱体の中空部分に配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２の定着装置において、
上記蓄電装置を定着装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の定着装置において、
上記蓄電装置は２次電池であり、
該蓄電装置に対する充電用の電力供給は、該蓄電装置の回転が停止しているときに行うことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の定着装置において、
上記蓄電装置は２次電池であり、
該蓄電装置とは非接触の状態で、該蓄電装置に対して充電用の電力を供給する非接触給電手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、
上記回転発熱体と上記蓄電装置との間に、断熱部材を配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、
上記蓄電装置を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の定着装置において、
上記回転発熱体の加熱面又は該回転発熱体に接触する加熱面形成部材によって形成される加熱面を上記記録材に当接させた状態で、該記録材上の未定着トナーを加熱することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の定着装置において、
上記回転発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更する加熱領域変更手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、
上記記録材上の未定着トナーに熱を伝達する加熱面を形成する加熱面形成部材を、上記回転発熱体の外側に配置し、
該加熱面形成部材を該加熱面側から加熱する補助加熱手段とを設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、
上記回転発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域に対して記録材搬送方向上流側で、該記録材及び該記録材上の未定着トナーを加熱する予熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該トナー像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を構成する未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録材上の未定着トナーを加熱することで、その未定着トナーを記録材に定着させる定着装置及びこれを備える複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の定着装置としては、例えば、管状ランプヒータを内部に備える加熱ローラと、この加熱ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラとを備えたものが知られている。この定着装置では、トナー像を担持した状態の記録材を定着ニップに送り込んで、そのトナー像を構成する未定着トナーを熱と圧力により記録材上に定着させる。このように熱を利用する定着装置では、未定着トナーを記録材上に定着させるのに必要な熱量を確保する必要がある。ヒータを内部に備える加熱ローラの場合、輻射熱によって加熱ローラ表面を昇温させるので、定着処理の期間中にわたって必要な熱量を確保するために、一般には、熱容量の大きな加熱ローラが利用される。このような加熱ローラであれば、定着処理の期間にわたって必要となる熱量を予め蓄えておくことができるので、定着処理の最後まで十分な熱量で未定着トナーを加熱することができる。しかし、この場合には、加熱ローラを定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間が長くなるという欠点がある。この欠点を解消するには加熱ローラを常時暖めておけばよいが、これでは待機時間中に無駄な電力を消費することになり、近年の省エネルギー化の要求に反する結果となる。
【０００３】
一方、回転発熱体に電力を供給して発熱させ、記録材上の未定着トナーを加熱して該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着装置も知られている。具体的には、例えば薄肉な円筒状基体に抵抗発熱体を貼り付け又は塗布した加熱ローラを利用した定着装置が提案されている（特許文献１、特許文献２等参照）。この定着装置においては、抵抗発熱体で発生した熱が加熱ローラ表面に直接伝搬するので、加熱ローラ表面が失った熱量をすぐに補うことができる。よって、加熱ローラの熱容量が小さくても、定着処理の期間にわたって必要な熱量を十分に確保することができる。したがって、この定着装置によれば、加熱ローラの熱容量を小さくできる結果、上記待機時間を短縮し、かつ、消費電力を低減させることができる。
【０００４】
なお、後述する課題を解決するための手段に記載した定着装置と同様に、記録材上の未定着トナーに対して供給する熱を発生させる発熱体に対して蓄電装置から電力供給を行う定着装置が提案されている（特許文献３、特許文献４、特許文献５等参照）。しかし、これらは、回転発熱体を用いるものではなく、ヒータ内蔵の加熱ローラやフラッシュランプを用いるものである。しかも、それぞれの定着装置で蓄電装置を用いる狙いは、立ち上がり時間を短縮したり、フラッシュランプの発光初期に生じる過大な発光エネルギーによる現像剤の昇華を抑制したりすることである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６４４３９号公報
【特許文献２】
特開平９−４４０１８号公報
【特許文献３】
特開２０００−９８７９９号公報
【特許文献４】
特開２００２−１７４９８８号公報
【特許文献５】
特開２００１−１４２３４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように回転発熱体を用いて定着を行う定着装置においては、電力供給の対象となる発熱体が回転するので、この回転発熱体に対して電力供給を行うための給電方式が必要になる。このような給電方式としては、一般に、回転発熱体に電気接続された加熱ローラ上の電極部材に、外部電源に電気接続された導電部材を接触させて電力供給を行う接触給電方式が採用されている。具体的には、上記特許文献１では、外部電源に電気接続された導電ブラシ（導電部材）を加熱ローラ上の電極（電極部材）に摺擦させながら給電を行っている。また、上記特許文献２では、外部電源に電気接続された導電性のギヤ（導電部材）を加熱ローラに設けられる導電性のギヤ（電極部材）と噛み合わせることで、加熱ローラへの駆動力伝達とともに給電を行っている。
【０００７】
このような接触給電方式の場合、電力供給経路上に、上記電極部材及び上記導電部材という２つの部材が互いに摺動するなどして相対移動する部分が存在する。そのため、その相対移動する接触部分において、両部材は摺擦などの負荷を受けることになる。その結果、両部材において摩耗等が発生し、この摩耗等によって接触部分で接触不良が起こるおそれがあった。このような接触不良が生じると、その接触不良によるノイズが発生して、電力供給が不安定になるという問題が生じる。特に、定着装置の回転発熱体に供給される電力は、画像形成装置を構成する他の回転体に供給される電力に比べて非常に大きなものである。このような大電力供給では高い信頼性が必要となるが、接触給電方式では上述したように電力供給が不安定になるおそれがあり、この大電力供給に対する高い信頼性を得ることはできない。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、回転発熱体に対して安定した電力供給を行うことができる定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転発熱体に電力を供給して発熱させ、記録材上の未定着トナーを加熱して該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着装置において、上記回転発熱体とともに回転するように蓄電装置を設け、一端が該蓄電装置に対して相対移動しないように電気接続され、かつ、他端が該回転発熱体に対して相対移動しないように電気接続された導電性の電力供給部材を用いて、該該蓄電装置から該回転発熱体に電力を供給することを特徴とするものである。
この定着装置においては、一端が該蓄電装置に電気接続され、かつ、他端が該回転発熱体に電気接続された電力供給部材によって、その蓄電装置からの電力を回転発熱体に供給する。そして、この電力供給部材の両端は、それぞれ蓄電装置及び回転発熱体に対して相対移動しない状態で電気接続されている。よって、本定着装置では、電力供給経路上に複数の部材が互いに摺動等する相対移動部分が存在しないので、上述した接触給電方式に比べて、回転発熱体に必要な大電力を安定して供給することができる。ここで、外部電源からの電力を上述した電力供給部材を通じて回転発熱体に供給する構成とした場合、回転発熱体が回転すると、その外部電源が固定配置されている関係で電力供給部材が捻れたり変形したりする。この場合、電力供給部材がその捻れや変形に耐えられなくなると、断線等によって電力供給できなくなる。そこで、本定着装置では、蓄電装置から回転発熱体に電力供給することとし、この蓄電装置を回転発熱体とともに回転させることとしている。これにより、回転発熱体が回転しても、電力供給部材が捻れたり変形したりすることがない。よって、本定着装置によれば、電力供給部材が断線等することなく、回転発熱体に対して連続的に安定した電力供給を行うことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記回転発熱体として、その形状が中空状のものを用い、上記蓄電装置を、該回転発熱体の中空部分に配置したことを特徴とするものである。
本定着装置においては、回転発熱体の中空部分に蓄電装置を配置している。これにより、回転発熱体の外側に蓄電装置の配置スペースを確保する必要がなくなる。しかも、回転発熱体の中空部分は、通常、空きスペースとなっており、この部分に蓄電装置を設けることで、空きスペースの有効利用を図ることができる。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の定着装置において、上記蓄電装置を定着装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
この定着装置においては、本定着装置を分解することなく、蓄電装置の交換を行うことができる。これにより、蓄電装置が１次電池の場合には蓄電された電力がなくなったときや、蓄電装置が２次電池の場合には蓄電装置の蓄電能力が低下したときなどに、ユーザーや専門の作業員等によって新しい蓄電装置に交換することができる。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の定着装置において、上記蓄電装置は２次電池であり、該蓄電装置に対する充電用の電力供給は、該蓄電装置の回転が停止しているときに行うことを特徴とするものである。
本定着装置では、蓄電装置が回転するので、この回転する蓄電装置に対して充電用の電力供給を行う場合には、上記接触給電方式等によって給電を行う必要がある。そのため、上述した従来の回転発熱体への電力供給と同様に、安定した電力供給が困難となる場合がある。特に、蓄電装置を急速に充電させるために蓄電装置に大電力を供給する場合には高い信頼性が必要となるが、安定した電力供給が困難である結果、その大電力供給に対する高い信頼性を得ることができない。そこで、本定着装置では、蓄電装置の回転が停止しているときに充電用の電力供給を行うこととしている。安定した電力供給が困難になる主な理由は、電力供給経路上に存在する２つの部材が互いに摺擦しながら電力供給を行っていたために、その摺擦部分で火花やノイズが発生することによるものである。よって、本定着装置のように蓄電装置の回転が停止しているときに電力供給を行えば、摺擦による火花やノイズが発生することがなく、安定した電力供給を実現することが可能となる。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、上記蓄電装置は２次電池であり、該蓄電装置とは非接触の状態で、該蓄電装置に対して充電用の電力を供給する非接触給電手段を設けたことを特徴とするものである。
この定着装置では、蓄電装置に対する充電用の電力供給を非接触の状態で行うので、電力供給経路上に存在する２つの部材が互いに摺擦することにより発生する火花やノイズによって、電力供給が不安定になることがない。このように非接触の状態で電力供給を行う方法としては、例えば、外部電源に電気接続された１次コイルを蓄電装置に設けられる２次コイルと磁気結合させることで、２次コイル側に誘導電流を発生させるものが挙げられる。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、上記回転発熱体と上記蓄電装置との間に、断熱部材を配置したことを特徴とするものである。
本定着装置では、蓄電装置が回転発熱体とともに回転するので、その蓄電装置を回転発熱体近傍に配置することが多い。そのため、回転発熱体からの熱により蓄電装置が加熱され、蓄電装置の温度上昇により、蓄電装置の電力供給能力が低下したり、蓄電装置の寿命が短くなったりするおそれがある。そこで、本定着装置では、回転発熱体と上記蓄電装置との間に断熱部材を配置し、蓄電装置が回転発熱体からの熱により加熱されるのを抑制している。これにより、蓄電装置の温度上昇を抑制できる。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、上記蓄電装置を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とするものである。
この定着装置においては、冷却手段によって蓄電装置を冷却することができるので、蓄電装置の温度上昇を抑制することができる。これにより、蓄電装置の温度上昇による蓄電装置の電力供給能力の低下や、蓄電装置の短寿命化を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の定着装置において、上記回転発熱体の加熱面又は該回転発熱体に接触する加熱面形成部材によって形成される加熱面を上記記録材に当接させた状態で、該記録材上の未定着トナーを加熱することを特徴とするものである。
この定着装置においては、回転発熱体からの熱が、その回転発熱体の加熱面を通じて、又は、回転発熱体に接触する加熱面形成部材の加熱面を通じて、直接的に記録材上の未定着トナーに伝搬する。よって、ヒータの輻射熱で加熱面を加熱させる従来のものに比べて、小さな熱容量で定着に必要な熱量を確保することが可能となる。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の定着装置において、上記回転発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更する加熱領域変更手段を設けたことを特徴とするものである。
回転発熱体の回転軸方向長さは、通常、定着処理の対象となる記録材のうちの最大サイズに対応するように形成されている。このような定着装置において、その最大サイズよりも小さいサイズの記録材に対して定着処理を行う場合、定着処理に寄与しない回転発熱体部分が存在することになる。この回転発熱体部分が発熱しても、その熱は定着処理に貢献することはないので、その発熱のために消費される電力は無駄なものである。また、同一サイズの記録材であっても、形成すべき画像によってはその記録材上のごく一部にしかトナーが付着していないことがある。このように一部にしかトナーが付着していない記録材に対して記録材全体に対する定着処理を行う場合にも、定着処理に寄与しない回転発熱体部分が存在し、無駄に電力を消費することになる。そこで、本請求項の定着装置では、加熱領域変更手段により、回転発熱体からの熱によって記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更することとしている。具体的には、例えば、上記回転発熱体を、複数の回転発熱体部分に分割し、各回転発熱体部分についての電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これにより、定着処理に貢献する部分の回転発熱体には電力供給し、定着処理に貢献しない部分の回転発熱体には電力供給しないような制御が可能となる。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、上記記録材上の未定着トナーに熱を伝達する加熱面を形成する加熱面形成部材を、上記回転発熱体の外側に配置し、該加熱面形成部材を該加熱面側から加熱する補助加熱手段とを設けたことを特徴とするものである。
この定着装置においては、加熱面形成部材を、回転発熱体からの熱だけでなく補助加熱手段による熱によっても加熱することができる。しかも、補助加熱手段から加熱面形成部材に伝達される熱は、回転発熱体からの熱が伝達される側とは反対側の面から供給されるので、加熱面形成部材をその両面から加熱することができる。これにより、加熱面形成部材により形成される加熱面を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮することができる。また、本定着装置によれば、加熱面を定着に必要な温度まで昇温させるのに必要な熱量の一部を補助加熱手段が負担するので、回転発熱体の発熱量を少なくすることができ、この回転発熱体に電力を供給する蓄電装置の小型化、ひいては定着装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、上記回転発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域に対して記録材搬送方向上流側で、該記録材及び該記録材上の未定着トナーを加熱する予熱手段を設けたことを特徴とするものである。この定着装置においては、発熱体からの熱による定着処理を行うまでに、予熱手段によって予め記録材及び記録材上の未定着トナーを加熱しておく。これにより、定着処理時には、記録材及び記録材上の未定着トナーの温度は上昇している。本定着装置によれば、定着処理に必要となる熱量の一部を予熱手段が負担するので、回転発熱体の発熱量を少なくすることができる。よって、回転発熱体を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮できるとともに、その回転発熱体に電力を供給する蓄電装置の小型化、ひいては定着装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２０】
また、請求項１２の発明は、記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を構成する未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の定着装置を用いたことを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の定着装置を用いることで、これらの定着装置がもつ有用な効果をもって定着処理を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触する帯電手段としての帯電ローラ２により、その表面が一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット３により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ローラ２及び光書込ユニット３とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置４により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ベルト５を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット６から給紙ローラ７ａ及びレジストローラ対７ｂを経て搬送される記録材としての転写紙Ｐ上に転写される。転写終了後の転写紙Ｐは、定着手段としての定着装置１０によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ９で除去される。
【００２２】
次に、本実施形態における定着装置１０の構成について説明する。
図１は、本実施形態における定着装置１０の概略構成図である。この定着装置１０は、主に、加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とから構成されている。これらのローラ１１，１２は、互いに圧力が加わる当接状態で配置されており、これらの間に定着ニップが形成されている。加熱ローラ１１及び加圧ローラ１２は、互いに同じ表面移動速度で図中矢印の方向（連れ回り方向）にそれぞれ回転駆動している。転写紙Ｐが定着ニップを通過する際、その転写紙Ｐ上の未定着トナーＴには、所定の熱量が与えられる。これにより、その未定着トナーは溶融し、定着ニップにおける圧力作用も伴うことで、転写紙Ｐ上に定着される。
【００２３】
加熱ローラ１１は、金属、ガラス、セラミック、耐熱プラスチックなどの円筒状基体１３の内周面に、回転発熱体であるシート状の抵抗発熱体１４を貼り付けたり、塗布したりしたものである。また、加熱ローラ１１の外周表面には、トナーに対する剥離性を有するテフロン（登録商標）系樹脂などの離型層１５がコーティングされている。この離型層１５は、好適な定着ニップを形成するために弾性を有するものが好ましい。抵抗発熱体１４の内周面には、加熱ローラ１１の内部（中空部分）に配置されている蓄電装置１６に一端が固定された電力供給部材としての電力供給線１７の他端が固定されている。すなわち、電力供給線１７の両端はそれぞれ蓄電装置１６及び抵抗発熱体１４に対して相対移動しない状態で電気接続されている。蓄電装置１６からの電力は、電力供給線１７を介して抵抗発熱体１４に供給される。この電力供給により抵抗発熱体１４が発熱すると、その発生した熱は円筒状基体１３及び離型層１５を通じて加熱ローラ１１の表面に達する。
【００２４】
本実施形態の加熱ローラ１１は、シート状の抵抗発熱体１４を円筒状基体１３に貼り付けたものを用いている。この抵抗発熱体１４は、主にシート状基材と発熱材料とから形成される。このシート状基材としては、例えば、シリコンゴム、ポリイミド等の絶縁体フィルムや、ポリエステル不織布などの絶縁体材料を用いることができる。また、発熱材料としては、鋼ニッケル、ニクロム線等の金属抵抗体からなる線材や、アルミ箔、ステンレス箔等の金属箔抵抗体などを用いることができる。このような抵抗発熱体１４のほか、ガラス芯、シリコンゴム芯等の基材にニクロム線等の金属抵抗線を巻きつけ、シリコンゴム、フッ素樹脂等で被覆したコード状ヒータを用いることもできる。また、円筒状基体１３の内周面に金属抵抗線を線材渦巻状に巻きつけたものや、セラミックヒータなども、抵抗発熱体１４として用いることができる。なお、回転する発熱体であれば、これ以外の構成を有する発熱体を用いることもでき、本実施形態のように円筒状の回転発熱体に限らず、例えば無端ベルト状の回転発熱体であってもよい。
【００２５】
本実施形態で使用する抵抗発熱体１４は、厚さが１．０ｍｍのシート状シリコーンゴム基材にニクロム線を巻き付けたものである。この抵抗発熱体１４のワット密度は２．０Ｗ／ｃｍ２である。なお、抵抗発熱体１４のワット密度は、使用される円筒状基体１３の厚みや径等の諸条件に応じて任意に設定、調整する。例えば、円筒状基体１３の厚みが１．５ｍｍの場合、ワット密度が３．５Ｗ／ｃｍ２の抵抗発熱体１４を使用するのが好ましい。
【００２６】
加圧ローラは、加熱ローラ１１との間で転写紙Ｐを挟み込み、その転写紙Ｐと未定着のトナーとを密着させるためのものである。その表面には、シリコンゴムなどの離形性、耐熱性のよい弾性層が設けられている。未定着のトナーを載せた転写紙Ｐが加圧ローラ１２と加熱ローラ１１との間の定着ニップに進入すると、その定着ニップにおいて加熱ローラ１１による熱処理を受けてトナーが溶融し、定着される。
【００２７】
蓄電装置１６としては、電力を蓄える機能を有し、かつ、その蓄えられた電力を必要に応じて抵抗発熱体１４に供給できるものであれば、どのようなものでも利用することができる。例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの化学反応を利用した２次電池、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを利用することができる。特に、抵抗発熱体１４に供給する電力量を制御できるものであるのがより好ましい。なお、本実施形態の蓄電装置１６としては、２次電池を使用している。
【００２８】
図３は、本実施形態における加熱ローラ１１の回転軸に直交する方向の断面図である。
図４は、本実施形態における加熱ローラ１１の軸方向断面図である。
加熱ローラ１１の外周面における軸方向両端部分は、ボールベアリングを有する回転軸受１１ｂに軸受けされており、その加熱ローラ１１の一端は図示しない駆動モータに接続されている。この駆動モータからの駆動力により加熱ローラ１１が回転駆動し、これに伴って抵抗発熱体１４も回転駆動する。また、蓄電装置１６から加熱ローラ１１の軸方向外側に延出した部分には給電電極１６ａが設けられている。そして、この給電電極２１６ａに接触するように、外部電源２０に接続された給電端子２１が配置されている。この給電端子２１と外部電源２０との間には、スイッチ部２２が設けられている。このスイッチ部２２は、スイッチ切替部２３によって制御されており、このスイッチ切替部２３によって、蓄電装置１６への電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。
【００２９】
次に、本発明の特徴部分である蓄電装置１６の構成及び動作について説明する。
本実施形態では、蓄電装置１６及び電力供給線１７が抵抗発熱体１４とともに回転する構成となっている。具体的に説明すると、蓄電装置１６は、円柱形状を有し、その中心軸が抵抗発熱体１４の回転軸上すなわち加熱ローラ１１の回転軸上に位置するように、保持部材１８によって加熱ローラ１１に対して固定されている。よって、抵抗発熱体１４が回転すると、蓄電装置１６も抵抗発熱体１４と同じ角速度で回転することになる。なお、本実施形態では、蓄電装置１６を抵抗発熱体１４に固定することで抵抗発熱体１４とともに回転する構成としているが、独立した駆動装置によって蓄電装置１６を回転させてもよい。なお、この場合には、蓄電装置１６の回転と抵抗発熱体１４の回転とが同期するようにする。
【００３０】
本定着装置１０によって定着処理を行う場合、加熱ローラ１１の回転開始とともに蓄電装置１６及び電力供給線１７も回転を開始し、蓄電装置１６から電力供給線１７を通じて加熱ローラ１１の抵抗発熱体１４に電力が供給される。これにより、抵抗発熱体１４が発熱し、加熱ローラ１１の表面が所定の定着温度に達すると、定着ニップに未定着トナーＴを載せた転写紙Ｐが搬送され、定着処理が行われる。
【００３１】
このような定着処理を繰り返すことで、蓄電装置１６内に蓄えられた電力は消費されていくが、本実施形態では蓄電装置１６が２次電池であるため、これを充電することができる。この充電の際、本実施形態では、蓄電装置１６の給電電極１６ａに接触する外部電源２０の給電端子２１から電力供給がなされる。蓄電装置１６が回転している間は、その給電電極１６ａも回転するため、この給電電極１６ａと給電端子２１とが摺動することになる。そのため、その接触部分の摺擦によって上述した従来の回転発熱体への電力供給と同様の不具合、すなわち、これらの給電電極１６ａ及び給電端子２１の摩耗が生じて接触不良が生じやすい。
【００３２】
しかし、蓄電装置１６に供給される充電用の電力は、一般に抵抗発熱体１４に供給される電力に比べて小さいため、その接触不良によって電力供給が不安定になりにくい。しかも、本実施形態では、蓄電装置１６に対する充電用の電力供給を蓄電装置１６の回転が停止しているときに行う構成としている。具体的には、加熱ローラ１１の回転が開始すると、スイッチ切替部２３に制御信号が入力され、これによりスイッチ切替部２３は、スイッチ部２２をＯＦＦ状態にする。よって、蓄電装置１６への充電は、給電端子２１と給電電極１６ａとが互いに相対移動しない状態で行われる。したがって、これらが相対移動している状態すなわち摺動している状態で充電する場合に比べて、給電電極１６ａと給電端子２１との間の電気的な接続状態を安定化させることができる。したがって、本実施形態によれば、充電用の電力を蓄電装置１６に対して安定して供給することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、抵抗発熱体１４の表面を転写紙Ｐに当接させた状態で定着処理を行う構成について説明したが、定着処理の際に抵抗発熱体１４の表面と転写紙Ｐとの間に加熱面形成部材としての定着ベルトなどを挟み込む構成を採用してもよい。このような構成であっても、抵抗発熱体１４からの熱が直接的に転写紙Ｐ上の未定着トナーＴに伝搬するので、ヒータの輻射熱で加熱する構成に比べて、小さな熱容量で定着に必要な熱量を確保することが可能となり、待機時間の短縮、省電力化を図ることができる。また、抵抗発熱体１４とともに回転する１又は２以上のヒータ等による輻射熱で加熱ローラ１１の表面を加熱する構成とし、そのヒータ等に上記蓄電装置１６から電力を供給する構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態における定着装置の変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、蓄電装置１６が定着装置１０本体に対して着脱可能に構成されている点で、上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００３５】
図５は、本変形例１における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置の加熱ローラ１１の中空内部には、その中空内部に対して蓄電装置１６を加熱ローラの軸方向（図中矢印Ｂの方向）に抜き差しするためのスライド支持部材１２２が設けられている。蓄電装置１６を加熱ローラ１１から取り外す場合、このスライド支持部材１２２を引き抜くことで、そのスライド支持部材１２２とともに蓄電装置１６が加熱ローラ１１の外部に引き出すことができる。そして、そのスライド支持部材１２２から蓄電装置１６を取り外すことで、蓄電装置１６を交換したり、点検したりすることができる。一方、蓄電装置１６を加熱ローラ１１に装着する場合、まず、その蓄電装置１６をスライド支持部材１２２に取り付ける。これにより、蓄電装置１６は図示しない固定手段によりスライド支持部材１２２内部に固定される。そして、そのスライド支持部材１２２を加熱ローラ１１の中空内部に挿入する。加熱ローラ１１の中空内部には、スライド支持部材１２２の挿入動作又は引き抜き動作を案内する案内手段が設けられており、この案内手段によってスライド支持部材１２２を適切に加熱ローラ１１の中空内部に挿入することができる。スライド支持部材１２２を完全に加熱ローラ１１の中空内部へ挿入すると、図示しない固定手段によりスライド支持部材１２２が加熱ローラ１１の中空内部に固定される。これにより、蓄電装置１６は、加熱ローラ１１が回転したときにはこれと一緒に回転することができるようになる。
【００３６】
また、スライド支持部材１２２が加熱ローラ１１の中空内部に固定されたとき、蓄電装置１６に設けられた抵抗発熱体１４に電力を供給するための接触端子１１７ａが、抵抗発熱体１４に設けられた接触電極１１７ｂに接触した状態となる。接触端子１１７ａは、板バネ状に形成されたものであり、そのバネ弾性によって接触端子１１７ａと接触電極１１７ｂとの電気的な接続状態が確保される。また、同様に、スライド支持部材１２２が加熱ローラ１１の中空内部に固定されると、蓄電装置１６の給電電極１６ａと外部電源２０の給電端子２１との接触状態が確立され、蓄電装置１６への充電が可能な状態になる。
【００３７】
なお、本変形例１では、これら接触端子１１７ａ及び接触電極１１７ｂの少なくとも一方が電力供給部材として機能する。接触端子１１７ａが電力供給部材として説明すると、抵抗発熱体１４が回転しても、これとともに蓄電装置１６も回転するので、その接触端子１１７ａは、抵抗発熱体１４の接触電極１１７ｂに対して相対移動しない。よって、蓄電装置１６からの電力を抵抗発熱体１４に対して安定して供給することができる。
【００３８】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態における定着装置の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、蓄電装置２１６への充電を非接触給電手段により行う点で、上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００３９】
図６は、本変形例２における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置でも、上記実施形態と同様に外部電源２０からの電力によって蓄電装置２１６を充電する構成を採用している。ここで、このような接触給電方式を採用した場合、上述したように給電電極１６ａと給電端子２１とが互いに摺動した状態で電力供給を行うと、電力供給が不安定になるおそれがある。そのため、本変形例でも、上記実施形態と同様に、加熱ローラ１１が回転して給電電極１６ａと給電端子２１とが互いに摺動している間は、外部電源２０から蓄電装置２１６への給電を行わない。しかし、定着処理を連続して行う場合には、加熱ローラ１１が長期的に連続回転することになり、その間は充電を行うことができない。
【００４０】
そこで、本変形例２では、加熱ローラ１１に対して加熱ローラ軸方向外側に１次コイル２２４及び２次コイル２２５を設けている。２次コイル２２５は、この２次コイル２２５で発生した電力が蓄電装置２１６に供給されるように蓄電装置２１６に電気的に接続されている。この２次コイル２２５は蓄電装置２１６に固定されているので、加熱ローラが回転すると、２次コイル２２５及び蓄電装置２１６も一緒に回転することになる。また、１次コイル２２４は、２次コイル２２５の外周を覆う囲むように配置されており、交流電源２２０に電気的に接続されている。これにより、交流電源２２０から電流が供給されると、１次コイル２２４の周囲に交番磁界が発生し、２次コイル２２５に誘導電流が発生して蓄電装置２１６への充電が行われる。
【００４１】
交流電源２２０、１次コイル２２４及び２次コイル２２５によって構成される非接触給電手段による充電は、蓄電装置２１６に対して非接触の状態で行われる。そのため、電力供給経路上に２つの部材が互いに接触する部分が存在しない。よって、加熱ローラ１１が回転している間でも、蓄電装置２１６に対して充電用の電力を安定して供給することができる。
本変形例２において、加熱ローラ１１の回転が停止している間は、非接触給電手段による電力供給と外部電源２０からの電力供給とを併用して、蓄電装置２１６への充電を行う。そして、加熱ローラ１１が回転している間は、外部電源２０からの電力供給を停止するが、非接触給電手段による電力供給を継続して充電を行う。よって、加熱ローラ１１が長期的に連続回転する場合でも、蓄電装置２１６に対して安定した電力供給を継続することができる。これにより、充電装置２１を常に良好な充電状態に維持することが可能となる。
【００４２】
なお、本変形例２では、非接触給電手段による電力供給と外部電源２０からの充電を併用した構成について説明したが、非接触給電手段のみで蓄電装置２１６の充電を行うように構成してもよい。
【００４３】
〔変形例３〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
本変形例３における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、蓄電装置１６の温度上昇を抑えるための構成を備えている点で、上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４４】
図７は、本変形例３における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置では、抵抗発熱体１４と蓄電装置１６との間のスペースに断熱部材３２６が充填されている。この断熱部材３２６は、上記実施形態における保持部材１８としての機能も果たしており、断熱部材３２６によって蓄電装置１６が加熱ローラ１１に対して固定されている。本変形例３では、断熱部材３２６として、セラミックファイバーを使用しているが、これに限られるものではなく、例えば、耐熱・耐火レンガ、石綿、ケイ酸カルシウムなどの多孔構造材質で形成されたものや、セル状構造材質で形成されたものなども使用することができる。
本変形例３によれば、断熱部材３２６を配置したことにより、抵抗発熱体１４で発生した熱が蓄電装置１６に伝達されるのを抑制することができる。よって、蓄電装置１６の温度上昇を抑えることができ、蓄電装置の蓄電能力を維持でき、寿命を延ばすことができる。
【００４５】
〔変形例４〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、上記変形例３の場合と同様に蓄電装置１６の温度上昇を抑えるための構成を備えている点で、上記実施形態と異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４６】
図８は、本変形例４における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置には、蓄電装置１６を冷却する冷却手段としての空冷用ファン４２７を備えている。この空冷用ファン４２７は、加熱ローラ１１の軸方向外側の一方に設けられ、外気を加熱ローラ１１の中空内部に送り込む。空冷用ファン４２７によって加熱ローラ１１の中空内部に発生した気流により、蓄電装置１６の熱を奪う。そして、熱を奪った気流は、空冷用ファン４２７が配置された端部とは反対側から、加熱ローラ１１の外部に排出される。
本変形例４によれば、空冷用ファン４２７によって発生した気流によって、抵抗発熱体１４からの熱等によって加熱された蓄電装置１６の熱を奪うことができる。よって、蓄電装置１６の温度上昇を抑えることができ、蓄電装置の蓄電能力を維持でき、寿命を延ばすことができる。
【００４７】
なお、本変形例４では、冷却手段として空冷用ファン４２７を用いた構成について説明したが、これに限らず、他の公知の冷却手段を用いることもできる。例えば、放熱フィンやヒートパイプを利用したものや、水冷方式を採用したものなども利用できる。
また、蓄電装置１６の温度上昇の原因は、主に抵抗発熱体１４で発生する熱であるので、図９に示すように、本変形例４の構成にも、上記変形例３における断熱部材４２６を設けるのが望ましい。このとき、図示のように、冷却手段として空冷用ファン４２７のように気流によって熱を奪う構成を採用する場合には、加熱ローラ１１の中空内部に気流が通過できるスペースを確保しておくのが望ましい。
【００４８】
〔変形例５〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例５」という。）について説明する。
本変形例５における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、円筒状基体１３の内周面に設けられる抵抗発熱体を複数分割して設けている点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４９】
図１０は、本変形例５における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置では、加熱ローラ５１１の回転軸方向に沿って３つの抵抗発熱体５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｃを円筒状基体１３の内周面に設けている。このうち、真ん中の抵抗発熱体５１４ｂにおける加熱ローラ回転軸方向の長さは、Ａ４版サイズの転写紙Ｐがその長手方向に搬送される場合の転写紙Ｐの幅に対応している。また、３つの抵抗発熱体５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｃを合わせた加熱ローラ回転軸方向の長さは、Ａ４版サイズの転写紙Ｐがその長手方向に直交する方向に搬送される場合の転写紙Ｐの幅に対応している。そして、各抵抗発熱体５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｃには、それぞれ電力供給線５１７ａ，５１７ｂ，５１７ｃが固定されている。蓄電装置５１６内には、各抵抗発熱体５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｃへの電力供給を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する図示しない切替回路が設けられている。この切替回路により加熱領域変更手段が構成されている。
【００５０】
蓄電装置５１６から加熱ローラ１１の軸方向外側に延出した部分には、情報入力電極５１６ａが設けられている。そして、この情報入力電極５１６ａに接触するように、図示しない制御部に接続された情報入力端子５２１が配置されている。情報入力端子５２１には、制御部から、定着処理の対象となる転写紙Ｐのサイズ情報が入力される。そして、そのサイズ情報は、情報入力電極５１６ａを介して蓄電装置５１６内の切替回路に伝達される。これにより、切替回路は、そのサイズ情報に応じて、真ん中の抵抗発熱体１４ｂにだけ電力供給を行うか、すべての抵抗発熱体１４ｂに電力供給を行うかを決定する。
本変形例５によれば、定着処理に貢献しない部分の抵抗発熱体には電力供給しないので、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００５１】
〔変形例６〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例６」という。）について説明する。
本変形例６における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、抵抗発熱体１４とは別個に加熱ローラ１１を加熱する補助加熱手段を設けている点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００５２】
図１１は、本変形例６における加熱ローラ１１の回転軸に直交する方向の断面図である。本変形例における定着装置には、加熱ローラ１１の外側に、加熱ローラ１１の表面とは非接触の状態で加熱ローラ１１を加熱する補助加熱手段としての管状ランプヒータ６１４が設けられている。この管状ランプヒータ６１４は、ハロゲンランプからなるヒータ部６１４ａと、ヒータ部６１４ａで発生した光を加熱ローラ１１の表面に向けて集光するための反射版６１４ｂとから構成されている。ヒータ部６１４ａで発生した光は、反射版６１４ｂによって集約され、加熱ローラ１１の表面を加熱する。
【００５３】
本変形例６によれば、加熱ローラ１１の円筒状部材１３及び離型層１５からなる加熱面形成部材を、抵抗発熱体１４及び管状ランプヒータ６１４によって両面から加熱することができる。これにより、加熱ローラ１１の表面（加熱面）を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮することができる。また、本定着装置によれば、加熱ローラ１１の表面を定着に必要な温度まで昇温させるのに必要な熱量の一部を管状ランプヒータ６１４が負担するので、抵抗発熱体１４の発熱量を少なくすることができる。よって、抵抗発熱体１４に電力を供給する蓄電装置１６の小型化、ひいては定着装置の小型化を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、本変形例６では、補助加熱手段として管状ランプヒータ６１４のヒータ部６１４ａとしてハロゲンランプを用いているが、近赤外線ランプや遠赤外線ランプ等を用いることもできる。また、本変形例６では、加熱ローラ１１とは非接触の状態で加熱する補助加熱手段について説明したが、熱源を加熱ローラ１１の表面に接触させた状態で加熱するものであってもよい。この場合、加熱ローラ１１の内部に配置されている抵抗発熱体１４やセラミックヒータなどを、補助加熱手段として利用することができる。
【００５５】
〔変形例７〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例７」という。）について説明する。
本変形例７における定着装置の基本構成及び動作は上記実施形態と同様であるが、未定着トナーを載せた転写紙Ｐが定着ニップに侵入する前に、その転写紙Ｐ及び未定着トナーＴを加熱する予熱手段を設けている点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００５６】
図１２は、本変形例７における加熱ローラの軸方向断面図である。この定着装置では、定着ニップに侵入する前の転写紙Ｐ及び未定着トナーＴを加熱する予備加熱手段としての管状ランプヒータ７１４が設けられている。この管状ランプヒータ７１４としては、上記変形例６の管状ランプヒータ６１４と同様のものを利用することができる。
本変形例７によれば、加熱ローラ１１及び加圧ローラ１２による定着処理時には、転写紙Ｐ及び未定着トナーＴの温度が予め上昇しているので、加熱ローラ１１による加熱処理に必要な発熱量が少なくて済む。よって、その加熱ローラ１１を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮できる。しかも、その抵抗発熱体１４に電力を供給する蓄電装置１６の小型化、ひいては定着装置の小型化を図ることも可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、円筒状基体１３の内周面に抵抗発熱体１４，５１４を設けた構成であるが、その外周面に設けても、同様の効果を得ることができる。また、、本実施形態では、加熱ローラ１１の中空内部に蓄電装置１６，２１６，５１６を配置した構成であるが、加熱ローラ１１の軸方向外側や加熱ローラ１１の外周面外側など、加熱ローラ１１の外部に設けてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１乃至１２の発明によれば、回転発熱体に対して安定した電力供給を行うことができるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、定着装置の小型化が可能となるという優れた効果がある。
また、請求項３の発明によれば、定着装置のメンテナンスが容易となるという優れた効果がある。
また、請求項４及び５の発明によれば、蓄電装置に対する充電用の電力を安定して電力供給することが可能となるという優れた効果がある。これにより、大電力供給に対する信頼性が高まり、蓄電装置を急速に充電させることが可能となる。
また、請求項６及び７の発明によれば、蓄電装置の蓄電能力を維持でき、寿命を延ばすことができるという優れた効果がある。
また、請求項８の発明によれば、加熱面を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮することが可能し、かつ、消費電力を低減させることが可能となる。
また、請求項９の発明によれば、無駄な電力消費を抑えることができるという優れた効果がある。
また、請求項１０及び１１の発明によれば、待機時間を更に短縮できるとともに、蓄電装置の小型化、ひいては定着装置の小型化を図ることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの定着装置を示す概略構成図。
【図２】同プリンタ全体の概略構成図。
【図３】同定着装置の加熱ローラの回転軸に直交する方向の断面図。
【図４】同加熱ローラの軸方向断面図。
【図５】変形例１における加熱ローラの軸方向断面図。
【図６】変形例２における加熱ローラの軸方向断面図。
【図７】変形例３における加熱ローラの軸方向断面図。
【図８】変形例４における加熱ローラの軸方向断面図。
【図９】同変形例の他の構成を示す加熱ローラの軸方向断面図。
【図１０】変形例５における加熱ローラの軸方向断面図。
【図１１】変形例６における加熱ローラの回転軸に直交する方向の断面図。
【図１２】変形例７における加熱ローラの軸方向断面図。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
１０  定着装置
１１，５１１  加熱ローラ
１２  加圧ローラ
１３  円筒状基体
１４，５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｃ  抵抗発熱体
１６，５１６  蓄電装置
１６ａ  給電電極
１７，５１７ａ，５１７ｂ，５１７ｃ  電力供給線
１８  保持部材
２０  外部電源
２１  給電端子
２２  スイッチ部
２３  スイッチ切替部
１１７ａ  接触端子
１１７ｂ  接触電極
１２２  スライド支持部材
２２０  交流電源
２２４  １次コイル
２２５  ２次コイル
３２６，４２６  断熱部材
４２７  空冷用ファン
５１６ａ  情報入力電極
５２１  情報入力端子
６１４，７１４  管状ランプヒータ
【図１】
2004163614.tif 000003
【図２】
2004163614.tif 000004
【図３】
2004163614.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004163614.tif 000009
【図８】
2004163614.tif 000010
【図９】
2004163614.tif 000011
【図１０】
2004163614.tif 000012
【図１１】
2004163614.tif 000013
【図１２】
2004163614.tif 000014