(57)【要約】【課題】定着手段の温度を適切に制御して、オーバーシュートしないようにすることによって、ホットオフセットが発生することなく、かつ、印刷開始時に待ち時間が発生することがないようにする。【解決手段】未定着現像剤に熱エネルギーを加えて媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、熱エネルギーを供給する加熱手段と、前記媒体における下流側端部からの所定距離範囲が前記定着手段を通過する際に熱エネルギーを低減する制御手段とを有する。【選択図】          図１
2005070119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）未定着現像剤に熱エネルギーを加えて媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、
（ｂ）熱エネルギーを供給する加熱手段と、
（ｃ）前記媒体における下流側端部からの所定距離範囲が前記定着手段を通過する際に熱エネルギーを低減する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
（ａ）媒体長を検知する媒体長検知手段と、
（ｂ）前記媒体の上流側端部を検知する媒体位置検知手段とを有し、
（ｃ）前記制御手段は、前記媒体の媒体長と上流側端部の位置とに基づいて、前記所定距離範囲が前記定着手段を通過するタイミングを検知する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
（ａ）媒体長を記憶する媒体長記憶手段と、
（ｂ）前記媒体の上流側端部を検知する媒体位置検知手段とを有し、
（ｃ）前記制御手段は、前記媒体の媒体長と上流側端部の位置とに基づいて、前記所定距離範囲が前記定着手段を通過するタイミングを検知する請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式プリンタ、複写機等の画像形成装置においては、ヒータ等の熱源を内蔵する加熱ローラ、該加熱ローラに圧接し従動回転する加圧ローラ等から成り、未定着トナー像を担持する印刷媒体を前記加熱ローラ及び加圧ローラの間に形成される定着ニップを通過させ、トナー像を印刷媒体に融着させる熱ローラ式の定着装置が用いられている。この場合、印刷媒体毎に最適な温度となるように加熱ローラに配設された熱源の温度が制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図２は従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図、図３は従来の画像形成装置の制御ブロックを示す図である。
【０００４】
図２に示されるように、電子写真式プリンタ、複写機等の画像形成装置は、画像形成部２０及び定着手段としての定着装置２４を有する。そして、前記画像形成部２０は、有機薄膜等の感光体を表面に備える像担持体としての感光体ドラム２１、該感光体ドラム２１の表面を帯電させる帯電器３１、帯電された感光体ドラム２１の表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド３３、静電潜像が形成された感光体ドラム２１の表面に未定着現像剤としてのトナーを付着させて現像する現像器３２、前記感光体ドラム２１と対向させて配設され、図示されない搬送装置によって搬送される媒体としての印刷媒体２３にトナー像を転写する転写ローラ等から成る転写器２２を有する。また、前記定着装置２４は、加熱手段としての後述される定着ヒータ２４ａを内蔵する加熱ローラと該加熱ローラに圧接し従動回転する加圧ローラとを有する。
【０００５】
そして、このような構成の画像形成装置においては、帯電器３１によって感光体ドラム２１の表面に電荷を蓄える帯電プロセスが行われ、ＬＥＤヘッド３３によって感光体ドラム２１上の画像データを形成する位置に光を照射する露光プロセスが行われ、現像器３２によって露光された部分にトナーを付着させる現像プロセスが行われ、転写器２２によって現像されたトナーを印刷媒体２３に転写させる転写プロセスが行われる。なお、印刷媒体２３上のトナーに熱エネルギーを加えて印刷媒体２３に定着させる定着プロセスは、前記定着装置２４によって行われる。
【０００６】
ここで、前記画像形成部２０及び定着装置２４の動作は、図３に示される印刷制御部１１によって制御される。該印刷制御部１１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、入出力ポート、タイマ等を備える一種のコンピュータである。そして、前記印刷制御部１１は、画像形成装置の図示されない上位コントロール装置に接続されている。該上位コントロール装置は、画像形成装置の外部に配設されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に接続され、該情報処理装置から印刷ジョブを受信する。そして、前記上位コントロール装置が、例えば、ビットマップ形式の印刷データを一元的に配列したデータから成るビデオ信号、及び、前記印刷データの印刷を指示する制御信号を作成し、前記ビデオ信号、制御信号等を印刷制御部１１に送信すると、該印刷制御部１１は、受信した信号に応じて、前記画像形成部２０及び定着装置２４の動作を制御する。
【０００７】
なお、前記印刷制御部１１は、帯電器３１、現像器３２、転写器２２、定着装置２４、ＬＥＤヘッド３３、印刷媒体２３の残量を検出する用紙残量センサ３０、定着装置２４の加熱ローラ等の温度を検知する温度検知部１５等に接続されている。そして、印刷制御部１１は、前記上位コントロール装置からの印刷指示を受信すると、温度検知部１５からの検知信号に基づいて、定着装置２４の温度が使用可能な温度範囲にあるか否かを判断し、該温度範囲になければハロゲンヒータ等のヒータから成る定着ヒータ２４ａに通電し、使用可能な温度範囲まで定着装置２４を加熱する。
【０００８】
次に、印刷制御部１１は、帯電器３１に電圧を印加し、感光体ドラム２１の表面を帯電させる。そして、前記印刷制御部１１は、用紙残量センサ３０の検知信号に基づいて画像形成装置にセットされている印刷媒体２３の有無を判断し、印刷に使用する印刷媒体２３が存在すると判断すると、用紙送りを開始させ、印刷媒体２３を画像形成部２０に搬送させる。
【０００９】
そして、印刷制御部１１は、印刷媒体２３が印刷可能位置まで到達した時に、上位コントロール装置に主走査同期信号及び副走査同期信号を含むタイミング信号を送信する。すると、前記上位コントロール装置は、前述されたように、印刷データを一元的に配列して形成したデータをビデオ信号として作成し、タイミング信号に同期させて、印刷ライン毎に印刷制御部１１に供給する。
【００１０】
さらに、該印刷制御部１１は、受信したビデオ信号を印刷データ信号として、別途発生したクロック信号に同期させて順次ＬＥＤヘッド３３に送信する。そして、一ライン分の印刷データ信号の送信が終了すると、印刷制御部１１は印刷データ信号をＬＥＤヘッド３３内部に保持させる。
【００１１】
そして、印刷制御部１１は、印刷データがＬＥＤヘッド３３に保持された後、該ＬＥＤヘッド３３の各ＬＥＤ素子を、保持している前記印刷データに応じて、駆動することによって、記録光を発生させる。
【００１２】
また、各ＬＥＤ素子が発生した記録光は、前述されたように、帯電器３１によって、例えば、負電位に帯電させられた感光体ドラム２１上に照射され、各ＬＥＤ素子に対応する照射スポットが電位の上昇したドットとして静電潜像が形成される。そして、現像器３２において、負電位に帯電させられた画像形成用のトナーが、電気的な吸引力によって各ドットに吸引され、トナー像が形成される。すなわち、静電潜像が現像される。続いて、前記トナー像は、感光体ドラム２１の回転によって転写器２２に対向する位置に送られると、該転写器２２と感光体ドラム２１との間隙（げき）を通過する印刷媒体２３に転写される。
【００１３】
その後、トナー像を転写された印刷媒体２３が、定着ヒータ２４ａを内蔵する定着装置２４に当接して搬送されると、トナー像が該定着装置２４の熱によって溶融され、印刷媒体２３に定着される。そして、トナー像が定着させられた印刷媒体２３は、さらに後方に搬送され、画像形成装置の外部に排出される。
【００１４】
図４は従来の画像形成装置の内部における印刷媒体の走行ルートを示す図である。
【００１５】
図４に示されるように、画像形成装置の内部には、複数枚の印刷媒体２３が格納される用紙カセット３４が配設されている。なお、該用紙カセット３４は、前記印刷媒体２３を整列させるための部材である用紙ガイド３５を備える。そして、用紙送り、すなわち、給紙が開始されると、用紙カセット３４内の一番上の印刷媒体２３が送り出され、画像形成部２０に向けて搬送される。そして、搬送経路の途中に配設された書き出しセンサ２５が印刷媒体２３を検知すると、印刷制御部１１は、前記書き出しセンサ２５からの検知信号に基づいて、前記ＬＥＤヘッド３３による感光体ドラム２１への静電潜像の形成を開始させる。その後、印刷媒体２３は、転写器２２及び定着装置２４によって搬送され、画像形成装置の外部に排出されるが、前記定着装置２４の下流には排出センサ２６及び排紙センサ２７が設けられており、各位置での印刷媒体２３の位置が検知される。
【００１６】
図５は従来の画像形成装置の定着装置の構成を示す図である。
【００１７】
まず、図５（ａ）は、定着装置２４がローラ定着方式のものである場合の構成を示している。この場合、定着ローラは、円筒状のアルミ素管３７及び該アルミ素管３７の表面に配設されたゴム層３６を備える。そして、定着装置２４においては、前記定着ローラが上下に対をなすように配設される。なお、前記定着ローラは図示されないモータによって回転させられ、内蔵する定着ヒータ２４ａによって加熱されることによって、印刷媒体２３に熱を加えながら加圧して未定着トナー像を印刷媒体２３に定着させる。
【００１８】
次に、図５（ｂ）は、定着装置２４がベルト定着方式のものである場合の構成を示している。この場合、定着装置２４がローラ定着方式のものである場合における上側の定着ローラのゴム層３６の代わりに、定着ベルト３８が使用される。そのため、下側の定着ローラと定着ベルト３８とのニップ部４０における印刷媒体２３に接する面積であるニップ幅を、定着装置２４がローラ定着方式のものである場合の上下の定着ローラのニップ部４０におけるニップ幅よりも大きくすることができるので、単位時間当たりに、印刷媒体２３により多くの熱エネルギーを伝達することができる。なお、温度検知部１５は、図５（ｂ）における左上側のローラの表面、すなわち、位置（Ｘ１）に配設される。また、前記ニップ部４０は位置（Ｘ２）にあるものとする。
【００１９】
図６は従来のローラ定着方式の定着装置の定着ヒータへの通電状態と定着ローラの表面温度の遷移を示す図である。なお、図６において、横軸に時間を、縦軸に温度を採ってある。
【００２０】
図５（ａ）に示されるようなローラ定着方式の定着装置２４においては、定着ローラと印刷媒体２３とが接する面積であるニップ幅を大きくするためには、ゴム層３６を厚くする必要がある。そのため、前記ローラ定着方式の定着装置２４では、ローラ全体の熱容量が大きくなる傾向にある。そして、該熱容量が大きくなると熱伝達の遅延時間が長くなる。該熱伝達の遅延時間とは、図６に示されるように、定着ローラの内部に配した定着ヒータ２４ａに通電して定着ローラに熱エネルギーを供給してから、定着ローラの表面温度が上昇を開始するまでの遅れ時間である。一般的なローラ定着方式の定着装置２４における熱伝達の遅延時間は数秒である。
【００２１】
また、図５（ｂ）に示されるベルト定着方式の定着装置２４の場合であっても、ゴム層３６をなくすことはできないため、ローラ全体の熱容量がある程度大きくなる。さらに、前記ベルト定着方式の定着装置２４の場合、温度検知部１５とニップ部４０との距離、すなわち、距離（Ｘ２−Ｘ１）が長いので、ニップ部４０における温度が温度検知部１５が検知した温度となるまでに時間がかかってしまう。
【００２２】
図７は従来のベルト定着方式の定着装置における温度の検知遅れを示すための画像形成装置の内部における印刷媒体の位置を示す図である。
【００２３】
図７（ａ）は印刷動作を行う前の状態を示す図、図７（ｂ）は印刷媒体２３の先端が定着装置２４のニップ部４０より距離（Ｘ２−Ｘ１）だけ上流側に位置している状態を示す図、図７（ｃ）は印刷媒体２３の先端が定着装置２４のニップ部４０に到達した時の印刷媒体２３の位置を示す図、及び、図７（ｄ）は印刷媒体２３が図７（ｃ）の状態からさらに距離（Ｘ２−Ｘ１）だけ走行したときの印刷媒体２３の位置を示す図である。
【００２４】
図７（ｂ）に示される状態で温度検知部１５によって温度を検知された定着ベルト３８の部位が、印刷媒体２３に接するのは、図７（ｃ）に示される状態となった時である。また、図７（ｃ）に示される状態で印刷媒体２３によって吸熱され温度が低下した定着ベルト３８の部位（印刷媒体２３の先端に接した部位）が、温度検知部１５によって温度を検知されるのは、図７（ｄ）に示される状態となった時である。このことから、実際に印刷媒体２３に接した定着ベルト３８の部位の温度が温度検知部１５によって検知されるまでに遅れがあること、すなわち、温度の検知遅れがあることが分かる。そして、ベルト定着方式の定着装置２４は、定着ベルト３８の周長が定着ローラの周長よりも長いので、ローラ定着方式の定着装置２４よりも、温度の検知遅れが大きくなる。そのため、印刷媒体２３が定着装置２４から排出されたことを検知するまでに遅れが生じ、余分に熱エネルギーを定着装置２４に供給することとなる。
【００２５】
次に、前記定着装置２４の温度制御について説明する。
【００２６】
図８は従来の画像形成装置の定着装置の温度制御を示す図である。
【００２７】
図８に示される良好温度範囲とは、定着過程における使用可能な定着装置２４の温度範囲であり、トナー像を印刷媒体２３に良好に定着することが可能な温度範囲である。そして、定着装置２４の温度が良好温度範囲よりも低い温度の場合に印刷を開始すると、トナー像を構成するトナーが十分に溶融しないために印刷媒体２３への付着力が不足し、トナーが印刷媒体２３ではなく定着ローラへ付着する現象、すなわち、コールドオフセットが発生してしまう。また、定着装置２４の温度が良好温度範囲よりも高い温度の場合に印刷を開始すると、溶融したトナーの温度が高くなりすぎるために粘性が低くなりすぎて、溶融したトナーが印刷媒体２３ではなく定着ローラへ付着する現象、すなわち、ホットオフセットが発生してしまう。
【００２８】
なお、前記良好温度範囲は、気温等の環境、印刷媒体２３の種類や厚さ、印刷速度等の印刷媒体２３の条件によって決定されるものであり、印刷制御部１１は、前記印刷媒体２３の条件に対応する設定温度を、テーブルとして記憶手段内に保持している。
【００２９】
そして、印刷制御部１１は、温度検知部１５からの検知信号に基づいて、定着ローラの表面温度を取得し、該表面温度が目標温度よりも低くなった場合には、定着ヒータ２４ａに通電してＯＮにし、定着装置２４に熱エネルギーを与える。また、前記表面温度が目標温度よりも高くなった場合には、定着ヒータ２４ａに通電せずにＯＦＦにする。このような制御を繰り返すことで、印刷時においても定着ローラの表面温度を目標温度とするように制御することができる。
【００３０】
次に、印刷時の定着動作について説明する。
【００３１】
印刷開始時において、印刷制御部１１は、まず、温度検知部１５からの検知信号に基づいて、定着ヒータ２４ａを内蔵した定着装置２４の温度が使用可能な温度範囲、すなわち、良好温度範囲にあるか否かを判断し、各条件に対応した次の（１）〜（３）のいずれかの動作を行う。
（１）現在の定着装置２４の温度が次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する良好温度範囲内である場合、印刷制御部１１は、目標温度を次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する目標温度に切り替えた後、各モータを動作させて印刷動作を行う。
（２）現在の定着装置２４の温度が次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する良好温度範囲よりも低い場合、印刷制御部１１は、目標温度を次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する目標温度に切り替えた後、定着ヒータ２４ａに通電し、良好温度範囲まで定着装置２４を加熱する。そして、該定着装置２４が良好温度範囲に達した後、各モータを動作させ、印刷動作を行う。
（３）現在の定着装置２４の温度が次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する良好温度範囲よりも高い場合、印刷制御部１１は、目標温度を次に印刷する印刷媒体２３の条件に対応する目標温度に切り替えた後、定着ヒータ２４ａに通電せず、良好温度範囲になるまで定着装置２４を放熱させる。そして、該定着装置２４が良好温度範囲に達した後、各モータを動作させ、前記印刷動作を行う。
【００３２】
【特許文献１】
特開平７−３２５５０４号公報
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の画像形成装置においては、定着装置２４の温度がオーバーシュートして良好温度範囲よりも高くなってしまうことがある。この場合に、印刷制御部１１が次の印刷を指示する信号を受信して印刷動作を行うと、ホットオフセットが発生してしまう。
【００３４】
図９は従来の画像形成装置の定着装置の温度がオーバーシュートする状態を示す図である。
【００３５】
図９に示されるように、複数枚の印刷媒体２３に連続して印刷した場合、印刷開始から印刷終了まで定着ヒータ２４ａに通電しているが、印刷が終了すると印刷媒体２３によって定着装置２４の熱が奪われることがなくなるので、定着装置２４の温度が上昇し、良好温度範囲を超えて、オーバーシュートしてしまうことがある。この場合に、印刷制御部１１が次の印刷を指示する信号を受信して印刷動作を行い、図９においてＡで示される時点において印刷が開始されると、定着装置２４の温度が良好温度範囲よりも高いので、ホットオフセットが発生し、印刷品質が低下してしまう。
【００３６】
もっとも、印刷の開始を遅らせて、図９においてＢで示される時点以降に印刷を開始するようにすれば、放熱によって定着装置２４の温度が低下して良好温度範囲となるので、ホットオフセットの発生を防止することができる。しかし、この場合には、印刷開始時に待ち時間が発生し、画像形成装置のスループットが低下してしまう。
【００３７】
本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決して、定着手段の温度を適切に制御して、オーバーシュートしないようにすることによって、ホットオフセットが発生することなく、かつ、印刷開始時に待ち時間が発生することがない画像形成装置を提供することを目的とする。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の画像形成装置においては、未定着現像剤に熱エネルギーを加えて媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、熱エネルギーを供給する加熱手段と、前記媒体における下流側端部からの所定距離範囲が前記定着手段を通過する際に熱エネルギーを低減する制御手段とを有する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図１は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【００４１】
図において、１２は制御手段としての定着制御部であり、印刷制御部１１と互いに通信可能に接続されている。そして、該印刷制御部１１には、媒体位置検知手段としての用紙位置検知部１６、媒体長記憶手段としての用紙長記憶部１９、及び、該用紙長記憶部１９に接続された用紙長入力部１８が接続されている。なお、本実施の形態における画像形成装置の構成については、「従来の技術」における図２〜５に示される画像形成装置の説明を援用する。また、「従来の技術」における画像形成装置と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００４２】
そして、定着制御部１２は、加熱制御部１３、定着ヒータ２４ａ及び温度検知部１５と接続されている。なお、前記定着ヒータ２４ａは、例えば、ハロゲンヒータであるが、定着ローラを加熱するものであればいかなるものであってもよく、ハロゲンヒータに限定されない。さらに、前記定着ローラには、図示されないモータが接続され、印刷制御部１１からの指示によって回転及び停止動作を行う。
【００４３】
また、１７は第２の熱エネルギー量テーブル及び印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用テーブルを保持する設定値テーブルであり、前記定着制御部１２と互いに通信可能に接続されている。本実施の形態において、第２の熱エネルギー量、印刷媒体２３の下流側端部からの所定距離としての第２の熱エネルギー量適用距離の各値は、前記設定値テーブル１７内部に保持されるが、前記定着制御部１２内部に保持されるようにしてもよい。
【００４４】
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００４５】
図１０は本発明の第１の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示すタイムチャート、図１１は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の内部における印刷媒体の位置を示す図、図１２は本発明の第１の実施の形態における定着装置の温度変化を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
ここで、図１０は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号、該書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された印刷媒体２３が定着装置２４を通過している、すなわち、通紙していることを示す媒体通紙信号、及び、定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化を示している。また、図１１（ａ）は図１０に示される印刷開始時刻ｔ０における印刷媒体２３の位置を示し、図１１（ｂ）は図１０に示される通紙開始時刻ｔ１における印刷媒体２３の位置を示し、図１１（ｃ）は図１０に示される時刻ｔ２における印刷媒体２３の位置を示し、図１１（ｄ）は図１０に示される時刻ｔ３における印刷媒体２３の位置を示している。さらに、図１２は、図１０に示される書き出しセンサ２５の検知信号、媒体通紙信号及び定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化に対応する定着装置の温度変化を示している。
【００４７】
まず、印刷媒体２３を用紙カセット３４にセットする際、ユーザは用紙長入力部１８を操作して用紙カセット３４に格納した印刷媒体２３の長さとしての媒体長、すなわち、用紙長を入力する。そして、前記用紙長入力部１８は、ユーザによって入力された用紙長を用紙長記憶部１９に送信して記憶させる。
【００４８】
次に、画像形成装置が印刷要求を受けると、印刷制御部１１は、用紙長記憶部１９から印刷する用紙長を取得して定着制御部１２へ送信する。そして、該定着制御部１２は、用紙長を取得すると、設定値テーブル１７内に保持されている第２の熱エネルギー量テーブル、及び、印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用距離テーブルにアクセスして、今回印刷する印刷媒体２３の用紙長に対応する第２の熱エネルギー量の値及び印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用距離（以下「適用距離」という。）の値を取得する。
【００４９】
そして、印刷開始後、すなわち、印刷開始時刻ｔ０以降、印刷制御部１１は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された媒体通紙信号によって、通紙開始時刻ｔ１になったことを判断する。なお、該通紙開始時刻ｔ１になると、図１１（ｂ）に示されるように、印刷媒体２３が定着装置２４へ到達する。この場合、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を行う。
【００５０】
続いて、時刻ｔ２になり、印刷媒体２３の位置が図１１（ｃ）に示されるようになると、定着制御部１２は、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるように制御する。この場合、印刷媒体２３の位置は、該印刷媒体２３の下流側端部から定着装置２４のニップ部４０までの距離が前記適用距離となる位置である。なお、図１１（ｃ）において、前記適用距離はＸａとして示されている。また、本実施の形態において、定着制御部１２は、図１０に示されるように、定着ヒータ２４ａへの通電をパルス状の通電とすることによって、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるように制御している。そして、定着制御部１２は、印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過するまで、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるような制御を継続する。
【００５１】
続いて、時刻ｔ３になり、印刷媒体２３の位置が図１１（ｄ）に示されるようになると、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を再開する。この場合、印刷媒体２３の位置は、該印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過する位置である。すなわち、時刻ｔ３は、定着装置２４を印刷媒体２３の下流側端部が抜けたことが検知された時刻である。そして、以降は、前述された動作をすべての印刷が終了するまで繰り返し行う。
【００５２】
ここで、印刷媒体２３の位置を検知する方法を図１０及び１１を参照して、詳細に説明する。
【００５３】
印刷制御部１１は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号がＯＮになったことを検知する、すなわち、印刷媒体２３の上流側端部を書き出しセンサ２５が検知すると、以下のようにして印刷媒体２３と定着装置２４との距離を算出する。
【００５４】
この場合、書き出しセンサ２５が印刷媒体２３の上流側端部を検知してから、該印刷媒体２３における下流側端部から適用距離Ｘａ〔ｍｍ〕の部位が定着装置２４のニップ部４０に到達するまでの時間をｔｎ〔ｓ〕、及び、
その位置から移動して印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を抜けるまでの時間ｔａ〔ｓ〕は、
次の式（１）及び式（２）で示される。
ｔｎ＝（Ｘ０＋（Ｌｐａｐｅｒ−Ｘａ））／Ｖｐ〔ｓ〕  ・・・式（１）
ｔａ＝Ｘａ／Ｖｐ〔ｓ〕  ・・・式（２）
但し、書き出しセンサ２５から定着装置２４のニップ部４０までの距離をＸ０〔ｍｍ〕、印刷媒体２３の用紙長をＬｐａｐｅｒ〔ｍｍ〕、及び、印刷速度をＶｐ〔ｍｍ／ｓ〕とする。
【００５５】
つまり、書き出しセンサ２５が印刷媒体２３の上流側端部の検知からｔｎ〔ｓ〕経過してから、更にｔａ〔ｓ〕経過するまでの時間が、印刷媒体２３における下流側端部から適用距離Ｘａの範囲が定着装置２４を通過する時間である。そして、印刷媒体２３における下流側端部から適用距離Ｘａの範囲が定着装置２４を通過する間、定着制御部１２は、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を低減して、第２の熱エネルギー量となるような制御を行う。
【００５６】
これにより、図１２における実線ＩＩで示されるように、印刷媒体２３に印刷している間も、印刷が終了した後にも、定着装置２４の温度が良好温度範囲に維持される。これに対し、従来の画像形成装置においては、図１２における点線Ｉで示されるように、印刷が終了すると印刷媒体２３によって定着装置２４の熱が奪われることがなくなるので、定着装置２４の温度が上昇し、良好温度範囲を超えて、オーバーシュートしてしまうことが分かる。すなわち、本実施の形態においては、定着制御部１２が、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるような制御を行うことによって、定着装置２４の温度が良好温度範囲を超えてオーバーシュートしてしまうことがない。
【００５７】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  用紙長を入力する。
ステップＳ２  入力された用紙長を用紙長記憶部１９に記憶する。
ステップＳ３  設定値テーブル１７から第２の熱エネルギー量及び適用距離を取得する。
ステップＳ４  定着装置２４の通常の制御を行う。
ステップＳ５  印刷媒体２３の下流側端部から適用距離であるか否かを判断する。適用距離である場合はステップＳ６に進み、適用距離でない場合はステップＳ４に戻る。
ステップＳ６  第２の熱エネルギー量を供給する。
ステップＳ７  通紙が完了したか否かを判断する。通紙が完了した場合はステップＳ８に進み、通紙が完了していない場合はステップＳ６に戻る。
ステップＳ８  印刷が終了したか否かを判断する。印刷が終了した場合は処理を終了し、印刷が終了していない場合はステップＳ４に戻る。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるような制御を行うことによって、前記定着装置２４に余分に蓄熱させてしまった熱量による定着装置２４の温度上昇を抑制することができる。そのため、定着装置２４の温度が上昇し、良好温度範囲を超えて、オーバーシュートしてしまうことがないので、ホットオフセットが発生することがなく、印刷品質が低下してしまうこともない。さらに、放熱によって定着装置２４の温度が低下して良好温度範囲となるまで印刷開始を遅らせる必要がないので、画像形成装置のスループットが低下することもない。
【００５９】
また、定着装置２４がベルト定着方式のものであり、温度検知部１５とニップ部４０との距離が長く、温度検知部１５において検知した温度が実際にニップ部４０に到達するまでに時間がかかる場合であっても、熱伝達の遅延時間を考慮し、オーバーシュートを抑えることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、ユーザが用紙長入力部１８を直接操作して用紙長を入力する場合について説明したが、印刷データに用紙長が含まれるようにすることもできる。この場合、用紙長が直接に用紙長記憶部１９に記憶され、その後、印刷制御部１１が用紙長記憶部１９から印刷媒体２３の用紙長を取得することとなる。
【００６１】
また、印刷媒体２３の用紙長に対応する第２の熱エネルギー量の値及び印刷媒体２３の下流側端部からの適用距離の値を設定値テーブル１７内に保持されている第２の熱エネルギー量テーブル、及び、印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用距離テーブルから取得する場合について説明したが、前記印刷媒体２３の用紙長に対応する第２の熱エネルギー量の値及び印刷媒体２３の下流側端部からの適用距離の値を、所定の計算式から算出するようにしてもよい。さらに、第２の熱エネルギー量は、定着装置２４に通常供給する熱エネルギーの量よりも低減された値となる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、第１の実施の形態と同じ動作及び効果についてもその説明を省略する。
【００６３】
図１４は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【００６４】
本実施の形態においては、図１４に示されるように、前記第１の実施の形態における用紙長入力部１８及び用紙長記憶部１９に代えて媒体長検知手段としての用紙長検知部２８が印刷制御部１１に接続されている。なお、その他の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００６５】
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００６６】
図１５は本発明の第２の実施の形態における印刷作動時の各部信号線の状態を示すタイムチャート、図１６は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【００６７】
ここで、図１５は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号、該書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された印刷媒体２３が定着装置２４を通過している、すなわち、通紙していることを示す媒体通紙信号、及び、定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化を示している。
【００６８】
本実施の形態は、定着制御部１２が用紙長を取得するまでの処理、及び、適用距離を算出する方法において、前記第１の実施の形態と相違する。そして、画像形成装置が印刷要求を受けると、印刷制御部１１は、用紙長検知部２８から印刷する用紙長を取得し、定着制御部１２に送信する。ここで、前記用紙長検知部２８は、例えば、用紙カセット３４が備える用紙ガイド３５と連動して状態が変化するスイッチであり、前記用紙ガイド３５の位置に応じて用紙長を検知するようになっている。
【００６９】
次に、定着制御部１２は、用紙長を取得すると、設定値テーブル１７内に保持されている第２の熱エネルギー量テーブル、及び、印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用距離テーブルにアクセスして、今回印刷する印刷媒体２３の用紙長に対応する第２の熱エネルギー量の値及び印刷媒体２３の適用距離の値を取得する。
【００７０】
そして、印刷開始後、すなわち、印刷開始時刻ｔ０以降、印刷制御部１１は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された媒体通紙信号によって、通紙開始時刻ｔ１になったことを判断する。なお、該通紙開始時刻ｔ１になると、印刷媒体２３が定着装置２４へが到達する。この場合、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を行う。
【００７１】
続いて、時刻ｔ２になり、印刷媒体２３の下流側端部から定着装置２４のニップ部４０までの距離が前記適用距離となると、定着制御部１２は、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるように制御する。また、本実施の形態において、定着制御部１２は、図１５に示されるように、定着ヒータ２４ａへの通電をパルス状の通電とすることによって、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を低減して第２の熱エネルギー量となるように制御している。そして、定着制御部１２は、印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過するまで、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるような制御を継続する。
【００７２】
続いて、時刻ｔ３になり、前記印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過すると、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を再開する。そして、以降は、前述された動作をすべての印刷が終了するまで繰り返し行う。
【００７３】
ここで、用紙長を検知する他の方法を説明する。
【００７４】
印刷制御部１１は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号がＯＮになったことを検知する、すなわち、印刷媒体２３の上流側端部を書き出しセンサ２５が検知すると、以下のようにして印刷媒体２３の用紙長を算出する。
【００７５】
この場合、書き出しセンサ２５が印刷媒体２３の上流側端部を検知してから、下流側端部を検知するまでの時間ｔＬＰ〔ｓ〕を計測する。次に、計測された該時間ｔＬＰ〔ｓ〕を次の式（３）に代入して用紙長を算出する。
Ｌｐａｐｅｒ＝ｔＬＰ×Ｖｐ〔ｍｍ〕  ・・・式（３）
但し、用紙長をＬｐａｐｅｒ〔ｍｍ〕、及び、印刷速度をＶｐ〔ｍｍ／ｓ〕とする。
【００７６】
以上のようにして用紙長を検知することも可能であり、前記用紙長に基づいて、前記第１の実施の形態と同様にして、印刷媒体２３の位置を算出して前述された制御を行う。
【００７７】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１  用紙長を検知する。
ステップＳ１２  設定値テーブル１７から第２の熱エネルギー量及び適用距離を取得する。
ステップＳ１３  定着装置２４の通常の制御を行う。
ステップＳ１４  印刷媒体２３の下流側端部から適用距離であるか否かを判断する。適用距離である場合はステップＳ１５に進み、適用距離でない場合はステップＳ１３に戻る。
ステップＳ１５  第２の熱エネルギー量を供給する。
ステップＳ１６  通紙が完了したか否かを判断する。通紙が完了した場合はステップＳ１７に進み、通紙が完了していない場合はステップＳ１５に戻る。
ステップＳ１７  印刷が終了したか否かを判断する。印刷が終了した場合は処理を終了し、印刷が終了していない場合はステップＳ１３に戻る。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、用紙長入力部１８への入力と実際の印刷媒体２３の用紙長が異なっていたとしても、正しい用紙長を算出することができるので、より正確にオーバーシュートを抑えることができる。
【００７９】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び効果についてもその説明を省略する。
【００８０】
通常、画像形成装置においては、環境、印刷速度等の印刷条件が変化すると印刷媒体２３の吸熱量が変化するため、定着装置２４が必要とする供給熱量も変化する。そのため、前記第１及び第２の実施の形態では、定着装置２４への供給熱量が足らずに媒体通紙時の温度低下が大きくなってコールドオフセットが発生したり、逆に定着装置２４への供給熱量が多すぎてオーバーシュートが抑えきれずにホットオフセットが発生したりする可能性がある。そこで、本実施の形態では、印刷条件に応じて定着装置２４への供給熱量を補正することで、印刷条件が変化してもオーバーシュートを抑えることができ、かつ、コールドオフセットが発生しないようになっている。
【００８１】
図１７は本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【００８２】
本実施の形態においては、図１７に示されるように、環境検知部２９が印刷制御部１１に接続されている。なお、その他の構成については、前記第２の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００８３】
次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００８４】
図１８は本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第１のタイムチャート、図１９は本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第２のタイムチャート、図２０は本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第３のタイムチャート、図２１は本発明の第３の実施の形態における定着装置の温度変化を示す図、図２２は本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【００８５】
ここで、図１８は、環境が低温になった場合における用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号、該書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された印刷媒体２３が通紙していることを示す媒体通紙信号、及び、定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化を第１の実施の形態と比較して示している。また、図１９は、環境が低温になった場合における用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号、該書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された印刷媒体２３が定着装置２４を通過している、すなわち、通紙していることを示す媒体通紙信号、及び、定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化を第２の実施の形態と比較して示している。なお、第２の熱エネルギー量を変化させて適用した場合を示している。さらに、図２０は、環境が高温になった場合における用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５の検知信号、該書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された印刷媒体２３が通紙していることを示す媒体通紙信号、及び、定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化を第２の実施の形態と比較して示している。さらに、図２１は、図１８に示される書き出しセンサ２５の検知信号、媒体通紙信号及び定着ヒータ２４ａへの通電状態を示す信号の時間変化に対応する定着装置の温度変化を示している。
【００８６】
まず、画像形成装置が印刷要求を受けると、印刷制御部１１は、用紙長検知部２８から印刷する用紙長を取得し、定着制御部１２へ送信する。また、印刷制御部１１は、環境検知部２９から現在の環境を示す値及び印刷速度を取得し、定着制御部１２へ送信する。
【００８７】
次に、該定着制御部１２は、用紙長を取得すると、設定値テーブル１７内に保持されている第２の熱エネルギー量テーブルにアクセスして、今回印刷する印刷媒体２３の用紙長に対応する第２の熱エネルギー量の値を取得する。さらに、定着制御部１２は環境を示す値及び印刷速度を取得すると、前記設定値テーブル１７内に保持されている印刷媒体２３の下流側端部からの第２の熱エネルギー量適用距離テーブルにアクセスして、今回印刷する印刷媒体２３の適用距離の値を取得する。
【００８８】
そして、印刷開始後、印刷制御部１１は、用紙位置検知部１６としての書き出しセンサ２５と排出センサ２６との検知信号に基づいて算出された媒体通紙信号によって、通紙が開始されたことを判断する。なお、前記通紙が開始されると、印刷媒体２３が定着装置２４へ到達する。この場合、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を行う。
【００８９】
続いて、印刷媒体２３の下流側端部から定着装置２４のニップ部４０までの距離が前記適用距離となると、定着制御部１２は、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるように制御する。また、本実施の形態において、定着制御部１２は、図１８に示されるように、定着ヒータ２４ａへの通電をパルス状の通電とすることによって、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるように制御している。そして、定着制御部１２は、印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過するまで、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を第２の熱エネルギー量となるような制御を継続する。
【００９０】
図１８に示されるように、本実施の形態において、定着制御部１２は、環境を示す値も考慮して、定着装置２４に供給する熱エネルギーの量を制御するので、環境が低温になった場合には、第２の熱エネルギー量となるように制御する時間Ｔ２が、前記第１の実施の形態において第２の熱エネルギー量となるように制御する時間Ｔ１より短くなる。そのため、定着装置２４への供給熱量が不足することがなく、コールドオフセットが発生しない。また、図１９に示されるように、第２の熱エネルギー量となるように制御する時間を変化させることなく、パルス状の通電のパルスの幅を広くして、すなわち、デューティ比を大きくして、定着装置２４への供給熱量を増大させることもできる。
【００９１】
さらに、図２０に示されるように、環境が高温になった場合には、第２の熱エネルギー量となるように制御する時間Ｔ３が、前記第２の実施の形態において第２の熱エネルギー量となるように制御する時間Ｔ１より長くなる。そのため、定着装置２４への供給熱量が余剰となることがなく、ホットオフセットが発生しない。
【００９２】
続いて、前記印刷媒体２３の下流側端部が定着装置２４のニップ部４０を通過すると、定着制御部１２は定着装置２４の通常の制御を再開する。そして、以降は、前述された動作をすべての印刷が終了するまで繰り返し行う。
【００９３】
これにより、図２１における実線ＩＶで示されるように、印刷媒体２３に印刷している間も、印刷が終了した後にも、定着装置２４の温度が良好温度範囲内に維持される。これに対し、前記第１の実施の形態においては、図２１における点線ＩＩＩ  で示されるように、環境が低温となった場合、定着装置２４への供給熱量が不足して、定着装置２４の温度が下降し、良好温度範囲を割り込んでしまうことが分かる。
【００９４】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２１  用紙長、環境値及び印刷速度を取得する。
ステップＳ２２  設定値テーブル１７から第２の熱エネルギー量及び適用距離を取得する。
ステップＳ２３  用紙後端からの適用距離を取得する。
ステップＳ２４  定着装置２４の通常の制御を行う。
ステップＳ２５  印刷媒体２３の下流側端部から適用距離であるか否かを判断する。適用距離である場合はステップＳ２６に進み、適用距離でない場合はステップＳ２４に戻る。
ステップＳ２６  第２の熱エネルギー量を供給する。
ステップＳ２７  通紙が完了したか否かを判断する。通紙が完了した場合はステップＳ２８に進み、通紙が完了していない場合はステップＳ２６に戻る。
ステップＳ２８  印刷が終了したか否かを判断する。印刷が終了した場合は処理を終了し、印刷が終了していない場合はステップＳ２４に戻る。
【００９５】
このように、本実施の形態においては、環境、印刷速度等の印刷条件も考慮して定着装置２４に供給する熱エネルギーの量の制御を行うことによって、印刷条件が変化しても、最適な熱エネルギーの供給を行うことができるため、定着装置２４の温度の急激な低下を抑えつつ、かつ、オーバーシュートを抑えることができる。そのため、印刷条件が変化しても、印刷品質を落とすことなく、かつ、画像形成装置のスループットが低下することもない。
【００９６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、画像形成装置においては、未定着現像剤に熱エネルギーを加えて媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、熱エネルギーを供給する加熱手段と、前記媒体における下流側端部からの所定距離範囲が前記定着手段を通過する際に熱エネルギーを低減する制御手段とを有する。
【００９８】
この場合、定着手段の温度を適切に制御され、オーバーシュートすることがないので、ホットオフセットが発生することなく、かつ、印刷開始時に待ち時間が発生することがない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【図２】従来の画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。
【図３】従来の画像形成装置の制御ブロックを示す図である。
【図４】従来の画像形成装置の内部における印刷媒体の走行ルートを示す図である。
【図５】従来の画像形成装置の定着装置の構成を示す図である。
【図６】従来のローラ定着方式の定着装置の定着ヒータへの通電状態と定着ローラの表面温度の遷移を示す図である。
【図７】従来のベルト定着方式の定着装置における温度の検知遅れを示すための画像形成装置の内部における印刷媒体の位置を示す図である。
【図８】従来の画像形成装置の定着装置の温度制御を示す図である。
【図９】従来の画像形成装置の定着装置の温度がオーバーシュートする状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の内部における印刷媒体の位置を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における定着装置の温度変化を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における印刷作動時の各部信号線の状態を示すタイムチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の制御部の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第１のタイムチャートである。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第２のタイムチャートである。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における印刷動作時の各部信号線の状態を示す第３のタイムチャートである。
【図２１】本発明の第３の実施の形態における定着装置の温度変化を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２    定着制御部
１６    用紙位置検知部
１９    用紙長記憶部
２３    印刷媒体
２４    定着装置
２４ａ    定着ヒータ
２５    書き出しセンサ
２８    用紙長検知部
【図１】
2005070119.tif 000003
【図２】
2005070119.tif 000004
【図３】
2005070119.tif 000005
【図４】
2005070119.tif 000006
【図５】
2005070119.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005070119.tif 000009
【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】
2005070119.tif 000017
【図１６】
2005070119.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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