(57)【要約】【課題】  幅の短い記録媒体を定着した場合であっても、定着部材の幅方向両端における温度上昇を比較的簡易な構成で効率的に抑止することができる、定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して記録媒体Ｐに定着する定着装置２０であって、電磁誘導により加熱される加熱ローラ２３を備える。この加熱ローラ２３は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる円筒部を備える。さらに、加熱ローラ２３の内部には、内部コア２８及び遮蔽部材２９が設置される。【選択図】        図２
2005241891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着する定着装置であって、
電磁誘導により加熱される加熱ローラを備え、
前記加熱ローラは、オーステナイト系ステンレス鋼からなる円筒部を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記オーステナイト系ステンレス鋼は、ＳＵＳ３０４であ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】
前記円筒部の肉厚は、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記円筒部は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる板材を溶接して形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記円筒部の溶接部は、直線状であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱ローラの回転駆動が停止された状態で前記加熱ローラの外周面の一部が加熱されるときに、前記溶接部は加熱されない位置にあることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱されない位置は、コイル部に対向しない位置であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにその表面に定着層を備える定着ローラであって、
前記加熱ローラの回転駆動が停止されたときに、前記溶接部は前記加圧ローラに対向しない位置にあることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着層は、弾性層上に離型層を形成したものであることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトを備え、
前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、
前記定着ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに前記定着ベルトを介して対向する位置に配設されたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加熱ローラにおける前記溶接部の位置を検知する検知手段を備え、
前記検知手段による検知結果に基いて前記加熱ローラの回転角度を調整することを特徴とする請求項５〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記円筒部の溶接部は、螺旋状であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加熱ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにその表面に定着層を備える定着ローラであることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着層は、弾性層上に離型層を形成したものであることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトを備え、
前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、
前記定着ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに前記定着ベルトを介して対向する位置に配設されたことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記加熱ローラは、内部コアを内設したことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記加熱ローラは、前記内部コアに至る磁力線を遮断する範囲を幅方向に可変できる遮蔽部材を内設したことを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
請求項１〜請求項１７のいずれかに記載の定着装置を備えた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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的とした、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、主として、加熱ローラ（発熱ローラ）と定着ローラとによって張架された定着ベルトや、加熱ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部や、定着ローラに定着ベルトを介して対向する加圧ローラ等で構成される。誘導加熱部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部や、コイル部に対向するコア等で構成される。
【０００４】
そして、定着ベルトは、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に磁界が形成されて、加熱ローラ表面に渦電流が生じる。加熱ローラに渦電流が生じると、加熱ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温するのに、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間でおこなうことができるものとして知られている。
【０００５】
なお、特許文献１等において、加熱ローラは、厚さが０．４ｍｍの円筒部を備えている。加熱ローラの円筒部は、鉄・ニッケル・クロムの合金でなる高透磁率を有する磁性材料で形成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の画像形成装置は、幅の短い記録媒体を連続的に定着した場合に、定着ベルトの幅方向両端における温度上昇を効率的に抑止することが難しかった。
【０００８】
詳しくは、次の通りである。
一般的な画像形成装置は、幅の異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅の異なる記録媒体とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ（例えば、Ａ４サイズである。）の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向（長手方向に直交する方向である。）を搬送方向にした場合とでは、幅の異なる記録媒体を扱っていることになる。
【０００９】
このような幅の異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅（幅方向の長さである。）に応じて、定着ベルトの幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。例えば、幅の小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅に対応する定着ベルトの位置（通紙位置である。）では熱が多く奪われて、その他の位置（非通紙位置である。）に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅の小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。
【００１０】
したがって、定着ベルトの幅方向中央の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向中央の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端の定着温度が上昇してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向両端の定着温度が上昇した状態で、幅の大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端の定着温度が定着ベルトの耐熱温度を超えた場合には、定着ベルトに熱的破損が生じて寿命が低下する場合も考えられる。
【００１１】
このような問題を解決するためには、記録媒体の幅に応じて、誘導加熱部のコイル部の周囲に形成される磁束の一部を遮断して、定着ベルトの幅方向の加熱範囲を可変する必要がある。しかし、定着ベルトと誘導加熱部との隙間は狭く、定着ベルトが加熱ローラに巻装されているというレイアウト上の制約がある。
【００１２】
上述のレイアウト上の制約を考慮して、加熱ローラの内部に内部コアと遮蔽部材とを設けることができる。このような定着装置においては、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部に対向するコアと加熱ローラ内の内部コアとの間に磁力線が形成されて、加熱ローラ表面に渦電流が生じる。加熱ローラに渦電流が生じると、加熱ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
一方、遮蔽部材は、内部コアの周面を遮蔽する範囲を可変できるように構成されている。そして、記録媒体の幅に応じて、遮蔽部材により内部コアの遮蔽範囲を調整することで、加熱ローラを透過する磁力線の幅方向の範囲も調整されて、加熱ローラ及び定着ベルトの幅方向の加熱範囲が可変される。
【００１３】
このような内部コアを備えた定着装置において、特許文献１等の加熱ローラを用いた場合には、定着ベルトの加熱範囲を可変することが難しくなる。すなわち、特許文献１等の加熱ローラの円筒部は、鉄・ニッケル・クロムの合金でなる高透磁率を有する磁性材料で形成されているために、磁束が内部コアまで到達しにくくなる。したがって、加熱ローラ内の遮蔽部材を用いて加熱ローラを透過する磁力線の幅方向の範囲を可変することができなくなる。すなわち、加熱ローラ及び定着ベルトの幅方向の加熱範囲を可変することができなくなる。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、幅の短い記録媒体を定着した場合であっても、定着部材の幅方向両端における温度上昇を比較的簡易な構成で効率的に抑止することができる、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、加熱ローラ内に内部コアを備えた定着装置において、加熱ローラには、第１に、磁束の通しやすさ（透磁率の低さ）が求められる。これは、誘導加熱部のコアと加熱ローラ内の内部コアとの間に、所望の磁力線を形成するためである。第２に、加熱ローラには、熱容量が低いことが求められる。これは、定着装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化するためである。第３に、加熱ローラには、必要な強度を満足した上での肉厚の薄さが求められる。これは、加熱ローラを早く加熱することに加えて、内部コア及び遮蔽部材を加熱ローラに内設するスペースを確保するためである。
【００１６】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着する定着装置であって、電磁誘導により加熱される加熱ローラを備え、前記加熱ローラは、オーステナイト系ステンレス鋼からなる円筒部を備えたものである。
【００１７】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１記載の発明において、前記オーステナイト系ステンレス鋼を、ＳＵＳ３０４としたものである。
【００１８】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記円筒部の肉厚を、０．３ｍｍ以下としたものである。
【００１９】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記円筒部は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる板材を溶接して形成したものである。
【００２０】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項４に記載の発明において、前記円筒部の溶接部を、直線状としたものである。
【００２１】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項５に記載の発明において、前記加熱ローラの回転駆動が停止された状態で前記加熱ローラの外周面の一部が加熱されるときに、前記溶接部は加熱されない位置にあるものである。
【００２２】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項６に記載の発明において、前記加熱されない位置を、コイル部に対向しない位置としたものである。
【００２３】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項５〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記加熱ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにその表面に定着層を備える定着ローラであって、前記加熱ローラの回転駆動が停止されたときに、前記溶接部は前記加圧ローラに対向しない位置にあるものである。
【００２４】
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項８に記載の発明において、前記定着層は、弾性層上に離型層を形成したものである。
【００２５】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項５〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトを備え、前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、前記定着ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに前記定着ベルトを介して対向する位置に配設されたものである。
【００２６】
また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項５〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記加熱ローラにおける前記溶接部の位置を検知する検知手段を備え、前記検知手段による検知結果に基いて前記加熱ローラの回転角度を調整するものである。
【００２７】
また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項４に記載の発明において、前記円筒部の溶接部を、螺旋状としたものである。
【００２８】
また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１２に記載の発明において、前記加熱ローラを、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにその表面に定着層を備える定着ローラとしたものである。
【００２９】
また、請求項１４記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１３に記載の発明において、前記定着層は、弾性層上に離型層を形成したものである。
【００３０】
また、請求項１５記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１２に記載の発明において、前記加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトを備え、前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、前記定着ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに前記定着ベルトを介して対向する位置に配設されたものである。
【００３１】
また、請求項１６記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記加熱ローラは、内部コアを内設したものである。
【００３２】
また、請求項１７記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１６に記載の発明において、前記加熱ローラは、前記内部コアに至る磁力線を遮断する範囲を幅方向に可変できる遮蔽部材を内設したものである。
【００３３】
また、この発明の請求項１８記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１７のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、誘導加熱により加熱される加熱ローラをＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成しているので、加熱ローラを低透磁化・低熱容量化・薄肉化することができる。これにより、加熱ローラ内に内部コア及び遮蔽部材を設置することが可能になって、幅の短い記録媒体を定着した場合であっても、定着ベルトの幅方向両端における温度上昇が比較的簡易な構成で効率的に抑止される、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３６】
実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、３は画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１８上に照射する露光部、４は装置本体１に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、７は感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０は出力画像が載置される排紙トレイ、１１、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、１３は記録媒体Ｐを転写部７に搬送するレジストローラ、１５は主として給紙部１１、１２の記録媒体Ｐとは異なるサイズの記録媒体Ｐを搬送する際に用いる手差し給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置を示す。
【００３７】
図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部３（書込部）から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上に向けて発せられる。感光体ドラム１８は図中の反時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム１８上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラ１３により搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
【００３８】
一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１１、１２のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１１が選択されたものとする。）。なお、複数の給紙部１１、１２には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Ｐや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Ｐが、収納されている。
【００３９】
そして、給紙部１１に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラ１３の位置に達する。そして、レジストローラ１３の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。
【００４０】
そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体１から排出されて、排紙トレイ１０上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４１】
次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、主として、定着ローラ２１、定着ベルト２２、加熱ローラ２３、誘導加熱部２４、加圧ローラ３０、サーモスタット３７、オイル塗布ローラ３４、ガイド板３５、分離板３６等で構成される。
【００４２】
ここで、定着ローラ２１は、その表面にシリコーンゴム等の弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって図２の反時計方向に回転駆動される。
【００４３】
加熱ローラ２３は、主として、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼からなる円筒部２３ａと、円筒部２３ａの両端にそれぞれ圧入されたフランジ２３ｂと、で構成される（図３を参照できる。）。加熱ローラ２３の円筒部２３ａの肉厚は、０．１ｍｍである。加熱ローラ２３は、図２の反時計方向に回転する。加熱ローラ２３の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア２８と、内部コア２８の周部を遮蔽する遮蔽部材２９と、が設置されている。内部コア２８は、定着ベルト２２を介してコイル部２５に対向している。内部コア２８及び遮蔽部材２９は一体的に回転するように構成され、その回転は加熱ローラ２３の回転とは別々におこなわれる。加熱ローラ２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。
【００４４】
定着ベルト２２は、加熱ローラ２３と定着ローラ２１とに張架・支持されている。定着ベルト２２は、ポリイミド樹脂等からなるベース層や、銀やニッケルや鉄等からなる発熱層や、フッ素化合物等からなる離型層（表面層）等からなる多層構造のエンドレスベルトである。定着ベルト２２の離型層によって、トナーＴに対する離型性が担保されている。
【００４５】
誘導加熱部２４は、コイル部２５、コア２６、コイルガイド２７等で構成される。
ここで、コイル部２５は、加熱ローラ２３に巻装された定着ベルト２２の周部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部２５を保持する。コア２６は、フェライト等の強磁性体からなり、センターコア２６ａやサイドコア２６が設けられている。コア２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置されている。
【００４６】
また、加圧ローラ３０は、芯金上にフッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性層が形成されたものであり、定着ベルト２２を介して定着ローラ２１に圧接している。そして、定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部（定着ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。
【００４７】
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに記録媒体Ｐが定着ベルト２２から分離するのを促進する分離板３６が配設されている。
【００４８】
定着ベルト２２の外周面の一部には、オイル塗布ローラ３４が当接している。オイル塗布ローラ３４は、定着ベルト２２上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト２２上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ３４には、オイルの塗布量を均一化するとともに、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ３３が当接されている。
【００４９】
加熱ローラ２３の外周面の一部には、サーモスタット３７が当接されている。そして、加熱ローラ２３上の表面温度が所定の温度を超えた場合には、サーモスタット３７によって誘導加熱部２４への通電が切断される。これにより、誘導加熱部２４による加熱ローラ２３の過熱が制限される。
なお、図示は省略するが、定着ベルト２２の外周面にはサーミスタが当接されている。そして、サーミスタによって、定着ベルト２２上の表面温度（定着温度）が検知されて、誘導加熱部２４による加熱量が調整される。
【００５０】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着ローラ２１の回転駆動によって、定着ベルト２２は図２中の矢印方向に周回するとともに、加熱ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、誘導加熱部２４との対向位置で加熱される。詳しくは、コイル部２５に高周波の交番電流を流すことで、コア２６と内部コア２８との間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。ここで、加熱ローラ２３は、磁束を通しやすい非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼にて形成されているので、コア２６とコア部２８との間に良好な磁力線が形成される。
【００５１】
そして、加熱ローラ２３表面に渦電流が生じて、加熱ローラ２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生して、加熱ローラ２３が加熱される。ここで、加熱ローラ２３は、熱容量の低いオーステナイト系ステンレス鋼にて形成されるとともに、肉厚が０．１ｍｍに薄肉化されているので、加熱ローラ２３はすばやく加熱される。なお、本実施の形態１では加熱ローラ２３の肉厚を０．１ｍｍとしたが、加熱ローラ２３の肉厚が０．３ｍｍ以下であれば、良好な加熱性と透磁性とを確保することができる。
さらに、電磁誘導により加熱された加熱ローラ２３によって、加熱ローラ２３に巻装された定着ベルト２２が加熱される。
【００５２】
その後、誘導加熱部２４によって発熱した定着ベルト２２表面は、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙ１０の搬送方向の移動である。）。そして、定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出される。
【００５３】
図３〜図６にて、本実施の形態１において特徴的な、加熱ローラ２３の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図３は、図２の定着装置２０に設置された加熱ローラ２３を、誘導加熱部２４側から幅方向にみた正面図である。図４は、加熱ローラ２３の円筒部２３ａを示した斜視図である。
【００５４】
図３に示すように、加熱ローラ２３内には、内部コア２８及び遮蔽部材２９が回転自在に設置されている。
詳しくは、図４を参照して、加熱ローラ２３の円筒部２３ａは、板厚が０．１ｍｍの矩形の板材を曲げ加工した後に、その両端をつき合わせて溶接したものである（図４中の２３ｃが溶接部である。）。すなわち、円筒部２３ａは、直線状の溶接部２３ｃを備えている。ここで、円筒部２３ａの材料としてオーステナイト系ステンレス鋼としてのＳＵＳ３０４を用いるとともに、引抜き加工等ではなく溶接にて円筒部２３ａを形成することにより、低透磁化・低熱容量化・薄肉化された加熱ローラ２３を、比較的低廉に形成することができる。
【００５５】
なお、加熱ローラ２３の円筒部２３ａの材料として、ＳＵＳ３０４の他に、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４Ｊ３、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０５Ｊ１、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼を用いることもできる。
【００５６】
図３を参照して、加熱ローラ２３の円筒部２３ａの両端にはフランジ２３ｂが圧入されていて、両端のフランジ２３ｂに内部コア２８の軸部が支持されている。内部コア２８の外周面には、幅方向両端部にそれぞれ遮蔽部材２９が設けられている。遮蔽部材２９は、銅等の材料からなり、内部コア２８の周部を遮蔽する範囲が端部から中央部に向けて漸減するように形成されている。そして、遮蔽部材２９は内部コア２８と一体となって加熱ローラ２３内を回転して、加熱ローラ２３内における回転方向の姿勢（回転角度）が適宜に調整させる。このような構成によって、コイル部２５から内部コア２９に至る磁力線を遮断する範囲が幅方向に可変される。
【００５７】
すなわち、内部コア２８に設けられた遮蔽部材２９は、誘導加熱部２４によって加熱される定着ベルト２２の幅方向の加熱範囲を可変するために設けられたものである。すなわち、誘導加熱部２４のコイル部２５に対向する内部コア２８が遮蔽部材２９で遮蔽されているとき、その遮蔽された範囲では、誘導加熱部２４のコア２６との間に形成される磁束の密度が激減する。したがって、遮蔽部材２９によって遮蔽された範囲に対応する定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の範囲は、ほとんど加熱されないことになる。
【００５８】
具体的に、図３の状態の内部コア２８を、周方向に所定角度回転させて、コイル部２５に対向させる内部コイル２８の遮蔽範囲を最大にする。このとき、最大の遮蔽範囲に対応する加熱ローラ２３上及び定着ベルト２２上は加熱されずに、その領域外（中央の幅Ｌ２の領域である。）のみが定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の加熱範囲となる。
この状態は、幅Ｌ２の記録媒体Ｐを連続的に定着する場合に適している。具体的に、画像形成装置で扱う最小幅（例えば、１４８ｍｍ）の記録媒体Ｐを定着する場合には、内部コア２８及び遮蔽部材２９のコイル部２５に対向する姿勢（回転角度）を上述の状態に固定して、図２で説明した定着工程をおこなう。
【００５９】
このとき、定着ベルト２２上の幅方向の定着温度分布は、図５の実線Ｒ２に示すようになる。すなわち、定着ベルト２２の幅Ｌ２を超えた範囲では、温度上昇が生じないために、ホットオフセットや、定着ベルト２２の熱的破損を抑止できる。
【００６０】
なお、図５は、定着ベルト２２上の幅方向の温度分布を示すグラフである。図５において、横軸は定着ベルト２２における幅方向の位置を示し、縦軸は定着ベルト２２表面の温度（定着温度）を示す。ここで、横軸の幅方向位置の０は、定着ベルト２２の幅方向中央位置を示す。実線Ｒ１は内部コア２８における遮蔽部材２９の遮蔽範囲を最小として定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の加熱範囲を最大としたときの温度分布を示し、実線Ｒ２は内部コア２８における遮蔽部材２９の遮蔽範囲を最大として定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の加熱範囲を最小としたときの温度分布を示す。
【００６１】
図３の状態の内部コア２８を、さらに周方向に所定角度回転させて、遮蔽部材２９をコイル部２５に対向させないようにする。このとき、定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の最大範囲（幅Ｌ１の全範囲である。）が加熱範囲となる。
この状態は、幅Ｌ１の記録媒体Ｐを連続的に定着する場合に適している。具体的に、画像形成装置で扱う最大幅（例えば、２９７ｍｍ）の記録媒体Ｐを定着する場合には、内部コア２８及び遮蔽部材２９のコイル部２５に対向する姿勢を上述の状態に固定して、図２で説明した定着工程をおこなう。
【００６２】
なお、幅がＬ１よりも小さくＬ２よりも大きな記録媒体Ｐを定着（画像形成）する場合には、内部コア２８及び遮蔽部材２９を記録媒体Ｐの幅に応じて所定角度回転させて、定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の加熱範囲がその幅になるように調整する。これにより、定着ベルト２２上の記録媒体Ｐの幅を超えた範囲では、温度上昇が生じないために、ホットオフセットや、定着ベルト２２の熱的破損を抑止できる。
【００６３】
本実施の形態１においては、加熱ローラ２３を薄肉化することで、加熱ローラ２３内に内部コア２８及び遮蔽部材２９を設置する充分なスペースを確保することができる。これにより、定着ベルト２２と誘導加熱部２４との隙間が狭く、定着ベルト２２が加熱ローラ２３に巻装されているというレイアウト上の制約があっても、定着ベルト２２上の加熱範囲を可変することができる。
【００６４】
一方、図３及び図６を参照して、加熱ローラ２３の片側のフランジ２３ｂ端面上には、加熱ローラ２３と一体的に回転する検知板４０が設置されている。検知板４０の周面には、円筒体２３ａの溶接部２３ｃの位置に対応させてマーク４０ａが設けられている。すなわち、検知板４０のマーク４０ａは、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが、誘導加熱部２４のコイル部２５に対向した状態を示すものである。そして、検知板４０の周面に対向する位置に設置された検知手段としてのセンサ４２によって、加熱ローラ２３における溶接部２３ｃの位置が検知されて、その検知結果に基いて加熱ローラ２３の回転角度が調整される。
【００６５】
具体的に、検知板４０の周面において、マーク４０ａはその他の部分に対して光学的な明暗差が設けられている。そして、マーク４０ａの位置が、発光ダイオード（発光素子）とフォトトランジスタ（受光素子）とからなるセンサ４２によって、光学的に検知される。ここで、マーク４０ａは、図６を参照して、溶接部２３ｃがコイル部２５に対向する位置（図６中の破線Ｂで示す範囲である。）にあるときに、センサ４２に対向するように、検知板４０上に貼着されている。すなわち、センサ４２がマーク４０ａを検知した場合に、溶接部２３ｃがコイル部２５に対向していることになる。
【００６６】
本実施の形態１では、不図示の駆動部から定着ローラ２１への駆動伝達の停止にともない、加熱ローラ２３の回転駆動が停止された状態で、コイル部２５への給電がおこなわれる場合（例えば、定着装置２０のウォーミングアップ時である。）に、溶接部２３ｃがコイル部２５によって直接的に加熱されない位置にあるように、加熱ローラ２３の回転角度が調整される。
【００６７】
具体的には、加熱ローラ２３が回転停止したときに、センサ４２によってマーク４０ａの有無が検知される。その結果、センサ４２によってマーク４０ａが検知されなかったときには、溶接部２３ｃが直接的に加熱されない位置にあるものとして、加熱ローラ２３の回転角度の調整はおこなわれない。これに対して、センサ４２によってマーク４０ａが検知されたときには、溶接部２３ｃが直接的に加熱される位置にあるものとして、溶接部２３ｃが加熱されない位置まで回転移動するように、加熱ローラ２３の回転角度の調整がおこなわれる。
【００６８】
これにより、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが局部的に長時間加熱されることによって、溶接部２３ｃの強度が低下して接合部が離脱する不具合が抑止される。なお、溶接部２３ｃが離脱した場合には、離脱した円筒部２３ａの端面で定着ベルト２２の内周面を傷付けてしまう等の二次的な不具合が発生することになる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態１では、誘導加熱部２４により加熱される加熱ローラ２３をＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成しているので、比較的簡易かつ低廉に、加熱ローラ２３を低透磁化・低熱容量化・薄肉化することができる。これにより、加熱ローラ２３内に内部コア２８及び遮蔽部材２９を設置することが可能になって、幅の短い記録媒体Ｐを連続的に定着した場合であっても、定着ベルト２２の幅方向両端における温度上昇が効率的に抑止される。
【００７０】
実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２の定着装置２０に設置された加熱ローラ２３を示す斜視図であって、前記実施の形態１の図４に相当する図である。本実施の形態２の加熱ローラ２３は、円筒部２３ａの溶接部２３ｃが螺旋状である点が、溶接部２３ｃが直線状である前記実施の形態１のものとは相違する。
【００７１】
図７に示すように、加熱ローラ２３の円筒部２３ａは、板厚が０．１ｍｍの帯状の板材を螺旋状に曲げ加工して、螺旋状のつき合わせ部分を溶接したものである（図７中の２３ｃが溶接部である。）。すなわち、円筒部２３ａは、螺旋状の溶接部２３ｃを備えている。ここで、円筒部２３ａの材料としては、前記実施の形態１と同様に、ＳＵＳ３０４を用いている。これにより、低透磁化・低熱容量化・薄肉化された加熱ローラ２３を、比較的低廉に形成することができる。
【００７２】
加熱ローラ２３の円筒部２３ａの両端には、前記実施の形態１と同様に、フランジ２３ｂが圧入されていて、円筒部２３ａ内には内部コア２８及び遮蔽部材２９が回転自在に設置されている。そして、記録媒体Ｐの幅に応じて、遮蔽部材２９の加熱ローラ２３内における回転方向の姿勢を適宜に調整して、定着ベルト２２及び加熱ローラ２３の幅方向の加熱範囲を最適化する。
【００７３】
ここで、本実施の形態２では、加熱ローラ２３の円筒部２３ａにおける溶接部２３ｃを螺旋状に形成しているために、溶接部２３ｃが局部的に長時間加熱されて接合部が離脱する不具合が抑止される。すなわち、加熱ローラ２３の回転駆動が停止された状態で、コイル部２５への給電がおこなわれる場合であっても、溶接部２３ｃは螺旋状であるために、その全域がコイル部２５によって直接的に加熱されることはない。したがって、前記実施の形態１のように溶接部２３ｃの位置をセンサ４２で検知したり、加熱ローラ２３の回転角度を調整することなく、溶接部２３ｃの離脱を防止することができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、誘導加熱部２４により加熱される加熱ローラ２３をＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成しているので、比較的簡易かつ低廉に、加熱ローラ２３を低透磁化・低熱容量化・薄肉化することができる。これにより、加熱ローラ２３内に内部コア２８及び遮蔽部材２９を設置することが可能になって、幅の短い記録媒体Ｐを連続的に定着した場合であっても、定着ベルト２２の幅方向両端における温度上昇が効率的に抑止される。
【００７５】
実施の形態３．
図８及び図９にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は実施の形態３の定着装置２０を示す断面図であって、図９は図８の定着装置２０に設置される定着ローラ２１を示す断面図である。本実施の形態３の定着装置２０は、定着ベルト２２を用いずに加熱ローラ２３上に定着層４５を形成した定着ローラ２１を用いている点と、溶接部２３ｃが加圧ローラ３０に対向する位置で停止しないようにも制御される点とが、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００７６】
図８に示すように、本実施の形態３の定着装置２０は、主として、定着ローラ２１、加圧ローラ３０、誘導加熱部２４、センサ４２等で構成される。
定着ローラ２１は、図８及び図９を参照して、直線状の溶接部２３ｃを有するとともにＳＵＳ３０４からなる円筒体２３ａを備えた加熱ローラ２３上に、定着層４５を形成したものである。定着ローラ２１の定着層４５は、シリコーンゴム等の弾性層上にフッ素化合物等からなる離型層（表面層）を形成したものである。
【００７７】
また、定着ローラ２１の周面上であって、記録媒体Ｐの最大幅を超えた位置には、円筒体２３ａの溶接部２３ｃの位置に対応させたマーク４０ａが設けられている。すなわち、定着ローラ２１上のマーク４０ａは、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが、誘導加熱部２４のコイル部２５に対向した状態と、加圧ローラ３０に対向した状態と、を示すものである。そして、定着ローラ２１の周面に対向する位置に設置された検知手段としてのセンサ４２によって、定着ローラ２１における溶接部２３ｃの位置が検知されて、その検知結果に基いて定着ローラ２１の回転角度が調整される。
【００７８】
具体的には、定着ローラ２１が回転停止したときに、センサ４２によってマーク４０ａの有無が検知される。その結果、センサ４２によってマーク４０ａが検知されなかったときには、溶接部２３ｃが誘導加熱部２４によって直接的に加熱されない位置にあるものであるか、溶接部２３ｃが加圧ローラ３０によって直接的に加圧されない位置にあるものとして、加熱ローラ２３の回転角度の調整はおこなわれない。これに対して、センサ４２によってマーク４０ａが検知されたときには、溶接部２３ｃが加熱される位置にあるものであるか、溶接部２３ｃが加圧される位置にあるものとして、溶接部２３ｃが加熱されずに加圧されない位置まで回転移動するように、加熱ローラ２３の回転角度の調整がおこなわれる。
【００７９】
これにより、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが局部的に長時間加熱されたり、長時間加圧されることによって、溶接部２３ｃの強度が低下して接合部が離脱する不具合が抑止される。なお、溶接部２３ｃが離脱した場合には、その表面に形成された定着層４５が破損したり変形して、定着工程に支障が生じる等の二次的な不具合が発生することになる。
【００８０】
また、図８及び図９に示すように、定着ローラ２１の加熱ローラ２３内には、前記実施の形態１と同様に、内部コア２８及び遮蔽部材２９が設置されている。そして、内部コア２８及び遮蔽部材２９が、定着ローラ２１の回転とは別に回転して、誘導加熱部２４との対向姿勢を変えることで、記録媒体Ｐの幅に応じて定着ローラ２１の幅方向の加熱範囲が可変される。
【００８１】
誘導加熱部２４は、前記実施の形態１と同様に、コイル部２５、コア２６等からなる。そして、コイル部２５に交番電流が供給されることで、コア２６と内部コア２８との間に磁力線が形成されて、電磁誘導により加熱ローラ２３及び定着層４５が加熱される。このようにして、加熱された定着ローラ２１は、図８の矢印Ｙ１０方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して記録媒体Ｐに定着する。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、誘導加熱部２４により加熱される加熱ローラ２３をＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成しているので、比較的簡易かつ低廉に、加熱ローラ２３を低透磁化・低熱容量化・薄肉化することができる。これにより、加熱ローラ２３内に内部コア２８及び遮蔽部材２９を設置することが可能になって、幅の短い記録媒体Ｐを連続的に定着した場合であっても、定着ベルト２２の幅方向両端における温度上昇が効率的に抑止される。
【００８３】
実施の形態４．
図１０及び図１１にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図１０は実施の形態４の定着装置２０を示す断面図であって、図１１は図１０の定着装置２０に設置される定着ローラ２１を示す断面図である。本実施の形態４の定着装置２０は、加熱ローラ２３上に定着層を設けた定着ローラ２１の内部にコイル部２５を設置している点が、前記実施の形態３のものとは相違する。
【００８４】
図１０に示すように、本実施の形態４の定着装置２０は、主として、定着ローラ２１、加圧ローラ３０、センサ４２等で構成される。
定着ローラ２１は、図１０及び図１１を参照して、直線状の溶接部２３ｃを有する円筒体２３ａを備えた加熱ローラ２３上に、定着層４５を形成したものである。定着ローラ２１の定着層４５は、シリコーンゴム等の弾性層上にフッ素化合物等からなる離型層（表面層）を形成したものである。
【００８５】
また、定着ローラ２１の周面上であって、記録媒体Ｐの最大幅を超えた位置には、円筒体２３ａの溶接部２３ｃの位置に対応させたマーク４０ａが設けられている。すなわち、定着ローラ２１上のマーク４０ａは、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが、定着ローラ２１内のコイル部２５に対向した状態（加圧ローラ３０に対向した状態でもある。）を示すものである。詳しくは、溶接部２３ｃと回転中心（定着ローラ２１の回転中心である。）とマーク４０ａとがなす角度（９０°である。）は、当接部（定着ローラ２１と加圧ローラ３０との当接部である。）と回転中心と検知位置（センサ４２の検知位置である。）とがなす角度と同等になっている。
そして、定着ローラ２１の周面に対向する位置に設置された検知手段としてのセンサ４２によって、定着ローラ２１における溶接部２３ｃの位置が検知されて、その検知結果に基いて定着ローラ２１の回転角度が調整される。
【００８６】
具体的には、定着ローラ２１が回転停止したときに、センサ４２によってマーク４０ａの有無が検知される。その結果、センサ４２によってマーク４０ａが検知されなかったときには、溶接部２３ｃがコイル部２５によって直接的に加熱されない位置（溶接部２３ｃが加圧ローラ３０によって直接的に加圧されない位置でもある。）にあるものとして、加熱ローラ２３の回転角度の調整はおこなわれない。これに対して、センサ４２によってマーク４０ａが検知されたときには、溶接部２３ｃが加熱される位置（溶接部２３ｃが加圧される位置でもある。）にあるものとして、溶接部２３ｃが加熱されずに加圧されない位置まで回転移動するように、加熱ローラ２３の回転角度の調整がおこなわれる。
【００８７】
これにより、加熱ローラ２３の溶接部２３ｃが局部的に長時間加熱されたり、長時間加圧されることによって、溶接部２３ｃの強度が低下して接合部が離脱する不具合が抑止される。なお、溶接部２３ｃが離脱した場合には、その表面に形成された定着層４５が破損したり変形して、定着工程に支障が生じる等の二次的な不具合が発生することになる。
【００８８】
本実施の形態４の定着装置２０は、前記各実施の形態とは異なり、加熱ローラ２３の周部に対向する誘導加熱部２４を設けていない。本実施の形態４の定着装置２０においては、コイル部２５に交番電流が供給されることで、コイル部２５と加熱ローラ２３との間に磁力線が形成されて、加熱ローラ２３表面に渦電流が生じる。加熱ローラ２３に渦電流が生じると、加熱ローラ２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラ２３上の定着層４５が加熱される。このようにして、加熱された定着ローラ２１は、図１０の矢印Ｙ１０方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して記録媒体Ｐに定着する。
【００８９】
ここで、本実施の形態４における定着装置２０のように加熱ローラ２３内で磁力線を形成するような場合には、加熱ローラ２３の材料として、整磁合金を用いることが好ましい。ここで、整磁合金とは、ある一定温度（キューリー点）に達すると磁性を失う性質をもつ合金である。
【００９０】
この場合、本実施の形態４では、整磁合金のキューリー点が定着ローラ２１における定着温度の上限値になるように設定する。これにより、加熱ローラ２３が所望の定着温度の範囲内にあるときには、整磁合金からなる加熱ローラ２３は磁性を有するために、加熱ローラ２３外への磁束の放出がなくて加熱ローラ２３は効率よく加熱されることになる。これに対して、加熱ローラ２３がキューリー点を越えたときには、整磁合金からなる加熱ローラ２３は磁性を失うために、加熱ローラ２３外への磁束の放出がおこって加熱ローラ２３は充分に加熱されないことになる。こうして、サーモスタット等を用いることなく、加熱ローラ２３の過熱防止を簡易におこなうことができる。
【００９１】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、上記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。
【図３】図２の定着装置に設置される加熱ローラを示す断面図である。
【図４】図３の加熱ローラを示す斜視図である。
【図５】図２の定着装置における、定着ベルト上の幅方向の温度分布を示すグラフである。
【図６】図２の定着装置を示す部分拡大図である。
【図７】この発明の実施の形態２における定着装置に設置される加熱ローラを示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態３における定着装置を示す断面図である。
【図９】図８の定着装置に設置される定着ローラを示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における定着装置を示す断面図である。
【図１１】図１０の定着装置に設置される定着ローラを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  画像形成装置本体（装置本体）、  ３  露光部、  ４  作像部、
７  転写部、  １０  排紙トレイ、  １１、１２  給紙部、
２０  定着装置、  ２１  定着ローラ、  ２２  定着ベルト、
２３  加熱ローラ、  ２３ａ  円筒部、  ２３ｂ  フランジ、  ２３ｃ  溶接部、
２４  誘導加熱部、  ２５  コイル部、  ２６  コア、  ２６ａ  センターコア、
２６ｂ  サイドコア、  ２８  内部コア、  ２９  遮蔽部材、
３０  加圧ローラ、  ３３  クリーニングローラ、  ３４  オイル塗布ローラ、
３５  ガイド板、  ３６  分離板、  ３７  サーモスタット、  ４０  検知板、
４０ａ  マーク、  ４２  センサ（検知手段）、  ４５  定着層。
【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】
2005241891.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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