(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
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と、
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し、
前記切替機構は、前記ピストンが戻り行程において前記所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を閉鎖状態に切り替えるとともに、
前記開閉部材が前記エア吐出口に交差して配置される回転軸として設けられ、該回転軸の前記エア吐出口との交差部に平板部を設け、該回転軸を所定の角度だけ回転させることにより前記エア吐出口の開放及び閉鎖が行なわれることを特徴とするエア吐出装置。
【請求項２】
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であって、
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と、
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し、
前記切替機構は、前記ピストンが戻り行程において前記所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を閉鎖状態に切り替えるとともに、
前記開閉部材が前記エア吐出口に交差して配置されるスライド部材として設けられ、該スライド部材の前記エア吐出口との交差部に小体積部を設け、該スライド部材を所定の距離だけ移動させることにより前記エア吐出口の開放及び閉鎖が行なわれることを特徴とするエア吐出装置。
【請求項３】
前記エアポンプは、前記ピストンの１往復の動作でエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエア吐出装置。
【請求項４】
前記平板部が軸心を通る直径方向の平板として設けられてい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５】
前記開閉部材としての前記スライド部材が、端面カムを介してスライドされることを特徴とする、請求項２に記載のエア吐出装置。
【請求項６】
前記切替機構は、前記ピストンの移動に連動して回転するカム部材を有し、該カム部材を介して前記開閉部材としての前記回転軸または前記端面カムが回動され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７】
前記ピストンを前記シリンダと平行に往復移動させるガイド手段を備え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８】
前記ピストンの移動ストロークが可変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９】
前記ピストンの移動速度が可変であることを特徴とする、請求項１，２，８のいずれか１項に記載のエア吐出装置。
【請求項１０】
前記エアポンプの駆動源がステッピングモータであり、該ステッピングモータを制御して前記ピストンの移動ストローク及び移動速度の少なくとも一方を変更可能なことを特徴とする、請求項８又は９に記載のエア吐出装置。
【請求項１１】
前記ピストン及び前記シリンダが低摩擦素材で製作されてい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１２】
前記ピストン及び前記シリンダが円形断面形状であり、前記ピストンの回転を防止する回転防止手段を有す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１３】
前記ピストンを往復移動させるクランク機構を有し、
該クランク機構の駆動手段として一方向に回転するモータを備え、
前記クランク機構と前記モータとの間に一回転クラッチを配設し、該クラッチを接続したときに前記クランク機構のクランク軸が１回転して前記ピストンが１往復し、該ピストンの１往復の動作でエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエア吐出装置。
【請求項１４】
前記切替機構は、前記ピストンの移動に連動して回転するカム部材を有し、該カム部材の形状又は回転方向位置を変えることによりエア吐出タイミングを変更可能なことを特徴とする、請求項１３に記載のエア吐出装置。
【請求項１５】
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１〜１４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。
【請求項１６】
前記分離手段は分離爪形状のノズル本体を有し、前記エア吐出装置から供給されたエアの吹き出し口が前記ノズル本体の長手方向の少なくとも中央部及び両端部付近に設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記ノズル本体は、前記吹き出し口の３方を囲うように設けられエアの吹き出し方向をガイドするガイド部を有することを特徴とする、請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記加圧回転部材が前記加熱回転部材側に食い込むように構成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
エアによって前記加圧回転部材から記録紙を分離する分離手段を有することを特徴とする、請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の少なくとも一方が無端状ベルトとして構成されていることを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【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】
【特許文献１】特開２００５−１５７１７９号公報
【特許文献２】特開２００８−００３２７７号公報
【０００３】
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。図３４は、従来のエア供給システムの構成例を示すブロック図である。この図に示すシステムは、コンプレッサ６０１，エアタンク６０２，電磁弁６０３，エアノズル６０４を備えている。ここには図示しないが、そのほか、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も必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
エアポンプだけを小型化することは困難ではないが、必要な圧力までエア圧を高め、その加圧されたエアを所定のタイミングで吐出可能な小型で低コストなエア吐出装置は実現されていない。
【０００７】
本発明は、従来のエア供給装置における上述の問題を解決し、コンプレッサや電磁弁を必要とせず、加圧したエアを所定のタイミングで吐出可能な小型で低コストなエア吐出装置を提供することを課題とする。
【０００８】
また、小型で低コストなエア吐出装置を備えて確実な用紙分離（剥離）を行なうことのできる定着装置及び画像形成装置を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題は、本発明により、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であって、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と、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し、前記切替機構は、前記ピストンが戻り行程において前記所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を閉鎖状態に切り替えるとともに、前記開閉部材が前記エア吐出口に交差して配置される回転軸として設けられ、該回転軸の前記エア吐出口との交差部に平板部を設け、該回転軸を所定の角度だけ回転させることにより前記エア吐出口の開放及び閉鎖が行なわれることにより解決される。
【００１０】
また、前記の課題は、本発明により、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であって、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と、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し、前記切替機構は、前記ピストンが戻り行程において前記所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を閉鎖状態に切り替えるとともに、前記開閉部材が前記エア吐出口に交差して配置されるスライド部材として設けられ、該スライド部材の前記エア吐出口との交差部に小体積部を設け、該スライド部材を所定の距離だけ移動させることにより前記エア吐出口の開放及び閉鎖が行なわれることにより解決される。
【００１１】
また、前記エアポンプは、前記ピストンの１往復の動作でエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行すると好ましい。
【００１２】
また、前記平板部が軸心を通る直径方向の平板として設けられていると好ましい。
【００１３】
また、前記開閉部材としての前記スライド部材が、端面カムを介してスライドされると好ましい。
また、前記切替機構は、前記ピストンの移動に連動して回転するカム部材を有し、該カム部材を介して前記開閉部材としての前記回転軸または前記端面カムが回動されると好ましい。
【００１４】
また、前記ピストンを前記シリンダと平行に往復移動させるガイド手段を備えると好ましい。
また、前記ピストンの移動ストロークが可変であると好ましい。
【００１５】
また、前記ピストンの移動速度が可変であると好ましい。
また、前記エアポンプの駆動源がステッピングモータであり、該ステッピングモータを制御して前記ピストンの移動ストローク及び移動速度の少なくとも一方を変更可能であると好ましい。
【００１６】
また、前記ピストン及び前記シリンダが低摩擦素材で製作されていると好ましい。
また、前記ピストン及び前記シリンダが円形断面形状であり、前記ピストンの回転を防止する回転防止手段を有すると好ましい。
【００１７】
また、前記ピストンを往復移動させるクランク機構を有し、該クランク機構の駆動手段として一方向に回転するモータを備え、前記クランク機構と前記モータとの間に一回転クラッチを配設し、該クラッチを接続したときに前記クランク機構のクランク軸が１回転して前記ピストンが１往復し、該ピストンの１往復の動作でエア圧縮，エア吐出，エア吸入の行程を実行すると好ましい。
【００１８】
また、前記切替機構は、前記ピストンの移動に連動して回転するカム部材を有し、該カム部材の形状又は回転方向位置を変えることによりエア吐出タイミングを変更可能であると好ましい。
【００１９】
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１〜１５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によって解決される。
【００２０】
また、前記分離手段は分離爪形状のノズル本体を有し、前記エア吐出装置から供給されたエアの吹き出し口が前記ノズル本体の長手方向の少なくとも中央部及び両端部付近に設けられていると好ましい。
【００２１】
また、前記ノズル本体は、前記吹き出し口の３方を囲うように設けられエアの吹き出し方向をガイドするガイド部を有すると好ましい。
また、前記加圧回転部材が前記加熱回転部材側に食い込むように構成されていると好ましい。
【００２２】
また、エアによって前記加圧回転部材から記録紙を分離する分離手段を有すると好ましい。
また、前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の少なくとも一方が無端状ベルトとして構成されていると好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のエア吐出装置によれば、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。したがって従来の、コンプレッサ，エアータンク，電磁弁を備えるエア供給システムに比べて極めて小型かつ低コストなエア吐出装置を提供することができる。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、本発明によるエア吐出装置はその利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、一般的なオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。
【００２４】
また、ピストンが戻る際の所定の位置で開閉部材（すなわちエア吐出口）を閉鎖することができる。
また、簡単な構成の回転軸でエア吐出口の開放と閉鎖とを行なうことができる。
また、簡単な構成のスライド部材でエア吐出口の開放と閉鎖とを行なうことができる。
【００２５】
請求項３の構成により、ピストンの１往復の動作とともに連続してエアを吐出することができる。
【００２６】
請求項４の構成により、平板部の両側（各側）を通って吐出されるエアの圧力や速度を等しくすることができる。
【００２７】
請求項５の構成により、端面カムを用いることで、簡単な構成でスライド式開閉部材の開放と閉鎖とを行なうことができる。
請求項６の構成により、カム部材の形状を適切に設定することで、所望のタイミングで開閉部材の開放と閉鎖を切り替えることができる。
【００２８】
請求項７の構成により、ピストンを高精度に直線移動（シリンダと平行に往復移動）させることができ、エア漏れあるいはシリンダやピストンの磨耗・破損を抑制することができる。
【００２９】
請求項８の構成により、ピストンの移動ストロークを変えることで吐出量や圧力を変えることが可能となる。
請求項９の構成により、ピストンの移動速度を変えることで吐出圧を変えることができる。また、一定速度で駆動する場合と同じ周期での低トルク駆動が可能になる。
【００３０】
請求項１０の構成により、ステッピングモータを制御することで、容易に吐出量や圧力を変更することができる。
請求項１１の構成により、ピストンとシリンダの摺動性を向上させることができる。オイルを用いないことにより、エアにオイルが混じることもない。また、耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。
請求項１２の構成により、ピストンの回転が防止され、駆動系への影響を防止することができる。
【００３１】
請求項１３の構成により、クランク機構を用いてエアポンプを駆動し、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。
請求項１４の構成により、簡単低コストにエア吐出タイミングを変更することができる。
【００３２】
請求項１５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。
【００３３】
請求項１６の構成により、分離手段のノズル本体における長手方向の少なくとも中央部及び両端部付近に設けた吹き出し口からエアを吹き出して確実な用紙分離を行なうことができる。
【００３４】
請求項１７の構成により、エアの拡散を防いで効率良くエアを定着ニップに向かわせることができ、確実な用紙分離を行なうことができる。
請求項１８の構成により、加熱回転部材における曲率分離効果が加わり、より確実に用紙を分離することができる。
【００３５】
請求項１９の構成により、加圧回転部材側への用紙巻き付きを防止することができ、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。
請求項２０の構成により、ベルト定着方式により、定着部材の熱容量を少なくすることができ、素早い温度上昇を実現することができる。また、ベルト定着方式における確実な用紙分離を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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を示すもので、エア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。また、図２は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図１の左方向から見たものである。また、図３は、エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。さらに、図４は、駆動部付近を示す平断面図である。そして図５は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。また、図６は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す図１の右方向からの縦断面図である。
【００３７】
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及びシリンダ保持板５４が、それぞれ前後側板５０，５１にネジ止め固定されている。シリンダ保持板５４は、シリンダ５３を背後から支持する部材である。シリンダ５３内にはピストン５５が配設され、後述する機構によりピストン５５は図１において左右方向に往復移動する。シリンダ５３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１４１（図３）が設けられており、そのエア吐出口１４１の先端部にチューブ１４２がはめ込まれている。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１４１からチューブ１４２を通って外部に吐出される。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。
【００３８】
底板５２上には１対の保持板８０，８１が立設されている。その保持板８０，８１には４本のロッド軸８７〜９０が支持される。各ロッド軸の一方側端部はネジ部となっており、他端部は抜け止めのため大径部となっている。その大径部の端面にはドライバ等によりネジ締めできるように溝が形成されている。保持板８０，８１のロッド軸取り付け部は、奥側の保持板８０にネジ穴９１が、前側の保持板８１に貫通（嵌合）穴９２が、それぞれ４個所（上下２個所ずつ）形成されている。すなわち、ロッド軸８７〜９０は、前側の保持板８１の嵌合穴９２に差し込まれ、先端ネジ部を奥側の保持板８０のネジ穴９１にネジ止めすることで、前後保持板８０，８１間に固定支持される。各ロッド軸８７〜９０にはガイドコロ８３〜８６がそれぞれ回転可能に装着されている。ガイドコロ８３〜８６は、コロの両側でロッド軸に装着されたＥリングにより、軸方向に位置決めされている。また、ガイドコロ８３〜８６は、図２及び図３から分かるように、軸方向中央部が両側に比べて小径となっており、その小径部周面は、ガイド軸７０の外形（本例では円形断面）に合わせてＲ形状（凹形）に形成されている。なお、ガイドコロ８３〜８６の中央小径部は「Ｖ」字状の形状でも良い。
【００３９】
ガイド軸７０は、上下左右に配置された４つのガイドコロ８３〜８６の間に配置され、ガイドコロ８３〜８６にガイドされて図１，３の左右方向に直線移動可能となっている。上記のネジ穴９１及び嵌合穴９２は、ガイドコロ８３〜８６を装着したロッド軸８７〜９０を取り付けたときに、ガイドコロ８３〜８６とガイド軸７０とが、ガタつくことなく且つ無理なくガイド軸７０が移動できるように、前後の保持板８０，８１に高精度の位置加工がなされている。上記したように、ガイド軸７０をガイドコロ８３〜８６が上下から挟持し、そのガイドコロ８３〜８６はロッド軸８７〜９０に対してＥリングにより軸方向に位置決めされているので、ガイド軸７０が移動するに際して、前後あるいは上下に振れることがなく、精度良く直線移動（本例では水平移動）できるように構成されている。
【００４０】
シリンダ５３の内部に配置されるピストン５５は、ガイド軸７０の先端（図１の左側端部）にロッド７２を介して装着されている。ピストン５５の先端部付近に設けられた溝部には、Ｏリング５６が嵌装されている。そして、ガイド軸７０の後端（図１，３の右側端部）には、ピストンの位置を検知するためのフィラー９４がネジ止め固定されている。フィラー９４を検知するセンサ９５は本例では透過型の光センサを用いており、ガイド軸７０が図１，３の右方向に移動してきて、フィラー９４の先端がセンサ９５の光を遮断すると、後述する駆動モータが停止される。本例では、この位置（図１，３で示す位置）がポンプのホームポジション（ＨＰ）となる。
【００４１】
シリンダ５３及びピストン５５は本例では円筒形である。上記したように、本例では、ガイド軸７０が精度良く直線移動できるように構成されており、したがって、ピストン５５はシリンダ５３内を精度良く往復移動（シリンダに平行移動）するようになっている。ここで、ポンプ機構においては、ピストンの平行動作（直線移動）は必携であるが、ピストンの回転止めも重要である。すなわち本例においては、ピストン５５が回転してしまうと、ガイド軸７０も回転するためにフィラー９４が回転し、センサ９５の検知部に入らずにセンサ本体に衝突してしまう。また、本例では後述するようにベルト駆動方式を採用しており、その駆動ベルトが傾いてしまうために安定しなくなる。
【００４２】
そこで、本実施例においては、ピストン５５が回転しないように構成している。図３〜６に示すように、前後保持板８０，８１の上部の側面に互いに対向するようにレール１００，１０１が設けてある。一方、図６及び図７に示すように、上記ガイド軸７０には駆動アーム１０６が嵌装されている（駆動アーム１０６の上部に設けたガイド軸挿入穴１０６ａにガイド軸７０が貫通されている）。さらに、駆動アーム１０６には、ガイド軸挿入穴１０６ａと直交する方向に軸穴１０６ｂが設けられており、この軸穴１０６ｂに軸１０４がはめ込まれている。その軸１０４は、ガイド軸７０に設けた図示しない貫通穴に圧入されており、軸１０４がガイド軸７０に対して直交するように設けられる。そして、軸１０４の両端部にコロ１０５，１０５が回転可能に装着され、レール１００，１０１上を移動するようになっている。なお、コロ１０５，１０５は、図示しないＥリングにより軸１０４から抜け止めされる。このように、ガイド軸７０に圧入させた軸１０４の両端にコロ１０５，１０５を取り付け、そのコロ１０５，１０５がレール１００，１０１に当接して移動するように構成することによって、ガイド軸７０に装着されているピストン５５の回転が防止される（ピストン５５が回転しようとしても、コロ１０５がレール１００又は１０１に当接することによって回転が防止される）。
【００４３】
次に、ピストン５５を駆動する機構について説明する。
図１，４，５に示されるように、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１１０を備えている。ステッピングモータ１１０のモータ軸にはプーリ１１１が装着固定されている。また、前後側板間に軸支されたドライブ軸１１２にはプーリ１１３が装着固定されており、上記プーリ１１１とプーリ１１３の間に第一駆動ベルト（タイミングベルト）１１５が架設されている。さらに、ドライブ軸１１２には駆動プーリ１１４が装着固定されている。また、ドライブ軸１１２と平行に、前後側板間に軸支されたアイドラ軸１１７にはアイドラプーリ１１８が装着固定されている。そして、上記駆動プーリ１１４とアイドラプーリ１１８の間に第二駆動ベルト（タイミングベルト）１１６が架設されている。
【００４４】
図６及び図７に示すように、ガイド軸７０に連結された駆動アーム１０６の下端部は「コ」の字状に切り欠かれたベルト装着部１０６となっており、第二駆動ベルト１１６の上辺部を間に挟んでベルト固定コマ１１９を駆動アーム１０６のベルト装着部１０６にネジ止めすることにより、第二駆動ベルト１１６に駆動アーム１０６が締結固定される。なお、ベルト固定コマ１１９に設けたネジ貫通穴１１９ａは長穴となっており、ベルト１１６を挟持する際にベルトをしっかりと駆動アーム１０６に押し付けた状態でネジ止めできるようになっている。また、ベルト固定コマ１１９の上面１１９ｂは、タイミングベルトである第二駆動ベルト１１６の内面形状に対応する凹凸形状に形成されており、ベルト締結時のすべりを防止するようになっている。
【００４５】
このような構成において、ステッピングモータ１１０の回転は第一駆動ベルト１１５を介してドライブ軸１１２に伝達され、さらに、ドライブ軸１１２から第二駆動ベルト１１６を介して駆動アーム１０６に伝達され、駆動アーム１０６に連結されたガイド軸７０を軸方向（図１，３，５の左右方向）に移動させる。これにより、ピストン５５がシリンダ５３内を移動する。本例では駆動源としてステッピングモータを用いており、図１，３に示すホームポジション（本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をＨＰ位置に設定している）とシリンダ容積が最小となる圧縮位置（上死点）の間のストローク分だけピストン５５が移動するように、ステッピングモータ１１０のステップ数が設定されている。実際の制御では、電源が投入されると、センサ９５の出力に基づいてホームポジション位置を確認して停止し（ホームポジションに停止し）、その位置を基準として圧縮方向に設定したストローク分だけ移動するようにステッピングモータ１１０が回転し（図１において反時計回り＝モータ正転とする）、次に、同じストローク分だけ戻るようにステッピングモータ１１０が逆回転（図１において時計回り）してホームポジション位置に戻る。このピストン５５の一往復の動作において、エア圧縮，エア吐出，エア吸入の動作が完了する。図８，９に、ピストン５５が圧縮位置に移動した状態の平断面及び縦断面を示す。
【００４６】
図１０は、ピストン５５の先端部を示す部分拡大図である。また、図１１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。
これらの図に示すように、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。
【００４７】
ピストン５５が圧縮方向（図１，３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８，９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の端面）にエア吸入弁を設けても良い。
【００４８】
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。
【００４９】
図３に示すように、エア吐出口１４１が設けられているボス１４３には、エア吐出口１４１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、装置側面に突設された突起部１３７にはめ込まれた軸受１３８と貫通穴１４４とに挿入されて回転可能に支持される。切替軸１３５の一端（図で下端）にはＥリングが装着され、他端側には円板部材１３４（とその円筒部１３４ａ）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１４１に相当する位置には、平板カット部１４０が設けられている。平板カット部１４０は、図１２に示すように、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１４０が図３に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部１４０がエア吐出口１４１を塞ぎ、シリンダ５３内のエアはエア吐出口１４１から出ることはできない。そして、図１２に示すように平板カット部１４０が水平方向を向くと、エア吐出口１４１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１４１から出ることができる。
【００５０】
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１４０の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口１４１の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明する機構により、そのエア吐出口１４１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１４１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。
【００５１】
図４に示すように、ドライブ軸１１２の奥側端部にカム板１３１が固定されている。カム板１３１は、図１３に示すように扇形の形状をしており、外周円弧部１３１ａと直線部１３１ｂとを有している。外周円弧部１３１ａと直線部１３１ｂとの接続部は、後述するカムフォロワ（コロ２４２）の動きを滑らかにするため、Ｒ形状に形成している。
【００５２】
また、図４に示すように、奥側の側板５１の外側面には軸２４０が凸設固定されている。その軸２４０に対し、リンクレバー２４１が回転可能に軸支されている。リンクレバー２４１は図１３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２４２が軸支されている。また、リンクレバー２４１の他方側端部には長穴２４３が形成されている。その長穴２４３には、上記した切替軸１３５の一端に固着された円板部材１３４の端面に突設された係合ピン１３９が遊嵌されている。
【００５３】
リンクレバー２４１と装置筐体との間に引張りスプリング１５７が架設され、コロ２４２をカム板１３１の周面に押し付けるようにリンクレバー２４１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２４２が移動され、リンクレバー２４１が揺動する。そして、リンクレバー２４１の揺動により、係合ピン１３９を介して円板部材１３４が所定の範囲（角度）だけ回動される。本実施例においては、円板部材１３４の回動範囲が９０度となるように、上記カム機構が構成されている。
【００５４】
図１３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状態を示している。このとき、リンクレバー２４１はほぼ水平状態となり、切替軸１３５に設けた平板カット部１４０が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口１４１を閉鎖している（図３の状態）。この状態から、ドライブ軸１１２が図１３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１３の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部１３１ａがコロ２４２に摺動している範囲では（図１４に示す位置までは）、カムフォロワであるコロ２４２の位置が変化しないためリンクレバー２４１は動かず、円板部材１３４も回転しないため、エア吐出口１４１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。
【００５５】
そして、図１４に示す位置からカム板１３１がさらに回転し、コロ２４２が外周円弧部１３１ａから外れる（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２４１が時計回りに回動する。すると、長穴２４３内の係合ピン１３９が押されて円板部材１３４が図中反時計回りに回転される。これによって切替軸１３５（とその平板カット部１４０）が回転し、図１５に示すように、エア吐出口１４１が開放される。コロ２４２が外周円弧部１３１ａから外れて直線部１３１ｂの内側端部１３１ｃまで移動するカム板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１４１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１４１から勢い良くエアが吐出される。
【００５６】
本実施例では、ピストン往復動作におけるカム板１３１の回転角度は約１２６度であり、ホームポジション位置（図１３の位置）から約９２度回転した位置（回転範囲の約３／４位置）からエア吐出口１４１が開き始める。そして、残りの約３４度（回転範囲の約１／４）カム板１３１が回転する間にエア吐出口１４１が完全に開放される。
【００５７】
図１５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。カム板１３１は図１５の状態からさらに図中の反時計回りに回動することはなく、ピストン５５が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で図中時計回りに（すなわち、圧縮工程の時とは逆方向に）回転する。この逆転時に、カム板１３１の直線部１３１ｂによってコロ２４２が押し上げられ、リンクレバー２４１が図１５において反時計回りに回動され、それによって円板部材１３４が図中時計回りに回転してエア吐出口１４１が閉鎖される。エア吐出口１４１が閉鎖された後、外周円弧部１３１ａがコロ２４２に摺動する範囲（図１４から図１３の範囲）では、エア吐出口１４１の閉鎖状態が維持される。
【００５８】
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。従来の、コンプレッサ，エアータンク，電磁弁を備えるエア供給システム（エア供給装置）は、かなり大型のシステムとならざるを得ず、そのエア供給システムを用いる装置も大型のもの（例えば業務用装置）に限られていたが、本発明のエア吐出装置は、従来システムにおけるコンプレッサに代えて小型のエアポンプを用い、その小型エアポンプを搭載する装置本体にピストンと機械的に連結された開閉部材を設けたことにより、従来システムで必須であったエアタンク及び電磁弁を省略することができ、従来比で極めて小型かつ低コストな装置構成とすることが可能となった。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、本発明によるエア吐出装置はその利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、個人あるいはオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。
【００５９】
図１６〜１８は、切替軸１３５を切り替えてエア吐出口１４１の開放と閉鎖を切り替える切替機構の別例を示すもので、上記説明した構成の図４，図１３，図１５にそれぞれ対応するものである。上記説明した構成と重複する部分については説明を省略する。
【００６０】
図１６〜１８に示す構成では、ドライブ軸１１２にギア１３０が固定されている。そのギア１３０に噛み合わされる連結ギア１５０が、奥側側板５１の側面に凸設固定された軸１５２に回転可能に支持されている。連結ギア１５０には、カム板１５１が一体に形成されている。さらに、奥側側板５１の側面に凸設固定された軸１５３にリンクレバー１５４が回転可能に軸支されている。リンクレバー１５４は図１７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１５５が軸支されている。また、リンクレバー１５４の他方側端部には長穴１５６が形成されている。その長穴１５６には、切替軸１３５の一端に固着された円板部材１３４の端面に突設された係合ピン１３９が遊嵌されている。リンクレバー１５４と装置筐体との間に引張りスプリング１５７が架設され、コロ１５５をカム板１５１の周面に押し付けるようにリンクレバー１５４を付勢している。リンクレバー１５４のコロ１５５がカム板１５１の周面に当接し、カム板１５１の回動に従ってコロ１５５が移動され、リンクレバー１５４が揺動する。そして、リンクレバー１５４の揺動により、係合ピン１３９を介して円板部材１３４が所定の範囲（角度）だけ回動される。本例においては、円板部材１３４の回動範囲が９０度となるように、上記カム機構が構成されている。
【００６１】
図１７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状態を示しており、このとき、切替軸１３５に設けた平板カット部１４０が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口１４１を閉鎖している（図３の状態）。この状態から、ドライブ軸１１２が図１７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、ギア１３０が反時計回りに回動し、これによって連結ギア１５０及びカム板１５１は時計回りに回動する。カム板１５１の回転に伴ってコロ１５５がカム板１５１の外周円弧部１５１ａから外れて直線部１５１ｂに移行すると、スプリング１５７の付勢力によってリンクレバー１５４が時計回りに回動し、円板部材１３４が図中反時計回りに回転される。これによって切替軸１３５（とその平板カット部１４０）が回転し、図１８に示すように、エア吐出口１４１が開放される。
【００６２】
図１８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、カムフォロワであるコロ１５５が直線部１５１ｂの内側端部１５１ｃ（図１７）まで達した状態である。カム板１５１は図１８の状態からさらに図中の反時計回りに回動することはなく、ピストン５５が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で図中時計回りに（すなわち、圧縮工程の時とは逆方向に）回転する。この逆転時に、カム板１５１の直線部１５１ｂによってコロ１５５が押し上げられ、リンクレバー１５４が図１８において反時計回りに回動され、それによって円板部材１３４が図中時計回りに回転してエア吐出口１４１が閉鎖される。エア吐出口１４１が閉鎖された後、外周円弧部１５１ａがコロ１５５に摺動する範囲では、エア吐出口１４１の閉鎖状態が維持される。
【００６３】
図１６〜１８に示す構成においても、ピストンと機械的に連結された開閉部材（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。したがって、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。
【００６４】
なお、ピストン５５とカム板１３１，１５１の相対位置を変えればエア吐出タイミング（エア吐出口１４１の開放タイミング）を変更することができる。また、カムの形状を変えることにより、エア圧力を変更することやエア吐出タイミングを変更することも可能である。さらに、エア吐出口１４１を開放させておく時間（開放継続時間）を変えることも可能である。簡単な方法で吐出エアの波形（圧力特性）を変えることができ、エア吐出装置の用途に則した最適化を容易に図ることができる。
【００６５】
図１９，２０は、エア吐出口１４１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１４０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１９（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１４１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１３〜１５あるいは図１７，１８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。
【００６６】
図１９（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は上方に押され、小径部１７１がエア吐出口１４１から外れていることによってエア吐出口１４１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が下方に移動し、小径部１７１がエア吐出口１４１の位置となってエア吐出口１４１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１４１が閉鎖される。
【００６７】
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。そのステッピングモータ１１０の制御を変えることによって、ピストン５５の移動距離を容易に変更可能である。ピストンの移動距離（ストローク）を変更することにより、エアポンプの吐出量や圧力を変えることができる。実際の制御においては、ホームポジション位置を基準として、ステッピングモータ１１０の回転量（ステップ数）をカウントしていくが、そのステップ数を変えることによってピストン５５のストロークを長く（圧力及び吐出量アップ）したり、短く（圧力及び吐出量ダウン）したりすることができる。
【００６８】
また、ステッピングモータ１１０の回転速度を変えることによって圧力を変えることもできる。さらに、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。
【００６９】
なお、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。
【００７０】
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、ガイド軸７０を直線移動（往復移動）させることによりピストン５５を駆動する形態であったが、本第２実施例では、クランク機構を用いてピストンを５５を駆動する形態である。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。
【００７１】
図２１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。また、図２２は、エア吐出装置の側面（エア吐出口１４１と反対側の側面）方向から見た縦断面図で、図２１の右方向から見たものである。また、図２３は平断面図である。そして、図２４はクラッチ軸付近の構成を示す斜視図であり、図２５はクランク軸付近の構成を示す斜視図である。
【００７２】
これらの図に示すように、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２１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１４１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１４１からチューブ１４２を通って外部に吐出されることも同じである。
【００７３】
図２１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２１０が取り付けられている。モータ２１０は、本例ではＤＣサーボモータを用いている。モータ２１０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。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２１０駆動時にウォーム２１２によって回転されるが、後述するスプリングクラッチ２０３が切断された（クラッチが切られた）状態では軸２０２は回転せず、スプリングクラッチ２０３が連結された（クラッチが接続された）ときに軸２０２が回転する。
【００７４】
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。
【００７５】
図２２及び図２４に示すように、前後側板５０，５１間に軸２０２が軸受２０７を介して支持されている。軸２０２には、一回転クラッチであるスプリングクラッチ２０３が装着されている。また、この軸２０２（以下、クラッチ軸と記す）に対してウォームホイール２１３が、連結及び連結解除可能に装着支持されている。すなわち、スプリングクラッチ２０３に通電するとアーマチュア２０４が吸引され、内部にある爪（図示せず）が外れてウォームホイール２１３とクラッチ軸２０２が連結され、クラッチ軸２０２は回転する（モータ２１０駆動時）。クラッチ軸２０２が１回転し、再び爪の位置まで来ると、爪によってスプリングが広げられ、クラッチ軸２０２とウォームホイール２１３との連結が外れ、ウォームホイール２１３は空転する（クラッチ軸２０２は回転しない）。なお、スプリングクラッチ２０３への通電の時間は爪を外すための時間で、本例では１００ｍｓ程度である。
【００７６】
クラッチ軸２０２の前側端部には、クラッチギア２０５が固定ネジ２０６によって装着固定されており、クラッチ軸２０２が回転するとクラッチギア２０５が回転する。クラッチ軸２０２の上方に位置してクランク軸２０１が、クラッチ軸２０２と平行に支持されている。このクランク軸２０１は、前側側板５０と前側側板５０に固定されたスリーブ２１９とに軸受を介して回転可能に支持されている。
【００７７】
図２２及び図２５に示すように、クランク軸２０１の前側端部にはクランクギア２２０が固定ネジ２１４によって装着固定されている。クランク軸２０１の反対側（奥側）端部にはクランク板２１５が装着固定されている。クランク板２１５はクランク軸２０１と一体的に形成しても良い。クランク板２１５にはネジ穴２１５ａが設けられており、ネジ２１８でクランクレバー２１７をベアリング２０７及びカラー２１６を介してクランク板２１５と連結している。
【００７８】
クランクレバー２１７の他端には、図２５に示されるように、ロッド７２がベアリング２０７を介して嵌合され、Ｅリング２０８，２０８及びスペーサ２２７を介して抜け止めされている。ロッド７２は、ピストン５５と連結される部材である（図２３参照）。このようにして、クランク板２１５に対して回転可能に取り付けたクランクレバー２１７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２１において、クランク板２１５がクランク軸２０１を中心に回転すると、軸２０１から偏心して取り付けられたクランクレバー２１７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。
【００７９】
クランク軸２０１の前側端部に装着されているクランクギア２２０（図２２，２５）が１回転するとクランクレバー２１７も１回転し、ピストン５５が１往復する。なお、図２１及び図２３は、ピストン５５がホームポジションに位置する状態を示している。ピストン５５が上死点（シリンダ容積が最小となる圧縮位置）に位置する状態を図２６に示す。
【００８０】
ところで、クランク運動に際してクランクレバー２１７がクランク軸２０１を横切るため、クランク軸２０１は前後側板５０，５１で支持することができない。そこで本実施例では、スリーブ２１９を用いてクランク軸２０１を前側側板５０に片持ち支持させている。本構成では、スリーブ２１９を用いることにより、クランク軸２０１を支える前後軸受（図２２）間の距離を長く取り、安定して支持できるようにしている。
【００８１】
図２５に示すように、クランクギア２２０には複数（本例では３つ）の長穴２２０ａが設けられており、該長穴２２０ａを通してネジ２２６でカム板２２１をクランクギア２２０に固定している。ネジ固定用の穴を長穴とすることにより、カム板２２１の位置を変更することができ、これにより、エアの吐出タイミングを変更可能に構成している。
【００８２】
図２７及び図２８に示すように、前側側板５０の外側（手前側）には、リンクレバー２２２が軸２２４により回転（揺動）可能に軸支されている。細長い板状の部材であるリンクレバー２２２の一方側端部には、カムフォロワとなるコロ２２３が軸支されている。リンクレバー２２２は、側板５０に一端部を係止された付勢部材であるコイルスプリング２２５によって図中時計回り方向の付勢力を与えられており、カムフォロワであるコロ２２３をカム板２２１の端面に当接させている。
【００８３】
このような構成により、クラッチ軸２０２が回転してクラッチギア２０５が図中時計回りに回転すると、クラッチギア２０５に噛み合わされているクランクギア２２０及びクランクギア２２０に固定されたカム板２２１が図中反時計回りに回動する。それに伴い、コロ２２３がカム板２２１の端面に当接しながら転動し、リンクレバー２２２が軸２２４を中心に揺動する。
【００８４】
図２３に示されるように、ボス１４３を貫通して設けられたエア吐出口１４１の開放と閉鎖を切り替える切替軸１３５の端部には円板部材１３４が固定されており、その円板部材１３４の端面に係合ピン１３９が突設されている。図２７，２８に戻り、リンクレバー２２２の他方側端部には、上記係合ピン１３９に係合する係合部２２２ａが形成されており、該係合部２２２ａが係合ピン１３９に係合されている。
【００８５】
図２７は、ピストン５５がホームポジションに位置する状態であり、このとき、カムフォロワであるコロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに当接している。この状態では、上記円板部材１３４の係合ピン１３９は、図２７において右斜め上の角度に位置しており、この状態でエア吐出口１４１は閉鎖されている。カム板２２１が所定の角度だけ回転する範囲では、コロ２２３はカム板２２１の小径円弧部２２１ａを摺動し、エア吐出口１４１の閉鎖状態が維持される。
【００８６】
コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａから外れて直線部２２１ｂに移行することで、コロ２２３が次第に押し上げられ、リンクレバー２２２は図中反時計回りに回動していく。これにより、リンクレバー先端の係合部２２２ａが次第に下方に移動し、係合ピン１３９を押し下げることで、円板部材１３４を図中時計回りに回転させる。そして、図２８に示すように、コロ２２３がカム板２２１の大径円弧部２２１ｃに当接したところが、リンクレバー２２２の最大回動範囲であり、先端の係合部２２２ａが再下端に移動した状態となる。このとき、円板部材１３４の係合ピン１３９は、図２８において右斜め下の角度に位置しており、この状態でエア吐出口１４１は最大開放状態となる。図２８は、ピストン５５が上死点（シリンダ容積が最小となる圧縮位置）に位置する状態を示している。
【００８７】
図２７のホームポジション位置からカム板２２１が回転するとき、コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに摺動している範囲ではエア吐出口１４１の閉鎖状態が維持されるので、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。カム板２２１の回転に伴ってコロ２２３はカム板２２１の大径円弧部２２１ｃに移行するが、コロ２２３が小径円弧部２２１ａから大径円弧部２２１ｃに移動するカム板２２１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１４１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１４１から勢い良くエアが吐出される。
【００８８】
ピストン５５が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で、カム板２２１は図２８の状態からさらに回転し（図中反時計回り）、これによりリンクレバー２２２は逆方向（図中時計回り）に回動してエア吐出口１４１が閉鎖される。このとき、円板部材１３４は、図示しない反時計方向の戻しスプリングによって反時計方向に回転する。コロ２２３がカム板２２１の小径円弧部２２１ａに摺動する範囲では、エア吐出口１４１の閉鎖状態が維持される。なお、本実施例では、クラッチギア２０５とクランクギア２２０は同じ歯数であり、クラッチ軸２０２が１回転するとクランク軸２０１も１回転し、ピストン５５が１往復する。
【００８９】
本第２実施例においては、カム板２２１の形状を変えることにより、エア吐出タイミングを変えることが可能である。また、カム板２２１の角度（回転方向の位置）を変えることによってもエア吐出タイミングを変えることが可能である。上述したように、長穴２２０ａを用いてカム板２２１をクランクギア２２０に固定しているので、カム板２２１の角度の微調整を容易に行なうことができる。
【００９０】
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２９〜図３２を参照して説明する。
図２９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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
図３０は用紙分離ユニット２０を拡大して示す断面図であり、図３１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２９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１４２が嵌装されている。エアーチューブ１４２は、上述したエア吐出装置のエア吐出口１４１（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。
【００９５】
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３２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。
【００９６】
また、図２９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。
【００９７】
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３３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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。上述したように、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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係るエア吐出装置の一実施例を示す、正面方向からの縦断面図である。
【図２】側面方向からの縦断面図である。
【図３】エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。
【図４】駆動部付近を示す平断面図である。
【図５】一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。
【図６】一部部材を省略して示す図１の右方向からの縦断面図である。
【図７】駆動ベルトとガイド軸の連結構成を示す斜視図である。
【図８】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の平断面図である。
【図９】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の縦断面図である。
【図１０】ピストンの先端部を示す部分拡大図である。
【図１１】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１２】開閉部材（切替軸）の一部を示す斜視図である。
【図１３】ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図１４】ピストンの移動途中（エア吐出口閉鎖状態）における切替機構の状態を示す正面図である。
【図１５】ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図１６】切替機構の別例を示すエア吐出装置の部分平断面図である。
【図１７】ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図１８】ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図１９】開閉部材の別例を示すエア吐出装置の部分平断面図である。
【図２０】開閉部材（スライド部材）の一部を示す斜視図である。
【図２１】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２２】そのエア吐出装置の側面方向からの縦断面図である。
【図２３】そのエア吐出装置の平断面図である。
【図２４】エア吐出装置のクラッチ軸付近の構成を示す斜視図である。
【図２５】エア吐出装置のクランク軸付近の構成を示す斜視図である。
【図２６】ピストンが圧縮位置（上死点）に移動した状態の縦断面図である。
【図２７】ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図２８】ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。
【図２９】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３０】用紙分離ユニットを拡大して示す断面図である。
【図３１】用紙分離ユニットの斜視図である。
【図３２】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模式図である。
【図３３】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。
【図３４】従来のエア供給システムの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１４】
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
５５            ピストン
７０            ガイド軸
８３〜８６      ガイドコロ
１００，１０１  レール
１０６          駆動アーム
１１０          ステッピングモータ
１１２          ドライブ軸
１１５          第一駆動ベルト
１１６          第二駆動ベルト
１３１，１５１，２２１  カム板
１３５          切替軸（開閉部材）
１４０          平板カット部
１４１          エア吐出口
１５４，２２２，２４１  リンクレバー
１７０          切替部材（開閉部材）
１５５，２２３，２４２  コロ（カムフォロワ）
２０１          クランク軸
２０２          クラッチ軸
２０３          スプリングクラッチ（一回転クラッチ）
２０５          クラッチギア
２１０          ＤＣサーボモータ
２１２          ウォーム
２１３          ウォームホイール
２１５          クランク板
２１７          クランクレバー
２２０          クランクギア
５００          エア吐出装置
【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】
0005353129.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005353129.tif 000011
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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