(57)【要約】【課題】定着装置の回転体の損傷を少なくし、しかも温度検出部を変形したり、位置ずれを生じさせたりしないようにする定着装置を提供する。【解決手段】互いに圧接されたニップ間に記録媒体を搬送する一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱部と、回転体の温度を検知する非接触温度検知部を備える定着装置であって、温度検知部より回転体の回転方向上流側に、回転体に非接触に配置した防御部材を備え、記録用紙の侵入を阻止する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接されたニップ間に記録媒体を搬送する一対の回転体と、
前記回転体の少なくとも一方を加熱する加熱部と、
前記回転体の少なくとも一方の温度を検知する非接触温度検知部と、
前記温度検知部より前記回転体の回転方向上流側に、前記回転体に非接触に配置した防御部材と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記防御部材は、記録用紙の厚さ以下の間隔を開けて配置す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】
前記ニップ部と前記防御部材の間に記録用紙分離爪を備え、前記防御部材と前記非接触温度検知部の間に前記回転体のクリーニング部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記記録用紙分離爪は、記録用紙先端が記録用紙分離爪に達する直前に前記回転体に接し、記録用紙が回転体から分離した後は、前記回転体から離間するように揺動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記防御部材は、前記ニップ部が回転体の最下方にある場合に、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に１３５°以内に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記防御部材は、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に４５°〜１３５°以内に配置したことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記防御部材は、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に９０°より前後１５°以内に配置したことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれらの機能を複数有する複合機などの画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特にジャム紙によって非接触温度検知部が損傷されないようにする定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置は益々高速化され、必然的に記録用紙が高速搬送され、かつ記録用紙の間隔が狭くなっている。例えば８０枚／分以上の画像形成装置や１００枚／分以上の画像形成装置が開発されている。このような高速の画像形成装置の定着装置では、回転ローラを定着温度に制御するための温度検出部は、回転ローラを傷つけないように非接触温度検知部が使用される。
また回転ローラから記録用紙を分離するための分離爪も回転ローラを傷つけないように、記録用紙の先端が分離爪に到達する直前のみ回転ローラに接し、記録用紙が回転ローラから分離された後は、回転ローラから離間するように揺動制御される。したがって、分離爪の揺動制御は極めて短時間で、高速制御が要求される。
しかしながら、記録用紙が回転ローラに吸着し、また分離爪が制御不良の場合は、記録用紙が分離爪を擦り抜けることがある。そして、記録用紙が温度検出部に衝突して、温度検出部を損傷したり、位置ずれを生じさせたりすることがある。あるいは温度検知部以外の定着装置を形成している部材、例えばクリーニング部材やこれらの支持構造体を損傷し、位置ずれを生じさせる。
特許文献１は、温度検出部より上流側に記録用紙の侵入を阻止する侵入阻止材、又は温度検出部の変形を規制する規制部材を設けることを開示している。
【特許文献１】特開２００５−３４５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この特許文献１により、記録用紙の侵入を阻止し、又は温度検出部の変形を規制することができる。しかしながら、特許文献１においては、分離爪は回転ローラにバネにより圧接されている。分離爪は先端が鋭利に加工されており、かつ回転ローラに圧接されると、回転ローラの表面に擦傷を発生させてしまう。特に高速画像形成装置では、回転ローラの回転速度は速く、そのために回転ローラの表面擦傷は深くなりやすく、回転ローラの寿命を縮める。また回転ローラの擦傷により画像不良を発生させる。またこの特許文献１の温度検出部は回転体に接触する接触式温度検出部であり、高速画像形成装置に対応していない。
本発明は、以上のような問題を解決するものであり、高速画像形成装置において、定着装置の回転体の損傷を少なくし、しかも温度検出部の変形、位置ずれを防止する定着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、互いに圧接されたニップ間に記録媒体を搬送する一対の回転体と、前記回転体の少なくとも一方を加熱する加熱部と、前記回転体の少なくとも一方の温度を検知する非接触温度検知部と、前記温度検知部より前記回転体の回転方向上流側に、前記回転体に非接触に配置した防御部材とを備えるものである。この構成によれば、回転体に巻き付いた記録用紙は防御部材に当接するので、それ以上の侵入を阻止することができる。よって、温度検知部に到達することがない。その結果、温度検知部の損傷または位置ずれを防止することができる。
【０００５】
前記防御部材は、記録用紙の厚さ以下の間隔を開けて前記回転体に非接触に配置することが望ましい。これにより、回転体に巻き付いた記録用紙が防御部材より以上に侵入することがない。
また、前記ニップ部と前記防御部材の間に記録用紙分離爪を備え、前記防御部材と前記非接触温度検知部の間に前記回転体のクリーニング部材を備えることが望ましい。これにより、通常は記録用紙を搬送路に案内することができる。またクリーニング部材を保護することができる。
前記記録用紙分離爪は、記録用紙先端が記録用紙分離爪に達する直前に前記回転体に接し、記録用紙が回転体から分離した後は、前記回転体から離間するように揺動することが望ましい。この構成によれば、回転体の擦傷を最小限にすることができ、高速画像形成装置を実現することができる。
前記防御部材は、前記ニップ部が回転体の最下方にある場合に、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に１３５°以内に配置するとよい。これにより、記録用紙の重力を利用して回転体から剥離することができる。
前記防御部材は、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に４５°〜１３５°以内に配置するとよい。これにより、効果的に記録用紙を回転体から剥離することができる。
前記防御部材は、前記ニップ部より前記回転体の回転方向に９０°より前後１５°以内に配置するとよい。これにより、より効果的に記録用紙を回転体から剥離することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着装置の回転体の損傷を少なくすることができるとともに、温度検出部の変形、位置ずれを防止することができる。これにより、高速画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の一形態実施について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
この画像形成装置は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対してモノクロ画像を形成するものである。この画像形成装置は、図示するように、露光ユニット１、給紙トレイ２、用紙搬送路３、現像器４、感光体５、帯電器６と、クリーナユニット７、転写機構８、定着ユニット９および排紙トレイ１０、その他を備え、これらにより構成される。
【０００８】
露光ユニット１は、図１に示すようにレーザ照射部１１および反射ミラー１２を備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のほかに、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法もある。またこの画像形成装置は、高速印字処理を行うために、複数のレーザ光を利用し、照射タイミングの高速化を低減する手法を採用し、２ビーム手法を採用している。そして、露光ユニット１は、帯電器６によって均一に帯電された感光体５に、入力された画像データに応じて露光することにより、感光体５の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。
現像器４は静電潜像をトナーにより顕像化する。現像器４の後方にトナータンク１３を備え、現像器４にトナーを供給する。トナータンク１３にトナーを補給するためにトナーボトル１４が備えられる。この実施形態の現像器４は感光体５上に形成された静電潜像を黒トナーで顕像化するものであるが、カラーの画像形成装置の場合は、カラートナーが用意される。
【０００９】
帯電器６は、感光体５を形成するドラムの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようにチャージャー型の帯電器が用いられている。これに代えて接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いることもある。
クリーナユニット７は、現像・画像転写後における感光体３上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。
上述の様に感光体５上で顕像化された静電像は、搬送される記録用紙上に転写機構８で、静電像が有する電荷の逆極性の電界が転写機構８から印加される事で、用紙上に転写される。例えば、静電像が（―）極性の電荷を有している時は、転写機構８の印加極性は（＋）極性となる。この画像形成装置の転写機構８は、転写ベルトユニットにより構成され、駆動ローラ１５、従動ローラ１６及び他のローラで架橋され、所定の抵抗値（１×１０9〜１×１０13Ω・cmの範囲）を有する転写ベルト１７が配置される。前記感光体５と転写ベルト１７の接触部１８には前記駆動ローラ１５、従動ローラ１６とは異なった導電性で転写電界を印加する事が可能な弾性導電性ローラ１９が配置されている。この弾性導電性ローラ１９が弾性を有することにより、感光体５と転写ベルト１７が線接触でなく、所定の幅の転写ニップ部２０を形成する。転写ニップ部２０は所定幅を有する面接触となることで、搬送される記録用紙への転写効率の向上を図っている。
【００１０】
更に、転写ベルト１７の転写領域の下流側には搬送される記録用紙が転写領域で印加された電界を除電し、次工程への搬送をスムーズに行う為の除電ローラ２１が転写ベルト１７の背面に配置されている。また、転写ベルト１７のトナー汚れを取り除くクリーニングを行うとともに除電を行う除電機構２２が転写機構８に配置される。前記除電機構２２は画像形成装置を介して接地する手法、若しくは積極的に前記転写電界の極性とは逆極性を印加する手法がある。
【００１１】
転写機構８で用紙上に転写された静電像（未定着トナー）は、定着ユニット９に搬送され、未定着トナーが溶融され用紙上に定着される。定着ユニット９は、加熱ローラ２３、加圧ローラ２４を備えており、図３に示すように加熱ローラ２３の外周には用紙分離爪２５、ローラ表面温度検出部材２６（サーミスタ）、ウェブクリーニング式のローラ表面クリーニング部材２７が配置され、内部には加熱ローラ２３の表面を所定温度（定着設定温度：概ね１６０〜２００℃）に加熱するヒータ２８を有している。
他方、加圧ローラ２４は、ローラの両端部で前記加熱ローラ２３に対し所定圧量で加圧ローラ２４が圧接する事が可能な加圧部材（図示しない）が配置される。さらに加圧ローラ２４の外周には加熱ローラ２３の外周と同様に用紙分離爪２９、ローラ表面クリーニング部材（図示しない）が配置されている。
このような定着ユニット９は、前記加熱ローラ２３と加圧ローラ２４の圧接部３０（定着ニップ部と呼ばれる。）において、搬送される記録用紙上の未定着トナーを加熱ローラ２３の表面温度での溶融と、圧接力で記録用紙上への投鋲作用で未定着トナーを用紙上に定着する。
【００１２】
給紙トレイ２は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、この画像形成装置では、画像形成部の下側に設けられている。この画像形成装置は、高速印字処理を行う事を目的とするため、画像形成部の下方に配置される給紙トレイ２は定型サイズを各々のトレイに５００〜１５００枚収納可能な複数の給紙トレイ２ａ、２ｂ、２ｃを配置している。給紙トレイ２ａはＡ４サイズの記録用紙を収納する。給紙トレイ２ｂはＢ５サイズ、給紙トレイ２ｃはＢ４サイズの記録用紙を収納する。他方、画像形成装置の側面には複数の用紙種類を多量に収納可能な大容量給紙カセット３１、並びに主としてはがきやレターサイズ紙のように不定型サイズの印字等に用いる手差しトレイ３２が配置されている。
排紙トレイ１０は、画像形成装置の手差しトレイ３２とは反対側の側面に配置されているが、排紙トレイ１０に代わって、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）、複数段排紙トレイをオプションとして配置する事も可能な構成となっている。
【００１３】
以上のような構成のほかに、この画像形成装置は、上方に原稿自動送り機構兼原稿押え押え３３を備える。原稿載押え３３は、原稿載置台３４に置かれた原稿を原稿読取面に押し付ける。原稿載置台３４の下方にレーザースキャン機構３５を備え、原稿載置台３４に置かれた原稿を読み取り、電気信号に変換する。原稿自動送り機構兼原稿押え押え３３は、原稿トレイ３６におかれた原稿を自動的に原稿読取部３７に送り、排紙トレイ３８に搬送する。この原稿自動送り機構は、原稿の裏面を読み取るために、原稿反転送り部３９を備えている。
【００１４】
図２は、定着ユニット９の詳細な構造を示す横断面図であり、図３は、縦断面図であり、図３（ａ）は図２において、非接触サーミスタ２６が配置された中央部の断面図である。図３（ｂ）は図２において、接触サーミスタ４１が配置された端部の断面図である。図２、図３に示すように、加熱ローラ２３の内部に非回転にメインヒータ２８とサブヒータ４２が挿入される。メインヒータ２８は図２に示すように、加熱ローラ２３の中央部を加熱し、サブヒータ４２は端部を加熱する。加熱ローラ２３は、メインヒータ２８とサブヒータ４２により内部から加熱されると共に、加熱ローラ２３の外表面に接するように配置された外部加熱ローラ４３によって加熱される。外部加熱ローラ４３の内部に外部加熱用ヒータ４４が非回転に挿入される。
加熱ローラ２３は、モノクロの画像形成装置では鉄のような金属よりなり、必要に応じてチタンやフッ素が表面にコートされる。またカラーの画像形成装置では鉄のような金属体にシリコンゴムを被覆し、更にチタンやフッ素で表面コートされる。外部加熱ローラ４３は、肉薄のローラよりなり、記録用紙搬送入口側の近傍に配置され、加熱ローラ２３を表面から加熱することにより、画像形成装置の立ち上がりを早くする。
【００１５】
加圧ローラ２４は、例えばシリコンゴムに必要に応じて表面コートして形成され、内部に加圧ローラ用ヒータ４５が非回転に挿入される。加圧ローラ用ヒータ４５は、加圧ローラ２４を内部より加熱し、ニップ部の記録用紙の背面側温度を一定に保ち、トナーの投鋲作用を高め、未定着トナーを記録用紙上に定着させる。
なお、図３（ａ）（ｂ）において、記録用紙は、転写機構８よりペーパガイド４６によって定着ユニット９のニップ部３０に搬送される。記録用紙が定着ユニット９のニップ部３０を通過した後、用紙分離爪２５により加熱ローラ２３から分離され、また用紙分離爪２９により加圧ローラ２４から分離される。そして、上側のペーパガイド４７および下側のペーパガイド４８にガイドされて、排紙トレイ１０に向けて、矢印Ａの方向に搬送される。
【００１６】
用紙分離爪２５は、図４に示すように、剥離爪部２５ａと、剥離爪軸部２５ｂが一体的に形成され、加熱ローラ２３と平行に配置した剥離爪支持軸５１に複数個取付けられる。用紙分離爪２５は、図５に示すように、画像形成装置が記録用紙をセンター搬送方式で搬送する場合、剥離爪支持軸５１の長さ方向の中央を真中にして、最小用紙幅（例えば、はがき）より少し狭い間隔で配置した用紙分離爪２５１、２５２と、最大用紙幅（例えば、Ａ３サイズ）より少し狭い間隔で配置した用紙分離爪２５３、２５４と、最もよく使用される用紙幅（例えば、Ａ４サイズ）より少し狭い間隔で配置した用紙分離爪２５５、２５６を備える。
これらの用紙分離爪２５は、図６に示すように、常時はスプリング２５ｃによって加熱ローラ２３から離間する方向に付勢され、剥離爪支持軸５１が加熱ローラ２３に接する方向に回転するときは剥離爪支持軸５１とともに回転するように取付けられる。剥離爪部２５ａの先端が加熱ローラ２３の表面から離間する距離は、剥離爪部２５ａの長さのばらつき、回転ローラ２３の偏芯、剥離爪支持軸５１と用紙分離爪２５の結合箇所のばらつき等を考慮して、剥離爪部２５ａの先端が加熱ローラ２３の表面から確実に非接触となるように離間するように設定され、その間隔は小さい方が望ましい。
【００１７】
図５および図７に示すように、剥離爪支持軸５１の一方の端部に腕木部５２が設けられ、ソレノイド５３が結合される。このソレノイド５３は、記録用紙の搬送タイミングに合わせてオン・オフされる。すなわち、記録用紙が搬送される直前、例えば記録用紙先端が剥離爪部２５ａに到達する１０ｍｍ前にオンになり、剥離爪部２５ａの先端を回転ローラ２３の表面に接触させる。そして、記録用紙先端が剥離爪部２５ａより一定量、例えば剥離爪部２５ａより１０ｍｍ進んだとき、オフになり、スプリング２５ｃによって剥離爪部２５ａを回転ローラ２３から離間させる。ここでは剥離爪部２５ａと記録用紙先端との距離で説明したが、実際には記録用紙の進行速度を考慮して、時間的タイミングによって制御される。
圧接ローラ２４側の用紙分離爪２９も加熱ローラ２３側の用紙分離爪２５と同様に構成され、同様に動作する。
【００１８】
この実施形態の非接触温度検知部２６は、図８に示すように、加熱ローラ２３と対向する面に開口部５６を有する長方形のケース５５により形成される。ケース５５が開口部５６を介して対向する面５７にサーミスタよりなる温度検知部５８が取付けられる。したがって温度検知部５８は加熱ローラ２３からの熱５９を開口部５６を介して受けることができる。ケース５７は長方形部分から延長するようにリード線収納部５９が一体的に形成される。リード線収納部５９は加熱ローラ２３から離れる側に偏平ケースによって形成される。図８はリード線収納部５９の部分を一部だけしか示していないが、開口部５６が加熱ローラ２３の長さ方向の中央部に配置したされるので、加熱ローラ２３の一方の端部まで延長するとよい。なお、このリード線収納部５９に定着装置付近の温度を検知する温度検知部（図示しない）を取付ける。このリード線収納部５９に取付けた温度検知部と、加熱ローラの温度を検知する温度検知部５８との検知温度を比較することにより、定着装置周辺の温度変化を相殺して、加熱ローラ２３の温度を検知している。非接触温度検知部２６の開口部５６の先端は、加熱ローラ２３に対して、この実施形態の画像形成装置で使用することができる最も厚い記録用紙よりも離れるように取付けられる。通常画像形成装置で使用可能な記録用紙は、ＯＨＰ用紙が最も厚く、２００〜２５０μｍであるので、５００μｍ以上の間隔を開けるとよい。しかし２ｍｍ以上開けると、温度検知部５８までの距離が大きくなり、温度検知部５８の感度が低下する。２５０μｍ以下にすると、ＯＨＰ用紙が加熱ローラ２３に巻き付いてきた場合に、非接触温度検知部２６に衝突してしまう。従って、１ｍｍ程度が望ましい。
【００１９】
本発明の定着装置は、非接触温度検知部２６より加熱ローラ２３の回転方向上流側に、防御部材６０を配置したことを特徴としている。更に、防御部材６０は、クリーニング部材２７より上流側に配置する。クリーニング部材２７は、供給側ローラ２７ａに不織布を巻きつけ、押付けローラ２７ｂによって不織布を加熱ローラ２３に押し付け、巻取りローラ２７ｃに巻き取るウエブ式クリーニング部材によって構成される。このクリーニング部材２７は、不織布を加熱ローラ２３に押し付けて、加熱ローラの残留トナーを除去し、清掃する。防御部材６０は例えばステンレス板材のように強固な材質によって形成され、防御部材６０に記録用紙が衝突したときも変形したり、位置ずれを生じたりしないように、かつ加熱ローラ２３に非接触状態に頑丈に取付けられる。防御部材６０は少なくとも非接触温度検知部２６と同等程度の長さを有し、少なくとも加熱ローラ２３の長さと同じ長さを有していることが好ましい。防御部材６０は図９に示すように、先端が鋭利に形成され、先端と加熱ローラ２３の間隔は、この画像形成装置で使用することが可能な最も薄い記録用紙よりも小さくなるように取付けられる。最も薄い記録用紙は、例えばジアゾに使用される二次原紙であり、６０μｍ程度である。しかし加熱ローラ２３の定着温度時の熱膨張分、偏芯量および防御部材６０の取付け誤差などを考慮して、取付ける必要がある。従って、６０μｍ以下になるように取付けられる。６０μｍ以上の間隔で取付けた場合は、防御部材６０によってジアゾ二次原紙の通過を阻止することができない。
【００２０】
そして、この防御部材６０は、図９に示すように、圧接ローラ２４との圧接部（ニップ部）が最下方にあり、この点を基準点（０°）として、加熱ローラ２３の回転軸中心に対して１３５°以内に取付ける。
０°〜４５°の範囲では、記録用紙の自重により加熱ローラ３から落下する力が働くが、ニップ部で記録用紙を加熱ローラ２３に押し付けた力の方が大きく、従ってその巻付き力は、剥離力より大きい。そのため０°〜４５°の範囲に防御部材６０を配置する場合は、記録用紙の進入を阻止する作用は弱い。
４５°〜９０°の範囲では、記録用紙の自重により加熱ローラ２３から落下する力は、角度が増加するほど大きくなり、巻き付き力は、記録用紙が加熱ローラ２３から落下する力より大きいかほぼ同等である。従ってこの範囲では角度が増加するほど、記録用紙の重力作用が大きくなり、加熱ローラ２３から落下する力は大きくなる
９０°〜１３５°の範囲では、巻き付き力より、剥離力の方が大きくなる。この範囲では角度が増加するほど、記録用紙の重力作用が小さくなり、加熱ローラ２３からの剥離力は小さくなる。
１３５°〜１８０°の範囲では、巻き付き力の方が、剥離力より大きくなる。この範囲では角度が増加するほど、記録用紙の重力作用が小さくなり、加熱ローラ２３からの剥離力は小さくなる。
以上のように本発明によれば、加熱ローラ２３に記録用紙が巻き付いた場合も防御部材６０によって、それ以上の進入を阻止することができ、非接触温度検出部２６およびクリーニングユニット２７の保護をすることができる。
以上の説明を図１０にまとめて示す。
以上の結果から、防御部材６０は、ニップ部より回転体の回転方向に１３５°以内に配置するのが好ましく、更には４５°〜１３５°以内に配置するとよく、さらに９０°より前後１５°以内に配置とよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】定着ユニットの構造を示す横断面図である。
【図３】定着ユニットの構造を示す縦断面図である。
【図４】用紙分離爪を示す図である。
【図５】用紙分離爪の取付け状態を説明する図である。
【図６】用紙分離爪を説明する図である。
【図７】加熱ローラおよび加圧ローラと用紙分離爪を説明する図である。
【図８】費接触温度検出部を示す斜視図である。
【図９】加熱ローラと記録用紙の巻き付き状態を説明する図である。
【図１０】加熱ローラに記録用紙が巻き付いた場合の巻き付き力と剥離力の関係図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１    露光ユニット
５    感光体
９    定着ユニット
２３  加熱ローラ
２４  加圧ローラ
２５  用紙分離爪
２６  非接触サーミスタ
２７  クリーニングユニット
４１  接触サーミスタ
２８  メインヒータ
４３  外部加熱ローラ
６０  防御部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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