(57)【要約】【課題】記録材が封筒の場合に封筒への皺の発生及び画像滲みを低減させると同時に、記録材が普通紙の場合に定着性や画像品質に優れた定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像が記録された記録材５０を加熱ローラ３１及び加圧部材３２の間のニップ部３５を通過させることによりトナー像を記録材に定着させる定着手段３０と、定着手段３０の下流側で前記ニップ部３５よりも加熱ローラ３１側に配置されて定着手段３０との間で記録材５０の搬送経路３４を形成する排出ローラ２３と、定着手段３０と排出ローラ２３との間に配置され、記録材５０の種類に応じて搬送経路３４を加圧部材３２側に変更する搬送経路変更手段４０とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が記録された記録材を加熱ローラ及び加圧部材の間のニップ部を通過させることによりトナー像を記録材に定着させる定着手段と、
前記定着手段の下流側で前記ニップ部よりも加熱ローラ側に配置されて定着手段との間で記録材の搬送経路を形成する排出ローラと、
前記定着手段と排出ローラとの間に配置され、前記記録材の種類に応じて前記搬送経路を前記加圧部材側に変更する搬送経路変更手段とを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記搬送経路変更手段は、前記記録材が封筒、又は普通紙よりも薄い用紙であることを認識したときに前記搬送経路を変更することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記搬送経路変更手段は、前記記録材の先端が前記ニップ部を通過した後に前記搬送経路を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記搬送経路変更手段は、前記記録材を前記排出ローラ側に導くガイドコロを備え、前記ガイドコロが前記加圧部材側に移動可能となっている請求項１〜３のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項５】
前記ガイドコロは、前記加熱ローラと接触する位置に配置され、前記加熱ローラとカウンター方向に回転駆動されることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載の定着装置を備えている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】
本発明は、トナー像を電子写真方式によって用紙等の記録材に転写する複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機等の画像形成装置に組み込まれてトナー像を記録材に定着させる定着装置に関し、特に、記録材が封筒等の場合に封筒等への皺の発生を低減させることが可能な定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、トナー像が形成された記録材を加熱及び加圧して記録材に定着させる定着装置が組み込まれている。定着装置は、相互に接触しながら回転する加熱ローラ及び加圧ローラからなり、これらの間のニップ部間に記録材を通過させることによりトナー像を記録材に定着させる。又、トナー像が定着された記録材をニップ直後の所定位置に搬送、排出させるために排出ローラが加熱ローラ及び加圧ローラの下流側に配置されている。
【０００３】
排出ローラを加熱ローラ側に配置することにより、記録材がニップ部を通過した後にも記録材が加熱ローラに巻き付けられるように接触、もしくは近接して搬送される。このため、加熱ローラの外径を大きくすることなく定着性を向上させることが可能となり、熱容量低減による省エネルギーや高速化に対応でき、しかも記録材のカール癖を抑制する効果があることが知られている。
【０００４】
又、カラー複写機の定着装置においては、加熱ローラとして、アルミニウムや鉄等の芯金上にシリコンゴム等の弾性層を設け、この弾性層上にフッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆した構造となっているが、近年のウォームアップタイム（ＷＵＴ）短縮や省エネルギー化のために弾性層が薄肉化の傾向にある。このように弾性層が薄肉化された加熱ローラ、もしくは従来からのモノクロ複写機のように弾性層を備えていない加熱ローラを用いた定着装置では、封筒を記録材として用いる場合、加熱ローラ及び加圧ローラ間のニップ部で封筒が加熱ローラに沿って搬送される際の表側と裏側との搬送速度が違いが発生する。この搬送速度の違いにより、封筒の後端に向かって徐々にずれが生じ、ずれが後端に溜まってニップ部内で押し潰れるため、皺が発生したり、皺が発生しなくても画像の滲みが発生したりする
【０００５】
定着時における封筒の皺発生に対しては、定着荷重を下げるように切り替えることがなされているが、画像の定着性を確保するという点からは不利となるため、定着温度を上げるもしくは搬送速度を遅くする必要があり、生産性に問題がある。定着荷重を下げるための切替時間が生じることから同様に生産性に問題がある。
【０００６】
さらに、加圧ローラを加熱ローラとは別に駆動して搬送速度を調整し、封筒の表側と裏側の搬送速度の差を小さくすることがなされているが、封筒がニップ部を通過していない状態で常に線速差が生じることから、ローラの寿命を悪化させる問題がある。
【０００７】
封筒を記録材として用いた場合の対策を考慮した従来の構造としては、特許文献１〜３に記載された構造が開発されている。
【０００８】
特許文献１では、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部、ニップ部の上下流の搬送ラインの角度及び定着荷重と記録材の厚みを規定している。
【０００９】
特許文献２では、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部への記録材の進入角度及び排出角度を規定している。
【００１０】
特許文献３では、記録材にトナー像を形成する画像形成部よりも搬送方向下流側の搬送経路を屈曲させ、かつ画像形成部から定着手段及び排出ローラまでの搬送距離を極力短くする構造が記載されている。搬送経路の屈曲により発生する封筒の皺を、定着荷重を軽減することにより低減させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１４０８１９号公報
【特許文献２】特開平１１−２１２３８２号公報
【特許文献３】特開２００７−１０２１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来技術のいずれにおいても、普通紙からなる記録材の場合に、ニップ部通過後も加熱ローラへ巻き付けて定着性を確保すると共に、封筒からなる記録材の場合には、加熱ローラの巻き付け搬送に起因した皺発生及び画像の滲み発生を抑制できないものである。
【００１３】
そこで、本発明は、記録材が封筒の場合に封筒への皺の発生及び画像滲みを低減させると同時に、記録材が普通紙の場合に定着性や画像品質に優れた定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の定着装置は、トナー像が記録された記録材を加熱ローラ及び加圧部材の間のニップ部を通過させることによりトナー像を記録材に定着させる定着手段と、前記定着手段の下流側で前記ニップ部よりも加熱ローラ側に配置されて定着手段との間で記録材の搬送経路を形成する排出ローラと、前記定着手段と排出ローラとの間に配置され、前記記録材の種類に応じて前記搬送経路を前記加圧部材側に変更する搬送経路変更手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
この場合、前記搬送経路変更手段は、前記記録材の先端が封筒、又は普通紙よりも薄い用紙であることを認識したときに前記搬送経路を変更することが好ましい。
【００１６】
又、前記搬送経路変更手段は、前記記録材の先端が前記ニップ部を通過した後に前記搬送経路を変更することが好ましい。
【００１７】
又、前記搬送経路変更手段は、前記記録材を前記排出ローラ側に導くガイドコロを備え、前記ガイドコロが前記加圧部材側に移動可能となっていることが好ましい。
【００１８】
又、前記ガイドコロは、前記加熱ローラと接触する位置に配置され、前記加熱ローラとカウンター方向に回転駆動されることが好ましい。
【００１９】
又、本発明は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、記録材が封筒の場合に封筒への皺の発生及び画像滲みを低減させると同時に、記録材が普通紙の場合に定着性や画像品質に優れた定着装置及び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】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の定着装置が組み込まれるカラー画像形成装置の内部構造を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の定着装置による普通紙への定着動作を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態の定着装置による封筒等への定着動作を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態の定着装置における搬送経路の変更動作を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態の定着装置について図面を用いて説明する。図１は一実施形態の定着装置が組み込まれるカラー画像形成装置の内部構造を示す断面図、図２は本発明の一実施形態の定着装置の正面図、図３は搬送経路変更手段の動作を示す正面図、図４は搬送経路変更手段による搬送経路の変更を説明する正面図である。
【００２３】
カラー画像形成装置１は、本発明の一実施形態の定着装置３が組み込まれる。図１に示すように、カラー画像形成装置１は、装置本体２を備えており、装置本体２の内部に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した複数の感光体ユニット５Ｍ、５Ｃ，５Ｙ，５Ｋと、各感光体ユニット５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋに対応した現像ユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋと、中間転写ユニット７とが設けられている。
【００２４】
中間転写ユニット７は、駆動ローラ１１、従動ローラ１２、テンションローラ１３及びこれらのローラに無端状に掛け渡された中間転写ベルト１０及び複数の一次転写ローラ８Ｍ、８Ｃ，８Ｙ，８Ｋを有している。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１の回転によって移動可能となっている。駆動ローラ１１側には、中間転写ベルト１０をクリーニングするクリーニング装置１４が設けられている。
【００２５】
一次転写ローラ８Ｍ，８Ｃ，８Ｙ，８Ｋは、無端状の中間転写ベルト１０の内部に位置するように各感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋに対応して設けられている。それぞれの一転写ローラ８Ｍ，８Ｃ，８Ｙ，８Ｋは、中間転写ベルト１０を感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋとの間で挟んで中間転写ベルト１０を感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋに押圧する。この押圧により、感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋ上の各色トナー像が中間転写ベルト１０に順次転写されるため、中間転写ベルト１０上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
感光体ユニット５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋは、中間転写ベルト１０の下側に位置した状態で中間転写ベルト１０の移動方向の上流側から順に並んだ状態で配置されている。各感光体ユニット５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋは、感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋと、各感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋの表面を均一に帯電させる帯電器１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｙ，１６Ｋと、各感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋの表面をクリーニングするクリーニングローラ１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｙ，１７Ｋとを備えている。
【００２７】
現像ユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋはそれぞれの感光体ユニット５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ，５Ｋに近接して設けられており、その現像ローラ２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｙ，２１Ｋが感光体ドラム１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｋに対して各色のトナーを供給する。現像ユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋには、装置本体２に設けられたトナー容器２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｙ，２２Ｋから各色のトナーが供給される。
【００２８】
装置本体２の下部には、給紙カセット２６が配置され、給紙カセット２６の給紙口の下流側には、搬送ローラ２７、レジストローラ対２８、二次転写ローラ２９が順に配置されており、これらにより記録材を搬送する記録材搬送路２０が形成されている。又、定着装置３から排出ローラ２３にかけては、記録材搬送路２０に連続した搬送経路３４となっている。二次転写ローラ２９は、従動ローラ１２に対応して配置されており、中間ベルト１０に形成されたフルカラーのトナー像が二次転写ローラ２９に転写され、二次転写ローラ２９から記録材に転写される。
【００２９】
定着装置３は、記録材に転写されたフルカラーのトナー像を加熱加圧して記録材に定着させる。このため、定着装置３は、相互に接触した状態で回転する加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２からなる一対の定着手段３０を備えている。
【００３０】
以上のカラー画像形成装置１によるカラー画像の形成動作を説明する。なお、以下の動作説明において、各色を総称するときは、添字Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを省略する。帯電器１６によって表面が一様に帯電した各感光体ドラム１５に対し、露光ユニット２５による露光が行われ、各感光体ドラム１５の表面に静電潜像が形成される。そして、現像ユニット６によって各感光体ドラム１５上の静電潜像が現像されて各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム１５上のトナー像は、一次転写ローラ８により感光体ドラム１５に押圧されている中間転写ベルト１０に順次転写される。これにより中間転写ベルト１０上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００３１】
一方、給紙カセット２６から記録材が取り出される。取り出された記録材は、搬送ローラ２７によってレジストローラ対２８に搬送される。二次転写ローラ２９は、レジストローラ対２８の下流側で中間転写ベルト１０と接触している。レジストローラ対２８は、中間転写ベルト１０上のトナー像が二次転写ローラ２９に至るタイミングに合わせて記録材を搬送する。このため、中間転写ベルト１０上のフルカラーのトナー像は二次転写ローラ２９により記録材に転写される。その後、記録材は定着装置３に搬送され、定着装置３により加熱加圧されてフルカラーのトナー像が記録材に定着され、搬送経路３４を通過し、排出ローラ２３を経由して装置本体２の外側に排出される。
【００３２】
図２及び図３に示すように、定着装置３は、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２からなる定着手段３０と、排出ローラ２３と、定着手段３０及び排出ローラ２３の間の搬送経路３４に配置された搬送経路変更手段４０とを備えている。
【００３３】
定着手段３０を構成する加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２は、相互に圧接されて記録材５０を挟み込む図４に示すニップ部３５を形成する。加熱ローラ３１の内部には、ヒータ３３が設けられており、ニップ部３５で記録材５０を加熱及び加圧してトナー像を定着する。
【００３４】
加熱ローラ３１は、ＡｌやＦｅ等の良好な熱伝導性を有した金属により円筒状に形成されており、その表面にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンアルコキシビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が離型層としてコーティングされている。加熱ローラ１の外径としては、２０〜４０ｍｍが良好であり、この実施形態では、３０ｍｍの外径となっている。
【００３５】
加圧ローラ３２は、鋼やステンレス等の金属からなるシャフトの周囲にシリコンゴム等の弾性体が射出成形により一体形成され、その表面にＰＦＡチューブ等の離型層が被覆されている。加圧ローラ３２の外径としては、１５〜３５ｍｍが良好であり、その硬度としては、３０〜６０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ（１ｋｇｆ））が良好である。この実施形態では、２５ｍｍの外径、４２°の硬度となっている。
【００３６】
なお、ニップ部３５としては、記録材５０がＡ４サイズの普通紙であり、加圧ローラ３２を１５ｋｇｆの荷重で加熱ローラ３１に圧接した場合、６ｍｍ幅を得ることができる。又、ニップ部３５でのニップ時間は、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を上述したサイズのとき、例えば、Ａ４サイズの普通紙の搬送速度を３００ｍｍ／ｓとした場合、２０ｍｓとなる。
【００３７】
排出ローラ２３は、搬送路３４における定着手段３０の下流側に配置されており、ローラ部材３７及びコロ部材３８を有している。トナー像が定着された記録材５０は、ローラ部材３７及びコロ部材３８の間を搬送されて装置本体２の外側に排出される。排出ローラ２３の全体は、ニップ部３５に対し、加熱ローラ３１側に配置されている。このような排出ローラ２３の配置では、ニップ部３５を通過した後においても記録材５０が加熱ローラ３１に接触した状態で搬送されるため、加熱ローラ３１の熱が記録材５０に充分に伝わって確実で安定した定着を行うことができる。又、その分、加熱ローラ３１の定着温度を低くすることができ、電力消費を抑えることができる。すなわち、ニップ部３５においては、図３のＮ１〜Ｎ２での６ｍｍニップに加えて、Ｎ２〜Ｎ３の接触部分が加わるためである。例えば、Ｎ２〜Ｎ３の接触部分を３ｍｍとした場合、加熱ローラ３１の定着温度を５〜１５℃程度低くすることができる。
【００３８】
搬送経路変更手段４０は、記録材５０の種類に応じて搬送経路３４を加圧ローラ３２側に変更するものである。すなわち、記録材５０が普通紙の場合には、搬送経路３４が図２の矢印Ａで示す方向であるが、記録材５０が封筒あるいは普通紙よりも薄い用紙の場合には、搬送経路３４を図３の矢印Ｂで示すように加熱ローラ３１側に変更するものである。
【００３９】
搬送経路変更手段４０は、搬送経路３４内の記録材５０の上下両側に位置するように配置されたアッパーガイドアーム４１及びロアガイドアーム４２と、ガイドコロ４３とを備えている。
【００４０】
アッパーガイドアーム４１及びロアガイドアーム４２は、それぞれ軸部４５、４６を中心に上下方向に回転可能となっている。ガイドコロ４３は、アッパーガイドアーム４１における加熱ローラ３１側の端部に回転可能に取り付けられている。ガイドコロ４３は、耐熱樹脂等によって形成されており、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２の間を通過した記録材５０に接触して、記録材５０を排出ローラ２３側に導くものである。
【００４１】
このような実施形態において、記録材５０が普通紙の場合、搬送経路変更手段４０のアッパーガイドアーム４１は図２に示すように、上方側（加熱ローラ３１側）に位置しており、ガイドコロ４３は加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を通過した記録材５０に接触して記録材５０を矢印Ａで示すように排出ローラ２３側に導く。すなわち、搬送経路３４が矢印Ａ方向となっており、このときのニップ部３５は、図４で示すように、Ｎ１〜Ｎ２で記録材５０をニップすると共に、Ｎ２〜Ｎ３で接触する。
【００４２】
記録材５０が普通紙以外の封筒や薄い用紙の場合においては、搬送経路変更手段４０のアッパーガイドアーム４１は図３に示すように、軸部４５を中心として時計方向に回転し、そのガイドコロ４３を加圧ローラ３２側に移動させる。このとき、ロアガイドアーム４２もアッパーガイドアーム４１に同期して同方向に回転して加圧ローラ３２側に移動する。これにより、搬送経路３４が矢印Ｂ方向に変更される。このようにガイドコロ４３が加圧ローラ３２側に移動することにより、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を通過した記録材５０が加圧ローラ３２側に押し下げられる。
【００４３】
図３の状態においては、ニップ部３５は、図４で示すように、Ｎ１〜Ｎ２で記録材５０をニップした後、Ｎ２〜Ｎ４で接触する。すなわち、下弧形状のＮ１〜Ｎ２でのニップに続いて上弧形状のＮ２〜Ｎ４での接触部分が記録材５０に作用する。このような上弧形状のＮ２〜Ｎ４の接触部分では、搬送速度のずれを矯正する方向に作用する。このため、記録材５０が封筒のときにおいて、搬送経路３４が矢印Ａの場合には、封筒の表側と裏側との搬送速度が違うため、封筒の後端部に向かって徐々にずれが生じ、このずれが後端部に溜まってニップ部３５で押し潰れて皺が発生したり、画像の滲みが発生することがあるのに対し、搬送経路３４が矢印Ｂの場合には、上弧形状のＮ２〜Ｎ４間の接触部分が搬送速度のずれを矯正するように作用することから皺や画像の滲みの発生を抑制することができる。
【００４４】
以上の作用は、記録材５０が普通紙よりも薄い用紙の場合にも有効である。すなわち、薄い用紙の場合には、ニップ部３５における下弧形状のＮ１〜Ｎ２でのニップで用紙に下弧状の癖がつくが、その後の上弧形状のＮ２〜Ｎ４での接触部分でこの癖を矯正できるためである。
【００４５】
以上の搬送経路変更手段４０による加圧ローラ３２側への搬送経路３４の変更は、記録材５０が封筒や薄い用紙であることを認識したときに行われる。このような認識は、例えば、記録材５０を封筒用や薄い用紙用に切換えるために、そのための給紙カセット２６をセットしたとき、セットされた給紙カセット２６の種類を検出した信号を検出したり、給紙カセット２６を封筒用や薄い用紙用に切換える切換えスイッチからの信号を検出したり、記録材搬送路２０（図１参照）に記録材の種類を検知する検知センサを配置し、この検知センサが検出した記録材種類を信号を検出する等により行うことができる。
【００４６】
この実施形態において、上述したアッパーガイドアーム４１及びガイドコロ４３の加圧ローラ３２側への移動は、記録材５０の先端がニップ部３５を通過した後になされるものである。すなわち、記録材５０が封筒や薄い用紙であることを認識している状態において、記録材５０の先端がニップ部３５に達していないときは、アッパーガイドアーム４１及びガイドコロ４３が上方側に位置して搬送経路３４が矢印Ａとなっているが、封筒等の記録材５０の先端がニップ部３５を通過した後には、アッパーガイドアーム４１及びガイドコロ４３が加圧ローラ３２側に移動するように制御される。これにより、封筒等の記録材５０の先端がニップ部３５を通過したタイミングに合わせて移動することができる。
【００４７】
以上に加えて、この実施形態においては、ガイドコロ４３は、加熱ローラ３１と接触する位置に配置され、この位置で加熱ローラ３１とは、カウンター方向に回転駆動される。すなわち、加熱ローラ３１は、記録材５０の搬送方向である時計方向に回転するが、ガイドコロ４３はカウンター方向となる時計方向に回転駆動される。このようにガイドコロ４３が加熱ローラ３１とカウンター方向に回転することにより、ガイドコロ４３は加熱ローラ３１から記録材５０を分離させるように機能する。これにより、加熱ローラ３１に圧接する分離爪や圧接状態で摺動する分離部材等に比べて加熱ローラ３１への悪影響が小さいため、加熱ローラ３１の寿命に良好に作用することができる。
【００４８】
以上の実施形態では、ロアガイドアーム４２をアッパーガイドアーム４１の移動と同期させて移動させているが、ロアガイドアーム４２に記録材５０を逃がすための凹部や開口を形成することにより、アッパーガイドアーム４１と同期したロアガイドアーム４２の移動をなくしても良い。又、加熱ローラ３１に対して加圧ローラ３２を設けて定着手段３０を形成しているが、加熱ローラ３２に代えて、加圧ベルトを用いても良い。又、アッパーガイドアーム４１からガイドコロ４３を省いても良く、この場合には、アッパーガイドアーム４１の先端部を円弧状とすることにより記録材５０を円滑にガイドすることができる。
【符号の説明】
【００４９】
３…定着装置
２３…排出ローラ
３０…定着手段
３１…加熱ローラ
３２…加圧ローラ
３４…搬送経路
３５…ニップ部
４０…搬送経路変更手段
４３…ガイドコロ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012013875.tif 000005
【図４】
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