(57)【要約】【課題】熱源の暴走時にそれを迅速に検知して熱源への給電を確実に遮断して重大な損害を回避することができる定着装置を提供すること。【解決手段】加熱部材として懸架されていないエンドレスベルト２５の外側にサーモカット２６を配置するとともに、エンドレスベルト２５の内側にヒータ（熱源）２８を配置し、エンドレスベルト２５とこれに当接する加圧ローラ（加圧部材）間に形成される定着ニップを通過する用紙に担持されたトナー像を前記ヒータ２８によって加熱して用紙に定着し、サーモカット２６がヒータ２８の暴走を検知するとヒータ２８への給電を遮断するよう構成された定着装置において、エンドレスベルト２５の内側にバイメタル（熱変形部材）３３を配置し、ヒータ２８が暴走するとバイメタル３３が変形してエンドレスベルト２５をサーモカット２６側に押し上げ、該エンドレスベルト２５をサーモカット２５に近づけるよう構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材として懸架されていないエンドレスベルトの外側にサーモカットを配置するとともに、エンドレスベルトの内側に熱源を配置し、エンドレスベルトとこれに当接する加圧部材間に形成される定着ニップを通過する用紙に担持されたトナー像を前記熱源によって加熱して用紙に定着し、前記サーモカットが熱源の暴走を検知すると熱源への給電を遮断するよう構成された定着装置において、
前記エンドレスベルトの内側に熱変形部材を配置し、前記熱源が暴走すると前記熱変形部材が変形してエンドレスベルトをサーモカット側に押し上げ、該エンドレスベルトをサーモカットに近づけるようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱変形部材を、前記エンドレスベルトを挟んで前記サーモカットに対向する位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱変形部材を、前記エンドレスベルトを挟んで前記サーモカットの非対向位置に複数配置したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱変形部材をバイメタルで構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何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】
本発明は、加熱部材であるエンドレスベルトとこれに当接する加圧部材間に形成される定着ニップを通過する用紙に担持されたトナー像を熱源によって加熱して用紙に定着する定着装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、用紙を画像形成部に給送し、画像形成部において像担持体上に形成されたトナー像を用紙等の記録材上に転写した後、該トナー像を定着装置によって記録材に定着するプロセスを経て画像が形成されるが、近年、画像形成装置には省エネルギーの観点から更なるウォームアップ時間の短縮が求められている。
【０００３】
ウォームアップ時間の短縮には定着装置の加熱手段の低熱容量化が必須となるが、加熱手段を低熱容量化するとその昇温速度が速くなるため、ヒータ暴走時においてのみ該ヒータへの給電を遮断することが至難となる。
【０００４】
ヒータの暴走を早く検知するために、特許文献１には、定着ローラに対向させて高熱伝導性の熱集中部材を配置し、この熱集中部材に暴走防止装置を備えるよう構成する提案がなされている。
【特許文献１】特開２００６−０３０９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加熱部材として懸架されていないエンドレスベルトを用いた定着装置においてヒータが暴走した場合には、局所的な温度差によってエンドレスベルトの熱膨張が不均一となり、該エンドレスベルトにへこみが生じてしまう。エンドレスベルトに局部的なへこみが生じると、該エンドレスベルト表面と暴走検知部材とが離れてしまい、ヒータの暴走の検知が遅れてしまうという問題が発生する。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、熱源の暴走時にそれを迅速に検知して熱源への給電を確実に遮断して重大な損害を回避することができる定着装置とこれを備えた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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、加熱部材として懸架されていないエンドレスベルトの外側にサーモカットを配置するとともに、エンドレスベルトの内側に熱源を配置し、エンドレスベルトとこれに当接する加圧部材間に形成される定着ニップを通過する用紙に担持されたトナー像を前記熱源によって加熱して用紙に定着し、前記サーモカットが熱源の暴走を検知すると熱源への給電を遮断するよう構成された定着装置において、前記エンドレスベルトの内側に熱変形部材を配置し、前記熱源が暴走すると前記熱変形部材が変形してエンドレスベルトをサーモカット側に押し上げ、該エンドレスベルトをサーモカットに近づけるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱変形部材を、前記エンドレスベルトを挟んで前記サーモカットに対向する位置に配置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱変形部材を、前記エンドレスベルトを挟んで前記サーモカットの非対向位置に複数配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記熱変形部材をバイメタルで構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の画像形成装置は、請求項１〜４の何れかに記載の定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱源の暴走による局所的な温度差によってエンドレスベルトに部分的なへこみが生じても、熱変形部材が変形してエンドレスベルトをサーモカット側に押し上げ、該エンドレイベルトがサーモカットに近づけられるため、サーモカットが熱源の暴走を時間遅れなく迅速に検知して熱源への給電を確実に遮断することができ、熱源の暴走による重大な損害が回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザープリンタの側断面図である。
【００１５】
図示のレーザープリンタ１においては、箱状の本体（筐体）２の上面の中央部に、傾斜した凹状の排紙トレイ３が設けられている。そして、本体２の前面（図１の右側が前方）上部には開閉可能な手差しトレイ４が設けられており、この手差しトレイ４とその奥の本体２内に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラ５は手差し給紙部６を構成している。
【００１６】
而して、レーザープリンタ１は、本体２内に設けられた搬送路Ｌに沿って記録材である用紙Ｐを搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙Ｐに画像を形成するものであって、前記搬送路Ｌは、側面視略Ｌ字状を成して前記排紙トレイ３へと延びている。
【００１７】
又、レーザープリンタ１は、本体２の下部に設けられたカセット給紙部７と、該カセット給紙部７上方の本体２内の略中央部に設けられた画像形成部８と、該画像形成部８の後方に配された定着装置９と、該定着装置９上方の本体２上面に設けられた凹状の排紙部１０を備えている。
【００１８】
上記カセット給紙部７は、上面が開放された矩形箱状の給紙カセット１１内に複数枚の用紙Ｐを積層収容するとともに、給紙カセット１１内の用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙Ｐを１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラ１３とリタードローラ１４を備えており、搬送路Ｌには、送り出された用紙Ｐを一時待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８へと供給するレジストローラ対１５が設けられている。
【００１９】
前記画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙Ｐに画像を形成するものであって、本体２内の略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム１６と、その周囲に配置された帯電器１７、現像手段である現像装置１８、転写手段である転写ローラ１９及びクリーニング装置２０と、これらの上方に配置されたレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）２１、トナーホッパー２２等を備えている。
【００２０】
又、前記定着装置９は、画像形成部８において用紙Ｐに転写されたトナー像を当該用紙Ｐに定着させるためのものであって、その構成の詳細は後述する。
【００２１】
前記排紙部１０は、定着装置９においてトナー像が定着された用紙Ｐを本体２外へと排出するためのものであって、搬送路Ｌの末端に設けられた排紙ローラ対２３と、搬送路Ｌを搬送される用紙Ｐを前記排紙ローラ対２３へと案内する縦リブ状の複数の搬送ガイドリブ２４及び本体２外へと排出される用紙Ｐを積載するための前記排紙トレイ３を備えている。
【００２２】
次に、以上の構成を有するレーザープリンタ１の画像形成動作について説明する。
【００２３】
例えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザープリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部８においては、感光ドラム１６が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器１７によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザー光がレーザースキャナユニット２１から出力されて感光ドラム１６上に照射されると、該感光ドラム１６上には静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像装置１８によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。
【００２４】
ところで、カセット給紙を行う場合、カセット給紙部７の給紙カセット１１内に収容された用紙Ｐは、ピックローラ１２によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、フィードローラ１３とリタードローラ１４によって１枚ずつ分離されてレジストローラ対１５へと搬送される。
【００２５】
レジストローラ対１５においては、用紙Ｐは、一時待機状態とされた後、感光ドラム１６上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部８へと供給される。
【００２６】
画像形成部８においては、感光ドラム１６と転写ローラ１９との間の転写ニップへと供給された用紙Ｐは、転写ローラ１９によって感光ドラム１６に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム１６上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、この定着装置９において加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙Ｐへのトナー像の転写後に感光ドラム１６の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置２０によって除去される。
【００２７】
而して、定着装置９にて表面にトナー像が定着された用紙Ｐは、搬送路Ｌを上方へと搬送されて搬送ガイドリブ２４に沿って排紙ローラ対２３へと導かれ、排紙ローラ対２３によって本体２上部の排紙トレイ３に排出されて積載され、一連の画像形成動作が完了する。
【００２８】
尚、ユーザーが手差しで給紙する場合には、手差し給紙部６の手差しトレイ４上にセットされた用紙Ｐが給紙ローラ５によってレジストローラ対１５へと供給され、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙Ｐに画像が形成される。
【００２９】
［定着装置］
次に、前記定着装置９の実施の形態について説明する。
【００３０】
＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置の横断面図、図３（ａ），（ｂ）は同定着装置の部分正断面図、図４（ａ），（ｂ）はバイメタル非動作時と動作時のガイド部材の状態を示す部分斜視図である。
【００３１】
本実施の形態に係る定着装置９は、図２に示すように、加熱部材として懸架されていない薄肉円筒状のエンドレスベルト２５を備えており、このエンドレスベルト２５の外側にはサーモカット２６が配置されている。
【００３２】
又、エンドレスベルト２５の内側中央部には、該エンドレスベルト２５の長手方向（図３の左右方向）に長いプレート状のバックアップ部材２７が垂直に配置されるとともに、該バックアップ部材２７の左右両側には熱源としてのヒータ２８がエンドレスベルト２５の長手方向に沿って互いに平行に配設されている。そして、バックアップ部材２７の下端には、エンドレスベルト２５の内周面に摺接して該エンドレスベルト２５をガイドする円弧曲面状のベルトガイド２９が取り付けられている。
【００３３】
ここで、上記エンドレスベルト２５は、厚さ３０〜８０μｍのＳＵＳやＮｉ等の金属層を基材とし、その上に厚さ２００〜５００μｍのシリコーン系のゴム層と厚さ３０μｍのフッ素樹脂から成る離型層を形成することによって構成されている。又、前記バックアップ部材２７の材質にはＳＵＳが用いられ、その表面には、前記ヒータ２８からの光を反射するようアルミニウム等の反射板又は反射皮膜が形成されている。更に、熱源としての前記ヒータ２８にはハロゲンランプやカーボンランプが用いられる。
【００３４】
他方、エンドレスベルト２５の下方には加圧ローラ３０が回転可能に配されており、この加圧ローラ３０は、間にエンドレスベルト２５を挟んで前記ベルトガイド２９に押圧されてエンドレスベルト２５との間に定着ニップを形成しており、不図示の駆動手段によって図２の矢印方向（反時計方向）に所定の速度で回転駆動される。
【００３５】
ところで、本実施の形態においては、エンドレスベルト２５の内側に配された前記バックアップ部材２７の長手方向中央上端のエンドレスベルト２５を挟んでサーモカット２６に対向する位置には、下方が開口するチャンネル状のホルダ３１に取り付けられた円弧状のガイド部材３２が上下動可能に配されている。即ち、図４に示すように、ホルダ３１がバックアップ部材２７の上端に上方から嵌め込まれることによって、これに取り付けられガイド部材３２がバックアップ部材２７に上下動可能に保持されている。そして、ホルダ３１には熱変形部材であるバイメタル３３が通され、このバイメタル３３は、バックアップ部材２７の上面に載置され、非動作時にはその長手方向両端が上方に向かって斜めに広がるように屈曲している。
【００３６】
以上のように構成された定着装置９においては、前述のように加圧ローラ３０が不図示の駆動手段によって図２の矢印方向に回転駆動されると、これに当接するエンドレスベルト２５が図２の矢印方向（時計方向）に従動回転する。又、ヒータ２８は不図示の電源からの通電によって発熱し、エンドレスベルト２５を内側から所定の定着温度に加熱する。
【００３７】
而して、画像形成プロセスによって前述のようにトナー像が転写された用紙Ｐがエンドレスベルト２５と加圧ローラ３０との間の定着ニップに挟持されて通過すると、トナー像が加熱及び加圧されて用紙Ｐ上に定着される。
【００３８】
ここで、ヒータ２８が正常に動作している場合には、エンドレスベルト２５の温度は所定の定着温度に維持されているため、バイメタル３３は動作せず、図３（ａ）に示すようにガイド部材３２はエンドレスベルト２５に対して非接触状態を維持しており、両者間には所定の隙間が形成されている。又、前記サーモカット２６とエンドレスベルト２５との距離Ｌ１は、ヒータ２８が暴走してエンドレスベルト２５が異常昇温した場合には、このことを検知することが可能な値に設定されている。
【００３９】
ところが、前述のように加熱部材として懸架されていないエンドレスベルト２５を用いた定着装置９においては、ヒータ２８が暴走した場合には、局所的な温度差によってエンドレスベルト２５の熱膨張が不均一となり、該エンドレスベルト２５にへこみが生じてしまう。そして、エンドレスベルト２５に局部的なへこみが生じると、該エンドレスベルト２５の表面とサーモカット２６とが離れてしまい、ヒータ２８の暴走の検知が遅れてしまうという問題が発生する。
【００４０】
然るに、本実施の形態では、ヒータ２８が暴走してエンドレスベルト２５が異常昇温すると、バイメタル３３が動作して図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように反転する。すると、ホルダ３１を介してバックアッブ部材２７に上下動可能に保持されたガイド部材３２が上動してエンドレスベルト２５に当接し、該エンドレスベルト２５をサーモカット２６側に押し上げて該エンドレイベルト２５をサーモカット２６に近づける。このため、エンドレスベルト２５とサーモカット２６との距離Ｌ２が小さくなり（Ｌ２＜Ｌ１）、サーモカット２６がヒータ２８の暴走を時間遅れなく迅速に検知してヒータ２８への給電を確実に遮断するため、ヒータ２８の暴走による重大な損害が回避される。
【００４１】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る定着装置を図５（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。尚、図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す部分正断面図であり、本図においては図３（ａ），（ｂ）に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態は、共通のホルダ３１に取り付けられた２つのガイド部材３２をエンドレスベルト２５を挟んでサーモカット２６の非対向位置（長手方向においてサーモカット２６の両側位置）に配置するとともに、ホルダ３１にバイメタル３３を通してバックアップ部材２７の上面に載置したことを特徴としており、他の構成は実施の形態１のそれと同じである。
【００４３】
而して、本実施の形態においても、ヒータ２８が正常に動作している場合には、エンドレスベルト２５の温度は所定の定着温度に維持されているため、バイメタル３３は動作せず、図５（ａ）に示すようにガイド部材３２はエンドレスベルト２５に対して非接触状態を維持しており、両者間には所定の隙間が形成されている。
【００４４】
そして、ヒータ２８が暴走してエンドレスベルト２５が異常昇温すると、バイメタル３３が動作して図５（ｂ）に示すように反転する。すると、ホルダ３１を介してバックアッブ部材２７に上下動可能に保持されたガイド部材３２が上動してエンドレスベルト２５に当接し、該エンドレスベルト２５をサーモカット２６側に押し上げて該エンドレイベルト２５をサーモカット２６に近づけため、サーモカット２６がヒータ２８の暴走を時間遅れなく迅速に検知してヒータ２８への給電を確実に遮断し、ヒータ２８の暴走による重大な損害が回避される。
【００４５】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３に係る定着装置を図６（ａ），（ｂ）、図７及び図８に基づいて説明する。
【００４６】
図６（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す横断面図、図７は同定着装置の部分正断面図、図８はバイメタルの取付構造を示す斜視図であり、これらの図においては図２〜図４に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００４７】
本実施の形態は、ヒータ２８の暴走時にはバイメタル３３の熱変形によって該バイメタル３３自身がエンドレスベルト２５に当接してこれを押し上げ、該エンドレスベルト２５をサーモカット２６に近づけるようにしたことを特徴としている。
【００４８】
ここで、バイメタル３３は、図８に示すように、ホルダ３１の上部に固着された三角柱状のベース３４の斜面にその基部が取り付けられており、ホルダ３１をバックアップ部材２７の長手方向中央上部に嵌合することによって、図７に示すように、エンドレスベルト２５を挟んでサーモカット２６に対向する位置に配置されている。
【００４９】
而して、ヒータ２８が正常に動作している場合には、エンドレスベルト２５の温度は所定の定着温度に維持されているため、バイメタル３３は動作せず、該バイメタル３３は、図６（ａ）に示すように弓状に湾曲してエンドレスベルト２５に対して非接触状態を維持しており、両者間には所定の隙間が形成されている。
【００５０】
そして、ヒータ２８が暴走してエンドレスベルト２５が異常昇温すると、バイメタル３３が熱変形して図６（ｂ）に示すように反転して逆方向に湾曲する。すると、バイメタル３３は、図６（ｂ）に示すように、エンドレスベルト２５に当接し、該エンドレスベルト２５をサーモカット２６側に押し上げて該エンドレイベルト２５をサーモカット２６に近づけため、サーモカット２６がヒータ２８の暴走を時間遅れなく迅速に検知してヒータ２８への給電を確実に遮断し、ヒータの２８暴走による重大な損害が回避される。
【００５１】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４に係る定着装置を図９（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。尚、図９（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態４に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す部分正断面図であり、本図においては図７に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態は、２つのバイメタル３３をエンドレスベルト２５を挟んでサーモカット２６の非対向位置（長手方向においてサーモカット２６の両側位置）に配置したことを特徴としており、他の構成は実施の形態３のそれと同じである。
【００５３】
而して、本実施の形態においても、ヒータ２８が正常に動作している場合には、エンドレスベルト２５の温度は所定の定着温度に維持されているため、バイメタル３３は動作せず、図９（ａ）に示すようにバイメタル３３はエンドレスベルト２５に対して非接触状態を維持しており、両者間には所定の隙間が形成されている。
【００５４】
そして、ヒータ２８が暴走してエンドレスベルト２５が異常昇温すると、バイメタル３３が熱変形して図９（ｂ）に示すように反転して逆方向に湾曲するため、エンドレスベルト２５がバイメタルによって押し上げられてサーモカット２６に近づけられる。このため、サーモカット２６がヒータ２８の暴走を時間遅れなく迅速に検知してヒータ２８への給電を確実に遮断し、ヒータ２８の暴走による重大な損害が回避される。
【００５５】
尚、本実施の形態では、本発明をレーザープリンタとこれに備えられた定着装置に適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタの他、複写機やファクシミリ或いはこれらの複合機等の他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた定着装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００５６】
又、以上の実施の形態では、熱変形部材としてバイメタルを用いたが、その他形状記憶合金等を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る画像形成装置（レーザープリンタ）の側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の横断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る定着装置の部分正断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はバイメタル非動作時と動作時のガイド部材の状態を示す部分斜視図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す部分正断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す横断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る定着装置の部分正断面図である。
【図８】バイメタルの取付構造を示す斜視図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態４に係る定着装置のヒータ正常時とヒータ暴走時の状態を示す部分正断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１          レーザープリンタ（画像形成装置）
２          プリンタ本体
３          排紙トレイ
４          手差しトレイ
５          給紙ローラ
６          手差し給紙部
７          カセット給紙部
８          画像形成部
９          定着装置
１０        排紙部
１１        給紙カセット
１２        ピックローラ
１３        フィードローラ
１４        リタードローラ
１５        レジストローラ対
１６        感光ドラム（像担持体）
１７        帯電器
１８        現像装置
１９        転写ローラ
２０        クリーニング装置
２１        レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）
２２        トナーホッパー
２３        排紙ローラ対
２４        搬送ガイドリブ
２５        エンドレスベルト（加熱部材）
２６        サーモカット
２７        バックアップ部材
２８        ヒータ（熱源）
２９        ベルトガイド
３０        加圧ローラ（加圧部材）
３１        ホルダ
３２        ガイド部材
３３        バイメタル（熱変形部材）
３４        ベース
Ｌ          搬送路
Ｌ１，Ｌ２  サーモカットとエンドレスベルト間の距離
Ｐ          用紙
【図１】
2009271324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009271324.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009271324.tif 000008
【図７】
2009271324.tif 000009
【図８】
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【図９】
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