(57)【要約】【課題】帯電性能を損なうことなく、簡易な構成でもって帯電時の放電生成物の生成を低減して良好な帯電を行うことができる帯電装置等を提供する。【解決手段】帯電装置（１，１Ｂ）は、回転する像担持体（２１）の被帯電面に接触するように設置されるとともに帯電用電圧が印加される接触帯電部材（３）と、この接触帯電部材と当該被帯電面の間に形成される放電領域（Ｅ１，Ｅ２）の一部に介在するように設置される半導電性の放電制御部材（５，５Ｂ）と、放電制御部材にその制御部材を所定の電位状態に保持するための電位保持用電圧を印加する電源装置（６）等を備えている。【選択図】図２
2008116741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体の被帯電面に接触するように設置されるとともに帯電用電圧が印加される接触帯電部材と、
この接触帯電部材と前記像担持体の被帯電面の間に形成される放電領域の一部に介在するように設置される半導電性の放電制御部材と
を備えていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記放電制御部材に、その制御部材を所定の電位状態に保持するための電位保持用電圧を印加する電源装置を備えている請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記電源装置における前記電位保持用電圧の条件を、環境状況、経時状況、帯電状況及び画像状況の少なくとも１つの情報に基づいて制御する制御手段を備えている請求項２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記接触帯電部材が前記像担持体の被帯電面に接触して回転する帯電ロールであり、
かつ、前記放電制御部材がその帯電ロールと前記像担持体の被帯電面との距離が当該像担持体の回転方向に移動するにつれて漸減する側の放電領域に設置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項５】
回転する像担持体をその被帯電面に接触して設置されるとともに帯電用電圧が印加される接触帯電部材を介して帯電させる帯電装置として、請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電装置を用い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、像担持体を帯電させる接触帯電方式の帯電装置と、その帯電装置を用いるプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式等を適用したプリンタ等の画像形成装置においては、回転する感光体等の像担持体の被帯電面を帯電させる帯電装置として、その像担持体の被帯電面に帯電用電圧が印加されるロール形態等の接触帯電部材を接触させることにより帯電を行う接触帯電方式の帯電装置を使用するものがある。この帯電装置によれば、像担持体の被帯電面と接触帯電部材の間に形成される微小な空隙において空隙放電が発生し、これにより像担持体の被帯電面に電荷が一様に蓄積してその被帯電面が所定の電位に帯電される。
【０００３】
ところが、このような接触帯電方式の帯電装置では、一般に、その帯電時における空隙放電の際に窒素酸化物等の放電生成物が生成され、その放電生成物が像担持体の被帯電面に付着することにより最終的に得られる画像の品質を低下させてしまうことがある。
【０００４】
例えば、特に高湿の環境下では、像担持体の被帯電面に付着した放電生成物に空気中の水分が吸着して電気抵抗が低い状態になり、その被帯電面の表面抵抗も低下させられる。このため、像担持体における静電潜像部分である画像部とその非画像部の間で電荷の移動が起こりやすくなって被帯電面の電位状態が変動し（例えば画像部の電位（潜像電位）と非画像部の電位（背景変動）の各電位が変動したり、その両者の電位差が小さくなる）、この結果、その潜像が現像されて得られる画像（未定着トナー像）やその画像が用紙等に転写されて得られる最終画像の濃度が低下することがある。
【０００５】
そこで、従来においても、このような放電生成物の付着に起因して発生する不具合を解消する対策として、像担持体に接触して回転する帯電ロールをケーシング部材で囲み、そのケーシング部材の一端部と像担持体との間に形成される導入口から低酸素気体供給装置の低酸素気体をケーシング部材内に導入するとともに、そのケーシング部材の他端部と像担持体との間に形成される排気口から上記導入した低酸素気体を排気するようにした帯電装置やそれを用いた画像形成装置が知られている（特許文献１）。
【０００６】
なお、上記放電生成物の付着に起因して発生する不具合を解消することに着目したものではないが、接触帯電部材に振動電圧を印加した場合における感光体の表面の削れ量を少なくして感光体の寿命を延ばすことを目的とした帯電装置として、絶縁性の放電規制部材の一部を、接触帯電部材と感光体等の像担持体の間に形成される放電領域の一部に挿入するようにしたものが知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３０１９５７号公報
【特許文献２】特開平９−２１８５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の特許文献１に示される帯電装置では、低酸素の気体をケーシング内に導入して排気することにより、そのケーシング部材内の帯電ロールと像担持体の間の放電領域を低酸素気体で充満させて放電現象に伴う放電生成物の発生を低減させるようにしているが、気体格納部、供給パイプ及び供給口を有する低酸素気体供給装置を新たに設置する必要があり、その分、帯電装置の構成が大掛かりなものになってしまう。ちなみに、この帯電装置では、ケーシング部材の設置により、像担持体と帯電ロールの間の放電領域の放電量などを調整することを行っておらず、あくまで低酸素気体を放電領域に効率よく取り込んで低酸素気体への換気性を高めることにより放電現象に伴う放電生成物の発生を低減しているにすぎない。
【０００８】
また、特許文献２における帯電装置では、放電領域の一部に絶縁性の放電規制部材が挿入されるため、その絶縁性の放電規制部材に放電による電荷が蓄積されて、その放電規制部材の下方に位置する像担持体部分への放電が遮断（規制）されてしまう。これにより、その絶縁性部材の設置精度によって実際の放電領域も一義的に決まってしまうため、その設置精度のばらつきにより帯電のばらつきが発生するおそれがある。また、絶縁性の放電規制部材に電荷が蓄積されることで、その放電規制部材から像担持体への放電現象が離散的に発生し、これによって帯電むらが発生するおそれもある。
【０００９】
この他、前述した放電生成物の付着に起因して発生する不具合を解消する対策としては、帯電装置の接触帯電部材等の周囲における湿度の環境状況を調整（制御）する方法や、放電生成物をエアー、機械的手段等により除去する方法が考えられる。しかし、これらの対策はいずれも装置の構成が大掛かりなものになりやすく、コストも嵩む傾向がある。また、像担持体に付着した放電生成物を機械的手段で除去する対策の場合は、像担持体に物理的なダメージを与えて短命化させてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、帯電性能を損なうことなく、簡易な構成でもって帯電時の放電生成物の生成を低減して良好な帯電を行うことができる帯電装置を提供するとともに、帯電時に生成される放電生成物に起因した画像品質の低下のない良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の帯電装置は、回転する像担持体の被帯電面に接触するように設置されるとともに帯電用電圧が印加される接触帯電部材と、この接触帯電部材と前記像担持体の被帯電面の間に形成される放電領域の一部に介在するように設置される半導電性の放電制御部材とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記像担持体は、この帯電装置の帯電対象物であり、具体的には一様な帯電を要するものであるとともに静電潜像や現像像（トナー像）を担持し得るものである。また、この像担持体は、例えばドラム形態、ロール形態、ベルト形態等の形態からなるものである。
【００１３】
上記接触帯電部材は、主にロール形態からなるものであるが、その他にもブラシ形態、ブレード形態等からなるものであってもよい。この接触帯電部材に印加される帯電用電圧は、例えば交流電圧を重畳した直流電圧や、直流電圧のみ等である。
【００１４】
上記放電制御部材は、少なくとも完全な電気絶縁性や導電性のものでなければよく、例えば１×１０8〜１０13Ω・ｃｍ程度の体積抵抗率（ＪＩＳ  Ｃ６４８１に準拠して測定されるもの。これ以降に登場する体積抵抗率についても同様である）を有する半導電性のものであることが好ましい。また、この放電制御部材は、少なくとも半導電性を有し、しかも接触帯電部材と当該被帯電面の間に形成される放電領域（微小空隙）における所定の一部に介在させて放電の制御を行うことが可能なものであればよく、その形態、構造等については特に限定されない。
【００１５】
このような半導電性の放電制御部材（電圧が印加されていない状態のもの）を放電領域の一部に介在するように設置すると、その放電制御部材には接触帯電部材と被帯電面との間で発生する空隙放電による電荷が蓄積することはなく、その放電領域における放電の軌道が放電制御部材を回避するように曲げられて変更されるようになり、この結果、その変更される分だけ放電状態が制御される。具体的には、放電の量はほとんど変動することがなく、その放電のおよぶ位置が集約されるように変更される。その結果として、被帯電面における放電開始点の位置も変更されることもある。また、この放電制御部材は、半導電性であるため、絶縁性の放電制御部材を採用した場合のように、まず放電による電荷が蓄積されてその絶縁性部材の存在部分の放電を完全に遮断することがなく、しかも、その絶縁性部材の設置精度によって被帯電面の帯電状態が変動してしまうおそれもない。
【００１６】
これにより、この半導電性の放電制御部材を放電領域の所定部分に設置すれば、その放電領域の一部における放電状態を制御できるため、後述するような放電生成物が発生しやすい放電領域部分の放電を制御して放電生成物の生成を低減することが可能になる。また、この際、放電制御部材の介在により放電領域内の放電の一部が完全に遮断されてしまうわけではないため、被帯電面における帯電結果が変動することもほとんどない。
【００１７】
上記接触帯電部材として像担持体の被帯電面に接触して回転する帯電ロールを適用する場合は、その円筒曲面のロール周面が被帯電面に接触してその接触部の前後に対称的な空隙が存在することになる関係で、放電領域として、その帯電ロールと像担持体の被帯電面との距離がその像担持体の回転方向に移動するにつれて漸減する側の（第１の）放電領域とその距離が像担持体の回転方向に移動するにつれて漸増する側の（第２の）放電領域とが形成されることになる。この場合は、上記放電制御部材をその第１の放電領域側に設置することが好ましい。これは、放電生成物が放電領域のうち上記帯電ロールと像担持体の被帯電面との距離が大きく空気と接する割合が多くなる部位において発生し、しかも、その放電生成物が一般に接触帯電部材と除電等により帯電電位が低下した像担持体の被帯電面との電位差が大きい関係となる第１の放電領域の側において発生しやすいことから、その第１の放電領域に放電生成物の生成を低減するための放電制御部材を設置することが有効になるからである。
【００１８】
また、上記帯電装置においては、前記放電制御部材に、その制御部材を所定の電位状態に保持するための電位保持用電圧を印加する電源装置を設けるとよい。この場合、電位保持用電圧は、通常、帯電用電圧が印加されている接触帯電部材の電位と像担持体の被帯電面の電位の間の値となるように設定される。また、電位保持用電圧は、通常は直流電圧であるが、放電むらをなくすため等の理由から、必要により交流電圧を重畳した直流電圧としてもよい。
【００１９】
このように放電制御部材に電位保持用電圧を印加した場合には、その放電制御部材の放電領域に対する設置位置の関係にのみ支配されるのではなく、その放電制御部材の表面電位と接触帯電部材の表面電位（差）の関係により放電領域における放電の軌道を任意に調整することができるようになる。これにより、放電制御部材の設置精度に頼ることなく、その制御部材の電位を調整することで放電領域の一部における放電状態を適切に制御できるため、放電生成物の生成をより適切に低減させることが可能になる。
【００２０】
さらに、上記電源装置から放電制御部材に電位保持用電圧を印加する場合には、その電源装置における電位保持用電圧の条件を、環境状況、経時状況、帯電状況及び画像状況の少なくとも１つの情報に基づいて制御する制御手段を設けるとよい。
【００２１】
上記各状況の情報は、帯電時における放電生成物の発生に影響を及ぼすような要因の有無や変動について直接的又は間接的に知り得るような情報である。上記環境状況は、主に温度及び湿度の一方又は双方の実態である。上記経時状況は、電源投入時期（電源投入後の帯電初期段階時）や帯電中断時間等の実態である。上記帯電状況は、例えば像担持体の被帯電面の帯電結果（帯電むら特性）や、帯電用電圧の印加時における電流変動の実態である。上記画像状況は、例えば像担持体に形成される画像（トナー像）の濃度やその像担持体から記録媒体に転写されて形成される最終画像の濃度の実態である。これらの各状況は、それらを検出することができるセンサ、測定器等の検出手段により検出するようにすればよい。そして、制御手段は、その各状況の情報の結果に応じて電源装置における電位保持用電圧の条件、即ちその電圧の印加時期、電圧値などを適切な内容に制御するようにする。
【００２２】
このように電位保持用電圧の条件を制御する場合には、放電制御部材の電位を実情に即してより適切な状態に保持することができるようになり、放電領域の一部における放電状態をより一層適切に制御することが可能になる。
【００２３】
また、本発明の画像形成装置は、回転する像担持体をその被帯電面に接触して設置されるとともに帯電用電圧が印加される接触帯電部材を介して帯電させる帯電装置として、上記した各構成のいずれかの帯電装置を用いていることを特徴とするものである。このような画像形成装置としては、接触帯電方式の帯電装置を用いて画像の形成を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の帯電装置によれば、その接触帯電部材と像担持体の被帯電面との間に形成される放電領域の一部に半導電性の放電制御部材を介在させるように設置しているので、その帯電時における放電領域の一部の放電状態が制御されるようになり、その放電状態を制御した分だけ放電生成物の生成を低減することができる。しかも、半導電性の放電制御部材の設置によって放電領域における放電の量が大幅に変動してしまうこともないため、帯電性能が損なわれることなく被帯電面を良好に帯電させることができる。
【００２５】
また、本発明の画像形成装置によれば、その帯電時において帯電特性が損なわれることなく放電生成物の生成が低減されるため、かかる放電生成物に起因した濃度低下等の画像品質の低下のない良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［実施の形態１］
図１及び図２は本発明の実施の形態１に係るカラープリンタ及びそれに用いる帯電装置を示すものであり、図１はそのプリンタの概要を示し、図２はその帯電装置の概要を示している。
【００２７】
このカラープリンタ２は、その筐体内に電子写真技術を利用してイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を形成する４つの作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと、この各作像ユニット２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で形成されるトナー像を転写後に搬送する中間転写ユニット３０、この中間転写ユニット３０で搬送されるトナー像を転写する対象の用紙３を収容するとともに供給する給紙ユニット４０、トナー像が転写された用紙９に対して定着処理を行う定着装置５０等を備えている。
【００２８】
まず、作像ユニット２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、感光ドラム２１と、その感光ドラム２１の周囲に、接触帯電方式の帯電装置１、像露光装置２３、上記４色からなる現像剤（トナー）のいずれかを収容する現像装置２４、一次転写装置２５、除電装置２６等が配置されて構成されている。
【００２９】
このうち感光ドラム２１は、接地された円筒状の導電性基体の周面に有機感光材料からなる機能分離型の感光（光導電性）層が形成されており、図示しない駆動装置により所定の速度で矢印方向に回転駆動するように設置されている。
【００３０】
帯電装置１は、図２に示すように、感光ドラム２１の周面に接して従動回転するように設置される帯電ロール３と、この帯電ロール３に帯電用電圧を印加する電源装置４とで主に構成されている。
【００３１】
帯電ロール３は、図３に示すように、導電性の軸体１１に、弾性導電層１２、抵抗調整層１３及び表面保護層１４がこの順に形成された構造になっており、感光ドラム２１の回転中心に向かって所定の圧力で押し付けられている。電源装置４は、帯電ロール３の軸体１１に、帯電用電圧として交流電圧を重畳した直流電圧を印加している。帯電ロール３には、必要に応じてそのロール周面に付着する異物を除去するためのクリーニング部材（例えば回転ブラシロール）が設置される。
【００３２】
また、帯電ロール３における弾性導電層１２は、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム），ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）等のゴム弾性体やウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等のゴム発泡体にカーボンブラックや導電性金属酸化物等の導電剤を添加して所定の導電性（体積抵抗値が１×１０1〜１０6Ω・ｃｍ程度）を付与したものであり、その層厚が１〜２０ｍｍ程度に設定される。また、抵抗調整層１３は、帯電ロール全体の電気抵抗を制御して耐電圧性（耐リーク性）を高めるためのものであり、一般にカーボンブラックや導電性金属酸化物等の導電剤を添加したゴム材料で形成して、その体積抵抗値が１×１０5〜１０11Ω・ｃｍ程度に調製されるとともに層厚が１００〜７００μｍ程度に設定されるものである。さらに、表面保護層１４は、一般に合成樹脂で形成して、その体積抵抗値が１×１０8〜１０13Ω・ｃｍ程度に調製されるとともに層厚が３〜２０μｍ程度に設定されるものである。また、帯電ロール３は、その全体の硬度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定されているＪＩＳ−Ａ硬度）が５０〜７５度程度の範囲に設定されている。
【００３３】
像露光装置２３は、レーザービームを走査露光するタイプのものや多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を主走査方向に並べたＬＥＤアレイ等により構成されている。この像露光装置２３は、プリンタ２に対して原稿読取装置や外部接続機器等から入力される画像情報を図示しない画像処理装置で所定の処理をして得られる画像信号に応じて作動し、光を帯電後の感光ドラム２１に向けて露光する。現像装置２４は、収容する現像剤（トナー）を現像ロールによって感光ドラム２１と対向する現像領域に搬送して供給する。その現像ロールと感光ドラム２１との間には現像バイアスが印加される。
【００３４】
一次転写装置１５は、中間転写ユニット３０の中間転写ベルト（３１）を介して感光ドラム２１に当接する一次転写ロールと、この一次転写ロールに一次転写バイアスを印加する一次バイアス電源装置とで主に構成されている。一次転写バイアスとしては、トナーの帯電極性とは逆の極性の直流電圧が印加される。除電装置１６は、一次転写後の感光ドラム２１の周面を除電する（ゼロ電位にして残留電荷を消失させる）ためのものであり、例えば露光ランプ、除電コロトロン等で構成されている。
【００３５】
次に、中間転写ユニット３０は、中間転写ベルト３１、二次転写装置３５等でその主要部が構成されている。中間転写ベルト３１は、上記各作像ユニット２０における感光ドラム２１と一次転写装置１５の間（一次転写位置）を通過するように複数のロール３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに張架され、矢印方向に回転駆動されるようになっている。二次転写装置３５は、中間転写ベルト３１のロール３２ｃに支持されている部分（二次転写位置）に当接する二次転写ロールと、この二次転写ロールに二次転写バイアスを印加する二次バイアス電源装置とで主に構成されている。二次転写バイアスとしては、トナーの帯電極性とは同じ極性の直流電圧が印加される。図１中の符号３６は中間転写ベルト３１の表面を清掃するベルト用クリーナ、３７は中間転写ベルト３１の外周面に形成される制御用のパッチトナー像の濃度などを検出するための濃度センサである。
【００３６】
また、給紙ユニット４０は、複数枚の用紙９が積載して収容される給紙カセット４１と、この給紙カセット４１に収容される用紙９を１枚ずつ送り出すための送出装置４２と、この送出装置４２から送り出される用紙９を二次転写位置にむけて所定のタイミングで送り込むための給紙路４３等で構成されている。定着装置５０は、所定の温度に加熱されるとともに回転駆動する加熱ロール５１と、この加熱ロール５１に圧接して従動回転する加圧ロール（又はベルト）５２とで主に構成されている。図１中の符号４４は二次転写後の用紙搬送路、４５は定着後の用紙搬送路、４６は排出ロール、４７は用紙排出部である。
【００３７】
このようなプリンタ２においては、次のようにして基本的な画像形成（プリント）が行われる。ここでは、フルカラー画像を形成する場合を例にして説明する。
【００３８】
プリント開始命令を受けると、各作像ユニット２０において各色のトナー像の形成が実行される。すなわち、各作像ユニット２０では、感光ドラム２１が矢印方向に回転してそのドラム表面が帯電装置１によって所定の極性からなる電位に帯電されるとともに、その帯電後のドラム表面に像露光装置２３から各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）成分の画像信号に応じた光（図１中の矢付き点線）が走査露光されて静電潜像が形成される。しかる後、その静電潜像が対応する色の現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から供給される現像剤により現像されて所定の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのいずれかの色）のトナー像が形成される。
【００３９】
次いで、各作像ユニット２０の各感光ドラム２１にそれぞれ形成された各色成分のトナー像は、その一次転写位置を通過する際に一次転写装置２５による転写作用を受けて中間転写ユニット３０の中間転写ベルト３１に重ね合わされるように一次転写される。この一次転写工程が終了した後の作像ユニット２０では、感光ドラム２１上に付着するトナー等の異物が図示しないクリーニング装置で除去された後、その感光ドラム２１が除電装置２６により除電されて次の画像形成動作に備える。
【００４０】
また、中間転写ベルト３１に一次転写されたトナー像は、二次転写位置を通過する際に二次転写装置３５の転写作用を受けて、給紙ユニット４０の給紙カセット４１から１枚ずつ出されて給紙路３を通して搬送供給される用紙９に二次転写される。二次転写工程が終了した後の中間転写ユニット３０では、中間転写ベルト３１がベルト用クリーナ３６によって清掃される。
【００４１】
トナー像が転写された用紙９は、二次転写後の用紙搬送路４５を通して定着装置５０に導入される。定着装置５０では、その用紙９が回転する加熱ロール５１及び加圧ロール５２の間の定着ニップに導入されて通過することにより加熱加圧され、これによりトナー像が溶融圧着されて用紙９に熱定着される。この定着後の用紙９は、排出路４５を通して排出ロール４６により排紙収容部４７にそのまま排出される。
【００４２】
そして、このプリンタ２では作像ユニット２０において接触帯電方式の帯電装置１を採用しているが、この帯電装置１による帯電は通常、図４に示すように、その帯電用電圧が印加されている帯電ロール３（のロール表面）と感光ドラム２１の外周面の間の空隙が一定の電位差の状態下で一定の値以下の離間距離からなる空隙になったときに（パッシェンの法則に準じて）帯電ロール３から感光ドラムの外周面にむかう放電が起こり、これにより感光ドラム２１の外周面が一定の電荷が付与されることにより所定の帯電電位に一様に帯電される。
【００４３】
このような接触帯電方式の帯電にあっては、既述したようにその帯電時の放電により窒素酸化物等の放電生成物が生成される。
【００４４】
特にこの帯電装置１のように接触帯電部材として帯電ロール３を使用している場合には、図４に示すように、その放電領域として、帯電ロール３と感光ドラム２１の外周面との距離が感光ドラム２１の回転方向に移動するにつれて漸減する側の第１の放電領域（Ｅ１）と、その距離が感光ドラム２１の回転方向に移動するにつれて漸増する側の第２の放電領域（Ｅ２）とが形成されることになる。図中のＮＰは帯電ロール３の感光ドラムとの接触部（ニップ）を示す。
【００４５】
そして、この場合、放電生成物が生成しやすのは、前述したように各放電領域Ｅ１，Ｅ２のうちで帯電ロール３と感光ドラム２１の外周面との距離が相対的に大きく空気と接する割合が多くなる接触部ＮＰと離れた側に位置する領域（Ｅ１−ｏｕｔ、Ｅ２−ｏｕｔ）とされている。さらには、その接触部ＮＰを通過した直後で第２の放電領域Ｅ２内にある感光ドラム２１の外周面部分はある程度帯電されて帯電ロール３との間の電位差が小さくなる状態であるのに対して、その接触部ＮＰに到来する前で第１の放電領域Ｅ１内に突入する感光ドラム２１の外周面部分は除電装置１６で除電されているため帯電ロール３との間の電位差が大きい状態にあるため、その放電生成物が発生しやすいとされている。ちなみに、上記放電生成物が発生しやすい外側領域（Ｅ１−ｏｕｔ、Ｅ２−ｏｕｔ）と接触部ＮＰとの間の放電領域を各放電領域（Ｅ１，Ｅ２）の内側領域（Ｅ１−ｉｎ、Ｅ２−ｉｎ）とする。
【００４６】
そこで、この帯電装置１においては、そのような放電生成物の生成を低減するため、図２や図５に示すように、帯電ロール３と感光ドラム２１の間に形成される放電領域（Ｅ１，Ｅ２）の一部（Ｅ１）に介在するように半導電性の放電制御ワイヤ５を設置するとともに、この放電制御ワイヤ５にその制御ワイヤを所定の電位状態に保持するための電位保持用電圧を印加する電源装置６を設けている。
【００４７】
放電制御ワイヤ５は、その体積抵抗値が１０8〜１０13Ω・ｃｍである導電性合成樹脂又はカーボン等の導電材を混合した合成樹脂を用いて直径が０．０３〜１ｍｍに形成されたものであり、その感光ドラム２１及び帯電ロール３の軸線方向にそって平行な状態となるように張架して設置している。このワイヤ５の設置位置は、そのワイヤ５を設置しないときの第１放電領域Ｅ１の放電外側領域（Ｅ１−ｏｕｔ）内における放電開始点となる位置かそれよりも少し内側（接触部ＮＰのある側）に入り込んだ位置である。その設置は、例えば、帯電ロール３による実際の帯電時に発生する放電光を暗所で観察し、その発光幅が若干せまくなるような位置に配置した。また、ワイヤ５の設置位置については、帯電ロール３として外径が例えば１４ｍｍのものを使用した場合、その帯電ロール３と感光ドラム１２の接触部ＮＰの端部から（感光ドラムの回転方向に）０．５〜２ｍｍ程度の距離だけ離れた位置であるとも表現できるが、この位置に関する表現は帯電ロールの外径の大小によって変動する。
【００４８】
また、電源装置６は、所定の直流電圧を出力することができる装置であり、専用の電源装置として構成されるか又は前記した帯電用電圧を印加する電源装置４の一部として構成される。電位保持用電圧については、第１の放電領域Ｅ１に進入するときの感光ドラム２１の外周面が除電装置１６により除電されて約０Ｖの表面電位になっているため、少なくとも感光ドラム２１の外周面の第１放電領域Ｅ１に進入するときの電位電圧（約０Ｖ）と帯電ロール３の電位（帯電用電圧）との間の値に設定されるが、この例では、例えば帯電用電圧を−５００〜−７００Ｖとした場合、その電位保持用電圧を「約−２５０Ｖ」にしている。また、帯電保持用電圧は、帯電装置１による帯電動作（帯電ロール３への帯電用電圧の印加動作）と同期して印加される。
【００４９】
このような放電制御ワイヤ５及び電源装置６を設けた接触帯電方式の帯電装置１によれば、図５に示すように、その帯電時において第１の放電領域Ｅ１で発生する放電現象のうち放電外側領域Ｅ１−ｏｕｔ内に放電制御ワイヤ５が介在しているため、その帯電ロール３側から感光ドラム２１の外周面にむけて発生する放電の軌跡（図中の矢付き点線）が接触部ＮＰ側に押し曲げられるような状態になる。
【００５０】
これにより、第１の放電領域Ｅ１における放電の及ぶ位置（放電開始点となる位置ＳＰ）がその放電内側領域Ｅ１−ｉｎ側に集約されるようにずらされる結果、この放電領域Ｅ１において帯電ロール３と感光ドラム２１の面の距離が大きく空気と触れやすい部分（放電外側領域）が減るため、放電生成物が生成される割合も低減することになる。また、この第１放電領域Ｅ１での放電は、放電制御ワイヤ５の存在により完全に遮断されるわけではないため、その放電の量が減ることがなく感光ドラム２１の帯電量（電位）も不足なく所望通りの帯電結果が得られるようになる。また、このときの放電は、第１放電領域Ｅ１における放電よりも第２放電領域Ｅ２における放電のほうが帯電電位の安定化に寄与するため、その第１放電領域Ｅ１側において上記したような放電領域の変動があっても、帯電全体としてはその影響を受けにくい。
【００５１】
さらに、放電制御ワイヤ５に上記したような電位保持用電圧を印加しているため、その印加する電圧を放電制御ワイヤ５の設置位置のばらつきや環境状況の変動に対して適宜制御することによって、第１放電領域Ｅ１の外側領域Ｅ１−ｏｕｔにおける放電の軌道を適切な状態に調整することができるようになる。これにより、放電制御ワイヤ５の設置精度に頼ることなく、その制御ワイヤ５の電位を制御することで放電領域Ｅ１の一部（Ｅ１−ｏｕｔ）における放電状態を適切に調整することができ、この結果、放電生成物の生成をより適切に低減させることが可能になる。
【００５２】
以下、この帯電装置１とそれに関係する部品の構成について、より具体的に説明する。
【００５３】
感光ドラム２１として、接地された円筒状の金属製基体の周面に有機感光材料からなる感光層を形成した外径が３０ｍｍのものを使用した。これに対し、帯電ロール３として、導電性の軸体１１に、スチレンブタジエンのゴム材料に導電剤を含有させて体積抵抗率を１０6Ω・ｃｍ程度に調製した厚さ１〜５ｍｍ程度の弾性導電層１２と、体積抵抗率を１０8〜9Ω・ｃｍ程度に調製した厚さ１０〜１００μｍ程度の抵抗調整層１３と、層厚が１０〜５０μｍの表面保護層１４とをこの順に形成した、ロール径が１４ｍｍ、ロール全体の硬度が６５〜７０程度の帯電ロールを使用した。
【００５４】
この帯電ロール３は、上記感光ドラム２１の外周面にそのドラム回転中心にむかって７．４Ｎの圧力で押し付けて圧接させるとともに従動回転し得るような状態で設置した。この場合、帯電ロール３と感光ドラム２１との接触部ＮＰの幅（回転方向の沿う長さ。以下も同様である）は約２ｍｍ、第１の放電領域Ｅ１の幅は約１ｍｍ、第２の放電領域Ｅ２の幅も約１ｍｍであった。このときの接触部ＮＰの幅については、帯電ロール３を平板の透明ガラスの上に乗せて上記圧力に相当する荷重を加えたときの接触幅を計測した。また、各放電領域Ｎ１，Ｎ２の幅については、透明電極を塗布した透明ガラスの上に帯電ロール３を設置して帯電動作を行ったときの放電光の幅を測定した。また、この帯電ロール３には、ピーク間電圧が１．５〜２．５ｋＶp-p、周波数が４００〜２０００Ｈｚの交流電圧が重畳された−３５０〜−７００Ｖ直流電圧からなる帯電用電圧を電源装置４から印加した。この例では、１．５ｋＶp-p、１４００Ｈｚの交流電圧が重畳された−７００Ｖの直流電圧を印加した。
【００５５】
そして、放電制御ワイヤ５として、金属コアに体積抵抗値が１０11Ω・ｃｍ程度である半導電性層を形成してなる直径が５０μｍのものを使用した。この制御ワイヤ５は、感光ドラム２１の外周面からの最短離間距離が約２００〜３００μｍとなり、帯電ロール３のロール表面からの最短離間距離が約２００〜３００μｍとなるような位置に設置した。また、この放電制御ワイヤ５に電位保持用電圧として−２５０Ｖの直流電圧を電源装置６から印加した。
【００５６】
このような帯電装置１を用いて、１２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転する感光ドラム２１を常温常湿の条件下で帯電した後、その帯電後の感光ドラム２１の表面を原子間力顕微鏡により観察したところ、放電生成物の付着はほとんど認められなかった。また、この帯電装置１を用いたプリンタ２によりハーフトーン画像(画像面積率３０％）のテスト画像のプリントを２８℃、８５％ＲＨの高温高湿の環境下で行った後、得られた画像の濃度を測定したところ、感光ドラム２１への放電生成物の付着に起因したような濃度低下の発生はこの帯電装置を使用しない場合に比べて著しく低減されることが確認された。
【００５７】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係る帯電装置の概要を示すものである。
【００５８】
この実施の形態２に係る帯電装置１Ｂは、放電制御ワイヤ５に代えて放電制御板５Ｂを適用することと電源装置６の電位保持用電圧の条件を制御する制御装置７を設けることについて変更した以外は実施の形態１に係る帯電装置１と同じ構成からなるものである。また、この帯電装置１Ｂは、実施の形態１に係るプリンタ２に同様に適用されるものである。このため図６等においては実施の形態１に係る帯電装置と同一の部分に同じ符号を付し、その説明を必要なときを除いて省略している。
【００５９】
放電制御板５Ｂは、その体積抵抗値が１０8〜１０13Ω・ｃｍの範囲となるように合成樹脂にカーボン等の導電材を分散させた材料を用いて厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度の薄板状に形成されたものであって、その少なくとも１辺が直線の端部からなる平板形状のものであり、その直線の端部が感光ドラム２１及び帯電ロール３の軸線方向にそって平行な状態となるように設置している。この制御板５Ｂの設置位置は、図７に示すように、その制御板５Ｂを設置しないときの第１放電領域Ｅ１の外側領域（Ｅ１−ｏｕｔ）内に少し入り込んだ位置である。より具体的には、この制御板５Ｂは、前記した具体的な帯電装置及び感光ドラムの構成を前提として場合、その先端部の感光ドラム２１の外周面との最短離間距離が約２００μｍとなり、その先端部の帯電ロール３のロール表面との最短離間距離が約２００〜３００μｍとなるような位置に設置した。
【００６０】
制御装置７は、電源装置６における電位保持用電圧の印加時期及び印加電圧値を制御する動作を実行するものであり、その制御情報としてプリント枚数の累積状況等の経時情報を利用して当該制御動作を実行するように構成されている。この例では、プリンタ２本体におけるプリント枚数の累積値や電源投入中のプリント中断時間（前後するジョブどうしの間隔）の長さについて検出している情報を入手し、それに基づいて図８に示すような内容の制御動作を行うように設定されている。また、そのプリント枚数の累積値やプリント中断時間の長さについては、プリンタ２の本体側にあるシステム全般の動作に関する制御を行うシステム制御装置で把握されている情報を利用する。
【００６１】
図６において符号８は、制御装置７側で制御動作時に使用する情報を検出するための検出装置である。この例における検出装置８は、プリント本体側のシステム制御装置であり、具体的には１つのプリントジョブにおけるプリント実行枚数を累積して計数する累積カウンタや、プリント終了後から次のプリント指示があるまでの経過時間を計測するタイムカンタである。
【００６２】
次に、この帯電装置１Ｂの動作について図８等を参照しながら説明する。
【００６３】
プリント指示があると（ステップ：Ｓ１０）、制御装置７では、その指示が電源投入後の最初のプリント指示であるか否かが判断される（Ｓ１１）。
【００６４】
このときの指示が最初のプリント指示であると判断されたときには、作像ユニット２０における電源装置６から各放電制御板５Ｂに例えば「−３００Ｖ」の電位保持用電圧が印加される（Ｓ１２）。これにより、帯電装置１Ｂは、その放電制御板５Ｂに−３００Ｖの電圧が印加された状態で帯電ロール３による感光ドラム２１の帯電を行うことになる。この際、帯電ロール３には例えば前述したような−７００Ｖの帯電用電圧が印加される。このような帯電が実行されることを前提として前述したようなプリント動作が用紙１枚に対して実行される（Ｓ１３）。
【００６５】
この１枚のプリント動作が終了した後は、プリント指示のあった枚数のプリント動作がすべて終了したか否かが判断され（Ｓ１４）、それが終了していない場合は、それまでのプリント動作の累積枚数が１０枚を超えた枚数になったか否かが判別される（Ｓ１４）。そのプリント累積枚数が１０枚を超えていないと判断される間は、前記した１枚のプリント動作が同様に繰り返して実行されるが、そのプリント累積枚数が１０枚を超えたと判断されると、電源装置６から各放電制御板５Ｂに「−６００Ｖ」の電位保持用電圧が代わって印加される（Ｓ１６）。
【００６６】
この後は、その帯電が実行されることを前提として１１枚以降のプリント動作が同様に行われ（Ｓ１７）、プリント指示のあった枚数のプリント動作がすべて終了したことが確認されるまで続けられる（Ｓ１８）。
【００６７】
一方、制御装置７では、ステップＳ１１においてプリント指示が最初のプリント指示でないと判断されたときには、その指示が得られるまでプリント動作が中断した経過時間が所定の閾値（Ｔｘ）を超えたか否かが判断される（Ｓ１９）。
【００６８】
そして、そのプリント中断時間が閾値Ｔｘを超えている場合は、最初のプリント指示と同様の状況にあるとみなして電源装置６から各放電制御板５Ｂに「−３００Ｖ」の電位保持用電圧を印加し（Ｓ１２）、その後のプリント動作などが同様にして実行される（Ｓ１３〜Ｓ１８）。一方、そのプリント中断時間が閾値Ｔｘを超えていない場合は、プリント動作が連続している状況にあるとみなして電源装置６から各放電制御板５Ｂに「−６００Ｖ」の電位保持用電圧を印加し（Ｓ１６）、その後のプリント動作などが同様にして実行される（Ｓ１７〜Ｓ１８）。
【００６９】
この帯電装置１Ｂによれば、最初のプリント指示があった場合にその最初の１０枚までのプリント動作が実行される間は放電制御板５Ｂに「−３００Ｖ」の電位保持用電圧が印加されるため、その放電制御板５Ｂの表面が「−３００Ｖ」の電位に保持されている一方で、帯電用電圧の「−７００Ｖ」との間に４００Ｖの電位差が発生する状態に保持される。このため、図７に示すように、帯電ロール３側から感光ドラム２１の外周面にむけて発生する放電の軌跡（図中の矢付き点線）が感光ドラム２１の外周面に向かうことなく放電制御板５Ｂにむかうこととなり、この結果感光ドラム２１の外周面にむかうものが一部少なくなる。これにより、第１放電領域Ａ１における放電開始点の位置が接触部ＮＰ側にある程度変位した状態になる。
【００７０】
これにより、第１放電領域Ｅ１において帯電ロール３と感光ドラム２１の面の距離が大きく空気と触れやすい部分（放電外側領域）が減るため、放電生成物が生成される割合も低減することになる。また、この第１放電領域Ｅ１での放電は、放電制御板５Ｂの存在により完全に遮断されるわけではないため、その放電の量が減ることがなく感光ドラム２１の帯電量（電位）も不足なく所望通りの帯電結果が得られるようになる。
【００７１】
また、１１枚目以降のプリント動作が実行される間は放電制御板５Ｂに「−６００Ｖ」の電位保持用電圧が印加されるため、その放電制御板５Ｂの表面が「−６００Ｖ」の電位に保持されている一方で、帯電用電圧の「−７００Ｖ）との間にわずか１００Ｖの電位差が発生する状態に保持される。このため、帯電ロール３側から感光ドラム２１の外周面にむけて発生する放電の軌跡（図中の矢付き点線）が放電制御板５Ｂに向かうことが少なくなって感光ドラム２１の外周面にむかうこととなり、この結果、感光ドラム２１の外周面にむかうものが少し増えることになる。これにより、第１放電領域Ａ１における放電開始点の位置が接触部ＮＰ側に少しだけ変位した状態になる。
【００７２】
これにより、第１放電領域Ｅ１において帯電ロール３と感光ドラム２１の面の距離が大きく空気と触れやすい部分が少し増えるため、放電生成物が生成される割合も少し増えることになる。
【００７３】
さらに、プリント指示が電源投入後の最初のものではなくプリント中断時間が閾値Ｔｘを超えた後のものである場合には、電源投入後の最初のプリント指示であるとみなすことが可能であるため、その場合は電位保持用電圧を「−３００Ｖ」とした。
【００７４】
図９は、放電制御板５Ｂに印加する電位保持用電圧を変更した場合において、第１の放電領域Ｅ１における放電開始点（位置）の変位状況との関係を示したものである。この際、帯電用電圧を「−７００Ｖ」とし、放電制御板５Ｂの設置位置を前述したとおりの内容とする。
【００７５】
まず、放電制御板５Ｂに電位保持用電圧を印加しない場合（電位保持用電圧が０Ｖであるとき）は、実施の形態１の放電制御ワイヤ５の場合と同様に、その放電制御板５Ｂが第１の放電領域Ｅ１に介在する分だけ放電の軌跡が接触部ＮＰ側に押し曲げられるように進むため、その放電開始点の位置が接触部ＮＰに少し近づく側に変位する。なお、このときの放電開始点の位置を、以下の放電開始点の変位状況を示すときの目安とするため「基準位置」とする。
【００７６】
次に、放電制御板５Ｂに「−３００Ｖ」の電位保持用電圧を印加した場合には、前述したように帯電ロール３と放電制御板５Ｂの間に電位差（４００Ｖ）が生じる分だけ、第１の放電領域Ｅ１において帯電ロール３から生じる放電の軌跡が感光ドラム２１よりも近い位置にある放電制御板５Ｂに向かうようになるため、それに相応して感光ドラム２１側にむかう放電の軌跡が減って放電開始点の位置が上記基準位置から接触部ＮＰに近づく側に変位することになる。なお、図１０に帯電ロール３のロール表面の２つの位置Ｐ１，Ｐ２における帯電ロール３と放電制御板５Ｂの距離（ｘ1、ｘ2）と、帯電ロール３と感光ドラム２１との距離（ｙ1、ｙ2）を示す。この場合、上記距離は「ｘ1＜ｙ1」、「ｘ2＞ｙ2」の大小関係にある。
【００７７】
また、放電制御板５Ｂに「＋３００Ｖ」の電位保持用電圧を印加した場合には、帯電ロール３と放電制御板５Ｂの間に電位差がさらに大きくなるため（１０００Ｖ）、その分だけ、第１の放電領域Ｅ１において帯電ロール３から生じる放電の軌跡が感光ドラム２１よりも近い位置にある放電制御板５Ｂにより多く向かうようになり、その結果、それに相応して感光ドラム２１側にむかう放電の軌跡がより多く減って放電開始点の位置が上記基準位置から接触部ＮＰに更に近づく側に変位することになる。
【００７８】
一方、放電制御板５Ｂに「−６００Ｖ」の電位保持用電圧を印加した場合には、前述したように帯電ロール３と放電制御板５Ｂの間の電位差が少なくなるため（１００Ｖ）、その分だけ、第１の放電領域Ｅ１において帯電ロール３から生じる放電の軌跡が離間距離に関係がなく電位差の大きい関係にある感光ドラム２１側（電位差７００Ｖ）に向かいやすくなるため、それに相応して感光ドラム２１側にむかう放電の軌跡が増えて放電開始点の位置が上記基準位置から接触部ＮＰに極わずか近づく側に変位するだけとなる。
【００７９】
［他の実施の形態］
実施の形態１，２に係る帯電装置１（１Ｂ）においては、その放電制御ワイヤ５や放電制御板５Ｂに代えて、図１１に示すように帯電ロール３より少し大径の同心円状からなる半導電性の円筒体の一部（例えば半円筒状の放電制御板）５Ｃを適用することができる。
【００８０】
この場合、その半円筒状の放電制御板５Ｃは、帯電ロール３の周面と一定の間隔をあけた状態で、かつ、少なくとも１端部が第１の放電領域Ｅ１の一部（外側領域ｏｕｔ）に介在するような状態で設置するとよい。この場合には、その放電制御板５Ｃの帯電ロール３周面との距離のばらつきを抑えることができ、これにより、放電生成物の生成の低減を安定して行うことができるとともに感光ドラム２１の帯電をばらつくことなく安定して行うことができるようになる。
【００８１】
また、実施の形態２に係る帯電装置１Ｂにおいては、その制御装置７として、帯電装置の周辺部やプリンタ２の筐体内部における湿度状況（温度を含めてもよい）やプリントされた画像の状況（画像濃度）に基づいて電源装置６の電位保持用電圧の条件を制御するタイプのものを適用することができる。
【００８２】
この場合、その制御装置７に接続される検知装置８は、公知の湿度検出センサや画像濃度検出センサを適用すればよい。そして、制御装置７については、湿度が所定値よりも増加したときや画像濃度が所定値よりも低下したときには、放電生成物が低抵抗の物質に変化して静電潜像等を構成する電荷が感光ドラムの沿面方向に流れて電位がなまった状態になること等により画質に影響を与えやすくなる傾向にあるため、電源装置６の電位保持用電圧を帯電用電圧との電位差が大きくなる側の値に変更する制御を行うように設定する。
【００８３】
さらに、実施の形態２に係る帯電装置１Ｂにおいては、その制御装置７として、感光ドラム２１の１周における帯電むらの状況や、帯電ロール３の１周における帯電むらの状況に基づいて電源装置６の電位保持用電圧の条件を制御するように構成したものを適用することもできる。上記帯電むらは、放電生成物の付着に起因して発生するもの以外に、感光ドラム２１や帯電ロール３の寸法公差等が原因でわずかに発生するおそれがあるものである。
【００８４】
この場合、その制御装置７に接続される検知装置８は、感光ドラム２１の表面電位を光学的に直接測定する公知の表面電位計や、帯電むらを検出するために形成するパッチ画像の濃度を検出する画像濃度検出センサを適用すればよい。そして、このときの制御装置７については、帯電結果が所定値よりも低下したときには、帯電ロール３から供給される電荷量が少ないこと原因になっているものと考えられるため、電源装置６の電位保持用電圧をその帯電むらの周期に同期させて帯電用電圧との電位差が大きくなる側の値に変更するようなフィードバック制御を行うように設定する。
【００８５】
なお、前記した放電制御ワイヤ５、放電制御板５Ｂ及び放電制御板５Ｃには、電位保持用電圧を印加しなくてもよい。この場合は、その設置位置を調整することにより、放電生成物の低減の効果などを適宜調整することができる。また、これらの各形態からなる放電制御部材は、必要に応じて前記した第１の放電領域Ｅ１に加えて、第２の放電領域Ｅ２にも併せて設置しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施の形態１に係るカラープリンタの要部を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係る帯電装置の概要を示す説明図である。
【図３】帯電ロールの構造を示す概略断面図である。
【図４】放電制御部材を設置しないときの帯電（放電）状態を示す概略説明図である。
【図５】図２の帯電装置による帯電（放電）状態を示す概略説明図である。
【図６】実施の形態２に係る帯電装置の概要を示す説明図である。
【図７】図６の帯電装置による帯電（放電）状態を示す概略説明図である。
【図８】図６の帯電装置の帯電時における制御動作を示すフローチャートである。
【図９】電位保持用電圧の値と放電領域における放電開始点の変位との関係を示す図表である。
【図１０】放電領域における放電制御板、帯電ロール及び感光ドラムの位置関係を示す概略説明図である。
【図１１】帯電装置（特に放電制御板）の他の構成例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ｂ…帯電装置、２…プリンタ（画像形成装置）、３…帯電ロール（接触帯電部材）、４…帯電ロール、５…放電制御ワイヤ（放電制御部材）、５Ｂ…放電制御板（放電制御部材）、５Ｃ…半円筒状の放電制御板（放電制御部材）、６…電源装置、７…制御装置、８…検出装置、Ｅ１，Ｅ２…放電領域。
【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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【図１１】
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