(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電像を現像する位置へトナーを担持して搬送するトナー担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像を転写媒体へ転写する前に帯電するコロナ帯電器と、
前記コロナ帯電器のワイヤをその長手方向に往復移動することで清掃する清掃手段と、を有する画像形成装置において、
前記トナー担持体から前記像担持体へ帯電極性が反転したトナーの吐き出し動作を行う際、前記清掃手段による前記コロナ帯電器のワイヤ清掃を実行させる実行手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記清掃手段が復路を移動する際、前記吐き出し動作を行うための前記トナー担持体と前記像担持体との間の電位差を、前記清掃手段が往路を移動する際よりも小さくすることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記清掃手段が複数回往復移動して最後の復路を移動する際は、前記吐き出し動作を行うための前記トナー担持体と前記像担持体との間の電位差が前記複数回の往復移動を通じて最も小さいことを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に担持されたトナー像を帯電させるコロナ帯電器を備えた画像形成装置、詳しくは、現像装置における反転したトナーの吐き出し動作に付随して、コロナ帯電器のワイヤを清掃する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に担持されたトナー像に荷電粒子を照射してトナー像の帯電量を調整するコロナ帯電器を備え、転写媒体へトナー像を転写する際に、画像乱れを抑えて高い転写効率が得られるようにした画像形成装置が実用化されている。コロナ帯電器は、電圧が印加されてコロナ放電を発生するワイヤに異物が付着すると、正常な放電性能が損なわれるため、ワイヤを清掃部材で摺擦して放電性能を回復させる清掃装置を付設している。
【０００３】
画像形成装置における現像装置は、トナー担持体にトナーを担持させて像担持体に供給することにより、像担持体の静電像を現像して、トナー像を形成する。そして、現像装置による正常な現像性能を維持するために、非画像形成時に、帯電極性が反転したトナーをトナー担持体から像担持体へ吐き出させる吐き出し動作が実行される。
【０００４】
特許文献１には、感光体を一様に帯電させる一次帯電器（コロナ帯電器）の長手方向に清掃部材を往復移動させてワイヤを摺擦することにより、ワイヤに付着した異物を除去又は平坦化させる清掃装置が示されている。ここでは、画像形成の累積枚数が所定枚数に達すると、画像形成を停止させて、清掃部材を一往復させることによりワイヤの放電性能を回復させている。
【０００５】
特許文献２には、バックグラウンドイメージ露光によって形成された静電像の非露光部を、一成分磁性トナーを用いて正規現像する画像形成装置が示される。なお、画像形成を経るに連れてトナー担持体に担持されたトナーの平均粒子径が増大してしまうといったことが知られている。このように、トナーの平均粒径が大きくなるとトナーの帯電極性が正規の帯電極性とは逆極性となる（帯電極性が反転するとも言う）傾向が高くなる。従って、特許文献２に記載の装置では、非画像形成時に、感光体とトナー担持体との間の電位差を画像形成時とは変化させて、現像装置から感光体へ帯電極性が反転した反転トナーを吐き出す吐き出し動作を実行させている。
【０００６】
特許文献３には、像担持体に担持されたトナー像をコロナ帯電器を用いて帯電させる転写前帯電器（後帯電装置）を備えた画像形成装置が示される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９１１４５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３７０９号公報
【特許文献３】特開２００６−２３５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に記載の装置では、現像装置からの反転トナーの吐き出し動作と転写前帯電器のワイヤ清掃を別々の時期に行っていたので、現像装置から吐き出されて飛散した反転トナーがワイヤに大量に付着してしまう。そして、ワイヤに付着した反転トナーによってコロナ帯電器の帯電の均一性が損なわれ、転写ムラ等を引き起して画像不良が生じ易くなっていた。
【０００９】
本発明は、吐き出し動作に伴ってワイヤに付着した反転トナーを速やかに除去して、転写ムラ等の画像不良を低減できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する位置へトナーを担持して搬送するトナー担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像を転写媒体へ転写する前に帯電するコロナ帯電器と、前記コロナ帯電器のワイヤをその長手方向に往復移動することで清掃する清掃手段とを有するものである。そして、前記トナー担持体から前記像担持体へ帯電極性が反転したトナーの吐き出し動作を行う際、前記清掃手段による前記コロナ帯電器のワイヤ清掃を実行させる実行手段を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置では、吐き出し動作に重ね合わせてコロナ帯電器のワイヤを清掃するので、吐き出し動作の間に発生した反転トナーによるコロナ帯電器の帯電性能の低下を直ちに回復できる。吐き出し動作の終了を待ってコロナ帯電器のワイヤを清掃する場合に比較して、画像形成装置のダウンタイムを減らして画像形成を早期に開始できる。
【００１２】
従って、吐き出し動作に伴ってワイヤに付着した反転トナーを速やかに除去して、転写ムラ等の画像不良を低減できる。
【００１３】
なお、吐き出し動作は、ワイヤの往復移動の終了よりも早く、吐き出し量を減少させることが望ましい。減少させない場合よりも清掃終了したワイヤに付着した反転トナーを減らせるからである。また、往路動作よりも復路動作の吐き出し量を減少させることはさらに好ましい。復路の片道について、ワイヤに付着した反転トナーを一様に清掃できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、反転トナーの吐き出し動作の実行中に清掃部材を往復移動させる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１６】
なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は感光ドラムの構成の説明図である。
【００１８】
図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１２を採用して多品種の記録材への高速画像形成を可能にしたモノクロ複写機又はレーザービームプリンタである。
【００１９】
露光装置１１及び現像装置３を用いて感光ドラム１に担持させた画像のトナー像は、コロナ帯電器（１５）を用いて帯電量が調整された後に、転写部（Ｔ１）にて転写媒体（１２）へ転写される。
【００２０】
中間転写ベルト１２に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材へ転写される。二次転写部Ｔ２は、バックアップローラ７によって内側から支持された中間転写ベルト１２のトナー像担持面に、二次転写ローラ８を圧接して形成される。
【００２１】
電源Ｄ２は、記録材が二次転写部Ｔ２を通過する過程で、二次転写ローラ８に二次転写電圧を印加して、中間転写ベルト１２に担持されたトナー像を記録材へ電気的に移転させる。記録材は、記録材カセットから１枚ずつ分離して取り出され、二次転写部Ｔ２の手前で待機させて、中間転写ベルト１２のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送される。
【００２２】
トナー像を転写された記録材は、不図示の定着装置へ搬送されて加熱加圧を受けて記録材の表面に定着される。このような一連の画像形成プロセスを繰り返すことにより、トナー像は、二次転写部Ｔ２へ次々と給送されてくる記録材に連続的に転写される。
【００２３】
一次転写部Ｔ１を通過して感光ドラム１に残留した転写残トナーは、ドラムクリーニング装置５によって除去され、その後、光除電装置６によって感光ドラム１に残留した静電像も消去される。一方、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト１２に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７によって除去される。
【００２４】
光除電装置６の発光部は、電子写真装置に一般的に用いられており、露光装置１１のレーザ光源と等しい波長６６０ｎｍのＬＥＤアレイ光源を用いた。波長は、適時、感光ドラム１の感光材料の分光感度特性に応じて選択される。
【００２５】
中間転写ベルト１２は、厚み１００μｍの無端状に形成される。ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂または各種ゴムにカーボンブラック等の導電剤を含有させて体積抵抗率を１０５〜１０１０Ωｃｍに調整している。
【００２６】
＜像担持体＞
感光ドラム１は、アモルファスシリコン感光体を表面に形成した回転ドラム型の電子写真感光体であって、矢印Ｒ１方向に、６６５ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２７】
図２に示すように、感光ドラム１は、電子写真画像形成に必要な機能が分離された五層型の積層構造をしている。主にアルミニニウムなどの金属導電材で形成された導電支持体１ａの上に、導電支持体１ａからの電荷注入を阻止する阻止層１ｂが配置され、その上に、光の照射によって電荷対を発生する感光層１ｃが配置される。感光層１ｃの上に、発生した電荷が移動可能な電荷輸送層１ｄが配置され、最表層に電荷を保持する電荷保持層１ｅが配置されている。
【００２８】
＜静電像形成手段＞
図１に示すように、帯電装置２は、ワイヤ２ａに電圧を印加して発生させたコロナ放電の帯電粒子を感光ドラム１に照射して帯電させる。帯電装置２は、ステンレス材等でコの字型に形成されたシールド電極２ｃの長手方向に、タングステン等の線径６０μｍのワイヤ２ａを２本張設している。ワイヤ２ａは、感光ドラム１の母線にほぼ平行に配設され、感光ドラム１からの距離が９．２５ｍｍである。
【００２９】
電源Ｄ３は、ワイヤ２ａを通じた放電電流が±１６００μＡの定電流となるように、ワイヤ２ａに印加する高電圧を制御する。
【００３０】
感光ドラム１に対向するシールド電極２ｃの開口部には、所定の開口面積率に設定されたグリッド電極２ｂが配置され、グリッド電極２ｂと感光ドラム１との間隔は、１．２５ｍｍである。
【００３１】
電源Ｄ４は、表面電位センサ１３を用いて検知した感光ドラム１の表面電位に応じて５００Ｖ〜９００Ｖの高電圧を出力して、グリッド電極２ｂ及びシールド電極２ｃに印加する。電源Ｄ４は、グリッド電極２ｂ及びシールド電極２ｃに印加する電圧を調整して、感光ドラム１の表面電位（暗部電位Ｖｄ）を目標電圧の＋５００Ｖに誘導する。
【００３２】
表面電位センサ１３は、一般的に電子写真用に市販されている構成の電位センサを、画像露光が感光ドラム１に照射される下流に配置しており、露光された明部電位ＶＬと露光を逃れた暗部電位Ｖｄとを検知する。
【００３３】
露光装置１１は、時系列電気デジタル画素信号発生回路、レーザビーム光源、結像露光光学系、及びレーザスキャナ走査光学系を含み、一様な電位に帯電した感光ドラム１の表面をバックグラウンドイメージ露光する。露光装置１１は、原稿画像に基づいて二値変調されたレーザビームを感光ドラム１の表面に走査して、目的の画像に対応した静電像を感光ドラム１の表面に書き込む。露光装置１１では、非画像部を露光して静電像を形成しており、現像装置３では、正規現像方式を用いてトナー像が形成される。
【００３４】
露光装置１１は、波長６６０ｎｍの半導体レーザからの射出ビームを用いて、１２００ｄｐｉの線密度でＰＷＭ変調された露光を行う。画像の濃度階調に応じてトナー像の濃度が適正に再現されるように、露光装置１１のレ−ザ−パワ−を加減して、露光によって電位が低下した領域の明部電位ＶＬが調整される。明部電位ＶＬは、１００〜２５０Ｖの間で可変に設定される。
【００３５】
＜現像装置＞
図３は現像装置の構成の説明図である。同図中（ａ）は上から見た平面図、（ｂ）は正面から見た断面図である。
【００３６】
図３の（ａ）に示すように、現像装置３は、トナー担持体（３１）に担持させた一成分現像剤の磁性トナーを感光ドラム１に供給して、静電像をトナー像に現像する。
【００３７】
図３の（ｂ）に示すように、現像容器３０に充填された磁性トナー３５は、体積平均粒径６μｍで、磁性ブレード３３と現像スリーブ３１の表面との間で摩擦帯電されることにより、負極性の帯電量（−３〜−４０μＣ／ｇ）を付与される。
【００３８】
現像容器３０には、感光ドラム１に対向して感光ドラム１の軸方向に延在する開口部が形成される。現像スリーブ３１は、図中の右側半周面を現像容器３０内に位置させ、現像容器３０の開口部から左側半周面を現像容器３０外へ露出させて感光ドラム１に対向させている。現像スリーブ３１と感光ドラム１との間には、突き当てコロ３６によって僅かな間隙Ｓ−Ｄｇａｐが確保されている。間隙Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍである。
【００３９】
現像スリーブ３１は、アルミニウム、ＳＵＳ等の非磁性材料を用いて中空円筒状に形成され、永久磁石にて構成される固定のマグネット３２の周囲で回転自在に支持されている。現像スリーブ３１は、感光ドラム１の回転方向に対し、対向部において同方向である矢印Ｒ４方向に回転駆動される。
【００４０】
マグネット３２は、現像スリーブ３１の回転の各位置において固定的な磁界を発生して現像スリーブ３１の表面に磁性トナー３５を拘束し、また、穂立ちさせて磁気ブラシを形成させる。
【００４１】
現像容器３０から開口部を通じて現像スリーブ３１の表面が出てくる位置には、板状の磁性ブレード３３が設けられ、磁性ブレード３３の先端に、マグネット３２の磁極の一つが対向している。磁性ブレード３３は、現像容器３０の開口部に固定端を支持され、規制幅Ｓ−Ｂｇａｐを確保して、自由端を現像スリーブ３１の母線に対向配置した層厚規制部材である。規制幅Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍである。
【００４２】
攪拌部材３４から受け渡されて現像スリーブ３１に担持された磁性トナー３５は、現像スリーブ３１の回転に伴って、磁性ブレード３３と現像スリーブ３１の対向部に搬送される。磁性トナー３５は、磁性ブレード３３に摺擦されて所定極性（負極性）に帯電するとともに、磁界で拘束されつつ規制幅Ｓ−Ｂｇａｐによって層厚を規制されて、現像スリーブ３１に薄層状態で担持される。
【００４３】
現像スリーブ３１に担持されて規制幅Ｓ−Ｂｇａｐを抜け出した磁性トナー３５は、感光ドラム１に対向する間隙Ｓ−Ｄｇａｐの現像領域へ搬送されて、感光ドラム１の静電像を現像する。
【００４４】
電源３７は、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブに印加して、負極性に帯電した磁性トナー３５を、感光ドラム１と現像スリーブ３１との間で往復させつつ静電像へ電気的に転移させる所謂ジャンピング現像を行う。
【００４５】
＜転写前帯電器＞
図４は転写前帯電器及び清掃装置の構成の説明図である。
【００４６】
図１を参照して図４に示すように、転写前帯電器（後帯電装置）１５は、現像装置３と一次転写部Ｔ１との間の感光ドラム１の表面に対向させて配置したコロナ帯電器である。転写前帯電器１５は、ワイヤ１５ａに電圧を印加して発生させたコロナ放電の荷電粒子を、感光ドラム１に担持されたトナー像に照射して、現像に最適化されていたトナー像の帯電量を、中間転写ベルト１２への転写に適するように高める。
【００４７】
転写前帯電器１５は、ステンレス材等でコの字型に組み立てられて接地電位に接続されたシールド電極１５ｃの長手方向に、タングステン等の線径６０μｍのワイヤ１５ａを張設している。ワイヤ１５ａは、感光ドラム１の母線にほぼ平行に配設され、感光ドラム１からの距離が１０．５ｍｍである。
【００４８】
電源Ｄ５は、周波数１ｋＨｚ、電圧Ｖｐｐ＝５〜８ｋＶの交流電圧に直流電圧を重畳した後帯電電圧を、転写前帯電器１５のワイヤ１５ａに印加している。直流電圧は定電流制御されており、交流電圧を重畳した条件で、差電流が−１００〜−５００μＡの範囲で湿度条件等に応じて定めた所定電流値となるように刻々調整されている。
【００４９】
転写前帯電器１５は、差電流を、環境条件に応じて可変制御することにより、一次転写部Ｔ１において、適正な転写が行えるように、感光ドラム１に担持されたトナー像の帯電量を調整する。
【００５０】
＜清掃装置＞
図５はワイヤに付着した汚染物質の電子顕微鏡写真、図６は清掃部材の拡大図である。
【００５１】
図５に示すように、帯電装置２、転写前帯電器１５のワイヤ２ａ、１５ａの表面には、放電中に周囲に浮遊していた外添剤、オイルミスト、紙粉等が、電気的に積層して付着物が繊維状に成長してくる。この繊維状に成長した付着物は、正常なばらつきの無い放電を妨げるため、定期的に清掃装置（清掃部材２２）を作動させて除去される。帯電装置２及び転写前帯電器１５には、ワイヤ２ａ、１５ａの長手方向に清掃部材２２を往復移動して放電性能を回復させる同形式の清掃装置が付設されている。ここでは、転写前帯電器１５に付設された清掃装置を説明する。
【００５２】
図６に示すように、転写前帯電器１５には、ワイヤ１５ａを挟み込んでフェルト組織の繊維材料を用いた清掃部材２２が備えられ、清掃部材２２は支持部材２１に固定されている。支持部材２１は、転写前帯電器１５の長手方向に移動できるように、リ−ドネジ２３に取り付けられ、駆動モ−タ１５ｂによるリ−ドネジ２３の回転方向を変更することによって、ワイヤ１５ａに沿って往復動作する。支持部材２１が待機するホームポジションＨＰは、画像形成装置１００の手前側に設定され、方向転換するリタ−ンポジションＲＰは、奥側に設定されている。
【００５３】
＜制御手段＞
図７は清掃装置の制御のブロック図である。
【００５４】
図７に示すように、帯電装置２及び転写前帯電器１５は、常に同時にワイヤ２ａ、１５ａの清掃動作を開始し、支持部材２１の往路、復路の駆動動作は同期して実行される。駆動モ−タ２ｂ、１５ｂは、実行手段としての制御部１１０からの往路駆動、復路駆動の信号に従って同期して回転し、反転し、停止する。
【００５５】
転写前帯電器１５は、帯電装置２のようなホームポジションＨＰ及びリターンポジションＲＰのセンサＳｈｐ、Ｓｒｐは備えず、帯電装置２の支持部材２１は、転写前帯電器１５の支持部材２１よりも移動距離が長い。
【００５６】
帯電装置２及び転写前帯電器１５の清掃部材２２の往復動作は、帯電装置２に付設されたホームポジションＨＰ及びリターンポジションＲＰのセンサ（フォトインタラプタ）Ｓｈｐ、Ｓｒｐの出力に基づいて制御される。清掃部材２２の移動時間は、ワイヤ１５ａの長さに応じて設定されており、往路５秒、復路５秒の合計１０秒である。帯電装置２及び転写前帯電器１５のリ−ドネジ２３は、回転開始後約５秒で帯電装置２のフラグ２１ｆがリターンポジションＲＰで検知されて反転し、その約５秒後に支持部材２１のフラグ２１ｆがホームポジションＨＰで検知されて停止する。
【００５７】
帯電装置２及び転写前帯電器１５の支持部材２１は、ホームポジションＨＰに待機し、制御部１１０からの駆動開始信号によって駆動モータ２ｍ、１５ｍがリ−ドネジ２３を回転開始させる。
【００５８】
その後、リ−ドネジ２３の回転によって、支持部材２１が、リターンポジションＲＰに到達すると、センサＳｒｐから、制御部１１０に検知信号が送信され、制御部１１０は、駆動モ−タ２ｍ、１５ｍの回転を反転させる。これにより、支持部材２１は、手前側へ移動開始する。そして、支持部材２１がホームポジションＨＰに到達すると、センサＳｈｐから、制御部１１０に検知信号が送信され、制御部１１０は、駆動モ−タ２ｍ、１５ｍの回転を停止させる。これにより、清掃動作の往復シ−ケンスが停止する。
【００５９】
なお、帯電装置２と転写前帯電器１５とで清掃動作を同期させて実施する必要はなく、駆動モ−タ２ｍ、１５ｍをそれぞれ所定時間駆動して支持部材２１を往復動作させてもよい。但し、帯電装置２と転写前帯電器１５とで清掃動作を独立に実施すると、画像形成装置１００のダウンタイムが増加するので、同時に実施した方が望ましい。
【００６０】
＜吐き出し動作＞
図８は連続画像形成枚数とトナー担持体に担持されたトナーの平均粒子径との関係の説明図、図９はトナー消費制御のタイムチャート、図１０はトナー消費制御における現像スリーブと感光ドラムの電位の説明図である。なお、トナー消費制御（トナー吐き出し動作）は、制御部１１０によりその実行が指示される。
【００６１】
図３に示すように、現像装置３は、連続画像形成枚数が所定枚数に達すると、画像形成ジョブを中断して、トナー担持体（３１）に担持されて帯電極性が反転したトナーを感光ドラム１へ吐き出すトナー消費制御を実行する。
【００６２】
通常の画像形成時、帯電電位（暗部電位Ｖｄ）は５００Ｖに固定であり、露光された明部電位ＶＬは１００〜２５０Ｖの範囲で制御されている。仮に、明部電位ＶＬを１００Ｖ、現像の直流電圧Ｖｄｖを２５０Ｖと想定すると、現像コントラストＶＤ−Ｖｄｖは２５０Ｖ、非画像部コントラストＶｄｖ−ＶＬは１５０Ｖである。直流電圧Ｖｄｖに重畳される交流電圧は、Ｖｐｐ＝１．５ｋＶ、周波数２．７ｋＨｚ、５０％Ｄｕｔｙとする。
【００６３】
この条件で、画像比率が５％の原稿画像を連続複写した場合、現像容器３０内のトナー３５の平均粒径は、図７に示すように変化する。現像容器３０内のトナーの平均粒径は累積枚数に比例して増加する。これは、ジャンピング現像に伴う選択現像の影響によって現像スリーブ３１に担持されるトナーの粒度分布が変化し、現像容器３０内のトナーが粗粉化するためと考えられる。
【００６４】
このように、初期の平均流径６μｍから、６万枚出力後の７μｍへと粒度分布が変化すると、現像コントラスト２５０Ｖに固定した画像形成では、定着後の画像濃度が、反射濃度で、１．４から１．２へと大幅に低下してしまう。
【００６５】
また、粒径の大きなトナー粒子は、粒径の小さなトナー粒子に摩擦して帯電極性が反転して逆極性となり易いため、現像容器３０内に反対極性のトナー粒子が蓄積する。そして、帯電極性が正極性に反転した逆極性のトナーは、現像スリーブ３１に対する非画像部コントラストが１５０Ｖである感光ドラム１のベタ白部分に電気的に転移して、かぶり画像となる。
【００６６】
そこで、連続画像形成５０００枚に達すると、トナー消費制御を実施して、画像形成中に現像容器３０内に蓄積した反対極性のトナーを、濃度変動が目立つようになる以前の段階で除去する。
【００６７】
ここで、現像装置３の帯電極性が反転したトナーの消費制御を実施すると、特に、感光ドラム１の回転方向において、現像装置３の下流側に配置された転写前帯電器１５へトナーが飛散する。その結果、転写前帯電器１５のコロナ帯電器のワイヤ１５ａに飛散トナーが多量に付着して異常放電が発生し易くなる。
【００６８】
そこで、本例では、制御部１１０により、トナー消費制御を実施する際には、転写前帯電器１５のワイヤ１５ａの清掃動作も併せて実行されるようにしている。
【００６９】
その結果、現像装置３から反転トナーが多量に吐き出されたとしても、画像形成が開始（再開）されるまでに、ワイヤ１５ａの清掃を行うことにより、異常放電といった問題を解消することができる。
【００７０】
なお、連続画像形成中にストップシ−ケンスとして挿入されるトナー消費制御の終了後に、コロナ帯電器のワイヤ１５ａの清掃を実施する場合には、ダウンタイムの増加となり、生産性が著しく低下する。しかし、本例では、上述したように、トナー消費制御とワイヤ清掃を同期して実行させることから、ダウンタイムを可能な限り短くすることができる。
【００７１】
そこで、トナー消費制御を実施する際には、トナー消費制御が完了するまでの期間に重ね合わせて、清掃装置（２２）を作動させて、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤー２ａ、１５ａを清掃する。これにより、帯電装置２、転写前帯電器１５、及び現像装置３の状態を維持して画像プロセスを安定化させ、常に安定した画像を出力するとともに高い生産性を維持している。
【００７２】
ところで、露光前の帯電装置２に比較して、現像装置３の下流側に配置された転写前帯電器１５では、トナー消費制御に伴って、回転する現像スリーブ３１から飛散するトナーが桁違いに多く飛来してくる。このため、清掃部材２２を往復移動して異物を除去した後のワイヤ１５には、トナー消費制御された反転トナーが付着して、十分な放電性能の回復を阻害していることが判明した。
【００７３】
なお、特許文献２では、吐き出し動作と関連させて転写前帯電器のワイヤ清掃を行うことについては記載が無い。転写前帯電器については図示も記載も無いからである。そして、現像装置から吐き出された反転トナーは、現像装置の上方に位置する一次帯電装置にはほとんど付着することがないが、現像装置の下方に位置する転写前帯電器には多量に付着してしまう。このため、露光前の一次帯電装置では無視することができるものの、転写前帯電器では吐き出しトナーの付着に起因して帯電性能が大きく損なわれる可能性がある。
【００７４】
従って、特許文献２に示される単にダウンタイムの削減を目的とした清掃装置の制御では、転写前帯電器の帯電性能を十分に回復できないことが判明した。転写前帯電器に清掃装置を付設している場合、特許文献２に示されるように、トナー消費制御と重ね合わせて清掃部材を往復移動させるだけでは、ワイヤの放電性能が十分に回復しないことが判明した。
【００７５】
すなわち、清掃部材を往復移動させてワイヤを清掃した後まで、トナー消費制御を継続させていると、清掃されたワイヤに反転トナーが再度付着してしまう恐れがある。そこで、往復移動の終了に合わせてトナー消費制御を終了させることが提案されたが、これでも、まだ、清掃されたワイヤに反転トナーが付着していることがあった。
【００７６】
そこで、本例では、トナー消費制御中に反転トナーの飛散量が少なくなるような吐き出し条件へ変更し、この条件下において清掃部材の復路の移動を行っている。そして、最後の復路以外の往復移動を通じて吐き出し動作を行うための現像スリーブ３１と感光ドラム１との間の電位差を一定に維持する。復路では往路よりも反転トナーの吐き出し量が減らされているので、減らさない場合よりも清掃終了時点でワイヤに付着している反転トナーが少なくなる。清掃部材の往復移動の終了後にワイヤに付着しているトナーが少なくなってワイヤの放電性能が十分に回復される。トナー消費制御に重ね合わせて清掃部材を往復移動させた際に、ワイヤにトナーが残留しにくく、ワイヤの放電性能が十分に回復される。
【００７７】
図７を参照して図９に示すように、制御部１１０は、画像形成開始からの連続画像形成枚数が５０００枚に達すると、現像装置３のトナー消費制御を、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤの清掃と同時進行で実施する。
【００７８】
制御部１１０は、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤ２ａ、１５ａの清掃動作に移行するタイミングに同期して、ワイヤ２ａ、１５ａに印加されている電圧を両方ともＯＦＦする。
【００７９】
制御部１１０は、現像スリーブ３１に印加する交流電圧をＯＦＦするとともに、直流電圧Ｖｄｖを画像形成時の２５０Ｖから６００Ｖに高め、さらに、露光装置１１の露光を停止させる。
【００８０】
制御部１１０は、駆動モータ２ｍ、１５ｍを作動させて、リードネジ２３を回転させ、上述した反転制御によって、清掃部材２２をワイヤ２ａ、１５ａに沿って一往復させる。清掃部材２２が一往復する期間を通じて、感光ドラム１及び現像スリーブ３１の回転は、画像形成中と同様に維持される。
【００８１】
図７を参照して図１０に示すように、清掃部材２２の往路動作の駆動開始に同期して現像電圧の交流電圧がＯＦＦされ、直流電圧Ｖｄｃは、通常の画像形成時の２５０Ｖよりも大きな６００Ｖに変更される。
【００８２】
このとき、帯電装置２の帯電電圧がＯＦＦされているため、感光ドラム１の表面電位は、０Ｖであり、６００Ｖの直流電圧Ｖｄｃが印加された現像スリーブ３１よりも６００Ｖマイナス側で一定に維持される。感光ドラム１の非露光部と現像スリーブ３１の電位差の絶対値は、通常の画像形成時の電位差以上で一定に維持される。そして、電界の方向が現像スリーブ３１から感光ドラム１の表面へ向かうため、現像スリーブ３１に担持されて正極性に帯電極性が反転したトナー粒子は、矢印Ｒ５方向に付勢されて感光ドラム１へ電気的に移動する。
【００８３】
従って、清掃部材２２が往路動作を実行する期間を通じて、現像スリーブ３１から感光ドラム１へ向かう大きな電界が一定に維持されるので、現像スリーブ３１上の不要なトナーが感光ドラム１へ吐き出され続ける。
【００８４】
このとき、感光ドラム１及び現像スリーブ３１は、対向面が転写前帯電器１５へ向かって移動しているため、現像スリーブ３１から感光ドラム１へ吐き出されるトナーの一部が転写前帯電器１５へ向かって飛散する。現像スリーブ３１から吐き出されたトナーのすべてが感光ドラム１に移動するのではなく、その一部は転写前帯電器１５のワイヤ１５ａの周囲を通過し、さらにごく一部がワイヤ１５ａの清掃された面に付着する。感光ドラム１及び現像スリーブ１の回転動作によって形成された気流に乗って移動するトナーの一部もワイヤ１５ａの周囲を通過してワイヤ１５ａの清掃された面に付着する。
【００８５】
従って、清掃部材２２の往路動作中、図５に示した繊維状の付着物は除去されるが、清掃したワイヤ１５ａの表面には、トナー消費制御に伴う飛散トナーが付着して、ワイヤ１５ａの放電性能の回復を妨げる。
【００８６】
そこで、制御部１１０は、清掃部材２２の復路動作では、トナー消費制御に伴う飛散トナーを減らしてワイヤ１５ａへの新たな付着を抑制しつつ、往路動作中に付着した飛散トナーを清掃部材２２によって除去する。
【００８７】
図５に示した繊維状の付着物は、電気的な堆積物であるため、清掃部材２２を一往復以上しないと除去できないが、往路動作中に付着した飛散トナーは、片道の摺擦だけで容易に除去できるからである。
【００８８】
制御部１１０は、往路動作が終了して、清掃部材２２の駆動方向を反転させるタイミングで、現像スリーブ３１から正極性のトナーが浮遊しにくい条件に、直流電圧Ｖｄｃを変化させる。往路動作中の直流電圧Ｖｄｃ１よりも低い直流電圧Ｖｄｃ２を現像スリーブ３１に印加しており、感光ドラム１の表面電位０Ｖと現像スリーブ３１の電位差が、通常の画像形成時における非画像部コントラストＶｂａｃｋとほぼ等しくなるようにしている。
【００８９】
この結果、正極性に帯電極性が反転したトナーの除去効果は、ほぼ無くなり、清掃部材２２の復路動作を通じて、ワイヤ１５ａへのトナー飛散による付着が無い条件でワイヤ１５ａの清掃が実施される。ワイヤ２ａ、１５ａの清掃動作において、清掃部材２２の往路と復路とで、直流電圧Ｖｄｃを変化させることにより、現像装置３における不要なトナーの吐き出しに並行して帯電装置２及び転写前帯電器１５の帯電性能を十分に回復できる。
【００９０】
＜実施例１＞
図１１は実施例１の制御のフローチャートである。
【００９１】
図７を参照して図１１に示すように、制御部１１０は、画像形成ジョブが受信されると画像形成を開始する（Ｓ０）。
【００９２】
制御部１１０は、画像形成開始とともに、連続画像形成枚数のカウンタＮをリセットした（Ｓ１）後、プリント毎に、カウンタＮをカウントアップする（Ｓ２）。
【００９３】
制御部１１０は、連続画像形成を継続してカウンタＮが第２規定枚数の５０００枚を越えると（Ｓ３のＹｅｓ）、トナー消費制御を開始する（Ｓ６）。現像装置３の回転駆動を継続したまま、交流電圧をＯＦＦして（Ｓ７）、直流電圧Ｖｄｃを６００Ｖに切り替え（Ｓ８）、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤ２ａ、１５ａに印加した電圧をＯＦＦする（Ｓ９）。これにより、現像装置３は、現像スリーブ３１から感光ドラム１へ帯電極性が正極性に反転した粗粒トナーを吐き出し始める。
【００９４】
制御部は、転写前帯電器１５の電圧ＯＦＦと同期して、駆動モータ２ｍ、１５ｍを起動して、清掃部材２２の往路動作によるワイヤ２ａ、１５ａの清掃を開始する（Ｓ１０）。
【００９５】
その後、支持部材２１がリターンポジションＲＰに到達してフラグ２１ｆがセンサＳｒｐに検知されると（Ｓ１１のＹｅｓ）、制御部１１０は、駆動モータ２ｍ、１５ｍを反転して、清掃部材２２に復路動作を開始させる（Ｓ１３）。
【００９６】
制御部１１０は、現像スリーブ３１に印加する直流電圧を低下させて、通常の画像形成時の非画像部コントラストＶｂａｃｋと同じ電位差を感光ドラム１と現像スリーブ３１との間に設定する（Ｓ１４）。
【００９７】
その後、清掃部材２１が、ホームポジションＨＰに達してフラグ２１ｆがセンサＳｈｐに検知されると（Ｓ１５のＹｅｓ）、帯電ワイヤ２ａ、１５ａの清掃動作は停止される（Ｓ１６）。現像スリーブ３１に印加する直流電圧は通常の画像形成時の直流電圧Ｖｄｃに戻される（Ｓ１７）。カウンタＮがリセットされて（Ｓ１８）、通常の画像形成が再開される（Ｓ１９）。
【００９８】
以上説明したように、実施例１の制御によれば、トナー消費制御と帯電ワイヤ２ａ、１５ａの清掃と同時進行させるので、短時間のダウンタイムで高画質と高生産性との両方を維持できる。
【００９９】
＜実施例２＞
図１２は画像比率によるトナーの平均直径の増大速度の違いの説明図、図１３は実施例２におけるトナー消費制御の説明図である。図１４〜図１６は実施例２の制御のフローチャートである。
【０１００】
実施例１では、連続画像形成中に、画像形成を一時的に中断し、帯電装置２及び転写前帯電器１５におけるワイヤ２ａ、１５ａの清掃と同期してトナー消費制御を実行した。
【０１０１】
実施例２では、画像比率が低い連続画像形成では、画像比率が高い連続画像形成の場合よりもトナー消費制御の継続時間を長くし、その間、数往復に渡ってワイヤ２ａ、１５ａの清掃を行う。
【０１０２】
実施例２の制御は、第１実施形態の画像形成装置１００を用いて実行され、画像比率が高い連続画像形成に対しては実施例１の制御が適用される。このため、以下では、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１の場合と重複する構成及び制御については説明を省略する。
【０１０３】
図７に示すように、制御部１１０には、印字した画像の比率を記憶する記憶手段として、画像露光を行なった画素数を記憶するビデオ信号カウント装置１１１が付設されている。ビデオ信号カウント装置１１１は、Ａ４サイズ記録材に対して、露光装置１１の露光分解能１２００ｄｐｉ単位で、トナーを担持させる画素数を、ビデオカウント数として、画像１イメージ毎に積算カウントする。
【０１０４】
実施例２では、ビデオカウント数の積算値を、出力枚数で除算して、Ａ４サイズの記録材１枚ごとの面積に対する画像比率を計算し、計算結果を、制御部１１０の記憶部に記録している。そして、Ａ４サイズ記録材に換算した画像比率を積算して画像形成ジョブを通じた平均画像比率を計算し、画像形成終了時の後回転において、平均画像比率に基づいたトナー消費制御を実行している。
【０１０５】
具体的には、平均画像比率が５％以上の場合には、実施例１と同じく、トナー消費制御を、ワイヤ２ａ、１５ａの一往復の清掃時間だけ実施する。一方、平均画像比率が５％未満の場合は、トナー消費制御を、ワイヤ２ａ、１５ａの三往復の清掃時間に渡って実施する。
【０１０６】
図１２に示すように、画像比率が５％の場合に比較して画像比率が１％の場合には、連続画像形成に伴うトナーの平均粒径の増加速度が高くなるからである。現像容器３０内の帯電極性が反転したトナー量が多くなるので、トナー消費制御を長時間実施しないと、画像比率が５％の場合並みに現像性能を回復できないからである。
【０１０７】
図１３に示すように、実施例２の制御では、トナー消費制御の時間を長くするため、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤ２ａ、１５ａの清掃の往復回数を三往復に増加させている。平均画像比率が５％未満の画像形成で最終画像が出力されると、ワイヤ２ａ、１５ａに印加している電圧をＯＦＦした状態で清掃部材２２を三往復させてワイヤ２ａ、１５ａを清掃する。
【０１０８】
しかし、最後の片道動作が始まるまでの往路動作及び復路動作では、現像スリーブ３１に印加する直流電圧を６００Ｖに維持して、接地電位の感光ドラム１との間の電位差を６００Ｖに保っている。そして、最後の片道動作を通じてだけ、現像スリーブ３１に印加する直流電圧を低下させて、接地電位の感光ドラム１との間の電位差を、通常の画像形成時における非画像部コントラストＶｂａｃｋと同じに変更する。
【０１０９】
図７を参照して図１４に示すように、制御部１１０は、画像形成を開始すると（Ｓ０）、連続画像形成の枚数カウンタＮをリセットして（Ｓ１）、プリント毎に、枚数カウンタＮをカウントアップする（Ｓ２）。
【０１１０】
制御部１１０は、連続画像形成が累積して枚数カウンタＮが第２規定枚数の５０００を越えると（Ｓ２５のＹｅｓ）、図１１のＳ６〜Ｓ２０のトナー消費制御を実行する。トナー消費制御後、枚数カウンタＮはリセットされ、その後のプリント枚数がカウントされて、同様な制御が繰り返される。
【０１１１】
制御部１１０は、プリント出力した画像のサイズを記録し（Ｓ２３）、ビデオ信号カウント装置１１１を用いて画像中の印字部分の画素数をプリント１枚ごとにカウントする（Ｓ２４）。
【０１１２】
制御部１１０は、最終プリントが出力された段階（Ｓ２６のＹｅｓ）で、枚数カウンタＮが１０００枚以下の場合（Ｓ２８のＮｏ）は、画像形成を終了する。
【０１１３】
しかし、枚数カウンタＮが第１規定枚数の１０００枚を越えている場合（Ｓ２８のＹｅｓ）、プリント毎に積算した印字部分の画素数をプリント枚数Ｎで除算した平均画像比率が５％を越えるか否かを判断する（Ｓ２９）。
【０１１４】
制御部１１０は、枚数カウンタＮが第１規定枚数の１０００枚を越えて画像比率が５％未満の場合（Ｓ２９のＹｅｓ）は、図１５のＳ３０〜Ｓ４６に示すトナー消費制御１を実行する。
【０１１５】
制御部１１０は、枚数カウンタＮが第１規定枚数の１０００枚を越えて画像比率が５％以上の場合（Ｓ２９のＮｏ）は、図１６のＳ５０〜Ｓ６５に示すトナー消費制御２を実行する。
【０１１６】
図７を参照して図１５に示すように、トナー消費制御１では、清掃部材２２を複数回往復移動（三往復）させてワイヤ２ａ、１５ａを清掃する。
【０１１７】
制御部１１０は、トナー消費制御１のトナー消費制御を開始する（Ｓ３０）。現像装置３は、現像スリーブ３１の回転を維持したまま、現像スリーブ３１に印加する交流電圧がＯＦＦされて（Ｓ３１）、直流電圧は６００Ｖへ切り替えられる（Ｓ３２）。
【０１１８】
また、帯電装置２及び転写前帯電器１５のワイヤ２ａ、１５ａに印加される電圧がＯＦＦされて（Ｓ３３）、往復回数カウンタＭがリセットされて（Ｓ３４）、清掃部材２２の往復動作が開始される（Ｓ３５）。その後、清掃部材２２が往路動作を行ってリターンポジションＲＰに到達すると（Ｓ３６のＹｅｓ）、清掃部材２２が反転して復路動作を開始し、ホームポジションＨＰに到達すると往復回数カウンタＭがカウントアップされる。
【０１１９】
制御部１１０は、清掃部材２２が二往復して往復回数カウンタＭ＝２の状態（Ｓ３７のＹｅｓ）で、清掃部材２２が往路動作を行ってリターンポジションＲＰに到達すると、現像スリーブ３１に印加する直流電圧を低下させる。これにより、接地電位の感光ドラム１と現像スリーブ３１との間の電位差を、通常の画像形成時における非画像部コントラストＶｂａｃｋと同じに変更する（Ｓ３８）。
【０１２０】
清掃部材２２は復路動作を開始し（Ｓ３９）、現像スリーブ３１からのトナー飛散を停止した状態で、ワイヤ２ａ、１５ａを片道清掃して、往路動作で付着した飛散トナーを除去する。
【０１２１】
その後、清掃部材２２がホームポジションＨＰに到達して往復回数カウンタＭが３にカウントアップされると（Ｓ４２のＹｅｓ）、清掃部材２２が停止して（Ｓ４３）、直流電圧がＯＦＦされる（Ｓ４５）。その後、画像形成装置１００は、停止動作に入る（Ｓ４６）。
【０１２２】
図７を参照して図１６に示すように、トナー消費制御２では、清掃部材２２を複数回往復移動（二往復）させてワイヤ２ａ、１５ａを清掃する。図１５に示す画像比率が５％未満の場合に比較して、現像装置３に蓄積した帯電極性が正極性に反転したトナーが少ないからである。
【０１２３】
基本的な動作は、図１５で説明したトナー消費制御１と同じであるため、トナー消費制御１と異なる部分についてのみ説明する。
【０１２４】
制御部１１０は、トナー消費制御２を開始すると（Ｓ５０）、往復回数カウンタＭをリセットする（Ｓ５４）。そして、清掃部材２２がホームポジションＨＰに到達すると（Ｓ６０のＹｅｓ）、往復回数カウンタＭをカウントアップする（Ｓ６１）。
【０１２５】
但し、制御部１１０は、清掃部材２２がリターンポジションＲＰに到達したとき（Ｓ５６のＹｅｓ）、往復回数カウンタＭ＝１であれば（Ｓ５７のＹｅｓ）、現像スリーブ３１に印加する直流電圧を低下させる（Ｓ５８）。
【０１２６】
その後、清掃部材２２がホームポジションＨＰに到達して往復回数カウンタＭが２にカウントアップされると（Ｓ６２のＹｅｓ）、清掃部材２２が停止して（Ｓ６３）、直流電圧がＯＦＦされる（Ｓ６５）。その後、画像形成装置１００は、停止動作に入る（Ｓ６４）。
【０１２７】
実施例２の制御では、感光ドラム１の非露光部と現像スリーブ３１の電位差の絶対値は、通常の画像形成時の電位差以上で一定に維持される。そして、現像スリーブ３１と感光ドラム１の非露光部との電位差を６００Ｖに保持する時間を長くすることで、現像容器３０から、より多くの帯電極性が反転したトナーを吐き出すことが可能となった。
【０１２８】
また、トナー消費制御の長時間化とともに、転写前帯電器１５へ飛散してワイヤ１５ａに付着するトナーも増えるが、清掃部材２２の最後の片道動作にてワイヤ１５ａに付着したトナーを除去できる。最終の復路動作においてワイヤ１５ａへのトナー付着を無くした条件で、ワイヤ１５ａを清掃する。
【０１２９】
実施例２の制御によれば、現像装置３からの大粒径化したトナー消費制御を、平均画像比率が低い場合に長くしても、ワイヤ１５ａへのトナー付着を増加させること無く、好適な清掃が実施できる。このため、ワイヤ１５ａへのトナー付着による異常放電が無い均一な清掃動作が実施できる。また、トナー消費制御と同時に転写前帯電器１５の清掃動作を実行するので、画像形成装置のダウタイムが少なくて済む。
【０１３０】
感光ドラムの帯電装置にコロナ放電器を用いる複写機、プリンタなどの画像形成装置において、現像装置におけるトナーの粒径変化に応じてトナー消費制御を行うことができる。そして、トナー消費制御を実行する場合、帯電装置の放電電極の清掃動作を同時に実行させることで、生産性を高め、かつ、トナー消費制御に伴う飛散トナーによる放電電極の汚れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】感光ドラムの構成の説明図である。
【図３】現像装置の構成の説明図である。
【図４】転写前帯電器及び清掃装置の構成の説明図である。
【図５】ワイヤに付着した汚染物質の電子顕微鏡写真である。
【図６】清掃部材の拡大図である。
【図７】清掃装置の制御のブロック図である。
【図８】連続画像形成枚数とトナー担持体に担持されたトナーの平均粒子径との関係の説明図である。
【図９】トナー消費制御のタイムチャートである。
【図１０】トナー消費制御における現像スリーブと感光ドラムの電位の説明図である。
【図１１】実施例１の制御のフローチャートである。
【図１２】画像比率によるトナーの平均直径の増大速度の違いの説明図である。
【図１３】実施例２におけるトナー消費制御の説明図である。
【図１４】実施例２の制御のフローチャートである。
【図１５】実施例２の制御のフローチャートである。
【図１６】実施例２の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３２】
１  像担持体（感光ドラム）
２、１１  静電像形成手段（帯電装置、露光装置）
２ａ、１５ａ  放電電極（ワイヤ）
３  現像装置
４  一次転写ローラ
５  ドラムクリーニング装置
６  光除電装置
９  表面電位センサ
１０  濃度センサ
１５  コロナ放電器（転写前帯電器、後帯電装置）
２１、２３、１５ｍ  清掃装置（支持部材、リードネジ、駆動モータ）
２２  清掃手段（清掃部材）
３１  トナー担持体（現像スリーブ）
１００  画像形成装置
１１０  制御部
【図１】
0005072647.tif 000002
【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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【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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