(57)【要約】【課題】帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供する。【解決手段】画像形成装置に備えられる円筒状の帯電部材の表面に当接して従動回転する円筒状の清掃部材を備え、清掃部材が、回転可能なように外周部分で支持される帯電部材清掃装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に備えられる円筒状の帯電部材の表面に接触して従動回転する円筒状の清掃部材を備え、
前記清掃部材が、回転可能なように外周部分で支持されることを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電部材清掃装置であって、
前記帯電部材を支持する支持部材によって、前記帯電部材に対する前記清掃部材の支持および位置決めがなされていることを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項３】
請求項１に記載の帯電部材清掃装置であって、
前記帯電部材および前記清掃部材を収容する筐体によって、前記帯電部材に対する前記清掃部材の支持および位置決めがなされていることを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材清掃装置であって、
前記清掃部材が、軸芯を有さないことを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項５】
像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電部材清掃装置と、を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電部材清掃装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を備え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、帯電部材清掃装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタなどの画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、オゾンや窒素酸化物などが発生することがある。これに対して、導電性の帯電ロールなどの帯電部材を像保持体に直接接触させて像保持体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物などの発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。
【０００３】
このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像保持体に接触しているため、帯電ロールの表面にトナー成分や紙粉などの付着による汚れが発生しやすいという問題がある。画像形成動作を繰り返し行う像保持体の表面は、転写工程の下流側において、転写後の残留トナーなどの異物除去を行うクリーニング工程を経た後、帯電工程のエリアへと進入してくるが、クリーニング工程を経てもトナーの一部やトナーの外添剤など、トナーよりも小さい粒子がクリーニングされずに像保持体上に残留し、帯電ロールの表面へと付着してしまう。帯電ロールの表面に付着した異物は帯電ロールの表面抵抗値にムラを生じさせ、異常放電や不安定な放電となり帯電均一性を悪化させてしまうことがある。
【０００４】
このような問題を改善するための技術として、帯電ロールの表面に清掃部材として板状のブラシやスポンジを当接させ、帯電ロールの表面汚れを掻き落とすようなクリーニング方式が提案されている。
【０００５】
また、発泡体樹脂などを用いた円筒状の弾性層を有するロール状の帯電ロールクリーナも多数考案されているが、このクリーニングロールを帯電ロールに従動回転させる場合、帯電ロールに対して安定したニップ状態を得るために、通常は弾性層に軸芯を通してその軸芯と帯電ロールの軸芯との間の距離で位置決めを行っている。
【０００６】
近年、画像形成装置が小型化するとともに帯電ロールの小径化が進み、それに応じてこのロール状の帯電ロールクリーナの小径化が進んでいる。そのため、従動させるための回転エネルギを生み出すのが困難になっている。すなわち、クリーニングロールが帯電ロールを清掃するための押し付け圧のために帯電ロールが回転しない、あるいは、帯電ロールを回転させるためにクリーニングのための押し付け圧をクリーニングロールにかけられないという不具合が発生する。
【０００７】
特許文献１では、芯材の軸間距離、芯材の径などを規定することで帯電ロールの回転性とクリーニングロールによるクリーニング性の両立を目指す手法が考案されている。また、特許文献２では、クリーニングロールを帯電ロールから接離可能とした上で、クリーニング時のみ帯電ロールとクリーニングロールとが接触する機構も考案されている。一方でロール状の清掃部材以外にも特許文献３などにあるように、パッド、フィルム、ブラシなどの清掃部材も考案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１４０１６７号公報
【特許文献２】特開平５−２９７６９０号公報
【特許文献３】特開平９−９６９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することができる帯電部材清掃装置、その帯電部材清掃装置を備えるプロセスカートリッジおよび画像形成装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、画像形成装置に備えられる円筒状の帯電部材の表面に接触して従動回転する円筒状の清掃部材を備え、前記清掃部材が、回転可能なように外周部分で支持される帯電部材清掃装置である。
【００１１】
また、前記帯電部材清掃装置において、前記帯電部材を支持する支持部材によって、前記帯電部材に対する前記清掃部材の支持および位置決めがなされていることが好ましい。
【００１２】
また、前記帯電部材清掃装置において、前記帯電部材および前記清掃部材を収容する筐体によって、前記帯電部材に対する前記清掃部材の支持および位置決めがなされていることが好ましい。
【００１３】
また、前記帯電部材清掃装置において、前記清掃部材が、軸芯を有さないことが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材清掃装置と、を備えるプロセスカートリッジである。
【００１５】
また、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材清掃装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項２によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面のより良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害をより抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項３によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面のより良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害をより抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の請求項４によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面のより良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害をより抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の請求項５によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能なプロセスカートリッジを提供することができる。
【００２１】
本発明の請求項６によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
＜帯電装置＞
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える帯電装置の一例の概略構成を示す側面図である。また、図１（ｂ）は、その正面図である。帯電装置１は、回転する円筒状の帯電部材である帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触し従動して回転しながら帯電ロール１０の表面を清掃するための清掃部材であるクリーニングロール１２と、を備える。帯電ロール１０は、導電性芯材１４と、導電性芯材１４の外周に形成された帯電層１６とを備える。クリーニングロール１２は、円筒状の弾性層１８を備える。また、図示しない高圧電源により、帯電ロール１０に電圧が印加される。帯電装置１は、帯電ロール１０が図示しない画像形成装置に備えられる感光体ドラムと接触するように配置される。
【００２４】
図１に示すように、帯電ロール１０の導電性芯材１４は、支持部材２０によって回転可能に支持されている。円筒状の弾性層１８を備えるクリーニングロール１２は、支持部材２０によって回転可能なようにその両端部の外周部分で支持されている。すなわち、帯電ロール１０を支持する支持部材２０によって、帯電ロール１０に対するクリーニングロール１２の支持および帯電ロール１０の表面に接触するように位置決めがなされている。なお、クリーニングロール１２は、支持部材２０に設けられたガイド部２２によって、弾性層１８の中心軸を保持してもよい。
【００２５】
また、図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える帯電装置の他の例の概略構成を示す側面図である。また、図２（ｂ）は、その正面図である。図２の例では、帯電ロール１０の導電性芯材１４は、帯電ロール１０およびクリーニングロール１２を収容する筐体２４によって、回転可能に支持されている。円筒状の弾性層１８を備えるクリーニングロール１２は、筐体２４によって回転可能なようにその全体の外周部分で支持されている。すなわち、帯電ロール１０およびクリーニングロール１２を収容する筐体２４によって、帯電ロール１０に対するクリーニングロール１２の支持および帯電ロール１０の表面に接触するように位置決めがなされている。帯電ロール１０は、その少なくとも一部（例えば、略半面）が筐体２４により覆われていればよく、その筐体２４内にクリーニングロール１２を組み込むことができる。
【００２６】
図１および図２に示すように、帯電ロール１０に接触して従動回転するクリーニングロール１２が回転可能なようにその外周部分で支持されているので、クリーニングロール１２および帯電ロール１０が小径であっても、充分に従動回転でき、良好なクリーニング性を有する。
【００２７】
また、クリーニングロール１２が回転可能なようにその外周部分で支持されているので、クリーニングロール１２は重量物である軸芯を有さなくてもよい。クリーニングロール１２が軸芯を有さなければ、その分だけクリーニングロール１２の慣性モーメントは低減される。そのため、帯電ロール１０との接触面積が低減される。よって、クリーニングロール１２および帯電ロール１０が小径であっても、充分に従動回転できる。また、クリーニングロール１２が小さい回転エネルギで帯電ロール１０に従動するので、帯電ロール１０が感光体ドラムに従動回転するのを阻害することはほとんどなく、良好なクリーニング性を有する。
【００２８】
本実施形態において、帯電ロール１０とクリーニングロール１２との平均ニップ量は通常０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲である。平均ニップ量が０．２ｍｍ未満であると従動せずフィルミングを発生させたり、駆動機構が必要となる場合があり、３ｍｍを超えるとブレーキ作用が働き従動しない場合がある。なお、平均ニップ量とは、帯電ロール１０の導電性芯材１４の中心とクリーニングロール１２の中心との軸間距離、および両部材の半径から求める値である。例として軸間距離が１０ｍｍ、帯電ロール１０の半径が７ｍｍ、クリーニングロール１２の半径が５ｍｍであれば平均ニップ量は２ｍｍとなる。
【００２９】
クリーニングロール１２をその外周部分で支持する支持部材２０は、導電性を有する材料であればよく特に制限はないが、例えば樹脂製のものであり、射出成形が可能な樹脂材料であればよい。帯電ロール１０およびクリーニングロール１２を収容する筐体２４は、例えば樹脂製のものであり、射出成形が可能な樹脂材料であればよい。
【００３０】
クリーニングロール１２の弾性層１８の材質としては、樹脂、ゴム、ガラス、金属など特に限定するものではない。弾性層１８は、多孔質の３次元構造を有する発泡体を含んで構成された円筒状の弾性発泡層であることが好ましい。発泡体としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミドまたはポリプロピレンなどの発泡性の樹脂またはニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴムなどを材質としたものより選択される。弾性層１８は、帯電ロール１０との従動摺擦により異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１０の表面に弾性層１８の擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張りなどに強い、ポリウレタン、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム、スチレン−ブタジエンゴムおよびシリコーンゴムのうち少なくとも１つがより好ましく用いられ、ポリウレタンが特に好ましく用いられる。この弾性層１８は１種類に限定せず、上記材料を積層して使用することも可能である。
【００３１】
ポリウレタンとしては特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリオールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。
【００３２】
クリーニングロール１２は、例えば、このように作製した発泡体を、切削や研削などの除去加工によって、最終形状に加工することができる。
【００３３】
またこのクリーニングロール１２の径は特に限定するものではないが、省スペースおよび帯電ロール１０表面へのなるべく均一な接触などの観点から、例えばφ１ｍｍ以上φ１０ｍｍ以下程度の範囲であり、特にφ２ｍｍ以上φ４ｍｍ以下の範囲がより好ましい。また、クリーニングロール１２の弾性層１８の形状を、端部から中央部付近にかけて径が大きくなる形状（本明細書において「クラウン形状」と呼ぶことがある。本明細書では、この「クラウン形状」も「円筒状」に含む。）にしてもよい。これにより、従動性をさらに改善することができる。特に、図１のようにクリーニングロール１２を、支持部材２０によって回転可能なようにその両端部の外周部分で支持する場合に有効である。
【００３４】
帯電ロール１０について説明する。
【００３５】
この帯電ロール１０は、導電性芯材１４上に帯電層１６として導電性弾性層、表面層などが順次形成されたものである。
【００３６】
帯電ロール１０の径は好ましくはφ４ｍｍ以上φ１５ｍｍ以下、より好ましくはφ４ｍｍ以上φ６ｍｍ以下で、帯電層１６の肉厚が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。直径が１５ｍｍを超えると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が４ｍｍ未満であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対して不利となる。
【００３７】
この帯電ロール１０であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３８】
導電性芯材１４の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼などが使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。
【００３９】
帯電ロール１０の帯電層１６を構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴムなどの弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材などの導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウムなどの充填剤など、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性の導電性芯材１４の周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子およびイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。
【００４０】
上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴムなど、およびこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００４１】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩など；リチウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩など；を挙げることができる。
【００４２】
これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１質量部以上６０質量部以下の範囲であることが好ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが好ましい。
【００４３】
帯電層１６を構成する上記表面層は、トナーなどの異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴムなどの何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。
【００４４】
このうち外添剤による汚れ防止の観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロンなどが挙げられる。ここで、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、質量比で合わせて１０質量％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０質量％以上の場合は、調液性および表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。
【００４５】
上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００以上１００，０００以下の範囲であることが好ましく、１０，０００以上５０，０００以下の範囲であることがより好ましい。
【００４６】
また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。
【００４７】
また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子およびイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることができる。
【００４８】
導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」などが挙げられる。
【００４９】
上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であることが好ましい。一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、前記ｐＨ４．０以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、さらに抵抗値の変動を小さくすることができる。
【００５０】
上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤であれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本実施形態の効果を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。
【００５１】
このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。
【００５２】
さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂などが用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマを含んで構成されることが好ましい。また、表面層の中に粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１０への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１０の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム２６との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１０と感光体ドラム２６相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。
【００５３】
＜プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、上記帯電部材清掃装置とを備える。本実施形態のプロセスカートリッジは、必要に応じて、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体表面を清掃する像保持体清掃手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。
【００５４】
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の概略構成を図３に示し、その構成について説明する。プロセスカートリッジ３は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体ドラム（電子写真感光体）２６と、感光体ドラム２６の表面を接触帯電する円筒状の帯電部材である帯電ロール１０と、クリーニングロール１２を備える、帯電ロール１０の表面を清掃するための帯電部材清掃装置と、感光体ドラム２６の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール５２と、感光体ドラム２６の表面に接触して、転写後に感光体ドラム２６に残ったトナーなどを清掃する像保持体清掃手段としてのクリーニングブレード５６とが一体に支持されており、画像形成装置に着脱自在である。画像形成装置に装着されたときには感光体ドラム２６の周囲に、帯電ロール１０、レーザ光あるいは原稿の反射光などにより感光体ドラム２６の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置５８、現像ロール５２、感光体ドラム２６表面のトナー像を被転写体である記録紙６２に転写処理する転写手段としての転写ロール５４、クリーニングブレード５６がこの順序で配置されるようになっている。なお、図３では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。
【００５５】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ３の動作について説明する。
【００５６】
まず、感光体ドラム２６表面に接触された帯電ロール１０に対して電圧を高圧電源（図示せず）から給電することによって、感光体ドラム２６の表面を一様に高電位に帯電する。このとき感光体ドラム２６および帯電ロール１０は図３の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、感光体ドラム２６表面に露光装置５８により画像情報に応じた画像光（露光）６０が照射されると、照射された部分は電位が低下する。画像光６０は画像の黒／白などに応じた光量の分布であるため、画像光６０の照射によって感光体ドラム２６表面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が、現像ロール５２を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に、所定のタイミングでレジストロール（図示せず）により記録紙６２が搬送され、感光体ドラム２６表面のトナー像と重なる。このトナー像が、転写ロール５４によって記録紙６２に転写された後、記録紙６２は、感光体ドラム２６から分離される。分離された記録紙６２は搬送経路を通って搬送され、定着手段としての定着ユニット（図示せず）によって、加熱加圧定着されたあと、機外へ排出される。
【００５７】
プロセスカートリッジ３に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置されている。クリーニングロール１２は、図示しない支持部材または筐体などによって回転可能なようにその外周部分で支持されている。高圧電源からベアリングに電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく、均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。
【００５８】
感光体ドラム２６は、少なくとも静電潜像（静電荷像）が形成される機能を有する。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜など他の種類の感光層を使用してもよい。
【００５９】
露光装置５８としては、特に制限はなく、例えば、感光体ドラム２６表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光などの光源を、所望の像様に露光できるレーザ光学系、ＬＥＤアレイなどの光学系機器などが挙げられる。
【００６０】
現像手段は、感光体ドラム２６上に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナーを含む一成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、トナー層が感光体ドラム２６に接触する方式のものでも、接触しない方式のものでもよい。例えば、図３のように静電荷像現像用トナーを現像ロール５２を用いて感光体ドラム２６に付着させる機能を有する現像器、あるいはブラシなどを用いてトナーを感光体ドラム２６に付着させる機能を有する現像器など、公知の現像器などが挙げられる。現像剤担時体には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
【００６１】
転写手段としては、紙などに直接転写する方式のものでも、中間転写体を介して転写する方式のものでもよい。例えば、図３に示すような記録紙６２を介して直接接触して転写する導電性または半導電性のロールなどを用いた転写ロール５４および転写ロール押圧装置（図示せず）を用いることができる。また、記録紙６２の裏側（感光体と反対側）からトナーとは逆極性の電荷を記録紙６２に与え、静電気力によりトナー像を記録紙６２に転写するものを用いてもよい。転写ロール５４には、感光体ドラム２６に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロール５４は、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード（周速）などにより、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロール５４として単層の発泡ロールなどが好適に用いられる。
【００６２】
定着手段としての定着ユニットとしては、記録紙６２に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであれば特に制限はない。
【００６３】
トナー像を転写する被転写体である記録紙６２としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタなどに使用される普通紙、ＯＨＰシートなどが挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、転写材の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂などでコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙などを好適に使用することができる。
【００６４】
＜画像形成装置＞
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、上記帯電部材清掃装置と、像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段とを備える。本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体表面を清掃する像保持体清掃手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記プロセスカートリッジを使用するものであってもよい。
【００６５】
図４には、本実施形態に係る画像形成装置の一例として、タンデム方式のフルカラーの画像形成装置５が示されている。この画像形成装置５の内部には、感光体ドラム２６や現像器などを有する画像形成ユニットが、イエロー（６４Ｙ）、マゼンタ（６４Ｍ）、シアン（６４Ｃ）、および黒（６４Ｋ）の各色毎にそろえられている。感光体ドラム２６としては、例えば、表面に有機感光体などを含む感光体層が被覆された導電性円筒体が用いられ、図示しないモータにより、矢印Ｘ方向に例えば約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。
【００６６】
感光体ドラム２６の表面は、感光体ドラム２６に接触して配置された帯電ロール１０によって所定の電位に帯電された後、露光装置５８から出射されるレーザービームによって画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００６７】
この感光体ドラム２６上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃ，６６Ｋによって現像され、所定の色のトナー像となる。
【００６８】
例えば、フルカラーの画像を形成する場合、各色の感光体ドラム２６の表面には、帯電、露光、現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して行われ、各色の感光体ドラム２６の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。
【００６９】
感光体ドラム２６上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、用紙搬送ベルト６８上に保持された記録紙６２に順番に転写された後、さらに、トナー像が転写された記録紙６２は、定着装置７０へと搬送され、この定着装置７０によって加熱および加圧されてトナー像が記録紙６２上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録紙６２は、排出ロール７２によって画像形成装置５の上部に設けられた排出トレイ７４上にそのまま排出される。
【００７０】
―方、両面プリントの場合には、定着装置７０により第一面（表面）にトナー像が定着された記録紙６２を、排出ロール７２によって排出トレイ７４上にそのまま排出せずに、排出ロール７２によって記録紙６２の後端部を狭持した状態で、排出ロール７２を逆転させるとともに、記録紙６２の搬送径路を両面用の用紙搬送路７６に切り替え、この両面用の用紙搬送路７６に配設された搬送ロール７８によって、記録紙６２の表裏を反転した状態で、再度、用紙搬送ベルト６８の転写位置へ搬送して、記録紙６２の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録紙６２の第二面（裏面）のトナー像を定着装置７０によって定着させ、記録紙６２を排出トレイ７４上に排出する。
【００７１】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２６の表面は、感光体ドラム２６が１回転する毎に、感光体ドラム２６の斜め上方に配置されたクリーニングブレード５６によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。
【００７２】
画像形成装置５に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置されている。クリーニングロール１２は、図示しない支持部材または筐体などによって回転可能なようにその外周部分で支持されている。高圧電源からベアリングに電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく、均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。
【００７３】
本実施形態に係る画像形成装置の帯電部材清掃装置以外の構成については、これらに限らず従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用できる。すなわち、上記帯電部材清掃装置以外の構成、例えば、帯電部材、潜像形成手段、現像手段、転写手段、像保持体清掃手段、除電手段、給紙手段、搬送手段、画像制御手段などについて、必要に応じて従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。
【００７４】
また、本実施形態に係る画像形成装置としては、上記構成に限らず、帯電装置以外の構成については例えば感光体を１つのみ有する画像形成装置、像保持体上に保持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置など従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。
【００７５】
＜トナーおよび現像剤＞
本実施形態において用いられる現像剤としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であっても、磁性トナーなどのようにトナー単独で用いられる一成分現像剤であってもよい。
【００７６】
本実施形態において用いられる現像剤には、外添剤として球形のシリカを含むことが好ましい。この理由として、シリカは屈折率が１．５前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下、特にＯＨＰ表面への画像作製時の光透過性などに影響を及ぼさないことが挙げられる。
【００７７】
一方、一般的なフュームドシリカは比重２．２であり、粒径的にも最大５０ｎｍが製造上から限界となる場合がある。また凝集体として粒径を上げることはできるが、均一分散が困難となる場合があり、安定してシール効果を発揮できない場合がある。
【００７８】
クリーニング性向上のために含有される外添剤の材料として好適なシリカ、特に比重１．３以上１．９以下で球形単分散のシリカは、湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。該ゾルゲル法は湿式法で、かつ焼成することなしに製造する方法であるため、蒸気相酸化法などの他の方法に比べ、比重を低く制御することができる。また、疎水化処理工程での疎水化処理剤種、或いは処理量を制御することにより、更に比重を調整することが可能となる。シリカの粒径は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の質量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御できる。単分散で球形形状のシリカとすることもゾルゲル法にて可能となる。
【００７９】
具体的なシリカの製造方法は以下の通りである。
【００８０】
まず、水およびアルコールの混合溶液に、アンモニア水を触媒とし、温度をかけながらテトラメトキシシランなどのシラン化合物を滴下し撹拌を行う。次に、生成したシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水とに分離する。湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化処理としては、一般的なシラン化合物などを用いることができる。次にこの疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより、目的のシリカを得ることができる。またこのように得られた再度上述のゾルゲル法による処理を行っても構わない。
【００８１】
トナーは特に限定しないが、結着樹脂と着色剤を主成分とし、必要に応じて離型剤などを含有する公知のものである。トナーとして、重合法により作製される重合トナーを用いることが好ましい。トナー形状が不定形であることにより、流動性助剤の添加によっても流動性が十分でないことがあり、使用中の機械的せん断力によるトナー表面の粒子のトナー凹部への移動により、経時的に流動性が低下したり、流動性助剤のトナー内部への埋没が起こることで、現像性、転写性、クリーニング性などが悪化する。また、クリーニングにより回収されたトナーを再び現像機に戻して使用すると更に画質の低下を生じ易い。これらを防ぐためにさらに流動性助剤を増加すると感光体上への汚染、フィルミング、傷などを発生させてしまう。
【００８２】
このため、意図的にトナー形状および表面構造の制御を可能とする手段として、乳化重合凝集法によるトナーの製造方法が提案されている。これらは一般に、乳化重合などの重合法により樹脂粒子の分散液を作製し、他方、溶媒に着色剤を分散させた着色剤粒子分散液を作製し、これらを混合した後、加熱、ｐＨ制御、凝集剤添加などにより上記の樹脂粒子と着色剤とを所望の粒子径になるまで凝集させ、その後凝集粒子を所望の粒子径で安定させ、次いで、樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に過熱して融合させてトナーを作製するものである。
【００８３】
乳化重合凝集法で得たトナー粒子は、その粒度分布特性において従来の懸濁重合法などに代表される他の重合法で得たトナー粒子と比較して極めて優れた特性（特に粒度分布が狭く、分級操作を必要としない）を示し、これをトナーとして用いれば高品質の画質を長期にわたり得ることが可能である。また、乳化重合凝集法によるトナーの作製方法は、凝集粒子を樹脂粒子のガラス転移点（Ｔｇ）以上に加熱して融合させることから、その加熱の仕方やｐＨの制御などにより、不定形の形状から、球形の粒子状態のトナーまで様々な形状のトナーを作製することができるため、使用される電子写真システムにおいて、いわゆるポテト形状から球形までの範囲で形状の選択が可能である。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８５】
（実施例１）
帯電ロールとクリーニングロールを以下のように作製した。
【００８６】
＜帯電ロール＞
エピクロルヒドリンゴム１００質量部にイオン導電剤ＰＥＬ−１００（日本カーリット社製）３質量部を添加して十分混練した後、これを押し出し成形後、φ６ｍｍのＳＵＭ−Ｎｉシャフト（硫黄快削鋼にニッケルメッキを施したもの）を挿入し、プレス成形機にて成形、加硫を行った後、研磨によって所望の外径に加工を行い、外径φ６．００ｍｍとなるように加工した。その後、この帯電ロール表面に浸漬コーティング方法によってフッ素系樹脂を、膜厚５μｍとなるようにコーティングした。
【００８７】
＜クリーニングロール＞
ポリウレタン樹脂発泡体のシート（密度７０ｋｇ／ｍ3、セル数７０個／２５ｍｍ、（株）イノアックコーポレーション製）を円筒状に切削加工し、外径φ４．００ｍｍのクリーニングロールを得た。
【００８８】
＜帯電部材清掃装置＞
図１に示すように、帯電ロールのシャフトを支持部材（材質：導電性ポリアセタール（ＰＯＭ））によって回転可能に支持した。また、クリーニングロールを、回転可能なように、その支持部材によって両端部の外周部分で支持した。すなわち、帯電ロールを支持する支持部材によって、帯電ロールに対するクリーニングロールの支持および帯電ロールの表面に接触するように位置決めを行った。クリーニングロールは、支持部材に設けた円錐状のガイド部によって、弾性層の中心軸を保持した。なお、帯電ロール、クリーニングロール共に、下記装置に適したように、長さを調整した。
【００８９】
上記のようにして作製した帯電ロールおよびクリーニングロールを、画像形成装置（富士ゼロックス（株）製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ  ａ４５０改造機）に装着し、連続印字を実施した。印字の際の外部環境は２２℃、５０％ＲＨとした。結果を表１に示す。表１は、１枚目、１０枚目、１００枚目、１０００枚目、１００００枚目まで走行した際の帯電ロール表面の付着物量の代用特性として、５ｍｍ幅の金属ベアリングを１００ｇｆで帯電ロールに押し当て、帯電ロールを５ｒｐｍで回転させながら１００Ｖ（ＤＣ）の電圧を印加させた際の帯電ロールの体積抵抗（ｌｏｇΩ）を測定した結果（３周測定の平均値）である。なお、表１に示す数値は、走行前と走行後との帯電ロールの体積抵抗差（帯電ロール本体の通電上昇分含む）である。また、帯電ロールおよびクリーニングロールの従動性を目視により確認した。
【００９０】
（実施例２）
ポリウレタン樹脂発泡体のシート（密度７０ｋｇ／ｍ3、セル数７０個／２５ｍｍ、（株）イノアックコーポレーション製）を円筒状に切削加工し、端部外径φ３．９７ｍｍ、中央部外径φ４．０３ｍｍのクラウン形状のクリーニングロールを作製し、実施例１と同様に連続印字を実施した。結果を表１に示す。
【００９１】
（比較例１）
実施例１で作製した上記ポリウレタン樹脂発泡体で形成されたクリーニングロールに、直径１．５ｍｍの軸芯（ＳＵＭ２３Ｌに無電解ニッケルメッキを５μｍの厚みで施したもの）を挿入、接着したクリーニングロールを作製した。クリーニングロールの軸芯をベアリングで支持して、帯電ロールに従動回転するようにして、実施例１と同様に連続印字を実施した。結果を表１に示す。
【００９２】
（実施例３）
実施例１と同様の手法で外径φ５．００ｍｍの帯電ロール、外径φ３．００ｍｍのクリーニングロールを作製した。
【００９３】
図２に示すように、帯電ロールおよびクリーニングロールを筐体（材質：ＡＢＳ樹脂）に収容し、帯電ロールのシャフトを筐体によって、回転可能に支持した。また、クリーニングロールを、回転可能なように、その筐体によって全体の外周部分で支持した。すなわち、帯電ロールおよびクリーニングロールを収容する筐体によって、帯電ロールに対するクリーニングロールの支持および帯電ロールの表面に接触するように位置決めを行った。帯電ロールは、その略半面が筐体により覆われるようにした。
【００９４】
上記のようにして作製した帯電ロールおよびクリーニングロールを、画像形成装置（ＤＥＬＬ製Ｃ３１１０ｃｎ）用のプロセスカートリッジに組み込み、ＤＥＬＬ製Ｃ３１１０ｃｎに取り付け、実施例１と同様に連続印字を実施した。結果を表１に示す。
【００９５】
（比較例２）
実施例３で作製した上記ポリウレタン樹脂発泡体で形成されたクリーニングロールに、直径１．５ｍｍの軸芯（ＳＵＭ２３Ｌに無電解ニッケルメッキを５μｍの厚みで施したもの）を挿入、接着したクリーニングロールを作製した。クリーニングロールの軸芯をベアリングで支持して、帯電ロールに従動回転するようにして、実施例１と同様に連続印字を実施した。結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
2009217095.tif 000003
【００９７】
この結果より、実施例１〜３では、小径の帯電ロールを使用した場合でも充分な従動性とクリーニング特性を得ることができた。このように、小径の帯電ロールにおいてもその回転を阻害することのない、安価な帯電ロールのクリーニング装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示す側面図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示す正面図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態に係る帯電装置の他の例の概略構成を示す側面図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る帯電装置の他の例の概略構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  帯電装置、３  プロセスカートリッジ、５  画像形成装置、１０  帯電ロール、１２  クリーニングロール、１４  導電性芯材、１６  帯電層、１８  弾性層、２０  支持部材、２２  ガイド部、２４  筐体、２６  感光体ドラム、５２  現像ロール、５４  転写ロール、５６  クリーニングブレード、５８  露光装置、６０  画像光、６２  記録紙、６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｋ  画像形成ユニット、６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃ，６６Ｋ  現像器、６８  用紙搬送ベルト、７０  定着装置、７２  排出ロール、７４  排出トレイ、７６  用紙搬送路、７８  搬送ロール。
【図１】
2009217095.tif 000004
【図２】
2009217095.tif 000005
【図３】
2009217095.tif 000006
【図４】
2009217095.tif 000007