JP2004021060A - プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一体型プロセスカートリッジの利点である画像形成装置からの着脱に際しての取り扱い性の良さを維持しながら、消耗交換部品の削減により、所謂ランニングコストの低減と環境保護とを達成する。
【解決手段】画像形成装置本体に着脱可能に装填されるプロセスカートリッジにおいて、少なくとも感光体ドラム１２１を有するドラムカートリッジ１２８と、少なくとも感光体ドラム１２１に形成された像を現像するための現像手段を有する現像カートリッジ１２９とを有し、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは互いに分離及び結合可能であって、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは結合状態で画像形成装置本体へ着脱され、ドラムカートリッジ１２８は画像形成装置本体外で現像カートリッジ１２９と分離することで交換可能に構成されており、現像カートリッジ１２９は、画像形成装置本体と同寿命となっている。
【選択図】 図３
【解決手段】画像形成装置本体に着脱可能に装填されるプロセスカートリッジにおいて、少なくとも感光体ドラム１２１を有するドラムカートリッジ１２８と、少なくとも感光体ドラム１２１に形成された像を現像するための現像手段を有する現像カートリッジ１２９とを有し、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは互いに分離及び結合可能であって、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは結合状態で画像形成装置本体へ着脱され、ドラムカートリッジ１２８は画像形成装置本体外で現像カートリッジ１２９と分離することで交換可能に構成されており、現像カートリッジ１２９は、画像形成装置本体と同寿命となっている。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は 、複写機・ファクシミリ、又はこれらにプリンタ機能を加えた複合機等の電子写真法による画像形成装置に関し、詳しくは、感光体ドラムや現像ローラなどを具備するプロセスユニット及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図（正面視）である。先ず、図６に基づき画像形成装置５００の全体概略構成について説明する。尚、図に示す画像形成装置５００は所謂デジタル複写機である。
【０００３】
図６に示すように、本実施の形態の画像形成装置５００は、上部に配設された自動原稿送り装置５１１を備えた原稿読取部５１０、略中央部に配設された画像形成部５２０、画像形成部５２０の下方及び右側方に配設された給送部５３０から構成されている。
【０００４】
画像形成部５２０内では、電子写真感光体である感光体ドラム５２１、感光体ドラム５２１の表面に帯電処理を行う帯電ローラ５２２、感光体ドラム５２１上の静電潜像を可視像化する現像器５２３、現像器５２３に供給されるトナーを収納したトナー収納部５２４、感光体ドラム５２１上の残留トナー像を除去回収するクリーニング器５２５等を一体的に有する一体型プロセスカートリッジ５２６や該一体型プロセスプロセスカートリッジ５２６の上方に配設された露光装置（レーザスキャナユニット）５２７や感光体ドラム５２１と対向し、該感光体ドラム５２１上のトナー像をシートＳに転写する転写ローラ５２８や画像転写後のシートＳに対して熱定着処理を施す定着器５４１や該定着器５４１と一体的に構成され定着処理後のシートＳを装置外に排出する排出ローラ対５４２などが配設されている。
【０００５】
給送部５３０には、横置きされたＡ４サイズのシートＳ、或いはこれよりも小さいサイズのシートＳを格納可能な給送カセット５３１やシートＳを画像形成部５２０へ向けて送り出すための給送ローラ５３２やシートＳの先端付近が給送ローラ５３２と当接するよう持ち上げるための中板５３３などが配設されている。給送ローラ５３２により送り出されたシートＳは、搬送ローラ対５３４を介してレジストローラ対５３５により一旦停止させられ、感光体ドラム５２１上に形成されたトナー像に対してタイミングを合わされてから送り出される。場合によっては、画像形成部５２０の図中右側方に設けられた手差し給送部５３６からレジストローラ対５３５へ給送される。
【０００６】
原稿読取部５１０には、原稿台ガラス５１２やコンタクトイメージセンサ５１３やコンタクトイメージセンサ５１３の支持軸５１４やコンタクトイメージセンサ５１３の駆動を担うリーダモータ５１５などが配設されている。原稿は原稿台ガラス５１２上に置かれ、コンタクトイメージセンサ５１３によりスキャニングされることにより画像反射光が電気信号に変換される。
【０００７】
こうして、帯電ローラ５２２により一様に帯電された感光体ドラム５２１に、原稿読取部５１０にて原稿画像反射光を電気信号に変換し、該電気信号をレーザスキャナユニット５２７から画像光Ｌとして露光すると、感光体ドラム５２１上には静電潜像が形成される。該静電潜像は感光体ドラム５２１の回転と共に現像器５２３により現像されてトナー像として顕在化された後、転写ローラ５２８によって給送部５３０より搬送されレジストローラ対５３５によりタイミングを合わされたシートＳ上に転写される。尚、転写の終了した感光体ドラム５２１はクリーニング器５２５によりクリーニングされ、次の画像形成の為に備えられる。転写の終了したシートＳは、該シートＳ上のトナー像が定着器５４１を通過するときに熱定着され、固着した後、排出ローラ対５４２により装置外へと排出されることになる。
【０００８】
図７は、一体型プロセスカートリッジ５２６を画像形成装置５００から着脱する方法を示したものである。
【０００９】
本画像形成装置５００においては、一体型プロセスカートリッジ５２６の交換や画像形成部５２０での紙詰まりの後処理の際に、画像形成装置の使用者は一体型プロセスカートリッジ５２６の着脱を行う必要がある。着脱方法の概略は、原稿読取部５１０を、図７に示すように、左方向に水平移動させて画像形成部５２０略上方に出現する開口部５０３から図中矢印方向に一体型プロセスカートリッジ５２６を着脱すればよく、詳しくは、画像形成装置の使用者は把手部５２６ａを保持しながらカートリッジガイド部５０４に沿って一体型プロセスカートリッジ５２６を着脱する。尚、原稿読取部５１０の水平移動を担うための機構及び構成については本件とは直接関係無いのでその説明を省略する。
【００１０】
以上が本画像形成装置５００における概略構成及び画像形成プロセスの概略説明である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例で示した画像形成装置５００においては、一体型プロセスカートリッジ５２６の寿命はトナー収納部５２４に収納されているトナー容量で決まり、トナーが尽きた際には、図７に示すように、画像形成装置５００より一体型プロセスカートリッジ５２６を取り出して、新しい一体型プロセスカートリッジ５２６と交換する必要がある。
【００１２】
この場合、一体型プロセスカートリッジ５２６内でまだ寿命を迎えていない部品も含めて全体が交換されることになる。また、当然のごとく一体型プロセスカートリッジ単位での交換となり、使用可能な部品まで交換することになる。
【００１３】
また、通常一体型プロセスカートリッジは回収され、リサイクルされる仕組みが確立しているが、昨今注目されている環境保護の観点から、そもそも消耗交換部品として発生する部品は少ない方が良い。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一体型プロセスカートリッジの利点である画像形成装置からの着脱に際しての取り扱い性の良さを維持しながら、消耗交換部品の削減により、所謂ランニングコストの低減と環境保護とを達成したプロセスユニット及び該プロセスユニットを備える画像形成装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、少なくとも像担持体を備えた像担持体ユニットと、少なくとも前記像担持体上に形成された像を現像する現像手段を備えた現像ユニットと、を有し、前記像担持体ユニットと前記現像ユニットとは互いに分離可能に結合され状態で前記画像形成装置に着脱可能に装填されるプロセスユニットにおいて、前記現像ユニットの寿命は前記画像形成装置の寿命と略一致し、前記像担持体ユニットを前記画像形成装置外で前記現像ユニットと分離することで交換可能であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、図１は第１実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体構成を示す概略断面説明図、図２は画像形成装置（複写機）のプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジの着脱時を示す概略断面説明図、図３はプロセスカートリッジの分離方法を示す要部拡大説明図、図４はトナー収納容器を示した補足説明図である。
【００１７】
尚、本実施の形態に係る画像形成装置１００はプロセスカートリッジを除き前述の従来例の画像形成装置５００と同構成になっている。本実施の形態の説明においては、同一要素には同一符号を付すとともに、その説明を省略する。
【００１８】
｛装置全体構成｝
先ず、図１に基づき画像形成装置１００の全体概略構成について変更部分を中心に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００は、上部に配設された原稿読取部５１０、略中央部に配設された画像形成部１２０、画像形成部１２０の下方及び右側方に配設された給送部５３０から構成されている。ここで、原稿読取部５１０及び給送部５３０は従来例の画像形成装置５００と同構成であるため、画像形成部１２０の構成について説明する。
【００２０】
画像形成部１２０には、プロセスカートリッジ１２７が装填されている。図示のように、プロセスカートリッジ１２７は、互いに分離可能な、感光体カートリッジであるドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを結合させた状態で画像形成部１２０に装填されている。
【００２１】
ドラムカートリッジ１２８は、像担持体としての電子写真感光体である感光体ドラム１２１、感光体ドラム１２１の表面に帯電処理を行う帯電ローラ１２２、感光体ドラム１２１上の残留トナー像を除去回収するクリーニング器１２５等を一体的に有している。
【００２２】
現像カートリッジ１２９は、感光体ドラム１２１上の静電潜像を可視像化する現像ローラ１２３、該現像ローラ１２３に供給されるトナーを収納したトナー容器１５１を格納するトナー容器収納部１２４、トナー容器１５１から送り出されたトナーを攪拌するための複数の攪拌部材１２６等の現像手段を構成する部材を一体的に有している。
【００２３】
ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９との分離・合体方法については後述する。尚、図１におけるプロセスカートリッジ１２７では、トナー容器１５１を格納した状態を示している。トナー容器１５１内には、トナーを現像ローラ１２３に向けて送り出すための送り羽１５２が設けられている。
【００２４】
図２は、プロセスカートリッジ１２７の着脱時の状態を示したものである。本画像形成装置１００においても、プロセスカートリッジ１２７内の消耗部分の交換や画像形成部１２０での紙詰まりの後処理の際には、画像形成装置の使用者はプロセスカートリッジ１２７の着脱を行う必要がある。着脱方法の概略は、原稿読取部５１０を図２に示すように、左方向に水平移動させて画像形成部１２０略上方に出現する開口部１０３から図中矢印方向にプロセスカートリッジ１２７を着脱すればよく、詳しくは、画像形成装置の使用者は可倒式の把手部１２７ａを保持しながらカートリッジガイド部５０４に沿ってプロセスカートリッジ１２７を図中矢印方向に着脱する。
【００２５】
このように、プロセスカートリッジ１２７を装置高さ方向（感光体ドラム１２１の回転軸方向と直交する方向）に着脱することで、装置前後方向に大きな設置スペースを設ける必要がない。
【００２６】
尚、把手部１２７ａは、針金状部材で成形されており、プロセスカートリッジ１２７が画像形成部１２０に装填されている時には倒れた状態をとっている。
【００２７】
｛カートリッジの寿命｝
本画像形成装置１００のプロセスカートリッジ１２７においては、感光体ドラム１２１は使用によって消耗劣化する。このため、ドラムカートリッジ１２８側は消耗交換部品として構成し、画像形成装置１００の使用の継続において、画像形成装置の使用者はドラムカートリッジ１２８が寿命となる毎に交換することになる。ここで、「寿命」とは画像形成装置１００により紙等のシート材上に形成される画像品質が所定の基準を維持する画像形成枚数、或いは期間のことである。
【００２８】
本実施形態における各部材の寿命は、画像形成装置本体及び現像カートリッジ１２９については、Ａ４サイズシートでの画像形成枚数で約１０万枚（約６％の印字率において）或いは５年間であり、ドラムカートリッジ１２８については、Ａ４サイズシートでの画像形成枚数で約１．９万枚である（約６％の印字率において）。
【００２９】
現像カートリッジ１２９は、画像形成装置１００と略同寿命となっており、即ち、画像形成とともに消費されるトナーを収納したトナー容器１５１を除き、画像形成装置が寿命となるまで交換しなくても良い構成となっている（トナー容器１５１は、トナーが無くなると現像カートリッジから抜き出し、新しいトナー容器と交換可能な構成となっている）。
【００３０】
尚、上述の所定の基準とは、シート材上に形成される画像品質が画像形成装置の使用者の満足が得られるように画像形成装置の製造者側が設定した基準である。即ち、画像形成装置本体と現像カートリッジの寿命が略一致する、ということは、画像形成装置の寿命に至るまでに現像カートリッジの交換が一度も行われないことになる。
【００３１】
｛ドラムカートリッジと現像カートリッジとの分離、結合｝
図３は、ドラムカートリッジ１２８を交換する場合のプロセスカートリッジ１２７の分離手順について示したものである。（ａ）〜（ｄ）までの４段階の手順として示している。
【００３２】
ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは、現像カートリッジ１２９の係合突起１６３がドラムカートリッジ１２８の係合部１６４に係合することで両者は回動可能に係合し、且つ現像ローラ１２３と感光体ドラム１２１（図１参照）とがスペーサ等によって所定間隔で対峙するよう結合されている。そして、ドラムカートリッジ１２８側に設けられた解除レバー１６１を係止することで前記結合状態が外れないようになっている。
【００３３】
上記プロセスカートリッジ１２７のドラムカートリッジ１２８が寿命に達したとき、これを交換する場合を順を追って説明する。
【００３４】
図３（ａ）は、画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出した状態を示しており、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とは未だ結合状態である。
【００３５】
図３（ａ）の状態では該解除レバー１６１は係合位置にある。解除レバー１６１は、現像カートリッジ１２９側に設けられた圧縮バネ１６２に抗しながら、現像カートリッジ１２９側の係合突起１６３（図３（ｄ）も参照）と係合している。
【００３６】
尚、解除レバー１６１は図中シート面垂直方向の手前及び奥側の夫々の２ヶ所に設けられている。図３（ａ）の状態のプロセスカートリッジ１２７は、前述した一体型プロセスカートリッジ５２６と同様の取り扱いが可能である。
【００３７】
図３（ｂ）は、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを分離するための最初の段階を示している。解除レバー１６１を図中矢印方向に回動させると、係合突起１６３と、解除レバー１６１に設けられた係合フック１６１ａとが離間する。
【００３８】
図３（ｃ）は、解除レバー１６１を最大開放位置まで移動させた状態を示している。この状態では、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９と、は分離自在に合体している。
【００３９】
図３（ｄ）は、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９との分離中の状態を示している。特に指定はないが、本図ではより軽量なドラムカートリッジ１２８側を図中矢印方向に移動させ、係合突起１６３と、ドラムカートリッジ１２８側の係合部１６４とを解除させることでドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを分離させている。
【００４０】
以上がドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９との分離手順である。尚、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とを結合させるには係合突起１６３を係合部１６４に差し込んで両者を結合させた後、上述の手順の逆の手順を行えばよい。これによって寿命に達したドラムカートリッジ１２８のみを交換することができる。
【００４１】
｛トナー容器の装着｝
図４はトナーを収納したトナー容器１５１を示している。トナー容器１５１は、所定量のトナーが収納されており（本実施形態では約２００ｇ）、現像カートリッジ１２９側に設けられたトナー容器収納部１２４に差し込まれて、格納される。
【００４２】
次にプロセスカートリッジ１２７を最初にトナー容器１５１に装着する方法について説明する。トナー容器１５１の装着は以下の（１）〜（５）までの５段階の手順で行える。
【００４３】
（１）画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出す。
【００４４】
（２）トナー容器１５１をトナー容器収納部１２４に向けて図４の矢印ｍ方向に差し込む。
【００４５】
（３）トナー供給口１５１ａ（図中破線で表示）を塞いでいるシール部材１５３を、該シール部材１５３に表示されている矢印方向（矢印ｍ方向と逆方向）に引き、トナー容器１５１より取り外す。
【００４６】
（４）軸を中心に回動することでトナー容器１５１の側面に対して可倒式の把手１５４を保持しながら、図４の矢印ｎ方向に所定角度（約１１０度）回転させる。尚、図４では可倒式把手１５４は倒れた状態（＝トナー容器収納部１２４へのトナー容器１５１収納状態）を示している。
【００４７】
これによってトナー供給口１５１ａから現像カートリッジ１２９と結合したドラムカートリッジ１２８へとトナーの供給可能となる。
【００４８】
（５）トナー容器１５１が装着されたプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装填する（図２参照）。
【００４９】
尚、トナー容器１５１の着脱の際しては、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９との分離の必要はない。
【００５０】
以上の手順によりトナー容器１５１はトナー容器収納部１２４に装着され、プロセスカートリッジ１２７は画像形成装置１００に装着される。
【００５１】
｛トナー容器の取り外し｝
格納されているトナー容器１５１をトナー容器収納部１２４から取り外すには、以下の２段階の手順で行える。
【００５２】
（１）画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出した後、可倒式把手１５４を起立させて保持し、図４の矢印ｎ方向と逆方向に回転させる。
【００５３】
（２）可倒式把手１５４を保持しながら、図４の矢印ｍ方向と逆方向に引き抜けばよい。
【００５４】
｛プロセスカートリッジの取り扱い｝
次に、本プロセスカートリッジ１２７の取り扱い方法について説明する。
【００５５】
プロセスカートリッジ１２７は、画像形成部１２０での紙詰まりの後処理時や、ドラムカートリッジ１２８が寿命を迎えた場合の交換時や、トナーが消費されて無くなった場合のトナー容器１５１の交換時、などの際に画像形成装置の使用者により着脱される。この時、上述したように、本実施形態のプロセスカートリッジ１２７は、着脱時の取り扱い性が一体型プロセスカートリッジと同様の良好さを維持できており、一体型プロセスカートリッジの取り扱いに慣れた画像形成装置の使用者であっても本プロセスカートリッジ１２７の取り扱いを違和感無く行うことができる。
【００５６】
一方、寿命に達したドラムカートリッジ１２８を交換する場合には、画像形成装置１００よりプロセスカートリッジ１２７を取り外し、前述したようにしてドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とを分離する。そして、新しいドラムカートリッジ１２８を現像カートリッジ１２９と結合し、このプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装着する。
【００５７】
また、トナー容器１５１からトナーが無くなった場合には、画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を取り外し、トナー容器収納部１２４からトナー容器１５１を取り外して新しいトナー容器１５１を装着してプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装着する。
【００５８】
このように、ドラムカートリッジ１２８及びトナー容器１５１の消耗部品の交換の場合には、寿命に達した部品のみを適宜交換することができ、画像形成装置１００と同寿命の現像カートリッジ１２９は交換する必要がない。
【００５９】
こうして、本実施形態に係るプロセスカートリッジ１２７及び画像形成装置１００においては、プロセスカートリッジの画像形成装置からの着脱に際して、一体型プロセスカートリッジと同等の取り扱い性である上、画像形成装置の使用において発生する消耗交換部品を最小限にしているので、所謂ランニングコストの低減が図れると共に、昨今注目されている環境保護の観点からも有利になってくる。
【００６０】
以上のようにして着脱時の作業性が良く、消耗交換部品の削減を達成したプロセスカートリッジ及び画像形成装置の提供が可能となる。
【００６１】
〔他の実施形態〕
次に、本発明の他の実施形態を図５に基づいて説明する。尚、画像形成装置２００の基本構成は上述の実施形態と同様である。以下、同一要素には同一符号を付すと共にその説明を省略する。
【００６２】
図５は、画像形成装置２００の全体外観を示した斜視説明図である。画像形成装置２００では、原稿読取部２１０が画像形成部１２０に対して固定されており、図２で示したように、原稿読取部５１０を水平移動してプロセスカートリッジ１２７の着脱を行うことができない。
【００６３】
そこで、画像形成装置２００においてはプロセスカートリッジ１２７を着脱させるために、前カバー２６１を図５の矢印ａ方向に回動させて開き、画像形成部１２０を露出させることで行なうようにしている。図５においては、プロセスカートリッジ１２７を装着する場合を示している。画像形成部１２０に向けて図中矢印ｂ方向（感光体ドラム１２１の回転軸方向と平行方向）にプロセスカートリッジ１２７を差し込むことにより装着する。
【００６４】
このように、画像形成装置２００と、前述した実施形態の画像形成装置１００とは、プロセスカートリッジ１２７の着脱方向が異なっているだけであり、プロセスカートリッジ着脱時の取り扱い性や、所謂ランニングコストの低減及び環境保護において、前述の実施形態と同様の効果を持っている。
【００６５】
そして、プロセスカートリッジの着脱を装置正面側から行うことができるため、高さ方向に余裕スペースがない場所でもプロセスカートリッジを容易に着脱することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置からプロセスユニットを着脱する際の良好な取り扱い性と、最小限の消耗部品を交換可能に構成することにより、所謂ランニングコストの低減及び環境保護とを達成したプロセスユニット及び該プロセスユニットを装着可能な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】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体構成を示す概略断面説明図である。
【図２】画像形成装置（複写機）のプロセスカートリッジの着脱時を示す概略断面説明図である。
【図３】プロセスカートリッジの分離方法を示す要部拡大説明図である。
【図４】トナー収納容器を示した補足説明図である。
【図５】他の実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体斜視図である。
【図６】従来例の画像形成装置（複写機）の全体構成を示す正面断面図である。
【図７】従来例の画像形成装置（複写機）のプロセスカートリッジ着脱時を示す正面断面図である。
【符号の説明】
Ｓ …シート
１００ …画像形成装置
１０３ …開口部
１２０ …画像形成部
１２１ …感光体ドラム
１２２ …帯電ローラ
１２３ …現像ローラ
１２４ …トナー容器収納部
１２５ …クリーニング器
１２６ …攪拌部材
１２７ …プロセスカートリッジ
１２７ａ …把手部
１２８ …ドラムカートリッジ
１２９ …現像カートリッジ
１５１ …トナー容器
１５１ａ …トナー供給口
１５２ …送り羽
１５３ …シール部材
１５４ …可倒式把手
１６１ …解除レバー
１６１ａ …係合フック
１６２ …圧縮バネ
１６３ …係合突起
１６４ …係合部
２００ …画像形成装置
２１０ …原稿読取部
２６１ …前カバー
５００ …画像形成装置
５０３ …開口部
５０４ …カートリッジガイド部
５１０ …原稿読取部
５１１ …自動原稿送り装置
５１２ …原稿台ガラス
５１３ …コンタクトイメージセンサ
５１４ …支持軸
５１５ …リーダモータ
５２０ …画像形成部
５２１ …感光体ドラム
５２２ …帯電ローラ
５２３ …現像器
５２４ …トナー収納部
５２５ …クリーニング器
５２６ …プロセスカートリッジ
５２６ａ …把手部
５２７ …レーザスキャナユニット
５２８ …転写ローラ
５３０ …給送部
５３１ …給送カセット
５３２ …給送ローラ
５３３ …中板
５３４ …搬送ローラ対
５３５ …レジストローラ対
５３６ …手差し給送部
５４１ …定着器
５４２ …排出ローラ対
【発明の属する技術分野】
本発明は 、複写機・ファクシミリ、又はこれらにプリンタ機能を加えた複合機等の電子写真法による画像形成装置に関し、詳しくは、感光体ドラムや現像ローラなどを具備するプロセスユニット及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図（正面視）である。先ず、図６に基づき画像形成装置５００の全体概略構成について説明する。尚、図に示す画像形成装置５００は所謂デジタル複写機である。
【０００３】
図６に示すように、本実施の形態の画像形成装置５００は、上部に配設された自動原稿送り装置５１１を備えた原稿読取部５１０、略中央部に配設された画像形成部５２０、画像形成部５２０の下方及び右側方に配設された給送部５３０から構成されている。
【０００４】
画像形成部５２０内では、電子写真感光体である感光体ドラム５２１、感光体ドラム５２１の表面に帯電処理を行う帯電ローラ５２２、感光体ドラム５２１上の静電潜像を可視像化する現像器５２３、現像器５２３に供給されるトナーを収納したトナー収納部５２４、感光体ドラム５２１上の残留トナー像を除去回収するクリーニング器５２５等を一体的に有する一体型プロセスカートリッジ５２６や該一体型プロセスプロセスカートリッジ５２６の上方に配設された露光装置（レーザスキャナユニット）５２７や感光体ドラム５２１と対向し、該感光体ドラム５２１上のトナー像をシートＳに転写する転写ローラ５２８や画像転写後のシートＳに対して熱定着処理を施す定着器５４１や該定着器５４１と一体的に構成され定着処理後のシートＳを装置外に排出する排出ローラ対５４２などが配設されている。
【０００５】
給送部５３０には、横置きされたＡ４サイズのシートＳ、或いはこれよりも小さいサイズのシートＳを格納可能な給送カセット５３１やシートＳを画像形成部５２０へ向けて送り出すための給送ローラ５３２やシートＳの先端付近が給送ローラ５３２と当接するよう持ち上げるための中板５３３などが配設されている。給送ローラ５３２により送り出されたシートＳは、搬送ローラ対５３４を介してレジストローラ対５３５により一旦停止させられ、感光体ドラム５２１上に形成されたトナー像に対してタイミングを合わされてから送り出される。場合によっては、画像形成部５２０の図中右側方に設けられた手差し給送部５３６からレジストローラ対５３５へ給送される。
【０００６】
原稿読取部５１０には、原稿台ガラス５１２やコンタクトイメージセンサ５１３やコンタクトイメージセンサ５１３の支持軸５１４やコンタクトイメージセンサ５１３の駆動を担うリーダモータ５１５などが配設されている。原稿は原稿台ガラス５１２上に置かれ、コンタクトイメージセンサ５１３によりスキャニングされることにより画像反射光が電気信号に変換される。
【０００７】
こうして、帯電ローラ５２２により一様に帯電された感光体ドラム５２１に、原稿読取部５１０にて原稿画像反射光を電気信号に変換し、該電気信号をレーザスキャナユニット５２７から画像光Ｌとして露光すると、感光体ドラム５２１上には静電潜像が形成される。該静電潜像は感光体ドラム５２１の回転と共に現像器５２３により現像されてトナー像として顕在化された後、転写ローラ５２８によって給送部５３０より搬送されレジストローラ対５３５によりタイミングを合わされたシートＳ上に転写される。尚、転写の終了した感光体ドラム５２１はクリーニング器５２５によりクリーニングされ、次の画像形成の為に備えられる。転写の終了したシートＳは、該シートＳ上のトナー像が定着器５４１を通過するときに熱定着され、固着した後、排出ローラ対５４２により装置外へと排出されることになる。
【０００８】
図７は、一体型プロセスカートリッジ５２６を画像形成装置５００から着脱する方法を示したものである。
【０００９】
本画像形成装置５００においては、一体型プロセスカートリッジ５２６の交換や画像形成部５２０での紙詰まりの後処理の際に、画像形成装置の使用者は一体型プロセスカートリッジ５２６の着脱を行う必要がある。着脱方法の概略は、原稿読取部５１０を、図７に示すように、左方向に水平移動させて画像形成部５２０略上方に出現する開口部５０３から図中矢印方向に一体型プロセスカートリッジ５２６を着脱すればよく、詳しくは、画像形成装置の使用者は把手部５２６ａを保持しながらカートリッジガイド部５０４に沿って一体型プロセスカートリッジ５２６を着脱する。尚、原稿読取部５１０の水平移動を担うための機構及び構成については本件とは直接関係無いのでその説明を省略する。
【００１０】
以上が本画像形成装置５００における概略構成及び画像形成プロセスの概略説明である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例で示した画像形成装置５００においては、一体型プロセスカートリッジ５２６の寿命はトナー収納部５２４に収納されているトナー容量で決まり、トナーが尽きた際には、図７に示すように、画像形成装置５００より一体型プロセスカートリッジ５２６を取り出して、新しい一体型プロセスカートリッジ５２６と交換する必要がある。
【００１２】
この場合、一体型プロセスカートリッジ５２６内でまだ寿命を迎えていない部品も含めて全体が交換されることになる。また、当然のごとく一体型プロセスカートリッジ単位での交換となり、使用可能な部品まで交換することになる。
【００１３】
また、通常一体型プロセスカートリッジは回収され、リサイクルされる仕組みが確立しているが、昨今注目されている環境保護の観点から、そもそも消耗交換部品として発生する部品は少ない方が良い。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一体型プロセスカートリッジの利点である画像形成装置からの着脱に際しての取り扱い性の良さを維持しながら、消耗交換部品の削減により、所謂ランニングコストの低減と環境保護とを達成したプロセスユニット及び該プロセスユニットを備える画像形成装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、少なくとも像担持体を備えた像担持体ユニットと、少なくとも前記像担持体上に形成された像を現像する現像手段を備えた現像ユニットと、を有し、前記像担持体ユニットと前記現像ユニットとは互いに分離可能に結合され状態で前記画像形成装置に着脱可能に装填されるプロセスユニットにおいて、前記現像ユニットの寿命は前記画像形成装置の寿命と略一致し、前記像担持体ユニットを前記画像形成装置外で前記現像ユニットと分離することで交換可能であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、図１は第１実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体構成を示す概略断面説明図、図２は画像形成装置（複写機）のプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジの着脱時を示す概略断面説明図、図３はプロセスカートリッジの分離方法を示す要部拡大説明図、図４はトナー収納容器を示した補足説明図である。
【００１７】
尚、本実施の形態に係る画像形成装置１００はプロセスカートリッジを除き前述の従来例の画像形成装置５００と同構成になっている。本実施の形態の説明においては、同一要素には同一符号を付すとともに、その説明を省略する。
【００１８】
｛装置全体構成｝
先ず、図１に基づき画像形成装置１００の全体概略構成について変更部分を中心に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００は、上部に配設された原稿読取部５１０、略中央部に配設された画像形成部１２０、画像形成部１２０の下方及び右側方に配設された給送部５３０から構成されている。ここで、原稿読取部５１０及び給送部５３０は従来例の画像形成装置５００と同構成であるため、画像形成部１２０の構成について説明する。
【００２０】
画像形成部１２０には、プロセスカートリッジ１２７が装填されている。図示のように、プロセスカートリッジ１２７は、互いに分離可能な、感光体カートリッジであるドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを結合させた状態で画像形成部１２０に装填されている。
【００２１】
ドラムカートリッジ１２８は、像担持体としての電子写真感光体である感光体ドラム１２１、感光体ドラム１２１の表面に帯電処理を行う帯電ローラ１２２、感光体ドラム１２１上の残留トナー像を除去回収するクリーニング器１２５等を一体的に有している。
【００２２】
現像カートリッジ１２９は、感光体ドラム１２１上の静電潜像を可視像化する現像ローラ１２３、該現像ローラ１２３に供給されるトナーを収納したトナー容器１５１を格納するトナー容器収納部１２４、トナー容器１５１から送り出されたトナーを攪拌するための複数の攪拌部材１２６等の現像手段を構成する部材を一体的に有している。
【００２３】
ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９との分離・合体方法については後述する。尚、図１におけるプロセスカートリッジ１２７では、トナー容器１５１を格納した状態を示している。トナー容器１５１内には、トナーを現像ローラ１２３に向けて送り出すための送り羽１５２が設けられている。
【００２４】
図２は、プロセスカートリッジ１２７の着脱時の状態を示したものである。本画像形成装置１００においても、プロセスカートリッジ１２７内の消耗部分の交換や画像形成部１２０での紙詰まりの後処理の際には、画像形成装置の使用者はプロセスカートリッジ１２７の着脱を行う必要がある。着脱方法の概略は、原稿読取部５１０を図２に示すように、左方向に水平移動させて画像形成部１２０略上方に出現する開口部１０３から図中矢印方向にプロセスカートリッジ１２７を着脱すればよく、詳しくは、画像形成装置の使用者は可倒式の把手部１２７ａを保持しながらカートリッジガイド部５０４に沿ってプロセスカートリッジ１２７を図中矢印方向に着脱する。
【００２５】
このように、プロセスカートリッジ１２７を装置高さ方向（感光体ドラム１２１の回転軸方向と直交する方向）に着脱することで、装置前後方向に大きな設置スペースを設ける必要がない。
【００２６】
尚、把手部１２７ａは、針金状部材で成形されており、プロセスカートリッジ１２７が画像形成部１２０に装填されている時には倒れた状態をとっている。
【００２７】
｛カートリッジの寿命｝
本画像形成装置１００のプロセスカートリッジ１２７においては、感光体ドラム１２１は使用によって消耗劣化する。このため、ドラムカートリッジ１２８側は消耗交換部品として構成し、画像形成装置１００の使用の継続において、画像形成装置の使用者はドラムカートリッジ１２８が寿命となる毎に交換することになる。ここで、「寿命」とは画像形成装置１００により紙等のシート材上に形成される画像品質が所定の基準を維持する画像形成枚数、或いは期間のことである。
【００２８】
本実施形態における各部材の寿命は、画像形成装置本体及び現像カートリッジ１２９については、Ａ４サイズシートでの画像形成枚数で約１０万枚（約６％の印字率において）或いは５年間であり、ドラムカートリッジ１２８については、Ａ４サイズシートでの画像形成枚数で約１．９万枚である（約６％の印字率において）。
【００２９】
現像カートリッジ１２９は、画像形成装置１００と略同寿命となっており、即ち、画像形成とともに消費されるトナーを収納したトナー容器１５１を除き、画像形成装置が寿命となるまで交換しなくても良い構成となっている（トナー容器１５１は、トナーが無くなると現像カートリッジから抜き出し、新しいトナー容器と交換可能な構成となっている）。
【００３０】
尚、上述の所定の基準とは、シート材上に形成される画像品質が画像形成装置の使用者の満足が得られるように画像形成装置の製造者側が設定した基準である。即ち、画像形成装置本体と現像カートリッジの寿命が略一致する、ということは、画像形成装置の寿命に至るまでに現像カートリッジの交換が一度も行われないことになる。
【００３１】
｛ドラムカートリッジと現像カートリッジとの分離、結合｝
図３は、ドラムカートリッジ１２８を交換する場合のプロセスカートリッジ１２７の分離手順について示したものである。（ａ）〜（ｄ）までの４段階の手順として示している。
【００３２】
ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とは、現像カートリッジ１２９の係合突起１６３がドラムカートリッジ１２８の係合部１６４に係合することで両者は回動可能に係合し、且つ現像ローラ１２３と感光体ドラム１２１（図１参照）とがスペーサ等によって所定間隔で対峙するよう結合されている。そして、ドラムカートリッジ１２８側に設けられた解除レバー１６１を係止することで前記結合状態が外れないようになっている。
【００３３】
上記プロセスカートリッジ１２７のドラムカートリッジ１２８が寿命に達したとき、これを交換する場合を順を追って説明する。
【００３４】
図３（ａ）は、画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出した状態を示しており、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とは未だ結合状態である。
【００３５】
図３（ａ）の状態では該解除レバー１６１は係合位置にある。解除レバー１６１は、現像カートリッジ１２９側に設けられた圧縮バネ１６２に抗しながら、現像カートリッジ１２９側の係合突起１６３（図３（ｄ）も参照）と係合している。
【００３６】
尚、解除レバー１６１は図中シート面垂直方向の手前及び奥側の夫々の２ヶ所に設けられている。図３（ａ）の状態のプロセスカートリッジ１２７は、前述した一体型プロセスカートリッジ５２６と同様の取り扱いが可能である。
【００３７】
図３（ｂ）は、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを分離するための最初の段階を示している。解除レバー１６１を図中矢印方向に回動させると、係合突起１６３と、解除レバー１６１に設けられた係合フック１６１ａとが離間する。
【００３８】
図３（ｃ）は、解除レバー１６１を最大開放位置まで移動させた状態を示している。この状態では、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９と、は分離自在に合体している。
【００３９】
図３（ｄ）は、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９との分離中の状態を示している。特に指定はないが、本図ではより軽量なドラムカートリッジ１２８側を図中矢印方向に移動させ、係合突起１６３と、ドラムカートリッジ１２８側の係合部１６４とを解除させることでドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９とを分離させている。
【００４０】
以上がドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９との分離手順である。尚、ドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とを結合させるには係合突起１６３を係合部１６４に差し込んで両者を結合させた後、上述の手順の逆の手順を行えばよい。これによって寿命に達したドラムカートリッジ１２８のみを交換することができる。
【００４１】
｛トナー容器の装着｝
図４はトナーを収納したトナー容器１５１を示している。トナー容器１５１は、所定量のトナーが収納されており（本実施形態では約２００ｇ）、現像カートリッジ１２９側に設けられたトナー容器収納部１２４に差し込まれて、格納される。
【００４２】
次にプロセスカートリッジ１２７を最初にトナー容器１５１に装着する方法について説明する。トナー容器１５１の装着は以下の（１）〜（５）までの５段階の手順で行える。
【００４３】
（１）画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出す。
【００４４】
（２）トナー容器１５１をトナー容器収納部１２４に向けて図４の矢印ｍ方向に差し込む。
【００４５】
（３）トナー供給口１５１ａ（図中破線で表示）を塞いでいるシール部材１５３を、該シール部材１５３に表示されている矢印方向（矢印ｍ方向と逆方向）に引き、トナー容器１５１より取り外す。
【００４６】
（４）軸を中心に回動することでトナー容器１５１の側面に対して可倒式の把手１５４を保持しながら、図４の矢印ｎ方向に所定角度（約１１０度）回転させる。尚、図４では可倒式把手１５４は倒れた状態（＝トナー容器収納部１２４へのトナー容器１５１収納状態）を示している。
【００４７】
これによってトナー供給口１５１ａから現像カートリッジ１２９と結合したドラムカートリッジ１２８へとトナーの供給可能となる。
【００４８】
（５）トナー容器１５１が装着されたプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装填する（図２参照）。
【００４９】
尚、トナー容器１５１の着脱の際しては、ドラムカートリッジ１２８と、現像カートリッジ１２９との分離の必要はない。
【００５０】
以上の手順によりトナー容器１５１はトナー容器収納部１２４に装着され、プロセスカートリッジ１２７は画像形成装置１００に装着される。
【００５１】
｛トナー容器の取り外し｝
格納されているトナー容器１５１をトナー容器収納部１２４から取り外すには、以下の２段階の手順で行える。
【００５２】
（１）画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を機外に取り出した後、可倒式把手１５４を起立させて保持し、図４の矢印ｎ方向と逆方向に回転させる。
【００５３】
（２）可倒式把手１５４を保持しながら、図４の矢印ｍ方向と逆方向に引き抜けばよい。
【００５４】
｛プロセスカートリッジの取り扱い｝
次に、本プロセスカートリッジ１２７の取り扱い方法について説明する。
【００５５】
プロセスカートリッジ１２７は、画像形成部１２０での紙詰まりの後処理時や、ドラムカートリッジ１２８が寿命を迎えた場合の交換時や、トナーが消費されて無くなった場合のトナー容器１５１の交換時、などの際に画像形成装置の使用者により着脱される。この時、上述したように、本実施形態のプロセスカートリッジ１２７は、着脱時の取り扱い性が一体型プロセスカートリッジと同様の良好さを維持できており、一体型プロセスカートリッジの取り扱いに慣れた画像形成装置の使用者であっても本プロセスカートリッジ１２７の取り扱いを違和感無く行うことができる。
【００５６】
一方、寿命に達したドラムカートリッジ１２８を交換する場合には、画像形成装置１００よりプロセスカートリッジ１２７を取り外し、前述したようにしてドラムカートリッジ１２８と現像カートリッジ１２９とを分離する。そして、新しいドラムカートリッジ１２８を現像カートリッジ１２９と結合し、このプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装着する。
【００５７】
また、トナー容器１５１からトナーが無くなった場合には、画像形成装置１００からプロセスカートリッジ１２７を取り外し、トナー容器収納部１２４からトナー容器１５１を取り外して新しいトナー容器１５１を装着してプロセスカートリッジ１２７を画像形成装置１００に装着する。
【００５８】
このように、ドラムカートリッジ１２８及びトナー容器１５１の消耗部品の交換の場合には、寿命に達した部品のみを適宜交換することができ、画像形成装置１００と同寿命の現像カートリッジ１２９は交換する必要がない。
【００５９】
こうして、本実施形態に係るプロセスカートリッジ１２７及び画像形成装置１００においては、プロセスカートリッジの画像形成装置からの着脱に際して、一体型プロセスカートリッジと同等の取り扱い性である上、画像形成装置の使用において発生する消耗交換部品を最小限にしているので、所謂ランニングコストの低減が図れると共に、昨今注目されている環境保護の観点からも有利になってくる。
【００６０】
以上のようにして着脱時の作業性が良く、消耗交換部品の削減を達成したプロセスカートリッジ及び画像形成装置の提供が可能となる。
【００６１】
〔他の実施形態〕
次に、本発明の他の実施形態を図５に基づいて説明する。尚、画像形成装置２００の基本構成は上述の実施形態と同様である。以下、同一要素には同一符号を付すと共にその説明を省略する。
【００６２】
図５は、画像形成装置２００の全体外観を示した斜視説明図である。画像形成装置２００では、原稿読取部２１０が画像形成部１２０に対して固定されており、図２で示したように、原稿読取部５１０を水平移動してプロセスカートリッジ１２７の着脱を行うことができない。
【００６３】
そこで、画像形成装置２００においてはプロセスカートリッジ１２７を着脱させるために、前カバー２６１を図５の矢印ａ方向に回動させて開き、画像形成部１２０を露出させることで行なうようにしている。図５においては、プロセスカートリッジ１２７を装着する場合を示している。画像形成部１２０に向けて図中矢印ｂ方向（感光体ドラム１２１の回転軸方向と平行方向）にプロセスカートリッジ１２７を差し込むことにより装着する。
【００６４】
このように、画像形成装置２００と、前述した実施形態の画像形成装置１００とは、プロセスカートリッジ１２７の着脱方向が異なっているだけであり、プロセスカートリッジ着脱時の取り扱い性や、所謂ランニングコストの低減及び環境保護において、前述の実施形態と同様の効果を持っている。
【００６５】
そして、プロセスカートリッジの着脱を装置正面側から行うことができるため、高さ方向に余裕スペースがない場所でもプロセスカートリッジを容易に着脱することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置からプロセスユニットを着脱する際の良好な取り扱い性と、最小限の消耗部品を交換可能に構成することにより、所謂ランニングコストの低減及び環境保護とを達成したプロセスユニット及び該プロセスユニットを装着可能な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】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体構成を示す概略断面説明図である。
【図２】画像形成装置（複写機）のプロセスカートリッジの着脱時を示す概略断面説明図である。
【図３】プロセスカートリッジの分離方法を示す要部拡大説明図である。
【図４】トナー収納容器を示した補足説明図である。
【図５】他の実施形態に係る画像形成装置（複写機）の全体斜視図である。
【図６】従来例の画像形成装置（複写機）の全体構成を示す正面断面図である。
【図７】従来例の画像形成装置（複写機）のプロセスカートリッジ着脱時を示す正面断面図である。
【符号の説明】
Ｓ …シート
１００ …画像形成装置
１０３ …開口部
１２０ …画像形成部
１２１ …感光体ドラム
１２２ …帯電ローラ
１２３ …現像ローラ
１２４ …トナー容器収納部
１２５ …クリーニング器
１２６ …攪拌部材
１２７ …プロセスカートリッジ
１２７ａ …把手部
１２８ …ドラムカートリッジ
１２９ …現像カートリッジ
１５１ …トナー容器
１５１ａ …トナー供給口
１５２ …送り羽
１５３ …シール部材
１５４ …可倒式把手
１６１ …解除レバー
１６１ａ …係合フック
１６２ …圧縮バネ
１６３ …係合突起
１６４ …係合部
２００ …画像形成装置
２１０ …原稿読取部
２６１ …前カバー
５００ …画像形成装置
５０３ …開口部
５０４ …カートリッジガイド部
５１０ …原稿読取部
５１１ …自動原稿送り装置
５１２ …原稿台ガラス
５１３ …コンタクトイメージセンサ
５１４ …支持軸
５１５ …リーダモータ
５２０ …画像形成部
５２１ …感光体ドラム
５２２ …帯電ローラ
５２３ …現像器
５２４ …トナー収納部
５２５ …クリーニング器
５２６ …プロセスカートリッジ
５２６ａ …把手部
５２７ …レーザスキャナユニット
５２８ …転写ローラ
５３０ …給送部
５３１ …給送カセット
５３２ …給送ローラ
５３３ …中板
５３４ …搬送ローラ対
５３５ …レジストローラ対
５３６ …手差し給送部
５４１ …定着器
５４２ …排出ローラ対
Claims (4)
- 少なくとも像担持体を備えた像担持体ユニットと、少なくとも前記像担持体上に形成された像を現像する現像手段を備えた現像ユニットと、を有し、 前記像担持体ユニットと前記現像ユニットとは互いに分離可能に結合され状態で前記画像形成装置に着脱可能に装填されるプロセスユニットにおいて、
前記現像ユニットの寿命は前記画像形成装置の寿命と略一致し、前記像担持体ユニットを前記画像形成装置外で前記現像ユニットと分離することで交換可能であることを特徴とするプロセスユニット。 - 前記現像ユニットはトナー容器を着脱可能に装着する装着部を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロセスユニット。
- 請求項１又は２に記載のプロセスユニットを装着するための装着手段を有し、前記プロセスユニットを用いて記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
- 前記装着手段は、前記プロセスユニットを前記像担持体の回転軸方向と略直交方向又は略平行方向に着脱するよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
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