JP2005208177A - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとに関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine thereof, and a process cartridge that is detachably installed therein.
従来から、カラー複写機等のカラー画像形成装置においては、感光体ドラム(像担持体)上に異物が付着するフィルミングの発生を抑止することを目的として、感光体ドラム表面に研磨剤を含有したクリーニングブレードを当接させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in color image forming apparatuses such as color copying machines, an abrasive is included on the surface of the photosensitive drum for the purpose of suppressing the occurrence of filming in which foreign matter adheres to the photosensitive drum (image carrier). A technique for bringing the cleaning blade into contact is known (see, for example, Patent Document 1).
詳しくは、特許文献1等において、感光体ドラム表面に当接するクリーニングブレードに研磨剤を含有させるとともに、感光体ドラム表面の硬度を高く形成する技術が開示されている。
これにより、クリーニングブレードの本来の機能により感光体ドラム上に付着した未転写トナーが除去されるとともに、クリーニングブレードに含有した研磨剤により感光体ドラム上に付着した異物が除去されてフィルミング抑止効果が長期間維持されることが期待できる。ここで、研磨剤による感光体ドラム表面へのダメージを軽減するために、感光体ドラム表面は高硬度に形成されている。なお、感光体ドラム上にフィルミングが発生すると、画像ぼけ等の画質劣化が生じる。
Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a technique for making the cleaning blade in contact with the surface of the photoconductor drum contain an abrasive and forming the surface of the photoconductor drum with high hardness.
As a result, untransferred toner adhering to the photosensitive drum is removed by the original function of the cleaning blade, and foreign matter adhering to the photosensitive drum is removed by the abrasive contained in the cleaning blade, thereby preventing filming. Can be expected to be maintained for a long time. Here, in order to reduce damage to the surface of the photosensitive drum due to the abrasive, the surface of the photosensitive drum is formed with high hardness. When filming occurs on the photosensitive drum, image quality deterioration such as image blurring occurs.
一方、近年の画像形成装置においては、高画質化を達成することを目的として、小粒径化かつ球形化されたトナー(以降、「小粒径・球形トナー」と呼ぶ。)が多く用いられている。さらに、小粒径・球形トナーを画像形成プロセスに用いた場合にクリーニング不良が発生するのを抑止することを目的として、感光体ドラム表面にフッ素化合物を含有する表面層を設ける技術も知られている(例えば、特許文献2参照。)。 On the other hand, in recent image forming apparatuses, a toner having a small particle size and a spherical shape (hereinafter referred to as “small particle size / spherical toner”) is often used for the purpose of achieving high image quality. ing. In addition, a technique for providing a surface layer containing a fluorine compound on the surface of the photosensitive drum is also known for the purpose of suppressing the occurrence of poor cleaning when a small particle size / spherical toner is used in the image forming process. (For example, refer to Patent Document 2).
すなわち、未転写トナーとして感光体ドラム上に残存した小粒径・球形トナーは、クリーニングブレードとの当接位置で、その隙間に回転しながら入り込むためにクリーニング不良(未転写トナーが感光体ドラムとクリーニングブレードとの間を通過する現象である。)が発生しやすい。これに対して、感光体ドラム表面にフッ素化合物を含有する表面層を設けることで、感光体ドラム表面のトナーに対する離型性が高められて、クリーニングブレードの当接部にトナーが入り込む前にクリーニングブレードによって感光体ドラム表面から除去される効果が期待できる。 That is, the small particle size / spherical toner remaining on the photosensitive drum as untransferred toner enters the gap while rotating at the contact position with the cleaning blade. This is a phenomenon that passes between cleaning blades). In contrast, by providing a surface layer containing a fluorine compound on the surface of the photoconductive drum, the releasability of the surface of the photoconductive drum to the toner is enhanced, and cleaning is performed before the toner enters the contact portion of the cleaning blade. The effect of being removed from the surface of the photosensitive drum by the blade can be expected.
上述した従来の画像形成装置は、高画質化を目的として小粒径・球形トナーを用いた場合に、フィルミングとクリーニング不良との両方をバランスよく抑止することが難しかった。 In the conventional image forming apparatus described above, it is difficult to suppress both filming and poor cleaning in a balanced manner when a small particle size / spherical toner is used for the purpose of improving image quality.
すなわち、上述の特許文献1等の技術においては、感光体ドラム表面を高硬度に形成することを前提として、クリーニングブレードに研磨剤を含有させて、感光体ドラム上のフィルミングを抑止している。感光体ドラム表面の硬度が高くできない場合には、研磨剤により感光体ドラム表面が傷つけられて、その傷によってクリーニングブレードと感光体ドラムとの間に隙間ができてクリーニング不良が発生してしまう。
That is, in the technique of the above-mentioned
一方、上述の特許文献2等の技術においては、感光体ドラム表面にトナー離型性の高い表面層(離型層)が形成されているために、小粒径・球形トナーに対してもクリーニング不良が発生しにくくなる反面、感光体ドラム表面の硬度をそれほど高くできない。そのため、この技術による効果を得るためには、感光体ドラム表面に局所的なストレスをかけないように感光体ドラムを使用することが必要になる。感光体ドラム上に局所的なストレスがかかると、感光体ドラム表面が傷つけられて、その傷によってクリーニングブレードと感光体ドラムとの間に隙間ができてクリーニング不良が発生してしまう。
On the other hand, in the technique disclosed in
本願発明者は研究を重ねた結果、小粒径・球形トナーを用いた場合に、特にフィルミングが発生しやすいことを知るにいたった。すなわち、小粒径・球形トナーには、通常のトナーと同様に、離型性を高めるためのワックスや、流動性を高めるための無機微粒子等が、外添又は内添されている。そして、感光体ドラム上のフィルミングは、これらの添加剤がトナーから離脱してクリーニングされずに感光体ドラム上に付着したものである。小粒径・球形トナーにおける添加剤の含有率は通常のトナーに比べて多く、さらに小粒径化が進むにともないその含有率は増加する傾向にある。したがって、小径化・球形トナーを用いた場合には、通常のトナーに比べて、感光体ドラム上にフィルミングが発生しやすくなる。 As a result of repeated research, the inventors of the present application have found that filming is particularly likely to occur when a small particle size / spherical toner is used. That is, the small particle size / spherical toner is externally or internally added with wax for enhancing releasability, inorganic fine particles for enhancing fluidity, and the like, as in a normal toner. Filming on the photosensitive drum is a phenomenon in which these additives are detached from the toner and adhered to the photosensitive drum without being cleaned. The additive content in the small particle size / spherical toner is larger than that in the normal toner, and the content rate tends to increase as the particle size is further reduced. Therefore, when a small-diameter / spherical toner is used, filming is likely to occur on the photosensitive drum as compared with a normal toner.
このように、小粒径・球形トナーを用いた場合に、特許文献2等の技術においては、クリーニング不良が抑止されるが、フィルミングの発生を充分に抑止することはできないことになる。他方、小粒径・球形トナーを用いた場合に、特許文献1等の技術においては、フィルミングの発生が抑止されるが、クリーニング不良を充分に抑止することはできないことになる。
すなわち、従来の技術では、小粒径・球形トナーを用いた場合に、クリーニング不良とフィルミング発生とを、双方同時に抑止することができなかった。
As described above, when the small particle size / spherical toner is used, the technique disclosed in
That is, in the conventional technique, when a small particle size / spherical toner is used, it is impossible to simultaneously prevent both a cleaning failure and filming.
特に、近年の画像形成装置においては、出力画像における高精細化が強く要望されていて、従来よりも高い解像度及び階調性を達成するためにトナーの小粒径化及び球形化が益々進められる可能性が高くなっている。したがって、上述の問題は益々無視できないものになっている。 In particular, in recent image forming apparatuses, there is a strong demand for higher definition in output images, and in order to achieve higher resolution and gradation than conventional ones, toner particle diameters and spheroidization are increasingly promoted. The possibility is high. Therefore, the above-mentioned problems are increasingly not negligible.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小粒径・球形トナーを用いた場合であっても、クリーニング不良とフィルミング発生とを確実に抑止することができて、高画質の出力画像が形成される、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when a small particle size / spherical toner is used, it is possible to reliably prevent defective cleaning and occurrence of filming. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus and a process cartridge on which a high-quality output image is formed.
この発明の請求項1記載の発明にかかる画像形成装置は、表面に付着するトナーに対する離型性を上げる離型材料を含有する表面層が形成された像担持体と、前記像担持体上に当接するとともに、前記像担持体上を清掃する第1クリーニングブレードと、前記像担持体上に当接するとともに、前記第1クリーニングブレードによって清掃された前記像担持体上をさらに清掃する第2クリーニングブレードと、を備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image carrier on which a surface layer containing a release material that improves the releasability of toner adhering to the surface is formed; A first cleaning blade that contacts and cleans the image carrier, and a second cleaning blade that contacts the image carrier and cleans the image carrier cleaned by the first cleaning blade. And.
また、請求項2記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1記載の発明において、前記離型材料は、フッ素化合物であって、前記像担持体の前記表面層は、フッ素化合物が55〜70重量%の範囲で含有されたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect of the present invention, the release material is a fluorine compound, and the surface layer of the image carrier has a fluorine compound of 55. It is contained in a range of ˜70% by weight.
また、請求項3記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、ゴム硬度が85〜95度の範囲のゴム材料で形成された弾性部を備えたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the second cleaning blade is formed of a rubber material having a rubber hardness in the range of 85 to 95 degrees. Provided with an elastic part.
また、請求項4記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、前記像担持体表面の移動方向に沿うように前記像担持体上に当接するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the second cleaning blade is adapted to follow a moving direction of the surface of the image carrier. And abuts on the image carrier.
また、請求項5記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項4に記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、当接角が5〜25度の範囲になるように前記像担持体上に当接するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the fourth aspect, wherein the second cleaning blade has the contact angle in a range of 5 to 25 degrees. It is in contact with the top.
また、請求項6記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、当接圧が9.8〜78.4N/mの範囲になるように前記像担持体上に当接するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the second cleaning blade has a contact pressure of 9.8-78.4 N. / M is in contact with the image carrier so as to be in the range of / m.
また、請求項7記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmの範囲になって円形度が0.93〜0.98の範囲になるように形成されたものである。 The image forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the toner has a circular shape with a volume average particle diameter in the range of 3 to 8 μm. It is formed so that the degree is in the range of 0.93 to 0.98.
また、請求項8記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて形成されたものである。 An image forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the toner is a polyester prepolymer having at least a functional group containing a nitrogen atom. The toner material liquid in which polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent is formed by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium.
また、この発明の請求項9記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジであって、表面に付着するトナーに対する離型性を上げる離型材料を含有する表面層が形成された像担持体と、前記像担持体上に当接するとともに、前記像担持体上を清掃する第1クリーニングブレードと、前記像担持体上に当接するとともに、前記第1クリーニングブレードによって清掃された前記像担持体上をさらに清掃する第2クリーニングブレードと、を一体的に備えたものである。
The process cartridge according to
また、請求項10記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9に記載の発明において、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段と、のうち少なくとも1つを、さらに一体的に備えたものである。 A process cartridge according to a tenth aspect of the present invention is the process cartridge according to the ninth aspect, wherein the developing means for developing the latent image formed on the image carrier and the charging means for charging the image carrier. And at least one of the means.
また、請求項11記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9又は請求項10に記載の発明において、前記離型材料は、フッ素化合物であって、前記像担持体の前記表面層は、フッ素化合物が55〜70重量%の範囲で含有されたものである。 The process cartridge according to an eleventh aspect of the present invention is the process cartridge according to the ninth or tenth aspect, wherein the release material is a fluorine compound, and the surface layer of the image carrier is The fluorine compound is contained in the range of 55 to 70% by weight.
また、請求項12記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9〜請求項11のいずれかに記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、ゴム硬度が85〜95度の範囲のゴム材料で形成された弾性部を備えたものである。 A process cartridge according to a twelfth aspect of the present invention is the process cartridge according to any of the ninth to eleventh aspects, wherein the second cleaning blade is a rubber material having a rubber hardness in the range of 85 to 95 degrees. It is provided with the elastic part formed by.
また、請求項13記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、前記像担持体表面の移動方向に沿うように前記像担持体上に当接するものである。 A process cartridge according to a thirteenth aspect of the present invention is the process cartridge according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the second cleaning blade is along a moving direction of the surface of the image carrier. It abuts on the image carrier.
また、請求項14記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項13に記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、当接角が5〜25度の範囲になるように前記像担持体上に当接するものである。 A process cartridge according to a fourteenth aspect of the present invention is the process cartridge according to the thirteenth aspect, wherein the second cleaning blade is placed on the image carrier so that the contact angle is in the range of 5 to 25 degrees. It abuts against.
また、請求項15記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9〜請求項14のいずれかに記載の発明において、前記第2クリーニングブレードは、当接圧が9.8〜78.4N/mの範囲になるように前記像担持体上に当接するものである。 A process cartridge according to a fifteenth aspect of the present invention is the process cartridge according to any one of the ninth to fourteenth aspects, wherein the second cleaning blade has a contact pressure of 9.8 to 78.4 N / It abuts on the image carrier so as to be in the range of m.
また、請求項16記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9〜請求項15のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、体積平均粒径が3〜8μmの範囲になって円形度が0.93〜0.98の範囲になるように形成されたものである。 A process cartridge according to a sixteenth aspect of the present invention is the process cartridge according to any one of the ninth to fifteenth aspects, wherein the toner has a volume average particle size in the range of 3 to 8 μm and has a circularity. Is formed in a range of 0.93 to 0.98.
また、請求項17記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項9〜請求項16のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて形成されたものである。
The process cartridge according to claim 17 is the process cartridge according to any one of
また、この発明の請求項18記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項9〜請求項17のいずれかに記載のプロセスカートリッジを前記画像形成装置本体に設置したものである。 An image forming apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention includes the process cartridge according to any one of the ninth to seventeenth aspects installed in the main body of the image forming apparatus.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電手段(帯電部)と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段(現像部)と、像担持体上を清掃するクリーニング手段(クリーニング部)とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
また、第2クリーニングブレードの「当接角」とは、像担持体がない状態で撓みのない第2クリーニングブレードが像担持体と交わる仮想の交点における像担持体上の接線と、上述の撓みのない第2クリーニングブレードと、がなす角度と定義する。
In the present application, “process cartridge” means a charging unit (charging unit) for charging an image carrier, a developing unit (developing unit) for developing a latent image formed on the image carrier, and an image carrier. It is defined as a unit in which at least one of the cleaning means (cleaning unit) for cleaning the top and the image carrier are integrated and installed detachably with respect to the image forming apparatus main body.
The “contact angle” of the second cleaning blade refers to the tangent line on the image carrier at a virtual intersection where the second cleaning blade that does not bend in the absence of the image carrier and the image carrier, and the above-described deflection. This is defined as the angle formed by the second cleaning blade without any gap.
本発明は、像担持体にトナー離型性が高い表面層を設けることで第1クリーニングブレードにて小粒径・球形トナーを確実にクリーニングするとともに、第1クリーニングブレードで清掃されなかったワックス、無機微粒子等の異物を第2クリーニングブレードにて除去するように構成している。これによって、小粒径・球形トナーを用いた場合であっても、クリーニング不良とフィルミング発生とを確実に抑止することができて、高画質の出力画像が形成される、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。 The present invention provides a surface layer with high toner releasability on the image carrier to reliably clean small particle size / spherical toner with the first cleaning blade, and wax that has not been cleaned with the first cleaning blade, Foreign substances such as inorganic fine particles are removed by the second cleaning blade. Thus, even when a small particle size / spherical toner is used, an image forming apparatus and a process capable of reliably preventing defective cleaning and filming and forming a high-quality output image. A cartridge can be provided.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としての複写機の装置本体、2は原稿Dの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、3は原稿読込部2で読み込んだ画像情報に基いた露光光Lを感光体ドラム18上に照射する露光部、4は感光体ドラム18上にトナー像を形成する作像部としてのプロセスカートリッジ、7は感光体ドラム18上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写部、10はセットされた原稿Dを原稿読込部2に搬送する原稿搬送部(ADF)、9は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部、9aは定着部9に設置された定着ローラ、9bは定着部9に設置された加圧ローラ、12〜14は転写紙等の記録媒体Pが収納された給紙部を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1,
図1を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部10の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部2上を通過する。このとき、原稿読込部2では、上方を通過する原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部2で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部3(書込部)に送信される。そして、露光部3からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Lが、プロセスカートリッジ4の感光体ドラム18上に向けて発せられる。
With reference to FIG. 1, an operation during normal image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is conveyed from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the conveyance roller of the
Then, the optical image information read by the
一方、プロセスカートリッジ4において、感光体ドラム18は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程)を経て、感光体ドラム18上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム18上に形成されたトナー像は、転写部7で、レジストローラにより搬送された記録媒体P上に転写される。
On the other hand, in the
Thereafter, the toner image formed on the
一方、転写部7に搬送される記録媒体Pは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体1の複数の給紙部12、13、14のうち、1つの給紙部が自動又は手動で選択される(例えば、最上段の給紙部12が選択されたものとする。)。
そして、給紙部12に収納された記録媒体Pの最上方の1枚が、搬送経路Kの位置に向けて搬送される。
On the other hand, the recording medium P conveyed to the
First, one of the plurality of
Then, the uppermost sheet of the recording medium P stored in the
その後、記録媒体Pは、搬送経路Kを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Pは、感光体ドラム18上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部7に向けて搬送される。
Thereafter, the recording medium P passes through the conveyance path K and reaches the position of the registration roller. Then, the recording medium P that has reached the position of the registration roller is conveyed toward the
そして、転写工程後の記録媒体Pは、転写部7の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部9に達する。定着部9に達した記録媒体Pは、定着ローラ9aと加圧ローラ9bとの間に送入されて、定着ローラ9aから受ける熱と双方のローラ9a、9bから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Pは、定着ローラ9aと加圧ローラ9bとの間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体1から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
Then, the recording medium P after the transfer process passes through the position of the
Thus, a series of image forming processes is completed.
次に、図2にて、画像形成装置本体1に設置されるプロセスカートリッジ4を中心にした作像部の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ4には、主として、像担持体としての感光体ドラム18と、帯電部19(帯電手段)と、現像部20(現像手段)と、クリーニング部21(クリーニング手段)とが、一体化されて、画像形成装置本体1に着脱可能に構成されている。
Next, referring to FIG. 2, the configuration and operation of the image forming unit centering on the
As shown in FIG. 2, the
感光体ドラム18は、アルミニウムからなる素管上に電荷発生層、電荷輸送層等が形成され、さらにそれらの層の上に表面層18a(最上層である。)が形成されている。
感光体ドラム18の表面層18aは、ドラム表面に付着するトナーに対する離型性を上げるために離型材料が含有されている。すなわち、表面層18aは、離型層として機能する。表面層18aに含有される離型材料としては、PFA(四フッ化パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂)、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)等のフッ素化合物を用いることができる。
In the
The
ここで、表面層18aにおけるフッ素化合物の含有率は、55〜70重量%の範囲にすることが好ましい。フッ素化合物の含有量が多いほどトナーに対する離型性が高まる。フッ素化合物の含有量を55重量%以上とすることで、感光体ドラム18上にフィルミングが生じていない状態であれば良好なトナー離型性を維持することができる。その一方で、フッ素化合物の含有量が多くなり過ぎると、表面層18aに濁りが生じて、露光光Lによる充分な露光がおこなえなくなる。フッ素化合物の含有量を70重量%以下とすることで、感光体ドラム18上における充分な露光工程が可能になる。
Here, it is preferable to make the content rate of the fluorine compound in the
なお、本実施の形態では、感光体ドラム18の表面層18aは、粉末状のPFAが55重量%、Z型ポリカーボネート「PCX5」が42重量%、PFAのポリカーボネートに対する分散性を高める分散材が3重量%、となるように形成されている。そして、表面層18aは、層厚が5μmとなるように感光体ドラム18上にコーティングされている。
In the present embodiment, the
図2を参照して、クリーニング部21は、感光体ドラム18に当接して主として未転写トナーを清掃する第1クリーニングブレード22と、感光体ドラム18に当接して主としてフィルミング生成源となる異物を清掃する第2クリーニングブレード26とを、備えている。
Referring to FIG. 2, the
第1クリーニングブレード22は、研磨剤を含有しないゴム材料からなり、カウンタ方式で感光体ドラム18表面に当接している。詳しくは、第1クリーニングブレード22を保持する支持板23を付勢するスプリング24によって、第1クリーニングブレード22は所定の当接圧で感光体ドラム18に当接している。第1クリーニングブレード22は、感光体ドラム18表面の矢印方向の回転移動に逆らうように、感光体ドラム18上に当接している(この当接方法をカウンタ方式という。)。
ここで、カウンタ方式は、図3を参照して、クリーニングブレードと感光体ドラム18との当接部を原点とした法線V及び接線Hによる座標において、回転方向Rの下流側の象限S2にクリーニングブレードを配置した状態をいう。
The
Here, referring to FIG. 3, the counter system is in the quadrant S2 on the downstream side in the rotation direction R in the coordinates of the normal line V and the tangent line H with the contact point between the cleaning blade and the
このような構成の第1クリーニングブレード22と上述の高離型性の感光体ドラム18とによって、この作像プロセスに用いられるトナーTが小粒径・球形トナーであっても、感光体ドラム18上に付着した未転写トナーが第1クリーニングブレード22によって確実に除去される。
With the
一方、第2クリーニングブレード26は、研磨剤を含有しないゴム材料からなる弾性体(弾性部)であり、トレーリング方式で感光体ドラム18表面に当接している。詳しくは、第2クリーニングブレード26を保持する支持板27を付勢するスプリング28によって、第2クリーニングブレード26は所定の当接圧で感光体ドラム18に当接している。第2クリーニングブレード26は、感光体ドラム18表面の矢印方向の回転移動に沿うように、感光体ドラム18上に当接している(この当接方法をトレーリング方式という。)。
ここで、トレーリング方式は、図3を参照して、クリーニングブレード26と感光体ドラム18との当接部を原点とした法線V及び接線Hによる座標において、回転方向Rの上流側の象限S1にクリーニングブレード26を配置した状態をいう(図3の状態である。)。
On the other hand, the
Here, in the trailing method, referring to FIG. 3, the quadrant on the upstream side in the rotation direction R in the coordinates of the normal line V and the tangent line H with the contact portion between the
ここで、第2クリーニングブレード26のゴム硬度は、第1クリーニングブレード22のゴム硬度よりも高く、85〜95度の範囲にすることが好ましい。ゴム硬度が高いほど、感光体ドラム18上に付着するワックス、無機微粒子等の付着物を除去する能力が高まる。しかし、ゴム硬度が高くなり過ぎると、感光体ドラム18の曲面形状にならわないため、ブレード26の真直度が高精度でなければ感光体ドラム18に当接するブレード16に隙間が生じてしまう。第2クリーニングブレード26のゴム硬度を85〜95度の範囲にすることで、この作像プロセスに用いられるトナーTが小粒径・球形トナーであっても、感光体ドラム18との隙間が生じることなく、フィルミング生成源の除去が確実なものになる。
なお、上述のゴム硬度は、「アスカーC」(アスカー高分子計器社製)にて、日本ゴム協会標準規格(SRIS)に基き、測定される値である。
Here, the rubber hardness of the
The above rubber hardness is a value measured by “Asker C” (manufactured by Asker Polymer Instruments Co., Ltd.) based on the Japan Rubber Association Standard (SRIS).
また、第2クリーニングブレード26の当接角αは、5〜25度の範囲にすることが好ましい。当接角αが小さいほど、ブレード先端部に過度な応力がかからないためにブレード26のめくれ、欠け等が生じない反面、付着物を除去する能力が低下する。当接角αが大きいほど、付着物を除去する能力が高くなる反面、ブレード26のめくれ、欠け等が生じやすくなる。さらに、当接角αが大きいと、特に感光体ドラム18を逆方向に回転させたときにめくれ、欠けが生じるとともに、感光体ドラム18との摩擦力が大きくなって感光体ドラム18の駆動トルク増加や回転速度ムラが生じることになる。第2クリーニングブレード26の当接角を5〜25度の範囲にすることで、この作像プロセスに用いられるトナーTが小粒径・球形トナーであっても、上述の不具合が生じることなく、フィルミング生成源の除去が確実なものになる。
The contact angle α of the
なお、第2クリーニングブレード26の当接角αとは、図3を参照して、感光体ドラム18がない状態で撓みのない第2クリーニングブレード(図中の破線で示す26Aの状態である。)が感光体ドラム18と交わる仮想の交点Mにおける感光体ドラム18上の接線Hと、上述の撓みのない第2クリーニングブレード26Aと、がなす角度αである。
The contact angle α of the
また、第2クリーニングブレード26の当接圧は、9.8〜78.4N/m(10〜80gf/cm)の範囲にすることが好ましい。当接圧が小さいほど、ブレード先端部に過度な応力がかからないためにブレード26のめくれ、欠け等が生じない反面、付着物を除去する能力が低下する。当接圧が大きいほど、付着物を除去する能力が高くなる反面、ブレード26のめくれ、欠け等が生じやすくなる。第2クリーニングブレード26の当接圧を9.8〜78.4N/mの範囲にすることで、この作像プロセスに用いられるトナーTが小粒径・球形トナーであっても、上述の不具合が生じることなく、フィルミング生成源の除去が確実なものになる。
なお、第2クリーニングブレード26の当接圧とは、第2クリーニングブレード26の当接部にかかる荷重を、第2クリーニングブレード26の当接部の長手方向(紙面垂直方向である。)の長さで除した値(線圧)である。
The contact pressure of the
The contact pressure of the
本実施の形態では、第2クリーニングブレード26として、ゴム硬度が89度で研磨剤を含まないゴム材料からなるものを用いた。さらに、第2クリーニングブレード26の当接角αを11.3度に設定するとともに、当接圧を40.2N/m(41gf/cm)に設定した。
In the present embodiment, the
一方、現像部20は、主として、感光体ドラム18に対向する現像ローラ20aと、現像ローラ20aに対向する第1搬送スクリュ20bと、仕切部材20eを介して第1搬送スクリュ20bに対向する第2搬送スクリュ20cと、現像ローラ20aに対向するドクターブレード20dと、で構成される。現像部20内には、キャリアCとトナーTとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
On the other hand, the developing
ここで、現像部20で用いられるトナーTは、体積平均粒径が3〜8μmであって、円形度が0.93〜0.98である、小粒径・球形トナーであることが好ましい。これにより、上述の第1クリーニングブレード22によるクリーニング不良を生じさせることなく、感光体ドラム18上に形成されるトナー像の画質が向上されるとともに、感光体ドラム18上のトナー像を記録媒体P上に良好に転写することができる。
Here, the toner T used in the developing
なお、トナーT(トナー粒子)の円形度は次式で定義される。
円形度=(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
したがって、円形度が1.00のとき、そのトナー粒子は真球形状となる。トナーの円形度の測定は、代表的には、フロー式粒子像測定器「FPIA」(ホソカワミクロン社製)を用いて測定することができる。
The circularity of the toner T (toner particles) is defined by the following equation.
Circularity = (perimeter of circle having the same area as the projected area of particle) / (perimeter of projected image of particle)
Therefore, when the circularity is 1.00, the toner particles have a true spherical shape. The circularity of the toner can be typically measured using a flow type particle image measuring device “FPIA” (manufactured by Hosokawa Micron).
また、トナーT(トナー粒子)の体積平均粒径の測定は、代表的には、粒径分布測定器「コールターカウンターTA2型」(コールターエレクトロニクス社製)を用いて測定することができる。 The volume average particle size of the toner T (toner particles) can be typically measured using a particle size distribution measuring device “Coulter Counter TA2 type” (manufactured by Coulter Electronics).
このようなトナーTは、次のような製造方法で製造される。
まず、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを、有機溶媒中に分散させたトナー材料液を形成する。そして、そのトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて、トナーTの母体を形成する。最後に、トナー母体に外添剤が添加される。このようにして形成されたトナーTは、比較的融点が低く定着ローラ9aの定着温度を比較的低く設定しても所望の定着性を確保することができる。
Such toner T is manufactured by the following manufacturing method.
First, a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent is formed. Then, the toner material liquid is cross-linked and / or elongated in an aqueous medium to form a toner T matrix. Finally, an external additive is added to the toner base. The toner T formed in this way has a relatively low melting point and can secure a desired fixing property even if the fixing temperature of the fixing
ここで、ポリエステルとしては、例えば、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって形成されたものを用いることができる。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒等を用いることができる。離型剤としては、例えば、カウナバワックス、ポリエチレンワックス等を用いることができる。 Here, as polyester, what was formed by the polycondensation reaction of a polyhydric alcohol compound and a polyhydric carboxylic acid compound can be used, for example. As the colorant, for example, carbon black, nigrosine dye, iron black and the like can be used. As the release agent, for example, kaunaba wax, polyethylene wax, or the like can be used.
本実施の形態においては、現像部20で用いられるトナーTは、上述の製造方法にて、体積平均粒径が4.9μmであって円形度が0.965であるトナー母体を形成して、さらにそのトナー母体に外添剤としてシリカ微粒子「H2000」を1.5部、チタン微粒子「MT−150AI」を0.5部添加したものである。
In the present embodiment, the toner T used in the developing
以下、図2を参照して、プロセスカートリッジ4の感光体ドラム18上でおこなわれる、作像プロセスについて詳述する。
感光体ドラム18は、図2中の時計方向に回転駆動される。そして、感光体ドラム18が帯電部19と対向する位置で、感光体ドラム18表面は所望の帯電電位に帯電される(帯電工程である。)。
Hereinafter, the image forming process performed on the
The
その後、帯電された感光体ドラム18表面は、露光光Lの照射位置に達する。そして、露光光Lの走査方向(紙面垂直方向である。)の露光を受けながら、感光体ドラム18上に画像情報に対応した所望の静電潜像が形成される。
その後、潜像が形成された感光体ドラム18表面は、現像部20との対向位置に達する。そして、現像部20で、感光体ドラム18上の潜像が現像されて所望のトナー像が形成される。
Thereafter, the surface of the charged
Thereafter, the surface of the
ここで、現像ローラ20aは、図2中の矢印方向に回転している。現像部20内の現像剤Gは、第1搬送スクリュ20b及び第2搬送スクリュ20cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32から補給口20fを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(紙面垂直方向の循環である。)。そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、現像ローラ20a上にキャリアCとともに担持される。現像ローラ20aに担持された現像剤Gは、ドクターブレード20dの位置で適量化された後に、感光体ドラム18との対向位置に達する。そして、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム18上の潜像に付着する。
Here, the developing
なお、装置本体1に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーボトル33と、トナーボトル33を保持・回転駆動するとともに現像部20にフレッシュトナーTを補給するトナーホッパ部34と、で構成されている。また、トナーボトル33内には、トナーTが収容されている。また、トナーボトル33の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。トナーボトル33内のトナーTは、現像部20内のトナーTの消費にともない、補給口20fから現像部20内に適宜に補給されるものである。現像部20内のトナーTの消費は、感光体ドラム18に対向するフォトセンサ30によって間接的に検知される。
The
その後、トナー像が形成された感光体ドラム18表面は、フォトセンサ30の位置を通過した後に、転写部7との対向位置に達する。そして、転写部7の位置に搬送された記録媒体P上に、感光体ドラム18上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム18上には、記録媒体Pに転写されなかった未転写のトナーTが僅かながら残存する。
Thereafter, the surface of the
その後、未転写トナーが付着した感光体ドラム18表面は、第1クリーニングブレード22の位置に達する。そして、感光体ドラム18に当接する第1クリーニングブレード22によって、感光体ドラム18上の未転写トナーがドラム表面から除去される。感光体ドラム18表面から除去された未転写トナーは、クリーニング部21の回収スペース内に回収される。このとき、未転写のトナー中に含まれる外添剤や離型剤の一部が、僅かながら、第1クリーニングブレード22にて回収されずに感光体ドラム18上に付着する。
Thereafter, the surface of the
その後、フィルミングの原因となる外添剤や離型剤が付着した感光体ドラム18表面は、除電部31から発せられる除電光Dの照射位置に達する。そして、そして、除電光Dを受けながら、感光体ドラム18上の表面電位が初期化される。
Thereafter, the surface of the
その後、表面電位が初期化された感光体ドラム18表面は、第2クリーニングブレード26の位置に達する。そして、感光体ドラム18に当接する第2クリーニングブレード26によって、感光体ドラム18上に付着した外添剤、離型剤等の付着物がドラム表面から完全に除去される。
こうして、感光体ドラム18上でおこなわれる、一連の作像プロセスが完了する。
Thereafter, the surface of the
Thus, a series of image forming processes performed on the
以上のように構成され動作する画像形成装置において、50万回の画像形成(コピー)をおこなったところ、出力画像においてクリーニング不良等の不具合はなく、感光体ドラム18上のフィルミングの発生もほとんど見られなかった。
In the image forming apparatus configured and operated as described above, image formation (copying) was performed 500,000 times. As a result, there was no defect such as defective cleaning in the output image, and filming on the
ここで、感光体ドラム18上のフィルミングの度合いは、目視による観察の他に、図4に示す測定方法(オイラーベルト法)によって定量化することができる。
オイラーベルト法は、感光体ドラム18上の静止摩擦係数を測定するものである。測定した静止摩擦係数が高いときにはフィルミングの発生度合いが高く、静止摩擦係数が低いときにはフィルミングの発生度合いが低いことになる。
Here, the degree of filming on the
In the Euler belt method, the coefficient of static friction on the
詳しくは、図4を参照して、支持ブロック50上に感光体ドラム18を設置する。そして、感光体ドラム18の周面の1/4にわたって、中厚の上質紙53を紙すき方向が長手方向になるように巻装する。さらに、感光体ドラム18に巻装した上質紙53の一端側を、台座に載置されたフォースゲージ51にワイヤ52を介して接続する。また、上質紙53の他端側を、分銅W(例えば、重量100gのものである。)にワイヤ52を介して接続する。
そして、フォースゲージ51を図中の左方向に引っ張って、上質紙53が移動した瞬間のフォースゲージ51の荷重値を読み取る。そして、その読み取った荷重値Fを、次式に代入して感光体ドラム18上の静止摩擦係数μsを算出する。
μs=2/π×ln(F/0.98)
Specifically, referring to FIG. 4, the
Then, the
μs = 2 / π × ln (F / 0.98)
一方、上述の感光体ドラム18上の静止摩擦係数μsは、初期が0.20程度であり、0.3以上になるとフィルミングによる画質劣化が生じることが確認されている。これに対して、本実施の形態においては、上述の感光体ドラム18上の静止摩擦係数μsが50万回の画像形成後に0.26になっていて、画質劣化は確認されなかった。さらに、感光体ドラム18上の傷も確認されなかった。
On the other hand, the initial coefficient of static friction μs on the
上述の実験結果に対する第1の比較実験として、本実施の形態の第2クリーニングブレード26に研磨剤を含有させて、同一条件で連続的に画像形成をおこなった。その結果、1000回の画像形成後に、感光体ドラム18上に多数の傷が形成されているのが確認され、その傷によるクリーニング不良の発生が確認された。
As a first comparative experiment for the above experimental results, the
また、上述の実験結果に対する第2の比較実験として、感光体ドラム18として、本実施の形態の表面層18a(離型層)の替わりに、ドラム表面にシリコンオイルを塗布したものを用いて、同一条件で連続的に画像形成をおこなった。その結果、500回の画像形成後に、クリーニング不良の発生が確認された。なお、感光体ドラム18上の静止摩擦係数μsは、初期に0.20程度だったものが、500回の画像形成後には0.51にまで増加していた。経時でシリコンオイルがクリーニング部21で除去され、トナー離型性を維持することができなくなったものと考えられる。
Further, as a second comparative experiment with respect to the above experimental results, as the
また、上述の実験結果に対する第3の比較実験として、本実施の形態の第2クリーニングブレード26を取り外して、同一条件で連続的に画像形成をおこなった。その結果、14万回の画像形成後に、クリーニング不良の発生が確認された。感光体ドラム18上の静止摩擦係数μsは、14万回の画像形成後には0.39にまで増加していた。感光体ドラム18上に離型剤、外添剤等が付着してドラム上のトナー離型性が低下したものと考えられる。なお、14万回の画像形成後の感光体ドラム18表面をアルコール洗浄したところ、その静止摩擦係数μsは0.26まで回復した。そして回復した感光体ドラム18を用いて画像形成を再度おこなったところ、クリーニング不良の発生はみられなかった。
Further, as a third comparative experiment for the above experimental results, the
以上説明したように、本実施の形態においては、感光体ドラム18にトナー離型性が高い表面層18aを設けることで第1クリーニングブレード22にて小粒径・球形トナーTを確実にクリーニングしている。さらに、第1クリーニングブレード22で清掃されなかったワックス、無機微粒子等の付着物は、トナー入力が少なくても不具合が生じないように最適に設定された第2クリーニングブレード26によって除去される。これによって、小粒径・球形トナーTを用いた場合であっても、クリーニング不良とフィルミング発生とを確実に抑止することができて、高画質の出力画像が安定的に形成される。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、第1クリーニングブレード22から第2クリーニングブレード26に至る感光体ドラム18上にて、除電部31による除電工程をおこなうように構成した。これに対して、第1クリーニングブレード22及び第2クリーニングブレード26によるクリーニング工程が終了した後に、感光体ドラム18上にて除電部31による除電工程をおこなうように構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the neutralization process by the
また、本実施の形態では、現像部20に収納される現像剤Gを、キャリアCとトナーTとからなる2成分現像剤とした。本発明の適用はこれに限定されることなく、現像部20に収納される現像剤GがトナーTのみ(離型剤、外添剤等は含む。)からなる1成分現像剤であっても、本発明を適用することができる。この場合、使用されるトナーTは、本実施の形態で用いたトナーTと同じ製造方法にて同等に形成されたものであることが好ましい。
In this embodiment, the developer G stored in the developing
また、本実施の形態では、感光体ドラム18、第1クリーニングブレード22、第2クリーニングブレード26を、現像部20及び帯電部19とともに一体化して、プロセスカートリッジ4を構成した。これにより、作像部のメンテナンス性が高められる。
これに対して、プロセスカートリッジ4の構成をとらない画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。すなわち、本実施の形態で説明した、感光体ドラム18、第1クリーニングブレード22、第2クリーニングブレード26を、一体化せずに、別々に画像形成装置本体1に設置することもできる。
In the present embodiment, the
On the other hand, the present invention can also be applied to an image forming apparatus that does not have the configuration of the
さらに、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. Further, the number, position, shape, and the like of the above-described constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like that are suitable for implementing the present invention can be used.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
2 原稿読込部、 3 露光部、 4 プロセスカートリッジ、
7 転写部、 9 定着部、 10 原稿搬送部、 12〜14 給紙部、
18 感光体ドラム(像担持体)、 18a 表面層(離型層)、
19 帯電部、 20 現像部、 21 クリーニング部、
22 第1クリーニングブレード、 23、27 支持板、
24、28 スプリング、 26 第2クリーニングブレード、
31 除電部、 32 トナー補給部、 α 当接角。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
2 Document reading section, 3 Exposure section, 4 Process cartridge,
7
18 Photosensitive drum (image carrier), 18a Surface layer (release layer),
19 charging unit, 20 developing unit, 21 cleaning unit,
22 first cleaning blade, 23, 27 support plate,
24, 28 Spring, 26 Second cleaning blade,
31 Neutralizing unit, 32 Toner replenishing unit, α Contact angle.
Claims (18)
前記像担持体上に当接するとともに、前記像担持体上を清掃する第1クリーニングブレードと、
前記像担持体上に当接するとともに、前記第1クリーニングブレードによって清掃された前記像担持体上をさらに清掃する第2クリーニングブレードと、を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which a surface layer containing a release material that increases the releasability of toner attached to the surface is formed;
A first cleaning blade that abuts on the image carrier and cleans the image carrier;
An image forming apparatus comprising: a second cleaning blade that abuts on the image carrier and further cleans the image carrier cleaned by the first cleaning blade.
前記像担持体の前記表面層は、フッ素化合物が55〜70重量%の範囲で含有されたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The release material is a fluorine compound,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the surface layer of the image carrier contains a fluorine compound in an amount of 55 to 70% by weight.
表面に付着するトナーに対する離型性を上げる離型材料を含有する表面層が形成された像担持体と、
前記像担持体上に当接するとともに、前記像担持体上を清掃する第1クリーニングブレードと、
前記像担持体上に当接するとともに、前記第1クリーニングブレードによって清掃された前記像担持体上をさらに清掃する第2クリーニングブレードと、
を一体的に備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge configured to be detachable from the image forming apparatus main body,
An image carrier on which a surface layer containing a release material that increases the releasability of toner attached to the surface is formed;
A first cleaning blade that abuts on the image carrier and cleans the image carrier;
A second cleaning blade that abuts on the image carrier and further cleans the image carrier cleaned by the first cleaning blade;
A process cartridge comprising:
前記像担持体の前記表面層は、フッ素化合物が55〜70重量%の範囲で含有されたことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のプロセスカートリッジ。 The release material is a fluorine compound,
The process cartridge according to claim 9 or 10, wherein the surface layer of the image carrier contains a fluorine compound in an amount of 55 to 70% by weight.
18. An image forming apparatus comprising the process cartridge according to claim 9 installed in the main body of the image forming apparatus.
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