JP2007320224A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学素子や走査光学系を理想的な形で支持するとともに、外部からの衝撃を受けた場合でも光学素子や走査光学系の配置ずれを防止可能な走査光学装置を簡便且つ低コストで提供する。
【解決手段】走査光学装置4のハウジング48は側面48aに設けられた2箇所の第1の支持部24a、24b、及び側面48bに設けられた第2の支持部53の3点でフレーム部材20a、20bに水平に支持されている。側面48bには突起部30が、第2の支持部53の左右且つ第1の支持部24a、24b及び第2の支持部53を通る平面上に設けられており、突起部30がフレーム部材20bに設けられた貫通穴51を貫通するとともに、突起部30と貫通穴51との間には上下に所定の隙間が設けられている。
【選択図】図5

Description

本発明は、書き込み用光学系として用いられる走査光学装置及びそれを備えたプリンタやファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
ポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の側面に設けられた反射面にレーザ光(ビーム)を照射してその反射光を走査させる走査光学装置が複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられている。このような走査光学装置の構成について図8を用いて説明する。
図8に示すように、走査光学装置4は、光源ユニット41から射出されたレーザ光をシリンドリカルレンズ42によって線状の光束に集光し、偏向手段であるポリゴンミラー43により所定の走査方向に偏向走査し、走査レンズ44、折り返しミラー45を経て図示しない感光体ドラム上に結像させる。結像された光束は、感光体ドラム上をポリゴンミラー43の回転により主走査方向に、感光体ドラムの回転により副走査方向に走査して静電潜像を形成する。シリンドリカルレンズ42、ポリゴンミラー43、走査レンズ44及び折り返しミラー45は、光源部41から射出されたレーザ光を偏向走査する走査光学系を構成する。
ポリゴンミラー43からの走査光は、その走査面の一端においてミラー46によって走査面の下方へ分離され、ビーム検知センサ47に導入される。導入された走査光はビーム検知センサ47において走査開始信号に変換され、光源ユニット41の半導体レーザ(図示せず)に送信される。半導体レーザは走査開始信号を受信した後、書き込み変調を開始する。
光源ユニット41、シリンドリカルレンズ42、ポリゴンミラー43及びその駆動モータ、走査レンズ44、折り返しミラー45、ミラー46、ビーム検知センサ47はハウジング48の側面や底面に取り付けられる。感光体ドラムはハウジング48の外側に配設されており、ハウジング48の底面には、走査光をハウジング48から感光体ドラムに向けて導くための窓部49が設けられている。また、ハウジング48の上部は図示しない蓋部材により閉塞されている。
このような走査光学装置4を画像形成装置の内部に取り付ける場合、ハウジングを4点以上で支持すると、画像形成装置本体の歪みの影響を受けて走査光学系の歪みや光学素子のずれが生じ、画像が劣化するおそれがある。そこで、設置場所の凹凸等による装置本体の歪みの影響を低減して走査光学系の歪みや光学素子のずれをなくすため、特許文献1のように走査光学装置のハウジングを3点で支持する構成が用いられている。
しかし、走査光学装置の走査幅が広い場合や、カラー画像形成装置に用いられるマルチビーム走査光学装置の場合は、一般に大型で重量も重くなっている。そのため、装置の搬送時や設置時の衝撃により走査光学装置に外力が加わると、ハウジングの支持していない部分(3点の支持部で囲まれた三角形の外側部分)が振動し、光学素子の配置ずれが生じるという問題があった。
そこで、走査光学装置のハウジングの振動を防止する方法が種々考案されており、例えば特許文献2には、ハウジングの取り付け拘束点のうち少なくとも一つの取り付け状態を他の拘束点と異ならせたり、或いは複数の取り付け拘束点のうちから使用する取り付け拘束点を選択したりすることにより、ハウジングの共振振動数を回転偏向器の振動周波数と異ならせて回転偏向器の振動に起因するジッタを抑制する走査光学ユニットが開示されている。
しかしながら、特許文献2の方法では、回転偏向器の振動によるハウジングの共振は抑制可能であるが、外部からの衝撃に対するハウジングの振動の抑制については何ら記載されておらず、振動抑制効果も期待できなかった。
特開2004−170643号公報 特開平11−44855号公報
本発明は、上記問題点に鑑み、光学素子や走査光学系を理想的な形で支持するとともに、外部からの衝撃を受けた場合でも光学素子や走査光学系の配置ずれを防止可能な走査光学装置及びそれを備えた画像形成装置を簡便且つ低コストで提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、光源部と、該光源部から射出されるビームにより被走査面上を偏向走査する走査光学系と、該光源部及び走査光学系を支持するハウジングと、を有し、前記ハウジングの側面の隣り合う角部近傍にそれぞれ1箇所ずつ設けられた第1の支持部と、前記角部に隣接しない側面に設けられた第2の支持部により画像形成装置本体のフレーム部材間に3点で支持される走査光学装置において、前記第2の支持部が設けられる前記ハウジングの側面に、前記フレーム部材に形成された係合部に対し上下に所定の隙間をもって係合する突起部を設けたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記突起部は、前記第1及び第2の支持部を通る平面上に設けられることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記第2の支持部は前記ハウジングの側面の略中央部に設けられ、前記突起部は前記第2の支持部の左右両側に対称に設けられることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の走査光学装置において、前記第2の支持部に対向する前記ハウジングの側面を付勢手段の付勢力により前記フレーム部材に圧接する圧接機構を設けたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の走査光学装置が搭載された画像形成装置である。
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記突起部と前記係合部との隙間に弾性部材を配置したことを特徴としている。
本発明の第1の構成によれば、第1及び第2の支持部で3点支持された走査光学装置のハウジングに衝撃や振動が加えられた場合、第2の支持部が設けられた側面は第2の支持部を支点として突起部と係合部との隙間の範囲で上下に振動するためハウジングに無理なストレスが掛からず、歪みやねじれの発生を抑制することができる。
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の走査光学装置において、突起部を第1及び第2の支持部を通る平面上に設けることにより、上下方向の振動をバランス良く効果的に吸収可能となる。
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の走査光学装置において、突起部を第2の支持部の左右両側に対称に設けることにより、第2の支持部が設けられた側面の左右において振動をバランス良く吸収することができる。
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1乃至第3のいずれかの構成の走査光学装置において、第2の支持部に対向するハウジングの側面をフレーム部材に圧接する圧接機構を設けることにより、ハウジングのがたつきを防止するとともに、ハウジングがフレーム部材に弾性的に固定されるため、熱や外力によるフレーム部材の歪みの影響を受けにくくなる。
また、本発明の第5の構成によれば、上記第1乃至第4のいずれかの構成の走査光学装置を搭載することにより、外部からの衝撃を受けた場合でも走査光学装置の振動や歪みが低減されるため、光学素子や走査光学系の配置ずれによる画像不具合の発生を抑制できる画像形成装置となる。
また、本発明の第6の構成によれば、上記第5の構成の画像形成装置において、突起部と係合部との隙間に弾性部材を配置することにより、外部からの衝撃をより効果的に吸収、減衰して走査光学装置への伝達を抑制可能な画像形成装置となる。
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の走査光学装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、転写ローラ9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される転写紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ12bを介して転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する走査光学装置4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像ユニット3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで走査光学装置4によってレーザ光を照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、走査光学装置4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた転写ローラ9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラ対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pは分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト5上に形成された次の画像が転写ローラ9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
図2は本発明の走査光学装置を搬送方向下流側(図1の左側)から見た外観斜視図である。従来例の図8と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。ここでは走査光学装置4が画像形成装置100本体に取り付けられた状態を示しており、ハウジング48の搬送方向下流側の側面48aが支持される画像形成装置100本体側のフレーム部材20aも併せて記載している。ハウジング48の上面には感光体ドラム1a〜1d(図1参照)に折り返しミラー45(図8参照)からのレーザ光を導く複数の窓部49が設けられている。
ハウジング48の側面48aには支持ボス21a、位置決めボス22が突設されており、それぞれフレーム部材20aに形成された係合穴23a、23bに係合している。左右の支持ボス21aが係合する係合穴23aは横長状に、中央の位置決めボス22が係合する係合穴23bは縦長状に形成されており、各係合穴23a、23bは、長手方向と直交する方向において支持ボス21a、位置決めボス22と嵌め合い公差で係合している。これにより、ハウジング48はボス21aによってフレーム部材20aに対し上下方向に支持され、ボス21bによってフレーム部材20aに対し左右方向に位置決めされる。支持ボス21a及び係合穴23aは、側面48aを2点で支持する第1の支持部24a、24bを構成する。
また、左右の支持ボス21aから中央寄りの2箇所には、ビス穴29a(図3参照)が形成された固定ボス29が突設されており、圧縮バネ25及びフレーム部材20aを貫通してビス26が締結されている。圧縮バネ25及びビス26は、側面48aをフレーム部材20aに圧接する圧接機構27を構成する。
なお、ここでは第1の支持部24a、24bは共に側面48aに設けられているが、側面48aに直交する側面に沿ってフレーム部材を配置し、第1の支持部24a、24bのうち少なくとも1方を側面48aに直交する側面に設けても良い。即ち、第1の支持部24a、24bはハウジング48の側面の隣り合う角部48c、48d近傍にそれぞれ1箇所ずつ設けておけば良い。
図3は圧接機構27の断面拡大図である。図3に示すように、ビス26はヘッド部26aよりも小径且つ軸部26bよりも大径の圧縮バネ25、及びフレーム部材20aに形成された軸部25bと略同径の丸穴28を貫通し、先端の雄ネジ部26cが固定ボス29に形成されたビス穴29aに螺入されている。軸部26bの長さは圧縮バネ25の自然長よりも短く設定されており、雄ネジ部26cの螺入によりヘッド部26aとフレーム部材20aとの間に挟まれた圧縮バネ25が付勢力に抗して圧縮される。
従って、図3の左右方向に圧縮バネ25による付勢力が作用するが、フレーム部材20aは画像形成装置100本体に固定されているため、ハウジング48に矢印B方向の力が作用し、側面48aはフレーム部材20aに引き付けられて圧接される。即ち、圧接機構27は、ハウジングの側面48aをフレーム部材20aに圧接することにより、ハウジング48の搬送方向(図2の紙面方向)の移動を規制する。なお、圧縮バネ25に代えて、板バネや引っ張りバネを用いて側面48aをフレーム部材20aに圧接可能な構成としても良い。
次に、本発明の走査光学装置の搬送方向上流側(図1の右側)の支持方法について説明する。図4は、本発明の走査光学装置を搬送方向下流側から見た外観斜視図である。側面48a(図2参照)と対向する側面48bの中央部には支持ボス21bが突設され、支持ボス21bの左右両側には突起部30が突設されている。
図5は走査光学装置4が画像形成装置100本体に取り付けられた状態を搬送方向上流側(図1の右側)から見た外観斜視図である。ハウジング48の搬送方向上流側の側面48bは、フレーム部材20a(図2参照)に対向配置された画像形成装置100本体側のフレーム部材20bに支持されている。支持ボス21bは、フレーム部材20bに設けられた横長状の係合穴50に上下方向において嵌め合い公差で係合しており、ハウジング48は支持ボス21bによってフレーム部材20bに対し上下方向に位置決めされている。支持ボス21b及び係合穴50は、側面48bを1点で支持する第2の支持部53を構成する。
また、側面48bとフレーム部材20bとの間には水平方向に摺動可能な調整部材31が配置されている。調整部材31は支持ボス21bに係止されており、フレーム部材20bから突出する操作部39を左右に所定量スライドさせ、調整ネジで調整部材31とフレーム部材20bとを固定することにより、ハウジング48の水平方向の傾きを調整可能となっている。
本発明においては、ハウジング48の側面48bに第1の支持部24a、24b(図2参照)及び第2の支持部53を通る平面上に突起部30を設け、突起部30がフレーム部材20bに設けられた貫通穴51を貫通するとともに、突起部30と貫通穴51との間には上下に所定の隙間を設けたことを特徴としている。
突起部30及び貫通穴51による振動吸収機構について詳細に説明する。図6は図5における突起部30付近の断面拡大図である。ハウジング48に衝撃や振動が加えられた場合、ハウジング48の側面48bは第2の支持部53を支点として、突起部30と貫通穴51との隙間dの範囲で上下に振動する。一方、側面48aは圧接機構27によりフレーム部材20aに弾性的に固定されているため、側面48bが振動してもハウジング48に無理なストレスが掛からず、歪みやねじれの発生を抑制することができる。
隙間dが狭すぎると突起部30と貫通穴51の端縁が接触してしまい、ハウジング48にストレスを与えた状態で支持することとなるため振動や衝撃を吸収できない。一方、隙間dが広すぎると側面48bの振動を一定の範囲に収めることができず、ハウジング48が大きく振動するため、走査光学系や光学素子の歪みやずれが発生するおそれがある。従って、隙間dは部品の寸法公差等を考慮して0.5mm〜1mm程度とすることが好ましい。
図7は本発明の走査光学装置に用いられる振動吸収機構の他の構成例を示す断面図及び正面図である。この例では、図7(a)及び(b)に示すように隙間dに弾性部材57を配置しており、弾性部材57の弾性力により図6の構成に比べて衝撃吸収効果がより高くなる。また、突起部30を予め弾性部材57に当接させておくことができるので、隙間dの高い寸法精度も要求されない。弾性部材57としては、ゴムや軟質樹脂等の弾性材料、或いは板バネ等のバネ部材を用いることができる。
突起部30を設ける場合、図6に示すように、第1の支持部24a、24b及び第2の支持部53を通る平面上に設けることにより、上下方向の振動をバランス良く効果的に吸収可能となる。なお、突起部30及び係合穴50を第2の支持部53の片側に設けた場合でも、ある程度の振動や衝撃の吸収効果は期待できるが、側面48bの左右において振動をバランス良く吸収するためには、上記各実施形態のように第2の支持部53に対し左右両側に対称にそれぞれ1箇所以上設けることが好ましい。
また、本発明においては、圧接機構27及び調整部材31は必ずしも必要ではなく、調整部材31を設けない場合は、第2の支持部53を構成する係合穴50を支持ボス21bの直径に合わせた丸穴としても良い。しかし、ハウジング48に歪みを与えずに固定するためには、フレーム部材20a側若しくはフレーム部材20b側の少なくとも一方に逃げを持たせた固定方法を用いる必要がある。上記実施形態では圧接機構27によってフレーム部材20aに対し逃げのある固定となっているが、圧接機構27を用いない場合は係合穴50を長穴とするか、或いはフレーム部材20bの固定ビス55(図5参照)のビス穴を長穴に形成しておき、フレーム部材20bの歪みに応じて固定ビス55を締結するような構成が考えられる。
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では貫通穴51に突起部30を係合させているが、貫通穴51に代えて、突起部30を上下から所定の間隔を隔てて挟むようにフレーム部材20bの裏面に2つの係合片を突設させても良い。
また、ここではタンデム式のカラー画像形成装置に搭載される走査光学装置を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、従来例の図8に示したようなモノクロ機に搭載される走査光学装置にも全く同様に適用可能であり、光学素子や走査光学系の配置ずれによる画像不具合の発生を抑制可能な画像形成装置を実現する。
本発明は、光源部と、該光源部から射出されるビームにより被走査面上を偏向走査する走査光学系と、該光源部及び走査光学系を支持するハウジングと、を有し、ハウジングの側面の隣り合う角部近傍にそれぞれ1箇所ずつ設けられた第1の支持部と、角部に隣接しない側面に設けられた第2の支持部により画像形成装置本体のフレーム部材間に3点で支持される走査光学装置において、第2の支持部が設けられるハウジングの側面に、フレーム部材に形成された係合部に対し上下に所定の隙間をもって係合する突起部を設けたものである。
これにより、第1及び第2の支持部で3点支持された走査光学装置のハウジングに衝撃や振動が加えられた場合でも、ハウジングに無理なストレスが掛からず歪みやねじれの発生を抑制できる走査光学装置を簡便且つ低コストで提供することができる。
また、突起部を第1及び第2の支持部を通る平面上に設けたので、上下方向の振動をバランス良く効果的に吸収可能となり、第2の支持部の左右両側に対称に設けておけば、第2の支持部が設けられた側面の振動を左右バランス良く吸収することができる。
また、第2の支持部に対向するハウジングの側面をフレーム部材に圧接する機構を設けたので、ハウジングのがたつきを防止するとともに、ハウジングがフレーム部材に弾性的に固定されるため、外力によるフレーム部材の歪みの影響を受けにくくなる。
また、本発明の走査光学装置を搭載することにより、外部からの衝撃を受けた場合でも光学素子や走査光学系の配置ずれによる画像不具合の発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。さらに、突起部と係合部との隙間に弾性部材を配置すれば、外部からの衝撃の走査光学装置への伝達をより効果的に減衰可能となる。
は、本発明の走査光学装置が搭載されたカラー画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。 は、本発明の走査光学装置を搬送方向下流側(図1の左側)から見た外観斜視図である。 は、本発明の走査光学装置に用いられる圧接機構の断面拡大図である。 は、本発明の走査光学装置を搬送方向上流側(図1の右側)から見た外観斜視図である。 は、本発明の走査光学装置がフレーム部材に支持された状態を搬送方向上流側(図1の右側)から見た外観斜視図である。 は、図5における突起部付近の構成を示す側面断面図である。 は、突起部付近の他の構成を示す側面断面図及び正面図である。 は、従来の走査光学装置の内部構造を示す概略斜視図である。
符号の説明
1a〜1d 感光体ドラム(被走査面)
4 走査光学装置
20a、20b フレーム部材
21a、21b 支持ボス
23a、23b 係合穴
24 第1の支持部
25 圧縮バネ
26 ビス
27 圧接機構
30 突起部
31 調整部材
39 操作部
41 光源部
42 シリンドリカルレンズ(走査光学系)
43 ポリゴンミラー(走査光学系)
44 走査レンズ(走査光学系)
45 折り返しミラー(走査光学系)
48 ハウジング
48a、48b 側面
48c、48d 角部
50 係合穴
51 貫通穴(係合部)
53 第2の支持部
57 弾性部材
100 画像形成装置

Claims (6)

  1. 光源部と、該光源部から射出されるビームにより被走査面上を偏向走査する走査光学系と、該光源部及び走査光学系を支持するハウジングと、を有し、
    前記ハウジングの側面の隣り合う角部近傍にそれぞれ1箇所ずつ設けられた第1の支持部と、前記角部に隣接しない側面に設けられた第2の支持部により画像形成装置本体のフレーム部材間に3点で支持される走査光学装置において、
    前記第2の支持部が設けられる前記ハウジングの側面に、前記フレーム部材に形成された係合部に対し上下に所定の隙間をもって係合する突起部を設けたことを特徴とする走査光学装置。
  2. 前記突起部は、前記第1及び第2の支持部を通る平面上に設けられることを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
  3. 前記第2の支持部は前記ハウジングの側面の略中央部に設けられ、前記突起部は前記第2の支持部の左右両側に対称に設けられることを特徴とする請求項2に記載の走査光学装置。
  4. 前記第2の支持部に対向する前記ハウジングの側面を付勢手段の付勢力により前記フレーム部材に圧接する圧接機構を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の走査光学装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の走査光学装置が搭載された画像形成装置。
  6. 前記突起部と前記係合部との隙間に弾性部材を配置したことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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