JP2008076859A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰現像剤を回収する回収容器や、像担持体や中間転写体上などに残留した転写残トナーを回収する回収容器の満杯検知を、コストアップを招くことなく正確に行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像装置の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する回収容器と、前記現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、前記満杯検知手段によって前記回収容器の満杯を検知する際に、前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えるように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真方式を採用したプリンターや複写機、あるいはファクシミリ、更にはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に関するものである。

特開平１１−１１９５３１号公報 特開平０９−２２２３７号公報 特開平１１−１１９５３４号公報

従来、この種の電子写真方式を採用したプリンターや複写機、あるいはファクシミリ、更にはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に使用される現像装置としては、トナーのみからなる一成分現像剤を用いたものや、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いたものがある。これらの現像装置のうち、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いた現像装置は、二成分現像剤の磁気ブラシによって、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、階調性並びに解像度とも良好に現像することができ、カラー画像の現像に適している。

ところで、上記キャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いた現像装置においては、現像工程を繰り返す間に、現像剤中のキャリアが劣化し、現像特定が低下することが知られている。

そこで、かかる二成分現像剤を用いた現像装置では、当該現像装置内の一部に現像剤を回収するための回収領域を設け、この回収領域に移動した余剰の現像剤を、所定のタイミングで回収容器へ回収するように構成した、所謂“トリクル" 現像方式と呼ばれる方式を採用したものが既に提案されており、実際に使用されてもいる。

このような“トリクル" 現像方式を採用した現像装置を用いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像することによって画像を形成する画像形成装置では、現像装置内の余剰の現像剤を所定のタイミングで回収容器へ回収する必要があるが、回収容器が回収された現像剤によって満杯になった場合には、回収容器を新しいものと交換する必要がある。

そこで、上記回収容器の満杯を検知する技術としては、例えば、特開平１１−１１９５３４号公報等に開示されたものが既に提案されている。

この特開平１１−１１９５３４号公報に係る現像装置は、トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像し、該像担持体上にトナー像を形成するする現像器本体と、この現像器本体に対して現像剤を補給する現像剤供給手段と、上記現像器本体から劣化した現像剤を排出すると共に、かかる劣化現像剤を回収容器内に収容する現像剤回収手段とを備えた現像装置において、上記回収容器内に収容された劣化現像剤が所定量に達したことを検知する回収量検知手段を設ける一方、かかる回収量検知手段による劣化現像剤の検知後、上記現像剤供給手段から現像器本体に補給された現像剤が所定量に達したと判断された時点で、上記現像器本体の動作を停止する回収制御手段を設けるように構成したものである。

また、上記従来の画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写体上に残留した転写残トナーをクリーニング装置によって除去し、当該クリーニング装置によって除去された転写残トナーを廃トナー回収ボックスに回収するように構成されている。

かかる画像形成装置においても、廃トナー回収ボックスが廃トナーによって満杯になった場合には、廃トナー回収ボックスを新しいものと交換する必要がある。

そこで、上記廃トナー回収ボックスの満杯を検知する技術としては、例えば、特開平０９−２２２３７号公報や特開平１１−１１９５３４号公報等に開示されたものが既に提案されている。

この特開平９−２２２３７号公報に係る電子写真装置のトナー回収量検出方法は、トナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像する現像機と、前記トナーを溜めるトナーホッパと、前記トナーホッパから前記現像機へトナーを補給するトナーフィード駆動部とからなる現像機構部と、前記現像機から感光体に現像されたトナー像を用紙に転写した後、感光体の残留トナーを清掃する清掃機と、前記清掃機からの残留トナーを吸引し容器に補集するトナー回収機構部とを有する電子写真装置において、前記トナーフィード駆動部の駆動回数または駆動累積時間を計測することによりトナーフィード量を検出し、このトナーフィード量からトナー回収量を把握し検出させるように構成したものである。

また、上記特開平１１−１１９５３４号公報に係る画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像を可視化する現像器と、この現像器にトナーを補給するトナー補給駆動部と、前記現像器によって可視化されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記被転写体に転写されなかった未転写トナーを回収する回収容器とを有する画像形成装置において、前記回収容器における前記未転写トナーの回収量を検出し、その検出量が予め設定された満タン近接量に達したときに満タン近接信号を出力するトナー回収量検出手段と、前記トナー補給駆動部による前記現像器へのトナー補給量を検出するトナー補給量検出手段と、前記トナー回収量検出手段から前記満タン近接信号が出力された場合に、前記トナー補給量検出手段による前記現像器へのトナー補給量の検出を開始するとともに、その検出した補給量と予め設定された所定量とを比較し、前記補給量が前記所定量に達した段階で前記回収容器が満タン状態になったと判断する制御手段とを備えるように構成したものである。

しかしながら、上述した“トリクル" 現像方式を採用した現像装置では、トナー濃度（ＴＣ）が高いときは、現像剤の流動性が良好で、多くの現像剤が回収領域に移動して、現像剤の回収量が多くなる傾向にあり、トナー濃度（ＴＣ）が低いときは、現像剤の流動性が悪く、回収領域に移動する現像剤の量が少なく、現像剤の回収量が少なくなる傾向がある。その結果、上記“トリクル" 現像方式を採用した現像装置では、当該現像装置内の現像剤のトナー濃度（ＴＣ）によって現像剤の回収量が大きく変動してしまい、回収容器の満杯検知を正確に行うことが困難である。

そのため、上記特開平１１−１１９５３４号公報に係る現像装置の場合には、回収容器内に収容された劣化現像剤が所定量に達したことを検知する回収量検知手段を設ける一方、かかる回収量検知手段による劣化現像剤の検知後、現像剤供給手段から現像器本体に補給された現像剤が所定量に達したと判断された時点で、現像器本体の動作を停止する回収制御手段を設けるように構成したものであるが、現像器本体に補給された現像剤の量、つまり、トナーのディスペンス時間のみで、回収容器の満杯を検知しようとすると、トナー濃度（ＴＣ）による現像剤の回収量のバラツキが大きく、回収容器の満杯検知を正確に行うことができない。

そこで、上記回収容器の満杯検知を正確に行うためには、回収容器の満杯を検知するための満杯検知手段が必要とあり、コストアップを招くことになる。

一方、上記従来の画像形成装置においては、感光体ドラムや中間転写体上に残留した転写残トナーの量が、感光体ドラム上におけるトナーのかぶり量に依存しており、当該トナーのかぶり量は、トナー濃度（ＴＣ）との相関性が高い。つまり、トナー濃度（ＴＣ）が高いときには、感光体ドラム上におけるトナーのかぶり量が多くなり、当該感光体ドラム上からクリーニング装置によって除去され、廃トナー回収ボックスに回収される転写残トナーの量が多くなる。一方、トナー濃度（ＴＣ）が低いときには、感光体ドラム上におけるトナーのかぶり量が少なくなり、当該感光体ドラム上からクリーニング装置によって除去され、廃トナー回収ボックスに回収される転写残トナーの量が少なくなる。

したがって、上記特開平９−２２２３７号公報に係る電子写真装置のトナー回収量検出方法のように、トナーフィード駆動部の駆動回数または駆動累積時間を計測することによりトナーフィード量を検出し、このトナーフィード量からトナー回収量を把握し検出させるように構成したり、上記特開平１１−１１９５３４号公報に係る画像形成装置のように、補給量が所定量に達した段階で回収容器が満タン状態になったと判断する制御手段を備えるように構成した場合でも、現像装置へのトナーのディスペンス時間のみで、廃トナー回収ボックスの満杯を検知しようとすると、トナー濃度（ＴＣ）によって転写残トナーの量が大きく変動し、廃トナー回収ボックスの満杯検知を正確に行うことができない。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、余剰現像剤を回収する回収容器や、像担持体や中間転写体上などに残留した転写残トナーを回収する回収容器の満杯検知を、コストアップを招くことなく正確に行うことが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、 現像装置の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像装置の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する回収容器と、
前記現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
前記満杯検知手段によって前記回収容器の満杯を検知する際に、前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収する廃トナー回収容器と、
現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて前記廃トナー回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収する廃トナー回収容器と、
現像装置の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像装置の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する余剰現像剤回収容器と、
前記現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて前記廃トナー回収容器の満杯を検知するとともに、前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記余剰現像剤回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器及び余剰現像剤回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数及び前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記補正手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が相対的に高いと判別された場合、前記像担持体の累積駆動時間又は前記トナー補給手段の累積駆動時間を増加するように補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置である。
形成装置である。

この発明によれば、余剰現像剤を回収する回収容器や、像担持体や中間転写体上などに残留した転写残トナーを回収する回収容器の満杯検知を、コストアップを招くことなく正確に行うことが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。

図２において、０１はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の像担持体としての４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃと、上記プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ０９と、高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図２中、Ｔは画像が形成された記録用紙Ｐを印字面を下にして排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴは、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。

上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される図示しない４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光３１，３２，３３，３４を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。

図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このプリントヘッドデバイス０２は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ （Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１，１２，１３，１４を有する画像形成部１，２，３，４と、これら感光体ドラム１１，１２，１３，１４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１，２２，２３，２４と、前記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に残留するトナーを一時的に除去するリフレッシャーロール２５，２６，２７，２８と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射するＲＯＳ （露光装置）０３と、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーで現像する現像装置４１，４２，４３，４４と、上記４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。また、上記中間転写ドラム５１，５２，５３の表面には、当該中間転写ドラム５１，５２，５３の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置のクリーニングロール５４，５５，５６が配設されている。

感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配列されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１，１２，１３，１４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行であるように配置されている。

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色毎の画像データに応じた信号は、コントローラ０９（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１，１２，１３，１４に照射される。

上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４としては、例えば、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃの回転速度 （周速）で回転駆動される。上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１，２２，２３，２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。

その後、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応したレーザ光３１，３２，３３，３４が照射され、各色毎の入力画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、ＲＯＳ０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１，４２，４３，４４によって現像され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として可視化される。

この実施の形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の２成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。

次に、上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像と二重色像が形成される。

上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。

この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０² 〜１０³ Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１，５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層（Ｒ＝１０⁵ 〜１０⁹ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０⁵ 〜１０⁹ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。

この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同じ６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０² 〜１０³ Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに三次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置０６によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

図４及び図５は上記各画像形成部１，２，３，４に使用される現像装置４１，４２，４３，４４を示すものである。

上記現像装置４１，４２，４３，４４では、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーとキャリアからなる２成分現像剤が使用されているが、基本的に、すべて同様に構成されている。また、上記現像装置４１，４２，４３，４４は、新しい現像剤を所定のタイミングで供給しつつ、当該現像装置４１，４２，４３，４４内の余剰の現像剤を回収する、所謂“トリクル" 現像方式を採用している。

これらの現像装置４１，４２，４３，４４の内部には、図４及び図５に示すように、対応する画像形成部１，２，３，４の色のトナーとキャリアとからなる二成分現像剤４６が収容されており、その構造は、現像装置ハウジング４７の感光体ドラム１１，１２，１３，１４側の開口部４９に配設される現像ロール４８と、この現像ロール４８の背面側に配設される２本の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１と、現像ロール４８により搬送される現像剤４６を層厚規制する層厚規制ブレード５２とで構成されている。この場合、上記現像ロール４８は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の非磁性導電性部材からなる図示しない現像スリーブと、その内部に固定状態に配置された図示しないマグネットロールとから構成されている。なお、上記２つの現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１の間には、仕切り板５３が設けられている。

また、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部には、当該現像装置４１，４２，４３，４４とは別体に構成されたトナー補給手段としてのトナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃ（図２参照）から、トナー補給用のモータを回転駆動することにより、図示しない補給用のオーガによって、図４に示すように、所定の色のトナーが現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の一端部５１ａに供給口５１ｂを介して供給されるようになっている。この現像装置４１，４２，４３，４４の内部に供給されたトナーは、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１によって、当該現像装置４１，４２，４３，４４の長手方向に沿って搬送されつつ内部の現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の端部に設けられた通路５４を通して、他方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡される。この現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡された現像剤４６は、当該現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の軸方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の他方の端部に設けられた通路５５を通して、一方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１に再度供給される。このように、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部に供給されたトナーは、現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤４６と共に、２つの現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１によって搬送され攪拌混合されるとともに、キャリアによって所定の極性の帯電量に摩擦帯電され、その一部が現像剤攪拌搬送用オーガ５０によって現像ロール４８へと搬送され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上の静電潜像の現像に使用される。

また、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部で現像に使用された２成分現像剤４６は、図６に示すように、一方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の端部に設けられた排出口５６から徐々に僅かずつ排出されるように構成されている。さらに、上記現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の端部には、排出口５６へと余剰の現像剤を搬送するように、外径が小さく、かつピッチも細かく設定された排出用のオーガ５０ａが設けられているとともに、当該排出用のオーガ５０ａの上流側には、不必要に現像剤が排出口５６から排出されるのを防止するため、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０よりも僅かに小さい外径を有する補助オーガ５０ｂが短く設けられている。この補助オーガ５０ｂは、例えば、搬送羽の向きを現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０と逆方向に設定することにより、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０によって排出口５６へと搬送される現像剤を押し戻し、余剰の現像剤のみを排出口５６側へと搬送するように構成されている。また、上記現像装置４１，４２，４３，４４の天井部には、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０と補助オーガ５０ｂとを仕切る仕切り板５０ｃが設けられている。

その結果、上記現像装置４１，４２，４３，４４からは、当該現像装置内の現像剤が所定量以上となった場合に、余剰現像剤が排出口５６から徐々に僅かずつ排出されるように構成されている。また、上記現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤量は、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃ（図２参照）から、トナーが補給される際に増加するため、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃからのトナー補給時に、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１をも回転駆動することにより、余剰現像剤を排出口５６から確実に排出することが可能となる。

また、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃからは、トナーのみを供給するように構成しても良いが、使用済の現像剤４６を徐々に排出するように構成した場合には、トナーにキャリアを僅かに混合した現像剤を供給するように構成するのが望ましい。

さらに、この実施の形態では、図１及び図５に示すように、現像装置４１，４２，４３，４４内の２成分現像剤４６のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段として、二成分現像剤４６中のトナー濃度を透磁率によって検出する透磁率センサー５７が用いられている。この透磁率センサー５７は、図４に示すように、現像装置ハウジング４７の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の外側であって、当該現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の軸方向に沿ったトナー供給側５１ａと反対側の端部近傍の外壁に取り付けられている。この現像装置ハウジング４７の外壁には、図６に示すように、透磁率センサー５７を取り付けるための取付部５８が設けられている。この取付部は、透磁率センサー５７を取り付ける側の面５８が平坦状に形成されており、当該平坦状の面５８に透磁率センサー５７がネジ止め等によって取り付けられている。

上記現像装置４１，４２，４３，４４の排出口５６から排出された余剰の現像剤は、図７に示すように、各現像装置４１，４２，４３，４４の排出口５６に連通した連通路６０を介して、回収容器６１内に排出されて回収されるようになっている。

これらの現像装置４１，４２，４３，４４には、図２に示すように、対応する色のトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃからトナーが補給されると、この補給されたトナーは、現像剤攪拌搬送用オーガ５０，５１で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４８の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。現像ロール４８の表面近傍に搬送された現像剤は、層厚規制ブレード５２によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、規制される現像剤量は、３０〜５０ｇ／ｍ² であり、また、このとき現像ロール４８上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０〜３５μＣ／ｇ程度である。

上記現像ロール４８上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１，１２，１３，１４と接触している。この現像ロール４８にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４８上のトナーを感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。

この実施の形態では、上記現像装置４１，４２，４３，４４において、トナーとして略球形状のトナーである所謂" 球形トナー" であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。

ところで、この実施の形態に係る画像形成装置は、現像装置本体の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像装置本体の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する回収容器と、
前記現像装置本体の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
前記満杯検知手段によって前記回収容器の満杯を検知する際に、前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えるように構成されている。

図１は上記の如く構成されるフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。

図１において、２００はプリンタの動作を制御する制御手段であって、満杯検知手段及び補正手段としての機能を兼ね備えたＣＰＵを、２０１はプリンタ枚数や記録用紙Ｐのサイズ等を指定するコントローラーを、５７はトナー濃度センサーを、２０２はＣＰＵ２００が実行するプログラムやパラメーター等を記憶するＲＯＭを、２０３はＣＰＵ２００が使用するテーブル等を記憶するＲＡＭを、２０４は図２に示すようにトナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃから現像装置４１，４２，４３，４４にトナーを補給するためのトナー補給用のモータを、それぞれ示している。なお、上記トナー補給用のモータ２０４は、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃ毎にそれぞれ設けられている。

上記ＲＡＭ２０３には、トナー補給用のモータ２０４を駆動することによって、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃから現像装置４１，４２，４３，４４にトナーを補給する際の累積駆動時間、つまりトナーディスペンス時間に基づいて回収容器の満杯を、満杯検知手段としてのＣＰＵが検知する際に、トナー補給手段のトナーディスペンス時間を、トナー濃度センサーの検知結果に基づいて補正するための補正テーブルが記憶されている。

以上の構成において、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、次のようにして、余剰現像剤を回収する回収容器の満杯検知を、コストアップを招くことなく正確に行うことが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、図２及び図３に示すように、フルカラーやモノクロの画像のプリント動作を実行する際に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各画像形成部１，２，３，４において、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナーが順次消費されていくが、これら現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度がトナー濃度センサー５７によって検知され、当該現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が、所定値以下になった場合には、図１に示すように、トナー補給用のモータ２０４を回転駆動することによって、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃから所定の色のトナーが、対応する現像装置４１，４２，４３，４４に補給される。

なお、上記現像装置４１，４２，４３，４４内へのトナー補給は、トナー濃度センサー５７によって検知されたトナー濃度以外に、感光体ドラム上にトナーパッチを形成し、当該トナーパッチの濃度を図示しないＡＤＣセンサーによって検知して、当該ＡＤＣセンサーによるトナーパッチの濃度の検知結果に基づいて行うように構成されていても良い。

その際、上記フルカラープリンタでは、原則的に、連続して複数毎のプリント動作を実行している場合には、プリント動作の途中でプリント動作を中断して、トナーの補給動作を実行せずに、一連のプリント動作が終了した後に、トナーの補給動作を実行するようになっている。

上記フルカラープリンタでは、図１に示すように、現像装置４１，４２，４３，４４のいずれかに対応する色のトナーを補給する際に、対応する色のトナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃに設けられたトナー補給用のモータ２０４Ｙ〜２０４Ｃ（図２参照）を回転駆動することによって、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃから所定の色のトナーが、対応する現像装置４１，４２，４３，４４に補給される。

その際、ＣＰＵ２００は、トナー補給用のモータ２０４の累積駆動時間Ｔ、つまりトナー補給用のモータ２０４の駆動時間を累積的にカウントした値であるトナーディスペンス時間Ｔを求め、当該トナーディスペンス時間Ｔに適宜補正を施して、次式に示すように余剰現像剤回収量を求め、回収容器の満杯を検知するようになっている。
余剰現像剤回収量＝トナーディスペンス時間Ｔ×補正係数

ただし、上記ＣＰＵ２００は、トナーディスペンス時間Ｔに基づいて、直ちに回収容器の満杯を検知するのではなく、トナー補給用のモータ２０４を駆動して、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃの何れかから、対応する現像装置４１，４２，４３，４４にトナーを補給する際に、トナーを補給する現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度を、トナー濃度センサーによって検知し、当該トナー濃度センサーによって検知されたトナー濃度に基づいて、トナーディスペンス時間Ｔを補正するように構成されている。

上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部における現像剤の流動性は、トナー濃度に応じて変動することが、本発明者らの実験によって確認されており、現像剤の流動性が変動すると、同じ時間だけトナー補給用のモータ２０４を駆動しても、図８に示すように、トナー濃度に応じて現像装置４１，４２，４３，４４から回収される余剰現像剤の回収量が変化する。

そのため、上記ＣＰＵ２００は、トナー補給用のモータ２０４を駆動して、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃの何れかから、対応する現像装置４１，４２，４３，４４にトナーを補給する際に、図９に示すように、ＲＡＭ２０３に記憶された補正テーブルを参照して、トナー補給時の現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度に応じて、トナーディスペンス時間Ｔを補正するようになっている。

いま、ＣＰＵ２００は、トナー補給時における現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが、ＴＣ＝８％であると検知した場合には、１００％つまり、トナー補給用のモータ２０４の駆動時間Ｔ１を、そのままトナーディスペンス時間Ｔとして加算する。これに対して、上記ＣＰＵ２００は、トナー補給時における現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが、ＴＣ＝６％であると検知した場合には、８０％つまり、トナー補給用のモータ２０４の駆動時間Ｔ１に、係数０．８を掛けた０．８Ｔ１をトナーディスペンス時間Ｔとして加算する。一方、上記ＣＰＵ２００は、トナー補給時における現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度ＴＣが、ＴＣ＝１０％であると検知した場合には、１２０％つまり、トナー補給用のモータ２０４の駆動時間Ｔ１に、係数１．２を掛けた１．２Ｔ１をトナーディスペンス時間Ｔとして加算するようになっている。

そして、上記ＣＰＵ２００は、図１０に示すように、トナー補給時のトナー濃度ＴＣに応じて補正したトナーディスペンス時間Ｔが、所定値に達した場合に、回収容器が満杯であると検知し、図示しないユーザーインターフェースを介して、ユーザーに回収容器が満杯であり、新しいものと交換するように促すメッセージを表示するとともに、プリント動作を禁止する。

このように、上記ＣＰＵ２００は、トナー補給用のモータ２０４の累積駆動時間Ｔに基づいて、回収容器の満杯を検知する際に、トナー補給時のトナー濃度に応じてトナーディスペンス時間Ｔを補正するように構成されているので、トナー補給時のトナー濃度によって、現像剤の流動性が変化し、現像剤の回収量が変動した場合であっても、当該現像剤の回収量を正確に把握して、回収容器の満杯を精度良く検知することができる。

そのため、上記フルカラープリンタでは、回収容器の満杯を検知する部材としての満杯検知センサー等を別途設ける必要がないので、コストダウンが可能であり、しかも、回収容器の満杯を精度良く検知することができるため、回収現像剤が回収容器から溢れることを回避する目的で、不必要に大型の回収容器を使用したり、当該回収容器に十分な余裕があるにも拘わらず早期に満杯であると検知する必要もなく、プリンタの小型化が可能となる。

実施の形態２
図１２はこの発明の実施の形態２を示すものであり、この実施の形態２は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収する廃トナー回収容器と、現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて前記廃トナー回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えるように構成されている。

すなわち、この実施の形態２は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて、ＣＰＵ２００によって回収容器６１の満杯を検知するように構成されているが、ＣＰＵ２００は、回収容器６１の満杯を検知する際に、感光体ドラム１１，１２，１３，１４に形成されるトナー像の累積画素数を、トナー濃度検知センサー５７の検知結果に基づいて、例えば、次式に従って補正するように構成されている。
余剰現像剤回収量＝トナー像の累積画素数×補正係数

ここで、トナー像の累積画素数に応じて、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に残留する残留トナーの累積転写残トナー量は変化するが、この累積転写残トナー量は、図１２に示すように、トナー濃度（ＴＣ）に応じて変化する。なお、補正係数は、図９に示すものと同様に、トナー濃度が高い場合には係数が大きく、トナー濃度が低い場合には係数が小さく設定されている。

このように、上記実施の形態２においても、トナー補給時のトナー濃度によって、現像剤の流動性が変化し、現像剤の回収量が変動した場合であっても、当該現像剤の回収量を正確に把握して、回収容器の満杯を精度良く検知することができる。

また、この実施の形態では、満杯検知手段によって廃トナー回収容器の満杯を検知する際に、像担持体に形成されるトナー像の累積画素数を、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えるように構成したが、前記実施の形態１と２を組み併せて、補正手段は、前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器及び余剰現像剤回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数及び前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正するように構成しても良い。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示す構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの現像装置を示す構成図である。 図５はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの現像装置を示す断面構成図である。 図６はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの現像装置のトナー濃度センサーの取付状態を示す断面構成図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタの現像装置を示す断面構成図である。 図８はトナーディスペンス時間と回収量との関係を示すグラフである。 図９はトナー濃度に対する補正係数を示す図表である。 図１０は補正後のトナーディスペンス時間と回収量との関係を示すグラフである。 図１１はトナーディスペンス時間と累積転写残トナー量との関係を示すグラフである。

符号の説明

０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃ：トナーカートリッジ、１１，１２，１３，１４：感光体ドラム、４１，４２，４３，４４：現像装置、５７：トナー濃度センサー、２００：ＣＰＵ（満杯検知手段兼補正手段）、６１：回収容器。

Claims (4)

1. 現像装置の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像装置の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する回収容器と、
   前記現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
   前記満杯検知手段によって前記回収容器の満杯を検知する際に、前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収する廃トナー回収容器と、
   現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて前記廃トナー回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
   前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体上に残留した転写残トナーを回収する廃トナー回収容器と、
   現像装置の内部にトナー補給部からトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像装置の内部に収容された現像剤から余剰の現像剤を回収する余剰現像剤回収容器と、
   前記現像装置の内部に収容された現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数に基づいて前記廃トナー回収容器の満杯を検知するとともに、前記トナー補給手段の累積駆動時間に基づいて前記余剰現像剤回収容器の満杯を検知する満杯検知手段と、
   前記満杯検知手段によって前記廃トナー回収容器及び余剰現像剤回収容器の満杯を検知する際に、前記像担持体に形成されるトナー像の累積画素数及び前記トナー補給手段の累積駆動時間を、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度が相対的に高いと判別された場合、前記像担持体の累積駆動時間又は前記トナー補給手段の累積駆動時間を増加するように補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。

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