JP2011053558A - トナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーカートリッジ内のトナーが圧縮されて凝集することによって生じるトナー搬送部材がロックすることを防止して、安定したトナー補給を可能にできるトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーを収容するトナー収容部１０ａと、収容されたトナーを外部に排出するためのトナー排出口２とトナーをトナー排出口２に搬送するトナー搬送部材３とを備えたトナー搬送部１０ｂと、を備えたトナー収容容器１を有するトナーカートリッジ１０において、トナー搬送部１０ｂのトナー排出口２近傍に、トナー排出口２上部に配置されるトナー搬送部材３の上部を取り囲む気密カバー５と、トナー搬送部１０ｂとトナー収容部１０ａとを連通する連通口４ａと、気密カバー５に包囲された部分のトナーの圧力に応じて連通口４ａを開閉する圧力緩和弁９と、を備えることを特徴とするものとする。
【選択図】図６

Description

本発明は、レーザービームプリンタや複合機等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置に係り、特に、交換可能に取付けられるトナーを収容するトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置に関する。

従来、静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、剥離工程、クリーニング工程、除電工程、および定着工程等の処理工程を備えている。

このように構成された画像形成装置において、画像を形成する工程は、例えば、帯電装置によって回転駆動される感光体の表面を均一に帯電され（帯電工程）、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される（露光工程）。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され感光体表面上にトナー像が形成される（現像工程）。転写装置によって感光体上のトナー像は転写材上に転写され（転写工程）、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される（定着、剥離工程）。また、感光体表面上に残った転写残留トナーはクリーニング装置により除去され所定の回収部に回収されると共に（クリーニング工程）、クリーニングされた後の感光体表面は除電装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える（除電工程）。

このような画像形成装置では、現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。

一成分現像剤は、キャリアを使用しないことからトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要としないため、現像装置がシンプルになるといった利点を有する。しかしながら、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点がある。

一方、二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とするため、現像装置が複雑になるといった欠点を有する。しかしながら、トナーの帯電量の安定性や高速機への適合性に優れることから、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。

二成分現像剤を用いる場合は、現像剤中のトナーは、現像操作が行われる度に消費されるため、現像装置にはトナー消費量に応じて現像装置内にトナーを補給するためのトナーカートリッジが設けられている。

トナーカートリッジは、内部にトナーを収容するとともに、トナー排出口からトナーを排出するもので、オーガスクリュー（スクリュー状のトナー搬送部材）やスポンジローラ等を用いてトナーを排出して現像装置に補給する方式や、トナー収容器自体が回転することによってトナーを排出して現像装置に補給する方式などが知られている。

これらの方式の中でも、オーガスクリューを用いる方式は、トナー補給量を制御し易いことから、中間ホッパーを使用しなくても、現像装置へ直接トナーを補給することができるといったメリットがある。その反面、オーガスクリューの回転により搬送されるトナーが圧縮されやすく、圧縮されたトナーがオーガスクリューの回転を妨げることによりオーガスクリューがロックするといった問題が生じる。

そこで、この問題に対して、従来技術として、例えば、搬送オーガ（スクリュー状のトナー搬送部材）の搬送スパイラル（螺旋羽根）の一部をカットして、搬送されるトナーの圧力を低減する方法が開示されている（特許文献１を参照）。

特開２０００−２１４６６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているトナーカートリッジにおいては、トナーカートリッジを長期間放置した後など、トナーの流動性が低下した状態で、トナー搬送部材を回転させると、トナーがトナー排出口からスムーズに排出されず、圧縮されて凝集状態となったトナーがトナー排出口周辺にかたまり、トナー搬送部材が動かなくなってしまう現象（以下、「ロック」と称する。）が発生するという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、トナーカートリッジ内のトナーが圧縮されて凝集することによって生じるトナー搬送部材がロックすることを防止して、安定したトナー補給を可能にできるトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係るトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。

本発明は、トナーを収容するトナー収容部と、収容されたトナーを外部に排出するためのトナー排出口とトナーを前記トナー排出口に搬送するトナー搬送部材とを備えたトナー搬送部と、を備えたトナー収容容器を有するトナーカートリッジにおいて、前記トナー搬送部の前記トナー排出口近傍に、前記トナー排出口上部に配置される前記トナー搬送部材の上部を取り囲む包囲部材と、前記トナー搬送部と前記トナー収容部とを連通する連通口と、前記包囲部材に包囲された部分のトナーの圧力に応じて前記連通口を開閉する圧力緩和手段（例えば、圧力緩和弁）と、を備えることを特徴とするものである。

本発明において、前記包囲部材は、例えば、トンネル状にトナー搬送部材の上部を包囲するように構成するものであってもよい。

また、本発明において、前記圧力緩和手段は、トナーの圧力が高くなると前記連通口を開放する方向に動作し、トナーの圧力が下がると前記連通口を閉塞する方向に動作するように構成するものであってもよい。

また、本発明は、前記トナー搬送部材の構成として、回転軸と該回転軸周りに設けられる螺旋羽根とを備え、前記螺旋羽根を、トナー搬送方向下流側の端部が前記連通口の外縁部近傍まで到るように形成することが好ましい。

また、本発明は、前記トナー搬送部材の構成として、前記回転軸の軸心を通る平面上に設けられる板状の排出羽根を備え、前記排出羽根を、前記トナー排出口を臨む位置に設けることが好ましい。

また、本発明は、前記圧力緩和手段として、弾性変形可能なシート部材、いわゆるフレキシブルシートを用いて構成し、前記シート部材を、前記連通口を閉塞可能に配置して、前記連通口の上部側を固定端とし、前記連通口の下部側を自由端とすることが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナー補給部材を介してトナーを補給するトナーカートリッジと、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記トナーカートリッジとして、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーを収容するトナー収容部と、収容されたトナーを外部に排出するためのトナー排出口とトナーを前記トナー排出口に搬送するトナー搬送部材とを備えたトナー搬送部と、を備えたトナー収容容器を有するトナーカートリッジにおいて、前記トナー搬送部の前記トナー排出口近傍に、前記トナー排出口上部に配置される前記トナー搬送部材の上部を取り囲む包囲部材と、前記トナー搬送部と前記トナー収容部とを連通する連通口と、前記包囲部材に包囲された部分のトナーの圧力に応じて前記連通口を開閉する圧力緩和手段（例えば、圧力緩和弁）と、を備えることで、前記トナー搬送部においてトナーの流動性が低下し、トナーが圧縮されそうになったときに、前記圧力緩和手段が開放することによって、トナーを前記トナー搬送部から前記トナー収容部の方へ逃がすことで、トナーが圧縮されて凝集することによって起こる前記トナー搬送部材がロックすることを防止することができる。

また、本発明によれば、前記トナー搬送部材の構成として、回転軸と該回転軸周りに設けられる螺旋羽根とを備え、前記螺旋羽根を、トナー搬送方向下流側の端部が前記連通口の外縁部近傍まで到るように形成することで、前記連通口を越えてトナーを圧縮することがなくなり、トナーの圧力が圧力緩和手段に余計にかかることを抑制できる。

また、本発明によれば、前記トナー搬送部材の構成として、前記回転軸の軸心を通る平面上に設けられる板状の排出羽根を備え、前記排出羽根を、前記トナー排出口を臨む位置に設けることで、前記排出羽根によりトナーを回転軸周りに回動させることができるので、トナーの圧力が連通口に設けられる圧力緩和手段に伝わりやすくなるため、トナーの圧力が上昇した際に、前記連通口をスムーズに開放させることができる。

また、本発明によれば、前記圧力緩和手段として、弾性変形可能なシート部材、いわゆるフレキシブルシートを用いて構成し、前記シート部材を、前記連通口を閉塞可能に配置して、前記連通口の上部側を固定端とし、前記連通口の下部側を自由端とすることで、前記フレキシブルシートが撓むことにより、連通口の下部側が上部側より大きく開くことになるので、前記連通口を通ってトナー搬送部からトナー収容部へトナーが移動しやすくなる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナー補給部材を介してトナーを補給するトナーカートリッジと、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記トナーカートリッジとして、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載のトナーカートリッジを用いることで、前記トナーカートリッジ内のトナーを外部に排出するトナー排出口付近のトナーが、トナーを搬送するトナー搬送部材の圧力により圧縮されて固まり、前記トナー搬送部材がロックすることを防止できるので、安定したトナー補給が可能になり、長期に渡って安定した画像濃度が得られる。

本発明の実施形態に係るトナーカートリッジが用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。 前記トナーカートリッジの全体構成を示す斜視図である。 前記トナーカートリッジの構成を示すトナー収容部内部の平面視による説明図である。 図４のＤ−Ｄ断面矢視図である。 （ａ）は図５のＡ−Ａ断面矢視図、（ｂ）は（ａ）の圧力緩和弁が作動した状態を示す説明図である。 図５のＢ−Ｂ断面矢視図である。 図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係るトナーカートリッジが用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態に係る画像形成装置３０は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１７と、感光体ドラム１７の表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２０と、現像装置２０にトナー補給部材を介してトナーを補給するトナーカートリッジ１０と、感光体ドラム１７の表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置２４と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２３とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、トナーカートリッジ１０として、本発明に係るトナーカートリッジの構成を採用したことを特徴とするものである。

本実施形態に係るトナーカートリッジ１０は、図２に示すように、回転することによりトナー収容容器１内のトナーをトナー収容容器１外部に排出するトナー搬送部材３と、トナー収容容器１内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材８とを備え、画像形成装置３０に搭載された現像装置２０に対して着脱可能に構成されている。

まず、画像形成装置３０の全体構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置３０は、図１に示すように、例えば、複写機能、プリンタ機能及びファクシミリ機能等を有する電子写真方式の複合機であって、トナーカートリッジ１０、現像装置２０、感光体ドラム１７、帯電装置２５、露光装置２２、クリーニング装置２６、転写装置２４、定着装置２３、給紙カセット２１、ピックアップローラ２７、第１搬送ローラ２８、第２搬送ローラ３４、排紙ローラ３５、排紙トレイ２９、スキャナユニット３１、制御部（図示せず）を備える。

この画像形成装置３０は、入力される画像情報に応じて、記録媒体上にモノクロ又は単色カラーの画像を形成する。

帯電装置２５、現像装置２０、転写装置２４及びクリーニング装置２６は、感光体ドラム１７の周りにこの順序で回転方向に沿って配置されている。

帯電装置２５は、現像装置２０及びクリーニング装置２６よりも鉛直方向上方に配置されている。

感光体ドラム１７は、駆動部（図示せず）によって軸線回りに回転駆動可能に軸支されるローラ状部材で構成されている。この感光体ドラム１７は、例えば、導電性基体（図示せず）と、導電性基体表面に形成される感光層（図示せず）とを備えている。

感光層の表面には、静電潜像、更にはトナー像が形成される。
導電性基体としては、アルミニウム又はステンレス鋼等の導電性材料から構成される、円筒状、円柱状又はシート状等の形状のものを使用でき、それらの中でも、円筒状の形状のものが好ましい。感光層としては、例えば、有機感光層又は無機感光層等を使用できる。有機感光層を含む感光体ドラムは、有機感光体ドラムと呼ばれ、無機感光層を含む感光体ドラムは、無機感光体ドラムと呼ばれる。

有機感光層としては、例えば、電荷発生物質を含む樹脂層からなる電荷発生層と電荷輸送物質を含む樹脂層からなる電荷輸送層とを積層することにより形成される積層感光層、又は、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層感光層等がある。

無機感光層としては、例えば、酸化亜鉛、セレン又はアモルファスシリコン等から選ばれる１種又は２種以上を含む単層膜等がある。導電性基体と感光層との間には、導電性基体表面に存在する傷及び凹凸を被覆して感光層表面を平滑化するために、下地膜を介在させることが好ましい。また、感光層の表面には、感光層を保護して耐久性を向上させるために表面膜（保護膜）を設けることが好ましい。

帯電装置２５は、電源（図示せず）と接続され、この電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１７表面を所定の極性及び電位に帯電させる。本実施形態では、帯電装置２５として感光体ドラム１７にコロナ放電を行なう鋸歯型帯電器を使用している。この鋸歯型帯電器は、感光体ドラム１７を臨み、感光体ドラム１７表面から間隔を有して設けられる非接触方式の帯電器である。

本実施形態では、帯電装置２５として上述の鋸歯型帯電器を使用するが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、チャージャー型帯電器等の非接触方式の帯電器、もしくは、ローラ状帯電器、帯電ブラシ型帯電器又は磁気ブラシ型帯電器等の接触方式の帯電器等も使用できる。

露光装置２２は、スキャナユニット３１により読取られた原稿の画像情報又は外部機器から入力された画像情報に応じた信号光を、帯電装置２５によって一様な電位に帯電された感光体ドラム１７表面に照射して、その表面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光装置２２は、出射する信号光が帯電装置２５と現像装置２０との間を通過して感光体ドラム１７の表面を照射するように設けられる。露光装置２２としては、光源を含んで構成されるレーザスキャニング装置が使用される。

レーザスキャニング装置としては、例えば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ及び反射ミラー等を組み合わせたもの、又は、液晶シャッタ及び光源等を組み合わせたもの等がある。光源としては、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ又はエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等を使用できる。

現像装置２０は、露光装置２２によって形成された感光体ドラム１７表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。また、現像装置２０の上方には、現像装置２０内にトナーを補給するためのトナーカートリッジ１０が着脱可能に装着される。

クリーニング装置２６は、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１７の表面に残留するトナー及び紙粉等を除去して、感光体ドラム１７の表面を清浄化する。
クリーニング装置２６は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。

クリーニングブレードは、感光体ドラム１７の軸線方向に沿って平行に延設された板状部材で構成され、この板状部材の短手方向の一端が感光体ドラム１７表面に当接するように設けられている。このクリーニングブレードは、回転する感光体ドラム１７表面に当接することで、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１７表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム１７表面から取り除くようになっている。

トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されたトナーを一時的にその内部に貯留して回収する。

帯電装置２５によって均一に帯電された感光体ドラム１７の表面に、露光装置２２によって画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成し、更にこの静電潜像に現像装置２０によってトナーを供給してトナー像を形成する。このトナー像は、後述する転写装置２４によって記録媒体に転写され、トナー像転写後に感光体ドラム１７表面に残留するトナーは、クリーニング装置２６によって除去される。

転写装置２４は、支持部材（図示せず）によって回転自在に軸支され、かつ駆動部（図示せず）によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材であって、感光体ドラム１７に圧接するように設けられる。

転写装置２４は、金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層と（以上いずれも図示せず。）を含んで構成されている。金属製芯金は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属から構成される、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの円筒状又は円柱状部材である。導電性弾性層は、エチレン−プロピレンゴム（以下、「ＥＰＤＭ」と称する。）、発泡ＥＰＤＭ又は発泡ウレタン等のゴム材料にカーボンブラック等の導電材が配合されたものから構成されている。

転写装置２４は、電源（図示せず）と接続されており、この電源から、感光体ドラム１７表面のトナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（以下、「転写バイアス」と称する。）の印加を受けて、感光体ドラム１７表面のトナー像を記録媒体に円滑に転写する。

転写装置２４によれば、後述する給紙カセット２１から送給される記録媒体が、感光体ドラム１７と転写装置２４との圧接部（以下、「転写ニップ部」と称する。）を通過する際に、前述の転写バイアスを印加することによって、感光体ドラム１７の表面に担持されたトナー像を記録媒体上へ転写する。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置２３に送給される。

定着装置２３は、転写装置２４よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられ、定着ローラ３２と加圧ローラ３３とを備えている。定着ローラ３２は、支持部材（図示せず）によって回転自在に軸支され、かつ駆動部（図示せず）によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。

定着ローラ３２は、芯金及び弾性層（以上いずれも図示せず。）を含んで構成されている。芯金は、鉄、ステンレス又はアルミニウム等の金属からなる円筒状部材である。弾性層は、シリコンゴム又はフッ素ゴム等の弾性材料からなる単層膜であり、芯金の表面に形成される。

また、定着ローラ３２の内部には、加熱部材（図示せず）が設けられる。加熱部材は、電源（図示せず）と接続されており、この電源から電圧の印加を受けて、定着ローラ３２の表面が所定の温度になるように定着ローラ３２を加熱する。加熱部材として、例えば、ハロゲンランプ又は赤外線ランプ等を使用できる。定着ローラ３２は、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持されるトナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録媒体に定着させる。

加圧ローラ３３は、支持部材（図示せず）によって回転自在に軸支され、かつ加圧部材（図示せず）によって定着ローラ３２に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ３３は、定着ローラ３２の回転に従動して回転する。加圧ローラ３３には、定着ローラ３２と同じ構成のものを使用できる。また、加圧ローラ３３の内部には、加熱部材（図示せず）が設けられることが好ましく、この加熱部材として定着ローラ３２内部に設けられるものと同じ構成のものを使用できる。

加圧ローラ３３は、定着ローラ３２によってトナーが加熱溶融されて、トナー像が記録媒体に定着される際に、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。以下、定着ローラ３２と加圧ローラ３３との圧接部を「定着ニップ部」と称する。

定着装置２３によれば、転写装置２４においてトナー像が転写された記録媒体が定着ニップ部を通過する際に、トナー像を構成するトナーを加熱溶融させるとともに記録媒体に押圧させることによって、トナー像を記録媒体に定着させて画像を形成する。

給紙カセット２１は、画像形成装置３０の鉛直方向下部に設けられ、記録媒体を貯留する容器状部材である。記録媒体としては、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙又はオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）用シート等がある。

ピックアップローラ２７は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、感光体ドラム１７の表面のトナー像が感光体ドラム１７の回転によって転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙カセット２１に貯留される記録媒体を１枚ずつ取出して、第１搬送ローラ２８に向けて送給する。

第１搬送ローラ２８は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、ピックアップローラ２７から送給される記録媒体を転写ニップ部に送給する。第２搬送ローラ３４は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、記録媒体搬送方向Ｐにおいて定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着装置２３によって画像が形成された記録媒体を排紙ローラ３５に向けて搬送する。

排紙ローラ３５は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、第２搬送ローラ３４から搬送された記録媒体を、画像形成装置３０の鉛直方向上部に設けられる排紙トレイ２９に排出する。排紙トレイ２９は、第２搬送ローラ３４及び排紙ローラ３５によって、定着装置２３において画像が形成された記録媒体を排紙トレイ２９に排出して貯留する。

スキャナユニット３１は、原稿セットトレイと、自動反転原稿搬送装置（以下、「ＲＡＤＦ（Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）」と称する。）と、原稿読取装置と（以上いずれも図示せず。）を含む。

ＲＡＤＦは、原稿セットトレイに載置される原稿を、後述する原稿読取装置の原稿載置台に搬送する。原稿読取装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、以下「ＣＣＤ」と称する。）ラインセンサと（以上いずれも図示せず。）を含む。

原稿載置台は、その上面に画像情報を読み取る原稿を載置するための原稿載置面が設けられるガラス製の板状部材である。原稿載置台には、原稿載置面に対して開閉可能な状態で支持され、原稿セットトレイ及びＲＡＤＦを備える気密カバーが設けられる。原稿載置台に載置される原稿は、ユーザによって手動で、又はＲＡＤＦによって載置される。

原稿走査装置は、原稿載置台の下面に対して一定の距離を保ちつつ、一定の走査速度Ｖで平行に往復移動するように設けられ、光源と第１の反射ミラーと（以上いずれも図示せず。）を含む。

光源は、原稿載置台に載置される原稿の画像表面に光を照射する。
第１の反射ミラーは、原稿からの反射光像を反射部材に向けて反射させる。
原稿走査装置は、原稿載置台の下面に沿って一定の走査速度Ｖで平行に往復移動して、原稿載置台に載置される原稿の画像表面に光を照射することによって得られる反射光像を反射部材に向けて反射させる。

反射部材は、原稿走査装置と一定の速度関係、すなわちＶ／２の速度で原稿走査装置と平行に往復移動するように設けられ、第２の反射ミラーと、第３の反射ミラーと、光学レンズと（以上いずれも図示せず。）を含む。

第２の反射ミラー及び第３の反射ミラーは、原稿走査装置の第１の反射ミラーによって反射された原稿からの反射光像を光学レンズに向けて更に反射させる。光学レンズは、第２の反射ミラー及び第３の反射ミラーによって反射された反射光像を縮小し、縮小された反射光像をＣＣＤラインセンサ上の所定位置に結像させる。反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動して、原稿走査装置にて反射される反射光像をＣＣＤラインセンサ上の所定位置に結像させる。

ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像された反射光像を電気信号に光電変換するＣＣＤ回路を含む。ＣＣＤラインセンサは、原稿の画像を読取り、読取った画像情報を順次光電変換して電気信号として画像形成装置３０の制御部に出力する。

以上のように構成したスキャナユニット３１により、原稿載置台に載置される原稿から画像情報を複数ライン毎、例えば１０ライン毎に読取り、読取った画像情報を電気信号に変換して画像形成装置３０の制御部に出力する。

制御部は、例えば、画像形成装置３０の上部に設けられ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えるマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサ等によって実現される処理回路と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を含む記憶部と、主電源と（以上いずれも図示せず。）を含む。

記憶部には、画像形成装置３０の上面に設けられる操作パネル（図示せず）から入力される各種設定値、画像形成装置３０内部の各所に配置される各種センサ（図示せず）からの検知結果、外部機器から入力される画像情報、スキャナユニット３１から入力される画像情報、及び印刷ジョブ等の各種処理を実行するための各種プログラム等が記憶される。

外部機器としては、画像情報の形成又は取得が可能であり、かつ画像形成装置３０に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、例えば、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、ビデオレコーダ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）レコーダ、ＨＤＤＶＤ（登録商標、Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置又は携帯端末装置等がある。

処理回路は、記憶部に記憶される、検知結果又は画像情報等の各種データもしくは各種プログラムを読出して各種判定を行い、判定結果に応じて該当する画像形成装置３０内部の各構成部に制御信号を送信して、各構成部の動作制御を行う。

例えば、処理回路は、スキャナユニット３１又は外部機器から入力される画像情報を対応する制御信号に変換して、露光装置２２に出力する。また、処理回路は、後述するトナー濃度検知センサ１５による検知結果に応じてトナー補給の可否を判定し、補給を要する場合は、後述するトナーカートリッジ１０のトナー搬送部材３及びトナー攪拌部材８をそれぞれ回転駆動させる駆動部に対して制御信号を送信して、トナー搬送部材３及びトナー攪拌部材８を回転駆動させる。主電源は制御部だけでなく、画像形成装置３０内部における各構成部に対しても電力を供給する。

次に、本実施形態に係る現像装置２０について図面を参照して説明する。
図２は本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。

現像装置２０は、図２に示すように、現像槽１１と、攪拌ローラ１３と、現像ローラ１２と、規制部材１４と、トナー濃度検知センサ１５とを備えている。

現像槽１１は、内部空間を有する略角柱状に形成される容器状部材であって、感光体ドラム１７表面に臨むように配置されている。現像槽１１の感光体ドラム１７に臨む側面には開口部１６が形成され、この開口部１６を介して感光体ドラム１７に対向する位置に現像ローラ１２が設けられている。

また、現像槽１１は、その内部空間にトナーとキャリアとを含む二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容するとともに、攪拌ローラ１３及び現像ローラ１２を収容して回転自在に軸支する。

現像槽１１の鉛直方向上部には、トナーカートリッジ１０のトナー排出口２と連通するためのトナー受入口１８が形成されており、現像槽１１内のトナー消費状況に応じて、このトナー受入口１８を介してトナーカートリッジ１０からトナーが補給される。

攪拌ローラ１３は、駆動部（図示せず）によって軸線回りに回転駆動可能に軸支されるローラ状部材であって、現像ローラ１２に臨むように設けられる。攪拌ローラ１３は、現像槽１１内部に収容される現像剤を攪拌して現像ローラ１２周辺に供給する。

現像ローラ１２は、駆動部（図示せず）によって軸線回りに回転駆動可能に軸支されるローラ状部材であって、現像槽１１の開口部１６を介して、感光体ドラム１７に対して間隙を有して対向するように設けられる。

また、現像ローラ１２は、電源（図示せず）と接続されており、この電源から、現像ローラ１２表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（以下、「現像バイアス」と称する。）として印加されることによって、現像ローラ１２表面のトナーが感光体ドラム１７表面の静電潜像に円滑に供給される。

現像ローラ１２の回転によって搬送される現像剤は、感光体ドラム１７との最近接部（以下、「現像ニップ部」と称する。）において感光体ドラム１７と接触する。現像ニップ部では、現像ローラ１２表面に現像バイアスが印加されると、現像ローラ１２表面の現像剤から感光体ドラム１７表面の静電潜像にトナーが供給される。上記現像バイアス値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御することができる。

規制部材１４は、現像ローラ１２の鉛直方向上方において、現像ローラ１２の軸線方向に沿って平行に延びるように設けられる板状部材である。規制部材１４の短手方向一端部は現像槽１１によって支持され、短手方向他端部は現像ローラ１２の表面に対して所定の間隔を有して対向するように設けられる。規制部材１４は、ステンレス鋼、アルミニウム又は合成樹脂等から構成されている。規制部材１４は、現像ローラ１２の表面に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する。

トナー濃度検知センサ１５は、攪拌ローラ１３の鉛直方向下方における現像槽壁、すなわち現像槽１１の底面に、そのセンサ面が現像槽１１の内部空間に露出するように装着されている。トナー濃度検知センサ１５は、画像形成装置３０内部に設けられる制御部に電気的に接続される。

トナー濃度検知センサ１５としては、一般的に使用されるセンサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ又は透磁率検知センサ等がある。これらの中でも、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する形式のセンサである透磁率検知センサが好ましい。このような形式の透磁率検知センサは市販されており、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ又はＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ株式会社製）等がある。

トナー濃度検知センサ１５には、電源（図示せず）が接続されており、この電源は、トナー濃度検知センサ１５を駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を画像形成装置３０の制御部に出力するための制御電圧をトナー濃度検知センサ１５に印加する。電源によるトナー濃度検知センサ１５への電圧の印加は、画像形成装置３０の制御部によって制御される。なお、トナー濃度検知センサ１５として透磁率検知センサを用いる場合には、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧が印加されるようにして使用されることが好ましい。

次に、本実施形態に係る特徴的なトナーカートリッジ１０について図面を参照して詳細に説明する。
図３は本実施形態に係るトナーカートリッジの全体構成を示す斜視図、図４は前記トナーカートリッジの構成を示すトナー収容部内部の平面視による説明図、図５は図４のＤ−Ｄ断面矢視図、図６（ａ）は図５のＡ−Ａ断面矢視図、（ｂ）は（ａ）の圧力緩和弁が作動した状態を示す説明図、図７は図５のＢ−Ｂ断面矢視図、図８は図５のＣ−Ｃ断面矢視図である。

トナーカートリッジ１０は、図２〜図６に示すように、トナー収容容器１、トナー搬送部材３、トナー攪拌部材８、気密カバー（包囲部材）５及び圧力緩和弁（圧力緩和部材）９とを備えている。

トナー収容容器１は、図２に示すように、上部開口部を有する有底の容器状部材であって、トナーを収容するための内部空間を有する略半円筒状に形成され、その上部が上蓋１ａにより密閉されている。

また、トナー収容容器１は、図２、図３、図４に示すように、底部の長手方向一端側には、トナーを排出するための開口部であるトナー排出口２が略長方形状に形成されている。トナー排出口２は、トナーカートリッジ１０を現像装置２０に装着した際に、現像槽１１の上部に設けられるトナー受入口１８と連通可能な位置に形成され、現像槽１１内のトナー消費状況に応じて、このトナー排出口２を介してトナーカートリッジ１０から現像槽１１内部にトナーが補給される。

また、トナー収容容器１の底部には、トナー収容容器１の内部空間をトナーが収容されたトナー収容部１０ａと、トナー排出口２が形成されるトナー搬送部１０ｂとに仕切る仕切壁４が設けられている。

仕切壁４は、トナー収容容器１の長手方向に沿って延設された板状部材であって、上蓋１ａとの間に空間を残すように形成されている。すなわち、仕切壁４と上蓋１ａとの隙間によりトナー収容部１０ａとトナー搬送部１０ｂとが連通するように形成されている。

トナー搬送部材３の外周部のトナー排出口２近傍には、図４、図６（ａ），（ｂ）に示すように、トナー搬送部１０ｂとトナー収容部１０ａとを連通するように矩形状に開口された連通口４ａが形成されている。本実施形態では、トナー排出口２近傍で仕切壁４を設けないようにすることで（例えば、仕切壁４を切り欠くことで）連通口４ａを形成している。

トナー搬送部１０ｂ内のトナー排出口２の上方には、トナー搬送部材３が収容されている。トナー搬送部材３は、図４に示すように、第１回転軸３ａ、螺旋羽根３ｂ及び排出羽根３ｃを備え、図示しないモータおよびギアで駆動される。なお、モータは、画像形成装置３０の制御部（図示省略）に接続されており、この制御部によって第１回転軸３ａの回転動作が制御される。

第１回転軸３ａは、その軸線方向がトナー収容容器１の長手方向に沿うように設けられた円柱状部材であって、その両端部は、それぞれトナー収容容器１の側面に回転自在に軸支されている。

螺旋羽根３ｂは、第１回転軸３ａの周りに螺旋状に形成される羽根であり、例えば、スクリューオーガ又はスパイラルコイル等からなる。図４に示すように、螺旋羽根３ｂのトナー搬送方向下流側（図中左側）の一端は、連通口４ａの外縁部４ａ１近傍まで形成されている。

排出羽根３ｃは、図２、図４、図５に示すように、矩形状を呈する板状の攪拌羽根であって、第１回転軸３ａの軸心を通る平面上に形成され、トナー排出口２を臨む位置に設けられている。

トナー搬送部材３は、図示しないモータによる駆動力により第１回転軸３ａを中心として回転することによって、トナー収容容器１のトナー搬送部１０ｂ内部に収容されるトナーをトナー搬送部材３の軸線方向一端側（図５中右側）からトナー排出口２側に向けて搬送して、トナー排出口２から現像装置２０の現像槽１１に補給する。

トナー収容部１０ａ内には、トナー攪拌部材８が収容されている。
トナー攪拌部材８は、図２に示すように、第２回転軸８ａ、トナー攪拌板８ｂ及びトナー汲上げブレード８ｃを備え、図示しないモータおよびギアで駆動される。なお、モータは画像形成装置３０の制御部（図示省略）に接続されており、この制御部によって第２回転軸８ａの回転動作が制御される。

第２回転軸８ａは、図４に示すように、その軸線がトナー収容容器１の長手方向に沿うように設けられた円柱状部材であって、その両端部は、それぞれトナー収容容器１の側面に回転自在に軸支されている。

トナー攪拌板８ｂは、第２回転軸８ａを中心として半径方向（軸線方向に対して直角方向）に双方向に延びて、第２回転軸８ａの軸線方向に対して平行に延設された板状部材である。

トナー汲上げブレード８ｃは、図４に示すように、その長手方向（第２回転軸８ａの軸線方向）の長さがトナー攪拌板８ｂの長手方向の長さとほぼ同一となるように形成されるシート状部材であって、図２に示すように、短手方向の一端部がトナー攪拌板８ｂと一体的に取付けられ、他端部がトナー収容容器１の内壁に当接可能または摺接可能に設けられる。

トナー汲上げブレード８ｃの厚さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、トナー汲上げブレード８ｃは、可撓性を有する部材で構成されている。その構成材料は、特に限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の樹脂が好ましい。

トナー汲上げブレード８ｃを上述したように構成することで、トナー汲上げブレード８ｃがより変形しやすくなる。その結果、トナー汲上げブレード８ｃが変形（弾性変形）しながらトナー収容容器１の内壁に沿って摺動する際に、より円滑にトナーを汲上げてトナー搬送部１０ｂへ搬送することができる。

トナー攪拌部材８が第２回転軸８ａを中心として回転することによって、トナー収容容器１のトナー収容部１０ａ内部に収容されるトナーを攪拌するとともに、トナー汲上げブレード８ｃが変形しながらトナー収容容器１の内壁を摺動することによって、トナー収容容器１のトナー収容部１０ａ内部に収容されるトナーを汲上げてトナー搬送部１０ｂへ搬送する。

上述したように、トナー収容容器１の内部空間が長手方向に渡り仕切壁４によってトナー搬送部１０ｂとトナー収容部１０ａとに仕切られることにより、トナー収容部１０ａに収容されるトナーの重さ（自重）がトナー搬送部材３にかかりにくくなるため、トナー搬送部材３との摩擦によりトナーにかかるストレスを低減でき、トナーの特性が劣化することを抑えることができる。

また、トナー攪拌部材８及びトナー搬送部材３によるトナーの搬送を効率良く行うために、図８に示すように、トナー攪拌部材８とトナー搬送部材３との間に設けられる仕切壁４の高さは、トナーカートリッジ１０を画像形成装置３０に装着したときに、トナー搬送部材３の鉛直方向上端部の高さ程度であることが好ましい。

このように、仕切壁４の高さがトナー搬送部材３の鉛直方向上端部の高さ程度とすることによって、搬送されたトナーがトナー搬送部１０ｂからトナー収容部１０ａへ戻ってしまうことを防ぐことができる。その結果、トナー搬送部材３周辺に適量のトナーを保持しておくことができ、トナー攪拌部材８及びトナー搬送部材３によるトナーの搬送を効率良く安定して行うことができる。

また、トナー収容容器１には、図２、図５、図７に示すように、トナー搬送部１０ｂの底部に形成されるトナー排出口２に対向する部分には、トナー搬送部材３の上部を取り囲むように、気密カバー（包囲部材）５が形成されている。気密カバー５は、トナー収容容器１および仕切壁４とともにトナー搬送部材３の外周を包囲する内周面５ａにより円筒状のトンネル状空間１０ｂ１をトナー搬送部１０ｂに形成している。

これにより、トナー搬送部１０ｂのトナー排出口２周辺に空気が混入しにくくなるので、トナーカートリッジに伝わる振動等をトリガーとして発生するトナーなだれ現象（トナー排出口２周辺のトナーが、エアロゾル状態となって、不意に流れ落ちる現象）を防止することができる。

また、トナー搬送部１０ｂには、図６（ａ），（ｂ）に示すように、連通口４ａと対向する位置に、連通口４ａを覆うように圧力緩和弁（圧力緩和部材）９が設けられている。圧力緩和弁９は、弾性変形可能なフレキシブルシートで形成される矩形状のシート部材を用いて構成されている。この圧力緩和弁９は、上側端９ｂを固定端として連通口４ａ上部に位置する気密カバー５に取付けビス９ａで固定され、下側端９ｃを自由端としている。

圧力緩和弁９は、図６（ｂ）に示すように、下側端９ｃがトナー収容部１０ａ側へ変形することで、連通口４ａの下側を開放するように設けられている。

次に、本実施形態に係る画像形成装置３０においてトナーカートリッジ１０から現像装置２０にトナー補給を行う動作について説明する。

トナーカートリッジ１０により現像装置２０にトナーを補給する場合は、図８に示すように、トナー攪拌部材８を矢印Ｅ方向に回転させてトナー収容部１０ａ内のトナーを攪拌しながら、トナー汲上げブレード８ｃによってトナーをトナー搬送部１０ｂ側へ汲み上げる。

この時、トナー汲上げブレード８ｃは、ブレードを構成する素材の有する可撓性によってトナー収容部１０ａの内壁に摺接しながら回転し、回転方向下流側のトナー、すなわち、図２中のトナー収容部１０ａ内で右側（図２中の現像装置２０寄り）でトナー汲上げブレード８ｃの上方に位置するトナーをトナー搬送部１０ｂ側に供給する。

そして、トナー搬送部１０ｂ側に供給されたトナーは、図５に示すように、トナー搬送部材３の回転によって螺旋羽根３ｂによりトナー排出口２に向かって搬送され、図２に示すように、トナー排出口２を通って現像装置２０に供給される。

通常のトナー搬送部材３によるトナーの搬送は、図６（ａ）に示すように、搬送されるトナーの圧力が高く無い状態で、圧力緩和弁９が変形することなくトナー搬送部１０ｂ内を搬送される。

一方、トナー搬送部材３により搬送されたトナーがトナー排出口２付近でスムーズに搬送されない場合は、トナー搬送部１０ｂのトナー排出口２付近でトナーが圧縮されてトナーの圧力が高くなる。本実施形態では、トナー排出口２付近のトナー搬送部１０ｂは、気密カバー５によりトナー搬送部材３の外周部が包囲されているので、気密カバー５内のトナーの圧力が高くなる。

気密カバー５内のトナーの圧力が高くなると、図６（ｂ）に示すように、トナーの圧力により圧力緩和弁９の下側端９ｃが撓み、トナー収容部１０ａ側に押し出された状態に変形することで連通口４ａの一部が開放されて、気密カバー５内のトナーの一部がトナー収容部１０ａ側に流れ込む。すなわち、連通口４ａを通ってトナー搬送部１０ｂからトナー収容部１０ａへトナーが移動することによって、気密カバー５内のトナーの圧力が過度に高くならないようにすることができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、トナーカートリッジ１０の構成として、トナー搬送部１０ｂにおけるトナー排出口２付近のトナー搬送部材３の上部を包囲する気密カバー５と、トナー搬送部１０ｂとトナー収容部１０ａとを連通する連通口４ａと、気密カバー５に包囲された部分のトナーの圧力に応じて連通口４ａを開閉する圧力緩和弁９とを備えることで、トナー搬送部１０ｂにおいてトナー排出口２付近のトナーの流動性が低下し、トナーの圧力が高くなってトナーが圧縮されそうになった時に、圧力緩和弁９が開放することによって、トナーがトナー搬送部１０ｂ側からトナー収容部１０ａ側へ逃げるため、気密カバー５内のトナーの圧力を低下させることができる。これにより、トナーが圧縮されて凝集することを防止して、トナー搬送部材３がロックすることを防止することができる。

従って、本実施形態に係る画像形成装置３０によれば、トナーカートリッジ１０により現像装置２０に対して安定したトナー補給を行うことができるので、高品位の画像を安定して出力することが可能になる。

また、本実施形態では、トナー搬送部材３の構成として、トナー排出口２を臨む位置に排出羽根３ｃを備えたことで、排出羽根３ｃによりトナーを第１回転軸３ａ周りに回動させることができるので、トナーの圧力が圧力緩和弁９に伝わりやすくなるため、トナーの圧力が上昇した際に、連通口４ａをスムーズに開放させることができる。

また、本実施形態では、圧力緩和弁９をフレキシブルシートを用いて構成し、連通口４ａの上部側の上側端９ｂを固定端とし、下側端９ｃを自由端とすることで、フレキシブルシートが撓むことにより、連通口４ａの下部側が上部側より大きく開くことになるので、連通口４ａを通ってトナー搬送部１０ｂからトナー収容部１０ａへトナーが移動しやすくできる。しかも、簡単な構成で弁機能を実現できる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係るトナーカートリッジを図１に示すような画像形成装置３０に適用した例について説明したが、トナーカートリッジを用いて現像装置にトナーを補給する画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ トナー収容容器
２ トナー排出口
３ トナー搬送部材
３ａ 第１回転軸
３ｂ 螺旋羽根
３ｃ 排出羽根
４ 仕切壁
４ａ 連通口
４ａ１ 外縁部
５ 気密カバー（包囲部材）
５ａ 内周面
８ トナー攪拌部材
９ 圧力緩和弁（圧力緩和手段）
９ｂ 上側端（固定端）
９ｃ 下側端（自由端）
１０ トナーカートリッジ
１０ａ トナー収容部
１０ｂ トナー搬送部
１７ 感光体ドラム
２０ 現像装置
２２ 露光装置
２３ 定着装置
２４ 転写装置
２５ 帯電装置
３０ 画像形成装置

Claims (5)

1. トナーを収容するトナー収容部と、収容されたトナーを外部に排出するためのトナー排出口とトナーを前記トナー排出口に搬送するトナー搬送部材とを備えたトナー搬送部と、を備えたトナー収容容器を有するトナーカートリッジにおいて、
   前記トナー搬送部の前記トナー排出口近傍に、前記トナー排出口上部に配置される前記トナー搬送部材の上部を取り囲む包囲部材と、前記トナー搬送部と前記トナー収容部とを連通する連通口と、前記包囲部材に包囲された部分のトナーの圧力に応じて前記連通口を開閉する圧力緩和手段と、を備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記トナー搬送部材は、回転軸と該回転軸周りに設けられる螺旋羽根とを備え、
   前記螺旋羽根は、トナー搬送方向下流側の端部が前記連通口の外縁部近傍まで形成されることを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 前記トナー搬送部材は、前記回転軸の軸心を通る平面上に設けられる板状の排出羽根を備え、
   前記排出羽根は、前記トナー排出口を臨む位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載のトナーカートリッジ。
4. 前記圧力緩和手段は、弾性変形可能なシート部材を用いて構成され、
   前記シート部材は、前記連通口を閉塞可能に配置され、前記連通口の上部側を固定端とし、前記連通口の下部側を自由端とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載のトナーカートリッジ。
5. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナー補給部材を介してトナーを補給するトナーカートリッジと、前記感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記トナーカートリッジとして、請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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