JP3302276B2

JP3302276B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3302276B2
Application number: JP30800996A
Authority: JP
Inventors: 純平林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH10148996A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電部材を像担持
体に接触させて帯電を行う画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置においては、以下のような画像形成が行われる。ま
ず、帯電部材により電子写真感光体あるいは静電記録誘
電体等の像担持体の表面を均一に帯電させる。つぎに、
露光部に画像に対応した光を当て、光の当った部分の帯
電電荷を除去する。これにより、画像に対応した静電潜
像を像担持体上に形成する。そして、現像部においてト
ナーにより静電潜像を現像して可視画像とする。この像
を転写部において転写材に転写し、定着器で定着する。
転写部で転写されなかった転写残トナーはクリーニング
装置により像担持体から除去される。従来、電子写真方
式や静電記録方式の画像形成装置において、電子写真感
光体あるいは静電記録誘電体等の像担持体の帯電手段と
してはコロナ帯電器が使用されてきた。近年、像担持体
に電圧を印加した帯電部材を当接させて、像担持体の帯
電を行う方式が実用化されてきている。

【０００３】また、像担持体への電荷の直接注入による
帯電方式が、特開平０６−００３９２１号公報等で提案
されている。この帯電方式は、帯電ローラ、帯電ブラ
シ、帯電磁気ブラシ等の帯電部材に電圧を印加し、像担
持体表面にあるトラップ準位または導電粒子等の電荷保
持部材に電荷を注入して注入帯電を行う方法である。こ
の帯電方式では、放電現象が支配的でないため、帯電に
必要とされる電圧は所望する像担持体表面電位のみであ
り、オゾンの発生もなく、低電力消費型帯電が可能とな
る。

【０００４】クリーニング装置としてはブレードやファ
ーブラシなどが用いられ、転写残トナーや紙粉等を掻き
落として、トナー回収ボックスに回収する。このような
方式においては像担持体の表面に傷が付いたり、像担持
体の回転むらが生じたりするという問題点が生じた。ま
た、トナー回収ボックスが必要なため小型化に際して障
害になった。そのため、現像手段で現像と転写残トナー
の回収の両動作を行う機構も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、以下のような問題点が生じる。転写部で転写さ
れなかった転写残トナーがブレード、ファーブラシ等に
より構成されるクリーニング装置をすり抜けた場合に、
それらが帯電部材中に混入し、帯電部材の帯電能力を低
下させる。また、特に、転写後、帯電部材により帯電す
る前において、クリーニング装置を持たない構成で、転
写残トナーが帯電部材中に混入し、帯電部材の帯電能力
を低下させるという問題はより重要になる。

【０００６】本発明の目的は、帯電部材から転写残トナ
ーを像担持体上へ排出させやすくすることにより、帯電
部材の帯電能力の劣化を防止することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成
し、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯
電部材を備える潜像形成手段と、前記潜像をトナーによ
り現像する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写す
る転写手段とを有する画像形成装置において、前記帯電
部材は、前記転写手段により転写後、前記像担持体上に
残留する転写残トナーを摩擦帯電する摩擦帯電極性と前
記像担持体を摩擦帯電する摩擦帯電極性とは逆極性にす
る摩擦帯電特性を示すことを特徴とする画像形成装置。

【０００８】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕本実施例では、現像装置の正規トナーの帯
電極性と帯電部材に印加する電圧の極性とを同極性にし
て現像を行う反転現像方式を用いた画像形成装置を示
す。

【０００９】図１は画像形成装置の概略構成図である。
本実施例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレー
ザービームプリンタである。１は像担持体としての回転
ドラム型の電子写真感光体である。本実施例の像担持体
としての感光体１は直径１６ｍｍのＯＰＣ感光体であ
り、矢印方向に９４ｍｍ／ｓｅｃの周速度をもって回転
駆動される。感光体１の表面層にはポリカーボネート樹
脂に超微粒子のＳｉＣを分散した層を設けてあり、分散
量を変えることにより、抵抗調整がなされている。

【００１０】２は感光体１に当接させた帯電部材として
の磁気ブラシであり、非磁性の回転可能な導電スリーブ
２ａ、これに内包されるマグネットロール２ｂ、スリー
ブ上の磁性導電粒子２ｃによって構成される。マグネッ
トロール２ｂは固定され、接触部において、スリーブ２
ａは感光体１の回転方向と逆方向に駆動回転される。

【００１１】感光体１表面がほぼ−７００Ｖに一様に注
入帯電されるように帯電部材２に帯電バイアスを印加す
る。

【００１２】この一様に帯電された感光体１に対して、
レーザーダイオードおよびポリゴンミラー等を含む不図
示のレーザービームスキャナからレーザービームによる
走査露光Ｌが出力される。目的の画像情報の時系列電気
デジタル画素信号に対応して、その走査露光Ｌを強度変
調しておくことにより、感光体１の外周面に対して目的
の画像情報に対応した暗部と明部とを備える静電潜像が
形成される。

【００１３】その静電潜像は現像剤として負帯電性の非
磁性二成分絶縁現像剤を用いた現像装置３によりトナー
像として反転現像される。トナーは、主にポリエステル
樹脂から構成され、体積抵抗率は１０¹⁶Ω・ｃｍ以上の
ものが好ましい。３ａはマグネットを内包する直径１６
ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３
ａに上記の現像剤をおよび現像キャリアをコートし、感
光体１表面との距離を５００μｍに固定した状態で、感
光体１と等速で回転させ、スリーブ３ａに現像バイアス
電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。電圧は、−
５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８００Ｈｚ、ピーク間
電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳したものを用
い、スリーブ３ａと感光体１の間で二成分接触現像を行
わせる。

【００１４】一方、不図示の給紙部から転写材Ｐが供給
されて、感光体１と、これに所定の押圧力で当接させた
転写手段としての、中抵抗の転写ローラー４との圧接接
触部（転写部）Ｔに所定のタイミングにて導入される。
転写ローラー４には転写バイアス印加電源Ｓ３から所定
の転写バイアス電源が印加される。本実施例ではローラ
ー抵抗値は５×１０⁸ Ω・ｃｍのものを用い、＋２００
０ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行った。転写部Ｔに導
入された転写材Ｐはこの転写部Ｔを挟持搬送されて、そ
の表面側に感光体１の表面に形成担持されているトナー
像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。その
後、感光体表面はクリーニング装置６により清掃され
る。

【００１５】トナー像の転写を受けた転写材Ｐは感光体
１の面から分離されて熱定着方式等の定着装置５へ導入
されて転写材Ｐ上のトナー像の定着を受け、画像形成物
（プリント、コピー）として装置外へ排出される。

【００１６】トナー像転写後、感光体１上に残留する転
写残トナーは磁気ブラシ２により摩擦帯電される。同時
に、感光体１表面も磁気ブラシ２により摩擦帯電され、
これにより、磁気ブラシ２に印加する電圧に対して感光
体１の表面電位はオフセットされる。このオフセットに
より、転写残トナーを磁気ブラシ２から感光体１に吐き
出す方向の電界が形成される。吐き出された転写残トナ
ーは、感光体１上に均一な薄層をなして担持されるの
で、露光により静電潜像を形成する際には障害とはなら
ない。従って、現像装置３において、転写残トナーは回
収され、同時に現像も行われる。

【００１７】本実施例の画像形成装置は、感光体１、帯
電部材２、現像装置３、クリーニング装置６の４つのプ
ロセス機器をカートリッジＣに包含させて画像形成装置
本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ方式
の装置であるが、カートリッジＣは少なくとも感光体１
と、帯電部材２、現像装置３、クリーニング装置６の内
のいずれか１つと、を備えれば良い。

【００１８】本実施例で用いられる帯電部材である磁気
ブラシ２は、非磁性のφ１６ｍｍの回転可能な導電スリ
ーブ２ａに、長手方向の長さが２３０ｍｍのマグネット
ロール２ｂの磁力により磁性導電粒子２ｃが付着するこ
とにより構成されている。マグネットロール２ｂは導電
スリーブ２ａ内で回転させ、任意の位置で固定すること
により、磁極位置を任意の位置に設定することができ
る。導電スリーブ２ａと感光体１との距離は停止時に５
００μｍに設定され、導電スリーブ２ａと感光体１との
間には磁性導電粒子２ｃの接触面が形成される。

【００１９】次に、本実施例で用いた帯電部材２の磁性
導電性粒子２ｃ、現像剤、および、感光体１の摩擦帯電
極性について述べる。静電気力を用いて、転写残トナー
を磁気ブラシ２中から排出させるためには、磁気ブラシ
２と感光体１の間で電位差を大きくすることが望まし
い。つまり、磁気ブラシ２の摩擦帯電特性が、転写残ト
ナーを摩擦帯電する摩擦帯電極性と、感光体１を摩擦帯
電する摩擦帯電極性と、を逆極性にすることにより、磁
気ブラシ２と感光体１との間の電位差を大きくし、転写
残トナーをこの電界により磁気ブラシ２から感光体１上
へ排出させる。

【００２０】また、磁気ブラシ２から排出された転写残
トナーの摩擦帯電極性が、現像装置３の正規トナーの帯
電極性と異なる場合には、磁気ブラシ２から排出された
転写残トナーを現像装置３において現像と同時に回収す
ることは困難である。

【００２１】本実施例において、現像手段３の正規トナ
ーの帯電極性は負帯電極性であり、磁気ブラシ２の磁性
導電粒子２ｃとの摺擦により、転写残トナーは負に摩擦
帯電され、感光体１は正に摩擦帯電される。

【００２２】これにより、感光体１から磁気ブラシ２に
向かう電界が形成され、負に摩擦帯電された転写残トナ
ーは、静電気力により感光体１上に吐出される。

【００２３】従って、現像装置３の現像スリーブ３ａの
電位（現像バイアス）を感光体１の暗部電位と明部電位
との間に設定すると、現像スリーブ３ａから明部電位へ
の現像と同時に暗部電位から現像スリーブ３へ転写残ト
ナーを回収することができる。

【００２４】磁性導電粒子２ｃに対しての、トナーと感
光体１の摩擦帯電電荷量は次のように測定した。磁性導
電粒子２ｃにトナーを混入させたときの、各々の電荷を
測定することで、トナーの磁性導電粒子２ｃに対する摩
擦帯電電荷量を測定した。また、磁気ブラシ２を接地し
た状態で、感光体１と磁気ブラシ２を回転させたときの
感光体１の電位を測定することにより、磁性導電粒子２
ｃに対する感光体１の摩擦帯電電荷量を測定した。

【００２５】具体的に、本実施例で用いた磁性導電粒子
２ｃは、フェライトにベークライトを混入させたもので
あり、平均粒径３０μｍ、体積抵抗率６×１０⁷ Ω・ｃ
ｍである。トナーが磁性導電性粒子２ｃと摺擦したとき
の、トナーの摩擦帯電電荷量は、−１９μＣ／ｇであ
る。また、磁気ブラシ２を接地した状態で、感光体１と
磁気ブラシ２を回転させ、摺擦したときの感光体１の電
位は＋４Ｖであった。

【００２６】実施例（２Ｃ）と比較を行うために、以下
に２種類の異なる磁性導電粒子（Ｂ，Ｃ）を用いた比較
例と他の実施例（Ｄ）を示す。

【００２７】１番目に、磁性導電粒子Ｂを用いた比較例
Ｂを示す。比較例Ｂの磁性導電粒子Ｂとしては、フェラ
イトをシリコーン・コートし、かつ体積抵抗率を調整し
た磁性導電粒子Ｂを用いた。平均粒径、体積抵抗率は本
実施例で用いた磁性導電粒子２ｃと等しく、この磁性導
電粒子Ｂとトナーを摺擦したときの、トナーの摩擦帯電
電荷量は、−４７μＣ／ｇである。また、感光体１と磁
性導電粒子Ｂを用いた磁気ブラシ２を回転させたときの
感光体１の電位は−２０Ｖであった。

【００２８】２番目の比較例として、磁性導電粒子Ｃを
用いた比較例Ｃを示す。比較例Ｃの磁性導電粒子Ｃとし
ては、フェライトをフッソコートしたものを用いた。平
均粒径、体積抵抗率は本実施例で用いた磁性導電粒子２
ｃと等しく、この磁性導電粒子Ｃとトナーを摺擦したと
きの、トナーの摩擦帯電電荷量は、＋１２μＣ／ｇであ
る。また、感光体１と磁性導電粒子Ｃを用いた磁気ブラ
シ２を回転させたときの感光体１の電位は＋２０Ｖであ
った。

【００２９】他の実施例として、磁性導電粒子Ｄを用い
た実施例（Ｄ）を示す。実施例（Ｄ）の磁性導電粒子Ｄ
としては、フェライトをシリコーンコートしカーボンブ
ラックを混入させたものを用いた。平均粒径、体積抵抗
率は本実施例で用いた磁性導電粒子２ｃと等しく、この
磁性導電粒子Ｃとトナーを摺擦したときの、トナーの摩
擦帯電電荷量は、＋８μＣ／ｇである。また、感光体１
と磁性導電粒子Ｄを用いた磁気ブラシ２を回転させたと
きの感光体１の電位は−４Ｖであった。

【００３０】２つの実施例、および、以上の２つの比較
例を用いて、帯電部材である磁気ブラシ２からのトナー
の排出量の大小を調べた。磁気ブラシ２からの、トナー
の排出されやすさは、磁気ブラシ２中にトナーを０．１
ｗｔ％，０．５ｗｔ％混入させたときの、感光体１を磁
気ブラシ２で帯電させたときに、感光体１上に排出され
たトナーの量により評価した。

【００３１】表１に感光体１上に排出されたトナーの量
を示す。ここで、ＯＯは多量の吐き出しが確認されたこ
とを示し、Ｏはトナーの吐き出しが確認されたことを示
し、Ｘはトナーの吐き出しが全く確認されなかったこと
を示している。

【００３２】比較例Ｂを用いた場合、磁気ブラシ２と感
光体１との摺擦により感光体１電位は、磁気ブラシ２の
帯電電位より−２０Ｖ程度負であり、トナーを磁気ブラ
シ２から排出する方向の電界が生じていない。そのた
め、磁気ブラシ２からトナーが排出されていない。同様
に、比較例Ｃの場合にも、トナーを磁気ブラシ２から排
出する方向の電界が生じていない。そのため、磁気ブラ
シ２からトナーが排出されていない。

【００３３】それに対して、実施例（２Ｃ）で用いた磁
性導電粒子２ｃの場合には、磁気ブラシ２の帯電電位よ
り４Ｖ程度プラス側であり、トナーを磁気ブラシ２から
排出する方向の電界が生じている。そのため、本実施例
で用いた磁性導電粒子２ｃは、比較例である磁性導電粒
子Ｂ，Ｃに較べて、磁気ブラシ２からトナーを排出しや
すくなり、トナーの吐き出し量が多くなっている。同様
に実施例（Ｄ）の場合にも、トナーを磁気ブラシ２から
排出する方向の電界が生じている。そのため、磁気ブラ
シ２からトナーが排出されている。つまり、磁性導電粒
子との摺擦により、トナーの摩擦帯電極性と感光体の摩
擦帯電極性とが逆極性になれば、トナーは磁気ブラシ２
から排出されることになる。

【００３４】次に、磁気ブラシ２からトナーが排出され
た２つの実施例（２Ｃ，Ｄ）の場合に、感光体１上に排
出されたトナーが現像装置３において回収されるかどう
かを測定した。現像装置３によるトナーの回収の測定
は、磁気ブラシ２中に１ｗｔ％トナーを混入させた状態
で、露光を行わずにベタ白画像を出力し、現像装置３通
過前と通過後の感光体１上のトナーの量を測定した。ト
ナーの量の測定は感光体１上をテーピングし、そのテー
プを白紙に張り付けたかぶり量を測定することによっ
て、行った。また、トナーの回収率は（現像装置３通過
前のかぶり量−現像装置３通過後のかぶり量）／（現像
装置３の通過前のかぶり量）を示し、現像装置３により
どれだけのトナーが回収されたかを示している。測定結
果を表２に示す。

【００３５】本実施例においては、現像装置３の正規ト
ナーの帯電極性は、磁気ブラシ２に印加する電圧の極性
と同じで負極性であり、実施例（２Ｃ）では、現像装置
３通過前の感光体１上に付着しているトナーの極性が負
極性であるので、現像部における引きはがし電界によ
り、現像装置３にトナーを回収することができている。
それに対して実施例（Ｄ）の場合には、現像装置３通過
前の感光体１上のトナーの極性が正極性であるので、現
像部において感光体１上に付着したトナーを現像装置３
で回収することができていない。そのため、画像上に未
回収のトナーによる画像劣化が生じてしまう。しかし、
実施例（２Ｃ）では、磁気ブラシ２から排出されたトナ
ーを現像装置３において回収することが可能であるた
め、そのような画像劣化が生じない。また、現像装置３
において、現像と同時に転写残トナーの回収を行うこと
も可能である。したがって、現像装置３へのトナー回収
効果からすると、実施例（２Ｃ）の方が実施例（Ｄ）の
場合よりも好ましい。

【００３６】以上のように、本実施例（２Ｃ，Ｄ）で
は、磁気ブラシ２から転写残トナーを排出させて、磁気
ブラシ２の帯電能力の劣化を防止することができる。

【００３７】さらに、ブレード，ファーブラシなどで構
成されるクリーニング装置６において、回収しきれなか
った転写残トナーを、現像装置３において回収すること
ができる。

【００３８】また、上述のようなクリーニング装置６を
用いない図２のような画像形成装置においても同様に、
磁気ブラシ１２より転写残トナーを排出させ、磁気ブラ
シ１２の帯電能力の劣化を防止することができ、現像装
置１３により、転写残トナーを回収することができる。
また、現像装置１３において、現像と同時に転写残トナ
ーの回収を行うことも可能である。

【００３９】〔実施例２〕本実施例では、現像装置の正
規トナーの帯電極性を帯電部材に印加する電圧の極性と
は逆極性にして現像を行う正規現像方式の画像形成装置
を示す。

【００４０】本実施例で用いた画像形成装置は、実施例
１で用いた図１の画像形成装置とほぼ同じであるが、帯
電部材に印加するバイアス電圧の極性が反対である。本
実施例においても、図１を用いて説明する。また、感光
体１としては、ａ−Ｓｉドラムにポリカーボネート樹脂
に超微粒子のＳｉＣを分散した表面層を持たせたものを
用いている。したがって、摩擦帯電特性は実施例１で用
いたＯＰＣ感光ドラムと同じになっている。帯電部材で
ある磁気ブラシ２を構成する磁性導電粒子は実施例１の
磁性導電粒子２ｃを用いている。

【００４１】実施例１と同じく比較例として、磁性導電
粒子Ｂ，Ｃを用い、他の実施例としてＤを用いた。磁気
ブラシ２からのトナーの排出は実施例１と全く同じであ
り、測定結果は表１のとおりである。

【００４２】次に、磁気ブラシ２からトナーが排出され
た実施例（２Ｃ）と実施例（Ｄ）の場合に、感光体１上
に排出されたトナーが現像装置３で回収されるかどうか
を測定した。現像装置３によるトナーの回収の測定は、
磁気ブラシ２中に１ｗｔ％トナーを混入させた状態で、
露光を行いベタ白画像を出力し、現像装置３通過前と通
過後の感光体１上のトナーの量を測定した。トナーの量
の測定は感光体１上をテーピングし、そのテープを白紙
に張り付けたかぶり量を測定することによって、行っ
た。測定結果を表３に示す。

【００４３】本実施例においては、現像装置３の正規ト
ナーの帯電極性は、磁気ブラシ２に印加する電圧の極性
とは逆極性であり、前記正規トナーの帯電極性は負極性
である。

【００４４】実施例（２Ｃ）の場合、感光体１に付着し
ているトナーの極性が負極性であり、現像部における引
きはがし電界により、現像装置３にトナーを回収するこ
とができている。それに対して、実施例（Ｄ）の場合に
は、現像装置３通過前の感光体１上のトナーの極性が正
極性であり、現像部において感光体１上に付着したトナ
ーを現像装置３で回収することができていない。そのた
め、画像上に未回収のトナーによる画像劣化が生じてし
まう。しかし、実施例（２Ｃ）では、磁気ブラシ２から
排出されたトナーを現像装置３において回収することが
可能であるため、そのような画像劣化が生じない。ま
た、現像装置３において現像と同時に転写残トナーの回
収も可能である。

【００４５】以上のように、本実施例（２Ｃ，Ｄ）で
は、磁気ブラシ２から転写残トナーを排出させて、磁気
ブラシ２の帯電能力の劣化を防止することができた。

【００４６】さらに、ブレード、ファーブラシ等で構成
されるクリーニング装置６において、回収しきれなかっ
た転写残トナーを、現像装置３において回収することが
できる。

【００４７】また、上述のようなクリーニング装置を用
いない図２に示すような画像形成装置においても同様
に、磁気ブラシ１２より転写残トナーを排出させ、磁気
ブラシ１２の帯電能力の劣化を防止することができ、現
像装置３により、転写残トナーを回収することができ
る。また、現像装置１３により、現像と同時に転写残ト
ナーの回収も可能である。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【発明の効果】本願発明によれば、転写部で転写されな
かった転写残トナーが帯電部材に混入することによる帯
電能力の劣化を防ぐことができる。また、現像手段にお
いて転写残トナーを回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１，２の画像形成装置の概略図である。

【図２】実施例１，２の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

１，１１感光体ドラム２，１２磁気ブラシ２ａ，１２ａ導電スリーブ２ｂ，１２ｂマグネット２ｃ，１２ｃ磁性導電粒子３，１３現像装置３ａ，１３ａ現像スリーブ４，１４転写ローラー５，１５定着器６クリーニング装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、前記像担持体に潜像を形成
し、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電する帯
電部材を備える潜像形成手段と、前記潜像をトナーによ
り現像する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写す
る転写手段とを有する画像形成装置において、前記帯電部材は、前記転写手段により転写後、前記像担
持体上に残留する転写残トナーを摩擦帯電する摩擦帯電
極性と前記像担持体を摩擦帯電する摩擦帯電極性とは逆
極性にする摩擦帯電特性を示すことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記帯電部材は、前記転写残トナーを前
記現像手段の正規トナーの帯電極性と同極性に摩擦帯電
する摩擦帯電特性を示し、前記現像手段により前記転写
残トナーを回収することを特徴とする請求項１の画像形
成装置。
【請求項３】前記現像手段は、前記転写残トナーを回
収すると同時に現像を行うことを特徴とする請求項２の
画像形成装置。
【請求項４】前記現像手段の正規トナーの帯電極性と
前記帯電部材に印加する電圧の極性とは同極性であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装
置。
【請求項５】前記現像手段の正規トナーの帯電極性と
前記帯電部材に印加する電圧の極性とは逆極性であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装
置。
【請求項６】前記帯電部材は、前記像担持体に接触す
る導電性粒子を有することを特徴とする請求項１乃至５
のいずれかの画像形成装置。
【請求項７】前記帯電部材は、前記像担持体に接触す
る磁性粒子を有することを特徴とする請求項１乃至６の
いずれかの画像形成装置。