JP4296688B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置に使用される現像装置に係り、特に、装置本体内に収容された少なくともトナーとシリカ微粒子等の流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体の表面に供給して像担持体にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーを装置本体内に補給するようにした現像装置において、シリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体の表面に付着して、形成される画像に斑点状のノイズが発生するのを防止するようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンター等の画像形成装置において画像形成を行うにあたっては、一般に図1に示すように、表面に感光層1aが形成されたドラム状になった像担持体1を回転させ、この像担持体1の表面を帯電器2によって帯電させた後、このように帯電された像担持体1の表面に露光装置3により画像情報に応じた露光を行い、この像担持体1の表面に静電潜像を形成し、このように静電潜像が形成された像担持体1の表面に現像装置4からトナーtを供給して、像担持体1の表面にトナー像を形成するようにしていた。
【0003】
ここで、上記のように現像装置4からトナーtを供給して像担持体1の表面にトナー像を形成するにあたっては、現像装置4の装置本体40内に収容された少なくともトナーを含む現像剤Dをスリーブ状になった現像剤搬送部材41により像担持体1と対向する現像領域に導き、この現像剤Dにおけるトナーtを像担持体1の表面に形成された静電潜像に供給するようにしていた。
【0004】
また、このようにして像担持体1の表面にトナーtを供給した結果、装置本体40内におけるトナーtの量が減少した場合には、トナー補給装置42により新たなトナーtを装置本体40内に補給するようにしていた。
【0005】
そして、前記のようにして像担持体1の表面に形成されたトナー像を、転写装置5により紙等の転写媒体6に転写させると共に、このようにトナー像が転写された転写媒体6を像担持体1から分離させ、その後、この像担持体1の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置7により像担持体1の表面から除去して廃トナーボックス等に回収し、これを廃棄するようにしていた。
【0006】
しかし、このようにして廃棄されるトナーの量は多く、多くのトナーが無駄に消費されることになり、またこのようにトナー等の残留物をそのまま廃棄すると環境汚染等の問題が生じるため、その処理が必要になり、このような処理に時間やコストがかかるという問題があった。
【0007】
このため、近年においては、図2に示すように、上記のようにクリーニング装置7により回収したトナー等の残留物を戻し手段8によって現像装置4の装置本体40内に戻し、回収したトナーを再度現像に使用することが行われるようになった。
【0008】
一方、上記のようにして画像形成を行うにあたり、近年においては、像担持体から転写媒体へのトナーの転写性を高めると共に得られる画像の高画質化を図るために、トナーtにシリカ微粒子等の流動性微粒子が多く添加されるようになった。
【0009】
しかし、このようにトナーtに対してシリカ微粒子等の流動性微粒子を多く添加させると、この流動性微粒子が像担持体1の表面に付着してしまい、これにより形成される画像に斑点状のノイズが発生するという問題が生じた。
【0010】
また、近年においては、特開平8−76474号公報や特開平8−76475号公報に示されるように、トナーにステアリン酸金属塩を添加させて転写紙へのトナーの定着性を高めたり、特開平7−76474号公報に示されるように、トナーに研磨剤であるアルミナを加えて、トナーが像担持体の表面にフィルミングされるのを防止することが提案されている。
【0011】
しかし、上記のトナーが負帯電性のトナーの場合、添加させる上記のステアリン酸金属塩やアルミナ等の研磨剤はこのトナーと逆極性に帯電するため、このようにトナーと逆極性に帯電するステアリン酸金属塩或いはアルミナ等の研磨剤を添加させたトナーを用いると共に、上記のように転写後における像担持体1からクリーニング装置7により回収したトナー等の残留物を戻し手段8によって現像装置4の装置本体40内に戻すようにした場合、戻し手段8によって装置本体40内に戻されてくるトナーtにおいてはステアリン酸金属塩やアルミナ等の研磨剤の割合が多くなっており、装置本体40内におけるトナーtに対する上記のステアリン酸金属塩やアルミナ等の研磨剤の割合が次第に増加し、これによりトナーtの帯電性が次第に低下して、形成される画像にかぶりが発生するという問題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のように装置本体内に収容された少なくともトナーとシリカ微粒子等の流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体に供給して像担持体の表面にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後において、像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーが装置本体内に補給するようになった現像装置における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【0013】
すなわち、この発明においては、トナーにシリカ微粒子等の流動性微粒子を多く添加させた場合においても、この流動性微粒子が像担持体の表面に付着するのを防止して、形成される画像に斑点状のノイズが発生するのを抑制すると共に、トナーと逆極性に帯電するステアリン酸金属塩や研磨剤を添加させたトナーを用い、転写後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により現像装置の装置本体内に戻すようにした場合において、トナーの帯電性が低下するのを抑制し、形成される画像にかぶりが発生するのを防止することを課題とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、装置本体内に収容された少なくともトナーと流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体の表面に供給して像担持体にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーを装置本体内に補給するようになった現像装置において、上記のトナーとして、ステアリン酸カルシウムが添加された負帯電性トナーを用い、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量より少なくし、初期のトナーに対するステアリン酸カルシウムの添加量を0.05〜0.2重量%の範囲にすると共に、装置本体内に補給する新たなトナーに対するステアリン酸カルシウムの添加量を0.005〜0.03重量%の範囲にしたのである。
【0015】
ここで、この発明における現像装置のように、初期のトナーに添加せれるステアリン酸カルシウムの量を多くすると、像担持体の表面に初期からこのトナーに添加されたステアリン酸カルシウムによる適切な被膜が形成され、この被膜によりシリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体の表面に付着するのが抑制されて、形成される画像に斑点状のノイズが発生するのが防止されるようになる。
【0016】
また、この発明における現像装置のように、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量より少なくすると、上記のように転写後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すようにした場合においても、トナーと逆極性に帯電するステアリン酸カルシウムの量が装置本体内におけるトナーに対して増加するのが抑制され、トナーの帯電性が低下するのが防止されて、形成される画像にかぶりが発生するのが抑制されるようになる。
【0017】
ここで、この発明における現像装置において、補給前の初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量が多くなり過ぎると、このステアリン酸カルシウムによりトナーの帯電性が低下して、形成される画像にかぶりが発生しやすくなる一方、添加させるステアリン酸カルシウムの量が少ないと、像担持体の表面にステアリン酸カルシウムによる被膜が適切に形成されなくなり、シリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体の表面に付着して、形成される画像に斑点状のノイズが発生しやすくなるため、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、上記のように0.05〜0.2重量%の範囲にしたのである。
【0018】
また、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量が多くなると、装置本体内のトナーに対するステアリン酸カルシウムの割合が多くなって、トナーの帯電性が低下し、形成される画像にかぶりが発生するようになる一方、添加させるステアリン酸カルシウムの量が少なくなりすぎると、像担持体の表面にステアリン酸カルシウムによる被膜が適切に形成されなくなり、シリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体の表面に付着して、形成される画像に斑点状のノイズが発生するため、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、上記のように0.005〜0.03重量%の範囲にしたのである。
【0019】
また、この発明における現像装置のように、トナーに添加させるステアリン酸金属塩にステアリン酸カルシウムを用いると、像担持体の表面に適切な被膜が形成されるようになる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る現像装置を使用した画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【0027】
ここで、この実施形態の現像装置を用いた画像形成装置においては、図3に示すように、表面に感光層1aが形成されたドラム状の像担持体1を回転させ、この像担持体1の表面を帯電器2によって帯電させた後、このように帯電された像担持体1の表面に適当な露光装置3により画像情報に応じた露光を行い、この像担持体1の表面に静電潜像を形成した後、このように静電潜像が形成された像担持体1に現像装置4からトナーtを供給して像担持体1の表面にトナー像を形成するようにしている。
【0028】
ここで、この実施形態の現像装置4においては、シリカ微粒子等の流動性微粒子の他にステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤を外添させた初期のトナーtと、キャリアとを含む現像剤Dを装置本体40内に収容させ、この現像剤Dを装置本体40内に設けられた2つの攪拌搬送部材43により混合攪拌させながら装置本体40内において循環させると共に、この現像剤Dを複数の磁極N,S,…を有するマグネット部材41aが内周に設けられたスリーブ状になった現像剤搬送部材41に保持させ、この現像剤搬送部材41を回転させて保持された現像剤Dを磁気ブラシの状態で搬送させると共に、このように現像剤搬送部材41によって搬送される現像剤Dの量を規制部材44によって規制するようにしている。
【0029】
そして、このように規制された現像剤Dを現像剤搬送部材41により像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、この現像剤搬送部材41に現像用電源45から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧を印加させて、現像剤D中におけるトナーtを像担持体1の表面に形成された静電潜像に供給して、像担持体1の表面にトナー像を形成するようにしている。
【0030】
そして、このように像担持体1の表面に形成したトナー像を、転写装置5により紙等の転写媒体6に転写させると共に、このようにトナー像が転写された転写媒体6を像担持体1から分離させ、その後、この像担持体1の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置7によって回収し、このように回収したトナー等の残留物を戻し手段8によって現像装置4の装置本体40内に戻すようにしている。
【0031】
また、上記のように現像装置4により現像剤D中におけるトナーtを像担持体1に供給して、像担持体1の表面にトナー像を形成した結果、現像装置4の装置本体40内における現像剤D中のトナーtの量が減少した場合には、シリカ微粒子等の流動性微粒子の他にステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤を外添させた新たなトナーtをトナー補給装置42により装置本体40内に補給するようにしている。
【0032】
ここで、このようにシリカ微粒子等の流動性微粒子の他にステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤を外添させた新たなトナーtをトナー補給装置42によって装置本体40内に補給するにあたり、この実施形態の現像装置4においては、この新たなトナーtに外添させるステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤の量を、上記の初期のトナーtに比べて少なくしている。
【0033】
このようにすると、トナーtに外添させたシリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体10の表面に付着するのが抑制されて、形成される画像に斑点状のノイズが発生するのが防止されると共に、上記のように転写後における像担持体10の表面に残留するトナー等の残留物を回収して、戻し手段8により現像装置4の装置本体40内に戻すようにした場合において、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤の量が多くなったトナーtが装置本体40内に戻されてきても、装置本体40内におけるトナーtに対する上記のステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤の量が多くなってトナーtの帯電性が次第に低下するのが抑制され、形成される画像にかぶりが発生するのが防止されるようになる。
【0034】
次に、現像装置4に用いる初期のトナーt及びトナー補給装置42から装置本体40内に補給する新たなトナーtに外添させるステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩の微粒子又はチタン酸ストロンチウム等の研磨剤の量を変更させた実験を行い、この発明の条件を満たす現像装置を用いた場合には、形成される画像に斑点状のノイズが発生したり、形成される画像にかぶりが発生するのが防止されることを比較例を挙げて明らかにする。
【0035】
(実験例1)
この実験例においては、市販の複写機(ミノルタ社製:Di350)を改良したものを用いると共に、平均粒径が8μmの負帯電性トナーに対して、流動性微粒子であるシリカ微粒子を0.5重量%、ステアリン酸金属塩としてステアリン酸カルシウムの微粒子を下記の表1に示す割合で添加させた初期トナーと、平均粒径が30μmのキャリアとを混合させて、トナー濃度が13重量%になった現像剤を用いるようにした。
【0036】
そして、上記の複写機によって画像を形成するにあたっては、システム速度を165mm/sにし、上記の像担持体1の表面を帯電器2によって−620Vに帯電させた後、このように帯電された像担持体1の表面に露光装置3により画像情報に応じた露光を行い、露光された静電潜像の部分の表面電位を−120Vにした。
【0037】
また、この像担持体1と現像剤搬送部材41との間隔を0.35mm、現像剤搬送部材41によって現像領域に搬送される現像剤Dの量を50g/m2 にすると共に、この現像剤搬送部材41に現像用電源44から−495Vの直流電圧にピーク・ピーク値Vppが1.6kVで周波数が3kHzの矩形波からなる交流電圧を重畳させた現像バイアス電圧を印加して反転現像を行い、像担持体1の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成し、このトナー像を転写装置5により普通紙からなる転写媒体6に転写させた後、この像担持体1の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置7によって回収し、このように回収したトナー等の残留物を、戻し手段8によって現像装置4の装置本体40内に戻すようにした。
【0038】
また、上記のようにして画像を形成した結果、現像装置4における装置本体40内の現像剤D中におけるトナーtの量が減少した場合には、流動性微粒子であるシリカ微粒子が0.5重量%添加されると共にステアリン酸カルシウムの微粒子が下記の表1に示す割合で添加された新たな補給トナーを、トナー補給装置42によって装置本体40内に補給するようにした。
【0039】
そして、上記の各条件のもとで耐刷試験を行い、形成された画像について、シリカ微粒子が像担持体1の表面に付着して生じる斑点ノイズの発生の有無及び帯電不良のトナーによるかぶりの発生の有無を調べ、その結果を下記の表1に合わせて示した。
【0040】
ここで、斑点ノイズの発生については、1万枚の耐刷試験を行い、斑点ノイズが発生し始めた枚数を示すと共に、1万枚の耐刷試験を行った時点においても斑点ノイズが発生しなかった場合を「発生せず」として示した。
【0041】
また、かぶりの発生については、2万枚の耐刷試験を行い、かぶりが発生し始めた枚数を示すと共に、2万枚の耐刷試験を行った時点においてもかぶりが発生しなかった場合を「発生せず」として示した。
【0042】
【表1】
【0043】
この結果から明らかなように、ステアリン酸カルシウムの微粒子を添加させる量を初期トナーと補給トナーとで同じにした比較例1−1〜1−7のものにおいては、ステアリン酸カルシウムの微粒子の添加量が0.03重量%以上であると、帯電不良のトナーによるかぶりが発生する一方、ステアリン酸カルシウムの微粒子の添加量が0.025重量%以下であると、シリカ微粒子が像担持体1の表面に付着して斑点ノイズが発生し、また初期トナーにだけステアリン酸カルシウムの微粒子を添加させ、補給トナーにステアリン酸カルシウムの微粒子を添加させなかった比較例1−8のものにおいても、シリカ微粒子が像担持体1の表面に付着して斑点ノイズが発生した。
【0044】
これに対して、補給トナーに添加させるステアリン酸カルシウムの微粒子の量を、初期トナーに添加させたステアリン酸カルシウムの微粒子の量よりも少なくすると、形成された画像に斑点ノイズやかぶりが発生するのが防止され、特に、実施例1−1〜1−6に示すように、初期トナーに添加させるステアリン酸カルシウムの微粒子の量を0.05〜0.2重量%の範囲にすると共に、補給トナーに添加させるステアリン酸カルシウムの微粒子の量を0.005〜0.03重量%の範囲にした場合においては、形成された画像に斑点ノイズやかぶりが発生することがなかった。
【0045】
(参考実験例2)
この参考実験例においても、上記の実験例1と同様に、市販の複写機(ミノルタ社製:Di350)を改良したものを用いる一方、この実験例においては、平均粒径が8μmの負帯電性トナーに対して、流動性微粒子であるシリカ微粒子を0.5重量%、研磨剤であるチタン酸ストロンチウムの微粒子を下記の表2に示す割合で添加させた初期トナーと、平均粒径が30μmのキャリアとを混合させて、トナー濃度が13重量%になった現像剤を用いるようにした。
【0046】
そして、上記の複写機によって画像を形成するにあたっては、上記の実験例1と同様に、システム速度を165mm/sにし、上記の像担持体1の表面を帯電器2によって−620Vに帯電させた後、このように帯電された像担持体1の表面に露光装置3により画像情報に応じた露光を行い、露光された静電潜像の部分の表面電位を−120Vにした。
【0047】
また、この像担持体1と現像剤搬送部材41との間隔を0.35mm、現像剤搬送部材41によって現像領域に搬送される現像剤Dの量を50g/m2 にすると共に、この現像剤搬送部材41に現像用電源44から−495Vの直流電圧にピーク・ピーク値Vppが1.6kVで周波数が3kHzの矩形波からなる交流電圧を重畳させた現像バイアス電圧を印加して反転現像を行い、像担持体1の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成し、このトナー像を転写装置5により普通紙からなる転写媒体6に転写させた後、この像担持体1の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置7によって回収し、このように回収したトナー等の残留物を、戻し手段8によって現像装置4の装置本体40内に戻すようにした。
【0048】
また、上記のようにして画像を形成した結果、現像装置4における装置本体40内の現像剤D中におけるトナーtの量が減少した場合には、流動性微粒子であるシリカ微粒子が0.5重量%添加されると共に上記のチタン酸ストロンチウムの微粒子が下記の表2に示す割合で添加させた新たな補給トナーをトナー補給装置42により装置本体40内に補給するようにした。
【0049】
そして、上記の各条件のもとで耐刷試験を行い、形成された画像について、上記の実験例1の場合と同様にして、シリカ微粒子が像担持体1の表面に付着して生じる斑点ノイズの発生の有無及び帯電不良のトナーによるかぶりの発生の有無を調べ、その結果を下記の表2に合わせて示した。
【0050】
【表2】
【0051】
この結果から明らかなように、チタン酸ストロンチウムの微粒子を添加させる量を初期トナーと補給トナーとで同じにした比較例2−1〜2−6のものにおいては、チタン酸ストロンチウムの微粒子の量が1.25重量%以上であると、帯電不良のトナーによるかぶりが発生する一方、チタン酸ストロンチウムの微粒子の量が1.0重量%以下であると、シリカ微粒子が像担持体1の表面に付着して斑点ノイズが発生した。
【0052】
これに対して、補給トナーに添加させるチタン酸ストロンチウムの微粒子の量を、初期トナーに添加させるチタン酸ストロンチウムの微粒子の量よりも多くした実施例2−1〜2−7のものにおいては、上記の比較例2−1〜2−6のものに比べて、形成された画像に斑点ノイズやかぶりが発生するのが防止された。特に、初期トナーに添加させるチタン酸ストロンチウムの微粒子の量を1.5〜3.5重量%の範囲にすると共に、補給トナーに添加させるチタン酸ストロンチウムの微粒子の量を0.5〜1.0重量%の範囲にした実施例2−1〜2−6のものにおいては、斑点ノイズの発生やかぶりの発生がさらに抑制されるようになった。
【0053】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における現像装置においては、少なくともトナーとシリカ微粒子等の流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体に供給して像担持体の表面にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を戻し手段によって装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーを装置本体内に補給するにあたり、初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を多くしたため、像担持体の表面に初期からこのトナーに添加されたステアリン酸カルシウムによる適切な被膜が形成され、この被膜によりシリカ微粒子等の流動性微粒子が像担持体の表面に付着するのが抑制されて、形成される画像に斑点状のノイズが発生するのが防止されるようになった。
【0054】
また、この発明における現像装置のように、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量より少なくすると、上記のように転写後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すようにした場合においても、トナーと逆極性に帯電するステアリン酸カルシウムの量が装置本体内におけるトナーに対して増加するのが抑制され、トナーの帯電性が低下するのが防止されて、形成される画像にかぶりが発生するのが抑制されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図2】転写後における像担持体の表面からクリーニング装置によって回収したトナー等の残留物を戻し手段により現像装置に戻すようにした従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図3】この発明の実施形態に係る現像装置を使用した画像形成装置の概略説明図である。
【符号の説明】
1 像担持体
4 現像装置
5 転写装置
6 転写媒体
7 クリーニング装置
8 戻し手段
40 装置本体
41 現像剤搬送部材
D 現像剤
t トナー
Claims (1)
- 装置本体内に収容された少なくともトナーと流動性微粒子とを含む現像剤を現像剤搬送部材により像担持体と対向する現像領域に導き、この現像剤中のトナーを像担持体の表面に供給して像担持体にトナー像を形成する一方、上記のトナー像を転写媒体に転写させた後における像担持体の表面に残留するトナー等の残留物を回収して戻し手段により装置本体内に戻すと共に、トナー補給装置から新たなトナーを装置本体内に補給するようになった現像装置において、上記のトナーとして、ステアリン酸カルシウムが添加された負帯電性トナーを用い、装置本体内に補給する新たなトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量を、補給前における初期のトナーに添加させるステアリン酸カルシウムの量より少なくし、初期のトナーに対するステアリン酸カルシウムの添加量を0.05〜0.2重量%の範囲にすると共に、装置本体内に補給する新たなトナーに対するステアリン酸カルシウムの添加量を0.005〜0.03重量%の範囲にしたことを特徴とする現像装置。
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