JP4706497B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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本発明は,複写機,プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には,非画像形成時に所定のトナーパターンを形成する機能を備えた現像装置と,ニップ部を形成する回転部材の表面に少なくとも1つの構造物(温度センサや分離爪等)が接している定着装置とを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. More specifically, at least one structure (a temperature sensor, a separation claw, or the like) is in contact with the developing device having a function of forming a predetermined toner pattern during non-image formation and the surface of the rotating member that forms the nip portion. The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device.
電子写真方式の画像形成装置では,現像器内に供給されたトナーがしばらく使用されない場合,あるいはトナーの消費量が通常よりも低い場合には,現像器内に残っている劣化トナーを廃棄する処理が行われる。具体的には,非印字動作中に所定のトナーパターンを形成することで,現像器内の劣化トナーを廃棄している。そして,劣化トナーは,転写ベルト上に付設されたクリーニング装置によって掻き取られて回収される。この他,電子写真方式の画像形成装置では,画像安定化を図るため,非印字動作中に種々のトナーパターンを形成している。 In the electrophotographic image forming apparatus, when the toner supplied into the developing device is not used for a while or when the toner consumption is lower than usual, the processing is performed to discard the deteriorated toner remaining in the developing device. Is done. Specifically, the deteriorated toner in the developing device is discarded by forming a predetermined toner pattern during the non-printing operation. The deteriorated toner is scraped and collected by a cleaning device attached on the transfer belt. In addition, in an electrophotographic image forming apparatus, various toner patterns are formed during a non-printing operation in order to stabilize the image.
また,特許文献1には,給紙ローラが記録紙を搬送する際に生じる紙粉が感光体に対向する濃度センサに付着することを抑制する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では,感光体の軸方向上,給紙ローラが占める領域と濃度センサが占める領域とが重なり合わないように給紙ローラおよび濃度センサを配置している。
しかしながら,前記した従来の画像形成装置には,次のような問題があった。すなわち,近年のトナーの小粒径化に伴って一部のトナーがクリーニング装置をすり抜けることがある。すり抜けたトナーは,そのまま転写ベルト上に残留するか,あるいは転写ベルトに圧接する2次転写ローラに付着することになる。その後,2次転写ローラに付着したトナーは,印字動作の際に記録媒体の裏面に転写される。 However, the conventional image forming apparatus described above has the following problems. That is, with the recent reduction in toner particle size, some toner may slip through the cleaning device. The toner that has passed through remains on the transfer belt as it is, or adheres to the secondary transfer roller that is in pressure contact with the transfer belt. Thereafter, the toner adhering to the secondary transfer roller is transferred to the back surface of the recording medium during the printing operation.
さらに,記録媒体に転写されたトナーは,その記録媒体が定着装置を通過する際に,定着装置内でニップ部を形成するローラ等の回転部材に付着する。そのため,回転部材に接している構造物,例えば回転部材の表面温度を検出するために回転部材に接しているサーミスタや,用紙を回転部材から分離するために回転部材に接している分離爪に付着し,その構造物を回転部材との接触面から浮かしてしまう。そのため,回転部材の温度調節機能や用紙分離機能を低下させる。 Further, the toner transferred to the recording medium adheres to a rotating member such as a roller that forms a nip portion in the fixing device when the recording medium passes through the fixing device. Therefore, it adheres to a structure that is in contact with the rotating member, such as a thermistor that is in contact with the rotating member to detect the surface temperature of the rotating member, or a separation claw that is in contact with the rotating member to separate the paper from the rotating member. Then, the structure floats from the contact surface with the rotating member. Therefore, the temperature adjustment function and paper separation function of the rotating member are lowered.
特許文献1に開示された画像形成装置では,給紙ローラおよび濃度センサの配置を工夫して濃度センサのセンサ機能の低下を抑制している。しかしながら上記の問題は,濃度センサや分離爪の配置を換えるだけでは解決できない。 In the image forming apparatus disclosed in Patent Document 1, the arrangement of the paper feed roller and the density sensor is devised to suppress a decrease in the sensor function of the density sensor. However, the above problem cannot be solved only by changing the arrangement of the density sensor and the separation claw.
本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,定着装置内の回転部材に接する構造物の特性劣化を抑制する画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the conventional image forming apparatus described above. That is, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that suppresses deterioration of characteristics of a structure in contact with a rotating member in a fixing device.
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は,トナー像担持体と,トナーを収容し,トナー像担持体上にトナーパターンを形成する現像装置と,記録媒体上の画像を記録媒体に定着させる定着装置とを有し,現像装置は非印字動作中に所定のトナーパターンを形成する画像形成装置であって,定着装置は,圧接によってニップ部を構成する回転部材と,回転部材の表面に接する構造物とを有し,現像装置は,トナーが定着装置に搬送された際に構造物の範囲外となる領域にトナーパターンを形成することを特徴としている。 In order to solve this problem, an image forming apparatus includes a toner image carrier, a developing device that contains toner and forms a toner pattern on the toner image carrier, and fixes an image on the recording medium to the recording medium. A developing device that forms a predetermined toner pattern during a non-printing operation. The fixing device includes a rotating member that forms a nip portion by pressure contact, and a surface of the rotating member. The developing device is characterized in that a toner pattern is formed in a region outside the range of the structure when the toner is conveyed to the fixing device.
本発明の画像形成装置は,現像装置にて非印字動作中に所定のトナーパターンを形成する。トナーパターンには,例えば,現像装置内に溜まっている劣化トナーを廃棄するためのトナー廃棄パターンや,画像安定化のためのレジストパターンが該当する。このトナーパターンは,非印字動作中に行われるため,クリーニング装置に回収される。しかしながら,クリーニング装置に回収されないトナーが僅かに残り,転写部材や記録媒体を介して定着装置へ運ばれる。 The image forming apparatus of the present invention forms a predetermined toner pattern during the non-printing operation by the developing device. Examples of the toner pattern include a toner discard pattern for discarding deteriorated toner accumulated in the developing device and a resist pattern for image stabilization. Since this toner pattern is performed during the non-printing operation, it is collected by the cleaning device. However, a small amount of toner that is not collected by the cleaning device remains and is carried to the fixing device via the transfer member or the recording medium.
そこで,本発明の画像形成装置では,トナーが定着装置に運ばれたとしても構造物の範囲外となる領域にトナーパターンを形成する。すなわち,トナーの移動方向と直交する方向(転写体や回転部材の幅方向)の位置について,構造物が配置される位置と,トナーパターンが形成される位置とが重なり合わないようにトナーパターンを形成する。このようなトナーパターンであれば,トナーが定着装置まで運ばれたとしても,そのトナーは回転部材の幅方向の位置が回転部材と接する構造物と異なる。そのため,トナーが構造物に付着しない。これにより,構造物に付着するトナー量が極めて少なくなる。よって,構造物の回転部材からの浮きを回避でき,構造物の特性劣化が抑制される。 Therefore, in the image forming apparatus of the present invention, a toner pattern is formed in a region outside the range of the structure even if the toner is carried to the fixing device. That is, the toner pattern is arranged so that the position where the structure is arranged and the position where the toner pattern is formed do not overlap with each other in the direction perpendicular to the moving direction of the toner (the width direction of the transfer member or the rotating member). Form. With such a toner pattern, even if the toner is carried to the fixing device, the toner is different from the structure in which the position of the rotating member in the width direction is in contact with the rotating member. Therefore, toner does not adhere to the structure. As a result, the amount of toner adhering to the structure is extremely reduced. Therefore, the floating of the structure from the rotating member can be avoided, and the characteristic deterioration of the structure is suppressed.
定着装置の回転部材に接する構造物としては,例えば,回転部材の表面温度の検知に供するセンサ(サーミスタ等)や,記録媒体を回転部材から分離する分離爪が該当する。なお,構造物は,これらに限るものではなく,画像領域内であって回転部材の表面と接するものであれば該当する。また,定着装置の回転部材としては,例えばローラやベルトが適用可能である。 Examples of the structure in contact with the rotating member of the fixing device include a sensor (such as a thermistor) for detecting the surface temperature of the rotating member and a separation claw for separating the recording medium from the rotating member. The structure is not limited to these, and any structure that is in the image area and in contact with the surface of the rotating member is applicable. For example, a roller or a belt can be used as the rotating member of the fixing device.
本発明によれば,定着装置の回転部材に接する構造物に付着するトナー量を低減することができる。よって,定着装置内の回転部材に接する構造物の特性劣化を抑制する画像形成装置が実現されている。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of toner adhering to a structure in contact with the rotating member of the fixing device. Therefore, an image forming apparatus that suppresses the deterioration of the characteristics of the structure in contact with the rotating member in the fixing device is realized.
以下,本発明に係る電子写真方式の画像形成装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて説明する。本形態は,タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a tandem type color printer.
本形態の画像形成装置100は,電子写真方式のタンデム型のカラープリンタであり,図1に示すように,イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色に対応するカートリッジ18y,18m,18c,18kと,中間転写ベルト2と,各色に対応する1次転写ローラ1y,1m,1c,1kと,クリーニングブレード8と,画像安定化センサ19と,各種装置を制御する制御部20とを備えている。各カートリッジは,各色に対応するトナー像を形成し,そのトナー像を中間転写ベルト2上に転写する。中間転写ベルト2は,各カートリッジにて形成されたトナー像を担持する。
The
カートリッジ18kは,トナー像担持体である感光体ドラム3を有し,その感光体ドラム3の周囲に,感光体ドラム3の表面を一様に帯電するローラ帯電方式の帯電装置5と,感光体ドラム3の表面に静電潜像を形成する露光部6と,感光体ドラム3上の静電潜像を可視像(トナー像)とする現像装置4と,転写残トナーを感光体ドラム3から取り除くクリーニング装置7とを,感光体ドラム3の回転方向に沿って配置している。なお,他のカートリッジも同様の構成である。
The
各カートリッジには,不揮発性のメモリ媒体が搭載されており,画像形成装置100本体に装着された状態でメモリ媒体と画像形成装置100本体のCPUとがシリアル通信で接続される。画像形成装置100本体のCPUとカートリッジ内のメモリ媒体との通信が成立すれば,そのカートリッジの装着位置にカートリッジが装着されていると判断される。言い換えると,画像形成装置100本体のCPUとカートリッジのメモリ媒体との通信が不成立であれば,カートリッジが未装着であると判断される。また,各カートリッジのメモリ媒体には,色を識別するためのデータが記憶されており,何色のトナーが収容されているカートリッジかを装着位置ごとに判断することができる。
Each cartridge is mounted with a non-volatile memory medium, and the memory medium and the CPU of the
また,画像形成装置100は,記録媒体である用紙を格納する用紙収納部9と,用紙を給紙する給紙ローラ10と,給紙された用紙を一旦停止させ,転写位置への搬送タイミングを調節するタイミングローラ11と,用紙の通紙を検出する通紙センサ12と,中間転写ベルト2上のトナー像を用紙に転写する2次転写ローラ13と,用紙に転写されたトナー像を定着させる定着装置14と,装置外に用紙を排出する排紙ローラ15と,両面搬送経路を構成する両面経路用搬送ローラ16,17とを備えている。
Further, the
また,定着装置14は,ハロゲンヒータ23を内蔵した加熱ローラ14aと,加熱ローラ14aに圧接してニップを形成する加圧ローラ14bとを備えている。さらに,加熱ローラ14aには,図2に示すように加熱ローラ14aの表面温度の検出に供するサーミスタ21と,用紙を加熱ローラ14aから分離する分離爪22とが接触配置されている。定着装置14では,ハロゲンヒータ23を点灯することで加熱ローラ14aの表面温度を上昇させ,加熱ローラ14aおよび加圧ローラ14bを回転させることで両ローラの表面を温める。そして,十分に温められた両ローラ間をトナー像が転写された用紙を通過させることで,トナーを溶融して用紙に定着させる。なお,カラー画像を印字する場合には,加熱ローラ14aの表面温度をカラー画像定着温度に,また溶融温度が低いK色トナーだけで作像されたモノクロ画像を印字する場合には,加熱ローラ14aの表面温度をモノクロ画像定着温度に,それぞれ制御する。
The
続いて,画像形成装置100による画像形成の動作について,図3のフローチャートを基に簡単に説明する。まず,制御部20にて,プリント要求があったか否か,すなわちプリントスタート信号や画像データ等を受信したか否かについて判断する(S1)。プリント要求を受信した場合(S1:YES)には,各カートリッジがプリント処理を開始する(S2)。プリント要求を受信していない場合(S1:NO)には,プリント要求を受信するまで待機する。
Next, an image forming operation by the
S2のプリント処理は,例えば次の手順で行われる。まず,感光体ドラム3が図1中の矢印方向に回転駆動される。そして,帯電装置5と対向する位置で,帯電部材によって一様に帯電される。次に,露光部6からのレーザ光によって露光され,表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
The printing process of S2 is performed by the following procedure, for example. First, the
静電潜像が現像装置4の位置に達すると,現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム3の静電潜像との間で形成される電界によって帯電したトナーが移動し,静電潜像がトナーによって現像される。その後,各色に対応する1次転写ローラによって感光体ドラム3上のトナー像が中間転写ベルト2上に転写される。なお,中間転写ベルト2上に転写されず,感光体ドラム3上に残ったままの転写残トナーはクリーニング装置7によって掻き取られて回収される。各色のカートリッジが同様に動作し,中間転写ベルト2上に4色のトナー像が重ね合わせられる。これにより,1枚分のカラー画像が形成される。
When the electrostatic latent image reaches the position of the developing
一方,用紙格納部9から給紙ローラ10によって用紙が搬送される。搬送されてきた用紙は,タイミングローラ11にて搬送タイミングを調節され,2次転写位置に搬送される。そして,2次転写ローラ13によって中間転写ベルト2上のトナー像が用紙に転写される。さらに,トナー像を保持した用紙はさらに搬送され,定着装置14にて熱と圧力とが加えられることにより,トナー像が用紙に定着される。なお,用紙に転写されず,中間転写ベルト2上に残ったままの転写残トナーはクリーニングブレード8によって掻き取られて回収される。これにより,1枚分の画像形成が終了する。
On the other hand, the paper is conveyed from the paper storage unit 9 by the
プリント処理後は,画像安定化のための後処理,劣化トナーを廃棄する後処理,駆動部の停止処理等の後処理を行う(S3)。後処理後は,S1の処理まで戻り,次のプリント要求まで待機する。 After the printing process, post-processing such as post-processing for stabilizing the image, post-processing for discarding the deteriorated toner, and stop processing for the driving unit are performed (S3). After post-processing, the process returns to S1 and waits for the next print request.
続いて,後処理の一例として,現像装置4内の劣化トナーの廃棄処理について,図4のフローチャートを基に説明する。なお,以下に説明する劣化トナーの廃棄処理は,カートリッジごとに個別に行われる。
Subsequently, as an example of the post-processing, a process for discarding deteriorated toner in the developing
まず,トナーの消費率が規定値を超えているか否かを判断する(S31)。トナーの消費率が規定値を満たす場合(S31:NO)には,劣化トナーの廃棄処理を行わずに終了する。一方,トナーの消費率が規定値を満たさない場合(S31:YES)には,現像装置4内の劣化トナーの廃棄処理を行う(S32)。
First, it is determined whether or not the toner consumption rate exceeds a specified value (S31). If the toner consumption rate satisfies the specified value (S31: NO), the process is terminated without discarding the deteriorated toner. On the other hand, if the toner consumption rate does not satisfy the specified value (S31: YES), the deteriorated toner in the developing
なお,ここでいう「トナー消費率」とは,各現像装置4の積算駆動時間に対するトナーの消費量であり,具体的には,次の式(1)を満たす。
トナーの消費率=トナー消費量(g)/積算駆動時間(s) (1)
現像装置の積算駆動時間およびトナーの消費量は,各現像装置4の駆動およびトナーの消費によって更新され,各カートリッジのメモリ媒体に記憶される。なお,現像装置の積算駆動時間およびトナーの消費量は,画像形成装置100本体に搭載されたメモリ媒体に記憶されてもよい。
Here, the “toner consumption rate” is a toner consumption amount with respect to the cumulative driving time of each developing
Toner consumption rate = toner consumption (g) / integrated driving time (s) (1)
The integrated driving time and the toner consumption amount of the developing device are updated by the driving of each developing
劣化トナーの廃棄処理では,感光体ドラム3上に図5に示すようなストライプ状のトナーパターンを形成し,中間転写ベルト2上に転写する。具体的に,本処理では,劣化トナーが定着装置14に搬送された際に,サーミスタ21および分離爪22が設置されている範囲外になるようにトナーパターンを形成する。すなわち,トナーの移動方向と直交する方向(中間転写ベルト2の幅方向や感光体ドラム3の軸方向)において,サーミスタ21や分離爪22等の加熱ローラ14上の構造物が配置される位置と,トナーパターンが形成される位置とが重なり合わないように,トナーパターンを形成する。中間転写ベルト2上に転写された劣化トナーの殆どは,クリーニングブレード8によって掻き取られる。
In the disposal process of the deteriorated toner, a stripe-shaped toner pattern as shown in FIG. 5 is formed on the
一方,クリーニングブレード8を通過したトナーは,2次転写ローラ13および用紙を介して定着装置14に搬送され,加熱ローラ14aに付着する。このとき,劣化トナーは,あらかじめサーミスタ21および分離爪22が設置されている範囲外に転写されていることから,加熱ローラ14aの軸方向において,サーミスタ21および分離爪22が設置されている範囲外に存在する。そのため,サーミスタ21や分離爪22に付着することがなく,それらの構造物を加熱ローラ14aから浮かすこともない。よって,ローラの温度調節機能や用紙分離機能の低下が抑制される。
On the other hand, the toner that has passed through the cleaning blade 8 is conveyed to the fixing
次に,現像装置14内の劣化トナーの廃棄が終了したか否かを判断する(S33)。劣化トナーの廃棄が終了していない場合(S33:NO)には,同様のトナーパターンの形成を繰り返す。劣化トナーの廃棄が終了している場合(S33:YES)には,本処理を終了する。
Next, it is determined whether the disposal of the deteriorated toner in the developing
なお,トナーパターンは,本形態に限定されるものではない。例えば,加熱ローラ14aに分離爪22が接触していない場合には,図6に示すようにサーミスタ21の範囲外となるトナーパターンを形成する。すなわち,トナーパターンは,定着装置14内のローラに接触している構造物の配置によって決まる。
The toner pattern is not limited to this embodiment. For example, when the
また,非印字動作時にトナーパターンを形成するのは,劣化トナーの廃棄処理に限ることではない。例えば,画像安定化処理にて形成されるレジストパターンが該当する。この場合であっても,レジストパターンをサーミスタ21および分離爪22の範囲外となる位置に形成する。
Further, the formation of the toner pattern during the non-printing operation is not limited to the disposal process of the deteriorated toner. For example, a resist pattern formed by image stabilization processing is applicable. Even in this case, the resist pattern is formed at a position outside the range of the
以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置100は,現像装置4にて非印字動作中に所定のトナーパターンを形成することとしている。そして,トナーパターンは,トナーが定着装置14に搬送された際に構造物の範囲外となる領域に形成することとしている。すなわち,トナーの移動方向と直交する方向の領域において,構造物が配置される領域と,トナーパターンが形成される領域が重なり合わないようにトナーパターンを形成することとしている。このようなトナーパターンであれば,トナーが定着装置14まで運ばれたとしても,運ばれてきたトナーはそれら構造物に付着しない。これにより,構造物に付着するトナー量が極めて少なくなる。よって,構造物のローラからの浮きを回避でき,構造物の特性劣化が抑制される。よって,定着装置内のローラに接する構造物の特性劣化を抑制する画像形成装置が実現している。
As described in detail above, the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,実施の形態ではプリンタに本発明を適用しているがこれに限るものではない。すなわち,複写機,スキャナ,FAXあるいはワードプロセッサ等であっても劣化トナーの廃棄処理機能を備えるものであれば適用可能である。また,カラーに限らず,モノクロ画像専用のものであってもよい。また,タンデム方式であっても,4サイクル方式であってもよい。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the embodiment, the present invention is applied to a printer, but the present invention is not limited to this. In other words, a copying machine, a scanner, a FAX, a word processor, or the like can be applied as long as it has a function of discarding deteriorated toner. Moreover, it is not limited to color but may be dedicated to monochrome images. Further, a tandem method or a four-cycle method may be used.
また,像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが,ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また,帯電装置は,ローラ帯電方式のほか,コロナ放電方式の帯電チャージャ,ブレード,ブラシ等を使用してもよい。また,露光装置は,レーザによるものでもLEDによるものでもよい。また,1次転写装置は,転写ローラのほか,転写チャージャを使用してもよい。また,クリーニング装置は,クリーニングブレードのほか,クリーニングブラシ,クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。また,定着装置は,ローラのほか,ベルトを用いてもよい。 Further, although a roller-shaped photosensitive drum is used as the image carrier, a belt-shaped photosensitive belt may be used. In addition to the roller charging method, the charging device may use a corona discharge charging charger, blade, brush, or the like. The exposure apparatus may be a laser or LED. The primary transfer device may use a transfer charger in addition to the transfer roller. In addition to the cleaning blade, the cleaning device may be a cleaning brush, a cleaning roller, or a combination thereof. In addition to the roller, the fixing device may use a belt.
2 中間転写ベルト
3 感光体ドラム(トナー像担持体)
4 現像装置
8 クリーニングブレード
14 定着装置
14a 加熱ローラ(ローラ部材)
14b 加圧ローラ(ローラ部材)
18k カートリッジ
20 制御部
21 サーミスタ(構造物)
22 分離爪(構造物)
100 画像形成装置
2
4 Developing device 8
14b Pressure roller (roller member)
22 Separation nail (structure)
100 Image forming apparatus
Claims (4)
前記定着装置は,
圧接によってニップ部を構成する回転部材と,
前記回転部材の表面に接する構造物とを有し,
前記現像装置は,
トナーが前記定着装置に搬送された際に前記構造物の範囲外となる領域にトナーパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。 A toner image carrier, a developing device that contains toner and forms a toner pattern on the toner image carrier, and a fixing device that fixes an image on the recording medium to the recording medium. In an image forming apparatus that forms a predetermined toner pattern during a printing operation,
The fixing device includes:
A rotating member that forms a nip portion by pressure welding;
A structure in contact with the surface of the rotating member;
The developing device is
An image forming apparatus, wherein a toner pattern is formed in a region outside a range of the structure when toner is conveyed to the fixing device.
前記構造物は,前記回転部材の表面温度の検知に供するセンサであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the structure is a sensor used for detecting a surface temperature of the rotating member.
前記構造物は,記録媒体を前記回転部材から分離する分離爪であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the structure is a separation claw for separating a recording medium from the rotating member.
前記現像装置は,劣化したトナーを廃棄する際にトナーパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The image forming apparatus, wherein the developing device forms a toner pattern when the deteriorated toner is discarded.
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