JP5182611B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は画像形成装置に関し、詳細には電子写真方式やインクジェット方式の複写装置やプリンタ装置等の画像形成装置、特に信号線数を削除した場合の割込み処理への対応に関する。
電子写真方式の複写装置は、図11に示すように、感光体に静電潜像を形成する感光体ユニット61と、感光体に形成された静電潜像を現像して可視化する現像ユニット62と、可視化した各色の画像を重ね合わす中間転写ユニット63と、画像を転写する記録紙を収納して送り出す給紙カセット64及び記録紙に転写された画像を定着する定着ユニット65等の装置本体に対して着脱自在で交換可能な各種ユニットを有し、画像形成装置本体のCPUを有する画像形成制御手段60により駆動制御される。
この交換可能な各ユニットには装置本体との着脱状態を示す信号が各ユニットに対して設けられた検出手段からの入力信号として画像形成制御手段60に入力される。また、画像形成制御手段60の他の入力信号としては、装置内外の温湿度を検出するための温湿度センサ71や画像形成時に駆動される接離機構ならびに記録媒体などの位置・状態情報を検出するための離接センサ72と紙サイズセンサ73及びトナー濃度センサ74などの各種検出手段からの検出信号がある。この紙サイズセンサ73や給紙カセット64の装着部にある給紙カセットセンサなどは信号線が複数ビットにもなり、信号線数を大きく増大させる。また、高圧電源からのフィードバック信号等もある。
また、各ユニットにはモータやソレノイドやクラッチなどのアクチュエータが複数あり、それらを駆動する駆動手段へ駆動信号(データ信号)が画像形成制御手段60から出力信号として出力される。
画像形成装置のカラー化や高性能・多機能化により各種検出手段からの入力信号やアクチュエータへの出力信号の信号線数は増大する傾向にある。また、各種検出手段やアクチュエータを使用するには、検出結果信号や駆動信号のほかに電源供給も必要となる。
これら多数の検出手段からの検出信号及び駆動手段への駆動信号を画像形成制御手段60に入出力するために多数の信号線と電源線が必要であり、画像形成制御手段60が大型化してしまう。また、画像形成制御手段60は各ユニットや各種検出手段とは離れた位置に設置されるため、多数の信号線が装置内を這いまわり、装置の簡素化/小型化及び低コスト化に対する大きな障壁となっている。
このように信号線が多くなることを防止するため、特許文献1に示された画像形成装置は、各ユニットにI/Oエクスパンダを設け、画像形成制御手段はI/Oエクスパンダの入力ポートの状態によりユニットの種類を識別することにより、画像形成制御手段とユニットの接続信号線を少なくしている。
また、特許文献2に示された画像形成装置は、転送クロックがLレベルのときに設定され、転送クロックの立ち上がり時に取り込まれる転送データを画像シリアルデータとし、転送クロックがHレベルのときの転送データ立ち上がり信号を制御信号として画像シリアルデータと制御信号を共通のデータ信号線で転送するようにしている。
特開2002−258691号公報 特開2006−218682号公報
画像形成制御手段は画像を形成するにあたり、装置の多くの個所の状態や動作状態に応じて装置内の駆動手段やアクチュエータを細かく制御する必要がある。このように駆動手段やアクチュエータを細かく制御するためには、特許文献1に示すように、各種ユニットのI/Oエクスパンダの入力ポートの状態によりユニットの種類を識別して画像形成制御手段とユニットの接続信号線を少なくしたり、特許文献2に示すように、画像シリアルデータと制御信号を共通のデータ信号線で転送するようにしても、画像形成制御手段に入力される信号線及び出力される信号線数は膨大となり、装置が複雑化して小型化が困難になっている。
そこで、複数の状態検出手段(センサ)からの信号、または複数の駆動手段への駆動制御信号を1つの信号線を共有化して載せるI/O制御法を用いることで、膨大となる画像形成装置のデータ入出力線を削減すると同時に、検出手段並びにアクチュエータの増減により画像形成システム構成が変更になった場合でも、信号線数を増大させることなく対応できるよう、汎用性を持たせる。ただ、I/O制御法はメインコントローラから要求によりI/O手段とのデータをやり取りするため、割込み処理として用いることの多い、不定期に発生する信号を取込むのには向いていない。
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、不定期に発生するセンサ検出信号の取込みを可能としたI/O制御とすることで、割込み処理に対応可能な信号線数を削減できる画像形成装置を提供することを目的とする。
前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、装置全体の動作を制御する画像形成制御手段、該画像形成制御手段に対する複数の入出力手段として装置内の各種状態を検出する複数の検出手段、装置内のアクチュエータを駆動する複数の駆動手段、並びに、画像形成制御手段と複数の検出手段及び複数の駆動手段との間の入出力を制御する入出力制御手段を有する画像形成装置であって、画像形成制御手段は、入出力制御手段とは、何れかの検出手段から画像形成制御手段へ入力される検出データまたは画像形成制御手段から何れかの駆動手段へ出力される駆動データが搬送されるデータ線と、画像形成制御手段へのデータ入力及び画像形成制御手段からのデータ出力の何れかを特定する入出力種別報及び複数の検出手段から1つの検出手段又は複数の駆動手段から1つの駆動手段を特定する識別情報を送信するための識別信号線と、入出力種別情報を識別信号線から読み取らせる期間を指定する第1期間信号、識別情報を識別信号線から読み取らせる期間を指定する第2期間信号、並びに、入出力種別情報に応じて識別情報で特定される検出手段からの検出データをデータ線を介して画像形成制御手段に入力させ又は画像形成制御手段からの駆動データを識別情報で特定される駆動手段へデータ線を介して出力させる期間を指定する第3期間信号、を送信するための期間信号線とで接続され、入出力制御手段は、複数の検出手段のうち、検出データを不定期に発生させる所定の検出手段を、第3期間信号で指定される期間以外の期間、データ線を介して画像形成制御手段に接続して、所定の検出手段が発生させた検出データが、画像形成制御手段に取り込まれるようにすることに特徴がある。よって、検出手段又は駆動手段の識別制御時以外のデータ線を不定期に発生する検出信号の取込みに使うことで、不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にできる。
また、検出手段又は駆動手段の識別制御を行う期間以外の期間を区分けし、複数の特定した検出手段のデータを区分けした期間別に取り込むことにより、複数の不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にできる。
更に、本発明の画像形成装置における入出力制御手段は、データ線の未使用期間に、検出手段から検出データを取得した場合に、その検出データを、データ線を介して画像形成制御手段へ入力することに特徴がある。よって、データ線の未使用時間を不定期に発生する検出信号の取込みに使うことで、不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にできる。
また、画像形成制御手段は、データ線の未使用区間を区分けして、複数の特定した検出手段のデータを区分けした期間別に取り込むことにより、複数の不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にできる。
更に、データ線の未使用期間の区分けは、第1期間信号、第2期間信号及び第3期間信号を用いて行うことにより、制御信号を増加することなく、検出手段又は駆動手段の識別制御を任意な時刻で適切に処理できる上で、不定期に発生する信号に対する検出応答を可能とする。
また、特定した検出手段の検出信号は、割込み信号として扱われることにより、不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にして、割込み処理対応できる。
更に、データ線の未使用期間を区分けした際、区分けした期間が長い区間に、割込み優先度の高い検出手段のデータを取込むことにより、優先度の高い割込み信号に対する処理応答時間が最小で行える。
また、検出手段又は駆動手段の識別制御に用いるCPU以外のCPUを画像形成制御手段に設け、割込み信号として扱われる特定した検出手段からの信号を取込んで応答処理を実行した場合でも、検出手段又は駆動手段の識別制御を続行する。よって、割込み処理を優先して行った場合でも、検出手段又は駆動手段の識別制御が滞りなく行える。
本発明の画像形成装置によれば、検出手段又は駆動手段の識別制御を行う期間以外のデータ線のデータを、特定した検出手段のデータであるとして取り込む。よって、検出手段又は駆動手段の識別制御時以外のデータ線を不定期に発生する検出信号の取込みに使うことで、不定期に発生する信号に対する検出応答時間の遅れを最小にできる。
図1は本発明の画像形成装置の基本的なエンジンの構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像形成装置1は、装置全体の動作を制御する画像形成制御手段2とI/O識別制御手段3及び入出力手段として複数の駆動手段4a〜4nと複数の検出手段5a〜5xを有する。駆動手段4a〜4nは、例えば静電方式で画像を形成する感光体ユニットや現像ユニット、中間転写ユニット、定着ユニット等の各種ユニット内のアクチュエータを駆動するために設けられている。検出手段5a〜5xは、各種ユニットの着脱状態や動作状態などを装置の各種状態を検出する。また、画像形成制御手段2とI/O識別制御手段3は3つの信号線、データ線6、識別信号線7、期間信号線8で接続されている。
このような構成を有する本発明の画像形成装置によれば、画像形成装置のエンジン周りの制御を司る画像形成制御手段2から、識別信号と期間信号がI/O識別制御手段3に入力される。複数の検出手段5a〜5x及び駆動手段4a〜4nとその近傍に設置されたI/O識別制御手段3との間では、複数の検出手段5a〜5xのそれぞれが検出すべき対象の状態を検出した結果である2値データ(1または0)、またはADCの複数ビットのシリアルデータと、複数の駆動手段4a〜4nのそれぞれが駆動すべき対象への駆動信号9a〜9nが送受信される。そして、データ線6を介して、複数の検出手段5a〜5xの検出結果である検出信号10a〜10xが検出データとしてI/O識別制御手段3から画像形成制御手段2に入力され、複数の駆動手段4a〜4nのそれぞれが駆動すべき対象への駆動信号9a〜9nが駆動制御データとして画像形成制御手段2からI/O識別制御手段3に出力される。
ここで、図1のI/O識別制御手段3の制御信号タイミングの一例を図2に示す。期間信号のp1〜p4間でI/O手段の識別制御を行う。期間信号のp1〜p2間で識別信号の状態を判定し、データの入出力を特定するためのIn/Out判定期間、p2〜p3間でI/O手段を識別するための識別信号のパルスを有効とする識別有効期間、p3〜p4間でデータ線のデータを有効とする期間を定める。なお、期間信号と、期間信号p1〜p4までの間に生成される、識別信号ならびにデータ信号からなる一連の信号群をパケットと呼ぶことにする。
In/Out判定期間における識別信号線7の状態によって、データ線6のデータ有効期間におけるデータの入出力を制御する。In/Out判定期間における識別信号線7にパルス信号を生成した場合は、識別信号で識別された該当駆動手段の駆動データ(出力信号)として画像形成制御手段2がデータ線6のデータを該当駆動手段に出力する。パルスを生成しない場合は、データ線6のデータは画像形成制御手段2への入力信号で該当手段は検出手段となり、データ有効期間に画像形成制御手段2が該当検出手段の検出信号としてデータを取り込む。
また、識別有効期間内に発生する、識別信号のパルス数をカウントすることで、I/O識別制御手段3が識別を要する駆動手段4a〜4x又は検出手段5a〜5nの中から、該当する入出力手段を識別する。ここで識別の一例を図3に示す。例えば、識別有効期間aにおいて識別信号のパルス数がpnaであった場合、駆動手段4a又は検出手段5aを識別選択し、有効期間bにおいてパルス数がpnbの場合は駆動手段4b又は検出手段5bを選択するというように、予め画像形成制御手段2とI/O識別制御手段3との間で、駆動手段4a〜4x又は検出手段5a〜5nに対応したパルス数を定めておく。
更に、In/Out判定期間を識別期間の直前に設けることで、識別信号(識別するためのパルス数)を検出手段と駆動手段で共用することができる。識別信号のパルス数を抑え識別期間を短くできると同時に、制御ブロックのカウンタ規模を小さくできる。例えば、識別パルス数がnの時、検出手段5nまたは駆動手段4nとなり、In/Out判定期間の識別信号によって、検出手段5nまたは駆動手段4nのどちらかを識別する。
図4はI/O識別制御手段の構成を示すブロック図である。同図において、コントローラ部31は期間信号を受けて、図2に示す/Reset信号、Detect信号、In/Out判定期間信号を生成する。また、図2には示していないが、検出手段のデータを有効とするアウトプットイネーブル信号(O.E)等も生成する。判定回路部32はIn/Out判定期間における識別信号線のパルスの有無によって、データ線のデータ有効期間におけるデータの入出力を制御する。カウンタ部33は、コントローラ部31で生成された/Reset信号、Detect信号で定まる識別信号有効期間内に、識別線の識別データである、パルス数をカウントしカウント値をデコーダ部34へ出力する。判定回路部32がデータ線のデータを入力と判定した場合には、デコーダ部34はカウンタ値に従い、複数のデータ線(in1〜inX)6から予め定められた1つの検出手段のデータを識別選択する。選択された検出データは前述のO.E信号によって、画像形成制御手段に接続されたデータ線上にデータ有効期間出力される。このようにして、I/O識別制御手段3は上述のように画像形成制御手段の指示で検出手段と駆動手段とデータを授受する。よって、ある決められた時刻(タイミング)で定期的に変化する信号(ベルト等の回転)、または短い時間では変化しない信号(温度変化)の検出には問題無いが、不定期に発生するセンサ信号などは発生した時に取込むことが困難である。そこで、不定期に発生する信号を取込める機会を多く設けるようにする。このようにすることで不定期に発生する信号の検出遅れを低減することができる。ここで、不定期に発生する信号を特定Input手段の信号と呼ぶことにする。
図5は特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの一例を示すタイムチャートである。I/O識別制御を行っていない期間(図の判別信号が「H」の期間。これを特定Input手段データ有効期間と称す)のデータ線を、不定期に発生する特定した検出手段(センサ等)の信号取込み(検出)のために開放する。判別信号が「H」の間、画像形成制御手段と特定Input手段がデータ線で接続された状態とする。なお、特定Input手段はI/O識別制御による取込みも実施する。
図6は特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。同図において、I/O識別制御期間であっても、識別される検出手段又は駆動手段がデータ線を占有するのは期間信号のp3〜p4のデータ有効期間のみなので、データ有効期間以外のデータ線を不定期に発生する特定Input手段の信号検出のために開放する。図6に示す判別信号が「H」の間、画像形成制御手段と特定Input手段がデータ線で接続された状態とする。図5に示すI/O識別制御を行っていない期間より長い期間接続するので、応答遅れをより小さくできる。また、I/O識別制御が連続する(p4〜p1時間が短い)場合でも、特定Input手段の信号を検出できる。更に、不定期に信号を発生する特定Input手段が複数ある場合、I/O識別制御期間以外のデータ線を複数の特定Input手段に対応するよう区分けして割り当てる。
図7は特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。同図において、特定Input手段がA,B,Cの3つの場合、I/O識別制御期間が終わるごとに異なる特定Input手段にデータ線を開放する。判別信号の区間Aは特定Input手段Aが、区間Bは特定Input手段Bが、区間Cは特定Input手段Cが画像形成手段とデータ線で接続される。特定Input手段の切替は、I/O識別制御手段に図8に示すように、特定Input手段制御用のコントローラ部35とデコード部36を設けて行う。つまり、コントローラ部35で生成する、判別信号と、p4パルスを計数した計数値を用いてデコード部36で特定Input手段を切替える。計数値は特定Input数に達した時点で計数をし直す。
図9は特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。同図において、データ線の未使用期間(識別制御時のデータ有効期間以外)を複数の特定Input手段からのデータ取り込みのために複数に区切る。特定Input手段をA〜Fの6つとした場合、同図のようにデータ線の未使用期間を6つの異なる特定Input手段に開放する。ここでは、複数の特定Input手段にデータ線の未使用期間を区切り割り当てるのに、期間信号を用いる。同図のようにデータ未使用期間の期間信号のパルス(p4,p1,p2)を計数することで、識別IDを変更して複数の特定Input手段を識別する。特定Input手段の切替は、上述と同様に図8に示すように、特定Input手段制御用のコントローラ部35とデコード部36を設けて行う。つまり、コントローラ部35で生成する、判別信号と、p3以外の期間信号パルスを計数した計数値を用いる。計数値が特定Input数に達した時点で計数をし直す。
次に、上述した特定Input手段を割込み処理に用いることについて概説する。図8に示すように、I/O制御に用いる信号線は、画像形成制御手段のボードに設けたマイクロコンピュータ41のI/Oポートに接続される。データ線6はゲート回路42を介して、割込みポートにも接続される。上述したように、特定Input手段の信号を有効とする期間ではゲート回路42により、データ線6と割込みポートが接続される。上記期間外では、データ線6と割込みポートは未接続状態となる。ゲート回路42には、判別信号並びに複数の特定Input手段を識別するための計数値を入力することで、画像形成制御手段が必要とする特定Input手段の信号を割込みポートに接続する。
また、特定Input手段のデータ取り込み期間は、図7、8に示すように長短がある。割込み処理の優先度の高い特定Input手段のデータを、期間の長い区域で取込みできるようにする。例えば、紙詰まり、ジャムなど、放置しておくと装置に負荷がかかる検知信号を特定Input手段として、図7の区間Bまたは図8の区間Dで有効となるように設定する。
更に、Input手段の識別制御に関してI/O識別制御手段は、画像形成装置のエンジンシーケンスとしてタイミングを要求しないInput手段を識別制御している。従って、上記特定Input手段からの信号で割込み処理要求が発生した場合、後続のI/O制御の識別がInput手段の場合はI/O制御を割込み処理終了時に行うようにする。また、識別制御対象がOutput手段の場合、I/O制御手段はエンジンシーケンスで必要なタイミング(時刻)で駆動手段を駆動制御する。従って、上記特定Input手段からの信号で割込み処理要求が発生した場合でも、I/O制御を遅延させることはできない。画像形成手段にI/O識別制御手段を司るCPUとは別のCPUを設け、割込み処理を行う構成とする。上記2つのCPUを、FPGAを用いて1チップ上に構築する。
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
本発明の画像形成装置の基本的なエンジンの構成を示すブロック図である。 I/O識別制御手段の制御信号タイミングの一例をタイムチャートである。 入出力手段を識別する識別信号の識別パルスを示すタイムチャートである。 I/O識別制御手段の構成を示すブロック図である。 特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの一例を示すタイムチャートである。I 特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。 特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。 I/O識別制御手段の別の構成を示すブロック図である。 特定Input手段の信号に対するI/O識別制御手段の制御信号タイミングの別の例を示すタイムチャートである。 I/O識別制御手段の別の構成を示すブロック図である。 従来の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1;画像形成装置、2;画像形成制御手段、3;I/O識別制御手段、
4;駆動手段、5;検出手段、6;データ線、7;識別信号線、
8;期間信号線、9;駆動信号、10;検出信号、
11;検出信号線、12;駆動信号線、31,35;コントローラ部、
32;判定回路部、33;カウンタ部、34,36;デコーダ部、
41;マイクロコンピュータ、42;ゲート回路。

Claims (8)

  1. 装置全体の動作を制御する画像形成制御手段、該画像形成制御手段に対する複数の入出力手段として装置内の各種状態を検出する複数の検出手段、装置内のアクチュエータを駆動する複数の駆動手段、並びに、前記画像形成制御手段と前記複数の検出手段及び前記複数の駆動手段との間の入出力を制御する入出力制御手段を有する画像形成装置であって、
    前記画像形成制御手段は、前記入出力制御手段とは、
    何れかの前記検出手段から前記画像形成制御手段へ入力される検出データまたは前記画像形成制御手段から何れかの前記駆動手段へ出力される駆動データが搬送されるデータ線と、
    前記画像形成制御手段へのデータ入力及び前記画像形成制御手段からのデータ出力の何れかを特定する入出力種別報及前記複数の検出手段から1つの検出手段又は前記複数の駆動手段から1つの駆動手段を特定する識別情報を送信するための識別信号線と、
    前記入出力種別情報を前記識別信号線から読み取らせる期間を指定する第1期間信号、前記識別情報を前記識別信号線から読み取らせる期間を指定する第2期間信号、並びに、前入出力種別情報に応じて前記識別情報で特定される前記検出手段からの検出データを前記データ線を介して前記画像形成制御手段に入力させ又は前記画像形成制御手段からの駆動データを前記識別情報で特定される前記駆動手段へ前記データ線を介して出力させる期間を指定する第3期間信号、を送信するための期間信号線とで接続され、
    前記入出力制御手段は、
    前記複数の検出手段のうち、検出データを不定期に発生させる所定の検出手段を、前記第3期間信号で指定される期間以外の期間、前記データ線を介して前記画像形成制御手段に接続して、前記所定の検出手段が発生させた検出データが、前記画像形成制御手段に取り込まれるようにすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記画像形成制御手段は、前記第1期間信号、前記第2期間信号及び前記第3期間信号により指定される期間以外の期間に、前記第1期間信号、前記第2期間信号又は前記第3期間信号により指定される期間別の前記複数の特定した検出手段のデータを取り込むことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 装置全体の動作を制御する画像形成制御手段、該画像形成制御手段に対する複数の入出力手段として装置内の各種状態を検出する複数の検出手段、装置内のアクチュエータを駆動する複数の駆動手段、並びに、前記画像形成制御手段と前記複数の検出手段及び前記複数の駆動手段との間の入出力を制御する入出力制御手段を有する画像形成装置であって、
    前記画像形成制御手段は、前記入出力制御手段とは、
    何れかの前記検出手段から前記画像形成制御手段へ入力される検出データまたは前記画像形成制御手段から何れかの前記駆動手段へ出力される駆動データが搬送されるデータ線と、
    前記画像形成制御手段へのデータ入力及び前記画像形成制御手段からのデータ出力の何れかを特定する入出力種別報及前記複数の検出手段から1つの検出手段又は前記複数の駆動手段から1つの駆動手段を特定する識別情報を送信するための識別信号線と、
    前記入出力種別情報を前記識別信号線から読み取らせる期間を指定する第1期間信号、前記識別情報を前記識別信号線から読み取らせる期間を指定する第2期間信号、並びに、前入出力種別情報に応じて前記識別情報で特定される前記検出手段からの検出データを前記データ線を介して前記画像形成制御手段に入力させ又は前記画像形成制御手段からの駆動データを前記識別情報で特定される前記駆動手段へ前記データ線を介して出力させる期間を指定する第3期間信号、を送信するための期間信号線とで接続され、
    前記入出力制御手段は、前記データ線の未使用期間に、前記検出手段から検出データを取得した場合に、その検出データを、前記データ線を介して前記画像形成制御手段へ入力することを特徴とする画像形成装置。
  4. 前記画像形成制御手段は、前記データ線の未使用区間を区分けして、複数の特定した前記検出手段のデータを区分けした期間別に取り込むことを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記データ線の未使用期間の区分けは、前記第1期間信号、前記第2期間信号及び前記第3期間信号を用いて行うことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 特定した前記検出手段の検出信号は、割込み信号として扱われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. データ線の未使用期間を区分けした際、区分けした期間が長い区間に、割込み優先度の高い前記検出手段のデータを取込むことを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成装置。
  8. 前記検出手段又は前記駆動手段の識別制御に用いるCPU以外のCPUを前記画像形成制御手段に設け、割込み信号として扱われる特定した前記検出手段からの信号を取込んで応答処理を実行した場合でも、前記検出手段又は前記駆動手段の識別制御を続行することを特徴とする請求項6又は7に記載の画像形成装置。
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