JP6225434B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルトと中間転写ベルトに当接する転写ローラとの間で用紙にトナー像を2次転写するプロセスを経て、用紙上に画像を印刷して出力する構成が実用化されている。
トナー像を用紙に2次転写する時に、回転する中間転写ベルトの表面速度と用紙の搬送速度との間に速度差があると、中間転写ベルト上のトナー像が用紙に転写される位置がずれ、画像位置ずれ、濃度むら等が生じて画像品質が低下すると共に、両面印刷時には表裏見当精度が低下してしまう。
そこで、転写ローラを駆動する駆動手段と転写ローラとの間の駆動伝達経路上に、転写ローラと中間転写ベルトとの当接時のトルク未満で駆動を伝達するトルクリミッタを設け、転写ローラと中間転写ベルトとの当接時には転写ローラを中間転写ベルトに従動して回転させる構成が知られている(例えば特許文献1参照)。
この様な構成によれば、転写ローラが中間転写ベルトに従動して回転することで、中間転写ベルトの表面速度と用紙の搬送速度とを等速に保ち、転写位置のずれ等による画像品質の低下を防止できる。
ここで、中間転写ベルト及び転写ローラの上流側には、用紙を中間転写ベルト及び転写ローラに供給するために上流側搬送手段を設ける必要がある。この様な構成において、用紙は上流側搬送手段により搬送され、上流側搬送手段と中間転写ベルト及び転写ローラとに架け渡されて両方で搬送される状態を経て、中間転写ベルト及び転写ローラに受け渡される。
このとき、上流側搬送手段と中間転写ベルト及び転写ローラとの間で用紙搬送速度に差異があると、中間転写ベルト及び転写ローラとの間に進入した用紙が上流側搬送手段によって押される又は引っ張られることになる。したがって、この様な場合には中間転写ベルトの表面速度と用紙の搬送速度との間に速度差が生じ、画像位置ずれ等が生じて画像品質が低下する可能性がある。上記した様に転写ローラを中間転写ベルトに従動させる様に構成しても、上流側搬送手段との間の搬送速度差がある場合には、画像品質が低下する可能性がある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、記録媒体へのトナー像の転写時に像担持体の表面速度と記録媒体の搬送速度を等速に保つことで、高品質画像を出力可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の画像形成装置によれば、回転駆動する駆動ローラと、前記駆動ローラとの間で記録媒体を挟持搬送する従動ローラと、前記駆動ローラ及び前記従動ローラに対して前記記録媒体の搬送方向下流側で、表面にトナー像を担持して回転する無端状ベルトである像担持ベルトと、前記像担持ベルトを内周側から支持する支持ローラと、前記支持ローラに対向して設けられ、前記像担持ベルトの表面速度と等しい周速で回転することで、前記駆動ローラ及び前記従動ローラから直接受け渡される前記記録媒体を、前記像担持ベルトを介して前記支持ローラとの間で挟持搬送し、前記記録媒体の表面に前記トナー像を転写する転写ローラと、前記記録媒体の先端が前記像担持ベルトと前記転写ローラとの間に到達し前記像担持ベルト及び前記転写ローラにより前記記録媒体の搬送が開始された時と、前記記録媒体の前記先端の非印刷領域が前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間を通過するまでの時と、の間のタイミングで、前記駆動ローラ及び前記従動ローラによる前記記録媒体への搬送力の供給を停止し、前記像担持ベルト及び前記転写ローラに前記記録媒体を搬送させる搬送制御手段とを備える。
本発明の実施形態によれば、記録媒体へのトナー像の転写時に像担持体の表面速度と記録媒体の搬送速度を等速に保つことで、高品質画像を出力可能な画像形成装置を提供できる。
第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。 第1の実施形態における2次転写部と上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。 第1の実施形態においてタイミングセンサの検知結果に基づいて電磁クラッチを制御するタイミングを例示する図である。 第2の実施形態における2次転写部と上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。 第2の実施形態においてタイミングセンサの検知結果に基づいて転写ローラを接離するタイミングを例示する図である。 第3の実施形態における2次転写部と上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[第1の実施形態]
<画像形成装置の構成>
図1は、第1の実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を例示する図である。
画像形成装置100は、感光体10、帯電装置11、露光装置12、現像装置13、中間転写ベルト20、転写ローラ30、定着装置40、自動原稿送り装置(ADF)50、読取装置51等を備え、用紙トレイ60に収納されている記録媒体としての用紙Pに画像を印刷して出力する複合機である。
画像形成装置100において、用紙Pに画像を印刷する場合には、まず回転する感光体10の表面を帯電装置11が一様に帯電させ、ADF50にセットされた原稿を読取装置51が読み取った画像データ等に基づいて露光装置12が感光体10の表面を露光して静電潜像を形成する。次に、内部にトナーを含む現像剤を収容する現像装置13が感光体10の表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する。画像形成装置100は、複数の感光体10、現像装置13等を備え、それぞれ異なる色のトナー像を形成した後、回転する中間転写ベルト20にトナー像を重ねて転写する。
中間転写ベルト20に転写されたトナー像は、中間転写ベルト20と転写ローラ30との間の2次転写部にて、用紙トレイ60から搬送される用紙Pに2次転写される。トナー像が転写された用紙Pは、さらに搬送されて定着装置40で加熱及び加圧されてトナー像が定着されて排紙トレイ61に排出される。
トナー像を中間転写ベルト20に転写した後の感光体10は、クリーニング装置14によって表面の転写残トナーが除去されて次回の画像形成に備えられる。
<2次転写部と上流側搬送手段の構成>
図2は、第1の実施形態における2次転写部と2次転写部の上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。
用紙Pは、上流側搬送手段としての駆動ローラ71、従動ローラ72によって、回転する中間転写ベルト20に伴って表面のトナー像90が2次転写部に到達するタイミングで中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に搬送される。
駆動ローラ71は、駆動手段の一例としてのモータ82に伝達機構を介して接続し、モータ82の駆動力を受けて図中矢印方向に回転駆動する。駆動ローラ71とモータ82との間の伝達機構には電磁クラッチ81が設けられており、電磁クラッチ81は、搬送制御手段79により制御されてモータ82からの駆動力を駆動ローラ71に伝達又は遮断する。
従動ローラ72は、駆動ローラ71に対向して設けられ、回転する駆動ローラ71との間で用紙Pを挟持搬送する。従動ローラ72は、用紙Pの搬送時には搬送される用紙Pに従動して回転する。
中間転写ベルト20は、複数のローラに架け渡されて回転する無端状ベルトであり、感光体10から重ねて転写されるトナー像90を伴って回転移動する。中間転写ベルト20は、転写ローラ30に対向して設けられている支持ローラ31により内周側から支持され、支持ローラ31と転写ローラ30との間で搬送される用紙Pにトナー像90を転写する。
転写ローラ30は、用紙Pへのトナー像90の転写時には中間転写ベルト20を介して支持ローラ31に用紙Pを押圧する。転写ローラ30は、不図示の駆動手段により、中間転写ベルト20の表面速度に等しい周速で回転する。
なお、用紙Pへのトナー像の転写時に中間転写ベルト20の表面速度と転写ローラ30の周速が等しくなる様に、例えば転写ローラ30を駆動する駆動手段と転写ローラ30との間の伝達機構にトルクリミッタ等を設けても良い。中間転写ベルト20と転写ローラ30との当接時のトルク以下にトルクリミッタの制限トルクを設けることで、転写ローラ30は中間転写ベルト20への当接時に従動して回転することとなり、トナー像の転写時に中間転写ベルト20の表面速度と転写ローラ30の周速を等速に保つことができる。
また、用紙Pへのトナー像90の転写時以外は、中間転写ベルト20との接触による表面の磨耗を防ぐために、転写ローラ30を中間転写ベルト20から離間させる接離機構を設けても良い。
駆動ローラ71及び従動ローラ72と、中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間隔は、画像形成装置100が画像を印刷する用紙Pの最小サイズの搬送方向長さ未満に設けられている。
また、駆動ローラ71及び従動ローラ72と、中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間には、記録媒体検知手段の一例としてのタイミングセンサ80が設けられている。
タイミングセンサ80は、例えば透過型、反射型等の光センサであり、駆動ローラ71及び従動ローラ72と、中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間を搬送される用紙Pの先端部が通過するのを検知する。タイミングセンサ80を設ける位置は、用紙Pが中間転写ベルト20と転写ローラ30との間の2次転写部に到達する時間を精度良く検知するために、可能な範囲で2次転写部に近付けて設けることが好ましい。
搬送制御手段79は、タイミングセンサ80、電磁クラッチ81に接続し、タイミングセンサ80の検知結果等に基づいて電磁クラッチ81を制御し、モータ82から駆動ローラ71への駆動力を伝達又は遮断する。搬送制御手段79は、モータ82から駆動ローラ71への駆動力を遮断することで、駆動ローラ71及び従動ローラ72から用紙Pへの搬送力の供給を停止させる。搬送制御手段79は、例えば画像形成装置100が備えるCPUがROM,RAM等の記憶手段が記憶するプログラムを実行することにより実現される。
<用紙搬送制御について>
図2に例示する構成において、用紙Pが中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達し、中間転写ベルト20及び転写ローラ30により用紙Pの搬送が開始された時に、搬送制御手段79が電磁クラッチ81を制御してモータ82から駆動ローラ71への駆動力を遮断する。モータ82から駆動ローラ71への駆動力が遮断されることで、駆動ローラ71及び従動ローラ72から用紙Pへの搬送力の供給が停止され、用紙Pは中間転写ベルト20及び転写ローラ30により挟持搬送される。この時、用紙Pの後端を挟持する駆動ローラ71及び従動ローラ72は、中間転写ベルト20及び転写ローラ30により搬送される用紙Pに従動して回転する。
この様な制御により、用紙Pへのトナー像90の転写時に駆動ローラ71が用紙搬送速度に与える影響を無くし、用紙Pの搬送速度と中間転写ベルト20の表面速度との間に生じる差異による画像位置ずれ等の画像品質低下を防止できる。
搬送制御手段79は、タイミングセンサ80による用紙Pの先端検知結果と、タイミングセンサ80と中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間の距離と、用紙Pの搬送速度とに基づいて、用紙Pが中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達するタイミングを判断する。
例えば、タイミングセンサ80と中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間の距離をL、用紙Pの搬送速度をvとすると、タイミングセンサ80が用紙Pの先端通過を検知してから、用紙Pの先端が中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達する時間S1は、以下の式(1)で表される。
S1 = L/v ・・・ (1)
L:タイミングセンサ80と中間転写ベルト20及び転写ローラ30との間の距離
v:用紙Pの搬送速度
ここで、用紙P先端の非印刷領域の搬送方向の長さをaとすると、用紙P先端の非印刷領域が中間転写ベルト20と転写ローラ30との間を通過する時間S2は、以下の式(2)で表される。
S2 = (L+a)/v
a:用紙P先端の非印刷領域の搬送方向の長さ
搬送制御手段79は、式(1)により求められる時間S1と式(2)により求められる時間S2との間の時間Tにて、モータ82から駆動ローラ71への駆動力を遮断する様に電磁クラッチ81を制御する。
図3は、第1の実施形態においてタイミングセンサ80の検知結果に基づいて電磁クラッチ81を制御するタイミングを例示する図である。
図3に示す様に、搬送制御手段79は、式(1)及び式(2)から求められる時間S1と時間S2との間の時間Tで、モータ82から駆動ローラ71への駆動力を遮断する。駆動ローラ71への駆動力が遮断されることで、中間転写ベルト20及び転写ローラ30は、トナー像90の転写時に駆動ローラ71からの影響を受けずに用紙Pを挟持搬送できる。したがって、トナー像90の転写時において、用紙Pの搬送速度と中間転写ベルト20の表面速度に差異が生じることがなく、トナー像90を用紙Pに位置ずれ等を招くことなく転写し、高品質画像を得ることが可能になる。また、両面印刷時には、表裏見当精度が高い画像を出力することが可能になる。
なお、第1の実施形態に係る画像形成装置100は、中間転写ベルト20上のトナー像を用紙Pに2次転写する構成であるが、例えば像担持体としての感光体10に形成されるトナー像を感光体10と転写ローラ30との間で用紙Pに転写する構成の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。この場合においても、感光体10と転写ローラ30との間に用紙Pが到達し、感光体10及び転写ローラ30による用紙Pの搬送が開始された時に、上流側搬送手段の駆動ローラ71への駆動力を電磁クラッチ81により遮断することで、トナー像の転写時において感光体10の周速と用紙Pの搬送速度とを等速に保つことができる。したがって、同様にトナー像の転写位置ずれ等による画像品質の低下を防止し、高品質画像を出力することが可能である。
また、駆動ローラ71とモータ82との間に電磁クラッチ81を設けず、搬送制御手段79が上記した時間S1と時間S2との間の時間Tでモータ82の電源を遮断する様に構成しても良い。この場合には、電源遮断後に用紙Pに従動して回転する駆動ローラ71への影響を低減するために、モータ82として例えばDCモータを用いることが好ましい。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。第2の実施形態では、駆動ローラ71とモータ82との間に電磁クラッチ81を設けず、従動ローラ72を駆動ローラ71に対して接離する方向に移動させる接離機構を備える点で、第1の実施形態と異なっている。
図4は、第2の実施形態における2次転写部と上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。
図4に示す様に、従動ローラ72の接離機構は、支持部材73、ばね76、偏心カム75を含んで構成されている。
支持部材73は、従動ローラ72の回転軸を支持し、支点74を中心に回動可能に設けられている部材である。
ばね76は、支点74に対して従動ローラ72の反対側で支持部材73に接触し、従動ローラ72が駆動ローラ71に当接又は紙を介して押圧する方向に支持部材73を付勢する付勢手段の一例である。
偏心カム75は、支点74に対して従動ローラ72の反対側で支持部材73に当接し、搬送制御手段79に制御される例えば不図示のモータにより回転することで、支持部材73を回動させて従動ローラ72を駆動ローラ71に対して接離する方向に移動させる。
搬送制御手段79は、タイミングセンサ80、偏心カム75を回転させるモータに接続する。搬送制御手段79は、用紙Pが中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達し、中間転写ベルト20及び転写ローラ30による用紙Pの搬送が開始された時に、偏心カム75を回転させることで従動ローラ72を駆動ローラ71から離間させる。
図5は、第2の実施形態においてタイミングセンサ80の検知結果に基づいて電磁クラッチ81を制御するタイミングを例示する図である。
図5に示す時間S1は、用紙Pがタイミングセンサ80に検知されてから、中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達するまでの時間であり、上式(1)により求められる。また、時間S2は、用紙Pがタイミングセンサ80に検知されてから、用紙Pの非印刷領域が中間転写ベルト20と転写ローラ30との間を通過するまでの時間であり、上式(2)により求められる。
搬送制御手段79は、時間S1と時間S2との間の時間Tにて、偏心カム75を回転させて支持部材73を回動させることで、従動ローラ72を駆動ローラ71に対して離間させる。駆動ローラ71と従動ローラ72とが離間することで、用紙Pは駆動ローラ71からの影響を受けずに中間転写ベルト20及び転写ローラ30のみで挟持搬送されることになる。したがって、トナー像90の転写時において、用紙Pの搬送速度と中間転写ベルト20の表面速度との間に差異が生じるのを防止し、トナー像90を用紙Pに位置ずれ等を招くことなく転写することで高品質画像を得ることが可能になる。また、両面印刷時には、表裏見当精度が高い画像を出力することが可能になる。
なお、同様の構成で駆動ローラ71が従動ローラ72に対して接離する方向に移動する様に接離機構を設けることもできる。この場合には、移動する駆動ローラ71にモータ82からの駆動力が伝達される様に、例えば駆動ローラ71の回転軸にフレキシブルな継手やカップリング等を設けてモータ82の軸やギヤ等と接続する様に設けることが好ましい。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。第3の実施形態は、従動ローラ72を駆動ローラ71に対して接離する方向に移動させる接離機構の構成が第2の実施形態と異なっている。
図6は、第3の実施形態における2次転写部と上流側搬送手段の概略構成を例示する図である。
図6に示す様に、従動ローラ72の接離機構は、支持部材73、ばね76、ソレノイド77を含んで構成されている。
支持部材73は、従動ローラ72の回転軸を支持し、支点74を中心に回動可能に設けられている部材である。
ばね76は、支点74に対して従動ローラ72の反対側で支持部材73に接触し、従動ローラ72が駆動ローラ71に当接又は紙を介して押圧する方向に支持部材73を付勢する付勢手段の一例である。
ソレノイド77は、搬送制御手段79により制御されて支持部材73を回動させることで、従動ローラ72を駆動ローラ71に対して接離する方向に移動させる。
搬送制御手段79は、タイミングセンサ80、ソレノイド77に接続する。搬送制御手段79は、用紙Pが中間転写ベルト20と転写ローラ30との間に到達し、中間転写ベルト及び転写ローラ30による用紙Pの搬送が開始された時に、ソレノイド77により支持部材73を回動させることで従動ローラ72を駆動ローラ71から離間させる。
図5に示す様に、搬送制御手段79は、時間S1と時間S2との間の時間Tにて、ソレノイド77により支持部材73を回動させることで、従動ローラ72を駆動ローラ71に対して離間させる。駆動ローラ71と従動ローラ72とが離間することで、用紙Pは駆動ローラ71からの影響を受けずに中間転写ベルト20及び転写ローラ30のみで挟持搬送されることになる。したがって、トナー像90の転写時において、用紙Pの搬送速度と中間転写ベルト20の表面速度に差異が生じるのを防止し、トナー像90を用紙Pに位置ずれ等を招くことなく転写して高品質画像を得ることが可能になる。また、両面印刷時には、表裏見当精度が高い画像を出力することが可能になる。
なお、同様の構成で駆動ローラ71が従動ローラ72に対して接離する方向に移動する様に接離機構を設けることもできる。この場合には、移動する駆動ローラ71にモータ82からの駆動力が伝達される様に、例えば駆動ローラ71の回転軸にフレキシブルな継手やカップリング等を設けてモータ82の軸やギヤ等と接続する様に設けることが好ましい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
20 中間転写ベルト(像担持体)
30 転写ローラ
71 駆動ローラ
72 従動ローラ
73 支持部材
74 支点
75 偏心カム
76 バネ(付勢手段)
77 ソレノイド
79 搬送制御手段
80 タイミングセンサ(記録媒体検知手段)
81 電磁クラッチ
82 モータ(駆動手段)
100 画像形成装置
特開平11−52757号公報

Claims (6)

  1. 回転駆動する駆動ローラと、
    前記駆動ローラとの間で記録媒体を略水平方向に挟持搬送する従動ローラと、
    前記駆動ローラ及び前記従動ローラに対して前記記録媒体の搬送方向下流側で、表面にトナー像を担持して回転する無端状ベルトである像担持ベルトと、
    前記像担持ベルトを内周側から支持する支持ローラと、
    前記支持ローラに対向して設けられ、前記像担持ベルトの表面速度と等しい周速で回転することで、前記駆動ローラ及び前記従動ローラから直接受け渡される前記記録媒体を、前記像担持ベルトを介して前記支持ローラとの間で挟持搬送し、前記記録媒体の表面に前記トナー像を転写する転写ローラと、
    前記記録媒体の先端が前記像担持ベルトと前記転写ローラとの間に到達し前記像担持ベルト及び前記転写ローラにより前記記録媒体の搬送が開始された時と、前記記録媒体の前記先端の非印刷領域が前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間を通過するまでの時と、の間のタイミングで、前記駆動ローラ及び前記従動ローラによる前記記録媒体への搬送力の供給を停止し、前記像担持ベルト及び前記転写ローラに前記記録媒体を搬送させる搬送制御手段とを備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記駆動ローラ及び前記従動ローラと、前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間を搬送される前記記録媒体が通過するのを検知する記録媒体検知手段と、を備え、
    前記搬送制御手段は、前記記録媒体検知手段による前記記録媒体の検知結果、前記記録媒体検知手段と前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間の距離、前記駆動ローラ及び前記従動ローラによる前記記録媒体の搬送速度に基づき、前記記録媒体への搬送力の供給を停止するタイミングを以下の式のように設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
    L/v <T <(L+a)/v
    ここで、Lは前記記録媒体検知手段と前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間の距離、Vは前記駆動ローラ及び前記従動ローラによる前記記録媒体の搬送速度、aは前記記録媒体の前記先端の前記非印刷領域の搬送方向の長さである。
  3. 前記駆動ローラを回転駆動させる駆動手段と、
    前記駆動手段の駆動力を前記駆動ローラに伝達する伝達機構に設けられ、前記駆動力を伝達又は遮断する電磁クラッチと、を備え
    前記搬送制御手段は、前記記録媒体が前記像担持ベルトと前記転写ローラとの間に到達し記像担持ベルト及び前記転写ローラにより前記記録媒体の搬送が開始された時と、前記記録媒体の前記先端の非印刷領域が前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間を通過するまでの時と、の間のタイミングで、前記電磁クラッチを制御して前記駆動力を遮断する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記駆動ローラ及び前記従動ローラのうちの何れか一方を他方に対して接離する方向に移動させる接離機構を備え、
    前記搬送制御手段は、前記記録媒体が前記像担持ベルトと前記転写ローラとの間に到達し記像担持ベルト及び前記転写ローラにより前記記録媒体の搬送が開始された時と、前記記録媒体の前記先端の非印刷領域が前記像担持ベルト及び前記転写ローラとの間を通過するまでの時と、の間のタイミングで、前記接離機構により前記従動ローラと前記駆動ローラとを離間させる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  5. 前記接離機構は、
    前記駆動ローラ又は前記従動ローラの回転軸を支持し、支点を中心に回動可能に設けられる支持部材と、
    前記駆動ローラと前記従動ローラとが当接する方向に前記支持部材を付勢する付勢手段と、
    前記支持部材に当接して回転することで、前記支持部材を回動させて前記駆動ローラと前記従動ローラとを接離させる偏心カムとを備える
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記接離機構は、
    前記駆動ローラ又は前記従動ローラの回転軸を支持し、支点を中心に回動可能に設けられる支持部材と、
    前記駆動ローラと前記従動ローラとが当接する方向に前記支持部材を付勢する付勢手段と、
    前記支持部材を回動させて前記駆動ローラと前記従動ローラとを接離させるソレノイドとを備える
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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