JP6681027B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置に関するものである。
画像形成装置では、トナーコンテナー内のトナーが現像装置へ供給され、現像装置から感光体ドラム上の静電潜像へトナーが付着して消費されていく。そのため、トナー消費量やトナー残量を特定するために、トナーコンテナーから現像装置へのトナーの移動量をセンサーなどで測定することも考えられるが、粉体状のトナーの移動量を安価な構成で正確に測定することは困難である。そのため、印刷画像(印刷画像データ)に基づいてトナー消費量が推定されることが多い。
ある画像形成装置は、印刷画像内のドットをカウントし、ドットカウント値に基づいてトナー消費量を推定している。さらに、ある画像形成装置は、パッチ画像の濃度測定を行い、パッチ画像のドットカウント値と濃度測定値との関係に基づいて、ドットカウント値を補正することで、トナー消費量の推定精度を向上している(例えば特許文献1参照)。
特開2007−52297号公報
しかしながら、エッジ効果などに起因して、印刷画像の内容(文字、線画、図形などの割合、写真などの階調画像の割合など)に応じてトナー消費量が変化するため、通常、同一のドットカウント値であっても、ユーザーごとにトナー消費量が異なる。
他方、このような画像形成装置では、トナー消費量の指標として、実際の印刷の履歴に基づいて「プリントカバレッジ」(印字率)が演算され、トナーコンテナー内のトナー残量の推定やトナーコンテナーの交換タイミングの予測に使用されたり、ユーザーに対して開示されることがある。
「プリントカバレッジ」を正確に演算するためにはトナー消費量を正確に推定する必要があるが、上述の画像形成装置では、ユーザーの印刷画像の内容の傾向に合わせてトナー消費量が推定されていないため、プリントカバレッジが正確に算出されない可能性がある。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、プリントカバレッジを正確に算出する画像形成装置を得ることを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、トナーコンテナーから供給されるトナーを使用して現像を行う現像装置と、印刷画像内のドットをカウントするドットカウント部と、印刷に実際に使用されたサイズの印刷用紙を特定サイズの印刷用紙に換算して、特定サイズの印刷枚数をカウントする印刷枚数カウント部と、複数の画素属性値のいずれかとして、前記ドットの画素属性を判定する画素属性判定部と、前記複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値と前記複数の画素属性値のそれぞれの属性係数との積和に基づいてプリントカバレッジを算出するカバレッジ算出部と、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに、(a)前記トナーコンテナーによる基準カバレッジでの基準印刷枚数と前記基準カバレッジとの積を、当該トナーコンテナーによる印刷に対応して前記印刷枚数カウント部によりカウントされた前記印刷枚数で除算して理想カバレッジを算出し、(b)前記トナーコンテナーにより前記基準カバレッジで前記基準印刷枚数の印刷をした場合の基準ドット数と、前記理想カバレッジと、前記複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値とに基づいて、前記複数の画素属性値のうちの特定画素属性の属性係数を算出して更新する属性係数算出部とを備える。そして、前記複数の画素属性値は、エッジおよび階調を含み、前記特定画素属性は、エッジおよび階調を含み、前記属性係数算出部は、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより大きい場合には、前記階調の属性係数を低下させ、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより小さい場合には、前記階調の属性係数を増加させる。

本発明によれば、プリントカバレッジを正確に算出する画像形成装置が得られる。
本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図3は、実施の形態1に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。 図4は、実施の形態3における階調レベルに対する属性係数の特性を説明する図である。
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。この画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。
この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム1a〜1d、露光装置2a〜2dおよび現像ユニット3a〜3dを有する。感光体ドラム1a〜1dは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの4色の感光体である。感光体ドラム1a〜1dは、例えばアモルファスシリコン製である。
露光装置2a〜2dは、感光体ドラム1a〜1dへレーザー光を走査しつつ照射して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム1a〜1dの回転方向(副走査方向)に垂直な方向(主走査方向)に走査される。露光装置2a〜2dは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム1a〜1dへ導く光学素子(レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど)を含むレーザースキャニングユニットを有する。
さらに、感光体ドラム1a〜1dの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、1次転写後に、感光体ドラム1a〜1d上の残留トナーを除去し、除電器は、1次転写後に、感光体ドラム1a〜1dを除電する。
現像装置3a〜3dは、トナーコンテナーから供給されるトナーを使用して現像を行う。具体的には、現像装置3a〜3dは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの4色のトナーがそれぞれ充填されるトナーコンテナーと、トナーコンテナー内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム1a〜1dへ付着させる現像器とを有し、そのトナーを感光体ドラム1a〜1d上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。トナーは、図示せぬモーターなどの駆動装置によって動作するトナー搬送部によって、トナーホッパーから現像器へ搬送される。
感光体ドラム1a、露光装置2aおよび現像装置3aにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム1b、露光装置2bおよび現像装置3bにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム1c、露光装置2cおよび現像装置3cにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム1d、露光装置2dおよび現像装置3dにより、ブラックの現像が行われる。
中間転写ベルト4は、感光体ドラム1a〜1dに接触し、感光体ドラム1a〜1d上のトナー画像を1次転写される環状の像担持体(中間転写体)である。中間転写ベルト4は、駆動ローラー5に張架され、駆動ローラー5からの駆動力によって、感光体ドラム1dとの接触位置から感光体ドラム1aとの接触位置への方向へ周回していく。
転写ローラー6は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト4に接触させ、中間転写ベルト4上のトナー画像を用紙に2次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器8へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。
ローラー7は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト4に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト4に残ったトナーを除去する。
図2は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図2に示すように、この画像形成装置は、通信装置11と、画像読取装置12と、印刷装置13と、操作パネル14と、演算処理装置15とを備える。
通信装置11は、ネットワークや周辺機器インターフェースを介してホスト装置に接続可能であって、所定の通信プロトコルでデータ通信を行う内部デバイスであって、印刷要求を受信する。
画像読取装置12は、原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像の画像データを出力する内部デバイスである。
また、印刷装置13は、図1に示すような機械的構成で原稿画像を印刷する内部デバイスである。
操作パネル14は、ユーザーに対して各種情報を表示する液晶ディスプレイ、インジケーターなどの表示装置と、ユーザー操作を検出するタッチパネル、ハードキーなどの入力装置とを備える。
また、演算処理装置15は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するコンピューターであり、図示せぬ記憶装置、ROMなどからRAMへプログラムをロードし、そのプログラムをCPUで実行することにより、各種処理部として動作する。
画像形成装置の起動後に、各種プログラムが演算処理装置15により適宜実行される。この実施の形態では、演算処理装置15は、図示せぬオペレーティングシステム、画像入力部21、画像処理部22、印刷枚数カウント部23、コントローラー24などの処理部として動作する。
画像入力部21は、通信装置11により受信された印刷要求から印刷画像の画像データを生成して画像処理部22へ供給したり、画像読取装置12から画像データを取得して画像処理部22へ供給したりする。
画像処理部22は、その画像データに対して所定の画像処理を実行し、量子化された印刷データ(例えば色ごとに2値化された印刷画像データ)を生成する。さらに、画像処理部22は、プリントカバレッジの算出なども行う。
画像処理部22は、画像変換部31、不揮発性メモリーなどといった記憶部41、ドットカウント部42、画素属性判定部43、カバレッジ算出部44、および属性係数算出部45を備える。
画像変換部31は、色変換などを行い、画像入力部21により供給される画像データを、印刷装置13で処理可能な印刷画像データに変換する。
ドットカウント部42は、印刷画像データに基づく印刷画像内のドットをカウントする。各トナー色(ここでは、シアン、マゼンタ、イエロー、またはブラック)のプレーンにおけるドットをカウントする。
ドットカウント部42は、各色のトナーコンテナーについて、トナーコンテナー装着時(つまり、前のトナーコンテナー交換時)からの、これらのドットカウント値をドットカウントデータ51として記憶部41に格納する。
画素属性判定部43は、各トナー色について独立に、複数の画素属性値(「エッジ」、「階調」など)のいずれかとして、カウントされたドットの画素属性を判定する。
例えば、印刷画像に対して領域分離処理が実行され、文字、線画、図形などの領域のエッジ部分の画素属性値が、「エッジ」とみなされ、それ以外の部分の画素属性値が「階調」とみなされる。
領域分離処理では、(a)濃度分布に基づいて、背景から前景(オブジェクト)が抽出され、(b)エッジ抽出で検出されるソリッド部分が文字、線画、図形などの文字線画領域が特定され、(c)空間的に規則的な濃度変化パターンを抽出して網点領域が特定される。例えば、ラプラシアンフィルタなどにより文字線画領域内のエッジが抽出され、エッジの高濃度側の数ドットがエッジ部分とされる。
画素属性判定部43は、各トナー色のトナーコンテナーについて独立に、トナーコンテナー装着時(つまり、前のトナーコンテナー交換時)からの、各画素属性値についてのドットカウント値、または各画素属性値についての属性比率(その画素属性値のドットカウント値とトータルドットカウント値との比率)を、属性比率データ52として記憶部41に格納する。
カバレッジ算出部44は、各トナー色について独立に、上述の複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値と上述の複数の画素属性値のそれぞれの属性係数との積和に基づいてプリントカバレッジを算出する。なお、属性係数は、プリントカバレッジを正確に算出するための補正係数である。カバレッジ算出部44は、記憶部41に格納されている属性係数データ53を読み出して、属性係数データ53に含まれる属性係数を使用する。
属性係数算出部45は、各トナー色について独立に、コントローラー24によりトナーコンテナーの交換が検出されたときに、(a)トナーコンテナーによる基準カバレッジ(例えば5%)での基準印刷枚数(つまり、1つのトナーコンテナー内のトナーで印刷可能な特定サイズの印刷用紙の枚数の公称値)と基準カバレッジとの積を、当該トナーコンテナーによる印刷に対応して印刷枚数カウント部23によりカウントされた印刷枚数で除算して、理想カバレッジを算出し、(b)トナーコンテナーにより基準カバレッジで基準印刷枚数の印刷をした場合の基準ドット数と、理想カバレッジと、複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値とに基づいて、特定画素属性(ここでは「エッジ」)の属性係数を算出して更新する。
なお、複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値については、複数の画素属性値のそれぞれのドットをカウントして求めてもよいし、画素属性値についての属性比率に対してトータルドットカウント値を乗算して求めてもよい。
印刷枚数カウント部23は、各色のトナーコンテナーについて、トナーコンテナー装着時(つまり、前のトナーコンテナー交換時)からの、印刷に実際に使用されたサイズの印刷用紙を特定サイズ(ここではA4)の印刷用紙に換算して、特定サイズの印刷枚数をカウントする。印刷枚数カウント部23は、印刷枚数のカウント値をシートカウントデータ54として上述の記憶部41に格納する。
この特定サイズは、トナーコンテナーについて基準カバレッジ(例えば5%)での印刷可能枚数の公称値を示す際に使用される用紙サイズである。
例えば、A5サイズの印刷用紙が印刷に20枚使用された場合、A4サイズの印刷枚数としては、10枚がカウントされる。
また、コントローラー24は、印刷装置13などの内部デバイスを監視および制御する処理部である。コントローラー24は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび1次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置2a〜2dを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。現像バイアスは、感光体ドラム1a〜1dと現像ユニット3a〜3dとの間にそれぞれ印加され、1次転写バイアスは、感光体ドラム1a〜1dと中間転写ベルト4との間にそれぞれ印加される。特に、コントローラー24は、上述のトナーコンテナーの交換をセンサーなどで検出する。
次に、実施の形態1に係る画像形成装置の動作について説明する。図3は、実施の形態1に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。
印刷ジョブが実行されると(ステップS1)、ドットカウント部42は、印刷ジョブにより印刷すべき印刷画像におけるドットをカウントしてドットカウントデータ51を更新し(ステップS2)、印刷枚数カウント部23は、特定サイズに換算された印刷枚数をカウントしてシートカウントデータ54を更新し(ステップS3)、画素属性判定部43は、カウントされたドットの画素属性を判定して属性比率データ52を更新する(ステップS4)。
そして、印刷ジョブが完了すると、カバレッジ算出部44は、コントローラー24によっていずれかのトナー色のトナーコンテナーの交換が検出されたか否かを判定する(ステップS5)。
いずれかのトナー色のトナーコンテナーの交換が検出された場合、カバレッジ算出部44は、トナーコンテナーが交換されたトナー色について、以下の処理(ステップS6〜S9)を実行する。
まず、カバレッジ算出部44は、そのトナー色について、理想カバレッジを次式に従って計算する(ステップS6)。
(理想カバレッジ)=(基準カバレッジ)×(基準印刷枚数)/(印刷枚数カウント値)
例えば、基準カバレッジが5%であり、基準印刷枚数が20000枚である場合には、印刷枚数カウント値が15000枚であったときには、理想カバレッジは、6.67%となる。
次に、カバレッジ算出部44は、そのトナー色について、エッジ属性係数(画素属性値「エッジ」の属性係数)を次式に従って計算し、計算して得られたエッジ属性係数で、属性係数データ53内のエッジ属性係数を更新する(ステップS7)。
(エッジ属性係数)={(理想カバレッジ)×(基準ドット数)/(トータルドットカウント値)−(階調属性係数)×(「階調」の属性比率)}/(「エッジ」の属性比率)
または、(エッジ属性係数)=(理想カバレッジ)×(基準ドット数)/(「エッジ」のドットカウント値)−(階調属性係数)×(「階調」のドットカウント値)/(「エッジ」のドットカウント値)
なお、階調属性係数は、画素属性値「階調」の属性係数である。
例えば、基準ドット数が35,000,000であり、階調属性係数が1である場合、「エッジ」の属性比率が0.8であり、「階調」の属性比率が0.2であり、トータルドットカウント値が2,000,000であったときには、エッジ属性係数は、1.21となる。
属性係数データ53を更新した後、カバレッジ算出部44は、そのトナー色についてのカウンター値(ドットカウント値および印刷枚数カウント値)をゼロにリセットする(ステップS9)。
そして、例えばユーザーの要求に応じてプリントカバレッジを表示する場合には、カバレッジ算出部44は、各トナー色のプリントカバレッジを次式に従って算出する。
(プリントカバレッジ)={(「エッジ」の属性比率)×(エッジ属性係数)+(「階調」の属性比率)×(階調属性係数)}×トータルカウント値/基準ドット数
または、(プリントカバレッジ)={(「エッジ」のドットカウント値)×(エッジ属性係数)+(「階調」のドットカウント値)×(階調属性係数)}/基準ドット数
例えば、上述の例の場合では、更新前のエッジ属性係数が1.5であるときには、更新前のエッジ属性係数に基づくプリントカバレッジは、8.00%となるが、更新後のエッジ属性係数(1.21)に基づくプリントカバレッジは、6.67%となり、理想カバレッジに一致する。
このように、エッジ属性係数の更新により、プリントカバレッジが正確に算出されるようになる。
以上のように、上記実施の形態1によれば、ドットカウント部42は、印刷画像内のドットをカウントし、画素属性判定部43は、複数の画素属性値のいずれかとして、カウントされたドットの画素属性を判定する。印刷枚数カウント部23は、印刷に実際に使用されたサイズの印刷用紙を特定サイズの印刷用紙に換算して、特定サイズの印刷枚数をカウントする。カバレッジ算出部44は、複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値と複数の画素属性値のそれぞれの属性係数との積和に基づいてプリントカバレッジを算出する。属性係数算出部45は、トナーコンテナーの交換が検出されたときに、(a)当該トナーコンテナーによる印刷に対応して印刷枚数カウント部23によりカウントされた印刷枚数と、トナーコンテナーによる基準カバレッジでの基準印刷枚数と、基準カバレッジとに基づいて理想カバレッジを算出し、(b)トナーコンテナーにより基準カバレッジで基準印刷枚数の印刷をした場合の基準ドット数と、理想カバレッジと、複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値とに基づいて、特定画素属性の属性係数を算出して更新する。
これにより、ユーザーの使用条件に合わせて、プリントカバレッジが正確に算出されるようになる。
この実施の形態1では、基準カバレッジ、基準印刷枚数などの公称値から得られる、1つのトナーコンテナー内の全トナーによる基準印刷枚数および基準ドット数を利用して属性係数を調整するため、トナー消費量をセンサーなどで実測する必要がない。
実施の形態2.
実施の形態2では、カバレッジ算出部44は、トナーコンテナーの交換が検出されたときにプリントカバレッジを算出する。
そして、トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出されたプリントカバレッジが理想カバレッジより大きい場合には、属性係数算出部45は、「階調」の属性係数(階調属性係数)を(例えば10%)低下させ、その後、「エッジ」の属性係数(エッジ属性係数)を実施の形態1と同様にして算出し、それらの属性係数で、属性係数データ53内のエッジ属性係数および階調属性係数を更新する。
一方、トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出されたプリントカバレッジが理想カバレッジより小さい場合には、属性係数算出部45は、「階調」の属性係数(階調属性係数)を(例えば10%)増加させ、その後、「エッジ」の属性係数(エッジ属性係数)を実施の形態1と同様にして算出し、それらの属性係数で、属性係数データ53内のエッジ属性係数および階調属性係数を更新する。
なお、実施の形態2に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
実施の形態3.
実施の形態3では、「階調」の属性係数として、複数の階調レベルのそれぞれに対して属性係数が設定される。例えば、階調レベルに対する属性係数の特性を示すルックアップテーブルが使用され、各階調レベルに対応する属性係数が特定される。
実施の形態3では、ドットカウント部42は、複数の階調レベルのそれぞれに対してドットカウント値を求める。複数の階調レベルのそれぞれに対して属性係数と複数の階調レベルのそれぞれに対してドットカウント値との積和が、「階調」のドットカウント値として使用される。
なお、各階調レベルのそれぞれのドットカウント値は、その階調レベルのそれぞれの属性比率とトータルカウント値との積としてもよい。
そして、実施の形態3では、属性係数算出部45は、トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出されたプリントカバレッジが理想カバレッジより大きい場合には、複数の階調レベルの属性係数を低下させ、トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出されたプリントカバレッジが理想カバレッジより小さい場合には、複数の階調レベルの属性係数を増加させる。
図4は、実施の形態3における階調レベルに対する属性係数の特性を説明する図である。つまり、図4に示すように、デフォルトでは、階調レベルに対する属性係数の特性は、標準特性とされており、実施の形態2と同様に、プリントカバレッジが理想カバレッジより大きい場合には、標準特性より高い補正特性とされ、プリントカバレッジが理想カバレッジより小さい場合には、標準特性より低い補正特性とされる。
なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。
例えば、上記実施の形態1〜3に係る画像形成装置は、カラー画像形成装置であるが、モノクロ画像形成装置でももちろんよい。
本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。
3a〜3d 現像装置
23 印刷枚数カウント部
42 ドットカウント部
43 画素属性判定部
44 カバレッジ算出部
45 属性係数算出部

Claims (2)

  1. トナーコンテナーから供給されるトナーを使用して現像を行う現像装置と、
    印刷画像内のドットをカウントするドットカウント部と、
    印刷に実際に使用されたサイズの印刷用紙を特定サイズの印刷用紙に換算して、特定サイズの印刷枚数をカウントする印刷枚数カウント部と、
    複数の画素属性値のいずれかとして、前記ドットの画素属性を判定する画素属性判定部と、
    前記複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値と前記複数の画素属性値のそれぞれの属性係数との積和に基づいてプリントカバレッジを算出するカバレッジ算出部と、
    前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに、(a)前記トナーコンテナーによる基準カバレッジでの基準印刷枚数と前記基準カバレッジとの積を、当該トナーコンテナーによる印刷に対応して前記印刷枚数カウント部によりカウントされた前記印刷枚数で除算して理想カバレッジを算出し、(b)前記トナーコンテナーにより前記基準カバレッジで前記基準印刷枚数の印刷をした場合の基準ドット数と、前記理想カバレッジと、前記複数の画素属性値のそれぞれのドットカウント値とに基づいて、前記複数の画素属性値のうちの特定画素属性の属性係数を算出して更新する属性係数算出部と、
    を備え
    前記複数の画素属性値は、エッジおよび階調を含み、
    前記特定画素属性は、エッジおよび階調を含み、
    前記属性係数算出部は、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより大きい場合には、前記階調の属性係数を低下させ、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより小さい場合には、前記階調の属性係数を増加させること、
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 前記階調の属性係数として、複数の階調レベルのそれぞれに対して属性係数が設定され、
    前記ドットカウント部は、前記複数の階調レベルのそれぞれに対してドットカウント値を求め、
    前記複数の階調レベルのそれぞれに対して属性係数と前記複数の階調レベルのそれぞれに対してドットカウント値との積和が、前記階調のドットカウント値として使用され、
    前記属性係数算出部は、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより大きい場合には、前記複数の階調レベルの属性係数を低下させ、前記トナーコンテナーの交換が検出されたときに算出された前記プリントカバレッジが前記理想カバレッジより小さい場合には、前記複数の階調レベルの属性係数を増加させること、
    を特徴とする請求項記載の画像形成装置。
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