KR100654881B1 - 현상제 용기 - Google Patents
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Abstract
회전축을 중심으로 회전 이동함으로써 현상제를 이송 및 배출하기 위한 현상제 용기는 현상제를 수납하고 현상제의 배출을 허용하기 위한 배출 개구를 포함하는 용기 본체와, 배출 개구의 내부에 그에 인접하여 배치된 현상제 이동 억제 수단을 포함한다. 현상제 이동 억제 수단은 용기 본체의 회전 이동에 의해 용기 본체 내에 수납된 현상제를 퍼내기 위한 제1 벽 부재와, 그의 일측으로부터 다른측으로 현상제를 부분적으로 이동시키면서 제1 벽 부재에 의해 퍼내진 현상제의 이동을 억제하기 위해 회전축의 방향에 대해 제1 벽 부재의 단부에 배치된 제2 벽 부재를 포함한다.
현상제, 현상제 용기, 배출 개구, 용기 본체, 현상제 이동 억제 수단
Description
도1은 본 발명에 따른 현상제 용기가 적용 가능한, 이하에 설명하는 제1 실시예에 사용되는 화상 형성 장치의 개략 단면도.
도2는 회전형 현상 장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
도3 및 도4는 각각 본 발명의 현상제 용기의 사시도.
도5는 현상제 용기의 배출 개구의 중앙부에서의 현상제 용기의 단면도.
도6은 현상제 용기의 상부 부재 및 하부 부재를 도시하는 내부 평면도.
도7은 현상제 용기의 하부 부재의 내부 사시도.
도8은 현상제 용기의 상부 부재의 내부 사시도.
도9는 분말 압력 억제 부재 및 그 근방을 도시하는 부분 확대 사시도.
도10은 분말 압력 억제 부재의 확대 사시도.
도11은 현상제 용기의 장착 동작을 설명하기 위한 사시도.
도12는 셔터의 개방 동작을 설명하기 위한 사시도.
도13은 현상기의 단면도.
도14는 하부 부재의 분말 압력 억제 부재 및 그 근방을 도시하는 평면도.
도15의 (a), (b) 및 (c)는 비교예 1에 따른 현상제 용기의 구성 요소를 도시하는 도면.
도16은 현상제 용기의 배출 개구의 중앙부에서의 비교예 2에 따른 현상제 용기의 단면도.
도17은 제1 실시예와 비교예 1 및 2의 공전수와 토너 배출율 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도18의 (a) 및 (b)는 제2 실시예에 따른 현상제 용기를 설명하기 위한 도면.
도19는 제2 실시예와 비교예 1 및 2의 공전수와 토너 배출율 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도20의 (a) 및 (b)는 제3 실시예에 따른 현상제 용기를 설명하기 위한 도면.
도21은 제3 실시예와 비교예 1 및 2의 공전수와 토너 배출율 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도22는 제1, 제2 및 제3 실시예와 비교예 1 및 2의 구성 요소 및 배출 성능 데이터를 나타내는 표.
도23은 토너의 이동을 설명하기 위한 도면.
도24는 현상제 용기의 공전 상태를 설명하기 위한 도면.
도25는 배출 후기에서의 현상제의 상태를 설명하기 위한 도면.
도26은 종래의 현상제 용기를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
P: 용지
1: 용기 본체
1c: 배출 개구
1d, 1e: 이송 돌출부
2: 노브
5: 분말 압력 억제 부재
8: 현상제 수용부
9: 현상기
본 발명은 전자 사진식 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치에 현상제를 보급하기 위한 현상제 용기에 관한 것이다.
전자 사진식 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치에서, 미세 분말의 형태의 현상제가 현상제로서 통상적으로 사용되고 있다. 화상 형성 장치용 현상제가 소비되면, 현상제는 현상제 보급 용기를 사용하여 화상 형성 장치에 보급된다.
화상 형성 장치에 현상제를 보급하기 위한 현상제 보급 용기는, 내부에 수납된 현상제의 전량을 화상 형성 장치의 현상제 수용부로 동시에 보급하는 소위 일괄 보급형 용기와, 화상 형성 장치의 주 조립체 내에 거치되어 현상제가 소모될 때까지 현상제를 점진적으로 보급하는 거치형 용기를 포함하는 2개의 형태로 대략적으로 분류된다.
최근에, 소형 화상 형성 장치를 실현하기 위해 거치형 현상제 보급 용기가 일반적으로 사용되는 경향이 있다. 또한, 상술한 현상제 보급 용기로서, 그로부터 현상제의 배출을 허용하기 위해 원통형 병(bottle)의 주위면에 배치된 배출 개구를 구비하고 현상제 보급 용기가 회전하는 동안 토너를 간헐적으로 이송함으로써 현상제를 보급하는 현상제 보급 용기가 공지되어 있다. 이 현상제 보급 용기는 현상제 보급 용기 내에 잔류하는 토너의 양에 따라 배출량이 변화되므로, 열악한 보급 안정성을 갖는다. 이 때문에, 일본 특허 제3,168,722호는 도26에 도시된 바와 같이, 배출 개구(501)를 덮기 위한 계량부(502)가 그의 내주면 또는 외주면에 제공되어, 토너를 정량적으로 이송함으로써 토너를 보급하는 현상제 보급 용기(500)를 제안하고 있다.
그러나, 일본 특허 제3,168,722호에 설명된 바와 같은 상술한 종래의 현상제 보급 용기는, 토너가 배출 개구의 부근에서 큰 벌크 밀도(bulk density)를 갖는 경우, 현상제 보급 용기 내에 잔류하는 현상제의 양이 크면 배출량이 크고 잔류하는 현상제의 양이 작으면 배출량이 작은 현상에 대해 각각의 보급 동작 동안 토너의 양이 일정한 양이 되는 것을 보장하기 위해 현상제 보급 용기가 배출 개구에 계량부를 가질지라도 토너가 그의 보급 동안 배출 개구에서 폐색되거나 배출량이 감소하는 문제점을 수반한다.
본 발명의 목적은 현상제가 배출 개구의 부근에서 큰 벌크 밀도를 가질지라도 현상제의 폐색을 억제함으로써 현상제를 원활하게 배출하는 것이 가능한 현상제 보급 용기(이하, 단순히 "현상제 용기"라 함)를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 회전축을 중심으로 회전 이동함으로써 현상제를 이송 및 배출하기 위한 현상제 용기이며,
현상제를 수납하고, 상기 현상제의 배출을 허용하기 위한 배출 개구를 포함하는 용기 본체와,
상기 배출 개구의 내부에 그에 인접하여 배치된 현상제 이동 억제 수단을 포함하고,
상기 현상제 이동 억제 수단은 상기 용기 본체의 회전 이동에 의해 상기 용기 본체 내에 수납된 현상제를 퍼내기 위한 제1 벽 부재와, 그의 일측으로부터 다른측으로 현상제를 부분적으로 이동시키면서 상기 제1 벽 부재에 의해 퍼내진 현상제의 이동을 억제하기 위해 회전축의 방향에 대해 상기 제1 벽 부재의 단부에 배치된 제2 벽 부재를 포함하는 현상제 용기가 제공된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취한 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명을 고려할 때 더욱 명백해질 것이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
[제1 실시예]
도1은 본 실시예에 다른 현상제 용기를 포함하는 화상 형성 장치의 개략 단면도이다.
본 실시예에서, 현상제 용기는 흑백 화상 및 풀-컬러(full-color) 화상을 형성하는 것이 가능한 화상 형성 장치로서의 전자 사진식 복사기에 사용되지만, 다른 전자 사진식 복사기, 전자 사진식 프린터(예를 들면, 레이저 빔 프린터, LED 프린터 등), 팩시밀리 장치 및 워드 프로세서와 같은 전자 사진 화상 형성법에 따라 기록 매체에 화상을 형성하기 위한 다른 전자 사진식 화상 형성 장치에 또한 적용될 수도 있다.
(전체 구성)
먼저, 화상 형성 장치의 전체 구성 및 동작을 설명한다.
원고(101)가 작업자에 의해 원고대 글래스(102) 상에 배치된다. 광학 수단(103)의 복수의 미러 및 렌즈에 의해, 원고의 광학 상(optical image)이 감광 드럼(104) 상에 형성된다. 한편, 용지 공급 카세트(105, 106) 내에 적재된 기록 매체로서, 소정 크기의 시트(P)(용지 또는 OHP 시트)가 조작 수단(도시 생략)을 통해 조작자에 의해 입력된 정보에 기초하여 선택된다. 다음, 선택된 용지 공급 카세트(105 또는 106)에 대응하는 이송 롤러(105a 또는 106a)가 회전하고, 용지 공급 카세트(105 또는 106)로부터 이송된 단일 시트(P)가 반송 수단(109)을 통해 정합 롤러(110)로 반송된다.
정합 롤러(110)는 광학 수단(103)의 주사 시기와 동기하여 회전된 감광 드럼(104)에 시트(P)를 반송한다. 시트(P) 상에는, 감광 드럼(104) 상의 토너 화상이 전사 수단(111)에 의해 전사된다. 그 후, 시트(P)는 분리 수단(112)에 의해 감광 드럼(104)으로부터 분리된다. 시트(P)는 반송 수단(113)에 의해 정착 수단(114)으로 반송된다. 토너 화상은 열 및 압력의 인가 하에 정착 수단(114)에 의해 시트 (P)에 정착된다. 다음, 시트(P)는 배출 롤러(116)에 의해 트레이(117) 상에 배출된다.
감광 드럼(104)의 주위에는, 회전형 현상 장치(201), 세척 수단(202) 및 1차 대전 수단(203)이 배치된다. 회전형 현상 장치(201)는 감광 드럼(104) 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상한다. 1차 대전 수단(203)은 감광 드럼(104)을 대전한다. 세척 수단(202)은 감광 드럼(104)의 표면 상에 잔류하는 토너를 제거한다. 현상제에 의해 양이 감소된 현상제는 현상제 용기로부터 연속적으로 보급된다.
(회전형 현상 장치)
도2는 회전형 현상 장치(201)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 회전형 현상 장치(201)는 실질적으로 원통형 형상이고, 각각 블랙(Bk), 옐로우(Y), 마젠타(M) 및 시안(C)의 4개의 현상 장치를 구비한 4개의 섹션으로 분할되는 내부 구조를 갖는다. 각각의 현상 장치는 현상기(9) 및 그에 대응하는 현상제 용기(1)를 구비한다. 현상제 용기(1)는 토너를 보급하기 위해 사용되고, 현상 장치 내에 탈착 가능하게 장착된다.
이러한 형태의 회전형 현상 장치(201)는, 감광 드럼(104)에 대향하여 위치된 현상기(9)가 변경되도록 회전(공전)축(RA)을 중심으로 반시계 방향(화살표 R의 방향)으로 동시에 90°만큼 회전된다. 본 실시예에서, 현상기(9)는 본원에서 현상 스테이션이라 칭하는 위치(7a)에서 감광 드럼(104)에 대향하여 위치된다. 현상기(9)의 현상제 반송 부재(9a) 및 현상 슬리브(9b)와 현상제 수용 수단(8)의 현상제 반송 부재(9b)는 현상 스테이션(7a)에서만 화상 형성 장치의 주 조립체로부터 구동력을 수용하고, 이에 따라 회전축(RA)을 중심으로 회전된다. 이 때, 현상 스테이션(7a) 이외의 위치(7b, 7c, 7d)에 위치된 다른 현상기(9) 및 다른 현상제 수용 수단(8)은 작동하지 않는다.
현상기(9)의 현상 슬리브(9b)는 감광 드럼(104)과 미소 간격(약 300㎛)을 갖도록 배치된다. 현상 중에, 얇은 토너층이 현상 블레이드(도시 생략)에 의해 현상 슬리브(9b)의 주위면에 형성된다. 현상 슬리브(9b)에 현상 바이어스 전압을 인가함으로써, 감광 드럼(104) 상에 형성된 정전 잠상이 현상된다.
본 실시예의 회전형 현상 장치는, 2개의 A4 사이즈 시트 또는 하나의 A3 사이즈 시트 상에 화상 형성이 수행될 때 동시에 90°만큼 회전하고, 이에 의해 현상기가 회전 이동하여 위치를 변경한다. 위치 변경을 위한 이동 시간은 약 0.3sec이고, 화상 형성을 위한 정지 시간은 약 1.2sec이고, 이동 중의 원주 속도는 약 0.7m/sec이고, 회전형 현상 장치의 직경은 190mm이다.
회전형 현상 장치의 직경은, 현상제 용기(1)가 회전형 현상 장치(201)에 장착된 상태로 배치된 회전형 현상 장치(201)의 최대 직경을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서, 현상제 용기(1)가 회전형 현상 장치(201)에 장착된 상태에서의 회전형 현상 장치(201)의 회전 중심으로부터의 최대 반경(거리)은 현상제 용기(1)의 공전 반경으로서 정의되고, 최대 반경 위치에서의 속도는 원주 속도로서 정의된다.
본 실시예의 회전형 현상 장치(201)는 상술한 바와 같이 Bk, Y, M 및 C의 4개의 현상기(9) 및 대응하는 4개의 현상제 용기(1)를 구비한 4개의 섹션으로 균등 하게 분할된다.
그러나, 4개의 섹션은 또한 예를 들면 빈번히 사용되는 다량의 블랙 현상제를 보급하기 위한 큰 체적을 갖는 Bk 현상기 및 다른 3개의 Y, M 및 C 현상기로 회전형 현상 장치를 불균등하게 분할함으로써 제공될 수도 있다. 점유 체적이 상이한 4개의 섹션을 갖는 이러한 회전형 현상 장치를 사용함으로써, 본 발명의 효과를 성취하는 것이 또한 가능하다.
본 실시예에 사용되는 현상제는 1-성분 현상제, 2-성분 현상제, 2-성분 캐리어(carrier) 또는 2-성분 토너와 2-성분 캐리어의 혼합물일 수도 있다.
(현상제 보급 용기의 구성)
다음, 본 실시예에 따른 현상제 용기의 구성을 설명한다.
<현상제 용기의 개략 구성>
도3 및 도4는 본 실시예의 현상제 용기의 사시도이고, 도5는 배출 개구의 중앙부에서의 현상제 용기의 단면도이다.
이들 도면에 도시된 현상제 용기는 용기 본체(1), 회전 부재(2)[이하, "노브(knob)"라 칭함], 셔터(3), 패킹 부재(4) 및 분말 압력 억제 부재(도9 참조)를 포함한다.
용기 본체(1)는 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 중공 원통형을 갖고 도5에 도시된 바와 같이 비원형 단면을 갖는다. 비원형 단면을 갖는 용기 본체(1)를 제 공함으로써, 회전형 현상 장치 내의 한정된 공간을 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다. 그 결과, 회전형 현상 장치 내의 동일한 형상을 갖는 각각의 공간에서, 현상제 용기 내의 현상제의 충전량을 증가시키는 것이 가능하다.
축방향에서 그의 일 단부의 용기 본체(1)의 주위면 상에는, 배출 개구(1c)가 제공된다. 배출 개구(1c)는 셔터(3) 및 패킹 부재(4)에 의해 개폐 방식으로 밀봉식으로 폐쇄된다. 용기 본체(1)는, 플라스틱 재료가 사출 성형, 블로우 성형, 사출 블로우 성형 등을 받게 되는 방법을 통해 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 용기 본체(1)는 내충격성 폴리스티렌 재료로 상부 부재(1a) 및 하부 부재(1b)를 개별적으로 성형 제조하고, 상부 및 하부 부재(1a, 1b)를 초음파 용착함으로써 준비되지만, 다른 재료 및/또는 다른 방법을 사용하여 준비될 수도 있다.
배출 개구(1c)는 직사각형 형상이고(8mm×15mm) 용기 주위면에서 용기 단부로부터 40mm 이격된 위치에 배치된다. 용기 본체(1) 내에 수납된 현상제는 배출 개구(1c)로부터 장치 주 조립체측의 현상기로 배출된다. 용기 본체(1)의 주위면에 배출 개구(1c)를 제공함으로써, 그의 단부면에 배출 개구를 구비하는 현상제 용기와 비교할 때, 배출 동작 후에 현상제 용기에 잔류하는 현상제의 양을 감소시키는 것이 가능해진다. 또한, 그의 종방향(길이 방향)으로 용기 본체(1)의 전체 길이와 비교하여 배출 개구(1c)의 길이를 단축시킴으로써, 현상제의 부착에 기인하는 오염이 완화될 수 있다.
노브(회전 부재)(2)는 핸들부 및 2중 원통부를 포함하고, 외측 원통부의 외주면에 노브 기어를 구비하고, 용기 본체(1)의 원주 방향으로 왕복될 수 있도록 갈 고리부(claw)에 의해 그의 전방측 단부에서 용기 본체(1)의 측단부에 제공된 원형 돌출부와 결합하기 위한 갈고리부를 내측 원통부의 내주면에 구비한다. 본 실시예에서, 노브(2)는 또한 내충격성 폴리스티렌 재료의 사출 성형에 의해 제조되지만, 다른 재료 및/또는 다른 방법을 사용하여 제조될 수도 있다. 소정 레벨 이하의 강성을 갖는 재료가 셔터(3)에 사용되기에 적합하다. 본 실시예에서, 셔터(3)는 고활주성(high-slidable) ABS 수지의 사출 성형에 의해 제조된다.
패킹 부재(4)는 용기 본체(1)의 배출 개구(1c)를 둘러싸도록 배치되고 배출 개구(1c)를 밀봉식으로 폐쇄하도록 용기 본체(1)와 셔터(3)에 의해 압축된다. 패킹 부재(4)로서는, 공지된 다양한 발포체 및 탄성 부재가 적절하게 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 폴리우레탄 발포체가 사용된다.
<이송 돌출부>
도6은 용기 본체의 상부 및 하부 부재의 내부 평면도이고, 도7은 하부 부재의 내부 사시도이고, 도8은 상부 부재의 내부 사시도이다.
도6에 도시된 바와 같이, 이송 돌출부(1d, 1e)는 성형 중에 금속 몰드의 방출 방향으로부터 볼 때 직선으로 지시될 수 있는 판형 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 각각의 이송 돌출부는 5mm의 높이와 1mm의 두께를 갖는다. 배출 개구(1c)측에서의 용기 본체(1)의 소직경부에서, 이송 돌출부는 도6에 도시된 바와 같이 6개의 이송 돌출부(1e)가 상부 부재(1a)측에 배치되고 7개의 이송 돌출부(1d)가 하부 부재(1b)측에 배치되도록 배열된다.
각각의 이송 돌출부(1d, 1e)는 그의 회전 이동 방향에 대해 상류측을 향해 배출 개구(1c)로부터 이격되도록 경사진다. 더 구체적으로는, 도면(도6)에서, 하부 부재(1b)의 배출 개구(1c)의 우측에 제공된 6개의 이송 돌출부(1d) 각각은 배출 개구(1c)가 각각의 이송 돌출부(1d)의 좌측에 배치되도록 위치된다. 따라서, 각각의 이송 돌출부(1d)는 그의 하부(우측) 단부가 배출 개구(1c)로부터 이격되고 그의 상부(좌측) 단부가 배출 개구(1c)에 근접하는 형상을 갖는다. 한편, 하부 부재(1b)의 배출 개구(1c)의 좌측에 제공된 하나의 이송 돌출부(1d)는 배출 개구(1c)가 이송 돌출부(1d)의 우측에 배치되도록 위치된다. 따라서, 이송 돌출부(1d)는 그의 하부(좌측) 단부가 배출 개구(1c)로부터 이격되고 그의 상부(우측) 단부가 배출 개구(1c)에 근접하는 형상을 갖는다.
또한, 상부 부재(1a)에 제공된 이송 돌출부(1e)와 하부 부재(1b)에 제공된 이송 돌출부(1d)는 이들이 도6에 도시된 바와 같이 용기 본체의 종방향으로 교대로 배치되는 위치 관계를 갖는다. 또한, 인접한 이송 돌출부(1d, 1e)는 도6에 지시된 X만큼 회전축 방향에서 각각 중첩된다. 더 구체적으로는, 각각의 인접한 2개의 이송 돌출부는 회전축 방향에서의 돌출 길이로서 약 5mm가 설정된 X만큼 서로 중첩된다. 이로 인해, 상부 부재(1a)의 이송 돌출부(1e)에 의해 이송된 현상제는 하부 부재(1b)의 이송 돌출부(1d)에 확실하게 운반되고, 이어서 상부 부재(1a)의 후속 이송 돌출부(1e)에 운반되어, 따라서 상부 및 하부 부재(1a, 1b)의 이송 돌출부(1e, 1d)로 교대로 이송되어 최종적으로 배출 개구(1c)로 이송된다. 그 결과, 인접 이송 돌출부 사이의 레벨이 다른 부분으로부터 현상제가 누출되는 것을 방지할 수 있어, 현상제 이송 및 배출 속도가 향상될 수 있다.
회전축 방향에 대한 이송 돌출부(1d, 1e)의 경사각(도6에 도시된 Y)은 바람직하게는 20 내지 70°의 범위, 더욱 바람직하게는 40 내지 50°의 범위일 수도 있다. 본 실시예에서, 경사각(Y)은 45°로 설정된다. 경사각(Y)이 20°이하이면, 현상제는 이송 방향을 따라 활주 낙하될 수 없어 열악한 현상제 이송 성능을 초래한다. 한편, 경사각(Y)이 70°이상이면, 이송 돌출부의 수가 증가되어 현상제 용기의 내부 체적을 감소시킨다. 따라서, 경사각(Y)을 상술한 범위로 설정함으로써, 양호한 현상제 이송 성능을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 도8에 도시된 바와 같이, 이송 돌출부(1e)에 부가하여, 각각의 교반 돌출부(1g)가 현상제 용기의 종축 방향에서 인접 이송 돌출부(1e) 사이에 위치되도록 복수의 판형 교반 돌기(1g)가 상부 부재(1a)에 제공된다. 이들 판형 교반 돌출부(1g)는 토너가 이송 돌출부(1e)에 의한 현상제의 이송 중에 교반되어, 응집된 토너를 흩어지게 하면서 현상제 용기 내에 응집된 토너를 이송하는 효과를 갖는다.
<분말 압력 억제 부재>
도9는 분말 압력 억제 부재(5) 및 그 근방의 부분 확대 사시도이고, 도10은 분말 압력 억제 부재(5)의 확대 사시도이다.
도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 분말 압력 억제 부재(5)는 배출 개구(1c)의 근방에서 하부 부재(1b)의 내부면에 배치되고 후방 개구(5c)를 구비한 후방벽(5b)과 측벽(5a)을 포함한다. 측벽(5a)은 그의 내주면측에서 배출 개구(1c)에 부 분적으로 장착되고, 후방벽(5b)은 측벽(5a)에 연결되면서 현상제 용기의 회전 방향의 상류측에 배치된다. 측벽(5a) 및 후방벽(5b)은 배출 개구(1c)의 단부면을 따라 배치된다. 후방벽(5b)은 토너를 퍼내는(scooping) 기능 및 배출 개구(1c) 상의 분말 압력의 집중을 방지하는 기능을 가지므로, 현상제 용기의 길이 방향(더 긴 방향)에서 배출 개구(1c)의 길이와 동일하거나 더 큰, 측벽(5a)의 퍼냄면으로부터의 길이(높이)를 갖는 것이 바람직하다. 각각의 측벽(5a)은 퍼내진 토너의 누출을 방지하는 기능과 배출 개구(1c) 상의 분말 압력의 집중을 방지하는 기능을 가지므로, 현상제 용기의 더 짧은 방향에서 배출 개구(1c)의 길이와 동일하거나 더 큰 길이(높이)를 갖는 것이 바람직하다. 후방 개구(5c)는 배출 개구(1c)와 연통하도록 후방벽(5b)의 하부에 위치된다. 그러나, 후방 개구(5c)는, 단지 그와 배출 개구(1c) 사이의 현상제와 공기의 치환을 허용하도록 요구되기 때문에 배출 개구(1c)와 반드시 연통할 필요는 없고, 배출 개구(1c)의 근방에 위치되는 것이 바람직할 수도 있다.
본 실시예에 사용된 분말 압력 억제 부재(5)는 용기 본체(1)와 일체 성형 방식으로 내충격성 폴리스티렌 재료로 사출 성형에 의해 제조되지만, 다른 재료 및/또는 다른 방법을 사용하여 제조될 수도 있다. 일체 성형을 수행함으로써, 분말 억제 부재(5)를 저비용으로 준비하는 것이 가능하다.
<화상 형성 장치로의 현상제 용기의 장착>
다음, 현상제 용기가 화상 형성 장치에 장착되어 사용되는 상태를 설명한다. 도11은 장착 동작을 설명하기 위한 사시도이고, 도11은 셔터의 개방 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
먼저, 현상제 용기의 용기 본체(1)가 조작자를 향해 지향된 노브(2)(현상제 배출 개구측)로 화상 형성 장치 주 조립체의 회전형 현상 장치(201)의 현상기(9) 내로 삽입된다. 현상제 용기의 장착과 함께, 공지의 기어(2a)와 현상기측 기어(10) 사이의 맞물림 및 현상기측 기어(10)와 셔터 기어(3a) 사이의 맞물림이 보장되고 셔터(3)가 현상기측 셔터(11)에 맞물린다(도12 참조).
다음, 노브(2)가 화살표로 지시한 방향으로 미리 정해진 각도로 회전되면, 회전력이 공지의 기어(2a)로부터 현상기측 기어(10)를 통해 셔터(3)의 기어(3a)로 전달되어, 셔터(3)를 회전시킨다. 셔터(3)와 함께, 현상기측 셔터가 또한 회전되고, 이에 의해 현상기 셔터측 상에 제공된 구멍이 현상제 용기측의 배출 개구(1c)와 연통하여, 배출 개방부를 보장한다. 화상 형성 장치의 현상제 용기의 장착 위치 또는 방법은 상술한 것에 한정되는 것이고, 화상 형성 장치의 주 조립체의 구조에 따라 적절하게 선택될 수도 있다.
현상제 용기는, 그의 자신의 축 상에서 회전되지 않고 공전하여 회전형 현상 장치의 회전을 이용함으로써 회전형 현상 장치의 회전축 둘레로 이동하는 방식으로 회전형 현상 장치에 장착된다. 따라서, 현상제 용기로부터 회전 이동력 수용 수단을 배제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 현상제 용기 및 화상 형성 장치의 주 조립체에 대한 비용 감소를 실현하는 것이 가능하다.
현상제 용기의 장착 및 탈착은 도2에 도시된 4개의 스테이션(7a 내지 7d)의 임의의 위치에서 수행될 수도 있지만, 현상 스테이션(7a) 이외의 스테이션(7b, 7c, 7d)에서 수행되는 것이 바람직할 수도 있다. 장착/탈착 동작이 관련 배출 개구(1c)가 상향으로 위치된 위치(스테이션)(7c)에서 수행되는 것이 특히 바람직하다. 본 실시예에서, 현상제 용기의 장착/탈착 동작은 위치(7c)에서 실행된다.
<동작 상태>
본 실시예의 회전형 현상 장치(201)의 현상제 용기(1)의 동작 중의 상태를 설명한다. 도13은 현상기(9)의 단면도이고, 도14는 하부 부재의 분말 압력 억제 부재 및 그 근방을 도시하는 평면도이다.
도13에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 양의 현상제가 현상제 용기(1) 내에 충전되고, 현상제 용기(1)가 회전형 현상 장치에 장착되어 상술한 절차에 따라 배출 개구에서 개방된다. 화상 형성 프로세스 중에, 현상기(9) 내에 수납된 현상제는 점진적으로 소비된다. 그러나, 현상기(9) 내의 현상제의 양 또는 현상제와 캐리어 사이의 비율은, 현상제가 현상기(9) 내의 현상제와 캐리어 사이의 비율 또는 현상제량을 검출하기 위한 수단으로부터의 신호에 기초하여 미리 정해진 시간 동안 현상제 수용부(8)의 현상제 이송 부재(8a)를 회전시킴으로써 현상기(9) 내로 보급되기 때문에 실질적으로 일정하게 유지된다. 그 후, 현상제 수용부(8) 내의 현상제는 이송 방향의 상류측에 위치된 현상제 이송 부재(8a)의 위치, 즉 현상제 용기(1)의 배출 개구와 연결된 부분의 근방에서 특히 감소된다.
현상제 용기(1)는 현상제 수용부(8)의 직상부에 배치된다. 이로 인해, 현상 제 수용부(8) 내의 현상제가 감소되면, 현상제 용기(1)의 단부에 존재하는 현상제가 그의 자중 하에 즉시 낙하되어 현상제 수용부(8)에 보급된다.
상술한 바와 같이, 현상이 현상기(9)에 의해 수행되는 정지 위치[현상 스테이션(7a)]에 위치된 현상기(9)와 관련하여 배치된 현상제 용기(1)는, 배출 개구(1c)가 자유 낙하에 의해 그로부터 현상제의 배출을 허용하도록 중력 방향을 향해 실질적으로 지향되어 있기 때문에 현상제가 소비되는 현상 위치에 위치된 현상기(9)에 현상제를 효율적으로 보급한다.
현상제 용기(1)의 단부에 충분한 양의 현상제가 존재하지 않는 경우, 현상제 용기(1) 내에 수납된 현상제는 회전형 현상 장치(201)의 1회전 중에 이송 돌출부(1d, 1d)의 작용에 의해 단부로 이송된다. 그 결과, 현상제는 관련 현상기(9)가 현상 스테이션(7a)으로 재차 복귀되는 기간 동안 현상제 수용부(8) 내에 보급된다.
현상 스테이션(7a) 내의 현상제 용기(1)의 배출 개구(1c)의 위치는 임의의 위치일 수도 있지만, 회전형 현상 장치의 회전축의 상부, 특히 현상제 수용부(8)의 직상부에 경사지게 되어 있는 것이 바람직할 수도 있다. 현상기(9)가 현상제가 현상 스테이션(7a)에서 자유 낙하에 의해 현상제 용기(1)로부터 현상제 수용부(8) 내로 보급될 수 없도록 배치되더라도, 현상제 용기(1)는 회전형 현상 장치(201)의 1회전 중에 항상 현상제 수용부(8a)의 상부에 위치될 수 있다. 그 결과, 현상제가 보급될 수 있다.
현상제 용기 내의 현상제가 회전에 의해 배출되는 상태를 도5를 참조하여 설명한다.
현상제가 현상기(9) 내에 보급되면, 현상제는 그 자중 하에 배출 개구(1c)를 통과한다. 이 때, 분말 압력 억제 부재(5)의 후방벽(5b)의 존재에 의해, 회전 방향(R)의 하류측에 위치된 토너가 그 자체로 배출되도록 배출 개구(1c)를 통과하고, 회전 방향(R)의 상류측에 위치된 토너는 후방벽(5b)에 의해 규제되면서 후방 개구(5c)를 통과하고 이어서 배출 개구(1c)를 통과하여 현상기(9) 내에 보급된다.
여기서, 후방벽(5b)이 존재하지 않는 경우, 토너의 분말 압력은 배출 개구(1c)의 내부면 상에서 증가되므로, 토너의 벌크 밀도가 증가된다. 그 결과, 토너 폐색의 발생의 가능성이 높아진다.
도14는 분말 압력 억제 부재의 상부 방향으로부터 볼 때의 하부 부재(1b)의 도면이다.
현상제 용기(1) 내의 현상제는 현상제 용기(1)의 공전(회전형 현상 장치의 회전축 둘레)에 의해 화살표로 지시된 방향으로 이동하여 배출 개구(1c)로 이송된다. 이 때, 현상제 용기(1)의 길이 방향에서의 현상제의 압력은 분말 압력 억제 부재(5)의 측벽(5a)에 의해 억제되므로, 배출 개구(1c)의 근방에서의 분말 압력의 증가를 방지하는 것이 가능하다.
현상제 용기(1) 내의 현상제는 배출 개구(1c)로부터의 그의 배출 동안에 공기와 치환된다. 현상제 용기(1)의 외부로부터 공기를 취입함으로써, 기압차가 해소되고, 따라서 배출 개구(1c)를 통한 현상제의 배출을 허용한다. 공기는 토너 입자 사이의 간격을 통과하지만, 토너 입자의 분말 압력이 증가되어 간격이 좁아지면 그를 통과할 수 없게 된다. 도23에 도시된 바와 같이 후방 개구(5c)는 배출 개구 (1c)를 통과하는 공기와의 현상제의 치환(화살표 B로 지시함)이 제지되지 않도록 배치된다. 후방 개구(5c)가 존재하지 않는 경우, 토너 입자의 최종 분말 압력이 배출 개구(1c)의 근방에서 현상제 용기(1)의 내주면 상에서 더 높아지게 된다. 그 결과, 토너 입자의 벌크 밀도가 증가되므로, 토너 폐색의 발생 가능성이 높아진다.
후방 개구(5c)는 또한 초기 회전의 정지 동안 관성력에 의해 배출 개구(1c)에 근접하게 위치된 현상제의 배출을 허용하는 기능 및 토너의 배출의 후기 동안(즉, 현상제 용기 내에 잔류하는 토너의 양이 감소될 때) 그를 통해 토너를 통과시키는 기능을 포함하는 2개의 기능을 갖는다. 토너 기능과 관련하여, 용기 본체(1)가 공전하여 도24의 (4)의 위치[배출 개구(1c)가 하향으로 지향된 위치]에서 정지되면, 현상제가 내력에 의해 화살표 C로 지시된 방향으로 배출된다. 이 때, 높은 벌크 밀도를 갖는 토너가 또한 배출 개구(1c)의 근방에서 배출된다. 그 결과, 초기 토너 폐색을 방지하는 것이 가능하다. 후자의 기능에 대해서는, 배출 후기에서의 현상제의 상태가 도25에 도시된다. 용기 본체의 회전(공전)이 고려되는 경우, 현상제는 토너 잔량이 적을 때 분말 압력 억제 부재(5)의 벽들의 외부에 위치된다. 이 경우, 후방 개구(5c)가 제공되지 않으면, 토너는 분말 압력 억제 부재(5)의 3개의 벽에 의해 차단되므로, 토너가 배출될 수 없다. 따라서, 토너가 소모될 수 없다.
(실험)
본 실험에서, 일본 특허 제3,168,722호에 설명된 현상제 용기 및 본 실시예 의 현상제 용기의 배출 성능이 비교된다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 현상제 용기는 도5(배출 개구의 중앙부에서의 단면도), 도7[하부 부재(1b)] 및 도8[상부 부재(1a)]에 도시된 구성을 갖는다.
<비교예 1>
비교예 1의 배출 개구의 구성은 도15의 (a), 도15의 (b) 및 도15의 (c)에 도시된다. 도15의 (a)는 하부 부재의 내부 사시도이고, 도15의 (b)는 배출 개구 중앙부에서의 현상제 용기의 단면도이고, 도15의 (c)는 분말 압력 억제 부재의 확대 사시도이다. 상기 실시예에 설명된 것과 동일한 부재 및 수단은 동일한 도면 부호로 나타내고 그 설명을 생략한다.
비교예 1에서, 배출 개구(1)에 제공된 분말 압력 억제 부재는 일본 특허 제3,168,722호에 제안된 계량 부재(301)에 대응한다.
<비교예 2>
도16은 그의 배출 개구의 중앙부에서의 비교예 2의 현상제 용기의 단면도를 도시한다.
도16에 도시된 바와 같이, 현상제 용기는 계량 부재 및 분말 압력 억제 부재를 구비하지 않고, 단지 이송 돌출부만을 구비한다.
현상제를 배출 개구로 이송하기 위한 동일한 이송 성능이 제공된 조건 하에서 상술한 3개의 형태의 현상제 용기를 사용하여 비교 실험이 수행되었다. 더 구 체적으로는 각각의 현상제 용기는 그 사이에 5mm의 중첩량을 갖는 상부 부재(1a)측에 제공된 5개의 이송 돌출부 및 하부 부재(1b)측에 제공된 5개의 이송 돌출부를 포함하는 5mm 높이의 이송 돌출부를 갖는다.
이들 현상제 용기의 각각에서, 현상제 180g이 충전되고, 간이 회전형 현상제 배출 지그의 각 단계에서의 90°의 회전각(1 회전당 90°×4), 약 0.3sec의 이동 시간, 약 1.2sec의 화상 형성을 위한 정지 시간, 약 0.7m/sec의 이동 중의 원주 속도 및 190mm의 직경을 포함하는 조건 하에서 간이 회전형 현상제 배출 지그(회전형 현상 장치로부터 현상기를 제거함으로써 현상제 용기의 배출 개구로부터 배출된 현상제의 양을 직접 측정하는 것이 가능함)를 사용하여 배출 시험이 수행된다.
<결과>
실험 결과는 공전(회전)수(n)와 토너 배출율(%) 사이의 관계를 도시하는 그래프인 도17에 도시된다. 또한, 구성 요소 및 배출 성능 데이터는 도22에 도시된다.
도22에 도시된 바와 같이, 현상제를 배출하기 위한 초기 5회 공전에 대해, 평균 배출량은 제1 실시예[분말 압력 억제 부재(5)를 구비함]에서 2.7g/회전이고, 비교예 1[계량 부재(301)를 구비함]에서 0.51g/회전이고, 비교예 2(이송 돌출부만을 구비함)에서 0.42g/회전이다.
또한, 현상제 용기 사이의 배출 상태의 현저한 차이가 관찰되었다. 더 구체적으로는, 비교예 1[계량 부재(301)를 구비함] 및 비교예 2(이송 돌출부만을 구비 함)의 현상제 용기에 있어서, 현상제의 배출 상태는 높은 벌크 밀도를 갖는 토너가 초기 배출 상태에서 연속적으로 배출되지 않고 간헐적으로 배출되는 상태이다. 한편, 제1 실시예의 현상제 용기에 있어서, 현상제의 배출 상태는 낮은 벌크 밀도를 갖는 토너가 연속적으로 배출되는 상태이다.
토너의 잔류량(잔량)은 제1 실시예의 현상제 용기에서 약 1.5g, 비교예 1의 현상제 용기에서 약 2.4g, 비교예 2의 현상제 용기에서 약 1.5g이다.
<고찰>
상기 결과로부터, 비교예 1[계량 부재(301)를 구비함] 및 비교예 2(이송 돌출부만을 구비함)의 비교의 현상제 용기와 비교할 때, 제1 실시예[분말 압력 억제 부재(5)를 구비함]의 현상제 용기는 높은 현상제 배출 속도를 제공한다.
이 이유를 도5, 도15의 (a) 및 도16에 도시된 현상제 용기의 단면도에 기초하여 고찰한다.
비교예 1에서, 도15의 (b)에 도시된 바와 같이, 계량 부재(301)를 포함하는 현상제 용기는 배출 개구(1c)의 근방에서 용기 본체의 내주면 상의 용기 축방향에서의 그의 측부 및 회전 방향에서의 그의 상류측(후방측)에 벽(벽 부재)을 구비하므로, 토너가 이들 방향으로부터 보급될 수 없다. 그 결과, 계량 부재(301)의 회전 방향에서의 하류측에 위치된 토너만이 배출 개구(1c)를 통해 배출되고, 따라서 토너 보급량이 작다. 잔류 토너량에 대해서, 현상제 용기의 회전 방향에서, 토너는 원심력에 기인하여 회전 방향의 상류측에 잔류한다. 잔류 토너는 계량 부재 (301)의 벽에 의해 폐색되어, 배출 개구(1c)로 낙하하여 양이 증가된다.
비교예 2의 현상제 용기(이송 돌출부만을 구비함)에서, 도14를 참조하여 설명한 바와 같이, 현상제는 이송 돌출부(1d)에 의해 배출 개구(1c)에서 응집되는 경향이 있다. 또한, 도16에 도시된 현상제 용기의 단면도로부터 이해되는 바와 같이, 토너의 분말 압력은 현상제 자체의 중량에 기인하여 배출 개구(1c)의 근방에 집중되는 경향이 있다. 특히, 초기 배출 상태에서, 현상제 용기 내에 수납된 토너는 충분히 교반되지 않고, 따라서 높은 벌크 밀도 상태로 배치된다. 그 결과, 초기 배출 상태에서, 토너는 배출량이 감소되어 간헐적으로 배출된다. 그 후, 현상제 용기 내의 현상제의 교반이 충분하게 수행되면, 토너 배출량이 점진적으로 증가된다. 잔류 토너량과 관련하여, 현상제 용기는 토너가 비교예 1의 현상제 용기의 경우보다 많은 양으로 신뢰적으로 배출되므로, 소량의 잔류 토너량을 제공한다.
한편, 제1 실시예에서, 도5 및 도14에 도시된 바와 같이, 분말 압력 억제 부재(5)를 포함하는 현상제 용기는 배출 개구(1c)의 근방에서 용기 본체의 내주면 상의 용기 축방향에서의 그의 측부 및 회전 방향에서의 그의 상류측(후방측)에 벽을 구비하므로, 토너의 분말 압력이 이들 방향에서 효율적으로 억제된다. 그러나, 분말 압력 억제 부재(5)의 후방벽(5b)은 본 발명에 따른 특징인 후방 개구(5c)를 구비하고, 이 후방 개구를 통해 토너가 후방벽(5b)의 존재에 의해 토너의 분말 압력을 한정함으로써 분말 압력 억제 부재(5) 내의 벌크 밀도의 증가를 억제하면서 통과된다. 그 결과, 분말 압력 억제 부재(5)의 토너가 보충된다. 따라서, 도17에 도시된 바와 같이, 토너 배출율은 초기 상태로부터 더 작은 공전수에서조차 높다.
토너 보충 효과와 관련하여, 유사한 효과가 또한 후방벽(5b) 대신에 측벽(5b)에 개구를 제공함으로써 성취된다. 그러나, 특히 잔류 토너량과 관련하여, 후방 개구(5c)는 회전 방향으로 상류측에 배치되므로, 잔류 토너가 하부 부재(1b)의 내주면을 따라 후방 개구(5c)를 통과하여 배출 개구(1c)에 도달할 수 있다. 이 이유로, 후방벽(5b)에의 후방 개구(5c)의 제공이 잔류 토너량을 감소시키기 위해 효율적인 것으로 고려된다.
[제2 실시예]
도18의 (a) 및 도18의 (b)는 본 실시예의 현상제 용기를 설명하기 위한 사시도이고, 도19는 비교예 1 및 2와 함께 본 실시예의 토너 배출율과 공전수 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 도18의 (a) 및 도18의 (b)에서, 제1 실시예에서와 동일한 부재 및 수단은 동일한 도면 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 현상제 용기는, 분말 압력 억제 부재(5)의 형상이 도18의 (b)에 도시된 것으로 변경된 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일한 구성을 갖는다.
더 구체적으로는, 분말 압력 억제 부재(5)는 3개의 벽(5a, 5b)의 상부(상측)면을 덮도록 배치된 상부벽(5d)을 더 구비한다. 상부벽(5d) 대신에, 그의 부분이 3개의 벽(5a, 5b)의 상부면을 덮도록 배치된 상부 부재(1a)를 설계하는 것이 또한 가능하다.
실험 결과로서, 도19 및 도22에 도시된 바와 같이, 토너의 평균 배출량은 초기 5회 공전에 대해 2.9g/회전이고, 토너는 중단 없이 연속적으로 배출된다. 또 한, 잔류 토너량은 1.6g이다. 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 상부벽(5d)을 제공함으로써, 상기 방향으로부터 인가되는 토너의 분말 압력을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 초기 상태로부터 벌크 밀도의 증가를 억제함으로써 토너의 배출을 더욱 원활하게 수행하는 것이 가능하다.
[제3 실시예]
도20의 (a) 및 도20의 (b)는 본 실시예의 현상제 용기를 설명하기 위한 사시도이고, 도21은 비교예 1 및 2와 함께 본 실시예의 토너 배출율 및 공전수 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 도20의 (a) 및 도20의 (b)에서, 제1 실시예에서와 동일한 부재 및 수단은 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 현상제 용기는, 분말 압력 억제 부재(5)의 형상이 도20의 (b)에 도시된 것으로 변경된 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일한 구성을 갖는다.
더 구체적으로는, 분말 압력 억제 부재(5)는 제2 실시예와 유사하게 배치된 상부벽(5d) 뿐만 아니라 분말 압력 억제 부재(5)의 관련 측벽(5a)에 각각 제공된 측면 개구(5e)를 더 구비한다. 달리 말하면, 단지 하나의 개구[후방벽(5b)의 후방 개구(5c)]만을 갖는 분말 압력 억제 부재(5)와는 달리, 본 실시예의 분말 압력 억제 부재(5)는 다른 2개의 개구[측벽(5a)의 측면 개구(5e)]를 더 갖는다.
실험 결과로서, 도21 및 도22에 도시된 바와 같이, 토너의 평균 배출량은 초기 5회 회전에 대해 3.2g/회전이고, 토너는 중단 없이 연속적으로 배출된다. 또한, 잔류 토너량은 1.5g이다. 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같은 측면 개구 (5e)를 제공함으로써, 후방벽(5b)의 후방 개구(5c) 및 측벽(5a)의 측면 개구(5e)를 통과하는 토너량이 증가되므로, 배출 토너량이 또한 증가된다. 또한, 후방 개구(5c) 및 측면 개구(5e)의 크기를 적절하게 변경함으로써, 배출되는 토너의 양을 변경하는 것이 또한 가능하다.
본 발명을 본원에 개시된 구성을 참조하여 설명하였지만, 설명된 상세들에 한정되는 것은 아니며, 본원은 첨부된 청구범위의 범주 또는 개량의 용도에 있게 되는 수정 또는 변경을 커버하도록 의도된다.
본 발명에 따르면, 현상제가 배출 개구의 부근에서 큰 벌크 밀도를 가질지라도 현상제의 폐색을 억제함으로써 현상제를 원활하게 배출하는 것이 가능한 현상제 용기가 제공된다.
Claims (7)
- 회전축을 중심으로 회전 이동함으로써 현상제를 이송 및 배출하기 위한 현상제 용기이며,현상제를 수납하고, 상기 현상제의 배출을 허용하기 위한 배출 개구를 포함하는 용기 본체와,상기 배출 개구의 내부에 그에 인접하여 배치된 현상제 이동 억제 수단을 포함하고,상기 현상제 이동 억제 수단은 상기 용기 본체의 회전 이동에 의해 상기 용기 본체 내에 수납된 현상제를 퍼내기 위한 제1 벽 부재와, 그의 일측으로부터 다른측으로 현상제를 부분적으로 이동시키면서 상기 제1 벽 부재에 의해 퍼내진 현상제의 이동을 억제하기 위해 회전축의 방향에 대해 상기 제1 벽 부재의 단부에 배치된 제2 벽 부재를 포함하는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 현상제 이동 억제 수단은 제1 벽 부재와 제2 벽 부재가 상기 용기 본체에 장착되는 장착측의 대향측에 배치된 상부벽을 더 포함하는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 벽 부재는 제2 벽 부재를 통한 현상제를 통과를 허용하기 위한 개구를 구비하는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 벽 부재는 회전축 방향에서 배출 개구의 길이보다 작지 않은 길이를 갖는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 벽 부재는 회전축 방향에 수직인 방향에서 측정된 배출 개구의 길이보다 작지 않은, 제1 벽 부재의 퍼냄면으로부터 측정된 높이를 갖는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 벽 부재 및 제2 벽 부재는 상기 용기 본체와 일체로 형성되는 현상제 용기.
- 제1항에 있어서, 상기 용기 본체는 비원형 단면을 갖는 현상제 용기.
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