(57)【要約】      （修正有）【課題】温湿度などの環境外乱や、かぶりや画像濃度変動などの影響を受け難く、トナー収容容器内のトナー残量を精度良く検出することが可能なトナー残量検出装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー収容容器から現像装置へトナーを供給するトナー供給手段の駆動時間を累積して検出する駆動時間検出手段と、前記現像装置によって現像される画像の像密度を累積して検出する像密度検出手段と、前記駆動時間検出手段によって検出された累積駆動時間と、前記像密度検出手段によって検出された像密度の累積値とを共通の変数に変換し、予め定められた条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の少なくとも一方の値を用いて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段とを備えるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー収容容器から現像装置へトナーを供給するトナー供給手段の駆動時間を累積して検出する駆動時間検出手段と、
前記現像装置によって現像される画像の像密度を累積して検出する像密度検出手段と、
前記駆動時間検出手段によって検出された累積駆動時間と、前記像密度検出手段によって検出された像密度の累積値とを共通の変数に変換し、予め定められた条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の少なくとも一方の値を用いて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段とを備えたことを特徴とするトナー残量検出装置。
【請求項２】
前記トナー残量検出手段は、画像の像密度又は環境条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間又は像密度の累積値の一方の値を用いて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
【請求項３】
前記トナー残量検出手段は、画像の像密度に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
【請求項４】
前記トナー残量検出手段は、環境条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
【請求項５】
前記トナー残量検出手段は、画像の像密度及び環境条件の双方に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
【請求項６】
前記トナー残量検出手段は、画像の像密度及び環境条件の双方に基づいて、テーブルを参照することにより、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定することを特徴とする請求項５に記載のトナー残量検出装置。
【請求項７】
回転駆動される像担持体と、
前記像担持体の表面に画像露光を施して静電潜像を形成する画像露光手段と、
前記像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
前記現像装置に供給するトナーを収容したトナー収容容器と、
前記トナー収容容器から現像装置へトナーを供給するトナー供給手段と、
前記トナー供給手段の駆動時間を累積して検出する駆動時間検出手段と、
前記現像装置によって現像される画像の像密度を累積して検出する像密度検出手段と、
前記駆動時間検出手段によって検出された駆動時間と、前記像密度検出手段によって検出された像密度の累積値とを共通の変数に変換し、予め定められた条件に応じて、共通の変数に変換された駆動時間又は像密度の累積値とを切り替えて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トナー残量検出装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記画像形成装置では、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジ内のトナー残量を予測して、トナーカートリッジ内のトナー残量が空状態に近くなると、トナーカートリッジの交換メッセージ等をユーザーインターフェイスやプリンタドライバに表示するように構成されている。
【０００３】
その際、上記トナーカートリッジ内のトナー残量を検出する技術としては、例えば、特許平７−１７５３６８号公報や特開２００８−７０７９６号公報等に開示されたものが既に提案されている。
【０００４】
上記特許平７−１７５３６８号公報に係る画像記録装置は、貯留容器に貯留された現像剤を使用して画像の記録を行うものであり、かつ前記貯留容器へは前記現像剤を一定の補給量ごと補給可能である画像記録装置において、記録画像の黒画素の数をカウントする黒画素カウント手段と、前記貯留容器への現像剤の補給がなされたことを検出する補給検出手段と、前記黒画素カウント手段のカウント値および前記補給検出手段の検出結果に基づいて前記貯留容器での前記現像剤の残量を監視し、前記現像剤の残量に応じた所定の処理を行うトナー残量監視処理手段とを具備するように構成したものである。
【０００５】
また、上記特開２００８−７０７９６号公報に係るトナー消費量演算装置は、トナーを用いて画像を形成し、第１の像担持体を有する画像形成装置において、所定の単位で前記画像を形成した際に消費されるトナー消費量を求めるトナー消費量演算装置であって、
当該画像形成装置の本体内部の温湿度を検出する温湿度センサと、
前記第１の像担持体又は該第１の像担持体から画像が転写される第２の像担持体の上に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記第１の像担持体の累積回転数をカウントするカウンタと、
トナー消費量算出に関連する、トナー消費量導出用情報を有する関連情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記関連情報を用いて前記画像形成装置の画像形成時におけるトナー消費量を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出した前記トナー消費量の累積値を演算する演算手段と、
前記トナー消費量の累積値が所定値以上か否かを判定する判定手段とを備え、
前記温湿度センサの検知結果と、前記濃度検出手段の検出結果と、前記演算手段で検出した前記第１の像担持体の累積回転数のカウント値を踏まえて、前記関連情報の中から最適なトナー消費量導出用情報を選択して前記トナー消費量の算出に用いるように構成したものである。
【０００６】
このように、トナーカートリッジ内のトナー残量を検出する技術としては、大別して、記録画像の画素数をカウントするピクセルカウンタのカウント値を用いる手段と、トナーを供給するトナーディスペンスモーターのディスペンスレートを用いる手段とに分けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許平７−１７５３６８号公報
【特許文献２】特開２００８−７０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、この発明が解決しようとする課題は、温湿度などの環境外乱や、かぶりや画像濃度変動などの影響を受け難く、トナー収容容器内のトナー残量を精度良く検出することが可能なトナー残量検出装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、請求項１に記載された発明は、トナー収容容器から現像装置へトナーを供給するトナー供給手段の駆動時間を累積して検出する駆動時間検出手段と、
前記現像装置によって現像される画像の像密度を累積して検出する像密度検出手段と、
前記駆動時間検出手段によって検出された累積駆動時間と、前記像密度検出手段によって検出された像密度の累積値とを共通の変数に変換し、予め定められた条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の少なくとも一方の値を用いて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段とを備えたことを特徴とするトナー残量検出装置である。
【００１０】
また、請求項２に記載された発明は、前記トナー残量検出手段は、画像の像密度又は環境条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間又は像密度の累積値の一方の値を用いて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１１】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記トナー残量検出手段は、画像の像密度に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１２】
又、請求項４に記載された発明は、前記トナー残量検出手段は、環境条件に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１３】
更に、請求項５に記載された発明は、前記トナー残量検出手段は、画像の像密度及び環境条件の双方に基づいて、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定し、当該決定された寄与率に応じて共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値を考慮して、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１４】
また、請求項６に記載された発明は、前記トナー残量検出手段は、画像の像密度及び環境条件の双方に基づいて、テーブルを参照することにより、前記共通の変数に変換された累積駆動時間及び像密度の累積値の寄与率を決定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。
【００１５】
さらに、請求項７に記載された発明は、回転駆動される像担持体と、
前記像担持体の表面に画像露光を施して静電潜像を形成する画像露光手段と、
前記像担持体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
前記現像装置に供給するトナーを収容したトナー収容容器と、
前記トナー収容容器から現像装置へトナーを供給するトナー供給手段と、
前記トナー供給手段の駆動時間を累積して検出する駆動時間検出手段と、
前記現像装置によって現像される画像の像密度を累積して検出する像密度検出手段と、
前記駆動時間検出手段によって検出された駆動時間と、前記像密度検出手段によって検出された像密度の累積値とを共通の変数に変換し、予め定められた条件に応じて、共通の変数に変換された駆動時間又は像密度の累積値とを切り替えて、前記トナー収容容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、温湿度などの環境外乱や、かぶりや画像濃度変動などの影響を受け難く、トナー収容容器内のトナー残量を精度良く検出することが可能となる。
【００１７】
また、請求項２に記載された発明によれば、画像の像密度や環境条件を考慮して、トナー残量を検出することができる。
【００１８】
さらに、請求項３に記載された発明によれば、累積駆動時間及び像密度の累積値の双方を考慮して、トナー残量を検出することができる。
【００１９】
又、請求項４に記載された発明によれば、環境条件が変動した場合であっても、累積駆動時間及び像密度の累積値の双方を考慮して、トナー残量を検出することができる。
【００２０】
更に、請求項５に記載された発明によれば、画像の像密度及び環境条件の双方が変動した場合であっても、累積駆動時間及び像密度の累積値の双方を考慮して、トナー残量を検出することができる。
【００２１】
また、請求項６に記載された発明によれば、画像の像密度及び環境条件の双方を任意に設定することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、温湿度などの環境外乱や、かぶりや画像濃度変動などの影響を受け難く、トナー収容容器内のトナー残量を精度良く検出することができ、トナーの残量不足等によって画像形成装置が使用不可能となるのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４はこの発明の実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は低エリアカバレッジ時における像密度の累積値によるトナー残量の予測結果を示すグラフである。
【図６】図６はこの発明の実施の形態２に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は像密度の累積値による寄与率を示すグラフである。
【図８】図８はこの発明の実施の形態３に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は累積駆動時間による寄与率を示すグラフである。
【図１０】図１０は累積駆動時間によるトナー残量の予測値を示すグラフである。
【図１１】図１１は像密度の累積値によるトナー残量の予測値を示すグラフである。
【図１２】図１２はこの発明の実施の形態４に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１３はこの発明の実施の形態５に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１４】図１４はこの発明の実施の形態５に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１５はこの発明の実施の形態５に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置で使用されるテーブルを示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示すものである。このカラー画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２から送られてくる画像データをプリントするプリンターとしての機能以外に、画像読取装置３によって読み取られた図示しない原稿の画像を複写したり画像情報を送受信する複写機並びにファクシミリとしても機能するように構成されている。
【００２６】
カラー画像形成装置１の内部には、図２に示すように、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２や画像読取装置３から送られてくる画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理を施す画像処理部４が配設されているとともに、当該画像処理部４で画像処理が施された画像信号に基づいてカラー画像の形成動作を制御する制御部５が配設されている。
【００２７】
そして、上記の如く画像処理部４で予め定められた画像処理が施された画像信号は、同じく画像処理部４によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像信号に変換され、次に述べるように、カラー画像形成装置１の内部に設けられた画像出力部６によってフルカラー画像やモノクロ画像として出力される。
【００２８】
上記画像処理部４によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像信号に変換された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの画像露光装置８に送られ、これらの画像露光装置８では、対応する色の画像信号に応じてＬＥＤ発光素子アレイから出射される光によって画像露光が行われる。
【００２９】
上記カラー画像形成装置１の本体１００内部には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット（画像形成部）７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット７Ｙが相対的に高く、最終色の黒（Ｋ）の画像形成ユニット７Ｋが相対的に低くなるように、水平方向に対して予め定められた角度だけ傾斜した状態で一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。
【００３０】
このように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを、予め定められた角度だけ傾斜した状態で配置することにより、これら４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを水平に配置した場合に比較して、画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ間の距離を短く設定することができ、カラー画像形成装置１の幅を小さくして小型化が可能となる。
【００３１】
これらの４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、基本的に、形成する画像の色以外は同様に構成されており、図２に示すように、大別して、図示しない駆動手段により矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１１と、当該感光体ドラム１０の表面に予め定められた色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドからなる画像露光装置８と、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を予め定められた色のトナーで現像する現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面を清掃するクリーニング装置１３とから構成されている。
【００３２】
上記感光体ドラム１０としては、例えば、直径３０ｍｍのドラム状に形成され、表面に有機光導電体を被覆したものが用いられ、図示しない駆動モーターにより矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される。
【００３３】
また、上記帯電ロール１１としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂やゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール１１の芯金には、予め定められた帯電バイアスが印加される。
【００３４】
上記画像露光装置８は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ毎にそれぞれ個別に配置されており、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに設けられた画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子を予め定められた画素密度（例えば、６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ）で感光体ドラム１０の軸方向に沿って直線状に配置したＬＥＤ発光素子アレイと、当該ＬＥＤ発光素子アレイの各ＬＥＤ発光素子から出射された光を感光体ドラム１０上にスポット状に結像するセルフォックレンズ（商品名）アレイとを備えたものが用いられる。また、上記画像露光装置８は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１０上に画像を走査露光するように構成されている。
【００３５】
なお、上記画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子アレイからなるものに限らず、レーザービームを各感光体ドラム１０の軸方向に沿って偏向走査するものなどを用いても勿論良い。この場合には、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対して１つの画像露光装置８が配設される。
【００３６】
上記画像処理部４からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに個別に設けられた画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに、対応する色の画像信号が順次出力され、これらの画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋから画像信号に応じて出射された光束は、対応する感光体ドラム１０の表面に走査露光され、画像信号に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。
【００３７】
上記各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの上方にわたって傾斜した状態で配置された無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト１４上に、４つの一次転写ロール１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによって順次多重に一次転写される。
【００３８】
この中間転写ベルト１４は、複数のロールによって張架された無端状ベルト部材であって、当該ベルト部材の下辺走行領域が、その走行方向に沿った下流側が相対的に低く、且つ上流側が相対的に高くなるように、水平方向に対して傾斜した状態で配置されている。
【００３９】
即ち、上記中間転写ベルト１４は、図２に示すように、駆動ロール１６と、背面支持ロール１７と、張力付与ロール１８と、従動ロール１９との間に一定の張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた駆動モーターによって回転駆動される駆動ロール１６により、矢印Ｂ方向に沿って予め定められた速度で循環移動する。上記中間転写ベルト１４としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを無端ベルト状に形成したものが用いられる。上記中間転写ベルト１４は、その下辺走行領域において、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに接触するように配置されている。
【００４０】
また、上記中間転写ベルト１４には、図２に示すように、当該中間転写ベルト１４の上部走行領域の一端部に配置され、中間転写ベルト１４上に一次転写されたトナー像を記録媒体２１上に二次転写する二次転写手段としての二次転写ロール２０が、背面支持ロール１７によって張架された中間転写ベルト１４の表面に当接するように配置されている。
【００４１】
上記中間転写ベルト１４上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、背面支持ロール１７に中間転写ベルト１４を介して圧接する二次転写ロール２０によって、記録媒体としての記録用紙２１上に静電気力で二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、鉛直方向の上方に位置する定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２０は、背面支持ロール１７の側方に圧接しており、鉛直方向の下方から上方に搬送される記録用紙２１上に、各色のトナー像を一括して二次転写するようになっている。
【００４２】
上記二次転写ロール２０としては、例えば、ステンレス等の金属からなる芯金の外周に、導電剤を添加したゴム材料等の導電性弾性体からなる弾性体層を予め定められた厚さに被覆したものが用いられる。
【００４３】
そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール２２によって装置本体１００の上端部に設けられた排出トレイ２３上に画像面を下にした状態で排出される。
【００４４】
上記記録用紙２１は、図２に示すように、装置本体１００内の底部に配置された給紙トレイ２４から予め定められたサイズ及び材質のものが、給紙ロール２５及び用紙分離搬送用のロール２６により一枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール２７まで一旦搬送されて停止される。そして、上記給紙トレイ２４から供給された記録用紙２１は、予め定められたタイミングで回転するレジストロール２７によって中間転写ベルト１４の二次転写位置へ送出される。上記記録用紙２１としては、普通紙以外にも、表面又は表裏両面にコーティング処理が施されたコート紙等の厚紙なども供給可能となっており、コート紙からなる記録用紙２１には、写真画像なども出力される。
【００４５】
トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１４の表面は、ベルトクリーニング装置２８によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備える。尚、図２中、２９は、カラー画像形成装置１の各部に電力を供給する電力供給部を示している。
【００４６】
この実施の形態では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対応する色の少なくともトナーを供給するトナー収容容器としてのトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを備えている。これらのトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋには、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー又はトナーとキャリアとからなる現像剤が収容されている。
【００４７】
そして、これらのトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋからは、予め定められたタイミングでトナー供給手段としてのディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋを回転駆動することによって、図示しないトナー搬送部材を介して対応する現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対応する色のトナー又はトナーとキャリアとからなる現像剤が供給される。
【００４８】
図１はこの実施の形態１に係るトナー残量検出装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【００４９】
図１において、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニットを示すものであり、これらの各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋには、画像処理部４からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像信号１０１が入力されており、各画像信号１０１に応じて各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの画像露光装置８によって画像露光が施される。また、上記各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋには、画像露光装置８に入力される画像信号１０１の画素数を累積的に計数する画素数カウンタ（ＩＣＤＣ）１０２が設けられている。上記画像処理部４は、記録用紙２１の１ページ毎に画像信号を展開する図示しないページメモリを備えており、１ページにおける画像信号の面積率である像密度（エリアカバレッジ）が画像処理部４によって求められる。この画素数カウンタ１０２は、画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ側ではなく、画像処理部に設けるように構成しても良い。
【００５０】
また、５は演算機能を備えたトナー残量検出手段としても機能する制御部を示しており、この制御部５には、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの駆動時間を個別に累積的に計数するディスペンスカウンタ（Ｄｉｓｐ）１０３からの信号が入力されているとともに、カラー画像形成装置本体１００内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する環境センサ１０４からの検知信号が入力されている。
【００５１】
以上の構成において、この実施の形態に係るトナー残量検出装置を適用したカラー画像形成装置では、次のようにして、温湿度などの環境外乱や、かぶりや画像濃度変動などの影響を受け難く、トナー収容容器内のトナー残量を精度良く検出することが可能となっている。
【００５２】
すなわち、この実施の形態では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに個別設けられた画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに対して、画像処理部４から対応する色の画像信号１０１が出力され、これらの画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋでは、感光体ドラム１０の表面に画像信号１０１に応じた画像露光が施されて静電潜像が形成されるとともに、当該感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１２によって顕像化されてトナー像となる。上記イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１４上に順次多重に一次転写された後、当該中間転写ベルト１４から記録用紙２１上に一括して二次転写されて、定着装置３０によって定着処理を受けて、排出トレイ２３上に排出される。
【００５３】
その際、上記イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの現像装置１２では、感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像を現像する際にトナーが徐々に消費される。
【００５４】
この実施の形態では、各現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋで感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を現像するために消費されたトナー量が制御部５によって検出され、当該消費されたトナー量が累積的に求められ、予め定められた枚数の記録用紙２１に画像を形成する毎など、予め定められたタイミングで現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ内のトナー消費量に応じて、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋが駆動され、対応するトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから対応する色のトナーが現像装置１２に補給される。
【００５５】
また、上記の如くトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにトナーを補給する動作に伴って、次のようにして、当該トナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ内のトナー残量が予測されて検出される。そして、上記制御部５は、いずれかのトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ内のトナー残量が予め定められた量（例えば、２５０ｇ）に達したことを判別すると、対応するトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ内のトナー残量が空に近い状態の手前の状態であるプレニアエンプティ状態であることをユーザーに通知し、トナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ内のトナー残量が更に減少して空に近い状態である、例えば、画像濃度が３０％程度の画像をＡ４サイズで５０枚程度形成することが可能なトナー残量に達したことを判別すると、ニアエンプティ状態であることをユーザーに通知し、更にトナーカートリッジ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ内のトナー残量が更に減少して空状態となると、カラー画像形成装置を強制的に停止させるように制御する。
【００５６】
上記カラー画像形成装置の制御部５では、図１に示すように、画像処理部４から画像露光装置８に出力される画像信号１０１に基づいて、図３及び図４に示すように、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの現像装置１２で現像される画像のエリアカバレッジ（像密度の累積値）が、５％以上かつ２０％以下か、又は環境センサ１０２からの検知信号に基づいて、温湿度が予め定められた下限値以上かつ下限値以下か否かが判別される（ステップ１０１）。
【００５７】
そして、制御部５は、画像のエリアカバレッジが、図３に示すように、５％以上かつ２０％以下か、又は、図４に示すように、温湿度が予め定められた下限値以上かつ上限値以下でないと判別すると、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値である残量予測用＿ＩＣＤＣ値に変換係数＿ＩＣＤＣを乗算して残量予測値を求め（ステップ１０２）、この求められた残量予測値を残量予測用積算値に加算して、残量予測用積算値を求める（ステップ１０３）。この残量予測用積算値は、トナーカートリッジの使用を開始するか又は新しいものと交換した際に、初期値は０に設定され、求められる残量予測値を累積的に加算したものである。
【００５８】
ここで、変換係数＿ＩＣＤＣは、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための値である残量予測用＿ＩＣＤＣ値を、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの累積駆動時間に基づいてトナーの残量を予測するための値である残量予測用＿Ｄｉｓｐ値と共通の値である変数（パラメータ）に変換するための係数を意味している。
【００５９】
その後、制御部５は、求められた残量予測用積算値に基づいて、予め定められた残量判定処理を実行する（ステップ１０４）。この残量判定処理は、求められた残量予測用積算値に基づいて、当該残量予測用積算値をトナーカートリッジ内に初期的に収容されたトナー量から減算した値がプレニアエンプティ状態の値に達したか、ニアエンプティ状態の値に達したか、空状態に達したか否かを判定するとともに、対応するメッセージを図示しないユーザーインターフェイス等に表示することによって行われる。
【００６０】
一方、制御部５は、画像のエリアカバレッジが、図３に示すように、５％以上かつ２０％以下でないか、又は、図４に示すように、温湿度が予め定められた下限値以上かつ上限値以下であると判別すると、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの累積駆動時間に基づいてトナーの残量を予測するための値である残量予測用のＤｉｓｐ値に変換係数＿Ｄｉｓｐを乗算して残量予測値を求め（ステップ１０５）、この求められた残量予測値を残量予測用積算値に加算して、残量予測用積算値を求める（ステップ１０３）。その後、制御部５は、求められた残量予測用積算値に基づいて、予め定められた残量判定処理を実行する（ステップ１０４）。
【００６１】
このように、上記実施の形態１では、制御部５によって、画像のエリアカバレッジが、５％以上かつ２０％以下でないか、又は環境の温湿度が予め定められた下限値以上かつ上限値以下であると判別されると、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの累積駆動時間に基づいてトナーの残量を予測するための値である残量予測用のＤｉｓｐ値に変換係数＿Ｄｉｓｐを乗算して共通の値に変換された値に基づいて、トナーの残量予測積算値が求められる。
【００６２】
そのため、画像のエリアカバレッジが５％未満である場合のように、低エリアカバレッジの画像では、かぶり等の影響で検出された画素数の累積値以上にトナーが消費され、トナー残量を正確に予測することができない虞れがある場合には、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの累積駆動時間に基づいてトナーの残量を予測することで、トナー残量を正確に予測することが可能となる。
【００６３】
更に説明すると、例えば、画像のエリアカバレッジが１％の画像を連続してプリントした場合に、画素数の累積値に基づいて、トナーの残量を予測すると、図５に示すように、トナーカートリッジ内のトナー残量の予測値が、目標値に対して大きくずれてくることが判る。
【００６４】
これに対して、画像のエリアカバレッジが１％の画像を連続してプリントした場合に、ディスペンスモーター３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの累積駆動時間に基づいてトナーの残量を予測すると、図５に示すように、トナーカートリッジ内のトナー残量の予測値が、目標値に対して略近い値であることが判る。
【００６５】
また、上記実施の形態１では、制御部５によって、画像のエリアカバレッジが、５％以上かつ２０％以下であるか、又は環境の温湿度が予め定められた下限値以上かつ上限値以下でないと判別されると、画素数の累積値に基づいてトナーの残量を予測することで、画像密度の影響を受け難く、トナー残量を正確に予測することが可能となる。
【００６６】
実施の形態２
図６はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、エリアカバレッジの値に応じて、画素数の累積値による寄与率と、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率とを決定して、トナー残量を予測するように構成されている。
【００６７】
すなわち、上記実施の形態１では、画像のエリアカバレッジ、又は環境の温湿度に応じて、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間とを切り替えて使用するように構成した。
【００６８】
これに対して、この実施の形態２では、図６に示すように、制御部５によって、像密度（エリアカバレッジ）に応じて、画素数の累積値とディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率が計算される（ステップ２０１）。
【００６９】
ここで、寄与率は、例えば、図７に示すように、像密度が１％以上５％未満の場合には、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値の寄与率が１００％から０％まで直線状に変化するように設定される。
【００７０】
また、寄与率は、像密度が１％未満の場合には、画素数の累積値の寄与率が０％、像密度が１％以上５％未満の場合には、画素数の累積値の寄与率が０％から１００％に直線的に変化するように、像密度が５％以上２０％以下の場合には、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値の寄与率が１００％となるように、像密度が２０％を超える場合には、像密度が予め定められた基準値α（例えば、７０％程度に設定されるが、これ以外でも良い）までは、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値の寄与率が１００％から第１の寄与率β（２５〜５０％程度）となるように設定され、像密度が予め定められた基準値αを超える場合には、当該第１の寄与率βとなるように設定される。
【００７１】
次に、制御部５は、上記の如く求められた寄与率に応じて、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値に、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値を加算して残量予測値を演算する（ステップ２０２）。
【００７２】
そして、上記制御部５は、求められた残量予測値を残量予測用積算値に加算して、残量予測用積算値を求める（ステップ２０３）。その後、制御部５は、求められた残量予測用積算値に基づいて、予め定められた残量判定処理を実行する（ステップ２０４）。
【００７３】
このように、上記実施の形態２では、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を、像密度に応じて変更するように構成したので、実施の形態１と比較して、より実際に近いトナー残量の予測が可能となる。
【００７４】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７５】
実施の形態３
図８はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、実施の形態２がエリアカバレッジの値に応じて、画素数の累積値による寄与率と、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率とを決定しているのに対して、この実施の形態３では、環境条件に基づいて、画素数の累積値による寄与率と、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率とを決定して、トナー残量を予測するように構成されている。
【００７６】
すなわち、この実施の形態３では、図８に示すように、制御部５によって、環境条件に基づいて寄与率が計算される（ステップ３０１）。
【００７７】
ここで、寄与率は、例えば、図９に示すように、環境センサ１０４によって検出された湿度が正常湿度の上位値（例えば、５５％程度に設定されるが、これ以外でも良い）である、例えば５５％以下である場合には、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率が１００％に設定され、環境湿度が５５％を超えて予め定められた湿度上限値（例えば、７０％程度に設定されるが、これ以外でも良い）に達するまでは、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率が１００％から０％まで直線状に変化するように設定される。
【００７８】
また、寄与率は、環境湿度が予め定められた値（例えば、８０％）を超えた場合には、ディスペンスモーターの累積駆動時間による寄与率が０％となるように設定される。
【００７９】
次に、制御部５は、上記の如く求められた寄与率に応じて、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値に、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値を加算して残量予測値を演算する（ステップ３０２）。
【００８０】
そして、上記制御部５は、求められた残量予測値を残量予測用積算値に加算して、残量予測用積算値を求める（ステップ３０３）。その後、制御部４は、求められた残量予測用積算値に基づいて、予め定められた残量判定処理を実行する（ステップ３０４）。
【００８１】
このように、上記実施の形態３では、像密度に基づいてトナーの残量を予測するための画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を、環境条件に応じて変更するように構成したので、実施の形態１と比較して、環境条件が変動した場合であってもトナー残量の精度良い予測が可能となる。
【００８２】
更に説明すると、環境湿度が予め定められた値（例えば、８０％）を超えた場合には、ディスペンスモーターの累積駆動時間によってトナー残量を予測すると、図１０に示すように、トナー供給時にトナーの凝集等の影響によって、実際の目標値よりも多くのトナーが供給されてしまい、トナー残量を正確に予測することが困難となる。
【００８３】
これに対して、環境湿度が予め定められた値（例えば、８０％）を超えた場合であっても、画素数の累積値によってトナー残量を予測するによって、図１１に示すように、トナー残量を正確に予測することが可能となる。
【００８４】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００８５】
実施の形態４
図１２はこの発明の実施の形態４を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態４では、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方を考慮して、トナー残量を予測するように構成されている。
【００８６】
すなわち、この実施の形態４では、図１２に示すように、制御部５によって、像密度が１％以下か否かが判別され（ステップ４０１）、像密度が１％以下であると判別された場合には、湿度が正常湿度の上位値以下か否かが判別される（ステップ４０２）。、
【００８７】
そして、制御部５は、湿度が正常湿度の上位値以下であると判別すると、残量予測用＿Ｄｉｓｐ値に変換係数＿Ｄｉｓｐを乗算して残量予測値を求めた後（ステップ４０３）、当該残量予測値を残量予測用積算値に加算して残量予測用積算値を求める（ステップ４０４）。その後、制御部５は、求められた残量予測用積算値に基づいて、残量判定処理を実行し（ステップ４０５）、当該動作を終了する。
【００８８】
また、制御部５は、ステップ４０１において、像密度が１％を超えていると判別するか、又はステップ４０２において、湿度が正常湿度の上位値を超えていると判別すると、残量予測用＿ＩＣＤＣ値に変換係数＿ＩＣＤＣを乗算して残量予測値を求めた後（ステップ４０６）、当該残量予測値を残量予測用積算値に加算して残量予測用積算値を求める（ステップ４０４）。その後、制御部５は、求められた残量予測用積算値に基づいて、残量判定処理を実行し（ステップ４０５）、当該動作を終了する。
【００８９】
このように、上記実施の形態４では、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方を考慮して、トナー残量を予測するので、より精度良くトナー残量を予測することができる。
【００９０】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００９１】
実施の形態５
図１３はこの発明の実施の形態５を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態５では、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方を考慮して、トナー残量を予測するにあたり、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を、参照テーブルを用いて決定するように構成されている。
【００９２】
すなわち、この実施の形態５では、図１３に示すように、制御部５は、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方に応じて、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を決定する参照テーブル（ＬＵＴ）１１０を備えている。
制御部５は、図１４に示すように、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方に応じて、参照テーブル（ＬＵＴ）１１０を用いて、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を決定する（ステップ５０１）。
【００９３】
上記参照テーブル（ＬＵＴ）１１０は、図１５に示すように、縦の欄にエリアカバレッジの値が、横の欄に相対湿度が取られており、画素数カウンタと環境センサからの検知信号に基づいて、制御部５は、画素数の累積値の寄与率を決定する。
【００９４】
そして、制御部５は、上記の如く求められた寄与率に応じて、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値に、残量予測用＿ＩＣＤＣ値にＩＣＤＣ＿寄与率と変換係数を乗算した値を加算して残量予測値を演算する（ステップ５０２）。
【００９５】
そして、上記制御部５は、求められた残量予測値を残量予測用積算値に加算して、残量予測用積算値を求める（ステップ５０３）。その後、制御部４は、求められた残量予測用積算値に基づいて、予め定められた残量判定処理を実行する（ステップ５０４）。
【００９６】
このように、上記実施の形態５では、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方を考慮して、トナー残量を予測するにあたり、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を、参照テーブルを用いて決定することで、エリアカバレッジの値と、環境条件の双方を考慮して、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率を細かく設定することができ、トナー残量をより精度良く予測することができる。また、参照テーブルを書き替えるだけで種々の場合に対応することが可能となる。
【００９７】
なお、この場合、画素数の累積値と、ディスペンスモーターの累積駆動時間との寄与率の合計は、必ずしも１００％でなくともよく、実際に合致するように寄与率を設定すれば良い。
【００９８】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【符号の説明】
【００９９】
５：制御部、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ：イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成ユニット、８：画像露光装置、１０１：画像信号、１０２：画素数カウンタ、１０３：ディスペンスカウンタ、１０４：環境センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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