(57)【要約】      （修正有）【課題】商用電源から供給される電力を効率的に使用し、定着ローラの不均一な温度分布を防止することで、定着装置の高速な立ち上がりを実現することを目的とする。【解決手段】蓄電装置と接続された導電性部材４４を、定着ローラ４０の周方向において略対向する位置に配置し、蓄電装置及び商用電源を用いて定着ローラ４０に電力を供給することにより、定着ローラ４０を一様に発熱させることができるため、定着ローラ４０の高速な立ち上がりを実現することができる。【選択図】図３
2006091401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を記録媒体に定着させる現像剤定着装置において、
商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する第１の熱源と、
前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、
前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着部材と、
前記蓄電手段における少なくとも一方の電極と前記第１の熱源とを接続する複数の導電手段とを備えたことを特徴とする現像剤定着装置。
【請求項２】
前記導電手段は、前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ複数個ずつ設けられており、
前記第１の熱源における一端部に設けられた複数の導電手段は、前記蓄電手段における一方の電極と接続され、
前記第１の熱源における他端部に設けられた複数の導電手段は、前記蓄電手段における他方の電極と接続されていることを特徴とする請求項１記載の現像剤定着装置。
【請求項３】
前記第１の熱源における他端部に設けられた複数の導電手段は、それぞれ、前記第１の熱源における一端部に設けられた複数の導電手段に対して、当該第１の熱源の両端を結ぶ軸について線対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項２記載の現像剤定着装置。
【請求項４】
前記導電手段は、円筒形状とされる前記第１の熱源における両端部近傍の周方向全周に渡って接触されて設けられ、前記蓄電手段における少なくとも一方の電極と接続された導電性部材を有し、
前記導電性部材の電気抵抗値は、前記第１の熱源の電気抵抗値よりも低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項５】
前記導電手段は、前記第１の熱源における一端部近傍に設けられており、
前記第１の熱源は、導電性物質からなる少なくとも２層の導電層と、前記少なくとも２層の導電層のそれぞれの間に非導電性物質からなる絶縁層とを有し、
前記少なくとも２層の導電層は、前記第１の熱源における一端部近傍で接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項６】
前記第１の熱源は、導電性を有する回転可能な円筒形状のローラであり、
前記定着部材は、前記ローラの表面に設けられた弾性層であり、
当該現像剤定着装置は、前記弾性層を挟んで前記ローラと対向する位置に、当該ローラとの間に搬送された前記記録媒体を加圧する加圧ローラを備えることを特徴とする請求項１記載の現像剤定着装置。
【請求項７】
前記第１の熱源は、導電性を有する回転可能な円筒形状のローラであり、
前記定着部材は、前記ローラと支持ローラとに架設された無端ベルトであり、
当該現像剤定着装置は、前記無端ベルトを挟んで前記ローラ又は前記支持ローラと対向する位置に、当該ローラ又は当該支持ローラとの間に搬送された前記記録媒体を加圧する加圧ローラを備えることを特徴とする請求項１記載の現像剤定着装置。
【請求項８】
前記導電手段は、前記第１の熱源に対して離反可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項９】
前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項１０】
前記第２の熱源は、前記第１の熱源の内部に輻射エネルギーを供給して加熱するハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項１１】
現像剤を記録媒体に定着させる現像剤定着装置において、
商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する円筒形状の第１の熱源と、
前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、
前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ１個ずつ設けられ、前記蓄電手段における電極と前記第１の熱源とを接続する導電手段とを備え、
前記第１の熱源における他端部に設けられた導電手段は、前記第１の熱源における一端部に設けられた導電手段に対して、当該第１の熱源の周方向について略対向する位置に配置されていることを特徴とする現像剤定着装置。
【請求項１２】
前記導電手段は、前記第１の熱源に対して離反可能とされることを特徴とする請求項１１又は請求項１１記載の現像剤定着装置。
【請求項１３】
前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１２のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項１４】
前記第２の熱源は、前記第１の熱源の内部に輻射エネルギーを供給して加熱するハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のうちいずれか１項記載の現像剤定着装置。
【請求項１５】
記録媒体に対して画像を形成する画像形成装置において、
前記記録媒体に現像剤を付着して画像を現像する現像手段と、
現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備え、
前記定着手段は、
商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する第１の熱源と、
前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、
前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着部材と、
前記蓄電手段における少なくとも一方の電極と前記第１の熱源とを接続する複数の導電手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
記録媒体に対して画像を形成する画像形成装置において、
前記記録媒体に現像剤を付着して画像を現像する現像手段と、
現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備え、
前記定着手段は、
商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する円筒形状の第１の熱源と、
前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、
前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ１個ずつ設けられ、前記蓄電手段における電極と前記第１の熱源とを接続する導電手段とを有し、
前記第１の熱源における他端部に設けられた導電手段は、前記第１の熱源における一端部に設けられた導電手段に対して、当該第１の熱源の周方向について略対向する位置に配置されている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】
本発明は、現像剤を記録媒体に定着する現像剤定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写器、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置内部に設置されているトナー定着装置においては、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵する定着ローラと、定着ローラに加圧ローラを圧接した定着装置が多く用いられていた。この定着装置では、定着ローラを熱源として、定着ローラにサーミスタ等の温度検知手段が押圧され、この温度検知手段により、定着ローラの表面温度が検知される。電源回路は中央演算装置（ＣＰＵ）からの制御信号に従いトライアックで、商用電源からハロゲンヒータへの通電を制御し、ＣＰＵは温度検知手段からの温度検知信号によって定着ローラの表面温度が予め設定された温度になるように、制御信号を電源回路に出力する。画像形成装置内部の画像形成を行う現像装置において形成されたトナー画像が記録媒体に転写され、その後記録媒体は、定着ローラと加圧ローラのニップ部で狭持搬送されると共に、トナーが加熱溶解されて記録媒体に定着される。
【０００３】
また、近年の環境規制、環境保護意識の高まりから各種画像形成装置は、不使用時にはハロゲンヒータへの通電を遮断し、必要なときのみハロゲンヒータへの通電を行うことで消費電力の低下を図っている。しかし、一般的に画像形成装置では、画像形成時に定着ローラの表面温度が時間的に短い立ち上がりで一定の温度に達している必要があるが、このような省エネルギー設計が行われている画像形成装置では、１本又は複数本のハロゲンヒータに対して、同時に単相交流２００Ｖ程度の商用電源からの電力を供給しているので、定着装置を含む画像形成装置全体の電力に制限があり、ハロゲンヒータに投入する電力についても一定の制限が加わってしまう。この問題を解決する手段としては、定着ローラへの投入電力を商用電源から得られる電力以上にすることで高速な立ち上がりを実現することができる特許文献１が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７９６６公報
【０００５】
具体的に特許文献１では、商用電源から電力供給を受けることで発熱するハロゲンヒータと、充電器によって充電された電気二重層コンデンサから電力供給を受けることで発熱する定着ローラとを備えた定着装置が記載されている。
【０００６】
図１１は特許文献１において開示されている定着装置の斜視図である。定着ローラ１００は、鉄等で構成された導電層１０１の表面にシリコーンゴム等の弾性層１０２が形成され、定着ローラ１００内部に設置されたハロゲンヒータ１０３により加熱される。このときハロゲンヒータ１０３には図示せぬ商用電源から電力が供給される。また、導電層１０１の両端部近傍に、導電層１０１と接触又は離反可能な接点１０４を設けている。接点１０４は、前記商用電源と接続された充電器によって充電された電気二重層コンデンサからから電力供給を受けている。また、定着ローラ１００の下方には、定着ローラ１００と共に、トナーの付着した記録媒体を狭持搬送することが可能な加圧ローラ１０５を設けている。
【０００７】
定着装置が立ち上がるとき、導電層１０１が接点１０４から供給される電力によるジュール熱によって発熱されると同時に、ハロゲンヒータ１０３によって加熱される。このとき、導電層１０１と接点１０４の接触点においてスパークが発生しないよう、定着ローラ１００は停止している。以上の様な構成により、定着ローラ１００を、ハロゲンヒータ１０３からの熱で加熱すると共に、接点１０４から供給される電力によるジュール熱によって同時に発熱することで、定着装置の高速な立ち上がりを図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１において開示されている定着装置では、導電層１０１に電力を入出力する２つの接点が、定着ローラ１００の軸と平行な位置に配置されていると共に、加熱時には定着ローラは停止状態にあるため、図１１ｂにおいて示すような温度分布を示すこととなってしまう。このとき、濃色部は温度が高いものとし、薄色部は温度が低いもの（以下、図面に示す温度分布図において同様）とする。
【０００９】
通常、伝導性能を有する部材が電力を供給されたとき、電力は当該部材における電力の入力部と、出力部の最短経路において最大となる。すなわち、当該最短経路上に無い点においては、当該部材が発熱する程度の電力が十分に供給されにくくなってしまうため、図１１ｂに示すような温度分布になり、定着ローラ１００全体がトナーを記録媒体に定着することが可能な定着可能温度に達するまでに時間がかかってしまう。
【００１０】
そこで、本発明はこの様な実情に鑑みてなされたものであり、商用電源から供給される電力を効率的に使用し、定着ローラの不均一な温度分布を防止することで、定着装置の高速な立ち上がりを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る定着装置は、商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する第１の熱源と、前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着部材と、前記蓄電手段における少なくとも一方の電極と前記第１の熱源とを接続する複数の導電手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、商用電源から電力を蓄電手段に蓄電し、蓄電した電力を用いて定着手段に電力を供給することができる。
【００１３】
同様に、定着手段に対して電力を入力する導電手段と電力を出力する導電手段を複数設けることによって、蓄電手段に蓄えられた電力を効率良く放出することができると共に、定着手段を一様に発熱させることができる。すなわち、定着手段の加熱速度を向上させ、定着装置の立ち上がり時間が短縮される。
【００１４】
また、本発明に係る導電手段は、前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ複数個ずつ設けられており、前記第１の熱源における一端部に設けられた複数の導電手段は、前記蓄電手段における一方の電極と接続され、前記第１の熱源における他端部に設けられた複数の導電手段は、前記蓄電手段における他方の電極と接続されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、蓄電手段の一方の電極から導電手段を介して第一の熱源に入力された電力は、蓄電手段の他方の電極に接続されている導電手段まで到達するための最短経路において最も多く流れるため、第一の熱源内部の電力が通過する経路を第一の熱源の断面方向に複数本形成することができる。すなわち、第一の熱源の発熱を高速化することができる。
【００１６】
また、本発明に係る定着装置は、商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する円筒形状の第１の熱源と、前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段と、前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ１個ずつ設けられ、前記蓄電手段における電極と前記第１の熱源とを接続する導電手段とを備え、前記第１の熱源における他端部に設けられた導電手段は、前記第１の熱源における一端部に設けられた導電手段に対して、当該第１の熱源の周方向について略対向する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、蓄電手段の一方の電極から導電手段を介して第一の熱源に入力された電力が、蓄電手段の他方の電極に接続されている導電手段まで到達するための最短経路を、２個の導電手段を第一の熱源の軸と平行な直線上に配置した場合における最短経路と比較して、長くすることができる。また、第一の熱源内部の電力が通過する経路を第一の熱源の断面方向に複数本形成することができる。すなわち、部材数を減らすことができると共に、第一の熱源の発熱を高速化することができる。
【００１８】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記記録媒体に現像剤を付着して画像を現像する現像手段と、現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備え、前記定着手段は、商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する第１の熱源と、前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着部材と、前記蓄電手段における少なくとも一方の電極と前記第１の熱源とを接続する複数の導電手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、蓄電手段の一方の電極から導電手段を介して第一の熱源に入力された電力は、蓄電手段の他方の電極に接続されている導電手段まで到達するための最短経路において最も多く流れるため、第一の熱源内部の電力が通過する経路を第一の熱源の断面方向に複数本形成することができる。第一の熱源の発熱を高速化することができる。
【００２０】
同様に、画像形成装置により記録媒体上に形成される画像の品質を低下させることなく、高速な画像形成を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記記録媒体に現像剤を付着して画像を現像する現像手段と、現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備え、前記定着手段は、商用電源から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から供給された電力によって発熱する円筒形状の第１の熱源と、前記第１の熱源の内部に設けられ、前記商用電源から供給された電力によって発熱する第２の熱源と、前記第１の熱源の表面に接触させて設けられ、前記第１の熱源及び前記第２の熱源による発熱によって前記現像剤を前記記録媒体に定着させる定着手段と、前記第１の熱源における両端部近傍にそれぞれ１個ずつ設けられ、前記蓄電手段における電極と前記第１の熱源とを接続する導電手段とを有し、前記第１の熱源における他端部に設けられた導電手段は、前記第１の熱源における一端部に設けられた導電手段に対して、当該第１の熱源の周方向について略対向する位置に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、蓄電手段の一方の電極から導電手段を介して第一の熱源に入力された電力が、蓄電手段の他方の電極に接続されている導電手段まで到達するための最短経路を、２個の導電手段を第一の熱源の軸と平行な直線上に配置した場合における最短経路と比較して、長くすることができる。また、第一の熱源内部の電力が通過する経路を第一の熱源の断面方向に複数本形成することができる。すなわち、部材数を減らすことができると共に、第一の熱源の発熱を高速化することができる。
【００２３】
同様に、画像形成装置により記録媒体上に形成される画像の品質を低下させることなく、高速な画像形成を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上述した様に、蓄電手段から第一の熱源に、複数の導電手段を用いて電力を供給することで、定着手段を一様に発熱させることができるため、定着手段の高速な立ち上がりを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、第一の実施の形態として示す定着装置７を有する画像形成装置１の断面図である。
【００２７】
第一の実施の形態において用いる画像形成装置１は、それぞれ異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーを用いてそれぞれの画像を現像する現像器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、静電気力によって記録媒体１３を吸着して矢印１４方向に搬送する搬送ベルト１２と、搬送ベルト１２を帯電させて記録媒体１３を搬送ベルト１２に吸着させる吸着ローラ１４、１４ｂと、図示せぬ駆動手段によって回転駆動し、搬送ベルト１２を矢印１５方向に回転させる駆動用ローラ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、現像器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄによって記録媒体１３に付着されたトナーを熱を用いて定着させる定着装置７により構成されている。以下、４個の現像器２０ａ〜２０ｄについては特に区別しない場合には、現像器２０と総称するものとする。
【００２８】
図２は、現像器２０の断面図である。
【００２９】
現像器２０は、記録媒体１３に付着させるトナー画像が形成される感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１を帯電させる帯電ローラ２２と、感光体ドラム２１の帯電部にトナーを付着させる現像ローラ２３と、現像ローラ２３にトナーを供給する供給ローラ２４と、現像器２０を上下に移動させるリフトアップ手段２５と、感光体ドラム２１を露光する印字ヘッド２６と、トナーを収容する現像剤収容室２７とによって構成されている。
【００３０】
また、現像器２０の下方には、搬送ベルト１２を挟んで感光体ドラム２１と対向する位置に、感光体ドラム２１と極性が逆の電圧を印加される転写ローラ２８と、転写ローラ２８のインピーダンスを測定し、制御するインピーダンス測定部２９が設置されている。
【００３１】
また、詳細は後述するが、定着装置７は定着ローラ４０と、トナーの付着した記録媒体１３を狭持搬送可能な、加圧ローラ４５とによって構成されている。
【００３２】
図示せぬ画像処理装置から画像情報を受信すると、画像形成装置１は、やはり図示せぬ記録媒体１３を供給する供給手段によって、記録媒体１３を吸着ローラ１４ａ、１４ｂに供給する。これと同時に、画像形成装置１は、受信した画像情報において使用されている色と、使用されていない色を判断し、当該判断に基づいて各現像器２０に設置されているリフトアップ手段２５を可動させる。
【００３３】
このとき、当該画像情報において使用されている色を実装している現像器２０に設置されているリフトアップ手段２５は、当該現像器２０内部の感光体ドラム２１を搬送ベルト１２に接触させ、固定する。また、当該画像情報において使用されていない色を実装している現像器２０に設置されているリフトアップ手段２５は、当該現像器２０内部の感光体ドラム２１を搬送ベルト１２から上方へ離反させ、固定する。このとき、画像形成装置１は、上方に固定された現像器２０への電力供給を停止させる。
【００３４】
この場合において、例えばブラックのみを用いて印刷を行う際、ブラックのトナーを実装している現像器２０のみを下方に固定し、使用しないイエロー、シアン、マゼンダのトナーを実装している現像器を上方に固定することで、搬送ベルト１２の回転駆動の負荷を軽減し、画像形成装置１の印刷動作を高速化することができる。
【００３５】
詳細な説明については後述するが、このとき、定着装置７は定着ローラ４０の表面温度を定着可能温度まで上昇する様に制御し、定着ローラ４０を回転する動作を開始する。
【００３６】
リフトアップ手段２５によって、現像器２０が印刷可能な状態に配置された後、画像形成装置１は、図示せぬ駆動手段を用いて駆動用ローラ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを回転させることによって搬送ベルト１２を矢印１５方向に回転させると共に、吸着ローラ６ａ、６ｂを用いて記録媒体１３を搬送ベルト１２上に吸着させる。搬送ベルト１２上の記録媒体１３は、静電気力によって搬送ベルト１２上に吸着され、リフトアップ手段２５によって搬送ベルト１２に接触させられている現像器２０の下まで搬送される。
【００３７】
下方に固定された現像器２０は、印字ヘッド２６及び帯電ローラ２２によって感光体ドラム２１を露光して帯電させ、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。そして、画像形成装置１は、現像剤収容室２７内に収容されたトナーをその静電潜像に帯電させて付着させ、搬送ベルト１２によって搬送されてきた記録媒体１３に付着させる。
【００３８】
例えば、現像器２０は、帯電ローラ２２によって感光体ドラム２１を−６００Ｖの負電圧に帯電させる。その後、負電圧を帯電している感光体ドラム２１は、印字ヘッド２６によってトナーを付着させる部分のみを露光され、当該部分の電位は−１００Ｖにされることによって表面に静電画像が形成される。
【００３９】
このとき、現像剤収容体８内のトナーは、供給ローラ２４によって現像ローラ２３に供給されると共に、−２００Ｖに帯電される。帯電されたトナーは、現像ローラ２３によって感光体ドラム２１上に搬送され、感光体ドラム２１上に形成された静電画像上に静電気力によって付着する。
【００４０】
記録媒体１３が、搬送ベルト１２によって現像器の下に搬送されてくるタイミングで感光体ドラム２１上に付着したトナーが、感光体ドラム２１の回転に伴って搬送され、記録媒体１３上に転写される。このとき、感光体ドラム２１と記録媒体１３を介して存在する転写ローラ２８は、インピーダンス測定部２９によって測定されたインピーダンスに応じた電圧が印加されている。
【００４１】
画像形成装置１が図示せぬ外部装置から印刷の指令が送信され、画像情報を受信した際にインピーダンス測定部２９は、転写ローラ２８のインピーダンスに応じて転写時の転写電圧を変更する。例えば、転写ローラ２８のインピーダンスが１０ＭΩ程度である場合、転写電圧は＋１５００Ｖとし、転写ローラ２８のインピーダンスが１０ＭΩよりも高い場合、転写電圧を＋２０００Ｖとし、転写ローラ２８のインピーダンスが１０ＭΩよりも低い場合、転写電圧を＋１０００Ｖという様に転写ローラ２８の電圧を変更、制御する。このとき、転写ローラ２８に与えられる電圧は、感光体ドラム２１とは極性を逆にした電位である必要がある。
【００４２】
上述した様に、転写ローラ２８は、感光体ドラム２１とは極性を逆にした電位を与えられているため、帯電したトナーは、静電気力によって感光体ドラム２１から離反し、記録媒体１３を介して存在する転写ローラ２８に付着しようとする。その結果、感光体ドラム２１上からは記録媒体１３上に転写される。
【００４３】
上述した動作を、記録媒体１３が下方に固定された現像器２０の下を、搬送ベルト１２によって搬送される度に繰り返すことで、記録媒体１３が現像器２０ａの下を通過し終えたときには、記録媒体１３の表面には受信した画像情報に基づく画像がトナーの付着によって形成されていることになる。
【００４４】
その後、トナーを付着した記録媒体１３は、搬送ベルト１２によって後述する定着装置７まで搬送され、表面温度が例えば１８０℃にまで加熱された定着ローラ４０と加圧ローラ４５とによる熱及び圧力によってトナーが定着させられ、図示せぬ排出手段によって、画像形成装置１外部に排出される。
【００４５】
図３（ａ）は定着装置７の斜視図である。
【００４６】
第一の実施の形態として示す定着ローラ４０は、円筒形状からなる鉄等の第一の熱源としての導電層４１の表面に、シリコーンゴム等の定着部材としての弾性層４２を形成したローラ状の部材を有する。また定着ローラ４０は、導電層４１に輻射エネルギーを供給して加熱する第二の熱源であるハロゲンヒータ４３を有している。
【００４７】
例えば、定着ローラ４０の軸方向の長さは３３０ｍｍ、外径３０ｍｍ、弾性層４２の厚みは１．２ｍｍ、導電層２０の厚みは０．８ｍｍである。また、導電層４１の軸方向における抵抗値は１Ω以下である。
【００４８】
また、導電層４１の露出した両端部には、導電手段としての導電性部材４４が定着ローラ４０の周方向において略対向する位置に２個ずつ設置されている。
【００４９】
図４は導電性部材４４と、導電層４１の接触部における構造図である。
【００５０】
図４（ａ）は導電層４１との接点を１点有する部材であり、図４（ｂ）は導電層４１との接点を２点有する部材である。なお、本発明に係る定着装置に使用する導電性部材４４は図４に示すいずれかの導電性部材４４で良く、また、接点の数は１点又は２点に限るものではなく、後述する蓄電装置と導電層４１を電気的に接続できるものであれば良い。
【００５１】
導電層４１の両端部近傍では、導電層４１が蓄電装置５１と導電性部材４４を介して接続されている。この場合において導電性部材４４は、導電層４１に対し離反可能であった方が良い。導電層４１と導電性部材４４が接触した状態で定着ローラ４０が定着作業を開始すると、定着ローラ４０の回転によりスパークが発生するためである。
【００５２】
定着ローラ４０は、記録媒体１３に対してジュール熱によって熱を加えると共に、その形状によって圧力を加えるものであるため、記録媒体１３と接触する部分に弾性層４２を形成することで、記録媒体１３の保護を図ると共に、帯電しているトナーが定着ローラ４０に付着することを防止することができる。
【００５３】
この場合において、弾性層４２は、導電層４１の外側表面全面に形成されておらず、導電層４１の外側表面の両端部近傍が露出していることで、導電層４２に対して、電力の入出力が可能な部分を確保することができる。
【００５４】
この様な定着ローラ４０は、図５に示すような電気回路に電気的に接続されている。
【００５５】
第一の実施の形態として示す定着装置７の電気回路は、画像形成装置１に電力を供給する商用電源５０と、電力を蓄電することができる、例えば電気二重層コンデンサ等の蓄電装置５１と、商用電源５０から供給された交流電力を直流電力に変換し、直流電力を蓄電装置５１に供給する充電器５２と、定着ローラ４０の表面温度を検知する温度センサ５４と、温度センサ５４によって検知された温度に基づき、スイッチ５５を端子Ｓ１又は端子Ｓ２に接続及び切替えの制御を行うＣＰＵ５６と、温度センサ５４によって検知された温度に基づき、ハロゲンヒータ４３への電力供給をＣＰＵ５６からの指令により制御する、例えばトライアック等のドライバ５７とによって構成されている。
【００５６】
このような定着装置７において、ＣＰＵ５６は、図示せぬ通知手段により、画像形成装置１に画像情報が送信されたことを通知されると、温度センサ５４によって定着ローラ４０の表面温度を検知する。温度センサ５４は、定着ローラ４０の表面温度を検知した後、検知した温度情報をＣＰＵ５６に送信する。定着ローラ４０の表面温度が定着可能温度よりも高い場合、ＣＰＵ５６は、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する指令を出し、ドライバ５７はハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する。このときスイッチ５５はＳ１に接続されており、導電層４１には電力が供給されていないものとする。
【００５７】
定着ローラ４０の表面温度が、定着可能温度よりも低く、且つ、定着可能温度との差が少ない場合、例えば３０℃未満の差である場合において、ＣＰＵ５６は、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する指令を出し、当該指令を受けたドライバ５７はハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する。このときハロゲンヒータ４３は、商用電源からの電力供給によってジュール熱を与えられ、定着ローラ４０はハロゲンヒータ４３の輻射熱によって定着可能温度まで加熱される。
【００５８】
また、定着ローラ４０の表面温度が、定着可能温度よりもかなり低い場合、例えば３０℃以上の差である場合、ＣＰＵ５６は、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する指令を出すと共に、スイッチ５５と端子Ｓ２を接続し、蓄電装置５１は、装置自身と接続されている導電層４１に電力を供給する。このとき導電層４１は導電性部材４４を通じて電力を供給され、ジュール熱を発生する。これにより、定着ローラ４０は、ハロゲンヒータ４３による輻射熱と、導電層４１によるジュール熱とによって、急速に加熱されると共に発熱され、表面温度が急速に定着可能温度まで到達する。
【００５９】
ＣＰＵ５６は、定着ローラ４０の表面温度が定着可能温度よりも高くなったことを、温度センサ５４によって検知したとき、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する指令を出し、ドライバ５７はハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する。同時にＣＰＵ５６は、スイッチ５５と端子Ｓ２との接続を端子Ｓ１に切り替えることで、商用電源５０と蓄電装置５１を、充電器５２を介して接続し、蓄電装置５１を充電する動作を制御する。
【００６０】
上述した方法で、ＣＰＵ５６の電力供給の制御により定着ローラ４０の表面温度を定着可能温度より高くした後、定着装置１は、導電性部材４４を、定着ローラ４０から離反し、定着ローラ４０は図示せぬ駆動源によって回転を開始する。静電気力によって記録媒体１３に付着しているトナーは、定着ローラ４０の表面の熱により溶解され、定着ローラ４０及び加圧ローラ４５の回転動作によって狭持搬送されることで記録媒体１３上に定着され、画像形成装置１は、図示せぬ外部装置から送信された画像情報に基づく画像を形成することができる。
【００６１】
図１１において示した従来技術を用いた場合における導電層４１の温度分布と、図３（ｂ）において示す定着ローラ１００の温度分布を比較すると、導電性部材４４が４つ設置されている。このため、温度分布が一様とり、従来技術よりも立ち上がり時間を短くすることができる。
【００６２】
また、本発明に係る定着装置７において、複数の導電性部材４４の内の一つが接触不良等を起こしても、接触不良を起こした導電性部材４４以外の導電性部材４４によって導電層４１を加熱することができるため、定着装置７の信頼性が高まる。
【００６３】
また、図４（ｂ）に示すように導電層４１と導電性部材４４の接点を複数設けることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、定着ローラ４０の表面温度が定着可能温度に達した後、ＣＰＵ５６が、スイッチ５５を端子Ｓ１との接続へ切り替えることで、加熱時は電力をハロゲンヒータ４３へ充分に供給でき、また加熱の後は、商用電源５０から供給される電力を蓄電装置５１へ供給することができ、次の発熱に備えられるため蓄電装置５１への電力供給を効率良く行うことができる。
【００６５】
次に、本発明に係る定着装置の第二の実施の形態について説明する。
【００６６】
図６は、第二の実施の形態として示す定着装置６０の斜視図である。
【００６７】
図５における定着装置６０内の電気回路の構成は第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。また、第二の実施の形態に係る定着装置６０を有する画像形成装置１の構成も、第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。第一の実施の形態とは定着装置の形状が異なるため、その点について詳細な説明をする。
【００６８】
第二の実施の形態として示す定着装置６０は、蓄電装置５１から電力を供給され発生するジュール熱によって加熱されると共に、ローラ内部に設置された第二の熱源としてのハロゲンヒータ４３から加熱される加熱ローラ６３と、内部は鉄等からなる芯金６４であって表面にシリコーンゴム等の弾性層６５を有する支持ローラ６６と、加熱ローラ６３と支持ローラ６６に架けられる共に、加熱ローラ６３の表面の熱を記録媒体に伝達することができる無端ベルトとしての加熱ベルト６７と、トナーの付着した記録媒体１３を、加熱ベルト６７と共に矢印Ａ方向に狭持搬送することが可能な鉄等からなる加圧ローラ６８と、加熱ベルト６７の表面温度を検知する温度センサ５４により構成されている。
【００６９】
加熱ローラ６３にジュール熱を発生させるための電力を供給する導電性部材４４は、第一の実施の形態と同様に、加熱ローラ６３の両端部近傍に、それぞれ２個設置されている。同様に、全ての導電性部材４４は、加熱ローラ６３に対して離反可能である。
【００７０】
加熱ベルト６７の表面温度が、定着可能温度よりも低く、且つ、定着可能温度との差が殆どない場合、例えば３０℃未満の差である場合において、ＣＰＵ５６は、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する指令を出し、当該指令を受けたドライバ５７はハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する。このときハロゲンヒータ４３は、商用電源からの電力供給によってジュール熱を発生する。これにより、加熱ベルト６７は、ハロゲンヒータ４３による輻射熱によって、急速に加熱され、表面温度が定着可能温度まで到達する。
【００７１】
また、加熱ベルト６７の表面温度が、定着可能温度よりもかなり低い場合、例えば差が３０℃以上である場合、ＣＰＵ５６は、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を開始する指令を出すと共に、スイッチ５５と端子Ｓ２を接続し、蓄電装置５１は、装置自身と接続されている加熱ローラ６３に電力を供給する。このとき加熱ローラ６３は導電性部材４４を通じて電力を供給される。電力が供給された加熱ローラ６３は供給された電力により発生するジュール熱を利用して加熱ベルト６７を定着可能温度まで加熱する。
【００７２】
ＣＰＵ５６は、加熱ベルト６７の表面温度が定着可能温度よりも高くなったことを、温度センサ５４によって検知したとき、ドライバ５７に対してハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する指令を出し、ドライバ５７はハロゲンヒータ４３への電力供給を停止する。同時にＣＰＵ５６は、スイッチ５５と端子Ｓ２との接続を端子Ｓ１に切り替えることで、商用電源５０と蓄電装置５１を、充電器５２を介して接続し、蓄電装置５１を充電する動作を制御する。
【００７３】
上述した方法で、ＣＰＵ５６の電力供給の制御により加熱ベルト６７の表面温度を定着可能温度より高くした後、定着装置６０は、導電性部材４４を、加熱ベルト６７から離反し、加熱ローラ６３は図示せぬ駆動源によって回転を開始する。静電気力によって記録媒体１３に付着しているトナーは、加熱ベルト６７の表面の熱により溶解され、加熱ベルト６７及び加圧ローラ６８の回転動作によって狭持搬送されることで記録媒体１３上に定着され、画像形成装置１は、図示せぬ外部装置から送信された画像情報に基づく画像を形成することができる。
【００７４】
本発明に係る定着装置の第二の実施の形態では、導電性部材４４と加熱ローラ６３の接点は４点設けられているため、加熱ローラ６３は図６ｂに示すような温度分布を示す。この場合において加熱ベルト６７の形状は、加熱ローラ６３の形状と比較して、伝熱性能が極めて高いため、加熱ベルト６７の表面温度は、加熱ローラ６３の外側表面の温度に近い温度を示すことになる。すなわち、加熱ベルト６７の温度は図１１において示した従来技術を用いた場合における定着ローラ１００の温度分布と比較すると、温度分布が一様となっているため、従来技術よりも、立ち上がり時間を短くすることができる。
【００７５】
また、導電性部材４４と加熱ローラ６３の接点が複数設けられているため、複数の導電性部材４４の内の一つが接触不良等を起こしても、接触不良を起こした導電性部材４４以外の導電性部材４４によって加熱ローラ６３を加熱することができるため、定着装置６０の信頼性が高まる。
【００７６】
また、図４（ｂ）に示す、接点を複数有する導電性部材４４を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
次に、本発明に係る定着装置の第三の実施の形態について説明する。
【００７８】
図７ａは、第三の実施の形態として示す定着装置７０の斜視図である。
【００７９】
第三の実施の形態も、定着装置７０内の電気回路の構成と、定着装置を有する画像形成装置１の構成は第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。第一の実施の形態とは導電性部材４４の配置する位置が異なるのでその点について詳細な説明をする。
【００８０】
図７ａに示す定着ローラ７１は、第一の熱源としての円筒形からなる鉄等の導電層７２の表面に、シリコーンゴム等の定着部材としての弾性層７３を形成し、内部に第二の熱源としてのハロゲンヒータ４３と、定着ローラ７１と共に矢印Ａ方向に記録媒体１３を狭持搬送することができる加圧ローラ７４を有している。
【００８１】
第三の実施の形態においては、蓄電装置５１の一方の電極から供給される電力を定着ローラ７１に入力する１個の導電性部材４４と、出力する１個の導電性部材４４を定着ローラ７１の両端部近傍にそれぞれ配置している。このとき、２個の導電性部材４４は、定着ローラ７１の周方向において、略対向する位置に設けられている。
【００８２】
上述した方法により記録媒体１３が、図示せぬ搬送ベルトにより矢印Ａ方向に搬送されてきた場合において、記録媒体１３は、定着ローラ７１と加圧ローラ７４によって狭持搬送され、第一の実施の形態に示す方法と同様の方法で記録媒体１３上に付着しているトナーが、熱及び圧力によって定着される。このとき、導電性部材４４より定着ローラ７１に電力が供給されると、導電層７２は、２個の導電性部材４４間の最短経路において最も高温となるため、図７ｂに示す様な温度分布を示す。
【００８３】
このとき電流の流れる最短経路は、図７ｂで図示する高温度部として示す経路と、図示せぬ裏面において示す同様の経路が存在する。すなわち、高温部分が２本存在するため従来技術に比べて温度分布が一様になり、定着装置の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００８４】
同様に、導電性部材の点数を減らすことにより、製造コストの低下を図ることができる。
【００８５】
次に、本発明に係る定着装置の第四の実施の形態について説明する。
【００８６】
図８は第四の実施の形態として示す、定着装置７０の斜視図である。
【００８７】
第四の実施の形態も、第三の実施の形態と同様に、定着装置７０内の電気回路の構成と、定着装置７０を有する画像形成装置１の構成は第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。第一の実施の形態とは導電性部材４４の配置する位置が異なるのでその点について詳細な説明をする。
【００８８】
図８に示す定着ローラ８１は、第一の熱源としての円筒形からなる鉄等の導電層８２の表面に、シリコーンゴム等の弾性層８３を形成し、内部に第二の熱源としてのハロゲンヒータ４３と、定着ローラ８１と共に矢印４方向に記録媒体１３を狭持搬送することができる加圧ローラ８４と、第一の実施の形態ないし第二の実施の形態において用いた導電性部材４４とは異なる形状を有する導電性部材としてのリング８５を有している。
【００８９】
リング８５は定着ローラ８３の導電層８２の両端部近傍に、導電層８２の周方向全面に接触する様に設置されている。
【００９０】
リング８５を形成する材料は、導電層８２に用いられている材料と比較して、抵抗値が十分に低いものを用いる。例えば、銀酸化カドミウム等の銀系合金等であることが好ましい。
【００９１】
また、リング状の部材を定着ローラに圧入するのではなく、導電層８２に用いられている材料と比較して、抵抗値が十分に低い材料を用いて、導電層８２上に鍍金を施すことも可能である。
【００９２】
リング８５の抵抗値を十分に低くすることによって、導電性部材４４からリング８５に入力される電力は、一端リング全体に行き渡ってから、導電層８２を流れる。上述した様に、電力は入力部と出力部の最短経路を最も多く流れる。入力部と出力部をリング型に形成し、導電層８２との接触面を増加させることで、最短経路を導電層８２上に連続的に形成することができる。すなわち、導電層８２全体に一様に電力が供給される。
【００９３】
この場合において、定着ローラ８２は、図８（ｂ）に図示する温度分布を示す。
【００９４】
リング８５と導電層８２の接触面を十分に確保すると共に、２つのリング８５間に均等に電力を供給することによって、径の大きい定着ローラ８１の導電層８２を十分に加熱することができる。定着ローラ８１の径を大きくすることによって、定着ローラ８１の表面に形成されている弾性層８３と、加圧ローラ８４の接触面を拡大できるため、画像形成装置１の印刷速度を高速化することができる。
【００９５】
この場合において、導電性部材４４を介さずに、リング８５と蓄電器５１を接続することも可能である。
【００９６】
次に、本発明に係る定着装置の第五の実施の形態について説明する。
【００９７】
図９（ａ）は第五の実施の形態として示す、定着装置９０の斜視図であり、図５は第五の実施の形態として示す定着装置の回路図である。
【００９８】
第五の実施の形態も、定着装置９０を有する画像形成装置１の構成は第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。第一の実施の形態とは導電性部材４４の配置する位置が異なるのでその点について詳細な説明をする。
【００９９】
定着ローラ９１は、第一の熱源としての鉄等の導電性部材４４からなる導電層９２と、シリコーンゴム等の絶縁部材からなる絶縁層９３と、第一の熱源としての鉄等の導電性部材からなる導電層９４と、シリコーンゴム等の絶縁部材からなる絶縁層９５により構成されている。
【０１００】
導電層９２及び導電層９４の同方向の端部には、それぞれ、導電層９２及び導電層９４の抵抗値よりも低い抵抗値の部材から形成されるリング９６及びリング９７が各導電層に圧入されている。また、各導電層におけるリングが圧入されていない端には、各導電層を電気的に接続可能なキャップ９８が設置されている。また、定着ローラ９１の内部には第二の熱源としてのハロゲンヒータ４３が配置されている。
【０１０１】
また、定着ローラ９１の下方には定着ローラ９１と共に矢印Ａ方向に記録媒体１３を狭持搬送することができる加圧ローラ９９が設置されている。
【０１０２】
図１０（ａ）において、キャップ９８の定着ローラ９１の軸方向断面斜視図を示す。また図１０（ｂ）において、キャップ９８の定着ローラ９１の軸方向構造図を示す。
【０１０３】
キャップ９８は、内径の大きさが導電層９４の外径と略同一の径を有する第一の円筒の一端に底面を形成し、第一の円筒内部に導電層９２の内径と略同一の外径を有し、且つ、第一の円筒と高さが略同一の第二の円筒を、第一の円筒と中心が重複する様に配置し、第一の円筒の底面の中心部を、第二の円筒の外径と同一の円形状で穿設することで形成されている。
【０１０４】
このとき、キャップ９８は、導電層９４より抵抗値が十分に低い部材であって、リング９６及びリング９７と同一の部材であることが好ましい。
【０１０５】
導電性部材４４が、蓄電装置５１から電力を供給されたとき、例えばリング９６が前記蓄電装置の入力側に、リング９７が出力側に接続されていると、リング９６に供給された電力は一端リング９６に行き渡り、その後、導電層９２内をキャップ９８へ流れる。キャップ９８は、前述した様に各導電層を電気的に接続しているため、電力はキャップ９８を通じてリング９７から出力される。このとき、第四の実施の形態と同様に、最短経路を導電層９２及び導電層９４上に連続的に形成することができる。
【０１０６】
この場合において定着ローラ９１は、図９ｂに図示する温度分布を示す。
【０１０７】
上述した様に、リング９６及びリング９７を定着ローラ９１の一端に設置することによって、図示せぬ蓄電装置からの配線を短くすることができると共に、組み立て工数を減らすことができる。
【０１０８】
同様にリング９６及びリング９７と導電層９２及び導電層９４の接触面を十分に確保すると共に、２つのリング間に均等に電力を供給することによって、径の大きい定着ローラ９１の導電層９１を十分に加熱することができる。定着ローラ９１の径を大きくすることによって、定着ローラ９１の表面に形成されている弾性層９５と、加圧ローラ９９の接触面を拡大できるため、画像形成装置１の印刷速度を高速化することができる。
【０１０９】
この場合において、導電性部材４４を介さずに、リング９６及びリング９７と蓄電器５１を接続することも可能である。
【０１１０】
なお、本発明はこの様な実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置の断面図である。
【図２】第一の実施の形態として示す画像形成装置内部の現像器の断面図である。
【図３】（ａ）第一の実施の形態として示す定着ローラの斜視図である。  （ｂ）第一の実施の形態として示す定着ローラの温度分布を示す図である。
【図４】導電性部材と導電層の接触部における構造図である。
【図５】第一の実施の形態として示す定着装置の回路図である。
【図６】（ａ）第二の実施の形態として示す定着装置の斜視図である。  （ｂ）第二の実施の形態として示す加熱ローラの温度分布を示す図である。
【図７】（ａ）第三の実施の形態として示す定着装置の斜視図である。  （ｂ）第三の実施の形態として示す定着ローラの温度分布を示す図である。
【図８】第四の実施の形態として示す定着装置の斜視図であり、（ｂ）は第四の実施の形態として示す定着ローラの温度分布を示す図である。
【図９】（ａ）第五の実施の形態として示す定着装置の斜視図である。  （ｂ）第五の実施の形態として示す定着ローラの温度分布を示す図である。
【図１０】第五の実施の形態において用いるキャップの、定着ローラの軸方向断面図である。
【図１１】（ａ）特許文献１に係る定着ローラの斜視図である。  （ｂ）特許文献１に係る定着ローラの温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  画像形成装置
７  定着装置
２０  現像器
４０  定着ローラ
４１  導電層
４３  ハロゲンヒータ
４４  導電性部材
４５  加圧ローラ
５１  蓄電装置
６０  定着装置
６３  加熱ローラ
６６  支持ローラ
６７  加熱ベルト
６８  加圧ローラ
７０  定着装置
７１  定着ローラ
７２  導電層
７４  定着ローラ
８０  定着装置
８１  定着ローラ
８２  導電層
８４  加圧ローラ
８５  リング
９０  定着装置
９１  定着ローラ
９２  導電層
９３  絶縁層
９４  導電層
９５  絶縁層
９６  リング
９７  リング
９８  キャップ
９９  加圧ローラ
【図１】
2006091401.tif 000003
【図２】
2006091401.tif 000004
【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】
2006091401.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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