(57)【要約】【課題】  ジャム処理後の再起動時における像担持体の帯電不良および帯電部材の汚れを防止し、異常画像の発生を抑制するとともに、像担持体の磨耗量を低減し、像担持体の長寿命化を図る。【解決手段】  帯電手段３と、現像手段５と、静電的クリーニング手段７と、保護膜形成手段４１、４２と、を備え、静電的クリーニング手段で除去した後に像担持体上に残留したトナーを、帯電部材を通過させてから現像手段で回収する画像形成装置において、画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、帯電バイアス電源２５、２６により帯電部材にトナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加した後、保護膜形成手段のみを稼動させる。【選択図】  図１
2005092146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体表面に対向配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段と、前記像担持体上の残留トナーを除去する静電的クリーニング手段と、前記像担持体に保護膜を形成する保護膜形成手段と、を備え、前記静電的クリーニング手段で除去した後に前記像担持体上に残留したトナーを、前記帯電部材を通過させてから前記現像手段で回収する画像形成装置において、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加して前記帯電部材と前記像担持体との間で放電させることにより前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス電源と、前記帯電バイアス電源を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、前記帯電バイアス電源により前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、前記像担持体表面に非接触かつ近接して対向配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段と、前記像担持体上の残留トナーを除去する静電的クリーニング手段と、像担持体に保護膜を形成する保護膜形成手段とを備え、、前記静電的クリーニング手段で除去した後に前記像担持体上に残留したトナーを、前記帯電部材を通過させてから前記現像手段で回収する画像形成装置において、
前記帯電部材に帯電バイアスを印加して前記帯電部材と前記像担持体との間で放電させることにより前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス電源と、前記帯電バイアス電源を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、前記帯電バイアス電源により前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加することを特徴とする画像形成方法及びそれを用いた画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の前記帯電部材は、軸部と、該軸部を被覆する本体部とから構成され、前記像担持体の画像形成領域外に対応する本体部外周にスペーサ部材を設けて、像担持体と帯電部材との間に間隙を形成することを特徴とする帯電部材。
【請求項４】
前記スペーサ部材は、収縮性を有することを特徴とする請求項３に記載の帯電部材。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の帯電部材を備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の前記静電的クリーニング手段を構成するクリーニング部材は、前記保護膜形成手段を兼ねたファーブラシであり、保護剤がファーブラシに接触するように設置され、
前記ファーブラシは、像担持体表面のクリーニングを行いながら保護剤を像担持体に供給することを特徴とするクリーニング手段。
【請求項７】
前記保護剤は、ブロック状に固形化されていることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング手段。
【請求項８】
前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックス成分を含有する静電潜像現像用のトナーであり、円形度が０．９６以上であ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。
【請求項９】
像担持体と請求項１から４に記載の帯電部材を、少なくとも一体に形成したことを特徴とする画像形成装置用のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真式画像形成装置に関し、詳しくは像担持体を帯電する帯電手段と、該帯電手段で帯電された像担持体に対して露光により静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段と、現像された像を転写する転写手段と、転写残トナーを回収するクリーニング手段を少なくとも備えた画像形成装置における異常処理（ジャム処理）方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置では、図１５に示すように像担持体１０２を帯電手段１０３によって一様に帯電してから、書き込み手段１０４により原稿反射光等の光学的な画像情報を照射して像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段１０５からのトナーによって現像してから、転写手段１０６によってトナー像を転写紙１０１上に転写してから、定着手段１１０によって定着することにより、画像形成を行う。トナー像転写後の像担持体面はクリーニング手段１０７によってクリーニングされ、残留トナー、紙粉等が除去される。その後、除電手段１０８によって像担持体表面は除電される。
最近では、帯電手段として、オゾン発生等の不具合の多いコロナ放電器に代えて、帯電ローラ方式が多用されている。ところで、帯電ローラの寿命は、トナーや紙紛等による帯電ローラ汚れによる影響を受ける。特に、帯電ローラの上流側に配置されたクリーニング手段としてブラシローラを用いた場合は、クリーニングブレードと比較してジャム等の異常時にトナーが帯電ローラまで到達する比率が大きくなる。ジャム等が発生して多量の未転写トナーをクリーニングする必要が生じた場合には、帯電ローラに対して、クリーニングし切れなかった多量の残留トナーが付着する虞があり、これが画質低下の原因となる。  従って、帯電ローラの寿命を延ばす為には、ジャム等の異常時処理を改善することが必要である。
加えて、帯電ローラに対して、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧（以後、重畳電圧、と呼ぶ）を印加した場合に特に像担持体の磨耗量が大きくなることが分っている。これに対して、保護膜形成手段を用いて像担持体に保護膜を塗布しておくと、帯電時の磨耗量が低減する。但し、ジャム等の異常時は、保護膜が剥ぎ取られ、像担持体の磨耗量が大きくなるため、保護膜による保護効果が低減する。
次に、従来の帯電手段、クリーニング手段、保護膜形成手段について夫々説明する。
［従来の帯電手段］
【０００３】
従来、像担持体に帯電を施し、その帯電範囲、帯電量を露光により選択的に消去あるいは減少させて、像担持体上に静電潜像を形成するものが知られている。従来は、像担持体に帯電を施す帯電手段としては、コロナ放電を利用したものが主流であった。しかしながら、このコロナ放電を用いた帯電手段は、オゾンが多量に発生してしまうという不具合があり、またコロナ放電を行わせるために５〜１０ｋＶという高電圧を印加する高電圧電源が必要であるので画像形成装置の低コスト化を図ることが難しかった。
そこで、近年画像形成装置に採用することができる帯電手段として、コロナ放電を利用しないで帯電部材を像担持体に接触させる接触型の帯電手段が多く提案されている。この接触型の帯電手段では、コロナ放電を用いた帯電手段の問題点の多くが解消される一方、像流れと呼ばれる異常画像の発生や像担持体の摩耗量が増大するなどの問題も発生している。また、印加電圧に交流を用いた場合は騒音の発生も問題になっている。加えて、前記帯電手段がトナーや紙紛を像担持体（感光体）と帯電部材間で擦りつけるので汚染を助長し、それによる汚れも問題となっている。このような問題を解消する為に、特開平１０−３１２０９８号公報には、補助帯電部材と帯電部材を用いて印加電圧を制御することによって、前記帯電手段のトナーや紙粉等による汚れを防止すると共に、クリーナレスシステムにおけるポジゴーストと呼ばれる異常画像の発生等を防止している。
［従来のクリーニング手段］
【０００４】
従来、電子写真方式における画像形成装置のクリーニング方法は、ブレードによるクリーニング方式が主であり、ブレードのみのクリーニング手段を有する画像形成装置が多数存在した。また、高速機においては、部分的に多量のトナーが付着した状態を避けるため、ブレードの上流側にクリーニング用ブラシを設けたものも存在した。
しかしながら、上記のようなクリーニング方法・手段では、最近開発された円形度が０．９０以上、特に０．９６以上１．００未満の球形（重合）トナーを十分にクリーニング出来ないという不具合があった。但し、短寿命の画像形成装置では、トナー及びブレードに工夫をすることでクリーニング可能なものもある。また、前記球形（重合）トナーは転写率が高く、転写残トナーが少ないことから、専用のクリーニング手段を持たず、現像手段がクリーニング手段を兼ねるような画像形成装置もある。即ち、転写されずに感光体上に残留したトナーをクリーニングせずに帯電部を通過させてから現像手段によって静電的に吸引し回収させる画像形成装置も知られている。
また、クリーニング手段の上流側に設ける極性制御手段は、古いタイプの画像形成装置では見かけられたが、最近はほとんど見かけられない。その理由の一つには、クリーニング手段の技術が向上して極性制御手段が必要無くなったことと、コストダウンのためである。前述のブレードの上流側にブラシを設けたものの中には、ブラシに電圧を印加して極性制御手段を兼ねさせたものもあるが、数は少ない。但し、前述したクリーニング手段を持たない画像形成装置においては、極性制御手段を持つものが多い。
［従来の潤滑剤塗布による保護膜形成手段］
【０００５】
像担持体（感光体）に潤滑剤等から成る保護膜等を形成することにより、高寿命化、高画質化を図る技術が知られている（例えば特開２００２−２４４５１６公報（リコー）、特開２００２−１５６８７７公報（リコー）、特開２００２−５５５８０公報（キヤノン）、特開２００２−２４４４８７公報（キヤノン））。潤滑剤を塗付する目的としては、（１）フィルミング（融着）の発生を防止する、（２）係数化によって、転写効率の向上、及び、クリーニング不良の防止を図る、を挙げることができる。
これらの従来例では、いずれの場合も感光体上に潤滑剤を塗付し、低摩擦係数化することによって、課題を解決している。また、帯電部材と感光体の長寿命化をはかる為に、非接触の帯電装置を用い、感光体の感光層に無機微粒子を分散させ、ステアリン酸亜鉛などを潤滑剤として塗布することによって耐磨耗性を向上させている（特開２００２−２２９２２７公報）。
次に、帯電ローラのクリーニングに関する技術として、特開平７−１２８９５４号公報「画像形成装置及びその帯電均一化方法」（株式会社リコー）には、長期に亘って異常画像が発生しない極めて安定した均一な帯電ができるようにするために、画像形成回数を計数する画像形成回数計数部と、それによる計数値が所定値に達するまではクリーニング部材を帯電ローラの表面から離間した状態に保持し、その計数値が所定値に達した後はクリーニング部材移動機構を駆動させてクリーニング部材を帯電ローラの表面に接触させるようにする制御装置と、を設け、表面にトナーが付着していない初期の段階で帯電ローラにクリーニング部材を接触させないようにして、その表面の傷付きが原因で生じる異常画像の発生を防止するようにした技術が開示されている。また、帯電ローラの表面にトナーを予め一様に付着させてその表面を被覆して同様な効果を得る旨も開示されている。
しかしながら、感光体のトナー除去にクリーニングブラシを用いた場合は、微量のトナーが感光体上に残り、これが常に帯電ローラに付着する為、帯電ローラのクリーニング部材を離す機構は必要が無くなる。また、帯電ローラに対するトナーの付着は、画質低下をもたらすので、回避すべきである。従って、この従来例は感光体のトナー除去手段としてクリーニングブラシ（ファーブラシ）を用いた画像形成装置にて適用する余地がない。
【０００６】
次に、ジャム処理時の再起動時における処理方法に関する技術として、特開２００１−１８８４５４公報「画像形成装置」（キヤノン株式会社）には、現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、ジャム処理後の再起動時における感光ドラムの帯電不良および帯電部材の汚れを防止するために、まず、ジャム時のジャム処理後の再起動時に、帯電ローラに、トナーの帯電極性と同極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加する。その後、帯電ローラに、トナーの帯電極性と同極性でかつ放電閾値以上のバイアスを印加する。これにより、感光ドラム上の多量の未転写トナーが転写ローラに突入した場合でも、未転写トナーに対して帯電ローラ側から感光ドラム側へ付勢するバイアスを印加することができるので、現像器によって良好に回収することができ、感光ドラムの帯電不良及び帯電ローラの汚れを防止することができる旨が開示されている。
上記従来例では、帯電ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加しているが、ジャムの検知が遅れると、転写を通過したトナーも含まれる事態が発生し、トナーは通常の帯電極性のものだけでなく、逆極性や未帯電のトナーが混在した状態となる。加えて、未転写トナーには逆帯電をしているトナーやほとんど帯電してない未帯電トナーも含まれる。従って、帯電ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加すると、前記した逆帯電あるいは未帯電トナーが付着し汚れを防止できない。
【特許文献１】特開平１０−３１２０９８号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４５１６公報
【特許文献３】特開２００２−１５６８７７公報
【特許文献４】特開２００２−５５５８０公報
【特許文献５】特開２００２−２４４４８７公報
【特許文献６】特開２００２−２２９２２７公報
【特許文献７】特開平７−１２８９５４号公報
【特許文献８】特開２００１−１８８４５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、画像形成装置において、ジャム処理後の再起動時における像担持体の帯電不良および帯電部材の汚れを防止し、異常画像の発生を抑制するとともに、像担持体の磨耗量を低減し、像担持体の長寿命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、像担持体と、前記像担持体表面に対向配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段と、前記像担持体上の残留トナーを除去する静電的クリーニング手段と、前記像担持体に保護膜を形成する保護膜形成手段と、を備え、前記静電的クリーニング手段で除去した後に前記像担持体上に残留したトナーを、前記帯電部材を通過させてから前記現像手段で回収する画像形成装置において、前記帯電部材に帯電バイアスを印加して前記帯電部材と前記像担持体との間で放電させることにより前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス電源と、前記帯電バイアス電源を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、前記帯電バイアス電源により前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加した後、前記保護膜形成手段のみを稼動させ、その後、前記トナーの帯電極性と同極性でかつ放電閾値以上のバイアスを印加することを特徴とする。
この発明によれば、帯電部材の汚れを防止でき、それによる異常画像の発生を抑制できるとともに、像担持体の保護膜を形成することで、帯電部材および像担持体の長寿命化が可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、像担持体と、前記像担持体表面に非接触かつ近接して対向配置された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段と、前記像担持体上の残留トナーを除去する静電的クリーニング手段と、像担持体に保護膜を形成する保護膜形成手段とを備え、、前記静電的クリーニング手段で除去した後に前記像担持体上に残留したトナーを、前記帯電部材を通過させてから前記現像手段で回収する画像形成装置において、前記帯電部材に帯電バイアスを印加して前記帯電部材と前記像担持体との間で放電させることにより前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス電源と、前記帯電バイアス電源を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、前記帯電バイアス電源により前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加した後、前記保護膜形成手段のみを稼動させ、その後、前記トナーの帯電極性と同極性でかつ放電閾値以上のバイアスを印加することを特徴とする。
この発明によれば、像担持体と帯電部材とが非接触状態で近接配置された画像形成装置において、帯電部材の汚れを防止でき、それによる異常画像の発生を抑制できるとともに、像担持体の保護膜を形成することで、帯電部材および像担持体の長寿命化が可能となる。
請求項３の発明によれば、請求項１又は２に記載の前記帯電部材は、軸部と、該軸部を被覆する本体部とから構成され、前記像担持体の画像形成領域外に対応する本体部外周にスペーサ部材を設けて、像担持体と帯電部材との間に間隙を形成することを特徴とする。
この発明によれば、帯電ローラと像担持体との間に異常放電の発生しない放電可能な微小間隙を作ることができ、像担持体を均一帯電することが可能となる。
【００１０】
請求項４の発明によれば、請求項３おいて、前記スペーサ部材は、収縮性を有することを特徴とする。
この発明によれば、請求項３と同様に帯電ローラと像担持体との間に異常放電の発生しない放電可能な微小間隙を作ることができ、像担持体を均一帯電することが可能となり、更に振動等により前記間隙が振れることを抑えることができる。
請求項５の発明に係る帯電手段は、請求項３又は４に記載の帯電部材を備えたことを特徴とする。
請求項６の発明に係るクリーニング手段は、請求項１又は２に記載の前記静電的クリーニング手段を構成するクリーニング部材は、前記保護膜形成手段を兼ねたファーブラシであり、保護剤がファーブラシに接触するように設置され、前記ファーブラシは、像担持体表面のクリーニングを行いながら保護剤を像担持体に供給することを特徴とする。
画像形成装置の小型化が進む中で、クリーニング用ファーブラシと保護剤を塗布するファーブラシの両方を設置することは困難である。本発明では、クリーニング用ファーブラシと保護剤を塗布するファーブラシを兼用することで、省スペース化を図ることができる。クリーニングと保護剤塗布の両機能を維持したまま、省スペース化が可能になるとともに、部品削減による省資源化も可能となる。
請求項７の発明に係るクリーニング手段では、保護剤は、ブロック状に固形化されていることを特徴とする。
保護剤が液状の場合は操作性が悪いが、固形化することで操作性、設計自由度を改善することができる。
【００１１】
請求項８の発明に係る画像形成装置では、前記トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックス成分を含有する静電潜像現像用のトナーであり、円形度が０．９６以上であることを特徴とする。
粉砕トナーは、円形度に優れる重合トナーと比較して粒径分布が広く、かつ帯電量分布も広い。加えて、帯電極性が逆極性あるいは未帯電の粉砕トナーが含まれ、転写残トナーも多いという不具合がある。円形度が０．９６以上の重合トナーを用いることで、転写残トナー量を減少させ、かつ、クリーニング残トナーを減少させる。即ち、帯電部へ到達するトナー量を減少させることができる。つまり、新円度が０．９６以上の重合トナーを用いることで、帯電部へ到達するトナー量を減少でき、帯電ローラの汚れを軽減することができる。
請求項９の発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と請求項１から４に記載の帯電部材を、少なくとも一体に形成したことを特徴とする。
像担持体と帯電装置（部材）を一体にしないと、像担持体と帯電部材間のギャップ維持が困難化する場合がある。また、サービス性の面においても、交換等のサービスに時間が掛かったり、サービス時に像担持体を傷つけたりするという不具合がある。この発明によれば、像担持体と帯電部材間のギャップ維持が容易になるとともに、サービス性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、像担持体クリーニング手段としてファーブラシ等の非ブレード手段を用いた場合に、クリーニング手段を通過した残留トナーが帯電部材に付着する不具合を防止することができる。帯電部材を通過したトナーを現像手段によって静電的に吸引、回収することを前提としている。本発明では特にジャム処理後の再起動時における像担持体の帯電不良および帯電部材の汚れを防止し、異常画像の発生を抑制するとともに、像担持体の磨耗量を低減し、像担持体の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を電子写真式画像形成装置（以下、複写機という）に適用した実施形態例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る複写機の作像ユニットの概略構成図であり、図２は記録紙に直接転写を行うカラー画像用複写機の作像ユニットの概略構成図であり、図３は帯電部材の周辺部材、及び帯電部材に対するバイアス印加のための構成を示す略図であり、図４は一般白黒画像用複写機の全体構成を示す図である。図５は図３と同じくカラー画像用複写機の概略説明図であるが、中間転写体２７を用いたものであり、一度中間転写体上に各色の画像を重ね合わせた後、記録紙に転写する構成になっている。図６は図２の変形例である。
図１、図２、図４、図５、図６において、各作像ユニット１に共通する部分には原則として同一符号を付して説明する。これらの作像ユニット１は、ドラム状感光体である像担持体２、帯電手段（帯電部材）としての帯電ローラ３、露光手段４、現像手段５、転写手段６、分離手段１４、定着手段（加熱ローラ１１、加圧ローラ１２）、クリーニング手段（静電的クリーニング手段）７、除電手段８等を備えている。更に、図２、図５、図６のタンデム型では複数の像担持体間に跨って張設された記録紙搬送ベルト１６が設けられている。更に、帯電ローラ３にはクリーニングブラシ２０が添設されている。図１、図２、図５、図６におけるクリーニング手段７は、ケーシング内にクリーニング用ファーブラシ１３と保護剤４２を塗布するファーブラシ４１を併設している。ファーブラシ４１と保護剤４２は、保護膜形成手段を構成している。
【００１４】
図３において、帯電ローラ３は像担持体２に対して、１０〜１００μｍ程度の微小ギャップＧを隔てて対向配置している。帯電ローラ３は、通常はギヤ等を配置して図のように像担持体２と逆方向の時計回り方向に回転するが、反時計回りの回転にしても構わない。帯電ローラの回転速度については、像担持体２の回転線速と同じにするのが通常であるが、早くしても良い。遅くする場合は、帯電が不安定になる場合が生じるので注意が必要である。帯電ローラ２にはクリーニングブラシ２０が近接配置されており、クリーニングブラシ２０の毛先によって帯電ローラについたトナー等の汚れを除去している。接触型帯電ローラは、直流電圧だけを印加するタイプもあるが、非接触帯電ローラでは通常直流電圧に交流電圧を重畳して印加している。
この例では、交流電源２５と直流電源２６は、帯電ローラ３に帯電バイアスを印加し、帯電ローラ３と像担持体２との間の放電により像担持体表面を帯電する帯電バイアス電源を構成しており、この帯電バイアス電源は制御手段によって制御される。
本発明の特徴的な構成は、制御手段が、ジャム発生等によって画像形成動作が途中で停止された後の再起動時に、帯電バイアス電源２５、２６により帯電ローラ３にトナーの帯電極性と逆極性でかつ放電閾値以下のバイアスを所定時間印加した後で、保護膜形成手段４１、４２のみを稼動させるようにした点にある。その後、作像プロセスを継続（再開）する場合には、保護膜形成手段のみを稼働させ、その後、トナーの正規の帯電極性と同極性でかつ放電閾値以上のバイアスを印加する。
【００１５】
図４は本発明の一実施形態に係る白黒画像形成装置の全体図（断面図）である。ここに示した画像形成装置は、画像形成装置本体内に像担持体２を有している。この像担持体２は円筒状の導電性ベースの外周面に感光層を形成したドラム状の感光体であるが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の像担持体を用いることもできる。
図４に示した像担持体２は、画像形成動作時に時計方向に回転駆動され、このとき像担持体が帯電手段３によって所定の極性に帯電される。帯電手段３によって帯電された像担持体２には、露光手段の一例であるレーザ書き込みユニット４から出射する光変調されたレーザ光が照射され、これによって像担持体に静電潜像が形成される。図示した例では、レーザ光が照射された像担持体表面部分の電位の絶対値が低下して、ここが静電潜像（画像部）となり、レーザ光が照射されずに電位の絶対値が高く保たれた部分が地肌部となる。次いで、この静電潜像は、現像手段５を通るとき、所定の極性に帯電されたトナーによって、トナー像として可視像化される。ＬＥＤアレイを有する露光手段や、原稿面を照明し、その原稿画像を像担持体上に結像する露光手段などを用いることもできる。
一方、給紙手段１７から、例えば転写（記録）紙より成る転写材１５が送り出され、像担持体２に対置された転写手段６と像担持体２との間に、転写材１５が所定のタイミングで送り込まれる。このとき像担持体上に形成されたトナー像が転写材上に静電的に転写される。トナー像を転写された転写材１５は、引き続き定着手段１０を通り、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材上に定着される。定着手段１０を通った転写材は排紙部に排出される。転写材に転写されずに像担持体表面に残された転写残トナーは、クリーニング手段７によって除去される。定着手段１０は図では二本ローラ１１、１２の構成を示しているが、他の構造例えば、ベルトとローラ等の構成でも何ら問題は無い。
【００１６】
図４に示した現像手段５は、乾式の現像剤を収容した現像ケース５ａと、その現像剤を担持しながら搬送する現像ローラ５ｂを有している。現像剤としては、例えばトナーとキャリアを有する乾式の現像剤や、キャリアを有さない一成分系現像剤を用いることができる。また液状の現像剤を用いる現像手段を採用することもできる。現像ローラ５ｂが矢印方向に回転駆動され、このとき現像ローラの周面に現像剤が担持されて搬送され、現像ローラと像担持体２の間の現像領域に運ばれた現像剤中のトナーが静電潜像に静電的に移行して、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
図４に示した転写手段６は、像担持体２上のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される転写ローラにより構成されているが、転写ブラシ、転写ブレード或いはコロナワイヤを有するコロナ放電器より成る転写手段などを用いることもできる。また、像担持体上のトナー像を直に最終記録媒体としての転写材に転写する代りに、像担持体上のトナー像を、中間転写体より成る転写材上に転写し、そのトナー像を最終記録媒体に転写するように構成することもできる。
また、図４に示したクリーニング手段７は、クリーニングケースに回転自在に支持されたファーブラシより成るクリーニング部材４１を有し、これらのクリーニング部材４１が像担持体の表面に当接してその表面に付着する転写残トナーを清掃する。ファーブラシ４１には、保護剤４２も当接しており、クリーニングを行うと同時に、保護剤を像担持体に供給するようになっている。保護材４２は、固形剤から構成し、ファーブラシ４１の回転時にその先端が保護剤面から保護材粉をこすり取る。
画像形成装置の小型化が進む中で、クリーニング用ファーブラシ１３と保護剤を塗布するファーブラシ４１の両方を並置することは困難である。本実施形態では、クリーニング用ファーブラシと保護剤を塗布するファーブラシを兼用することで、省スペース化を図っている。更に、省スペース化が可能になるとともに、部品削減による省資源化も可能となる。
保護剤４２は、棒状、箱体状等々のブロック状に固形化されている。保護剤が液状の場合は、操作性が悪いので、固形化することにより操作性を改善することができる。
本例の画像形成装置では、像担持体２と、これを帯電する帯電手段３と、帯電手段３により帯電された像担持体２を露光して静電潜像を形成する露光手段４と、その静電潜像をトナー像として可視像化する現像手段５と、そのトナー像を転写材に転写する転写手段６と、トナー像転写後に像担持体表面に付着する転写残トナーを除去するクリーニング手段７とを有している。通常は転写残トナーをクリーニング手段７で回収するが、ジャム等の異常時にはクリーニング手段７で回収できなかった転写残トナーを帯電手段３を通過させた後で、現像手段５により静電的に回収除去することができる。
【００１７】
図７は本発明に使用する帯電手段（ローラ）の構成を示す断面図である。
帯電手段３は、図４等にも示すように、像担持体２表面に対向配置された帯電部材を有している。この帯電部材は適宜な形態に構成できるものであるが、図４等に示した例では、帯電ローラにより構成されている。かかる帯電ローラ３は、図７に拡大して示すように、円柱状に形成された導電性の芯金（軸部）２１と、その芯金２１に固定された円筒状の中抵抗層２２と、その中抵抗層２２の外周面に積層された表層２３とを有している。中抵抗層２２と表層２３は、本体部を構成している。
芯金２１は、例えば、直径が４乃至２０ｍｍ程度のステンレス鋼やアルミニウムなどの高い剛性と導電性を有する金属材料や、１×１０３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０２Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する高剛性の導電性樹脂などによって構成される。この例では芯金２１が帯電ローラの芯軸を構成している。
中抵抗層２２の体積抵抗率は、１０Ｅ＋３〜１０Ω・ｃｍ、ｔ＝１、例えば１０４乃至１０９Ω・ｃｍ程に設定され、その厚さは例えば１乃至２ｍｍ程度に設定される。表層２３の体積抵抗率は１０Ｅ＋３〜１２Ω・ｃｍ、ｔ＝０．０１、例えば１０６乃至１０１１Ω・ｃｍ程に設定され、該表層２３の体積抵抗率は中抵抗層２２の体積抵抗率よりも多少高くなっていることが好ましい。かかる表層２３の厚さは、例えば１０μｍ程度である。
【００１８】
次に、図８は帯電ローラと像担持体との間にギャップＧを形成する一構成例を示している。帯電ローラ３の外周面のうち画像形成に関与しない領域（像担持体の画像形成領域外に対応する領域）に周方向全長に亘ってスペーサ部材２４を貼ることで、微小ギャップＧを形成している。ここでは、スペーサ部材２４として均一厚のテープを用いているが、コロ等によりギャップＧを形成しても構わない。
これによれば、振動等の外力が加わった場合であっても、帯電ローラと像担持体との間の隙間が変動して、帯電量等がばらつくことを防止できる。
次に、帯電部材３の各部を構成する材料の具体例を列挙する。
中抵抗層２２は、ベース材とこれに分散された導電剤により構成され、そのベース材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂など、加工性のよい汎用樹脂を用いることができる。
中抵抗層２２の導電剤としては、過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩などの４級アンモニウム塩、高分子型導電剤などのイオン系導電剤を用いることができ、またケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックを用いることもできる。
【００１９】
表層２３もベース材に導電剤を分散した材料から構成でき、そのベース材としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂などの適宜な材料を用いることができ、特にトナーが固着し難い材料を選択することが好ましい。表層２３を構成する導電材としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックなどのカーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズなどの金属酸化物などから成る電子伝導性導電剤、またはその他の適宜な導電剤を用いることができる。
スペーサ部材２４を構成するテープの材料としては、アルミニウム、鉄、ニッケルなどの金属及びその酸化物、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼、Ｃｏ−Ａｌ合金、Ｎｉ−鋼、ジュラルミン、モネル、インコネルなどの金属合金、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及びその共重合体（例えばＰＦＡ、ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。特にトナーが固着し難い離型性の高い材料を用いることが好ましい。また、テープとして導電材料を用いるときは、その表面に絶縁層又は半抵抗体層をコートするなどして、テープと像担持体との間を絶縁する。スペーサ部材として、収縮性（可撓性、弾性）を有する材料を使用することにより、振動、衝撃等によって像担持体との間の微小間隙が変動することを防止できる。
しかしながら、帯電ローラ３の各構成材料を前記材料に限定するものではない。
【００２０】
図９は、ギャップＧの値の違いによる放電開始電圧を示す図であり、帯電ローラ３に直流電圧を印加した場合に電流が流れ始める電圧を示すものであり、電流が流れはじめる電圧を放電開始電圧と呼んでいる。帯電ローラと感光体とのギャップを広げると、放電開始電圧が高電圧側に移動する。
図１０は、プリントジョブスタートからエンドまでのフローチャートである。
Ｓ１において印刷指令信号が入力されると、画像形成装置は画像形成前の準備回転を行う（Ｓ２）。その後、画像形成動作が始まる（Ｓ３）。何も異常が発生しなければ、画像形成を終了し、画像形成後の準備回転を実施して画像形成動作を終了する（Ｓ４、５）。
ステップ４において異常発生した場合には、画像形成中に装置のカバーを開けるとか、電源コードを抜くとか、記録紙が画像形成装置の中で止まること（これをジャムと呼ぶ）等がある。通常は画像形成中に装置のカバーを開けたり、電源コードを抜いたりするようなことはないので、以後は異常の代表例であるジャムについて説明する。
画像形成動作中に、画像形成装置の記録紙が通過する箇所の各部に設けられたセンサーによってジャムが検知されると、画像形成動作を停止する（Ｓ４、６）。その後、操作者がジャムを取り除くと回復動作に入る（Ｓ７、８、９）。
この回復動作は、少なくとも転写紙が像担持体近傍にある状態でジャムが起こった時の動作である。即ち、一枚のみ印刷する場合であれば、転写紙が像担持体近傍でジャムした場合に該当し、二枚以上の印刷の場合は、その内のどれかの転写紙が像担持体近傍にある場合を指す。また、中間転写ベルトを用いる場合は、少なくとも像担持体上の潜像を現像した状態から像担持体のクリーニングが完了するまでの間にジャムが発生した場合を指す。例えば、給紙部だけでのジャムや定着部だけでのジャムの場合には前記回復動作を行わない。
【００２１】
本発明における特徴的な回復動作は次の通りである。まず、クリーニング用ファーブラシ４１、１３に対してトナーの帯電極性とは逆の電圧を印加する。同時に、帯電ローラ３にトナーの帯電極性と逆極性で、かつ、放電開始電圧以下の電圧を印加する。その後、像担持体２を回転して転写残トナー、或いは、未転写トナーのクリーニングを行う。この時、転写手段６には電圧を印加しないが、現像手段５に対しては少なくとも電圧を印加しないか、或いは正規のトナーの帯電極性（マイナス）を吸引可能な程度の電圧を印加する。
上記のように各手段に電圧を印加することで、クリーニング装置と現像機でほとんど全てのトナーが回収される。なお、クリーニング効果に万全を期す為、これら一連の動作を数回行っても良い。（像担持体を数回転しても良い。）
その後、現像手段５や転写手段６には電圧を印加しない状態で、かつ、帯電手段３には放電開始電圧以下の電圧を印加し、クリーニングファーブラシ４１に通常の電圧を印加した状態で保護剤４２を像担持体２に塗布する。この場合も、クリーニング効果に万全を期す為、前記保護剤塗布動作を、少なくとも、もう一回行っても良い。上記一連の動作を行って、回復動作は終了する。
上記回復動作終了後、通常のフローに戻り、準備回転を行う。
【００２２】
次に、上記回復動作の各々の作用について説明する。ここでは、トナーの正規の帯電極性をマイナス帯電とする。クリーニング用ファーブラシにトナーの帯電極性と逆極性であるプラスの電圧を印加することにより、通常にマイナス帯電しているトナーを回収する。
また、帯電ローラ３に対しては、トナーの正規の帯電極性（マイナス）とは逆極性（プラス）で、かつ、放電開始電圧以下の電圧を印加することにより、帯電ローラ３へのトナー付着を防止する。すなわち、放電開始電圧以上の電圧を印加すると、放電が発生しトナーの帯電状態が変化する。クリーニング用ファーブラシでマイナス帯電しているトナーはほとんど回収されているので、帯電ローラの位置に来るトナーはほとんどがプラス帯電である。しかしながら、帯電ローラ３にプラスの放電開始電圧以上の電圧が掛けられていると放電が起こり、その放電領域をトナーが通過すると、トナーはプラスに帯電するものが発生する。しかし、放電領域に搬送されてくるほとんどのトナーがプラス帯電のため実質上は極性が変わるものは少ない。加えて、帯電ローラ３とトナーの極性が同じ極性なので、帯電ローラにトナーが付着することもない。
一方、帯電ローラ３の放電によってトナー材料の変質、及び、トナー外添剤が取れる等の影響は大きい。トナーに対する上記変化の発生により、トナーの搬送性、帯電特性の劣化や、劣化によるリサイクル性の悪化等が発生する。従って、放電が発生しない程度の電圧を印加することが好ましい。
【００２３】
放電開始電圧は、ＯＰＣ感光体と接触帯電ローラを用いた場合には通常約６００〜７００Ｖ程度であり、非接触帯電ローラの場合は図９に示すような値である。ここで、実際に印加する電圧を非接触帯電ローラにおける放電開始電圧以下とすると、トナー等が帯電ローラと像担持体間のギャップＧ間にある場合は、帯電ローラとトナー間のギャップが狭くなっている為、放電開始電圧が下がってしまい放電が発生する。したがって、帯電ローラに印加する放電開始電圧以下の電圧の設定値は、接触帯電における放電開始電圧以下にするのが良い。より良くは、接触帯電における放電開始電圧より２００Ｖ程度低い値の方が良く、さらには、ギャップ変動で生じるギャップの狭まりによる放電の発生を考慮して、接触帯電における放電開始電圧より４００Ｖ程度低い値の方が良い。
帯電ローラ３に放電開始電圧以上のプラス電圧を印加した場合と比較するために、仮に帯電ローラにマイナスの電圧を印加した場合を想定すると、その放電領域をトナーが通過すると、トナー中にはマイナスに帯電するものが発生する。このマイナス帯電したトナーは現像手段では回収されない為、現像手段の下流側に位置する転写手段６を汚す等の不具合が発生する。加えて、帯電ローラ３（マイナス）とトナー（プラス）の極性が異なる為、帯電ローラにトナーが付着する不具合が発生する。
放電開始電圧以下のプラス電圧を印加した帯電ローラ３を通過したトナーは、ほとんどがプラス帯電したトナーであり、マイナスの電圧を印加している現像手段５へ送られて、静電気力により現像手段５内に回収される。但し、現像手段５が接触式１成分現像、或いは、２成分磁気ブラシ現像方式の場合は、接触による摺擦力等によってもトナー回収が行われる。
次に、ファーブラシ４１を用いて像担持体２上に保護剤４２の粉体を塗布する時に帯電ローラ３に放電開始電圧以下の電圧を印加するのは、まず、トナーの付着を防止する目的と、放電開始電圧以上の電圧を印加した場合は、放電により保護剤が帯電ローラに付着するので、それを防止する目的がある。即ち、大量の保護剤が帯電部材に付着すると均一な帯電が阻害される場合があるからである。
【００２４】
次に、図１１は、像担持体に図１２のように保護剤を片側半分の領域のみ塗布した状態で、帯電部材（帯電ローラ）に放電開始電圧以上の通常の像担持体を帯電する重畳電圧を印加して実験を行った結果を示す。他の現像手段等は全て作像ユニットから外した状態で実験を行った。
保護剤を塗布した像担持体上の領域は、２００時間の実験後も像担持体はほとんど削れていないが、非塗布領域は約２．５μｍ削れたという結果が示されている。
また、図１３はクリーニング手段（クリーニング装置）の詳細な構造を示す図である。図４と図６の作像ユニットを構成するクリーニング手段７は、図１３のような構造を備えている。図１、図２、図５の作像ユニットではもう一本のファーブラシ１３が設置されており、下流側のファーブラシ４１に保護剤４２を当接する構造を取っている。図１３におけるファーブラシ４１には、回収ローラ３１が当接しており、クリーナ電源３４からファーブラシ４１に付着したトナー４０を回収するための電圧が印加される。回収ローラ３１にはスクレーパ３１が接触して付着したトナー等４０を除去する。スクレーパ３２によって除去されたトナー等は回収コイル３３によって回収される。
【００２５】
ところで、上記各実施形態に示した画像形成装置においては、図１４に示すように、帯電ローラ３を回転自在に支持するケーシング３Ａと、クリーニング装置７のクリーニングケース７Ａが一体のユニットケースＵＣとして構成され、このユニットケースＵＣに対して像担持体２が回転自在に組み付けられている。このようにして、帯電ローラ３と、像担持体２とが一体的に組み付けられて成る作像ユニット（プロセスカートリッジＰ）が構成され、そのプロセスカートリッジＰが画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されている。帯電ローラ３と像担持体２は、微小ギャップＧが一定に保たれた状態でユニットケースＵＣに組み込まれていて、その微小ギャップＧを一定に保ったまま、プロセスカートリッジＰを画像形成装置本体に対して着脱できる。このため、プロセスカートリッジＰを着脱する際に、微小ギャップＧの大きさが大きく変動する不具合を阻止できる。像担持体２と帯電ローラ３を画像形成装置本体に別々に着脱できるように構成してもよいが、この構成によると、像担持体２や帯電ローラ３の着脱時に微小ギャップＧ  が変化するおそれがあり、均一な帯電が出来なくなる恐れがある。
また、本実施形態例の作像ユニット、プロセスカートリッジは、帯電ローラ３のほかに、像担持体２に接触する接触部材（ファーブラシ１３、４１）を有している。図４に示した例では、前述のように、クリーニングケース７Ａと帯電ローラケーシング３Ａとが一体のユニットケースＵＣとして形成され、そのユニットケースＵＣにファーブラシ１３、４１が組み付けられていて、ファーブラシ１３、４１が像担持体に接触する接触部材を構成している。接触部材を帯電ローラ３とは別々に画像形成装置本体に着脱できるように構成してもよいが、このようにすると、その接触部材の着脱時にこれらの部材が像担持体に接触したまま移動するので、その像担持体に大きな外力が加えられ、これによって微小ギャップＧが変動してしまうおそれがある。これに対し、接触部材も作像ユニット、プロセスカートリッジの構成要素にすれば、作像ユニットを画像形成装置本体に対して着脱するとき、ファーブラシより成る接触部材も共に着脱されるので、これらの部材が像担持体に対して相対的に動くことはなく、これにより微小ギャップＧが大きく変動するおそれはない。
【００２６】
図１、図２、図４、図５、図６に夫々示した画像形成装置は、上述の如く構成された帯電装置３と像担持体２を有しているのであるが、その際、像担持体表面に大きなうねりなどの凹凸があると、前述の各構成を採用しても、像担持体２の回転時に、微小ギャップＧの大きさが変動しやすくなる。そこで、像担持体２はアモルファスシリコン系表面層を有する感光体として構成することが好ましい。かかる像担持体２はその表面を極めて平滑に仕上げることができるので、その像担持体２の回転時に、微小ギャップＧの大きさが変動することを効果的に抑え、前述の帯電ローラ３等の帯電装置構成によるトナー除去効果をより確実なものにすることができる。
また像担持体２が、例えば０．１μｍ以下のアルミナ粉などのフィラーを分散した表面層を有する感光体として構成されていると、その表面硬度が高められ、耐摩耗性が向上するので、その寿命を大きく伸ばすことが可能となる。
なお、使用するトナーとしては、例えば、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックス成分を含有する静電潜像現像用のトナーを用い、円形度は例えば０．９６以上である。
粉砕トナーは、円形度に優れる重合トナーと比較して粒径分布が広く、かつ帯電量分布も広い。加えて、帯電極性が逆極性あるいは未帯電の粉砕トナーが含まれ、転写残トナーも多いという不具合がある。
円形度が０．９６以上の重合トナーを用いることで、転写残トナー量を減少させ、かつ、クリーニング残トナーを減少させることができる。即ち、帯電部へ到達するトナー量を減少させることができ、帯電ローラの汚れを軽減できる。
以上説明した各構成の帯電装置は、図１、図４に示した形式以外の画像形成装置に適用することができる。例えば、図２、図５、図６に示すように、互いに異なった色のトナー像がそれぞれ形成される複数、例えば４個の像担持体２を配列し、その各像担持体上に形成されたトナー像を転写材に順次重ね合わせて転写するカラー画像形成装置は従来より周知であるが、かかる画像形成装置の各像担持体を帯電するために、前述の帯電装置を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機の作像ユニットの概略構成図。
【図２】記録紙に直接転写を行うカラー画像用複写機の作像ユニットの概略構成図。
【図３】帯電部材の周辺部材、及び帯電部材に対するバイアス印加のための構成を示す略図。
【図４】一般白黒画像用複写機の全体構成を示す図。
【図５】カラー画像用複写機の概略説明図。
【図６】図２の変形例を示す図。
【図７】帯電ローラの一例の断面図。
【図８】本発明の一例に係る帯電ローラの構成例を示す図。
【図９】放電開始電圧を示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る制御手順を説明するためのフローチャート。
【図１１】塗布部と非塗布部の膜削れ量を説明する図。
【図１２】図１１の実験に使用した像担持体の構成例を示す図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る作像ユニットの一例の構成図。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る作像ユニットの構成図。
【図１５】従来例の説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１  作像ユニット、２  像担持体、３  帯電手段（帯電部材）、４  露光手段、５  現像手段、６  転写手段、７  クリーニング手段、８  除電手段、１０  定着手段、１１  定着ローラ、１２  加圧ローラ、１３  ファーブラシ（クリーニングブラシ）、１４  分離手段、１５  記録紙、１６  搬送ベルト、２０  クリーニングブラシ、２４  スペーサ部材、４１  ファーブラシ（クリーニングブラシ）、４２  固形剤
【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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