(57)【要約】【課題】  特には球形トナーを使用して、簡素な構成で感光体寿命（像担持体寿命）および画質を向上することができる画像形成装置、小型の多色画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】  感光体ドラム１と、非接触帯電ローラ２１と、レーザ光４と、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に、現像剤担持体としての現像ローラ８より現像剤であるトナーを供給して可視化・現像するとともに、感光体ドラム１に残留しているトナーを同時に除去する現像器２９と、転写ローラ１５と、転写ローラと１５と非接触帯電ローラ２１との間に配置された、感光体ドラム１上の転写残トナーの帯電量を制御するためのトナー帯電量制御部材１９とを具備し、トナー帯電量制御部材１９に溜まったトナーを吐き出すトナー吐出モードが実行可能であり、トナー吐出モード実行時の感光体ドラムの線速を、画像形成時のそれよりも遅くした。【選択図】図１
2007003610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成された潜像に、現像剤を供給して可視化するとともに、前記像担持体に残留している現像剤を除去する現像手段と、前記像担持体上の可視化された像をシート状記録媒体に転写する転写手段と、該転写手段と前記帯電手段との間に配置された、前記像担持体上の転写残現像剤の帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段とを具備し、前記現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが実行可能な画像形成装置において、
前記現像剤吐出モード実行時の前記像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成された潜像に、現像剤を供給して可視化するとともに、前記像担持体に残留している現像剤を除去する現像手段と、前記像担持体上の可視化された像を中間転写体上に転写する１次転写手段と、該１次転写手段と前記帯電手段との間に配置された、前記像担持体上の転写残現像剤の帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段と、前記中間転写体上に転写された可視化像をシート状記録媒体に転写する２次転写手段とを具備し、前記現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが実行可能な画像形成装置において、
前記現像剤吐出モード実行時の前記像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤吐出モード実行時の前記現像剤帯電量制御手段への印加電圧が、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高いことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写の一定枚数毎であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写動作の１ジョブ後であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、電源投入後であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一つに記載の画像形成装置において、
前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記現像剤帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１記載の像担持体、帯電手段、潜像形成手段、現像手段、転写手段および現像剤帯電量制御手段から構成される画像形成手段を複数有し、前記各像担持体上に形成された異なる色の可視化像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することにより多色画像を得るとともに、前記各現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが前記各画像形成手段毎に実行可能な多色画像形成装置において、
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１０】
請求項２記載の像担持体、帯電手段、潜像形成手段、現像手段、１次転写手段および現像剤帯電量制御手段から構成される画像形成手段を複数有し、前記各像担持体上に形成された異なる色の可視化像を順次中間転写体上に重ねて転写した後、請求項２記載の２次転写手段でシート状記録媒体に一括転写することにより多色画像を得るとともに、前記各現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが前記各画像形成手段毎に実行可能な多色画像形成装置において、
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１１】
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各現像剤帯電量制御手段への印加電圧が、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高いことを特徴とする請求項９または１０記載の多色画像形成装置。
【請求項１２】
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記各転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写の一定枚数毎であることを特徴とする請求項９または１０記載の多色画像形成装置。
【請求項１３】
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記各転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写動作の１ジョブ後であることを特徴とする請求項９または１０記載の多色画像形成装置。
【請求項１４】
前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、電源投入後であることを特徴とする請求項９または１０記載の多色画像形成装置。
【請求項１５】
前記現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする請求項９ないし１４の何れか一つに記載の多色画像形成装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１５の何れか一つに記載の多色画像形成装置において、
前記各画像形成手段における前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記現像剤帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、多色画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とする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、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置、多色画像形成装置およびプロセスカートリッジに関し、さらに詳しくは、クリーナレス方式の画像形成装置、多色画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置、多色画像形成装置およびこれらの画像形成装置本体に対して着脱自在に設けたプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置本体の小型化、コストダウン、環境負荷の低減等が求められてきていることに鑑みて、像担持体である感光体の表面の転写残トナーをリサイクル可能として画像形成部（画像形成手段）からクリーニング装置を除去した、いわゆるクリーナレス方式の画像形成装置が開発・提案されている（例えば、特許文献１ないし５参照）。
【０００３】
例えば、特開２００２−１５６８８１号公報には、感光体と、帯電部材と、静電潜像を形成する手段と、現像部材と、転写部材と、感光体上に残存するトナー画像を除去するメモリ除去部材と、メモリ除去部材に流れる電流の検出手段とを備え、メモリ除去部材に付着したトナーのクリーニングシーケンスを実行する画像形成装置において、メモリ除去部材に流れる電流に応じて前記クリーニングシーケンスを実行する時間の長さを変更する技術が記載されている。
【０００４】
また例えば、特開２００３−１３１５１９号公報には、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、現像剤担持体よりトナーを供給して現像するとともに、像担持体に残留しているトナーを同時に除去する現像手段と、転写手段とを有する画像形成装置において、転写手段と帯電手段との間に、像担持体上の転写残トナーを散らすための、トナー散らし部材を設けて揺動させ、非作像工程（非画像形成）時に帯電手段およびトナー散らし部材に印加する電圧をＡ（Ｖ）、転写手段に印加する電圧をＢ（Ｖ）、現像剤担持体に印加する電圧をＣ（Ｖ）とし、その大きさの関係をＡ＞Ｂ＞Ｃとなるように設定する技術が記載されている。
【０００５】
一方、近年の画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう、高解像度を有することが要求されている。その達成手段の１つとして、より粒径を小さくしたトナーを用いることが挙げられる。また、従来より転写率向上のために、トナーの形状を不定形からより球に近い形状のものが使われるようになってきている。
従来のクリーニングブレードを用いたクリーニング方式では、小粒径トナーや球状のトナーをクリーニングすることは粒径が小さいことや、形状が球形であることからすり抜けやすく、クリーニング不良が発生し、クリーニングが困難な状況にある。これに対して、小粒径トナーや球形トナーを用いると画像品質（以下、「画質」という）が良くなるので、その使用形態として上述のクリーナレス方式が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５６８８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１３１５１９号公報
【特許文献３】特開２０００−１２２３６６号公報
【特許文献４】特開２００３−２０２７７４号公報
【特許文献５】特開平１１−７２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００２−１５６８８１号公報記載の技術では、メモリ除去部材に流れる電流に応じて前記クリーニングシーケンスを実行する時間の長さを変更すると、そのシーケンス時間が長くなった場合に、画像出力が少なくなる、すなわち１分当たりの画像形成枚数（ＣＰＭ）が少なくなるという問題点がある。
特開２００３−１３１５１９号公報記載の技術では、転写電圧が作像（画像形成）時とは逆の電圧を印加されるので２系統の電源が必要となり、そのために構成が複雑になるとともにコストアップになるという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、特には球形トナーを使用し、クリーナレス方式を用いた簡素な構成で感光体寿命（像担持体寿命）および画質を向上することができる画像形成装置、小型の多色画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上述の課題を解決するとともに上述の目的を達成するために、後述の実施形態等に記載の実験を行い鋭意研究を重ねる中で、以下の重要な現象を見いだした。すなわち、従来から存在するクリーナレス方式において、トナー帯電量制御部材（現像剤帯電量制御手段）でトナー（現像剤）の帯電量を変化させる主な力は、トナーに電流が流れ込んで起こるいわゆる電荷注入であるとの考えに至り、さらに電荷注入だとすると時定数を持っていることから時間で変化すると考え、そこで感光体ドラム（像担持体）の線速度に着目し、その感光体線速とトナー帯電量制御部材に吸着されているトナーが感光体ドラムへ吐き出されるトナー量とに関する計測実験を行った。
その結果、感光体線速を画像形成時のそれよりも遅くするほど（但し、停止しない程度）、トナー帯電量制御部材に溜まったトナーが感光体ドラムへ効率よく吐き出されることを突き止めた。本発明は、このような実験で裏付けられた原理を基本にしてなされたものである。
【００１０】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、各請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項（以下、「構成」という）を採っている。
請求項１記載の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成された潜像に、現像剤を供給して可視化するとともに、前記像担持体に残留している現像剤を除去する現像手段と、前記像担持体上の可視化された像をシート状記録媒体に転写する転写手段と、該転写手段と前記帯電手段との間に配置された、前記像担持体上の転写残現像剤の帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段とを具備し、前記現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが実行可能な画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時の前記像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体に形成された潜像に、現像剤を供給して可視化するとともに、前記像担持体に残留している現像剤を除去する現像手段と、前記像担持体上の可視化された像を中間転写体上に転写する１次転写手段と、該１次転写手段と前記帯電手段との間に配置された、前記像担持体上の転写残現像剤の帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段と、前記中間転写体上に転写された可視化像をシート状記録媒体に転写する２次転写手段とを具備し、前記現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが実行可能な画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時の前記像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時の前記現像剤帯電量制御手段への印加電圧が、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高いことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写の一定枚数毎であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写動作の１ジョブ後であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、電源投入後であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記現像剤帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の像担持体、帯電手段、潜像形成手段、現像手段、転写手段および現像剤帯電量制御手段から構成される画像形成手段を複数有し、前記各像担持体上に形成された異なる色の可視化像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することにより多色画像を得るとともに、前記各現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが前記各画像形成手段毎に実行可能な多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の像担持体、帯電手段、潜像形成手段、現像手段、１次転写手段および現像剤帯電量制御手段から構成される画像形成手段を複数有し、前記各像担持体上に形成された異なる色の可視化像を順次中間転写体上に重ねて転写した後、請求項２記載の２次転写手段でシート状記録媒体に一括転写することにより多色画像を得るとともに、前記各現像剤帯電量制御手段に溜まった現像剤を吐き出す現像剤吐出モードが前記各画像形成手段毎に実行可能な多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時の前記各現像剤帯電量制御手段への印加電圧が、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高いことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項９または１０記載の多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記各転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写の一定枚数毎であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３記載の発明は、請求項９または１０記載の多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、前記各転写手段または２次転写手段によるシート状記録媒体への転写動作の１ジョブ後であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、請求項９または１０記載の多色画像形成装置において、前記各画像形成手段毎の前記現像剤吐出モード実行時が、非画像形成時であり、かつ、電源投入後であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５記載の発明は、請求項９ないし１４の何れか一つに記載の多色画像形成装置において、前記現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１６記載の発明は、請求項９ないし１５の何れか一つに記載の多色画像形成装置において、前記各画像形成手段における前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段および前記現像剤帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、多色画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上記課題を解決して新規なクリーナレス方式の画像形成装置、多色画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することができる。主な発明の効果を挙げれば、以下のとおりである。
本発明によれば、現像剤吐出モード実行時の像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことにより、現像剤帯電量制御手段に堆積した現像剤（トナー）が像担持体へ多く転移するので、簡素な構成で像担持体の性能を経時で維持できる（請求項１および２）。
【００２７】
本発明によれば、現像剤吐出モード実行時の現像剤帯電量制御手段への印加電圧を、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高くしたので、現像剤帯電量制御手段に堆積した現像剤（トナー）が確実に吐き出される（請求項３）。
【００２８】
本発明によれば、画像形成速度（例えばコピースピード）を遅くしなくて済む（請求項４ないし６および請求項１２ないし１４）。
【００２９】
本発明によれば、現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることにより、画質が向上する（請求項７および１５）。
【００３０】
本発明によれば、像担持体、帯電手段、現像手段および帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したプロセスカートリッジであるので、操作が容易になる（請求項８）。
【００３１】
本発明によれば、画像形成手段を複数有し、各画像形成手段毎の現像剤吐出モード実行時の各像担時体の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたことにより、現像剤帯電量制御手段に堆積した現像剤（トナー）が像担持体へ多く転移するので、簡素な構成で各像担持体の性能を経時で維持できるとともに、装置を小型化できる（請求項９および１０）。
【００３２】
本発明によれば、各画像形成手段毎の現像剤吐出モード実行時の各現像剤帯電量制御手段への印加電圧を、現像剤の正規極性で、画像形成時のそれよりも高くしたので、各現像剤帯電量制御手段に堆積した現像剤（トナー）が確実に吐き出される（請求項１１）。
【００３３】
本発明によれば、各画像形成手段における像担持体、帯電手段、現像手段および現像剤帯電量制御手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、多色画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したプロセスカートリッジであるので、操作が容易になる（請求項１６）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図を参照して、本発明を実施するための最良の形態および実施例を含む実施形態を説明する。実施形態および変形例等に亘り、同一の機能を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る画像形成装置の一例を示している。まず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成および動作を説明する。
同図に示す画像形成装置は、電子写真用感光体を備え図中矢印方向に回転可能な像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面に電荷を与えて帯電させる帯電手段としての非接触帯電ローラ２１と、帯電された感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段・露光手段としての図示しない書込み装置から出射されるレーザ光４と、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に、現像剤担持体としての現像ローラ８より現像剤であるトナーを供給して可視化・現像するとともに、感光体ドラム１に残留しているトナーを同時に除去する現像手段としての現像装置２９（以下、「現像器２９」と言い替える）と、感光体ドラム１上の可視化されたトナー像をシート状記録媒体としての転写材に転写する転写手段としての転写ローラ１５と、転写ローラと１５と非接触帯電ローラ２１との間に配置された、感光体ドラム１上の転写残トナーの帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段としてのトナー帯電量制御部材１９から主に構成されている。
【００３６】
同図に示す画像形成装置では、感光体ドラム１の図中矢印方向に順に配置された非接触帯電ローラ２１、前記書込み装置から出射されるレーザ光４、現像器２９およびトナー帯電量制御部材１９が画像形成手段としての画像形成部を構成している。
以下、本発明に密接に関係する前記画像形成部およびその周りの構成要素について、補足する。
感光体ドラム１は、図示しない像担持体駆動手段としての駆動モータにより、図１中矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム１は、前記駆動モータが図示しないモータ駆動回路を介して制御手段（図示せず）からの指令信号に基づき、非画像形成時を含めて制御されることで、その回転速度、すなわち周速度、換言すれば線速が複数段に変更可能になっている。
【００３７】
感光体ドラム１の電子写真用感光体としては、アモルファスシリコン感光体を用いている。この電子写真用感光体としては、導電性支持体を５０℃〜４００℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりａ−Ｓｉからなる光導電層を有するアモルファスシリコン感光体（以下、「ａ−Ｓｉ系感光体」という）を用いることができる。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
【００３８】
アモルファスシリコン感光体の層構成は、例えば次のようなものが挙げられる。図２は、層構成を説明するための模式的構成図である。図２（ａ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２が設けられている。
図２（ｂ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３とから構成されている。
図２（ｃ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４とから構成されている。
図２（ｄ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、光導電層５０２が設けられている。該光導電層５０２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層５０５と電荷輸送層５０６とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層５０３が設けられている。
【００３９】
感光体の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体は、製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０μｍ以上とされる。
【００４０】
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には、必要に応じて導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのが一層効果的である（図２（ｃ）参照）。すなわち、電荷注入阻止層は、感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
電荷注入阻止層の層厚は、所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果等の点から好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．３〜４μｍ、最適には０．５〜３μｍとされるのが望ましい。
【００４１】
光導電層は、必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層５０２の層厚は所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは２０〜５０μｍ、最適には２３〜４５μｍとされるのが望ましい。
電荷輸送層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むａ−ＳｉＣ（Ｈ、Ｆ、Ｏ）からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性，電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本実施形態においては、酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層の層厚は、所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層については、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍ、最適には２０〜３０μｍとされるのが望ましい。
【００４２】
電荷発生層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むａ−Ｓｉ：Ｈから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性、電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、および経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは０．５〜１５μｍ、より好ましくは１〜１０μｍ、最適には１〜５μｍとされる。
【００４３】
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には、必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、さらに表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は、自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
本発明における表面層の層厚としては、通常０．０１〜３μｍ、好適には０．０５〜２μｍ、最適には０．１〜１μｍとされるのが望ましいものである。層厚が０．０１μｍよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３μｍを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
【００４４】
アモルファスシリコン系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザ（７７０〜８００ｎｍ）などの長波長光に高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められないことから、高速複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）などの電子写真用感光体として用いられている。
なお、アモルファスシリコン系感光体は、通常正帯電で用いられるが、不純物元素のドーピング等により負帯電に用いることもできるため、極性にこだわる必要は特にないと思われる。
【００４５】
本発明の感光体は、アモルファスシリコン系感光体に限らず、例えば感光体が充填材で補強された表面層を有する有機感光体、もしくは架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体、またはその両方の特徴を有する有機感光体であってもよい。
すなわち、感光体の最外層が、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルより選ばれる化合物の重合体もしくは共重合である。導電性支持体としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダーまたはフィルムが用いられる。これらの支持体の上には、バリアー機能と下引機能をもつ下引層（接着層）を設けることができる。
下引層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的被覆に対する保護などのために形成される。下引層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、等が知られている。これらは、それぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その膜厚は、０．２〜２μｍ程度である。
【００４６】
感光層の具体例としては、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層との積層構造を有する感光層、電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する単一の層から成る感光層などがある。電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることができる。電荷輸送物質としては、ピレン、Ｎ−エチルカルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノチアジン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノキサジン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラゾン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン等のトリアリールメタン系化合物、１，１−ビス（４−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）ヘプタン、１，１，２，２−テトラキス（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）エタン等のポリアリールアルカン類、およびトリアリールアミン類などを用いることができる。
【００４７】
本発明の感光体は、フィラーを分散させた感光体であってもよい。すなわち、保護層に耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体である。有機フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラーとしては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。これらのフィラーは単独もしくは２種類以上混合して用いられる。これらフィラーは、保護層用塗工液に適当な分散機を用いることにより分散できる。また、フィラーの平均粒径は、０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下にあることが保護層の透過率の点から好ましい。また、保護層２１中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
【００４８】
本発明の感光体は、上述のものに限定されず、通常の有機感光体でも使用可能であるし、例えば本実施形態で用いている像担持体としてのドラム状の感光体ドラム１に代えて、ベルト状の感光体を用いてもよく、これにも適用可能である。
【００４９】
現像器２９は、現像装置本体を構成する下ケース７および上フタ６内に設けられ、例えばトナーとキャリアとからなる非磁性２成分現像剤のうちのトナーを収容するトナー収容部と、下ケース７および上フタ６内に設けられ、感光体ドラム１にトナーを搬送・付与する前記現像ローラ８と、下ケース７および上フタ６内に設けられ、前記トナー収容部内のトナーを現像ローラ８へと導くトナー送り部材としての左スクリュー９および右スクリュー１０と、上フタ６に設けられ、現像ローラ８に供給されたトナーの層を一定の厚みに規制する層規制部材としてのドクタ５等を具備している。
現像ローラ８の回転方向は、感光体ドラム１の両端部の部位で互いに接触して連れ回りする図１に示す反時計回りで、感光体ドラム１の線速の２．０倍の速度で回転するように構成されている。
【００５０】
ここで、図１６を参照して、トナーの形状係数ＳＦ１について説明する。
形状係数ＳＦ１とは、図１６に示すように、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を二次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。
つまり次式、
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
によって定義されるものである。
本実施形態および後述の各種実験で用いたトナーの形状係数ＳＦ１は、画質を向上するために、１００〜１５０の範囲の球形かつ小粒径のものである。
【００５１】
転写ローラ１５は、外径８ｍｍの芯金に外径１６ｍｍの発泡ウレタンローラを一体的に形成した形状で、硬度はアスカーＣ測定法で３０°で、かつ、電気抵抗値は１０８Ω・ｃｍで構成されている。転写ローラ１５は、感光体ドラム１と連れ回り方向で回転し、その線速比は感光体ドラム１に対して「０〜１．１倍」で回転している。また、トナーと逆極性（＋極性）の定電流が印加されている。
なお、転写手段は、前記転写ローラ１５に限らず、例えばベルト状のものや、転写チャージャであってもよい。
感光体ドラム１と転写ローラ１５との当接部に形成された転写部の下流には、感光体表面の電位を下げるための除電ランプ１８が配置されている。
【００５２】
トナー帯電量制御部材１９は、固定のブラシ繊維で構成され、その１本当たりの繊維の外径は約３０μｍ、密度は約１０万本／ｉｎｃｈ２で、幅５ｍｍ、ブラシの毛の長さが５ｍｍで、感光体ドラム１の軸線方向に延在していて、感光体ドラム１に対して１ｍｍ食い込ませて配設されている。トナー帯電量制御部材１９は、感光体ドラム１に対して回転方向に傾斜をなして当接している。
トナー帯電量制御部材１９には、トナー帯電量制御用電源２０からの電源により、「−極性」のＤＣ電圧（−３００Ｖ）が印加されている。トナー帯電量制御用電源２０では、図１において実線で示す状態の切換スイッチが低圧側のＤＣ電圧（−３００Ｖ）に、同図に破線で示す状態の切換スイッチが高圧側のＤＣ電圧（−６００Ｖ）に、それぞれ設定されている状態を表している。
【００５３】
非接触帯電ローラ２１は、感光体ドラム１に対して非接触状態で配置されていて、感光体表面を一様に負（マイナス）に帯電（−９００Ｖ）させる構成になっている。
【００５４】
上述のとおり、図１に示す画像形成装置では、トナー帯電量制御部材１９に溜まったトナー（現像剤）を吐き出す現像剤吐出モード（以下、「トナー吐出モード」と言い替える）が実行可能に構成されている。
【００５５】
次に、第１の実施形態の画像形成装置の動作を説明する。
図１に示す画像形成装置での画像形成の一連のプロセスは、ここではＮ／Ｐ(ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式で行われる。先ず、図示しない操作部のプリントボタンが押されると、図中の非接触帯電ローラ２１、現像ローラ８、転写ローラ１５、トナー帯電量制御部材１９、除電ランプ１８にそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。それとほぼ同時に、感光体ドラム１、非接触帯電ローラ２１、転写ローラ１５、現像器２９の現像ローラ８、左スクリュー９、右スクリュー１０は、同図中に示す所定の方向に回転し始める。
【００５６】
感光体ドラム１は非接触配置された非接触帯電ローラ２１で、一様に負（マイナス）に帯電（−９００Ｖ）され、レーザ光４で静電潜像の形成（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）が行われる。その静電潜像が現像ローラ８で形成される磁気ブラシにより、現像（現像バイアスは−６００Ｖ）・可視化されてトナー像が形成される。
そして、その感光体ドラム１上のトナー像に対して、感光体ドラム１と転写ローラ１５との間の転写ニップ部に図示しない給紙機構から転写材の一例としての転写紙が１枚に分離されて給送され、さらに上レジストローラ１２と下レジストローラ１１とで感光体ドラム１上の画像先端と同期を取られて、下ガイド板１３および上ガイド板１４に案内されつつ供給された転写紙上に、トナー像が転写（＋１０μＡ印加）される。トナー像が転写された転写紙は分離爪１６で感光体ドラム１より分離され、搬送ガイド板１７で案内され、さらに図示しない定着装置を経てコピー画像として図示しない排紙トレイ等に排出される。
【００５７】
一方、転写ローラ１５で転写され、感光体ドラム１上に残った転写残トナーは図３に示すように、「＋極性」と「−極性」とが混在した分布のトナーが、感光体ドラム１の回転でトナー帯電量制御部材１９まで移送される。この転写残トナーの分布状態は、図４中の転写残：Ａ、転写残：Ｂ、転写残：Ｃに示すように、転写紙の厚みや、環境条件の変化で容易に変わる。
なお、図３および図４等において、横軸には１０μｍ当たりの電荷量（１０−１５Ｃ）が、縦軸には頻度（％）がそれぞれとられている。
【００５８】
トナー帯電量制御部材１９には、上述したように「−極性」のＤＣ電圧（−３００Ｖ）が印加されている。「−極性」と「＋極性」とが混在した転写残トナーのうち、図５のＤ部に示すような「−極性」のトナーは、印加電圧が「−極性」だからそのまま「−極性」に電荷が注入され、「−極性」に帯電量が増加してトナー帯電量制御部材１９を通過する。転写残トナーのうち、図５中のＥ部に示すような「＋極性」に帯電量の低いトナーは、印加電圧の「−極性」で電荷注入され、「−極性」に帯電量が反転してトナー帯電量制御部材１９を通過する。
また、転写残トナーのうち、図５中のＦ部に示すような「＋極性」に帯電量の高いトナーは、印加電圧の「−極性」で電荷注入されるが、トナーの帯電極性が「−極性」まで反転せず、トナー帯電量制御部材１９に印加された「−極性」の電圧で静電的に吸着保持される。
【００５９】
トナー帯電量制御部材１９を通過したトナーは、「−極性」に帯電しているので、非接触帯電ローラ２１では感光体ドラム１と機械的にもギャップ（約５０μｍ）があることにより、前記通過したトナーと接触しないため、非接触帯電ローラ２１へのトナーの付着はない。非接触帯電ローラ２１が、ＤＣ電圧に印加されている場合は静電的にも非接触帯電ローラ２１には「−極性」の電圧が印加されているので、前記通過したトナーは非接触帯電ローラ２１には吸着されない。
または、非接触帯電ローラ２１が「−極性」のＤＣ電圧にＡＣを重畳した電圧が印加されている場合も、ＡＣ電圧が「２ｋＶｐｐ」で、ＤＣが「−９００Ｖ」程度なので、電界的に「−極性」のトナーが非接触帯電ローラ２１へ向かう電界が生じるが、電界強度が低いため非接触帯電ローラ２１へはトナーは吸着されない。電圧印加条件の＋成分は、１０００Ｖ−９００Ｖ＝１００Ｖ程度であるため、−極性のトナーが飛翔する電界ではない。非接触帯電ローラ１９を通過したトナーは、さらに「−極性」に帯電され、感光体ドラム１と現像ローラ８とで形成される現像部で静電的に回収される。
これは前記帯電で、感光体ドラム１の感光体表面が約「−９００Ｖ」に帯電され、現像バイアスは約「−６００Ｖ」、トナーは「−極性」で高い帯電量、すなわち通常の現像後のｑ／ｍ（トナー帯電量）は約−２０μＣ／ｇで、トナー帯電量制御部材１９、非接触帯電ローラ２１を通過したトナーは約−３０〜４０μＣ／ｇであるで、電界はトナーが現像部へ向かう方向となり、現像部で回収される。
【００６０】
図６に示すように、トナー帯電量制御部材１９へトナーＴｂが溜まると、転写残トナーＴａの極性を反転させる能力が低下し、トナ−極性が反転しないまま印加電圧と逆極性のトナーＴｃがトナー帯電量制御部材１９を通過していく。この場合は、印加電圧が上述の−３００Ｖ印加であるので、＋極性のトナーＴｃが非接触帯電ローラ２１へくると、非接触帯電ローラ２１へはＡＣ＋ＤＣが重畳印加され、（−極性成分はＤＣ成分−９００ＶとＡＣ成分−１０００Ｖとを加えたものとなるので−１．９ｋＶとなる）強電界で、＋極性のトナーＴｃは非接触帯電ローラ２１に引き寄せられて非接触帯電ローラ２１に付着する。
【００６１】
トナー帯電量制御部材１９においてクリーナレスに係るトナー吐出モード実行可能なシステムが成立・維持するためには、トナー帯電量制御部材１９にトナーＴｂが溜まりつづけず、かつ、トナーＴｂの帯電量が制御できることである。これは、後で説明するトナー帯電量制御部材１９へ入力してくるトナーＭ／Ａ（Ｍａｓｓ：質量／Ａｒｅａ：面積）と出力Ｍ／Ａとが同じになることである。
【００６２】
（実験１）
図１の画像形成装置の構成における上述の感光体ドラム１、現像器２９、転写ローラ１５、トナー帯電量制御部材１９および非接触帯電ローラ２１の仕様・条件で、次の実験１を行った。この実験１においては、入力トナーの分布の「＋極性」トナーのうち、トナー帯電量制御部材１９へ吸着されるトナー量は、感光体ドラム１の線速：２００ｍｍ／ｓで画像を黒ベタにし、転写後のトナー像先端がトナー帯電量制御部材１９を約８ｍｍ程度通過した時点で感光体ドラム１の回転動作を停止し、図６に示すようにトナー帯電量制御部材１９に入力してくるトナーＭ／Ａ（Ｇ部）とトナー帯電量制御部材１９を通過してきたトナーＭ／Ａ（Ｊ部）を測定し、その差をトナー帯電量制御部材１９に吸着されたトナー（Ｈ部）として算出した。また、Ｇ部、Ｈ部、Ｊ部の帯電量分布を測定した。
【００６３】
上記実験１の結果、図６におけるＧ部のＭ／Ａは約０．０６ｍｇ／ｃｍ２、Ｊ部のＭ／Ａは約０．０４８ｍｇ／ｃｍ２で、Ｈ部のＭ／Ａは約０．０１２ｍｇ／ｃｍ２となった。従って、トナー帯電量制御部材１９に吸着されるトナーの比率はトナー入力量の約２０％となることが分かった。
また、Ｇ部、Ｈ部、Ｊ部の帯電量分布は、図７に示すようにそれぞれＫ、Ｌ、Ｍのような帯電量分布となった。Ｌの分布が示すように、トナー帯電量制御部材１９に吸着されたトナーは極性が反転せずに「＋極性」のまま保持されている。
トナーが連続的に入力してくると、常に入力トナーＭ／Ａの約２０％はトナー帯電量制御部材１９へ吸着されることになる。但し、トナー帯電量制御部材１９へ吸着されたトナーも、時間と共に電荷注入され少しずつ感光体ドラム１へ吐き出されていくが、吐き出し量が少ないとトナー帯電量制御部材１９へ吸着されるトナーは徐々に増加し電荷注入性能が低下する。以上の実験１の結果から、トナー帯電量制御部材１９は、以上のような性能・特性を持っていることが分かった。
【００６４】
実験１の結果を踏まえ、転写紙を連続通紙することにより連続画像形成を行い、トナー帯電量制御部材１９へ溜まったトナーと制御性能との関係を計測してみた。この場合、画像占有面積は少ないと時間がかかるので、今回は通常より（約６％）やや大目のハーフトーンのＡ４横１０％チャートを使用して計測を行った。
画像占有面積が１０％だから、転写残Ｍ／Ａは「０．０６×０．１＝０．００６ｍｇ／ｃｍ２」となる。また、トナー帯電量制御部材１９を通過するトナー量は、その８０％だから「０．００６×０．８＝０．００４８ｍｇ／ｃｍ２」となる。
従って、トナー帯電量制御部材１９へ吸着されるトナー量は、「０．００６×０．２＝０．００１２ｍｇ／ｃｍ２」となる。Ａ４横通紙の場合、トナー帯電量制御部材１９単位幅当りに吸着されるＭ／Ａは、「０．００１２×２１＝０．０２５２ｍｇ」となる。但し、トナー帯電量制御部材１９に溜まったトナーが時間と共に少しずつ感光体ドラム１へ排出されていくわけであるが、その計測を以下の方法で行った。
計測は、スタートから入力トナーＭ／Ａとトナー帯電量制御部材１９通過後の出力トナーＭ／ＡをＡ４横ハーフトーン１０％チャートで連続画像形成をさせながら測定した。
【００６５】
上記実験１の結果、図８に示すように、トナー帯電量制御部材１９へ入力してくるトナー量はほぼ一定であるが、トナー帯電量制御部材１９を通過したトナーは徐々に増えていく。しかしながら、通紙枚数が５００枚でもトナー帯電量制御部材１９へ入力してくるトナー量と通過・出力したトナー量とは同じにはならないことが分かった。
【００６６】
（実験２）
一方、トナー帯電量制御部材１９を通過したトナーのうちの印加電圧と逆の極性トナー（＋極性）の量を計測する実験２を行った。
実験２の計測結果、図９に示すように、２５０枚通紙までは逆極性トナー個数がほぼ７個／５００個程度であったが、２６０枚以後になると急激に増加した。これは、トナー帯電量制御部材１９が吸着されたトナーによって制御性能が低下したことを意味する。従って、トナー帯電量制御部材１９に吸着されたトナーを感光体ドラム１へ吐き出し、トナー帯電量制御部材１９と感光体ドラム１とが接触する部分の清掃が必要となることが分かった。
当然、画像形成時でトナー帯電量制御部材１９への入力トナー量がない部分（紙間）があり、そのときもトナー帯電量制御部材１９へは電圧が印加されているので、トナー帯電量制御部材１９へ溜まっているトナーは感光体ドラム１へ若干吐き出されるわけであるが、これは極めて少ない量であり、トナー帯電量制御部材１９を通過するトナー量にその分を加えてもトナー帯電量制御部材１９へ吸着される量と同等とはならない。
【００６７】
（実験３）
トナー帯電量制御部材１９でトナーの帯電量を変化させる主な力は、トナーに電流が流れ込んで起こるいわゆる電荷注入と考えられる。電荷注入だとすると時定数を持っていることから時間で変化すると考え、感光体ドラム１の線速（以下、「感光体線速」というときがある）に着目し、感光体線速とトナー帯電量制御部材１９に吸着されているトナーが感光体ドラム１へ吐き出されるトナー量との関係を計測する実験３を行った。
ここで、トナー帯電量制御部材１９へ吸着されるトナー量の限界を、２５０枚通紙までにトナー帯電量制御部材１９へ吸着される量として、そのトナー量に対して感光体線速を変えたときにトナー吐き出し量がどう変わるかを見た。また、通紙枚数２５０枚でトナー帯電量制御部材１９へ溜まったトナー量を計測してみた所、単位幅当り約４ｍｇであった。
Ａ４横１枚通紙でトナー帯電量制御部材１９の単位幅当りのトナー帯電量制御部材１９へ吸着されるトナーＭ／Ａは「０．０２５２ｍｇ／ｃｍ」だから、通紙枚数２５０枚では「６．３ｍｇ／ｃｍ」となる。
【００６８】
上記の計算結果との差異は、トナー帯電量制御部材１９へ吸着されたトナーが時間と共に少しずつ感光体ドラム１へ排出されるためである。また、Ａ４横を２５０枚通紙して４ｍｇの量をトナー帯電量制御部材１９へ吸着させるのは時間がかかるため、画像占有面積を上記の３倍の３０％とし、通紙枚数を８０枚としてそのときにトナー帯電量制御部材１９へ溜まったトナー量に対してトナー吐き出し量を計測した。
画像占有面積が３０％で通紙枚数が８０枚のときはほぼ計算どおりトナー帯電量制御部材１９の単位幅当り３．６ｍｇとなった。トナー帯電量制御部材１９へトナーを単位幅当り３．６ｍｇ溜め込んで感光体線速をそれぞれ５０、１００、２００、３００ｍｍ／ｓと変え、感光体ドラム１の走行距離は紙間の５倍４５０ｍｍとした。
そのときのトナー排出量を計測した結果が図１０に示されている。同図に示すように、１００、５０ｍｍ／ｓと感光体線速が遅くなるに従い、トナー吐き出し量が多くなる。２００、３００ｍｍ／ｓでは、トナー吐き出し量はあまり変わらない。
【００６９】
図１０に示すように、感光体線速５０ｍｍ／ｓでトナーを吐き出してやれば、トナー帯電量制御部材１９の単位幅当り約０．３５ｍｇのトナー量が感光体ドラム１へ吐き出される。これは、画像占有面積６％で２５０枚通紙したときトナー帯電量制御部材１９へ溜まったトナー量のほとんどが排出されていることを示している。
【００７０】
（実験４）
図１１に示すように、線速２００ｍｍ／ｓの場合の感光体ドラム１の走行距離（以下、「感光体走行距離」というときがある）とトナー吐き出し量との関係に関する実験４を行った。
線速２００ｍｍ／ｓの場合は、トナー吐き出し時の感光体走行距離を延ばしてもトナー吐き出し量が劇的に増加することはない。従って、画像形成とは別に最初に５００枚に１回トナー帯電量制御部材１９に溜まったトナーを線速５０ｍｍ／ｓにして吐き出してやればよいことが分かる。
【００７１】
当然、転写紙が例えばＡ３になれば、トナー吐き出しタイミングは短くしなければならない。その時は図示しない転写紙サイズ検知手段で転写紙サイズを検知し、上記トナー吐き出しタイミングの１／２のタイミングで吐き出してやればよい。
またその時、トナー帯電量制御部材１９への印加電圧が画像形成時より高い電圧であればさらによい。すなわち、例えば後述の図示しない制御手段による指令によって、トナー帯電量制御用電源２０の切換スイッチを図１に破線で示す印加電圧電源の高い方に切り換えるようにすればよい。
【００７２】
上述の実験１ないし４から、トナー帯電量制御部材１９（現像剤帯電量制御手段）に溜まったトナー（現像剤）を吐き出すトナー吐出モード（現像剤吐出モード）が実行可能な図１に示す画像形成装置において、次に述べる本発明に特有の専用モードを作って行えば上述の効果を奏することが分かった。
第１に、トナー吐出モード実行時の感光体ドラム１の線速を、画像形成時のそれよりも遅くする専用モード（以下、「感光体線速減速モード（像担持体線速減速モード）」というときがある）である。但し、感光体ドラム１を完全に停止した状態では、上記実験３で述べた作用が有効に働かないため、線速の下限値は少なくとも感光体の停止でない必要がある。
第２に、トナー吐出モード実行時（感光体線速減速モード実行時）のトナー帯電量制御部材１９への印加電圧を、トナーの正規極性で、画像形成時のそれよりも高くする専用モードである。
第３に、トナー吐出モード実行時（感光体線速減速モード実行時）が、非画像形成時であり、かつ、転写ローラ１５による転写紙への転写の一定枚数毎とする専用モードである。
第４に、トナー吐出モード実行時（感光体線速減速モード実行時）が、非画像形成時であり、かつ、転写ローラ１５による転写紙への転写動作の１ジョブ後（例えば実験４での５００枚を１ジョブとした場合）とする専用モードである。
第５に、トナー吐出モード実行時（感光体線速減速モード実行時）が、非画像形成時であり、かつ、画像形成装置に設けられている電源投入後とする専用モードである。
上記第１の専用モードは、画像形成装置に設けられている図示しない制御手段（例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびタイマ等を具備したマイクロコンピュータ）が、トナー吐出モード実行時の感光体ドラム１の線速を画像形成時のそれよりも遅くするように、感光体ドラム１を回転駆動する駆動モータ（図示せず）を図示しないモータ駆動回路を介して制御することで、自動的に行われる。第２ないし第５の専用モードも、前記図示しない制御手段によって自動的に行われる。
【００７３】
図１２に、第１の実施形態の変形例１を示す。
変形例１は、図１等に示した第１の実施形態の画像形成装置と比較して、非接触帯電ローラ２１に代えて、帯電手段としての接触帯電ローラ２２を用いたことのみ相違する。
接触帯電ローラ２２では、トナー帯電量制御部材１９後のトナー中制御されなかったトナー（ここでは＋極性トナー）は、強電界および接触で接触帯電ローラ２２へ付着するが、制御されなかったトナーが少ないのである程度の寿命は持つものである。
従って、後述のプロセスカートリッジに用いて図示しない寿命検知手段（例えば接触帯電ローラ２２から感光体ドラム１へ流れる電流を検知）で寿命を検知し、図示しない液晶表示部へのその旨の表示やＬＥＤ（発光ダイオード）点灯、あるいはブザー吹鳴などの報知手段によって、プロセスカートリッジが寿命であることをユーザに知らせることで、プロセスカートリッジをユーザが交換できるようにすればよい。
【００７４】
図１３に、第１の実施形態の変形例２を示す。
変形例２は、図１等に示した第１の実施形態の画像形成装置と比較して、非接触帯電ローラ２１に代えて、帯電手段としてのコロナチャージャ２３（以下、「コロナＣＨ２３」と略称する）を用いたことのみ相違する。
コロナＣＨ２３は、感光体ドラム１とグリッド部の距離が約２ｍｍあり、完全な非接触状態なので制御されなかったトナーが帯電器（コロナＣＨ２３）へ付着することはなく、問題とはならない。
【００７５】
図１４に、第１の実施形態の変形例３を示す。
変形例３は、図１等に示した第１の実施形態の画像形成装置と比較して、非接触帯電ローラ２１に代えて、帯電手段としての接触磁気ブラシローラ帯電器３０を用いたことのみ相違する。
接触磁気ブラシローラ帯電器３０は、マグローラ２４と、マグローラ２４の外周近傍に磁気的に吸着された帯電粒子２５とからなる。この場合も、接触帯電ローラ２１の場合と同じである。
【００７６】
図１５に、第１の実施形態の変形例４を示す。
変形例４は、図１等に示した第１の実施形態の画像形成装置と比較して、非接触帯電ローラ２１に代えて、帯電手段としての接触ブラシローラ帯電器２６を用いたことのみ相違する。この場合も接触帯電ローラ２１の場合と同じである。
【００７７】
以上説明したとおり、本実施形態および変形例１ないし４によれば、トナー吐出モード実行時の感光体ドラム１の線速度を、画像形成時のそれよりも遅くしたので、トナー帯電量制御部材１９に堆積したトナーが感光体ドラム１へ多く吐き出され転移するので、簡素な構成で感光体ドラム１の性能を経時で維持できる。
本実施形態および変形例１ないし４によれば、感光体線速減速モード実行時における上述した第２ないし第５の専用モードが実行可能であるため、画像形成速度（例えばコピースピード）を遅くしなくて済む。
本実施形態および変形例１ないし４によれば、現像剤は、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることにより、画質が向上する。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１７に、本発明の第２の実施形態に係るプロセスカートリッジ２７を示す。
プロセスカートリッジ２７は、第１の実施形態の像担持体としての感光体ドラム１、変形例１の帯電手段としての接触帯電ローラ２２、第１の実施形態の現像剤帯電量制御手段としてのトナー帯電量制御部材１９およびトナー帯電量制御用電源２０等を備えたトナー帯電量制御部２８ならびに第１の実施形態の現像手段としての現像器２９を一体型のカートリッジ容器２７Ａ内に一体に支持するように設けたものであり、このプロセスカートリッジ２７を図示しない画像形成装置の画像形成装置本体に対して一括して着脱自在に構成したものである。
図示しない画像形成装置としては、プロセスカートリッジ２７を除き、図１に示したものと同様である。
【００７９】
本実施形態によれば、上述した第１の実施形態および変形例１ないし４等の利点・作用効果を奏することは元より、プロセスカートリッジ２７を有しているので、前記図示しない画像形成装置本体への着脱・操作を容易にすることができる。
【００８０】
プロセスカートリッジ２７に限らず、像担持体としての感光体ドラム１、帯電手段としての非接触帯電ローラ２１もしくは接触帯電ローラ２２等、現像剤帯電量制御手段としてのトナー帯電量制御部材１９およびトナー帯電量制御用電源２０等を備えたトナー帯電量制御部２８、現像手段としての現像器２９より選ばれる少なくとも１つの手段を一体に支持し、このプロセスカートリッジを図示しない画像形成装置の画像形成装置本体に対して一括して着脱自在に構成したものであってもよい。
【００８１】
（第３の実施形態）
図１８に、本発明の第３の実施形態に係る多色画像形成装置の一例を示す。
まず、同図を参照して、多色画像形成装置としてのフルカラー画像形成装置の構成の概要を説明する。
同図に示すカラー画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト５２を有しており、その移動方向に沿って配置された像担持体としての感光体ドラム１Ｂｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに対応して、複数の画像形成手段としての４つの画像形成ステーション（画像形成部）が並列配置されている。
感光体ドラム１Ｂｋを有する画像形成ステーションではブラック（Ｂｋ）のトナー画像が、感光体ドラム１Ｙを有する画像形成ステーションではイエロー（Ｙ）のトナー画像が、感光体ドラム１Ｍを有する画像形成ステーションではマゼンタ（Ｍ）のトナー画像が、感光体ドラム１Ｃを有する画像形成ステーションではシアン（Ｃ）のトナー画像が、それぞれ形成される。
【００８２】
これら４つの画像形成ステーションでは、各色のトナー画像を形成するための構成はトナーの色のみが相違するだけで実質的に同様の構成要素を具備しているため、以下、イエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションを代表して説明する。４つの画像形成ステーションにおいて、第１、第２の実施形態および変形例１で説明したと同様の構成要素には、トナーの色を表す英文字の符号「Ｂｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」を同一のアラビア数字に付加することで区別するとともに、色を表す「イエロー用」等の接頭語を省略する。
イエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションにおいて、図１８中矢印方向（反時計回り方向）に回転駆動される感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を帯電させる帯電手段としての接触帯電ローラ２２Ｙ、帯電された感光体ドラム１Ｙの感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段・露光手段としての書込み装置（図示せず）から出射されるレーザ光４Ｙ、感光体ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像にイエローのトナーを供給・付着させて現像・可視化するとともに、感光体ドラム１Ｙに残留しているイエローのトナーを除去する現像手段としての現像器２９Ｙ、中間転写体としての中間転写ベルト５２の内側に設けられ、感光体ドラム１Ｙ上のイエローのトナー画像を中間転写ベルト５２に１次転写するための１次転写手段としての転写電極５０Ｙ、転写後に感光体ドラム１Ｙ上のイエローの転写残トナーの帯電量を制御するための現像剤帯電量制御手段としての第２の実施形態と同様のトナー帯電量制御部材１９およびトナー帯電量制御用電源２０等を備えたトナー帯電量制御部２８Ｙ、除電ランプ１８Ｙが配置されている。
【００８３】
中間転写ベルト５２は、可撓性を有する無端ベルトからなり、駆動ローラ５１、従動ローラである第１中間ローラ５３、バックアップローラ５４および第２中間ローラ５５間に掛け回されて支持されており、図示しない中間転写体駆動手段によって図１８中矢印方向（時計回り方向）に走行・回転駆動される。
中間転写ベルト５２には、駆動ローラ５１と対向する部位に２次転写手段としての２次転写ローラ５７が転写紙搬送経路に臨むように配設され、またバックアップローラ５４と対向する部位に該ベルト表面を清掃する中間転写体用クリーニングユニット５６が配設されている。
【００８４】
次に、第３の実施形態の多色画像形成装置の動作を説明する。主として、イエロー用画像形成ステーションでの動作を代表して説明する。
図１８に示す多色画像形成装置での画像形成の一連のプロセスは、ここではＮ／Ｐ(ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する)の接触帯電ローラ方式で行われる。先ず、図示しない操作部のプリントボタンが押されると、図中の接触帯電ローラ２２Ｙ、現像器２９Ｙの図示しない現像ローラ、転写電極５０Ｙ、トナー帯電量制御部２８Ｙの図示しないトナー帯電量制御部材、除電ランプ１８Ｙにそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。それとほぼ同時に、感光体ドラム１Ｙ、接触帯電ローラ２２Ｙ、現像器２９Ｙの現像ローラ、左スクリュー、スクリュー（共に図示せず）は、所定の方向に回転し始める。
【００８５】
感光体ドラム１Ｙは接触配置された接触帯電ローラ２２Ｙで、一様に負（マイナス）に帯電（−９００Ｖ）され、レーザ光４Ｙで静電潜像の形成（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）が行われる。この際、各色用感光体ドラム１Ｂｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各色用感光体ドラム１Ｂｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃと各色用現像器２９Ｂｋ、２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃの間を通る時、各色用現像器２９Ｂｋ、２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃの図示しない各色用現像ローラで形成される磁気ブラシにより、現像（現像バイアスは−６００Ｖ）・可視化されてトナー像が形成される。
【００８６】
駆動ローラ５１が図示しない駆動手段により図中矢印方向に回転駆動されることにより、中間転写ベルト５２は図中矢印方向（時計回り方向）に走行駆動されるとともに、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト５２には、ブラックのトナーを有する現像器２９Ｂｋを具備するブラック用の画像形成ステーションで形成されたブラックトナー像が転写電極５０Ｂｋによって中間転写ベルト５２上に転写される。その転写されたブラックトナー像には、イエロー用の画像形成ステーション、マゼンタ用の画像形成ステーションおよびシアン用の画像形成ステーションで順次形成されたイエロートナー像、マゼンタトナー像、さらにシアントナー像が順次転写電極５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃによって順次重ね転写され、こうして中間転写ベルト５２はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
【００８７】
一方、図示しない給紙機構から転写紙が１枚に分離されて給送され、２次転写ローラ５７よりも転写紙搬送経路の上流側（図１８の上方側）に配設された図示しないレジストローラ対によって給紙タイミングを取られて、駆動ローラ５１と２次転写ローラ５７とが対向する転写部に給送される。このとき２次転写ローラ５７には、中間転写ベルト５２表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト５２の表面のトナー像が転写紙上に一括して転写される。トナー像が転写された転写紙は図示しない定着装置を経て、コピー画像として図示しない排紙トレイ等に排出される。
トナー像を転写紙に転写後の中間転写ベルト５２は、このベルトに残留したトナーが中間転写体用クリーニングユニットユニット５６によって除去される。
【００８８】
一方、転写電極５０Ｙで転写され、感光体ドラム１Ｙ上に残ったイエローの転写残トナーは、図３に示すように、「＋極性」と「−極性」とが混在した分布のトナーが、感光体ドラム１Ｙの回転でトナー帯電量制御部２８Ｙの図示しないイエロー用トナー帯電量制御部材まで移送され、第１の実施形態と同様の第１ないし第５の専用モードによる動作が行われる。これは、他色のトナーを有する画像形成ステーションでも同様である。
【００８９】
従って、第３の実施形態によれば、第１の実施形態で詳述したと同様の利点・効果を奏することは勿論のこと、複数の画像形成ステーションを有しているにも拘わらず装置が小型化できる。
【００９０】
第３の実施形態においても、第２の実施形態で説明したと同様のプロセスカートリッジを各画像形成ステーション毎に構成して、同様の作用効果を奏することが可能なことは言うまでもない。
【００９１】
第３の実施形態では、中間転写体に転写した後、シート状記録媒体に一括転写するタンデム型の多色画像形成装置を例示して説明したが、転写体（シート状記録媒体搬送転写手段）としての無端ベルトでシート状記録媒体を搬送しながら順次転写して重ね合わせる直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置においても同様に実施することができる。この例としては、例えば特開平１１−６５３０８号公報記載の画像形成装置を挙げることができる。
【００９２】
以上説明したとおり、本発明は、トナー（現像剤）を吐き出すトナー吐出モード（現像剤吐出モード）が実行可能な画像形成装置や多色画像形成装置あるいはプロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置や多色画像形成装置であれば、別言すれば課題を解決するための手段欄に記載した「…画像形成装置において、」、「…多色画像形成装置において、」の公知部分の構成を具備しているものであれば、どのような画像形成装置や多色画像形成装置等にも適用できるものである。
本発明を特定の実施形態や変形例等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した実施形態や変形例あるいは実施例等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す画像形成装置の概略的な正断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の画像形成装置に用いられる感光体ドラムのアモルファスシリコン感光体の層構成の種類を示す簡略的な断面図である。
【図３】転写後における転写残トナーのトナー帯電量分布を説明するグラフである。
【図４】転写後における転写残トナーが環境その他の条件で変化する状態を説明するグラフである。
【図５】転写後における転写残トナーの帯電量分布のうちトナー帯電量制御部材で制御される領域を説明するグラフである。
【図６】トナー帯電量制御部材の入出力トナーの状態を示す簡略的な正面図である。
【図７】トナー帯電量制御部材で制御されたトナーの帯電量分布を説明するグラフである。
【図８】実験１において、連続画像形成を行った時の通紙枚数とトナー帯電量制御部材への入出力トナーＭ／Ａとの関係を説明するグラフである。
【図９】実験２において、連続画像形成を行った時の通紙枚数とトナー帯電量制御部材で制御されたトナー帯電量制御部材通過後のトナー中の制御されなかった逆極性トナー個数との関係を説明するグラフである。
【図１０】感光体線速と単位幅当たりのトナー吐き出し量との関係を説明するグラフである。
【図１１】感光体線速が２００ｍｍ／ｓの場合の感光体ドラムの走行距離とトナー吐き出し量との関係を説明するグラフである。
【図１２】帯電手段が接触帯電ローラの場合を示す変形例１の要部の正面図である。
【図１３】帯電手段がコロナＣＨの場合を示す変形例２の要部の正面図である。
【図１４】帯電手段が接触磁気ブラシローラ帯電器の場合を示す変形例３の要部の正面図である。
【図１５】帯電手段が接触ブラシローラ帯電器の場合を示す変形例４の要部の正面図である。
【図１６】トナーの形状係数ＳＦ１の定義を説明する説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態を示すプロセスカートリッジの概略的な正断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態を示す多色画像形成装置の概略的な正面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、１Ｂｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ    感光体ドラム（像担持体）
４    レーザ光（潜像形成手段・露光手段）
１５  転写ローラ（転写手段）
１９  トナー帯電量制御部材（現像剤帯電量制御手段）
２０  トナー帯電量制御用電源
２１  非接触帯電ローラ（帯電手段）
２２、２８Ｂｋ、２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ  接触帯電ローラ（帯電手段）
２３  コロナＣＨ（帯電手段）
２７  プロセスカートリッジ
２８、２８Ｂｋ、２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ  トナー帯電量制御部
２９、２９Ｂｋ、２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ  現像器（現像手段）
３０  接触磁気ブラシローラ帯電器（帯電手段）
５０Ｂｋ、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ  転写電極（１次転写手段）
５２  中間転写ベルト（中間転写体）
５７  ２次転写ローラ（２次転写手段）
【図１】
2007003610.tif 000003
【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】
2007003610.tif 000009
【図８】
2007003610.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2007003610.tif 000014
【図１３】
2007003610.tif 000015
【図１４】
2007003610.tif 000016
【図１５】
2007003610.tif 000017
【図１６】
2007003610.tif 000018
【図１７】
2007003610.tif 000019
【図１８】
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