JP4928023B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明に属する技術分野】
本発明は複写機、電子写真プリンタ等における現像装置、プロセスカートリッジ及び現像装置の初期設定方法及び電子写真画像形成装置に関する。
【0002】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【0003】
なお前述のプロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【0004】
【従来の技術】
電子写真を用いた画像形成装置では、その使用が長時間に及ぶと感光体ドラムの交換、現像剤の補給や交換、その他(帯電器、クリーナ容器など)の調整・清掃・交換が必要となるが、このような保守作業は専門知識を有するサービスマン以外は事実上困難であった。
【0005】
そこで、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上することが出来た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は画像形成装置において広く用いられている。
【0006】
従来、複写機、電子写真プリンタにおける現像装置に、現像剤担持体上の現像剤を規制する部材を設けている。この規制部材の目的は、現像剤担持体上の現像剤を均一且つ最適な量にするためのものである。よって、前記規制部材には弾性を有する部材が使用され、現像剤担持体に一定の圧力で当接されているものが一般的である。図8(a)に前記規制部材が現像剤担持体に当接されている現像装置の拡大図を示す。図8(a)、(b)、(c)において、Aが感光ドラム、Bが現像剤担持体である現像ローラ、Cが前記規制部材である現像ブレード、Dが現像剤、Tが現像剤収納部である。また、感光ドラムAと現像ローラBは、図中の矢印の方向に回転している。図8(b)は現像装置の使用初期の現像ブレードCと現像ローラBとが当接されている部分のモデル図であり、現像ローラB上には現像剤Dが存在しないために、現像ローラBと現像ブレードCの間の摩擦力が大きい。したがって、現像ローラBを回転させる為に多大なトルクが必要となる。それを解決するために、現像ローラBと現像ブレードCのどちらか一方に現像剤D以外の潤滑剤を塗付している。前記潤滑剤として一般的には、平均粒径20μmのシリコーン樹脂が用いられている。図8(c)は現像ローラBと現像ブレードCの間に現像剤Dが通過しているときのモデル図であり、この場合には現像ローラBを回転させる為の多大なトルクは必要ではない。
【0007】
このような現像装置は現像剤収納容器、像担持体である電子写真感光体ドラム等と一体化され、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられるものが主流となっている。また、感光ドラムAを有しないで画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジ化された現像装置も用いられている。この場合、プロセスカートリッジ又は後者の現像装置が新品の状態には、現像剤収納容器から現像容器へと現像剤を通す開口部にシール部材(以下トナーシールと呼ぶ)が設けられている。一般的にはユーザーが使用する前に開封する。最近ではユーザーが新品カートリッジを画像形成装置に装着すると、自動的にトナーシールを開封する機構が提案(特開平11−231757号公報)されている。そして、トナーシール巻き取り後、トナーは現像剤担持体上へと搬送され、現像ブレードによって、最適な量にコートされると同時に摩擦帯電付与されることにより現像動作の準備が完了する。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】
現像剤担持体と前記規制部材の間に潤滑剤を塗付することで、使用初期に現像剤担持体を回転させる為の多大なトルクは低減することができた。しかし、使用初期の現像剤担持体上には、現像剤と前記潤滑剤とが混合した状態であり、従来例で示したように、潤滑剤はシリコーン樹脂であるため、現像剤担持体と前記規制部材によって摩擦帯電されるため、前記現像剤の帯電が乱れてしまい、画像にムラが生じる場合がある。
【0009】
本発明の目的は、潤滑剤の影響である使用初期画像のムラを低減させると伴に、使用初期画像の高画質化を行なうことのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決する為の手段】
本出願に係る第1の発明は、静電潜像を担持する像担持体を備え、前記像担持体に現像剤像を形成可能であり、カートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、前記カートリッジは、静電潜像を担持する像担持体と対向して設けられ前記静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体の上の前記現像剤を規制するための現像剤規制部材を備える現像器と、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に塗布された前記現像剤とは異なる潤滑剤と、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部と前記現像器との間の開口をシールするシール部材と、を備えるカートリッジであって、前記シール部材を開封する開封手段を備え、前記カートリッジを初めて使用する時に、前記開封手段により前記シール部材の開封が終了したと判断された後で、前記静電潜像の現像の開始前に、前記現像剤担持体を回転させ、前記現像剤担持体と前記像担持体との間の電位差により、前記潤滑剤を前記像担持体に転移させる潤滑剤消費動作を行う制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【0011】
本出願に係る第2の発明は、静電潜像を担持する像担持体と対向して設けられ前記静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体の上の前記現像剤を規制するための現像剤規制部材を備える現像器と、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に塗布された前記現像剤とは異なる潤滑剤と、前記現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部と前記現像器との間の開口をシールするシール部材と、を備え画像形成装置本体に着脱可能に設けたカートリッジと、前記像担持体と、前記シール部材を開封する開封手段と、前記カートリッジを初めて使用する時に、前記開封手段により前記シール部材の開封が終了したと判断された後で、前記静電潜像の現像の開始前に、前記現像剤担持体を回転させ、前記現像剤担持体と前記像担持体との間の電位差により、前記潤滑剤を前記像担持体に転移させる潤滑剤消費動作を行う制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下の発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
〔実施の形態1〕
実施の形態1に適用される複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置及びそれに脱着可能なプロセスカートリッジを図1、図2に基づいて説明する。図1はプロセスカートリッジを装着した画像形成装置の構成説明図であり、図2はプロセスカートリッジの構成説明図である。
【0020】
画像形成装置100は、図1に示すように、光学手段2から情報処理機器より送られてきた画像情報により変調されたレーザーが感光ドラム10に照射されると、該感光ドラム表面に静電潜像が形成される。該静電潜像を現像剤(以下トナーという)で現像してトナー像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体としての紙9をカセット3からピックアップローラ90、搬送ローラ91、レジストローラ92、搬送ガイド93からなる搬送手段によって搬送し、且つプロセスカートリッジ1としてカートリッジ化された画像形成部において、前記感光ドラム10に形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ5に電圧印加することによって紙9に転写する。そして、該紙9を搬送ガイド94を介して定着手段としての定着器6へ搬送する。そして、定着器6によって熱と圧力によってトナー像の定着を受けた後、排紙ローラ7によって画像形成装置外へ排出されて、排紙トレイ8上に蓄積される。
【0021】
一方、前記画像形成部を形成するプロセスカートリッジ1は、図2に示すように感光層を有する像担持体としての感光ドラム10を矢印方向に回転し、画像形成装置100の内部に設けられた高圧電源52により帯電ローラ11に出力電流のピーク値を定電流に制御した交流電圧と直流電圧を重畳した振動電圧を印加して、感光ドラム10の表面を一様に帯電する。そして、この帯電した感光ドラム10に対して前記光学手段2からレーザー光をカートリッジ枠体に設けられた露光開口部を介して露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像器22の有する現像手段によって現像するように構成している。この現像手段は、トナー収納容器21内のトナーをトナー送り部材26で送り出し、固定磁石を内蔵した現像剤担持体(以下現像ローラという)12を回転させると共に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する現像剤規制部材(以下現像ブレードという)13によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ12の表面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム10へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。そして、転写ローラ5に前記トナー像と逆極性の電圧を印可してトナー像を紙9に転写した後、クリーニングブレード14によって感光ドラム10に残留したトナーを掻き落とすと共に、クリーニング容器23へ送るように構成されている。なお、前記現像ローラ12及び現像ブレード13等の現像部材は現像器22の枠体に保持されている。そして、感光ドラム10と現像ローラ12は夫々端部に有する駆動ギアが噛み合った構成であり、前記現像ローラ12は感光ドラム10と共に回転してトナーを感光ドラム10に供給する。
【0022】
また、現像ブレード13は現像ローラ上のトナーを均一且つ最適な量にする為に、弾性部材であるウレタンが使用され、現像ローラ12に一定の圧力で当接されている。現像ローラ12と現像ブレード13の間にトナーがない状態では、現像ローラ12を回転させるには多大なトルクを必要とする。そのトルクを低減するためにプロセスカートリッジ1の組み立て時において、現像ローラ12又は現像ブレード13のどちらか一方に、現像剤以外の潤滑剤を塗布している。本実施例においては潤滑剤として東芝シリコーン製トスパール3120(商品名)を用いた。
【0023】
上述したプロセスカートリッジ1は装置本体の不図示の開閉部材を開いて図1のように装着され、感光ドラム10を転写ローラ5と対向する所定位置に位置決めされる。プロセスカートリッジ1の取り外しは上記と逆で開いた開閉部材による開口部から装置本体外へ取り出す。
【0024】
次に、本実施の形態1のプロセスカートリッジに装着されるトナーシールを図3に基づいて説明する。図3はトナー収納容器21の周辺の斜視図である。
【0025】
トナーシール20は現像器22へトナーを送り出すトナー収納容器21の開口部(図3においてトナーシール20の下にある)を封止するシールベースとしてのカバーフィルム24と、前記開口部の長手寸法に対して2倍以上の長さを有し、前記カバーフィルムを引き裂くためのテアテープ25から構成されている。テアテープ25は図3の左側で折り返されてカバーフィルム24に重ねてある。
【0026】
また、前記カバーフィルム24は前記開口部の周縁部に固着されている。図3に示すように前記カバーフィルム24に重ねた前記テアテープ25は、トナー収納容器21の側面に設置されているトナーシール巻き取り装置32に取り付けられており、前記トナーシール巻き取り装置32が回転動作をすることによって、前記テアテープ25とアルミニウム箔がラミネートされたカバーフィルム24が引き裂かれて巻き取られる仕組みとなっている。
【0027】
次にトナーシール検知部31の仕組みを図4(a)、(b)、(c)に基づいて説明する。図4の(a)は、トナーシール巻き取り開始前で、トナーシール20に接点33,34間で導電部材37により導通がある。図4の(b)は、トナーシール巻き取り途中で、矢印方向に開封される。図4の(c)は、巻き取り終了後で、導電部材37が接点33,34間でカバーフィルム24と共にカットされ導通はない。よって、この接点33,34間に検知部31を設けることによってトナーシール20の巻き取り状態を検知することができる。即ち、図4に示すように前記接点33,34間に、直流電源35によって電位差を持たせ、接点33,34間に流れる電流をモニター36で測定することにより、前記プロセスカートリッジ1のトナーシール20が巻き取られているか否かを検知する。
【0028】
ここで、本発明の実施の形態1に係る現像装置の初期設定方法について図2、図3、図5を用いて説明する。図5は前記潤滑剤の消費動作を示すフローチャート図である。このフローチャートに従う動作は画像形成装置本体の制御装置によって実行される。
【0029】
本実施の形態のプロセスカートリッジ1を画像形成装置100に装着後(S1)、トナーシール検知部31によってトナーシール20が巻き取られているどうかを検知し(S2)、巻き取られていると判断された場合は、現像ローラ12と現像ブレード13の潤滑剤(前出トスパール)を飛ばす動作をせず通常動作(S3)になる。トナーシール20が巻き取られていないと判断された場合、以下に示す動作を起こす。
【0030】
まず、前記感光ドラム10を駆動させる。それによって、前記したように現像ローラ12も同時に駆動する。この場合、現像ローラ12もしくは現像ブレード13に塗布している潤滑剤(前記トスパール)は摩擦帯電される。
【0031】
次に、感光ドラム10及び現像ローラ12を駆動させている状態で、高圧電源53より現像ローラ12に電圧を印加する。印加する電圧は、交流電圧1600Vpp、直流電圧−200Vとする。この場合、前記感光ドラム10の電位は0Vとなっているため、潤滑剤(トスパール)はクーロン力を受け、感光ドラム10へ現像される。印加電圧時間は、現像ローラ12が少なくとも一回転する時間以上とする(S4)。
【0032】
次に、転写ローラ5のクリーニングを行なう(S5)。これは、感光ドラム10へ現像された前記潤滑剤(トスパール)が、転写ローラ5に付着するものもあるためである。転写ローラ5に高圧電源51によって、直流電圧−1700Vを印加する。これによって、転写ローラ5上に付着した前記潤滑剤(トスパール)は感光ドラム10へ戻される。また、高圧電源51による印加電圧時間は、転写ローラが少なくとも一回転する時間以上とする。転写部材を感光体ドラムから離間させる装置を備えた画像形成装置については、転写部材のクリーニングが必要ないことは言うまでもない。
【0033】
次に、高圧電源51による電圧印加終了後、感光ドラム10が少なくとも一回転以上した後に、感光ドラムを停止させる。このとき、感光ドラム10上の前記潤滑剤(トスパール)は、感光ドラムクリーニング手段14によって感光ドラム10上から取り除かれる。
【0034】
次にトナーシール巻き取り装置32によってトナーシールを巻き取る(S6)。そして、トナーシール巻き取り検知部31によってトナーシール20が巻き取られているかどうかを検知する(S7)。ここで、まだトナーシール20が巻き取られていないと判断された場合、トナーシール巻き取り装置32を動作させ、トナーシールが巻き取られていると判断された場合、通常動作となり、画像形成動作が可能となる(S3)。
【0035】
以上の動作を行なうことによって、前記現像ローラ12もしくは現像ブレード13に塗付されている前記潤滑剤(トスパール)は取り除かれる。
【0036】
このような状態でトナーを現像ローラ12上に搬送するため、現像ローラ12上には、トナーのみがコートされる。そのため、本発明によって解決する課題で述べた前記トナーと異なる潤滑剤(トスパール)による初期画像のムラを低減させることができる。
【0037】
〔実施の形態2〕
実施の形態2における画像形成装置及びプロセスカートリッジの構成及び動作については、実施の形態1と同様のため省略する。
【0038】
実施の形態1は前記トナーシールを巻き取る前に前記潤滑剤を感光ドラムへ飛ばす動作を行なうものであったが、本発明の実施の形態2に係る現像装置の初期設定方法は、前記トナーシールを巻き取った後に前記潤滑剤を感光ドラムへ飛ばす動作を行なうものである。実施の形態2について図2、図3、図6を用いて説明する。図6は本実施の形態2に係る潤滑剤の消費動作を示すフローチャート図である。このフローチャートに従う動作は画像形成装置本体の制御装置によって実行される。
【0039】
本実施の形態のプロセスカートリッジ1を画像形成装置100に装着(S11)後、トナーシール検知部31によってトナーシール20が巻き取られているどうかを検知し(S12)、巻き取られていると判断された場合は、飛ばす動作をせず通常動作(S13)になる。トナーシール20が巻き取られていないと判断された場合、トナーシール20をトナーシール巻き取り装置32によって巻き取る(S14)。巻き取り動作については、実施の形態1と同様であるため説明を省略する(S15)。その後すぐに以下に示す動作を開始する。
【0040】
まず、前記感光ドラム10と現像ローラ12を駆動する。この場合、現像ローラ12へトナーが搬送され、現像ローラ12上には、トナーと潤滑剤(トスパール)が混合した状態でコートされる。
【0041】
次に、感光ドラム10を駆動させている状態で、高圧電源53より現像ローラ12に電圧を印加する(S16)。印加する電圧は、交流電圧1600Vpp、直流電圧−200Vとする。この場合、前記感光ドラム10の電位は0Vとなっているため、前記トナーと潤滑剤(トスパール)はクーロン力を受け、感光ドラム10へ現像される。印加電圧時間は、現像ローラ12が少なくとも一回転する時間以上とする。
【0042】
次に、転写ローラ5のクリーニングを行なう(S17)。これは、感光ドラム10へ現像された前記トナーと潤滑剤(トスパール)が、転写ローラ5に付着するものもあるためである。転写ローラ5に高圧電源51によって、直流電圧−1700Vを印加する。これによって、転写ローラ5上に付着した前記潤滑剤(トスパール)は感光ドラム10へ戻される。また、高圧電源51による印加電圧時間は、転写ローラ5が少なくとも一回転する時間以上とする。
【0043】
次に、高圧電源51による電圧印加終了後、感光ドラム10が少なくとも一回転以上した後に、感光ドラム10を停止させる。このとき、感光ドラム10へ現像された前記トナーと潤滑剤(トスパール)は、感光ドラムクリーニング手段14によって感光ドラム10上から取り除かれる。その後、通常動作(S13)となり、画像形成動作が可能となる。
【0044】
以上の動作を行なうことによって、前記現像ローラ12上にはトナーのみがコートされる。この状態で、初期現像が開始される為、初期の画像において、本発明が解決しようとしている課題で述べた初期画像のムラを低減することができる。また、現像開始時の現像ローラ上にトナーがコートされている為に、初期回転時にかかるトルクを実施の形態1に対して低減できる。
【0045】
〔実施の形態3〕
実施の形態3における画像形成装置及びプロセスカートリッジの構成及び動作については、実施の形態1と同様のため省略する。
【0046】
本発明の実施の形態3に係る現像装置の初期設定方法は、現像ローラ上の潤滑剤(トスパール)を現像装置内に現像ローラと平行に配設された対向電極へ飛ばすものである。実施の形態3について図2、図3、図7を用いて説明する。図7は本実施の形態3に係る現像装置の拡大図である。
【0047】
本実施の形態のプロセスカートリッジ1を画像形成装置100に装着後、トナーシール検知部31によってトナーシール20が巻き取られているどうかを検知し、巻き取られていると判断された場合は、潤滑剤(トスパール)を飛ばす動作をせず通常動作になる。トナーシール20が巻き取られていないと判断された場合、以下に示す動作を起こす。
【0048】
まず、前記感光ドラム10を駆動させる。それによって、前記したように現像ローラ12も同時に駆動する。この場合、現像ローラ12もしくは現像ブレード13に塗布している前記潤滑剤(トスパール)は摩擦帯電される。
【0049】
次に、感光ドラム10及び現像ローラ12を駆動させている状態で、高圧電源53より現像ローラ12に電圧を印加する。印加する電圧は、交流電圧1600Vpp、直流電圧−200Vとする。このとき、現像装置内に現像ローラ12と平行に配設された対向電極15の電位は0Vとなっているため、前記潤滑剤(トスパール)はクーロン力を受け、対向電極15へ現像される。印加電圧時間は、現像ローラ12が少なくとも一回転する時間以上とする。
【0050】
その後、通常動作となり、画像形成動作が可能となる。なお、通常動作中は現像ローラに交流電圧1600Vpp、直流電圧−500Vの電圧がかかるため、対向電極へ現像された前記潤滑剤(トスパール)は、通常動作中も対向電極上に保持されたままとなる。そのため、画像にムラを生じさせることはない。
【0051】
以上の動作を行なうことにより、本発明によって解決する課題で述べた前記潤滑剤(トスパール)による初期画像のムラを低減させることができる。
また、実施の形態3において、トナーシール開封後に応用しても同様な効果が得られる。
【0052】
実施の形態はプロセスカートリッジについてのべたが現像ローラ、現像ブレード等とトナーを収納したトナー収納容器を一体のカートリッジとして画像形成装置本体に着脱可能な現像装置に対しても本発明は適用される。
【0053】
【発明の効果】
以上説明から明らかなように、本発明によれば、潤滑剤の影響である使用初期画像のムラを低減させると伴に、使用初期画像の高画質化を行なうことのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置の縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係るプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るトナー収納容器の周辺の斜視図である。
【図4】(a)、(b)、(c)は各々が本実施の形態1に係るトナーシール検知部の構成を示す回路図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る潤滑剤の消費動作を示すフローチャート図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る潤滑剤の消費動作を示すフローチャート図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る現像装置の拡大断面図である。
【図8】(a)、(b)、(c)は各々が従来例に係る現像装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
1…プロセスカートリッジ
5 …転写ローラ
10…感光ドラム
11…帯電ローラ
12…現像ローラ
13…現像ブレード
14…クリーニングブレード
20…トナーシール
31…トナーシール検知部
32…トナーシール巻き取り装置
100…画像形成装置
Claims (3)
- 静電潜像を担持する像担持体を備え、前記像担持体に現像剤像を形成可能であり、カートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
前記カートリッジは、
静電潜像を担持する像担持体と対向して設けられ前記静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体の上の前記現像剤を規制するための現像剤規制部材を備える現像器と、
前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に塗布された前記現像剤とは異なる潤滑剤と、
前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部と前記現像器との間の開口をシールするシール部材と、を備えるカートリッジであって、
前記シール部材を開封する開封手段を備え、
前記カートリッジを初めて使用する時に、前記開封手段により前記シール部材の開封が終了したと判断された後で、前記静電潜像の現像の開始前に、
前記現像剤担持体を回転させ、前記現像剤担持体と前記像担持体との間の電位差により、前記潤滑剤を前記像担持体に転移させる潤滑剤消費動作を行う制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と対向して設けられ前記静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体の上の前記現像剤を規制するための現像剤規制部材を備える現像器と、
前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に塗布された前記現像剤とは異なる潤滑剤と、
前記現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部と前記現像器との間の開口をシールするシール部材と、を備え画像形成装置本体に着脱可能に設けたカートリッジと、
前記像担持体と、
前記シール部材を開封する開封手段と、
前記カートリッジを初めて使用する時に、前記開封手段により前記シール部材の開封が終了したと判断された後で、前記静電潜像の現像の開始前に、前記現像剤担持体を回転させ、前記現像剤担持体と前記像担持体との間の電位差により、前記潤滑剤を前記像担持体に転移させる潤滑剤消費動作を行う制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記カートリッジは、前記像担持体を備え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。
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