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JP6507933B2 - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラム - Google Patents

画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラム Download PDF

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JP6507933B2 JP2015163978A JP2015163978A JP6507933B2 JP 6507933 B2 JP6507933 B2 JP 6507933B2 JP 2015163978 A JP2015163978 A JP 2015163978A JP 2015163978 A JP2015163978 A JP 2015163978A JP 6507933 B2 JP6507933 B2 JP 6507933B2
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Description

この発明は、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラムに関し、特に、劣化したトナーを強制的に排出して形成する画像の品質を維持する機能を有する画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラムに関する。
電子写真式の画像形成装置としては、スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたMFP(Multi Function Peripheral)や、ファクシミリ装置、複写機、及びプリンタなどがある。
このような画像形成装置においては、低カバレッジの画像(印字率が低い画像)の形成(印字)を継続して行うと、トナーが劣化することがある。すなわち、多くのトナーが使用されないままに攪拌され続けることで、添加剤の埋没や離脱が起こり、非静電的な付着力が低下する。このようにトナーが劣化すると、転写性の低下(濃度低下)が起こり、画像の品質に悪影響が出ることがある。そのため、低カバレッジの印刷が続く場合にトナーを強制的に排出することで、劣化したトナーを取り除き、適正濃度で印字できるようにする機能が用いられることがある。
下記特許文献1には、低カバレッジの連続印刷時に、強制的にトナー排出を行うことが開示されている。トナー排出量は、モノクロモードであるかカラーモードであるかに応じて変更される。また、文字モードであるか写真モードであるかに応じて、変更される。
特開2011−118147号公報
ところで、上記のように強制的にトナー排出が行われてトナーが消費されると、印字できるページ数が少なくなり、1ページ分の印字を行うのに必要なコストが増大するという問題がある。トナーを節約してページあたりに必要なコストを低減するためには、トナー排出量を抑制する必要がある。
上述の特許文献1に記載されている装置では、ユーザの選択したモードによりトナー排出量が決定される。線画像や文字画像は、写真画像ほど画質低下が目立たないため、文字原稿の割合が多いモノクロモードや文字モードでは、トナー排出量が抑えられる。しかしながら、モノクロモードや文字モードで印字する原稿が文字だけを含むものであるとは限られず、グラフ、写真、又はある程度の大きさの領域のパッチなどが含まれることがある。このような文字とは異なる画像が含まれる場合、画質の低下が目立ちやすくなる。また、文字の画像を印字する際でも、見出し部分などに利用されることがある、大きなサイズのゴシック体などの文字は、高濃度部の面積が十分大きいため、画質の低下が目立ちやすくなる。
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、適正に画像形成を行うことができ、かつ、トナー消費量を節約できる画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像形成装置は、像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電部と、像担持体に光を走査することで、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、現像剤を収容し、現像剤により静電潜像を現像する現像部と、現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断手段と、現像剤を現像部から排出する排出手段と、形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出手段と、劣化判断手段の判断結果と特徴量検出手段の検出結果とに基づいて、排出手段による現像剤の排出タイミング及び現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定手段とを備える。
好ましくは、特徴量検出手段は、形成する画像に対応する画像データに基づいて静電潜像が形成される場合において、画像データの連続する所定色の画素を抽出し、抽出結果に基づいて特徴量を検出する。
好ましくは、特徴量検出手段は、形成する画像に対応するプリント記述データに基づいて静電潜像が形成される場合において、プリント記述データに含まれる文字情報と図形情報との少なくとも一方に基づいて特徴量を検出する。
好ましくは、決定手段は、劣化判断手段により現像剤の劣化度合いが所定の限度を超えたと判断されたとき、特徴量検出手段の検出結果にかかわらず、現像剤の排出を行うことを決定する。
この発明の他の局面に従うと、像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電部と、像担持体に光を走査することで、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、現像剤を収容し、現像剤により静電潜像を現像する現像部とを備える画像形成装置の制御方法は、現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断ステップと、形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出ステップと、現像剤を現像部から排出する排出ステップと、劣化判断ステップの判断結果と特徴量検出ステップの検出結果とに基づいて、排出ステップによる現像剤の排出タイミング及び現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定ステップとを備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電部と、像担持体に光を走査することで、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、現像剤を収容し、現像剤により静電潜像を現像する現像部とを備える画像形成装置の制御プログラムは、現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断ステップと、形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出ステップと、現像剤を現像部から排出する排出ステップと、劣化判断ステップの判断結果と特徴量検出ステップの検出結果とに基づいて、排出ステップによる現像剤の排出タイミング及び現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定ステップとをコンピュータに実行させる。
これらの発明に従うと、現像剤の劣化度合いと形成する画像の線幅に対応する特徴量とに基づいて、現像剤の排出タイミング及び現像剤の排出量の少なくとも1つが決定される。したがって、適正に画像形成を行うことができ、かつ、トナー消費量を節約できる画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラムを提供することができる。
本実施の形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す図である。 画像プロセス部を示す図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 トナーの劣化について説明する第1のグラフである。 トナーの劣化について説明する第2のグラフである。 エッジ効果を説明するグラフである。 判定部の構成を示すブロック図である。 トナー強制消費動作に関する処理を説明する第1のフローチャートである。 トナー強制消費動作に関する処理を説明する第2のフローチャートである。 画像の平均的な線幅の算出方法の一例について説明する図である。 本実施の形態における制御が行われたときの各種パラメータの推移の一例を説明する第1の図である。 本実施の形態における制御が行われたときの各種パラメータの推移の一例を説明する第2の図である。 本実施の形態における制御が行われたときの積算値の推移の一例を示す第1のグラフである。 本実施の形態における制御が行われたときの積算値の推移の一例を示す第2のグラフである。
以下、本発明の実施の形態における画像形成装置について説明する。
本実施の形態において、画像形成装置は、例えば、電子写真方式により用紙に画像を形成する、タンデム型のカラーデジタル複写機である。
[画像形成装置1の全体構成]
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置1の全体の構成を示す図である。
図1に示されるように、画像形成装置1は、原稿を自動的に搬送する原稿自動搬送装置2と、搬送された原稿の画像を読み取る原稿読取部10と、この原稿読取部10で読み取った画像を記録シート上にプリントして再現する画像形成部20とを有している。
原稿自動搬送装置2は、原稿がセットされる原稿給紙トレイ3を備えている。原稿自動搬送装置2は、原稿給紙トレイ3に載置された原稿を1枚ずつプラテンガラス11上の原稿読取位置まで搬送する。原稿読取部10は、搬送された原稿を読み取る。原稿自動搬送装置2は、さらに原稿を搬送し、原稿排紙トレイ4上に排出する。
原稿読取部10は、スキャナや、フルカラーのCCDセンサ12(図3に示す。)を備えている。スキャナは、プラテンガラス11上に搬送された原稿を露光走査する。CCDセンサ12は、スキャナの露光による原稿の反射光を電気信号に変換する。スキャナにより原稿が露光走査されると、CCDセンサ12において光電変換が行われて、画像を示す赤(r)、緑(g)、青(b)成分の電気信号が制御部100に送られる。
赤(r)、緑(g)、青(b)の各色成分の画像データは、後述するように、制御部100の画像信号処理部101(図3に示す。)において補正処理を受け、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各再現色の階調データに変換される。会長データは、画像メモリ102(図3に示す。)に一旦格納される。以下、赤、緑、青の各色成分を単に「r,g,b」と表すことがあり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色を、それぞれ「Y,M,C,K」と表すことがある。
画像形成部20は、画像プロセス部30と、用紙Sを給送するための給紙部40とを備えている。画像形成部20は、電子写真方式により、記録シートとしての用紙S上に画像を形成する。
図2は、画像プロセス部30を示す図である。
図2に示されるように、画像プロセス部30は、Y,M,C,Kの各再現色のそれぞれに対応する作像ユニット20Y,20M,20C,20Kと、矢印A方向に回転する中間転写ベルト31とを備えている。画像プロセス部30は、各再現色の階調データに対応して画像形成を行う。
作像ユニット20Y−20Kは、中間転写ベルト31に対向して、中間転写ベルト31の回転方向上流側(以降、単に「上流側」という)から回転方向下流側(以降、単に「下流側」という)に、所定間隔で直列に配置されている。作像ユニット20Y−20Kは、感光体ドラム(像担持体の一例)21Y,21M,21C,21Kと、帯電器(帯電部の一例)22Y,22M,22C,22Kと、露光部23Y,23M,23C,23Kと、現像器(現像部の一例)24Y,24M,24C,24Kと、中間転写ベルト31を挟むように感光体ドラム21Y−21Kに対向する一次転写ローラ25Y,25M,25C,25Kと、クリーナ26Y,26M,26C,26Kとを備えている。感光体ドラム21Y−21Kは、矢印B方向に回転する。帯電器22Y−22K、露光部23Y−23K、現像器24Y−24K、一次転写ローラ25Y−25K、及びクリーナ26Y−26Kは、感光体ドラム21Y−21Kの周囲に、感光体ドラム21Y−21Kの回転方向上流側からこの順に並ぶように配置されている。なお、作像ユニット20Y−20Kは、装置に対し着脱可能に構成されている。
現像器24Y−24Kには、それぞれの再現色の現像剤が収容されている。本実施の形態においては、例えば、一成分現像方式によるトナーが収容されている。各再現色のトナーには、シリカ等の電荷制御剤が含まれている。現像器24Y−24K内で攪拌が行われることなどによりトナー粒子が擦れ合うと、トナーが帯電して、現像に供される。
現像器24Yは、現像ローラ241Yと、規制板242Yと、攪拌ローラ対243Yとを備えている。現像ローラ241Yは、感光体ドラム21Yに対向している。現像ローラ241Yは、表面にY色用のトナーを担持した状態で感光体ドラム21Yの回転方向と逆方向に回転し、担持しているトナーを感光体ドラム21Yに供給する。攪拌ローラ対243Yは、回転することで、現像器24Y内に収容されているトナーを攪拌しながら、トナーを現像ローラ241Yに送る。規制板242Yは、その先端が一様に現像ローラ241Y表面に接触するように配されている。規制板242Yは、攪拌ローラ対243によって現像ローラ241Yに送られるトナーを規制して、現像ローラ241Yの表面にトナーによる均一な薄層を形成する。このような構成は、他の現像器24M,24C,24Kについても同様である。
なお、本実施の形態では、各作像ユニット20Y−20Kにモータ等の駆動源が設けられており、各作像ユニット20Y−20Kが独立して駆動可能である。後述のようなトナーの強制消費動作(強制排出動作)についても、各再現色で、個別に実行可能である。トナーの強制消費動作は、感光体ドラム21Y−21Kにベタ画像を作り、これを用紙に転写させることなくクリーナ26Y−26Kで回収することにより行われる。
図1に戻って、中間転写ベルト31は、駆動ローラ34と、従動ローラ33と、テンションローラ32とに張架されている。
給紙部40は、用紙Sを収容する給紙カセット41と、繰り出しローラ42と、タイミングローラ対43とを備えている。繰り出しローラ42は、給紙カセット41内の用紙Sを1枚ずつ繰り出す。タイミングローラ対43は、二次転写位置Tに用紙Sを送り出すタイミングをとる。
画像形成に際し、制御部100は、画像メモリ102(図3に示す。)から該当するページの各色の画像データを順次読み出して、露光部23Y−23Kのレーザダイオード(図示せず。)を駆動させるための駆動信号を生成する。露光部23Y−23Kのレーザダイオードは、制御部100からの駆動信号により変調駆動され、レーザ光を発して感光体ドラム21Y−21Kを露光する。
感光体ドラム21Y−21Kは、クリーナ26Y−26Kで表面の残存トナーが除去され、イレーサランプ(図示せず)に照射されて除電される。その後、帯電器22Y−22Kにより感光体ドラム21Y−21Kの表面が一様に帯電される。感光体ドラム21Y−21Kは、このように一様に帯電した状態で、露光部23Y−23Kのレーザ光による露光を受ける。露光を受けると、感光体ドラム21Y−21Kの表面に、静電潜像が形成される。
各静電潜像は、それぞれ各色の現像器24Y−24Kにより現像される。これにより、感光体ドラム21Y−21Kの表面に、Y,M,C,K色のトナー像が作像される。各色トナー像は、一次転写ローラ25Y−25Kの静電的作用により、一次転写位置において、中間転写ベルト31上に順次転写される。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト31上の同じ位置に重ね合わせて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト31上で各色が重ね合わされて形成されたトナー像は、中間転写ベルト31の回転に伴って、二次転写位置Tに移動する。
中間転写ベルト31上のトナー像の二次転写位置Tへの移動タイミングに合わせて、タイミングローラ対43を介して用紙Sが給送される。そして、二次転写位置Tにおいて、二次転写ローラ35の静電的作用により、中間転写ベルト31上の各色のトナー像が用紙S上に一括して転写される。
各色のトナー像が転写された用紙Sは、定着部36を通過する。これにより、トナー像が用紙Sに熱定着する。用紙Sは、排出ローラ対37を介して排紙トレイ38上に排出される。これにより、カラー画像の形成動作が終了する。
[制御部100の構成]
図3は、制御部100の構成を示すブロック図である。
図3に示されるように、制御部100は、画像信号処理部101、画像メモリ102、判定部103、レーザダイオード(LD)駆動部104、ROM105、RAM106、画像形成枚数記憶部107、及びCPU108を備えている。画像メモリ102には、原稿読取部10によって読み込まれた画像データが一旦格納される。ROM105には、画像形成装置1の各機能の制御に必要なプログラム105bが格納されている。RAM106は、プログラム105b実行時のワークエリアとして用いられる。CPU108は、プログラム105bを実行することで、画像形成装置1の種々の機能の制御を行う。
画像信号処理部101は、原稿読取部10のCCDセンサ12から送られたr,g,bの画像データについて、シェーディング補正等の補正処理を施す。そして、画像信号処理部101は、画像データをY,M,C,Kの各再現色の画像データに変換して、その変換後の画像データを、画像メモリ102に格納させる。
本実施の形態において、変換後の画像データは、例えば、画素毎にY,M,C,Kの各再現色の階調値(例えば256階調の場合であれば、0〜255までのいずれかの数値を表すデータ(濃度値))を含む画素データである。この階調値は、1ページ内において画像として形成される部分の画素については「1〜255」とされ、画像形成されない部分(いわゆる下地部分)の画素については「0」とされる。したがって、例えばあるページについて、全画素のうち、Y色の階調値が「0」の画素数がどれだけあるかを計数し、その比率(階調値「0」の画素数が占める割合)を求めると、そのページのY色の印字率を求めることが可能になる。
画像メモリ102は、CPU108からアドレスを指示されて読出し要求を受けると、そのアドレスに格納されている各再現色の画像データ(画素データ)を、ページ単位(画像形成に用いられる用紙1枚単位)で、判定部103及びレーザダイオード駆動部104に送る。
判定部103は、画像メモリ102から送られた画像データに基づき、ページ単位で、トナーの強制消費動作の実行タイミング(トナーの排出タイミング)を判定する。すなわち、判定部103は、トナーの強制消費動作を行うか否かを判定する。判定部103は、判定結果を判定情報としてCPU108に送る。CPU108は、判定情報に基づいて強制消費動作を行うことが必要であると判断すると、強制消費動作を実行させ、トナーを現像器24Y−24Kから排出させる。
他方、レーザダイオード駆動部104は、画像メモリ102から送られた画像データに基づき、各露光部23Y−23Kのレーザダイオードを変調駆動させ、感光体ドラム21Y−21Kを露光させる。
CPU108は、ROM105に記憶されているプログラム105bに基づいて、原稿自動搬送装置2や原稿読取部10、画像形成部20などの各部の動作を制御したり、紙詰まりの判定等を実行したりする。これにより、円滑にカラー画像の形成動作を行うことができる。
画像形成枚数記憶部107は、例えば、不揮発性のメモリである。画像形成枚数記憶部107は、画像形成を行った累積枚数を記憶する。CPU108により1枚の用紙への画像形成が実行されるたびに、現に記憶されている累積枚数の値に「1」がインクリメントされる。なお、本実施の形態では、作像ユニット20Y−20Kが交換可能であって、交換された再現色に対応する作像ユニット20Y−20Kについて、累積枚数の値が「0」にリセットされる。これにより、新たな作像ユニット20Y−20Kについての累積枚数が記憶される。画像形成枚数記憶部107に記憶されている値を読み出すことにより、これまでに何枚分の画像形成が実行されたのかを知ることが可能になる。
[トナーの強制消費動作に関する説明]
図4は、トナーの劣化について説明する第1のグラフである。
図4においては、印字率が5%の画像を形成し続けた場合に、現像器24Y−24Kの現像槽内のトナーがどのように変化していくのかを実験した結果が示されている。横軸は現像器24の現像ローラ241の駆動時間を示し、縦軸には、現像槽内の劣化したトナーの割合(劣化比率)を示す。すなわち、グラフの上方ほど、現像槽内に劣化したトナーが多くなっていることになる。
現像槽内のトナーの劣化比率が25%を超えると、形成する画像の品質に問題が表れてくることがわかっている。具体的には、トナーの転写性の低下により、形成される画像の濃度が低下する。図4に示されるように印字率5%の画像を形成し続けた場合には、現像槽内の劣化トナーの割合は25%を超えない。すなわち、本実施の形態では、印字率が5%の画像形成を行う程度のトナー消費量であれば、現像槽内のトナーの劣化比率が、形成する画像の品質に影響が表れない程度の高さに保たれることが確認できる。
図5は、トナーの劣化について説明する第2のグラフである。
図5においては、印字率3%での画像形成を所定期間行い、かつ、印字率で2%相当分のトナーの強制消費動作を定期的に行った場合における、現像槽内のトナーの劣化比率の推移が示されている。なお、図5において、破線は、図4の条件下(印字率5%)における推移を示す。このように、印字率に応じて、基準となる印字率5%と同等のトナーが消費されるようにトナーを定期的に強制消費することにより、現像槽内のトナーの劣化比率を25%以下に抑えることができる。すなわち、強制消費動作を行うことにより、印字率5%の画像を形成し続けた場合と同様に、トナーの劣化比率を、画像品質に影響を与えない程度の高さにことができる。
ところで、トナーの劣化により発生する画像品質の低下は、写真画像などの比較的画像面積の大きい箇所においては顕著に発生するが、線画像や文字画像についてはほとんど目立たない。この理由の1つとしては、線画像や文字画像は画像の面積が小さいため、濃度の低下を認識しにくいことが挙げられる。また、もう1つの理由としては、線画像や文字画像においては、トナー像の境界部分においてはトナーの付着量の増加が発生する(エッジ効果ということがある)ため、この部分では濃度低下が起きにくいことが挙げられる。
図6は、エッジ効果を説明するグラフである。
図6に示されるグラフの横軸は線幅を示し、縦軸は、ソリッド画像(Solid)を基準としたトナーの付着量比を示す。縦軸の付着量比は、その線幅の画像を所定の面積だけ形成した場合に用紙に付着したトナーの量を、ソリッド画像の場合を1として示したものである。図6においては、ソリッド画像を形成した場合のトナーの付着量に対する、600dpiで1ドットから512ドットまでのそれぞれの線幅の画像を形成した場合のトナーの付着量の割合が示されている。
図6に示されるように、線幅が0ドットから16ドットである線画像においては、所定面積あたりのトナーの付着量がソリッド画像に対して約1.3倍となっている。線幅が32ドット以上になると、付着量比が1.3よりも下がり、128ドット以上ではソリッド画像と略同等の付着量となる。
このような結果から、32ドット未満の線幅の線画像、特に16ドット以下の線幅の線画像を印字する場合には、エッジ効果によって、トナーが劣化していても、形成される画像の品質は低下しないということができる。そのため、このような細めの線幅の線画像を印字する場合において、それに備えるためにトナーの強制消費動作は行う必要がないということができる。このような場合に強制消費動作を行うと、無駄にトナーを消費してしまうことになる。
強制消費動作に伴うトナー消費を削減するには、線画像や文字画像を多く出力する確率の高い動作モード(例えば、文字画像を形成する場合に適した文字モードや、モノクロ画像を形成するためのモノクロモードなど)であるときにトナーの排出量を抑制することが考えられる。しかしながら、文字モードやモノクロモードなどの動作モードで形成される画像が、必ずしも線画像や文字画像だけであるとは限られない。また、文字画像を形成する場合であっても、例えば見出しなどに使用される大きなサイズの文字を形成する場合や、形成する文字の書体によっては、線幅が16ドットより大きくなる場合もある。このような場合において、トナーの排出量を抑制すると、劣化トナーの排出が不十分な状態となり、画像の品質が低下してしまう可能性がある。
これを鑑みて、本実施の形態において、制御部100は、判定部103を用いて、トナーの劣化度合いに関する判断結果と、形成する画像の線幅に対応する特徴量とに基づいて、トナーの強制消費動作に関する制御を行う。
図7は、判定部103の構成を示すブロック図である。
図7に示されるように、判定部103は、各再現色に対応して、Y判定部111と、M判定部112と、C判定部113と、K判定部114とを備えている。Y判定部111、M判定部112、C判定部113、及びK判定部114は、それぞれの再現色のトナーの強制消費動作の要否を判定するものであり、基本的には同じ構成を有している。図7においては、これらを代表してY判定部111についての構成要素が示されており、M判定部112、C判定部113、及びK判定部114についての構成要素の図示は省略されている。以下、各色の判定部111−114を代表してY判定部111の構成について説明する。
Y判定部111は、印字率算出部121Y、差分算出部122Y、蓄積カウンタ部123Y、積算値比較部124Y、所定値Hy記憶部126Y、積算値Uy記憶部127Y、所定値Ny記憶部128Y、線幅算出部129Y、線幅比較部130Y、所定値Ly記憶部131Y、及び強制消費判定部125Yを備えている。
画像メモリ102から送られたY,M,C,Kの画像データ(階調データ)は、各色の判定部111−114に入力される。Y判定部111において、Y色の画像データは、印字率算出部121Yと、線幅算出部129Yとに入力される。
印字率算出部121Yは、Y色の画像データを受け付けると、ページ毎にY色の印字率Pyを算出する。印字率Pyは、上記のようにページ毎に、当該ページ内のY色の階調値「0」の画素数を全画素数で除することで求められる。
なお、受信した画像データには、ページの区切りがどこになるのかを示すページ情報が付加されている。印字率算出部121Yは、そのページ情報に基づいて、ページの区切りを判別する。なお、ページ情報が付加されていない場合であっても、例えば1ページ分の画素数に相当する画素データを受信する毎に、ページの区切りとすることもできる。
差分算出部122Yは、所定値Hy記憶部126Yに格納されている所定値Hy(印字率換算値、本実施の形態においては、例えば5(%))を読み出す。差分算出部122Yは、読み出した所定値Hyと、印字率算出部121Yから入力された各ページの印字率の値Pyとを比較する。Py<Hyであれば、差分算出部122Yは、その差分Ry(Ry=Hy−Py)を算出し、算出した差分Ryの値を示すデータを蓄積カウンタ部123Yに送る。
所定値Hyは、ページ単位で見たときにページ毎に画像形成において最低限使用されるべきであると想定されるトナーの量(理想消費量)を印字率として示した値である。ここで理想消費量とは、画像形成によりその理想消費量のトナーの消費が繰り返された場合に、作像ユニット20Yの寿命が到来するまでの期間にトナーの劣化度が所定の水準を越えない程度に留まるような、トナーの消費量である。すなわち、差分Ryは、トナーの理想消費量に対して消費が不足しているトナーの量を現していることになる。
例えば、所定値Hyが5(%)である場合において、あるページについての印字率Pyが1(%)であるとき、差分Ryは4(%)になる。すなわち、印字率4(%)に相当する量のトナーの消費が不足していることになる。また、例えば、印字率Pyが9(%)であるとき、差分Ryが−4(%)となる。すなわち、印字率4(%)に相当する量のトナーが、理想消費量よりも余分に消費されたことになる。
なお、所定値Hyの値は、予め実験等から最適な値が求められ、第1の基準値として所定値Hy記憶部126Yに格納されている。
蓄積カウンタ部123Yは、各ページについて差分Ryが発生する毎に、その差分Ryの値を累積していく。すなわち、蓄積カウンタ部123Yは、差分算出部122Yから差分Ryの値を示すデータを受け付ける毎に、積算値Uy記憶部127Yに格納されている現在のカウント値(積算値)Uyを読み出して、その積算値Uyに当該差分Ryをインクリメント(もしくはデクリメント)する。そして、蓄積カウンタ部123Yは、インクリメント後の値Uyを示すデータを、積算値Uy記憶部127Yに上書き保存する。保存された値Uyを示すデータは、現在の積算値Uyを示すデータとなる。また、蓄積カウンタ部123Yは、インクリメント後の値Uyを示すデータを、積算値比較部124Yに送る。
積算値Uyは、差分Ryの値を蓄積したものである。すなわち、積算値Uyは、Y色についてのトナーの消費量の総不足量を現す。積算値Uyの値が小さいということは、それまでのトナーの消費量が多く、トナーの劣化が進行していないことを意味する。逆に、積算値Uyの値が大きいということは、トナーの消費量が少なく、トナーの劣化が進行していることを意味する。このように、積算値Uyの大小とトナーの劣化の進行度との間には一定の関係が存在し、積算値Uyはトナーの劣化の進行度を表したものであるといえる。積算値Uyは、現像器24Y内の劣化したトナーの割合に対応する値といえる。
積算値比較部124Yは、蓄積カウンタ部123Yから送られた積算値Uyを示すデータを受け付けると、その積算値Uyと、予め決められた所定値Ny(印字率換算値、本実施の形態においては、例えば25(%))とを比較する。積算値比較部124Yは、比較結果を強制消費判定部125Yに送る。
このような印字率算出部121Yから積算値比較部124Yにかけて行われる処理は、既に印字を行った画像データに対する、トナーの劣化度合いに関する判断を行うために行われる処理である。線幅算出部129Yから線幅比較部130Yにかけては、これから印字を行う画像データに対する、形成する画像の線幅に対応する特徴量に関する処理が行われる。
線幅算出部129Yは、画像メモリ102から送られた、新たに印字するY色の画像データに基づいて、ページ毎に、Y色の画像の最大線幅LWyを算出する。線幅算出部129Yは、検出結果である最大線幅LWyを示すデータを、線幅比較部130Yに送る。
なお、画像データの線幅LWの求め方は各種方式があり、従来より、パターンマッチングを用いて画像データの連続する所定色の画素を抽出し、その数を検出する方法や、フィルタ処理により線分抽出してその連続する線の画素数を検出する方法(例えば、特開2009−105943号公報など)などが提案されている。
線幅比較部130Yは、線幅算出部129Yから送られた線幅LWyを示すデータを受け付け、その線幅LWyと、予め決められた所定値Ly(本実施の形態では、例えば16(ドット幅(600dpi))とを比較する。線幅比較部130Yは、その比較結果を強制消費判定部125Yに送る。
強制消費判定部125Yは、Uy>NyかつLWy>Lyであれば、トナー強制消費の実行時期に達したことを示す信号(強制消費信号)をCPU108に送る。逆に、Uy≦Ny又はLWy≦Lyであれば、強制消費判定部125Yは、トナー強制消費の実行時期に達していないことを示す信号(強制消費不要信号)をCPU108に送る。強制消費信号は、トナー強制消費を実行すべきことを示す、判定部103の判定情報である。強制消費不要信号は、トナー強制消費を実行する必要はないことを示す、判定部103の判定情報である。
なお、所定値Nyの値は、予め実験等から最適な値が求められ、第2の基準値として所定値Ny記憶部128Yに格納されている。同様に、所定値Lyの値は、予め実験等から最適な値が求められ、第3の基準値として所定値Ly記憶部131Yに格納されている。
このようなY判定部111による処理と同様の処理が、他のM判定部112、C判定部113、及びK判定部114においても並行して実行される。
これにより、画像形成が行われるページ毎に、Y,M,C,Kの各色について、トナー強制消費動作の要否が判定されることになる。
CPU108は、Y判定部111、M判定部112、C判定部113、及びK判定部114のそれぞれから強制消費信号を受け付けると、その再現色についてのトナーの強制消費動作を実行させる。すなわち、判定部103が各色のトナーの消費量についての積算値Uと、形成される画像の線幅LWとに応じて、トナー強制消費動作を実行するか否かを判定する。CPU108は、その判定結果に基づいて、トナー強制消費動作を実行させる。
なお、判定部103は、積算値Uと線幅LWを示す特徴量とに応じてトナー強制消費動作を実行させるかさせないかを判定するが、積算値Uと線幅LWを示す特徴量とに応じて、トナーの強制消費動作の実行時におけるトナーの消費量を変更することを決定してもよい。例えば、線幅LWが16ドット幅以下である場合において、トナーの消費量を、16ドット幅より大きい場合のトナー消費量より少なくするようにしてもよい。このとき、強制消費動作は、線幅LWにかかわらず、各色のトナーの消費量についての積算値Uに基づいて実行されるようにしてもよい。
図8は、トナー強制消費動作に関する処理を説明する第1のフローチャートである。図9は、トナー強制消費動作に関する処理を説明する第2のフローチャートである。
図8、図9における処理は、上述のように、制御部100の各部により行われる。制御部100は、まず、積算値Uを算出して第2の基準値Nと比較して、その結果に応じて、強制消費フラグをセットする。強制消費動作は、強制消費フラグが1にセットされている場合において、形成する画像の線幅LWが所定値Lよりも大きいときに、実行される。
図8に示されるように、ステップS11において、まず、制御部100は、先に印字が行われたページについての印字率(カバレッジ)Pを算出する。
ステップS12において、制御部100は、所定の第1の基準値H(例えば、5%)と印字率Pとの差(H−P)を算出し、算出結果を差分Rに格納する。
ステップS13において、制御部100は、ページ単位で算出される差分Rを、順次積算値U(初期値=0)にインクリメントする。
ステップS14において、制御部100は、積算値U≧0であるか否かを確認する。U≧0であれば、ステップS16に進む。U≧0でなければ、ステップS15において、U=0とする。
ステップS16において、制御部100は、積算値Uと、所定の第2の基準値N(例えば、25%)とを比較する。U>Nでなければ、この印字が行われたページについての印字率に関する処理が終了する(S18)。
U>Nであれば、制御部100は、劣化トナーの割合が画像品質に影響を与えるレベルに達したと判断する。すなわち、ステップS17において、制御部100は、強制消費フラグを1にセットする。
また、制御部100は、この後でトナー強制消費動作を行うことになったときに消費するトナーの量を決定する。制御部100は、積算値Uの値に応じて、トナーの消費量を決定する。具体的には、積算値Uに対応する、劣化したトナーの量だけトナーが排出されるように消費量を決定する。すなわち、積算値Uが大きいときには大量のトナーが消費され、積算値Uが比較的小さいときには少量のトナーが消費される。
なお、強制消費動作が行われると、常に所定量だけトナーが消費されるように、トナーの消費量が決定されるようにしてもよい。所定量としては、例えば、ほぼ全ての劣化したトナーが排出され消費される値が設定されればよいが、これに限られない。
ステップS17の処理が行われると、印字が行われたページについての印字率に関する処理が終了する(S18)。
図8に示される処理が完了すると、割り込み許可状態となる。割り込み処理は、図9に示されるようにして行われる。
図9に示されるように、ステップS21において、図8に示されるように印字率に関する処理が行われたページの次に印字されるページについてのプリント要求があるか否かが判断される。プリント要求があれば、ステップS22の処理に進む。プリント要求がなければ、割り込み処理が終了する。
ステップS22において、制御部100は、強制消費フラグが1であるか否かを判断する。強制消費フラグが1であれば、ステップS23に進む。強制消費フラグが1でなければ、制御部100は、トナーの強制消費動作を行わずに、印字を実行する(S27)。換言すると、強制消費フラグが1でなければ、制御部100は、強制消費動作によるトナーの排出タイミングを印字前に設定せずに、印字を実行する。
ステップS23において、制御部100は、次に印字する画像データの線幅LWを検出し、所定の第3の基準値L(例えば、16ドット線幅)と比較する。なお、ここでは線幅LWは画像データに含まれる全ての線画像の最大線幅としているが、全ての線画像の線幅の平均値を線幅LWとして比較が行われるようにしてもよい。
LW>Lでない場合、上述のようにエッジ効果によりトナーの付着量が増加することになる。そのため、トナーが劣化していても、画像品質の低下が目立たない。したがって、強制消費フラグが1でない場合と同様に、制御部100は、トナーの強制消費動作を行わずに、印字を実行する(S27)。
LW>Lである場合は、ステップS24に進む。ステップS24において、制御部100は、トナーの強制消費動作を実行する。すなわち、印字するページに、第3の基準値Lよりも線幅が大きい、比較的面積の広い画像があるときには、トナーが劣化していると画像品質の低下が発生する可能性がある。そのため、トナーの強制消費動作を実行する。
トナー強制消費を実行されると、その時点で、ステップS25,S26の処理が行われる。すなわち、制御部100は、強制消費フラグを0にセットする。また、制御部100は、U,P,Rの初期化を行う。
強制消費動作が行われると、ステップS27において、制御部100は、印字を実行する。印字が実行されると、再び、図8に示されるように、そのページについての印字率に関する処理が行われる。
なお、本実施の形態において、画像データに基づいて線幅LWを特徴量として検出し、この検出結果に応じて強制消費動作についての制御が行われるが、これに限られるものではない。例えば、画像データのドットカウント値とエッジカウント値との比率を、形成する画像の線幅に対応する特徴量として検出してもよい。
図10は、画像の平均的な線幅の算出方法の一例について説明する図である。
図10に示されるように、互いに縦横比が異なるトナーの矩形領域である線画像F1,F2,F3を想定する。線画像F1は、横の長さが長いものである。線画像F3は、縦横比が略同じものである。線画像F2は、それらの中間である。
このような線画像F1−F3のドットカウント値は、線画像F1−F3の面積に対応する。また、エッジカウント値は、線画像F1−F3の周長に相当する。そのため、ドットカウント値に対するエッジカウント値の比率は、線画像F1−F3の線幅に対応する。すなわち、細長い(線幅が小さい)ほど、エッジカウント値が大きくなる。図10に示される例では、線画像F1,F2,F3の順に、ドットカウント値に対するエッジカウント値の比率が大きくなる。ドットカウント値に対するエッジカウント値の比率は、画像の平均的な線幅に対応するといえる。
また、画像データのフォント情報や、図形情報などに基づいて、線幅が検出されるようにしてもよい。
[トナーの強制消費動作の制御例及び実施の形態における効果]
以下、本実施の形態における制御に基づくトナーの強制消費動作の一例について説明しながら、本実施の形態における効果を説明する。
図11は、本実施の形態における制御が行われたときの各種パラメータの推移の一例を説明する第1の図である。図12は、本実施の形態における制御が行われたときの各種パラメータの推移の一例を説明する第2の図である。図13は、本実施の形態における制御が行われたときの積算値Uの推移の一例を示す第1のグラフである。図14は、本実施の形態における制御が行われたときの積算値Uの推移の一例を示す第2のグラフである。
以下に説明する例では、図11及び図12に示されるような、互いに異なる印字率P及び線幅LWを有する100ページの画像データについて印字を行うケースを想定する。
図11−図14は、互いに対応する。図11−図14の各図において、比較例と、実施例Aと、実施例B(図13には不図示)とのそれぞれの場合における積算値Uの推移が示されている。比較例は、積算値Uが所定の基準値を超えたときにトナー強制消費動作が行われる場合の例である。実施例Aは、本実施の形態における制御例であり、上述したように線幅LWに基づく判定結果に応じてトナー強制消費動作が行われる場合の例である。実施例Bは、基本的には実施例Aと同様であるが、所定の条件下においては、線幅LWにかかわらずに強制消費動作を行う場合の例(本実施の形態の一変形例)である。
図11及び図12においては、各ページの印刷が行われるときの、差分Rと、積算値Uとが表に示されている。各表の左4列に、積算印字枚数すなわちページ数、各ページで検出された印字率P、線幅LW、及び所定値5%との差分Rが示されている。また、各ページに対応し、比較例、実施例A、及び実施例Bのそれぞれの場合における積算値Uが示されている。積算値Uの値が矩形等により囲まれている場合、その地点でトナーの強制消費動作が行われることを意味している。
まず、比較例と実施例Aとに着目する。
比較例においては、原稿の線幅LWにかかわらず、積算値Uが所定の基準値である25%を超えたときに、トナー強制消費動作が行われる。強制消費動作が行われると、積算値Uがリセットされ、再び積算値Uが25%を超えたときに、強制消費動作が行われる。
他方、実施例Aでは、積算値Uが基準値25%を超えても、その次のページの画像の線幅LWが16ドットを超えなければ、強制消費動作が行われず、積算値Uもリセットされない。積算値Uが25%を超えている状態で、その次のページの画像の線幅LWが16ドットを超えていれば、強制消費動作が行われ、積算値Uがリセットされる。
この表をグラフに表したものが図13である。横軸に印刷枚数(ページ数)が示され、縦軸に積算値Uすなわち劣化トナーの割合が示されている。
図13に示されるように、実施例Aにおける積算値Uの推移は、比較例のものと比較すると、異なっている。実施例Aでは、積算値Uが基準値25%を超えてもリセットされない箇所があることがわかる。これは、原稿の線幅LWが16ドットを超えないためである。
本例のように100枚分のページが印字される間に行われる強制消費動作の回数は、比較例では5回(図13において矢印P1−P5)であるのに対し、実施例Aでは3回(図13において矢印Q1−Q5)と、少なくなる。そのため、実施例Aでは、トナーボトルの寿命まで、強制消費動作の実施回数が抑制される。すなわち、このように強制消費動作が行われることで、画像品質の低下を発生させることなく、画像の形成に用いられないトナーの排出を節約することができ、1ページ分の印字を行うのに必要なコストを低減することができる。
次に、実施例Bについて説明する。
上記の実施例Aでは、仮に印字率が5%より低く、かつ線幅が16ドットを超えない画像が連続した場合には、強制消費動作が実施されないため、積算値Uが増加する。そのため、次に強制消費動作が実行されるときにトナーの排出量が多くなり、動作が完了するまでに時間がかかる。すなわち、ユーザにとっては、強制消費動作が行われることによる、印刷が行われるまでのデッドタイムが増加するという問題がある。
このようなデッドタイムが長くなるという問題に対し、実施例Bでは、積算値Uの基準値Nに加え、所定の限度を示すための基準値である上限基準値N’を設けている。すなわち、積算値Uが上限基準値N’を超えたときには、出力する画像データの線幅LWが16ドット以下であっても、強制消費動作が実行される。この場合に行われる強制消費動作を少量消費動作ということがある。
また、このようにして行われる少量消費動作においては、トナーの消費量は、積算値Uに相当する分量の全てではなく、比較的少量に設定されている。これにより、少量消費動作は、速やかに行われる。具体的には、積算値Uが上限基準値N’を下回る程度の消費量が設定される。例えば、基準値Nが25%なのに対し、上限基準値N’を28%と設定することで、常に積算値Uが28%以下になるようにコントロールされる。したがって、画像データの線幅LWが16ドット以上であるときに行われる強制消費動作が行われるときに、極端に多くの量のトナーが排出されることがなくなり、デッドタイムが長くなることを防止することができる。
また、上限基準値N’に基づく制御が行われない場合において、印字率が5%より低く、かつ線幅が16ドットを超えない画像を印字し続けたときには、劣化したトナーの割合が増加し続けることになり、適正に画像形成が行われない可能性が生じる。これに対して、実施例Bでは、上限基準値N’に基づいて、劣化トナーの割合が上昇し過ぎないので、常に適正に画像形成が行われる。
なお、実施例Aと比較すると、実施例Bの方が、トナーの消費量が増える可能性がある。他方、比較例と比較すると、実施例Bにおいてもトナーの消費量を抑制することができる。具体的には、上限基準値N’は基準値Nよりも高く、積算値Uが基準値Nを超えている場合において高い印字率(5%以上)の画像データが印字されることにより積算値Uが下がるときがある。このような場合を考慮すると、常に基準値Nに達したときに強制消費動作が実行される比較例の場合よりも、実施例Bの方が強制消費動作の実行タイミングを遅らせることができる。したがって、比較例よりも実施例Bの方が、トナー消費量が低減する。
図14においては、比較例と、実施例Aと、実施例Bとのそれぞれの場合の積算値Uの推移が示されている。図14に示されているように、矢印P3,Q2,R2は、線幅LWが16ドットを超えている場合に行われる強制消費動作の実施タイミングを示す。他方、矢印R1は、実施例Bにおいて、積算値Uが上限基準値N’に達したときにトナーを少量排出することにより行われる少量消費動作の実施タイミングを示す。このような少量消費動作の実施タイミングは、図11及び図12においては、積算値Uを楕円形で囲むことによって示されている。
図14において、印刷枚数が60枚の時点で積算値Uが上限基準値28%を超える。そのため、実施例Bでは、このタイミングで少量消費動作が実施される。少量消費動作は、積算値Uが基準値Nに下がる程度までトナーを排出することにより行われる。少量消費動作が行われることにより、積算値Uは、25%まで回復する。
このように、印刷する画像に応じてトナーの強制消費動作が行われるので、画像品質を維持しつつ、トナーの消費量を抑制することができる。画質劣化が目立たないある線幅以下の画像で構成されている原稿に対するトナーの排出量を抑制することができるので、無駄なトナー排出を抑えることができ、かつ、画質低下の発生を防止できる。
[その他]
線幅は、上述の方式に限られず、種々の方法で検出することができる。例えば、画像形成装置が、形成する画像に対応するプリント記述データに基づいて静電潜像を形成可能なものであるときには、プリント記述データに含まれる文字情報と図形情報との少なくとも一方に基づいて、線幅に対応する特徴量を求めるようにしてもよい。例えば、文字の大きさや書体などに応じて、線幅に対応する特徴量が算出されるようにしてもよい。
画像形成装置としては、モノクロ/カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などいずれであってもよい。また、画像形成装置は、スキャナ機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたMFP(Multi Function Peripheral)であってもよい。スキャナ機能は、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをHDD(Hard Disk Drive)等に蓄積する機能である。複写機能は、さらにそれを用紙等に印刷(プリント)する機能である。プリンタとしての機能は、PC等の外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行う機能である。ファクシミリ機能は、外部のファクシミリ装置等からファクシミリデータを受信してそれをHDD等に蓄積する機能である。データ通信機能は、接続された外部機器との間でデータを送受信する機能である。サーバ機能は、複数のユーザでHDD等に記憶したデータなどを共有可能にする機能である。
現像方式は、一成分現像方式に限られない。二成分現像方式であってもよい。
上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。
上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをCD−ROM、フレキシブルディスク、ハードディスク、ROM、RAM、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートで文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってCPUなどにより実行される。
上記実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 画像形成装置
20Y−20K 作像ユニット
21Y−21K 感光体(像担持体の一例)
22Y−22K 帯電器(帯電部の一例)
23Y−23K 露光部
24Y−24K 現像器(現像部の一例)
100 制御部
103 判定部
108 CPU
121Y 印字率算出部
122Y 差分算出部
123Y 蓄積カウンタ部
124Y 積算値比較部
125Y 強制消費判定部
126Y 所定値Hy記憶部
127Y 積算値Uy記憶部
128Y 所定値Ny記憶部
129Y 線幅算出部
130Y 線幅比較部
131Y 所定値Ly記憶部

Claims (6)

  1. 像担持体と、
    前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
    前記像担持体に光を走査することで、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
    現像剤を収容し、前記現像剤により前記静電潜像を現像する現像部と、
    前記現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断手段と、
    前記現像剤を前記現像部から排出する排出手段と、
    形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出手段と、
    前記劣化判断手段の判断結果と前記特徴量検出手段の検出結果とに基づいて、前記排出手段による前記現像剤の排出タイミング及び前記現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定手段とを備える、画像形成装置。
  2. 前記特徴量検出手段は、形成する画像に対応する画像データに基づいて前記静電潜像が形成される場合において、前記画像データの連続する所定色の画素を抽出し、抽出結果に基づいて前記特徴量を検出する、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記特徴量検出手段は、形成する画像に対応するプリント記述データに基づいて前記静電潜像が形成される場合において、前記プリント記述データに含まれる文字情報と図形情報との少なくとも一方に基づいて前記特徴量を検出する、請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記決定手段は、前記劣化判断手段により前記現像剤の劣化度合いが所定の限度を超えたと判断されたとき、前記特徴量検出手段の検出結果にかかわらず、前記現像剤の排出を行うことを決定する、請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 像担持体と、
    前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
    前記像担持体に光を走査することで、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
    現像剤を収容し、前記現像剤により前記静電潜像を現像する現像部とを備える画像形成装置の制御方法であって、
    前記現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断ステップと、
    形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出ステップと、
    前記現像剤を前記現像部から排出する排出ステップと、
    前記劣化判断ステップの判断結果と前記特徴量検出ステップの検出結果とに基づいて、前記排出ステップによる前記現像剤の排出タイミング及び前記現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定ステップとを備える、画像形成装置の制御方法。
  6. 像担持体と、
    前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
    前記像担持体に光を走査することで、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光部と、
    現像剤を収容し、前記現像剤により前記静電潜像を現像する現像部とを備える画像形成装置の制御プログラムであって、
    前記現像剤の劣化度合いに関する判断を行う劣化判断ステップと、
    形成する画像の線幅に対応する特徴量を検出する特徴量検出ステップと、
    前記現像剤を前記現像部から排出する排出ステップと、
    前記劣化判断ステップの判断結果と前記特徴量検出ステップの検出結果とに基づいて、前記排出ステップによる前記現像剤の排出タイミング及び前記現像剤の排出量の少なくとも1つを決定する決定ステップとをコンピュータに実行させる、画像形成装置の制御プログラム。
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