CN100511002C - 图像形成装置及对要形成的图像进行校正的方法 - Google Patents

图像形成装置及对要形成的图像进行校正的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了图像形成装置及对要形成的图像进行校正的方法。该图像形成装置包括转动多面镜和用来对图像区域沿预定方向的错位进行校正的校正元件。该校正元件通过对用于对由设置在转动多面镜处的多个反射表面中的任一反射表面反射和偏转的光束进行调制的图像数据进行校正来进行所述校正，其中所述光束沿所述预定方向扫描被照射体；对图像数据的校正每数据单位地进行，所述数据单位是在对同一反射表面处反射和偏转的光束进行调制时使用的，并且对图像数据的校正根据由被反射和偏转的光束形成在所述被照射体上的图像区域在所述预定方向上的错位量来进行，所述错位量针对所述转动多面镜的各反射表面预先被测量。

Description

图像形成装置及对要形成的图像进行校正的方法
技术领域
本发明涉及图像形成装置及对要形成的图像进行校正的方法，更具体地，涉及一种图像形成装置及可以应用于该图像形成装置的、对要形成的图像进行校正的方法，该图像形成装置利用设置在转动多面镜上的多个反射表面中的一反射表面，通过反射和偏转利用图像数据进行调制的光束，来在被照射体上扫描光束，从而在该被照射体上形成图像。
背景技术
常规地已知有如下的图像形成装置，其通过利用多面镜反射和偏转根据待形成的图像调制的光束，并通过在图像载体上扫描(主扫描)光束，来形成静电潜像，并且这些图像形成装置通过将调色剂图像(其是通过对所形成的静电潜像进行显影而获得的)转印到记录材料上，而在记录材料上形成图像。此外，还已知如下的彩色图像形成装置，其被构造为设置具有多个具有光学扫描装置和图像载体的图像形成部，并且各个图像形成部在不同的图像载体上独立地形成相应颜色的调色剂图像，并且通过将各个颜色的调色剂图像转印到同一记录材料上以使这些调色剂图像一个重叠在另一个之上，而在记录材料上形成彩色图像。
在利用多面镜对光束进行反射和偏转并进行扫描的情况下，由于多面镜各反射表面公差内的变化、多面镜转动速度的波动、以及除此之外的放置在多面镜前后的光学系统的像差等，导致每条扫描线出现沿主扫描方向图像区域的错位(misregistration)(称作“抖动”)。每条扫描线的这种图像区域的错位(抖动)表现为沿主扫描方向的放大倍率波动，这种波动为在扫描开始侧的错位量小，而在扫描结束侧的错位量大。该放大倍率波动以多面镜的一次转动为周期。在单色图像中，前述图像区域的错位(抖动)在视觉上被确认为图像波动(扫描结束侧图像端部位置的变化)，越靠近扫描结束侧，该图像波动越大；而在彩色图像中，前述图像区域的错位(抖动)在视觉上被确认为由于各颜色图像的主扫描放大倍率波动导致的颜色错位或颜色不均。
日本专利特开平4-373253号公报公开了在多系统图像形成装置中(在该多系统图像形成装置中，各颜色的图像依次形成在单个感光鼓上，并且所形成的各颜色的图像在中间转印体上按顺序一个重叠在另一个之上)的以下技术：执行控制使得对感光体的转动驱动和对多面镜的转动驱动同步，并且在绘制第一颜色的图像的对应线的同时，通过利用多面镜的多个反射表面中的同一反射表面来绘制第二颜色及其后颜色的图像的各个线。由此抑制由于抖动导致的颜色偏差(offset)和颜色不均的出现。
日本专利特开2002-200784号公报公开了以下技术：精细地延迟基准时钟以生成多个延迟时钟。通过改变对多个延迟时钟的选择，时钟周期会略微增大或减小，并且生成这样的信号，在该信号中，在预定时间内生成的点时钟的脉冲数为预定数量。点时钟是在频分之后倍增的。由此减小了当点时钟的周期增大或减小时时钟周期的波动，并且校正了颜色不均等。
日本专利特公平6-57040号公报公开了在具有多个激光光学扫描系统的图像形成装置中的如下技术，其中通过改变独立设置在各激光光学扫描系统中的视频时钟发生器中包括的分频器的频分率，改变了视频时钟频率，并且校正了在各激光光学扫描系统的扫描宽度上的色散(dispersion)。
日本专利特开平4-373253号公报中公开的技术使得第二颜色的图像的各个线的图像区域与第一颜色的图像的各个线的图像区域一致，且不对每线图像区域偏差进行校正。因此，在通过应用特开平4-373253号公报中公开的技术来形成彩色图像的情况下，可以抑制在所形成的彩色图像中出现颜色偏差，但是会出现扫描结束侧的图像波动(图像端部位置的色散)，且这可以被视觉上确认为图像质量的劣化。
在日本专利特开2002-200784号公报和日本专利特公平6-57040号公报公开的技术中，通过利用频率比视频时钟大两倍或更高倍的时钟信号来对该视频时钟执行频率调制，对每种颜色在主扫描方向的放大倍率的波动进行校正。然而，视频时钟的频率随着图像形成速度的增大以及随着图像形成装置中所形成的图像的分辨率的增加而成为极高的频率。如果试图利用频率比视频时钟(其频率已较高)大两倍或更高倍的时钟信号来对该视频时钟执行频率调制，则会导致成本大幅增加且结构变得更加复杂，并且极难以高分辨率来校正放大倍率的波动。此外，为了校正图像区域的偏差(其中，偏差量以多面镜的一次转动为一个周期连续变化)，必需执行控制以使视频时钟的频率每扫描线地变化，但是从响应的角度出发这种控制也是不切实际的。
发明内容
鉴于上述情况提出了本发明，本发明提供了一种图像形成装置及对要被形成的图像进行校正的方法。
根据本发明一方面，提供了一种图像形成装置，该图像形成装置包括转动多面镜和用来对图像区域沿预定方向的错位进行校正的校正元件。该校正元件通过对用于对由设置在转动多面镜处的多个反射表面中的任一反射表面反射和偏转的光束进行调制的图像数据进行校正来进行所述校正，其中所述光束沿预定方向扫描被照射体；对图像数据的校正每数据单位地进行，所述数据单位是在对同一反射表面处被反射和偏转的光束进行调制时使用的，其中，对图像数据的校正是这样进行的，根据由被反射和偏转的光束形成在所述被照射体上的图像区域在所述预定方向上的错位量来计算图像区域长度的错位量，并通过对图像区域长度的错位量执行像素的添加或删除来校正预定方向上图像区域长度的错位，所述错位量针对所述转动多面镜的各反射表面预先被测量。
附图说明
将基于附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，在附图中：
图1是根据本发明的示例性实施例的彩色图像形成装置的示意结构图；
图2是示出了扫描/曝光部的示意结构的立体图；
图3A到3C是示出了在各扫描线处沿主扫描方向图像区域的周期性错位(抖动)的平面图；
图3D是示出了从表面发光激光阵列(VCSEL)发出的大量光束的照射位置的示例的平面图；
图4是控制部的功能框图；
图5是示出了校正值设置处理的内容的流程图；
图6A是示出了检测单元与错位检测用图案之间的位置关系的示例的图像图；
图6B是示出了由特定反射表面形成的图案的示例的图像图；
图6C是示出了由各反射表面形成的各图案的位置错位的示例的图像图；
图7A至7C是示出了由于像素的添加/删除导致的沿主扫描方向图像区域长度的变化的图像图；
图8是示出了针对各色材颜色执行的图像校正处理的内容的流程图；
图9是示出了在还未执行根据本发明的校正的图像中各扫描线处图像区域的错位的示例的图像图；
图10是示出了在对图9中示出的图像执行了根据本发明的校正的情况下各扫描线处的图像区域的示例的图像图；以及
图11A至11C是用于说明通过应用本发明校正图像区域的SOS侧端部位置的示例的图像图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。根据本示例性实施例的彩色图像形成装置10示于图1中。该彩色图像形成装置10具有：原稿读取器12，其对放置在平板玻璃14上的预定位置处的原稿16进行曝光/扫描，将原稿16的图像分解为各R、G、B色分量，并利用CCD传感器13对它们进行读取，且输出R、G、B图像信号；和图像形成装置18，其基于原稿读取器12对原稿16的图像进行读取而获得的图像信号来在纸张50上形成彩色图像。需要注意的是，彩色图像形成装置10对应于根据本发明的图像形成装置。
图像形成装置18具有：图像累积部82，其将CCD传感器13读取而获得的R、G、B图像信号变换为Y、M、C、K色材颜色中的每一个的多值图像数据(以多个位(例如，8位)的多值数据表示各像素的Y、M、C、K各色材颜色的密度的图像数据)，并累积该图像数据；和控制部80，其被构成为包括CPU、ROM、用作工作存储器的RAM、以及由EEPROM、闪存等形成的非易失性存储元件，并且控制部80控制彩色图像形成装置10中的全部处理。在非易失性存储元件中预先存储将在稍后描述的用于执行校正值设置处理的校正值设置程序和用于执行图像校正处理的图像校正程序。此外，在彩色图像形成装置10的顶部表面上设置有操作部84。该操作部84被构成为包括用于显示消息等的显示器84A和操作者用来输入各类命令等的键盘84B。操作部84连接至控制部80。
图像形成装置18具有绕驱动辊32、34、36、38卷挂的循环的中间转印带30。该中间转印带30是用于静电转印调色剂图像的电介质，其体电阻通过碳来调节，并且中间转印带30通过驱动辊32、34、36、38沿预定方向(图1中驱动辊32、38之间的箭头B的方向)按照循环方式输送。在中间转印带30上方沿图1中的箭头B的方向依次设置有用来在中间转印带30上形成Y色调色剂图像的图像形成部20、用来在中间转印带30上形成M色调色剂图像的图像形成部22、用来在中间转印带30上形成C色调色剂图像的图像形成部24、用来在中间转印带30上形成K色调色剂图像的图像形成部26、以及用来检测在中间转印带30上形成的错位检测用图案的图案检测部28。图案检测部28被构成为(还参见图6A)使得，具有发光元件和由CCD形成的受光元件、且用于光学检测在中间转印带30上形成的错位检测用图案的检测单元设置在沿中间转印带30的横向方向(主扫描方向)的两个端部(SOS(扫描开始)位置和EOS(扫描结束)位置)中的每一个处。
图像形成部20具有感光鼓20C，该感光鼓20C基本为圆柱形，可沿图1中的箭头A的方向绕轴转动，并且放置为使其外周面接触中间转印带30。在感光鼓20C的外周，设置有用来将感光体20C的外周面充电至预定电势的充电器20D，并且沿图1中箭头A的方向在充电器20D的下游侧设置有扫描/曝光部20A。
如图2所示，扫描/曝光部20A具有表面发光激光阵列(VCSEL)100，其用作可发射多条光束的多光束光源，并且在该处形成有发射基本具有高斯分布的光束的大量(在本示例性实施例中为32个)发光部。从VCSEL100发射的光束由稍后将描述的扫描光学系统沿主扫描方向偏转，之后照射到作为被扫描体的感光体20C上。从而沿平行于感光体20C的轴的方向(主扫描方向)扫描感光体20C的周面。将用来印刷色材颜色Y的图像数据(二值化图像数据)从控制部80提供至扫描/曝光部20A。根据从控制部80提供的印刷用图像数据来对从VCSEL 100发射的激光束分别进行调制，并且由于感光体20C转动而执行副扫描。由此在感光体20C的周面上的带电部分上形成色材颜色Y的图像的静电潜像。另外，在VCSEL100处形成的各发光部被设置为使得从各个发光部发射的光束沿副扫描方向的位置彼此不交叠。此外，如图3D所示，对于从各发光部发射的光束，在感光体20C上沿主扫描方向的被照射位置也不对齐，但是通过相对改变在图像形成时从各发光部发射的光束的调制开始定时可以校正该错位。
在VCSEL 100的光束发射侧依次放置有准直透镜102、狭缝104、柱透镜106、以及反射镜108。准直透镜102被放置为使得准直透镜102与VCSEL 100之间的间隔与准直透镜102的焦距一致。从VCSEL 100发射的光束由准直透镜102使其成为基本平行的光束，并由狭缝104进行成形，然后入射到柱透镜106上。柱透镜106仅对副扫描方向起作用，并将入射光会聚为线图像(其在稍后将描述的多面镜110的反射表面上沿主扫描方向又细又长)，且使得该光入射到反射镜108上。
将多面镜110(对应于根据本发明的转动多面镜)放置在反射镜108反射的光束的出射侧。多面镜110被成形为正多边形柱(在本示例性实施例中为正八边形)，在其侧表面部分处形成具有相同表面宽度的多个反射表面(偏转表面)，并且多面镜110通过驱动元件绕中心轴以均匀角速度转动。在半反射镜108处反射的光束由多面镜110反射，并随着多面镜110转动被沿主扫描方向偏转/扫描。反射元件112贴附于多面镜110的顶面上。在多面镜110的上方设置有具有发光元件和受光元件的转动位置检测传感器114。该转动位置检测传感器114被设置在当多面镜110处于特定转动角时位于反射元件112的贴附位置的正上方的位置处，并连接至控制部80，且将与多面镜110的转动同步的信号(每当多面镜110到达特定转动角度时预定周期电平改变的信号)输出至控制部80。可以由安装到多面镜110的旋转编码器代替转动位置检测传感器114和反射元件112来检测反射表面。
将由一组两个透镜116A、116B形成的fθ透镜116设置在多面镜110的光束出射侧。fθ透镜116将由多面镜110反射/扫描的光束在感光体20C的周面上沿主扫描方向成像为光点，并用来在感光体20C的周面上沿主扫描方向基本匀速地移动该光点。在fθ透镜116的光束出射侧依次放置有第一柱面镜118、平面镜120、第二柱面镜122、以及窗124。通过fθ透镜116的光束的光路被第一柱面镜118和平面镜120弯曲成基本为U形。光束在第二柱面镜122处被进一步反射，然后穿过窗124，并照射在置于窗124下面的感光体20C的周面上。
第一柱面镜118和第二柱面镜122在副扫描方向上起作用。通过以基本共轭关系来设置多面镜110的反射表面和感光体20C，第一柱面镜118和第二柱面镜122用来对由多面镜110的反射表面的公差内的变化导致的在感光体20C的周面上沿副扫描方向光束照射位置的错位(表面倾斜)进行校正。另外，将准直透镜102、柱透镜106、第一柱面镜118、以及第二柱面镜122沿副扫描方向的曲率设置为使得存在远心关系，其中在感光体20C上沿副扫描方向的光束之间的间隔与在离感光体20C几毫米的位置处沿副扫描方向的光束之间的间隔相等。
另一方面，在感光体20C的外周面上的激光束照射位置的下游侧(沿图1中的箭头A的方向)依次设置有显影装置20B、转印装置20F、以及清洁装置20E。将Y色调色剂从调色剂提供部20G提供至显影装置20B，并且显影装置20B利用Y色调色剂对由扫描/曝光部20A形成的静电潜像进行显影以形成Y色调色剂图像。转印装置20F被设置为按照其间具有中间转印带30的方式与感光体20C的外周面相对。转印装置20F将在感光体20C的外周面上形成的Y色调色剂图像转印到中间转印带30的外周面上。由清洁装置20E来去除在转印了调色剂图像之后残留在感光体20C的外周面上的调色剂。
因为如从图1清晰所见，图像形成部22、24、26的结构与图像形成部20的结构相同(尽管所形成的调色剂图像的色材颜色各不相同)，所以略去对其的描述。图像形成部20、22、24、26将所形成的各颜色的调色剂图像按照使它们一个重叠在另一个上的方式转印到中间转印带30的外周面上。按照这种方式，在中间转印带30的外周面上形成全色调色剂图像。此外，在图像形成部20沿中间转印带30的循环方向的上游侧，沿中间转印带30的循环路径依次设置有吸着辊40、清洁装置42、以及基准位置检测传感器44。吸着辊40将中间转印带30的表面电势保持在预定的电势，以使得中间转印带30对调色剂的吸着性良好。清理装置42从中间转印带30上去除调色剂。基准位置检测传感器44检测中间转印带30上的预定基准位置(例如，贴有由密封胶等形成的、对光高反射的标记的位置)。
另一方面，将以堆叠状态容纳大量纸张50的托盘54设置在放置有中间转印带30的位置下方。当推出辊52转动时，将容纳在托盘54中的纸张50从托盘54中推出，并通过输送辊对55、56、58将其输送到转印位置(驱动辊36和转印辊60放置的位置)。将转印辊60放置为使得按照其间具有中间转印带30的方式与驱动辊36相对。由于被输送到转印位置的纸张50夹在转印辊60与中间转印带30之间，所以形成在中间转印带30的外周面上的全色调色剂图像被转印。利用输送辊对62将其上转印有调色剂图像的纸张50输送到定影装置46，并且在由定影装置46执行定影处理后，将纸张50排出到收集盘64。
接下来将描述本示例性实施例的操作。在诸如根据本示例性实施例的彩色图像形成装置10的结构中(其中，通过利用多面镜反射和偏转光束并在感光体上对光束进行扫描来在感光体上形成图像)，主要由于各反射表面的公差内的变化和多面镜的转动速度的波动导致出现在多面镜的各反射表面处反射的光束的扫描速度的微小差异(主扫描方向上的放大倍率的波动)。如图3A至3C所示，在各扫描线处沿主扫描方向的图像区域的错位(抖动)以多面镜的一次转动为周期出现。
通过提高对多面镜的转动驱动的精度、提高多面镜的制造精度等，可将多面镜的转动速度的波动和各反射表面的公差内的变化(这两者为抖动的主要原因)抑制到极限。然而，在SOS侧位置与EOS侧位置之间的间隔(沿主扫描方向图像区域的长度)例如为297mm的情况下，沿主扫描方向的图像端部的位置错位在SOS侧位置处约为10μm，在EOS侧位置处约为20μm。在简化多面镜的转动/驱动部的结构或降低多面镜的制造精度以削减成本的情况下，沿主扫描方向的图像端部的位置错位在SOS侧位置处不会变化太多(约10至15μm)，但是在EOS侧位置处却恶化到约40至60μm。
另一方面，在根据本示例性实施例的彩色图像形成装置10的图像形成部20、22、24、26的每一个中，由于从扫描/曝光部20A的VCSEL100发射的32条光束同时照射到感光体20C上，所以在一次主扫描中一次扫描/曝光全部32条线。例如，在所形成的图像的副扫描方向的分辨率为2400dpi的情况中，在感光体20C上沿副扫描方向的线间隔为10.58μm(25.4mm/2400dpi)。因此，如果多面镜110的反射表面的数量为“8”，则上述抖动沿副扫描方向的周期为2.7mm。将考察其中在该条件下应用了上述特开平4-373253号公报、特开2002-200784号公报以及特公平6-57040号公报中的技术来校正抖动的情况。
特开平4-373253号公报中公开的技术预示了一种多系统，其中在单个感光鼓上依次形成各个颜色的图像，并且所形成的各个颜色的图像在中间转印体上依次彼此重叠。在多系统图像形成装置中，对感光体的转动驱动和对多面镜的转动驱动同步。这里，在该多系统中，由于清洁刀和次级转印辊与中间转印体的接触和远离导致中间转印体移动速度出现波动，需要使感光体的转动速度与中间转印体的移动速度同步以抑制颜色错位。另外，为了使对感光体的转动驱动与对多面镜的转动驱动同步，需要加入实现诸如检测相位差、校正检测到的相位差等的功能的新结构。装置的结构变得复杂，并且其成本增加。另外，在特开平4-373253号公报中提到的如下条件下，即400dpi、多面镜的反射表面数量为8、并且光束数量为1的条件下，抖动沿副扫描方向的周期为较短的0.5mm。然而，如果如在根据本示例性实施例的彩色图像形成装置10中那样，抖动沿副扫描方向的周期变为较长的2.7mm，则感光体和中间转印体的速度在抖动的一个周期期间的波动也会很大，由此导致结构的进一步复杂，并且成本会进一步增大。此外，如前所述，尽管特开平4-373253号公报中所公开的技术可抑制颜色错位，但是其不能校正图像端部的位置变化，从而存在这些可能被视觉地确认为图像质量的劣化的问题。
在特开2002-200784号公报和特公平6-57040号公报所公开的技术中，通过利用频率比视频时钟大两倍或更高倍的时钟信号来执行对该视频时钟的频率调制，从而抵消了光束扫描速度的波动。按照这种方式，校正了每种颜色在主扫描方向放大倍率的波动。例如，在诸如600dpi、光束数量为2等的条件下，视频时钟的频率大约为20到30MHz就足够了。相反，在诸如2400dpi且光束数量为32的条件下(如在根据本示例性实施例的彩色图像形成装置10的情况下那样)，视频时钟的频率显著增大到约130到140MHz(以满足更高分辨率和处理容量的提高的需要)。因此，如果试图通过利用频率比视频时钟(其频率已经较高)大两倍或更高倍的时钟信号来执行对所述视频时钟的频率调制，则存在导致成本大大增加的问题。另外，为了以10μm为增量对图像区域(其沿主扫描方向的长度为297mm)的位置和长度进行校正，视频时钟的频率必须以约30ppm(＝10μm/297mm)的分辨率变化，并且极难以上述分辨率对100MHz或更高的高频视频时钟的频率执行上述控制。此外，如前所述，特开2002-200784号公报和特公平6-57040号公报中公开的技术是在各颜色的图像区域的错位量在图像形成期间原样恒定推移的假设下执行校正的技术。为了利用特开2002-200784号公报和特公平6-57040号公报中的技术对图像区域的错位(其错位量在形成单个图像期间动态变化)进行校正，必须执行控制以使视频时钟的频率每扫描线变化，但是从响应的角度出发这种控制也是不切实际的。
鉴于上述情况，在本示例性实施例中，通过每多面镜110的各反射表面地切换在各主扫描中光束的调制开始定时，对SOS侧每扫描线图像区域的端部位置变化进行校正。通过针对在每次主扫描中调制光束所用的数据(32个主扫描线的数据，在本发明中其为“单位数据”)添加或删除像素，并且每多面镜110的各反射表面地对要添加或删除的像素数进行切换，来对每扫描线图像区域长度的变化(即，EOS侧每扫描线图像区域端部位置的变化)进行校正。下面将描述其细节。
如图4所示，当彩色图像形成装置10的控制部80从经由诸如LAN等的网络而连接的主计算机接收以页描述语言描述的数据作为要印到纸张50上的图像的数据，或将位图数据从原稿读取器12输入到控制部80时，控制部80利用图像数据生成部130将该数据变换为色材颜色Y、M、C、K中的每一个的多值图像数据(以多个位(例如，8位)来表示各像素中的色材颜色Y、M、C、K中的每一个的密度的分辨率相对较低(例如，600dpi)的图像数据)。将该多值图像数据输入到筛选(screening)处理部132，筛选处理部132对该多值图像数据执行筛选处理以将其变换为印刷用图像数据(分辨率相对较高(例如，2400dpi)且以多个二值化像素来表示该多值图像数据中的各像素的密度的色材颜色Y、M、C、K中的每一个的二值化图像数据)。该印刷用图像数据由配准(registration)校正处理部134对其进行配准校正处理(稍后描述)，并被提供至图像印刷处理部136。根据所提供的印刷用图像数据，图像印刷处理部136对从各个图像形成部20、22、24、26中的扫描/曝光部20A的VCSEL100发出的光束进行调制，并控制各个图像形成部20、22、24、26的操作，从而使得形成彩色图像。
这里，为了对SOS侧和EOS侧每扫描线图像区域的端部位置变化进行校正，在根据本示例性实施例的控制部80处设置有错位检测处理部138、配准校正值计算处理部140、前述配准校正处理部134、以及用于存储校正值的存储器142。
下面，首先将参照图5来描述由控制部80执行校正值设置程序而实现的校正值设置处理，该处理作为与错位检测处理部138和配准校正值计算处理部140相对应的处理。在制造彩色图像形成装置10时、在安装彩色图像形成装置10时、以及在替换彩色图像形成装置10的结构部件时(例如，替换感光体20C时，替换扫描/曝光部20A时，替换与多面镜110的转动驱动相关的电路部分时等)，执行该校正值设置处理。除了上述时间，还在例如从上次执行校正值设置处理时开始的累积工作时间达到预定时间的情况下执行该校正值设置处理。
在校正值设置处理中，首先在步骤150，选择作为错位检测的对象的色材颜色j。在下一步骤152中，从设置在与色材颜色j相对应的图像形成部的扫描/曝光部20A处的多面镜110的多个反射表面中，选择单个反射表面(还未为其执行稍后要描述的错位检测用图案的形成)作为错位检测的对象。然后，在步骤154中，利用与色材颜色j相对应的图像形成部，仅由在步骤152选出的作为错位检测的对象的反射表面反射的光束来形成错位检测用图案。
即，转动位置检测传感器114连接到控制部80，并且从转动位置检测传感器114输入每当多面镜110到达特定转动角度时预定周期电平会变化的检测信号。因此，基于通过利用信号电平变化的定时作为基准对所输入的检测信号进行分频而获得的反射表面感测信号，控制部80感测多面镜110的转动角度，即哪个反射表面在反射光束。然后，每当到达在步骤152中被选为错位检测的对象的反射表面反射光束的间隔时，将下述步骤重复预定次数：使得扫描/曝光部20A的VCSEL 100的所有发光部都发光，并将在图像区域的SOS侧端部和EOS侧端部形成线性图案的数据输出到与色材颜色j相对应的图像形成部。按照这种方式，在如图6A所示的SOS侧端部和EOS侧端部的每一个处形成图6B所示的作为示例的条形错位检测用图案。需要注意的是，图6B示出的错位检测用图案被示出为由设置在多面镜110处的八个反射表面A至H中的反射表面C所形成的图案。
在随后的步骤156中，判断是否针对多面镜110的所有反射表面执行了上述错位检测用图案的形成。如果该判断是否定的，则控制返回至步骤152，并且重复步骤152至156直到步骤156的判断是肯定的。按照这种方式，在与色材颜色j相对应的图像形成部的感光体20C的周面上分别形成多个错位检测用图案，这些错位用检测图案是由在多面镜110的各不同反射表面处反射和偏转的光束所形成的，并且分别将这些错位检测用图案转印到中间转印带30上。
当步骤156的判断为肯定时，进程进行到步骤158。还如图6C所示，随着中间转印带30的移动，当与各反射表面相对应且被转印到中间转印带30上的多个错位检测用图案中被转印的一个错位检测用图案(特定反射表面的错位检测用图案)到达放置有图案检测部28的检测单元的位置时，由检测单元对已到达检测单元放置的位置的、特定反射表面的错位检测用图案进行读取。每个错位检测用图案仅由设置在多面镜110处的多个(在本示例性实施例中为8个)反射表面中的单个反射表面反射和偏转的光束形成。因此，尽管错位检测用条形图案的密度(覆盖度)为相对较低的12.5％，但是其中各线条都由32条光束形成，且各线宽度为0.34mm。因此，完全可以对错位检测用图案进行检测。
在步骤160中，基于位于SOS位置处的检测单元对错位检测用图案的读取结果，来计算错位检测用图案的位置相对于SOS侧的基准位置(即，SOS侧图像区域的端部位置)的错位量。基于算得的错位量，来设置用于使SOS侧图像区域的端部位置与SOS侧的基准位置一致的光束的调制开始定时校正值。例如，在从给定的基准定时开始对视频时钟的脉冲数进行计数并当脉冲数的计数值为与100个像素对应的规定值时开始对光束进行调制的情况下，如果检测到错位检测用图案向SOS侧偏移10μm(＝1个像素)，则设置将所规定的值变为与101个像素相对应的值的校正值作为调制开始定时校正值即可。按照这种方式，由于SOS侧图像区域的端部位置向EOS侧移动10μm，使得可与SOS侧的基准位置一致。接着，在步骤160，将所设置的调制开始定时校正值与标识色材颜色j的信息和标识与对其执行读取的错位检测用图案相对应的特定反射表面的信息(例如，反射表面号等)相对应地存储在存储器142中。
在步骤162，基于位于EOS位置处的检测单元对错位检测用图案的读取结果，来计算错位检测用图案的位置相对于EOS侧的基准位置(即，EOS侧图像区域的端部位置)的错位量。接着，根据算得的EOS侧图像区域的端部位置的错位量和在步骤160中算得的SOS侧图像区域的端部位置的错位量，来计算图像区域长度的错位量。设置要添加/删除的像素数，用来通过对图像区域的长度的错位进行校正来使EOS侧图像区域的端部位置与EOS侧的基准位置一致。
针对图7A中所示的原始图像数据，如图7B所示，在将相同数量的像素添加到每条主扫描线中的情况下，各主扫描线的长度(图像区域的长度)会长出添加的像素数那么长，与此伴随的是，EOS侧图像区域的端部位置也向EOS侧移动与添加像素数相对应的量。此外，在如图7C所示的从各主扫描线删除相同数量的像素的情况中，各主扫描线的长度(图像区域的长度)会短去所删除的像素数那么长，与此伴随的是，EOS侧图像区域的端部位置也向SOS侧移动与删除的像素数相对应的量。在本示例性实施例中，通过如上所述对调制光束所用的数据执行像素添加或删除，来对图像区域的长度进行校正，并使得EOS侧图像区域的端部位置与EOS侧的基准位置一致。与在每次主扫描中改变视频时钟的频率的控制相比，该校正处理本身极为简单。另外，通过仅改变要添加或删除的像素数量就可实现对校正量的改变。因此，可以在每个主扫描线上执行控制以得到期望的放大倍率(即，使得图像区域具有期望长度)。
需要注意的是，在上述校正处理中，校正的分辨率为一个像素单位，且在2400dpi时为10μm(更准确地为10.58μm)。例如，在图7B示出的示例中，EOS侧图像区域的端部位置向EOS侧移动了两个像素，即20μm。在图7C示出的示例中，EOS侧图像区域的端部位置向SOS侧移动了两个像素(20μm)。因此，可通过以像素间隔(例如，10μm)来划分算得的图像区域长度的错位量，来确定要添加/删除的像素数。然后，在步骤162中，将所设置的要添加/删除的像素数与标识色材颜色j的信息和标识与对其执行了读取的错位检测用图案相对应的特定反射表面的信息(例如，反射表面号等)相对应地存储在存储器142中。
在下一步骤164中，判断是否已针对多面镜110的所有反射表面执行了对错位检测用图案的上述读取以及对校正值(调制开始定时校正值和要添加/删除的像素数)的设置和存储。如果判断是否定的，则控制返回至步骤158，并且重复步骤158至步骤164，直到步骤164中的判断是肯定的。按照这种方式，分别针对与色材颜色j相对应的图像形成部的多面镜110的全部反射表面执行对校正值的设置和存储。当步骤164中的判断为肯定时，控制进行到步骤166，在步骤166处判断是否针对各色材颜色Y、M、C、K中的每一个执行了上述处理。如果该判断是否定的，则控制返回至步骤150，并且重复步骤150至步骤166直到步骤166的判断是肯定的。当步骤166的判断为肯定时，校正值设置处理结束。
接下来，将参照图8来描述由控制部80执行图像校正程序而实现的图像校正处理。该图像校正处理是与配准校正处理部134相对应的处理。在形成彩色图像时并行执行与各彩色图像颜色(各图像形成部)相对应的图像校正处理。
在与特定色材颜色j相对应的图像校正处理中，在步骤170，基于反射表面感测信号来感测在图像形成部在下一周期的主扫描中反射并偏转光束的反射表面，该反射表面感测信号是基于从与特定色材颜色j相对应的图像形成部的转动位置检测传感器114输入的检测信号而生成的。在下一步骤172，从存储器142读出与特定色材颜色j和在步骤170中感测的反射表面相对应的调制开始定时校正值，并将所读出的调制开始定时校正值通知给图像印刷处理部136。如图3D所示，根据感光体20C上沿主扫描方向被照射位置的错位而使得从VCSEL 100发出的32条光束的调制开始定时不同。图像印刷处理部136根据所通知的调制开始定时校正值执行对下一周期的各光束的调制开始定时进行改变(校正)的处理。按照这种方式，分别使在下一周期中由32条光束分别形成的主扫描线上图像区域的SOS侧的端部位置与SOS侧基准位置一致。
在下一步骤174中，从存储器142中读出与特定色材颜色j和步骤170中感测的反射表面相对应的要添加/删除的像素数。然后，在步骤176中，对32个主扫描线的数据执行放大倍率校正处理，该32个主扫描线的数据(本发明中为单位数据)用于在下一周期的主扫描中对从与特定色材颜色j相对应的图像形成部的VCSEL 100发出的32条光束进行调制，该放大倍率校正处理添加或删除与步骤174中读出的要添加/删除的像素数相对应的大量像素。将对其执行了该放大倍率校正处理的各线的数据输出到图像印刷处理部136。需要注意的是，优选地，将执行了像素的添加或删除的位置设置为(还参见图10)：例如如果要添加/删除的像素数为一个，则在各条线的中央执行添加或删除，而如果要添加/删除的像素数为多个，则像素的添加或删除位置均匀地位于各条线上。此外，采用与添加位置处初始存在的像素的像素值相同的值作为要添加的像素的像素值就可以了。按照这种方式，根据已进行了上述放大倍率校正处理的数据来执行在下一周期中对32条光束的调制，由此分别使在下一周期中由32条光束所形成的主扫描线上图像区域的长度与基准长度一致。按照这种方式，分别使主扫描线上图像区域的SOS侧的端部位置与SOS侧基准位置一致。
在下一步骤178中，判断是否完成了在与特定色材颜色j相对应的图像形成部处的图像形成。如果该判断是否定的，则控制返回至步骤170，并且重复步骤170至步骤178直到步骤178中的判断是肯定的。这里，每当步骤178的判断为否定且控制返回至步骤170时，将与上次不同的反射表面感测为在下一周期的主扫描中反射和偏转光束的反射表面。因此，对于步骤172中从存储器142中读出的调制开始定时校正值以及步骤174中从存储器142中读出的要添加/删除的像素数，读出与和上次不同的反射表面相对应的数据，并且执行与在下一周期的主扫描中反射和偏转光束的反射表面相对应的校正。
下面将参照附图来进一步描述上述校正。在图9中以放大的方式示出了图3C中所示的SOS侧和EOS侧图像区域的端部位置的变化。图9中所示的多个平面矩形区域示出了在一次主扫描中由32条光束所形成的图像区域。分配给各图像区域的字母A至H表示多面镜110的八个反射表面中在形成各区域时偏转和反射32条光束的反射表面。如从图9清楚地看到的，由于多面镜110的各反射表面的公差内的变化或多面镜110的转动速度的波动，导致连续形成的图像区域的SOS侧和EOS侧端部位置分别以多面镜110的一次转动为周期离散。由来自置于图像形成区域外部的写开始基准位置传感器的信号进行触发，在经过预定时段后开始对光束进行调制(即，当视频时钟的脉冲数的计数值为规定值时开始进行调制)。因此，靠近放置写开始基准位置传感器的位置的SOS侧图像区域的端部位置的波动相对较小。另一方面，远离该传感器的EOS侧图像区域的端部位置波动显著。
这里，以与反射表面A相对应的图像区域的端部位置作为基准，与各反射表面相对应的图像区域的端部位置在SOS侧波动±5μm，而在EOS侧波动±30μm。即，相对于与反射表面A相对应的图像区域的EOS侧端部位置，与反射表面B、D相对应的图像区域的EOS侧端部位置向EOS侧偏移20μm，与反射表面C相对应的图像区域的EOS侧端部位置向EOS侧偏移30μm，与反射表面F、H相对应的图像区域的EOS侧端部位置向SOS侧偏移20μm，而与反射表面G相对应的图像区域的EOS侧端部位置向SOS侧偏移30μm。在这种情况下，在前述校正值设置处理(图5)中，将要添加/删除的像素值针对反射表面B、D设置为“删除两个像素”、针对反射表面C设置为“删除三个像素”、针对反射表面F、H设置为“添加两个像素”、并且针对反射表面G设置为“添加三个像素”。
在与要添加/删除的像素数相对应的图像校正处理(图8)中执行放大倍率校正处理(添加或删除像素)的结果示于图10中。如图10所示，当在反射表面B、D处反射并偏转光束时，根据从其删除了两个像素的数据的数据来执行对光束的调制。当在反射表面C处反射并偏转光束时，根据从其删除了三个像素的数据的数据来执行对光束的调制。当在反射表面F、H处反射并偏转光束时，根据向其添加了两个像素的数据的数据来执行对光束的调制。当在反射表面G处反射并偏转光束时，根据向其添加了三个像素的数据的数据来执行对光束的调制。通过以此方式重复执行调制，来校正抖动，并且与各反射表面相对应的图像区域的EOS侧端部位置与基准位置匹配。
需要注意的是，在图9和图10示出的示例中，因为与各反射表面相对应的图像区域的SOS端部位置的错位量小于在校正光束调制开始定时中的校正分辨率(10μm)，所以不执行对光束调制开始定时的校正。然而，如果利用频率为视频时钟的两倍或更高倍的时钟来控制视频时钟相位，则还可以以小于像素间隔(＝10μm)的分辨率来校正图像区域的SOS端部位置的错位。如果应用了这种校正，则即使SOS端部位置的错位量小于像素间隔，也可如图10所示使图像区域的SOS端部位置均匀。(与通过利用高频时钟来执行频率调制的情况相比，利用高频时钟进行相位控制是很容易的，并且可以避免使结构复杂。)
以上描述了其中将根据本发明的校正(通过校正图像数据对沿图像区域的预定方向(主扫描方向)的错位进行的校正)仅应用于对图像区域长度波动(随之变化的图像区域的EOS侧端部位置的波动)的校正。然而，本发明并不限于此。根据本发明的校正当然还可应用于对图像区域的SOS侧端部位置的波动进行的校正。下面，将描述其中通过校正图像数据来校正图像区域的SOS侧端部位置的波动的示例。
在该示例中，如作为示例在图11A所示的，将如下图像数据(对应于原始图像数据)作为印刷用图像数据输入到配准校正处理部134：该图像数据在主扫描方向的像素数大于与要实际地形成在纸张上的图像相对应的有效图像区域的主扫描方向上的像素数。作为示例，在其中要实际地形成在纸张上的图像的主扫描方向上的宽度为297mm，且主扫描方向上的分辨率为2400dpi的情况下，有效图像区域在主扫描方向上的像素数为28064(＝满足297mm÷25.4×2400的最小偶数)。为便于处理，印刷用图像数据在主扫描方向上的像素数理想地为通过将2自乘多次而获得的数，并从而可使其例如为32768个像素。
在没有对图像区域的SOS侧端部位置执行校正的情况下，配准校正处理部134针对所输入印刷用图像数据将有效图像区域设置在沿主扫描方向的预定位置处(例如，中央)，并执行变换处理，该变换处理以空白像素(各个Y、M、C、K颜色密度均为0的像素)来代替所输入的印刷用图像数据的各像素中所设置的有效图像区域外的全部像素(位于“与图像区域相对应的范围之外”的像素)。按照这种方式，如图11B作为示例所示的，在印刷用图像数据的主扫描方向两端部处形成仅由空白像素形成的空白区域。然后，在变换处理之后对印刷用图像数据执行与要添加/删除的像素数相对应的放大倍率校正处理(添加或删除像素)，之后，将该数据输出到图像印刷处理部136。
在其中作为如前所述对错位检测用图案执行形成和读取的结果，错位检测用图案的位置相对于SOS侧基准位置偏移的情况下，配准校正处理部134感测多面镜110的各反射表面的错位方向和错位量，并将所感测的错位量变换为像素数。然后，以用于对从VCSEL 100发出的32条光束进行调制的32个主扫描线的数据(单位数据)为单位，在为各单位数据设置有效图像区域后对印刷用图像数据执行变换处理，使得印刷用图像数据上的有效图像区域的位置沿与对应于多面镜110的反射表面的所感测的错位方向相反的方向偏移经变换的像素数。按照这种方式，如图11C作为示例所示的，针对单个单位数据中的每一个，根据错位检测用图案相对于SOS侧基准位置的位置错位方向和错位量，来增大/减小沿SOS侧(和EOS侧)处的空白区域的主扫描方向的宽度(像素数)。
在该示例中，没有从配准校正处理部134向图像印刷处理部136输出调制开始定时校正值，图像印刷处理部136在每次主扫描的固定定时处开始对光束进行调制。然而，在用于对光束进行调制的数据为空白区域内的像素的数据的时期间，不从VCSEL 100发出光束。因此，每多面镜110的反射表面地切换在每次主扫描中开始从VCSEL 100发射光束的定时。对SOS侧每主扫描线图像区域的端部位置的变化进行校正。
此外，上面描述了并行执行每单位数据地对图像数据的校正和基于经校正的图像数据的图像形成(对光束进行调制)的示例。然而，本发明并不限于此，可以在完成对图像数据的校正之后来执行图像形成。
以上描述了如下示例，其中，除了制造彩色图像形成装置10时、安装彩色图像形成装置10时、以及替换彩色图像形成装置10的结构部件时，例如在从上次执行校正值设置处理时起累积的工作时间达到预定时间的情况下，执行图5所示的校正值设置处理。然而，本发明并不限于此。可考虑抖动变化的至少一个主要原因来确定校正值设置处理的执行周期(即，操作频率)，该抖动变化的主要原因例如为扫描/曝光部20A的内部温度或图像形成装置10的机器内部温度的波动、多面镜110的转动驱动定时、由图像形成装置10所形成的图像数的累积值(输出印刷品数的累积值)等，并且以所确定的执行周期来执行校正值设置处理。
以上描述了如下示例，其中，利用图案检测部28的检测单元来检测在中间转印带30上形成的错位检测用图案，并检测错位量。然而，本发明并不限于此，可在纸张50上形成并输出错位检测用图案或类似于此的图案，并以在线或离线扫描设备、或者以肉眼等来检测错位量。利用这种结构，还可将上述技术应用于不具有诸如中间转印带30的中间转印体、并且连续地将感光体上的调色剂图像转印到由载纸器载送的纸张上的图像形成装置。
此外，以上描述了如下示例，其中分别对SOS侧图像区域端部的位置错位以及图像区域的长度变化(EOS侧图像区域的端部位置错位)进行校正。然而，只对其中任一个进行校正的示例也落入本发明的范围内。具体地，仅对图像区域的长度变化(EOS侧图像区域的端部位置错位)进行检测和校正的示例实现了可容易地被视觉确认的图像质量的提高的效果。

Claims (15)

1、一种图像形成装置，该图像形成装置包括：
转动多面镜；和
校正元件，其通过对图像数据进行校正，而对图像区域沿预定方向的错位进行校正，所述图像数据用于对由设置在所述转动多面镜处的多个反射表面中的任一反射表面反射和偏转的光束进行调制，所述光束沿所述预定方向扫描被照射体；
对图像数据的校正每数据单位地进行，所述数据单位是在对同一反射表面处反射和偏转的光束进行调制时使用的；
其中，对图像数据的校正是这样进行的，根据由所述被反射和偏转的光束形成在所述被照射体上的图像区域在所述预定方向上的该图像区域端部位置的错位量来计算图像区域长度的错位量，并通过对图像区域长度的错位量执行像素的添加或删除来校正预定方向上图像区域长度的错位，使得所述预定方向上的该图像区域端部位置与基准位置一致，所述错位量针对所述转动多面镜的各反射表面预先被测量。
2、根据权利要求1所述的图像形成装置，其中所述校正元件通过对表示在所述预定方向上的像素数大于与图像区域相对应的像素数的原始图像的原始图像数据执行变换处理，来生成用于对所述光束进行调制的图像数据，以对所述预定方向上的图像区域的端部位置的错位进行校正，所述变换处理以空白像素来代替与图像区域相对应的范围之外的像素，并且所述变换处理根据所述预定方向上图像区域端部位置的错位量来每数据单位地对与该图像区域相对应的范围的预定方向上的位置进行校正，使得所述预定方向上的该图像区域端部位置与基准位置一致，针对所述转动多面镜的各反射表面预先测量错位量。
3、根据权利要求1所述的图像形成装置，其中所述校正元件通过根据所述预定方向上图像区域长度的错位量执行像素的添加或删除，来每行地对图像数据校正像素数，以校正所述预定方向上图像区域长度的错位，每数据单位地执行所述校正，并且针对所述转动多面镜的各反射表面预先测量错位量。
4、根据权利要求1所述的图像形成装置，该图像形成装置还包括反射表面检测元件，该反射表面检测元件通过检测所述转动多面镜的转动角度来检测反射和偏转光束的所述多个反射表面中的所述反射表面，其中
基于所述反射表面检测元件对所述反射表面的检测结果，所述校正元件确定采用构成图像数据的哪个单独数据单位来对由所述多个反射表面中的哪个反射表面反射和偏转的光束进行调制。
5、根据权利要求1所述的图像形成装置，该图像形成装置还包括存储器，该存储器存储用来对图像区域在所述预定方向上的错位进行校正的各反射表面的校正数据，基于对图像数据在所述预定方向上的错位量的测量结果为所述转动多面镜的各反射表面设置所述校正数据，其中
所述校正元件基于存储器中所存储的各反射表面的校正数据每数据单位地执行对图像数据的校正。
6、根据权利要求5所述的图像形成装置，该图像形成装置还包括：
测量元件，其用来针对所述转动多面镜的所述多个反射表面中的每一个反射表面，来测量由所述转动多面镜的所述多个反射表面中的每一个反射表面反射和偏转的光束在所述被照射体上形成的图像区域在所述预定方向上的错位量；和
校正数据设置元件，其基于由所述测量元件针对所述多个反射表面中的每一个测得的图像区域在所述预定方向上的错位量，为所述多个反射表面中的每一个设置用来对图像区域在所述预定方向上的错位进行校正的校正数据，并将为所述多个反射表面中的每一个设置的校正数据存储在所述存储器中。
7、根据权利要求6所述的图像形成装置，该图像形成装置还包括第一控制器，该第一控制器使得所述测量元件对图像区域在所述预定方向上的错位量进行测量，并使得所述校正数据设置元件至少在从制造图像形成装置时、安装图像形成装置时、以及替换图像形成装置的结构部件时中选出的时间处执行对校正数据的设置。
8、根据权利要求6所述的图像形成装置，该图像形成装置还包括：
传感器，其用来感测图像形成装置的装置内部温度、转动多面镜的转动时间、以及由图像形成装置所形成的图像数的累积值中的至少一个；和
第二控制器，其使得所述测量元件对图像区域在所述预定方向上的错位量进行测量，并使得所述校正数据设置元件以取决于所述传感器感测到的图像形成装置的装置内部温度、转动多面镜的转动时间、以及图像形成装置所形成的图像的累积数中至少一个的周期、周期地执行对校正数据的设置。
9、一种图像形成装置，该图像形成装置包括：
光扫描装置，其具有转动多面体，该转动多面体具有多个反射表面；
被扫描体，由所述转动多面体的所述多个反射表面反射和偏转的光束沿预定方向对其进行扫描；
测量元件，其针对所述转动多面体的所述多个反射表面中的每一个测量通过光束的扫描在所述被扫描体上形成的图像区域在所述预定方向的错位量；以及
校正元件，其针对所述转动多面体的各反射表面，根据测得的所述图像区域的错位量来设置光束的调制开始定时校正值，使得所述预定方向上的该图像区域端部位置与基准位置一致，所述图像数据用来对光束进行调制。
10、根据权利要求9所述的图像形成装置，其中所述校正元件每数据单位地对用于调制光束的图像数据进行校正。
11、根据权利要求9所述的图像形成装置，其中所述校正元件通过利用高频时钟的相位控制来校正图像数据。
12、一种对要形成的图像进行校正的方法，其中
通过对图像数据进行校正，而对图像区域沿预定方向的错位进行校正，所述图像数据用于对由设置在转动多面镜处的多个反射表面中的任一反射表面反射和偏转的光束进行调制，所述光束沿所述预定方向扫描被照射体；
对图像数据的校正每数据单位地进行，所述数据单位是在对同一反射表面处反射和偏转的光束进行调制时使用的；
其中，对图像数据的校正是这样进行的，根据由所述被反射和偏转的光束形成在所述被照射体上的图像区域在所述预定方向上的该图像区域端部位置的错位量来计算图像区域长度的错位量，并通过对图像区域长度的错位量执行像素的添加或删除来校正预定方向上图像区域长度的错位，使得所述预定方向上的该图像区域端部位置与基准位置一致，所述错位量针对所述转动多面镜的各反射表面预先被测量。
13、一种图像校正方法，该图像校正方法包括以下步骤：
测量步骤，用来针对光扫描装置中的转动多面体的多个反射表面中的每一个反射表面，测量由所述多个反射表面反射和偏转的光束在被扫描体上形成的图像区域在预定方向上的错位量；和
校正步骤，用来针对所述转动多面体的各反射表面，根据测得的所述图像区域的错位量来设置光束的调制开始定时校正值，使得所述预定方向上的该图像区域端部位置与基准位置一致，所述图像数据用来对光束进行调制。
14、根据权利要求13所述的图像校正方法，其中每调制用数据单位地对用来调制光束的图像数据进行校正。
15、根据权利要求13所述的图像校正方法，其中通过采用高频时钟的相位控制对用来调制光束的图像数据进行校正。
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