JP2009294381A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減し、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下を緩和する。
【解決手段】補正手段は、走査手段により１ラインを走査する際に、蓄積手段から読み出されるラインを予め定められた順序にしたがって乗り換えることで、像担持体の主走査方向に沿って描かれる走査線の副走査方向への湾曲を補正する。補間手段は、蓄積手段から読み出されるラインが乗り換えられる際の乗り換え点の前後に位置する１つ以上の画素のデータを補間する。判定手段は、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する。制御手段は、多色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させる。一方、制御手段は、単色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させないように制御する。
【選択図】図１６

Description

本発明は、２色以上のカラー画像を得るための画像形成装置に関する。

ディジタル複合複写機の省スペース性は、特に、ローエンド製品においてより重視される傾向にある。省スペース性を実現するための光学系の方式として、従来、斜入射方式が知られている。

図９は、斜入射方式の一例を示す側面図である。図９によれば、潜像を形成するためのビームを出力する発光素子９０１、潜像を保持する感光ドラム９０３及びビームを走査するためのポリゴンミラー９０２が、高さ方向において、それぞれ異なる位置に配置されている。発光素子９０１から出力されたビームは、ポリゴンミラー９０２の側面に設けられた鏡面（走査平面）に対して斜入射する。なお、９０２’は、ポリゴンミラー９０２の上面を示している。

斜入射方式によれば、鏡面の中央と端とでは、ポリゴンミラー９０２の中心位置（回転軸）からの距離が異なっている（距離ａ、ｂ）。この距離の違いが、感光ドラム９０３に照射されるビームの位置を高さ方向で変動させる。

図１０は、斜入射方式における感光ドラム９０３上に形成される実際の走査線と、理想的な走査線との違いを説明するための図である。実線１００１により示された曲線が実際の走査線である。破線１００２により示された直線が、理想的な走査線である。斜入射方式においては、このように走査線が湾曲してしまう。

この湾曲化を緩和するためには、ビーム経路上に補正レンズを配置すればよい。補正レンズは、走査位置に応じて、高さ方向への屈折率が異なるように成形されている。この補正レンズにより、湾曲化がある程度緩和され、高画質化が達成される。

しかし、湾曲化を効果的に緩和するためには、補正レンズの加工精度を確保したり、光学系を所望の状態に調整したりする必要がある。これは、製造時間の長時間化と、製造コストの上昇を招くため、ローエンド製品には向いていないだろう。

ところで、ポリゴンミラー９０２の回転軸に対してビームを垂直に入射させる垂直入射方式においても、斜入射方式と同様の変動が発生し得る。理想的な垂直方式では、ポリゴンミラー９０２の回転平面内にビームの軌跡が存在する。

図１１は、回転軸に有意なずれのない理想的な光学系と、回転軸に有意なずれのある実際の光学系との一例を示す図である。図１１（Ａ）には、理想的な光学系が示されている。回転軸がずれていないため、ポリゴンミラー９０２の回転によって回転軸から鏡面の反射位置までの距離が変化したとしても、感光ドラム９０３上におけるビームの照射位置の高さは一定に保持される。一方で、図１１（Ｂ）には、取り付け誤差によって、回転軸がずれて配置されている様子が示されている。そのため、ポリゴンミラー９０２の回転によって回転軸から鏡面の反射位置までの距離が変化し、それに連動して照射位置の高さもずれてしまう。このようなずれは、画質を低下させるため好ましくない。特に、ハイエンドの機種においては、こうした回転軸の取り付け誤差も無視できない問題となる。

図１２は、ラインの乗り換えによって湾曲を補正する方法の一例を示す図である。ここでは、図１２を用いて、従来提案されている補正方法（特許文献１〜４）について説明する。図１２において、破線は、理想的な走査軌跡Ｌ０を示している。それぞれ実線は、理想的な走査軌跡に対して±０．５ライン以内を通過する実際の走査軌跡Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をしている。

走査軌跡の両端に着目してみると、３つの走査軌跡Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうち、Ｌ１が最も理想的な走査軌跡Ｌ０に近い。走査軌跡の中央部に位置する走査領域では、Ｌ３が最も理想的な走査軌跡Ｌ０に近い。なお、端部と中央部との間に位置する領域では、Ｌ２が最も理想的な走査軌跡Ｌ０に近い。よって、理想的な直線を実現するためには、走査領域に応じて、Ｌ１＝＞Ｌ２＝＞Ｌ３＝＞Ｌ２＝＞Ｌ１と順に、副走査方向において異なるラインに乗り換えれば、ほぼ理想的な直線を実現できる。このように、１つの走査周期を複数の領域に分割し、領域ごとに実際の走査線を選択して所望の画像を形成することをラインの乗り換えと呼ぶことにする。また、領域と領域との区切りを乗り換え点と呼ぶことにする。

しかし、上述した補正方法は、電子写真の特性上、難易度の高い技術である。特に、ローエンド製品においては、微小ドットの階調再現性の乏しさから、細線の太さの均一性が損なわれやすい。そこで、次のような関連技術を適用することが望ましい。

図１３は、ラインの乗り換えに伴う問題の一例を示す図である。図中の各四角は、ビームをＰＷＭ（パルス幅変調）することで形成される１ドットを示している。よく知られているように、ＰＷＭによってビームの幅（スポットの大きさ）を変更することで、形成される画像の濃度が変更される。

（ａ）は、理想的な１ドット幅の細線を示している。（ｂ）は、ラインの乗り換えを行うものの、乗り換え点において補間処理を適用しない例を示している。この場合、ラインの乗り換えによる弊害として、ジャギーが目立つ細線が形成されてしまう。（ｃ）は、ラインの乗り換えを行い、かつ、乗り換え点付近において、ジャギーを緩和するための補間を適用した例である。この場合、ジャギーは緩和されるが、補間部分における細線の太さを均一に再現することが困難となる。このため、（ｄ）に示すように、補間が適用される画素の範囲を最小限にすることで、ジャギーを緩和しつつ、細線の均一性も維持できるようになる。

ところで、カラー画像を形成する際には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等の複数色の像を重ね合わせることが一般的である。各色ごとに光学系が違ったり、感光ドラムが違ったりするため、各色の実際の走査軌跡は、必ずしも一致しない。すなわち、各色ごとに、好ましい乗り換え点が異なるのである。このように、複数色間で画像データの乗り換え点が異なると、乗り換え点の近傍に色ずれや色むらが発生しうる。これは、画質の低下へとつながるため、好ましくない。

図１４は、乗り換え点の近傍に色ずれや色むらが発生する原理を説明するための図である。縦の破線は、上述した乗り換え点を示している。（ａ）は、第１のトナー色（Ｃｏｌｏｒ Ａ）に関する補正の対象となる補正対象曲線と、補正対象曲線をライン単位で補正するための補正関数とを示している。（ｂ）は、補正関数と補正対象曲線との差分（誤差成分）を示している。

（ｃ）は、乗り換え点の近傍に適用される画素補間のための補間関数を示している。この画素補間によって、細線の太さの不均一さが緩和される。なお、（ｄ）に示すように、補正処理及び補間処理を適用しても、乗り換え点から離れた位置に誤差（図中の山や谷）が発生することがある。このような、誤差は、単色で画像を形成する場合は問題とならないが、カラー画像を形成する際には問題となりうる。

例えば、電子写真方式における色空間の基本色であるシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのうちいずれか１つのみで画像が形成されるときは問題が顕在化しにくい。しかし、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）など、複数のトナー色を重ね合わせが必要となる場合は、色ずれが発生しうる。

仮に、（ｅ）が示すように、第２のトナー色（Ｃｏｌｏｒ Ｂ）の補正対象曲線がＣｏｌｏｒ Ａの補正対象曲線と異なるとする。この場合、ライン単位で補正し、かつ、画素補間を適用したときの誤差は、（ｆ）が示すような値となりうる。（ｄ）が示すＣｏｌｏｒ Ａの誤差と、（ｆ）が示すＣｏｌｏｒ Ｂの誤差は、大きさや向きが異なる。そのため、（ｇ）が示すように、２色間の色ずれ量は、各色の誤差の最大２倍になることがわかる。

図１４では、Ｃｏｌｏｒ Ａの乗り換え点と、Ｃｏｌｏｒ Ｂの乗り換え点を同一と仮定して説明しているが、実際には、各色ごとに好適な乗り換え点は異なる。この乗り換え点の違いが、さらに問題を複雑にする。
特開平０２−０５０１７６号公報 特開２００３−１８２１４６号公報 特開２００３−２７６２３５号公報 特開２００５−３０４０１１号公報

多色画像を形成する際に、ラインの乗り換えに伴う、複数色間の色ずれや色むらの発生を低減する技術があれば、極めて有効である。一方で、多色画像を形成する画像形成装置は、単色画像を形成することもできる。ラインの乗り換えに伴う、複数色間の色ずれや色むらの発生を低減する技術は、多色画像に対しては有効であるが、単色画像にも適用してしまうと、ラインの乗り換えに伴う段差がかえって目立ってしまうことがある。また、複数色間の色ずれや色むらの発生を低減するための補間処理を単色画像にも適用してしまうと、やはり、画質が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、多色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減し、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下を緩和することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明は、例えば、複数の色を重ね合わせて多色画像を形成したり、単一の色で単色画像を形成したりする画像形成装置に適用される。画像形成装置は、例えば、各色ごとに、複数のラインづつ、ラインに含まれる画素のデータを蓄積する蓄積手段と、各色ごとの像担持体とを含む。さらに、画像形成装置は、各色ごとに、蓄積手段から読み出された画素のデータにより変調されたビームを用いて対応する像担持体を走査する各色ごとの走査手段を含む。また、画像形成装置は、補正手段と、補間手段と、判定手段と、制御手段とを含む。補正手段は、走査手段により１ラインを走査する際に、蓄積手段から読み出されるラインを予め定められた順序にしたがって乗り換えることで、像担持体の主走査方向に沿って描かれる走査線の副走査方向への湾曲を補正する。補間手段は、蓄積手段から読み出されるラインが乗り換えられる際の乗り換え点の前後に位置する１つ以上の画素のデータを補間する。とりわけ、判定手段は、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する。制御手段は、多色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させる。一方、制御手段は、単色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させないように制御する。

本発明によれば、多色画像にラインの乗り換えや補間を適用し、単色画像にラインの乗り換えや補間を適用しないように制御する。これにより、多色画像については、ラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減される。一方で、単色画像については、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下が緩和される。

以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１は、実施例に係る複数の色を重ね合わせて多色画像を形成したり、単一の色で単色画像を形成したりする画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置は、４つの感光体をタンデムに配した４ドラム系のカラー複写機を示している。なお、画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンター、複合機、ファクシミリとして実現されてもよい。また、色の数は２以上であればよい。よって、感光体も２以上であればよい。以下では、このカラー複写機１００を構成するカラー画像読み取り装置（以下「カラースキャナー」という。）１及びカラー画像記録装置（以下「カラープリンター」という。）２の概略について説明する。

カラースキャナー１は、照明ランプ１４、ミラー群１５Ａ、Ｂ、Ｃ、及びレンズ１６を介してカラーセンサー１７に原稿１３の画像を結像させる。さらに、カラースキャナー１は、原稿のカラー画像情報を、例えばブルー（以下Ｂという）、グリーン（以下Ｇという）、レッド（以下Ｒという）の色分解光ごとに読み取り、電気的な画像信号に変換する。

カラースキャナー１は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号の強度レベルをもとにして、色変換処理を行う。これにより、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のカラー画像データが得られる。

次に、カラープリンター２について説明する。各色のトナーに対し１つずつ、書き込み光学ユニット２８Ｍ（マゼンタ用）、２８Ｙ（イエロー用）、２８Ｃ（シアン用）、２８Ｋ（ブラック用）が設けられている。なお、参照番号に付されたサフィックス、ＭＹＣＫは、トナーの色を示している。これらの書き込み光学ユニットは、各色ごとに、蓄積手段から読み出された画素のデータにより変調されたビームを用いて対応する像担持体を走査する各色ごとの走査手段の一例である。書き込み光学ユニットは、露光装置やスキャナ装置と呼ばれることもある。

書き込み光学ユニットは、カラースキャナー１からのカラー画像データを光信号に変換して、光書き込みを行う。これにより、各色ごとに設けられた感光体２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｋに静電潜像が形成される。これらの感光体は、像担持体の一例である。

これら感光体２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｋは、矢印が示すように反時計回転する。感光体の周辺には、感光体を一様に帯電させるための帯電器２７Ｍ、２７Ｙ、２７Ｃ、２７Ｋが設けられている。また、現像剤（例：トナー）を用いて静電潜像を現像するための、Ｍ現像器２１３Ｍ、Ｃ現像器２１３Ｃ、Ｙ現像器２１３Ｙ、Ｂｋ現像器２１３Ｋも配置されている。また、中間転写体としての中間転写ベルト２２は、駆動ローラ２２０と、従動ローラ２１９、２３７に張架されている。なお、各感光体に対向するように、第１の転写手段である第１転写バイアスブレード２１７Ｍ、２１７Ｙ、２１７Ｃ、２１７Ｋも設けられている。

第２転写バイアスローラ２２１は、従動ローラ２１９に対向する位置に配置されている。第２転写バイアスローラ２２１は、不図示の離接機構により、中間転写ベルト２２に対して離間したり、接したりする。

カラープリンター２において、まずマゼンタから画像形成が開始される。その後、中間転写ベルト２２の回転速度に対し、感光体２１Ｍと感光体２１Ｃとの離間距離に対応して遅れたタイミングでシアンの画像形成が開始される。次に中間転写ベルト２２の回転速度に対し、感光体２１Ｃと感光体２１ＣＹとの離間距離に対応して遅れたタイミングでイエローの画像形成が開始される。最後に、中間転写ベルト２２の回転速度に対し、感光体２１Ｙと感光体２１Ｋの位置との離間距離に対応して遅れたタイミングでブラックの画像形成が開始される。このように、中間転写ベルト２２上には、各色の現像剤像が重ね合わされ多色画像が形成される。この多色画像は、従動ローラ２１９と第２転写バイアスローラ２２１とによって形成される２次転写位置において、搬送ローラ２２８、２２７、２２６、２２５によって搬送されてきた記録材に転写される。その後、定着装置２５において、記録材は、その表面にカラー画像が定着処理される。なお、記録材は、例えば、記録媒体、用紙、シート、転写材、転写紙と呼ばれることもある。

図２Ａは、実施例に係る書き込み光学ユニットの概略断面図である。図２Ｂは、実施例に係る書き込み光学ユニットの概略平面図である。発光素子アレー２８１は、４つの発光素子を備え、同時に４つのビーム（レーザ光）を照射できる。各ビームは、レンズ２８２を介して、回転するポリゴンミラー２８３の鏡面に照射される。ポリゴンミラー２８３は、ポリゴンモータによって回転駆動される。ポリゴンミラー２８３が１回転すると、感光体上を６回走査できる。これは、ポリゴンミラー２８３が６つの鏡面を備えているからである。ポリゴンミラー２８３により偏向されたビームは、まず、ビーム検知（以下ＢＤと表記）素子２８６により検知される。ＢＤ検知素子２８６から出力されるＢＤ信号が、各主走査ごとの露光開始のトリガーとなる。すなわち、対応する４つのラインに含まれる画素のデータが順次読み出され、４つの発光素子にそれぞれ印加される。ｆθレンズ２８４により、感光体上におけるビームの走査速度が一定となるように走査速度が補正される。その後、ビームは、平面ミラー２８５により偏向され、感光体を露光及び走査する。

図３は、実施例に係る制御系及び画像処理系についての例示的なブロック図である。読取系画像処理部３０１は、カラースキャナー１から出力される画像信号に対して、例えば、シェーディング補正などの画像処理を適用して、中央画像処理部３０５に渡す。中央画像処理部３０５は、画像メモリ３０４に画像信号を格納し、感光体間の距離を反映した適切なタイミングで出力系画像処理部３０６ないし３０９に画像信号を渡す。出力系画像処理部３０６は、イエロー（Ｙ）用の画像処理部である。出力系画像処理部３０７は、マゼンタ（Ｍ）用の画像処理部である。出力系画像処理部３０８は、シアン（Ｃ）用の画像処理部である。出力系画像処理部３０９は、ブラック（Ｋ）用の画像処理部である。出力系画像処理部３０６〜３０９は、それぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に応じた補正処理や補間処理を実行する。

中央画像処理部３０５は、電話回線、ネットワークなどに接続された外部インターフェース３０３を介して、データを送受信する。受信したデータがＰＤＬ（ページ記述言語）により記述されたデータであれば、ＰＤＬ処理部３０２が画像情報に展開する。ＣＰＵ３１０は、各部を統括的に処理する制御装置である。

図４は、実施例に係る出力系画像処理部の例示的なブロック図である。ラインバッファ４０１は、各色ごとに、複数のラインづつ、ラインに含まれる画素のデータを蓄積する蓄積手段の一例である。ラインバッファ４０１により記憶可能なラインの数は、例えば、ラインの最大ずれ幅に相当するライン数と、後段の補間処理演算に使用されるライン数との和である。例えば、最大ズレ幅が２０ラインで、補間演算に使用されるライン数が１ラインであれば、ラインバッファ４０１のサイズは、２１ラインとなる。ラインバッファ４０１は、１ラインを構成するすべての画素のデータがラインセレクタ４０２によって読み出されると、画像メモリ３０４に記憶されている次のラインのデータを蓄積する。

ラインセレクタ４０２は、ラインバッファ４０１に蓄積されている全てのデータを入力し、補正演算部４０４により指定されたデータを補間演算部４０３へ出力する。補正演算部４０４は、曲がり特性メモリ４０６からラインの乗り換え点の情報を読み出す。主走査カウンタ４０５によりカウントされた現在の主走査位置ｘがラインの乗り換え点に対応する値となると、補正演算部４０４は、読み出し対象ラインの乗り換えをラインセレクタ４０２に指示する。このように、補正演算部４０４は、走査手段により１ラインを走査する際に蓄積手段から読み出されるラインを予め定められた順序にしたがって乗り換えることで像担持体の主走査方向に沿って描かれる走査線の副走査方向への湾曲を補正する補正手段の一例である。

曲がり特性メモリ４０６には、感光体の主走査方向に沿って描かれる走査線の湾曲を補正するための乗り換え点の情報が工場出荷時等に取得されて格納されている。すなわち、曲がり特性メモリ４０６は、１ラインを構成する１番目の画素から最終番目の画素までのうち、乗り換え点となる画素の番号を、各色ごとに保持する保持手段の一例である。

補間演算部４０３は、ラインセレクタ４０２から出力されたデータに対して、補間演算を適用して出力する。なお、補間演算部４０３は、蓄積手段から読み出されるラインが乗り換えられる際の乗り換え点の前後に位置する１つ以上の画素のデータを補間する補間手段の一例である。補間演算部４０３は、例えば、補正演算部４０４から、補間演算に使用される補間区間の情報、各補間区間に適用される重み係数の情報などを取得して、補間演算を実行する。なお、重み係数も、曲がり特性メモリ４０６に記憶されていてもよい。

補正演算部４０４は、補間区間決定手段の一例であり、複数ある色のうちｎ番目の色について補間演算部４０３により補間される補間区間を決定する。例えば、補正演算部４０４は、ｎ番目の色の乗り換え点から、この乗り換え点に対して最も近いｍ番目の色の乗り換え点までを補間区間として決定する。なお、ｍ番目の色の乗り換え点の情報は、ＣＰＵ３１０から取得される。ＣＰＵ３１０は、各出力系画像処理部３０６ないし３０９の曲がり特性メモリ４０６から乗り換え点の情報を取得する。

［補間区間の決定方法］
図５は、実施例に係る補間区間の決定方法を説明するための図である。図中の左端が主走査の開始位置に相当し、右端が主走査の終了位置に相当する。すなわち、ビームは、感光体上を左から右へと走査することになる。

ここでは、ｎ番目の色に適用される補間区間を、ｎ番目の色の乗り換え点とｍ番目の色の乗り換え点とから決定するものとする。図５では、ｎ番目の色のラインと、ｍ番目の色のラインとは、便宜上、副走査方向（主走査方向に対して直交する方向）においてずれているように示されている。しかし、実際には、副走査方向においてずれてはいない（ただし、色ずれや色むらなどの原因となる局所的なずれは存在しうる）。すなわち、双方のラインは、中間転写ベルト２２上では、１つのラインとして重畳される。

図５によれば、ｎ番目の色についての乗り換え点は、ｎ１ないしｎ５となっている。一方、ｍ番目の色についての乗り換え点は、ｍ１ないしｍ４となっている。ここで、乗り換え点ｎ１の補間区間は、前方区間ｖ１ａと、後方区間ｖ１ｂとなっている。乗り換え点ｎ２の補間区間は、前方区間ｖ２ａと、後方区間ｖ２ｂとなっている。乗り換え点ｎ３ないしｎ４も同様に示されている。

ここで、乗り換え点ｎ１の補間区間のうち、後方区間ｖ１ｂは、乗り換え点ｎ１から、ｍ番目の色の乗り換え点ｍ１までの区間となっている。同様に、乗り換え点ｎ２の補間区間のうち、前方区間ｖ２ａは、ｍ色の乗り換え点ｍ１から、ｎ色の乗り換え点ｎ２までの区間となっている。なお、後方区間ｖ２ｂは、ｎ色の乗り換え点ｎ２から、ｍ色の乗り換え点ｍ２までの区間となっている。

このように、ｎ番目の色について補間区間は、ｎ番目の色の乗り換え点から、その乗り換え点に対して最も近いｍ番目の色の乗り換え点までとなっている。補間区間は、例えば、前方区間（例：ｖ２ｂ）と後方区間（例：ｖ２ｂ）とに分離できる。前方区間（例：ｖ２ａ）は、ｎ番目の色の乗り換え点（例：ｎ２）から、この乗り換え点よりも走査の開始位置に近いｍ番目の色の乗り換え点（例ｍ１）までとなる。一方、後方区間（例：ｖ２ｂ）は、ｎ番目の色の乗り換え点（例：ｎ２）から、この乗り換え点よりも走査の終了位置に近いｍ番目の色の乗り換え点（例：ｍ２）までとなる。

ｍ番目の補間区間については、次のようになる。前方区間（例：ｗ１ａ）は、ｍ番目の色の乗り換え点（例：ｍ１）から、この乗り換え点よりも走査の開始位置に近いｎ番目の色の乗り換え点（例：ｎ１）までの区間となる。一方、後方区間（例：ｗ２ｂ）は、ｍ番目の色の乗り換え点（例：ｍ１）から、この乗り換え点よりも走査の終了位置に近いｎ番目の色の乗り換え点（例：ｎ２）までの区間となる。

なお、ｎ番目の色に関する最初の前方区間ｖ１ａは、ラインの開始位置から、最初の乗り換え点ｎ１までの区間となる。これは、ｎ１番目の乗り換え点よりも開始位置に近いｍ番目の色の乗り換え点が存在しないからである。同様に、最終の後方区間ｖ５ｂは、乗り換え点ｎ５からラインの終了位置までの区間となる。乗り換え点ｎ５よりも、ラインの終了位置に近いｍ番目の色の乗り換え点が存在しないからである。

ここで、乗り換え点ｎ１やｍ１が、主走査方向における座標（その乗り換え点までに含まれる画素の数）によって表現されるものとすれば、図５に示されるｎ番目の色に関する補間区間は、次のとおりとなる。

ｖ１ａ＝｜ｎ１−０｜
ｖ１ｂ＝｜ｍ１−ｎ１｜
ｖ２ａ＝｜ｎ２−ｍ１｜
ｖ２ｂ＝｜ｍ２−ｎ２｜
ｖ３ａ＝｜ｎ３−ｍ２｜
ｖ３ｂ＝｜ｍ３−ｎ３｜
ｖ４ａ＝｜ｎ４−ｍ３｜
ｖ４ｂ＝｜ｍ４−ｎ４｜
ｖ５ａ＝｜ｎ５−ｍ４｜
ｖ５ｂ＝｜ｐｉｘｅｌ（ｍａｘ）−ｎ５｜
ここで、ｐｉｘｅｌ（ｍａｘ）は、１ラインに含まれる画素の総数である。また、図５に示されるｍ番目の色に関する補間区間は、次のとおりとなる。

ｗ１ａ＝｜ｍ１−ｎ１｜
ｗ１ｂ＝｜ｎ２−ｍ１｜
ｗ２ａ＝｜ｍ２−ｍ２｜
ｗ２ｂ＝｜ｎ３−ｍ２｜
ｗ３ａ＝｜ｍ３−ｎ３｜
ｗ３ｂ＝｜ｎ４−ｍ３｜
ｗ４ａ＝｜ｍ４−ｍ４｜
ｗ４ｂ＝｜ｎ５−ｎ４｜
なお、上述したようにＭＣＹＫの４色が使用される場合は、１番目の色であるＭと２番目の色であるＣとの乗り換え点に基づいて、２番目の色の補間区間を決定すればよい。同様に、２番目の色であるＣと３番目の色であるＹとの乗り換え点に基づいて、３番目の色の補間区間を決定すればよい。３番目の色であるＹと４番目の色であるＫとの乗り換え点に基づいて、４番目の色の補間区間を決定すればよい。なお、１番目の色の補間区間は、４番目の色であるＫと１番目の色であるＭとの乗り換え点に基づいて決定すればよい。なお、これらは、一例に過ぎない。例えば、２番目の色の補間区間は、４番目の色と２番目の色との乗り換え点に基づいて決定してもよい。色ずれや色むらを緩和する観点から、補間区間を決定するための色の組み合わせを決定することが望ましいだろう。

図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、実施例に係る画素の補間処理の一例を説明するための図である。とりわけ、図６Ａによれば、ラインの乗り換えが実行される前の３つのラインと、それらに含まれる画素が示されている。ここでは、乗り換え点の前方には、それぞれラインの異なる３つの画素のデータＢ，Ｃ，Ｄが示されている。乗り換え点の後方には、それぞれラインの異なる３つの画素のデータｂ、ｃ、ｄが示されている。図からわかるように、例えば、画素のデータＢと画素のデータｂは同一のｉ番目のラインに属しているものとする。同様に、画素のデータＣと画素のデータｃは同一のｉ＋１番目のラインに属しているものとする。画素のデータＤと画素のデータｄは同一のｉ＋２番目のラインに属しているものとする。

図６Ｂによれば、ラインの乗り換えが実行された後の各画素の位置関係が示されている。この例では、乗り換え点を境に、後方の画素のデータが上方のラインへと移動している。すなわち、図中の画素のデータＡを含むｉ−１番目のラインを順番に読み出して行き、乗り換え点を過ぎると、画素のデータｂを含むｉ番目のラインを順番に読み出して行くことになる。

図６Ｃによれば、画素補間の一例が示されている。画素のデータＢ’は、補間後の画素のデータを示している。例えば、画素のデータＢ’は、画素のデータＡと第１重み係数αとの積と、画素のデータＢと第２重み係数βとの積との和によって定義される。

Ｂ’＝α・Ａ＋β・Ｂ
同様に、画素のデータｄ’は、ｉ＋３番目の画素のデータｅと第１重み係数αとの積と、画素のデータｄと第２重み係数βとの積との和によって定義される。

ｄ’＝α・ｅ＋β・ｄ
ここで、第１重み係数α及び第２重み係数βは、乗り換え点からの距離に応じて変化することが望ましい。例えば、第１重み係数αは、オリジナルのラインに含まれる画素のデータに乗算される係数であるため、乗り換え点から遠ざかるにしたがって値が大きくなって行く。一方で、第２重み係数βは、下又は上のラインに含まれる画素のデータに乗算される係数であるため、乗り換え点から遠ざかるにしたがって値が小さくなる。これにより、乗り換え点付近で発生するジャギーが緩和される。

図６Ｄ、図６Ｅは、実施例に係る画素の補間処理の一例を説明するための図である。図６Ｄによれば、ラインの乗り換えが実行された後の各画素の位置関係が示されている。図６Ｂでは、乗り換え点の後方に位置するラインが上方に移動していたが、図６Ｄでは、乗り換え点の後方に位置するラインが下方に移動している。どちらに移動させるかは、湾曲の特性によって決定される。

図６Ｅによれば、画素補間の一例が示されている。画素のデータＤ’、ｂ’は、補間後の画素のデータを示している。例えば、画素のデータＤ’は、画素のデータＥと第１重み係数αとの積と、画素のデータＥと第２重み係数βとの積との和によって定義される。

Ｄ’＝α・Ｅ＋β・Ｄ
同様に、画素のデータｂ’は、画素のデータａと第１重み係数αとの積と、画素のデータｂと第２重み係数βとの積との和によって定義される。

ｂ’＝α・ａ＋β・ｂ
図７は、実施例に係る補間区間の決定方法を示すフローチャートである。ここでは、動的に、補間区間を算出するものとする。ただし、工場出荷時等に、予め試験結果から補間区間を決定しておき、曲がり特性メモリ４０６に補間区間の情報を記憶しておいてもよい。

ステップＳ７０１で、ｎ番目の色を担当する出力系画像処理部に備えられた補正演算部４０４は、曲がり特性メモリ４０６から乗り換え点の情報を読み出す。

ステップＳ７０２で、補正演算部４０４は、ｍ番目の色についての乗り換え点の情報を、ｎ番目の色を担当する出力系画像処理部に備えられた曲がり特性メモリ４０６から乗り換え点の情報を読み出す。例えば、補正演算部４０４は、ｍ番目の色についての乗り換え点の情報を送信するようＣＰＵ３１０に要求する。ＣＰＵ３１０は、ｍ番目の色を担当する出力系画像処理部に備えられた補正演算部４０４に対し、ｍ番目の色についての乗り換え点の情報を送信するよう要求する。補正演算部４０４は、曲がり特性メモリからｍ番目の色についての乗り換え点の情報を読み出して、ＣＰＵ３１０に送信する。ＣＰＵ３１０は、受信したｍ番目の色についての乗り換え点の情報を、ｎ番目の色を担当する出力系画像処理部に備えられた補正演算部４０４に送信する。なお、乗り換え点の情報には、例えば、乗り換え点の位置を示した情報（主走査方向における座標（画素の番号）など）が含まれている。

ステップＳ７０３で、ｎ番目の色を担当する出力系画像処理部に備えられた補正演算部４０４は、予め定められた補間区間の決定ルールにしたがって、乗り換え点ごとの補間区間を決定する。予め定められた補間区間の決定ルールは、例えば、図５を用いて説明したルールなどがある。例えば、ｉ（ｉは１ないし画素の総数）番目の乗り換え点ｎｉの位置から、その前後に位置するｍ番目の色の乗り換え点を抽出する。通常、ｍ番目の色の乗り換え点は、２つ抽出されるが、最初の乗り換え点ｎ１と、最後の乗り換え点とについては、１つだけ抽出されることがある。補正演算部４０４は、注目しているｎｉ番目の乗り換え点と、抽出された乗り換え点との間を補間区間（前方区間、後方区間）として決定する。なお、決定された補間区間の情報は、補間演算部４０３に送出される。

図８は、実施例に係る画素の補間方法を示すフローチャートである。ステップＳ８０１で、ＣＰＵ３１０は、ＢＤ検知素子２８６からＢＤ信号が出力されたか否かを判定する。ＢＤ信号が出力されと、ＣＰＵ３１０は、主走査カウンタをリスタートするよう指示を、補正演算部４０４に送信する。その後、ステップＳ８０２へ進む。

ステップＳ８０２で、補正演算部４０４は、主走査カウンタ４０５をリスタートさせる。ステップＳ８０３で、ラインセレクタ４０２は、補正演算部４０４により指定されたラインに属する画素のデータをラインバッファ４０１から読み出して補間演算部４０３に出力する。また、主走査カウンタ４０５は、カウント値を１つインクリメントする。

ステップＳ８０４で、補正演算部４０４は、主走査カウンタ４０５のカウント値が、乗り換え点に相当する値であるか否かを判定する。なお、乗り換え点の位置情報は、曲がり特性メモリ４０６から読み出すものとする。乗り換え点でなければ、ステップＳ８０７に進む。一方、乗り換え点であれば、ステップＳ８０５に進む。

ステップＳ８０５で、補正演算部４０４は、読み出しラインを切り換えるようラインセレクタ４０２に指示する。なお、どのラインに切り換えるかの情報も、乗り換え点の位置情報とともに曲がり特性メモリ４０６に記憶されているものとする。補正演算部４０４は、曲がり特性メモリ４０６からどのラインに切り換えるかの情報を読み出して、ラインセレクタ４０２に通知する。ラインセレクタ４０２は、補正演算部４０４により指示されたラインを読み出し対象として選択する。

ステップＳ８０６で、補正演算部４０４は、補間区間の情報と重み係数の情報とを取得する。補正演算部４０４は、補間区間の情報と重み係数の情報とを曲がり特性メモリ４０６から読み出してもよいし、乗り換え点の位置情報などから動的に算出してもよい。補正演算部４０４は、重み係数αやβについても、予め決定された重み決定関数から、補間区間に位置する各画素に適用される重み係数を動的に算出してもよい。重み決定関数は、例えば、線形関数であってもよいし、非線形関数であってもよいが、いずれの場合であっても、ジャギー、色ずれ及び／又は色むらを緩和する観点から決定されることが望ましい。

ステップＳ８０７で、補正演算部４０４は、主走査カウンタ４０５のカウント値が、補間区間に相当する値であるか否かを判定する。補間区間であれば、ステップＳ８０８に進み、補間演算部４０３は、補正演算部４０４から取得した補間区間の情報及び重み係数から補間区間に属する画素のデータに対して補間演算を実行する。補間演算の方法は、例えば、図６Ａ〜図６Ｅを用いて説明したとおりである。

一方、補間区間でなければ、ステップＳ８０９に進み、補正演算部４０４は、主走査カウンタ４０５のカウント値が、最終画素の番号を意味しているか否かを判定する。最終画素でなければ、ステップＳ８０３に戻る。最終画素であれば、ステップＳ８０１に戻る。

本発明によれば、各色ごとにラインの乗り換えと、乗り換え点付近の補間とを実行する際に、自色の乗り換え点から他色の乗り換え点までを補間区間とすることで、ラインの乗り換えに伴う、複数色間の色ずれや色むらの発生が低減される。

なお、乗り換え点の前後に補間区間が生じる。よって、乗り換え点の前方に位置する補間区間を前方区間として、乗り換え点の後方に位置する補間区間を後方区間として取り扱ってもよい。このような区分は、前方区間と後方区間とで、区間の長さ（含有される画素の数）や重み係数が異なる場合に役立つであろう。

また、曲がり特性メモリ４０６が、１ラインを構成する１番目の画素から最終番目の画素のうち、乗り換え点となる画素の番号を、各色ごとに保持することが好ましい。一般に、画像形成措置では、主走査方向における画素の番号をカウンタによりカウントする機能を備えている。よって、画素の番号を単位として乗り換え点を表現すれば、既存の画像形成装置に対しても本発明を適用しやすくなろう。なお、温度、湿度又は耐久年数などに応じて、異なる乗り換え点の情報が曲がり特性メモリ４０６に記憶されていてもよい。この場合、ＣＰＵ３１０は、温度、湿度又は耐久年数を取得して、補正演算部４０４に渡す。補正演算部４０４は、現在の温度、湿度又は耐久年数に対応する乗り換え点の情報を曲がり特性メモリ４０６から読み出す。これにより、温度、湿度又は耐久年数などの環境条件に応じて、色ずれや色むらを緩和することができるであろう。

図６Ｃ、図６Ｅに示したように、補間演算部４０３は、補間対象の画素のデータと、副走査方向において補間対象の画素の上又は下に位置する画素のデータとを用いて補間処理を実行することが望ましい。副走査方向において隣り合った画素のデータは、相関性を有することが多い。よって、これらの画素のデータを用いて補間すれば、乗り換え点が目立ちにくくなる利点がある。

補間演算部４０３は、補間対象の画素のデータと第１重み係数との積と、補間対象の画素の上又は下に位置する画素のデータと第２重み係数との積との和を補間後の画素のデータとして算出してもよい。これらの重み係数は、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）などの記憶装置などに保持しておけば、動的に算出する手間が省ける利点がある。なお、温度、湿度又は耐久年数などに応じて、異なる係数がＬＵＴに記憶されていてもよい。この場合、ＣＰＵ３１０は、温度、湿度又は耐久年数を取得して、補正演算部４０４に渡す。補正演算部４０４は、現在の温度、湿度又は耐久年数に対応する重み係数をＬＵＴ（曲がり特性メモリ４０６）から読み出す。これにより、温度、湿度又は耐久年数などの環境条件に応じて、色ずれや色むらを緩和することができるであろう。

なお、切り換え点からの主走査方向における距離が遠ざかるにしたがって、第１重み係数は相対的に大きくなり、第２重み係数は相対的に小さくなるように設定されていてもよい。これは、ラインの乗り換えに伴う色ずれや色むらを緩和する観点からは望ましい。

なお、補正演算部４０４は、ｎ色についての各重み係数を、ｎ色についての各重み係数や補間区間の情報から更新してもよい。例えば、ＣＰＵ３１０は、色ずれ量や色むら量を測定することで、色ずれや色むらが小さくなるよう重み係数を更新しても良い。この場合、経時変化や環境変動などにより曲がり特性が変化した場合であって、色ずれや色むらを緩和できる。また、細線の太さの均一性も維持できよう。色ずれや色むらの量は、例えば、パッチパターンを形成し、形成されたパッチパターンをＣＣＤなどの読み取り装置により読み取ることで測定可能である。

実施例において、一例として、光学系の走査手段としてポリゴンミラーを用いた。しかし、本発明はこれにのみ限定されるわけではない。例えば、ガルバノミラー、ＥＯ（電気光学素子）など、他の走査手段が採用されてもよい。

以下では、画像形成対象が多色画像でるか又は単色画像であるかを判定することで、制御を切り替える技術について詳細に説明する。

上述したように、本発明のライン乗り換えや補間処理は、多色画像に対しては極めて有効である。その一方で、単色画像を形成する際にもそのままライン乗り換えや補間処理を適用してしまうと、ライン乗り換え箇所で段差が目立ってしまったり、補間処理によって画質が低下してしまう可能性がある。そこで、本発明では、多色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減し、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下を緩和する。

図１５は、実施例に係る出力系画像処理部の例示的なブロック図である。図１５では、説明の便宜上、図４に示した出力系画像処理部の一部のみが示されている。ＣＰＵ３１０は、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する判定部１５０１を備えている。また、ＣＰＵ３１０は、多色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させ、単色画像を形成する場合には補正手段及び補間手段を機能させないように制御する切替制御部１５０２を備えている。なお、判定部１５０１及び切替制御部１５０２の双方又は一方が出力系画像処理部３０６〜３０９に設けられてもよい。

図１６は、実施例に係る画像形成方法の一部を示したフローチャートである。ステップＳ１６０１で、判定部１５０１は、色指定コマンドを受信する。ステップＳ１６０２で、判定部１５０１は、受信した色指定コマンドに基づいて、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する。単色画像であれば、ステップＳ１６０３に進む。

ステップＳ１６０３で、切替制御部１５０２は、ラインの乗り換えを無効とするようラインセレクタ４０２に指示するとともに、補間処理を無効とするよう補正演算部４０４に指示する。これにより、ラインの乗り換えや補間処理などがスキップされる。ステップＳ１６０４で、ラインセレクタ４０２は、入力されたラインデータをそのまま出力する。その後、ステップＳ１６１０で、画像形成が実行される。

一方、ステップＳ１６０２で、多色画像の形成が指定されたと判定されると、ステップＳ１６０５に進む。ステップＳ１６０５で、切替制御部１５０２は、ラインの乗り換えを有効とするようラインセレクタ４０２に指示するとともに、補間処理を有効とするよう補正演算部４０４に指示する。ステップＳ１６０６で、ラインセレクタ４０２がラインの乗り換えを実行するとともに、補正演算部４０４が補間処理を実行する。その後、ステップＳ１６１０で、画像形成が実行される。

以上説明したように、本実施例によれば、ＣＰＵ３１０は、多色画像にラインの乗り換えや補間を適用し、単色画像にラインの乗り換えや補間を適用しないように制御する。これにより、多色画像については、ラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減される。一方で、単色画像については、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下が緩和される。

なお、上記の制御は、ジョブ単位で実行されてもよいが、ページ単位で実行されてもよい。すなわち、１つのジョブは複数のページから構成されるが、複数のページのうち一部が多色画像で、他のページが単色画像となる場合があるからである。この場合、判定部１５０１は、ジョブの内容を分析し、毎ページごとに、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する。また、切替制御部１５０２は、毎ページごとに、判定部１５０１の判定結果に応じて補正手段及び補間手段を機能させるか否かを制御する。これにより、多色画像と単色画像が混在するジョブにおいても好適な結果が得られるようになる。すなわち、多色画像については、ラインの乗り換えに伴う複数色間の色ずれや色むらの発生が低減され、単色画像については、単色画像を形成する際にはラインの乗り換えに伴う段差や補間に伴う画質の低下が緩和される。

実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。 実施例に係る書き込み光学ユニットの概略断面図である。 実施例に係る書き込み光学ユニットの概略平面図である。 実施例に係る制御系及び画像処理系についての例示的なブロック図である。 実施例に係る出力系画像処理部の例示的なブロック図である。 実施例に係る補間区間の決定方法を説明するための図である。 、 、 実施例に係る画素の補間処理の一例を説明するための図である。 、 実施例に係る画素の補間処理の一例を説明するための図である。 実施例に係る補間区間の決定方法を示すフローチャートである。 実施例に係る画素の補間方法を示すフローチャートである。 斜入射方式の一例を示す側面図である。 斜入射方式における感光ドラム９０３上に形成される実際の走査線と、理想的な走査線との違いを説明するための図である。 回転軸に有意なずれのない理想的な光学系と、回転軸に有意なずれのある実際の光学系との一例を示す図である。 ラインの乗り換えによって湾曲を補正する方法の一例を示す図である。 ラインの乗り換えに伴う問題の一例を示す図である。 乗り換え点の近傍に色ずれや色むらが発生する原理を説明するための図である。 実施例に係る出力系画像処理部の例示的なブロック図である。 実施例に係る画像形成方法の一部を示したフローチャートである。

Claims (10)

1. 複数の色を重ね合わせて多色画像を形成したり、単一の色で単色画像を形成したりする画像形成装置であって、
   各色ごとに、複数のラインづつ、該ラインに含まれる画素のデータを蓄積する蓄積手段と、
   各色ごとに設けられた像担持体と、
   各色ごとに前記蓄積手段から読み出された画素のデータにより変調されたビームを用いて、対応する前記像担持体を走査する各色ごとに設けられた走査手段と、
   前記走査手段により１ラインを走査する際に、前記蓄積手段から読み出されるラインを予め定められた順序にしたがって乗り換えることで、前記像担持体の主走査方向に沿って描かれる走査線の副走査方向への湾曲を補正する補正手段と、
   前記読み出されるラインを乗り換える際の乗り換え点の前後に位置する１つ以上の画素のデータを補間する補間手段と
   を含み、さらに、
   多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する判定手段と、
   前記多色画像を形成する場合には前記補正手段及び前記補間手段を機能させ、前記単色画像を形成する場合には前記補正手段及び前記補間手段を機能させないように制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、
   毎ページごとに、多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定するように構成されており、
   前記制御手段は、
   毎ページごとに、前記判定手段の判定結果に応じて前記補正手段及び前記補間手段を機能させるか否かを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の色のうちｎ番目の色について前記補間手段により補間される補間区間を、前記ｎ番目の色の乗り換え点から、該乗り換え点に対して最も近いｍ番目の色の乗り換え点までとする補間区間決定手段
   をさらに含む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。
4. 前記補間区間決定手段は、前記ｎ番目の色の乗り換え点から、該乗り換え点よりも走査の開始位置に近い前記ｍ番目の色の乗り換え点までの前方区間と、前記ｎ番目の色の乗り換え点から、該乗り換え点よりも走査の終了位置に近い前記ｍ番目の色の乗り換え点までの後方区間とを、前記補間区間として選択することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. １ラインを構成する１番目の画素のデータから最終番目の画素のデータまでのうち、前記乗り換え点となる画素の番号を、各色ごとに保持する保持手段をさらに含み、
   前記補正手段、前記補間手段、及び前記補間区間決定手段は、前記保持手段から前記乗り換え点となる画素の番号を読み出すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記補間手段は、補間対象の画素のデータと、副走査方向において該補間対象の画素の上又は下に位置する画素のデータとを用いて補間処理を実行することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記補間手段は、前記補間対象の画素のデータと第１重み係数との積と、前記補間対象の画素の上又は下に位置する画素のデータと第２重み係数との積との和を補間後の画素のデータとして算出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１重み係数と前記第２重み係数とを記憶した記憶手段をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記乗り換え点からの主走査方向における距離が遠ざかるにしたがって、前記第１重み係数は相対的に大きくなり、前記第２重み係数は相対的に小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 複数の色を重ね合わせて多色画像を形成する画像形成方法であって、
    各色ごとに、複数のラインづつ、該ラインに含まれる画素のデータを蓄積する蓄積工程と、
    各色ごとに読み出された前記画素のデータにより変調されたビームを用いて対応する像担持体を走査する各色ごとの走査工程と、
    前記走査工程において１ラインを走査する際に、読み出し対象ラインを予め定められた順序にしたがって乗り換えることで、前記像担持体の主走査方向に沿って描かれる走査線の副走査方向への湾曲を補正する補正工程と、
    前記読み出し対象ラインが乗り換えられる際の乗り換え点の前後に位置する１つ以上の画素のデータを補間する補間工程と
    を含み、さらに、
    多色画像を形成するか単色画像を形成するかを判定する判定工程と、
    前記多色画像を形成する場合には前記補正工程及び前記補間工程を実行し、前記単色画像を形成する場合には前記補正工程及び前記補間工程をスキップするように制御する制御工程と
    を含むことを特徴とする画像形成方法。

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