JP4904203B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーザ光を往復偏向させる偏向手段を用いた光走査装置を備えた画像形成装置に関するものである。

光源からのレーザ光を偏向させる偏向手段を備え、感光ドラム等の印字領域上にレーザ光を走査する光走査装置において、当該偏向手段としてレーザ光を往復偏向させる偏向手段（以降、往復偏向手段という）を用いたものが開発されている。特許文献１にはそのような光走査装置及び往復偏向手段の一例が開示されている。

特許文献１に記載の往復偏向手段は、固定部及び可動部と、可動部を固定部に対してある軸周りに揺動可能に支持するばね部と、可動部の周りに一様な磁界を発生させる永久磁石と、を有する。さらに、当該可動部には反射鏡とコイルパターンが設けられている。特許文献１に記載の光走査装置では、このコイルパターンに電流を流すことにより、可動部の傾き角の大きさが時間に対してサインカーブを描くように変動させて、反射鏡に入射する光ビームを往復偏向させ、感光ドラム上にレーザ光を往復走査させる。

図１４は、特許文献１に記載されている光走査装置の概略図である。光走査装置３は、感光ドラムｄ上にレーザ光を結像させると共に、当該レーザ光を往復走査することができる装置である。光走査装置３の筐体３０２には、光源３１０と、往復偏向手段３２０と、第１の光検出器３５１と、第２の光検出器３５２と、第１ミラー３５３と、第２ミラー３５４と、結像レンズ３３０とが備えられている。光源３１０から射出されたレーザ光は、往復偏向手段３２０の反射鏡３２１に入射し、反射鏡３２１の揺動によって偏向される。光走査装置３では、レーザ光は、所定の偏向範囲（全偏向範囲）で往復偏向される。第１の光検出器３５１と第２の光検出器３５２は、感光ドラムｄ上の印字領域にレーザ光が入射する偏向範囲（実効偏向範囲）よりも外側の偏向範囲においてレーザ光を検出するよう構成されている。すなわち、第１の光検出器３５１は、実効偏向範囲よりも図１４中反時計回り側の或る偏向角において第１ミラー３５３で反射されたレーザ光を検出し、第２の光検出器３５２は、実効偏向範囲よりも図１４中時計回り側の或る偏向角において第２ミラー３５４で反射されたレーザ光を検出する。第１の光検出器３５１と第２の光検出器３５２による検出結果は、それぞれ、感光ドラムｄ上の印字領域へのレーザ光の往路走査における印字開始タイミングと復路走査における印字開始タイミングを決定するために用いられる。

特許第３５８４５９５号公報

特許文献１に記載の光走査装置３では、レーザ光の往路走査時と復路走査時の夫々における印字開始タイミングを決定するために、光検出器を２つ（３５１、３５２）用いる必要がある。当該２つの光検出器を機能させるためには、当然、それら検出器の双方にレーザ光を入射させる必要があるため、往復偏向手段３２０におけるレーザ光の全偏向範囲は、実効偏向範囲に対して大きくせざるを得ない。全偏向範囲が大きくなればなるほど、レーザ光の往復偏向にかかる時間が長くなるため、結果として印字時の走査速度が低下する。

一方、往復偏向手段３２０から感光ドラムｄまでの光路長を長くし、結像レンズ３３０もそれにあわせて設計すれば、全偏向範囲を小さくすることができる。しかしながら、その場合は光走査装置のサイズを大きくしなければならないため、光走査装置が大型化してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、走査速度の向上や装置の小型化を実現することができる光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、印字領域を有する感光ドラムと、印字領域上に、印字データに基づいて変調駆動されるレーザ光を走査するための光走査装置と、を備える画像形成装置であって、光走査装置は、レーザ光を射出する光源と、光源を駆動制御する光源制御手段と、光源から射出されたレーザ光を動的に偏向し、印字領域への走査範囲が含まれる所定の角度範囲内で往復走査させる往復偏向手段と、所定の角度範囲内において、印字領域を走査しないレーザ光が入射する位置に配置され、レーザ光を検出する検出手段と、を備え、印字領域上の往復走査方向の一端側には、所定の角度範囲の一端部近傍に向けて偏向されるレーザ光が入射し、検出手段には、所定の角度範囲の他端部近傍に向けて偏向されるレーザ光が入射するよう構成され、光源制御手段は、光源に対し、検出手段によるレーザ光の検出タイミングを基準として、レーザ光の印字領域上の往復走査の各々における、変調駆動されたレーザ光の射出のタイミングを制御し、画像形成装置は、光源制御手段による、レーザ光の印字領域上の往復走査の各々における変調駆動されたレーザ光の射出のタイミングのうちの少なくとも一方を補正するタイミング補正手段と、感光ドラム上に形成された像の当該ドラムの軸方向の位置を検知可能なラインセンサとを備え、タイミング補正手段は、光走査装置を用いて感光ドラム上に所定の像を形成させ、当該所定の像の位置を前記ラインセンサで検出し、当該検出された位置と基準位置とを比較することによって、タイミングを補正することを特徴とする画像形成装置を提供する。

この構成によれば、１つのレーザ光検出手段を用いるのみであっても、レーザ光の往路走査時と復路走査時の夫々における印字を実行することができる。従来は、印字領域にレーザ光を入射可能な偏向範囲の両外側の偏向範囲においてレーザ光検出手段によりレーザ光を検出させることが必要であったが、本発明の光走査装置では、印字領域の一方側でのみ検出させればよい。よって、往復偏向手段の偏向範囲を小さくすることができ、その結果、走査速度の向上や装置の小型化を実現することができる。

また、本発明の画像形成装置では、上述の光源制御手段は、検出手段がレーザ光を検出した時から第１の所定時間経過時に第１の印字方向に対応する印字データに基いて変調駆動されるレーザ光の射出を開始させるよう光源を制御し、レーザ光検出手段がレーザ光を検出した時から該第１の所定時間よりも長い第２の所定時間経過時に第２の印字方向に対応する印字データに基いて変調駆動されるレーザ光の射出を開始させるよう光源を制御する。

また、本発明の画像形成装置では、光走査装置は、往復偏向手段により偏向されたレーザ光が入射する光学系を備えている。当該光学系は、レーザ光を印字領域において等速走査させる機能を有するものである。さらに当該光学系の光軸が、印字領域上において、印字領域の走査範囲の中央位置よりも、所定の角度範囲の他端側に位置するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置では、光源は半導体レーザ光源を含むものである。また、光源はＡＰＣ（Automatic Power Control）機能を有している。また、上述の所定の角度範囲には、さらに、当該ＡＰＣを実行するための角度範囲が含まれる。さらに、当該ＡＰＣを実行するための角度範囲は、印字領域への走査範囲外で且つ所定の角度範囲の一端部側であり、さらに検出手段によりレーザ光を検出する範囲を除く範囲に含まれる。

また、ＡＰＣは、検出手段によるレーザ光の検出タイミングを基準として規定された所定期間内に実行される。該所定期間は、往復偏向手段によるレーザ光の復路走査期間内であって復路印字期間外に設定される。

また、本発明では、所定の角度範囲の中央に向けて偏向されるレーザ光が入射する印字領域上の位置が、印字領域の走査範囲の中央位置よりも所定の角度範囲の他端側となるよう構成したことを特徴としている。

また、本発明の画像形成装置においては、所定の像を形成するための所定の印字データを保持する保持手段を備えている。また、タイミング補正手段による補正は、１回の印字処理ごとに実行される。

したがって、本発明によれば、光走査装置を備えた画像形成装置において、走査速度の向上や装置の小型化が実現可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る光走査装置および画像形成装置の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１は、レーザ光を走査するための光走査装置２を備える。光走査装置２は、その筐体１００内部に、光源部１１０と、往復偏向器１２０と、ｆアークサインθレンズ１３０と、ビームディテクタ（ＢＤ）用ミラー１４０と、ＢＤ１５０とを備えている。筐体１００にはレーザ光を通過させる窓部材１０１が設けられている。また、画像形成装置１には、感光ドラムＤが設けられており、光走査装置２から射出されたレーザ光によって当該ドラムの表面上が走査される。なお、感光ドラムＤ上において、印字のためにレーザ光が走査される領域を、本明細書中では「印字領域」という。また、画像形成装置１において、レーザ光が走査される方向については、往路と復路をそれぞれ図に示したように定義する。また、印字領域の境界であって往路の開始側を往路開始位置Ｑ１、復路の開始側を復路開始位置Ｑ２というものとする。なお、本明細書中では、画像形成装置１に備えられた用紙搬送機構やトナー供給機構等に関する説明は省略する。

光源部１１０は、半導体レーザ素子（ＬＤ）１１１とコリメートレンズ１１２を有する。光源部１１０では、ＬＤ１１１から出力されたレーザ光は、コリメートレンズ１１２により平行光とされた後に射出される。光源部１１０から射出されたレーザ光は、往復偏向器１２０に入射する。

往復偏向器１２０は、特許文献１に開示されているものと同等のものである。往復偏向器１２０は、図示しない可動部上に反射鏡１２２を備えている。反射鏡１２２は、軸１２２Ａ周りに往復揺動するよう構成されている。反射鏡１２２は、後述する制御回路により、正弦的に往復するよう駆動される。光源部１１０と往復偏向器１２０とは、光源部１１０から射出されるレーザ光の光軸上に反射鏡１２２の軸１２２Ａが位置するように、それぞれ配置されている。

往復偏向器１２０により偏向されたレーザ光は、往復偏向器１２０における反射鏡１２２の往復揺動により水平に掃引され、所定の角度範囲、すなわち最大偏向範囲で往復偏向される。ここで、ｆアークサインθレンズ１３０の光軸、つまり往復偏光の偏向中心線と偏向されたレーザ光の光路とがなす角を偏向角θとする。つまり、偏向角θ＝０の時に、レーザ光はｆアークサインθレンズ１３０の光軸に一致する。偏向角θ＝０の時の当該偏向角を中央偏向角という。なお、偏向角θは、図１中時計回りを正として定義する。よって、往路走査を基準とした時、走査開始時の偏向角（以下、負側最大偏向角という）θは−α’、走査終了時の偏向角（以下、正側最大偏向角という）θはαを採る。本実施形態では、｜−α’｜＝｜α｜であり、上記最大偏向範囲は、偏向角θが以下の値、
−α≦θ≦α
を採る範囲として定義される。

また、当該最大偏向範囲のうち、レーザ光が感光ドラムＤ上を走査するレーザ光が実際に印字領域内で印字を行う範囲を印字偏向範囲という。ここで、レーザ光が往路開始位置Ｑ１に入射するときの偏向角（以下、往路開始偏向角という）θは−β’、レーザ光が復路開始位置Ｑ２に入射する時の偏向角（以下、復路開始偏向角という）θはβを採る。すると、印字偏向範囲は、偏向角θが以下の値、
−β’≦θ≦β
を採る範囲として定義される。

本実施形態では、ｆアークサインθレンズ１３０の光軸と感光ドラムＤとの交点に対して感光ドラムＤ中心は往路進行方向（正方向）にずらして配置されている。従って、上述した角度−β’、β、αには、以下の関係が成立する。
｜−β’｜＜｜β｜＜｜α｜

加えて、レーザ光は、偏向角θ＝−γ（但し、｜−β’｜＜｜−γ｜＜｜α｜とする）において、ＢＤ用ミラー１４０により反射されてＢＤ１５０の検出窓に入射する。このときの偏向角θ（＝−γ）をＢＤ検出偏向角という。

往復偏向器１２０により偏向されたレーザ光は、ｆアークサインθレンズ１３０に入射する。ｆアークサインθレンズ１３０は、往復偏向器１２０により偏向されたレーザ光の偏向角の変化速度が時間と共に三角関数的に変化するところを、レーザ光が、感光ドラムＤ上において、主走査方向に等速度で走査されるように変換する特性を有するものである。

印字偏向範囲内で偏向されたレーザ光は、ｆアークサインθレンズ１３０および窓部材１０１を透過して、感光ドラムＤ上の印字領域に入射する。なお、光走査装置２から射出されるレーザ光の向きは、説明の便宜上、紙面に（筐体１００の底面に）平行な方向としているが、それに限定されるものではない。画像形成装置１において、筐体１００に適宜ミラーを配置することにより、感光ドラムＤと光走査装置２との位置関係に応じた方向にレーザ光を射出させるよう構成することができる。

さらに、画像形成装置１は、感光ドラムＤ近傍に、撮像素子を備え該感光ドラム上に形成された像（トナー像）の当該ドラムの軸方向の位置を検知可能なラインセンサ１６０を備えている。図２は、感光ドラムＤとラインセンサ１６０の位置関係を示す図である。

ラインセンサ１６０は、検出ライン窓１６１を含む面が感光ドラムＤの表面と対向するように配置されている。また、ラインセンサ１６０は、検出ライン窓１６１が感光ドラムＤの回転軸に略平行となるように配置されると共に、検出ライン窓１６１の中央付近が復路開始位置Ｑ２と向かい合うように配置されている。ラインセンサ１６０は、感光ドラムＤ上に形成される後述のテストパターン（トナー像）を検知することができる。また、ラインセンサ１６０は、図示しないが、該テストパターンを検知するために必要な光を供給する発光素子を備えている。なお、この発光素子は、感光ドラムＤを感光させない程度の弱い光を発する。また、図示しないが、画像形成装置１は、感光ドラムＤ上のレーザ光の走査位置とラインセンサ１６０の検出位置との間において、トナーが供給されるよう（すなわち、現像されるよう）構成されている。

図３は、画像形成装置１の機能ブロック図である。画像形成装置１は、コントローラ２００、光源制御回路２１０、ＬＤユニット２２０（光源１１０の一部である）、偏向制御回路２３０、メモリ２４０、ラインセンサ制御・検出回路２５０、インタフェース部２６０を備えている。コントローラ２００には、図示しない電源回路から、電力が供給されている。また、上述の各回路等（２１０〜２６０）を駆動するための電力は、電源回路から直接又はコントローラ２００を介して供給されている。

コントローラ２００は、光源制御回路２１０、偏向制御回路２３０、ラインセンサ制御・検出回路２５０を制御する。また、コントローラ２００は、メモリ２４０に対してデータの書込みまたは読出しを行う。

また、コントローラ２００は、ＢＤ１５０において発生する電流をモニタする。具体的には、コントローラ２００は、ＢＤ１５０により発生する電流の大きさを電圧値に変換し、その電圧値を所定の閾値に基づいて二値化し、ＨかＬかを示すＢＤ検出信号として検出する。本実施形態では、電流の大きさが閾値を上回った時、すなわちレーザ光がＢＤ１５０に入射した時にＢＤ検出信号はＬとなる。

また、コントローラ２００は、インタフェース２６０を介して、ＰＣやその他外部機器から、印字データや印字開始コマンド等を受け付ける。メモリ２４０は、印字データを記憶する領域を有する。当該印字データは、往路印字データと復路印字データからなる。また、往路印字データや復路印字データは、走査ラインごとに区切られたデータとなっている。また、メモリ２４０の他の領域には、テストパターンを印字するための印字データ（テストパターン印字データ）が格納されている。テストパターン印字データは、復路印字時に最初の１ドット若しくは数ドットのみ印字するよう構成された印字データである。すなわち、テストパターンは、印字領域の復路開始位置Ｑ２又はその近傍に、副走査方向に線状に形成されるトナー像となる。なお、コントローラ２００を動作させるためのプログラムは、コントローラ２００中に備えられたＲＯＭ等の記憶領域に記憶されている。

偏向制御回路２３０は、往復偏向器１２０に、反射鏡１２２を往復揺動させるための交流電流を流す機能を備える。コントローラ２００は、偏向制御回路２３０を通じて往復偏向器１２０の反射鏡１２２の往復揺動のオン・オフを制御することができる。

ラインセンサ制御・検出回路２５０は、撮像素子を備えるラインセンサ１６０に対して、電力やクロックパルスを供給してラインセンサ１６０を作動させると共に、ラインセンサ１６０から出力された検出信号を用いて、感光ドラムＤ上に形成されたテストパターンの位置を検出する機能を備える。本実施形態では、ラインセンサ制御・検出回路２５０は、ラインセンサ１６０において撮像されたテストパターンの位置と基準位置（ここでは復路開始位置Ｑ２）とを比較演算し、位置誤差情報を生成する。

光源制御回路２１０は、ＬＤユニット２２０を制御する。ＬＤユニット２２０は、ＬＤ１１１と、ＬＤ１１１を駆動するための電流の大きさを制御するＡＰＣ（Automatic Power Control）回路とを備えている。光源制御回路２１０は、ＬＤユニット２２０を制御して、ＬＤ１１１から、印字データに基いてパルス幅を変調させたレーザ光を出力させる。また、光源制御回路２１０は、ＬＤユニット２２０を制御して、ＬＤ１１１から、ＢＤ１５０による検出用のレーザ光（ＢＤ用レーザ光）を出力させる。

また、光源制御回路２１０は、ＬＤユニット２２０に対し、ＡＰＣ回路を制御するための信号であるサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）信号を供給する。この信号により、ＬＤユニット２２０は、サンプル状態かホールド状態かのいずれかの状態をとる。

次に、図４を参照して、ＬＤユニット２２０の詳細について説明する。ＬＤ１１１は、ＬＤ駆動回路２２１から駆動電流の供給を受けることによりレーザ光を出力する。ＬＤ駆動回路２２１は、定電流発生回路であるが、駆動電流の大きさは、コンデンサ２２２の充電量（電位）に依存するように構成されている。また、ＬＤ駆動回路２２１は、光源制御回路２１０によりオン・オフ制御される。

ＬＤユニット２２０におけるサンプル状態は、ＬＤ１１１を駆動する電流の大きさを調整する状態である。言い換えれば、電流の大きさを調整するために、コンデンサ２２２を充放電させる状態である。ホールド状態は、サンプル状態において調整された電流の大きさでＬＤ１１１を駆動できる状態である。サンプル状態とホールド状態は、光源制御回路２１０からコンデンサ充放電回路２２５にＳ／Ｈ信号を入力することにより切り替えられる。

サンプル状態では、ＬＤ１１１が駆動され、ＬＤ１１１により発生した光をＰＤ２２３が受光することによりＰＤ２２３に電流Ｉ_ＰＤが発生する。コンパレータ２２４には、電流Ｉ_ＰＤにより生じた電位Ｖ_ＰＤ（＝ＲＩ_ＰＤ）が入力される。コンパレータ２２４は、電位Ｖ_ＰＤと、光源制御回路２１０から入力される参照電位Ｖ_ｒｅｆとを比較する。コンデンサ充放電回路２２５は、コンパレータ２２４の比較結果に基づいて、コンデンサ２２２を充放電する。詳しくは、ＬＤ１１１からの発光光量が参照値よりも少ない（Ｖ_ＰＤ＜Ｖ_ｒｅｆ）という比較結果であった場合、コンデンサ充放電回路２２５はスイッチ２２６Ａをオンにし、スイッチ２２６Ｂをオフにする。これにより、定電流源からコンデンサ２２２に電流が供給され、コンデンサ２２２の充電が行われる。また、ＬＤ１１１からの発光光量が参照値より多い（Ｖ_ＰＤ＞Ｖ_ｒｅｆ）という比較結果であった場合、コンデンサ充放電回路２２５はスイッチ２２６Ｂをオンにし、スイッチ２２６Ａをオフにする。これにより、定電流源を介して、コンデンサ２２２の放電が行われる。このように、サンプル状態では、Ｖ_ＰＤがＶ_ｒｅｆに近づくよう（同一となるよう）制御される。なお、サンプル状態は、ＬＤ１１１の駆動が必要であるため、レーザ光が印字偏向範囲で偏向されるタイミングでは実行されない。

ホールド状態では、ＬＤ１１１は、ＬＤ駆動回路２２１により、コンデンサ２２２の充電量（電位）に基いた電流の大きさで駆動される。光源制御回路２１０は、印字データに基いてＬＤ駆動回路２２１をオン・オフ制御することにより、ＬＤ１１１から変調させたレーザ光を出力させる。

次に、図５及び図６を参照して、往路印字時と復路印字時のレーザ光を出力させるタイミングについて概説する。

図５は、画像形成装置１における偏向角と印字領域の関係を図示したものである。また
図６は、調整信号、印字データ信号、Ｓ／Ｈ信号、ＬＤ駆動電流、ＢＤ検出信号を示すタイミングチャートである。なお、図６に示す１周期は、走査の１周期、つまり往復偏向器１２０の反射鏡１２２が最も負側に位置した状態から最も正側で折り返した後再び最も負側に位置するまでの１往復に対応する期間に該当する。

ＬＤ駆動電流は、ＬＤ１１１が発光するために該ＬＤに供給される電流、ＢＤ検出信号は、受光したＢＤ１５０から出力される信号である。

調整信号は、ＢＤ１５０を用いて印字に関する一連の処理のタイミングを調整し、かつＬＤユニット２２０から照射されるレーザ光の出力（光量）を調整するため、レーザ光を連続出力させる制御信号の一種である。調整信号は、反射鏡１２２の往復揺動と同期が取られている。具体的には、本実施形態の調整信号は、反射鏡１２２の往復揺動に伴って周期的に出力されるＢＤ検出信号を基準として出力タイミングが取られている。

印字データ信号は、往路印字データに基づくレーザ光の変調を行うための往路印字信号Ｓ１と復路印字データに基づくレーザ光の変調を行うための復路印字信号Ｓ２を含む信号である。なお、図６に示す各信号Ｓ１、Ｓ２はあくまで例示であり、実際は、各ラインの印字データ毎に信号波形は異なる。１周期内において、印字データ信号の往路印字信号Ｓ１及び復路印字信号Ｓ２は、ＢＤ検出信号を基準として出力タイミングが取られている。上記調整信号及び印字データ信号は、光源制御回路２１０からＬＤ駆動回路２２１に送られる。ＬＤ駆動回路２２１は、調整信号及び印字データ信号がＬである場合に、ＬＤ１１１に駆動電流を供給する。つまり、調整信号及び印字データ信号がＬである期間、ＬＤ１１１からレーザー光は照射される。

往路印字信号Ｓ１と復路印字信号Ｓ２の出力タイミングについて説明を加える。調整信号に従いＬＤ１１１から出力されたレーザ光により、ＢＤ１５０がレーザ光を検出した時刻をｔ０とする。言い換えれば、往復偏向器１２０におけるレーザ光の偏向角がＢＤ検出偏向角となる時刻をｔ０とする。時刻ｔ０を基準としてそれぞれ定められる、往路印字開始時刻ｔ１に往路印字信号Ｓ１の出力を開始し、復路印字開始時刻ｔ２に復路印字信号Ｓ２の出力を開始する。往路印字開始時刻ｔ１は画像形成装置１において予め設定された時刻であり、例えば光学設計時等において適切な値に設定される。また、復路印字開始時刻ｔ２は、後述する処理により設定される。設定されたｔ１、ｔ２に関する情報はメモリ２４０に保持されている。なお、往路印字開始時刻ｔ１は、レーザ光の偏向角が往路開始偏向角となるように、復路印字開始時刻ｔ２は、偏向角が復路開始偏向角となるように、それぞれ設定される。

以下、図７と図８を参照しつつ、復路印字開始時刻ｔ２を取得（更新）するための処理について説明する。図７は、画像形成装置１において復路印字開始時刻ｔ２を取得（更新）するための処理を示すフローチャートである。この処理は、コントローラ２００において、印字前に実行されるものである。なお、本処理実行前に既にメモリ２４０に保持されている復路印字開始時刻（ここでは、製造時に書き込まれた値を想定する）を、本処理の説明の便宜上、補正前復路印字開始時刻ｔ２’と称して説明する。

Ｓ１０１では、テストパターンの描画を開始する。テストパターンは、メモリ２４０に保持されている補正前復路印字開始時刻ｔ２’を用いて形成される。

Ｓ１０２では、コントローラ２００は、ラインセンサ制御・検出回路２５０において検出されるテストパターンの位置誤差情報ΔＬを取得する。図８は、この位置誤差情報ΔＬを説明した図である。感光ドラムＤに形成されたテストパターンＴＰは、ラインセンサ１６０により検出される。ラインセンサ制御・検出回路２５０は、ラインセンサ１６０において基準とされる中心位置と、実際に検出したテストパターンＴＰの位置との距離の差分である位置誤差情報ΔＬを算出する。なお、この際、テストパターンが基準位置よりも復路の進行方向の位置で検出されればΔＬは正の値とし、復路の後退方向の位置で検出されれば位置誤差情報ΔＬは負の値とする。また、上記中心位置は復路開始位置Ｑ２と一致する。

Ｓ１０２で位置誤差情報ΔＬを取得すると、次いでＳ１０３において、コントローラ２００は、テストパターンの印字を終了させる。

Ｓ１０４では、コントローラ２００は、位置誤差情報ΔＬから、時間誤差Δｔを算出する。すなわち、復路におけるレーザ光の走査速度をＶ（＞０）とすると（Ｖは本装置固有の値）、ΔＬ／Ｖがテストパターンの時間誤差Δｔとなる。

Ｓ１０５では、コントローラ２００が、復路印字開始時刻ｔ２を算出する。具体的には、コントローラ２００は、ｔ２＝ｔ２’−Δｔという関係から復路印字開始時刻ｔ２を算出する。

Ｓ１０６では、コントローラ２００は、メモリ２４０へ復路印字開始時刻ｔ２を格納（更新）する。その後、本処理は終了する。なお、次回、上記一連のｔ２取得（更新）処理を実行する場合には、更新された復路印字開始時刻ｔ２が補正前復路印字開始時刻ｔ２’として扱われる。

以上のＳ１０１からＳ１０６に示した処理により、復路開始位置Ｑ２から復路の印字が開始される復路印字開始時刻ｔ２を正確に決定することができる。言い換えれば、復路印字開始時刻ｔ２を補正することができる。例えば、図８に示すように、補正前復路印字開始時刻ｔ２’により形成されたテストパターンＴＰが、感光ドラムＤ上の復路開始位置Ｑ２よりも復路進行側に位置しているということは、復路の印字が当該テストパターンＴＰの位置から開始されてしまうということを意味する。この場合、補正前復路印字開始時刻ｔ２’を短くする必要がある。Ｓ１０１からＳ１０６の処理により、補正前復路印字開始時刻ｔ２’を、復路開始位置Ｑ２から正しく復路の印字が開始される復路印字開始時刻ｔ２に補正できる。画像形成装置１における印字処理は、この復路印字開始時刻ｔ２を用いて実行される。

なお、本実施形態のようにラインセンサを使用して復路印字開始時刻ｔ２を取得することにより、温度変化等の環境変化や組み付け時に生じる誤差に起因する微少な印字開始位置のずれを補正することが可能になる。よって本実施形態は、高密度カラープリンタ等のより高い精度が求められる装置等に好適である。

ここで、従来の画像形成装置では、ＢＤにおいてレーザ光を検出するための偏向範囲を印字偏向範囲の両外側で確保し、かつＡＰＣを実行するための偏向範囲を該印字偏向範囲の一端外側或いは両端外側で確保しなければならなかった。そのため、従来の画像形成装置では、どうしても装置全体を大型化せざるを得なかった。

これに対して、本実施形態の画像形成装置１では、復路印字信号Ｓ２の出力タイミング（復路印字開始時刻ｔ２）は上記のような処理を経て決定される。つまり、従来のような装置内部において、復路開始側でレーザ光を検出するための構成及び走査範囲は不要となっている。また、本実施形態の画像形成装置１では、印字偏向範囲と、ＢＤ１５０においてレーザ光を検出するための偏向範囲（ＢＤ検出偏向角近傍）と、ＬＤユニット２２０においてＡＰＣを実行するための偏向範囲（−α≦θ＜−γ）とが最低限確保されるように最大偏向範囲を設定すればよい。

さらに本実施形態の画像形成装置１では、図５に示すように、中央偏向角におけるレーザ光の入射位置と、印字領域の中心位置Ｐとを意図的にずらしている。この際、往復偏向器１２０と感光ドラムＤとは、正側最大偏向角αをなす光路が、感光ドラムＤ上における印字領域の復路開始位置Ｑ２近傍（ただし、印字領域外部）に位置するように設計されている。このような設計により、印字偏向範囲と、ＢＤ１５０においてレーザ光を検出するための偏向範囲と、ＡＰＣを実行するための偏向範囲とを、従来よりも小さい最大偏向範囲で含めることが可能となる。つまり、装置のサイズを一定とすると、従来の装置よりも最大偏向範囲を小さくすることができるため、従来よりも走査速度を向上させることができる。また、装置内の最大偏向範囲を一定とすると、従来の装置よりも小型化することができる。

次に、図６、図１１のタイミングチャート及び図９、図１０のフローチャートを参照して、画像形成装置１における印字処理について説明する。

図９に示す処理は、コントローラ２００が、印字開始を示す印字コマンドを受け付けた後に開始する。

まずＳ２０１で、コントローラ２００は、印字処理に必要な初期化処理を実行する。図１１は、初期化処理時におけるタイミングチャートである。具体的には、Ｓ２０１において、コントローラ２００は、偏向制御回路２３０を介して、往復偏向器１２０を駆動させる。そして、コントローラ２００は、図１１中時刻Ｐ１において調整信号をＬにして、ＬＤユニット２２０内においてＬＤ１１１に駆動電流を供給可能とする。これにより、ＬＤ１１は発光可能となる。ここで、調整信号がＬであり続ける限り、ＬＤユニット２２０から照射されるレーザ光は連続光である。

時刻Ｐ１から所定時間経過後の時刻Ｐ２において、コントローラ２００は、コンデンサ充放電回路２２５に送信するＳ／Ｈ信号をＬに切り替える。以後、Ｓ／Ｈ信号がＨに切り替えられるまでＡＰＣが実行される。ＡＰＣの実行により、ＬＤ１１１の駆動電流は所定の光量となるまで徐々に増加する。ここで、発光可能としてからＳ／Ｈ信号をＬに切り替えるように制御するのは、消灯状態である場合には、レーザ光の光量をモニタできないために、正確なＡＰＣを行えないからである。

なお、図１１に示すように初期化処理におけるＡＰＣ実行中は、調整信号は常にＬ、つまりＬＤは常時発光状態である。従って、例えば時刻Ｐ３において、ＢＤ１５０がレーザ光を受光し、検出信号を出力することもありうる。しかし、コントローラ２００は、現段階において当該検出信号は不要であると判断し、無視する。

時刻Ｐ２から所定時間経過後の時刻Ｐ４において、コントローラ２００は、コンデンサ充放電回路２２５に送信するＳ／Ｈ信号をＨに切り替えＡＰＣを終了する。つまり、Ｐ２〜Ｐ４によって規定される期間がＡＰＣ実行期間である。ＡＰＣ実行期間は、光走査装置２に搭載されるＬＤユニット２２０の仕様に基づき、ＬＤ１１１が安定した光量を出力するまでの所要時間よりも長めに設定される。ＡＰＣの終了によって図９中Ｓ２０１に示す初期化処理が終了する。

Ｓ２０１に示す初期化処理終了後つまり時刻Ｐ４経過後、コントローラ２００は、ＢＤ１５０によってレーザ光が検出されるまで待機状態に入る（Ｓ２０３：ＮＯ）。図１１に示す時刻Ｐ５において最初のＢＤ検出信号を受信すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、コントローラ２００は、調整信号をＨに切り替える。これにより、ＬＤ駆動電流の供給が一時的に停止され、ＬＤ１１１は消灯する。つまり、時刻Ｐ５は、ＢＤ光オフ時刻と言うことができる。これにより、意図しない印字がなされることを有効に防止している。

なお、図１１に示すＢＤ光オフ時刻Ｐ５は、図６に示すタイミングチャートにおいて最初に現れる時刻ｔ０と一致する。すなわち、図１１と図６は連続したタイミングチャートとして成立する。但し、図１１に示す時間軸から図６に示す時間軸を連続させる場合において、調整信号とＬＤ駆動電流は、図６中一点鎖線で示す状態にある。

Ｓ２０５では、コントローラ２００は、Ｓ２０３においてＢＤ検出信号を受信した時刻ｔ０を基準として、計時を開始する。計時は、往路印字開始時刻ｔ１、復路印字開始時刻ｔ２、ＡＰＣ光オン時刻ｔ３、ＡＰＣ光オフ時刻ｔ４、ＢＤ光オン時刻ｔ５の検出のために行われる。なお各時刻ｔ１〜ｔ５に関する情報は、予め設計時等に定められ、または図７に例示されるような取得処理により設定され、メモリ２４０に格納されている。

次いでコントローラ２００は、調整信号をＨに切り替え（Ｓ２０７）、ＬＤ１１１を消灯させる。これにより、感光ドラムＤにおける往路開始位置Ｑ１よりも前（図１中負側）にレーザ光が入射してしまうことによる無用な露光を回避して印字を精確に開始できるようにしている。

その後、往路印字開始時刻ｔ１となると（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Ｓ２１１へ進む。Ｓ２１１では、コントローラ２００は、光源制御回路２１０を介して、往路印字のためのレーザ光の出力を開始させる。すなわち、光源制御回路２１０を介して、往路印字信号Ｓ１をＬＤユニット２２０に送信する。往路印字期間Ｔ１の間、変調されたレーザ光が出力される。Ｓ２１１の往路印字処理が終了すると、調整信号、印字データ信号ともにＨとなる。つまり、ＬＤ１１１は消灯状態になる。

Ｓ２１１の往路印字処理が終了すると、コントローラ２００は、Ｓ２１１における印字処理が本印字処理における最終走査ラインであったか否かを判定する（Ｓ２１３）。最終走査ラインであれば（Ｓ２１３：ＹＥＳ）、コントローラ２００は印字が完了したと判断し、Ｓ２２１において、偏向制御回路２３０における往復偏向器１２０の駆動、及び光源制御回路２１０における調整信号の送信を停止させる。これにより、一連の印字処理が終了となる。最終走査ラインでなければ（Ｓ２１３：ＮＯ）、コントローラ２００は、次いでＳ２１５の処理へ移る。

Ｓ２１５では、コントローラ２００は、復路印字開始時刻ｔ２が経過するまで待機する（Ｓ２１５：ＮＯ）。そして、Ｓ２１３の処理の後、復路印字開始時刻ｔ２と達すると（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、Ｓ２１７へ進む。

Ｓ２１７では、コントローラ２００は、光源制御回路２１０を介して、復路印字のためのレーザ光の出力を開始させる。すなわち、光源制御回路２１０を介して、復路印字信号Ｓ２をＬＤユニット２２０に送信する。復路印字期間Ｔ２の間、変調されたレーザ光が出力される。Ｓ２１１の復路印字処理が終了すると、調整信号、印字データ信号ともにＨとなる。つまり、ＬＤ１１１は消灯状態になる。

Ｓ２１７の復路印字処理が終了すると、コントローラ２００は、Ｓ２１７における印字処理が本印字処理における最終走査ラインであったか否かを判定する（Ｓ２１９）。つまり、コントローラ２００は、上記Ｓ２１３と同種の判断処理を行う。最終走査ラインであれば（Ｓ２１９：ＹＥＳ）、コントローラ２００は印字が完了したと判断し、Ｓ２１０に移り、一連の印字処理を終了させる。最終走査ラインでなければ（Ｓ２１９：ＮＯ）、コントローラ２００は、図１０に示すＳ２２３以降の処理へ移る。

図１０に示すＳ２２３において、コントローラ２００は、ＡＰＣ開始時刻ｔ３に達するまで待機する（Ｓ２２３：ＮＯ）。ＡＰＣ光オン時刻ｔ３に達すると（Ｓ２２３：ＹＥＳ）、コントローラ２００は調整信号をＬにし、ＬＤ駆動電流を流して、ＬＤ１１１を発光させる（Ｓ２２５）。

Ｓ２２５において、ＬＤ１１１を発光させると、次いでコントローラ２００は、Ｓ／Ｈ信号をＬに切り替える。Ｓ２２５の処理によって、往復走査毎にＡＰＣが実行される。印字処理中のＡＰＣは、仕様等に基づき、ＬＤ１１１の発光量が安定するまでに必要とされる期間Ｓ_ＡＰＣだけ行われる。図６に示すように、ＡＰＣ実行期間Ｓ_ＡＰＣは、ＬＤ駆動電流が変化していることがわかる。このように印字処理中にもＡＰＣを定期的に、より具体的には１往復の印字毎に行うようにしたことにより、常に一定の画質が保証される。

Ｓ２２７の後、コントローラ２００は、ＡＰＣ光オフ時刻ｔ４に達するまで待機する（Ｓ２２９：ＮＯ）。本実施形態では、ＡＰＣ光オフ時刻ｔ４は、コントローラ２００の処理負担を軽減するために、走査のちょうど１周期の時点に対応させて設定している。つまり、図６に示すように、本実施形態では、レーザ光の復路走査期間内にＡＰＣ実行期間Ｓ_ＡＰＣが設定されている。

ＡＰＣ光オフ時刻ｔ４に達すると（Ｓ２２９：ＹＥＳ）、コントローラ２００は、調整信号をＨに切り替えてＬＤ１１１を消灯制御する。ここでＬＤ１１１を消灯させることにより、印字にもＡＰＣ等の調整にも供されない無用なレーザ光を照射させずにすみ、迷光の発生の防止、省電力化につながる。

Ｓ２３１の後、コントローラ２００は、ＢＤ光オン時刻ｔ５に達するまで待機する（Ｓ２３１：ＮＯ）。ＢＤ光オン時刻ｔ５に達すると（Ｓ２３１：ＹＥＳ）、コントローラ２００は、調整信号をＬに切り替えて、ＬＤ１１１を再び発光制御する（Ｓ２３５）。そして、図９に示すＳ２０３以降の処理を繰り返す。従って、本実施形態の画像形成装置１では、図９に示すＳ２１３またはＳ２１９によって直前の印字内容が最終ラインに関するものであると判断されるまでは、図６に示すように時刻ｔ０を基準とした処理が周期的に行われる。

Ｓ２０１からＳ２１０に示した印字処理によれば、往路印字開始時間ｔ１及び復路印字開始時間ｔ２に基いて往路印字信号Ｓ１と復路印字信号Ｓ２が出力されるので、感光ドラムＤ上の印字領域に往路印字と復路印字が正確に実行される。

なお、本実施形態では、１回の印字処理（Ｓ２０１からＳ２２１に示す処理）ごとに、図７に示す処理を行って復路印字開始時刻ｔ２を更新する。

上記実施形態では、ＡＰＣ実行期間Ｓ_ＡＰＣを復路走査期間内に設定している。しかし、本発明に係る光走査装置は、必ずしも復路走査期間内にのみＡＰＣ実行期間Ｓ_ＡＰＣを設けるには及ばない。例えば、ＢＤ光オフ時刻ｔ４を次の往路走査上に設定することも可能である。これにより、復路走査期間のみならず往路走査期間においてもＡＰＣを実行することができる。さらに言えば、時刻ｔ４、ｔ５を設定せずに時刻ｔ３〜ｔ０の任意の期間にＡＰＣを実行することもできる。また、ＢＤ光オン時刻ｔ３を往路走査期間に設定して、ＡＰＣ実行期間Ｓ_ＡＰＣを往路走査期間内に設定することも可能である。

また上記実施形態では、１回の印字処理ごとに、復路印字開始時刻ｔ２の更新（補正）を行うものとした。以下に示す本発明の他の実施形態の画像形成装置では、該装置の製造時に、復路印字開始時刻ｔ２を測定により予め決定し、以降はその値を使用し続ける。

図１０は、他の実施形態の画像形成装置１１を示す図である。画像形成装置１１は、画像形成装置１における走査光学装置２を備える。画像形成装置１と異なる点は、ラインセンサを備えておらず、感光ドラムＤを組み付ける前に使用される、復路印字開始時刻ｔ２を計測するためのセンサユニット３００が設けられている点である。なお、センサユニット３００は、感光ドラムを組み付ける際には、取り外される。

図１１は、画像形成装置１１の機能ブロック図である。画像形成装置１１は、コントローラ２００、光源制御回路２１０、光源１１０の一部であるＬＤユニット２２０、偏向制御回路２３０、メモリ２４０、インタフェース部２６０を備えている。また、インタフェース部２６０を介してセンサユニット３００が接続されている。

画像形成装置１１のハウジングの所定位置には、センサユニット３００取付部位３０１が設けられており、センサユニット３００は、当該取付部位３０１に取り付け可能となっている。取付部位３０１は、感光ドラムを組み付ける際に、当該感光ドラムや他の部材とは干渉しない位置、形状として設けられている。また、センサユニット３００は図示しないコネクタを有しており、画像形成装置１１のインタフェース部２６０に電気的に接続可能な構成となっている。センサユニット３００は、ＢＤを備えており、印字領域の復路開始位置Ｑ２のレーザ光を検出することができる。また、センサユニット３００は、ＢＤにおいて発生した信号を、インタフェース部２６０を介してコントローラ２００に出力することができる。

画像形成装置１１において、復路印字開始時刻ｔ２を取得する際には、レーザ光を上記調整信号（図６参照）に基づく駆動を行うのではなく、連続して発光するよう駆動する（連続駆動）。画像形成装置１１では、往復偏向器１２０の駆動後、レーザ光を連続駆動し、コントローラ２００により、往路におけるＢＤ１５０によるレーザ光の検出時から、復路におけるセンサユニット３００によるレーザ光の検出時までの時間を計測する。その計測された時間に基づき復路印字開始時刻ｔ２を定めてメモリ２４０に格納する。印字処理は、この復路印字開始時刻ｔ２を用いて実行される。

本発明の他の実施形態の画像形成装置１１によれば、その製造時に、着脱自在なセンサユニット３００を用いて当該画像形成装置固有の復路印字開始時刻ｔ２を取得する。従って、上述したラインセンサを備える実施形態の装置に比べて簡素かつ安価に構成される。

なお、本発明の上記全ての実施形態においては、往路から印字を開始するものとした。本発明はこれに限定されるものではなく、復路から印字を開始するものであってもよい。その場合、ＢＤ１５０におけるレーザ光の検出後、復路印字開始時刻ｔ２時に最初の印字が開始される。

また、本明細書における「往路」は一方向の走査においてＢＤによる検出位置から印字領域へ走査される方向であり、「復路」は「往路」後に折り返されて走査される方向である。すなわち、「往路」「復路」の語は説明の便宜上用いているものであり、どちらの方向を「往路」「復路」と呼ぶか、又どちらの方向から走査や印字を開始させるかは設計・開発上の自由であり、それらのいずれを選択しても本発明の範囲内に含まれるものである。

また、本発明の上記全ての実施形態においては、復路印字開始時刻ｔ２を取得する構成を示したが、本発明における画像形成装置は、往路印字開始時刻ｔ１を取得する構成をさらに備えてもよい。

以上、本発明によれば、１つのレーザ光検出手段を用いるのみで、レーザ光の往路走査時と復路走査時の夫々における印字開始タイミングを決定することができる。従来は、印字領域に対応する偏向範囲の両外側の偏向範囲でレーザ光を検出させることが必要であったが、本発明の光走査装置では、印字領域の一方側の偏向範囲でのみ検出させればよい。よって、本発明の構成は、往復偏向器における最大偏向範囲を従来よりも小さくすることができる構成であり、その結果、走査速度の向上や装置の小型化を実現することができるものである。

本発明の実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 感光ドラムとラインセンサの位置関係を示す図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。 ＬＤユニットの詳細を示す図である。 偏向角と印字領域の関係を図示したものである。 本発明の実施形態の画像形成装置における各種信号のタイミングチャートである。 復路印字開始時刻の取得処理を示すフローチャートである。 位置誤差情報を説明するための図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の印字処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置の印字処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置の初期化処理における各種信号のタイミングチャートである。 本発明の他の実施形態の画像形成装置を示す図である。 本発明の他の実施形態の画像形成装置の機能ブロック図である。 従来の光走査装置の概略構成図である。

符号の説明

１、１１ 画像形成装置
２ 光走査装置
１１０ 光源部
１１１ ＬＤ
１２０ 往復偏向器
１２２ 反射鏡
１３０ ｆアークサインθレンズ
１５０ ＢＤ
１６０ ラインセンサ
２００ コントローラ
２１０ 光源制御回路
２２０ ＬＤユニット
２３０ 偏向制御回路
２４０ メモリ
２５０ ラインセンサ制御・検出回路
２６０ インタフェース部
３００ センサユニット
Ｄ 感光ドラム

Claims (13)

1. 印字領域を有する感光ドラムと、前記印字領域上に、印字データに基づいて変調駆動されるレーザ光を走査するための光走査装置と、を備える画像形成装置であって、
   前記光走査装置は、
   レーザ光を射出する光源と、
   前記光源を駆動制御する光源制御手段と、
   前記光源から射出されたレーザ光を動的に偏向し、前記印字領域への走査範囲が含まれる所定の角度範囲内で往復走査させる往復偏向手段と、
   前記所定の角度範囲内において、前記印字領域を走査しないレーザ光が入射する位置に配置され、レーザ光を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記印字領域上の往復走査方向の一端側には、前記所定の角度範囲の一端部近傍に向けて偏向されるレーザ光が入射し、前記検出手段には、前記所定の角度範囲の他端部近傍に向けて偏向されるレーザ光が入射するよう構成され、
   前記光源制御手段は、前記光源に対し、前記検出手段によるレーザ光の検出タイミングを基準として、レーザ光の印字領域上の往復走査の各々における、前記変調駆動されるレーザ光の射出のタイミングを制御し、
   前記画像形成装置は、
   前記光源制御手段による、前記レーザ光の印字領域上の往復走査の各々における前記変調駆動されたレーザ光の射出のタイミングのうちの少なくとも一方を補正するタイミング補正手段と、
   前記感光ドラム上に形成された像の当該ドラムの軸方向の位置を検知可能なラインセンサと、
   を備え、
   前記タイミング補正手段は、前記光走査装置を用いて前記感光ドラム上に所定の像を形成させ、当該所定の像の位置を前記ラインセンサで検出し、当該検出された位置と基準位置とを比較することによって、前記タイミングを補正する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光源制御手段は、前記検出手段がレーザ光を検出した時から第１の所定時間経過時に第１の印字方向に対応する印字データに基づいて変調駆動されるレーザ光の射出を開始させるよう前記光源を制御し、前記レーザ光検出手段がレーザ光を検出した時から該第１の所定時間よりも長い第２の所定時間経過時に第２の印字方向に対応する印字データに基いて変調駆動されるレーザ光の射出を開始させるよう前記光源を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光走査装置は、前記往復偏向手段により偏向されたレーザ光が入射する光学系を備え、
   前記光学系は、前記印字領域においてレーザ光を等速走査させる機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記光学系の光軸が、前記印字領域上において、前記印字領域上の走査範囲の中央位置よりも、前記所定の角度範囲の他端側に位置するよう構成したことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記光源が半導体レーザ光源を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記光源がＡＰＣ（Automatic Power Control）機能を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記所定の角度範囲内には、さらに、前記ＡＰＣを実行するための角度範囲が含まれ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ＡＰＣを実行するための角度範囲は、前記印字領域への走査範囲外で且つ前記所定の角度範囲の他端部側であり、さらに前記検出手段によりレーザ光を検出する範囲を除く範囲に含まれる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ＡＰＣは、前記検出手段によるレーザ光の検出タイミングを基準として規定された所定期間内に実行されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記所定期間は、前記往復偏向手段によるレーザ光の復路走査期間内であって復路印字期間外に設定されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記所定の角度範囲の中央に向けて偏向されるレーザ光が入射する前記印字領域上の位置が、前記印字領域の走査範囲の中央位置よりも前記所定の角度範囲の他端側となるよう構成したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記所定の像を形成するための所定の印字データを保持する保持手段を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記タイミング補正手段による補正が１回の印字処理ごとに実行されることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の画像形成装置。

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