JP6887822B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル複写機やレーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置に備えられる光走査装置及び画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる光走査装置は、光源から出射される光ビームを、回転多面鏡を有する偏向装置により偏向させ、結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成する。そして、光走査装置は、形成された光スポットで被走査面を走査して被走査面上に潜像画像を形成するように構成されている。また、偏向装置や、レンズや反射ミラーなどの結像光学系は、光走査装置の所定の筐体(以下、光学箱という)内に取り付けられている。光走査装置において、回転多面鏡を回転させるモータの回転軸が設計上の回転軸の設置角度に対して、製造精度により傾き(以降、軸倒れという)が生じることがある。回転多面鏡の軸倒れがあると、偏向装置により偏向された光ビームの結像光学系のレンズへの入射位置と入射角度が設計値に対して一律にズレてしまうため、被走査面上での光ビームのスポット形状が乱れて結像性能が低下し、画質の劣化につながってしまう。
図19は、従来の偏向装置の構成の一例を示したものである。図19において、駆動基板801に対する回転軸804の角度は、駆動基板801に軸受802を組み付けるため部材の製造精度やカシメ加工の精度によりばらつきが生じてしまう。また、駆動基板801に反りが生じると、回転多面鏡805を取り付けた回転軸804も同様に傾いて軸倒れが生じ、回転多面鏡805の反射面も一律に傾き、反射光の副走査方向の反射角が理想位置からズレてしまい、結果として光学特性を低下させてしまう。更に、光学箱807に設けられた駆動基板801の取付座面809、810、811、812も厳密な意味での理想平面に加工することは困難であるため、理想平面からのズレが同じく回転多面鏡805の軸倒れとして現れてしまうことになる。
また、光走査装置において、画像形成装置の生産性(所定の時間内に画像を出力する速度)を左右する項目として、光源の数、回転多面鏡の面数の他に、回転多面鏡を駆動するモータの回転数が挙げられる。そのため、画像形成装置の生産性を高めるために、モータの回転数を高速化することが求められる。ところが、これにより、モータの耐久性やモータが発する騒音や振動などが課題となっている。そのため、例えば特許文献1では、モータの回転数に応じて耐久性能や回転制御方式などが異なる専用の偏向装置を用意し、共通の光学箱に設置可能とする光走査装置が提案されている。
特開2013−54082号公報
ところで、回転数が異なるモータを備える光走査装置を共通の光学箱に取付け可能にしようとすると、以下の3つの課題が生じる。なお、以下の説明は共通の光学箱を使用するために、共通の光学系、すなわち共通の回転多面鏡805を使用することとして説明を行う。まず1つ目の課題は、モータの軸受構造の違いによる軸受の軸径の差異である。例えば図20、図21に示すモータ803a、803bの軸受径、軸受の長さの大小関係が図20、図21に示すような場合には、光学箱807の位置決め穴808の穴径を図20、図21に示すように段付きとする。これにより、軸径が異なるモータ803a、803bを共通の光学箱807に設置することが可能となる。一方、上述した大小関係が成立しない場合、光学箱807の共通化は達成できない。
次に、2つ目の課題は、駆動基板の裏面から回転多面鏡805までの高さ(以下、ミラー高さという)の差異である。モータの構造の違いなどの理由で、ミラー高さに差異がある場合には、共通の光学箱で2つのモータを使用可能とするには、ミラー高さを同じ高さに揃える必要がある。モータ803a、803bは、図22に示すようにミラー高さ817a、817bが異なり、ミラー高さ817a、817bの大小関係は、817a>817bとする。この場合、光学箱807から回転多面鏡805までの高さを揃えるため、光学箱807に設けられた各ボス809a〜812a、809b〜812bの高さは、次の式に示す関係を満足する必要がある。
809a=810a=811a=812a<809b=810b=811b=812b
そして、3つ目の課題は、駆動基板の大きさ及びビス穴位置の差異である。モータの回転数が異なることに起因する駆動回路の規模の大小などで、駆動基板の面積が異なる場合、それに応じてビス穴位置にもモータ間で差異が生じてくる。この場合、共通の光学箱807で2つのモータを使用可能とするには、図22、図23に示すように駆動基板の大きさには、次のような大小関係が成立する必要がある。すなわち、モータ803a用の駆動基板801aと、モータ803b用の駆動基板801bの駆動基盤の大きさには、次の式に示すような大小関係が成立する必要がある。
801a<801b
ミラー高さ817と駆動基板801の大きさで決まる、上述した大小関係が満足されない場合には、光学箱807の共通化は達成できないこととなる。なお、図19〜図22の詳細については後述する。
以上、回転数が異なるモータを備える光走査装置を共通の光学箱に取り付け可能にしようとする際の課題について説明した。仕様が異なるモータに応じて異なる光学箱を用意する方法も考えられるが、コスト低減や光学箱の種類の低減という面からは、共通の光学箱を使用可能にすることができれば、メリットが大きい。前述した特許文献1では、接続板の有無を切り替えることで共通の光学箱に位置決めすることが可能となる。ところが、この方法は接続板を光学箱とモータの間に介在させるため、接続板の反りや接続板の厚さの差による影響で、駆動基板の裏面に意図しないストレスを与える可能性がある。すなわち、この方法はモータの姿勢、特に軸倒れ精度に対する影響が生じる構成である。前述したように、モータの軸倒れは被走査面上の結像性能を低下させるため、画像品質の低下に直結する項目である。そのため、接続板の連結部に切欠きを設けて変形しやすい形状としているが、仕様が異なる偏向装置間の回転多面鏡のミラー高さの違いによっては、接続板が厚くなる場合がある。その場合、切欠きで変形しやすい形状としていても、接続板の曲げ剛性が増すために、駆動基板の裏面へのストレスは緩和されず、軸倒れ精度を低下させる要因を払拭することができない。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、仕様の異なる偏向装置を軸倒れ精度を低下させることなく、共通の光学箱に位置決めすることを目的とする。
前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
(1)光源から出射された光ビームを偏向する複数の反射面を有し回転する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを感光体に結像させる結像レンズと前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを感光体に導く反射ミラーとを含む光学部材と、を内部に収容する筐体を有する光走査装置であって、第1の回転多面鏡と、前記第1の回転多面鏡を回転駆動する第1のモータと、前記第1の回転多面鏡及び前記第1のモータが固定された第1の基板と、を有する第1の偏向部を、前記筐体に取り付けるために前記筐体の底面に設けられた複数の第1の座面と、第2の回転多面鏡と、前記第2の回転多面鏡を回転駆動する前記第1のモータの最大回転数よりも最大回転数が高い第2のモータと、前記第2の回転多面鏡及び前記第2のモータが固定された第2の基板と、前記第2の基板を支持する取付部と、を有する第2の偏向部を、前記筐体に取り付けるために前記筐体の底面に設けられた複数の第2の座面と、前記取付部に装着可能で、前記取付部の内部に収容された前記第2の回転多面鏡、前記第2のモータ、及び前記第2の基板をカバーするカバー部材であって、前記第2の回転多面鏡の回転軸線と重なる位置に開口が形成されているカバー部材と、を備え、前記第2の座面のうちの少なくとも1つの座面は、複数の前記第1の座面を結んで形成される領域の外側に配置されることを特徴とする光走査装
(2)用紙に画像形成する画像形成部と、前記感光体と、前記(1)に記載の光走査装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、仕様の異なる偏向装置を軸倒れ精度を低下させることなく、共通の光学箱に位置決めすることができる。
実施例1〜3の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図 実施例1〜3の光走査装置の構成を示す斜視図 実施例1〜3の低速用モータを用いた偏向装置の外観図 実施例1〜3の高速用モータを用いた偏向装置の外観図 実施例1〜3の低速用及び高速用の偏向装置のミラー高さを示す側面図 実施例1の光学箱の取付座面を示す斜視図 実施例1の光学箱に低速用の偏向装置を取り付けられた様子を示す斜視図 実施例1の取付部及び高速用偏向ユニットを示す斜視図 実施例1の取付部の裏面を示す斜視図 実施例1の光学箱の取付座面を示す斜視図 実施例1の光学箱に高速用偏向ユニットを取り付けた斜視図 実施例1の光学箱に高速用偏向ユニットを取り付けた様子を示す斜視図 実施例1の高速用偏向装置の取付位置の関係を説明する斜視図 実施例1の取付部の外観を説明する図 実施例2の光学箱の取付座面を示す斜視図 実施例2の光学箱の取付座面を示す斜視図 実施例2の光学箱に高速用偏向ユニットを取り付けた様子を示す斜視図 実施例3の取付部の外観を示す斜視図 従来例の偏向装置の構成、光学箱の取付座面の構成を説明する図 従来例の偏向装置が光学箱に取り付けられた様子を示す斜視図 従来例の偏向装置が光学箱に取り付けられた様子を示す斜視図 従来例の偏向装置が光学箱に取り付けられた様子を示す斜視図 従来例の偏向装置が光学箱に取り付けられた様子を示す斜視図
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[画像形成装置の構成]
まず、後述する実施例との比較のために、従来の偏向装置の構成について図を用いて説明する。図19は従来の偏向装置の構成の一例を示したものである。図19(a)は、偏向装置800の概観を示す側面図であり、図19(b)は、偏向装置800と偏向装置800を設置する光学箱807の周囲を示す斜視図である。
図19(a)に示す偏向装置800において、回転多面鏡805を駆動するモータ803は軸受802を有する。モータ803を駆動するための駆動回路を搭載した駆動基板801に設けられた穴部にモータ803の軸受802を嵌合することによって、モータ803は駆動基板801に取り付けられている。更に、モータ803の軸受802を光走査装置の光学箱807に設けられた位置決め穴808に挿入し、嵌合することによって、光走査装置の筐体である光学箱807に対するモータ803の位置決めが行われる。軸受け802はモータ803のロータ部のシャフトを受け、ロータ部の回転軸804に回転多面鏡805が取り付けられている。回転多面鏡805は、上部から板バネなどにより押圧されて、ロータ部に固定されている。
駆動基板801には、ビス穴813、814、815、816が設けられる。光学箱807にはボス809、810、811、812が設けられている。そして、光学箱807のボス809、810、811、812に設けられたビス穴に駆動基板801の固定用穴であるビス穴813、814、815、816を通して螺入したビスで締結することにより、偏向装置800は光学箱807に固定される。
駆動基板801に対する回転軸804の角度は、駆動基板801に軸受802をカシメ加工等によって組み付けるため部材の製造精度やカシメ加工の精度によりばらつきが生じてしまう。また、駆動基板801が板金の場合には、駆動基板801に反りが生じる可能性がある。駆動基板801に反りが生じると、回転多面鏡805を取り付けた回転軸804も反りに応じて傾いて軸倒れが生じ、回転多面鏡805の反射面も一律に傾いてしまう。その結果、回転多面鏡805の反射光の副走査方向の反射角が理想位置からズレてしまい、結果として光学特性を低下させてしまうことになる。また、光学箱807に設けられた駆動基板801の取付座面809、810、811、812も厳密な意味での理想平面に加工することは困難であるため、理想平面からのズレが同じく回転多面鏡805の軸倒れとして現れてしまうことになる。
この種の光走査装置における、画像形成装置が所定の時間内に画像を出力する生産性を左右する項目として、光源の数、回転多面鏡の面数の他に、回転多面鏡を駆動するモータの回転数が挙げられる。そのため、画像形成装置の画像を出力する生産性を高めるために、モータの回転数を高速化することが求められる。しかしながら、これにより、モータの耐久性やモータが発する騒音や振動などが課題となる。
[仕様の異なる偏向装置を共通の光学箱に設置する場合の課題]
ところで、回転数が異なるモータを備える偏向装置を共通の光学箱に取付け可能にしようとすると、以下の3つの課題が生じる。なお、以下の説明は共通の光学箱を使用するために、共通の光学系、すなわち共通の回転多面鏡805を使用することとして説明を行う。
まず1つ目の課題が、モータの軸受構造の違いによる軸受の軸径の差異である。図19に示したように、一般的には、モータ803の下部に位置する軸受802が光走査装置の光学箱807に設けられた位置決め穴808に嵌合されることによって、モータ803は位置決めされる。そのため、軸受802の軸径が異なる場合には、共通の光学箱に取り付けるには、図20、図21に示す条件が必要となってくる。図20は、モータ803aが共通の光学箱807に取り付けられている様子を示す部分断面の斜視図である。図21は、モータ803aとは軸受の軸径、長さが異なるモータ803bが共通の光学箱807に取り付けられている様子を示す部分断面の斜視図である。
図20に示す偏向装置800aにおいて、回転多面鏡805を駆動するモータ803aは軸受802aを有する。モータ803aを駆動するための駆動回路を搭載した駆動基板801aに設けられた穴にモータ803aの軸受802aを嵌合することによって、モータ803aは駆動基板801aに取り付けられている。更に、モータ803aの軸受802aを光学箱807に設けられた位置決め穴808aに挿入し、嵌合することによって、モータ803aの光学箱807に対する位置決めが行われる。図21に示す偏向装置800bにおいて、回転多面鏡805を駆動するモータ803bは軸受802bを有する。モータ803bを駆動するための駆動回路を搭載した駆動基板801bに設けられた穴にモータ803bの軸受802bを嵌合することによって、モータ803bは駆動基板801bに取り付けられている。更に、モータ803bの軸受802bを光学箱807に設けられた位置決め穴808bに挿入し、嵌合することによって、モータ803bの光学箱807に対する位置決めが行われる。
図20より、モータ803aの軸受802aは光学箱807の位置決め穴808aと嵌合し、一方、図21よりモータ803bの軸受802bは光学箱807の位置決め穴808bと嵌合している。軸受802の軸径の関係は次の式(1)により表され、軸受802の軸方向の長さの関係は次の式(2)により表される。
802b>802a・・・(1)
802a>802b・・・(2)
式(1)、(2)に示す条件の場合には、光学箱807の位置決め穴808の穴径を図20、図21に示すように段付きとすることで、軸径が異なるモータ803a、803bを共通の光学箱807に設置することが可能となる。一方で、前述した式(1)、(2)に示す大小関係のどちらか一方でも成立しない場合、光学箱807の共通化は達成できないこととなる。
次に、2つ目の課題は、駆動基板の裏面から回転多面鏡805までの高さ(以下、ミラー高さという)の差異である。図19に示したように、駆動基板801の裏面は、ボス809、810、811、812で形成される光学箱807との当接面に取り付けられることで、回転多面鏡805の高さ方向の精度が出る。モータの構造の違いなどの理由で、ミラー高さに差異がある場合には、共通の光学箱で2つのモータを使用可能とするには、ミラー高さを同じ高さに揃える必要があり、図22、図23に示す条件が必要となってくる。
図22は、図20、図21に示すモータ803a、803bを光学箱807に取り付けた様子を示す斜視図であり、図23は、図20、図21に示すモータ803a、803bを光学箱807に取り付ける方法を説明する斜視図である。モータ803a、803bは、図22に示すようにミラー高さ817a、817bが異なり、ミラー高さ817a、817bの大小関係は、次の式(3)で表される。
817a>817b・・・(3)
この場合、光学箱807から回転多面鏡805までの高さを揃えるため、光学箱807に設けられた各ボス809a〜812a、809b〜812bの高さは、次の式(4)に示す関係を満足する必要がある。
809a=810a=811a=812a<809b=810b=811b=812b・・・(4)
そして、3つ目の課題は、駆動基板の大きさ及びビス穴位置の差異である。図19に示したように、偏向装置800は、光学箱807側のボス809、810、811、812に設けられたビス穴に、偏向装置800の固定用穴(ビス穴)813、814、815、816を通して螺入したビスで、光学箱807と固定される。
モータの回転数が異なることに起因する駆動回路の規模の大小などで、駆動基板の面積が異なる場合、それに応じてビス穴位置にもモータ間で差異が生じてくる。この場合、共通の光学箱807で2つのモータを使用可能とするには、図22、図23に示すように駆動基板の大きさには、次の式(5)に示すような大小関係が成立する必要がある。すなわち、モータ803a用の駆動基板801aと、モータ803b用の駆動基板801bの駆動基盤の大きさ(面積)には、次の式(5)に示すような大小関係が成立する必要がある。
801a<801b・・・(5)
なお、式(5)の条件は、駆動基板801の4隅にビス穴813〜816(駆動基板801aではビス穴813a〜816a、駆動基板801bではビス穴813b〜816b)が設けられていることを前提としている。
上述したミラー高さ817と駆動基板801の大きさで決まる、式(4)、式(5)のうちのどちらか一方でも満足しない場合には、光学箱807の共通化は達成できないこととなる。以上説明したように、回転数の異なるモータを備える偏向装置を共通の光学箱807に取り付け可能とするには、式(1)〜式(5)を全て満足しなければならないが、必ずしも全ての式を満足できるとは限らない。
[画像形成装置の概要]
実施例1の画像形成装置の構成について、以下に説明する。図1は、本実施例のタンデム型のカラーレーザビームプリンタの全体構成を示す概略構成図である。このレーザビームプリンタ(以下、単にプリンタという)はイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の色毎にトナー像を形成する4基の作像エンジン10Y、10M、10C、10Bk(一点鎖線で図示)を備える。また、プリンタは、各作像エンジン10Y、10M、10C、10Bkからトナー像が転写される中間転写ベルト20を備え、中間転写ベルト20に転写されたトナー像を記録材である記録シートPに転写してカラー画像を形成するように構成されている。以降、各色を表す符号Y、M、C、Bkは、必要な場合を除き省略する。なお、以下の説明において、後述する回転多面鏡42の回転軸方向をZ軸方向、光ビームの走査方向である主走査方向、又は後述する折返しミラーの長手方向をY軸方向、Y軸及びZ軸に垂直な方向をX軸方向とする。
中間転写ベルト20は、無端状に形成され、一対のベルト搬送ローラ21、22にかけ回されており、矢印C方向に回転動作しながら各色の作像エンジン10で形成されたトナー像が転写されるように構成されている。また、中間転写ベルト20を挟んで一方のベルト搬送ローラ21と対向する位置には二次転写ローラ65が配設されている。記録シートPが二次転写ローラ65と中間転写ベルト20との間を通過することによって、中間転写ベルト20から記録シートPにトナー像が転写される。中間転写ベルト20の下側には前述した4基の作像エンジン10Y、10M、10C、10Bkが並列的に配設されており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト20に転写するようになっている(以下、一次転写という)。これら4基の作像エンジン10は、中間転写ベルト20の回動方向(矢印B方向)に沿って、イエロー用の作像エンジン10Y、マゼンタ用の作像エンジン10M、シアン用の作像エンジン10C及びブラック用の作像エンジン10Bkの順に配設されている。
また、作像エンジン10の下方には、各作像エンジン10に具備された感光体である感光ドラム50を画像情報に応じて露光する光走査装置40が配設されている。なお、図1では光走査装置40の詳細な図示及び説明は省略し、図2を用いて後述する。光走査装置40は全ての作像エンジン10Y、10M、10C、10Bkに共用されており、各色の画像情報に応じて変調されたレーザビームを出射する図示しない4基の半導体レーザを備えている。また、光走査装置40は、各感光ドラム50に対応する光ビームが感光ドラム50の軸方向(Y軸方向)に走査するように光ビームを偏向する回転多面鏡42、及び回転多面鏡42を回転駆動するモータを備えている。回転多面鏡42によって偏向された各光ビームは、光走査装置40内に設置された光学部材によって感光ドラム50上に導かれ、各感光ドラム50を露光する。
各作像エンジン10は、感光ドラム50と、感光ドラム50を一様な電位に帯電させる帯電ローラ12と、を備える。また、各作像エンジン10は、光ビームの照射によって露光されることで感光ドラム50上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段である現像器13を備えている。現像器13は、感光ドラム50上の静電潜像をトナーを用いて現像する。
各作像エンジン10の感光ドラム50に対向する位置には、中間転写ベルト20を挟むようにして一次転写ローラ15が配設されている。一次転写ローラ15は、転写電圧が印加されることにより、感光ドラム50上のトナー像が中間転写ベルト20に転写される。
一方、記録シートPはプリンタ筐体1の下部に収納される給紙カセット2からプリンタの内部、具体的には中間転写ベルト20と転写手段である二次転写ローラ65とが当接する二次転写位置へ供給される。給紙カセット2の上部には、給紙カセット2内に収容された記録シートPを引き出すためのピックアップローラ24及び給紙ローラ25が並設されている。また、給紙ローラ25と対向する位置には、記録シートPの重送を防止するリタードローラ26が配設されている。プリンタの内部における記録シートPの搬送経路27は、プリンタ筐体1の右側面に沿って略垂直に設けられている。プリンタ筐体1の底部に位置する給紙カセット2から引き出された記録シートPは、搬送経路27を上昇し、二次転写位置に対する記録シートPの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ29へと送られる。その後、記録シートPは、二次転写位置においてトナー像が転写された後、搬送方向の下流側に設けられた定着器3(破線で図示)へと送られる。そして、定着器3によってトナー像が定着された記録シートPは、排出ローラ28を経て、プリンタ筐体1の上部に設けられた排出トレイ1aに排出される。
このように構成されたカラーレーザビームプリンタによるカラー画像の形成に当たっては、まず、各色の画像情報に応じて光走査装置40が各作像エンジン10の感光ドラム50を所定のタイミングで露光する。これによって各作像エンジン10の感光ドラム50上には画像情報に応じた潜像画像が形成される。ここで、良質な画質を得るためには、光走査装置40によって形成される潜像画像が感光ドラム50上の所定の位置に精度よく再現され、かつ、潜像画像を形成するための光ビームの光量は常に安定して所望の値を出せるものでなければならない。
[光走査装置の構成]
図2は、図1の画像形成装置であるプリンタに搭載される光走査装置40の構成を示す斜視図である。図2に示す光走査装置40は、画像形成装置の小型化を実現するために、1つの回転多面鏡42で複数の画像形成部の感光ドラム50を露光する方式を用いている。図2において、光走査装置40の中央部に複数の画像形成部に対して共通に用いられる回転多面鏡42が設けられている。光源ユニット44a、44bから出射されたレーザ光は、回転多面鏡42によって偏向された後に、各々の光源に対して設けられた走査光学系や反射ミラーを経由し、対応する感光ドラム50の表面を露光する。ここで、光走査装置40では、回転多面鏡42に対して図2の図中左右方向にそれぞれ光学系が配置され、光源ユニット44a、44bには、それぞれトナー2色分の発光部が設けられている。光源ユニット44aから出射される各レーザ光は、ブラック(K)とシアン(C)に対応する画像形成部の感光ドラム50Bk、50C上を露光する。一方、光源ユニット44bから出射される各レーザ光は、マゼンタ(M)とイエロー(Y)に対応する画像形成部の感光ドラム50M、50Y上を露光する。
ここで、光源ユニット44a、44bは、それぞれ半導体レーザ(不図示)、半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ(不図示)、回転多面鏡42でレーザ光を線状に結像させるシリンダレンズ(不図示)を有している。そして各レーザ光は、レーザ光を感光ドラム50上で等速走査しつつ結像させる結像レンズ60a〜60fを通過する。結像光学系を構成する結像レンズを通過した各レーザ光は、レーザ光を対応する各作像エンジン10の感光ドラム50へ導くために所定の方向へ反射させる(折り返す)各反射ミラー62a〜62hを経て、感光ドラム50上に静電潜像を形成する。また、光走査装置40は、筐体85(光学箱85ともいう)に図2中の各部品が収容されており、上部の開口部は蓋(不図示)により密閉される。
[偏向装置の構成]
図3、図4は、本実施例で用いられる低速用モータ300を用いた第1の偏向部である偏向装置201と、高速用モータ301を用いた第2の偏向部である偏向装置208の上面図である。偏向装置201、208は、共通の光学箱に設置され、共通のレンズ、反射ミラー等の光学系を使用するため、共通の回転多面鏡42を搭載している。
(低速用モータを備えた偏向装置の構成)
図3は、第1のモータである低速用モータ300を用いた偏向装置201を上方向から見たときの外観を示す上面図である。偏向装置201は、回転多面鏡42(第1の回転多面鏡)、モータの駆動に必要な画像形成装置本体との信号線を収容した束線(図7参照)が接続されるコネクタ207、モータを駆動する駆動回路、これら部品を搭載した駆動基板202から構成される。また、第1の基板である駆動基板202には、光学箱85に固定するためのビス穴である固定用穴203、204、205、206が設けられている。更に、偏向装置201を光学箱85に位置決めする際、前述したようにモータの軸受を光学箱85の位置決め穴に嵌合する。その際、駆動基板202が回転しないように規制する開口である回転規制部220が、駆動基板202に設けられている。
(高速用モータを備えた偏向装置の構成)
図4は、低速用モータ300の最大回転数よりも最大回転数が高い第2のモータである高速用モータ301(図5参照)を用いた偏向装置208を上方向から見たときの外観を示す上面図である。偏向装置208は回転多面鏡42(第2の回転多面鏡)、モータの駆動に必要な画像形成装置本体との信号線を収容した束線(図11参照)が接続されるコネクタ212、モータを駆動する駆動回路、これら部品を搭載した駆動基板209から構成される。また、第2の基板である駆動基板209には、光学箱85に固定するためのビス穴である固定用穴210、211が設けられている。図3、図4に示された偏向装置201、208の大きさを比較すると、回転多面鏡42は偏向装置201、208の共通部材なので、偏向装置201の駆動基板202の面積は偏向装置208の駆動基板209の面積よりも大きい関係となっているのが分かる。
[偏向装置の回転多面鏡の高さ]
図5(a)、(b)は、それぞれ、図3に示す偏向装置201、図4に示す偏向装置208を図中右方向から見たときの側面図である。2つの偏向装置201、208を共通の光学箱85に設置して共通の光学系で使用するためには、回転多面鏡42の光学箱85の底面からの高さを同じ高さに揃える必要がある。図5では、(a)の偏向装置201に設置された回転多面鏡42の高さと、(b)の偏向装置208に設置された回転多面鏡42の高さを揃えて図示している。なお、図5(a)において、回転多面鏡42を駆動するモータ300は、軸受267を有する。また、ミラー高さ213は、駆動基板202の裏面(光学箱85の座面に対向する面)から回転多面鏡42のミラー面までの高さを示す。同様に、図5(b)において、回転多面鏡42を駆動するモータ301は、軸受268を有する。また、ミラー高さ214は、駆動基板209の裏面(光学箱85の座面に対向する面)から回転多面鏡42のミラー面までの高さを示す。
前述したように、偏向装置201、208では、それぞれ駆動基板202、209の裏面が光学箱85に設けられた駆動基板202、209の座面に設置されることにより、回転多面鏡42の光学箱85の底面からの高さ(位置)が決定される。そのため、重要なのは、偏向装置201のミラー高さ213と、偏向装置208のミラー高さ214の大小関係である。図5より、偏向装置201のミラー高さ213(図5(a))の方が偏向装置208のミラー高さ214(図5(b))よりも大きいことが分かる。
[光学箱の座面構成]
次に、本実施例で用いる、上述した偏向装置201、208が取り付けられる共通の光学箱85について説明する。図6は、偏向装置201、208が取り付けられていない光学箱85を上方向から見たときの光学箱85の底面の形状を示す斜視図である。光学箱85には、偏向装置201、208のモータの軸受267、268を嵌合させることによってモータの位置決めを行うための位置決め穴219が設けられている。更に、偏向装置201、208を取り付けるための第1の座面である取付座面215〜218、取付座面223、224や後述する回転規制ボス221、222が設けられている。
(低速用モータを備えた偏向装置の光学箱への取付け)
図7は、図6に示した光学箱85に、偏向装置201が設置された様子を示す斜視図である。図7では、図6に示した位置決め穴219に駆動基板202の裏面から突出したモータの軸受267を嵌合させることによって、回転多面鏡42の回転中心軸が決定される。また、駆動基板202に設けられた回転規制部220(図3)に回転規制ボス221が嵌合することにより、駆動基板202が位置決めされる。そして、この状態から、ビス269を駆動基板202に設けられた固定用穴203を介して光学箱85の取付座面215に締結し、ビス270を駆動基板202に設けられた固定用穴204を介して光学箱85の取付座面216に締結する。同様に、ビス271を駆動基板202に設けられた固定用穴206を介して光学箱85の取付座面217に締結し、ビス272を駆動基板202に設けられた固定用穴205を介して光学箱85の取付座面218に締結する。これにより、低速用モータを有した偏向装置201は、光学箱85に固定される。
[高速用モータを備えた偏向装置の光学箱への取付け時の課題]
低速用モータを備えた偏向装置201の光学箱85への取り付け方法について説明したが、同じような方法で、高速用モータを備えた偏向装置208を光学箱85に取り付ける際、偏向装置201、208の仕様の違いにより、次のような課題が生じる。すなわち、前述したように、偏向装置201のミラー高さ213は偏向装置208のミラー高さ214よりも大きく、かつ、偏向装置201の駆動基板202の面積は偏向装置208の駆動基板209よりも大きい。そのため、偏向装置208の駆動基板209を光学箱85に取り付けるためには、偏向装置201の駆動基板202が配置されている領域内に、偏向装置201用の取付座面215〜218よりも高さが高い駆動基板209用の取付座面が必要となる。仮に、このような高さを有する駆動基板209用の取付座面を光学箱85に設けてしまうと、逆に偏向装置201の駆動基板202を光学箱85に取り付けることができなくなり、2つの偏向装置201、208に対して、光学箱85を共通化することができない。
この課題に対処するため、偏向装置208の駆動基板209を別部材の取付部に一度固定し、駆動基板209が取り付けられた取付部を光学箱85のいずれかの箇所に締結する方法が考えられる。この場合、偏向装置208を別部材である取付部を仲介させて光学箱85に固定するので、偏向装置208に設置された高速用モータの軸倒れ精度が、一部品介在することにより低下してしまう可能性がある。本実施例では、モータの軸倒れ精度の低下を防止するため、偏向装置208の駆動基板209の光学箱85への固定箇所を偏向装置201の駆動基板202の固定座面よりスパンを広げている点に特徴を有する。以下、高速用モータを備えた偏向装置208の取付部、光学箱85への取り付けについて説明する。
[高速用モータを備えた偏向装置の取付部]
図8(a)は、本実施例で用いられる偏向装置208を取り付ける取付部238を示す斜視図である。図8(a)において、取付部238には、偏向装置208のモータの軸受268と嵌合し、回転多面鏡42の回転中心軸の位置決めをするための位置決め穴229が設けられている。更に、取付部238には、偏向装置208の駆動基板209の裏面と接触し、回転多面鏡42のミラー高さを決める取付座面225、226が配置されている。なお、取付座面225、226は、図4に示した偏向装置208の駆動基板209において、固定用穴210、211にそれぞれ対応している。また、取付部238には駆動基板209の回転方向の規制を行うための回転規制リブ236、237、取付部238の回転を規制するための開口である回転規制部235、光学箱85の取付座面に固定するための固定用穴230、231、232が設けられている。なお、固定用穴233、234は、後述するカバー253(図14参照)を装着する際に使用するビス穴である。
図8(b)は、取付部238に偏向装置208が固定された様子を示す斜視図である。取付部238に偏向装置208の駆動基板209を設置すると、回転規制リブ236、237により駆動基板209の回転方向が規制され、駆動基板209が位置決めされる。この状態で、ビス227を駆動基板209に設けられた固定用穴210を介して取付部238の取付座面225に締結し、ビス228を駆動基板209に設けられた固定用穴211を介して取付部238の取付座面226に締結する。これにより、偏向装置208は取付部238に固定される。このように偏向装置208が取付部238に組み付けられて一体化され、高速用モータを備える高速用偏向ユニット243となる。なお、開口244は、コネクタ212に接続された束線が引き出される束線用の開口である。
[高速用偏向ユニットの構成]
次に、高速用偏向ユニット243の光学箱85への取付方法について説明する。図8に示すように、取付部238には、回転規制部235、ビス穴である固定用穴230、231、232が設けられている。図9は、図8に示す取付部238を光学箱85に当接する側である取付部238の裏面から見たときの取付部238の外観を示す斜視図である。取付部238に設けられた光学箱85の取付座面に固定するための固定用穴230、231、232の裏面の周囲には、座面239、240、241が設けられている。また、取付部238の裏面には、位置決め穴229と同軸で配置されている位置決め軸242が設けられている。更に、取付部238の裏面には、後述する逃げ形状273、274、275(図11参照)、ビス収納形状276、277(図13参照)が設けられている。
[光学箱の偏向装置に対する座面の構成]
上述した高速用偏向ユニット243の対応した光学箱の取付座面の形状について、図を用いて説明する。図10は、高速用偏向ユニット243が取り付けられる前の光学箱85の座面の形状を示す斜視図である。光学箱85には、前述した低速用モータを備えた偏向装置201を固定するために使用する取付座面215〜217のほかに、取付座面223、224が設けられている。高速用偏向ユニット243を光学箱85に固定する(支持する)際には、取付座面223、224と、偏向装置201を固定する際に使用した取付座面216の3つの取付座面(第2の座面)が使用される。ここでは、偏向装置201を固定する際に使用した取付座面215〜218、及び取付座面223、224は、全て光学箱85の底面からの高さは同じ高さである。
高速用偏向ユニット243の光学箱85に対向する裏面に設けられた固定用穴230、231、232の座面239、240、241(図9)は、それぞれ光学箱85の取付座面223、224、216に対応している。高速用偏向ユニット243の位置決めに際しては、位置決め軸242(図9)が光学箱85の位置決め穴219と嵌合し、かつ回転規制部235(図8)が回転規制ボス222と嵌合することにより、高速用偏向ユニット243が位置決めされる。なお、偏向装置201の取付座面215〜218が設けられた斜線部の座面領域266については後述する。
[高速用偏向ユニットの光学箱への取付け]
図11は、高速用偏向ユニット243を光学箱85に取り付けた様子を上方向から見たときの斜視図である。高速用偏向ユニット243を光学箱85に設置した状態で、ビス245を取付部238の固定用穴230を介して光学箱85の取付座面223に締結する。同様に、ビス246を取付部238の固定用穴231を介して光学箱85の取付座面224に締結し、ビス247を取付部238の固定用穴232を介して光学箱85の取付座面216に締結する。これにより、高速用偏向ユニット243は光学箱85に固定される。この際、取付部238は、裏面に設けられた逃げ形状275、274、273(図9)によって、光学箱85に設けられた偏向装置201の取付座面215、217、218には接触していない。その結果、低速用の偏向装置201、高速用偏向ユニット243は、共通の光学箱85に取り付け可能となる。なお、回転規制部235(図8)が回転規制ボス222と嵌合し、高速用偏向ユニット243は位置決めされている。また、高速用偏向装置208のコネクタ212と接続された束線248は、取付部238に設けられた束線用の開口244を通り適宜、所定の電気基板に接続されている。
図12は、高速用偏向ユニット243が光学箱85に設置された様子を示す光走査装置40の斜視図であり、主要な符号のみ記載している。図12において、偏向装置208の駆動基板209に設けられたコネクタ212に接続された束線248は、図8に示す取付部238に設けられた束線用の開口244を通り、適宜、所定の電気基板(不図示)に接続されている。これにより高速用偏向ユニット243の場合でも、低速用の偏向装置201と同様の束線248を使用することができる。
前述したように、偏向装置208が取付部238を介して光学箱85に締結されるため、偏向装置208の軸倒れ精度は低下する可能性がある。そこで、図10に示すように、高速用偏向ユニット243を締結する座面は、次のように配置されている。すなわち、高速用偏向ユニット243を締結する座面のうち、少なくとも1点は、低速用の偏向装置201を支持する取付座面215、216、217、218を接続して得られる座面領域266(図10の斜線部)の外側に配置されている。本実施例では、光学箱85の取付座面216は、高速用偏向ユニット243と低速用の偏向装置201が共通で使用する座面であるため、座面領域266の外側に配置された高速用偏向ユニット243の座面は取付座面223、224である。このように、低速用の偏向装置201の座面領域266の外側に高速用偏向ユニット243の取付座面を配置することで、高速用偏向ユニット243の各取付座面間のスパン(取付座面間の距離)が広がる。スパンが広がったことにより、取付座面間の高さに高低差が生じた場合のモータの軸倒れに対する敏感度を下げることができる。その結果、取付部238を介することによる高速用の偏向装置208の軸倒れ精度の低下を防止することができる。また、高速用偏向ユニット243が取り付けられる各取付座面間のスパンは設計条件で自由に設定することができるので、使用する光学系に求められる軸倒れ精度に応じて、スパンを更に広げてもよい。
なお、本実施例で用いている取付部238は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムなどのダイカスト成形が可能な材質を想定している。これらのダイカスト成形部品は必要に応じて二次加工で精度座面を切削することにより、更に高精度化を図ることができる。今回の取付部238が高速用の偏向装置208の軸倒れ精度に影響する部分は、次のような傾き成分である。すなわち、精度座面(取付座面)239、240、241で形成される面(取付部238が光学箱85に支持される面)に対する精度座面(取付座面)225、226で形成される面(偏向装置208が取付部238に支持される面)の傾き成分である。本実施例では、低速用の偏向装置201が取り付けられる取付座面のスパンに対し、高速用の偏向装置208が取付部238に取り付けられる取付座面225、226の方が短いため、モータの軸倒れに対する敏感度は上がる。ところが、取付部238は二次加工で高精度化を図ることができるため、軸倒れに対する影響を最小限に抑えることが可能である。なお、二次加工による高精度化だけでは満足されない場合には、高速用の偏向装置208の固定用穴210、211のスパンを低速用の偏向装置201の固定用穴のスパンと同程度まで広げてもよい。
[低速用及び高速用の偏向装置の取付座面の位置関係]
続いて、高速用の偏向装置208と低速用の偏向装置201の位置決め時の取付座面の位置関係について、図を用いて説明する。図13は、光学箱85に高速用偏向ユニット243が配置された際に、取付部238を図示しなかったときの偏向装置208の状態を示す仮想的な斜視図である。図8に示したように、高速用の偏向装置208の駆動基板209は、固定用穴210、211を介してビス227、228により、取付部238の取付座面225、226に取り付けられる。図13より、高速用の偏向装置208の駆動基板209が取り付けられた、第3の座面である取付部238の取付座面225、226は、低速用の偏向装置201の取付座面215〜218と重なり合うことなく配置されている。このように互いの取付座面を重複させないことで、偏向装置208の取付座面225、226、更には取付座面225、226の裏面に設けられたビス収納形状276、277(図9)と、低速用の偏向装置201の光学箱85の取付座面が干渉しない。その結果、設計レイアウトの自由度が向上するメリットがある。
[取付部による遮音]
図14は、図12に示す斜視図を図12の図中奥側から手前方向に見たときの高速用偏向ユニット243の周辺を示す斜視図である。図14(a)において、取付部238は、偏向装置208の位置決めのためだけであれば、平板形状でもよい。しかしながら、モータが高速で回転する偏向装置208の回転数によっては、光学箱85にモータの回転による振動が伝播され、大きな騒音や振動による走査線振れを引き起こしてしまう可能性がある。そこで、本実施例では、モータの騒音や振動の影響を低減するため、取付部238は、偏向装置208を密閉する構成を有している。そのため、取付部238は平板形状ではなく、外周部に垂直方向の壁面を具備している。偏向装置208の回転多面鏡42には、光源からの光ビームが入射され、かつ感光ドラム上を走査するために光ビームを反射させることから、取付部238の垂直方向の壁面には密閉可能な透過部材が必要となる。そこで、取付部238は、光源からの光ビームが入射する封止ガラス249、250、回転多面鏡42により偏向された光ビームが出射する封止ガラス251、252を接着により支持することで密閉し、かつ光ビームを透過する機能を果たしている。なお、本実施例は取付部238に設置されるモータは高速用の偏向装置208に設けられるモータに限定するものではない。ただし、取付部238が金属製の強度の高い構造物となることを前提に考えると、モータの振動及び騒音の減衰という観点からも、取付部238には高速用の偏向装置208を支持した方が合理的である。
図14(b)は、図14(a)に示す取付部238の上部にカバー253を設置し、カバー253を取付部238のビス穴234、233にビス254、255で締結した様子を示す斜視図である。これにより、高速用の偏向装置208は、封止ガラス249〜252を備える取付部238とカバー253によって密閉され、これにより、モータにより生じる振動及び騒音を低減させることができる。なお、取付部238とカバー253との当接面には、例えばウレタン製の弾性部材などを挟み込むことで、更に密閉度が高くなる。また、取付部238に設けられている束線用の開口244についても、同様の材質の弾性部材を挟み込むとよい。
以上説明したように、本実施例によれば、仕様の異なる偏向装置を軸倒れ精度を低下させることなく、共通の光学箱に位置決めすることができる。
実施例1では、高速用偏向ユニット243を取り付ける光学箱85の取付座面は、同じ高さに設定されている。実施例2では、高速用偏向ユニット243を取り付ける光学箱85の取付座面の高さが異なる光学箱について説明する。
[偏向ユニットを取り付ける光学箱の取付座面の構成]
図15は、本実施例で用いられる高速用偏向ユニット243が取り付けられる取付座面が設けられた光学箱85の底面を示す斜視図である。図16は、図15に示す取付座面を上方向から見たときの上面図である。図15、図16では、実施例1の図10に示す光学箱85に設けられた取付座面と比べて、取付座面256、257が追加されていることが分かる。そして、本実施例での高速用偏向ユニット243の光学箱85の取付座面(支持座面ともいう)は、取付座面223、256、257の3点である。実施例1の場合と比べて、取付座面256、257を設けることにより、図中X方向の支持スパンが広くなっている。このように、高速用の偏向装置208を取付部238に取り付け、取付部238と後述する座面拡張部258(図17参照)を介して光学箱85に取り付ける(固定する)ことで、必要な軸倒れ精度に応じて支持スパンを延長することができる。
また、図15に示すように、取付座面の高さも実施例1のように同じ高さではなく、取付座面223に対して、取付座面256、257の光学箱85の底面からの高さ(位置)は、一段高くなっている。すなわち本実施例の取付部238は、実施例1のような平板形状である必要がないため、異なる高さの(段差を有する)取付座面に取り付けることが可能となる。このように取付部238を用いることで、光学箱85の精度が出しやすい任意の箇所に高速用偏向ユニット243の支持座面を設けることができ、設計自由度の向上を図ることができる。
図17は、高速用の偏向装置208が取付部238に取り付けられた高速用偏向ユニット243が光学箱85の支持座面である取付座面223、256、257に支持されている様子を示す上面図である。図17では、取付部238に座面拡張部258が具備され、光学箱85の取付座面223にはビス245により、取付座面256にはビス260により、取付座面257にはビス259により締結され、光学箱85に固定されている。取付座面256、257は、取付座面223よりも高い位置に設けられているため、座面拡張部258の裏面(光学箱85に対応する面)は、取付座面216、回転規制ボス221、222に接触していない。
一般的な光走査装置において、回転多面鏡42の軸倒れ量を高精度化したい軸倒れ方向は、結像光学系の光学レンズが配置されている、図中X方向であることが多い。そのため、本実施例では、結像レンズ60a、60d方向、すなわちX軸方向に延長した位置に、取付座面を設けている。これにより、光学箱85による従来の駆動基板の単純支持構成では実現し得なかった、結像レンズ60a、60dの長手方向の延長領域(図17の破線で囲まれた領域)にまで取付座面を拡張することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、仕様の異なる偏向装置を軸倒れ精度を低下させることなく、共通の光学箱に位置決めすることができる。
実施例3では、高速用偏向ユニット243の取付座面に弾性部材を挟み込むことにより、軸倒れ量の調整を行う実施例について説明する。
[偏向ユニットの軸倒れの調整]
図18は、高速用の偏向装置208を取付部238に取り付けた高速用偏向ユニット243を光学箱85に取り付けた様子を示す斜視図である。図18では、実施例1と比べて、取付座面216、224の光学箱85の底部(底面)からの高さを低くしている点と、取付部238の裏面の座面240、241との間にオーリング261、262を挟み込んでいる点が異なる。オーリング261、262を挟み込んでいることにより、座面240と取付座面224、座面241と取付座面216とを締結するビス263、264の締め込み具合を調整することにより、弾性部材であるオーリングの圧縮量を可変させることができる。これにより、高速用偏向ユニット243の軸倒れ量の調整を行うことができる。
また、図18に示す取付部238には、回転多面鏡42の回転により生じる騒音を低減させるためのカバー部材であるカバー253が装着されている。そして、カバー253には、回転多面鏡42の回転中心軸の延長線上に相当する位置に開口部265が設けられ、開口部265にはタップが切られ、ビス等を締結することにより密閉可能な構成となっている。そして、開口部265より、反射式角度センサを用いて、回転多面鏡42の回転軸天面を測定することにより、軸倒れ量を検知することができる。このような構成により、取付部238による軸倒れ量の増加を除去することが可能となる。
以上説明したように、本実施例によれば、仕様の異なる偏向装置を軸倒れ精度を低下させることなく、共通の光学箱に位置決めすることができる。
85 光学箱
201 偏向装置
202、209 駆動基板
215〜218、223、224 座面
238 取付部
243 偏向ユニット
300、301 モータ

Claims (9)

  1. 光源から出射された光ビームを偏向する複数の反射面を有し回転する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを感光体に結像させる結像レンズと前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを感光体に導く反射ミラーとを含む光学部材と、を内部に収容する筐体を有する光走査装置であって、
    第1の回転多面鏡と、前記第1の回転多面鏡を回転駆動する第1のモータと、前記第1の回転多面鏡及び前記第1のモータが固定された第1の基板と、を有する第1の偏向部を、前記筐体に取り付けるために前記筐体の底面に設けられた複数の第1の座面と、
    第2の回転多面鏡と、前記第2の回転多面鏡を回転駆動する前記第1のモータの最大回転数よりも最大回転数が高い第2のモータと、前記第2の回転多面鏡及び前記第2のモータが固定された第2の基板と、前記第2の基板を支持する取付部と、を有する第2の偏向部を、前記筐体に取り付けるために前記筐体の底面に設けられた複数の第2の座面と、
    前記取付部に装着可能で、前記取付部の内部に収容された前記第2の回転多面鏡、前記第2のモータ、及び前記第2の基板をカバーするカバー部材であって、前記第2の回転多面鏡の回転軸線と重なる位置に開口が形成されているカバー部材と、
    を備え、
    前記第2の座面のうちの少なくとも1つの座面は、複数の前記第1の座面を結んで形成される領域の外側に配置されることを特徴とする光走査装置。
  2. 前記取付部は、前記第2の基板を支持するための複数の第3の座面を有し、
    各々の前記第3の座面は、前記第2の偏向部が前記筐体に取り付けられたときに、前記第3の座面の前記筐体の底面の対応する位置が前記第1の座面と重ならないような位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記第1の基板の前記筐体に対向する面から前記第1の回転多面鏡までの高さは、前記第2の基板の前記取付部に対向する面から前記第2の回転多面鏡までの高さよりも高いことを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。
  4. 前記第2の偏向部と各々の前記第2の座面との間に弾性部材を有し、
    前記第2の偏向部と前記第2の座面とを締結するビスにより前記弾性部材の圧縮量を可変とすることにより、前記第2の回転多面鏡の軸倒れ量を調整することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光走査装置。
  5. 複数の前記第2の座面は、前記筐体の底面からの高さが同じであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光走査装置。
  6. 前記第1の座面のうちの1つの座面は、前記第2の座面でもあることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
  7. 複数の前記第2の座面は、前記筐体の底面からの高さが異なる座面を含むことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の光走査装置。
  8. 前記結像レンズは、前記第2の偏向部を介して互いに対向する位置に配置され、
    前記第2の座面の中に、各々の前記結像レンズ長手方向に延長した領域に配置された座面が含まれることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。
  9. 用紙に画像形成する画像形成部と、
    前記感光体と、
    請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光走査装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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