專利名稱:掃描光學(xué)裝置及應(yīng)用該裝置的圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及掃描光學(xué)裝置及應(yīng)用該裝置的圖像形成裝置,特別適用于從光源裝置出射的光束經(jīng)偏轉(zhuǎn)裝置偏轉(zhuǎn)經(jīng)過具有fθ特性的掃描光學(xué)元件對被掃描表面進(jìn)行光掃描而記錄圖像信息的,例如具有電子攝像過程的激光束打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)及多功能打印機(jī)等的圖像形成裝置。
背景技術(shù):
在現(xiàn)有的激光束打印機(jī)等掃描光學(xué)裝置中,相應(yīng)于從光源裝置發(fā)出的圖像信號進(jìn)行光調(diào)制的發(fā)射光束,經(jīng)過由旋轉(zhuǎn)多面鏡構(gòu)成的光偏轉(zhuǎn)器周期性地進(jìn)行偏轉(zhuǎn),由具有fθ特性的掃描光學(xué)元件會聚于感光性的記錄媒體(感光鼓)表面上成為光點(diǎn)形狀,對該記錄媒體表面上進(jìn)行光掃描而進(jìn)行圖像記錄。
圖16為現(xiàn)有的掃描光學(xué)裝置的要部概略圖。在該圖中,從光源裝置91出射的發(fā)散光束由準(zhǔn)直透鏡92變?yōu)榇笾缕叫泄馐驎酃馐煽讖焦怅@93對該光束(光量)整形而入射到只在副掃描方向上具有折射能力的柱面透鏡94。在入射到柱面透鏡94的光束之中在主掃描剖面內(nèi)以原來狀態(tài)出射,在副掃描剖面內(nèi)會聚作為大致為線性像而成像于由旋轉(zhuǎn)多面鏡(多面反射鏡)組成的光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)面(多面反射鏡面)95a近旁。
于是,將在光偏轉(zhuǎn)器95的偏轉(zhuǎn)面95a上反射偏轉(zhuǎn)的光束經(jīng)過具有fθ特性的fθ透鏡系統(tǒng)96(掃描光學(xué)元件)而導(dǎo)光到作為被掃描面98的感光鼓表面上,通過使該光偏轉(zhuǎn)器95在箭頭A方向上轉(zhuǎn)動而對該感光鼓表面98在箭頭B方向(主掃描方向)上進(jìn)行光掃描以記錄圖像信息。
在這種掃描光學(xué)裝置中,為了以光學(xué)方式校正副掃描剖面內(nèi)的光偏轉(zhuǎn)器的表面偏斜,必須使該光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)面近旁和被掃描面為光學(xué)共軛關(guān)系(成像關(guān)系)。
圖17為從偏轉(zhuǎn)面到被掃描面的副掃描方向的要部剖面圖(副掃描剖面圖)。這樣,在偏轉(zhuǎn)面95a和被掃描面98為完全共軛關(guān)系的場合,在掃描光學(xué)元件96的球面像差小,而且偏轉(zhuǎn)面的偏斜量小的條件下,如虛線所示,在具有表面偏斜的偏轉(zhuǎn)面95a上偏轉(zhuǎn)的光束一定返回到光軸上,在被掃描面98上在副掃描方向上沒有位移。
可是,如圖18所示,在偏轉(zhuǎn)面離開轉(zhuǎn)動中心的旋轉(zhuǎn)多面鏡這樣的光偏轉(zhuǎn)器中,由于偏轉(zhuǎn)的視場角使得偏轉(zhuǎn)面前后移動,如果在全視場角中要使副掃描剖面內(nèi)的光束成像于被掃描面上,在全視場角中使偏轉(zhuǎn)面95a和被掃描面98為完全共軛關(guān)系是困難的。另外,在該圖中,對和示于圖16中的要素相同的要素賦予相同的編號,71是柱面透鏡94產(chǎn)生的線性像,81是使光軸上的光束偏轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面,82是使反光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束偏轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面,而83是使光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束偏轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面。
所以,由于在柱面透鏡94產(chǎn)生的線性像71和偏轉(zhuǎn)面一致的像高上成為完全的共軛關(guān)系,不會發(fā)生由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離,但在從線性像71到偏轉(zhuǎn)面的距離大的光軸上的近旁和最外側(cè)的軸外近旁,由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動大。由此表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動成為旋轉(zhuǎn)多面鏡鏡面數(shù)目周期的副掃描方向的間距色斑,在高精度圖像信息記錄上成為問題。
另一方面,近年來提出為了與高速化、高精細(xì)化相對應(yīng)的使從多光束光源發(fā)射的多個光束同時掃描的多光束掃描光學(xué)裝置,在同裝置中,由于原本在多個光束間殘存一定量的間距誤差,由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離對圖像的影響很大的問題現(xiàn)在還存在。
此外,為使彩色機(jī)高速化,還提出了采用4個感光體(感光鼓)分別配置掃描光學(xué)裝置而由激光形成潛影,在分別對應(yīng)的感光體表面上形成Y(黃)、M(紅)、C(青)和Bk(黑)色的各種顏色的原稿的圖像的彩色圖像形成裝置,在同裝置中使用的網(wǎng)點(diǎn)圖形的線數(shù)、屏角是多彩的,在一部分圖形中上述表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離作為莫爾條紋圖出現(xiàn)于圖像上使圖像品質(zhì)顯著劣化的問題現(xiàn)在還存在。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以容易且簡單的方法,在滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能,由偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的高品質(zhì)的圖像記錄中適用的掃描光學(xué)裝置及應(yīng)用該裝置的圖像形成裝置。
本發(fā)明的第一方面的掃描光學(xué)裝置,包括將從光源裝置出射的光束的狀態(tài)變換為另一狀態(tài)的第一光學(xué)元件;將來自該第一光學(xué)元件的光束變換為在主掃描方向上的縱向線性像的第二光學(xué)元件;使來自該第二光學(xué)元件的光束偏轉(zhuǎn)掃描的偏轉(zhuǎn)元件;以及使來自該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面上成像為光點(diǎn)形狀的掃描光學(xué)元件;且在副掃描剖面內(nèi)該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面和該被掃描面大致共軛,其特征在于在該偏轉(zhuǎn)光束中,光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒仍摫粧呙杳娓拷撈D(zhuǎn)元件側(cè)。
本發(fā)明的第二方面是,第一方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于在上述偏轉(zhuǎn)光束中上述光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒壬鲜霰粧呙杳娓拷鲜龇雌D(zhuǎn)元件側(cè)。
本發(fā)明的第三方面的掃描光學(xué)裝置,包括將從光源裝置出射的光束的狀態(tài)變換為另一狀態(tài)的第一光學(xué)元件;將來自該第一光學(xué)元件的光束變換為在主掃描方向上的縱向線性像的第二光學(xué)元件;使來自該第二光學(xué)元件的光束偏轉(zhuǎn)掃描的偏轉(zhuǎn)元件;以及使來自該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面上成像為光點(diǎn)形狀的掃描光學(xué)元件;且在副掃描剖面內(nèi)該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面和該被掃描面大致共軛,其特征在于在該偏轉(zhuǎn)光束中,該光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒壬鲜霰粧呙杳娓拷鲜龇雌D(zhuǎn)元件側(cè)。
本發(fā)明的第四方面是,在如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于在上述掃描光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,滿足條件
1≤|βs|≤3.5。
本發(fā)明的第五方面是,在如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于在從上述被掃描面到光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢玫木嚯x為dS0、從上述光軸上的光束的偏轉(zhuǎn)點(diǎn)到上述第二光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的波面內(nèi)的成像位置的距離為HS0、上述掃描光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,滿足條件HS0×βs2≤dS0<0.1HS0×βs2本發(fā)明的第六方面是,在如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于上述光源裝置具有單一發(fā)光點(diǎn)。
本發(fā)明的第七方面是,在如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于上述光源裝置具有多個發(fā)光點(diǎn)。
本發(fā)明的第八方面是,在如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置中,其特征在于上述掃描光學(xué)元件是由單一光學(xué)元件或多個光學(xué)元件組成的。
本發(fā)明的第九方面的圖像形成裝置,其特征在于包括如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置;配置于上述被掃描面上的感光體;將在上述掃描光學(xué)裝置中利用掃描光束在上述感光體上形成的靜電潛影作為墨粉像進(jìn)行顯影的顯影器;將上述顯影的墨粉像轉(zhuǎn)寫到被轉(zhuǎn)寫材料上的轉(zhuǎn)寫器;以及將轉(zhuǎn)寫的墨粉像定影于轉(zhuǎn)寫材料上的定影器。
本發(fā)明的第十方面的圖像形成裝置,其特征在于包括如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置;以及將從外部機(jī)器輸入的代碼數(shù)據(jù)變換為圖像信號輸入到上述掃描光學(xué)裝置的打印機(jī)控制器。
本發(fā)明的第十一方面的圖像形成裝置,其特征在于包括由如第一方面或第三方面中記載的掃描光學(xué)裝置組成的多個掃描光學(xué)裝置;以及配置于各個掃描光學(xué)裝置的被掃描面上、形成相互不同顏色的圖像的多個載像體。
本發(fā)明的第十二方面是,在如第十一方面中記載的圖像形成裝置中,其特征在于包括將從外部機(jī)器輸入的色信號變換為不同色的圖像數(shù)據(jù)輸入到各個掃描光學(xué)裝置的打印機(jī)控制器。
圖1為本發(fā)明的實(shí)施方案1的主掃描方向的要部剖面圖。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施方案1的副掃描方向的要部剖面圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施方案1的旋轉(zhuǎn)多面鏡近旁的擴(kuò)大圖。
圖4為示出本發(fā)明的實(shí)施方案1的像面位置、由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置的示圖。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施方案1的光軸上的副掃描方向的示意要部剖面圖。
圖6為示出比較例的像面位置、由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置的示圖。
圖7A及7B為本發(fā)明的實(shí)施方案2的掃描光學(xué)元件的副掃描方向的示意要部剖面圖,圖7A示出光軸上光束、圖7B示出最外側(cè)的軸外光束。
圖8為示出本發(fā)明的實(shí)施方案2的像面位置、由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置的示圖。
圖9為本發(fā)明的實(shí)施方案3的主掃描方向的要部剖面圖。
圖10為本發(fā)明的實(shí)施方案3的副掃描方向的要部剖面圖。
圖11為示出本發(fā)明的實(shí)施方案3的像面位置、由表面偏斜產(chǎn)生的照射位置的示圖。
圖12為示出使用本發(fā)明的掃描光學(xué)裝置的圖像形成裝置(電子攝影打印機(jī))的構(gòu)成例的副掃描方向的要部剖面圖。
圖13為本發(fā)明的實(shí)施方案的彩色圖像形成裝置的要部概略圖。
圖14為本發(fā)明的實(shí)施方案的彩色圖像形成裝置的要部概略圖。
圖15為本發(fā)明的實(shí)施方案的彩色圖像形成裝置的要部概略圖。
圖16為現(xiàn)有的掃描光學(xué)裝置的要部概略圖。
圖17為示出表面偏斜校正的原理的示圖。
圖18為現(xiàn)有的掃描光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡的近旁的擴(kuò)大圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的掃描光學(xué)裝置(多光束掃描光學(xué)裝置)的實(shí)施方案1的主掃描方向的要部剖面圖(主掃描剖面圖),圖2為圖1的副掃描方向的要部剖面圖(副掃描剖面圖)。
另外,在本說明書中,將利用偏轉(zhuǎn)元件5使光束反射偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)掃描)的方向定義為主掃描方向,而將與掃描光學(xué)元件6的光軸及主掃描方向正交的方向定義為副掃描方向。
圖中,1是光源裝置,由具有多個(在本實(shí)施方案中為兩個)發(fā)光點(diǎn)1a、1b的多光束半導(dǎo)體激光器(多光束光源)組成。
在圖1中,在兩個發(fā)光點(diǎn)1a、1b之中,為了說明方便起見,只記載必需的發(fā)光點(diǎn)1a。
3是孔徑光闌,限制從光源裝置1出射的兩個光束(光量)。2是作為第一光學(xué)元件的準(zhǔn)直透鏡,將由孔徑光闌3限制的兩個光束變換為大致平行的光束(或是發(fā)散光束或是會聚光束)。4是作為第二光學(xué)元件的柱面透鏡,只在副掃描方向上具有規(guī)定的折射能力,通過準(zhǔn)直透鏡2的兩個光束在副掃描剖面內(nèi)成像于后述的偏轉(zhuǎn)元件5的偏轉(zhuǎn)面(旋轉(zhuǎn)多面鏡表面)5a成為大致的線性像。
另外,孔徑光闌3、準(zhǔn)直透鏡2、柱面透鏡4等各要素構(gòu)成入射光學(xué)系統(tǒng)9的一個要素。
5是由作為偏轉(zhuǎn)元件的例如旋轉(zhuǎn)多面鏡組成的光偏轉(zhuǎn)器,藉助電動機(jī)等驅(qū)動裝置(圖中未示出)在圖中箭頭A方向上以一定的速度轉(zhuǎn)動。
6是具有fθ特性的掃描光學(xué)元件,在旋轉(zhuǎn)多面鏡的轉(zhuǎn)動軸和被掃描面的中點(diǎn)靠近旋轉(zhuǎn)多面鏡5一側(cè)有一個塑料復(fù)曲面透鏡(折射元件)61,在靠近被掃描面一側(cè)有一個復(fù)合光學(xué)元件(衍射元件)62。復(fù)合光學(xué)元件62是由入射側(cè)的面只在主掃描方向具有放大率的非球面(副掃描方向是平面)和出射側(cè)在平面上附加衍射光柵的面構(gòu)成的。此處光柵的形狀,例如,可以使用經(jīng)表面切削的鋸齒狀的衍射光柵組成的菲涅耳狀光柵形狀以及經(jīng)光刻生成的階梯狀衍射光柵形狀等。另外,在本實(shí)施方案中,復(fù)合光學(xué)元件62是利用注射模塑成形制作的塑料制品,但在玻璃基板上制作復(fù)制衍射光柵也可得到同等的效果。這些光學(xué)元件61、62在主掃描方向和副掃描方向都具有不同的放大率,在來自旋轉(zhuǎn)多面鏡5的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面8上成像為光點(diǎn)狀的同時,對該旋轉(zhuǎn)多面鏡5的偏轉(zhuǎn)面的偏斜進(jìn)行校正。此處,偏轉(zhuǎn)面5a和被掃描面8大致為共軛面。
不過,光學(xué)元件61也可以由玻璃制作。
8是作為被掃描面的感光鼓表面。
在本實(shí)施方案中,相應(yīng)于圖像信息,從多光束半導(dǎo)體激光器發(fā)出的經(jīng)過光調(diào)制出射的兩個發(fā)散光束(在該圖中只示出一個光束)由孔徑光闌3對其進(jìn)行限制(限制光束的光量),由準(zhǔn)直透鏡2變換為大致平行的光束,由孔徑光闌3對該光束進(jìn)行限制(限制光束的光量)而入射到柱面透鏡4。在入射到柱面透鏡4的兩個大致平行的光束中,在主掃描剖面中以原來的狀態(tài)射出。并且,在副掃描剖面內(nèi),會聚而在光偏轉(zhuǎn)器(旋轉(zhuǎn)多面鏡)5的偏轉(zhuǎn)面5a上作為大致的線性像(在主掃描方向上縱向的線性像)成像。于是,由光偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a偏轉(zhuǎn)的兩根光束經(jīng)過塑料復(fù)曲面透鏡61和復(fù)合光學(xué)元件62以光點(diǎn)狀成像于感光鼓表面8上,通過使該光偏轉(zhuǎn)器5在箭頭A方向上轉(zhuǎn)動,對該感光鼓表面8在箭頭B方向(主掃描方向)上進(jìn)行等速度光掃描。由此,在作為記錄媒體的感光鼓表面8上進(jìn)行圖像記錄。
本發(fā)明的折射面的面形狀以以下的形狀表現(xiàn)式表示。
在以各透鏡面和光軸的交點(diǎn)為原點(diǎn),以光軸方向?yàn)閤軸,以在主掃描剖面內(nèi)和光軸正交的軸為y軸,以在副掃描剖面內(nèi)和光軸正交的軸為z軸時,與主掃描方向?qū)?yīng)的母線方向?yàn)閇式1]x=Y2/R1+(1-(1+K)(Y/R2))1/2+B4Y4+B6Y6+B8Y8+B10Y10]]>
(其中R是曲率半徑,K、B4、B6、B8、B10是非球面系數(shù))。
與副掃描方向(和包含光軸的主掃描方向正交的方向)相對應(yīng)的子線方向?yàn)閇式2]S=Z2/r′1+(1-(Z/r′)2)1/2]]>此處,r'=r0(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)(其中r0是光軸上的子線曲率半徑,D2、D4、D6、D8、D10是系數(shù))。
另外,光軸外的子線曲率半徑r'定義在包含和各個位置的母線的法線的主掃描面垂直的面內(nèi)。
本發(fā)明的衍射面的形狀以下列相位表現(xiàn)式表示,其中以主掃描方向達(dá)到10次,副掃描方向?yàn)榕c主掃描方向的位置不同的2次的相位函數(shù)表示。
φ=mλ=b2Y2+b4Y4+b6Y6+b8Y8+b10Y10+(d0+d1Y+d2Y2+d3Y3+D4Y4)Z2(其中m是衍射級在實(shí)施方案1、2、3中使用+1級衍射光)。
另外,形狀表現(xiàn)式、相位表現(xiàn)式都是以達(dá)到特定的冪次的函數(shù)的多項(xiàng)式表示,冪次大一些小一些都沒什么關(guān)系。
圖3為本實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)多面鏡5近旁的擴(kuò)大圖,示出伴隨旋轉(zhuǎn)多面鏡5的轉(zhuǎn)動動作的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的運(yùn)動。在該圖中,旋轉(zhuǎn)多面鏡表面81是朝向掃描光學(xué)元件6的光軸的光束的鏡面,旋轉(zhuǎn)多面鏡表面82、83分別是朝向最外側(cè)的軸外的光束的鏡面,示出了對于不同的光束偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)(反射)點(diǎn)不同的情況。并且,柱面透鏡4產(chǎn)生的線性像71位于鏡面81和鏡面83之間的位置,在副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的面(以下稱其為最佳像面)在被掃描面上的場合,鏡像和鏡面重合時,在偏轉(zhuǎn)的像高中鏡面和被掃描面為完全共軛關(guān)系。
表1中示出本實(shí)施方案的掃描光學(xué)裝置諸數(shù)值。
圖4為示出本實(shí)施方案的像面位置(主掃描及副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲)、旋轉(zhuǎn)多面鏡表面偏斜時的照射位置的示圖。另外,同圖的像面位置示出的不是近軸成像點(diǎn)而是波面像差最小的成像點(diǎn),此成像點(diǎn)是和以最佳光點(diǎn)直徑的1.2倍的限制電平定義深度時的深度中心大致一致的點(diǎn)。
在本實(shí)施方案中,如同圖所示,使光軸(掃描光學(xué)元件6的光軸)上或其近旁的光束(以下稱其為“光軸上的光束”)的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置(成像點(diǎn))位于比被掃描面8更靠近光偏轉(zhuǎn)器側(cè)5(像面位置為負(fù))。
圖5為本實(shí)施方案的光軸上的副掃描方向的示意要部剖面圖,實(shí)線表示實(shí)際的光束,而虛線表示旋轉(zhuǎn)多面鏡表面產(chǎn)生的共軛關(guān)系。在該圖中示出,通過不將副掃描剖面內(nèi)的波面像差成為最小的位置置于被掃描面上,而是置于較被掃描面更靠近光偏轉(zhuǎn)器側(cè),使朝向光軸上的光束偏轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面81和被掃描面8的關(guān)系接近完全的共軛關(guān)系。
在圖6中作為參照例示出將副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢弥糜诒粧呙杳嫔系囊话阍O(shè)計例的像面位置(主掃描及副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲)、旋轉(zhuǎn)多面鏡表面偏斜時的照射位置的示圖。通過比較同圖及上述圖4,可知本實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的偏斜校正效果大,就是說,表面偏斜時的照射位置變動小。
在本實(shí)施方案中,設(shè)掃描光學(xué)元件6的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,滿足條件1≤|βs|≤3.5另外,在本實(shí)施方案中,在設(shè)從上述被掃描面8到光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢玫木嚯x為dS0,從上述光軸上的光束的偏轉(zhuǎn)點(diǎn)(旋轉(zhuǎn)多面鏡表面81的位置)到柱面透鏡4的副掃描剖面內(nèi)的波面內(nèi)的成像位置71的距離為HS0,上述掃描光學(xué)元件6的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,各要素滿足下式HS0×βs2≤dS0<0.1HS0×βs2....(1)
通過設(shè)定距離dS0使上述條件式(1)滿足,可以在將由于散焦產(chǎn)生的成像性能劣化抑制到最小限度的同時,提高旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的偏斜校正效果。
如果越過上述條件式(1)的上限值,副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲惡化而結(jié)果不良。并且,如越過上述條件式(1)的下限值,旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的偏斜校正的改善效果低下而結(jié)果不良。
在本實(shí)施方案中,由于βs=-2.76、灰度級數(shù)值0=-0.62,-4.72≤dS0<-0.47通過設(shè)定dS0=-0.91mm可使上述條件式(1)滿足。
在本實(shí)施方案中,更好是將上述條件式(1)的數(shù)值范圍按著如下方式設(shè)定。
HS0×βs2≤dS0<0.15HS0×βs2....(1a)以上,在本實(shí)施方案中,在表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動影響大的掃描光學(xué)裝置中,可以提供在以容易而簡單的方法滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能、偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的適用于高品質(zhì)的圖像記錄的裝置。
另外,在本實(shí)施方案中,光源裝置是由具有兩個發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成的,但不限于此,例如,由單一的單光束光源或由具有三個以上的發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成,本發(fā)明也可獲得與上述實(shí)施方案1同樣的效果。
另外,在本實(shí)施方案中,也可以不使用準(zhǔn)直透鏡2及柱面透鏡4等而直接將發(fā)自光源裝置1的光束導(dǎo)向光偏轉(zhuǎn)器5。
(實(shí)施方案2)圖7A及7B分別為本發(fā)明的主要部分的掃描光學(xué)裝置的實(shí)施方案2的副掃描方向的示意要部剖面圖。在該圖中,與圖3示出的要素相同的要素賦予同一符號。
在本實(shí)施方案中,與上述實(shí)施方案1不同之處是,入射到掃描光學(xué)元件6的光束中的光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束(以下稱其為“最外側(cè)軸外光束”)(在旋轉(zhuǎn)多面鏡表面83上反射的光束)的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置,比被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè),其他的構(gòu)成及光學(xué)作用與實(shí)施方案1大致相同,由此而得到同樣的效果。
就是說,在該圖中,圖7A示出光軸上光束、圖7B示出最外側(cè)的軸外光束,與上述實(shí)施方案1一樣,通過使光軸上光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置(成像點(diǎn))較被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè)(像面位置為負(fù)),可提高光軸上的表面偏斜校正效果。
在本實(shí)施方案中,還有,通過使最外側(cè)軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置較被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè),可以在最外側(cè)軸外光束中使旋轉(zhuǎn)多面鏡表面83和被掃描面8的關(guān)系更接近完全的共軛關(guān)系。由此不僅是光軸上光束,而且最外側(cè)軸外光束近旁的表面偏斜校正效果也可以得到提高。
表2中示出本實(shí)施方案的掃描光學(xué)裝置諸數(shù)值。
圖8為示出本實(shí)施方案的像面位置(主掃描及副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲)、旋轉(zhuǎn)多面鏡表面偏斜時的照射位置的示圖。通過比較同圖及上述圖6所示的參照例的結(jié)果,可知對光軸上、最外側(cè)軸外,本實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的偏斜校正效果都大,就是說,表面偏斜時的照射位置變動小。
不過,圖8的橫軸(像高)的“-”(負(fù))側(cè)是光源裝置1側(cè)。
另外,在本實(shí)施方案中,反光源裝置1側(cè)的最外側(cè)軸外光束(旋轉(zhuǎn)多面鏡表面82反射的光束)的副掃描剖面內(nèi)的球面像差最小的位置置于較被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè),因而可得到與上述實(shí)施方案1同樣的效果。
以上,在本實(shí)施方案中,在表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動影響大的掃描光學(xué)裝置中,可以提供在以容易且簡易的方法滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能、偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的適用于高品質(zhì)的圖像記錄的掃描光學(xué)裝置。
另外,在本實(shí)施方案中,光源裝置是由具有兩個發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成的,但不限于此,例如,由單一的單光束光源或由具有三個以上的發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成,本發(fā)明也可獲得與上述實(shí)施方案2同樣的效果。
另外,在本實(shí)施方案中條件式(1)、(1a)也滿足。
(實(shí)施方案3)圖9為本發(fā)明的主要部分的掃描光學(xué)裝置的實(shí)施方案3的副掃描方向的示意要部剖面圖(主掃描剖面圖),圖10為圖9的副掃描方向的要部剖面圖(副掃描剖面圖)。在圖9、圖10中,與圖2示出的要素相同的要素賦予同一符號。
在本實(shí)施方案中,與上述實(shí)施方案1不同之處是,掃描光學(xué)元件16是使用單一的光學(xué)元件(單片透鏡)63這一點(diǎn)、和入射到掃描光學(xué)元件16的光束中的光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置比被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè)這一點(diǎn),其他的構(gòu)成及光學(xué)作用與實(shí)施方案1大致相同,由此而得到同樣的效果。
就是說,在圖9、圖10中,16是掃描光學(xué)元件,由單片透鏡63構(gòu)成。
在本實(shí)施方案中,也與上述實(shí)施方案1一樣,通過使光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置(成像點(diǎn))較被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè)(像面位置為負(fù)),可提高光軸上的表面偏斜校正效果。另外,通過使最外側(cè)軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置較被掃描面8更靠近反光偏轉(zhuǎn)器5側(cè),可以在最外側(cè)軸外光束中使旋轉(zhuǎn)多面鏡表面5a和被掃描面8的關(guān)系更接近完全的共軛關(guān)系。由此不僅是光軸上光束,而且最外側(cè)軸外光束近旁的表面偏斜校正效果也可以得到提高。
表3中示出本實(shí)施方案的掃描光學(xué)裝置諸數(shù)值。
圖11為示出本實(shí)施方案的像面位置(主掃描及副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲)、旋轉(zhuǎn)多面鏡表面偏斜時的照射位置的示圖。通過比較同圖及上述圖6所示的參照例的結(jié)果,可知對光軸上、最外側(cè)軸外,本實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)多面鏡表面的偏斜校正效果都大,就是說,表面偏斜時的照射位置變動小。
不過,圖11的橫軸(像高)的+(正)側(cè)是光源裝置1側(cè)。
以上,在本實(shí)施方案中,在表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動影響大的掃描光學(xué)裝置中,可以提供在以容易且簡易的方法滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能、偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的適用于高品質(zhì)的圖像記錄的掃描光學(xué)裝置。
另外,在本實(shí)施方案中,通過由單片透鏡構(gòu)成掃描光學(xué)元件可以提供構(gòu)成更簡易的掃描光學(xué)裝置。
另外,在本實(shí)施方案中,光源裝置是由具有兩個發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成的,但不限于此,例如,由單一的單光束光源或由具有三個以上的發(fā)光點(diǎn)的多光束光源構(gòu)成,本發(fā)明也可獲得與上述實(shí)施方案2同樣的效果。
另外,在本實(shí)施方案中條件式(1)、(2)也滿足。
另外,在本實(shí)施方案中,掃描光學(xué)元件是由兩個折射元件和衍射元件或單一的折射元件(單片透鏡)構(gòu)成的,但不限于此,掃描光學(xué)元件也可由兩個以上的折射元件構(gòu)成,或者是也可以由包含三個折射元件和衍射元件的光學(xué)元件構(gòu)成。
圖12為示出使用上述實(shí)施方案1、2或3的掃描光學(xué)裝置的圖像形成裝置(電子攝影打印機(jī))的實(shí)施方案的副掃描剖面內(nèi)的要部剖面圖。在圖12中,符號104表示圖像形成裝置。對此圖像形成裝置104輸入來自個人計算機(jī)等外部機(jī)器117的代碼數(shù)據(jù)Dc。此代碼數(shù)據(jù)Dc,由裝置內(nèi)的打印機(jī)控制器變換為圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))Di。此圖像數(shù)據(jù)Di,輸入到具有各實(shí)施方案1、2、3中示出的構(gòu)成的光掃描單元100。于是,從此光掃描單元(掃描光學(xué)裝置)100,射出相應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制的多個光束103,利用此多個光束103對感光鼓101的感光面在主掃描方向上進(jìn)行掃描。
作為靜電潛影載體(感光體)的感光鼓101,由電動機(jī)115按順時針方向轉(zhuǎn)動。于是,隨著此轉(zhuǎn)動,感光鼓101的感光面相對光束103在和主掃描方向正交的副掃描方向上移動。在感光鼓101的上方,設(shè)置有表面對接的可使感光鼓101的表面一樣帶電的帶電輥102。于是,對由帶電輥102使其帶電的感光鼓101的表面,利用上述光掃描單元100掃描的多個光束103進(jìn)行照射。
正如前面所說明的,多個光束103根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di進(jìn)行調(diào)制,利用此多個光束103進(jìn)行照射使得在感光鼓101的表面上形成靜電潛影。此靜電潛影,由配設(shè)于比上述光束103的照射位置更靠近感光鼓101的轉(zhuǎn)動剖面內(nèi)的下游側(cè)且與感光鼓101相接觸的顯影器107顯影為墨粉像。
由顯影器107顯影而成的墨粉像,由配設(shè)于感光鼓101的下方與感光鼓101相對的轉(zhuǎn)寫輥(轉(zhuǎn)寫器)108轉(zhuǎn)寫到作為被轉(zhuǎn)寫材料的紙張112上。紙張112,存放于感光鼓101前方(圖12中的右側(cè))的供紙盒109內(nèi),用手動方式供紙也可以。在供紙盒109的端部,配設(shè)有供紙輥110,將供紙盒109內(nèi)的紙張112送入輸紙通路。
如上所述,轉(zhuǎn)寫有未定影的墨粉像的紙張112再傳送到感光鼓101后方(圖12中的左側(cè))的定影器。定影器的構(gòu)成包括內(nèi)部有定影加熱器(圖中未示出)的定影輥113和配設(shè)成為壓接于此定影輥113上的加壓輥114,通過在對轉(zhuǎn)寫單元傳送來的紙張112由定影輥113和加壓輥114的壓接部加壓的同時進(jìn)行加熱可使紙張112上的未定影的墨粉像定影。并且,在定影輥113的后方配設(shè)有排紙116,用來將定影后的紙張112送出到圖像形成裝置之外。
在圖12中未示出,打印機(jī)控制器111,不僅進(jìn)行先前說明的數(shù)據(jù)變換,還對以電動機(jī)115開始的圖像形成裝置內(nèi)的各部分及光掃描單元100內(nèi)的旋轉(zhuǎn)多面鏡電動機(jī)等進(jìn)行控制。
圖13為本發(fā)明的實(shí)施方案的彩色圖像形成裝置的要部概略圖。本實(shí)施方案,是4個掃描光學(xué)裝置(多光束光掃描裝置)并置,各個裝置并行地在作為載像體的感光鼓表面上記錄圖像信息的串列型的彩色圖像成形裝置。在圖13中,60是彩色圖像成形裝置,11、12、13、14是具有各個實(shí)施方案1、2或3所示的任何構(gòu)成的掃描光學(xué)裝置,21、22、23、24是作為各個載像體的感光鼓,31、32、33、34是各個顯影器,而51是傳送帶。
在圖13中,對彩色圖像形成裝置60輸入來自個人計算機(jī)等外部機(jī)器52的R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的各色信號。這些色信號,由裝置內(nèi)的打印機(jī)控制器53變換為C(青)、M(紅)、Y(黃)、和Bk(黑)色的各圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))。這些圖像數(shù)據(jù),分別輸入到各個掃描光學(xué)裝置11、12、13、14。于是,相應(yīng)于各圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的多個光束41、42、43、44從這些掃描光學(xué)裝置中出射,由這些多個光束對感光鼓21、22、23、24的感光面在主掃描方向上進(jìn)行掃描。
本實(shí)施方案的圖像形成裝置是將4個掃描光學(xué)裝置(11、12、13、14)并置,每個分別對應(yīng)于C(青)、M(紅)、Y(黃)、和Bk(黑)各色,分別平行地在感光鼓21、22、23、24上記錄圖像信號(圖像信息),高速打印彩色圖像的裝置。
本實(shí)施方案的彩色圖像形成裝置,如上所述,是由4個掃描光學(xué)裝置11、12、13、14利用根據(jù)各個圖像數(shù)據(jù)的多個光束在各個對應(yīng)的感光鼓21、22、23、24表面上形成各色潛影。之后,對記錄材料進(jìn)行多重轉(zhuǎn)寫而形成一個全色圖像。
作為上述外部機(jī)器52,也可以使用例如具備CCD傳感器的彩色圖像讀取裝置。在此場合,此彩色圖像讀取裝置和彩色圖像形成裝置60構(gòu)成彩色數(shù)字復(fù)印機(jī)。
在這種彩色圖像形成裝置中使用的網(wǎng)點(diǎn)圖形的線數(shù)、屏角是多采的,在一部分圖形中表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離作為莫爾條紋圖出現(xiàn)于圖像上使圖像品質(zhì)顯著劣化。所以,通過和本實(shí)施方案的掃描光學(xué)裝置配合可以得到莫爾條紋圖少的高品質(zhì)圖像。
以上,在本實(shí)施方案中,在表面偏斜產(chǎn)生的照射位置變動影響大的串列型的彩色圖像成形裝置中,可以提供在以容易且簡易的方法滿足掃描光學(xué)裝置的副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能、偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的適用于高品質(zhì)的圖像記錄的裝置。
另外,在本實(shí)施方案中,不限于上述圖13所示的串列型的彩色圖像形成裝置,例如,如圖14所示,也可以利用具有各實(shí)施方案示出的任何一種構(gòu)成的掃描光學(xué)裝置,以獨(dú)立的兩個光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的多個光束形成畫像,或者也可以,如圖15所示,在副掃描剖面內(nèi)由兩段構(gòu)成光偏轉(zhuǎn)器,利用具有各實(shí)施方案示出的任何一種構(gòu)成的掃描光學(xué)裝置,使用以各個光偏轉(zhuǎn)器5A、5B偏轉(zhuǎn)的多個光束形成圖像。
就是說,圖14為彩色圖像形成裝置的要部概略圖,使用以兩個光偏轉(zhuǎn)器5、5偏轉(zhuǎn)的多個光束形成全色圖像。在該圖中,由旋轉(zhuǎn)多面鏡(光偏轉(zhuǎn)器)5、5反射偏轉(zhuǎn)并通過第一掃描透鏡61a、61b、61c、61d之后的4個光束由折返鏡73a、73b、73c、73d分別在圖面上、下彎曲90°,經(jīng)過第二掃描透鏡62a、62b、62c、62d導(dǎo)入到對應(yīng)的感光鼓8a、8b、8c、8d表面。由此而形成全色圖像。
圖15為另一彩色圖像形成裝置的要部概略圖,使用以各個光偏轉(zhuǎn)器5、5偏轉(zhuǎn)的多個光束形成全色圖像。在該圖中,在圖面上,以上段的光偏轉(zhuǎn)器5A反射偏轉(zhuǎn)(掃描)的光束通過第一掃描透鏡61c、61d之后由3個折返鏡73c、74c、75c·73d、74d、75d使光路彎曲后分別導(dǎo)入到對應(yīng)的感光鼓8c、8d。以下段的光偏轉(zhuǎn)器5B反射偏轉(zhuǎn)(掃描)的光束通過掃描透鏡61a、61b之后由1個折返鏡73a、73b使光路彎曲后分別導(dǎo)入到對應(yīng)的感光鼓8a、8b。由此而形成全色圖像。
根據(jù)本發(fā)明,如前所述,通過將光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差最小的位置設(shè)定為較被掃描面更靠近偏轉(zhuǎn)元件側(cè),可以實(shí)現(xiàn)以容易且簡單的方法滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時提高表面偏斜校正功能、偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的、適用于高品質(zhì)的圖像記錄的掃描光學(xué)裝置。
權(quán)利要求
1.一種掃描光學(xué)裝置,包括將從光源裝置出射的光束的狀態(tài)變換為另一狀態(tài)的第一光學(xué)元件;將來自該第一光學(xué)元件的光束變換為在主掃描方向上的縱向線性像的第二光學(xué)元件;使來自該第二光學(xué)元件的光束偏轉(zhuǎn)掃描的偏轉(zhuǎn)元件;以及使來自該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面上成像為光點(diǎn)形狀的掃描光學(xué)元件;且在副掃描剖面內(nèi)該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面和該被掃描面大致共軛;其特征在于在該偏轉(zhuǎn)光束中,光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒仍摫粧呙杳娓拷撈D(zhuǎn)元件側(cè)。
2.如權(quán)利要求1記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于在上述偏轉(zhuǎn)光束中,上述光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒壬鲜霰粧呙杳娓拷鲜龇雌D(zhuǎn)元件側(cè)。
3.一種掃描光學(xué)裝置,包括將從光源裝置出射的光束的狀態(tài)變換為另一狀態(tài)的第一光學(xué)元件;將來自該第一光學(xué)元件的光束變換為在主掃描方向上的縱向線性像的第二光學(xué)元件;使來自該第二光學(xué)元件的光束偏轉(zhuǎn)掃描的偏轉(zhuǎn)元件;以及使來自該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面上成像為光點(diǎn)形狀的掃描光學(xué)元件;且在副掃描剖面內(nèi)該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面和該被掃描面大致共軛;其特征在于在該偏轉(zhuǎn)光束中,該光源裝置側(cè)的最外側(cè)的軸外光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒壬鲜霰粧呙杳娓拷雌D(zhuǎn)元件側(cè)。
4.如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于上述掃描光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,滿足條件1≤|βs|≤3.5。
5.如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于從上述被掃描面到光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢玫木嚯x為dS0、從上述光軸上的光束的偏轉(zhuǎn)點(diǎn)到上述第二光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的波面內(nèi)的成像位置的距離為HS0、上述掃描光學(xué)元件的副掃描剖面內(nèi)的橫倍率為βs時,滿足條件HS0×βs2≤dS0<0.1HS0×βs2。
6.如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于上述光源裝置具有單一發(fā)光點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于上述光源裝置具有多個發(fā)光點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置,其特征在于上述掃描光學(xué)元件是由單一光學(xué)元件或多個光學(xué)元件組成的。
9.一種圖像形成裝置,其特征在于包括如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置;配置于上述被掃描面上的感光體;將在上述掃描光學(xué)裝置中利用掃描光束在上述感光體上形成的靜電潛影作為墨粉像進(jìn)行顯影的顯影器;將上述顯影的墨粉像轉(zhuǎn)寫到被轉(zhuǎn)寫材料上的轉(zhuǎn)寫器;以及將轉(zhuǎn)寫的墨粉像定影于轉(zhuǎn)寫材料上的定影器。
10.一種圖像形成裝置,其特征在于包括如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置;以及將從外部機(jī)器輸入的代碼數(shù)據(jù)變換為圖像信號輸入到上述掃描光學(xué)裝置的打印機(jī)控制器。
11.一種圖像形成裝置,其特征在于包括如權(quán)利要求1或3記載的掃描光學(xué)裝置組成的多個掃描光學(xué)裝置;以及配置于各個掃描光學(xué)裝置的被掃描面上、形成相互不同顏色的圖像的多個載像體。
12.如權(quán)利要求11中記載的圖像形成裝置,其特征在于包括將從外部機(jī)器輸入的色信號變換為不同色的圖像數(shù)據(jù),輸入到各個掃描光學(xué)裝置的打印機(jī)控制器。
全文摘要
提供一種掃描光學(xué)裝置及應(yīng)用該裝置的圖像形成裝置,可以以容易且簡單的方法在滿足副掃描剖面內(nèi)的像面彎曲的同時,提高表面偏斜校正功能,由偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面的表面偏斜產(chǎn)生的照射位置偏離小的高品質(zhì)的圖像記錄中適用。其中包括將從光源裝置(1)出射的光束的狀態(tài)變換為另一狀態(tài)的第一光學(xué)元件(2);將來自該第一光學(xué)元件(2)的光束變換為在主掃描方向上的縱向線性像的第二光學(xué)元件(4);使來自該第二光學(xué)元件(4)的光束偏轉(zhuǎn)掃描的偏轉(zhuǎn)元件(5);以及使來自該偏轉(zhuǎn)元件(5)的偏轉(zhuǎn)光束在被掃描面上成像為光點(diǎn)形狀的掃描光學(xué)元件(6);且在副掃描剖面內(nèi)該偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面和該被掃描面大致共軛,在該偏轉(zhuǎn)光束中,光軸上的光束的副掃描剖面內(nèi)的波面像差變?yōu)樽钚〉奈恢梦挥诒仍摫粧呙杳娓拷撈D(zhuǎn)元件側(cè)。
文檔編號H04N1/036GK1438511SQ0310388
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
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