JP2006076089A - 発光装置及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数のＬＥＤを配置してなる発光装置において、主走査方向の照度ムラを抑える。
【解決手段】 ＬＥＤ２３を略８５列２行に配列し、イエロー用（Ｙ用）発光素子アレイ２０を構成する。ＬＥＤ２３を５個単位で直列に接続してブロック化し、これら各ＬＥＤ２３を各ブロックＢＹ１〜ＢＹ３４単位で発光させる。主走査方向の両端を除いた第２ブロックＢＹ２〜第３３ブロックＢＹ３３の各ＬＥＤ２３を、２個のＬＥＤ２３からなるサブグループＳＧと、３個のＬＥＤ２３からなるサブグループＳＧとの二つに分けて、各サブグループＳＧのＬＥＤ２３を副走査方向の各行ＬＹ１，ＬＹ２に割り当てる。副走査方向で略同一列となるＬＥＤ２３は異なるブロックのものとする。各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３が主走査方向に分散されるため、副走査方向での積算照度の主走査方向におけるムラが少なくなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、発光装置及び定着装置に関し、特に複数個の発光体をｑ個単位で直列に接続してブロック化し、このブロック化した発光体単位で電流を流して発光させる発光装置及び定着装置に関するものである。

発色する色が異なった少なくとも第１〜第３の感熱発色層が積層され、下層の感熱発色層ほど熱感度が低く、また表面側にある最上層の第１の感熱発色層とその下の第２の感熱発色層に対しては、それぞれ特有な波長域の紫外線による定着性が付与されたカラー感熱記録紙を用い、フルカラープリントが得られるようにしたカラー感熱プリンタがある。このカラー感熱プリンタでは、カラー感熱記録紙を往復搬送する間に、サーマルヘッドを圧接させて各感熱発色層に熱記録を行い、各感熱発色層への熱記録後に、棒状の紫外線ランプを光源に用いた光定着器で紫外線を照射し、下層の感熱発色層への熱記録時に上層の感熱発色層が発色しないように定着している。

近年、本出願人らは、光定着器の光源として発光ダイオードなどの発光素子を用いる発明を多く提案してきている。これらの発明では、カラー感熱記録紙の搬送方向に直交する主走査方向に沿って複数個の発光素子を配列させ、これらの発光素子を発光させることで感熱発色層の定着を行っている。発光素子は、発光の指向性やエネルギ効率などがハロゲンランプによる発光よりも優れていることから、光源装置として用いた場合、装置の小型化、省エネなどにおける長所がある。

ところが、発光素子は、その製品個々あるいはロット単位で発光特性が異なっていることが多く、発光特性の異なる複数の発光素子を同じ条件で通電させると、得られる発光強度が各発光素子毎に異なってしまう。そのため、イエロー用（以下、単にＹ用という）定着光源の各発光素子において発光強度にバラツキが生じると定着ムラが発生し、マゼンタ画像の熱記録時に、定着されなかったイエロー感熱発色層が発色してしまうため、濃度ムラが発生しカラープリントの品質を低下させるという問題点があった。

上記のような定着ムラを抑えるために、特許文献１では、感熱プリンタの定着光源として、紫外線を放射する発光素子を主走査方向及び副走査方向に沿ってマトリックス状に多数個配列した発光素子アレイを用いている。この場合に、前記発光素子アレイの副走査方向の各列毎にその列内の複数の発光素子の積算照度を求めることにより、主走査方向の照度分布を調べ、この主走査方向の照度分布が均一になるように、前記積算照度を各列毎に補正している。これにより、光定着器の主走査方向の照度のばらつきが抑制される。

例えば、図２０（Ａ）に示すように、６個のＹ用発光ダイオード(ＬＥＤ)１０１を直列に接続して副走査方向に配列しＹ用ＬＥＤ列（ブロック）１０２を構成する。このＬＥＤ列１０２を、主走査方向に例えば３６列並べて、３６列６行の配列で発光素子アレイ１００を構成する。図示例のものは、隣接するＬＥＤ列１０２を副走査方向に各ＬＥＤ１０１の半ピッチ分だけずらしてあり、両列の間で千鳥状になるようにして、ＬＥＤ１０１の配置による発光ムラを少なくしている。そして、各ＬＥＤ列１０２には電流調節回路１０３が直列に接続され、この電流調節回路１０３を介して電流安定化電源からなるＬＥＤ電源１０４から電力が供給される。

電流調節回路１０３は、トランジスタ１０５と可変抵抗器１０６とから構成されており、ＣＰＵ１０７からの駆動パルスがトランジスタ１０５のベース端子に抵抗１０８を介し入力されている。トランジスタ１０５は、各ＬＥＤ列１０２に流れる電流を制御して各ＬＥＤ１０１をオンオフさせるスイッチ手段である。可変抵抗器１０６はその抵抗値が変えられることにより、各ＬＥＤ１０１に供給する電流値を調節する。したがって、ＣＰＵ１０７からの駆動パルスの信号レベルがハイのときにトランジスタ１０５がオンしてＬＥＤ列１０２が点灯し、ローのときに消灯する。ＣＰＵ１０７は、照度信号に基づいてこの駆動パルスのデューティ比を変化させることにより、定着中にＹ用発光素子アレイ１００の照度を補正する。ここで、デューティ比とは、図２０（Ｂ）に示すように、パルス列の周期Ｔとパルスの持続時間Ｗとの比Ｗ／Ｔをいう。

ＣＰＵ１０７から各トランジスタ１０５に入力される駆動パルスは、すべてのＬＥＤ列１０２に対して同じ信号が与えられる。各ＬＥＤ列１０２毎にトランジスタ１０５を設けることで、カラー感熱記録紙の幅に応じて、点灯させる列を変化させることができる。なお、マゼンタ用（Ｍ用）発光素子アレイもＹ用発光素子アレイ１００と同様に構成されている。
特開２００３−２８５４５６

しかしながら、上記特許文献１では、光定着器の主走査方向の照度のバラツキを補正するために、発光素子アレイの副走査方向の各ＬＥＤ列１０２毎に電流調節回路１０３を備え、各ＬＥＤ列１０２毎に駆動電流を制御することが必要であり、より一層の回路構成の簡素化、コストダウンが要請されていた。

本発明は、上記課題を解決するためのもので、複数の発光体をｑ個単位で直列に接続してブロック化し、このブロック化した発光体単位で電流を流して発光させる発光素子アレイを用いた発光装置の主走査方向の照度のバラツキを簡単な構成で安価に抑制することを目的とする。また、本発明は、前記発光装置を用いた定着装置及びカラー感熱プリンタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、第１方向に複数個の発光体を並べて行発光ラインとし、この行発光ラインを前記第１方向に交差する第２方向にｍ行並べ、前記発光体をｑ（ｑ≧ｍ）個単位で直列に接続してブロック化し、これら発光体をブロック単位で発光させる発光装置であって、前記ブロック内のｑ個の発光体をｍ個のサブグループであって各サブグループ内の発光体が単独または連続するようにグループ分けし、各サブグループの発光体を前記第２方向のｍ行にそれぞれ割り当てるとともに、前記第２方向において略同一列となる発光体は異なるブロックのものとすることを特徴とする。上記のように構成することにより、各ブロック間の発光体の特性が異なることにより、各ブロックで電流バラツキが生じて各ブロックの発光体の発光強度が各ブロック間で異なることになっても、各ブロックの発光体が第１方向及び第２方向に分散して配置されるため、従来のように第２方向に発光体を並べたものに比べて、第１方向及び第２方向における発光ムラを抑えることができる。しかも、各ブロック毎に電流調節回路を設けて電流制御する必要がなくなり、装置の小型化、コストダウンを実現することができる。

前記第２方向で隣接する行発光ラインの各発光素子を前記第１方向に、前記列発光ラインのラインピッチの１／２あるいは１／ｍずらし、隣接する行発光ラインの各発光体を千鳥状に配列することが好ましい。この場合には、格子状配列から千鳥状配列になることにより、第２方向の各行発光ラインのラインピッチを小さくすることができ、その分だけ発光素子を高密度に実装することができる。また、行発光ラインの各発光素子の間に次の行発光ラインの各発光素子が配置されることになり、主走査方向での発光ムラが改善される。

本発明の発光装置は、副走査方向に搬送される記録材料に対して、定着光を照射するカラー感熱プリンタ用の定着装置として用いたり、画像読取装置やフラットパネルディスプレィなどの光源として用いたりすることができる。定着装置としては、カラー感熱プリンタ用定着装置以外に、紫外線硬化樹脂などを含んだインクジェット用記録紙、ラミネート紙などの表面改質用として用いることができる。

本発明の発光装置は、各ブロック間で個々の発光体の特性が異なることにより電流バラツキが生じたとしても、各ブロック内で直列接続された複数の発光体は第１方向及び第２方向に分散して配置されるため、各ブロックで発光量が異なることになっても、照度ムラが目立たなくなる。特に、カラー感熱プリンタにおける定着装置として本発明を用いる場合には、第２方向（副走査方向）での各ブロック単位の積算光量のムラが第１方向（主走査方向）でならされて目立たなくなる。すなわち、ブロック単位の照度ムラの第１方向での周期が長くなり、他のブロックと重なるため、照度ムラ（積算光量ムラ）が目立たなくなる。したがって、各ブロック毎に電流調節回路を設けて電流を一定に制御する必要がなくなり、装置の小型化、コストダウンを実現することができる。これにより、安価で照射ムラのないカラー感熱プリンタの定着装置、画像読取装置やフラットパネルディスプレィ等の発光装置を提供することができる。前記ブロック内の発光体の数ｑと行発光ライン数ｍとの関係をｑ＝ｍとすることで、同一ブロック内の各ＬＥＤの主走査方向における分散度合いを高めることができ、ブロック単位の照度ムラが目立たなくなる。また、ｑ＞ｍとすることで、行発光ラインの副走査方向における配置数ｍが少なくなり、発光装置を小型化することができる。

図１に示すカラー感熱プリンタ１０は、カラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１１を順方向と、その逆方向とに往復搬送しながら、フルカラー画像の熱記録と、画像熱記録済みの記録紙１１の光定着とを行う。カラー感熱プリンタ１０は、各感熱発色層を加熱して発色させるサーマルヘッド１２，このサーマルヘッド１２と対向して配置された記録紙１１を支持するプラテンローラ１３，記録紙１１を搬送する搬送ローラ対１４，光定着装置１５，プリンタ各部を制御する制御部１６からなる。

記録紙１１は、周知のように支持体上にシアン感熱発色層，マゼンタ感熱発色層，イエロー感熱発色層が順次層設されている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギでシアンに発色する。また、第１の感熱発色層であるイエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの青紫光が照射されたときに発色能力が消失する。第２の感熱発色層であるマゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。記録紙１１に、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にしてもよい。

搬送ローラ対１４は、給紙された記録紙１１をニップして副走査方向へ搬送する。この搬送中に、サーマルヘッド１２及び光定着装置１５を記録紙１１が通過して、プリント処理が行われる。プリント処理が終了した記録紙１１は、図示しないカッタによって所定サイズに切断され、カラー感熱プリンタ１０外へ排出される。搬送ローラ対１４は、駆動モータ１７によって駆動される。

サーマルヘッド１２は、周知のように、多数の発熱素子が主走査方向にライン状に配列された発熱素子アレイ１２ａを備えている。各発熱素子は、画素の濃度に応じた熱エネルギを発生してイエロー，マゼンタ，シアンの各色の画像を各感熱発色層に熱記録する。サーマルヘッド１２は、ヘッド駆動回路１８によって駆動される。

光定着装置１５は、Ｙ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１と、各アレイ２０，２１を駆動する発光素子アレイ駆動回路２２とからなる。各アレイ２０，２１は、サーマルヘッド１２に対して記録紙送り順方向の下流側に配置されており、その発光面が記録紙１１の記録面に対面する。Ｙ用発光素子アレイ２０は、発光ピークが４２０ｎｍの青紫光を放出してイエロー感熱記録層を定着する定着光源であり、Ｍ用発光素子アレイ２１は、発光ピークが３６５ｎｍの近紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層を定着する定着光源である。

フルカラー画像を記録する場合には、搬送ローラ対１４により記録紙１１が順方向に送られる。この送りに同期してサーマルヘッド１２の発熱素子アレイ１２ａが画像データに応じて駆動され、記録エリアのイエロー感熱発色層に対してイエロー画像が熱記録される。イエロー画像の熱記録後はＹ用発光素子アレイ２０が点灯され、４２０ｎｍの定着光により記録エリアのイエロー感熱発色層が光定着される。記録エリアの光定着が終了すると、記録紙１１が逆方向に送られて記録開始位置に戻される。次に、記録紙１１が順方向に送られて、同じ記録エリアのマゼンタ感熱発色層に対してサーマルヘッド１２によりマゼンタ画像が熱記録される。熱記録後の記録エリアに対しては、Ｍ用発光素子アレイ２１が点灯され、３６５ｎｍの定着光によりマゼンタ感熱発色層が光定着される。以下、同様にして記録紙１１が記録開始位置に戻され、サーマルヘッド１２により同じ記録エリアのシアン感熱発色層に対してシアン画像が熱記録される。この熱記録後にＭ用発光素子アレイ２１が点灯され、記録エリアの未発色部分が漂白される。このようにして三色面順次により記録されたフルカラー画像はカッタにより画像毎に切り離される。

図２に、本発明を実施したＹ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１を下方から見た状態を示す。Ｙ用発光素子アレイ２０は、基板１９上に、発光ピークが４２０ｎｍの青紫光を放出するＹ用ＬＥＤ２３を主走査方向(第１方向)及び副走査方向（第２方向）に沿って多数個配列したものである。すなわち、主走査方向に８５（ｎ＝８５）個の発光体を並べ行発光ラインＬＹ１，ＬＹ２とし、この行発光ラインＬＹ１，ＬＹ２を前記主走査方向に直交する副走査方向に２（ｍ＝２）行並べて、２行８５列に配列している。さらに、本実施形態では、各行発光ラインＬＹ１，ＬＹ２を主走査方向で１／２ピッチ分ずらしており、各行発光ラインＬＹ１，ＬＹ２のＬＥＤ２３が千鳥状に配置されている。これにより、単に各行発光ラインを主走査方向でずらすことがない格子状配置のもの（図１０参照）に比べて、千鳥状配列とすることにより、副走査方向での照射ムラが抑えられる。

図３に示すように、ＬＥＤ２３は５（ｑ＝５）個ずつ１ブロックとして直列に配線され、ドライバＩＣ２５によりブロック毎に個別に駆動される。第１ブロックＢＹ1のＬＥＤ群は、第１行ＬＹ１の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２に配置される２個のＬＥＤ２３と、第２行ＬＹ２の第１列Ｒ１、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３に配置される３個のＬＥＤ２３とが直列に接続されている。第２ブロックＢＹ２のＬＥＤ群は、第１行ＬＹ１の第３列Ｒ３及び第４列Ｒ４に配置される２個のＬＥＤ２３と、第２行ＬＹ２の第４列Ｒ４、第５列Ｒ５及び第６列Ｒ６に配置される３個のＬＥＤ２３とが直列に接続されている。第３ブロックＢＹ３のＬＥＤ群は、第１行ＬＹ１の第５列Ｒ５、第６列Ｒ６及び第７列Ｒ７に配置される３個のＬＥＤ２３と、第２行ＬＹ２の第７列Ｒ７及び第８列Ｒ８に配置される２個のＬＥＤ２３とが直列に接続されている。

第４ブロックＢＹ４のＬＥＤ群以降第３３ブロックＢＹ３３のＬＥＤ群までは、前述の第２ブロックＢＹ２及び第３ブロックＢＹ３と同じパターンの繰り返しになり、隣接するブロックの２個のＬＥＤ２３と３個のＬＥＤ２３とが交互に各ラインＬＹ１，ＬＹ２に並べられる。このように、隣接する各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３のＬＥＤ群の各ＬＥＤ２３が２個からなるサブグループＳＧと３個からなるサブグループＳＧとに分けられて、これらが交互に第１行ＬＹ１及び第２行ＬＹ２に振り分けられるため、各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３を構成するＬＥＤ２３の個々の特性のばらつきに起因して各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３の照度にばらつきが発生しても、各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３のＬＥＤ２３が主走査方向及び副走査方向で分散されるため、照度ばらつきが目立たなくなる。

同様に、図２に、Ｍ用発光素子アレイ２１を下方から見た状態を示す。Ｍ用発光素子アレイ２１は、基板１９上に、発光ピークが３６５ｎｍの近紫外線を放出するＭ用ＬＥＤ２４を主走査方向及び副走査方向に沿って多数個配置したものである。すなわち、主走査方向に８５（ｎ＝８５）個の発光体を並べ行発光ラインＬＭ１とし、この行発光ラインＬＭ１を前記主走査方向に直交する副走査方向に３（ｍ＝３）行並べて、３行８５列に配列している。なお、Ｙ用発光素子アレイ２０と同様に、各行発光ラインを主走査方向で１／２ピッチ分ずらしており、隣り合う行発光ラインのＬＥＤ２４が千鳥状に配置されている。

図４に示すように、ＬＥＤ２４は５個ずつ１ブロックとして直列に配線され、ドライバＩＣ２５によりブロックＢＭ１〜ＢＭ５１毎に個別に駆動される。第１ブロックＢＭ１のＬＥＤ群は、第１行ＬＭ１の第１列Ｒ１に配置される１個のＬＥＤ２４、第２行ＬＭ２の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２に配置される２個のＬＥＤ２４、及び第３行ＬＭ３の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２に配置される２個のＬＥＤ２４が直列に接続されている。

第２ブロックＢＭ２のＬＥＤ群は、第１行ＬＭ１の第２列Ｒ２に配置される１個のＬＥＤ２４と、第２行ＬＭ２の第３列Ｒ３に配置される１個のＬＥＤ２４と、第３行ＬＭ３の第３列Ｒ３、第４列Ｒ４及び第５列Ｒ５に配置される３個のＬＥＤ２４とが直列に接続されている。第３ブロックＢＭ３のＬＥＤ群は、第１行ＬＭ１の第３列Ｒ３に配置される１個のＬＥＤ２４と、第２行ＬＭ２の第４列Ｒ４、第５列Ｒ５及び第６列Ｒ６に配置される３個のＬＥＤ２４と、第３行ＬＭ３の第６列Ｒ６に配置される１個のＬＥＤ２４とが直列に接続されている。第４ブロックＢＭ４のＬＥＤ群は、第１行ＬＭ１の第４列Ｒ４、第５列Ｒ５及び第６列Ｒ６に配置される３個のＬＥＤ２４と、第２行ＬＭ２の第７列Ｒ７に配置される１個のＬＥＤ２４と、第３行ＬＭ３の第７列Ｒ７に配置される１個のＬＥＤ２４とが直列に接続されている。

第５ブロックＢＭ５のＬＥＤ群以降第４９ブロックＢＭ４９のＬＥＤ群までは、前述の第２ブロックＢＭ２、第３ブロックＢＭ３及び第４ブロックＢＭ４と同じパターンの繰り返しになる。すなわち、各ブロックＢＭ５〜ＢＭ４９の５個のＬＥＤ２４が１個，１個，３個の３つのサブグループＳＧに分けられ、各行ＬＭ１〜ＬＭ３において異なるブロックＢＭ５〜ＢＭ４９の各サブグループＳＧのＬＥＤ２４が１個、１個、３個の順に並ぶ。また、同じブロック内の各ＬＥＤ２４は副走査方向には同一列に並ぶことがないように配置される。このように、隣接する各ブロックＢＭ２〜ＢＭ４９のＬＥＤ群の各ＬＥＤ２４が１個からなるサブグループＳＧ二つと３個からなるサブグループＳＧとに分けられて、これらが交互に第１行ＬＭ１ないし第３行ＬＭ３に振り分けられるため、各ブロックＢＭ２〜ＢＭ４９を構成するＬＥＤ２４の個々の特性のばらつきに起因する各ブロックＢＭ２〜ＢＭ４９毎の照度にばらつきが発生しても、各ブロックＢＭ２〜ＢＭ４９のＬＥＤ２４が主走査方向及び副走査方向で分散されるため、照度ばらつきが目立たなくなる。

次に、図３〜図５を参照して発光素子アレイ駆動回路２２を説明する。図３及び図４に示すように、電流安定化電源からなるＬＥＤ電源３０は、Ｙ用の電界効果トランジスタスイッチ（ＦＥＴ−ＳＷ）３１を介して、第１〜第３４ブロックＢＹ１〜ＢＹ３４のＬＥＤ群に２４Ｖの電圧を印加する。また、ＬＥＤ電源３０は、Ｍ用ＦＥＴ−ＳＷ３２を介して、第１〜第５１ブロックＢＭ１〜ＢＭ５１のＬＥＤ群に２７．５Ｖの電圧を印加する。Ｙ用ＦＥＴ−ＳＷ３１は、制御部１６のＣＰＵ３３からＹ用ＬＥＤ制御信号を受けオンまたはオフされる。そして、オンにより各ブロックＢＹ１〜ＢＹ３４のＬＥＤ群に２４Ｖの電圧を印加する。同様にしてＭ用ＦＥＴ−ＳＷ３２も制御部１６のＣＰＵ３３からＭ用ＬＥＤ制御信号を受けオンまたはオフされ、オンのときに各ブロックＢＭ１〜ＢＭ５１のＬＥＤ群に２７．５Ｖの電圧が印加される。

各ＦＥＴ−ＳＷ３１，３２とＣＰＵ３３との間には、制御スイッチ３４，３５が直列に接続されている。これら制御スイッチ３４，３５には過電流検出回路及び加熱検出回路３６が接続されており、各発光素子アレイ２０，２１で過電流または過熱が検出されたときに制御スイッチ３４，３５をオフにする。このオフにより各ＦＥＴ−ＳＷ３１，３２もオフにされ、各ＬＥＤ２３，２４への電圧印加が停止される。

図３〜図５に示すように、ドライバＩＣ２５は、Ｙ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１を駆動制御して点灯する。ドライバＩＣ２５は、例えは東芝セミコンダクター社製の定電流ＬＥＤドライバＴＢ６２７２６ＡＮ、ＴＢ６２６２７２６ＡＦなどが好ましく用いられる。このドライバＩＣ２５は、Ｒ−ＥＸＴ端子、ＥＮＡＢＬＥ端子、ＬＡＴＣＨ端子、ＳＥＲＩＡＬ−ＩＮ端子、ＣＬＯＣＫ端子及び各ＬＥＤに出力信号を出すための複数の出力端子を有している。ドライバＩＣ２５は、前記各ブロックＢＹ１〜ＢＹ３４，ＢＭ１〜ＢＭ５１の各ＬＥＤ群に対応する個数分だけ用いられる。

ドライバＩＣ２５のＲ−ＥＸＴ端子は、ＣＰＵ３３に接続されており、各ブロックのＬＥＤに対して、出力端子ＯＵＴ０〜ＯＵＴ１５を介して、２〜８０ｍＡ間で選定された定電流が出力される。そして、表１の真理値表に示すように、ＥＮＡＢＬＥ端子、ＬＡＴＣＨ端子、ＳＥＲＩＡＬ−ＩＮ端子及びＣＬＯＣＫ端子への信号の組み合わせによって、出力端子ＯＵＴ０〜ＯＵＴ１６のオン、オフデータを作成する。出力端子ＯＵＴ０〜ＯＵＴ１５は「Ｈ」データで各ブロックのＬＥＤ群を点灯し、「Ｌ」データで消灯する。なお、ラッチ回路はレベルラッチ回路であり、ＬＡＴＣＨ端子を「Ｌ」レベルに維持することでラッチ回路はデータを保持する。また、ＬＡＴＣＨ端子が「Ｈ」レベルのとき、ラッチ回路にデータは保持されず、出力へ通過する。ＥＮＡＢＬＥ端子を「Ｌ」レベルにすると、出力端子ＯＵＴ０〜ＯＵＴ１５はデータに応じてオン／オフする。また、ＥＮＡＢＬＥ端子を「Ｈ」レベルにすると、出力端子ＯＵＴ０〜ＯＵＴ１５は強制オフされる。

図３，図４に示すように、１ブロックとして直列接続するＬＥＤの個数ｑを５、副走査方向の配置ライン数ｍをＹ用発光素子アレイでは２、Ｍ用発光素子アレイでは３とした場合、ｍ＜ｑであって、少なくとも端部（ブロックＤＹ１，ＤＹ３４，ＤＭ１，ＤＭ５０，ＤＭ５１）を除く中央部（ブロックＤＹ２〜ＤＹ３３，ＤＭ２〜ＤＭ４９）において、各ブロック内のＬＥＤ２３，２４の主走査方向位置が重ならないよう配置したことにより、実質的に画像形成面が定着ムラの影響を受けやすい中央部においては、主走査方向の照度ムラを目立ちにくくすることができる。

図６は、Ｙ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１の配線パターンの一例を示す概略図である。Ｙ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１の各ブロックのＬＥＤ群に電流を流す結線パターン３７は、基板１９のＬＥＤ実装面側で、各ＬＥＤ２３，２４を迂回するように形成されている。基板１９のＬＥＤ実装面の裏側に配線することも可能であるが、ＬＥＤ２３，２４は発光により発熱するため、ＬＥＤ実装面裏側位置では配線パターンが高熱により損傷を受けるおそれがある。また、基板１９の加工工数なども考慮すると、基板１９のＬＥＤ実装面側に、エッチングなど公知の方法により配線パターン３７を形成することが好ましい。

図７は濃度ムラのピッチを変化させたときのムラ視認許容レベルの関係を示すグラフである。ムラ視認許容レベルとは、人間が目視で画像を見た場合、濃度ムラとして認識することができるか否かを示す指標であり、このムラ視認許容レベルが低くなると濃度ムラとして認識され易い。本発明者は、実験より濃度ムラが３ｍｍ前後のピッチで現れる場合に最も認識し易く、逆に画像ムラが目立ち易いという傾向を発見した。そこで、照度ムラの現れる周期を４ｍｍ以上にすると、濃度ムラの視認許容レベルが高くなり、濃度ムラとして目立たなくなることが分かった。

たとえば、ＬＥＤ２３，２４の主走査方向におけるピッチＰを４ｍｍとした場合、図２０に示す従来の結線方法では、各ブロック毎の電流制御をしなかったと仮定した場合、図２１に示すように、千鳥配列ピッチのＰ／２＝２ｍｍ毎に積算照度が変動し、ＩＣ２５の出力端子間誤差が±４％あるとすると、２ｍｍ単位で最大８％の照度ムラの段差が現れることになる。実際には、各ＬＥＤの特性のバラツキも含めるとさらに、照度ムラの段差が大きくなる可能性がある。これは、濃度ムラとして目立ち易いピッチ３ｍｍに近い範囲での照度ムラであり、問題となる。

一方、図３に示すＹ用発光素子アレイ２０における照度ムラは、直列接続されているＬＥＤ２３の第１ブロックＢＹ１のＬＥＤ群と、第２ブロックＢＹ２のＬＥＤ群とが主走査方向で一部重複しているため、ＢＹ１とＢＹ２間の電流値の差が８％と大きい場合でも、図８に示すように、主走査方向での積算照度は第１ブロックＢＹ１のＬＥＤ群による積算照度ＳＹ１と、第２ブロックＢＹ２のＬＥＤ群による積算照度ＳＹ２とのそれぞれが合算された状態となるため、積算照度ＳＹ１，ＳＹ２はそれぞれを平均した値（たとえば、ＳＹ１／２＋ＳＹ２／２）になり、第１ブロックＢＹ１のＬＥＤ群のみの位置からＢＹ１とＢＹ２の照度が合算された位置にかけて徐々に積算照度が変化する。

また、第２ブロックＢＹ２のＬＥＤ群と第３ブロックＢＹ３のＬＥＤ群が重なった位置でも同様の理由で、主走査方向での積算照度は徐々に変化する。このＢＹ１〜ＢＹ３での積算照度の変化は第２ブロックＢＹ２の端から端まで生じる（同様に、ＢＹ２〜ＢＹ４までの積算照度の変化は第３ブロックＢＹ３の端から端まで生じる）と考えることができ、照度ムラのピッチは９／２＝４．５ｍｍと長くなると共に、各ブロックＢＹ１〜ＢＹ３のＬＥＤ群による積算照度が合算されるので、４．５ｍｍのピッチにおける照度の変化率は最大８／２＝４％と小さくなる。したがって、図３のように各ブロックＢＹ２〜ＢＹ３３のＬＥＤ群を結線することにより、照度ムラのピッチが長くなって目立たなくなると共に、１ピッチでの照度の変化率もが小さくなるため、ブロック毎に電流制御を行わなくても濃度ムラを抑制する効果が得られる。したがって、面発光装置としての装置構成が簡素化され、装置の小型化、コストダウンが可能になる。

同様にして、図４に示すＭ用発光素子アレイ２１における照度ムラは、図９に示すように、第２ブロックＢＭ２のＬＥＤ群〜第４ブロックＢＭ４のＬＥＤ群の各ＬＥＤがサブグループＳＧ毎に主走査方向で一部重複しているため、第２ブロックＢＭ２と第３ブロックＢＭ３間、あるいは第３ブロックＢＭ３と第４ブロックＢＭ４間の電流値の差が８％と大きくなったとしても、これら各ブロックＢＭ２〜ＢＭ４のＬＥＤ群による積算照度ＳＭ２〜ＳＭ４は、一部が主走査方向でおのおの合算されるため、積算照度はそれぞれを平均した値（たとえば、ＳＭ２／２＋ＳＭ３／２、もしくは、ＳＭ２／３＋ＳＭ３／３＋ＳＭ４／３）になりＳＭ１とＳＭ２が加算された位置からＳＭ２，ＳＭ３，ＳＭ４が合算された位置にかけて徐々に積算照度が変化する。しかも、第５ブロックＢＭ５のＬＥＤ群以降が重なった位置も同様の理由で、主走査方向での積算照度ＳＭ５は徐々に変化する。この第２ブロックＢＭ２から第４ブロックＢＭ４までの積算照度ＳＭ２〜ＳＭ４の変化は第３ブロックＢＭ３の端から端まで生じる（同様に、第３ブロックＢＭ３〜第５ブロックＢＭ５までの積算照度ＳＭ３〜ＳＭ５の変化は第４ブロックＢＭ４の端から端まで生じる）と考えることができ、照度ムラのピッチは９／３＝３ｍｍと濃度ムラが目立ちやすいピッチになったが、各ブロックの照度が重畳しているので、１ピッチ間３ｍｍでの照度の変化率は最大８／３＝３％弱と小さくなる。したがって、図４のように結線することにより、１ピッチ間での照度の変化率が小さくなるため、ブロック毎に電流制御を行わなくても濃度ムラを抑制する効果がある。

次に、図１０及び図１１を参照して、別の実施形態の発光素子アレイ４０について説明する。この実施形態では、図１０に示すように、ＬＥＤ４１が、主走査方向に沿って８５個並べられて行発光ラインＬ１〜Ｌ５が形成され、この行発光ラインＬ１〜Ｌ５が副走査方向に５行並べられた５行８５列に配置されている。

図１１に示すように、ＬＥＤ４１は５個ずつ１ブロックとして直列に配線され、これら各ブロックＢ１〜Ｂ８５のＬＥＤ群はドライバＩＣ２５により駆動される。なお、以下の実施形態において上記実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。中央部側の第３ブロックＢ３から第８３ブロックＢ８３のＬＥＤ群は、各行Ｌ１〜Ｌ５に１個のＬＥＤ４１が配置されてブロック内のＬＥＤ４１が主走査方向及び副走査方向で斜めになる。

また、主走査方向の両端部の第１及び第２ブロックＢ１，Ｂ２のＬＥＤ群及び第８４ブロックＢ４及び第８５ブロックＢ８５のＬＥＤ群は、両端のＬＥＤ４１を副走査方向に揃える必要から、上記の配置規則にはとらわれずに、第１ブロックＢ１の各ＬＥＤ４１を、第３行Ｌ３の第１列Ｒ１、第４行Ｌ４の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２、第５行Ｌ５第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２に配置し、第２ブロックＢ２の各ＬＥＤ４１を、第２行Ｌ２の第１列Ｒ１、第３行Ｌ３の第２列Ｒ２、第４行Ｌ４の第３列Ｒ３、第５行Ｌ５第３列Ｒ３、同第４列Ｒ４に配置する。また、第８４ブロックＢ８４の各ＬＥＤ４１を、第１行Ｌ１の第８２列Ｒ８２と同行の第８３列Ｒ８３に、第２行Ｌ２の第８３列Ｒ８３に、第３行Ｌ３の第８４列Ｒ８４に、第４行Ｌ４の第８５列Ｒ８５に配置する。また、第８５ブロックＢ８５の各ＬＥＤ４１を、第１行Ｌ１の第８４列Ｒ８４及び第８５列Ｒ８５に、第２行Ｌ２の第８４列Ｒ８４及び第８５列Ｒ８５に、第３行Ｌ３の第８５列Ｒ８５に配置する。

図１０に示すように、１ブロックとして直列接続するＬＥＤの個数ｑを５、副走査方向の配置ライン数ｍを５としたｑ＝ｍであって、少なくとも端部を除く中央部において、ブロックＢ３〜Ｂ８３内のＬＥＤ４１の主走査方向位置が重ならないよう配置したことにより、実質的に画像形成面が定着ムラの影響を受けやすい中央部において、主走査方向の照度ムラを目立ちにくくする効果が得られる。

詳細は、図９に示すＭ用定着装置における照度ムラと同様の考え方で、直列接続されているＬＥＤ４１のブロックＢ３〜Ｂ７が主走査方向で一部重複しているため、Ｂ３とＢ４間、あるいはＢ４とＢ５間の積算電流値の差が８％と大きい場合でも、主走査方向での積算照度はＳ３〜とＳ７、あるいはＳ４〜Ｓ８それぞれのＬＥＤ発光量を積算するため、照度はそれぞれを平均した値（たとえば、第３〜第７ブロックＢ３〜Ｂ７の積算照度Ｓ３〜Ｓ７の合計（Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７）／５、もしくは、第４〜第８ブロックＢ４〜Ｂ８の積算照度（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）の合計／５）になり第３ブロックＢ３以降、徐々に積算照度が変化する。

このＢ３以降の積算照度の変化は主走査方向の配列ピッチ毎に生じると考えることができ、照度ムラのピッチは４ｍｍと濃度ムラが目立ちやすいピッチ３ｍｍに近いが、各ブロックの照度が重畳しているので、１ピッチ間４ｍｍでの照度の変化率は最大８／５＝２％弱と小さくなる。これにより、図１１のように結線することにより、１ピッチ間での照度の変化率が小さくなるため、ブロック毎に電流制御を行わなくても濃度ムラを抑制する効果がある。したがって、発光装置としての装置構成が簡素化され、装置の小型化、コストダウンが実現できた。

図１２，図１３は、図１０，図１１の実施形態において、偶数行Ｌ２，Ｌ４の各ＬＥＤ４１を奇数行Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５の各ＬＥＤ４１に対して１／２ピッチ分ずらして千鳥状配置とした発光素子アレイ４５を示している。この実施形態における発光素子アレイ４５は、上記発光素子アレイ４０に比べて、主走査方向両端部の各ブロックＤ１，Ｄ２，Ｄ８４，Ｄ８５の各ＬＥＤ４１の配置が変わった他は図１０，図１１と同様に構成されている。このようにＬＥＤ４１を千鳥状配列とすることで、副走査方向における積算光量の主走査方向におけるムラをより一層抑えることができる。

なお、各行発光ラインＬ２，Ｌ４の主走査方向におけるずらし量は、図１０に示すように「０」としてもよく、あるいは図２，図１２に示すように、主走査方向の各ＬＥＤ４１のピッチをＰとした場合、副走査方向で隣り合う行発光ライン同士を、主走査方向へＰ／２ずらしてもよく、さらには、図１４に示すように主走査方向の行発光ラインＬ１〜Ｌ３を、各ＬＥＤ４６の主走査方向でのピッチをＰとしたときに、Ｐ／３だけ主走査方向にずらすように構成した発光素子アレイ４７としてもよい。この場合には端部も含めた各行発光ラインのＬＥＤが副走査方向で重なることがなくなる。ただし、隣り合う行発光ラインＬ１〜Ｌ３における主走査方向での各ＬＥＤのずらし量が小さくなるほど、ブロック内のＬＥＤの主走査方向における分散度合いが少なくなり、これに伴い、照度ムラの抑制効果も小さくなる。したがって、ＬＥＤの個数や配置条件、発光装置の使用目的、要求精度などに応じて、上記ずらし量を適宜選定することが好ましい。

また、１ブロックとして直列接続するＬＥＤの個数ｑを大きくとることで、同一ブロック内の各ＬＥＤの主走査方向における分散度合いを高めることができ、ブロック単位の照度ムラが目立たなくなるが、逆にｑが大きくなるほど高電力が必要となる。また、行発光ラインの副走査方向における配置数ｍが大きくなるほど発光装置が大型化してしまう。したがって、上記ＬＥＤの個数ｑや行発光ライン数ｍは、発光装置の使用目的、要求精度などに応じて適宜選定するのが好ましい。また、行発光ラインの各ＬＥＤの個数ｎは、各行発光ラインで同じ個数にしたが、これに代えて異ならせてもよい。

図１５は、Ｙ用発光素子アレイ２０及びＭ用発光素子アレイ２１の積算照度測定方法を示している。測定装置５０は、受光センサ５１，照度測定回路５２，照度分布データ作成部５３とからなる。受光センサ５１は、例えば、多数のフォトトランジスタを主走査方向に並べて構成されている。この受光センサ５１は、副走査方向に移動自在に取り付けられており、同方向に移動しながら各ＬＥＤ２３，２４からの光を受光する。そして、受光量に応じた電気信号を照度測定回路５２に送る。

照度測定回路５２は、受光素子アレイ２０から受信した電気信号をデジタル信号に変換して照度分布データ作成部５３に送る。照度分布データ作成部５３は、副走査方向の各列毎に各Ｙ用ＬＥＤ２３の照度を積算し、各列の積算照度を算出する。これにより主走査方向の照度分布データが得られる。なお、Ｍ用発光素子アレイについても同様の手順によって積算照度の測定が行われる。

次に、上記構成による作用について、図１６に示すフローチャートを参照しながら説明する。発光素子アレイが製造されると、検査工程に送られる。検査工程では、測定装置５０により、主走査方向の照度分布データが測定される。

そして、この主走査方向の照度分布が基準範囲内か否かを判断し、基準範囲内であれば発光素子アレイはプリンタの組み立て工程に送られる。基準範囲外であれば、発光素子アレイの修理または交換が行われた後、再度、主走査方向の照度分布データを取得し、検査する。

上記実施形態では、発光素子アレイの主走査方向の照度分布データを取得する測定装置５０として、多数個のフォトトランジスタからなる受光センサを用いた例で説明したが、図１７に示すＣＣＤカメラ６０などの撮像手段を使用してもよい。ＣＣＤカメラ６０は、Ｙ用又はＭ用の発光素子アレイ２０，２１の光量データを照度分布データ作成部６１に送る。照度分布データ作成部６１は、ＣＣＤカメラ６０から送られたデータを基に、副走査方向の各列の積算照度を算出する。

また、主走査方向の照度分布データを取得する方法としては、この他、テスト紙（記録紙）に実際に定着光を照射して定着テストを行って定着ムラを調べる方法でもよい。この場合には、まず、Ｙ用発光素子アレイを点灯させテスト紙を通過させて定着光を照射する。その後、定着光が照射されたテスト紙に対して、サーマルヘッドでイエローの均一濃度からなるベタ画像を記録するための熱エネルギを与える。このとき、サーマルヘッドの加熱ムラが生じないようにヘッドの補正をしておく。

これにより、定着不足エリアがイエローに発色する。このテスト紙の発色濃度の分布に基づいて、Ｙ用発光素子アレイの副走査方向の各列の積算照度を求め、主走査方向の照度分布データを得る。Ｍ用発光素子アレイについても同様の手順で行う。なお、定着テストの際には、定着ムラをはっきりと発色濃度に反映させるために、通常の定着時よりも定着光量を下げて照射するとよい。

以上、カラー感熱プリンタとして用いられる光定着装置１５としてＹ用発光素子アレイ２０、Ｍ用発光素子アレイ２１、発光素子アレイ４０，４５，４７などを説明してきたが、本発明の用途はこれに限定されるものではない。これらの定着装置としては、紫外線硬化樹脂などを含んだインクジェット画像、ラミネート紙などの表面改質として用いることができる。

さらに、上記定着装置や発光装置は、図１８に示すような写真フィルム用画像読み取り装置７０の発光装置７１として用いることもできる。画像読み取り装置７０は、発光装置７１、光拡散ボックス７２からなる光源部７３と、レンズユニット７４及びエリアＣＣＤ７５からなる撮像部７６とから構成される。光拡散ボックス７２の上部には、フィルム７８をセッティングするマスク８１，８２を含むフィルムキャリア８３が設置され、発光装置７１は、フィルム７８に向けて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲのＬＥＤにより読み取り光を照射する。エリアＣＣＤ７５はＣＣＤドライバ８５により制御され、フィルム７８の画像を各色毎に読み取る。読み取られた画像データは、Ａ／Ｄ変換器８７を介して画像処理装置８８へと出力される。また、エリアＣＣＤ７５の読み取り結果を調整回路８９に送り、ＬＥＤドライバ９０を介して照射光量を制御することができる。

本発明に係る発光装置を備えることにより、複数のＬＥＤをブロック単位で駆動する場合に各ブロック単位での発光量のムラが目立たなくなる。しかも、光拡散ボックスで各ＬＥＤからの光が拡散されるため、より一層均一な光で写真フィルムを照明することができる。

さらに、本発明は、図１９に示すようなフラットパネルディスプレィ９２用の発光装置９１として用いることもできる。フラットパネルディスプレィ９２は、カラー液晶パネルなどからなるディスプレィ本体９３と、それにバックライトを照射するための本発明の発光装置９１と、照射された光をディスプレィ本体９３に向けて反射するミラー９４とから構成される。この場合でも、複数のＬＥＤ９５をブロック単位で駆動する場合にブロック単位での発光量のムラを目立たなくすることができる。

なお、上記各実施形態では、発光体としてＬＥＤを用いてが、ＬＥＤに代えて、各種の点光源を用いてよい。この場合にも、ブロック単位で駆動する各種点光源のブロック単位での発光ムラを目立たなくすることができる。

カラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。 定着装置におけるＬＥＤの配置を示す平面図である。 Ｙ用発光素子アレイのＬＥＤの結線状態を示すブロック図である。 Ｍ用発光素子アレイのＬＥＤの結線状態を示すブロック図である。 ＬＥＤドライバＩＣを示すブロック図である。 各発光素子アレイの結線パターンの一例を示す概略の平面図である。 濃度ムラのピッチと視認許容レベルの関係を示すグラフである。 Ｙ用発光素子アレイの各ブロック単位の副走査方向における積算照度と、この積算照度の合算による主走査方向におけるムラ抑制効果とを示すグラフである。 同じくＭ用発光素子アレイの各ブロック単位の副走査方向における積算照度と、この積算照度の合算による主走査方向におけるムラ抑制効果とを示すグラフである。 他の実施形態における発光素子アレイを示す平面図である。 同発光素子アレイの結線状態を示すブロック図である。 他の実施形態における発光素子アレイを示す平面図である。 同発光素子アレイの結線状態を示すブロック図である。 隣り合う行発光ラインを主走査方向にずらした他の実施形態のＬＥＤ配置例を示す平面図である。 各発光素子アレイの照度分布を測定する装置の概略を示す斜視図である。 感熱プリンタの組立手順を示すフローチャートである。 別タイプの発光素子アレイの照度分布測定装置の概略を示す斜視図である。 本発明の発光装置を用いた写真フィルムの画像読み取り装置を示す概略図である。 本発明の発光装置を用いたフラットパネルディスプレィを示す概略図である。 従来の発光素子アレイを示すブロック図である。 従来の発光素子アレイにおける各ブロック単位の副走査方向での積算照度と、この積算照度の合算による主走査方向でのムラ抑制効果とを示すグラフである。

符号の説明

１０ カラー感熱プリンタ
２０ Ｙ用発光素子アレイ
２１ Ｍ用発光素子アレイ
２２ 発光素子アレイ駆動回路
２３ Ｙ用ＬＥＤ
２４ Ｍ用ＬＥＤ
３７ 配線パターン
４０，４５ 発光素子アレイ
７０ 画像読み取り装置
７１，９１ 発光装置
９２ フラットパネルディスプレィ

Claims (7)

1. 第１方向に複数個の発光体を並べて行発光ラインとし、この行発光ラインを前記第１方向に交差する第２方向にｍ行並べ、前記発光体をｑ（ｑ≧ｍ）個単位で直列に接続してブロック化し、これら発光体をブロック単位で発光させる発光装置において、
   前記ブロック内のｑ個の発光体をｍ個のサブグループであって各サブグループ内の発光体が単独または連続するようにグループ分けし、各サブグループの発光体を前記第２方向のｍ行にそれぞれ割り当てるとともに、前記第２方向において略同一列となる発光体は異なるブロックのものとすることを特徴とする発光装置。
2. 前記第２方向で隣接する前記行発光ラインの一方を、前記第１方向に行発光ラインの各発光体のピッチをＰとしたときに、Ｐ／２ずらすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記第２方向で隣接する前記行発光ラインの一方を、前記第１方向に行発光ラインの各発光体のピッチをＰとしたときに、Ｐ／ｍずらすことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 主走査方向に略直交する副走査方向に搬送される記録材料に対して所定波長域の定着光を照射する定着装置であって、
   前記請求項１ないし３いずれか１項記載の発光装置を備え、前記第１方向を前記主走査方向とし前記第２方向を副走査方向として前記発光装置を用いることを特徴とする定着装置。
5. 発色する色が異なった少なくとも第１〜第３の感熱発色層が積層され、下層の感熱発色層ほど熱感度が低く、表面側にある第１の感熱発色層及びその下の第２の感熱発色層はそれぞれ特有な波長域の第１定着光及び第２定着光による定着性が付与されたカラー感熱記録紙を副走査方向に搬送し、前記副走査方向に略直交する主走査方向に発熱素子が並べられたサーマルヘッドにより前記カラー感熱記録紙を加熱して画像を記録する感熱プリンタ用の定着装置において、
   前記主走査方向に複数個の発光体を並べて行発光ラインとし、この行発光ラインを前記副走査方向にｍ行並べ、前記発光体をｑ（ｑ≧ｍ）個単位で直列に接続してブロック化し、これら発光体をブロック単位で発光させる第１定着光用発光アレイ及び第２定着光用発光アレイをそれぞれ設け、
   前記ブロック内のｑ個の発光体をｍ個のサブグループであって各サブグループ内の発光体が単独または連続するようにグループ分けし、各サブグループの発光体を前記副走査方向のｍ行にそれぞれ割り当てるとともに、前記副走査方向において略同一列となる発光体は異なるブロックのものとすることを特徴とする感熱プリンタ用の定着装置。
6. 前記副走査方向で隣接する前記行発光ラインの一方を、前記主走査方向に行発光ラインの各発光体のピッチをＰとしたときに、Ｐ／２ずらすことを特徴とする請求項５記載の感熱プリンタ用の定着装置。
7. 前記副走査方向で隣接する前記行発光ラインの一方を、前記主走査方向に行発光ラインの各発光体のピッチをＰとしたときに、Ｐ／ｍずらすことを特徴とする請求項５記載の感熱プリンタ用の定着装置。
   

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