JP2008192780A - Surface-emission laser module, optical scanner, device for forming image, optical transmission module and optical transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、面発光レーザモジュール、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システムに係り、更に詳しくは、複数の光を出力できる面発光レーザモジュール、該面発光レーザモジュールを有する光走査装置、前記光走査装置を備える画像形成装置、前記面発光レーザモジュールを有する光伝送モジュール、及び該光伝送モジュールを備える光伝送システムに関する。 The present invention relates to a surface emitting laser module, an optical scanning device, an image forming apparatus, an optical transmission module, and an optical transmission system. More specifically, the present invention relates to a surface emitting laser module capable of outputting a plurality of lights, and an optical light having the surface emitting laser module. The present invention relates to a scanning device, an image forming apparatus including the optical scanning device, an optical transmission module including the surface emitting laser module, and an optical transmission system including the optical transmission module.
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ(例えば、ポリゴンミラー)を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。 In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. In this case, the image forming apparatus includes an optical scanning device, and forms a latent image by rotating the drum while scanning laser light using a polygon scanner (for example, a polygon mirror) in the axial direction of the photosensitive drum. Is common. In the field of electrophotography, an image forming apparatus is required to increase image density in order to improve image quality and to increase image output speed in order to improve operability.
高密度化と高速化を両立させる方法として、光源から射出される光のマルチビーム化があり、マルチビーム光源として複数の面発光レーザ(VCSEL)がアレイ配列されている面発光レーザアレイを用いることが考えられた。 As a method for achieving both high density and high speed, there is a method of making multi-beams of light emitted from a light source. As a multi-beam light source, a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting lasers (VCSEL) are arrayed is used. Was considered.
この面発光レーザアレイは、発熱により特性が低下し、寿命が短くなるため、発熱を抑えるための種々の提案がなされた。 Since this surface emitting laser array has characteristics that are reduced by heat generation and its life is shortened, various proposals for suppressing heat generation have been made.
特許文献1には、半導体基板上に下部反射鏡層構造と上部反射鏡層構造がこの順に形成され、各反射鏡層構造の間には活性層及び電流狭窄層が介装され、上部反射鏡層構造から下層に向って少なくとも電流狭窄層の下端面に至るまでの領域は柱状のメサとなっていて、メサの上端面の面積は、電流狭窄層の近傍におけるメサの断面積より大きい面発光型半導体レーザアレイが開示されている。
In
また、特許文献2には、半導体分布ブラッグ反射器を構成するバンドギャップエネルギーの異なる半導体層の間に中間の価電子帯エネルギーを持つヘテロスパイク緩衝層を設け、ヘテロスパイク緩衝層は価電子帯エネルギーを連続的または階段状の組成傾斜層またはこれらの組み合わせによって構成され、バンドギャップエネルギーの小さな層に接する側に価電子帯エネルギーの変化率の大きな領域を、バンドギャップエネルギーの大きな層に接する側に価電子帯エネルギーの変化率の小さな領域を備えている面発光半導体レーザアレイが開示されている。
In
ところで、半導体レーザでは、戻り光によってノイズが発生する場合がある。 By the way, in a semiconductor laser, noise may be generated by return light.
そこで、特許文献3には、発光取り出し用の開口部が、p側電極の発光領域に対向する位置からずれた位置に設けられている面発光レーザが開示されている。 Therefore, Patent Document 3 discloses a surface emitting laser in which an opening for extracting light emission is provided at a position shifted from a position facing the light emitting region of the p-side electrode.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されている半導体レーザアレイでは、素子構造が複雑になり、作製が難しく、コストアップとなってしまう。
However, in the semiconductor laser arrays disclosed in
また、特許文献3に開示されている面発光レーザでは、0次横モードを抑制して、高次横モードの光を利用することになるので、光走査装置などの結像光学系の光源には使用できない。 Further, in the surface emitting laser disclosed in Patent Document 3, since the 0th-order transverse mode is suppressed and the light in the higher-order transverse mode is used, it is used as a light source for an imaging optical system such as an optical scanning device. Cannot be used.
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができる面発光レーザモジュールを提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide a surface emitting laser module capable of stably outputting a plurality of lights at a high density without causing an increase in cost. There is to do.
また、本発明の第2の目的は、高コスト化を招くことなく、高密度の走査を安定して行うことができる光走査装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of stably performing high-density scanning without incurring an increase in cost.
また、本発明の第3の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することができる画像形成装置を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably forming a high quality image at high speed without incurring an increase in cost.
また、本発明の第4の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を安定して生成することができる光伝送モジュールを提供することにある。 A fourth object of the present invention is to provide an optical transmission module that can stably generate a high-quality optical signal without increasing the cost.
また、本発明の第5の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を安定して行うことができる光伝送システムを提供することにある。 A fifth object of the present invention is to provide an optical transmission system capable of stably performing high-quality optical transmission without incurring an increase in cost.
本発明は、第1の観点からすると、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ素子と;前記面発光レーザアレイ素子が実装されるパッケージと;前記面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の光路上に配置され、入射光の一部を反射し、残りを透過させる透明部材と;を備え、前記複数の発光部は、第1の発光部及び第2の発光部を含み、前記透明部材は、前記第1の発光部からの光及び前記第2の発光部からの光について、光の進行方向に直交する少なくとも1つの方向に関して、前記第1の発光部からの光と前記第2の発光部からの光との間隔を小さくして透過させるとともに、発光部に戻る方向と異なる方向に反射することを特徴とする面発光レーザモジュールである。 According to a first aspect of the present invention, a surface emitting laser array element having a plurality of light emitting portions; a package on which the surface emitting laser array element is mounted; and a plurality of lights emitted from the surface emitting laser array element And a transparent member that reflects part of incident light and transmits the rest, wherein the plurality of light emitting parts include a first light emitting part and a second light emitting part, and the transparent The member includes the light from the first light emitting unit and the second light with respect to at least one direction orthogonal to the traveling direction of the light from the first light emitting unit and the light from the second light emitting unit. The surface-emitting laser module is characterized in that the distance from the light emitting unit is reduced and transmitted, and reflected in a direction different from the direction returning to the light emitting unit.
これによれば、第1の発光部からの光及び第2の発光部からの光の大部分は、光の進行方向に直交する少なくとも1つの方向に関して、間隔が小さくなって透明部材を透過する。また、第1の発光部からの光及び第2の発光部からの光の一部は、透明部材で反射されるが、複数の発光部のいずれかに向かう方向と異なる方向に反射される。この場合には、第1の発光部と第2発光部との間隔を広くすることができ、発熱による発光部の発光特性の低下を抑制することができる。また、発光部には反射光が戻らないのでノイズを低減することができる。従って、透明部材として安価な材料を使用することができ、結果として、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することが可能となる。 According to this, most of the light from the first light-emitting unit and the light from the second light-emitting unit are transmitted at a small interval with respect to at least one direction orthogonal to the traveling direction of the light and transmitted through the transparent member. . Further, part of the light from the first light emitting unit and the light from the second light emitting unit is reflected by the transparent member, but is reflected in a direction different from the direction toward one of the plurality of light emitting units. In this case, the interval between the first light emitting unit and the second light emitting unit can be widened, and a decrease in the light emission characteristics of the light emitting unit due to heat generation can be suppressed. Further, since reflected light does not return to the light emitting portion, noise can be reduced. Therefore, an inexpensive material can be used as the transparent member, and as a result, a plurality of lights can be stably output at high density without increasing the cost.
本発明は、第2の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザモジュールを有する光源ユニットと;前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と;前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と;を備える光走査装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, the light source unit having the surface emitting laser module of the present invention; and deflection for deflecting light from the light source unit And a scanning optical system for condensing the light deflected by the polarizer onto the surface to be scanned.
これによれば、光源ユニットが本発明の面発光レーザモジュールを有しているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高密度の走査を安定して行うことが可能となる。 According to this, since the light source unit has the surface emitting laser module of the present invention, as a result, high-density scanning can be stably performed without increasing the cost.
本発明は、第3の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier; and at least one optical scanning device according to the invention that scans the at least one image carrier with light including image information. An image forming apparatus provided.
これによれば、少なくとも1つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。 According to this, since at least one optical scanning device of the present invention is provided, as a result, it is possible to stably form a high-quality image at a high speed without increasing the cost.
本発明は、第4の観点からすると、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールであって、本発明の面発光レーザモジュールと;前記面発光レーザモジュールの面発光レーザアレイ素子を、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と;を備える光伝送モジュールである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical transmission module for generating an optical signal corresponding to an input electric signal, the surface emitting laser module of the present invention; and the surface emitting laser array of the surface emitting laser module. And a driving device that drives the element in accordance with the input electric signal.
これによれば、本発明の面発光レーザモジュールを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の光信号を安定して生成することが可能となる。 According to this, since the surface emitting laser module of the present invention is provided, as a result, it is possible to stably generate a high-quality optical signal without increasing the cost.
本発明は、第5の観点からすると、本発明の光伝送モジュールと;前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と;前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と;を備える光伝送システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, an optical transmission module of the present invention; an optical transmission medium that transmits an optical signal generated by the optical transmission module; and an optical signal that passes through the optical transmission medium is converted into an electrical signal. An optical transmission system comprising: a converter for converting.
これによれば、本発明の光伝送モジュールを備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の光伝送を安定して行うことが可能となる。 According to this, since the optical transmission module of the present invention is provided, as a result, high-quality optical transmission can be stably performed without increasing the cost.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図15に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係るレーザプリンタ500の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このレーザプリンタ500は、光走査装置900、感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903、トナーカートリッジ904、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、除電ユニット914、定着ローラ909、排紙ローラ912、及び排紙トレイ910などを備えている。
The
感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム901の表面が被走査面である。ここでは、感光体ドラム901は、図1における矢印方向に回転するようになっている。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911、除電ユニット914及びクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム901の回転方向に関して、帯電チャージャ902→現像ローラ903→転写チャージャ911→除電ユニット914→クリーニングブレード905の順に配置されている。
The
帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる。
The
光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム901の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム901の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。なお、この光走査装置900の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903に供給される。
The
現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ904から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像(以下では、便宜上「トナー像」ともいう)は、感光体ドラム901の回転に伴って転写チャージャ911の方向に移動する。
The developing
給紙トレイ906には記録紙913が格納されている。この給紙トレイ906の近傍には給紙コロ907が配置されており、該給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚づつ取り出し、レジストローラ対908に搬送する。該レジストローラ対908は、転写ローラ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、該記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面のトナー像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、定着ローラ909に送られる。
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
この定着ローラ909では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。ここで定着された記録紙913は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。
In the fixing
除電ユニット914は、感光体ドラム901の表面を除電する。
The
クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。
The
次に、前記光走査装置900の構成について説明する。
Next, the configuration of the
この光走査装置900は、図2に示されるように、光源ユニット10、カップリングレンズ11、開口板12、シリンドリカルレンズ13、ポリゴンミラー14、fθレンズ15、トロイダルレンズ16、2つのミラー(17、18)、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。
As shown in FIG. 2, the
前記光源ユニット10は、一例として図3及び図4に示されるように、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ素子23と、該面発光レーザアレイ素子23が実装されるパッケージ25と、面発光レーザアレイ素子23からの複数の光の光路上に配置され、パッケージ25を封止するカバーガラス21とを備える面発光レーザモジュール20を有している。なお、本明細書では、面発光レーザアレイ素子23におけるレーザ発振方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な面内における互いに直交する2つの方向をX軸方向及びY軸方向として説明する。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4 as an example, the
面発光レーザアレイ素子23は、一例として図5に示されるように、40個の発光部231を有している。ここでは、Y軸方向が主走査方向に対応する方向であり、X軸方向が副走査方向に対応する方向である。
As an example, the surface emitting
40個の発光部231は、一例として図6に示されるように、20個の発光部231からなる第1アレイ23aと20個の発光部231からなる第2アレイ23bとに分けられる。
For example, as shown in FIG. 6, the 40
第1アレイ23aは、一例として図7に示されるように、20個の発光部231が、Y軸方向からX軸方向に向かって傾斜角αをなす方向(以下では便宜上、「T方向」という)とX軸方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
In the
そして、Y軸方向に関する発光部の間隔は等間隔dm1であり、X軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ds2である。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいうものとする。また、20個の発光部をX軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔は等間隔ds1である。 The intervals between the light emitting portions in the Y axis direction are equal intervals dm1, and the intervals between the light emitting portions in the X axis direction are equal intervals ds2. In the present specification, the “interval between the light emitting portions” refers to the distance between the centers of the two light emitting portions. Further, when 20 light emitting units are orthogonally projected onto a virtual line extending in the X-axis direction, the intervals between the light emitting units are equal intervals ds1.
なお、以下では、便宜上、図7に示されるように、第1アレイ23aにおける最も−Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第1の発光部列L1、該第1の発光部列L1の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第2の発光部列L2、該第2の発光部列L2の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第3の発光部列L3、該第3の発光部列L3の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第4の発光部列L4、該第4の発光部列L4の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第5の発光部列L5という。
In the following, for convenience, as shown in FIG. 7, the first light emitting unit row L1, the first light emitting unit row L1 including the four light emitting units arranged closest to the −Y side in the
第2アレイ23bは、一例として図8に示されるように、20個の発光部231が、T方向とX軸方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
In the
そして、Y軸方向に関する発光部の間隔は等間隔dm1であり、X軸方向に関する発光部の間隔は等間隔ds2である。また、20個の発光部をX軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔は等間隔ds1である。 The intervals between the light emitting portions in the Y axis direction are equal intervals dm1, and the intervals between the light emitting portions in the X axis direction are equal intervals ds2. Further, when 20 light emitting units are orthogonally projected onto a virtual line extending in the X-axis direction, the intervals between the light emitting units are equal intervals ds1.
なお、以下では、便宜上、図8に示されるように、第2アレイ23bにおける最も−Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第6の発光部列L6、該第6の発光部列L6の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第7の発光部列L7、該第7の発光部列L7の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第8の発光部列L8、該第8の発光部列L8の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第9の発光部列L9、該第9の発光部列L9の+Y側に配置された4個の発光部からなる発光部列を第10の発光部列L10という。
In the following, for convenience, as shown in FIG. 8, a light emitting unit row composed of four light emitting units arranged on the most −Y side in the
また、一例として図9及び図10に示されるように、Y軸方向に関する第5の発光部列L5と第6の発光部列L6の間隔がdm2(>dm1)であり、かつ、第1アレイ23aの20個の発光部と第2アレイ23aの20個の発光部をX軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部の間隔が等間隔ds1となるように、第1アレイ23a及び第2アレイ23bは配置されている。
As an example, as shown in FIGS. 9 and 10, the interval between the fifth light emitting unit row L5 and the sixth light emitting unit row L6 in the Y-axis direction is dm2 (> dm1), and the first array The
すなわち、Y軸方向に関して、第5の発光部列L5と第6の発光部列L6の間隔のみが、互いに隣接する他の発光部列の間隔よりも広くなっている。 That is, with respect to the Y-axis direction, only the interval between the fifth light emitting unit row L5 and the sixth light emitting unit row L6 is wider than the interval between other adjacent light emitting unit rows.
各発光部は、いずれも780nm帯のVCSELであり、一例として図11に示されるように、n―GaAs基板111上に、下部反射鏡112、スペーサ層113、活性層114、スペーサ層115、上部反射鏡117、及びpコンタクト層118などの半導体層が、順次積層されている。なお、以下では、これら複数の半導体層が積層されているものを、便宜上「積層体」ともいう。
Each of the light emitting portions is a 780 nm band VCSEL. As shown in FIG. 11, as an example, on the n-
下部反射鏡112は、n−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とn−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層とをペアとして、40.5ペア有している。各屈折率層はいずれも、発振波長をλとするとλ/4の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層(図示省略)が設けられている。
The lower reflecting
スペーサ層113は、Al0.6Ga0.4Asからなる層である。
The
活性層114は、Al0.12Ga0.88Asからなる量子井戸層とAl0.3Ga0.7Asからなる障壁層を有している。
The
スペーサ層115は、Al0.6Ga0.4Asからなる層である。
The
スペーサ層113と活性層114とスペーサ層115とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが1波長光学厚さとなるように設定されている。
A portion composed of the
上部反射鏡117は、p−Al0.9Ga0.1Asからなる低屈折率層とp−Al0.3Ga0.7Asからなる高屈折率層とをペアとして、24ペア有している。各屈折率層はいずれも、λ/4の光学厚さとなるように設定されている。なお、低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層(図示省略)が設けられている。
The upper reflecting
上部反射鏡117における共振器構造体からλ/4離れた位置には、AlAsからなる被選択酸化層116が設けられている。
A
次に、上記面発光レーザアレイ素子23の製造方法について簡単に説明する。
Next, a method for manufacturing the surface emitting
(1)上記積層体を有機金属気相成長法(MOCVD法)あるいは分子線結晶成長法(MBE法)を用いた結晶成長によって作成する。 (1) The laminate is formed by crystal growth using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam crystal growth (MBE).
(2)それぞれが発光部となる複数の領域の各周囲にドライエッチング法により溝を形成し、いわゆるメサを形成する。ここでは、エッチング底面は下部反射鏡112中に達するように設定されている。なお、エッチング底面は少なくとも被選択酸化層116を超えたところにあれば良い。これにより、被選択酸化層116が溝の側壁に現れることとなる。
(2) Grooves are formed by dry etching around each of a plurality of regions, each of which serves as a light emitting portion, to form a so-called mesa. Here, the bottom surface of the etching is set so as to reach the lower reflecting
(3)溝が形成された積層体を水蒸気中で熱処理し、メサにおける被選択酸化層116を選択的に酸化する。そして、メサの中央部に、被選択酸化層116における酸化されていない領域を残留させる。これにより、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる電流狭窄構造が形成される。
(3) The laminated body in which the groove is formed is heat-treated in water vapor, and the
(4)各メサの上部電極103が形成される領域及び光出射部102を除いて、例えば厚さ150nmのSiO2保護層120を設け、さらに各溝にポリイミド119を埋め込んで平坦化する。
(4) Except the region where the
(5)各メサ部におけるpコンタクト層118上の光出射部102を除いた領域に上部電極103をそれぞれ形成し、積層体の周辺に各ボンディングパッド(不図示)を形成する。そして、各上部電極103とそれぞれに対応するボンディングパッドとを繋ぐ各配線(不図示)を形成する。
(5) The
(6)積層体裏面に下部電極(n側共通電極)110を形成する。 (6) A lower electrode (n-side common electrode) 110 is formed on the back surface of the laminate.
(7)積層体を複数のチップに切断する。 (7) The laminate is cut into a plurality of chips.
図4に戻り、カバーガラス21は、YZ断面形状がV字形の部分(以下では、便宜上「V字部」ともいう)を有している。面発光レーザアレイ素子23から射出された複数の光は、カバーガラス21のV字形の部分を介して面発光レーザモジュール20から出力される。なお、このカバーガラス21は、入射光に対して収束作用及び発散作用のいずれも有していない
Returning to FIG. 4, the
面発光レーザアレイ素子23は、一例として図12に示されるように、Y軸方向に関して、第1アレイ23aと第2アレイ23bのほぼ中間位置が、カバーガラス21のV字部の底と対向する位置に配置されている。
As shown in FIG. 12 as an example, the surface emitting
ここで、一例として図13に示されるように、カバーガラス21のV字部の角度の1/2をθとすると、発光部231から射出された光のカバーガラス21への入射角ψ1は、次の(1)式で示される。
Here, as shown in FIG. 13 as an example, when θ of the angle of the V-shaped portion of the
カバーガラス21の屈折率をn2、面発光レーザアレイ素子23とカバーガラス21の間を満たす媒質(通常、空気または窒素などの不活性ガスを用い、屈折率は1.0)の屈折率をn1とすると、カバーガラス21への入射角ψ1とカバーガラス21へ入射した光の屈折角ψ2の関係は、次の(2)式で示される。
The refractive index of the
カバーガラス21の厚さをtとすると、カバーガラス21内の光の光路長Lは、次の(3)式で示される。
When the thickness of the
その結果、カバーガラス21を透過した光のシフト量ΔYoutは、次の(4)式で示される。
As a result, the shift amount ΔYout of the light transmitted through the
そして、Y軸方向に関して、V字部の底を基準としたときの発光部231の位置をYvとすると、透過光の位置Youtは、次の(5)式で示される。
Then, regarding the Y-axis direction, if the position of the
また、面発光レーザアレイ素子23とカバーガラス21との距離をhとすると、カバーガラス21で反射した光が面発光レーザアレイ素子23を照射する位置(発光部231の位置との差)ΔYrは、次の(6)式で示される。
Further, if the distance between the surface emitting
例えば、θ=85°、n2=1.51(例えば、BK7)、t=500μm、h=500μm、パッケージ内は窒素ガス充填(n1=1.00)とした場合、透過光の間隔を2Yout=30μmとするには、発光部231の位置Yv=29.8μmとすれば良い。このとき、発光部の間隔は2・Yv=59.6μmとなり、約2倍に広げられる。そして、ΔYrは、88.6μmとなり、反射光が発光部へ戻ることはない。
For example, when θ = 85 °, n2 = 1.51 (for example, BK7), t = 500 μm, h = 500 μm, and the inside of the package is filled with nitrogen gas (n1 = 1.00), the interval of transmitted light is 2 Yout = In order to set the thickness to 30 μm, the position Yv of the
また、例えば、θ=80°とし、他は同じ条件とすると、Yv=44.8μm、発光部の間隔は2・Yv=89.6μmとなり、約3倍に広げられることになる。そして、ΔYrは、184.9μmとなる。この場合も、反射光が発光部へ戻ることはない。 For example, if θ = 80 ° and the other conditions are the same, Yv = 44.8 μm, and the interval between the light emitting portions is 2 · Yv = 89.6 μm, which is approximately tripled. ΔYr is 184.9 μm. Also in this case, the reflected light does not return to the light emitting unit.
すなわち、一例として図14に示されるように、前記発光部の間隔d2が前記発光部の間隔d1よりも広くても、カバーガラス21を介して出力される複数の光は、Y軸方向に関して等間隔となる。すなわち、Y軸方向に関して5番目の発光部と6番目の発光部の間隔を従来よりも広くすることができ、発熱による特性の低下を抑制することができる。
That is, as shown in FIG. 14 as an example, even if the interval d2 between the light emitting portions is wider than the interval d1 between the light emitting portions, the plurality of lights output through the
また、一例として図14に示されるように、面発光レーザアレイ素子23から射出されカバーガラス21の表面で反射した複数の反射光RBが、発光部に戻る方向と異なる方向にいずれも向かうように設定されている。
As an example, as shown in FIG. 14, a plurality of reflected lights RB emitted from the surface emitting
図2に戻り、カップリングレンズ11は、光源ユニット10から射出された光を略平行光に整形する。
Returning to FIG. 2, the
開口板12は、開口部を有し、カップリングレンズ11を介した光のビーム径を規定する。
The
シリンドリカルレンズ13は、開口板12の開口部を通過した光をミラー17を介してポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に集光する。
The
ポリゴンミラー14は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向反射面が形成されている。そして、不図示の回転機構により、図2に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。従って、光源ユニット10から射出され、シリンドリカルレンズ13によってポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー14の回転により一定の角速度で偏向される。
The
fθレンズ15は、ポリゴンミラー14からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー14により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。
The
トロイダルレンズ16は、fθレンズ15からの光をミラー18を介して、感光体ドラム901の表面に結像する。
The
この場合に、面発光レーザアレイ素子23では、各発光部をX軸方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ds1であるので、一例として図15に示されるように、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム901上では副走査方向に等間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、前記間隔ds2が26.5μmであれば、前記間隔ds1は2.65μmとなる。そして、光学系の倍率を2倍とすれば、感光体ドラム901上では副走査方向に5.3μm間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、4800dpi(ドット/インチ)に対応している。すなわち、4800dpi(ドット/インチ)の高密度書込みができる。もちろん、Y軸方向の発光部数を増加したり、前記間隔ds2を狭くして間隔ds1を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
In this case, in the surface emitting
また、この場合には、レーザプリンタ500では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
In this case, the
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザモジュール20によると、40個の発光部を有する面発光レーザアレイ素子23と、面発光レーザアレイ素子23が実装されるパッケージ25と、面発光レーザアレイ素子23から射出される複数の光の光路上に配置され、パッケージ25を封止するとともに、入射光の一部を反射し、残りを透過させるカバーガラス21とを備えている。そして、Y軸方向に関して、カバーガラス21に入射する第5の発光部列L5からの光と第6の発光部列L6からの光の間隔dm2は、カバーガラス21を透過した第5の発光部列L5からの光と第6の発光部列L6からの光の間隔dm1よりも大きい。
As described above, according to the surface emitting laser module 20 according to the present embodiment, the surface emitting
これにより、Y軸方向に関して、第5の発光部列L5と第6の発光部列L6の間隔を従来よりも広くすることができるため、書きこみドット密度を低下させることなく、発熱による発光部の発光特性の低下を抑制することができる。 As a result, the interval between the fifth light-emitting portion row L5 and the sixth light-emitting portion row L6 can be made wider than in the conventional case with respect to the Y-axis direction, so that the light-emitting portion due to heat generation without reducing the writing dot density. The deterioration of the light emission characteristics can be suppressed.
また、面発光レーザアレイ素子23から射出されカバーガラス21の表面で反射した複数の反射光は、発光部に戻る方向と異なる方向にいずれも向かう。これにより、反射光によるノイズを低減することができる。
The plurality of reflected lights emitted from the surface emitting
従って、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することが可能となる。 Therefore, it is possible to stably output a plurality of lights at a high density without increasing the cost.
本実施形態に係る光走査装置900によると、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができる面発光レーザモジュール20を有しているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うことが可能となる。
The
また、本実施形態に係るレーザプリンタ500によると、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うことができる光走査装置900を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。
Further, the
なお、上記実施形態では、カバーガラスのYZ断面形状がV字形の形状を含む場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図16に示されるように、カバーガラスのYZ断面形状が逆台形の形状を含んでいても良いし、円弧の形状を含んでいても良い。 In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the YZ cross-sectional shape of a cover glass included a V-shaped shape, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 16, the YZ cross-sectional shape of the cover glass may include an inverted trapezoidal shape, or may include an arc shape.
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子が40個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a surface emitting laser array element had 40 light emission parts, it is not limited to this.
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子の複数の発光部が2次元的に配置される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、面発光レーザアレイ素子の複数の発光部が1次元的に配置されていても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the several light emission part of a surface emitting laser array element was arrange | positioned two-dimensionally, it is not limited to this, The several light emission part of a surface emitting laser array element May be arranged one-dimensionally.
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子の各発光部が780nm帯のVCSELの場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where each light emission part of the surface emitting laser array element was VCSEL of a 780 nm band, it is not limited to this.
また、上記実施形態において、前記カバーガラス21に代えて、カバーガラス21と同等の作用を有する透明部材を用いても良い。
Moreover, in the said embodiment, it may replace with the said
また、上記実施形態では、前記カバーガラス21はパッケージ25を封止する作用を有しているが、前記カバーガラス21とは別にパッケージ25を封止する封止部材を設けても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the said
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する1つの方向に関して、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光に含まれる少なくとも2つの光の間隔が、カバーガラスを透過することにより狭くなる場合について説明したが、これに限らず、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する2つの方向に関して、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光に含まれる少なくとも2つの光の間隔が、カバーガラスを透過することにより狭くなっても良い。この場合に、例えば、主走査方向と副走査方向のように、面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の進行方向に直交する2つの方向が互いに直交しても良い。 In the above-described embodiment, at least two lights included in the plurality of lights emitted from the surface emitting laser array element are related to one direction orthogonal to the traveling direction of the plurality of lights emitted from the surface emitting laser array element. The case where the interval is narrowed by passing through the cover glass has been described. However, the present invention is not limited to this, and the surface emitting laser array is not limited to two directions orthogonal to the traveling directions of a plurality of lights emitted from the surface emitting laser array element. An interval between at least two lights included in the plurality of lights emitted from the element may be narrowed by passing through the cover glass. In this case, for example, as in the main scanning direction and the sub-scanning direction, two directions orthogonal to the traveling directions of the plurality of lights emitted from the surface emitting laser array elements may be orthogonal to each other.
また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ500の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、前記光走査装置900を備えた画像形成装置であれば、結果として高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。
In the above embodiment, the
また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、前記面発光レーザモジュール20を有し、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高コスト化を招くことなく、高品質のカラー画像を高速で安定して形成することが可能となる。 Further, even an image forming apparatus that forms a color image has the surface emitting laser module 20 and uses an optical scanning device corresponding to a color image, so that high-quality color can be achieved without incurring high costs. An image can be stably formed at high speed.
例えば、図17に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。このタンデムカラー機は、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンダ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置900と、転写ベルト80と、定着手段30などを備えている。
For example, as shown in FIG. 17, a tandem color machine including a plurality of photosensitive drums may be used. The tandem color machine includes a black (K) photosensitive drum K1, a charger K2, a developing device K4, a cleaning unit K5, a transfer charging unit K6, a cyan (C) photosensitive drum C1, and a charger. C2, developing unit C4, cleaning unit C5, transfer charging unit C6, magenta (M) photosensitive drum M1, charging unit M2, developing unit M4, cleaning unit M5, transfer charging unit M6, yellow (Y) photosensitive drum Y1, charging unit Y2, developing unit Y4, cleaning unit Y5, transfer charging unit Y6,
この場合には、光走査装置900では、面発光レーザアレイ素子23における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムK1に照射され、シアン用の各発光部からの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムC1に照射され、マゼンダ用の各発光部からの光はマゼンダ用の走査光学系を介して感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の各発光部からの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムY1に照射されるようになっている。なお、光走査装置900は、色毎に面発光レーザモジュール20を備えても良い。また、色毎に光走査装置900を備えていても良い。
In this case, in the
各感光体ドラムは、図17中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置900によりビームが照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段30により記録紙に画像が定着される。
Each photosensitive drum rotates in the direction of the arrow in FIG. 17, and a charger, a developer, a transfer charging unit, and a cleaning unit are arranged in the order of rotation. Each charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum charged by the charger is irradiated with a beam by the
タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置900は高密度な発光部の2次元アレイを有しているため、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
In a tandem color machine, color misregistration of each color may occur due to mechanical accuracy or the like. However, since the
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.
《光伝送システム》
図18には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム1000の概略構成が示されている。この光伝送システム1000は、光送信モジュール1001と光受信モジュール1005が光ファイバケーブル1004で接続されており、光送信モジュール1001から光受信モジュール1005への一方向の光通信が可能となっている。
<Optical transmission system>
FIG. 18 shows a schematic configuration of an
光送信モジュール1001は、前記面発光レーザモジュール20を含む光源1002と、外部から入力された電気信号に応じて、光源1002から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路1003とを有している。
The
光源1002から出力された光信号は、光ファイバケーブル1004に結合し、該光ファイバケーブル1004を導波して光受信モジュール1005に入力される。
The optical signal output from the
光受信モジュール1005は、光信号を電気信号に変換する受光素子1006と、受光素子1006から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路1007とを有している。
The
本実施形態に係る光送信モジュール1001によると、光源1002が前記面発光レーザモジュール20を含んでいるため、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力することができ、結果として高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成することが可能となる。
According to the
また、本実施形態に係る光伝送システム1000によると、高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成することができる光送信モジュール1001を備えているため、結果として高コスト化を招くことなく、低消費電力で、大容量の光伝送を安定して行うことが可能となる。
Also, the
なお、本実施形態では、単チャンネルの一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信、並列伝送方式、波長分割多重伝送方式等の構成をとることもできる。要するに、光源1002が面発光レーザモジュール20を含んでいれば良い。
In the present embodiment, a configuration example of unidirectional communication of a single channel is shown, but a configuration of bidirectional communication, a parallel transmission method, a wavelength division multiplex transmission method, or the like can also be adopted. In short, the
以上説明したように、本発明の面発光レーザモジュールによれば、高コスト化を招くことなく、複数の光を高密度で安定して出力するのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、高密度での走査を安定して行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成するのに適している。また、本発明の光伝送モジュールによれば、高コスト化を招くことなく、光信号を安定して生成するのに適している。また、本発明の光伝送システムによれば、高コスト化を招くことなく、光伝送を安定して行うのに適している。 As described above, the surface-emitting laser module according to the present invention is suitable for stably outputting a plurality of lights at a high density without increasing the cost. Moreover, the optical scanning device of the present invention is suitable for stably performing high-density scanning without incurring an increase in cost. The image forming apparatus of the present invention is suitable for stably forming a high-quality image at high speed without incurring an increase in cost. The optical transmission module of the present invention is suitable for stably generating an optical signal without incurring an increase in cost. Moreover, the optical transmission system of the present invention is suitable for performing optical transmission stably without increasing the cost.
10…光源ユニット、14…ポリゴンミラー(偏向器)、15…fθレンズ(走査光学系の一部)、16…トロイダルレンズ(走査光学系の一部)、20…面発光レーザモジュール、21…カバーガラス、23…面発光レーザアレイ素子、25…パッケージ、231…発光部、500…レーザプリンタ、900…光走査装置、901…感光体ドラム(像担持体)、1000…光伝送システム、1001…光送信モジュール(光伝送モジュール)、1003…駆動回路(駆動装置)、1004…光ファイバケーブル(光伝達媒体)、1006…受光素子(変換器の一部)、1007…受信回路(変換器の一部)。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記面発光レーザアレイ素子が実装されるパッケージと;
前記面発光レーザアレイ素子から射出される複数の光の光路上に配置され、入射光の一部を反射し、残りを透過させる透明部材と;を備え、
前記複数の発光部は、第1の発光部及び第2の発光部を含み、
前記透明部材は、前記第1の発光部からの光及び前記第2の発光部からの光について、光の進行方向に直交する少なくとも1つの方向に関して、前記第1の発光部からの光と前記第2の発光部からの光との間隔を小さくして透過させるとともに、発光部に戻る方向と異なる方向に反射することを特徴とする面発光レーザモジュール。 A surface emitting laser array element having a plurality of light emitting portions;
A package on which the surface emitting laser array element is mounted;
A transparent member disposed on an optical path of a plurality of lights emitted from the surface-emitting laser array element, reflecting a part of incident light and transmitting the rest.
The plurality of light emitting units includes a first light emitting unit and a second light emitting unit,
The transparent member includes the light from the first light-emitting unit and the light from the first light-emitting unit and the light from the second light-emitting unit with respect to at least one direction orthogonal to the traveling direction of the light and the light from the first light-emitting unit. A surface emitting laser module, wherein the distance from the light from the second light emitting portion is reduced and transmitted, and the light is reflected in a direction different from the direction returning to the light emitting portion.
前記少なくとも1つの方向に関して、前記透明部材を透過した複数の光は等間隔であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュール。 The plurality of light emitting units are three or more light emitting units,
The surface emitting laser module according to claim 1, wherein the plurality of light beams transmitted through the transparent member are equally spaced with respect to the at least one direction.
前記透明部材は、前記光の進行方向及び前記特定方向のいずれに対しても傾斜している少なくとも2つの傾斜面を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュール。 The at least one direction is one specific direction;
The surface according to claim 1, wherein the transparent member has at least two inclined surfaces that are inclined with respect to both the traveling direction of the light and the specific direction. Light emitting laser module.
請求項1〜11のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールを有する光源ユニットと;
前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と;
前記偏光器で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と;を備える光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with light,
A light source unit comprising the surface emitting laser module according to claim 1;
A deflector for deflecting light from the light source unit;
A scanning optical system for condensing the light deflected by the polarizer on the surface to be scanned.
前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも1つの請求項12に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。 At least one image carrier;
13. An image forming apparatus comprising: at least one optical scanning device according to claim 12 that scans the at least one image carrier with light including image information.
請求項1〜11のいずれか一項に記載の面発光レーザモジュールと;
前記面発光レーザモジュールの面発光レーザアレイ素子を、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と;を備える光伝送モジュール。 An optical transmission module that generates an optical signal according to an input electrical signal,
A surface-emitting laser module according to any one of claims 1 to 11;
An optical transmission module comprising: a driving device that drives the surface emitting laser array element of the surface emitting laser module according to the input electric signal.
前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と;
前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と;を備える光伝送システム。 An optical transmission module according to claim 15;
An optical transmission medium for transmitting an optical signal generated by the optical transmission module;
A converter for converting an optical signal through the optical transmission medium into an electric signal;
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