液体噴射ヘッドユニット
【課題】流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供する。
【解決手段】ホルダ２００には、記録ヘッド本体１００をホルダ２００に接合する際に記録ヘッド本体１００のホルダ２００側の面に当接される押圧部材２５０が挿入される挿入孔２０２が設けられていると共に、ホルダ２００のカートリッジ装着部材３００側の面には、ホルダ２００とカートリッジ装着部材３００との隙間から進入するインクが挿入孔２０２に達しないように防液用リブ２０６を設ける。
【解決手段】ホルダ２００には、記録ヘッド本体１００をホルダ２００に接合する際に記録ヘッド本体１００のホルダ２００側の面に当接される押圧部材２５０が挿入される挿入孔２０２が設けられていると共に、ホルダ２００のカートリッジ装着部材３００側の面には、ホルダ２００とカートリッジ装着部材３００との隙間から進入するインクが挿入孔２０２に達しないように防液用リブ２０６を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する複数のヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドユニットに関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、液滴としてインク滴を噴射する複数のインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットという）が挙げられる。このヘッドユニットとしては、例えば、インクが充填されたインクカートリッジ等が保持されるカートリッジケース本体に、複数の記録ヘッド本体が接合されたものがある。このようなヘッドユニットにおいては、ノズルが開口する面が同一平面となるように揃えた状態で、各ヘッド本体を接合部材に接合する必要がある。このため、カートリッジケース本体に各記録ヘッド本体を接合する際に、例えば、各記録ヘッドヘッド本体のノズルが開口する面（インク吐出面）とは反対側の面を押圧部材によって押圧することで、各記録ヘッド本体のインク吐出面を揃えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、複数の記録ヘッド本体（ヘッド本体）とインクカートリッジ（貯留手段）とを繋ぐ流路は、複数のヘッド本体が接合されるカートリッジ装着部材（接合部材）を含む複数の部材に形成されていることがある。このような構成では、これら複数の部材間に弾性材料等からなるシール部材が介装されており、各部材間における流路の接続部分からのインクの漏れがこのシール部材によって防止されている。
【０００５】
しかしながら、このようにシール部材が介装されていても、各流路の接続部分からのインクの漏れを完全に防止することは難しい。そして、漏れ出したインクが、接合部材に設けられる上述した押圧部材が挿入される挿入孔からヘッド本体にまで達してしまう虞がある。ヘッド本体には、インク滴を吐出するための圧力を圧力発生室内のインクに付与する圧力発生手段が設けられているため、漏れ出したインクがヘッド本体に達してしまうと、インクが圧力発生手段に繋がる配線等に付着して電気的不具合を引き起こす虞がある。
【０００６】
なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドユニットにおいても、同様に存在する。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、これら複数のヘッド本体が接合されると共に、当該ヘッド本体が接合される際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される部材が挿通される挿入孔、及び液体が貯留されている貯留手段と前記圧力発生室とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有する接合部材と、該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材とを具備し、前記接合部材には、前記連通路の前記供給路側の開口周縁部に、前記連通路と前記供給路とを液密に連通させるように前記供給路側に突出するシール用リブが設けられ、前記接合部材の前記流路部材側の面には、前記接合部材の周縁から当該面に進入する前記液体が前記挿入孔に達しないように前記挿入孔を取り囲むと共に前記流路部材側に突出する防液用リブが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、接合部材と流路部材との隙間に液体が進入しても、防液用リブにより挿入孔内に液体が入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
【０００９】
ここで、前記防液用リブは、複数設けられた前記挿入孔ごとに設けられていることが好ましい。これによれば、挿入孔に液体が進入することをより確実に防ぐことができる。
【００１０】
また、前記防液用リブは、その高さが前記シール用リブの高さ以下であることが好ましい。これによれば、シール用リブが流路部材に確実に当接できるため連通路と供給路との液密性が失われない。
【００１１】
また、前記接続部材と前記流路部材との間には、弾性材料からなるシール部材が介装され、前記防液用リブは、前記シール部材に接触していることが好ましい。これによれば、より確実にインクの進入を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図及びその断面図である。また、図３は、記録ヘッド本体の分解斜視図であり、図４は、記録ヘッド本体の断面図である。
【００１３】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、図１及び図２に示すように、複数の記録ヘッド本体１００と、これら複数の記録ヘッド本体１００が接合される接合部材であるホルダ２００と、このホルダ２００の記録ヘッド本体１００とは反対側の面に固定される流路部材であるカートリッジ装着部材３００とを有する。
【００１４】
まずは、記録ヘッド本体１００について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、記録ヘッド本体１００を構成する流路形成基板１０１は、例えばシリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜１０２が形成されている。この流路形成基板１０１には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の圧力発生室１０３が並設されている。例えば、本実施形態では、幅方向に並設された圧力発生室１０３の列が２列、流路形成基板１０１に形成されている。各圧力発生室１０３の列の外側には、後述するリザーバ形成基板に設けられるリザーバ部と連通し、各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバを構成する連通部１０４が形成されている。また、連通部１０４は、インク供給路１０５を介して各圧力発生室１０３の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００１５】
この流路形成基板１０１の開口面側には、圧力発生室１０３に連通するノズル１０６が穿設されたノズルプレート１０７が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
【００１６】
一方、流路形成基板１０１の開口面とは反対側の弾性膜１０２上には、例えば、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子１０８が形成されている。このような圧電素子１０８が形成された流路形成基板１０１上には、リザーバ部１０９を有するリザーバ形成基板１１０が接合されている。リザーバ部１０９は、本実施形態では、リザーバ形成基板１１０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１０３の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０１の連通部１０４と連通されて各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバ１１１を構成している。
【００１７】
また、リザーバ形成基板１１０の圧電素子１０８に対向する領域には、圧電素子１０８の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部１１２が設けられている。さらに、リザーバ形成基板１１０上には、各圧電素子１０８を駆動するための駆動ＩＣ１１３が設けられている。この駆動ＩＣ１１３の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子１０８の個別電極から引き出された引き出し配線１１４と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１３の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の外部配線１１５が接続され、この外部配線１１５を介して印刷信号等の各種信号が駆動ＩＣ１１３に送られるようになっている。
【００１８】
このようなリザーバ形成基板１１０上には、コンプライアンス基板１１６が接合されている。コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域には、リザーバ１１１にインクを供給するためのインク導入口１１７が形成されている。また、コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域のインク導入口１１７以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１１８となっており、リザーバ１１１は、この可撓部１１８によって封止されている。
【００１９】
さらに、コンプライアンス基板１１６上にはヘッドケース１１９が接合されている。ヘッドケース１１９は、インク導入口１１７に連通すると共にホルダ２００の後述するインク連通路に連通するインク供給連通路１２０が設けられている。インク導入口１１７は、各リザーバ１１１に対応して設けられているため、インク供給連通路１２０も、各ヘッドケース１１９にそれぞれ二つ形成されている。またヘッドケース１１９には、コンプライアンス基板１１６の可撓部１１８に対向する領域に凹部１２１が形成されている。さらにヘッドケース１１９には、リザーバ形成基板１１０上に設けられた駆動ＩＣ１１３に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部１２２が設けられており、外部配線１１５は、駆動ＩＣ保持部１２２を挿通して駆動ＩＣ１１３と接続されている。
【００２０】
またヘッドケース１１９には、このようなＩＣ保持部１２２の中央部を跨いで梁部１２３が設けられている。詳しくは後述するが、この梁部１２３に押圧部材を当接させて記録ヘッド本体１００を押圧することで、各記録ヘッド本体１００をホルダ２００に良好に接合されている。
【００２１】
本実施形態では、４つの記録ヘッド本体１００が、ヘッドケース１１９側でホルダ２００にそれぞれ接合されている。これら４つの各記録ヘッド本体１００は、ノズル１０６が開口する側の面が一枚の固定板１３０に高精度に位置決めされた状態で接合され、固定板１３０によって一体化された複数の記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９側がホルダ２００に接合されている。固定板１３０には各記録ヘッド本体１００に対応して開口部１３１がそれぞれ形成されており、各記録ヘッド本体１００はこの開口部１３１の周縁部に接着剤等によって接合されている。
【００２２】
このように複数の記録ヘッド本体１００が接合されるホルダ２００には、図２に示すように、ヘッドケース１１９に形成されているインク供給連通路１２０に連通するインク連通路２０１が設けられている。またホルダ２００には、各記録ヘッド本体１００の中央部に対応する部分に挿入孔２０２が設けられている。この挿入孔２０２は、製造過程において各記録ヘッド本体１００を押圧するための部材の一例である押圧部材を挿入するために設けられている。
【００２３】
ここで、ホルダ２００に記録ヘッド本体１００を接合する際には、例えば、図５（ａ）に示すように、複数の記録ヘッド本体１００を固定板１３０に接合された状態で、所定の治具上に配置し、これら記録ヘッド本体１００に対向して配されるホルダ２００の各挿入孔２０２に針状の押圧部材２５０を挿入して、この押圧部材２５０の先端部を各記録ヘッド本体１００に当接させて押圧する。すなわち、押圧部材２５０の先端部を各ヘッドケース１１９の梁部１２３上に接触させて各記録ヘッド本体１００を固定板１３０側に向かって押圧する。
【００２４】
そして、図５（ｂ）に示すように、押圧部材２５０で各記録ヘッド本体１００を所定の力で押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に向かって押圧する。つまり、各押圧部材２５０の先端部で各記録ヘッド本体１００の梁部１２３を個別に押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に押圧して両者を接合する。
【００２５】
これにより、各記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９とホルダ２００とを良好に接合することができる。すなわち、各記録ヘッド本体１００が押圧部材２５０によって固定された状態でホルダ２００が接合されるため、各記録ヘッド本体１００が傾いてしまうのを防止することができる。なお、この押圧部材２５０は、各記録ヘッド本体１００とホルダ２００とを接合後に取り除かれる。
【００２６】
カートリッジ装着部材３００は、図１及び図２に示すように、ホルダ２００の記録ヘッド本体１００とは反対側の面に固定され、インクが貯留されているインク貯留手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着される装着部３０１を有する。勿論、装着部３０１に直接インクカートリッジが装着されるのではなく、プリンタ内の別の領域にインクカートリッジを戴置し、そのインクカートリッジから可撓性を有する図示しないチューブでインクを引き回し、装着部３０１にチューブを接続しても良い。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び複数色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジ装着部材３００には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。カートリッジ装着部材３００には、一端が装着部３０１に開口し、他端がホルダ２００側に開口する複数のインク供給路３０２が設けられている。さらに、装着部３０１のインク供給路３０２の開口部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針３１０が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ（図示なし）を介して固定されている。上記チューブでインクを引き回す場合は、装着部３０１にインク供給針３１０を設ける必要はない。ここでは、上記形態のいずれにあってもインク貯留手段から記録ヘッド本体１００にインクを供給する部材として「カートリッジ装着部材」と称することにする。
【００２７】
このようなカートリッジ装着部材３００と、記録ヘッド本体１００及びホルダ２００とは、カバーヘッドによって一体化されている。カートリッジ装着部材３００の下面側に、記録ヘッド本体１００が接合されたホルダ２００を配し、これら各部材の外側に記録ヘッド本体１００のノズル１０６を露出する窓部４０１を有するカバーヘッド４００をはめ込み、例えば、ネジ４０２等によってカートリッジ装着部材３００に固定することによって、各部材が一体化されている。
【００２８】
図６（ａ）は、ヘッドユニットの上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における要部を示す断面図である。図６（ｂ）に示すように、また、ホルダ２００のインク連通路２０１の開口周縁部には、カートリッジ装着部材３００側に突出するシール用リブ２０５が形成されている。更に、カートリッジ装着部材３００とホルダ２００との間には、例えば、ゴム材料等の弾性材料からなるシール部材３５０が介装されている。シール部材３５０には、貫通孔３５１が設けられており、各インク供給路３０２とインク連通路２０１とは、この貫通孔３５１を介して接続されている。このようにシール部材３５０を介装し、シール用リブ２０５をシール部材３５０に密着させることで、カートリッジ装着部材３００の各インク供給路３０２とホルダ２００の各インク連通路２０１との接続部分を密封して液密にし、この接続部分からのインクの漏れを防止している。
【００２９】
このようにホルダ２００にシール用リブ２０５を設け、カートリッジ装着部材３００とホルダ２００との間にシール部材３５０を介装することで、各インク供給路３０２とインク連通路２０１との接続部分を液密にしてインクの漏れを防止することができる。しかしながら、例えば、長時間の使用により、インクカートリッジとインク供給針３１０との接合部分からインクが漏れ出し、装着部３０１表面を通り、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入する虞がある。そして、ホルダ２００の表面に進入したインクがホルダ２００に設けられている挿入孔２０２に入り込んで記録ヘッド本体１００に付着して電気的不良が発生する虞がある。
【００３０】
このため、本発明では、ホルダ２００のカートリッジ装着部材３００側の面に、カートリッジ装着部材３００側に突出する防液用リブ２０６が設けられている。防液用リブ２０６は、挿入孔２０２及びシール用リブ２０５を取り囲むように、挿入孔２０２及びシール用リブ２０５よりもホルダ２００の外縁側に設けられている。
【００３１】
このように形成された防液用リブ２０６は、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に達しないようにインクを塞き止める。すなわち、仮に、ホルダ２００の表面にインクが進入しても、防液用リブ２０６により挿入孔２０２内にインクが入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
ここで、図５に示したように、ヘッドユニット１の製造工程では、押圧部材２５０を用いて記録ヘッド本体１００を押圧し、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００に接合し、挿入孔２０２から押圧部材２５０を引き抜く工程が行われる。この後、例えば、挿入孔２０２にインクが進入することを防止すべく挿入孔２０２を接着剤等で穴埋めする工程を実施することが考えられる。しかしながら、本発明に係るヘッドユニットでは、ホルダ２００に設けられた防液用リブ２０６によりインクが挿入孔２０２に進入することはないので、このような穴埋め工程を行う必要がない。このように、本発明に係るヘッドユニットは、製造工程を簡略化し得るものである。
【００３３】
なお、防液用リブ２０６は、その高さがシール用リブ２０５の高さ以下であれば、インクの進入を防ぐことが可能であるが、防液用リブ２０６の高さがシール用リブ２０５の高さと略同一となるように防液用リブを形成し、該防液用リブをシール部材３５０に接触させることが好ましい。これにより、防液用リブとシール部材とに隙間が生じないので、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に進入することをより確実に防止できる。
【００３４】
また、シール部材３５０は、必ずしもホルダ２００とカートリッジ装着部材３００との間に介装されている必要はなく、ホルダ２００とカートリッジ装着部材３００とを直接接合させてもよい。この場合、シール用リブを、カートリッジ装着部材３００に接触させることで、インク供給路３０２とインク連通路２０１とを液密に連通させる。一方、この場合においても、防液用リブをシール用リブと略同一の高さに形成し、該防液用リブをカートリッジ装着部材３００に接触させてもよい。これにより、防液用リブとカートリッジ装着部材３００とに隙間が生じず、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に進入することをより確実に防止できる。
【００３５】
また、図６に示したように、防液用リブ２０６は、全ての挿入孔２０２及びシール用リブ２０５を取り囲むように設けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、図７（ａ）に示すように、ホルダ２００Ａのカートリッジ装着部材３００側の面に、防液用リブ２０６Ａが、挿入孔２０２ごとに各挿入孔２０２を取り囲むように設けられていてもよい。このように防液用リブ２０６Ａを設けることで、挿入孔２０２ごとにインクが侵入することを確実に防ぐことができる。また、図７（ｂ）に示すように、挿入孔２０２の配置によっては、ホルダ２００Ｂのカートリッジ装着部材３００側の面に、防液用リブ２０６Ｂが、シール用リブ２０５を取り囲まずに、全挿入孔２０２を取り囲むように設けられていてもよい。要するに、少なくとも挿入孔２０２にインクが進入しないように、挿入孔２０２よりもホルダ２００の外縁側に防液用リブが設けられていればよい。
【００３６】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、撓み振動型の圧電素子を有するヘッドユニットを例示したが、これに限定されず、本発明は、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するヘッドユニットや、発熱素子を具備し、この発熱素子の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるヘッドユニット等、種々の構造のヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【００３７】
また、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド本体）を有するヘッドユニットを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットを対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッドユニットの組立斜視図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッド本体の分解斜視図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図５】実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法の一例を示す断面図である
【図６】実施形態１に係るヘッドユニットの上面図及び要部を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係るヘッドユニットの変形例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ ヘッドユニット、 １００ 記録ヘッド本体、 １０１ 流路形成基板、 １０２ 弾性膜、 １０３ 圧力発生室、 １０４ 連通部、 １０５ インク供給路、 １０６ ノズル、 １０７ ノズルプレート、 １０８ 圧電素子、 １０９ リザーバ部、 １１０ リザーバ形成基板、 １１１ リザーバ、 １１２ 圧電素子保持部、 １１３ 駆動ＩＣ、 １１４ 引き出し配線、 １１５ 外部配線、 １１６ コンプライアンス基板、 １１７ インク導入口、 １１８ 可撓部、 １１９ ヘッドケース、 １２０ インク供給連通路、 １２１ 凹部、 １２２ ＩＣ保持部、 １２３ 梁部、 １３０ 固定板、 １３１ 開口部、 ２００，２００Ａ，２００Ｂ ホルダ、 ２０１ インク連通路、 ２０２ 挿入孔、 ２０５ シール用リブ、 ２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ 防液用リブ、 ２５０ 押圧部材、 ３００ カートリッジ装着部材、 ３０１ 装着部、 ３０２ インク供給路、 ３１０ インク供給針、 ３５０ シール部材、 ３５１ 貫通孔、 ４００ カバーヘッド、 ４０１ 窓部、 ４０２ ネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する複数のヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドユニットに関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、液滴としてインク滴を噴射する複数のインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットという）が挙げられる。このヘッドユニットとしては、例えば、インクが充填されたインクカートリッジ等が保持されるカートリッジケース本体に、複数の記録ヘッド本体が接合されたものがある。このようなヘッドユニットにおいては、ノズルが開口する面が同一平面となるように揃えた状態で、各ヘッド本体を接合部材に接合する必要がある。このため、カートリッジケース本体に各記録ヘッド本体を接合する際に、例えば、各記録ヘッドヘッド本体のノズルが開口する面（インク吐出面）とは反対側の面を押圧部材によって押圧することで、各記録ヘッド本体のインク吐出面を揃えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、複数の記録ヘッド本体（ヘッド本体）とインクカートリッジ（貯留手段）とを繋ぐ流路は、複数のヘッド本体が接合されるカートリッジ装着部材（接合部材）を含む複数の部材に形成されていることがある。このような構成では、これら複数の部材間に弾性材料等からなるシール部材が介装されており、各部材間における流路の接続部分からのインクの漏れがこのシール部材によって防止されている。
【０００５】
しかしながら、このようにシール部材が介装されていても、各流路の接続部分からのインクの漏れを完全に防止することは難しい。そして、漏れ出したインクが、接合部材に設けられる上述した押圧部材が挿入される挿入孔からヘッド本体にまで達してしまう虞がある。ヘッド本体には、インク滴を吐出するための圧力を圧力発生室内のインクに付与する圧力発生手段が設けられているため、漏れ出したインクがヘッド本体に達してしまうと、インクが圧力発生手段に繋がる配線等に付着して電気的不具合を引き起こす虞がある。
【０００６】
なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドユニットにおいても、同様に存在する。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、これら複数のヘッド本体が接合されると共に、当該ヘッド本体が接合される際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される部材が挿通される挿入孔、及び液体が貯留されている貯留手段と前記圧力発生室とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有する接合部材と、該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材とを具備し、前記接合部材には、前記連通路の前記供給路側の開口周縁部に、前記連通路と前記供給路とを液密に連通させるように前記供給路側に突出するシール用リブが設けられ、前記接合部材の前記流路部材側の面には、前記接合部材の周縁から当該面に進入する前記液体が前記挿入孔に達しないように前記挿入孔を取り囲むと共に前記流路部材側に突出する防液用リブが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、接合部材と流路部材との隙間に液体が進入しても、防液用リブにより挿入孔内に液体が入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
【０００９】
ここで、前記防液用リブは、複数設けられた前記挿入孔ごとに設けられていることが好ましい。これによれば、挿入孔に液体が進入することをより確実に防ぐことができる。
【００１０】
また、前記防液用リブは、その高さが前記シール用リブの高さ以下であることが好ましい。これによれば、シール用リブが流路部材に確実に当接できるため連通路と供給路との液密性が失われない。
【００１１】
また、前記接続部材と前記流路部材との間には、弾性材料からなるシール部材が介装され、前記防液用リブは、前記シール部材に接触していることが好ましい。これによれば、より確実にインクの進入を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図及びその断面図である。また、図３は、記録ヘッド本体の分解斜視図であり、図４は、記録ヘッド本体の断面図である。
【００１３】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、図１及び図２に示すように、複数の記録ヘッド本体１００と、これら複数の記録ヘッド本体１００が接合される接合部材であるホルダ２００と、このホルダ２００の記録ヘッド本体１００とは反対側の面に固定される流路部材であるカートリッジ装着部材３００とを有する。
【００１４】
まずは、記録ヘッド本体１００について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、記録ヘッド本体１００を構成する流路形成基板１０１は、例えばシリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜１０２が形成されている。この流路形成基板１０１には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の圧力発生室１０３が並設されている。例えば、本実施形態では、幅方向に並設された圧力発生室１０３の列が２列、流路形成基板１０１に形成されている。各圧力発生室１０３の列の外側には、後述するリザーバ形成基板に設けられるリザーバ部と連通し、各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバを構成する連通部１０４が形成されている。また、連通部１０４は、インク供給路１０５を介して各圧力発生室１０３の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００１５】
この流路形成基板１０１の開口面側には、圧力発生室１０３に連通するノズル１０６が穿設されたノズルプレート１０７が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
【００１６】
一方、流路形成基板１０１の開口面とは反対側の弾性膜１０２上には、例えば、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子１０８が形成されている。このような圧電素子１０８が形成された流路形成基板１０１上には、リザーバ部１０９を有するリザーバ形成基板１１０が接合されている。リザーバ部１０９は、本実施形態では、リザーバ形成基板１１０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１０３の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０１の連通部１０４と連通されて各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバ１１１を構成している。
【００１７】
また、リザーバ形成基板１１０の圧電素子１０８に対向する領域には、圧電素子１０８の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部１１２が設けられている。さらに、リザーバ形成基板１１０上には、各圧電素子１０８を駆動するための駆動ＩＣ１１３が設けられている。この駆動ＩＣ１１３の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子１０８の個別電極から引き出された引き出し配線１１４と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１３の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の外部配線１１５が接続され、この外部配線１１５を介して印刷信号等の各種信号が駆動ＩＣ１１３に送られるようになっている。
【００１８】
このようなリザーバ形成基板１１０上には、コンプライアンス基板１１６が接合されている。コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域には、リザーバ１１１にインクを供給するためのインク導入口１１７が形成されている。また、コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域のインク導入口１１７以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１１８となっており、リザーバ１１１は、この可撓部１１８によって封止されている。
【００１９】
さらに、コンプライアンス基板１１６上にはヘッドケース１１９が接合されている。ヘッドケース１１９は、インク導入口１１７に連通すると共にホルダ２００の後述するインク連通路に連通するインク供給連通路１２０が設けられている。インク導入口１１７は、各リザーバ１１１に対応して設けられているため、インク供給連通路１２０も、各ヘッドケース１１９にそれぞれ二つ形成されている。またヘッドケース１１９には、コンプライアンス基板１１６の可撓部１１８に対向する領域に凹部１２１が形成されている。さらにヘッドケース１１９には、リザーバ形成基板１１０上に設けられた駆動ＩＣ１１３に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部１２２が設けられており、外部配線１１５は、駆動ＩＣ保持部１２２を挿通して駆動ＩＣ１１３と接続されている。
【００２０】
またヘッドケース１１９には、このようなＩＣ保持部１２２の中央部を跨いで梁部１２３が設けられている。詳しくは後述するが、この梁部１２３に押圧部材を当接させて記録ヘッド本体１００を押圧することで、各記録ヘッド本体１００をホルダ２００に良好に接合されている。
【００２１】
本実施形態では、４つの記録ヘッド本体１００が、ヘッドケース１１９側でホルダ２００にそれぞれ接合されている。これら４つの各記録ヘッド本体１００は、ノズル１０６が開口する側の面が一枚の固定板１３０に高精度に位置決めされた状態で接合され、固定板１３０によって一体化された複数の記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９側がホルダ２００に接合されている。固定板１３０には各記録ヘッド本体１００に対応して開口部１３１がそれぞれ形成されており、各記録ヘッド本体１００はこの開口部１３１の周縁部に接着剤等によって接合されている。
【００２２】
このように複数の記録ヘッド本体１００が接合されるホルダ２００には、図２に示すように、ヘッドケース１１９に形成されているインク供給連通路１２０に連通するインク連通路２０１が設けられている。またホルダ２００には、各記録ヘッド本体１００の中央部に対応する部分に挿入孔２０２が設けられている。この挿入孔２０２は、製造過程において各記録ヘッド本体１００を押圧するための部材の一例である押圧部材を挿入するために設けられている。
【００２３】
ここで、ホルダ２００に記録ヘッド本体１００を接合する際には、例えば、図５（ａ）に示すように、複数の記録ヘッド本体１００を固定板１３０に接合された状態で、所定の治具上に配置し、これら記録ヘッド本体１００に対向して配されるホルダ２００の各挿入孔２０２に針状の押圧部材２５０を挿入して、この押圧部材２５０の先端部を各記録ヘッド本体１００に当接させて押圧する。すなわち、押圧部材２５０の先端部を各ヘッドケース１１９の梁部１２３上に接触させて各記録ヘッド本体１００を固定板１３０側に向かって押圧する。
【００２４】
そして、図５（ｂ）に示すように、押圧部材２５０で各記録ヘッド本体１００を所定の力で押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に向かって押圧する。つまり、各押圧部材２５０の先端部で各記録ヘッド本体１００の梁部１２３を個別に押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に押圧して両者を接合する。
【００２５】
これにより、各記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９とホルダ２００とを良好に接合することができる。すなわち、各記録ヘッド本体１００が押圧部材２５０によって固定された状態でホルダ２００が接合されるため、各記録ヘッド本体１００が傾いてしまうのを防止することができる。なお、この押圧部材２５０は、各記録ヘッド本体１００とホルダ２００とを接合後に取り除かれる。
【００２６】
カートリッジ装着部材３００は、図１及び図２に示すように、ホルダ２００の記録ヘッド本体１００とは反対側の面に固定され、インクが貯留されているインク貯留手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着される装着部３０１を有する。勿論、装着部３０１に直接インクカートリッジが装着されるのではなく、プリンタ内の別の領域にインクカートリッジを戴置し、そのインクカートリッジから可撓性を有する図示しないチューブでインクを引き回し、装着部３０１にチューブを接続しても良い。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び複数色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジ装着部材３００には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。カートリッジ装着部材３００には、一端が装着部３０１に開口し、他端がホルダ２００側に開口する複数のインク供給路３０２が設けられている。さらに、装着部３０１のインク供給路３０２の開口部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針３１０が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ（図示なし）を介して固定されている。上記チューブでインクを引き回す場合は、装着部３０１にインク供給針３１０を設ける必要はない。ここでは、上記形態のいずれにあってもインク貯留手段から記録ヘッド本体１００にインクを供給する部材として「カートリッジ装着部材」と称することにする。
【００２７】
このようなカートリッジ装着部材３００と、記録ヘッド本体１００及びホルダ２００とは、カバーヘッドによって一体化されている。カートリッジ装着部材３００の下面側に、記録ヘッド本体１００が接合されたホルダ２００を配し、これら各部材の外側に記録ヘッド本体１００のノズル１０６を露出する窓部４０１を有するカバーヘッド４００をはめ込み、例えば、ネジ４０２等によってカートリッジ装着部材３００に固定することによって、各部材が一体化されている。
【００２８】
図６（ａ）は、ヘッドユニットの上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における要部を示す断面図である。図６（ｂ）に示すように、また、ホルダ２００のインク連通路２０１の開口周縁部には、カートリッジ装着部材３００側に突出するシール用リブ２０５が形成されている。更に、カートリッジ装着部材３００とホルダ２００との間には、例えば、ゴム材料等の弾性材料からなるシール部材３５０が介装されている。シール部材３５０には、貫通孔３５１が設けられており、各インク供給路３０２とインク連通路２０１とは、この貫通孔３５１を介して接続されている。このようにシール部材３５０を介装し、シール用リブ２０５をシール部材３５０に密着させることで、カートリッジ装着部材３００の各インク供給路３０２とホルダ２００の各インク連通路２０１との接続部分を密封して液密にし、この接続部分からのインクの漏れを防止している。
【００２９】
このようにホルダ２００にシール用リブ２０５を設け、カートリッジ装着部材３００とホルダ２００との間にシール部材３５０を介装することで、各インク供給路３０２とインク連通路２０１との接続部分を液密にしてインクの漏れを防止することができる。しかしながら、例えば、長時間の使用により、インクカートリッジとインク供給針３１０との接合部分からインクが漏れ出し、装着部３０１表面を通り、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入する虞がある。そして、ホルダ２００の表面に進入したインクがホルダ２００に設けられている挿入孔２０２に入り込んで記録ヘッド本体１００に付着して電気的不良が発生する虞がある。
【００３０】
このため、本発明では、ホルダ２００のカートリッジ装着部材３００側の面に、カートリッジ装着部材３００側に突出する防液用リブ２０６が設けられている。防液用リブ２０６は、挿入孔２０２及びシール用リブ２０５を取り囲むように、挿入孔２０２及びシール用リブ２０５よりもホルダ２００の外縁側に設けられている。
【００３１】
このように形成された防液用リブ２０６は、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に達しないようにインクを塞き止める。すなわち、仮に、ホルダ２００の表面にインクが進入しても、防液用リブ２０６により挿入孔２０２内にインクが入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
ここで、図５に示したように、ヘッドユニット１の製造工程では、押圧部材２５０を用いて記録ヘッド本体１００を押圧し、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００に接合し、挿入孔２０２から押圧部材２５０を引き抜く工程が行われる。この後、例えば、挿入孔２０２にインクが進入することを防止すべく挿入孔２０２を接着剤等で穴埋めする工程を実施することが考えられる。しかしながら、本発明に係るヘッドユニットでは、ホルダ２００に設けられた防液用リブ２０６によりインクが挿入孔２０２に進入することはないので、このような穴埋め工程を行う必要がない。このように、本発明に係るヘッドユニットは、製造工程を簡略化し得るものである。
【００３３】
なお、防液用リブ２０６は、その高さがシール用リブ２０５の高さ以下であれば、インクの進入を防ぐことが可能であるが、防液用リブ２０６の高さがシール用リブ２０５の高さと略同一となるように防液用リブを形成し、該防液用リブをシール部材３５０に接触させることが好ましい。これにより、防液用リブとシール部材とに隙間が生じないので、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に進入することをより確実に防止できる。
【００３４】
また、シール部材３５０は、必ずしもホルダ２００とカートリッジ装着部材３００との間に介装されている必要はなく、ホルダ２００とカートリッジ装着部材３００とを直接接合させてもよい。この場合、シール用リブを、カートリッジ装着部材３００に接触させることで、インク供給路３０２とインク連通路２０１とを液密に連通させる。一方、この場合においても、防液用リブをシール用リブと略同一の高さに形成し、該防液用リブをカートリッジ装着部材３００に接触させてもよい。これにより、防液用リブとカートリッジ装着部材３００とに隙間が生じず、ホルダ２００の周縁からホルダ２００の表面に進入するインクが挿入孔２０２に進入することをより確実に防止できる。
【００３５】
また、図６に示したように、防液用リブ２０６は、全ての挿入孔２０２及びシール用リブ２０５を取り囲むように設けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、図７（ａ）に示すように、ホルダ２００Ａのカートリッジ装着部材３００側の面に、防液用リブ２０６Ａが、挿入孔２０２ごとに各挿入孔２０２を取り囲むように設けられていてもよい。このように防液用リブ２０６Ａを設けることで、挿入孔２０２ごとにインクが侵入することを確実に防ぐことができる。また、図７（ｂ）に示すように、挿入孔２０２の配置によっては、ホルダ２００Ｂのカートリッジ装着部材３００側の面に、防液用リブ２０６Ｂが、シール用リブ２０５を取り囲まずに、全挿入孔２０２を取り囲むように設けられていてもよい。要するに、少なくとも挿入孔２０２にインクが進入しないように、挿入孔２０２よりもホルダ２００の外縁側に防液用リブが設けられていればよい。
【００３６】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、撓み振動型の圧電素子を有するヘッドユニットを例示したが、これに限定されず、本発明は、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するヘッドユニットや、発熱素子を具備し、この発熱素子の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるヘッドユニット等、種々の構造のヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【００３７】
また、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド本体）を有するヘッドユニットを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットを対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッドユニットの組立斜視図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッド本体の分解斜視図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図５】実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法の一例を示す断面図である
【図６】実施形態１に係るヘッドユニットの上面図及び要部を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係るヘッドユニットの変形例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ ヘッドユニット、 １００ 記録ヘッド本体、 １０１ 流路形成基板、 １０２ 弾性膜、 １０３ 圧力発生室、 １０４ 連通部、 １０５ インク供給路、 １０６ ノズル、 １０７ ノズルプレート、 １０８ 圧電素子、 １０９ リザーバ部、 １１０ リザーバ形成基板、 １１１ リザーバ、 １１２ 圧電素子保持部、 １１３ 駆動ＩＣ、 １１４ 引き出し配線、 １１５ 外部配線、 １１６ コンプライアンス基板、 １１７ インク導入口、 １１８ 可撓部、 １１９ ヘッドケース、 １２０ インク供給連通路、 １２１ 凹部、 １２２ ＩＣ保持部、 １２３ 梁部、 １３０ 固定板、 １３１ 開口部、 ２００，２００Ａ，２００Ｂ ホルダ、 ２０１ インク連通路、 ２０２ 挿入孔、 ２０５ シール用リブ、 ２０６，２０６Ａ，２０６Ｂ 防液用リブ、 ２５０ 押圧部材、 ３００ カートリッジ装着部材、 ３０１ 装着部、 ３０２ インク供給路、 ３１０ インク供給針、 ３５０ シール部材、 ３５１ 貫通孔、 ４００ カバーヘッド、 ４０１ 窓部、 ４０２ ネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、
これら複数のヘッド本体が接合されると共に、当該ヘッド本体が接合される際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される部材が挿通される挿入孔、及び液体が貯留されている貯留手段と前記圧力発生室とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有する接合部材と、
該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材とを具備し、
前記接合部材には、前記連通路の前記供給路側の開口周縁部に、前記連通路と前記供給路とを液密に連通させるように前記供給路側に突出するシール用リブが設けられ、
前記接合部材の前記流路部材側の面には、前記接合部材の周縁から当該面に進入する前記液体が前記挿入孔に達しないように前記挿入孔を取り囲むと共に前記流路部材側に突出する防液用リブが設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記防液用リブは、複数設けられた前記挿入孔ごとに設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記防液用リブは、その高さが前記シール用リブの高さ以下である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記接続部材と前記流路部材との間には、弾性材料からなるシール部材が介装され、
前記防液用リブは、前記シール部材に接触している
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項１】
圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、
これら複数のヘッド本体が接合されると共に、当該ヘッド本体が接合される際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される部材が挿通される挿入孔、及び液体が貯留されている貯留手段と前記圧力発生室とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有する接合部材と、
該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材とを具備し、
前記接合部材には、前記連通路の前記供給路側の開口周縁部に、前記連通路と前記供給路とを液密に連通させるように前記供給路側に突出するシール用リブが設けられ、
前記接合部材の前記流路部材側の面には、前記接合部材の周縁から当該面に進入する前記液体が前記挿入孔に達しないように前記挿入孔を取り囲むと共に前記流路部材側に突出する防液用リブが設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記防液用リブは、複数設けられた前記挿入孔ごとに設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記防液用リブは、その高さが前記シール用リブの高さ以下である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記接続部材と前記流路部材との間には、弾性材料からなるシール部材が介装され、
前記防液用リブは、前記シール部材に接触している
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１８４２１３（Ｐ２００９−１８４２１３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６０２２（Ｐ２００８−２６０２２）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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