CN101226368B - 定影辊及制造方法、相应的定影单元及成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种由热源加热的定影辊，包括：芯部；形成在所述芯部的外周上的第一底涂料；形成在所述第一底涂料的外周上并通过所述第一底涂料粘附在所述芯部的外周上的弹性层；以及位于所述芯部与所述第一底涂料之间并与所述第一底涂料化学结合的基础涂层。
Description
技术领域
根据本发明的装置和方法涉及一种对转印到打印介质上的未定影图像进行加热的定影辊及其制造方法，采用该定影辊的定影单元，以及采用该定影单元的成像装置，具体地，涉及一种防止卷绕卡纸(wrap jam)以确保高速打印期间定影所需的热并保证稳定的使用耐久性的定影辊，以及制造该定影辊的方法，采用该定影辊的定影单元，以及采用该定影单元的成像装置。
背景技术
通常，电子照相成像装置将光束扫描到充以预设电势的感光体上以形成静电潜像，将该潜像用预设色彩的调色剂显影，并将其转印并定影到打印介质上而在打印介质上打印图像。电子照相成像装置沿打印路径提供有定影单元，以将所转印的图像定影到打印介质上。
图1是示出常规的灯加热型定影单元的示意图，图2是示出图1中定影辊的层结构的示意剖视图。
参照该图，常规的定影单元设置成将在打印介质M上形成的未定影调色剂图像T定影。常规的定影单元包括：其内部设有发热灯1的定影辊10，位于面对定影辊10并通过弹性部件5朝定影辊10弹性施压而形成定影夹挤部(fusing nip)的施压辊20，以及感应定影辊10的表面温度的温度传感器7。
定影辊10包括由金属材料制成的第一芯管11。第一弹性层15和第一释放层19(图2)依次形成在第一芯管11的表层上并通过底涂料(primer)13和17粘合在一起(图2)。
因此，第一芯管11被发热灯1加热，第一弹性层15通过第一芯管11的热传导被加热从而提高到所保持的预设定影温度。
温度传感器7测量与定影辊10接触以及未接触的第一弹性层15的表面温度。因此，可根据所测的温度值控制供应给发热灯1的电力。
因此，如果其上形成未定影调色剂图像T的打印介质M被传送到定影单元，则调色剂图像T在通过定影辊10与施压辊20之间的定影夹挤部时被加热加压，从而定影在打印介质M上，完成定影过程。
在采用定影单元的彩色电子照相成像装置中，形成定影辊时为了提高升温效率，第一弹性层的厚度要薄。同时，如果第一弹性层薄，则定影夹挤部宽度减少，定影性能会下降。
因此，形成第一弹性层的橡胶的硬度必须低，以减少升温时间，确保定影性能，以及满足防止卷绕卡纸的余量。
同时，如上所述，如果第一弹性层的硬度低，则第一弹性层会容易从第一芯管剥落。随着定影温度和压力变高，这种剥落现象加重。
剥落现象主要由于低硬度橡胶的化学性质造成。这是因为低硬度橡胶交联点数少，因而不易于与除了具有大量交联点的高硬度橡胶以外的材料结合。具体地，如果表面相对稳定并且没有反应原子团(reaction radical)，则耦合所需化学反应将不足或较弱。
另外，在具有相对高温度和高变形的橡胶材料的弹性层与金属芯管之间的耦合表面上的不均匀耦合所造成的薄弱部分上，弹性层剥落现象会更易出现。
因此，在高温高压的定影环境下，第一弹性层从第一芯管剥落，从而降低了定影辊的耐久性。
发明内容
本发明提供一种使弹性层可具有低硬度并防止弹性层剥落的定影辊，以及制造该定影辊的方法，以及定影单元及采用该单元的成像装置。
本发明的其它方面将部分地在以下说明中阐释，部分地从说明中显见，或可从本发明的实践中习得。
本发明的前述和/或其它方面和效用可通过提供一种由热源加热的定影辊实现，所述定影辊包括：芯部；形成在所述芯部的外周上的第一底涂料；形成在所述第一底涂料的外周上，并通过所述第一底涂料粘附在所述芯部的外周上的弹性层；以及位于所述芯部与所述第一底涂料之间，并与所述第一底涂料化学结合的基础涂层。
本发明的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种制造定影辊的方法来实现，所述定影辊包括芯部和形成在所述芯部的外周上的弹性层，所述方法包括：通过在所述芯部的外周上涂布基础物质而形成基础涂层；通过在所述基础涂层上涂覆第一底涂料而将所述基础涂层与第一底涂料化学结合；以及在所述第一底涂料的外周上形成所述弹性层。
本发明的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种设置在打印路径上，并将转印在打印介质上的图像定影的定影单元而实现，所述定影单元包括：定影辊；位于面对所述定影辊，并与所述定影辊协作而对所述打印介质施压的施压辊；以及弹性偏压而对所述施压辊施压的弹性部件，从而在所述定影辊与所述施压辊之间形成预设定影夹挤部。
本发明的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种成像装置来实现，所述成像装置包括：至少一个感光体；将光束扫描到所述感光体上并形成静电潜像的至少一个光扫描单元；根据在所述感光体上的静电潜像显影调色剂图像的至少一个显影单元；将由所述显影单元形成的调色剂图像转印在打印介质上的转印单元；以及将转印在所述打印介质上的未定影调色剂图像定影的定影单元。
本发明的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种制造定影辊的方法来实现，所述方法包括：制备芯部表面以与施加在其上的底涂料化学结合；通过将第一底涂料涂覆在所述芯部上而将所述芯部表面与第一底涂料化学结合；以及在所述第一底涂料的外周上形成弹性层。
制备芯部表面的方法可包括在所述芯部的外周上涂布基础物质。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优点将从以下联系附图的实施例的描述中变得显见并更易于理解，其中：
图1是示出常规的灯加热型定影单元的示意图；
图2是示出图1中的定影辊的层结构的示意剖视图；
图3是示出根据本发明的示范实施例的定影辊的层结构的示意剖视图；
图4是示出根据本发明的另一示范实施例的定影辊的层结构的示意剖视图；
图5是示出根据本发明的示范实施例的定影辊的制造工艺的示意框图；
图6是示出根据本发明的另一示范实施例的定影辊的制造工艺的示意框图；
图7是示出根据本发明的另一示范实施例的定影辊的制造工艺的示意框图；
图8A和8B是示出根据本发明的示范实施例的定影辊的底涂料和基础涂层之间的化学耦合关系的化学耦合结构图；
图9A和9B是示出根据本发明的另一示范实施例的定影辊的底涂料和基础涂层之间的化学耦合关系的化学耦合结构图；
图10是示出根据本发明的示范实施例的定影单元的示意图；以及
图11是示出根据本发明的示范实施例的成像装置的示意图。
具体实施方式
现将给出本发明实施例的详细参考，其例在附图中示出，其中所有附图中，相似的附图标记指代相似的元件。以下通过参照附图描述实施例从而更清楚地理解本发明。
如图3所示，根据本发明的示范实施例的定影辊30由热源加热。定影辊30包括：芯部31，以及依次在芯部31外周形成的基础涂层33、第一底涂料35和弹性层37。
根据本发明，芯部31保持定影辊30的形状。芯部31可由具有良好刚度和热传导性的金属制成，例如铝。这里，对芯部31的表面进行喷砂处理，使得基础涂层33可涂布在芯部31的外表面上。
第一底涂料35用于将弹性层37与芯部31结合，并包括高聚物。
如上所述，弹性层37由低硬度橡胶制成，从而减少升温时间，以确保定影性并同时满足防止卷绕卡纸的余量。例如，如果弹性层37的硬度值设为H，H满足以下表达式1的条件。
〔条件表达式1〕
2°≤H≤10°
这里，硬度值H表示根据标准JIS-A的值。
另外，如果稍后描述的定影单元采用根据本发明的定影辊30，考虑到弹性层与施压辊(参照图10中的120)的间隙中形成的定影夹挤部的宽度和定影温度，弹性层37可包括硅橡胶或氟橡胶。这里，硅橡胶可采用例如聚二甲基硅橡胶，金属乙烯硅橡胶，金属苯基硅橡胶以及氟硅橡胶等。
同时，如上所述，通过在芯部31与第一底涂料35之间进一步包括基础涂层33，并将基础涂层33与第一底涂料35化学结合的步骤，可解决弹性层37的剥落问题。
基础涂层33通过与第一底涂料35的化学结合而防止弹性层37从芯部31剥落。
为此，基础涂层33由在芯部31的外表面上进行基础涂布处理而形成，并形成预设的功能团。即，基础涂层33包括羟基(-OH)，或羧基(-COOH)，并与第-底涂料35脱水反应以与第一底涂料35化学耦合。
这里，如果形成基础涂层33中包括羟基(-OH)，基础涂层33可由包括磷酸锰[Mn5H2(PO4)4·4H2O/FeHPO4·2H2O]，磷酸锌[Zn3(PO4)2·4H2O/FeHPO4·2H2O]及磷酸铁[FeHPO4·2H2O/γFe2O3]的羟基化学制剂制成。
如上所述，通过将基础涂层33与第一底涂料35化学耦合，高硬度弹性层的情况下，芯部31与弹性层37之间的交联点会增加。因此，可防止弹性层37剥落，并可通过第一底涂料35均匀地形成弹性层37。这里，基础涂层33的功能团与第一底涂料35的功能团之间的化学耦合的细节将在下面描述。
此外，根据图3的示范实施例的定影辊30可进一步包括依次形成在弹性层37上的第二底涂料39和释放层41。
第二底涂料39位于弹性层37与释放层41之间以将释放层41粘附在弹性层37的外周上。释放层41防止被加热介质(未示出)粘附在弹性层37外周上。因此，如果在成像装置的定影单元中采用定影辊30，则防止打印介质(见图10中M)粘到定影辊30，从而防止卷绕卡纸。
参照图4，根据本发明的另一示范实施例的定影辊50被热源加热，并依次包括芯部51，形成在芯部51外周上的镀层53，基础涂层55，第一底涂料57和弹性层59。
在图4的示范实施例中，由于实际上与根据图3的示范实施例的定影辊(见图3中的30)的相同名称部件起到相同的作用，将省略对芯部51、基础涂层55、第一底涂料57和弹性层59每个结构的描述以避免重复。同时，根据该示范实施例的定影辊50与根据前一示范实施例的定影辊(见图3中的30)不同在于：在芯部51与基础涂层55之间进一步包括镀层53。
在芯部51由弱腐蚀性的金属制成的情况下，镀层53防止芯部51被上述基础涂层处理腐蚀。这里，镀层53的形成可通过例如电镀、真空沉积、真空合金化(vacuum alloying)、离子镀、熔融镀、阴极溅射以及蒸汽镀等各种镀工艺来进行。
如上所述，如果镀层53形成在芯部51上，可防止芯部51由于在芯部51外周上形成基础涂层55而被腐蚀。
这里，芯部51的表面可用喷砂进行处理，使得可均匀地涂布镀层53。
另外，镀层53表面可用喷砂处理，使得镀层53可均匀地涂布在镀层53上。
另外，根据该示范实施例的定影辊50可进一步包括依次形成在弹性层59上的第二底涂料61和释放层63。由于第二底涂料61和释放层63与根据前一示范实施例的具有相同名称的部件相同，因此省略对第二底涂料61和释放层63结构和功能的描述。
从下文起，将参照图5到7详细描述根据本发明的几个示范实施例的定影辊的制造方法。
图5到7是示出根据本发明的在前实施例的定影辊的制造工艺的示意框图。
根据图3的示范实施例的定影辊的制造方法用于制造具有图3所示构造的定影辊。
参照图3和5，根据图3的示范实施例的定影辊的制造方法包括在芯部31的外周上依次施行的各步骤，所述步骤包括：形成基础涂层33的步骤S13，涂覆第一底涂料35的步骤S15，以及形成弹性层37的步骤S17。
在步骤S13中，通过将包括羟基(OH-)或羧基(COOH-)的基础物质涂布在芯部31外周上而形成基础涂层。这里，可进一步在步骤S13之前进行芯部31表面被喷砂处理的步骤S11，使得基础涂层33可均匀地涂布在芯部31表面上。
在涂覆第一底涂料35的步骤S15中，基础涂层33与第一底涂料35化学结合，即使弹性层37具有低硬度也可防止弹性层37剥落。
另外，可进一步执行第二底涂料39涂覆在弹性层37上的步骤，以及在第二底涂料39外部上形成释放层41的步骤，使得加热目标物不会粘附在弹性层37的外表面上。
根据本发明的另一示范实施例的定影辊的制造方法用于制造具有图4所示构造的定影辊。参照图4和6，根据该示范实施例的定影辊的制造方法包括在芯部51外周上依次施行的各步骤，所述步骤包括：形成镀层53的步骤S21，形成基础涂层55的步骤S25，涂覆第一底涂料57的步骤S27以及形成弹性层59的步骤S29。
形成镀层53以防止芯部51因与基础涂层55的化学反应而被腐蚀。镀层53通过步骤S21形成在芯部51的外周上。这里，镀层53可通过例如电镀、真空沉积、真空合金、离子镀、熔融镀、阴极溅射以及蒸汽镀等各种镀工艺来进行。
在步骤S25中，通过将包括羟基(OH-)或羧基(COOH-)的基础物质涂布在芯部51外周上而形成基础涂层55。这里在步骤S25之前可进一步进行镀层53表面用喷砂处理的步骤S23，使得基础涂层55可均匀地涂布在镀层53表面上。
第一底涂料57的步骤S27将基础涂层55与第一底涂料57化学结合，通过基础物质和第一底涂料57之间的化学结合，即使弹性层59处于低硬度状态，也可防止弹性层59剥落。
另外，还可执行第二底涂料61涂覆在弹性层59上的步骤，以及在第二底涂料61外部形成释放层63的步骤，使得加热目标物不会粘附在弹性层59外表面上。
根据本发明的另一示范实施例的定影辊的制造方法用于制造具有图4所示构造的定影辊。参照图4和7，根据该示范实施例的定影辊的制造方法包括在芯部51的外周上依次施行的各步骤，所述步骤包括：形成镀层53的步骤S33，形成基础涂层55的步骤S35，涂覆第一底涂料57的步骤S37以及形成弹性层59的步骤S39。
另外，在步骤S33之前还可进行用喷砂处理镀层53的表面的步骤S31，使得基础涂层55可均匀地涂布在芯部51表面上。另外，在步骤S35之前，还可进行用喷砂处理镀层53表面的步骤。
由于其它处理类似于根据前一示范实施例的定影辊的制造工艺，省略对其的详细描述。
从下文起，将描述形成根据上述示范实施例的定影辊的基础涂层33和55与第一底涂料35和57之间的化学耦合。
参照图8A和8B，由高聚物形成的第一底涂料35和57包括羟基(OH-)。另外，涂布在第一底涂料35和57表面上的基础涂层33和55包括羟基(OH-)。因此，如区域A所示，基础涂层33和55以及第一底涂料35和57的每个羟基形成一功能团。
从下文起，基础涂层33和55的功能团与第一底涂料35和57的功能团脱水反应，H2O离开功能团。另外，如区域B所示，基础涂层33和55，以及第一底涂料35和57互相化学结合。通过化学耦合，第一底涂料35和57分别粘附到芯部31和51，通过粘合的第一底涂料35和57形成低硬度的弹性层37和59，从而补偿耦合的薄弱位置点。
如图9A和9B所示，由高聚物形成的第一底涂料35和57包括羟基(OH-)。同时，基础涂层33和55包括羧基(COOH-)。
因此，如区域C中所示，基础涂层33和55的羧基与第一底涂料35和57的羟基形成一功能团。
因此，基础涂层33和55的功能团与第一底涂料35和57的功能团脱水反应，H2O离开功能团。因此，如区域D中所示，基础涂层33和55与第一底涂料35和57彼此化学结合。通过化学耦合，第一底涂料35和57分别粘到芯部31和51，通过第一底涂料35和57形成具有低硬度的弹性层37和59，从而去除耦合的薄弱位置点。
如图10所示，根据该示范实施例的定影单元设置在成像装置的打印路径上，以定影在打印介质M上转印的图像T。定影单元包括：内置发热灯101的定影辊；位于面对定影辊110，并通过弹性部件105朝定影辊110弹性偏压而形成定影夹挤部的施压辊120；以及感应定影辊110表面温度的温度传感器107。
定影辊110包括：由金属材料制成的第一芯部111，以及依次形成在第一芯部111表面上的基础涂层112、第一底涂料113、第一弹性层115、第二底涂料117和第一异质层(hetero layer)119。因此，第一芯部111被发热灯101加热，而第一弹性层115被热传导加热升高到预设定影温度并保持。
这里由于定影辊110与根据本发明参照图3和4描述的示范实施例的定影辊110具有相似的结构，省略其详细描述。
温度传感器107测量第一弹性层115与定影辊110接触及脱离接触时的表面温度。因此，可根据在温度传感器107中测量得到的表面温度值而控制供应给发热灯101的动力。
施压辊120包括：可由金属制成的第二芯部121，以及依次设置在第二芯部121表面上的第二弹性层125以及第二释放层(未示出)。
因此，如果其上形成有未定影调色剂图像T的打印介质M被进给到定影单元，则调色剂图像T通过设置在定影辊110与施压辊120之间的定影夹挤部被加热加压，从而定影到打印介质M上，完成定影。
如图11所示，根据一示范实施例的成像装置包括：多个感光体210，将光束扫描到每个感光体210以在其上形成各静电潜像的多个光扫描单元220，根据在每个感光体210上形成的静电潜像显影调色剂图像的显影单元230，将由每个显影单元230形成的调色剂图像转印到打印介质M上的转印单元240，以及将转印到打印介质M上的未定影的调色剂图像定影的定影单元250。
这里，图11示出串列型彩色成像装置作为例子。对应每种颜色沿打印介质的进给路径设置多个感光体210、光扫描单元220和显影单元230。
转印单元240面对多个感光体210。当打印介质M经过时，转印单元240将由显影单元230形成的调色剂图像转印到经过两者之间的进给路径的打印介质M上。为执行这一功能，转印单元240包括位于面对多个感光体210的转印带241。
定影单元250包括：内置发热灯251a的定影辊251，与定影辊251协作以对其上形成未定影调色剂图像的打印介质M施压的施压辊255，以及弹性偏压以在定影辊251方向上对施压辊255施压的弹性部件257。因此，定影辊251表面由发热灯251a中产生的热加热，并通过施压辊255的压力而将转印到打印介质M上的未定影调色剂图像T定影。这里，由于定影单元250的构造和操作原理与根据上述示范实施例的定影单元的类似，省略其详细描述。
如上所述，根据各种实施例的定影辊及采用该定影辊的定影单元具有以下效果。定影辊和采用该定影辊的定影单元允许弹性层具有低硬度，从而减少升温时间，确定良好的定影性，并满足防止卷绕卡纸的余量。另外，通过基础涂层与底涂料之间的脱水反应形成的化学耦合，交联点增加，从而即使在高温高压的定影条件下也能防止弹性层剥落。因此，可防止定影辊的耐久性降低，从而增加定影辊及采用该定影辊的定影单元的耐久性。
另外，在制造定影辊的方法中，因在定影辊上形成基础涂层所导致的芯部的腐蚀得以防止，通过喷砂处理，镀层和基础涂层均匀地粘接在芯部的表面上，从而提高定影辊的耐久性。
另外，采用具有根据本发明的上述构造的定影单元的成像装置允许定影辊的弹性层具有低硬度，从而减少升温时间，并防止定影恶化及卷绕卡纸。此外，定影单元的耐久性得到提高，从而增强成像装置的可靠性。
尽管示出和描述本发明的几个实施例，本领域的技术人员将可以理解在不背离所附权利要求所限定的发明的原理和精神的情况下这些实施例中可做各种改变。
Claims (22)
1.一种由热源加热的定影辊，包括：
芯部；
形成在所述芯部的外周上的第一底涂料；
形成在所述第一底涂料的外周上并通过所述第一底涂料粘附在所述芯部的外周上的弹性层；以及
位于所述芯部与所述第一底涂料之间并与所述第一底涂料化学结合的基础涂层。
2.根据权利要求1所述的定影辊，其中所述弹性层满足以下条件表达式：
2°≤H≤10°，
其中，H表示弹性层的硬度值。
3.根据权利要求1所述的定影辊，其中所述弹性层包括从以下组中选择的至少一种橡胶：聚二甲基硅橡胶，金属乙烯硅橡胶，金属苯基硅橡胶，氟硅橡胶和氟橡胶。
4.根据权利要求1所述的定影辊，其中所述基础涂层包括羟基或羧基。
5.根据权利要求4所述的定影辊，其中所述基础涂层由从以下组中选择的至少一种羟基的化合物制成：磷酸锰、磷酸锌和磷酸铁。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的定影辊，其中进一步包括设置在所述芯部与所述基础涂层之间的镀层。
7.根据权利要求6所述的定影辊，其中进一步包括：
设置在所述弹性层的外周上的释放层，用于防止加热目标物粘附在所述弹性层的外周上；以及
位于所述弹性层与所述释放层之间的第二底涂料，用于将所述释放层接合在所述弹性层的外周上。
8.根据权利要求1到5中任意一项所述的定影辊，其中进一步包括：
设置在所述弹性层的外周上的释放层，用于防止加热目标物粘附在所述弹性层的外周上；以及
位于所述弹性层与所述释放层之间的第二底涂料，用于将所述释放层接合在所述弹性层的外周上。
9.一种制造定影辊的方法，所述定影辊包括芯部和形成在所述芯部的外周上的弹性层，所述方法包括：
通过在所述芯部的外周上涂布基础物质而形成基础涂层；
通过在所述基础涂层上涂覆第一底涂料而使所述基础涂层与第一底涂料化学结合；以及
在所述第一底涂料的外周上形成所述弹性层。
10.根据权利要求9所述的制造定影辊的方法，其中进一步包括：
通过镀敷所述芯部的外周而形成镀层。
11.根据权利要求10所述的制造定影辊的方法，其中进一步包括：
用喷砂工艺处理所述镀层的外周。
12.根据权利要求9到11中任意一项所述的制造定影辊的方法，其中进一步包括：
用喷砂工艺处理所述芯部的外周。
13.根据权利要求9到11中任意一项所述的制造定影辊的方法，其中进一步包括：
在所述弹性层上涂布第二底涂料；以及
在所述第二底涂料外部形成释放层，以防止加热目标物粘附到所述弹性层的外周。
14.根据权利要求9到11中任意一项所述的制造定影辊的方法，
其中所述基础涂层包括羟基或羧基。
15.一种可沿打印路径使用并将转印在打印介质上的图像定影的定影单元，所述定影单元包括：
根据权利要求1到5中任意一项所述的定影辊；
面对所述定影辊并与所述定影辊协作以对所述打印介质施压的施压辊；以及
弹性偏压所述施压辊以在所述定影辊与所述施压辊之间形成预设定影夹挤部的弹性部件。
16.根据权利要求15所述的定影单元，其中进一步包括：
位于所述芯部与所述基础涂层之间的镀层，用于防止所述芯部被腐蚀。
17.根据权利要求16所述的定影单元，其中进一步包括：
设置在所述弹性层的外周上的释放层，用于防止加热目标物粘附在所述弹性层的外周上；以及
位于所述弹性层与所述释放层之间的第二底涂料，用于将所述释放层接合到所述弹性层的外周上。
18.根据权利要求15所述的定影单元，其中所述基础涂层包括羟基或羧基。
19.一种成像装置，包括：
至少一个感光体；
将光束扫描到所述感光体上并形成静电潜像的至少一个光扫描单元；
根据在所述感光体上的静电潜像显影调色剂图像的至少一个显影单元；
将由所述显影单元形成的调色剂图像转印在打印介质上的转印单元；以及
将转印在所述打印介质上的未定影调色剂图像定影的定影单元，所述定影单元包括如权利要求1到5中任意一项所述的定影辊。
20.根据权利要求19所述的成像装置，其中进一步包括：
位于所述芯部与所述基础涂层之间的镀层，用于防止所述芯部被腐蚀。
21.根据权利要求20所述的成像装置，其中进一步包括：
设置在所述弹性层的外周上的释放层，用于防止加热目标物粘附在所述弹性层的外周上；以及
位于所述弹性层与所述释放层之间的第二底涂料，用于将所述释放层接合在所述弹性层的外周上。
22.根据权利要求19所述的成像装置，所述基础涂层包括羟基或羧基。
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