JP2010046853A - Inkjet recording head - Google Patents

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Yasushi Iijima
康 飯島
Yukuo Yamaguchi
裕久雄 山口
Satoru Kimura
了 木村
Kiyomitsu Kudo
清光 工藤
Masaru Iketani
優 池谷
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately hold an ink cartridge relative to a carriage with a comparatively simple means, and to achieve high-definition recording free from image deterioration to be caused by deviation of a recording head due to tilt of an ink ejection port array. <P>SOLUTION: A Y-direction butting part 31 used for positioning a carriage at the time of mounting, is provided on a first plate 22 that is a support substrate for supporting recording element substrates 24a and 24b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、記録装置本体に対して保持され、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものである。   The present invention relates to an ink jet recording head that is held by a recording apparatus main body and performs recording by discharging ink.

複写装置や、ワードプロセッサ、コンピュータ等の情報処理機器、さらには通信機器の普及に伴い、それらの機器の画像記録(プリント)のための出力装置の一つとして、インクジェット方式により記録を行うインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置は、記録手段であるインクジェット記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができるという利点を有している。また、普通紙にも特別の処理を必要とせずに記録することができるためにランニングコストが低く、またノンインパクト方式であるために騒音が少なく、さらに複数色調(色、濃度)のインクを使用することでカラー画像の記録も容易であるなどの利点もある。   2. Description of the Related Art With the spread of information processing equipment such as copying machines, word processors, computers, and communication equipment, as one of output devices for image recording (printing) of these equipment, an ink jet recording apparatus that performs recording by an ink jet method There is. The ink jet recording apparatus has an advantage that an ink jet recording head as a recording means can be easily made compact, and a high-definition image can be recorded at high speed. In addition, it can be printed on plain paper without requiring special processing, so the running cost is low, and because it is a non-impact method, noise is low, and ink of multiple colors (color, density) is used. By doing so, there is an advantage that it is easy to record a color image.

このインクジェット記録装置における代表的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式は、電気熱変換素子の発生する熱によって気泡を発生させ、気泡発生時に生じる圧力を利用して微小な吐出口から微少な液滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものである。一般に、液滴を形成するためのインクジェット記録ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給する供給系とから構成される。   As a typical ink discharge method in this ink jet recording apparatus, there is a method using an electrothermal conversion element. In this method, bubbles are generated by the heat generated by the electrothermal transducer, and recording is performed on a recording medium by discharging minute droplets from minute discharge ports using the pressure generated when bubbles are generated. is there. In general, it is composed of an ink jet recording head for forming droplets and a supply system for supplying ink to the head.

電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設けている。これに記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液に熱エネルギーを与え、その時の記録液の相変化時、すなわち記録液の発泡時(沸騰時)の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用している。   An ink jet recording head using an electrothermal conversion element has an electrothermal conversion element provided in a recording liquid chamber. By applying an electric pulse as a recording signal to this, thermal energy is given to the recording liquid, and the bubble pressure at the time of phase change of the recording liquid, that is, when the recording liquid is foamed (when boiling) is used for discharging the recording droplets. is doing.

従来のインクジェット記録ヘッドの構成例としては、例えば、特許文献1に開示された方法がある。   As a configuration example of a conventional ink jet recording head, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1.

これら従来のインクジェット記録ヘッドの構成例を図6、図7、図8に示す。図7は、記録ヘッド本体部とインク保持供給系とを有するインクジェット記録ヘッド(記録ヘッドカートリッジと呼ぶ。)を示しており、図7(a)は全体の斜視図、図7(b)はインクタンクを外した状態の斜視図を示している。図6は、この記録ヘッドカートリッジの記録ヘッド部の分解斜視図を示している。図8は、この記録ヘッドカートリッジの記録ヘッド部の下部平面図を示している。   Configuration examples of these conventional ink jet recording heads are shown in FIGS. 7 shows an ink jet recording head (referred to as a recording head cartridge) having a recording head main body and an ink holding and supplying system. FIG. 7A is a perspective view of the whole, and FIG. The perspective view of the state which removed the tank is shown. FIG. 6 is an exploded perspective view of the recording head portion of the recording head cartridge. FIG. 8 shows a lower plan view of the recording head portion of the recording head cartridge.

この記録ヘッドカートリッジは、インクを貯蔵するインクタンク61と、このインクタンク61から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出する記録素子基板が搭載された記録ヘッド本体部60とを有している。記録装置本体のキャリッジに対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採ったものとなっている。   The recording head cartridge includes an ink tank 61 that stores ink, and a recording head main body 60 on which a recording element substrate that discharges ink supplied from the ink tank 61 from nozzles according to recording information is mounted. ing. It adopts a so-called cartridge system that is detachably mounted on the carriage of the recording apparatus main body.

この記録ヘッドカートリッジは、インクタンク61として、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色独立のインクタンクが備えられている。これらのインクタンクは、図7(b)に示すように、それぞれが記録ヘッド本体部60に対して独立して着脱自在となるように装着されている。   This recording head cartridge is provided with, for example, black, cyan, magenta, and yellow independent ink tanks as the ink tank 61. As shown in FIG. 7B, these ink tanks are mounted so as to be independently detachable from the recording head main body 60.

記録ヘッド本体部は、図6に示すように、インクタンク61から記録ヘッド本体部60にインクを供給するインク供給ユニット40と、インクを吐出するための複数の記録素子基板を備えた記録素子ユニット50を有している。   As shown in FIG. 6, the recording head main body portion includes an ink supply unit 40 that supplies ink from the ink tank 61 to the recording head main body portion 60, and a recording element unit that includes a plurality of recording element substrates for discharging ink. 50.

インク供給ユニット40は、インク供給部材、インク供給フィルター、シールゴム、流路部材から構成されている。インク供給部材のインクタンク61のインク供給口との係合部に、係合部からのインクの蒸発を防止するシールゴムと、外部からのごみの進入を防止するフィルターとが取り付けられている。インク供給部材の記録素子ユニット側には、インク流路につながるインク供給路を形成する流路部材が取り付けられている。   The ink supply unit 40 includes an ink supply member, an ink supply filter, a seal rubber, and a flow path member. A seal rubber for preventing the ink from evaporating from the engagement portion and a filter for preventing the entry of dust from the outside are attached to the engagement portion of the ink supply member with the ink supply port of the ink tank 61. A flow path member that forms an ink supply path connected to the ink flow path is attached to the recording element unit side of the ink supply member.

また、記録素子ユニット50は、流路部材のインク供給路に連通するインク供給口が形成された第1のプレートを有しており、その一表面上には、記録素子基板が接着固定されている。記録素子基板54には、インクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するAlなどからなる電気配線とがSi基板の片面に成膜技術により形成されている。さらにこの片面上には、記録素子に対応した複数のインク流路と複数の吐出口とがフォトリソ技術により形成されている。その裏面には、インク流路にインクを供給するためのインク供給口が開口されており、記録素子基板は、このインク供給口が第1のプレート54のインク供給口と連通するように固定されている。さらに、第1のプレート54の下面には、電気配線テープ51が記録素子基板に対して電気的に接続されるように固定されている。この電気配線テープ51は、記録素子基板にインクを吐出するための電気信号を印可するものであり、記録素子基板に対応する電気配線を備えている。この電気配テープ51の端部には、本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子を備えた電気コンタクト基板53が接続されている。電気コンタクト基板53は、インク供給部材の背面側に位置決め固定される。これら、記録素子基板、第1のプレート、電気配線テープおよび電気コンタクト基板から記録素子ユニット部が構成されている。   The recording element unit 50 has a first plate in which an ink supply port communicating with the ink supply path of the flow path member is formed, and a recording element substrate is bonded and fixed on one surface thereof. Yes. On the recording element substrate 54, a plurality of recording elements for ejecting ink and electric wiring made of Al or the like for supplying electric power to each recording element are formed on one side of the Si substrate by a film forming technique. Further, a plurality of ink flow paths and a plurality of ejection openings corresponding to the recording elements are formed on one side by a photolithography technique. An ink supply port for supplying ink to the ink flow path is opened on the back surface, and the recording element substrate is fixed so that the ink supply port communicates with the ink supply port of the first plate 54. ing. Further, the electric wiring tape 51 is fixed to the lower surface of the first plate 54 so as to be electrically connected to the recording element substrate. The electrical wiring tape 51 applies an electrical signal for ejecting ink onto the recording element substrate, and includes electrical wiring corresponding to the recording element substrate. An electrical contact substrate 53 having an external signal input terminal for receiving an electrical signal from the main body is connected to the end of the electrical distribution tape 51. The electrical contact substrate 53 is positioned and fixed on the back side of the ink supply member. The recording element unit is composed of the recording element substrate, the first plate, the electrical wiring tape, and the electrical contact substrate.

図8に示すように、インク供給ユニット40には、記録ヘッドカートリッジをインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着するための構造が形成されている。キャリッジの対応部に当接させて、記録ヘッドカートリッジを所定の装着位置に位置決めするための突き当て基準として、Y方向(記録媒体搬送方向)の突き当て部71がインク供給部材の下面に形成されている。記録素子ユニット50とインク供給ユニット40とは、記録素子ユニットの第1のプレートの端面に設けられた2個所のY方向基準面を、インク供給部材に設けられたキャリッジへのY方向突き当て部と同一面上に当接することで、Y方向に位置決め固定されている。   As shown in FIG. 8, the ink supply unit 40 has a structure for mounting the recording head cartridge on the carriage of the ink jet recording apparatus main body. An abutting portion 71 in the Y direction (recording medium transport direction) is formed on the lower surface of the ink supply member as an abutting reference for positioning the recording head cartridge at a predetermined mounting position by contacting the corresponding portion of the carriage. ing. The recording element unit 50 and the ink supply unit 40 have two Y-direction reference surfaces provided on the end face of the first plate of the recording element unit, and Y-direction abutting portions to the carriage provided on the ink supply member. Is positioned and fixed in the Y direction.

そして、前述のインク供給ユニット部40と記録素子ユニット部50とをそれぞれのインク供給路同士を連通させるように行う構成として、2つの部分の間に、接続させるインク供給路に対応した孔を有する弾性部材であるジョイントシール部材41を挟んで、インク供給ユニット40のビス止めボス部42と記録素子ユニット50のビス止め固定部55をビス52を用いて圧接させることで、それぞれのインク供給路が連通し、封止され、かつ記録素子ユニット部50が固定されるように結合されている。
特開2002−209094号公報
The ink supply unit 40 and the recording element unit 50 are configured to communicate with each other between the ink supply paths, and have a hole corresponding to the ink supply path to be connected between the two portions. By sandwiching the joint seal member 41, which is an elastic member, the screw-fixing boss portion 42 of the ink supply unit 40 and the screw-fixing fixing portion 55 of the recording element unit 50 are brought into pressure contact with each other by using the screws 52. The recording element unit 50 is connected, sealed, and coupled so as to be fixed.
JP 2002-209094 A

近年では、インクジェット記録方式の普及に伴い、記録動作の一層の高精細化および高速化が要望されている。そのため、インクジェット記録ヘッドとしては多数の吐出口を高密度に配列してなるものが用いられている。またカラー記録が可能なインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドとして複数の吐出口配列を設けたものが用いられている。   In recent years, with the widespread use of ink jet recording systems, there has been a demand for higher definition and higher speed recording operations. Therefore, an ink jet recording head in which a large number of ejection openings are arranged at high density is used. In an ink jet recording apparatus capable of color recording, an ink jet recording head provided with a plurality of ejection opening arrays is used.

また、インクジェット記録ヘッドから吐出されて記録媒体に付着したインク滴は、記録媒体上で広がってドットを形成し、そのドットの集合体として画像が記録される。1つのドットの面積はインク滴の大きさ、すなわちインク吐出量に大きく依存する。そして、インクジェット方式を用いて高精細で銀塩写真に匹敵する高画質記録を実現するためには、インクジェット記録ヘッドから吐出するインクをできるだけ微細化する傾向にある。   The ink droplets ejected from the ink jet recording head and adhered to the recording medium spread on the recording medium to form dots, and an image is recorded as an aggregate of the dots. The area of one dot greatly depends on the size of the ink droplet, that is, the ink discharge amount. In order to achieve high-definition and high-quality recording comparable to silver salt photographs using the inkjet method, the ink ejected from the inkjet recording head tends to be as fine as possible.

ところで、背景技術に述べた記録ヘッドカートリッジのようなインクジェット記録ヘッドは、キャリッジを介して記録装置のガイドシャフトに対し、位置決めされ、主走査(移動)が行われる。各吐出口列が主走査に対し正確に垂直なっている状態を想定して画像を生成し印字を行う。しかし実際には、インクジェット記録ヘッドやキャリッジは製造上のばらつきを持っている場合があるので、吐出口列がガイドシャフトに対して、完全な垂直でない状態となっていることがある。   Incidentally, an ink jet recording head such as the recording head cartridge described in the background art is positioned with respect to a guide shaft of a recording apparatus via a carriage, and main scanning (movement) is performed. An image is generated and printed on the assumption that each ejection port array is accurately perpendicular to the main scan. However, in practice, the inkjet recording head and the carriage may have manufacturing variations, and thus the ejection port array may not be completely perpendicular to the guide shaft.

この想定と実際のずれ(傾き)によって、本来のドット配置を行うことが出来ず、結果としてパス間のバンドムラといった画像劣化を引き起こす可能性がある。特に前述したようにインク吐出量を微細化していくと1つのドットの面積が小さくなり、従来の同等の傾きであっても、エリアファクターの変化が大きくなり、より画像劣化が目立ちやすくなる傾向にある。   Due to this assumption and actual deviation (inclination), the original dot arrangement cannot be performed, and as a result, there is a possibility of causing image degradation such as band unevenness between passes. In particular, as described above, when the ink discharge amount is made finer, the area of one dot becomes smaller, and even if the inclination is the same as the conventional one, the change of the area factor becomes larger and the image deterioration tends to be more conspicuous. is there.

そのため、インクジェット記録ヘッドにおいても、従来以上に、キャリッジとの位置決め部に対してインク吐出口列をより高い精度で保持する必要がある。そのためには、キャリッジに対して吐出口列がなるべく垂直になるよう、インクジェット記録ヘッドも高い精度で製造されることが要求される。   For this reason, even in the ink jet recording head, it is necessary to hold the ink discharge port array with higher accuracy than the positioning portion with respect to the carriage. For this purpose, it is required that the ink jet recording head be manufactured with high accuracy so that the ejection port array is as perpendicular as possible to the carriage.

一方で、インクジェット方式を用いて高精細で銀塩写真に匹敵する高画質記録を実現するためは、色再現範囲をより広げる努力がなされている。近年の高画質プリンタは、従来のブラック、シアン、マゼンタ、イエローにとどまらず、フォトブラック、グレーなどのモノクロインク、または、グリーン、レッドなどの特色インクなど数多くのインク種を搭載する傾向にある。このため、記録ヘッド本体部とインクタンクをキャリッジに積載したいわゆるオンキャリッジタイプのプリンタでは、多数のインクタンクを記録ヘッド本体部に連結するために記録ヘッド本体部が大型になる傾向にある。   On the other hand, efforts have been made to further expand the color reproduction range in order to achieve high-definition and high-quality recording comparable to silver salt photography using the inkjet method. In recent years, high-quality printers are not limited to conventional black, cyan, magenta, and yellow, and tend to include a large number of ink types such as monochrome inks such as photo black and gray, or special color inks such as green and red. For this reason, in a so-called on-carriage type printer in which a recording head main body and ink tanks are stacked on a carriage, the recording head main body tends to be large because many ink tanks are connected to the recording head main body.

樹脂部材でなる記録ヘッド本体部のインク供給ユニットは大型化することで強度が低下する。そのため、従来のインク供給ユニットとキャリッジとの位置決めでは、装着時のインク供給部材に設けたY方向突き当て部の変形や、インク供給ユニットと記録素子ユニットの結合精度が結合時の変形で維持できず、傾き精度の確保が今まで以上に難しくなっている。   The strength of the ink supply unit of the recording head main body made of a resin member is reduced by increasing the size. Therefore, in the conventional positioning of the ink supply unit and the carriage, the Y-direction abutting portion provided on the ink supply member at the time of mounting can be modified, and the coupling accuracy between the ink supply unit and the recording element unit can be maintained by the deformation at the time of coupling. Therefore, it is more difficult than ever to ensure tilt accuracy.

すなわち、ドットの微細化にともなう傾き精度向上の要求がある一方で、多色化にともなうヘッドの大型化で強度が低下する傾向にあり、従来の方法では精度の確保が難しくなっている。   In other words, while there is a demand for improvement in tilt accuracy as the dots become finer, the strength tends to decrease due to the increase in the size of the head as the number of colors increases, making it difficult to ensure accuracy with conventional methods.

本発明は以上の問題に鑑み、比較的簡素な手段で、インク吐出口列を記録装置本体の主走査方向に対し垂直に精度良く保持でき、吐出口列の傾きに起因する画像劣化の生じない高精細記録を可能とすることを目的とする。   In view of the above problems, the present invention can hold the ink discharge port array with high accuracy perpendicular to the main scanning direction of the recording apparatus main body with relatively simple means, and does not cause image degradation due to the inclination of the discharge port array. The purpose is to enable high-definition recording.

本発明は、記録媒体の搬送方向である第一方向と交差する第二方向に移動するキャリッジを備えたインクジェット記録装置の、当該キャリッジに保持されるインクジェット記録ヘッドであり、前記記録媒体に液滴を吐出する記録素子基板と、該記録素子基板を支持する支持基板とを含むインクジェット記録ヘッドである。   The present invention is an ink jet recording head of an ink jet recording apparatus provided with a carriage that moves in a second direction that intersects a first direction that is a transport direction of a recording medium, and a liquid droplet is applied to the recording medium. The inkjet recording head includes a recording element substrate that discharges the recording element and a support substrate that supports the recording element substrate.

そして、上記目的を達成するために、本発明の一態様によるインクジェット記録ヘッドは、前記キャリッジに前記インクジェット記録ヘッドを取り付けるときの前記第一方向の位置決めに用いられる第一方向突き当て部を有する。そして、該第一方向突き当て部が前記支持基板に設けられており、該第一方向突き当て部の、前記キャリッジへの装着軌跡の前方側の端面に凹状の段差が設けられている。   In order to achieve the above object, an ink jet recording head according to an aspect of the present invention includes a first direction abutting portion used for positioning in the first direction when the ink jet recording head is attached to the carriage. The first direction abutting portion is provided on the support substrate, and a concave step is provided on the end surface of the first direction abutting portion on the front side of the mounting locus to the carriage.

本発明によれば、比較的簡素な手段で、インク吐出口列を記録装置本体の主走査方向に対し垂直に精度良く保持することができ、吐出口列の傾きに起因する画像劣化の生じない高精細記録が可能となる。   According to the present invention, the ink discharge port array can be accurately held perpendicularly to the main scanning direction of the recording apparatus main body with a relatively simple means, and image deterioration due to the inclination of the discharge port array does not occur. High definition recording is possible.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1から図5は、本発明が実施または適用される好適なインクジェット記録ヘッドを説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。   1 to 5 are explanatory views for explaining a preferred ink jet recording head to which the present invention is implemented or applied. Hereinafter, each component will be described with reference to these drawings.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド(記録ヘッドカートリッジ)は、インクジェット記録装置本体のキャリッジ34(図4)に、位置決め手段によって位置決めされ、電気的接点の接触により電気的に接続され固定支持されて載置されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。さらにインクタンクがインクジェット記録ヘッドに着脱自在に取り付けられている。このインクジェット記録ヘッドは、6個のインクタンクが搭載され、マットブラック、フォトブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、グレーのインク用のインクタンクが設けられている。これらのインクタンクはそれぞれがインクジェット記録ヘッドに対して独立して着脱自在であり、それぞれ個別に交換可能となっている。このような構成とすることにより、インクタンクを適宜交換して、インクを無駄無く使用できるので、インクジェット記録装置の印刷のランニングコストを低く抑えることができる。   The ink jet recording head (recording head cartridge) of the present embodiment is positioned on a carriage 34 (FIG. 4) of the ink jet recording apparatus main body by positioning means, and is electrically connected and fixedly supported by contact of electrical contacts. At the same time, it is detachable from the carriage. Further, an ink tank is detachably attached to the ink jet recording head. This ink jet recording head is equipped with six ink tanks, and ink tanks for matte black, photo black, cyan, magenta, yellow, and gray inks are provided. Each of these ink tanks is detachable independently from the ink jet recording head, and can be individually replaced. With such a configuration, the ink tank can be replaced as appropriate, and the ink can be used without waste, so that the running cost of printing in the inkjet recording apparatus can be kept low.

次に、インクジェット記録ヘッドに関して、それを構成しているそれぞれの構成要素毎にさらに詳しく順を追って説明する。
(1)記録ヘッド本体部
記録ヘッド本体部は、電気信号に応じてインクに対して膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたバブルジェット(登録商標)方式を採用している。また、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型である。
Next, the ink jet recording head will be described in detail in order for each component constituting the ink jet recording head.
(1) Printhead body The printhead body uses a bubble jet (registered trademark) system that uses an electrothermal transducer that generates thermal energy to cause film boiling of ink in response to an electrical signal. is doing. Further, it is a so-called side shooter type in which the electrothermal converter and the ink discharge port are arranged to face each other.

記録ヘッド本体部は、図1の分解斜視図に示すように、記録素子ユニット20とインク供給ユニット10から構成されている。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 1, the recording head main body portion includes a recording element unit 20 and an ink supply unit 10.

さらに、図2に示すように、記録素子ユニット20は、第1の記録素子基板24a、第2の記録素子基板24b、第1のプレート22、電気配線テープ(電気配線基板)26、電気コンタクト基板25、第2のプレート23で構成されている。また、インク供給ユニット10は、インク供給部材15、流路形成部材16、ジョイントシール部材11、フィルター13、シールゴム14から構成されている。   Further, as shown in FIG. 2, the recording element unit 20 includes a first recording element substrate 24a, a second recording element substrate 24b, a first plate 22, an electrical wiring tape (electrical wiring substrate) 26, and an electrical contact substrate. 25 and the second plate 23. The ink supply unit 10 includes an ink supply member 15, a flow path forming member 16, a joint seal member 11, a filter 13, and a seal rubber 14.

(1−1)記録素子ユニット
第1のプレート22は、記録素子基板24a,24bを支持する支持基板である、例えば、厚さ2〜6mmのアルミナ(Al23)材料で形成されている。第1のプレート22には、インク供給口として、第1の記録素子基板24aに1種類のインクを供給するためのものと第2の記録素子基板24bに他の5種類のインクを供給するためのものとが形成されている。また、両側部には、インク供給ユニット10との接続用のビス止め部が形成されている。
(1-1) Recording Element Unit The first plate 22 is a support substrate that supports the recording element substrates 24a and 24b, and is formed of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 2 to 6 mm. . The first plate 22 serves as an ink supply port for supplying one type of ink to the first recording element substrate 24a and for supplying the other five types of ink to the second recording element substrate 24b. And things are formed. Further, screwing portions for connection with the ink supply unit 10 are formed on both sides.

第1の記録素子基板24aには、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板に、インク流路である長溝状の貫通口であるインク供給口が1列形成されている。インク供給口を挟んだ両側には、電気熱変換素子がそれぞれ1列ずつ並べて配置されて形成されており、さらに電気熱変換素子に電力を供給するAlなどからなる不図示の電気配線が形成されている。これら電気熱変換素子と電気配線とは成膜技術により形成されている。   In the first recording element substrate 24a, for example, an ink supply port which is a long groove-like through-hole serving as an ink flow path is formed in a row on a Si substrate having a thickness of 0.5 to 1 mm. On both sides of the ink supply port, the electrothermal conversion elements are arranged and arranged in a row, and an electric wiring (not shown) made of Al or the like for supplying electric power to the electrothermal conversion elements is formed. ing. These electrothermal conversion elements and electric wiring are formed by a film forming technique.

電気熱変換素子は、各列千鳥状に配列されて、すなわち各列の吐出口の位置が、その並び列方向に直交する方向に並ばないように少しずれて配置されている。さらに、この電気配線に電力を供給するための電極部が電気熱変換素子の両外側の側辺に沿って配列して形成されており、電極部上にはAuなどからなるバンプが形成されている。   The electrothermal conversion elements are arranged in a staggered manner in each row, that is, the positions of the ejection ports in each row are slightly shifted so as not to line up in a direction orthogonal to the row direction. Furthermore, electrode portions for supplying electric power to the electric wiring are formed along the outer sides of the electrothermal transducer, and bumps made of Au or the like are formed on the electrode portions. Yes.

そして、Si基板上の、これらが形成された面上には、電気熱変換素子に対応したインク流路を形成するインク流路壁とその上方を覆う天井部とを有し、天井部に吐出口が開口された、樹脂材料からなる構造体がフォトリソ技術によって形成されている。吐出口は、電気熱変換素子に対向して設けられており、吐出口群を形成している。この第1の記録素子において、インク流路から供給されたインクは各電気熱変換素子の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子に対向する吐出口から吐出される。1色あたり512個の吐出口を備え、吐出量は20〜40plである。   On the surface of the Si substrate on which these are formed, there is an ink channel wall that forms an ink channel corresponding to the electrothermal conversion element and a ceiling part that covers the ink channel wall. A structure made of a resin material having an outlet opened is formed by photolithography. The discharge ports are provided to face the electrothermal conversion elements, and form discharge port groups. In the first recording element, the ink supplied from the ink flow path is discharged from the discharge port facing each electrothermal conversion element by the pressure of the bubbles generated by the heat generated by each electrothermal conversion element. Each color has 512 discharge ports, and the discharge amount is 20 to 40 pl.

第2の記録素子基板24bも、第1の記録素子基板24aと同様の構成であるが、第1の記録素子基板24aと異なる点としては、インク供給口が5列形成されており、1色あたり512個から1536個の吐出口を備え、吐出量は1〜10plである。   The second recording element substrate 24b has the same configuration as that of the first recording element substrate 24a, but is different from the first recording element substrate 24a in that five ink supply ports are formed and one color is provided. There are 512 to 1536 discharge ports per one, and the discharge amount is 1 to 10 pl.

記録素子基板24は、そのそれぞれのインク供給口が第1のプレート22のインク供給口にそれぞれ連通するように接続され、かつ、それぞれが、第1のプレート22に対して精度良く位置するように接着固定される。この接着に用いられる第1の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、第1の接着剤としては、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が用いられ、その際の接着層の厚みは50μm以下が望ましい。   The recording element substrate 24 is connected so that each ink supply port thereof communicates with each ink supply port of the first plate 22, and each is positioned with high accuracy with respect to the first plate 22. Bonded and fixed. The first adhesive used for the bonding is desirably a low viscosity, low curing temperature, cured in a short time, has a relatively high hardness after curing, and has ink resistance. For example, a thermosetting adhesive mainly composed of an epoxy resin is used as the first adhesive, and the thickness of the adhesive layer at that time is desirably 50 μm or less.

第2のプレート23は、例えば、厚さ0.5〜1mmの一枚の板状部材であり、アルミナ(Al23)で形成されている。そして、第1のプレート22に接着固定された第1の記録素子基板24aと第2の記録素子基板24bとのそれぞれの外形寸法よりも大きな2つの開口部を有する形状となっている。第2のプレート23は第1のプレート22に第2の接着剤により接着されている。これによって、電気配線テープ26を接着した際に、電気配線テープ26を第1の記録素子基板24aおよび第2の記録素子基板24bに接着面平面上で接触して電気接続できるようになっている。 The second plate 23 is, for example, a single plate-like member having a thickness of 0.5 to 1 mm, and is made of alumina (Al 2 O 3 ). The first recording element substrate 24a and the second recording element substrate 24b, which are bonded and fixed to the first plate 22, have two openings larger than the respective outer dimensions. The second plate 23 is bonded to the first plate 22 with a second adhesive. As a result, when the electric wiring tape 26 is bonded, the electric wiring tape 26 comes into contact with the first recording element substrate 24a and the second recording element substrate 24b on the bonding plane and can be electrically connected. .

電気配線テープ26は、第1の記録素子基板24aと第2の記録素子基板24bに対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気信号経路を形成するものである。電気配線テープ26には、それぞれの記録素子基板24に対応する2つの開口部が形成されている。この開口部の縁付近には、それぞれの記録素子基板24の電極部に接続される電極端子が形成されている。電気配線テープ26の端部には、電気信号を受け取るための外部信号入力端子を有する電気コンタクト基板25と電気的接続を行うための電気端子接続部が形成されており、電極端子と電気端子接続部は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。   The electric wiring tape 26 forms an electric signal path for applying an electric signal for ejecting ink to the first recording element substrate 24a and the second recording element substrate 24b. The electrical wiring tape 26 has two openings corresponding to the respective recording element substrates 24. In the vicinity of the edge of the opening, electrode terminals connected to the electrode portions of the respective recording element substrates 24 are formed. At the end of the electrical wiring tape 26, an electrical terminal connection portion for electrical connection with the electrical contact substrate 25 having an external signal input terminal for receiving an electrical signal is formed, and the electrode terminal and electrical terminal connection are formed. The parts are connected by a continuous copper foil wiring pattern.

電気配線テープ26は裏面で第3の接着剤によって第2のプレート23の下面に接着固定され、さらに、第1のプレート22の一側面側に折り曲げられ、第1のプレート22の側面に接着固定されている。第3の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ10〜100μmの熱硬化接着剤が使用されている。   The electrical wiring tape 26 is bonded and fixed to the lower surface of the second plate 23 with a third adhesive on the back surface, and is further bent to one side of the first plate 22 and bonded and fixed to the side surface of the first plate 22. Has been. As the third adhesive, for example, a thermosetting adhesive having an epoxy resin as a main component and a thickness of 10 to 100 μm is used.

電気配線テープ26と第1の記録素子基板24aおよび第2の記録素子基板24bとの電気的な接続は、例えば、記録素子基板24の電極部と電気配線テープ26の電極端子とを熱超音波圧着法により電気接合させることにより行われている。そして、第1の記録素子基板24aおよび第2の記録素子基板24bと電気配線テープ26との電気接続部分は、第1の封止剤と第2の封止剤によって封止されており、これによって電気接続部分がインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第1の封止剤は、主に電気配線テープ26の電極端子と記録素子基板24の電極部との接続部の裏側からの封止と記録素子基板24の外周部分の封止とに用いられており、第2の封止剤は、接続部の表側からの封止に用いられている。   The electrical connection between the electrical wiring tape 26 and the first recording element substrate 24a and the second recording element substrate 24b is achieved by, for example, thermal ultrasound between the electrode portion of the recording element substrate 24 and the electrode terminal of the electrical wiring tape 26. This is done by electrical bonding using a crimping method. The electrical connection portion between the first recording element substrate 24a and the second recording element substrate 24b and the electric wiring tape 26 is sealed with the first sealing agent and the second sealing agent. This protects the electrical connection part from ink corrosion and external impact. The first sealing agent is mainly used for sealing from the back side of the connection portion between the electrode terminal of the electric wiring tape 26 and the electrode portion of the recording element substrate 24 and sealing the outer peripheral portion of the recording element substrate 24. The second sealant is used for sealing from the front side of the connection portion.

電気配線テープ26の端部には、電気コンタクト基板25が異方性導電フィルムなどを用いて熱圧着して電気的に接続されている。電気コンタクト基板25には、位置決め用の端子位置決め穴と、固定用の端子結合穴とが形成されている。   An electrical contact substrate 25 is electrically connected to the end of the electrical wiring tape 26 by thermocompression bonding using an anisotropic conductive film or the like. The electrical contact substrate 25 is formed with terminal positioning holes for positioning and terminal coupling holes for fixing.

(1−2)インク供給ユニット
図2に示すように、インク供給部材15は、インクタンクから記録素子ユニット20にインクを導くためのインク供給ユニット10の一構成部品である。インク供給部15は、例えば、樹脂成形により形成されている。インク供給部材15の、インクタンクの収容部の底部には、インクタンクのインク供給口部分に当接されるジョイント部が設けられている。ここには、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルター13が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム14が装着されている。インク供給部材15内には、ジョイント部の、インクタンクとの接触面から下面に延びるインク流路が形成されている。
(1-2) Ink Supply Unit As shown in FIG. 2, the ink supply member 15 is a component of the ink supply unit 10 for guiding ink from the ink tank to the recording element unit 20. The ink supply unit 15 is formed by resin molding, for example. A joint portion that is in contact with the ink supply port portion of the ink tank is provided at the bottom of the ink tank housing portion of the ink supply member 15. Here, a filter 13 for preventing entry of dust from the outside is joined by welding, and a seal rubber 14 is attached to prevent evaporation of ink from the joint portion. In the ink supply member 15, an ink flow path extending from the contact surface with the ink tank to the lower surface of the joint portion is formed.

インク供給部材15の底面には、記録素子ユニット20にインクを供給するインク導入口が開口された流路形成部材16が、インク導入口とインク供給部材15のインク流路とが連通するように位置決めされ、超音波溶着により取り付けられている。   On the bottom surface of the ink supply member 15, a flow path forming member 16 having an ink introduction port for supplying ink to the recording element unit 20 is communicated with the ink introduction port and the ink flow path of the ink supply member 15. Positioned and attached by ultrasonic welding.

(1−3)記録素子ユニットとインク供給ユニットとの結合
図3は、本発明の記録素子ユニット20とインク供給ユニット10をビス締め固定した後の状態を示す斜視図である。記録素子ユニット20とインク供給ユニット10とは、第1のプレート22のインク供給口と、流路形成部材15のインク導入口とに対応する位置に穴が設けられたジョイントシール部材11を間に挟み圧接固定して2つのビスにより締結されている。
(1-3) Coupling of Recording Element Unit and Ink Supply Unit FIG. 3 is a perspective view showing a state after the recording element unit 20 and the ink supply unit 10 of the present invention are fixed with screws. The recording element unit 20 and the ink supply unit 10 have a joint seal member 11 provided with holes at positions corresponding to the ink supply port of the first plate 22 and the ink introduction port of the flow path forming member 15. It is clamped by two screws and fixed with pinching.

ジョイントシール部材11はゴムなどの、圧縮永久ひずみが少ない弾性材料から作られており、これを間に挟んで圧接させることで、インク供給口とインク導入口とをインクリークが発生しないように良好に連通させることができる。   The joint seal member 11 is made of an elastic material such as rubber, which has a low compression set, and is pressed between the ink supply port and the ink introduction port so that ink leakage does not occur. Can be communicated to.

(1−4)キャリッジへの装着
図4に示すとおり、インクジェット記録ヘッドはインクジェット記録装置本体のキャリッジ34に装着される。インク供給ユニット10および記録素子ユニット20には、インクジェット記録ヘッドをインクジェット記録装置本体のキャリッジ34に装着するための構造が形成されている。すなわち、インク供給部15には、キャリッジ34の対応部に当接されることで、インクジェット記録ヘッドをキャリッジ34の装着位置に案内するための装着ガイドが設けられている。また、インク供給ユニット10の上部には、本体側のヘッドセットレバー33に当接されて、インクジェット記録ヘッドをキャリッジ34に装着固定するための係合部が設けられている。
(1-4) Mounting on Carriage As shown in FIG. 4, the ink jet recording head is mounted on the carriage 34 of the main body of the ink jet recording apparatus. The ink supply unit 10 and the recording element unit 20 are formed with a structure for mounting the inkjet recording head on the carriage 34 of the inkjet recording apparatus main body. That is, the ink supply unit 15 is provided with a mounting guide for guiding the ink jet recording head to the mounting position of the carriage 34 by contacting the corresponding part of the carriage 34. Further, at the upper part of the ink supply unit 10, there is provided an engaging portion for contacting the head set lever 33 on the main body side and mounting and fixing the ink jet recording head to the carriage 34.

傾きによるエリアファクターの変化に伴うバンドムラ等の画像劣化を抑制するためには、プリンタの主走査方向(記録媒体の搬送方向である第一方向と交差する第二方向)に対して垂直にインク吐出口列を精度良く配置する必要がある。インクジェット記録ヘッドとしては、キャリッジの対応部に当接させて、インクジェット記録ヘッドを所定の装着位置に位置決めするためのY方向(上記の第一方向)の突き当て基準と、インク吐出口列すなわち記録素子基板を垂直に精度良く位置決め固定することが求められる。   In order to suppress image deterioration such as band unevenness due to change in area factor due to tilt, ink discharge is perpendicular to the main scanning direction of the printer (second direction intersecting the first direction which is the conveyance direction of the recording medium). It is necessary to arrange the exit row with high accuracy. As an ink jet recording head, an abutting reference in the Y direction (the first direction described above) for contacting the corresponding portion of the carriage to position the ink jet recording head at a predetermined mounting position, and an ink ejection port array, that is, recording It is required to position and fix the element substrate vertically with high accuracy.

従来例のインクジェット記録ヘッドでは、インク供給ユニット10を構成するインク供給部材15にY方向の突き当て基準を設けていた。インク供給部材15は樹脂のため強度が確保できず自身が変形したり、また記録素子ユニット20とインク供給ユニット10をビスにて結合する際にズレが発生する可能性があった。   In the ink jet recording head of the conventional example, the abutting reference in the Y direction is provided for the ink supply member 15 constituting the ink supply unit 10. Since the ink supply member 15 is made of resin, the strength cannot be ensured, and the ink supply member 15 may be deformed or may be displaced when the recording element unit 20 and the ink supply unit 10 are coupled with screws.

これに対し、本実施形態においては、図5(a)に示したとおり、記録素子ユニット20を構成する記録素子基板24を支持する支持基板である第1のプレート22にキャリッジへのY方向突き当て部31(第一方向突き当て部)を設けた。記録素子基板24は、支持基板である第1のプレート22に対し、画像処理によりキャリッジへの装着に使用するY方向突き当て部31に対してほぼ直交するよう精度良く積載されている。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the first plate 22 which is a support substrate for supporting the recording element substrate 24 constituting the recording element unit 20 is projected to the carriage in the Y direction. The abutting part 31 (first direction abutting part) was provided. The recording element substrate 24 is accurately stacked on the first plate 22 as a support substrate so as to be substantially orthogonal to the Y-direction abutting portion 31 used for mounting on the carriage by image processing.

記録素子基板24を積載する際の画像処理の基準には、キャリッジへ装着する際の基準でもあるY方向突き当て部を用いているため、高精度な基板の積載精度がそのままキャリッジに対する吐出口列の精度となる。また、インク供給部材15の変形やインク供給ユニット10と記録素子ユニット20の結合精度の影響を受けることないため、従来の方法に対してY方向の突き当て基準に対しインク吐出口列を高い精度で構成することができる。   Since the Y-direction abutting portion, which is also a reference for mounting on the carriage, is used as a reference for image processing when the recording element substrate 24 is stacked, a high-precision stacking accuracy of the substrate remains as it is. Accuracy. In addition, since the ink supply member 15 is not affected by the deformation of the ink supply member 15 or the coupling accuracy between the ink supply unit 10 and the recording element unit 20, the ink discharge port array is highly accurate with respect to the abutting reference in the Y direction compared to the conventional method. Can be configured.

また、第1のプレート22はセラミックの焼結体、本実施例においてはアルミナ(Al2O3)からなり、樹脂と比較して剛性が極めて高いため、キャリッジへの装着力など外力により変形することがなく、高い精度が確保できる。ここで、本実施形態では、樹脂製のキャリッジを用いた。キャリッジの重量を軽減し、主走査動作を行いやすくするためである。   The first plate 22 is made of a ceramic sintered body, which is alumina (Al 2 O 3) in this embodiment, and has extremely high rigidity compared to the resin, so that it is not deformed by an external force such as a mounting force on the carriage. High accuracy can be secured. Here, in the present embodiment, a resin carriage is used. This is to reduce the weight of the carriage and facilitate the main scanning operation.

このため、樹脂のキャリッジに対して、本実施形態ではY方向突き当てに強度の高いセラミックのアルミナを用いたため、装着の際にキャリッジの対応部が削れることが懸念される。図5(b)は図5(a)の矢印方向の側面図であり、キャリッジの対応部に対するY方向突き当て部31の装着軌跡を示している。そこで、キャリッジ装着の軌跡においてヘッドのY方向突き当て部31がキャリッジを削ることのないよう、Y方向突き当て部31の下面側(装着軌跡の前方側の端面)に凹状の段差32を設けて端部の干渉が起きないようにした。このため、Y方向突き当て部31がセラミックであっても、キャリッジを削ることなく精度良く装着することが可能となる。   For this reason, in the present embodiment, high-strength ceramic alumina is used for abutting in the Y direction with respect to the resin carriage. Therefore, there is a concern that the corresponding portion of the carriage may be scraped during mounting. FIG. 5B is a side view in the direction of the arrow in FIG. 5A and shows a mounting locus of the Y-direction abutting portion 31 with respect to the corresponding portion of the carriage. Therefore, a concave step 32 is provided on the lower surface side (the front end surface of the mounting locus) of the Y-direction abutting portion 31 so that the Y-direction abutting portion 31 of the head does not scrape the carriage in the carriage mounting locus. Prevented edge interference. For this reason, even if the Y-direction abutting portion 31 is made of ceramic, it can be mounted with high accuracy without shaving the carriage.

以上説明したように、本実施形態によれば、キャリッジへの取付け時の位置決めに用いられるY方向突き当て部を記録素子基板を支持する支持基板に設けることで、インク供給部材のY方向突き当て部の変形の影響が抑えられる。また、インク供給ユニットと記録素子ユニットとの組付け精度の影響による傾きの発生が抑えられる。そのため、走査方向に対するインク吐出口列の精度が向上する。また、支持基板がアルミナなどのセラミック焼結体からなるため、外力による変形の影響も排除できる。また、装着時にセラミックの突き当て部が樹脂製のキャリッジを削る懸念に対しては、突き当て部の下面凹状の段差によって回転軌跡での干渉を回避することができる。   As described above, according to this embodiment, the Y-direction abutting portion of the ink supply member is provided by providing the Y-direction abutting portion used for positioning at the time of attachment to the carriage on the support substrate that supports the recording element substrate. The influence of the deformation of the part is suppressed. Further, the occurrence of inclination due to the influence of the assembly accuracy between the ink supply unit and the recording element unit can be suppressed. Therefore, the accuracy of the ink discharge port array in the scanning direction is improved. Further, since the support substrate is made of a ceramic sintered body such as alumina, the influence of deformation due to external force can be eliminated. In addition, for the concern that the ceramic abutting part scrapes the resin carriage during mounting, interference on the rotation locus can be avoided by the concave step on the lower surface of the abutting part.

以上によって、キャリッジに対し、記録ヘッドが精度よく保持され、吐出口列の傾きにともなうドット形成位置ずれに起因したムラ等の画像劣化を抑制することができる。   As described above, the recording head is accurately held with respect to the carriage, and image deterioration such as unevenness due to the dot formation position shift due to the inclination of the ejection port array can be suppressed.

本発明の実施例のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. 図1のインクジェット記録ヘッドのさらに細かく分解した分解斜視図である。FIG. 2 is a further exploded exploded perspective view of the ink jet recording head of FIG. 1. 図1のインクジェット記録ヘッドのインク供給ユニットと記録素子ユニットを結合した状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which an ink supply unit and a recording element unit of the ink jet recording head of FIG. 1 are combined. 本発明の実施例のプリンタ本体とインクジェット記録ヘッドの関係を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a relationship between a printer main body and an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. 図5(a)は図1のインクジェット記録ヘッドの下面平面図、図5(b)は図1のインクジェット記録ヘッドのキャリッジへの装着軌跡を示す側面図である。5A is a bottom plan view of the ink jet recording head of FIG. 1, and FIG. 5B is a side view showing a mounting locus of the ink jet recording head of FIG. 1 on the carriage. 従来例のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a conventional inkjet recording head. 従来例のインクジェット記録ヘッドの斜視図であり、図7(a)はインクタンクを装着した状態、図7(b)はインクタンクを外した状態を示している。FIG. 7A is a perspective view of a conventional ink jet recording head, FIG. 7A shows a state where an ink tank is attached, and FIG. 7B shows a state where the ink tank is removed. 従来例のインクジェット記録ヘッドの下面平面図である。It is a bottom plan view of a conventional inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

22 第1のプレート
23 第2のプレート
24a,24b 記録素子基板
31 Y方向突き当て部
32 Y方向突き当て部の凹状段差
34 キャリッジ
70 記録ヘッドカートリッジ
22 First plate 23 Second plate 24a, 24b Recording element substrate 31 Y-direction abutting portion 32 Concave step 34 of Y-direction abutting portion Carriage 70 Recording head cartridge

Claims (4)

記録媒体の搬送方向である第一方向と交差する第二方向に移動するキャリッジを備えたインクジェット記録装置の、当該キャリッジに保持されるインクジェット記録ヘッドであり、前記記録媒体に液滴を吐出する記録素子基板と、該記録素子基板を支持する支持基板とを含むインクジェット記録ヘッドであって、
前記キャリッジに前記インクジェット記録ヘッドを取り付けるときの前記第一方向の位置決めに用いられる第一方向突き当て部を有し、
該第一方向突き当て部が前記支持基板に設けられており、該第一方向突き当て部の、前記キャリッジへの装着軌跡の前方側の端面に凹状の段差を有していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An ink jet recording apparatus having an ink jet recording apparatus having a carriage that moves in a second direction that intersects a first direction that is a conveyance direction of the recording medium, and that records ink droplets onto the recording medium. An ink jet recording head including an element substrate and a support substrate that supports the recording element substrate,
A first direction abutting portion used for positioning in the first direction when the inkjet recording head is attached to the carriage;
The first direction abutting portion is provided on the support substrate, and the first direction abutting portion has a concave step on the front end surface of the mounting locus to the carriage. Inkjet recording head.
前記記録素子基板は、前記第一方向突き当て部を基準にして前記支持基板に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the recording element substrate is provided on the support substrate with reference to the first direction abutting portion. 前記支持基板がセラミック焼結体からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the support substrate is made of a ceramic sintered body. 前記支持基板がアルミナからなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the support substrate is made of alumina.
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