JP2012045764A - Image recording device, and drying control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像記録装置および乾燥制御方法に関する。 The present invention relates to an image recording apparatus and a drying control method.
従来より、記録用紙などの記録媒体を搬送方向に搬送し、記録面に対向するヘッドよりインク滴などを吐出する方法で記録媒体上に文字情報や画像などを記録する画像記録装置において、インクジェット記録後の用紙を乾燥させるプロセスでは、用紙を変形させずに安定的に短時間で乾燥させる必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image recording apparatus that records character information or an image on a recording medium by transporting a recording medium such as recording paper in the transport direction and ejecting ink droplets or the like from a head facing the recording surface, inkjet recording In the process of drying the subsequent sheet, it is necessary to stably dry the sheet in a short time without deforming the sheet.
用紙の乾燥性は用紙の坪量(例:100〜300gsm)や、用紙へのインク打滴量などに大きく依存することが一般的に知られており、想定される最も厳しい(乾燥しにくい)乾燥条件のケースで乾燥性を確保すべく装置側の工夫がなされている。 It is generally known that the dryness of paper greatly depends on the basis weight of the paper (for example, 100 to 300 gsm) and the amount of ink droplets applied to the paper. The device has been devised to ensure the drying property in the case of drying conditions.
一方で、用紙として薄紙が用いられる場合では、乾燥しにくい厚紙を基準として制定した乾燥条件では、乾燥能力が高すぎる関係で用紙変形(カックル)が大きくなり、裏面通紙への障害となるケースも考えられるため、それぞれの条件に見合った乾燥装置の条件設定が必要となってくる。 On the other hand, when thin paper is used as the paper, under the drying conditions established based on thick paper that is difficult to dry, the paper deformation (cuckling) increases due to the excessive drying capacity, which may hinder backside paper passing Therefore, it is necessary to set the conditions of the drying apparatus in accordance with each condition.
すなわち厚紙を乾燥させる場合では、必要な膜強度を得るために要する用紙温度まで加熱するには大容量のヒータが必要となる。これに対して薄紙を乾燥させる場合では、厚紙に対応した乾燥装置では用紙を加熱しすぎで、用紙変形が抑えられず裏面搬送信頼性に障害が発生する虞がある。 That is, when drying thick paper, a large-capacity heater is required to heat up to the paper temperature required to obtain the required film strength. On the other hand, in the case of drying thin paper, the drying device that supports thick paper heats the paper too much, and deformation of the paper cannot be suppressed, and there is a possibility that the rear surface transport reliability may be impaired.
例えばプリプレスデータを元に、巾方向に並べた複数の紫外線照射用LEDに対して、必要な部分のLEDのみオン制御する乾燥制御を特徴としたデジタル印刷機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, based on prepress data, a digital printing machine characterized by drying control in which only a necessary portion of LEDs is turned on for a plurality of ultraviolet irradiation LEDs arranged in the width direction is disclosed (for example, Patent Documents) 1).
しかし上記特許文献1のような方式はUVインクに対してLED光源を用いてON・OFFで乾燥制御を行うものであり、溶媒に水を用いた通常の水性インクに使用できるものではなく、装置の大型化や高コスト化に繋がる虞がある。また乾燥(熱源)の一意的なON・OFF制御でもあり、特に薄手の用紙を用いる際などのきめ細かな乾燥制御に対して、コストを抑えて実現可能とした例はない。
However, the method as described in
また枚葉印刷には一般的に圧胴方式が用いられるが、高速で回転する圧胴が用紙乾燥のため、用紙と接触していた部位のみ表面の熱を奪われた際に、表面温度が均一化するより前に次の用紙が搬送されてくるため、用紙の乾燥や胴温度の制御はさらに難しくなる。 In general, the impression cylinder method is used for sheet-fed printing. However, when the impression cylinder rotating at high speed is used to dry the paper, the surface temperature is reduced when the surface heat is removed only from the part that is in contact with the paper. Since the next sheet is conveyed before being uniformed, it becomes more difficult to control the drying of the sheet and the drum temperature.
さらに連続JOB中(200枚連続など)の用紙の膜面温度(表面)は、当該JOBの中でも変化しているため、一様な温度設定では用紙表面温度のコントロールが困難になっている。また上記の温度変化は用紙の坪量だけでなく、用紙種や環境によっても、またインクの打滴量によっても変化するため、一様な温度設定では更に乾燥制御が困難になっている。 Furthermore, since the film surface temperature (front surface) of a sheet during continuous JOB (such as continuous 200 sheets) also changes in the JOB, it is difficult to control the sheet surface temperature with a uniform temperature setting. Further, since the temperature change changes not only with the basis weight of the paper, but also with the paper type and environment, and also with the amount of ink ejected, drying control becomes more difficult with a uniform temperature setting.
また現在、一般的に枚葉印刷には圧胴方式が用いられているが、圧胴は高速回転するため用紙の乾燥により圧胴表面が気化熱を奪われた後、用紙と接触していた部分の圧胴表面温度が周囲と均一化するよりも前に、次の濡れた用紙を受け入れている。このため用紙乾燥制御や胴温度制御を正確に行うには、圧胴表面を加熱するのみならず積極的に圧胴表面の温度を上下させる必要がある。 Currently, the impression cylinder method is generally used for sheet-fed printing, but the impression cylinder was in contact with the paper after the impression cylinder surface was deprived of vaporization heat by drying the paper because the impression cylinder rotated at high speed. The next wet paper is received before the impression cylinder surface temperature of the part becomes uniform with the surroundings. For this reason, in order to accurately control paper drying and cylinder temperature, it is necessary not only to heat the surface of the impression cylinder but also to increase or decrease the temperature of the impression cylinder surface positively.
加えて、上記のように用紙の種類によっても含水量や乾燥に必要な熱量などが異なるため、カックル防止や膜強度確保のためには更にきめ細かい温度制御を必要とするが、これらの点において過去の文献に開示された例は見当たらない。 In addition, since the water content and the amount of heat required for drying differ depending on the type of paper as described above, finer temperature control is required to prevent cockle and secure film strength. There are no examples disclosed in this document.
本発明は上記事実を考慮し、用紙乾燥用圧胴の表面を冷却することで圧胴表面の温度を均一化し、用紙種類に応じて最適な乾燥制御を行う画像記録装置および乾燥制御方法を提供することを課題とする。 In consideration of the above-mentioned facts, the present invention provides an image recording apparatus and a drying control method for performing uniform drying control according to the type of paper by uniformizing the temperature of the pressure drum surface by cooling the surface of the pressure drum for paper drying. The task is to do.
請求項1に記載の画像記録装置は、軸回りに回転可能に支持され、画像が記録された用紙を保持し搬送するドラムと、搬送される前記用紙の表面温度を測定する用紙温度測定手段と、前記ドラムの、前記用紙と接しない部分の表面温度と、前記用紙と接する部分の表面温度とを測定するドラム温度測定手段と、前記ドラムの表面を加熱すると共に搬送中の前記用紙を加熱し乾燥させる加熱手段と、前記ドラムの表面を冷却する冷却手段と、用紙搬送中は前記用紙温度測定手段で測定された前記用紙の温度に従って前記加熱手段および前記冷却手段を制御し、用紙搬送中以外は前記ドラム温度測定手段で測定された前記ドラムの前記用紙と接しない部分の表面温度に従って前記加熱手段および前記冷却手段を制御し、前記用紙の温度または前記ドラムの前記用紙と接する部分の表面温度と、前記用紙と接しない部分の表面温度と、を均一化する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
The image recording apparatus according to
上記の発明によれば、冷却手段と加熱手段で乾燥ドラムの表面温度を制御し、乾燥ドラムの用紙と接しない部分の表面温度と、用紙と接する部分の表面温度とを均一にしてカックルを抑え搬送性の優れた画像記録装置とすることができる。 According to the above invention, the surface temperature of the drying drum is controlled by the cooling means and the heating means, and the surface temperature of the portion of the drying drum that is not in contact with the paper and the surface temperature of the portion that is in contact with the paper are made uniform so as to suppress clogging. An image recording apparatus having excellent transportability can be obtained.
請求項2に記載の画像記録装置は、前記温度制御手段は、前記用紙温度測定手段で測定された用紙の温度に従って前記冷却手段のON・OFF時間の長さを制御する、デューティ制御を行うことを特徴とする。 The image recording apparatus according to claim 2, wherein the temperature control unit performs duty control for controlling a length of ON / OFF time of the cooling unit in accordance with a sheet temperature measured by the sheet temperature measuring unit. It is characterized by.
上記の発明によれば、過剰な冷却能力を備えた冷却手段であっても用紙の乾燥不足を防ぐ画像記録装置とすることができる。 According to the invention described above, an image recording apparatus that prevents insufficient drying of the paper can be provided even with a cooling means having an excessive cooling capacity.
請求項3に記載の画像記録装置は、用紙温度およびドラム温度に応じて冷却手段をON・OFF制御する温度制御手段が、用紙温度について予め設定された目標管理上限温度と目標管理下限温度の閾値に対して、用紙温度が上限を越えた際には冷却手段をONにする時間を増やし、用紙温度が下限を下回った際には冷却手段をOFFにする時間を増やすように加熱手段を制御し、測定された用紙の温度と、目標管理上限温度と目標管理下限温度の中間値である用紙目標温度との差分に応じた重み付けがなされるフィードバック制御を行うことを特徴とする。 The image recording apparatus according to claim 3, wherein the temperature control unit that performs ON / OFF control of the cooling unit in accordance with the sheet temperature and the drum temperature includes a threshold value between a target management upper limit temperature and a target management lower limit temperature preset for the sheet temperature. In contrast, when the paper temperature exceeds the upper limit, the heating means is controlled to increase the time for turning on the cooling means, and when the paper temperature falls below the lower limit, the heating means is controlled to increase the time for turning off the cooling means. Further, feedback control is performed in which weighting is performed according to a difference between the measured sheet temperature and a sheet target temperature that is an intermediate value between the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature.
上記の発明によれば、冷却手段に対していわゆるPID制御を行うことで、迅速かつオーバーシュートを起こしにくい乾燥ドラム温度制御を行う画像記録装置とすることができる。 According to the above invention, by performing so-called PID control on the cooling means, it is possible to provide an image recording apparatus that performs dry drum temperature control that is quick and less likely to cause overshoot.
請求項4に記載の画像記録装置は、前記温度制御手段は、前記ドラムが用紙を保持していない時間は前記冷却手段をOFFにすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the temperature control means turns off the cooling means during a time when the drum is not holding paper.
上記の発明によれば、圧胴に用紙が保持されていない時間は用紙乾燥が行われないので用紙冷却手段をOFFにすることで装置の過冷却を防止し、消費電力を低減できる。 According to the above invention, since the paper is not dried during the time when the paper is not held on the impression cylinder, the paper cooling unit is turned off to prevent the apparatus from being overcooled and to reduce the power consumption.
請求項5に記載の画像記録装置は、前記冷却手段のON・OFF制御を、冷却源が発する冷却風の風量を変える、もしくは前記冷却風の風向を変えることで行うことを特徴とする。 The image recording apparatus according to a fifth aspect is characterized in that the ON / OFF control of the cooling unit is performed by changing an amount of cooling air generated by a cooling source or changing an air direction of the cooling air.
上記の発明によれば、単純な構成で効率のよい冷却手段とすることができる。 According to said invention, it can be set as an efficient cooling means with a simple structure.
請求項6に記載の画像記録装置は、前記用紙温度測定手段は非接触方式の放射温度計であることを特徴とする。 The image recording apparatus according to claim 6 is characterized in that the sheet temperature measuring means is a non-contact type radiation thermometer.
上記の発明によれば、非接触式の温度計を用いることで用紙や圧胴に接触・干渉する虞がないので、用紙の搬送性に影響を与えず温度測定を行うことができる。 According to the above invention, since there is no possibility of contact or interference with the paper or the impression cylinder by using the non-contact type thermometer, temperature measurement can be performed without affecting the paper transportability.
請求項7に記載の乾燥制御方法は、枚葉の用紙を使用することを特徴とする。 The drying control method according to claim 7 is characterized in that a sheet of paper is used.
上記の発明によれば、連続紙と異なり1JOB中での乾燥状態による搬送性への影響が大きい枚葉において用紙の過剰乾燥を防ぎながら、用紙種類に応じて最適な乾燥制御を行う画像記録装置とすることができる。 According to the above-described invention, unlike continuous paper, an image recording apparatus that performs optimal drying control according to the type of paper while preventing excessive drying of the paper on a sheet having a large influence on transportability due to the dry state in 1 JOB. It can be.
請求項8に記載の乾燥制御方法は、画像が記録された用紙の温度およびドラムの温度に応じて、前記ドラムの表面を冷却する冷却手段と、前記ドラムの表面を加熱すると共に搬送中の前記用紙を加熱し乾燥させる加熱手段と、をON・OFF制御する温度制御手段が、用紙温度について予め設定された目標管理上限温度と目標管理下限温度の閾値に対して、用紙温度が上限を越えた際には冷却手段をONにする時間を増やし、用紙温度が下限を下回った際には冷却手段をOFFにする時間を増やすように冷却手段を制御し、測定された用紙の温度と、目標管理上限温度と目標管理下限温度の中間値である用紙目標温度との差分に応じた重み付けがなされるフィードバック制御を行い、且つドラム温度について予め設定されたドラム目標温度を越えた際にはONの時間を増やし、ドラム目標温度を下回った際にはOFFの時間を増やすように前記用紙冷却手段を制御し、且つ前記用紙温度制御手段が、用紙の表面仕上げ、用紙の坪量、装置内部の温湿度、および用紙表面に吐出されて画像を記録するインクの吐出量のうちの少なくとも一つである用紙搬送環境に従って前記用紙目標温度を設定することを特徴とする。 The drying control method according to claim 8, wherein a cooling unit that cools a surface of the drum according to a temperature of a sheet on which an image is recorded and a temperature of the drum, and the surface of the drum that is heated and transported The heating means for heating and drying the paper, and the temperature control means for controlling ON / OFF of the paper, the paper temperature exceeds the upper limit with respect to the threshold values of the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature set in advance for the paper temperature. Control the cooling means to increase the time to turn on the cooling means, and increase the time to turn off the cooling means when the paper temperature falls below the lower limit, the measured paper temperature and target management Feedback control is performed in which weighting is performed according to the difference between the upper limit temperature and the sheet target temperature, which is an intermediate value between the upper limit temperature and the target management lower limit temperature, and the drum target temperature set in advance is set for the drum temperature. The paper cooling means is controlled so as to increase the ON time when it is received, and increase the OFF time when it falls below the drum target temperature, and the paper temperature control means controls the surface finish of the paper and the paper surface area. The target paper temperature is set in accordance with a paper transport environment that is at least one of a quantity, a temperature and humidity inside the apparatus, and a discharge quantity of ink ejected onto the paper surface to record an image.
上記の発明によれば、冷却手段を、目標管理上限温度と目標管理下限温度の間でDUTY制御を行うことにより、用紙の過剰乾燥を防ぎながら、用紙種類に応じて最適な乾燥制御を行う画像記録装置とすることができる。 According to the above invention, the cooling unit performs the DUTY control between the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature, thereby preventing the paper from being excessively dried and performing the optimum drying control according to the paper type. It can be set as a recording device.
請求項9に記載の乾燥制御方法は、用紙の搬送条件およびインク吐出量を自動検知する条件設定手段を備え、前記条件設定手段が検知した用紙の搬送条件およびインク吐出量に従って前記用紙温度制御手段が前記用紙目標温度を設定することを特徴とする。
The drying control method according to
上記の発明によれば、条件設定手段が用紙種類やインク吐出量を検知し、これに応じて目標温度が設定されることで、用紙種類や出力内容に応じて最適な乾燥制御を行う画像記録装置とすることができる。 According to the above invention, the condition setting unit detects the paper type and the ink discharge amount, and the target temperature is set according to the detected paper type, so that the optimum recording control is performed according to the paper type and the output content. It can be a device.
請求項10に記載の乾燥制御方法は、ユーザーが入力した用紙の搬送条件およびインク吐出量に従って前記用紙温度制御手段が前記用紙目標温度を設定することを特徴とする。 The drying control method according to claim 10 is characterized in that the sheet temperature control means sets the sheet target temperature according to a sheet conveyance condition and an ink discharge amount input by a user.
上記の発明によれば、ユーザーが用紙種類やインク吐出量を入力し、これに応じて目標温度が設定されることで、用紙種類や出力内容に応じて最適な乾燥制御を行う画像記録装置とすることができる。 According to the above invention, the image recording apparatus that performs optimum drying control according to the paper type and the output content by the user inputting the paper type and the ink discharge amount and setting the target temperature according to the input. can do.
本発明は上記構成としたので、用紙乾燥用圧胴の表面を冷却することで圧胴表面の温度を均一化し、用紙種類に応じて最適な乾燥温度制御を行う画像記録装置および乾燥制御方法とすることができる。 Since the present invention has the above-described configuration, the image recording apparatus and the drying control method perform uniform drying temperature control according to the paper type by uniformizing the temperature of the pressure drum surface by cooling the surface of the paper drying pressure drum, can do.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。 Hereinafter, an exemplary embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<全体構成> <Overall configuration>
以下に、図1、図2を参照して、本発明の画像記録方法を実施するためのインクジェット式画像記録装置の構成例を示して説明する。図1は装置全体を示す概念図(側面)、図2はヒータおよび温度センサを重点的に記載した概念図(側面)である。 Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2, a configuration example of an ink jet image recording apparatus for carrying out the image recording method of the present invention will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram (side surface) showing the entire apparatus, and FIG. 2 is a conceptual diagram (side surface) in which a heater and a temperature sensor are mainly described.
インクジェット記録装置1は、描画部114の圧胴(描画ドラム170)に保持された記録媒体122にインクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yから複数色のインクを吐出して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの吐出前に記録媒体122上に処理液を付与し、処理液とインクを反応させて記録媒体122上に画像形成を行なう2液反応(凝集)方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
The
インクジェット記録装置1は、主として、給紙部110、処理液付与部112、描画部114、乾燥部116、定着部118、及び排紙部120を設けて構成されている。
The ink
給紙部110は、記録媒体122を処理液付与部112に供給する機構であり、給紙部110には、枚葉紙である記録媒体122が積層されている。給紙部110には、給紙トレイ150が設けられ、この給紙トレイ150から記録媒体122が一枚ずつ処理液付与部112に給紙される。インクジェット記録装置1では、記録媒体122として、紙種や大きさ(媒体サイズ)の異なる複数種類の記録媒体122を使用することができる。なお、本実施形態では、記録媒体122として、枚葉紙(カット紙)を用いた場合を説明する。
The
処理液付与部112は、記録媒体122の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部114で付与されるインク中の色材を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
The processing
図1、図2に示すように、処理液付与部112は、給紙胴152、処理液ドラム154、及び処理液塗布装置156を備えている。処理液ドラム154は、記録媒体122を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム154は、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)を備え、この保持手段の爪と処理液ドラム154の周面の間に記録媒体122を挟み込むことによって記録媒体122の先端を保持できるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the processing
処理液ドラム154は、その外周面に吸引孔を設けるとともに、吸引孔から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体122を処理液ドラム154の周面に密着保持することができる。
The
処理液ドラム154の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置156が設けられている。処理液塗布装置156は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニロックスローラと、アニロックスローラと処理液ドラム154上の記録媒体122に圧接されて計量後の処理液を記録媒体122に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置156によれば、処理液を計量しながら記録媒体122に塗布することができる。
A treatment
処理液付与部112で処理液が付与された記録媒体122は、処理液ドラム154から中間搬送部124を介して描画部114の描画ドラム170へ受け渡される。描画部114は、描画ドラム170、及びインクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yを備えている。描画ドラム170は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)を備える。描画ドラム170に固定された記録媒体122は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yからインクが付与される。
The
インクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yはそれぞれ、記録媒体122における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド(インクジェットヘッド)であり、そのインク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yは、記録媒体122の搬送方向(描画ドラム170の回転方向)と直交する方向に延在するように設置される。
The inkjet heads 172M, 172K, 172C, and 172Y are full-line inkjet recording heads (inkjet heads) each having a length corresponding to the maximum width of the image forming area on the
描画ドラム170上に密着保持された記録媒体122の記録面に向かって各インクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部112で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する顔料、樹脂粒子が凝集し、凝集体が形成される。これにより、記録媒体122上での顔料流れなどが防止され、記録媒体122の記録面に画像が形成される。
The droplets of the corresponding color ink are ejected from the respective ink jet heads 172M, 172K, 172C, 172Y toward the recording surface of the
描画部114で画像が形成された記録媒体122は、描画ドラム170から中間搬送部126を介して乾燥部116の乾燥ドラム176へ受け渡される。乾燥部116は、凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図1に示すように、乾燥ドラム176と、複数のIRヒータ(カーボンヒータ)178、及び各IRヒータ178の間に配置された温風ヒータ180とを備えている。
The
また乾燥ドラム176の表面に冷却風を送り、表面を冷却する冷却手段182が設けられ、記録媒体122を乾燥させることで気化熱を失い、表面温度が低下した乾燥ドラム176の表面(記録媒体122と接している箇所)と、記録媒体122と接していないためIRヒータ178、温風ヒータ180により温度が高いままの部分との温度差を緩和している。
Further, a
乾燥ドラム176は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)を備え、この保持手段によって記録媒体122の先端を保持できるようになっている。温風ヒータ180から記録媒体122に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各IRヒータの温度は後述する温度センサによって検知され、図示しない制御部に温度情報として送られる。この温度情報に基づいて制御部が温風の温度と風量、各IRヒータの温度および冷却手段を適宜調節することにより、様々な乾燥条件が実現される。
Similar to the
また、乾燥ドラム176の表面温度は50℃以上に設定されている。記録媒体122の裏面から加熱を行なうことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム176の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム176の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性(高温による火傷防止)の観点から75℃以下(より好ましくは60℃以下)に設定されることが好ましい。
The surface temperature of the drying
また前述のように、乾燥胴温度(乾燥ドラム176の表面温度)が高い(強く乾燥する)方が記録媒体122の伸縮が少ないことが判明しているので、上記の安全性を損なわない程度に乾燥ドラム176の表面温度は高い方がカックルの影響を少なく抑えることができる。同時に、記録媒体122と接している箇所と接していない箇所との温度差が大きい場合は記録媒体122の周縁部のみ乾燥が進み、カックルが生じる虞がある。
Further, as described above, it has been found that the higher the drying drum temperature (the surface temperature of the drying drum 176) (the stronger the drying), the less the expansion and contraction of the
乾燥ドラム176の外周面に、記録媒体122の記録面が外側を向くように(即ち、記録媒体122の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で)保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体122のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを防止することができる。
The
乾燥部116で乾燥処理が行なわれた記録媒体122は、乾燥ドラム176から中間搬送部128を介して定着部118の定着ドラム184へ受け渡される。定着部118は、定着ドラム184、第1の定着ローラ186、第2の定着ローラ188、及びインラインセンサ190で構成されている。
The
定着ドラム184は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)を備え、この保持手段によって記録媒体122の先端を保持できるようになっている。この定着ドラム184の回転により、記録媒体122は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して第1の定着ローラ186と第2の定着ローラ188による定着処理とインラインセンサ190による検査が行なわれる。
Like the
第1の定着ローラ186及び第2の定着ローラ188は、インクを加熱加圧することによって、インク中の樹脂粒子(特に自己分散性ポリマー粒子)を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体122を加熱加圧するように構成される。
The
具体的には、第1の定着ローラ186及び第2の定着ローラ188は、定着ドラム184に対して圧接するように配置されており、定着ドラム184との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体122は、第1の定着ローラ186及び第2の定着ローラ188と定着ドラム184との間に挟まれ、所定のニップ圧(例えば0.15MPa)でニップされ、定着処理が行なわれる。
Specifically, the
また、第1の定着ローラ186及び第2の定着ローラ188は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度(例えば60〜80℃)に制御される。
Further, the
これらの加熱ローラで記録媒体122を加熱することによって、インクに含まれる樹脂粒子のTg(ガラス転移温度)以上の熱エネルギーが付与され、樹脂粒子が溶融されることにより、記録媒体122の凹凸に押し込み定着が行なわれるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢が得られる。
By heating the
インラインセンサ190は、記録媒体122に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、CCDラインセンサなどが適用される。
The in-
定着部118によれば、乾燥部116で形成された薄層の画像層内の樹脂粒子が定着ローラ188によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体122に定着させることができる。また、定着ドラム184の表面温度は50℃以上に設定され、定着ドラム184の外周面に保持された記録媒体122を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができると共に、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
According to the fixing
図1に示すように、定着部118の記録媒体搬送方向の下流側には排紙部120が設けられている。排紙部120は、排出トレイ192を備えており、この排出トレイ192と定着部118の定着ドラム184との間に、これらに対接するように渡し胴194、搬送ベルト196、張架ローラ198が設けられている。記録媒体122は、渡し胴194により搬送ベルト196に送られ、排出トレイ192に排出される。
As shown in FIG. 1, a
また、排出トレイ192に冷風噴出ノズル199が併設されており、冷風噴出ノズル199から冷風を送風することにより記録媒体122の冷却が行なえるようになっている。
Further, the
また、図1には図示しないが、インクジェット記録装置1には、上記構成の他、各インクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yにインクを供給するインク貯留タンク、処理液付与部112に対して処理液を供給する手段を備えると共に、各インクジェットヘッド172M、172K、172C、172Yのクリーニング(ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等)を行なうヘッドメンテナンス部や、媒体搬送路上における記録媒体122の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
Although not shown in FIG. 1, in addition to the above-described configuration, the
また、両面に画像形成する場合には、図1のインクジェット記録装置1において、記録媒体の片面(オモテ面)に画像を形成した後に図示しないシーズニング装置で所定時間のシーズニングを行なう。そして、シーズニング処理された記録媒体の束を給紙部110に戻し、ウラ面にさらに画像形成を行なう。これにより、短時間で良好な両面印字を実現できる。
When forming images on both sides, in the
図1に示すインクジェット記録装置1では、排出トレイ192に用いるシーズニング装置を複数台備えるとともに、各シーズニング装置を排紙部120と給紙部110との間で移動できる構成としてもよい。
The ink
<乾燥部の詳細> <Details of drying section>
図3、図4には乾燥部116の詳細が示されている。前述のように、乾燥部116は、凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図に示すように、乾燥ドラム176と、IRヒータ178及び各IRヒータ178の間に配置された温風ヒータ180と、乾燥ドラム176の表面に冷却風を送り、表面を冷却する冷却手段182とを備えている。
3 and 4 show details of the
例として図3に示すように、描画ドラム170から中間搬送部126(渡し胴130)を介して乾燥部116の乾燥ドラム176へ記録媒体122が受け渡される。乾燥ドラム176の外周面に沿って温風ヒータ180とIRヒータ178とが設けられ、乾燥ドラム176と搬送中の記録媒体122とを加熱する。さらに冷却手段182は乾燥ドラム176の外周面に冷風を吹き付け、記録媒体122と接している表面温度の低い箇所と、搬送幅方向両端部など記録媒体122と接していない温度の高い箇所との温度差を緩和する。
As an example, as shown in FIG. 3, the
IRヒータ178は、例えば乾燥ドラム176の外周面に沿って所定の距離を保ち延設された棒状のカーボンヒータなどでもよい。IR(赤外線)ヒータとしてカーボンを用いる理由としては、遠赤外領域の2000〜4000nmが放射のピークであり、水性インクの溶媒として用いられる水に対して吸収のピーク(3000nm近傍)が重なり、効率よく過熱可能である点が挙げられる。
The
また温風ヒータ180の構造は、例えば軸流ファン282の起こす空気流中に熱風ヒータ280を置くことで、乾燥ドラム176に熱風を送る。このとき加熱防止のため温度センサ284が設けられていてもよい。
Moreover, the structure of the
さらに冷却手段182としては、例えば一般的な冷媒を循環させ凝縮・蒸発によって熱交換器を通じて対象を冷却する冷却装置等が考えられるが、電気的にON/OFFできるものが望ましい。あるいは単純に水流で冷却した熱交換器で冷風を送る装置やペルチェ素子を利用したものなど、種々の構成を用いることができる。 Further, as the cooling means 182, for example, a cooling device that circulates a general refrigerant and cools the object through a heat exchanger by condensation / evaporation can be considered, but a cooling device that can be electrically turned on / off is desirable. Or various structures, such as a device using a Peltier element or a device that sends cold air with a heat exchanger simply cooled by a water flow, can be used.
冷却手段182の例としては、一般的に局所空間を冷却するエアコンやスポットクーラ等が好適に用いられる。すなわちインクジェット記録装置1あるいは乾燥部116の中と装置外とで熱交換し、内部に冷気を生成するものであれば何でも良く、装置内の湿度を管理する必要がないため安価なスポットクーラでも良い。
As an example of the cooling means 182, generally, an air conditioner, a spot cooler, or the like that cools a local space is preferably used. That is, anything may be used as long as heat is exchanged between the inside and outside of the
例として図3に示すように、種々の冷却方法で冷却された熱交換器183に、送風手段181が装置外部より導入した外気を当て、温度を下げた冷却風として矢印Cのように乾燥ドラム176の表面に吹き付ける構成でもよい。このとき、前述のように熱交換器183の冷却は電気的にON/OFFできる方が望ましい。
As an example, as shown in FIG. 3, the outside air introduced from the outside of the apparatus by the air blowing means 181 is applied to the
前述のように温風ヒータ180から記録媒体122に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各IRヒータの温度および冷却手段182の冷却能力を適宜調節することにより、例えば記録媒体122の厚さ、表面仕上げなど種々の条件に合わせて様々な乾燥条件が実現される。
As described above, for example, the thickness of the
このとき、記録媒体122の種類等のパラメータは装置内部に設けられた図示しない光学センサや厚みセンサなど種々の検知手段で自動検知され、条件パラメータとして制御手段に送られてもよく、あるいはオペレータが判断し手動で制御手段に入力する構成とされていてもよい。また例えば乾燥部116の内部に設けられた図示しない温湿度センサによって検出された装置内の温湿度などの環境条件を条件パラメータとして制御手段に送り、温風の温度と風量、各IRヒータの温度および冷却手段182の冷却能力を調節する際の条件因子の一つとしてもよい。
At this time, parameters such as the type of the
<本願の特徴・作用効果> <Features and effects of this application>
前述のように記録媒体122の裏面から加熱を行なうことによって乾燥が促進され、必要な膜強度を確保し、定着時における画像破壊を防止するため、乾燥ドラム176の表面温度はIRヒータ178によって50℃以上に設定されている。さらに乾燥胴温度(乾燥ドラム176の表面温度)が高い(強く乾燥する)方が記録媒体122の伸縮が少ないことが判明しているので、上記の安全性を損なわない程度に乾燥ドラム176の表面温度は高い方がカックルの影響を少なく抑えることができるため、乾燥ドラム176の表面温度を所定の範囲に保つ必要がある。
As described above, drying is accelerated by heating from the back surface of the
しかし乾燥ドラム176の、記録媒体122に接していない範囲も同時に熱を加えられることで、当該部分の表面温度が上昇することは避けられない。一方で、記録媒体122が乾燥する際には蒸発する水分によって蒸発熱が奪われ、乾燥ドラム176の、記録媒体122に接している部分の温度が低下する。
However, it is inevitable that the surface temperature of the portion of the drying
この温度低下は乾燥ドラム176が高速回転しているため、用紙乾燥により乾燥ドラム176表面が熱を奪われた後、表面温度が均一化する前に次の用紙(記録媒体122)を受け入れるため、正確な用紙乾燥制御や乾燥ドラム176の表面温度制御を行うには加熱手段の加熱制御のみでは難しい。
Since the drying
このような乾燥ドラム176の局所的な表面温度変化は、例えば記録媒体122の中央付近では温度が低く、周縁部では温度が高くなるため周縁部で乾燥が進み、用紙(記録媒体122)のカックルに影響を与えることになる。裏面通紙性の安定化のためには上記のような局所的表面温度変化を抑えることが必要になっている。上記の問題を解決するため、本願発明では乾燥ドラム176を冷却手段182で冷却することによって胴温度表面を均一にする。
Such a local change in the surface temperature of the drying
しかし例えば記録媒体122の厚さが薄い、薄紙を使用した場合では厚紙に対応した冷却手段182の冷却能力では記録媒体122を冷却しすぎとなり、乾燥不十分となることで定着段階における膜強度不足が発生する虞などがある。
However, for example, when the
さらに1JOB中であっても、連続搬送中の記録媒体122(枚葉用紙)の膜面温度(オモテ面)はそのJOBの中で変化している。このため乾燥ドラム176の乾燥温度設定が一様な温度設定であっては処理開始時と処理終了時で等しい表面温度とする制御が困難になっている。
Further, even during 1 JOB, the film surface temperature (front side) of the recording medium 122 (sheet paper) during continuous conveyance changes within the JOB. For this reason, even when the drying temperature setting of the drying
また記録媒体122の乾燥条件としては、用紙の坪量だけでなく用紙種、温湿度などの環境によっても、また液滴の打滴量によっても変化する。このため一層、一様な温度設定であっては処理開始時と処理終了時で等しい表面温度とする制御が困難になる。
The drying condition of the
このため本願発明では、上記の用紙種類等に対する対応や1JOB中の乾燥安定性、さらに種々の影響因子に対して記録媒体122(乾燥ドラム176)の表面温度を監視した上で、諸条件で乾燥を最適化するよう冷却手段182をDUTY制御している。 For this reason, the present invention monitors the surface temperature of the recording medium 122 (drying drum 176) with respect to the above-mentioned paper types and the like, the drying stability during 1 JOB, and various influence factors, and then drying under various conditions. The cooling means 182 is DUTY controlled so as to optimize the above.
すなわち、図3に示されるように乾燥ドラム176の温度を計測する温度計測器290、記録媒体122の表面温度を計測する温度計測器292が乾燥部116に設けられている。
That is, as shown in FIG. 3, a
温度計測器290は、乾燥ドラム176の記録媒体122と接しない部分、すなわち軸方向端部の表面温度を計測し、一方で温度計測器292は記録媒体122(搬送時以外は乾燥ドラム176の軸方向中央の表面)の温度を計測する。各温度計測器で検出した温度は図示しない制御部に温度データとして送られる。制御部では前述の用紙種類等や装置内の温湿度等の条件因子を加味して、冷却手段182を細かくON・OFFすることで能力を細かく制御するDUTY制御を行う。
The
これにより制御部では冷却手段182による冷却で乾燥ドラム176の記録媒体122と接しない部分の温度を低下させる。前述のように当該部分は記録媒体122と接する部分よりも温度が高いため、乾燥ドラム176の表面全体を冷却することによって乾燥ドラム176の局所的温度差を緩和することができる。すなわち記録媒体122と接しない部分は冷却によって大きく温度が低下し、記録媒体122と接している部分は温度が低いので、あまり温度は低下しない。このため両者の温度差は小さくなる。
As a result, the control unit lowers the temperature of the portion of the drying
しかし冷却手段182によって記録媒体122と接する部分(あるいは記録媒体122そのもの)の温度が低下し、乾燥不十分な状態となることは避ける必要があるため、記録媒体122と接する部分/接しない部分の温度差を少なくする方向に乾燥ドラム176の表面温度を制御するのみならず、記録媒体122と接する部分(温度が低い部分)の温度が一定以下とならないような制御も必要となる。
However, since it is necessary to avoid that the temperature of the portion in contact with the recording medium 122 (or the
図4には冷却手段182のDUTY制御について示されている。すなわち図5(A)(B)に示すように記録媒体122と接しない部分の温度に関して、予め設定された目標管理上限温度と目標管理下限温度に対して、温度が上限を越えた際には冷却手段182をONする時間を増やし、温度が下限を下回った際には冷却手段182をOFFする時間を増やすように駆動時間を制御することで温度差△tを制御し、目標管理上限温度と目標管理下限温度の間に記録媒体122と接しない部分の表面温度を収める。
FIG. 4 shows the DUTY control of the cooling means 182. That is, as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), when the temperature exceeds the upper limit with respect to the preset target management upper limit temperature and target management lower limit temperature with respect to the temperature of the portion not in contact with the
このとき、測定された記録媒体122と接しない部分の表面温度と、目標管理上限温度と目標管理下限温度の中間値である用紙目標温度との差分に応じた重み付けがなされるフィードバック制御を行うようにしてもよい。
At this time, feedback control is performed in which weighting is performed according to the difference between the measured surface temperature of the portion not in contact with the
例えば装置内の温湿度の変化によって、同じように冷却しても目標とする記録媒体122(または乾燥ドラム176)の温度に達しない、あるいは過冷却してしまう場合が考えられる。そこで目標温度と実測温度との偏差(残留偏差)を時間軸方向に積分して印加する熱量を制御するPI制御、あるいは更に実測温度の変化を時間で微分した変化速度を加味するPID制御などを用いてもよい。具体的には図5(c)に示すように目標温度を行き過ぎてオーバーシュートする、あるいは目標温度に達しても維持できない等の状況に対して有効である。 For example, there may be a case where the temperature of the target recording medium 122 (or the drying drum 176) does not reach the target temperature or is overcooled due to changes in temperature and humidity in the apparatus. Therefore, PI control that controls the amount of heat applied by integrating the deviation (residual deviation) between the target temperature and the measured temperature in the time axis direction, or PID control that takes into account the rate of change obtained by differentiating the change in measured temperature with time, etc. It may be used. Specifically, as shown in FIG. 5C, it is effective for a situation in which the target temperature is excessively overshooted or cannot be maintained even when the target temperature is reached.
上記のように本願発明では記録媒体122と接しない部分の表面温度を計測しながら冷却手段182をDUTY制御(DUTY補正比率を決める)している。また記録媒体122の坪量、用紙種、温湿度などの環境、液滴の打滴量等に合わせてDUTY目標値(目標温度)を決定する。
As described above, in the present invention, the cooling means 182 is DUTY controlled (determining the DUTY correction ratio) while measuring the surface temperature of the portion not in contact with the
さらに用紙搬送中は温度計測器292で測定された記録媒体122の温度に従って冷却手段182を制御し、用紙搬送中以外は乾燥ドラム176の記録媒体122と接しない部分温度に従って冷却手段182を制御するようにすれば、過冷却による記録媒体122の乾燥不十分を防止し、同時に乾燥ドラム176の表面温度差を効率よく抑えることができる。
Further, the
加えて温度計測器290で測定された、乾燥ドラム176の記録媒体122と接触しない箇所の温度と比較監視することで、記録媒体122によって奪われた乾燥ドラム176表面の熱を算出し、連続JOB中など条件が不安定な状況でも安定した温度制御を行う。
In addition, by comparing and monitoring the temperature of the portion of the drying
これにより、厚手の記録媒体122を乾燥させるに足る乾燥能力を備えた乾燥部116を用いながら、薄手の記録媒体122を乾燥させた際にも乾燥ドラム176の表面温度差でカックルを生じることがなく、種々の条件8記録媒体122の坪量、用紙種、温湿度などの環境、液滴の打滴量等)に応じて乾燥部116の乾燥能力を最適な状態に調整することができる。
As a result, even when the
<その他> <Others>
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to said Example at all, and can implement in a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば上記実施形態では水を溶媒として使用する水性インクを用いたインクジェット方式の画像記録装置を例に挙げたが、吐出される液は画像記録・文字印刷用などのインクに限定されず、記録媒体に染み込む溶媒あるいは分散媒を使用している液体であれば種々の吐出液に応用することができる。 For example, in the above embodiment, an ink jet type image recording apparatus using water-based ink using water as a solvent has been described as an example. However, the liquid to be ejected is not limited to ink for image recording / character printing, but a recording medium. Any liquid that uses a solvent or a dispersion medium soaking into the liquid can be applied to various discharge liquids.
1 インクジェット記録装置
116 乾燥部
122 記録媒体
176 乾燥ドラム(ドラム)
178 IRヒータ(加熱手段)
180 温風ヒータ
182 冷却手段
280 熱風ヒータ
282 軸流ファン
284 温度センサ
290 温度計測器(ドラム温度測定手段)
292 温度計測器(用紙温度測定手段)
1
178 IR heater (heating means)
180
292 Temperature measuring instrument (paper temperature measuring means)
Claims (10)
搬送される前記用紙の表面温度を測定する用紙温度測定手段と、
前記ドラムの、前記用紙と接しない部分の表面温度と、前記用紙と接する部分の表面温度とを測定するドラム温度測定手段と、
前記ドラムの表面を加熱すると共に搬送中の前記用紙を加熱し乾燥させる加熱手段と、
前記ドラムの表面を冷却する冷却手段と、
用紙搬送中は前記用紙温度測定手段で測定された前記用紙の温度に従って前記加熱手段および前記冷却手段を制御し、
用紙搬送中以外は前記ドラム温度測定手段で測定された前記ドラムの前記用紙と接しない部分の表面温度に従って前記加熱手段および前記冷却手段を制御し、
前記用紙の温度または前記ドラムの前記用紙と接する部分の表面温度と、前記用紙と接しない部分の表面温度と、を均一化する温度制御手段と、
を備えた画像記録装置。
A drum that is rotatably supported about an axis and holds and conveys paper on which an image is recorded;
Paper temperature measuring means for measuring the surface temperature of the paper being conveyed;
A drum temperature measuring means for measuring a surface temperature of a portion of the drum not in contact with the paper and a surface temperature of a portion in contact with the paper;
Heating means for heating the surface of the drum and heating and drying the paper being conveyed;
Cooling means for cooling the surface of the drum;
Controlling the heating means and the cooling means according to the temperature of the paper measured by the paper temperature measuring means during paper conveyance,
Controlling the heating means and the cooling means according to the surface temperature of the portion of the drum that does not contact the paper measured by the drum temperature measuring means except during paper conveyance;
Temperature control means for equalizing the temperature of the paper or the surface temperature of the portion of the drum that contacts the paper and the surface temperature of the portion that does not contact the paper;
An image recording apparatus comprising:
The image recording apparatus according to claim 1, wherein the temperature control unit performs duty control for controlling a length of ON / OFF time of the cooling unit in accordance with a sheet temperature measured by the sheet temperature measuring unit.
The temperature control means for controlling the ON / OFF of the cooling means according to the paper temperature and the drum temperature has exceeded the upper limit of the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature preset for the paper temperature. Control the heating means to increase the time to turn on the cooling means, and increase the time to turn off the cooling means when the paper temperature falls below the lower limit, the measured paper temperature and target management The image recording apparatus according to claim 2, wherein feedback control is performed in which weighting is performed in accordance with a difference between the upper limit temperature and a target sheet temperature that is an intermediate value between the upper limit temperature and the target management lower limit temperature.
The image recording apparatus according to claim 1, wherein the temperature control unit turns off the cooling unit during a time when the drum does not hold the sheet.
The image recording according to any one of claims 1 to 4, wherein the ON / OFF control of the cooling means is realized by changing an amount of cooling air generated by a cooling source or changing an air direction of the cooling air. apparatus.
The image recording apparatus according to claim 1, wherein the sheet temperature measuring unit is a non-contact type radiation thermometer.
The image recording apparatus according to claim 1, wherein a sheet of paper is used.
用紙温度について予め設定された目標管理上限温度と目標管理下限温度の閾値に対して、用紙温度が上限を越えた際には冷却手段をONにする時間を増やし、
用紙温度が下限を下回った際には冷却手段をOFFにする時間を増やすように冷却手段を制御し、
測定された用紙の温度と、目標管理上限温度と目標管理下限温度の中間値である用紙目標温度との差分に応じた重み付けがなされるフィードバック制御を行い、
且つドラム温度について予め設定されたドラム目標温度を越えた際にはONの時間を増やし、ドラム目標温度を下回った際にはOFFの時間を増やすように前記用紙冷却手段を制御し、
且つ前記用紙温度制御手段が、用紙の表面仕上げ、用紙の坪量、装置内部の温湿度、および用紙表面に吐出されて画像を記録するインクの吐出量のうちの少なくとも一つである用紙搬送環境に従って前記用紙目標温度を設定する乾燥制御方法。
A cooling means for cooling the surface of the drum according to the temperature of the paper on which the image is recorded and the temperature of the drum; and a heating means for heating the surface of the drum and heating and drying the paper being conveyed. Temperature control means for ON / OFF control
When the paper temperature exceeds the upper limit with respect to the threshold values of the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature set in advance for the paper temperature, the time for turning on the cooling means is increased,
When the paper temperature falls below the lower limit, the cooling means is controlled so as to increase the time for turning off the cooling means,
Performs feedback control that is weighted according to the difference between the measured paper temperature and the paper target temperature, which is an intermediate value between the target management upper limit temperature and the target management lower limit temperature,
The sheet cooling means is controlled to increase the ON time when the drum temperature exceeds a preset drum target temperature, and to increase the OFF time when the drum temperature falls below the drum target temperature.
In addition, the paper temperature control means is at least one of the surface finish of the paper, the basis weight of the paper, the temperature and humidity inside the apparatus, and the ejection amount of the ink ejected onto the paper surface to record the image. A drying control method for setting the sheet target temperature in accordance with
前記検知手段が検知した前記用紙搬送環境に従って前記温度制御手段が前記用紙目標温度を設定する請求項8に記載の乾燥制御方法。
A detection means for automatically detecting the paper conveyance environment;
The drying control method according to claim 8, wherein the temperature control unit sets the paper target temperature according to the paper conveyance environment detected by the detection unit.
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