JP2020082635A - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体吐出ヘッドの故障を抑制することを目的とする。【解決手段】液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体タンクと、前記液体タンクと前記液体吐出ヘッドとで前記液体が循環する第１の循環経路と、前記第１の循環経路にて前記液体を循環させる第１のポンプと、前記液体タンクを経路に含まず、前記液体吐出ヘッドを経路に含む第２の循環経路と、前記第２の循環経路にて前記液体を循環させる第２のポンプと、前記第１の循環経路にて異常を検出する異常検出部と、前記検出された異常に応じて、前記液体の循環を前記第１の循環経路から前記第２の循環経路に切り替える切替部とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。

インク等の液体を吐出する液体吐出装置では、ノズルも含め液体吐出ヘッド内の液体を循環させるフロースルー制御がある。フロースルー制御により、液体の局所的な増粘および乾燥を抑制でき、ノズル詰まりを抑制できる。

特許文献１には、印字を行いながらインク循環させるモードと印字を行わずにインクを循環させるモードとで、液面検出部の検出信号を取り込む時間間隔を変えて、タンク内の液面変動量を異ならせることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、ポンプの駆動・停止の回数を減少でき、ポンプ駆動の寿命を延命させることができるとされている。

液体吐出装置では、吐出信頼性と高画質（特に高い濃度や白隠蔽性）の両立を実現するため液体を常時循環することが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、長時間吐出しない条件でポンプが故障した場合、液体の循環が止まり、液体吐出ヘッドの故障を誘発する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体吐出ヘッドの故障を抑制することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明１つの側面に係る液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体タンクと、前記液体タンクと前記液体吐出ヘッドとで前記液体が循環する第１の循環経路と、前記第１の循環経路にて前記液体を循環させる第１のポンプと、前記液体タンクを経路に含まず、前記液体吐出ヘッドを経路に含む第２の循環経路と、前記第２の循環経路にて前記液体を循環させる第２のポンプと、前記第１の循環経路にて異常を検出する異常検出部と、前記検出された異常に応じて、前記液体の循環を前記第１の循環経路から前記第２の循環経路に切り替える切替部とを有する。

本発明によれば、液体吐出ヘッドの故障を抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる液体吐出装置の構成を示す側面図である。 図２は、実施形態におけるヘッドユニットの構成を示す平面図である。 図３は、実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。 図４は、実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。 図５は、実施形態における循環経路の構成を示す配管図である。 図６は、実施形態におけるコントローラのハードウェア構成を示すブロック図である。 図７は、実施形態におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。 図８は、実施形態にかかる液体吐出装置の経路切り替え動作（第１の循環経路→第２の循環経路）を示すフローチャートである。 図９は、実施形態にかかる液体吐出装置の経路切り替え動作（第２の循環経路→第１の循環経路）を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態における経路切り替え動作の適用例（ポンプ故障時の動作）を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態における経路切り替え動作の他の適用例（液体吐出時及び非吐出時の動作）を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態の変形例における循環経路の構成を示す配管図である。 図１３は、実施形態の他の変形例における循環経路の構成を示す配管図である。 図１４は、実施形態の他の変形例にかかる液体吐出装置のクリーニング動作を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる液体吐出装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
実施形態にかかる液体吐出装置は、液体を吐出する装置である。液体吐出装置は、液体を記録媒体に吐出して記録媒体上に画素を形成する画像形成装置に適用できる。例えば、液体吐出装置はインクジェット記録装置であり、液体はインクであり、記録媒体は紙である。液体吐出装置（インクジェット記録装置）は、供給される記録媒体（記録用紙）の表面に液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）における複数のノズルから液滴（インク液滴）を吐出させて複数の画素を形成する。この種の装置では、画像データによっては吐出頻度が少ないノズルが存在するが、それらのノズルでは、増粘化した液体が滞留することがある。

それに対して、ノズルも含めインクヘッド内のインクを循環させて、局所的な増粘および乾燥を抑制する技術としてフロースルー制御がある。フロースルー制御により、液体の局所的な増粘および乾燥を抑制でき、ノズル詰まりを抑制できる。

例えば、ポンプの寿命を延命し、効率的にインク循環を行う目的で、印字を行いながらインク循環させるモードと印字を行わずにインク循環させるモードの２つの循環モードを設け、ポンプの駆動は液面状態の検出信号で制御される第１の制御が考えられる。第１の制御では、印字を行わずに循環させるモードにおいて、頻繁に液面状態を監視せず、検出信号を取り込み時間間隔を長くし、ポンプの駆動・停止を必要以上に多くせずにインクを循環させる。これによって、総計的なポンプの駆動・停止の回数を減少させてポンプの寿命を延命させながら、効率的にインクを循環できる。

液体吐出装置では、吐出信頼性と高画質（特に高い濃度や白隠蔽性）の両立を実現するため液体を常時循環することが望ましい。しかし、第１の制御では、長時間吐出しない条件でポンプが故障した場合、液体の循環が止まり、液体吐出ヘッドの故障を誘発する可能性がある。この可能性は、乾燥性の高いインクを用いる場合に特に顕著な傾向にある。

そこで、本実施形態では、液体吐出装置において、メインの液体タンクとメインの循環経路に加えて、メインの液体タンクを経路に含まず液体吐出ヘッドを経路に含む予備の循環経路と予備の循環経路にて液体を循環させる予備のポンプとを設けることで、液体吐出ヘッドの故障の抑制を図る。

具体的には、予備の循環経路（第２の循環経路）と予備のポンプとを用いるような新規なインク循環経路を構成する。すなわち、インクを循環するための循環経路とポンプとは、それぞれ、通常用と予備用とが設けられる。通常用の循環経路（第１の循環経路）と予備用の循環経路（第２の循環経路）とは、両方ともヘッドと導通しており、必要に応じて使用する循環経路とポンプとが選択され得る。液体吐出装置は、インクの循環状態を検知し、ポンプの故障／異常が発生したと判断した場合、インクの循環経路を第１の循環経路から第２の循環経路に切り替えられるように制御する。すなわち、通常のインク循環用のポンプが故障した、あるいは異常が発生したと判断された場合、インクの循環経路が通常の第１の循環経路から予備用の第２の循環経路に切り替えられる。液体吐出装置は、第２の循環経路に設置されている予備のポンプを駆動することによってヘッド内のインクを循環し続けられる。これにより、定常的な循環用のメインのポンプが夜間等に故障した場合でも長期循環停止による液体吐出ヘッドの故障を防ぐができる。

より具体的には、液体吐出装置１０００は、図１に示すように構成され得る。図１は、実施形態にかかる液体吐出装置１０００の構成を示す側面図である。

液体吐出装置１０００は、搬入部１００１、案内搬送部１００３、液体吐出部１００５、乾燥部１００７、及び排出部１００９を有する。搬入部１００１は、記録媒体１０を搬入する。案内搬送部１００３は、搬入部１００１から搬入された記録媒体１０を印刷部１００５に案内搬送する。液体吐出部１００５は、記録媒体１０に対して液体を吐出して画像を形成する。乾燥部１００７は、記録媒体１０を乾燥する。排出部１００９は、記録媒体１０を排出する。

記録媒体１０は、搬入部１００１の元巻きローラ１０１１から送り出され、搬入部１００１、案内搬送部１００３、乾燥部１００７、排出部１００９の各ローラによって案内、搬送されて、排出部１００９の巻取りローラ１０９１にて巻き取られる。

この記録媒体１０は、印刷部１００５において、搬送ガイド部材１０５９上をヘッドユニット１０５０及びヘッドユニット１０５５に対向して搬送され、ヘッドユニット１０５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット１０５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

ヘッドユニット１０５０には、例えば図２に示すように、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ１０５１Ｋ、１０５１Ｃ、１０５１Ｍ、１０５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ１０５１」という。）が配置されている。図２は、ヘッドユニット１０５０の構成を示す平面図である。

各ヘッドアレイ１０５１は、液体吐出部であり、それぞれ、搬送される記録媒体１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

ヘッドアレイ１０５１は、例えば、液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１００をベース部材１０５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。

各液体吐出ヘッド１００は、図３及び図４に示すように、ノズル板１０１、流路板１０２、振動板部材１０３、圧電アクチュエータ１１１、共通液室部材１２０、及びカバー１２９を有している。図３は、液体吐出ヘッド１００の構成を示す斜視図である。図４は、液体吐出ヘッド１００の構成を示す断面図である。

液体吐出ヘッド１００において、ノズル板１０１と流路板１０２と壁面部材としての振動板部材１０３とは、積層され接合されている。圧電アクチュエータ１１１は、振動板部材１０３の振動領域（振動板）１３０を変位させる。共通液室部材１２０は、ヘッドのフレーム部材を兼ねている。なお、流路板１０２と振動板部材１０３とで構成される部分を流路部材１４０という。

ノズル板１０１は、複数のノズル１０４を有している。複数のノズル１０４は、それぞれ、液体を吐出する。

流路板１０２は、個別液室１０６、供給側流体抵抗部１０７、液導入部１０８となる貫通穴や溝部を形成している。個別液室１０６は、ノズル１０４にノズル連通路１０５を介して通じる。供給側流体抵抗部１０７は、個別液室１０６に通じる。液導入部１０８は、供給側流体抵抗部１０７に通じる。ノズル連通路１０５は、ノズル１０４と個別液室１０６とにそれぞれ連なって通じる流路である。また、液導入部１０８は、振動板部材１０３の開口１０９を介して供給側共通液室１１０に通じている。

振動板部材１０３は、変形可能な振動領域１３０を有する。振動領域１３０は、流路板１０２の個別液室１０６の壁面を形成する。ここでは、振動板部材１０３は、薄肉部を形成する第１層と厚肉部を形成する第２層との２層構造（限定されない）とする。振動板部材１０３は、流路板１０２側から第１層と第２層とで形成され、第１層で個別液室１０６に対応する部分に変形可能な振動領域１３０を形成している。

圧電アクチュエータ１１１は、この振動板部材１０３の個別液室１０６とは反対側に配置され、振動板部材１０３の振動領域１３０を変形させる駆動部（アクチュエータ部、圧力発生部）としての電気機械変換素子を含む。

圧電アクチュエータ１１１では、ベース部材１１３上に接合した圧電部材がハーフカットダイシングによって溝加工されて所要数の柱状の圧電素子１１２が所定の間隔で櫛歯状に形成されている。

そして、圧電素子１１２は、振動板部材１０３の振動領域１３０に形成された島状の厚肉部である凸部１３０ａに接合されている。また、圧電素子１１２にはフレキシブル配線部材１１５が接続されている。

共通液室部材１２０は、供給側共通液室１１０と排出側共通液室１５０を形成する。供給側共通液室１１０は供給ポート１７１に通じ、排出側共通液室１５０は排出側ポート１８１に通じている。

なお、ここでは、共通液室部材１２０は、第１共通液室部材１２１及び第２共通液室部材１２２によって構成され、第１共通液室部材１２１を流路部材１４０の振動板部材１０３側に接合し、第１共通液室部材１２１に第２共通液室部材１２２を積層して接合している。

第１共通液室部材１２１は、下流側共通液室１１０Ａと排出側共通液室１５０とを形成している。下流側共通液室１１０Ａは、液導入部１０８に通じる供給側共通液室１１０の一部である。排出側共通液室１５０は、排出流路１５１に通じる。また、第２共通液室部材１２２は、上流側共通液室１１０Ｂを形成している。上流側共通液室１１０Ｂは、供給側共通液室１１０の残部である。

また、流路板１０２には、排出流路１５１が形成されている。排出流路１５１は、各個別液室１０６にノズル連通路１０５を介して通じる流路板１０２の面方向に沿う。排出流路１５１は、排出側共通液室１５０に通じている。

液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子１１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１１２が収縮し、振動板部材１０３の振動領域１３０が引かれて個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室１０６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１１２に印加する電圧を上げて圧電素子１１２を積層方向に伸長させ、振動板部材１０３の振動領域１３０をノズル１０４に向かう方向に変形させて個別液室１０６の容積を収縮させることにより、個別液室１０６内の液体が加圧され、ノズル１０４から液体が吐出される。

また、ノズル１０４から吐出されない液体はノズル１０４を通過して排出流路１５１から排出側共通液室１５０に排出され、排出側共通液室１５０から外部の循環経路を通じて供給側共通液室１１０に再度供給される。

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

次に、液体吐出装置１０００における循環経路について図５を用いて説明する。図５は、液体吐出装置１０００における循環経路の構成を示す配管図である。

液体吐出装置１０００は、加圧側空気ポンプ１、減圧側空気ポンプ２、液体ポンプ３、加圧側タンク６、中間タンク７、減圧側タンク８、三方弁１１、三方弁１２、加圧圧力計１５、負圧圧力計１６、液体吐出ヘッド１００、流路１８、流路１９、流路２０、流路２１、流路２２、流路２３、流路２４、流路２５、流路２６、及び流路２７を有する。

液体吐出ヘッド１００は、記録媒体１０（図２参照）に対して液体（例えば、インク）を吐出する。図５では、ヘッドユニット１０５０における複数の液体吐出ヘッド１００のうちの１つの液体吐出ヘッド１００についての循環経路を例示しているが、他の液体吐出ヘッド１００についての循環経路も同様に構成され得る。

第１の循環経路ＣＰ１は、加圧側タンク６、中間タンク７、減圧側タンク８と液体吐出ヘッド１００とで液体が循環する経路である。図５に波線で示すように、液体吐出ヘッド１００→流路２１→負圧圧力計１６→流路２２→三方弁１２→流路２３→減圧側タンク８→流路２６→中間タンク７→流路２５→加圧側タンク６→流路１８→三方弁１１→流路１９→加圧圧力計１５→流路２０→液体吐出ヘッド１００で第１の循環経路ＣＰ１が構成される。

このとき、三方弁１１は、流路１８及び流路１９を連通させるとともに流路２４及び流路１９を連通させない状態に切り替えられている。三方弁１２は、流路２２及び流路２３を連通させるとともに流路２２及び流路２７を連通させない状態に切り替えられている。

第１の循環経路ＣＰ１において、加圧側タンク６は、液体吐出ヘッド１００に対して加圧側に配され、減圧側タンク８は、液体吐出ヘッド１００に対して減圧側に配され、中間タンク７は、加圧側タンク６及び減圧側タンク８の間に配されている。加圧側タンク６、中間タンク７、減圧側タンク８は、それぞれ、液体を貯留するとともに、加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２による送液に応じて、液体吐出ヘッド１００に液体を供給する。

第１の循環経路ＣＰ１において、加圧側空気ポンプ１は、液体吐出ヘッド１００に対して加圧側に配され、減圧側空気ポンプ２は、液体吐出ヘッド１００に対して減圧側に配されている。加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２は、それぞれ、第１の循環経路ＣＰ１にて液体を循環させる。

第１の循環経路ＣＰ１において、圧力計１５は、三方弁１１及び液体吐出ヘッド１００の間に配され、圧力計１６は、液体吐出ヘッド１００及び三方弁１２の間に配されている。圧力計１５及び圧力計１６は、それぞれ、第１の循環経路ＣＰ１にて液体の圧力を計測する。圧力計１５及び圧力計１６のそれぞれで計測された圧力は、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２の異常及び／又は故障を示す値とみなすことができる。

液体吐出装置１０００において、通常は、第１の循環経路ＣＰ１で定常的に液体（例えば、インク）を循環させるが、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２の異常及び／又は故障があった場合は、そのポンプの異常及び／又は故障が回復するまで液体（例えば、インク）の循環ができない可能性がある。このように循環を停止して放置すると、液体吐出ヘッド１００において、液体（例えば、インク）が蒸発し液体吐出ヘッド１００のノズル１０４（図２参照）の目詰まりを起こしてしまう可能性がある。

本実施形態では、液体吐出装置１０００の配管構成に三方弁（すなわち、三方弁１１及び三方弁１２）と予備の液体ポンプ３とを追加することによって、予備の第２の循環経路ＣＰ２を設けることが可能となっている。

第２の循環経路ＣＰ２は、加圧側タンク６、中間タンク７、及び減圧側タンク８を経路に含まず、液体吐出ヘッド１００を経路に含む。図５に一点鎖線で示すように、液体吐出ヘッド１００→流路２１→負圧圧力計１６→流路２２→三方弁１２→流路２７→液体ポンプ３→流路２４→三方弁１１→流路１９→加圧圧力計１５→流路２０→液体吐出ヘッド１００で第２の循環経路ＣＰ２が構成される。

すなわち、三方弁１１が流路２４及び流路１９を連通させるとともに流路１８及び流路１９を連通させない状態に切り替えられ、三方弁１２が流路２２及び流路２７を連通させるとともに流路２２及び流路２３を連通させない状態に切り替えられることで、液体の流路が第１の循環経路ＣＰ１から第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられる。

例えば、液体吐出装置１０００は、各部を統括的に監視・制御する構成としてコントローラ５００を有していてもよい。コントローラ５００は、圧力計１５及び圧力計１６の計測結果を取得し、計測結果に応じて（例えば、液体の圧力が許容範囲を外れていることに応じて）、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２の異常及び／又は故障があると判断できる。コントローラ５００は、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２の異常及び／又は故障がある場合に、三方弁１１，１２を制御して、すぐに第１の循環経路ＣＰ１から第２の循環経路ＣＰ２に切り替えることができる。これにより、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２の異常及び／又は故障がある場合に、液体吐出装置１０００の配管構成における液体の循環を停止せずに継続することができる。

なお、圧力計１５及び圧力計１６は、それぞれ、第１の循環経路ＣＰ１と第２の循環経路ＣＰ２とで共有されており、液体の流路が第１の循環経路ＣＰ１から第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられた後も、液体の圧力を計測し続けることができる。例えば、切り替えられた後において、加圧側空気ポンプ１及び／又は減圧側空気ポンプ２が正常に戻った状態で、コントローラ５００は、第２の循環経路ＣＰ２における液体ポンプ３の異常及び／又は故障がある場合に、三方弁１１，１２を制御して、すぐに第２の循環経路ＣＰ２から第１の循環経路ＣＰ１に戻す切り替えを行うこともできる。これにより、液体ポンプ３の異常及び／又は故障がある場合に、液体吐出装置１０００の配管構成における液体の循環を停止せずに継続することができる。

このコントローラ５００は、ハードウェア的に、図６に示すように構成され得る。図６は、コントローラ５００のハードウェア構成を示す図である。

コントローラ５００は、主制御部５００Ａ、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４、ＡＳＩＣ５０５、ヘッド制御部５０８、弁制御部５１０、予備系制御部５１１、通常系制御部５１２、及びＩ／Ｏ部５１３を有する。主制御部５００Ａは、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、及びＲＡＭ５０３を有する。ＣＰＵ５０１は、装置全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムを含む各種プログラムなどの固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、画像データ等を一時格納する。

不揮発性メモリ５０４は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なメモリである。ＡＳＩＣ５０５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他の制御するための入出力信号を処理する。

ヘッド制御部５０８は、ヘッドドライバ５０９を介してヘッドユニット１０５０を制御する。ヘッドドライバ５０９は、各ヘッド１００を駆動するための駆動ＩＣを含む。ヘッド制御部５０８は、ヘッドドライバ５０９を介してヘッドユニット５０の各ヘッド１００を駆動制御するためのデータ転送部、駆動信号発生部、バイアス電圧出力部を含む。

弁制御部５１０は、三方弁１１，１２を駆動制御する。弁制御部５１０は、三方弁１１，１２に第１の値の制御信号を供給することで、三方弁１１が流路１８及び流路１９を連通させるとともに流路２４及び流路１９を連通させない状態に切り替えられ、三方弁１２が流路２２及び流路２３を連通させるとともに流路２２及び流路２７を連通させない状態に切り替えられるようにする。弁制御部５１０は、三方弁１１，１２に第２の値の制御信号を供給することで、三方弁１１が流路２４及び流路１９を連通させるとともに流路１８及び流路１９を連通させない状態に切り替えられ、三方弁１２が流路２２及び流路２７を連通させるとともに流路２２及び流路２３を連通させない状態に切り替えられるようにする。

予備系駆動部５１１は、液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられた際などに、第２の循環経路ＣＰ２におけるポンプを駆動制御する。予備系駆動部５１１は、第２の循環経路ＣＰ２におけるポンプとして、液体ポンプ３を駆動制御する。

通常系駆動部５１２は、液体の循環が第１の循環経路ＣＰ１に切り替えられた際などに、第１の循環経路ＣＰ１におけるポンプを駆動制御する。通常系駆動部５１２は、第１の循環経路ＣＰ１におけるポンプとして、加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２を駆動制御する。

Ｉ／Ｏ部５１３は、様々のセンサ情報を処理することができ、圧力計１５，１６の検知結果、各種のセンサ群５１５からの情報を取得し主制御部５００Ａへ供給する。主制御部５００Ａは、装置の制御に必要な情報を抽出し、ヘッド制御部５０８、弁制御部５１０、予備系制御部５１１、通常系制御部５１２による制御などに使用する。

コントローラ５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

また、コントローラ５００は、循環経路の切替制御を行うプログラムをＲＯＭ５０２から読み出して実行することで、図７に示すような機能構成をコンパイル時に一括して又は処理の進行に応じて順次にＲＡＭ５０３上に展開してもよい。すなわち、コントローラ５００は、機能的に、図７に示すように構成され得る。図７は、コントローラ５００の機能構成を示す図である。

コントローラ５００は、液体吐出制御部５２１、循環制御部５２２、異常検出部５２３、経路切替部５２４を有する。液体吐出制御部５２１は、ヘッドユニット１０５０における各液体吐出ヘッド１００からの液体の吐出を制御する。

循環制御部５２２は、液体吐出装置１０００の配管構成における液体の循環を制御する。液体の循環が第１の循環経路ＣＰ１に切り替えられている場合、循環制御部５２２は、加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２を制御して、第１の循環経路ＣＰ１における液体の圧力が許容範囲内になるようにする。液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられている場合、循環制御部５２２は、液体ポンプ３を制御して、第２の循環経路ＣＰ２における液体の圧力が許容範囲内になるようにする。

異常検出部５２３は、液体吐出装置１０００の配管構成における異常を検出する。液体の循環が第１の循環経路ＣＰ１に切り替えられている場合、異常検出部５２３は、圧力計１５，１６の計測結果を取得し、第１の循環経路ＣＰ１における液体の圧力が許容範囲内に収まっているか否かを判断する。異常検出部５２３は、第１の循環経路ＣＰ１における液体の圧力が許容範囲を外れている場合、第１の循環経路ＣＰ１で異常を検出したとして経路切替部５２４に通知する。液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられている場合、異常検出部５２３は、圧力計１５，１６の計測結果を取得し、第２の循環経路ＣＰ２における液体の圧力が許容範囲内に収まっているか否かを判断する。異常検出部５２３は、第２の循環経路ＣＰ２における液体の圧力が許容範囲を外れている場合、第２の循環経路ＣＰ２で異常を検出したとして経路切替部５２４に通知する。

経路切替部５２４は、異常検出部５２３で検出された異常に応じて、液体吐出装置１０００の配管構成における液体の循環経路を切り替える。液体の循環が第１の循環経路ＣＰ１に切り替えられている状態で第１の循環経路ＣＰ１で異常を検出した旨の通知を受けた場合、経路切替部５２４は、液体の循環を第１の循環経路ＣＰ１から第２の循環経路ＣＰ２に切り替える。液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２に切り替えられている状態で第２の循環経路ＣＰ２で異常を検出した旨の通知を受けた場合、経路切替部５２４は、液体の循環を第２の循環経路ＣＰ２から第１の循環経路ＣＰ１に切り替える。

次に、液体吐出装置１０００における第１の循環経路ＣＰ１から第２の循環経路ＣＰ２への切替手順について図８を用いて説明する。図８は、液体吐出装置１０００の経路切り替え動作（第１の循環経路→第２の循環経路）を示すフローチャートである。

液体吐出装置１０００は、第１の循環経路ＣＰ１で液体（例えば、インク）を循環する状態（Ｓ１）において、三方弁１１と三方弁１２とを用いて、流路１９と２３を閉塞し、流路１８，２４，２２，２７を開放し（Ｓ２）、液体ポンプ３を駆動する（Ｓ３）。これにより、流路１８から流路２４に液体（例えば、インク）が流れ、流路２２，２１が液体（例えば、インク）で充填され、空気は液体吐出ヘッド１００から抜けられる。液体吐出装置１０００は、流路２４がインクで充填されたら、三方弁１１を用いて、流路１８を閉塞、流路１９を開放する（Ｓ４）。これにより、液体吐出装置１０００は、第２の循環経路でインクを循環する状態（Ｓ５）になる。

次に、液体吐出装置１０００における第２の循環経路ＣＰ２から第１の循環経路ＣＰ１への切替手順について図９を用いて説明する。図９は、液体吐出装置の経路切り替え動作（第２の循環経路→第１の循環経路）を示すフローチャートである。

液体吐出装置１０００は、第２の循環経路ＣＰ２で液体（例えば、インク）を循環する状態（Ｓ１１）において、ポンプ３を停止させ（Ｓ１２）、三方弁１２を用いて、流路２３を開放し、流路２２を閉塞し（Ｓ１３）、減圧側空気ポンプ２を駆動する（Ｓ１４）。これにより、第２の循環経路ＣＰ２の液体（例えば、インク）が減圧側タンク８に回収される。液体吐出装置１０００は、三方弁１１，１２を用いて、流路１８，１９，２２，２３を開放し、流路２４，２７を閉塞し（Ｓ１５）、ポンプ１を駆動する（Ｓ１６）。これにより、液体吐出装置１０００は、第１の循環経路ＣＰ１でインクを循環する状態（Ｓ１７）になる。

次に、液体吐出装置１０００における経路切り替え動作の適用例として、液体吐出装置１０００が液体を吐出していないとき（例えば、非印刷時）にポンプの故障が発生した際の対応について図１０を用いて説明する。図１０は、経路切り替え動作の適用例（ポンプ故障時の動作）を示すフローチャートである。

液体吐出装置１０００では、第１の循環回路について圧力計１５，１６が圧力の値を計測し（Ｓ２１）、計測値を制御系（コントローラ５００）にフィードバックする（Ｓ２２）。液体吐出装置１０００は、圧力の計測値が許容範囲以内であるか否か判断し（Ｓ２３）、圧力の計測値が許容範囲以内である場合（Ｓ２３でＹｅｓ）、通常通り、第１の循環経路ＣＰ１で液体（例えば、インク）を循環し続ける（Ｓ２４）。

液体吐出装置１０００は、圧力の計測値が許容範囲以内でない場合（Ｓ２３でＮｏ）、図８のフローチャート１の手順（第１の循環経路ＣＰ１→第２の循環経路ＣＰ２の切替動作）を行う（Ｓ２５）。液体吐出装置１０００は、第１の循環経路の加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２が正常に復旧するまで（Ｓ２６でＮｏ）、待機し、第１の循環経路の加圧側空気ポンプ１及び減圧側空気ポンプ２が正常に復旧すると（Ｓ２６でＹｅｓ）、図９のフローチャートの手順（第２の循環経路ＣＰ２→第１の循環経路ＣＰ１の切替動作）を行う（Ｓ２７）。これにより、液体吐出装置１０００は、第１の循環経路ＣＰ１で液体（例えば、インク）を循環する状態（Ｓ２８）になる。

液体吐出装置１０００は、ポンプ故障時の対応以外、液体吐出時（例えば、印刷時）と非吐出時（例えば、非印刷時）に循環経路を使い分けることができる。非吐出時（例えば、非印刷時）は、液体吐出ヘッド１００から液体（例えば、インク）を吐出しないため、特に正常なメニスカスを維持する必要がなく、液体（例えば、インク）の循環ができれば良い。第２の循環経路ＣＰ２は液体タンク（加圧側タンク６、中間タンク７、減圧側タンク８）と繋がっておらず、第１の循環経路ＣＰ１に比べ経路が短い。よって、非吐出時（例えば、非印刷時）の液体（例えば、インク）の循環を第２の循環経路ＣＰ２で行えば、ポンプとフィルタの寿命を延命させることができる。

図１１は、経路切り替え動作の適用例（液体吐出時及び非吐出時の動作）を示すフローチャートである。

液体吐出装置１０００は、液体吐出中（例えば、印字中）、第１の循環経路ＣＰ１で液体（例えば、インク）を循環させる（Ｓ３１）。液体吐出装置１０００は、液体吐出（例えば、印刷）が終了するまで（Ｓ３２でＮｏ）、Ｓ３１を行い、液体吐出（例えば、印刷）が終了すると（Ｓ３２でＹｅｓ）、図８のフローチャートの手順（第１の循環経路ＣＰ１→第２の循環経路ＣＰ２の切替動作）を行う（Ｓ３３）。液体吐出装置１０００は、液体吐出（例えば、印刷）が開始するまで（Ｓ３４でＮｏ）、待機し、液体吐出（例えば、印刷）が開始すると（Ｓ３４でＹｅｓ）、図９のフローチャートの手順（第２の循環経路ＣＰ２→第１の循環経路ＣＰ１の切替動作）を行う（Ｓ３５）。液体吐出装置１０００は、液体吐出（例えば、印刷）が終了するまで（Ｓ３６でＮｏ）、待機し、液体吐出（例えば、印刷）が終了すると（Ｓ３６でＹｅｓ）、処理をＳ３３へ戻す。

以上のように、実施形態では、液体吐出装置１０００において、メインの液体タンクとメインの第１の循環経路ＣＰ１に加えて、液体タンクを経路に含まず液体吐出ヘッドを経路に含む予備の第２の循環経路ＣＰ２と予備の循環経路にて液体を循環させる予備のポンプ３とを設ける。これにより、メインのポンプに異常及び／又は故障が発生した場合、メインの循環経路から予備の循環経路に切り替えて液体の循環を継続させることができるので、ノズル面の液体（例えば、インク）の乾燥を低減でき、ノズル詰まり等の液体吐出ヘッドの故障を抑制できる。

また、実施形態では、液体吐出装置１０００において、圧力計のフィードバック値を用いて液体（例えば、インク）の循環経路の切り替えを制御する。すなわち、フィードバック値を用いるため、すぐに循環状態の異常を判断できるので、液体吐出装置１０００のダウンタイムを減らすことができる。

また、実施形態では、液体吐出装置１０００において、非吐出時に、液体の循環を第２の循環経路ＣＰ２に切り替える。すなわち、高画質が求められない非吐出時に第１の循環経路ＣＰ１より経路が短い第２の循環経路ＣＰ２で液体を循環させることで、ポンプとフィルタへの負担を軽減でき、ポンプとフィルタの寿命を延命させることができる。

なお、図５に示す配管構成において、圧力計１５及び／又は圧力計１６を流量計に置き換えてもよい。

あるいは、液体吐出装置１０００における配管構成が、図１２に示すように構成されてもよい。図１２は、実施形態の変形例における循環経路の構成を示す配管図である。すなわち、図１２に示す配管構成は、図５に示す配管構成に対して、予備タンク９ｉと予備タンク用の液体ポンプ４ｉと流路２８ｉとが追加されている。予備タンク９ｉには、液体吐出ヘッド１００のクリーニングのための洗浄液が貯留されている。液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２ｉに切り替えられている状態でポンプ４ｉを動作させることによって、液体吐出ヘッド１００の強力クリーニングを行うことができる。

すなわち、液体の循環が第１の循環経路ＣＰ１に切り替えられている状態では、第２の循環経路ＣＰ２ｉを空気等で満たしておき、第２の循環経路ＣＰ２ｉ内を液体（例えば、インク）で満たしてもよいし洗浄液で満たしてもよい。第２の循環経路ＣＰ２ｉ内を洗浄液で満たす場合、液体の循環が第２の循環経路ＣＰ２ｉに切り替えられたら、三方弁１３ｉを制御し、流路２４及び流路２５ｉを連通させた状態から流路２８ｉ及び流路２５ｉを連通させた状態に切り替えて、ポンプ４ｉを稼働させて、予備タンク９ｉの洗浄液を第２の循環経路ＣＰ２ｉ内に充填させる。第２の循環経路ＣＰ２ｉ全体が充填液で満たされた状態で循環をし続けると液体吐出ヘッド１００の強力クリーニングを行うことになる。この強力クリーニングにより、通常のパージでは回復しない液体吐出ヘッド１００におけるノズルの目詰まりを回復できる。

例えば、第１の循環経路ＣＰ１で液体吐出ヘッド１００のクリーニングを行う場合、液体吐出ヘッド１００を外して洗浄するか、第１の循環経路ＣＰ１とタンク６，７，８に入っていた液体（例えば、インク）を捨てて洗浄液に切り替える必要がある。これに比べて、図１２に示す第２の循環経路ＣＰ２を用いて強力クリーニングを行う場合、液体吐出ヘッド１００を外さずにクリーニングでき、第１の循環経路ＣＰ１とタンク６，７，８に入っていた液体を捨てずにクリーニングできるので、液体（例えば、インク）の消費や時間の観点から有利である。

あるいは、液体吐出装置１０００における配管構成が、図１３に示すように構成されてもよい。図１３は、実施形態の他の変形例における循環経路の構成を示す配管図である。すなわち、図１３に示す配管構成は、図１２に示す配管構成に対して、三方弁１４ｊ、インク除去可能な流路２９ｊ、液体ポンプ５ｊ、廃液タンク１０ｊが追加されている。図１３に示す構成によって、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内の液体を簡単に除去することができる。例えば、第２の循環経路ＣＰ２ｊ全体が充填液で満たされた状態で循環をし続けると液体吐出ヘッド１００の強力クリーニングを行ったら、三方弁１４ｊを制御し、流路２６ｊ及び流路２７を連通させた状態から流路２６ｊ及び流路２９ｊを連通させた状態に切り替えて、ポンプ５ｊを稼働させて、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内の洗浄液を廃液タンク１０ｊに回収させる。これにより、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内を洗浄液で満たされている状態から吐出用の液体（例えば、インク）に入れ替える際の時間を短縮できる。

また、液体吐出装置１０００において、図１３に示す配管構成でヘッドクリーニングを行う場合の手順について図１４を用いて説明する。図１４は、実施形態の他の変形例にかかる液体吐出装置のクリーニング動作を示すフローチャートである。

液体吐出装置１０００は、タンク９ｉに洗浄液を入れ（Ｓ３１）、ポンプ１，２を停止する（Ｓ３２）。液体吐出装置１０００は、三方弁１１で流路１９，２４を開放、１８を閉塞し、三方弁１２で流路２２，２７を開放、２３を閉塞し、三方弁１３ｉで流路２４，２５ｉを開放、２８ｉを閉塞し、三方弁１４ｊで流路２６ｊ，２９ｊを開放、２７を閉塞する（Ｓ３３）。液体吐出装置１０００は、ポンプ５ｊをしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ３４）。これにより、液体吐出ヘッド１００と流路１９，２０，２１，１１に入っていた液体（例えば、インク）を捨てる。液体吐出装置１０００は、三方弁１３ｉで流路２４，２８ｉを開放、２５ｉを閉塞し、三方弁１４ｊで流路２６ｊ，２７を開放、２９ｊを閉塞する（Ｓ３５）。液体吐出装置１０００は、ポンプ４ｉをしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ３６）。これにより、液体吐出装置１０００は、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内に洗浄液を充填する。液体吐出装置１０００は、三方弁１３ｉで流路２４，２５ｉを開放、２８ｉを閉塞し（Ｓ３７）、ポンプ３をしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ３８）。これにより、液体吐出装置１０００は、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内で洗浄液をしばらく循環する。液体吐出装置１０００は、三方弁１４ｊで流路２６ｊ，２９ｊを開放、２７を閉塞し（Ｓ３９）、ポンプ５ｊをしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ４０）。これにより、液体吐出装置１０００は、第２の循環経路ＣＰ２ｊ内の洗浄液を捨てる。液体吐出装置１０００は、三方弁１１で流路１８，１９を開放、２４を閉塞し、三方弁１２で流路２２，２７を開放、２３を閉塞し、三方弁１４ｊで流路２７，２９ｊを開放、２６ｊを閉塞する（Ｓ４１）。液体吐出装置１０００は、ポンプ１と５ｊをしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ４２）。これにより、液体吐出装置１０００は、液体吐出ヘッド１００と流路１９，２０，２１，２２とを液体（例えば、インク）で洗う。液体吐出装置１０００は、三方弁１２で流路２２，２３を開放、２７を閉塞し（Ｓ４３）、ポンプ１，２を駆動する（Ｓ４４）。これにより、液体吐出装置１０００は、液体の循環を通常の第１の循環経路ＣＰ１でのインク循環に戻す。液体吐出装置１０００は、ポンプ５ｊをしばらく駆動し、それから停止する（Ｓ４５）。これにより、液体吐出装置１０００は、流路２７に残ったインクを捨てる。

なお、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品であれば、インクジェット記録装置用の記録ヘッド以外のヘッドであってもよい。吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

また、本明細書における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

また、「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体吐出装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

１ 加圧側空気ポンプ
２ 減圧側空気ポンプ
３ 液体ポンプ
４ｉ 液体ポンプ
５ｊ 液体ポンプ
６ 加圧側タンク
７ 中間タンク
８ 減圧側タンク
９ｉ 予備タンク
１０ｊ 廃液タンク
１１ 三方弁
１２ 三方弁
１３ｉ 三方弁
１４ｊ 三方弁
１５ 加圧圧力計
１６ 負圧圧力計
１００ 液体吐出ヘッド
１０００

特開２０１２−３０４４８号公報

Claims (7)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体タンクと、
   前記液体タンクと前記液体吐出ヘッドとで前記液体が循環する第１の循環経路と、
   前記第１の循環経路にて前記液体を循環させる第１のポンプと、
   前記液体タンクを経路に含まず、前記液体吐出ヘッドを経路に含む第２の循環経路と、
   前記第２の循環経路にて前記液体を循環させる第２のポンプと、
   前記第１の循環経路にて異常を検出する異常検出部と、
   前記検出された異常に応じて、前記液体の循環を前記第１の循環経路から前記第２の循環経路に切り替える切替部と、
   を備えた液体吐出装置。
2. 前記異常検出部は、圧力計を含む
   請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第２の循環経路には、１個もしくは複数個の前記第２のポンプが配されている
   請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第２の循環経路に切り替える前に前記液体又は洗浄液を前記第２の循環経路に充填する充填部をさらに備えた
   請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記第２の循環経路内の前記液体を除去可能な弁、あるいは、前記第２の循環経路を廃液タンクへ接続可能な切り替え経路をさらに備えた
   請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体タンクと、前記液体タンクと前記液体吐出ヘッドとで前記液体が循環する第１の循環経路と、前記第１の循環経路にて前記液体を循環させる第１のポンプと、前記液体タンクを経路に含まず前記液体吐出ヘッドを経路に含む第２の循環経路と、前記第２の循環経路にて前記液体を循環させる第２のポンプとを有する液体吐出装置における前記第１の循環経路の異常を検出する検出ステップと、
   前記検出された異常に応じて、前記液体の循環を前記第１の循環経路から前記第２の循環経路に切り替える切替ステップと、
   を備えた液体吐出方法。
7. 前記切替ステップは、前記液体吐出ヘッドから記録媒体への前記液体の吐出が休止される期間に行われる
   請求項６に記載の液体吐出方法。

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