JP5116420B2 - サーマルヘッドおよびサーマルプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、ファクシミリ、バーコードプリンタ、ビデオプリンタあるいはデジタルフォトプリンタなどの画像記録デバイスとして用いられるサーマルヘッド、およびそれを備えたサーマルプリンタに関する。

図１２は、従来のサーマルヘッドの一例の概略平面図である。図１２に示したように、サーマルヘッド９は、基板９０の上面に、複数の発熱部９１を列状に並べた構成を有している。発熱部９１は、第１導体層９２（連結部）および第２導体層９３によって印加される電圧によりジュール熱を発生するものである。発熱部９１、電極（第１および第２導体層９２，９３）は、図示しない保護層により被覆されている。

このようなサーマルヘッド９では、外部の搬送機構によって記録媒体を発熱部９１に接触させた状態で搬送しつつ、記録信号に応じて各発熱部９１を個別に発熱させることにより記録媒体への画像記録が行われる。サーマルヘッド９では、各発熱部毎に個別に記録媒体を加熱できるよう、隣接して並んだ各発熱部９１間は離間している。また、各発熱部９１を個別に発熱させるために、隣接する第１導体層の間および第２導体層の間も離間している。

サーマルヘッド９を用いて画像記録を行う際、発熱部９１を発熱させると、記録可能となる程度に発熱部９１の温度は上昇する。また、発熱部９１で生じたジュール熱は、電極（第１導体層９２および第２導体層９３）に伝わって、第１導体層９２および第２導体層９３の温度も上昇する。発熱部９１や各導体層９２，９３の熱は発熱部９１の近傍部分に伝わり、発熱部９２や各導体層の近傍部分の温度も上昇する。このように、熱エネルギーは周囲に分散するものだが、画像記録の最中、隣接する発熱部９１の間隙や各導体層の間隙領域は、発熱部９１や各導体層に比べて低い温度となる。このため、画像記録の最中、発熱部９１および上記近傍部分に接触しつつ搬送される記録媒体には、発熱部９１や各導体層と各間隙領域との温度の違いに応じた温度分布が生じていた。かかる温度分布は、感熱紙やインクフィルムなどの搬送速度の分布（搬送ムラ）や皺の発生につながる。従来のサーマルヘッドでは、かかる搬送速度の分布や皺に起因して、画像の歪み等の画質の劣化や、サーマルプリンタの動作エラーなどが発生していた。

下記特許文献１には、特にインクリボン等の熱転写フィルムに発生する皺の程度を低減することを目的としたサーマルプリントヘッドが記載されている。下記特許文献１記載のサーマルヘッドでは、図１３に示すように、複数の発熱抵抗部９１よりも記録媒体の搬送方向（図１２中のＤ１´方向。以降、副走査方向とする。）の下流側に、副走査方向に延びた凸状部が主走査方向に間隔を隔てて並んだ凹凸面部９５を設けている。下記特許文献１では、上記インクリボンの一部分を上記凹凸面部９５に対して押し付けるように搬送することで、上記インクリボンを上記凹凸面部９５の各凸状部の長手方向にガイドしようとする摩擦力を発生させている。下記特許文献１には、この摩擦力によって、インクリボンに主走査方向の皺を発生し難くすることができ、その結果、インクリボンの皺に起因する記録紙への印刷不良が発生する虞れが減少すると記載されている。
特開２００５−２０５８２２号公報

しかし、感熱紙やインクフィルムなどの搬送速度の分布（搬送ムラ）や皺の発生は、温度分布にも起因しており、特許文献１のように、インクリボンをガイドしようとする摩擦力を発生させるだけでは、インクリボンに生じる皺を十分に抑制することはできなかった。そこで、本発明は、記録媒体の搬送ムラや皺を予防するとともに、記録媒体に発生した若干の皺をも平坦化し、画像歪みや欠陥を防止することができるサーマルヘッドを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、基板上に特定方向に沿って並んで配置された複数の発熱部と、前記発熱部それぞれに電力を供給する電極を備えて構成され、前記発熱部上に記録媒体を搬送しながら前記発熱部からの熱を前記記録媒体に伝導させて、前記記録媒体に画像を記録するサーマルヘッドであって、前記電極は、各々が少なくとも２つの前記発熱部と接続された、前記特定方向に沿って並んだ複数の連結部を有し、さらに、前記基板上に、前記連結部に対して前記記録媒体の下流側に搬送方向に離間して配置された、前記特定方向に連続した伝熱層が設けられており、該伝熱層に対して前記搬送方向の下流側に、前記特定方向に連続したダミー電極層が設けられ、前記伝熱層の前記搬送方向に沿った幅が、前記ダミー電極層の前記搬送方向に沿った幅よりも小さいことを特徴とするサーマルヘッドを提供する。

なお、前記伝熱層は、表面が平坦であることが好ましい。

また、前記基板上に設けられた蓄熱部を備え、前記蓄熱部は、前記基板の主面から突出した突状部分を有する場合、前記伝熱層は、前記突状部分に対応する領域に配置されていることが好ましい。

また、前記伝熱層は、前記発熱部の中心を通り前記特定方向と平行な第１直線と、前記連結部の端部から前記搬送方向の下流側に１０μｍ離間した、前記第１直線と平行な第２直線とに挟まれた領域に配置されていることが好ましい。

また、前記連結部の端部から前記発熱部までの、前記搬送方向に沿った長さは、前記発熱部の、前記搬送方向に沿った長さに比べて短いことが好ましい。

また、前記伝熱層が１つ、かつ、前記ダミー電極層が２つ設けられていることが好ましい。

また、さらに、前記発熱部に対し前記搬送方向のより上流側に、前記電極の間隙に配置された伝熱補助層が備えられていることが好ましい。

本発明は、また、記録媒体に、記録情報に応じた画像を記録するサーマルプリンタであって、上述したサーマルヘッドと、前記記録媒体を搬送する搬送機構と、前記サーマルヘッドの前記電極部に、前記記録情報に応じた電圧信号を供給する駆動手段と、を備えて構成されていることを特徴とするサーマルプリンタを、併せて提供する。

なお、前記記録媒体は、熱転写フィルムと被記録体とで構成され、前記搬送機構は、前記熱転写フィルムを、前記サーマルヘッドの少なくとも前記発熱部および前記伝熱層と接触させつつ、前記記録媒体を搬送してもよい。

本願発明によれば、電極の連結部と離間して配置された、特定方向に連続した伝熱層を有することで、記録媒体との接触領域における、特定方向の温度分布を抑制することができる。本発明によれば、画像記録の最中、発熱部や各導体層から上記伝熱部に熱エネルギーが伝わり、この伝熱部において、伝わった熱が主走査方向に良好に伝導する（すなわち主走査方向に分散する）。これにより、画像記録の最中、主走査方向に連続した伝熱層の温度はある程度高くなり、かつ、主走査方向の熱分布は著しく小さい。本発明では、このように、特定方向の温度分布を抑制するので、温度分布に起因する搬送ムラや皺の発生を抑制することができる。さらに、本発明によれば、記録媒体は、搬送中、比較的高い温度で主走査方向の熱分布が極めて小さいこの伝熱層に接触することで、この伝熱層によって、記録媒体の皺が伸ばされて平坦化することとなる。このように本発明によれば、発熱部および導電層と接触した段階で生じた、発熱部および導電層の温度分布に起因した若干の皺が平坦化されるといった効果も奏する。また、本発明のサーマルヘッドでは、記録媒体との接触領域の表面に、伝熱層の形状に応じた凸形状が形成されるので、記録媒体は、この凸形状のエッジ部分によって表面がなぞられながら移動する。本発明では、伝熱層に応じた凸状部（特に凸状部のエッジ）によって、記録媒体に生じている皺を引き伸ばし、記録媒体表面を平坦化するといった効果も奏する。このように、本発明によれば、接触領域の温度分布を低減して皺の発生を抑制することができ、かつ、発生した若干の皺さえも、伝熱層によって引き伸ばすことによって、十分に平坦化させることができる。

本発明のサーマルヘッドでは、伝熱パターンの表面を平坦とすることで、発熱部において発生した記録媒体の皺をより確実に平坦化する。また、主走査方向に連続した伝熱パターンを、発熱部の中心を通る第１直線と、電極の連結部の端部から１０μｍ離間した第２
直線とに挟まれた領域に設けることで、伝熱パターンを、皺を防止するに適当な温度にすることができる。すなわち、伝熱パターンを、接触領域の中でも特に高い温度となる領域に設けることで、画像記録中の伝熱パターンの温度を、皺を平坦化するに十分な温度とすることができる。また、この領域は、主走査方向の温度分布が特に大きくなる領域である。この領域に、特定方向に連続した伝熱パターンを設けることで、領域の温度分布の程度を抑制し、皺や搬送速度ムラの発生を、より確実に防止することができる。

また、本発明では、連結部の端部から発熱部までの上記搬送方向に沿った長さを、発熱部の上記搬送方向に沿った長さに比べて短くすることで、熱効率を向上することができる。

本発明によれば、伝熱層に平行な少なくとも１つ以上のダミー電極層を、伝熱層に対して搬送方向のより下流側に設けているので、このダミー電極層によって基板のチッピングを防止することができる。逆にいえば、本発明では、基板のチッピングを防止するためのダミー電極に加えて、記録媒体の皺の発生を防止するための伝熱層を別途設けることで、基板のチッピングと記録媒体の皺の発生の双方とを、確実に防止することを可能としている。本発明では、また、伝熱層およびダミー電極層の中で、搬送方向（副走査方向）に沿った方向の幅を、伝熱層について最も小さくしている。これによって、伝熱層においては、主走査方向に十分早く確実に熱エネルギーを伝導させて、記録媒体の皺を確実に抑制するとともに、十分幅が広いダミー電極層によって、基板のチッピングを確実に防止している。本発明は、また、伝熱層を１つ、かつダミー電極層を２つ設けることで、確実に皺を抑制することを可能としている。

さらに、本発明においては、上流側においても、電極の間隙それぞれに伝熱補助層が配置されていることで、記録媒体の皺の発生をより確実に防止することができる。上流側においても、電極の間隙それぞれに伝熱補助層が配置されることで、この上流側にある電極の間隙領域それぞれにも、発熱部の発熱による熱エネルギーが良好に伝わる。すなわち、このような伝熱補助層が設けられているので、このような上流側において、サーマルヘッド表面の、特定方向に沿った温度分布を低減することができる。加えて、電極の間隙に、このような伝熱補助層が設けられているので、電極と各電極の間隙が、基板に対してほぼ同じ高さになっている。このような伝熱補助層が設けられていることで、記録媒体との接触領域において、サーマルヘッド表面の凹凸の大きさを低減することができる。すなわち、本発明では、電極の間隙それぞれに伝熱補助層が配置されることで、サーマルヘッド表面の記録媒体との接触領域において、特定方向に沿った温度分布および凹凸の大きさの双方を、比較的低く抑えておくことができ、ひいては、記録媒体における皺の発生を確実に防止することができる。

図１に示したサーマルプリンタ１は、サーマルヘッド２、搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂおよび駆動手段４を備えたものである。このサーマルプリンタ１は、搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂによって、感熱紙や被記録部材（例えば、後述する熱転写フィルムと紙等からなる）などの記録媒体５を、サーマルヘッド２に接触させた状態で図中の矢印Ｄ１方向に搬送させる。サーマルヘッド２上の記録媒体５との接触領域Ｅ１（図４、図８等を参照）には、複数の発熱部２３が設けられており、画像信号に応じて各発熱部２３を個別に発熱させることにより記録媒体５への画像記録が可能とされている。サーマルヘッド２は、ファクシミリ、バーコードプリンタ、ビデオプリンタあるいはデジタルフォトプリンタなどの画像記録デバイスとして用いられるものである。

図５ないし図８等に示したように、このサーマルヘッド２は、基板２０、グレーズ層２１、耐エッチング層２２、複数の発熱部２３、複数の第１導体層２４および複数の第２導体層２５とで構成された電極、保護層２６、駆動ＩＣ２７、伝熱層２８、およびダミー電極層２９を備えている。

基板２０は、各要素２１〜２７の支持母材として機能するものである。この基板２０は、アルミナセラミックスなどの電気絶縁性材料によって長矩形状に形成されている。このようなアルミナセラミックス製の基板２０は、たとえば熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ程度とされる。

グレーズ層２１は、発熱部２３において発熱したジュール熱の一部を蓄積し、サーマルヘッドの熱応答特性を良好に維持する作用を有するものである。すなわち、グレーズ層２１は、発熱部２３の温度を、画像記録に必要な所定の温度まで短時間で上昇させる蓄熱層として作用するものである。このグレーズ層２１は、たとえばガラスにより基板２０の長手方向Ｄ２−Ｄ３に延びる帯状に形成されているとともに、曲率半径１ｍｍ〜４ｍｍ、頂点高さが２０μｍ〜１６０μｍの断面円弧状に形成されている。上記Ｄ２−Ｄ３方向は、サーマルヘッド２がサーマルプリンタ１に設置された際、記録媒体５の搬送方向Ｄ１に直交する方向（図１において紙面に垂直な方向）である。以降、サーマルヘッド２における搬送方向Ｄ１に対応する方向を、副走査方向とする。また、サーマルヘッド２における、Ｄ２−Ｄ３方向に対応する方向を主走査方向とする。このようなガラス製のグレーズ層２１は、たとえば熱伝導率が０．９９／ｍ・Ｋ程度とされる。グレーズ層２１は、例えば樹脂により形成してもよい。

なお、グレーズ層２１は、図５に示すように、基板表面に部分的に凸状に形成されていてもよく、また図７（ａ）に示したグレーズ層２１′のように一様な厚みを有する全面グレーズとして、あるいは図７（ｂ）に示したグレーズ層２１″ように全面グレーズ２１Ａ″上に部分グレーズ２１Ｂ″を形成した形態であってもよい。

耐エッチング層２２は、発熱部２３や第１および第２導体層２４，２５Ａ，２５Ｂをエッチングによりパターン形成するときにグレーズ層２１を保護するためのものである。この耐エッチング層２２は、たとえば窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（Ｓｉ・Ａｌ・Ｏ・Ｎ）などのＳｉ−Ｎ系やＳｉ−Ｎ−Ｏ系の無機材料により形成されている。

複数の発熱部２３は、記録媒体に対して熱エネルギを付与するために発熱させられる部分であり、たとえばＴａＮ、ＴａＳｉＯあるいはＴｉＳｉＯなどの電気抵抗材料によりに形成されている。発熱部２３は、第１および第２導体層２４，２５を利用した電圧の印加よりジュール発熱を起こし、記録媒体５に画像を形成するのに必要な所定の温度、たとえば２００℃〜３５０℃の温度に発熱させられる。

これらの発熱部２３は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術を採用することによってグレーズ層２１上にパターンに形成することより、たとえば厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍとしてグレーズ層２１上に列状に並ぶように形成されている。

複数の第１および第２導体層２４，２５は、発熱部２３に電圧を印加するために利用されるものであり、たとえばアルミニウムあるいはアルミニウム合金により、厚みが０．５μｍ〜２．０μｍに形成されている。これらの導体層２４，２５は、従来周知のスパッタリング法及びフォトリソグラフィー技術を採用することによって、以下に説明するパターンに形成されている。

各第１導体層２４は本願発明の連結部に対応し、グレーズ層２１上に形成された接続部２４Ａおよび折り返し部２４Ｂを有している。接続部２４Ａは、発熱部２３と接触する部分であり、発熱部２３と同程度の主走査方向長さを有している。折り返し部２４Ｂは、隣接する発熱部２３を繋ぐ部分であり、コの字状に形成されている。この折り返し部２４Ｂは、接続部２４Ａにおける主走査方向の中央部分から副走査方向に直線状に延出する部分２４Ｂａを有している。この部分は、副走査方向の長さが主走査方向の長さよりも小さくされており、当該部分２４Ｂａは、低熱伝導部を構成している。

複数の第２導体層２５は、入力用導体層２５Ａおよびグランド用導体層２５Ｂを含んで構成されている。入力用導体層２５Ａは、グレーズ層２１上に形成された接続部２５Ａａおよび低熱伝導部２５Ａｂを有している。グランド用導体層２５Ｂも、グレーズ層２１上に形成された接続部２５Ｂａおよび低熱伝導部２５Ｂｂを有している。接続部２５Ａａ，２５Ｂａは、発熱部２３と接触する部分であり、発熱部２３と同程度の主走査方向長さを有している。低熱伝導部２５Ａｂ，２５Ｂｂは、接続部２４Ａａ，２５Ｂａにおける、主走査方向の中央部分から延出しており、副走査方向の長さが接続部２５Ａａ，２５Ｂａ（発熱部２３）の主走査方向の長さよりも小さくされている。

サーマルヘッド２では、第１導体層２４および第２導体層２５から発熱部２３に電圧を印可し、発熱部２３にジュール熱を発生させる。この際、発熱部２３において発生したジュール熱の一部は、第１および第２導体層２４，２５に伝達される。サーマルヘッド２では、第１および第２導体層２４，２５に低熱伝導部２４Ｂａ，２５Ａｂ，２５Ｂｂが形成されている。低熱伝導部２４Ｂａ，２５Ａｂ，２５Ｂｂは、接続部２４Ａ，２５Ａａ，２５Ｂａ（発熱部２３）よりも主走査方向の長さが小さくされている。そのため、サーマルヘッド２では、発熱部２３において発生したジュール熱が第１および第２導体層２４，２５Ａ，２５Ｂに伝達するのを抑制できる。

サーマルヘッド２ではさらに、第１導体層２４が折り返し部２４Ｂを有しており、この折り返し部２４Ｂによって第１導体層２４への伝熱、第１導体層２４での放熱を抑制することが可能となる。すなわち、第１導体層２４は、たとえば折り返し部２４Ｂによって隣接する発熱部２３相互を接続するものとされる。この場合、折り返し部２４Ｂには、隣接する２つの発熱部２３からの熱が伝達されることとなる。１つの発熱部２３から伝達される場合には、第１導体層２４において熱の流れが生じやすいが、折り返し部２４Ｂの両端部（接続部２４Ａ）のそれぞれにおいて、２方向から熱が伝達される場合には、熱の流れが生じにくくなる。その結果、隣接する発熱部２３を繋ぐ折り返し部２４Ｂを有する構成では、第１導体層２４への伝熱、第１導体層２４での放熱を抑制することが可能となる。

このように、サーマルヘッド２ひいては後述のサーマルプリンタ１では、第１および第２導体層２４，２５に低熱伝導部２４Ｂａ，２５Ａｂ，２５Ｂｂを形成し、また折り返し部２４Ｂを有するものとすることにより、第１および第２導体層２４，２５Ａ，２５Ｂにおける放熱を抑制し、発熱部２３において発生したジュール熱を発熱部２３において有効に利用できる。このため、発熱部２３を所望の温度に発熱させるのに必要な電力を、比較的少なくしている。とくに、第１および第２導体層２４，２５がアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成され、第１および第２導体層２４，２５における熱伝導性が高くなり得る場合には、低熱伝導部２４Ｂａ，２５Ａｂ，２５Ｂｂを形成し、折り返し部２４Ｂを有するものとすることによる第１および第２導体２４，２５Ａ，２５Ｂ層における放熱の抑制、必要電力の低減効果は大きなものとなる。また、必要電力を低減することができれば、ランニングコストを抑制することも可能となる。

なお、本発明のサーマルヘッドにおいて、低熱伝導部の形態は、図３および図４に示す形態に特に限定されない。例えば、本発明のサーマルヘッドにおいて、必ずしも導電層が低熱伝導部を備えている必要はなく、また、本発明のサーマルヘッドでは、複数の第１導体層を連結する部分が、コの字型の折返し形状（折返し部）であることに限定されない。

図５に示したように、保護層２６は、発熱部２３、第１および第２導体層２４，２５を保護するためのものである。より具体的には、保護層２６は、発熱部２３、第１および第２導体層２４，２５が大気と接触するのを防止して大気中の水分などにより腐食するのを防止し、それらの要素２３，２４，２５を外力から保護し、あるいはそれらの要素２３，２４，２５が短絡するのを防止するためのものである。この保護層２６は、耐エッチング層２２と同種の材料、たとえば窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）やサイアロン（Ｓｉ・Ａｌ・Ｏ・Ｎ）などのＳｉ−Ｎ系やＳｉ−Ｎ−Ｏ系の無機材料により形成されている。

伝熱層２８は、記録媒体５との接触領域Ｅ１に少なくとも一部または全部が含まれた状態で、発熱部２３よりも搬送方向のより下流側に設けられている。ここで接触領域Ｅ１とは、サーマルヘッド２が備えられて構成されたサーマルプリンタ１を用いた画像記録動作の最中、記録媒体５とサーマルヘッド２とが接触する部分に対応する領域である（後述の図８等参照）。本実施形態のサーマルヘッド２では、保護層２６が最表面層となっており、記録媒体５と保護層２６とが接触する。本発明における接触領域とは、最表面層である保護層２６の一部のみを意味するのでなく、基板上に設けられた各層の、接触領域に対応する部分それぞれを含んでいる。伝熱層２８は、この接触領域Ｅ１の温度を主走査方向に沿って均一化し、接触領域Ｅ１において記録媒体に温度分布が生じることを抑制する。さらに、伝熱層２８は、搬送方向の下流側において搬送中の記録媒体５と接触し、発熱部２３および発熱部近傍と接触した段階で生じた記録媒体の皺を、平坦化する。

さらに、本実施形態の伝熱層２８は、領域Ｅ３内に配置されている。ここで、領域Ｅ３は、発熱部２３の中心を通り主走査方向と平行な第１直線Ｌ１（図４参照）と、第１電極２４の折り返し部２４Ｂの端部から搬送方向（副走査方向）の下流側に１０μｍ離間した、第１直線と平行な第２直線Ｌ２（図４参照）とに挟まれた領域のことをいう。
本発明では、伝熱層の配置位置は特に限定されない。ただし、記録媒体の皺をより確実に防止するには、上記領域内に伝熱層が設けられていることが好ましい。また、グレーズ層が突状部分を有する場合は、この突状部分に対応する対応領域Ｅ２に伝熱層が設けられていることが好ましい。この点については、後に詳述する。

本実施形態の伝熱層２８は、第１および第２導体層２４、２５の形成時に、第１および第２導体層２４とともにパターニングされて形成されている。すなわち、本実施形態の伝熱層２８は、第１および第２導体層２４、２５と同じ材料、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成されており、良好な熱伝導性を有する。本発明の伝熱層は、第１および第２導体層と同時に形成されることに限定されず、また、第１および第２導体層と同じ材料で構成されていることに限定されない。ただし、伝熱層のみを形成のための特別な工程（作業）を経ることなく、比較的低いコストで伝熱層を形成可能とする点で、伝熱層２８を第１および第２導体層と同時に形成することが好ましい。また本発明の伝熱層は、材質についても特に限定されないが、例えば金属など、熱伝導性が良好な材質で形成されていることが好ましい。

伝熱層２８が設けられていることで、保護層２６の表面は、伝熱層２８の形状に応じた凸形状となる。上述のように、伝熱層２８は、主走査方向に連続して伸びた長方形状であり、記録媒体５への画像記録動作の最中、保護層２６の伝熱層２８に対応する部分（上記凸形状部）の表面は、主走査方向に沿って記録媒体５と連続して接触している。本実施形態では、伝熱層２８は、画像記録中に記録媒体５と接触する表面が平坦となっている。ここで平坦とは、伝熱層２８の厚さの変動（最も厚い部分と最も薄い部分との差）が１．０μｍ以下であることをいう。なお、本発明のサーマルヘッドでは、より好ましくは、上述の伝熱層２８の厚さの変動が、０．１μｍ以下であることが好ましい。なお、伝熱層２８の厚さとは、伝熱層２８の１つ下層の表面（本実施形態では、発熱抵抗体層）に垂直な垂線に沿った伝熱層２８の長さであり、より具体的には、上記垂線と上記下層の表面との交点と、上記垂線と伝熱層２８の表面との交点との間隔のことをいう。伝熱層２８の表面が平坦であることで、保護膜２６の凸形状部の表面も、十分に平坦なものとなる。本発明において、伝熱層の起伏の大きさは、上記範囲に特に限定されない。記録媒体に発生する皺をより確実に防止する点で、伝熱層の起伏の大きさは上記範囲にあることが好ましく、起伏はなるべく小さいことが好ましい。

ダミー電極２９は、伝熱層２８よりも記録媒体の搬送方向の下流側に、２本並列して設けられている。ダミー電極２９は、主に、基板エッジのチッピングを防止することに寄与する。ここで、チッピングとは、基板エッジ部分で生じる膜剥がれ現象を総称して指し、主に基板エッジからの保護膜の剥がれのことをいう。すなわち、ダミー電極２９は、保護膜２６とその下地層（例えば図７の場合、抵抗体層２３）との間に設けられ、保護膜２６と下地層との密着強度を補強することに寄与する。なお、上記チッピングは、サーマルヘッドの製造工程中、例えばダイシングなどによって複数のサーマルヘッドを切り分ける最中において多発するが、ダミー電極２９は、このダイシング工程において発生するチッピングを防止する効果も奏する。

本実施形態のダミー電極２９は、第１および第２導体層２４、２５の形成時に、第１および第２導体層２４、２５とともにパターニングされて形成されている。すなわち、本実施形態のダミー電極２９も、第１および第２導体層２４、２５と同じ材料、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成されており、良好な熱伝導性を有する。ダミー電極２９も、伝熱層２８と同様、主走査方向に沿って延びた長方形状をなしており、サーマルヘッド２における主走査方向に沿った温度分布を低減することに、少なからず寄与する。ダミー電極２９の材質および形成方法については、特に限定はされない。サーマルヘッド２において、伝熱層２８およびダミー電極２９の中で、副走査の幅は伝熱層２８が最も狭くなっている。

駆動ＩＣ２７は、外部より入力される画像記録信号に基づいて発熱部２３を選択的にジュール発熱させるためのものである。すなわち、駆動ＩＣ２７は、画像記録信号に基づいて第１および第２導体層２４，２５Ａ，２５Ｂを介して発熱部２３に印加される電圧のオン・オフを制御するものである。駆動ＩＣ２７は、図面上省略されているが、半田やボンディングワイヤを介して第２導体層２５Ａ，２５Ｂに導通接続されている。

図１に示した搬送機構３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、記録媒体５をＤ１方向に搬送し、記録媒体５をサーマルヘッド２の発熱部２３に接触させるためのものである。この搬送機構３は、プラテンローラ３０、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂを含んでいる。

プラテンローラ３０は、記録媒体５を発熱部２３に押し付けるためのものであり、発熱部２３に接触した状態で回転可能に支持されている。このプラテンローラ３０は、円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成を有している。基体は、たとえばステンレスなどの金属により形成されており、弾性部材は、たとえば厚みが３ｍｍ〜１５ｍｍのブタジエンゴムにより形成されている。

搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、記録媒体５を所定の経路に沿って搬送するためのものである。すなわち、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、サーマルヘッド２の発熱部２３とプラテンローラ３０との間に記録媒体５を供給するとともに、サーマルヘッド２の発熱部２３とプラテンローラ３０との間から記録媒体５を引き抜くためのものである。これらの搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、金属製の円柱状部材により形成してもよいし、プラテンローラ３０と同様に円柱状の基体の外表面を弾性部材により被覆した構成であってもよい。

駆動手段４は、駆動ＩＣ２７に画像記録信号を入力するためのものである。すなわち、駆動手段４は、発熱部２３を選択的にジュール発熱させるために、第１および第２導体層２４，２５Ａ，２５Ｂを介して発熱部２３に印加される電圧のオン・オフを制御するための画像記録信号を供給するためのものである。

以下、サーマルプリンタ１の動作について説明する。サーマルプリンタ１では、搬送ローラ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂによって、プラテンローラ３０とサーマルヘッド２の発熱部２３との間に記録媒体５が供給される。図８は、図１を部分的に拡大して示す図であり、サーマルヘッド２における接触領域Ｅ１の近傍の拡大断面図である。図８で示す記録媒体５は、インクリボン５ａと被記録紙５ｂとからなる。記録媒体５は、プラテンローラ３０によって発熱部２３に押し付けられた状態で、プラテンローラ３０に沿ってＤ１方向に搬送される。記録媒体５は、弾性部材により表面が被服されたプラテンローラ３０によってサーマルヘッド２に押し付けられており、記録媒体５とサーマルヘッド２とは、発熱部２３のみならず上記接触領域Ｅ１の範囲で接触する。接触領域Ｅ１には伝熱層２８が設けられており、記録媒体５（本実施形態では、特にインクリボン５ａ）の各部分は、発熱部２３に押し付けられて移動した後に、搬送方向の下流側において、伝熱層２８に押し付けられつつ移動する。発熱部に押し付けられて移動した後、搬送方向下流側の接触領域において伝熱層に押し付けられて移動するのは、図２〜図７に示すサーマルヘッドのいずれの形態であっても、また記録媒体が例えば感熱紙など他の形態であっても、同様である。

記録媒体５が搬送されている最中、サーマルプリンタ１では、駆動手段４によって駆動ＩＣ２７に画像記録信号が供給される。駆動ＩＣ２７は、画像記録信号に基づいて発熱部２３に印加される電圧のオン・オフを制御し、目的とする発熱部２３を選択的に発熱させる。この際、インクリボン５ａのうち、発熱した発熱部２３に対応する部分に含まれるインクが溶融し、溶融したインクが被記録紙５ｂに転写される。サーマルプリンタ１では、このようにして、記録媒体５（より詳しくは、被記録紙５ｂ）に、文字やイラスト等の所望の画像パターンを形成して記録する。

上述のように、本実施形態のサーマルヘッド２では、低熱伝導部を有することで、発熱部２３において発生したジュール熱の、第１および第２導体層２４，２５への伝達が、ある程度抑制され、画像記録における必要電力は最小限に抑えられる。しかし一方、各低熱伝導部（２５Ａｂ，２５Ｂｂ、２４Ｂａ，２５Ａｂ，２５Ｂｂ）は、副走査方向の長さが接続部（２５Ａａ，２５Ｂａ，２４Ａ，２５Ａａ，２５Ｂａ）（発熱部２３）の主走査方向の長さよりも小さくされているので、主走査方向に隣接する導体層（第１導体層２４および第２導体層２５）の間隙は、比較的大きくなる。このため、仮に伝熱層２８が配置されていない場合では、各導体層（第１導体層２４および第２導体層２５）の間隙は、発熱部２３や各折返し部２４Ｂに比べて著しく低い温度となってしまう。すなわち、低熱伝導部を有することで、接触領域Ｅ１には、主走査方向に沿った温度分布が比較的生じやすくなっているといえる。

記録媒体を構成するインクリボン５ａは、加熱されることで膨張し冷却することで収縮する。インクリボン５ａと接触する部分の温度に分布が生じていれば、この温度分布に応じてインクリボン５ａの膨張および収縮の程度も異なることになる。仮に伝熱層２８が設けられていない場合は、サーマルヘッド２の接触領域Ｅ１には主走査方向に沿った温度分布が定常的に生じているので、この膨張・収縮の程度の違いに起因した部分的な皺が、インクリボン５ａに発生してしまう。

さらに、第１導体層２４の配置部分では、保護層２６の表面形状が第１導体層２４の形状に応じて凸形状となる。上述のように、第１導体層２４が低熱伝導部２４Ｂａを有することで、主走査方向に隣接する第１導体層２４の間隙は比較的大きくなり、保護層２６の表面には、主走査方向に沿って比較的大きな凹凸（起伏。すなわち、電極等の有無に起因する段差）が連続して形成される。仮に伝熱層が設けられていない場合、第１導体層２４が低熱伝導部２４Ｂを有することで、記録媒体５には、この起伏に起因した皺が比較的発生し易くなっているといえる。このように、低熱伝導部を有するサーマルヘッドでは、必要電力は最小限に抑えられるが、上記温度分布および上記起伏に起因した皺が、比較的生じやすいといえる。

本発明のサーマルヘッド２では、伝熱層２８を有しており、伝熱層２８において、主走査方向に沿って熱エネルギーが良好に伝達する（すなわち、熱エネルギーが主走査方向に十分に分散される）。これにより、伝熱層２８は、インクリボン５ａのインクを溶融させるまでではないが十分に高い温度となる。また、伝熱層２８の温度は、主走査方向に沿っ
た分布を殆ど有さない。本願発明では、伝熱層２８が配置されていることで、少なくとも接触領域Ｅ１における主走査方向の温度分布の発生を抑制する。本発明では、インクリボン５ａにおける温度分布に起因した皺の発生を、抑制することができる。

伝熱層２８は、さらに、発熱部２３の搬送方向下流側でインクリボン５ａに押し付けられることで、発熱部２３の温度分布に起因して生じたインクリボン５ａの若干の皺を平坦化させる。上述のように、発熱部２３の近傍部分に設けられた伝熱層２８は、インクリボン５ａのインクを溶融させるまでではないが十分に高い温度となり、かつ、伝熱層２８の温度は、Ｄ２、Ｄ３方向に沿って高精度に均一化されている。また、伝熱層２８の表面は、厚さ方向の起伏の大きさ（最凸部と最凹部との差）が例えば０．１μｍ以下と平坦化されている。このような伝熱層２８の表面に押し付けられてインクリボン５ａが搬送されることで、発熱部２３において皺が生じたインクリボン５ａは、伝熱層２８によって皺が引き伸ばされて平坦化される。

本実施形態では、伝熱層２８は、領域Ｅ３内に配置されている。領域Ｅ３は、第１導体層２４の折り返し部の端部から１０μｍ未満の領域であり、発熱部２３および第１導体層２４から、多くの熱エネルギーが伝搬する領域である。この領域Ｅ３は、多くの熱エネルギーが伝搬するので、温度が上昇し易く、同時に主走査方向の温度分布が比較的生じ易い。伝熱層２８を、この領域Ｅ３に配置することで、比較的温度分布が大きくなり易い領域Ｅ３であっても、温度分布を十分に低減することができる。また、伝熱層２８に十分な量のエネルギーが供給されるので、伝熱層２８を十分高温に昇温させ、十分に皺を平坦化させることを可能としている。なお、図５や図７（ｂ）に記載されているように、グレーズ層が突状部分を有する場合は、このグレーズ層に対応する部分の温度が比較的上昇し易く、この突状部分で主走査方向の温度分布も大きくなり易い。図５や図７（ｂ）に記載の例では、グレーズ層の突状部分に伝熱層２８を設けることで、突状部分であっても温度分布の発生を抑制することができる。

また、伝熱層２８が設けられていることで、保護層２６の表面は、伝熱層２８の形状に応じた凸形状となっている。すなわち、保護層２６の表面には、主走査方向に一様に延びた凸形状が備えられている。搬送中の記録媒体５は、保護層２６の、この凸形状のエッジ部分２６Ｅによって表面がなぞられ、記録媒体５に生じている皺が伸ばされる。本実施形態の伝熱層２８は、グレーズ層２１の突状部分に配置されていることで、上記エッジ部分２６Ｅと記録媒体５との接触状態が最適化されている。エッジ部分２６Ｅと記録媒体５との接触状態が最適化されているとは、高い圧力をもって記録媒体５の表面をなぞることができ、記録媒体５に生じた皺を確実に平坦化できる状態のことをいう。この点でも、グレーズ層が突状部分を有する場合、この記録媒体の皺をより確実に防止するには、この突状部分に対応する領域Ｅ２に伝熱層を設けることが好ましい
本発明では、また、第１導体層の、発熱部との接合部から折り返し部の端部までの、特定方向と直行する方向の長さを、発熱部の、特定方向と直行する方向の長さに比べて短くなっている。これにより、熱効率を向上することができる。

また、サーマルヘッド２には、ダミー電極２９も配置されている。ダミー電極２９も、伝熱層２８と同様に主走査方向に延在しており、接触領域Ｅ１における主走査方向の温度分布を低減させることに、少なからず寄与している。また、記録媒体５のインクリボン５ａが、導電層２８に加えてダミー電極２９にも押し当てられつつ搬送させれば、導電層２８に加えてダミー電極２９においても皺を平坦化させることができる。なお、ダミー電極２９は、伝熱層２８よりも記録媒体５の搬送方向の下流側に設けられており、記録媒体における皺の発生防止および平坦化に対するダミー電極２９の寄与度は、伝熱層２８に比べて低い。サーマルヘッド２では、伝熱層２８を有しているだけでも、記録媒体における皺の発生防止および平坦化について、十分な効果を有する。

なお、本発明では、伝熱層２８およびダミー電極２９の幅の相対的な関係については、特に限定されない。ただし、主走査方向に十分早く確実に熱エネルギーを伝導させ、接触領域における温度分布を十分に抑制しつつ、かつ、基板のチッピングを確実に防止するためには、副走査方向の幅は、伝熱層について最も狭くし、ダミー電極層については、接着強度を十分に確保できる程度の大きさの幅に保つことが好ましい。また、本発明では、ダミー電極層の本数について特に限定されない。本願発明者は、実験によって、ダミー電極層を２本並列に設けることで、記録媒体の皺とおよび基板のチッピングとを、確実に防止できることを確認している。伝熱層２８に加えてダミー電極層を２本有することは好ましいといえる。

本実施形態のサーマルヘッド２を有して構成されたサーマルプリンタ１では、インクリボン５ａにおける皺の発生を抑制することができる。ひいては、本実施形態のサーマルヘッドによれば、インクリボンの皺に起因して生じる記録紙への印刷不良を防止することができる。本発明のサーマルヘッドによれば、低熱伝導部や連結部（折返し部）を有することで必要電力を最小限に抑えるとともに、連結部による温度分布や起伏に起因した皺を予防し、かつ発生した若干の皺を平坦化することができる。本発明のサーマルプリンタを備えて構成された、本発明のサーマルプリンタによれば、少ない消費電力で、記録媒体の皺による装置エラーが発生することなく、記録媒体に高画質な画像を記録することができる。

なお、本発明のサーマルヘッドでは、図９に示すように、発熱部２３に対して搬送方向のより上流に対応する側に、電極（第２導体層２５）の間隙に配置された伝熱補助層４１が備えられていてもよい。図９は、本発明のサーマルヘッドの、上記実施形態以外の他の例を示している。なお、図９では、図４と同様の部位については、図４と同じ番号を付している。図９に示すように、副走査方向の上流側においても、第２導体層２５の間隙それぞれに伝熱補助層４１が配置されることで、この上流側にある第２導体層２５の間隙領域それぞれにも、発熱部２３の発熱による熱エネルギーが良好に伝わる。すなわち、このような伝熱補助層４１が設けられているので、発熱部２３よりも上流側においても、サーマルヘッド表面の、主走査方向に沿った温度分布を低減することができる。加えて、第２導体層２５の間隙に伝熱補助層４１が設けられることで、主走査方向に隣接する第２導体層２５の間隙は、基板に対してほぼ同じ高さになっている。このような伝熱補助層４１が設けられていることで、接触領域Ｅ１において、サーマルヘッド表面の凹凸（すなわち、電極等の有無に起因する段差等）の大きさを低減することができる。

また、上述のように、第２導体層２５が低熱伝導部２５Ｂを有することで、発熱部２３の上流側においても、主走査方向に隣接する第２導体層２５の間隙が比較的大きくなり、保護層２６の表面には、主走査方向に沿って比較的大きな凹凸（起伏）が連続して形成される。このように、第２導体層２５が低熱伝導部２５Ｂを有することで、発熱部２３の上流側においても、記録媒体５には、この起伏に起因した皺が比較的発生し易くなっているといえる。図９に示すように、第２導体層２５の間隙それぞれに伝熱補助層４１を配置することで、発熱部２３の上流側の、サーマルヘッド表面の記録媒体との接触領域において、特定方向に沿った温度分布および凹凸の大きさの双方を、比較的低く抑えておくことができる。本発明のサーマルヘッドにおいて、記録媒体における皺の発生を確実に防止するためには、図９に示すように、発熱部に対して搬送方向のより上流に対応する側に、電極の間隙に配置された伝熱補助層４１を備えることが好ましいといえる。なお、伝熱補助層４１のみを形成のための特別な工程（作業）を経ることなく、比較的低いコストで伝熱層を形成可能とする点で、伝熱補助層４１は、第１導体層２４および第２導体層２５の作製時に、第１および第２導体層２４とともにパターニングされて形成すればよい。ただし、本発明の伝熱補助層は、第１および第２導体層と同時に形成されることに限定されず、また、第１および第２導体層と同じ材料で構成されていることに限定されない。また本発明の伝熱層は、材質についても特に限定されないが、例えば金属など、熱伝導性が良好な材質で形成されていることが好ましい。

なお、上述の各実施形態では、伝熱層の一例として、副走査方向の幅が一定で主走査方向に沿って延びた直方体形状の例を説明した。本発明において、伝熱層２８の形状は特に限定されない。図１０および図１１は、本発明のサーマルヘッドの伝熱層の、上記実施形態以外の他の形状の例を示している。なお、図１０および図１１では、図４と同様の部位については、図４と同じ番号を付している。例えば、本発明の伝熱層は、図１０に示すように、副走査方向の下流になるほど中心線から遠ざかるように傾斜していてもよい。これにより、図１０に示す例では、インクリボン５ａには、主走査方向の中心部分から両側縁部に向けてインクリボン５ａを広げようとする摩擦力が作用する。このため、インクリボン５ａが主走査方向に縮むことが抑制され、このインクリボン５ａに皺が生じ難くなるといった効果がある。

また、本発明のサーマルヘッドでは、伝熱層の副走査方向の幅が一定であることに限定されず、この副走査方向の幅が部分的に変化していても構わない。例えば、図１１に示すように、主走査方向に延在した直方体形状部４２と、この直方体形状部４２から第１導体層２４の各間隙領域まで突出した突出形状部４３と、を備えた形状であってもよい。上述
のように、低熱伝導部を有するサーマルヘッドでは、主走査方向に沿った温度分布が比較的生じやすい。図１１に示す例によれば、第１導体層２４の各間隙領域まで突出した突出形状部４３を有するので、第１導体層２４の特に折り返し部から伝わる熱エネルギーを、主走査方向に延在した直方体形状部４２に良好に伝搬させて、主走査方向に分散させることができる。これにより、サーマルヘッドの接触領域において発生する、主走査方向の熱分布を十分確実に抑制することができる。

上述の実施形態では、特に記録媒体５として、インクリボンと紙とからなる被記録体を用いた。本願発明においては、記録媒体として、例えば感熱紙など１枚のシート体を搬送する場合においても、同様の効果を奏する。例えば感熱紙も、加熱の程度に応じて保持層自体が軟らかくなる性質を有している。例えば記録媒体が感熱紙の場合も、接触領域で温度分布が生じていると、搬送中の感熱紙の軟らかさにも温度分布が発生する。本願発明によれば、伝熱層を有することで、搬送の最中、例えば感熱紙など各種記録媒体における皺の発生を抑制するとともに、搬送中に発生した皺を平坦化することができる。

以上、本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタについて説明したが、本発明のサーマルヘッドおよびサーマルプリンタは上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

本発明のサーマルヘッドを備えて構成される、本発明のサーマルプリンタの一実施形態の概略断面図である。 本発明のサーマルヘッドの一実施形態に係る概略平面図である。 図２に示すサーマルヘッドの概略斜視図である。 図２に示すサーマルヘッドを部分的に拡大して示す概略平面図である。 図２に示すサーマルヘッドを部分的に拡大して示す概略断面図である。 図２に示すサーマルヘッドを部分的に拡大して示す概略断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明のサーマルヘッドの他の実施形態について、部分的に拡大して示す概略断面図である。 図１を部分的に拡大して示す図であり、サーマルヘッドにおける接触領域近傍の拡大断面図である。 本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を示す概略平面図である。 本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を示す概略平面図である。 本発明のサーマルヘッドの他の実施形態を示す概略平面図である。 従来のサーマルヘッドを示す概略平面図である。 従来のサーマルヘッドを示す概略平面図である。

符号の説明

１ サーマルプリンタ
２ サーマルヘッド
４ 駆動手段
５ 記録媒体
９ サーマルヘッド
２０ 基板
２１、２１′２１″ グレーズ層
２１Ａ″ 全面グレーズ
２１Ｂ″ 部分グレーズ
２２ 耐エッチング層
２３ 発熱部
２４ 第１導体層
２４Ａ 接続部
２４Ｂ 折り返し部
２４Ｂａ 部分
２５ 第２導体層
２５Ａ 入力用導体層
２５Ａａ 接続部
２５Ａｂ 低熱伝導部
２５Ｂ グランド用導体層
２５Ｂａ 接続部
２５Ｂｂ 低熱伝導部
２６ 保護層
２６Ｅ エッジ部分
２７ 駆動ＩＣ
２８ 伝熱層
２９ ダミー電極層
３０ プラテンローラ
３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ 搬送ローラ
４１ 伝熱補助層
４２ 直方体形状部
４３ 突出形状部
９０ 基板
９１ 発熱部
９２ 第１導体層
９３ 第２導体層
９５ 凹凸面部
Ｅ１ 接触領域
Ｅ２ 対応領域
Ｅ３ 領域

Claims (9)

1. 基板上に特定方向に沿って並んで配置された複数の発熱部と、前記発熱部それぞれに電力を供給する電極を備えて構成され、前記発熱部上に記録媒体を搬送しながら前記発熱部の熱を前記記録媒体に伝導させて、前記記録媒体に画像を記録するサーマルヘッドであって、
   前記電極は、各々が少なくとも２つの前記発熱部と接続された、前記特定方向に沿って並んだ複数の連結部を有し、
   さらに、前記基板上に、前記連結部に対して前記記録媒体の搬送方向の下流側に離間して配置された、前記特定方向に連続した伝熱層が設けられており、
   該伝熱層に対して前記搬送方向の下流側に、前記特定方向に連続したダミー電極層が設けられ、前記伝熱層の前記搬送方向に沿った幅が、前記ダミー電極層の前記搬送方向に沿った幅よりも小さいことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記伝熱層は、表面が平坦であることを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッド。
3. 前記基板上に設けられた蓄熱部をさらに備え、
   前記蓄熱部は、前記基板の主面から突出した突状部分を有し、
   前記伝熱層は、前記突状部分に対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサーマルヘッド。
4. 前記伝熱層は、前記発熱部の中心を通り前記特定方向と平行な第１直線と、前記連結部の端部から前記搬送方向の下流側に１０μｍ離間した、前記第１直線と平行な第２直線とに挟まれた領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
5. 前記連結部の端部から前記発熱部までの、前記搬送方向に沿った長さは、
   前記発熱部の、前記搬送方向に沿った長さに比べて短いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
6. 前記伝熱層が１つ、かつ、前記ダミー電極層が２つ設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のサーマルヘッド。
7. 前記発熱部に対し前記搬送方向のより上流側に、前記電極の間隙に配置された伝熱補助層がさらに備えられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のサーマ
   ルヘッド。
8. 記録媒体に、記録情報に応じた画像を記録するサーマルプリンタであって、
   請求項１〜７のいずれかに記載のサーマルヘッドと、
   前記記録媒体を搬送する搬送機構と、
   前記サーマルヘッドの前記電極部に、前記記録情報に応じた電圧信号を供給する駆動手段と、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
9. 前記記録媒体は、熱転写フィルムと被記録体とで構成され、
   前記搬送機構は、前記熱転写フィルムを、前記サーマルヘッドの少なくとも前記発熱部および前記伝熱層と接触させつつ、前記記録媒体を搬送することを特徴とする請求項８に記載のサーマルプリンタ。

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