CN1754701B - 喷墨头和制造喷墨头的方法 - Google Patents

Abstract

一种喷墨头具有：通道单元，该通道单元具有多个喷嘴和多个分别与这些喷嘴连通的压力室；以及致动器单元，该致动器单元粘合至所述通道单元上，并具有：压电片、多个布置成在位置上与这些压力室分别对应的单独电极、以及与所述多个单独电极一起将所述压电片夹在中间的共用电极。所述致动器单元具有20微米至100微米的厚度，并且所述致动器单元的包括所述通道单元与所述致动器单元的相交处的端面的表面粗糙度为0.15微米至0.5微米，而且所述端面的至少一部分由树脂薄膜密封。

Description

喷墨头和制造喷墨头的方法

技术领域

本发明涉及包括喷墨喷嘴的喷墨头。

背景技术

喷墨头将从墨盒供应的墨分配至多个压力室。通过致动器将分配至这些压力室的墨加压并将墨从与这些压力室连通的喷嘴中喷出。可以采用压电元件包括压电陶瓷作为这些致动器。日本待决专利申请No.2003-341056(图3，第0066自然段；以下称之为“专利文献1”)公开一种技术，其中，在采用压电元件作为致动器的喷墨头中，由粘合剂覆盖压电元件的侧面，该粘合剂用于将该压电元件和在其内形成压力室的形成了通道的基底粘合在一起。通过专利文献1公开的该技术，能够容易而可靠地防止外界环境对这些压电元件的破坏。

而且日本待决专利申请No.2004-160967(图11；以下称之为“专利文献2”)公开了一种喷墨头，在该喷墨头中，分别设有大量致动器的多个致动器单元粘合在包括大量喷嘴和大量压力室的通道单元上。这些致动器单元包括：横跨大量压力室的压电片、布置成在位置上分别与压力室对应的大量单独电极、以及与这些大量单独电极一起将压电片夹在中间的共用电极。通过采用如专利文献2中的致动器单元能够高密度地布置这些单独电极。

发明内容

专利文献没有公开能够易于对压电元件的端面的大范围区域进行覆盖、并使粘合剂粘附至压电元件的上表面(与粘合至形成了通道的基底的表面相反的表面)更困难的技术。从而，在将专利文献1中描述的技术运用到具有如专利文献2中描述的致动器单元的喷墨头时，可能产生暴露区域，在这些暴露区域内，粘合剂没有覆盖这些致动器单元的这些端面的大范围区域，而且这可能引起对电绝缘特性、抗湿性或机械强度中的至少一个方面的损害。进而，粘合剂可能粘附到这些致动器单元的上表面，导致阻碍这些致动器单元的驱动。

因此，本发明的目的在于提供一种喷墨头，其中易于用树脂薄膜如粘合剂膜对这些致动器单元的端面的大范围区域进行覆盖，而且使得粘合剂膜在这些致动器单元的上表面上的形成更加困难。

根据本发明一个方面的喷墨头具有：通道单元，该通道单元具有多个喷嘴和多个分别与这些喷嘴连通的压力室；以及致动器单元，该致动器单元粘合在所述通道单元上，并具有压电片、多个布置成在位置上与这些压力室分别对应的单独电极、以及与所述多个单独电极一起将所述压电片夹在中间的共用电极。所述致动器单元具有20微米至100微米的厚度。而且所述致动器单元的包括与所述通道单元的相交处的端面的表面粗糙度为0.15微米至0.5微米。此外，所述端面的至少一部分由树脂薄膜密封。

用树脂薄膜对所述致动器单元的端面的大范围区域进行覆盖变得简单。从而能够改善该致动器单元的电绝缘特性、抗湿性或机械强度中的至少一个方面。而且使得树脂薄膜在所述致动器的表面(与粘合至通道单元上的表面相反的表面)上的形成更加困难。从而能够抑制由树脂薄膜对致动器驱动的阻碍。

优选地，在根据本发明一个方面的喷墨头中，致动器单元内的与粘合在通道单元上的表面相反的表面的表面粗糙度为0.08微米至0.12微米。如果的确如此，在所述致动器单元的表面上形成树脂薄膜变得甚至更加困难，从而进一步抑制由树脂薄膜对致动器单元的驱动的阻碍。

在根据本发明一个方面的喷墨头中，在致动器单元的与粘合在道单元上的表面相反的表面上，可以将拒水处理施加至从与所述端面相交处连续的区域。这样做完后，在与该致动器单元的粘合至通道单元的表面相反的表面上形成树脂薄膜变成更加困难。

在根据本发明一个方面的喷墨头中，优选地在该致动器单元的表面上的整个外沿上形成施加了拒水处理的区域。通过这一方式，在该致动器单元的表面上形成树脂薄膜变得更加困难，而且从而进一步抑制对致动器单元的驱动的阻碍。

在根据本发明一个方面的喷墨头中，该共用电极可以延伸至该压电片的外沿以在该端面处暴露。在这一情形中，优选地该树脂薄膜密封该端面至少到使得在该端面处暴露的共用电极被覆盖的高度。通过这一方式，该共用电极加强该压电片，使得增强该致动器单元的强度。进而，能够防止由于湿气在该致动器单元的端面处从该共用电极与该压电片之间的交界面进入该致动器单元而对该共用电极的腐蚀。

此处，优选地该端面的整个区域已经由该树脂薄膜密封。通过这一方式，能够进一步改善该致动器单元的电绝缘特性、抗湿性或机械强度中的至少一个方面。

根据本发明又一个方面的喷墨头的制造方法具有：制造具有多个喷嘴以及分别与这些喷嘴连通的多个压力室的通道单元的步骤；厚度为20微米至100微米的致动器单元的制造步骤，该致动器单元的端面的表面粗糙度为0.15微米至0.5微米，该致动器单元包括压电片、多个布置成在位置上与压力室分别对应的单独电极、以及与这多个单独电极一起将所述压电片夹在中间的共用电极；将粘合剂涂在该通道单元和该致动器单元中的至少一个的步骤；以及形成树脂薄膜的步骤，所述树脂薄膜包括从该通道单元和该致动器单元之间挤出至外部的粘合剂，该树脂薄膜通过采用粘合剂将该通道单元和该致动器单元粘合在一起而密封该端面的至少一部分。通过这一方式，因为能够在单独一步内实现将该通道单元和该致动器单元粘合在一起以及采用树脂薄膜在该致动器单元的端面处的密封，因而能够容易地制造如上所述的喷墨头。

优选地，在制造喷墨头的所述方法中，粘合剂的粘度为0.5帕·秒(帕斯卡秒)至8.0帕·秒。通过这一方式，可以实现该致动器单元端面的非常好的密封，而且进一步改善该致动器单元的电绝缘特性、抗湿性或机械强度中的至少一个方面。而且，又一树脂薄膜在该致动器单元的表面上的形成变得困难，并且从而进一步抑制了该树脂薄膜对该致动器单元的驱动的阻碍。进而，因为能够使得在该通道单元和该致动器单元之间的树脂薄膜的厚度极小，所以改善了喷墨性能。

在制造喷墨头的方法中，该致动器单元的制造步骤可以具有：制造具有多个致动器单元的板形体的步骤，这些致动器单元结合成一体从而形成单独一个板；在条形区域内进行拒水处理的步骤，该条形区域在该板形体的表面上的每一致动器单元的至少整个外沿上是连续的；以及通过沿该条形区域将该板形体切开而将该板形体分开成多个致动器单元的步骤。通过这一方式能够防止意外地将拒水处理施加至该致动器单元的端面。

附图说明

图1为根据本发明第一个实施例的包括喷墨头的喷墨打印机的结构图；

图2为图1所示的头单元的平面图；

图3为由图2所示的单点划线所形成区域的放大图；

图4为沿图3的直线IV-IV的剖视图；

图5为图2所示的致动器单元的平面放大详图；

图6为沿图3的直线VI-VI的剖视详图；

图7为头单元的透视详图；

图8为示出了制造图2所示喷墨头的步骤的图；

图9为制造图2所示的致动器单元的一个步骤内形成的板形体的平面图；

图10为示出了图2所示的喷墨头的制造步骤的剖视图；

图11为示出了图2所示的喷墨头的进一步制造步骤的剖视图；而

图12为构成本发明第二实施例的喷墨头的剖视详图。

具体实施方式

以下参考附图描述本发明的优选实施例。

【第一实施例】

首先，将描述根据本发明第一实施例的喷墨头。图1示出了包括根据本实施例的喷墨头2的打印机1。图1所示的打印机为具有四个固定的喷墨头2的线式头型彩色喷墨打印机，这四个喷墨头2在与图1的平面垂直的方向上延伸的平面图内成矩形。该打印机1在该图的底部处设有馈纸装置114，在该图的顶部设有接纸部分116，以及在该图的中间设有纸张馈送单元120。除此之外，该打印机1包括控制这些的操作的控制部分100。

该馈纸装置114包括能够容纳多张堆叠的矩形打印纸张P的纸张容纳部分115，以及将纸张容纳部分115内的打印纸张P的最上面的纸张一次一张地馈送至馈送单元120的馈纸辊145。这些打印纸张P容纳在纸张容纳部分115内，以便在平行于打印纸张P的长边的方向上馈送打印纸张P。沿纸张容纳部分115和馈送单元120之间的馈送通道布置两对馈送辊118a、118b和119a、119b。由馈送辊118a、118b将从馈纸装置114排出的打印纸张P在图1中向上馈送，这些纸张短边中的一个短边构成前沿，然后由馈送辊119a、119b向左朝向馈送单元120馈送打印纸张P。

该馈送单元120括环形馈送皮带111和两个皮带辊106、107，在这两个皮带辊106、107上缠绕馈送皮带111。调整该馈送皮带111的长度至一个长度，使得缠绕在该两个皮带辊106、107上的该馈送皮带111产生指定的张力。在该馈送皮带111上形成分别包括这些皮带辊106、107的公切线的两个互相平行的平面。这两个平面中的与喷墨头2对置的平面构成用于打印纸张P的馈送面127。已经从馈纸装置114馈送的打印纸张P沿在馈送皮带111上形成的该馈送面127馈送，同时打印纸张P在它的上面(打印面)受到喷墨头2的打印，直到打印纸张P到达接纸部分116。在其上已经完成打印的多张打印纸张P堆叠在接纸部分116内。

这四个喷墨头2在它们的下端处具有相应的头单元13。如将要描述的那样，在具有通道单元4的每一头单元13内，四个致动器单元21通过粘合剂粘合在一起(见图2和图4)。该通道单元设有包括与多个喷嘴8分别连通的多个压力室10的多个单独墨通道32。该致动器单元能够向大量压力室10中的所需压力室10内的墨施加压力。而且，将提供打印信号的FPC(柔性印刷电路，未示出)粘合到每一致动器单元21上。

这些头单元13具有在与图1的平面垂直的方向上延伸的长方体形状。以相互邻近的方式沿图1的平面内的左/右方向布置这四个头单元13。在该四个头单元13的底面(喷墨面)处设置(见图3)大量喷嘴8，该大量喷嘴8的每一个喷嘴具有微小的直径。从喷嘴8喷出的墨的颜色是洋红(M)、黄色(Y)、青色(C)或黑色(K)中的一种或其它一种；从属于单独一个头单元13的大量喷嘴8喷出的墨的颜色是相同的。从洋红、黄色、青色和黑色这四种颜色中选择出的颜色互不相同的墨是从属于该四个头单元13的大量喷墨口喷出的。

在头单元13的底面与馈送皮带111的馈送面127之间形成微小的空隙。沿穿过这一空隙的馈送通道在图1内从右至左地馈送打印纸张P。在打印纸张P 顺序地通过该四个头单元13的下面时，通过从喷嘴8向打印纸张P的上表面喷墨，在打印纸张P上形成对应于图像数据的所需彩色图像。

这两个皮带辊106、107与馈送皮带111的内周面111b接触。在馈送单元120的两个皮带辊106、107中，放置在馈送通道的下游的皮带辊106与馈送马达174连接。该馈送马达174在控制部分100的控制下受驱旋转。另一皮带辊107是通过旋转力而旋转的从动辊，该旋转力是随着皮带辊106的旋转从馈送皮带111提供的。

在皮带辊107的附近，布置夹压辊138和139以将馈送皮带111夹在中间。该夹压辊138通过未示出的弹簧向下倾斜，使得将提供至馈送单元120的打印纸张P压在馈送面127上。而且，夹压辊138和139将打印纸张P与馈送皮带111一起夹在中间。在这一实施例中，通过使馈送皮带111的外周面经过具有粘性粘结特性的硅树脂橡胶处理，利用粘性粘附将打印纸张P可靠地保持在馈送面127上。

在图1中的馈送单元120的左边设置分离板140。该分离板140的右手端进入打印纸张P和馈送皮带111之间，从而将通过粘性粘附连接至馈送皮带111的馈送面127的打印纸张P从馈送面127分开。

在该馈送单元120和接纸部分116之间布置两对馈送辊121a、121b和122a、122b。由馈送辊121a、121b将从馈送单元120排出的打印纸张P在图1中向上的方向馈送，该打印纸张P的一个短边构成前沿，并由馈送辊122a、122b将打印纸张P馈送至接纸部分116。

由光学传感器构成的并包括光发射元件和光电探测器元件的纸张传感器133布置在夹压辊138和最上游的喷墨头2之间，从而探测在馈送通路上的打印纸张P的前沿位置。

接下来将详细描述头单元13。图2为如图1所示的头单元13的平面图。图3为由图2中的单点划线所形成区域的放大的平面图。如图2和图3所示，该头单元13包括：设有构成四个压力室组9的大量压力室10的通道单元4，以及分别与压力室10连通的大量喷嘴8。将以之字形形式布置成两行的四个梯形致动器单元21粘合在通道单元4的上表面上。更具体地，布置这些致动器单元21使得它们的平行相对侧(上侧和下侧)沿该通道单元4的纵向方向延伸。而且，相邻致动器单元21的对应的倾斜侧在通道单元4的宽度方向上重叠。

通道单元4的在位置上与致动器单元21粘合的区域对应的下表面构成喷墨区域。如图3所示，大量喷嘴8有规律地布置在喷墨区域的表面上。以矩阵的形式将大量压力室10布置在通道单元4的上表面，而且，在与一个致动器单元21粘合在通道单元4的上表面的区域相面对的区域内出现的多个压力室10构成单独一个压力室组9。如将要描述的那样，在致动器单元21上形成的单独电极35在位置上对应于每一个压力室10。

在通道单元4内形成构成公共墨室的集管通道5和构成其分支通道的辅助集管通道5a。设置四个在该通道单元4的纵向方向上延伸的辅助集管通道5a，以在平面图内覆盖每一喷墨区域。该集管通道5的设置在通道单元4的上表面上的孔隙5b与未示出的墨出口通道连接。从而通过墨出口通道将墨从未示出的墨盒供应至集管通道5和辅助集管通道5a。

这些喷嘴8通过孔隙12和压力室10与辅助集管通道5a连通，压力室10在平面图内大致呈菱形。包括在四个相互邻近的喷嘴行内的在通道单元4的纵向方向上延伸的这些喷嘴8与相同的辅助集管通道5a连通。应指出的是，为了有利于理解附图，在图2和图3中，以双点划线示出致动器单元21，而且以连续线示出这些压力室10(压力室组9)和致动器12，这些压力室10(压力室组9)和致动器12因为设置在致动器单元21之下应该以间断线示出。

在通道单元4内形成的这些大量的喷嘴8在适当的位置形成，使得通过将这些喷嘴8投影到在通道单元4的纵向方向上延伸的虚拟线上而得到的投影点布置成600dpi的相等间隔。

现在将描述该头单元13的横截面结构。图4为沿图3的直线IV-IV的剖视图。如图4所示，通过将通道单元4和致动器单元21粘合在一起构成头单元13。通过从顶部对空腔板22、基板23、孔隙板24、供应板25、集管板26、27、28、盖板29和喷嘴板20进行层压，使得通道单元4具有层压结构。

该空腔板22是设有构成压力室10的大量的大致呈菱形的孔的金属板。该基板23是金属板，设有用于实现压力室10和与压力室10对应的孔隙12的连通的连通孔、以及设有用于实现压力室10和与压力室10对应的喷嘴8的连通的大量的连通孔。该孔隙板24是金属板，设有构成孔隙12的孔、以及设有用于实现压力室10和与压力室10对应的喷嘴8的连通的大量连通孔。该供应板25是金属板，设有用于实现孔隙12和辅助集管通道5a的连通的连通孔、以及设有用于实现压力室10和与压力室10对应的喷嘴8的连通的大量连通孔。该集管板26、27、28是金属板，设有构成辅助集管通道5a的孔、以及设有用于实现压力室10和与压力室10对应的喷嘴8的连通的大量连通孔。盖板29是金属板，设有用于实现压力室10和与压力室10对应的喷嘴8的连通的大量连通孔。喷嘴板30是设有大量喷嘴的金属板。将这些九块金属板位置相互对齐地层压以形成单独墨通道32。

如图4所示，致动器单元21具有通过对压电片41、42、43和44进行层压而得到的层压结构。这些压电片41至44的厚度均约为15微米，从而该致动器单元21的厚度约为60微米。压电片41至44中的每一压电片还构成层形式的平板(连续平板层)，该平板是连续的，使得压电片41至44中的每一压电片布置成跨越该头单元13内的单个喷墨区域内形成的大量压力室10。这些压电片41至44由基于锆钛酸铅(PZT)的铁电陶瓷材料制成。

厚度为约1微米的单独电极35在构成最上层的压电片41上形成。该单独电极35和将要描述的共用电极34都由基于如Ag-Pd的金属材料制成。如为致动器单元21的放大平面详图的图5所示，单独电极35具有大致菱形的形状，并形成为在位置上对应于压力室10，并使得单独电极35的主要部分在平面图内容纳在该压力室10内。从而，如图3所示，大量的单独电极35规则地二维布置在构成最上层的压电片41上的大致全部区域上。在这一实施例中，这些单独电极35只在该致动器单元21的表面上形成，从而只有构成致动器21最外层的压电片41包括作用区。结果，致动器单元21内的单形态变形的变形效率非常好。

每一单独电极35的一个锐角部分(更靠近该致动器单元21的长侧的锐角)在平面图内(在空腔板22内没有压力室10形成的部分)延伸至空腔板22的柱状部分41a。柱状部分41a粘合至该致动器单元21上并从而支撑该致动器单元21。厚度约为15微米的焊盘36在单独电极35的延伸部分的前端附近上形成。该单独电极35和该焊盘36是电耦合的。该焊盘36由含有如玻璃粉的金制成。该焊盘36是对单独电极35和FPC上形成的接触器进行电连接的元件。

在该整个片上形成的厚度约为2微米的共用电极34夹在构成最上层的压电片41和在压电片41下侧上的压电片42之间。应指出的是在压电片42与压电片43之间没有布置电极。

共用电极34在未示出的区域内接地。通过这一方式，在位置上对应于所有压力室10的区域内，将该共用电极34相等地维持在地电势上。分别通过该FPC上的接触器和配线，大量单独电极35与未示出的构成控制部分100的一部分的驱动IC电连接，使得可以单独控制这些单独电极35的电势。

现在将描述这些致动器单元21的操作。在该致动器单元21内，压电片41至44中只有压电片41在从单独电极35朝向共用电极34的方向上极化。在通过运用来自驱动IC的驱动信号将该单独电极35设置在指定正电势上时，压电片41内的面向单独电极35的区域(即作用区)由于压电效应在与极化方向垂直的方向上收缩。因为没有电场作用在其它的压电片42至44上，其它的压电片42至44内不发生自发的收缩。从而总体上，在这些压电片41至44内的与作用区在位置上对应的部分内，发生单形态变形，该单形态变形在该压力室10一侧上产生凸出。在发生这一情形时，压力室10的容积减小，引起墨的压力上升，随之的结果是墨从图4所示的喷嘴8中喷出。这之后，在单独电极35恢复到地电势时，这些压电片41至44恢复到它们最初的形状，而且这些压力室10也恢复到它们最初的容积。从而，将墨从辅助集管通道5a吸入单独墨通道32。

在驱动的另一方法中，预先将正电势施加在这些单独电极35上。首先将对存在喷墨请求的每一单独电极35设置在地电势上，并且然后再次在指定的定时上将该单独电极35设置在正电势上。在这一情形中，通过在该单独电极35成为地电势的定时上这些压电片41至44恢复到最初的情形，相比压力室10的初始情形(预先将电压施加在单独电极35上的情形)，增加该压力室10的容积，随之的结果是将墨从辅助集管通道5a吸入单独墨通道32。这之后，随着正电势再次施加在单独电极35上的定时，这些压电片41至44内的在位置上与作用区对应的区域变形以在压力室10的一侧处出现凸出，减小压力室10的容积，并从而增加墨的压力，从而将墨从喷嘴8中喷出。

图6为沿图3的直线VI-VI的剖视图。图7为头单元13的透视详图。如图6和图7所示，这些致动器单元21的大致与空腔板22的上表面垂直的、在平面图内呈梯形的这四个端面21a，由粘合剂层33在从端面21a的下端到上端的整个区域内密封。如将要描述的那样，采用粘合剂将该通道单元4和这些致动器单元21粘合在一起；实际上在这些单元粘合在一起时一旦施加压力，通过该粘合剂从这两个单元之间挤出至外部，在端面21a上形成该粘合剂层33。

该致动器单元21的该端面21a的表面粗糙度(在本说明书中，这表示“算术平均粗糙度Ra”)大约为0.33微米，而且该致动器单元21的上表面21b的表面粗糙度大约为0.10微米。

能够采用激光显微镜(VK8510，来自日本KEYENCE)来测量该端面21a和该上表面21b的表面粗糙度。具体地，用来自半导体激光光源的具有685纳米波长的光照射该端面21a和该上表面21b，并以高度方向上0.01微米的分辨率收集这些表面的不平度的数据。通过具有50倍放大率的目镜进行用激光的照射。测量间隔为直线的间距250微米。这一测量给出关于表面粗糙度的曲线。从该曲线中得到平均线。计算从该平均线到该曲线的偏离的绝对值，并将所有的绝对值相加，然后计算所有绝对值的算术平均值。将这一测量重复三次以给出三个算术平均值。将这些算术平均值相加，并将这些算术平均值的和除以测量次数的数目(即，三)，给出表面粗糙度Ra。进而，关于该端面21a，采用夹具使得该致动器单元21垂直地立在并固定在平板上，然后测量该端面21a的表面粗糙度。关于该上表面21b，将该致动器单元21放置在平板上，然后测量该上表面21b的表面粗糙度。

通常，在液体与固体表面接触时而且固体表面的表面粗糙度相对较大时，在液体与固体表面之间的接触角倾向于变得较小。换言之，在固体表面的表面粗糙度变得较大时，与固体表面接触的液体的可湿性变得较高。

如上所描述的那样，在根据本实施例的喷墨头2中，该致动器单元21的厚度约为60微米，而且该端面21a的表面粗糙度约为0.33微米，而该上表面21b的粗糙度约为0.10微米。通过这一方式，可以使得由例如表面张力产生的力成为合适的大小，从而使得在该上表面21b上不形成粘合剂层33，但该端面21a由粘合剂层33密封，通过该表面张力粘合剂试图攀附该端面21a。结果，可以防止由压电片41至44从该致动器单元21的该端面21a暴露而产生的缺点，换言之，即可防止对该致动器单元21的电绝缘、抗湿性和机械强度的损害，此外，消除了由粘附至该上表面21b的粘合剂层33对该致动器单元21的驱动的阻碍。特别地，因为密封了该端面21a的整个区域，在防止该致动器单元21的电绝缘、抗湿性和机械强度的损害上存在显著效果。

如将要在以下实施例中描述的那样，能够通过采用在20微米至100微米范围内的致动器单元21的厚度并通过采用在0.15微米至0.5微米范围内的致动器单元21的端面21a的表面粗糙度，获得以上描述的益处。而且，致动器单元21的该上表面21b的表面粗糙度优选地在0.08微米至0.12微米的范围内。

如图6所示，在根据本实施例的喷墨头2内，因为该共用电极34延伸至该压电片42的外沿，该共用电极34在该端面21a处暴露。相比于该共用电极34不延伸至该压电片42的外沿的情形，通过这一方式能够得到具有更高强度和更好可靠性的致动器单元21。进而如上所述，因为粘合剂层33密封了该端面21a的整个区域，在该端面21a处暴露的该共用电极34必需由粘合剂层33覆盖。结果，能够防止：该共用电极34由于湿气在该致动器单元21的该端面21a处从该共用电极34和该压电片42之间的界面进入该致动器单元21而出现腐蚀，或者该共用电极34从该压电片41、42中分离。

该致动器单元21的该上表面21b的外沿的附近(即，从与该端面21a相交处的连续区域)构成拒水区域37，在该拒水区域37内在整个外沿上进行拒水处理。在拒水区域37内，在该压电片41上形成氟基剂、硅树脂基剂或硅烷偶联剂的涂层膜。结果，在该拒水区域37内与水的接触角至少为70度。通常，众所周知这些拒水剂的涂层膜对粘合剂如环氧基热固性粘合剂具有较差的亲合性。从而，即使粘合剂达到该端面21a的上边缘(端面21a与上表面21b的相交之处)，也不会发生粘合剂渗透到拒水区域37中。通过这一方式，有效防止了由于在单独电极35上的粘合剂的粘附对致动器单元21的驱动的阻碍。

而且，因为拒水区域37在致动器单元21的该上表面的整个外沿内形成，能够容易地防止粘合剂从该端面21a的上边缘的任何地方渗透到该上表面21b中。

接下来，将参考图8至图11描述根据本实施例的喷墨头的制造方法。图8为示出了制造喷墨头2的步骤的图。

为了制造该喷墨头2，单独制造如通道单元4和致动器单元21的部件，然后装配这些不同的部件。首先，在步骤1(S1)中，制造通道单元4。为了制造通道单元4，采用带有图案的光致抗蚀剂作为掩模在板22至30上进行刻蚀。从而在板22至30内形成如图4所示的孔。这之后，采用环氧基热固性粘合剂将这九块板22至30在位置上对齐并叠置。然后将这九块板22至30在压力下至少加热到热固性粘合剂的硬化温度。通过这一方式，将热固性粘合剂硬化，而且这九块板22至30相互固定以得到如图4所示的通道单元4。

为了制造该致动器单元21，首先，在步骤2(S2)中制备四个压电陶瓷的印刷电路基板。这些印刷电路基板的纵向和横向尺寸是这些压电片41至44的纵向和横向尺寸的4至5倍。考虑到由焙烧而产生的收缩量而形成这些印刷电路基板。在这四个印刷电路基板的单独一个印刷电路基板的9个位置(3行×3列)内以共用电极34的图案进行导电糊的丝网印刷。然后将印有共用电极34的图案的导电糊的印刷电路基板平放在其上没有形成导电糊印刷的印刷电路基板上，同时采用夹具在位置上对齐这些印刷电路基板。此外，将另外两个没有经过导电糊印刷的印刷电路基板放置在这些印刷电路基板的下面。

在步骤3(S3)中，以在已知的陶瓷的情形中的相同方式对在步骤2中得到的层压体进行脱脂，而且除此之外，将该层压体在指定温度下焙烧。通过这一方式，从导电糊中产生9个共用电极34，而这四个印刷电路基板提供压电片。这之后，在构成最上层的压电片内，在从位置上在平面图内覆盖9个共用电极34的区域内分别以该单独电极35的图案进行导电糊的丝网印刷。从而通过层压体的热处理对导电糊进行的焙烧，在构成最上层的压电片上形成大量的单独电极35。这之后，将含有玻璃粉的金印在单独电极35上以形成大量的焊盘36。通过这一方式，如图9所示，得到具有9个致动器单元21的板形体47，这9个致动器单元21结成一体以形成单独一个板。

接下来，在步骤4(S4)中，通过在条形区域内进行拒水处理形成拒水区域37，该条形区域横越包括在板形体47内的9个致动器单元21的上表面21b的外沿并遍及9个致动器单元21的上表面21b的整个外沿。这之后，在步骤5(S5)中，采用钻石轮划片机或线状锯沿拒水区域37内的致动器单元21的上表面21b的外沿将板形体47切开。能够通过至此的步骤制造该致动器单元21。因为通过经历切割步骤如步骤5而制造该致动器单元21，所以该致动器单元21的这些端面21a的表面粗糙度具有比无需进行单独步骤的该上表面21b的表面粗糙度大的值。然而，为了确保如上所描述的表面粗糙度，切割工具的选择是重要的。

应指出的是，因为步骤1的通道单元的制造步骤和步骤2至5的致动器单元的制造步骤是独立进行的，可以最先进行这些步骤中的任何一个步骤，或者这些步骤可以并行进行。

接下来，在步骤6(S6)中，如图10所示，采用棒式涂布机将环氧基热固性粘合剂C涂在设有大量凹槽的该表面22a上，这些凹槽对应于步骤1中得到的通道单元4的压力室。环氧基热固性粘合剂在室温下具有0.33帕·秒的粘度，而且具有大约80摄氏度的热固化温度。涂在该面22a上的粘合剂的厚度大约为1微米。可以采用例如双液混合型粘合剂作为该热固性粘合剂。

接下来，在步骤7(S7)中，将该致动器单元21放置在涂在通道单元4上的热固性粘合剂层上。此时，该致动器单元21位于相对于该通道单元4的合适位置，使得该单独电极35在位置上对应于压力室10。通过采用在这些制造步骤(步骤1至步骤5)中预先在通道单元4和致动器单元21内形成的定位标记(未示出)，完成这一定位。

接下来，在步骤8(S8)中，如图11所示，陶瓷加热器60放置在致动器单元21上，以便由焊盘36支撑。然后采用该陶瓷加热器60，使该通道单元4和致动器单元21的该层压体经受高压加热到至少热固性粘合剂的热固化温度。在这一过程中，粘合剂在硬化之前从该致动器单元21和通道单元4的粘合表面挤出，并流向致动器单元21的端面21a。尽管这取决于加热的速度，该热固性粘合剂暂时变成具有极低粘度，并变为液态。从而，由于表面张力，该热固性粘合剂攀附具有如上所述的表面粗糙度的该端面，尽管这一端面是垂直竖立的。特别地，根据端面的高度和/或该端面的表面粗糙度确定粘合剂的加热速度，使得该粘合剂的粘度因此降低，而且粘合剂的上沿至少上升到高于在该端面处暴露的共用电极的位置。在本实施例中，形成对该致动器单元21的该端面21a的整个区域进行密封的粘合剂层33。从而，通过本实施例的制造方法，无需在将该通道单元4和该致动器单元21粘合在一起的步骤之前或之后单独在该致动器单元21的该端面21a上形成该粘合剂层33，该粘合剂层33能够在将该通道单元4和该致动器单元21粘合在一起的步骤中形成，从而能够容易地制造该喷墨头2。然后在步骤9(S9)中，使得从加热/加压装置中取出的该层压体自然冷却。从而能够制造头单元13，在该头单元13中粘合剂层33密封该致动器单元21的该端面21a。

这之后，在步骤10(S10)中，将该热固性导电粘合剂涂在该焊盘36上。该FPC和该头单元13在位置上对齐，使得在该FPC内形成的接触器和该导电粘合剂叠置。然后向该头单元13对该FPC加热加压。该FPC和该头单元从而粘合在一起。通过以上步骤完成该喷墨头2。

而且，在上述的制造方法中，因为采用在室温下具有0.33帕·秒的粘度的粘合剂作为用于将通道单元4和致动器单元21粘合在一起的粘合剂，如从以下将要描述的实施例中显而易见的是，产生该致动器单元21的该端面21a的更好的密封情形，从而使得能够更有效地防止对致动器单元21的电绝缘特性、抗湿性和机械强度的损害。应指出的是，在这一实施例中，通过切割该板形体47而形成该致动器单元21的这些端面。虽然采用这一便利从而得到所需的表面粗糙度，依据切割的情形，在该端面内可能产生残余应力，或者在一些情形中，可能产生该端面破裂或压电片的颗粒从该端面掉出的情形。然而，因为该端面由粘合剂很好地密封，所有能够充分补偿机械强度的任何不足。除此之外，因为在该致动器单元21的在该上表面21b上的外沿处施加的拒水处理阻碍该粘合剂层33的扩散，由该粘合剂层33对该致动器单元21的驱动的阻碍降到最小。此外，能够使得该通道单元4和该致动器单元21之间的该粘合剂层33的厚度极小，从而改进喷墨性能。

而且，因为在对该板形体47的表面进行拒水处理后，通过切割该板形体47将该板形体47分成九个致动器单元21，能够防止对该致动器单元21的这些端面21a的意外的拒水处理。

【第二实施例】

接下来，下面将参考图12描述根据本发明第二实施例的喷墨头。根据本实施例的喷墨头与根据第一实施例的喷墨头的不同之处仅在于，在该致动器单元的该端面上形成台阶。因此以下的描述将集中在这两者间的不同之处。而且，与第一实施例中的描述里相同的部件标以相同的附图标号，而且省略了对这些部件的描述。

如图12所示，在根据本实施例的喷墨头中，致动器单元71包括四个具有相同厚度的压电片41’、42、43、44。该压电片41’具有比其它三个压电片42至44稍小的平面尺寸。从而，在该致动器单元71的端面71a内的整个外沿上形成具有向上的台阶面71c的台阶。共用电极34在这一端面71c处暴露。

为了形成在该端面71a内设有这一台阶的致动器单元71，例如，以与上述第一实施例中相同的方式，在将板形体47分开成九个致动器单元后，只将最上层的压电片的外沿切除。可替换地，在通过切开将该板形体47分开成这些致动器单元71之前，可以采用如切块器预先形成深度约为10微米的凹槽。因此产生具有比用于切割的所需切割余量宽的宽度的凹槽。而且，考虑到对该共用电极34进行暴露的方法，如上所述，可以确定该切割深度以在台阶面71c处实现对该共用电极34的暴露。当然，为了确保电绝缘，可以使该凹槽的该侧壁面和该台阶面71c暴露，并且可以使该粘合剂通过表面张力攀附到比这一暴露位置高的高度。

然后在加热和加压步骤中，将以这一方式制造的该致动器单元71粘合至通道单元4。在这一过程中，以与第一实施例的情形相同的方式，在该致动器单元71和该通道单元4之间出现的粘合剂在硬化前从该致动器单元71和该通道单元4的粘合表面挤出，并且流动到该致动器单元71的该端面71a上，从而形成对从该致动器单元71的该端面71a的底端到该台阶面71c的高度的区域进行密封的粘合剂层39。

在根据本实施例的喷墨头中，正如在第一实施例的情形中，使得该致动器单元71的厚度约为60微米，并且使得该端面71a的表面粗糙度约为0.33微米，而使得该上表面71b的表面粗糙度约为0.10微米。从而，通过使力成为在该力下该粘合剂试图攀附至该端面71a的大小，到该台阶面71c的该粘合剂层39密封该端面71a，但在该上表面71b上没有形成粘合剂层39。由例如表面张力产生该力。从而，即使对于本实施例的该喷墨头，也能够得到与在第一实施例的情形中的优点，如防止对该致动器单元71的电绝缘、抗湿性和机械强度的损害的优点，以及防止阻碍该致动器单元71的驱动的优点。特别地，对根据本实施例的喷墨头，通过形成该台阶阻碍粘合剂向该上表面71b上的沉积。

实例

实例1

在仅有该致动器单元21的厚度在九个步骤，即10、15、20、25、40、80、100、110、150微米中变化时，观察该端面21a的密封状态和粘合剂在该致动器单元21的上表面21b上的粘合状态。表1示出了这些结果。采用的该喷墨头2的详细情况如下。

表1

致动器厚度(微米)	端面的密封状态	粘合剂在上表面上的粘合状态	评价
				10	好的密封	在大范围内粘合	差
15	好的密封	部分粘合	中等
				20	好的密封	没有粘合	好
25	好的密封	没有粘合	好
				40	好的密封	没有粘合	好
80	好的密封	没有粘合	好
				100	好的密封	没有粘合	好
110	稍差的密封	没有粘合	中等
				150	差的密封	没有粘合	差

在表1中，“好的密封”指均匀地实现密封，而在整个区域上该端面不暴露。如能够从表1中看到的那样，在该致动器单元21的厚度在10微米到100微米的范围内，该致动器单元21的该端面21a的密封状态是好的；而且为了防止粘合剂粘合到该致动器单元21的上表面21b上，必须使该致动器单元21的厚度为至少20微米。综合考虑这两个结果，能够看到，如果采用的致动器单元21的厚度范围为20微米至100微米，能够实现该端面21a的好的密封状态，而且能够防止粘合剂粘合到该致动器单元21的该上表面21b上。特别地，为了对该端面21a的密封状态和粘合剂在上表面21b上的粘合状态留有余地，该致动器单元21的厚度优选地为40微米至80微米。

实例2

在如第一实施例中所述的喷墨头2中，在使得该致动器单元21的厚度为20微米，并且该端面21a的表面粗糙度在九个步骤，即0.10、0.13、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60和0.80中变化时，观察该致动器单元21的该端面21a的密封状态(该上表面21b的表面粗糙度约为0.10微米)。表2示出了这些结果。同样地，在使得该致动器单元21的厚度为20微米，并且该上表面21b的表面粗糙度在五个步骤，即0.08、0.10、0.12、0.14和0.16中变化时，观察粘合剂在该致动器单元21的上表面21b上的粘合状态(该端面21a的表面粗糙度约为0.33微米)。表3示出了这些结果。应指出的是，此时，构成用于将该致动器单元21和该通道单元4粘合在一起的该粘合剂层33的粘合剂的粘度在室温下为1.0帕·秒，并且施加在通道单元4上的粘合剂的厚度为1微米-4微米。而且，通过对在用于切割该板形体47的钻石轮划片中采用的机磨石颗粒的大小(例如#2000、#1500、1200、#1000)和该工具的旋转速度进行适当调整，改变该端面21a的表面粗糙度。通过在1040至1100摄氏度的范围内对具有0.80微米至1.0微米的平均颗粒大小的原材料粉末的焙烧温度进行改变而调节该晶体颗粒的平均大小，改变该上表面21b的表面粗糙度。

表2

端面的表面粗糙度Ra(微米)	端面的密封状态	机磨石颗粒的大小	评价
				0.10	粘合剂的粘合部分失效	#2000	中等
0.13	好的密封	#2000	好
				0.15	好的密封	#2000	好
0.20	好的密封	#2000	好
				0.30	好的密封	#1500	好
0.40	好的密封	#1500	好
				0.50	好的密封	#1500	好
0.60	出现碎屑，粘合剂流入该碎屑	#1200	差
				0.80	出现碎屑，粘合剂流入该碎屑	#1200	差

表3

上表面表面粗糙度Ra(微米)	粘合剂在上表面上的粘合状态	晶体颗粒的平均大小(微米)	评价
				0.08	没有粘合	2.2	好
0.10	没有粘合	2.4	好
				0.12	没有粘合	2.8	好
0.14	粘合剂从该端面渗透至该上表面	3.1	差
				0.16	粘合剂从该端面渗透并蔓延至该上表面	3.9	差

采用厚度为40微米的该致动器单元21进行如表2和表3所示的相同的测试。结果在表4和表5中示出。此时所采用的粘合剂的粘度在室温下为1.0帕·秒，而且涂在该通道单元4上的粘合剂的厚度为4微米至8微米。

表4

端面的表面粗糙度Ra(微米)	端面的密封状态	机磨石颗粒的大小	评价
				0.10	粘合剂的粘合部分失效	#2000	中等
0.13	粘合剂的粘合部分失效	#2000	中等
				0.15	好的粘合	#2000	好
0.20	好的粘合	#2000	好
				0.30	好的粘合	#1500	好
0.40	好的粘合	#1500	好
				0.50	好的粘合	#1500	好
0.60	好的粘合	#1200	好
				0.80	一些部分内出现碎屑，粘合剂流入该碎屑	#1000	中等

表5

上表面表面粗糙度Ra(微米)	粘合剂在上表面上的粘合状态	晶体颗粒的平均大小(微米)	评价
				0.08	没有上表面粘合	2.1	好
0.10	没有上表面粘合	2.3	好
				0.12	没有上表面粘合	2.9	好
0.14	粘合剂从该端面渗透至该上表面边沿的一部分	3.2	中等
				0.16	粘合剂从该端面渗透并蔓延至该上表面边沿的一部分	3.9	差

采用厚度为80微米的该致动器单元21进行如表2和表3所示的相同的测试。结果在表6和表7中示出。此时所采用的粘合剂的粘度在室温下为5.0帕·秒，而且涂在该通道单元4上的粘合剂的厚度为7微米至12微米。

表6

端面的表面粗糙度Ra(微米)	端面的密封状态	机磨石颗粒的大小	评价
				0.10	粘合剂的粘合失效	#2000	差
0.13	粘合剂的粘合部分失效	#2000	中等
				0.15	好的密封	#2000	好
0.20	好的密封	#2000	好
				0.30	好的密封	#1500	好
0.40	好的密封	#1500	好
				0.50	好的密封	#1500	好
0.60	由于粘合剂的不充分流动性，产生部分未密封部分	#1200	中等
				0.80	出现碎屑，粘合剂流入该碎屑	#1000	差

表7

上表面表面粗糙度Ra(微米)	粘合剂在上表面上的粘合状态	晶体颗粒的平均大小(微米)	评价
				0.08	没有粘合	2.2	差
0.10	没有粘合	2.4	差
				0.12	没有粘合	2.8	差
0.14	粘合剂从该端面渗透至该上表面边沿的一部分	3.1	中等
				0.16	粘合剂从该端面渗透至该上表面边沿的一部分	3.9	中等

如从表2、表4和表6中能够看到的那样，为了得到好的该端面的密封状态，该端面21a的表面粗糙度应在0.15微米至0.5微米的范围内，更优选地为0.20微米至0.4微米，而与该致动器单元21的厚度无关。而且，如从表3、表5和表7能够看到的那样，为了确保没有粘合剂粘合至该致动器单元21的该上表面21b，该上表面21b的表面粗糙度应在0.08微米至0.12微米的范围内，更优选地为0.08微米至0.10微米。

实例3

在用于将该致动器单元21和该通道单元4粘合在一起的粘合剂的粘度在室温下的七个步骤，即0.3、0.5、1.0、3.0、5.0、8.0和9.0帕·秒中变化时，同时对第一次提及的步骤的每一步骤，在九个步骤中即10、15、20、25、40、80、100、110、150微米改变该致动器单元21的厚度时，就第一实施例所描述的喷墨头2，观察该端面21a的密封的状态和粘合剂在该致动器单元21的上表面21b上的粘合状态。表8示出这些结果。该致动器单元21的厚度和粘合剂的粘度之外的条件与实例1的情形中的相同。

表8

表8的注解

“A”：好的端面密封，而且没有粘合至该上表面

“B”：部分较差的端面密封，或部分粘合至该表面

“C”：差的端面密封，或严重的粘合至该表面

如参考实例1所描述的那样，为了实现该端面21a的好的密封状态并防止粘合剂粘合至该上表面21b，必须确保该致动器单元21的厚度在20微米至100微米的范围内。而且能够从表8中看到，如果该致动器单元21的厚度在20微米至100微米的范围内，必须采用在室温下粘度在0.5帕·秒至8.0帕·秒范围内的粘合剂。其原因在于，如果该致动器单元21的厚度在20微米至100微米的范围内，通过在0.5帕·秒至8.0帕·秒的范围内对粘合剂的粘度进行适当的调整，能够实现该端面21a的好的密封状态并防止粘合剂粘合至该上表面21b。特别地，从在较宽的范围内处理该致动器单元21的厚度的波动的观点出发，所期望的是粘度应为3.0帕·秒至5.0帕·秒。从而，从确保防止对该致动器单元21的电绝缘、抗湿性或机械强度的损害和防止由该粘合剂层33对该致动器单元21的驱动形成阻碍的观点出发，对粘合剂的粘度采用合适的值是重要的。

虽然以上已经描述了本发明的优选实施例，但本发明不限于以上的实施例，而且能够在权利要求陈述的限定内以各种方式改变本发明。例如在第一实施例中，由粘合剂层33密封该致动器单元21的该端面21a的整个区域，但是也可以只密封该致动器单元21的该端面21a的局部。而且在这一情形中，如第二实施例中的那样，期望的是通过粘合剂层33对该端面21a进行密封到至少这样的高度使得共用电极34被覆盖。应指出的是，如果该共用电极34不在该致动器单元21的该端面21a处暴露，那么这不适用。

而且，在第一实施例中，该致动器单元21的该上表面21b的外沿的附近构成整个外沿上的拒水区域37，但形成这一拒水区域37不是必须绝对必要的。而且即使在形成拒水区域37的情形中，在该上表面21b的外沿的整个附近内形成该拒水区域37也不是必须的。例如，可以在该致动器单元21的该上表面21b内的、更紧密地布置单独电极35的外沿区域内形成拒水区域37。在这一实施例中，只有与该致动器单元21的两个倾斜侧对应的外沿区域可以构成拒水区域37，而且通过这一方式，即使粘合剂攀附至该上表面21b，也不存在对该外沿区域附近的该作用区的位移进行阻碍的可能性。

此外，在制造根据第一实施例的喷墨头中，可以在将该通道单元4和该致动器单元21粘合在一起的步骤后，进行在该致动器单元21的该端面21a上形成该粘合剂层33的步骤作为单独的步骤，而不是在将该通道单元4粘合至该致动器单元21上的步骤的同时形成该粘合剂层33。

而且，在第一实施例中，虽然在通过切割将这九个致动器单元21分离之前，其内多个致动器单元21结合成一体的该板形体47设有拒水区域37，但也可以在通过切割该板形体47将这九个致动器单元21分离之后，形成该拒水区域37。而且，用于对该致动器单元21的该端面21a进行密封的构件的材料不限于粘合剂，并且可以由任何理想的树脂制成的树脂薄膜密封该端面21a。

虽然，在以上描述的实施例中，在该致动器单元21的该上表面21a上形成单独电极35，也可以在与该致动器单元21的该上表面21a不同的位置内如在压电片42与压电片43之间形成该单独电极35。

在本实施例中，采用导电粘合剂用于连接该致动器单元21和该FPC50，但可以通过结合剂如焊料结合这两个部件。而且虽然这一实施例的喷墨头是线型的，本发明也可以用于串行型的喷墨头。

Claims (12)

1.一种喷墨头，包括：

通道单元，该通道单元具有多个喷嘴和多个分别与这些喷嘴连通的压力室；以及

致动器单元，该致动器单元粘合至所述通道单元上，并具有压电片、多个布置成在位置上与这些压力室分别对应的单独电极、以及与所述多个单独电极一起将所述压电片夹在中间的共用电极，其中

该致动器单元具有20微米至100微米的厚度，而且所述致动器单元的包括与所述通道单元相交处的端面的表面粗糙度为0.15微米至0.5微米，而且

所述端面的至少一部分由树脂薄膜密封。

2.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，在致动器单元内，与粘合在所述通道单元上的表面相反的表面的表面粗糙度为0.08微米至0.12微米。

3.根据权利要求1所述的喷墨头，其中，由树脂薄膜密封所述端面的整个区域。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的喷墨头，其中，在与粘合在所述通道单元上的表面相反的表面上，将拒水处理施加至从与所述端面相交处连续的区域。

5.根据权利要求4所述的喷墨头，其中，在所述致动器单元的所述表面上的整个外沿上形成施加拒水处理的区域。

6.根据权利要求4所述的喷墨头，其中，在进行了拒水处理的区域上形成氟基剂、硅树脂基剂或硅烷偶联剂的薄膜。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的喷墨头，其中所述共用电极延伸至所述压电片的外沿以在所述端面处暴露；而且

所述树脂薄膜密封所述端面至少到使得将在所述端面处暴露的所述共用电极覆盖的高度。

8.根据权利要求7所述的喷墨头，其中由所述树脂薄膜密封所述端面的整个区域。

9.一种制造喷墨头的方法，包括以下步骤：

制造具有多个喷嘴以及分别与这些喷嘴连通的多个压力室的通道单元；

制造厚度为20微米至100微米的致动器单元，该致动器单元的端面的表面粗糙度为0.15微米至0.5微米，该致动器单元包括压电片、多个布置成在位置上与所述压力室分别对应的单独电极、以及与所述多个单独电极一起将所述压电片夹在中间的共用电极；

将粘合剂施加在所述通道单元和所述致动器单元中的至少一个上；以及

形成树脂薄膜，所述树脂薄膜包括通过采用粘合剂将所述通道单元和所述致动器单元粘合在一起而从所述通道单元和所述致动器单元之间挤出至外部的粘合剂，而且所述树脂薄膜密封该端面的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的制造喷墨头的方法，其中粘合剂的粘度为0.5帕·秒至8.0帕·秒。

11.根据权利要求9或10所述的制造喷墨头的方法，其中制造所述致动器单元包括以下步骤：

制造具有多个致动器单元的板形体，这些致动器单元结合成一体从而形成单独一个板；

在条形区域内进行拒水处理，该条形区域在所述板形体的表面上的每一致动器单元的至少整个外沿上是连续的；以及

通过沿所述条形区域将所述板形体切开而将所述板形体分开成多个致动器单元。

12.根据权利要求9所述的制造喷墨头的方法，其中粘合剂是环氧基热固性粘合剂。

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