JP5434932B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドにおいて、ピエゾ方式により吐出口からインクを吐出させる技術が知られている。例えば特許文献１では、圧電層（圧電膜）の表面に形成された個別電極（上部電極）に電圧を印加すると、活性部（圧電層における個別電極と他の電極とで挟まれた部分）が変位する。これにより、個別電極に対向する圧力室の容積が変化し、吐出口（ノズルの開口）からインクが吐出される。個別電極は、主部（本体）と、主部から延出した延出部（延設部）とを含む。延出部の延出方向先端の表面には、給電部材（例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））の端子と接合されるランド（接点）が形成されている。

特開平１１−３４３２３号公報

ところで、個別電極は、所望の位置からずれて形成されることがある。例えば特許文献１において、個別電極が延出部の延出方向（図１（ｂ）の上方向）にずれた場合、活性部の体積が減少する。一方、個別電極が延出部の延出方向とは逆の方向（図１（ｂ）の下方向）にずれた場合、延出部の存在により、上記の延出方向にずれた場合に比べ、活性部の体積減少が抑制される。活性部の体積が減少すると、インク滴の吐出速度やサイズが減少する等の問題が生じ得る。

なお、圧電層上の複数の個別電極は、作業性の点から、同時に形成されるのが一般的である。
ここで、圧電層上の全ての個別電極において、延出部の延出方向が同じであれば、個別電極がいずれの方向にずれたとしても、活性部の体積減少率（個別電極の位置ずれがない場合の活性部の体積に対する、位置ずれによって減少した活性部の体積の割合）が同じになる。したがってこの場合、当該全ての個別電極において、位置ずれによるインク吐出性能（インク滴の吐出速度、吐出方向、サイズ等）への影響度が同じになり、給電部材の電圧を調整する等の適宜の措置を取ることで、記録品質の悪化を抑制することができる。
しかしながら、圧電層上の複数の個別電極において、延出部の延出方向が互いに逆の個別電極が存在する構成では、ある個別電極が延出部の延出方向又はこれとは逆の方向にずれた場合、当該個別電極と、当該個別電極とは延出部の延出方向が互いに逆の個別電極との間において、活性部の体積減少率が異なってしまう。したがってこの場合、圧電層上の複数の個別電極において、位置ずれによるインク吐出性能への影響度が異なり、上記のような措置を取ったとしても、記録品質の悪化を抑制することができない。

本発明の目的は、圧電層上の複数の個別電極において延出部の延出方向が互いに逆のものが存在する構成で、個別電極が延出部の延出方向又はこれとは逆の方向にずれた場合でも、記録品質の悪化を抑制することができる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の観点によると、圧力室から液体が吐出される吐出口に至る複数の液体流路が形成された流路ユニットと、圧電層、及び、前記圧電層の表面に形成された複数の個別電極を含み、前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記個別電極に対応した前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットと、を備え、前記個別電極はそれぞれ、前記駆動電圧が印加されるランドと、前記表面に直交する方向に関して前記圧力室に対向して配置された主部と、前記主部から前記表面に沿って延出され且つ前記ランドと接続された延出部と、前記主部から前記表面に沿って前記延出部の延出方向とは逆の方向に延出されたダミー延出部と、を有し、前記表面に直交する方向から見て、前記主部は、前記圧力室よりも小さなサイズ及び前記圧力室と相似の形状を有し、前記延出部及び前記ダミー延出部は、いずれも、前記延出方向に直交する方向の長さが、前記主部の当該方向の長さよりも短く、前記延出部は、前記主部の前記延出方向に関する一方の端部から前記圧力室に対向しない位置まで延出されていると共に、前記ダミー延出部は、前記主部の他方の端部から前記圧力室内で前記延出方向に沿って延出されており、前記複数の個別電極は、前記延出方向に関して、一方向に延出された前記延出部と他方向に延出された前記延出部とを有して構成されていることを特徴とする、液体吐出ヘッドが提供される。また、その液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。

本発明によると、圧電層上の複数の個別電極において延出部の延出方向が互いに逆のものが存在するという構成を有しつつも、ダミー延出部を設けたことで、個別電極が延出部の延出方向又はこれとは逆の方向にずれた場合でも、延出部の延出方向が互いに逆である個別電極間で、活性部の体積減少率（ひいては、対応する吐出口からの液体吐出性能）に大きな差が生じない。したがって、記録品質の悪化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドが適用されるインクジェット式プリンタの内部構造を示す概略側面図である。 インクジェットヘッドの流路ユニット及びアクチュエータユニットを示す平面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域ＩＩＩを示す拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図である。 インクジェットヘッドの縦断面図である。 （ａ）は、アクチュエータユニットの部分断面図である。（ｂ）は、アクチュエータユニットの部分平面図である。 複数の個別電極及びダミーランドの配置を示す、１のアクチュエータユニットの部分平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、個別電極の変形例の平面図である。（ｄ）は、（ｃ）からランドを取り除いた状態の平面図である。 変形例に係るインクジェットヘッドの製造工程を示すフローチャートである。 アクチュエータユニットを流路ユニット上に位置決めする工程を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド１０が適用されるインクジェット式プリンタ１の全体構成について説明する。

プリンタ１は、直方体形状の筐体１ａを有する。筐体１ａの天板上部には、排紙部３１が設けられている。筐体１ａの内部空間は、上から順に空間Ａ，Ｂ，Ｃに区分できる。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙搬送経路が形成された空間である。空間Ａでは、用紙Ｐの搬送と用紙Ｐへの画像の記録が行われる。空間Ｂでは、給紙に係る動作が行われる。空間Ｃには、インク供給源としてのインクカートリッジ４０が収容されている。

空間Ａには、４つのインクジェットヘッド１０、用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２１、用紙Ｐをガイドするガイドユニット（後述）等が配置されている。空間Ａの上部には、これらの機構を含めたプリンタ１各部の動作を制御してプリンタ１全体の動作を司るコントローラ１ｐが配置されている。

コントローラ１ｐは、外部から供給された画像データに基づいて、用紙Ｐに画像が記録されるよう、記録に係わる準備動作、用紙Ｐの供給・搬送・排出動作、用紙Ｐの搬送に同期したインク吐出動作、吐出性能の回復維持動作（メンテナンス動作）等を制御する。

コントローラ１ｐは、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory：不揮発性ＲＡＭを含む）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）、Ｉ／Ｆ（Interface）、Ｉ／Ｏ（Input/Output Port）等を有する。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータ（例えば画像データ）が一時的に記憶される。ＡＳＩＣでは、画像データの書き換え、並び替え等（信号処理や画像処理）が行われる。Ｉ／Ｆは、上位装置とのデータ送受信を行う。Ｉ／Ｏは、各種センサの検出信号の入力／出力を行う。

各ヘッド１０は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有するラインヘッドである。４つのヘッド１０は、副走査方向に所定ピッチで並び、ヘッドフレーム３を介して筐体１ａに支持されている。ヘッド１０は、流路ユニット１２、８つのアクチュエータユニット１７（図２参照）、及びリザーバユニット１１を含む。画像記録に際して、４つのヘッド１０の下面（吐出面１０ａ）からはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが吐出される。ヘッド１０のより具体的な構成については後に詳述する。

搬送ユニット２１は、図１に示すように、ベルトローラ６，７及び両ローラ６，７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ４及び剥離プレート５、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９等を有する。

ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータ（図示せず）の駆動により回転し、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ７の回転に伴い、搬送ベルト８が図１中の太矢印方向に走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。ニップローラ４は、ベルトローラ６に対向配置され、上流側ガイド部（後述）から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。剥離プレート５は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して下流側ガイド部（後述）へと導く。プラテン９は、４つのヘッド１０に対向配置され、搬送ベルト８の上側ループを内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド１０の吐出面１０ａとの間に、画像記録に適した所定の間隙が形成される。

ガイドユニットは、搬送ユニット２１を挟んで配置された、上流側ガイド部及び下流側ガイド部を含む。上流側ガイド部は、２つのガイド２７ａ，２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有する。当該ガイド部は、給紙ユニット１ｂ（後述）と搬送ユニット２１とを繋ぐ。下流側ガイド部は、２つのガイド２９ａ，２９ｂ及び二対の送りローラ２８を有する。当該ガイド部は、搬送ユニット２１と排紙部３１とを繋ぐ。

空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有し、給紙トレイ２３が筐体１ａに対して着脱可能である。給紙トレイ２３は、上方に開口する箱であり、複数種類のサイズの用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最も上方にある用紙Ｐを送り出し、上流側ガイド部に供給する。

上述したように、空間Ａ及びＢに、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２１を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。記録指令に基づいて、コントローラ１ｐは、給紙ローラ２５用の給紙モータ（図示せず）、各ガイド部の送りローラ用の送りモータ（図示せず）、搬送モータ等を駆動する。給紙トレイ２３から送り出された用紙Ｐは、送りローラ２６によって、搬送ユニット２１に供給される。用紙Ｐが各ヘッド１０の真下を副走査方向に通過する際、順に吐出面１０ａからインクが吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が記録される。インクの吐出動作は、用紙センサ３２からの検出信号に基づいて行われる。用紙Ｐは、その後剥離プレート５により剥離され、２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。さらに用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排出される。

ここで、副走査方向とは、搬送ユニット２１による用紙Ｐの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。

空間Ｃには、インクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクユニット１ｃは、カートリッジトレイ３５、及び、トレイ３５内に並んで収納された４つのカートリッジ４０を有する。各カートリッジ４０は、インクチューブ（図示せず）を介して、対応するヘッド１０にインクを供給する。

次に、図２〜図５を参照し、ヘッド１０の構成についてより詳細に説明する。なお、図３では、アクチュエータユニット１７の下側にあって点線で示すべき圧力室１６及びアパーチャ１５を実線で示している。

図５に示すように、ヘッド１０は、流路ユニット１２、アクチュエータユニット１７、リザーバユニット１１、及び基板６４が積層した積層体である。このうち、アクチュエータユニット１７、リザーバユニット１１、及び基板６４が、流路ユニット１２の上面１２ｘとカバー６５とにより形成される空間に、収容されている。当該空間内において、ＦＰＣ（平型柔軟基板）５０は、アクチュエータユニット１７と基板６４とを電気的に接続している。ＦＰＣ５０には、ドライバＩＣ５７が実装されている。

カバー６５は、図５に示すように、トップカバー６５ａ及びアルミ製のサイドカバー６５ｂを含む。カバー６５は、下方に開口する箱であり、流路ユニット１２の上面１２ｘに固定されている。ドライバＩＣ５７は、サイドカバー６５ｂの内面に当接し、カバー６５ｂと熱的に結合している。なお、当該熱的結合を確実にするため、ドライバＩＣ５７は、リザーバユニット１１の側面に固定された弾性部材（例えばスポンジ）５８によってサイドカバー６５ｂ側に付勢されている。

リザーバユニット１１は、４枚の金属プレート１１ａ〜１１ｄを互いに接着した積層体である。リザーバユニット１１の内部には、インク溜りのリザーバ７２を含むインク流路が形成されている。当該インク流路の一端はチューブ等を介してカートリッジ４０に接続し、他端は流路ユニット１２に接続している。プレート１１ｄの下面には、図５に示すように、凹凸が形成されており、凹部によってプレート１１ｄと上面１２ｘとの間に空間が形成されている。アクチュエータユニット１７は、ＦＰＣ５０の上方に若干の間隙を残して、当該空間内で上面１２ｘに固定されている。プレート１１ｄには、インク流出流路７３が形成されている。当該流路７３は、プレート１１ｄの下面の凸部の先端面（即ち、上面１２ｘとの接合面）に開口している。

流路ユニット１２は、略同一サイズの矩形状の９枚の金属プレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ（図４参照）を互いに接着した積層体である。図２に示すように、流路ユニット１２の上面１２ｘには、インク流出流路７３の開口７３ａに接続する開口１２ｙが形成されている。流路ユニット１２の内部には、開口１２ｙから吐出口１４ａに繋がるインク流路が形成されている。当該インク流路は、図２、図３、及び図４に示すように、開口１２ｙを一端に有するマニホールド流路１３、マニホールド流路１３から分岐した副マニホールド流路１３ａ、及び、副マニホールド流路１３ａの出口から圧力室１６を介して吐出口１４ａに至る個別流路１４を含む。

個別流路１４は、吐出口１４ａ毎に形成されており、図４に示すように、流路抵抗調整用の絞りとして機能するアパーチャ１５、及び、上面１２ｘに開口した圧力室１６を含む。圧力室１６は、図３に示すように、それぞれ略菱形形状であり、上面１２ｘでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計８つの圧力室群を構成している。吐出口１４ａも、圧力室１６と同様、吐出面１０ａでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計８つの吐出口群を構成している。

アクチュエータユニット１７は、図２に示すように、それぞれ台形の平面形状を有し、上面１２ｘにおいて２列の千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット１７は、図３に示すように、圧力室群（吐出口群）の占める台形領域上に配置されている。

ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット１７毎に設けられており、対応するアクチュエータユニット１７の各電極に対応する配線及び端子を有する。配線はそれぞれドライバＩＣ５７の出力端子と接続されている。ＦＰＣ５０は、コントローラ１ｐ（図１参照）による制御の下、基板６４で調整されたデータをドライバＩＣ５７に伝達し、ドライバＩＣ５７で生成された各駆動信号をアクチュエータユニット１７の各電極に伝達する。駆動信号は、各電極に対し、選択的に印加される。

次に、図６及び図７を参照し、アクチュエータユニット１７の構成について説明する。

アクチュエータユニット１７は、図６（ａ）に示すように、３つの圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの積層体を有する。圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは共に、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックスからなるシート状部材である。圧電層１７ａは、積層体の積層方向と同じ方向に分極されている。

圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、圧電層１７ａの表面１７ａ１（圧電層１７ｂと反対側の面）に直交する方向から見て（即ち、平面視で）、同一のサイズ及び形状（１のアクチュエータユニット１７を画定する台形形状）を有する。即ち、１のアクチュエータユニット１７は１の圧力室群に含まれる多数の圧力室１６に対向しつつこれらに跨って配置され、圧電層１７ｃが１の圧力室群に含まれる全ての圧力室１６を封止している。本実施形態において、圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは略同じ厚み（１５μｍ）を有する。

表面１７ａ１には、圧力室１６にそれぞれ対向する位置に、多数の個別電極１８が形成されている。圧電層１７ａとその下側の圧電層１７ｂとの間、及び、圧電層１７ｂとその下側の圧電層１７ｃとの間には、それぞれ共通電極１９及び金属層２０が形成されている。圧電層１７ｃの下面には電極が形成されていない。共通電極１９は圧電層１７ｂの上面全体に亘って形成され、金属層２０も圧電層１７ｃの上面全体に亘って形成されている。これら電極１８（後述のランド１８ｃは除く），１９及び金属層２０は共に、Ａｕ（金）からなり、略１μｍの厚みを有する。なお、金属層２０は、平面視で台形のアクチュエータユニット１７の角部においてスルーホールを介して共通電極１９と接続されている。金属層２０は、共通電共１９と共に、１のアクチュエータユニット１７に対応する全ての圧力室１６に共通の定電位電極として働く。

個別電極１８は、圧力室１６と同様、複数の行及び複数の列を形成するようマトリクス状に配置されている。各個別電極１８は、図６（ｂ）に示すように、主部１８ａ、延出部１８ｂ１、ダミー延出部１８ｂ２、及びランド１８ｃの４つの部分から構成されている。主部１８ａは、全体が圧力室１６に対向し、略菱形形状である。延出部１８ｂ１は、主部１８ａの一方の鋭角部からＸ方向に延出され、平面視で先端が圧力室１６と対向しない。ランド１８ｃは、圧力室１６と対向しないように、延出部１８ｂ１の先端に形成されている。ダミー延出部１８ｂ２は、主部１８ａの他方の鋭角部からＹ方向に延出され、延出部１８ｂ１と同様に平面視で先端が圧力室１６と対向しない。なお、Ｘ方向とＹ方向とは、平行であり、向きは逆である。

主部１８ａは、圧力室１６に対して、一回り小さく相似であり、平面視で圧力室１６に内包される。主部１８ａは、図６(ｂ)に示すように、Ｘ方向に細長い。主部１８ａ及び圧力室１６の重心同士が一致するようにアクチュエータユニット１７と流路ユニット１２とを配置したとき、主部１８ａの周縁と圧力室１６を画定する壁との間隔Ｄ（＝略６４μｍ）は、延出部１８ｂ１及びダミー延出部１８ｂ２が延出した部分を除き、主部１８ａの周縁に亘って一定である。

延出部１８ｂ１及びダミー延出部１８ｂ２は、共に略矩形状である。延出部１８ｂ１の幅（Ｘ方向に直交する方向の長さ）Ｗｂ１（＝略１００μｍ）は、ダミー延出部１８ｂ２の幅Ｗｂ２と等しく、且つ、主部１８ａの幅Ｗａよりも短い。ダミー延出部１８ｂ２の延出長さ（Ｙ方向の長さＬｂ２）は、略８０μｍである。

ランド１８ｃは、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）等の導電性材料からなり、本実施形態ではＡｇ−Ｐｄからなる。ランド１８ｃは、直径略１３０μｍの円柱状であり、その先端面は表面１７ａ１から略１０μｍ高い位置にある。ランド１８ｃは、上面に形成されたバンプ（図示せず）を介して、ＦＰＣ５０の端子と接続される。

圧電層１７ａは、電極１８，１９に挟まれた部分に、それぞれ活性部を有する。活性部は、外部から電界が印加されると、ｄ３１、ｄ３３、ｄ１５から選らばれる少なくとも１つの振動モード（本実施形態ではｄ３１）で変位する。圧電層１７ｂ，１７ｃにおける活性部に対向する部分は非活性部である。非活性部は、外部から電界が印加されても、活性部のように自発的に変位しない。即ち、アクチュエータユニット１７は、圧力室１６毎に１の活性部と２の非活性部とが積層した、ユニモルフタイプの圧電型アクチュエータを含む。各圧電型アクチュエータは独立して変形可能である。アクチュエータユニット１７は、ＦＰＣ５０からランド１８ｃに駆動電圧が印加されることで、圧電型アクチュエータが選択的に変形し、対応する圧力室１６の容積を変化させ、圧力室１６内のインクにエネルギーを付与する。エネルギーが大きいとき、吐出口１４ａからインク滴が吐出される。

表面１７ａ１には、図７に示すように、延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が互いに逆である個別電極１８が、主走査方向に関して、交互に配置されている。例えば、図７に「Ｉ」で示す個別電極１８と「ＩＩ」で示す個別電極１８とに着目する。「Ｉ」で示す個別電極１８では、延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が図７の上方向であり、「ＩＩ」で示す個別電極１８では、延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が図７の下方向である。

表面１７ａ１には、個別電極１８のランド１８ｃの他に、ダミーランド１８ｄ及び共通電極用ランド１８ｅが形成されている。ダミーランド１８ｄ及び共通電極用ランド１８ｅは、ランド１８ｃと同じ材料からなり、形状及びサイズもランド１８ｃと同じである。いずれも先端面に、バンプ(図示せず)が形成されている。このうち、ダミーランド１８ｄは、主部１８ａの重心に関して、対応するランド１８ｃと対称の位置に配置され、圧力室１６と対向しない。つまり、ダミーランド１８ｄは、ちょうどダミー延出部１８ｂ２の延出方向(Ｙ方向)下流に位置する。ダミーランド１８ｄは、対応する個別電極１８と電気的に絶縁しており、ダミー延出部１８ｂ２の先端と離隔している。一方、共通電極用ランド１８ｅは、台形の表面１７ａ１の上底及び下底近傍に配置されている。共通電極用ランド１８ｅは、バンプを介してＦＰＣ５０と接続され、常に接地電位にある。なお、共通電極用ランド１８ｅと共通電極１９との接続は、圧電層１７を貫通するスルーホールを介して行われる。

１の主部１８ａに着目すると、３つのランド１８ｃと３つのダミーランド１８ｄとが当該主部１８ａを取り囲んでいる。換言すると、３つのランド１８ｃと３つのダミーランド１８ｄとがそれぞれ頂点をなす六角形の領域の中央に、１の主部１８ａが圧力室１６に対向して配置されている。各ランド１８ｃ、１８ｄは、圧力室１６と対向せず、表面１７ａからの高さが等しい。
このような構成により、アクチュエータユニット１７を流路ユニット１２に固定するとき、及び、ＦＰＣ５０をアクチュエータユニット１７に固定するときのそれぞれにおいて、印加される押圧力が各ランド１８ｃ、１８ｄに均等に分担されることになり、アクチュエータユニット１７全体に亘って均一な固定を行うことができる。

以上に述べたように、本実施形態のヘッド１０によると、圧電層１７ａ上の複数の個別電極１８において延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が互いに逆のものが存在するという構成（図７参照）を有する。当該構成において、図６（ｂ）に示すように、ダミー延出部１８ｂ２を設けたことで、個別電極１８がＸ方向又はこれとは逆の方向（Ｙ方向）にずれた場合でも、延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が互いに逆である個別電極１８間で、活性部の体積減少率（ひいては、対応する吐出口１４ａからのインク吐出性能）に大きな差が生じない。したがって、記録品質の悪化を抑制することができる。

延出部１８ｂ１の幅Ｗｂ１を主部１８ａの幅Ｗａよりも短く抑えたことで、構造的クロストーク（当該個別電極１８が形成する活性部の変位が隣接する活性部に影響を及ぼす現象）を抑制することができる。

ダミー延出部１８ｂ２の幅Ｗｂ２を主部１８ａの幅Ｗａよりも短く抑えたことによっても、構造的クロストークの抑制効果を得ることができる。

延出部１８ｂ１及びダミー延出部１８ｂ２の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が等しいことにより、個別電極１８がＸ方向にずれた場合とＹ方向にずれた場合とにおける活性部の体積減少率の差を小さくすることができる。

主部１８ａが圧力室１６と相似の形状を有することにより、圧力室１６の容積を効率よく変化させることができる。また、主部１８ａが圧力室１６よりも小さなサイズを有することにより、構造的クロストークの抑制効果を得ることができる

主部１８ａ及び圧力室１６が平面視でＸ方向に細長い形状を有する。この構成により、個別電極１８がＸ方向又はＹ方向にずれた場合でも、活性部の体積減少率の変動を小さく抑えることができる。さらに、上記構成により、圧力室１６及び個別電極１８の高密度配置を実現することができる。また、圧力室１６内において圧力室１６の長手方向に沿って伝播する圧力波を利用して、圧力室１６の容積を効率よく変化させることができる。

延出部１８ｂ１及びダミー延出部１８ｂ２が、互いに対向する主部１８ａの長手方向端部（本実施形態では、菱形形状である主部１８ａの２つの鋭角部）からそれぞれ延出している。これにより、個別電極１８をより一層高密度に配置することができる。

ランド１８ｃを平面視で圧力室１６に対向しない位置に配置したことで、ランド１８ｃとＦＰＣ５０の端子とを接合する際にランド１８ｃに付加される力が、圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの積層体における圧力室１６に対向しない部分に伝達される。これにより、積層体における圧力室１６に対向する部分が破損するのを抑制することができる。

表面１７ａ１にダミーランド１８ｄが形成されている（図７参照）。これにより、ランド１８ｃとＦＰＣ５０の端子とを接合する際に、ランド１８ｃのみならずダミーランド１８ｄにも力が付加される。したがって、力が分散されるため、積層体の破損をより確実に抑制することができる。

ダミーランド１８ｄがダミー延出部１８ｂ２から離隔している。これにより、ダミーランド１８ｄがダミー延出部１８ｂ２と接続する場合に比べ、構造的クロストークが抑制される。

しかも、ダミーランド１８ｄは、１の主部１８ａの重心に対して、ランド１８ｃと点対称に配置されている。これにより、均等に力が分散され、積層体の破損をより一層確実に抑制することができる。

ダミー延出部１８ｂ２が、平面視で圧力室１６に対向しない位置まで延出されている（図６（ｂ）参照）。これにより、個別電極１８がＸ方向にずれた場合における活性部の体積の減少を抑制することができる。

表面１７ａ１において、延出部１８ｂ１の延出方向（Ｘ方向）が互いに逆の個別電極１８が、主走査方向に関して、交互に配置されている（図７参照）。このようにランド１８ｃをバランスよく配置したことで、ＦＰＣ５０上の端子もバランスよく配置することができる。ひいては、ランド１８ｃとＦＰＣ５０の端子とを接合する際にランド１８ｃに付加される力による積層体の破損をより確実に抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

アクチュエータユニットに含まれる圧電層の数は任意である。

ランド及びダミーランドの形状、サイズ、位置等は任意であり、例えば、平面形状は、円形の他、楕円形、三角形等の多角形であってよい。ランド及びダミーランドは、圧電層の表面に直交する方向に関して圧力室に対向する位置に配置されてもよい。
圧電層の表面に、ダミーランドや共通電極用ランドが形成されていなくてもよい。

主部及び共通電極の形状、サイズ、数、配置等も任意である。例えば、主部は、圧力室より大きなサイズを有してよく、圧力室と相似でない形状を有してよい。１のアクチュエータユニットに１の共通電極を設けてもよい。

主部及び圧力室の平面形状は、延出部の延出方向に細長い形状に限定されない。当該平面形状は、菱形形状に限定されず、楕円形、長方形、円形、正方形等であってもよい。
主部及び圧力室は、平面視で、マトリクス状に配置されず、一方向（例えば主走査方向）に配置されてもよい。

延出部及びダミー延出部の少なくとも一方は、圧電層の表面に直交する方向に関して圧力室に対向しない位置まで延出しなくてもよい。例えばダミー延出部の全体が平面視で圧力室に対向する場合、主部の外縁と圧力室の側壁との距離は、各延出部以外では一定で、ダミー延出部で延出部の延出方向と反対方向に狭くなる。この場合でも、構造的クロストークが低減される。
延出部及びダミー延出部の幅及び長さ（サイズ）は任意である。例えば、延出部及びダミー延出部の幅は、互いに異なってよい。また、ダミー延出部がダミーランドと接続してもよい。

延出部及びダミー延出部が延出される主部の部分は、特に限定されない。例えば、図６（ｂ）において、主部１８ａの幅方向端部（２つの鈍角部）や、菱形の対向する２つの辺から、それぞれ延出部及びダミー延出部が延出されてよい。いずれにおいても、個別電極が延出部の延出方向又はこれとは逆の方向にずれた場合における記録品質の悪化を抑制することができる。

圧電層の表面に、延出部の延出方向が互いに逆である個別電極が存在する限りは、これら個別電極が表面に沿った一方向に関して交互に配置されなくてもよい。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等の液体吐出装置に適用可能である。また、液体吐出装置に適用される液体吐出ヘッドの数は４に限定されず、１以上であればよい。液体吐出ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式でもよい。さらに、本発明に係る液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出してもよい。

以下、上述の実施形態における個別電極１８及びその周辺構成に係るその他の変形例について説明する。以下においては、主に、個別電極１８と異なる部分について説明し、個別電極１８と同様の部分については同じ符号を使用する。

第１の変形例に係る個別電極１８１は、図８（ａ）に示すように、主部１８ａ、延出部１８ｂ１、ダミー延出部１８１ｂ２、及びランド１８ｃから構成されている。個別電極１８１と個別電極１８との違いは、ダミー延出部１８１ｂ２の形状にある。個別電極１８では、平面視で、ダミー延出部１８ｂ２が主部１８ａの鋭角部から圧力室１６の外側まで延びている（図６（ｂ）参照）。つまり、ダミー延出部１８ｂ２の先端部分は、圧力室１６の外側に配置されている。これに対して個別電極１８１では、ダミー延出部１８１ｂ２の先端が、圧力室１６内に留まる。つまり、先端部分が主部１８ａの鋭角部と圧力室１６の側壁との間に配置されている。なお、延出部１８１ｂ１及びダミー延出部１８１ｂ２は、Ｘ方向と直交する方向に関して、ほぼ同じ幅を有している。

個別電極１８１によると、ダミー延出部１８１ｂ２が圧力室１６内に配置されているため、以下の利点がある。上述の実施形態において説明したように、個別電極１８のダミー延出部１８ｂ２は、個別電極１８がＸ方向にずれた場合を考慮して、平面視で圧力室１６に対向しない位置まで延出されている。長いダミー延出部は、あまりインク吐出に寄与しない部分（例えば、圧力室１６外の電極部分）を含むことになるが、Ｘ方向に関して広い範囲での位置ずれに有効である。しかし、ほとんどの場合、位置ずれが間隔Ｄ（主部１８ａの外縁と圧力室１６の内壁面との間隔）以内に留まることを考えると、本変形例のダミー延出部１８１ｂ２は、ほとんどが位置ずれ時の変化量均一化に有効に機能する部分で構成されていると言え、個別電極１８３は、個別電極１８と比べて無駄な部分が小さい。

第２の変形例に係る個別電極１８２は、図８（ｂ）に示すように、主部１８ａ’、延出部１８２ｂ１、ダミー延出部１８２ｂ２、及びランド１８ｃから構成されている。圧力室１６’は、圧力室１６と比べて短手方向に関して若干幅広い他は、圧力室１６とほぼ同様の平面形状を有している。主部１８ａ’は、圧力室１６’と相似な形状を有しており、平面視で圧力室１６’と重心が一致するように配置されている。延出部１８２ｂ１は、主部１８ａ’の鋭角部からＸ方向に沿って、Ｘ方向に直交する方向に関する幅をなだらかに狭めつつ延出している。延出部１８２ｂ１において主部１８ａ’との接続部分（図８（ｂ）の二点鎖線Ｌｃ１で囲まれた部分）は、Ｘ方向に直交する方向に関してランド１８ｃの直径よりも幅が大きい。延出部１８２ｂ１の外縁は、この接続部分において、主部１８ａ’の外縁と滑らかに接続している。

ダミー延出部１８２ｂ２は、主部１８ａ’の鋭角部からＹ方向に延出しており、全体としてＹ方向に突出した略円弧状の外縁を有している。ダミー延出部１８２ｂ２の先端は、Ｙ方向に関して主部１８ａ’の鋭角部と圧力室１６の側壁との中間付近に配置されている。ダミー延出部１８２ｂ２において主部１８ａ’との接続部分（二点鎖線Ｌｃ２で囲まれた部分）は、Ｙ方向に直交する方向に関して延出部１８２ｂ１の接続部分（二点鎖線Ｌｃ１で囲まれた部分）とほぼ同じ幅を有している。ダミー延出部１８２ｂ２の外縁は、主部１８ａ’の外縁と滑らかに接続している。

第２の変形例においても、第１の変形例と同様に、ダミー延出部１８２ｂ２が圧力室１６内に配置されている。このため、個別電極１８２においてインク吐出に寄与しない部分が個別電極１８と比べて小さい。

第３の変形例に係る個別電極１８３は、図８（ｃ）に示すように、主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１、ダミー延出部１８３ｂ２、及びランド１８３ｃから構成されている。これらのうち、圧力室１６’及び主部１８ａ’は、第２の変形例と同様の構成である。ランド１８３ｃは、ランド１８ｃより一回り小さい。延出部１８３ｂ１は、主部１８ａ’の鋭角部からＸ方向に沿って延出しており、矩形部１９１を有している。矩形部１９１は、Ｘ方向に直交する方向に関してランド１８３ｃより若干小さい幅を有している。矩形部１９１は、図８（ｃ）の二点鎖線Ｌｃ３で囲まれた接続部分を介して主部１８ａ’に接続している。この接続部分は、矩形部１９１から主部１８ａ’に向かって、Ｘ方向に直交する方向に若干広がっている。延出部１８３ｂ１の外縁は、この接続部分において、主部１８ａ’の外縁と滑らかに接続している。

ダミー延出部１８３ｂ２は、第２の変形例のダミー延出部１８２ｂ２と類似した形状を有しており、全体として主部１８ａ’からＹ方向に突出した略円弧状の外縁を有している。ダミー延出部１８２ｂ２と異なるのは、ダミー延出部１８３ｂ２が、Ｙ方向に沿って圧力室１６’の外縁まで突出していることである。また、ダミー延出部１８３ｂ２は、平面視において、ダミー延出部１８２ｂ２より面積が大きい。ダミー延出部１８３ｂ２は、平面視において、その面積がランド１８３ｃと延出部１８３ｂ１との合計の面積と等しくなるように形成されている。これによって、個別電極１８３は、全体の重心が主部１８’の重心と一致するように形成されている。

第３の変形例によると、第１及び第２の変形例と同様に、ダミー延出部１８３ｂ２が圧力室１６内に配置されているため、個別電極１８３においてインク吐出に寄与しない部分が個別電極１８と比べて小さい。また、個別電極１８３は、全体の重心が主部１８’の重心と一致していることにより、インクジェットヘッドの製造工程において後述のような利点がある。

以下においては、第３の変形例の個別電極１８３を備えたアクチュエータユニット１１７を有するインクジェットヘッドを製造する製造方法の一例について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。その後、上記の利点について説明する。本インクジェットヘッドを製造するには、流路ユニット１２及びアクチュエータユニット１１７などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。アクチュエータユニット１１７は、上述のアクチュエータユニット１７において、個別電極１８を個別電極１８３に置き換えたものである。

流路ユニット１２を作製する工程（ステップＳ１）は以下の通りである。流路ユニット１２を構成する各プレート１２ａ〜１２ｉに、エッチング処理やパンチを使用してインク流路となる孔を形成する。次に、圧力室１６’等となる孔同士が連通して個別流路１４が形成されるように位置合わせされたプレート１２ａ〜１２ｉを、熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる。その後、これらを加熱しつつ加圧して接着剤を硬化させる。

アクチュエータユニット１１７を作製する工程（ステップＳ２）は以下の通りである。圧電材料からなるグリーンシートの表面に、共通電極１９のパターン通りに導電性ペーストをスクリーン印刷する。また、圧電材料からなる別のグリーンシートの表面に、金属層２０のパターン通りに導電性ペーストをスクリーン印刷する。そして、これら２枚のグリーンシートを含む３枚のグリーンシートを重ね合わせて焼成し、圧電シート１７ａ〜１７ｃ、共通電極１９及び金属層２０の積層体を作製する。次に、この積層体における圧電シート１７ａの表面に主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１及びダミー延出部１８３ｂ２のパターン通りに導電性ペーストをスクリーン印刷した後、その導電ペーストを焼成する。さらに、延出部１８３ｂ１上に導電ペーストをスクリーン印刷することで、ランド１８３ｃを形成する。

アクチュエータユニット１１７を流路ユニット１２上に位置決めする工程（ステップＳ３〜Ｓ８）は以下の通りである。まず、図１０に示すように、プレート１２ａの表面を画像センサ１１１で撮像する（ステップＳ３）。画像センサ１１１としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等が用いられてよい。画像センサ１１１は、８つの圧力室群９のそれぞれにおいて、位置決めに用いられる圧力室１６’を含む領域を撮像する。本実施形態においては、一例として、各圧力室群９において、２つの圧力室１６’が位置決めに用いられるとする。図１０のｘ印１１３及び１１４は、１つの圧力室群９において位置決めに用いられる２つの圧力室１６’の重心位置をそれぞれ示している。

画像センサ１１１が撮像した画像に対応する画像データは、位置決め制御装置１２０に送られる。位置決め制御装置１２０は、画像センサ１１１からの画像データを解析する画像解析部１２１と、アクチュエータユニット１１７の位置を調整する位置調整部１２２とを有している。位置決め制御装置１２０は、プロセッサ回路や記憶回路等のハードウェアと、これらのハードウェアを画像解析部１２１や位置調整部１２２として機能させるプログラム等のソフトウェアとから構成されている。

画像解析部１２１は、画像センサ１１１からの画像データに基づいて、２つの圧力室１６’の重心１１３及び１１４の位置を取得する（ステップＳ４）。重心１１３及び１１４の位置は、主走査方向に平行なｘ方向と副走査方向に平行なｙ方向とからなるｘｙ座標系上の位置として取得される。具体的には、画像データに示される圧力室１６’の輪郭から圧力室１６’の平面形状を特定し、この平面形状の重心の位置を算出する。

次に、ｘｙ平面に沿ってアクチュエータユニット１１７を配置し、個別電極１８３が形成された表面を、図１０に示すように画像センサ１１１で撮像する（ステップＳ５）。図１０のｘ印１２３及び１２４は、位置決めに用いられる２つの圧力室１６’に対応する上記の２つの個別電極１８３の重心位置をそれぞれ示している。画像センサ１１１が撮像した画像に対応する画像データは、画像解析部１２１に送られる。画像解析部１２１は、画像センサ１１１からの画像データに基づいて、ｘ印１２３及び１２４に対応する個別電極１８３の重心位置を、ｘｙ座標系上の位置として取得する（ステップＳ６）。具体的には、画像データに示される個別電極１８３の輪郭から個別電極１８３の平面形状を特定し、この平面形状の重心の位置を算出する。ここで、個別電極１８３の輪郭とは、主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１、ダミー延出部１８３ｂ２、及びランド１８３ｃからなる平面形状全体の輪郭に相当する。したがって、主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１、ダミー延出部１８３ｂ２、及びランド１８３ｃからなる全体形状の重心の位置が取得される。

次に、流路ユニット１２の上面において圧力室群９が形成された領域に熱硬化性接着剤を塗布する（ステップＳ７）。そして、流路ユニット１２とアクチュエータユニット１１７とを、上記のステップＳ４及びＳ６において取得された圧力室１６’の重心位置及び個別電極３５の重心位置に基づいて位置決めする（ステップＳ８）。具体的には、位置調整部１２２が、画像解析部１２１が取得した重心位置のｘｙ座標に基づいてアクチュエータユニット１１７の位置を調整する。アクチュエータユニット１１７は圧力室群９の上方で治具によって支持されており、この治具は、ｘｙ平面に沿って、図１０の矢印１３１〜１３５が示す方向にアクチュエータユニット１１７を移動させる。矢印１３１及び１３３はｘ方向に平行な並進移動を、矢印１３２及び１３４はｙ方向に平行な並進移動を示し、矢印１３５はｘｙ平面内での回転移動を示している。

位置調整部１２２は、個別電極１８３の重心位置１２３及び１２４が、圧力室１６’の重心位置１１３及び１１４とｘｙ座標系上で一致するように、上記の治具にアクチュエータユニット１１７を移動させる。そして、アクチュエータユニット１１７を支持する治具が、アクチュエータユニット１１７を降下させ、圧力室群９上に載置する。ここで、個別電極１８３は、上述の通り、全体の重心が主部１８’の重心と一致するように形成されている。したがって、主部１８’の重心が圧力室１６’の重心と一致するようにアクチュエータユニット１１７が流路ユニット１２上に適切に配置される。その後、流路ユニット１２とアクチュエータユニット１１７との積層体を加熱及び加圧し、接着剤を硬化させる。これにより、流路ユニット１２とアクチュエータユニット１１７とが接着される（ステップＳ９）。

以上の工程においては、ステップＳ６で個別電極１８３全体の重心位置が取得される。個別電極１８３を撮像した画像データから個別電極１８３全体の重心を取得するのは、主部１８ａ’単体の重心を直接取得するよりも容易である。主部１８ａ’単体の重心を直接取得するためには、主部１８ａ’単体の輪郭を取得する必要があるが、他の部分と一体に形成された主部１８ａ’の輪郭を正確に取得するのは困難だからである。このように、第３の変形例の個別電極１８３によると、全体の重心が主部１８’の重心と一致するように形成されていることにより、位置決めの際、主部１８ａ’の重心位置を取得するのが容易である。

以上の工程の変形例として、ステップＳ２においてランド１８３ｃを形成せず、ステップＳ９においてアクチュエータユニット１１７を流路ユニット１２に貼り付けた後に、ランド１８３ｃを形成してもよい。具体的には、ステップＳ２の工程において、圧電シート１７ａの表面に主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１及びダミー延出部１８３ｂ２を形成した後、ランド１８３ｃを形成せずに、ステップＳ８の位置決め工程を実施する。そして、ステップＳ９の後、流路ユニット１２に貼り付けられたアクチュエータユニット１１７上の延出部１８３ｂ１の先端部にランド１８３ｃをスクリーン印刷する。

この場合、ステップＳ６において撮像されたアクチュエータユニット１１７の画像データには、図８（ｄ）の実線に示されるように、主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１及びダミー延出部１８３ｂ２の像のみが表れ、破線で示されたランド１８３ｃの像は表れない。つまり、完全な個別電極１８３からランド１８３ｃが取り除かれた状態が撮像されることとなる。したがって、このような工程が採用される場合には、ステップＳ８が適切に実行されるために、主部１８ａ’、延出部１８３ｂ１及びダミー延出部１８３ｂ２の全体形状の重心と主部１８ａ’の重心とが等しくなるように個別電極１８３が構成される必要がある。これには、延出部１８３ｂ１の面積とダミー延出部１８３ｂ２の面積とが等しければよい。このように、ステップＳ６の撮像工程における個別電極１８３の状態に応じて、主部１８ａ’の重心と電極全体の重心とが一致するように個別電極１８３が構成されていることが好ましい。

１ インクジェット式プリンタ
１０ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１２ 流路ユニット
１４ 個別流路（液体流路）
１４ａ 吐出口
１６ 圧力室
１７ アクチュエータユニット
１７ａ，１７ｂ 圧電層
１７ａ１ 圧電層の表面
１８ 個別電極
１８ａ 主部
１８ｂ１ 延出部
１８ｂ２ ダミー延出部
１８ｃ ランド
１８ｄ ダミーランド
Ｘ 延出部の延出方向

Claims (9)

1. 圧力室から液体が吐出される吐出口に至る複数の液体流路が形成された流路ユニットと、
   圧電層、及び、前記圧電層の表面に形成された複数の個別電極を含み、前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記個別電極に対応した前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットと、を備え、
   前記個別電極はそれぞれ、
   前記駆動電圧が印加されるランドと、
   前記表面に直交する方向に関して前記圧力室に対向して配置された主部と、
   前記主部から前記表面に沿って延出され且つ前記ランドと接続された延出部と、
   前記主部から前記表面に沿って前記延出部の延出方向とは逆の方向に延出されたダミー延出部と、を有し、
   前記表面に直交する方向から見て、
   前記主部は、前記圧力室よりも小さなサイズ及び前記圧力室と相似の形状を有し、前記延出部及び前記ダミー延出部は、いずれも、前記延出方向に直交する方向の長さが、前記主部の当該方向の長さよりも短く、前記延出部は、前記主部の前記延出方向に関する一方の端部から前記圧力室に対向しない位置まで延出されていると共に、前記ダミー延出部は、前記主部の他方の端部から前記圧力室内で前記延出方向に沿って延出されており、
   前記複数の個別電極は、前記延出方向に関して、一方向に延出された前記延出部と他方向に延出された前記延出部とを有して構成されていることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記ダミー延出部は、前記表面に直交する方向から見て、前記延出方向に直交する方向に関して、前記延出部の長さ以上の長さを有していることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記主部及び前記圧力室が、前記表面に直交する方向から見て、前記延出方向に細長い形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記延出部及び前記ダミー延出部が、互いに対向する前記主部の長手方向端部からそれぞれ延出していることを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記ランドと同じ形状のダミーランドを有し、
   前記表面に直交する方向から見て、
   前記圧力室と対向しない位置において、前記ランドは前記延出部と接続しており、前記ダミーランドは、前記ダミー延出部の延出方向下流側において、前記延出方向に関して前記ダミー延出部から離隔していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記延出方向が互いに逆である前記個別電極が、前記表面に沿った一方向に関して、交互に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記表面に直交する方向から見て、前記延出部及びランドの合計の面積と前記ダミー延出部の面積とが互いに同じであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記個別電極から前記ランドを取り除いた場合に、前記表面に直交する方向から見て、前記延出部の面積と前記ダミー延出部の面積とが互いに同じであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 請求項７又は８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記主部の重心と前記圧力室の重心とが一致するように前記アクチュエータユニットを前記圧力室に対して位置合わせする工程を含んでいることを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。

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