(57)【要約】【課題】排気流路内で液化したインク溶剤を排気ガスと適正に分離することができ、分離後の排気ガスを記録ヘッド内に戻した際に記録ヘッド内を汚さないようにすることができ、この機能を低ランニングコストで実現することができるインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】インク容器３からの供給インクがノズル６より噴出され、被印刷物に印刷が行われる際に、印刷に使用されなかったインク７を空気と共にガター８で吸引し、これらをインク容器３に回収する。この際、インク溶剤が混合されて回収された空気をインク容器３から排気ガスとして排気流路１５で排気し、この時、排気流路１５内で液化した液化インク溶剤とインクミストとが混合された排気ガスから、インクミスト混合器２１でインクミストを除去する。この後、気液分離器２２で毛細管現象により液体を保持して気体と分離し、分離された液化インク溶剤を回収する。【選択図】  図１
2014034119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するインク容器と、
インクを噴出して被印刷物に印刷を行うノズルと、
前記インク容器から前記ノズルにインク供給流路を介してインクを供給する供給ポンプと、
前記ノズルより噴出され、前記印刷に使用されなかったインクを空気と共に吸引するガターと、
前記ガターで吸引されたインクを空気と共にインク回収流路を介して前記インク容器へ送り回収する第１回収ポンプと、
前記インク容器にインク溶剤が混合され回収された空気を、当該インク容器から排気ガスとして排気する排気流路と、
前記排気流路内で排気ガス中のインク溶剤が液化した液化インク溶剤を毛細管現象により保持することで、気体のみの排気ガスと分離する気液分離器と、
前記気液分離器で分離された液化インク溶剤をインク分離回収流路を介して前記インク容器に送り回収する第２回収ポンプと
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液分離器は、
前記排気流路に接続される筒型の気液相流入管と、
前記インク分離回収流路に接続される筒型の気液相流出管と、
前記気体のみの排気ガスを排出する筒型の排気出口管と、
内部の空洞部を有し、当該空洞部内に、外部の一方向から前記気液相流入管及び前記気液相流出管が並列に挿通され、当該一方向と対向する他方向から前記排気出口管が挿通されるケース部材とを備え、
前記ケース部材は、前記排気出口管が挿通された部位の前記気液相流出管の開口端と対向する端面に、当該開口端との間で予め定められた間隔Ｌ２の段差部が形成され、当該ケース部材の内壁と前記気液相流出管の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液相流出管は、断面が楕円形状の筒型を成し、当該楕円形状の面積の広い面が前記ケース部材の内壁に対向していることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液相流出管は、前記ケース部材の内壁との対向面に、前記インク分離回収流路の流路方向に沿って複数の溝が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
前記排気流路内において前記排気ガスと混在されているインクミストと、当該排気流路内で液化した液化インク溶剤とを混合するインクミスト混合器を更に備え、
前記インクミスト混合器は、前記気液分離器の気液流入口の前段に配置されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録装置であって、
前記インクミスト混合器は、前記液化インク溶剤を含浸する保液部と、当該保液部から発生する微細物を捕獲するフィルタとを備えて構成され、
前記保液部と前記フィルタとは、当該フィルタが前記気液分離器側となるように接合されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項５に記載のインクジェット記録装置であって、
前記インクミスト混合器及び前記気液分離器は、前記ノズル及び前記ガターを収容する記録ヘッド内に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項５に記載のインクジェット記録装置であって、
前記インクミスト混合器及び前記気液分離器は、前記ノズル及び前記ガターを収容する記録ヘッド並びに前記インク容器を収容する本体の外部に配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液分離器で分離された排気ガスを排出する排出口は、前記ガターに向けて配置されている
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェット記録装置であって、
前記インク容器の温度及び前記記録ヘッド内の温度を計測するセンサと、
前記排気流路から枝分かれに電磁弁を介して接続され、当該電磁弁の開放時に当該排気流路を流れる排気ガスを外部へ排出するバイパス流路と、
前記センサで計測された前記インク容器の温度から前記記録ヘッド内の温度を減算した温度差が、予め定められた値よりも小さい場合に、前記電磁弁を開放する制御を行う制御部と
を更に備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルより連続的にインクを噴出し、被印刷物に印刷を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置として、ノズルから連続的にインクを噴出し、この噴出された飛翔途中のインク粒子を帯電させ、更にその帯電インク粒子を電界により偏向させて印刷するコンティニアス方式のものがある。この方式のインクジェット記録装置は、金属缶やプラスチック表面に数字や記号を印刷する用途等に幅広く普及している。
【０００３】
この種の従来技術として、特許文献１に記載のインクジェット記録装置がある。このインクジェット記録装置は、本体と、記録ヘッドと、本体及び記録ヘッドを連結する導管とを備えて構成されている。本体には、インクを貯蔵するインク容器と、インク容器から記録ヘッドにインクを供給する供給ポンプと、記録ヘッドからインク容器にインクを回収する回収ポンプと、記録装置の動作を制御する制御部とが備わっている。
【０００４】
記録ヘッドは、本体から供給されるインクをインク粒子として噴出するノズルと、インク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電したインクを静電界によって偏向させる偏向電極と、使用されなかったインクを捕集するガターとを備えて構成されている。本体と記録ヘッドを連結する導管の中には、インクが流れるチューブと、記録ヘッドに電気信号を伝送する電気配線とが挿通されている。
【０００５】
このようなコンティニアス方式のインクジェット記録装置では、高速に印刷を行うためにインク溶剤に、メチルエチルケトン、エタノール等の揮発性の高い溶剤が使用される。また、回収ポンプによりインクを回収する際に、ガターからはインクと共に周囲の空気も吸引される。この吸引された空気はインク容器内に送り続けられるため、インク容器内から排出する必要がある。
【０００６】
しかし、インクと同時に吸引された空気には揮発した溶剤が含まれるので、ガターから吸引した空気をインクジェット記録装置の外へ排出すると、インク溶剤も排出されることになる。このため、環境に負荷を与えるとともに、ランニングコストの増大につながっている。
【０００７】
そこで、インクジェット記録装置の外部へ排出されるインク溶剤が揮散することを抑制するために、特許文献２に、インク容器から排出される空気をガターへ送出する排気ラインを有するインクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置では、排気ガスがガターに送られるので、排気ガスがインクジェット記録装置内で循環することになり、インク溶剤の揮散量を減少させることができる。但し、インク容器が存在する本体内は、回路基板が発する熱により記録ヘッド内よりも１０〜２０℃程度高温になる。このため、排気ガスがガターに搬送される間に、排気ガスの温度が下がり溶剤が液化することがある。
このため、液体を排気ガスから分離する必要性が生じるが、その分離技術として、特許文献３に記載された気液分離装置のように、重力で落下した液体成分を回収するものがある。
【０００８】
また、インクジェット記録装置のインク容器からの排気ガスには、微細なインクミストが混在する。これは、ガターから空気と共にインクを回収する際に発生する。インク容器からの排気ガスをガターに送ると、排気ガス中のインクミストによって記録ヘッド内が汚れてしまう。そこで、気体中に含まれるインクミストを除去する方法として、特許文献４に記載された空気の異物除去方法がある。
【０００９】
この異物除去方法は、図１４に示すように、入口８０からミスト入りの気体が入り、これが容器８１内に収容された溶解液８２内に導入され、この導入された気体が、微小気泡発生手段８３から気泡８５となって溶解液８２中に排出され、更にその気泡８５による気体が出口８６から出て行く構成で実現されている。但し、溶解液８２内には障害手段８４が有り、気泡８５が容易に浮上できないようになっている。この構成により、溶解液８２中にインクミストを残留させることでインクミストの除去を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７２９３２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１１３６４号公報
【特許文献３】特開２００３−４３４３号公報
【特許文献４】特開２００６−２６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、特許文献２のインクジェット記録装置を用いると、排気ガスがガターに搬送される間に、排気ガスの温度が下がりインク溶剤が液化することがある。即ち、インク溶剤は高温になるほど飽和蒸気圧が上昇するので、インクジェット記録装置の使用環境が高温になる程、その高温時から僅かな温度低下があってもインク溶剤が凝縮して液化する。ガター付近で液化したインク溶剤が周囲にこぼれ出ると、記録ヘッド内を汚す恐れがある。また、液化した溶剤が印刷に用いられるインク粒子に衝突すると、印刷品質に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１２】
このため、排気ガス中で液化した溶剤を除去する必要がある。そこで特許文献３の気液分離装置により、液体が混合する気体から液体成分を分離する。しかし、その気液分離装置は、重力で落下した液体成分を回収する構成となっているので、気液分離装置の設置方向が変わると気体と液体が分離できなくなるという問題がある。
また、特許文献４の方法により、排気ガスに含まれる微細なインクミストを分離して除去した場合、この除去したインクミスト成分が溶解液８２中に残るので、定期的に溶解液８２を交換しなければならない。このため手間暇が掛かり高額なランニングコストが発生するという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気流路内で液化したインク溶剤を排気ガスと適正に分離することができ、分離後の排気ガスを記録ヘッド内に戻した際に記録ヘッド内を汚さないようにすることができ、この機能を低ランニングコストで実現することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、インクを収容するインク容器と、インクを噴出して被印刷物に印刷を行うノズルと、インク容器からノズルにインク供給流路を介してインクを供給する供給ポンプと、ノズルより噴出され、印刷に使用されなかったインクを空気と共に吸引するガターと、ガターで吸引されたインクを空気と共にインク回収流路を介してインク容器へ送り回収する第１回収ポンプと、インク容器にインク溶剤が混合され回収された空気を、当該インク容器から排気ガスとして排気する排気流路と、排気流路内で排気ガス中のインク溶剤が液化した液化インク溶剤を毛細管現象により保持することで、気体のみの排気ガスと分離する気液分離器と、気液分離器で分離された液化インク溶剤をインク分離回収流路を介してインク容器に送り回収する第２回収ポンプとを備えてインクジェット記録装置を構成した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気流路内で液化したインク溶剤を排気ガスと適正に分離することができ、分離後の排気ガスを記録ヘッド内に戻した際に記録ヘッド内を汚さないようにすることができ、この機能を低ランニングコストで実現することができるインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す図である。
【図２】図1に示すインクジェット記録装置の基本構成を示す斜視図である。
【図３】排気流路の長手方向の一部断面図である。
【図４】インクミスト混合器の構成を示す図である。
【図５】気液分離器の構成を示し、（ａ）は気液分離器の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の気液分離器を長手方向に沿って切断した際のＡ１−Ａ１断面図である。
【図６】（ａ）は図５（ｂ）のＡ２−Ａ２断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【図７】気液分離器の気液分離構造を説明するための一部断面図である。
【図８】気液分離器における気液相流出管の外周面とケース部材の内壁との間の隙間の間隔Ｌ１と、液体の保持力との関係を説明するための図である。
【図９】（ａ）は記録ヘッドの外観を示す斜視図、（ｂ）は記録ヘッドへの気液分離器の配設状態を示す斜視図である。
【図１０】制御部の制御要素との接続構成を示すブロック図である。
【図１１】制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施形態のインクジェット記録装置の制御部によるインクジェット記録動作の制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の他の構成を示す図である。
【図１４】従来のインクジェット記録装置におけるインク容器からの排気ガスに含まれるインクミストの除去方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１００の構成を示す図である。
図1に示すようにインクジェット記録装置１００は、本体１と、記録ヘッド２と、これらを接続する導管１７とを備えて構成されている。
【００１８】
本体１は、インク容器３と、供給ポンプ５と、回収ポンプ（第１及び第２回収ポンプ）１０，１１と、電磁弁１２，１３，１６と、各々配管やパイプ及びチューブ等により形成される流路であるインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９とを備えて構成されている。
【００１９】
記録ヘッド２は、ノズル６と、ガター８と、インクミスト混合器２１と、気液分離器２２と、上記のインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９とを備えて構成されている。
導管１７は、本体１と記録ヘッド２と接続する配管であり、内部には上記のインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９と、図示せぬ電気配線とが収容されている。但し、導管１７は、図1では短く表現されているが、インクジェット記録装置１００の実機では、約４ｍと長い蛇腹状の配管である。
【００２０】
＜実施形態の基本構成及び基本動作＞
このような構成要素を有するインクジェット記録装置１００の基本構成及び基本動作について図２を参照して説明する。図２は、図1に示すインクジェット記録装置１００の基本構成を示す斜視図である。
インク容器３はインク３ａを収容するものであり、インク供給流路４により供給ポンプ５を介してノズル６に接続されている。供給ポンプ５は、インク容器３内のインク３ａをインク供給流路４内で圧送しながらノズル６へ供給する。但し、インク供給流路４は、図示せぬインク圧力を調節する調圧弁、供給インクの圧力を表示する圧力計、インク中の異物を捕らえるフィルタ等を備えて構成されている。
【００２１】
ノズル６は圧電素子４８を備え、圧電素子４８に電源４２から高周波数の正弦波を印加することにより、ノズル６の終端において凹状に窪んだオリフィス（図示せず）からインクを噴出させる。この噴出したインクは飛翔中に粒子７に分裂し、コ字状の帯電電極４３へ出力される。帯電電極４３には、記録信号源４３ａが接続されており、記録信号源４３ａから帯電電極４３に記録信号電圧が印加されることにより、ノズル６からの噴出粒子７を帯電させ、この帯電したインク粒子７を、上部偏向電極４４と下部偏向電極４５との間へ出力する。
【００２２】
上部偏向電極４４は高電圧源４４ａと接続されており、下部偏向電極４５は接地されているので、上部偏向電極４４と下部偏向電極４５との間に静電界が形成されている。従って、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５間の静電界中を、帯電したインク粒子７が通過する際に、インク粒子７自体が有する帯電量に応じて偏向され、この偏向されたインク粒子７が記録媒体４６上に付着し、画像や文字を印刷する。なお、図２ではインク粒子７の噴出方向が水平方向であるが、インク粒子７を鉛直方向に噴出して印刷することもできる。
【００２３】
ところで、静電界中を通過する間に偏向されなかったインク粒子７は、回収口を有するガター８で空気と共に回収される。即ち、ガター８は、回収ポンプ（第１回収ポンプ）１０が途中に接続されたインク回収流路９でインク容器３内に導かれており、回収ポンプ１０の吸引力によりガター８からインク粒子７が空気と共に吸引され、インク容器３内へ回収される。この回収されたインク粒子７は再利用される。
【００２４】
また、インク回収流路９内では、インク粒子７と空気とが混在して搬送されるが、インク粒子７の溶剤（インク溶剤）は揮発性が高いので、一部のインク溶剤は搬送中に揮発して空気と一体に混合する。また、インク粒子７と空気とが混在して搬送されている場合、インク回収流路９内で霧状のインクミストが発生する。更には、インク容器３内におけるインク回収流路９の出口では、インク粒子７がインク容器３内に空気と共に吹き出すので、ここでもインクミストが発生する。また、回収ポンプ１０で吸引された空気はインク容器３内に送り続けられるため、インク容器３内から排出する必要がある。
【００２５】
＜実施形態の特徴構成＞
本実施形態では、図１において、インク容器３に溜まった空気が、矢印Ｙ１で示すように排気流路１５を通り、後述するインクミスト混合器２１を介して、気体と液体とを分離する気液分離器２２に送出され、ここで空気中に含まれる液体と気体とが分離され、矢印Ｙ２で示すように気体のみの排気ガスが排出される。この排気ガスはガター８で吸気される。その気液分離器２２の排気ガスの排出口は、ガター８が排気ガスを効率良く吸い込み可能なように、ガター８の回収口に向けて配置されている。また、気液分離器２２の矢印Ｙ３で示す液体の排出側は、インク分離回収流路１８を介してインク容器３へ導入されている。インク分離回収流路１８の途中には電磁弁１３及び回収ポンプ（第２回収ポンプ）１１がこの順で介挿されて配設されている。
【００２６】
ノズル６の終端に設けられたオリフィスは、清掃用流路１４を介してインク分離回収流路１８の回収ポンプ１１の入力側に接続され、この接続部分とオリフィスとの間には電磁弁１２が介挿されて配設されている。更に、インク容器３から導出した排気流路１５の途中には、枝分かれ状態に、電磁弁１６を介してバイパス流路１９が接続されている。バイパス流路１９は、インクジェット記録装置１００の外部へ排気ガスを排出する。
【００２７】
このような構成では、インク粒子７が空気と混在し、ガター８を介して回収ポンプ１０で吸引されている状態において、インク容器３内に送り続けられる混在空気が、排気流路１５を介して気液分離器２２で液体と気体の排気ガスに分離され、この排気ガスがガター８へ戻される。これにより、インクジェット記録装置１００の外部へのインク溶剤の揮散量（又は漏れる量）を減少させることができ、この作用により、環境負荷を小さくすることが可能となっている。
【００２８】
また、インク容器３が配置された本体１内は、図示せぬ回路基板が発する熱により、記録ヘッド２内よりも１０〜２０℃程度高温になるので、本体１にて排気流路１５を通る排気ガスが、記録ヘッド２内においてガター８へ搬送される前に冷却され、排気ガスと混合したインク溶剤が液化することがある。この液化が生じた場合、液化インク溶剤を気液分離器２２で分離し、これをインク容器３に戻すようになっている。これにより、インクジェット記録装置１００の外部へのインク溶剤の揮散量を減少させることが可能となっている。
【００２９】
但し、排気ガスは、一般に排気ガスが通過する流路が長いほど冷却され、揮発したインク溶剤が液化し易くなって回収し易くなる。そこで、本実施形態では、排気ガスを排出する気液分離器２２を、インク容器３から最も離れたガター８の近くに配置して、インク容器３から気液分離器２２までの間の排気流路１５を長くしている。
【００３０】
また、ノズル６に目詰まりが発生した際に、電磁弁１３を閉状態、電磁弁１２を開状態とした後の回収ポンプ１１の吸引動作により、清掃用流路１４を介してノズル６のオリフィスから目詰まり物を吸引してインク容器３に回収するようになっている。この際、インクジェット記録装置１００のオペレータが、オリフィスに溶剤を供給しながら回収動作を行うと、オリフィスの目詰まりがより解消し易い構造となっている。
【００３１】
ところで、上述したように、インク容器３が配置された本体１内は記録ヘッド２内よりも１０〜２０℃程度高温になるので、本体１内の排気ガスの温度はインク容器３内の温度とほぼ等しくなる。また、本体１内の排気流路１５内の排気ガスは、空気、揮発したインク溶剤及びインクミストの３者が混合した状態（混合排気ガス又は気液混合物とも言う）となっている。この混合排気ガスをそのままの状態で記録ヘッド２内に戻せば、インクジェット記録装置１００の外部へ揮発したインク溶剤が排出され難くなるので、外部へのインク溶剤の揮散量を低減させることができる。
【００３２】
しかし、排気流路１５は、導管１７内においては温度が低下するので、図３に符号７２で示すように、インク溶剤の一部が液化（液化インク溶剤７２）する。図３は排気流路１５の長手方向の一部断面図である。液化インク溶剤７２をこのままの状態で記録ヘッド２内に戻すと、記録ヘッド２の内部を汚染したり、液化インク溶剤７２が、飛翔中のインク粒子７に接触して印刷品質を低下させたりする。また、排気流路１５内にはインクミスト７１も混在するので、インクミスト７１を除去せずに記録ヘッド２内に戻しても、記録ヘッド２内を汚染してしまう。
【００３３】
但し、排気流路１５内では、インクミスト７１は排気ガスと共に移動し、その速度は１．５〜２．０ｍ／ｓ程度である。液化インク溶剤７２は、排気流路１５内壁に沿って進み、その移動速度は排気流路１５の設置方向に応じて変わるが、インクミスト７１の移動速度と比較して約１／１０〜１／３０である。液化インク溶剤７２の溶剤量は、インク容器３の温度に依存して、約１〜１０ｇ／ｈの範囲となる（インク容器３の温度：０〜５０℃）。
そこで、本実施形態では、インクミスト混合器２１によりインクミスト７１を取り除き、気液分離器２２により液化インク溶剤７２を排気ガスから分離するようにした。
【００３４】
＜インクミスト混合器２１の構成＞
まず、インクミスト７１を取り除く方法として、一般的に、排気流路１５の途中にインク溶剤に侵されることのないステンレスフィルタを設けることが考えられる。しかし、板状のステンレスフィルタの場合、高速で飛ぶインクミスト７１は、フィルタの目に引っかかっても、後から来る空気流で吹き飛ばされるので、目の細かさに依らず、除去することは困難である。
【００３５】
そこで、排気流路１５には、少量ではあるが液化インク溶剤７２が流れているので、この液化インク溶剤７２にインクミスト７１を混合できれば、排気ガス中のインクミスト７１を取り除くことができることに着目し、インクミスト混合器２１を構成した。
【００３６】
図４はインクミスト混合器２１の構成を示す図である。インクミスト混合器２１は、液体を含浸する円盤型の保液部３１と、保液部３１に円面同士で接合され、保液部３１から発生する微細物を捕獲する円盤型のフィルタ３２とを備える。更に、その接合された保液部３１及びフィルタ３２を、頂部が開口した円錐型容器３５ａ，３５ｂで両側から挟み込んで収容するケース３５を備えて構成されている。更には、ケース３５の一方の円錐型容器３５ａの開口を、円筒状接続部３３でインク容器３側の排気流路１５に接続し、他方の円錐型容器３５ｂの開口を、円筒状接続部３４で気液分離器２２側の排気流路１５に接続して構成されている。
【００３７】
保液部３１は、インク溶剤には溶けないＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やステンレスなどを糸状に編んだシートで構成されており、通気性が良く、且つシート内に液を保持する性質を有する。
また、インクミスト混合器２１は、排気ガス中のインク溶剤が液化し易い位置、つまり、気液分離器２２における排気ガス流入口（図１の矢印Ｙ１側）の直前に設置すると好適である。気液混合物中のインクミスト７１は、排気流路１５内での液化インク溶剤７２で濡れた保液部３１を通過する際に、液化インク溶剤７２と混合される。また、保液部３１には、排気流路１５を介して連続的に液化インク溶剤７２が補給されるので、インクミスト７１が固着することはない。
【００３８】
＜気液分離器２２の構成＞
次に、排気ガスから液化インク溶剤７２を分離する気液分離器２２について説明する。
図５は気液分離器２２の構成を示し、（ａ）は気液分離器２２の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の気液分離器２２を長手方向に沿って切断した際のＡ１−Ａ１断面図である。図６（ａ）は図５（ｂ）のＡ２−Ａ２断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＡ３−Ａ３断面図である。
図５に示すように、気液分離器２２は、断面円形の筒型の気液相流入管５１及び気液相流出管５２が、円柱状のケース部材５５の２つの挿通穴に嵌入され、このケース部材５５の他端側の凹部に凸部が嵌合された円柱状のケース部材５４の中央貫通口に断面円形の筒型の排気出口管５３が嵌入されて構成されている。
【００３９】
気液相流入管５１は、図１に示す排気流路１５に接合され、当該排気流路１５内の排気ガスにインクミスト７１及び液化インク溶剤７２が混合された気液混合物が、矢印Ｙ１で示す方向に流入される。気液相流出管５２は、図１に示すインク分離回収流路１８に接合され、気液分離器２２で分離された液化インク溶剤７２が矢印Ｙ３で示す方向に流出される。排気出口管５３においては、気液分離器２２で分離された気体のみの排気ガスが、矢印Ｙ２で示すように記録ヘッド２内に排出される。
【００４０】
ケース部材５４，５５は、双方が矢印Ｙ１〜Ｙ３で示す気液流動方向に結合されることにより、空洞のチャンバー部（空洞部）５６が形成されている。このチャンバー部５６を含む破線枠Ｆ１で囲む部分の拡大図を図７に示す。図７は気液分離器２２の気液分離構造を説明するための一部断面図である。
【００４１】
図７に示すように気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内壁との間には、間隔Ｌ１の隙間５７が形成されている。ケース部材５４における気液相流出管５２の流入口が当接する端面には、円形状に窪んだ段差部５８が形成されている。段差部５８は、図６（ｂ）に示すように、ケース部材５４におけるケース部材５５の凹部と嵌合された凸部の円形状端面に、円形状に窪んで形成されている。更に詳細には、ケース部材５４の中心に嵌合された排気出口管５３の排気ガス通路に対して同心円状に円形に窪ませて形成されている。この段差部５８は、排気ガス通路の側面から見ると、図７にＬ２で示す間隔を有する。段差部５８により、矢印Ｙ３ａで示すように、気液相流出管５２内の流路５２Ａへ気液混合物中の液化インク溶剤７２が排出し易くなっている。
【００４２】
チャンバー部５６は、図７に示すように気液流動方向に間隔Ｌ３の長さを有し、気液相流入管５１から矢印Ｙ１（図５（ｂ）参照）で示すように気液混合物が流入する。この気液混合物内の液体成分は、毛細管現象により段差部５８を通って隙間５７に保持される。このように液体成分が保持されるため排気出口管５３には液体が近づかない。隙間５７は、図７及び図６（ａ）に示すように気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内周面（内壁）との間隔Ｌ１で形成されている。その間隔Ｌ１が狭いほど、隙間５７内への液体の保持力が大きくなるので、間隔Ｌ１を狭くすれば気液分離器２２の設置姿勢に拘らず、気液分離が可能となる。
【００４３】
つまり、気液相流出管５２から矢印Ｙ３で示すように気液分離器２２に流入した気液混合物内の液化インク溶剤７２は、矢印Ｙ３ａで示すように段差部５８を通って間隔Ｌ１の隙間５７に保持されながら気液相流出管５２へ送出され、インク容器３へ回収される。
その隙間５７の間隔Ｌ１と保持力との関係について、図８を参照して説明する。図８は、気液分離器２２における気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内壁との間の隙間５７の間隔Ｌ１と、液体の保持力との関係を説明するための図である。
【００４４】
液体９１の内部に間隔ｄを隔てて立てられた２枚の平板９２の間には、毛細管現象によって高さｈまで液体９１が上昇している。このとき、液体９１の表面張力をΓ、液体９１の平板９２への接触角をβ、液体９１の密度をρ、重力加速度をｇとすると、高さｈは次式（１）で表わされる。
ｈ＝２Γｃｏｓβ／ｄρｇ  …（１）
例えば、液体９１がメチルエチルケトンの場合、ｄ＝０．５ｍｍのとき、ｈ＝５ｍｍ程度となる。このことから、図７の間隔Ｌ１が０．５ｍｍのとき、間隔Ｌ３は５ｍｍ以下に設定すれば良い。これは実験から導き出された数値である。
【００４５】
本実施形態では、気液相流出管５２は円筒形であって平板ではないので、液体が保持される部分の間隔Ｌ１が広い部分が生じる。この部分では液体の保持力が弱まるので、間隔Ｌ３を３ｍｍ程度に設定すると、気液分離器２２の設置姿勢に拘らず気液分離が可能となることが実験で確かめられている。なお、間隔Ｌ２は、間隔Ｌ１と同等以下に設定することで気液分離の性能は安定するようになっている。
【００４６】
図９（ａ）は記録ヘッド２の外観を示す斜視図、（ｂ）は記録ヘッド２への気液分離器２２の配設状態を示す斜視図である。（ａ）に示すように、記録ヘッド２は、本体１（図１参照）に接続された導管１７に接続されており、（ｂ）を参照するように長手平板両端に垂直板が配設された形状の台座６１の上に、スリット６３を有するカバー６２が取り付けられている。このカバー６２の中には、（ｂ）に示すように台座６１の平面上に、排気流路１５及びインク分離回収流路１８が接続された気液分離器２２が気液流動方向に沿って配設されている。この気液分離器２２と併設してインク供給流路４が接続されたノズル６が配設され、このノズル６の先端側に、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５の対、ガター８が、この順で配設されている。
【００４７】
従って、ノズル６から噴射され、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５を通過したインク粒子７は、スリット６３から放出されて、図２に示したように記録媒体４６上に印刷が行われるようになっている。また、気液分離器２２の排気出口管５３（図５参照）は、ガター８方向に向いており、排気ガスがガター８へ吸引され易いようになっている。
【００４８】
更に、インクジェット記録装置１００は、図１０に示す制御部１０１を備えている。図１０は制御部の制御要素との接続構成を示すブロック図である。制御部１０１は、バス１０２により、ノズル６、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５、電磁弁１２，１３，１６、記録ヘッド２の温度センサ２ｂ、インク容器３の温度センサ３ｂ、供給ポンプ５、回収ポンプ１０，１１の各要素に接続されており、これら要素を制御する。
【００４９】
図１１は制御部の構成を示すブロック図である。即ち、制御部１０１は、図１１に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１ａ、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０１ｂ、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０１ｃ、記憶装置(HDD：Hard Disk Drive等)１０１ｄを備え、これら１０１ａ〜１０１ｄがバス１０２に接続された一般的な構成となっており、例えばＲＯＭ１０１ｂに書き込まれたプログラム１０１ｆをＣＰＵ１０１ａが実行して、上述又は後述の各種制御を実現するように構成されている。
【００５０】
＜実施形態の動作＞
以上のようなインクジェット記録装置１００の印刷運転の制御は、制御部１０１で次の通りに実行される。
図１２はインクジェット記録装置１００の制御部１０１によるインクジェット記録動作の制御を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
まず、図１に示すインクジェット記録装置１００において、印刷運転が開始されると、ステップＳ１において、ノズル６に目詰まりが生じているか否かが判断される。この結果、目詰まりが生じていると判断された場合、ステップＳ２において、電磁弁１３が閉、電磁弁１２が開とされ、ステップＳ３において、回収ポンプ１１の吸引力でノズル６の目詰まり物が清掃用流路１４に吸引され、インク容器３へ回収される。この回収後、ステップＳ１の判断に戻る。
【００５２】
一方、目詰まりが生じていないと判断された場合、ステップＳ４において、電磁弁１２が閉、電磁弁１３が開とされ、ステップＳ５において、印刷動作が実行される。即ち、インク容器３内のインク３ａがインク供給流路４を介して供給ポンプ５で圧送されながらノズル６へ供給される。この供給によりノズル６のオリフィスからインクが噴出され、飛翔中に図２に示す粒子７に分裂して帯電電極４３で帯電され、インク粒子７となる。このインク粒子７は、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５間の静電界中を通過する際に偏向され、記録媒体４６上に付着し、文字や画像が印刷される。
【００５３】
このような印刷動作中には、ステップＳ６において、図１に示すインク回収流路９を介した回収ポンプ１０の吸引力によりガター８からインク粒子７が空気と共に吸引され、インク容器３へ回収される。
【００５４】
ここで、ステップＳ７において、インク容器３の温度から記録ヘッド２の温度を減算した温度差が予め定められた値（所定値）Ｔ１よりも小さいか否かが判断される。これはインク容器３に配備された温度センサ３ｂの検出温度から、記録ヘッド２に配備された温度センサ２ｂの検出温度が減算され、この減算結果である温度差が所定値Ｔ１よりも小さいか否かが比較されて判断される。この結果、小さいと判断された場合、ステップＳ８において、電磁弁１６が開とされて、インク容器３から排気流路１５を介して排出される排気ガスがバイパス流路１９を介して外部へ排出される。
【００５５】
同時に、ステップＳ９において、電磁弁１３も閉鎖されて排気流路１５内に残留した液化インク溶剤７２が気液分離器２２に侵入することが防止される。この電磁弁１３の閉鎖後は、ステップＳ７に戻って上記判断が行われる。
【００５６】
ところで、上記のように温度差が所定値Ｔ１よりも小さいと判断されるケースは、インクジェット記録装置１００が運転開始してから、十分時間が経過していない場合である。この場合、本体１内の温度がまだ上昇していないので、インク容器３と記録ヘッド２との温度差が小さく、排気流路１５内においてインク容器３から記録ヘッド２へ移動する混合排気ガスから液化するインク溶剤量は少ない。
【００５７】
このように液化するインク溶剤量が少ない場合、インクミスト混合器２１の保液部３１が十分に濡れないので、インクミスト７１が保液部３１に固着する恐れがある。そこで、上記のように温度差が所定値Ｔ１よりも小さいと判断された場合は、ステップＳ８のように電磁弁１６を開放して排気ガスをバイパス流路１９に送り、排気ガスがインクミスト混合器２１へ流れないように制御する。同時に、ステップＳ９のように、電磁弁１３も閉鎖して排気流路１５内に残留した液化インク溶剤７２が気液分離器２２に侵入することを防止している。
【００５８】
一方、ステップＳ７において、温度差が所定値Ｔ１以上と判断されたとする。これはインクジェット記録装置１００が運転開始から数時間経過する等して本体１内の温度が上昇した際に、温度差が所定値Ｔ１以上と判断される。
【００５９】
この場合、ステップＳ１０において、電磁弁１３が開、電磁弁１６が閉とされる。これによって、ステップＳ１１において、インク容器３から排気流路１５を介して排出される混合排気ガス（気液混合物）がインクミスト混合器２１及び気液分離器２２へ送出される。この送出により、まず、インクミスト混合器２１により気液混合物からインクミスト７１（図３参照）が除去される。次に、そのインクミスト７１の除去後の気液混合物が、気液分離器２２で液化インク溶剤７２（図３参照）と気体のみの排気ガスとに分離される。ステップＳ１２において、分離された排気ガスはガター８へ戻され、液化インク溶剤７２は、インク分離回収流路１８を介して回収ポンプ１１で吸引され、インク容器３へ回収される。
【００６０】
＜実施形態の効果＞
このように本実施形態のインクジェット記録装置１００によれば、インク容器３からの供給インクがノズル６より噴出され、被印刷物に印刷が行われる際に、印刷に使用されなかったインク粒子７を空気と共にガター８で吸引し、これらをインク容器３に回収する。この際、インク溶剤と共に回収された空気をインク容器３から排気ガスとして排気流路１５を介して排気する。この時、排気流路１５内で液化した液化インク溶剤を、気液分離器２２で毛細管現象により保持して気体のみの排気ガスと分離し、分離された液化インク溶剤をインク容器３に回収するようにした。
【００６１】
気液分離器２２は、排気流路１５に接続される筒型の気液相流入管５１と、インク分離回収流路１８に接続される筒型の気液相流出管５２と、気体のみの排気ガスを排出する筒型の排気出口管５３と、内部の空洞部５６を有し、当該空洞部５６内に、外部の一方向から気液相流入管５１及び気液相流出管５２が並列に挿通され、当該一方向と対向する他方向から排気出口管５３が挿通されるケース部材５４，５５とを備えて構成されている。ケース部材５４は、排気出口管５３が挿通された部位の気液相流出管５２の開口端と対向する端面に、当該開口端との間で予め定められた間隔Ｌ２の段差部５８が形成され、ケース部材５５の内壁と気液相流出管５２の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間５７が形成されている。
従って、気液分離器２２により、排気流路１５内で液化したインク溶剤を気体のみの排気ガスと適正に分離することができる。従来では、気体と液体との分離の際に、重力で落下した液体成分を回収していたので、気液分離器の設置方向が変わると気体と液体が分離できなくなっていた。しかし、本実施形態の気液分離器２２では毛細管現象により液体成分を保持して気体と分離するので、気液分離器２２の設置方向が変わっても適正に分離することができる。
【００６２】
また、排気流路１５内において排気ガスと混在するインクミストと、排気流路１５内で液化した液化インク溶剤とを混合するインクミスト混合器２１を備え、インクミスト混合器２１を、気液分離器２２の気液流入口の前段に配置した。更に、インクミスト混合器２１及び気液分離器２２は、ノズル６及びガター８を収容する記録ヘッド内に配置されている。
従って、インクミスト混合器２１で排気ガスに含まれる微細なインクミストを除去することができるので、後段の気液分離器２２で更に液化インク溶剤を分離して気体のみの排気ガスとし、これを記録ヘッド２内に戻した際に、その排気ガスは空気のみなので、記録ヘッド２内を汚さないようにすることができる。
【００６３】
また、インクミスト混合器２１は、液化インク溶剤を含浸する保液部３１と、保液部３１から発生する微細物を捕獲するフィルタ３２とを備えて構成されている。
従来では、インクミストを溶解液で除去するので、インクミスト成分が残留する溶解液を定期的に交換しなければならないといった手間暇が掛かり高額なランニングコストが発生していた。これに対して、本実施形態では、除去したインクミストや微細物が、インクミストの除去を妨げる量以上、保液部３１又はフィルタ３２に蓄積された場合、保液部３１又はフィルタ３２を交換するだけでよい。従って、手間暇が掛からずランニングコストを低減することができる。
【００６４】
また、気液分離器２２で分離した排気ガスの排出口は、ガター８に向けて配置されているので、排気ガスを効率良く回収することができる。
また、インク容器３の温度及び記録ヘッド２内の温度を計測する温度センサ２ｂ，３ｂと、排気流路１５から枝分かれに途中に電磁弁１６を介して接続され、電磁弁１６の開放時に排気流路１５を流れる排気ガスを外部へ排出するバイパス流路１９とを備える。そして、温度センサ２ｂ，３ｂで計測されたインク容器３の温度から記録ヘッド２内の温度を減算した温度差が、所定値Ｔ１よりも小さい場合に、電磁弁１６を開放するようにした。
【００６５】
例えば、インクジェット記録装置１００が運転開始してから、十分時間が経過していない場合は、本体１内の温度、即ちインク容器３の温度がまだ上昇していないので、インク容器３と記録ヘッド２との温度差が小さく、排気流路１５内においてインク容器３から記録ヘッド２へ移動する混合排気ガスから液化するインク溶剤量は少ない。そこで、電磁弁１６を開として、排気ガスをバイパス流路１９から外部へ排出すれば、効果的なインクジェット記録装置１００の運転を行うことができる。
【００６６】
＜変形例１＞
ところで、インクジェット記録装置１００は設置場所の環境温度が、次の第１〜第３の環境のような場合、それに応じた運転制御が必要となる。
第１の環境は、環境温度が０〜１０℃程度の低温の場合である。この場合は、運転開始してから時間が経過しても、インク容器３と記録ヘッド２の温度差が１０℃程度にしかならず、排気流路１５内でのインク溶剤の液化量が少なく、気液分離器２２の前段に設置するインクミスト混合器２１の保液部３１が十分に濡れない。そのため、インクミストが保液部３１に固着する恐れがあるので、この場合は、電磁弁１６を開放して排気ガスをバイパス流路１９に送り、排気がインクミスト混合器２１と気液分離器２２に流れないように制御する。また、電磁弁１３も閉鎖して排気流路１５内に残留した液化溶剤が気液分離器２２に侵入しないように制御する。この制御を実施するため、インク容器３の近くに温度計を設置して、その温度情報にしたがって運転制御を行う。
【００６７】
第２の環境は、インク容器３の温度と記録ヘッド２の温度差が小さい場合である。例えば、本体１の置いてある場所は空調が効いているが、記録媒体４６がある印刷位置では空調が効いていない場合である。この場合、長時間運転を行っても、本体１の温度が余り上がらず温度差が小さいので、電磁弁１６を開放して電磁弁１３を閉鎖する制御が必要である。この制御を実施するために、インク容器３の近くと記録ヘッド２に温度センサ３ｂ，２ｂを設置して、それらの検出温度に従って運転制御を行う。
【００６８】
第３の環境は、暖かい記録媒体４６上に印刷する場合である。この場合は、記録ヘッド２のみが暖かい位置に配置されて高温となる。このため、記録ヘッド２が高温となるので、長時間の運転でインク容器３が暖まったとしても、記録ヘッド２の方が温度が高くなるか、或いは両者の温度差が殆ど無くなったり、小さくなったりする現象が生じる。このような温度差の場合、前述したように、電磁弁１６が開放されて排気ガスがバイパス流路１９に送出されることで、排気ガスがインクミスト混合器２１へ流れないように制御される。同時に、電磁弁１３も閉鎖されて排気流路１５内に残留した液化インク溶剤７２が気液分離器２２に侵入しないように制御される。従って、インクミスト混合器２１及び気液分離器２２は使用されなくなる。
【００６９】
図１３は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の他の構成を示す図である。そこで、図１３に示すインクジェット記録装置１００Ａのように、インクミスト混合器２１及び気液分離器２２を、記録ヘッド２内に搭載せず、本体１の外部に配置した構成とする。この際の排気流路１５の長さは、前述した記録ヘッド２に気液分離器２２を搭載する場合と同等の長さとする。更に、気液分離器２２の温度を計測する温度センサ（図示せず）を備える。
【００７０】
この構成の場合、インクジェット記録装置１００Ａを長時間運転することにより、インク容器３の温度から気液分離器２２の温度を減算した温度差が、所定値Ｔ１以上になると、電磁弁１３が開、電磁弁１６が閉とされ、インク容器３から排気流路１５を介して排出される気液混合物がインクミスト混合器２１に入って、ここで気液混合物からインクミスト７１（図３参照）が除去される。次に、そのインクミスト７１の除去後の気液混合物が、気液分離器２２で液化インク溶剤７２（図３参照）と気体のみの排気ガスとに分離され、排気ガスは本体１及び記録ヘッド２の外部へ排出され、液化インク溶剤７２はインク分離回収流路１８を介してインク容器３へ回収される。
【００７１】
＜変形例２＞
気液分離器２２は、図６（ａ）に示したように、断面円形の筒型の気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内周面との間に間隔Ｌ１の隙間５７を形成し、この隙間５７に毛細管現象で液化インク溶剤７２を吸い上げて保持していた。この際、気液相流出管５２は、断面円形の筒型であったが、これを、断面が楕円形状の筒型とし、面積の広い方をケース部材５５の内周面に間隔Ｌ１で対向させ、この対向する隙間５７の面積が広がるので、その分、多くの液化インク溶剤７２を保持することが可能となる。従って、気液相流入管５１を流れてくる気液混合物から、より効率良く液化インク溶剤７２を吸い上げて排気ガスと分離することが可能となる。
【００７２】
＜変形例３＞
気液相流出管５２のケース部材５５の内周面と隙間Ｌ１で対向する面に、気液相流出管５２の長手方向に沿って複数の溝を形成すれば、その溝に液化インク溶剤７２を保持することができるので、より多くの液化インク溶剤７２を効率良く保持することが可能となる。従って、気液混合物から、より効率良く液化インク溶剤７２を吸い上げて排気ガスと分離することが可能となる。
【００７３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部（制御部）、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウエアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ＩＣ(Integrated Circuit)カード、ＳＤ(Secure Digital memory)カード、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
３  インク容器
３ａ  インク
４  インク供給流路
５  供給ポンプ
６  ノズル
８  ガター
９  インク回収流路
１０，１１  回収ポンプ（第１回収ポンプ，第２回収ポンプ）
１２，１３，１６  電磁弁
１５  排気流路
１８  インク分離回収流路
２１  インクミスト混合器
２２  気液分離器
３１  保液部
３２  フィルタ
３３，３４  円筒状接続部
３５ａ，３５ｂ  円錐型容器
５１  気液相流入管
５２  気液相流出管
５３  排気出口管
５４，５５  ケース部材
５６  空洞部
７２  液化インク溶剤
１００，１００Ａ  インクジェット記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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