(57)【要約】      （修正有）【課題】光回折の影響を低減し、１つのノズル列中の全ノズルに亘ってヘッドを移動させることなく一度に検出することにより、短時間で安定したノズルの検出を行うこと。【解決手段】複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドのノズルから吐出されるインク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、検出光を受光することによりその光路中をインク滴が通過した否かを検出する受光手段と、記録ヘッドの全てのノズルから検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、吐出制御手段によるインク滴の吐出のタイミングと受光手段によるインク滴の通過検出タイミングとに基づいてノズルからのインク滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドを用い、ノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置において、
前記インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、
前記検出光を受光することによりその光路中を前記インク滴が通過したか否かを検出する受光手段と、
前記記録ヘッドの全てのノズルから前記検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、
前記吐出制御手段によるインク滴の吐出のタイミングと前記受光手段によるインク滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからのインク滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段と、
前記発光手段から出射された検出光の光路上に配置され、前記受光手段へ向けて検出光を屈曲させる少なくとも１つの光反射手段と、
前記記録ヘッドのノズル列が前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲となる前記検出光の光路と一致するように該ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させる移動手段とを備え、
前記発光手段から前記光反射手段を介して前記受光手段に至る複数の光路のうち、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除く少なくとも１つの光路を、前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記発光手段は光源収束用レンズを備え、前記検出光の光路上における前記発光手段と該発光手段に最も近いノズルとの間の距離は、前記光源収束用レンズの焦点距離の２倍以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記記録ヘッドは、各ヘッド間のノズル列が互いに平行となるように複数ヘッド設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記記録ヘッドは、互いに平行な複数本のノズル列を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記光反射手段によって屈曲される複数の光路は、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除き、各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を含み、該各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を、各ノズル列に対応した前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲としたことを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記吐出制御手段は、検出時に各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とすると共に、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該インク滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
複数のノズルが配列されたノズル列を有し、前記ノズルから液滴を吐出するヘッドを用い、該液滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段及び該検出光を受光することによりその光路中を前記液滴が通過したか否かを検出する受光手段によって液滴の吐出状態を検出することにより、吐出不良ノズルを検出する方法において、
前記発光手段から出射された検出光を、少なくとも１つの光反射手段によって前記受光手段に向けて屈曲させることにより複数の光路を形成し、
前記複数の光路のうち、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除く少なくとも１つの光路を、前記受光手段による液滴通過の検出範囲とすると共に、
前記ヘッドのノズル列が前記受光手段による液滴通過の検出範囲となる前記検出光の光路と一致するように該ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させ、前記ヘッドの全てのノズルから前記検出光の光路に向けて液滴を順次時系列的に吐出制御することにより、該液滴の吐出のタイミングと前記受光手段による液滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定することを特徴とする吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項９】
前記発光手段は光源収束用レンズを備え、前記検出光の光路上における前記発光手段と該発光手段に最も近いノズルとの間の距離を、前記光源収束用レンズの焦点距離の２倍以上とすることを特徴とする請求項８記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項１０】
前記ヘッドは、各ヘッド間のノズル列が互いに平行となるように複数ヘッド設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項１１】
前記ヘッドは、互いに平行な複数本のノズル列を有していることを特徴とする請求項８、９又は１０記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項１２】
前記光反射手段によって屈曲される複数の光路は、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除き、各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を含み、該各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を、各ノズル列に対応した前記受光手段による液滴通過の検出範囲とすることを特徴とする請求項１０又は１１記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項１３】
各ノズルから吐出する液滴数を変更可能とし、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該液滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【請求項１４】
前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の吐出不良ノズルの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドの各ノズルに亘って安定した検出を行うことのできるインクジェット記録装置及び吐出不良ノズルの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッドに設けられたノズルからインク滴を記録媒体に吐出することによって画像記録を行うインクジェット記録装置では、常に高画質、高品質の画像記録を維持することができるように、定期的に各ノズルからのインク滴の吐出の有無（目詰まりの有無）や吐出されるインク滴の飛翔速度を検出することによって、インクの吐出状態を検出することが行われる。
【０００３】
このような検出方法としては、インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光素子（ＬＥＤ）とこの検出光を受光する受光素子（フォトダイオード）を設け、その検出光の光路上をインク滴が通過した時の受光素子の光量変化を捉えることにより行う方法が一般的である。インク滴を吐出したタイミングと受光素子が光量変化を検出したタイミングとに基づくことによって、インク滴の通過の有無、すなわち欠ノズルの有無やインク滴の飛翔速度を検出することができる。
【０００４】
発光素子と受光素子との距離は、記録ヘッドのノズル列中の全ノズルが、その間に形成される検出光の光路上に収まるようにするため、ノズル数が多くなる程長くなり、検出機構の省スペース化を図る観点から、ノズル列が収まる程度に可及的に近接して配置される。一方、発光素子から出射される検出光は発散光であるため、発光素子に近いノズルから吐出されたインク滴の影は光回折の影響を受け易い。
【０００５】
これにより、受光素子からの検出出力は、ノズルの発光素子からの距離と光回折との相関関係から、ノズル位置が発光素子に近い程弱くなる傾向があり、図１１の一点鎖線のグラフ（ア）で示すように、ノズル位置が発光素子に近づくにつれて次第に低下する。特に近年、ノズル数の増加からくるノズル列長の増大化により、検出光の光路長が長くなると共に１滴のインク滴量も小さくなってきており、ノズル列中の受光素子側端のノズルから吐出されるインク滴による検出出力と、発光素子側端のノズルから吐出されるインク滴による検出出力とが大きく異なり、全ノズルに亘って均一な安定した検出が行えなくなる問題があった。
【０００６】
このような問題に対処するため、特許文献１は、発光素子と受光素子との組を２組設け、互いの出射方向が逆向きとなるように検出光を平行に配置し、検出光毎に１つのノズル列中の発光素子に近い側の半分の各ノズルを休止し、図１１に示すように、検出出力が所定の閾値thよりも高い受光素子に近い側の半分の各ノズルについてインク滴を吐出することにより、光回折に影響されない検出を行う方法を開示している。
【特許文献１】特開平１０−１１９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、発光素子と受光素子との組を２組設けなくてはならず、検出機構が複雑化することによるコストアップの問題があるのみならず、検出光毎に検出レベルを合わせることが困難であり、特にインク滴の飛翔速度やインク滴量を求めるような場合には調整が必要であった。
【０００８】
また、１本の検出光で１つのノズル列中の半分のノズルしか検出できないため、１つのノズル列中の全ノズルの検出を行うには、２本の検出光の間に亘って記録ヘッド自体を移動させなくてはならない。ノズル毎の検出自体は、インク滴の吐出制御という電気的制御のみの極めて短時間で済むのに対し、記録ヘッド自体の移動は、電気的制御に加えて記録ヘッドが搭載されたキャリッジの移動、光軸一致検出動作、停止といった機械的制御を繰り返し行う必要がある。この機械的制御は電気的制御によるノズルの検出時間に比べて遥かに時間が掛かるため、それだけ検出時間が増大化する問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、光回折の影響を低減し、１つのノズル列中の全ノズルに亘ってヘッドを移動させることなく一度に検出することにより、短時間で安定したノズルの検出を行うことのできるインクジェット記録装置及び吐出不良ノズルの検出方法を提供することを課題とする。
【００１０】
本発明の他の課題は以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１２】
請求項１記載の発明は、複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドを用い、ノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出することにより記録を行うインクジェット記録装置において、前記インク滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段と、前記検出光を受光することによりその光路中を前記インク滴が通過したか否かを検出する受光手段と、前記記録ヘッドの全てのノズルから前記検出光の光路に向けてインク滴を順次時系列的に吐出制御する吐出制御手段と、前記吐出制御手段によるインク滴の吐出のタイミングと前記受光手段によるインク滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからのインク滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定する吐出不良ノズル特定手段と、前記発光手段から出射された検出光の光路上に配置され、前記受光手段へ向けて検出光を屈曲させる少なくとも１つの光反射手段と、前記記録ヘッドのノズル列が前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲となる前記検出光の光路と一致するように該ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させる移動手段とを備え、前記発光手段から前記光反射手段を介して前記受光手段に至る複数の光路のうち、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除く少なくとも１つの光路を、前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲としたことを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記発光手段は光源収束用レンズを備え、前記検出光の光路上における前記発光手段と該発光手段に最も近いノズルとの間の距離は、前記光源収束用レンズの焦点距離の２倍以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記記録ヘッドは、各ヘッド間のノズル列が互いに平行となるように複数ヘッド設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記記録ヘッドは、互いに平行な複数本のノズル列を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置である。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記光反射手段によって屈曲される複数の光路は、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除き、各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を含み、該各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を、各ノズル列に対応した前記受光手段によるインク滴通過の検出範囲としたことを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェット記録装置である。
【００１７】
請求項６記載の発明は、前記吐出制御手段は、検出時に各ノズルから吐出するインク滴数を変更可能とすると共に、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該インク滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
【００１９】
請求項８記載の発明は、複数のノズルが配列されたノズル列を有し、前記ノズルから液滴を吐出するヘッドを用い、該液滴の飛翔経路に交叉するように検出光を出射する発光手段及び該検出光を受光することによりその光路中を前記液滴が通過したか否かを検出する受光手段によって液滴の吐出状態を検出することにより、吐出不良ノズルを検出する方法において、前記発光手段から出射された検出光を、少なくとも１つの光反射手段によって前記受光手段に向けて屈曲させることにより複数の光路を形成し、前記複数の光路のうち、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除く少なくとも１つの光路を、前記受光手段による液滴通過の検出範囲とすると共に、前記ヘッドのノズル列が前記受光手段による液滴通過の検出範囲となる前記検出光の光路と一致するように該ノズル列と前記検出光との相対的な位置を移動させ、前記ヘッドの全てのノズルから前記検出光の光路に向けて液滴を順次時系列的に吐出制御することにより、該液滴の吐出のタイミングと前記受光手段による液滴の通過検出タイミングとに基づいて前記ノズルからの液滴の吐出状態を検知することで吐出不良ノズルを特定することを特徴とする吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２０】
請求項９記載の発明は、前記発光手段は光源収束用レンズを備え、前記検出光の光路上における前記発光手段と該発光手段に最も近いノズルとの間の距離を、前記光源収束用レンズの焦点距離の２倍以上とすることを特徴とする請求項８記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、前記ヘッドは、各ヘッド間のノズル列が互いに平行となるように複数ヘッド設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、前記ヘッドは、互いに平行な複数本のノズル列を有していることを特徴とする請求項８、９又は１０記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、前記光反射手段によって屈曲される複数の光路は、前記発光手段から出射された検出光が最初に光反射手段に至る光路を除き、各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を含み、該各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を、各ノズル列に対応した前記受光手段による液滴通過の検出範囲とすることを特徴とする請求項１０又は１１記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２４】
請求項１３記載の発明は、各ノズルから吐出する液滴数を変更可能とし、前記受光手段による出力レベルが前記検出光の光路上の全ノズルに亘って略同一となるように、該液滴数を前記検出光の光路上における受光手段側のノズルに比べて発光手段側のノズルの方を多く吐出制御することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【００２５】
請求項１４記載の発明は、前記検出光の光路上において、少なくとも前記受光手段の直前に、検出光の通過を制限するアパーチャーを配置することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の吐出不良ノズルの検出方法である。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１及び８記載の発明によれば、光反射手段によって検出光の光路を屈曲させることにより、検出機構を格別大型化することなく、１つのノズル列中の最も発光手段側端のノズルと発光手段との間の距離を大きくとることができるため、光回折の影響を低減できると共に、ヘッドの移動の必要もなく、１つのノズル列中の全ノズルに亘って一度に検出することができ、短時間で安定した全ノズルの検出を実現することができる。
【００２７】
また、光反射手段によって検出光の光路を屈曲させるため、発光手段及び受光手段の配置に制約を受けることがなく、検出装置の設計の自由度が高くなる。
【００２８】
請求項２及び９記載の発明によれば、光回折の影響の低減効果が高く、検出出力にばらつきがなく、より安定したノズルの検出を行うことができる。
【００２９】
請求項３、４、５、１０、１１及び１２記載の発明によれば、光反射手段によって平行に形成された複数の光路を検出範囲とすることによって、光回折の影響を低減できると共にヘッドを移動させる必要もなく、複数のノズル列の全ノズルに亘って一度に検出を実行することができ、検出時間の大幅な短縮化を図ることができる。
【００３０】
請求項６及び１３記載の発明によれば、光回折の影響をより低減して、受光手段による検出出力を全ノズルに亘ってほぼ均一化することができ、より安定したノズルの検出を行うことができる。
【００３１】
請求項７及び１４記載の発明によれば、検出光がヘッドのノズル面で反射した際の反射光の受光手段への入射を制限し、誤検出を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３３】
図１は、インクジェット記録装置において吐出不良ノズルの検出を行うための主要部の概略構成を示す斜視図、図２は主要部の構成を示すブロック図、図３は検出光の光路を示す平面図である。
【００３４】
図中、１は記録ヘッドであり、ガイドレール及び主走査モータ等からなる移動手段（図示せず）によって主走査方向に沿って往復移動可能に設けられるキャリッジ（図示せず）に搭載されている。記録ヘッド１の下面のノズル面１１には、多数のノズル１２が主走査方向と直交する方向に沿って配列されており、この多数のノズル１２によって１列のノズル列を形成している。この記録ヘッド１は、移動手段によってキャリッジが主走査方向に沿って往復移動する過程で、図２に示すコントローラ（ＣＰＵ）６によって所定の駆動条件（駆動電圧、駆動周波数）で駆動回路７が制御されることにより、各ノズル１２からそれぞれ所定のタイミングで微小液滴状のインク滴ａを、図１における下方向に吐出することで、図示しない記録媒体上に所望の画像を記録する。
【００３５】
２はＬＥＤからなる発光素子であり、記録ヘッド１の各ノズル１２から吐出されるインク滴ａの通過を検出するための検出光Ｌを出射する。この発光素子２は、詳細については示していないが、図２に示すコントローラ６によって点灯・消灯が制御されるようになっている。
【００３６】
３はフォトダイオードからなる受光素子であり、発光素子２から出射した検出光Ｌを受光する。
【００３７】
４は発光素子２から出射された検出光Ｌを、受光素子３へ向けて屈曲させることにより複数の光路を形成する光反射部材である。この光反射部材４としては、検出光Ｌを屈曲させる機能を有する反射鏡やプリズム等を用いることができる。中でもプリズムは、入射光をロスなく出射することができる点で好ましい。
【００３８】
ここでは検出光Ｌの光路上にそれぞれプリズムからなる２つの光反射部材４１、４２が配置されており、発光素子２から出射された検出光Ｌは、まず最初の光反射部材４１によって光反射部材４２に向けて反射され、次いで光反射部材４２によって反射されて受光素子３に到達するようになっている。これにより、検出光Ｌの光路は、発光素子２から最初の光反射部材４１に至る光路Ｌ１と、光反射部材４１から光反射部材４２に至る光路Ｌ２と、光反射部材４２から受光素子３に至る光路Ｌ３とによって構成される。
【００３９】
ここでは、検出光Ｌの３本の光路Ｌ１〜Ｌ３のうち、少なくとも受光素子３に最も近い光路Ｌ３が、記録ヘッド１の主走査方向と直交し且つ記録ヘッド１のノズル１２の配列方向と平行であって、インク滴ａの吐出方向に沿った高さ位置が記録ヘッド１のノズル面１１の位置よりも低い位置に配置されるように形成されている。また、受光素子３と光反射部材４２とは、記録ヘッド１の全ノズル１２がその光路Ｌ３上に全て収まる距離で配置されている。これにより、記録ヘッド１のノズル列が検出光Ｌ中の光路Ｌ３上に位置したときに、各ノズル１２から吐出されるインク滴ａの進行経路は、光路Ｌ３と交叉する。従って、ここでは、この受光素子３と光反射部材４２との間の光路Ｌ３を、図３（ａ）に斜線で示すように、受光素子３によるインク滴通過の検出範囲としている。
【００４０】
５はインク受け皿であり、検出光Ｌの光路Ｌ３上に配置された記録ヘッド１のノズル面１１に対向するにように設けられており、検出時に記録ヘッド１から吐出されたインク滴ａを受け入れるようになっている。
【００４１】
以上の発光素子２、受光素子３、光反射部材４及びインク受け皿５は、記録ヘッド１が記録媒体に対して記録を行わない非記録領域に位置して設けられている。インク滴ａの検出は、記録ヘッド１が移動手段によって主走査方向に沿ってこの非記録領域まで移動し、そのノズル列が検出光Ｌの光路Ｌ３上に位置して停止した時に、コントローラ６から出力される吐出開始信号（FIRE-M）によって駆動回路７を制御し、記録ヘッド１の各ノズル１１からインク滴ａを吐出することにより、そのインク滴ａが光路Ｌ３を通過した影を受光素子３によって検出することによって行われる。
【００４２】
受光素子３は、このようにしてインク滴ａが光路Ｌ３を通過したときの影を光量変化として検出し、この検出信号を図２に示す検出部８に送る。検出部８は、受光素子３の検出信号を増幅する電流増幅部８１と、この電流増幅部８１により増幅された検出信号の変動分のみを増幅する交流増幅部８２と、この交流増幅部８２からの出力信号を、該出力信号を低域フィルタ８３を経て生成された基準信号と比較し、基準信号レベルを越える信号をdefect-out信号としてコントローラ６へ出力する比較器８４とを有している。
【００４３】
次に、かかるインクジェット記録装置における吐出不良ノズルの検出フローについて図４に示すフロー図を用いて説明する。
【００４４】
まず、コントローラ６は、発光素子２を点灯させた後（Ｓ１）、図示しない移動手段を駆動させることによりキャリッジを主走査方向に移動させて、記録ヘッド１のノズル列を検出光Ｌのうちの検出範囲となる光路Ｌ３上に合わせる（Ｓ２）。
【００４５】
次いで、コントローラ６は、駆動回路７に吐出開始信号（FIRE-M）を出力し、正常なインク滴ａの吐出対策として、記録ヘッド１の全ノズル１２から連続して複数のインク滴ａの吐出（予備吐出）を行う（Ｓ３）。
【００４６】
この予備吐出後、コントローラ６は、記録ヘッド１の全ノズル１２のうち、ノズル検出を行うためのインク滴ａを吐出する最初のノズルを特定する（ノズルNo.ｎ＝１とする。）（Ｓ４）。そして、この最初のノズルNo.1のノズル（以下、これをNo.1ノズルという。）に対して吐出開始信号（FIRE-M）を出力し、検出のためのインク滴ａの吐出を行う（Ｓ５）。
【００４７】
ここで、No.1ノズルから正常にインク滴ａが吐出され、そのインク滴ａが検出光Ｌの光路Ｌ３を通過すると、受光素子３において入射光が一部遮られることにより光量信号が一時的に減少する。この光量信号の減少が所定レベルを越えると、インク滴ａの通過が検出されたものとして、検出部８から図５に示すようなdefect-out信号が出力される。
【００４８】
コントローラ６は、検出部８からのこのdefect-out信号の入力の有無を判断している。吐出開始信号（FIRE-M）を出力してNo.1ノズルからインク滴ａを吐出した後、所定のタイムアウト時間、即ちインク滴ａを吐出してからそのインク滴ａが検出光Ｌの光路Ｌ３を横切るであろうと十分に推測される時間の経過を検出しており、このタイムアウト時間が経過してもdefect-out信号が検出部８から出力されない場合（図５において点線で示す。）は、No.1ノズルは目詰まり等の原因によりインク滴ａが吐出されない欠ノズルと判断され、そのノズル番号を所定の記憶領域に記憶する（Ｓ６）。これにより欠ノズルの吐出不良ノズルを特定することができる。
【００４９】
一方、コントローラ６は、No.1ノズルから正常にインク滴ａが吐出されたことによって検出部８から所定のタイムアウト時間内にdefect-out信号の入力があると、インク滴ａの吐出開始信号（FIRE-M）を出力したタイミングからdefect-out信号を検出したタイミングまでの時間（図５中のTn時間）を検出し、この検出時間と、予め判っている記録ヘッド１のノズル面１１と検出光Ｌの光路Ｌ３との間の距離とに基づいてインク滴ａの飛翔速度を算出し、それを所定の記憶領域に記憶する（Ｓ６）。このとき記憶された飛翔速度は、予め記憶されている飛翔速度の所定値と比較することで、速度異常を検出することができる。これにより飛翔速度異常の吐出不良ノズルを特定することができる。
【００５０】
その後、コントローラ６は、続いてNo.2ノズル、No.3ノズル・・・という具合に記録ヘッド１の全てのノズル１２について順次時系列的に上記同様の処理を繰り返し（Ｓ５〜Ｓ８）、全てのノズル１２について検出が終了したら、コントローラ６は発光素子２を消灯し（Ｓ９）、吐出不良の検出動作を終了する。
【００５１】
このように、発光素子２と受光素子３との間で形成される検出光Ｌを光反射部材４によって屈曲して複数の光路Ｌ１〜Ｌ３を形成し、そのうちの受光素子３に最も近い光路Ｌ３を受光素子３によるノズル１２の吐出不良の検出範囲としているので、図３（ａ）に示すように、発光素子２から検出範囲に至る検出光Ｌの光路上の距離（発光素子２から発光素子２に最も近いノズル１２までの光路上の距離）Ｄは、発光素子２と受光素子３との間が検出範囲に相当する距離しか離れていない図３（ｂ）に示す従来の検出機構の場合に比べ、光路Ｌ１及びＬ２の分だけ長くなる。
【００５２】
これにより、記録ヘッド１のノズル列のうち、検出光Ｌの光路上において発光素子２に近い側のノズル１２から吐出されるインク滴ａを検出する場合でも、発光素子２からの距離が長くなることによって光回折の影響を受けにくくなり、受光素子３の検出出力を、図１１の実線のグラフ（イ）で示すように全体的に増幅し、ノズル位置に対する検出出力のグラフの傾斜を、図１１の一点鎖線のグラフ（ア）で示す従来のものに比べて寝かせることができるようになる。従って、光回折の影響を低減できると共に、１つのノズル列中の全ノズル１２に亘って記録ヘッド１を移動させることなく一度に検出することができ、短時間で安定した全ノズル１２からのインク滴ａの検出を実現することができる。
【００５３】
光反射部材４の配設数は、図１及び図３（ａ）に示した２つに何ら限定されず、発光素子２から出射した検出光Ｌを受光素子３に向けて屈曲させて少なくとも２本の光路を形成することができるように、検出光Ｌの光路上に少なくとも１つあればよい。そして、このように少なくとも１つの光反射部材４によって形成される複数の光路のうち、発光素子２から出射された検出光Ｌが最初に光反射部材４に至る光路を除く少なくとも１つの光路を、受光素子３によるインク滴ａの通過を検出するための検出範囲とすればよい。従って、例えば図１及び図３（ａ）に示した３本の光路Ｌ１〜Ｌ３のうち、光路Ｌ１を除く光路Ｌ２及びＬ３を検出範囲とすることができるため、図示した光路Ｌ３以外にも、光路Ｌ２を検出範囲として利用することもできる。
【００５４】
すなわち、複数の光路のうちの検出範囲となる光路がノズル列と平行に形成されれば、他の光路を任意に形成できるので、例えば図１において発光素子２を光反射部材４１に対して垂直方向から検出光Ｌを出射するように配置したり、受光素子３の直前に光反射部材を追加して、受光素子３への光路を垂直方向となるように形成したりすることもできる等、発光素子２及び受光素子３の配置に制約を受けることがなくなり、検出機構の設計の自由度を高くすることができる。もちろん、発光素子２からのノズル１２の距離を長くとるために、発光素子２を受光素子３から真っ直ぐ大きく引き離して配置する必要もないため、検出機構が格別大型化することもない。
【００５５】
また、ノズル１２からのインク滴ａの飛翔速度を検出する場合、例えば図６に示すように、発光素子２と受光素子３との間に複数の光反射部材４１〜４３を介在させることによって、複数の光路Ｌ１〜Ｌ４を形成し、そのうちの光路Ｌ２とＬ４を検出範囲として記録ヘッド１のノズル列に沿って互いに平行で、且つ、それら光路Ｌ２とＬ４の双方がノズル１２から吐出されたインク滴ａの進行経路と交叉するように縦に配置するように設けることで、１つのノズル１２から吐出されたインク滴ａが、最初の光路Ｌ４と交叉する点Ｐ１を通過したタイミングとその下の光路Ｌ２と交叉する点Ｐ２を通過したタイミングとの時間差及びそれら光路Ｌ２とＬ４との距離に基づいて、インク滴ａの飛翔速度を求めるようにすることもできる。
【００５６】
通常、２本の光路を通過したタイミングの時間差によって飛翔速度を求める場合は、発光素子と受光素子との組を２組使用して２本の光路を平行に形成しなくてはならないが、本発明のように複数の光反射部材４を用いることで、発光素子２と受光素子３との組を１組使用するだけで２本の光路Ｌ２、Ｌ４を容易に形成することが可能である。この図６に示す例では、発光素子２から出射した検出光Ｌが最初の光反射部材４１に至る光路Ｌ１を検出に利用しないので、光回折の影響を低減できると共に、光反射部材４１の向きを適宜調整することで発光素子２の配置を自由にとることができる。
【００５７】
このように本発明によれば、発光素子２から出射した検出光Ｌが少なくとも１つの光反射部材４によって受光素子３に向けて屈曲されて複数の光路が形成され、そのうちの発光素子２から出射された検出光Ｌが最初に光反射部材４に至る光路を除く少なくとも１つの光路を検出範囲とすることで、検出機構を格別大型化することなく、発光素子２から記録ヘッド１のノズル列中の発光素子２に最も近いノズル１２ａとの間の距離Ｄを長くとることができ、光回折の影響を低減することができるが、この距離Ｄは、図７に模式的に示すように、発光素子２が備えている光源収束用レンズ２１の焦点距離の２倍以上であることが好ましい。これにより、光回折の影響をより低減することができ、より安定した検出を行うことができるようになる。
【００５８】
ところで、図３（ａ）に示すように、発光素子２から受光素子３に至る検出光Ｌの光路Ｌ１〜Ｌ３上には、検出光Ｌの通過を制限するアパーチャー９が介設されている。
【００５９】
アパーチャー９の詳細を図８に示す。アパーチャー９には開口部９１が形成されており、検出光Ｌの通過をこの開口部９１に制限している。開口部９１は、横長形状を呈しており、詳細には、記録ヘッド１のノズル面１１と垂直な方向に沿う径（短径）ｄ１に対してそれと直交する方向に沿う径（長径）ｄ２が長く形成されている。一般に、開口部９１は、記録ヘッド１のノズル面１１と垂直な方向、即ちインク滴ａの吐出方向に沿う幅が狭い方が、インク滴ａの通過を検出する場合の検出精度を向上させることができる点で有利である。一方、これと直交する方向の幅を狭くすると、受光素子３により検出される信号の出力が低下すると共に、主走査方向への記録ヘッド１の光軸ずれに対する余裕度の減少から、逆に安定な検出ができず検出誤差が大きくなるおそれがあるため、開口形状を横長形状とし、その短径ｄ１が記録ヘッド１のノズル面１１と垂直な方向に沿うように開設することで、インク滴ａの検出精度の向上と検出誤差の低減化とを両立できるようにしている。この開口部９１の形状の一例を挙げると、ｄ１＝１．５ｍｍ、ｄ２＝３ｍｍである。
【００６０】
なお、図８では、横長の略矩形状の開口部９１とされているが、開口部９１はｄ１＜ｄ２となるように形成された横長楕円形状であってもよい。
【００６１】
アパーチャー９の位置は、図３（ａ）では、検出光Ｌの出射方向に沿う受光素子３の直前と光反射部材４１の直前との２箇所に設けているが、少なくとも受光素子３の直前に設けることが好ましい。受光素子３の直前にアパーチャー９を設けることによって、記録ヘッド１のノズル面１１等で反射した検出光Ｌの反射光が受光素子３へ入射することによって誤検出を生じる問題を低減することができる。
【００６２】
図１における記録ヘッド１は、単一の記録ヘッド１に１列のノズル列が設けられた態様を示しているが、インクジェット記録装置に設けられる記録ヘッドは１つとは限らず、例えばＹＭＣＫ等の複数のインク色毎の専用の記録ヘッドを有する複数ヘッドを備えるものがある。図９（ａ）は、それぞれ１列のノズル列１ａ〜１ｄを有する４つの記録ヘッド１Ａ〜１Ｄを、各ノズル列１ａ〜１ｄが互いに平行となるように図示しないキャリッジに搭載されている状態をノズル面側から見た図である。また、記録ヘッドには、一つの記録ヘッドで複数のノズル列を有するものがある。図９（ｂ）は、それぞれ互いに平行な２列のノズル列１０ａ１、１０ａ２及び１０ｂ１、１０ｂ２を有する２つの記録ヘッド１０Ａ及び１０Ｂを、各ノズル列１０ａ１〜１０ｂ２が互いに平行となるように図示しないキャリッジに搭載されている状態をノズル面側から見た図である。
【００６３】
これらはいずれも複数のノズル列を有する場合である。このような場合、図３（ａ）に示した１本の光路Ｌ３によって構成される１本の検出範囲を使用して、逐次キャリッジを移動させることによって、ノズル列１ａ〜１ｄ毎又はノズル列１０ａ１〜１０ｂ２毎に順次検出を行うこともできるが、キャリッジを移動させることによる機械的制御のための時間がかかる問題がある。そこで、複数のノズル列の検出を行う場合は、光反射部材４によって検出光Ｌを屈曲させて複数の光路を平行に形成することで、複数のノズル列を同時に検出可能とすることが好ましい。
【００６４】
図１０はこのような検出機構の検出光Ｌによる光路を示す平面図である。ここでは、発光素子２から受光素子３に至る検出光Ｌを８つの光反射部材４１〜４８によって順次屈曲させることで、９本の光路Ｌ１〜Ｌ９を形成している。
【００６５】
このうちの光路Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９は互いに平行である。また、これらの光路Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９は、図９（ａ）に示す記録ヘッド１Ａ〜１Ｄの各ノズル列１ａ〜１ｄ又は図８（ｂ）に示す記録ヘッド１０Ａ〜１０Ｂの各ノズル列１０ａ１〜１０ｂ２と同数（４本）であり、且つ各ノズル列１ａ〜１ｄ又は１０ａ１〜１０ｂ２の間隔Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３と同間隔となるように形成されている。これにより、これら光路Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ９の全てを検出範囲（１）〜（４）とし、そのうちの検出範囲（１）をノズル列１ａ又は１０ａ１に対応させ、検出範囲（２）をノズル列１ｂ又は１０ａ２に対応させ、検出範囲（３）をノズル列１ｃ又は１０ｂ１に対応させ、検出範囲（４）をノズル列１ｄ又は１０ｂ２に対応させている。
【００６６】
これによれば、図示しない移動手段によってキャリッジを主走査方向に沿って移動させ、記録ヘッド１Ａ〜１Ｄの各ノズル列１ａ〜１ｄ又は記録ヘッド１０Ａ〜１０Ｂの各ノズル列１０ａ１〜１０ｂ２がそれぞれ対応する検出範囲（１）〜（４）の光路と一致した位置で停止させることで、複数のノズル列の全てのノズルに亘って一度に検出を実行することができ、複数ノズル列の検出のための検出時間を大幅に短縮することができる。また、この場合、複数の光路Ｌ１〜Ｌ９のうち、少なくとも発光素子２から出射された検出光Ｌが最初に光反射部材４１に至る光路Ｌ１を検出に使用しないので、光回折の影響を低減できることはもちろんである。
【００６７】
なお、図９（ａ）に示した態様において、記録ヘッドの数は４つに限らず、２つ以上であれば複数のノズル列を構成することができる。また、図９（ｂ）に示した態様において、記録ヘッドの数は２つ以上に限らず、１つのみであっても複数（２本）のノズル列を備えていることに変わりはない。これらの場合、検出範囲となる光路は、光反射部材４の配設数を適宜調整することで、それぞれノズル列数に対応する数だけ形成するようにすればよい。
【００６８】
また、複数のノズル列を有する場合の検出方法としては、以上のように複数のノズル列と同数の光路を形成して複数のノズル列の全てを一度に検出すれば、検出時間を短縮する効果が最も高く好ましいが、必ずしも一度に検出できるようにする必要はなく、少なくとも、発光素子２から出射された検出光Ｌが最初に光反射部材４に至る光路を除き、各ノズル列と同間隔で平行に形成される複数の光路を含んでいればよい。例えば図９（ａ）に示す４つの記録ヘッド１Ａ〜１Ｄによる４本のノズル列１ａ〜１ｄの場合、２本の光路Ｌ９及びＬ７による検出範囲（１）及び（２）のみを使用し（すなわち、それ以外の光路は必ずしもノズル列に対応していなくてもよい。）、ノズル列１ａ及び１ｂの検出が終了した後、キャリッジを移動させてノズル列１ｃ及び１ｄの検出を行うようにしてもよい。この場合は、キャリッジを移動させることなく全てのノズル列１ａ〜１ｄを一度に検出する上述の場合に比べて、キャリッジの機械的制御のための時間が余計にかかることになるが、図３（ａ）のように１本の光路のみを検出範囲とする場合に比べれば検出時間を短縮することができる。
【００６９】
次に、ノズルの吐出不良を検出する場合に好ましいインク滴ａの吐出形態について説明する。
【００７０】
既に述べたように、受光素子３から出力される検出出力は、光回折の影響によって発光素子２に近づくにつれて弱くなる。特に、近年のプリントの高画質化に伴ってインク滴１滴の大きさは極めて微小液滴化しているため、吐出不良の検出時には、受光素子３によって微小液滴の影を捉えた微弱な信号を増幅しなくてはならず、検出信号のＳ／Ｎも低下する傾向がある。
【００７１】
このため、吐出不良ノズルの検出時には、コントローラ６が駆動回路７に出力する吐出開始信号の印加タイミングを適宜変更することによって、記録ヘッド１の各ノズル１２からそれぞれ吐出するインク滴の数を変更制御し、この検出時のインク滴の数を、検出対象となる検出光Ｌの光路上に位置する全ノズル１２に亘って同一ではなく、受光素子３による検出出力のレベルが検出光Ｌの光路上の全ノズル１２に亘って略同一になるように、検出光Ｌの光路上において受光素子３側に位置するノズルに比べて発光素子２側に位置するノズルの方を多く吐出制御することが好ましい。
【００７２】
この検出時のインク滴は、インク滴数を各ノズル１２で変更制御可能とすることにより、１滴のインク滴ａもしくは連続して吐出される２滴以上の複数のインク滴ａからなる一塊のインク滴群Ｇの形態で各ノズル１２から吐出される。
【００７３】
図１２（ａ）は、１つのノズル１２から連続して吐出される３滴のインク滴ａからなる一塊のインク滴群Ｇの様子を示している。ここでは検出の確実性を期すため、１つのノズル１２からインク滴群Ｇ１、Ｇ２・・・という具合に、一塊のインク滴群Ｇを一定間隔をおいて連続して吐出している。
【００７４】
一塊のインク滴群Ｇにおいて、各インク滴ａ同士の吐出間隔と連続する一塊のインク滴群Ｇ同士の吐出間隔との関係は、一塊のインク滴群Ｇにおいて隣接する各インク滴ａ同士の吐出間隔をα、先に吐出されたインク滴群Ｇ１と次に吐出されたインク滴群Ｇ２との吐出間隔（インク滴群Ｇ１の最後のインク滴ａとインク滴群Ｇ２の最初のインク滴ａとの間隔）をβとしたとき、α＜βである。このとき、一塊のインク滴群Ｇにおける上記αの和を、受光素子３によって影が捉えられる範囲の垂直方向の距離よりも小さい値とすることがより好ましく、これによって受光素子３では、インク滴ａの個々が極めて微小な液滴からなるものであっても、インク滴群Ｇとすることで１つの大きなまとまった信号として検出することができるようになる。
【００７５】
また、１つのノズル１２からのインク滴群Ｇの吐出が終了し、隣接するノズル１２からの吐出に移行する際は、図１２（ｂ）に示すように、先のノズル１２から吐出されたインク滴群Ｇ１と次のノズル１２から吐出されたインク滴群Ｇ２との吐出間隔βを、一塊のインク滴群Ｇ中の隣接するインク滴ａ同士の間隔αとの関係で、上記同様にα＜βとなるようにすれば、各ノズル１２から連続して吐出する場合でもそれぞれのインク滴群Ｇを一塊とみなすことができる。
【００７６】
インク滴数を変える具体的態様の一例としては、１本の検出光Ｌによって構成される複数の光路上にある全ノズル１２を複数の組に分け、その組毎にインク滴数を変えることが挙げられる。図１３は、検出光Ｌの光路上に位置する全ノズル１２を３つの組に分け、受光素子３に近い側の組の複数のノズル１２からは３滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｆを吐出するように制御し、中間に位置する組の複数のノズルからは４滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｍを吐出するように制御し、発光素子２に近い側の組の複数のノズルからは５滴のインク滴ａからなるインク滴群Ｇｎを吐出するように制御する場合を示している。分けられる組は受光素子３による検出出力のレベルに応じて２以上とすれば任意であり、インク滴数もインク滴ａの１滴の大きさと受光素子３による検出出力のレベルとに応じて適宜調整できる。
【００７７】
このように検出光Ｌの光路上に位置するノズル１２の発光素子２からの位置に応じてインク滴数を変更制御し、受光素子３側のノズル１２に比べて発光素子２側のノズル１２の方を多く吐出制御することで、受光素子３による出力レベルは、図１１の２点鎖線のグラフ（ウ）に示すように、検出光Ｌの光路上の全ノズルに亘って略均一にすることができる。
【００７８】
図９及び図１０に示したように、検出すべきノズル列が複数列存在し、その複数列のノズル列を複数本の光路によって同時に検出する場合は、発光素子２に近い側のノズル列の各ノズル１２から吐出するインク滴数を多くし、ノズル列が受光素子３に近づくにつれて、そのノズル列の各ノズル１２から吐出するインク滴数を少なくしていくという具合に、ノズル列毎にインク滴数を異ならせるようにしてもよい。
【００７９】
検出光Ｌの光路上に位置する各ノズル１２の検出時のインク滴数のデータは、ノズル１２毎もしくは複数のノズル１２の組毎に対応させて予めコントローラ６内の所定の領域に記憶しておき、吐出不良ノズルの検出時には、この記憶されたデータに基づいて、各ノズル１２のインク滴数を制御すればよい。
【００８０】
以上の説明では、発光素子２をＬＥＤとしたが、これに限らず、本発明は検出光Ｌを出射する発光手段としてＬＤ（レーザー）を用いる場合にも適用できる。
【００８１】
また、ここでは、キャリッジに搭載される記録ヘッド１が移動手段によって主走査方向に沿って移動可能とされ、この記録ヘッド１が検出光Ｌまで移動してくる態様について説明したが、記録ヘッド１と検出光Ｌとは相対的に移動すればよい。従って、検出光Ｌ側を記録ヘッド１に向けて移動可能としてもよく、また、双方が互いに移動するようにしてもよい。
【００８２】
本発明に係る吐出不良ノズルの検出方法は、インク滴を吐出することによって記録紙やフィルム等の記録媒体上に文字や写真等の各種画像を記録するインクジェット記録装置に適用されるものに限らず、例えば、ノズルから布帛にインク滴を吐出することによって所望の図柄を形成するインクジェット捺染装置、ノズルから液滴状の発光材料を吐出することによって発光層を形成する有機ＥＬ素子の製造装置、ノズルからシルク印刷用のインク滴を吐出するシルク印刷装置等のように、多数のノズルが配列されたノズル列を有し、その各ノズルから液滴を吐出するヘッドを有する装置にも適用することで、上記同様に、短時間で安定した吐出不良ノズルの検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】インクジェット記録装置の主要部の概略構成を示す斜視図
【図２】インクジェット記録装置の主要部の構成を示すブロック図
【図３】検出光の光路を示す平面図
【図４】吐出不良ノズルの検出フローを示すフロー図
【図５】吐出制御信号と検出信号を示す図
【図６】他の態様に係るインクジェット記録装置の主要部の概略構成を示す斜視図
【図７】発光素子とノズルとの位置関係を模式的に示す図
【図８】アパーチャーの正面図
【図９】（ａ）はそれぞれ１列のノズル列を有する４つの記録ヘッドをノズル面側から見た図、（ｂ）はそれぞれ互いに平行な２列のノズル列を有する２つの記録ヘッドをノズル面側から見た図
【図１０】検出光の光路を示す平面図
【図１１】ノズル位置と検出出力との関係を示すグラフ
【図１２】（ａ）（ｂ）はそれぞれノズルから吐出される一塊のインク滴群の様子を示す図
【図１３】ノズル位置によってインク滴群のインク滴数を変えた態様を示す図
【符号の説明】
【００８４】
１、１Ａ〜１Ｄ、１０Ａ〜１０Ｂ：記録ヘッド
１１：ノズル面
１２：ノズル
１ａ〜１ｄ、１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２：ノズル列
２：発光素子
２１：光源収束用レンズ
３：受光素子
４：光反射部材
５：インク受け皿
６：コントローラ
７：駆動回路
８：検出部
９：アパーチャー
９１：開口部
Ｌ：検出光
Ｌ１〜Ｌ９：光路
ｇ：インク滴群
ａ：インク滴
【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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