(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、
デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、
上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、
上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、
上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成する波形生成部とを備え、
上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されていることを特徴とする波形生成回路。
【請求項２】
第１の切換手段は、第１のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
第２の切換手段は、第２のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の波形生成回路。
【請求項３】
インクジェットヘッドに設けられたインク吐出用のアクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路であって、
デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、
デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、
上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、
上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、
上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する波形生成部とを備え、
上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項４】
第１の切換手段は、第１のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
第２の切換手段は、第２のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項５】
インクが充填される圧力室と、該圧力室に連通するノズルと、電圧の印加により上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるアクチュエータとを有するインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、
上記インクジェットヘッドのアクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路とを備え、
上記インクジェットヘッド駆動回路は、
デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、
デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、
上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、
上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、
上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する波形生成部と
を有し、
上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されており、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、上記インクジェットヘッド駆動回路の波形生成部により生成した電圧波形を上記アクチュエータへ出力することで、上記インクジェットヘッドのノズルからインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、電圧波形を生成する波形生成回路、及び、インクジェットヘッドに設けられたインク吐出用のアクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路、並びに、該インクジェットヘッド駆動回路により駆動されるアクチュエータを有するインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【０００１】
（背景技術）
従来より、インク吐出用のアクチュエータを有するインクジェットヘッドはよく知られており、このインクジェットヘッドのアクチュエータは、例えば圧電素子の両面に電極をそれぞれ備えてなる圧電アクチュエータであって、インクが収容される圧力室の一部を構成している。そして、このアクチュエータの電極にパルス状の電圧を印加することで、アクチュエータを上記圧力室の容積が減少するように変形させ、これにより圧力室内に圧力を発生させ、この圧力により圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させるようになっている。
【０００２】
上記アクチュエータに印加される電圧波形は、例えば図４に示すように、接地電位から最小電位（−Ｖｆ）まで降下する第１波形Ｐ１（電圧立ち下がり波形）と、この第１波形Ｐ１に連続しかつ上記最小電位を維持する第２波形Ｐ２と、この第２波形Ｐ２に連続しかつ上記最小電位から最大電位（Ｖｆ）まで上昇する第３波形Ｐ３（電圧立ち上がり波形）と、この第３波形Ｐ３に連続しかつ上記最大電位を維持する第４波形Ｐ４と、この第４波形Ｐ４に連続しかつ上記最大電位から接地電位に復帰する第５波形Ｐ５（電圧立ち下がり波形）とからなっている。これら一連の第１〜第５波形Ｐ１〜Ｐ５により、インク滴をノズルから１回だけ吐出させるための１つの駆動パルスＰが構成され、この駆動パルスＰが所定周期で繰り返し出力されるようになっている。
【０００３】
上記アクチュエータを駆動するための電圧波形（駆動パルスＰ）を生成する波形生成回路（インクジェットヘッド駆動回路）の一例を図６に示す。この図において、１０１はＣＰＵであって、電圧波形を生成するためのデジタル信号（例えば８ビット）を出力する２つの端子を有している。このＣＰＵ１０１の各デジタル信号出力端子には、上記デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータ１０２と、上記デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータ１０３とが接続されている。上記第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１０２，１０３は、上記ＣＰＵ１０１から上記デジタル信号とは別の端子を介して該デジタル信号と共にデータセット信号を入力するようになっており、このデータセット信号を入力したときには、この入力から所定時間（データセットリングタイム）が経過した後（Ｄ／Ａコンバータ１０２（１０３）の出力が確定した後）に上記アナログ電圧を出力するようになっている。尚、上記第１のＤ／Ａコンバータ１０２は、正の電圧を出力する第１電源１０６に接続されている一方、第２のＤ／Ａコンバータ１０３は、負の電圧を出力する第２電源１０７に接続されている。
【０００４】
上記第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１０２，１０３の出力端子には、それぞれ第１及び第２の電圧電流変換器１０９，１１０が接続されており、この第１及び第２の電圧電流変換器１０９，１１０により、上記正及び負のアナログ電圧がそれぞれ電流に変換されるようになっている。この第１及び第２の電圧電流変換器１０９，１１０の出力端子は、電流電圧変換アンプ１１１に接続されており、この電流電圧変換アンプ１１１により、上記第１及び第２の電圧電流変換器１０９，１１０により変換された各電流が増幅されかつ該増幅電流が電圧に変換されるようになっている。尚、上記第１のＤ／Ａコンバータ１０２の出力端子に接続された第１の電圧電流変換器１０９は、上記第１電源１０６に接続されている一方、上記第２のＤ／Ａコンバータ１０３の出力端子に接続された第２の電圧電流変換器１１０は、上記第２電源１０７に接続されており、上記電流電圧変換アンプ１１１は上記第１及び第２電源１０６，１０７の両方に接続されている。
【０００５】
上記第１及び第２の電圧電流変換器１０９，１１０及び電流電圧変換アンプ１１１は、上記第１及び第２のＤ／Ａコンバータ１０２，１０３の出力電圧に基づいて上記第１〜第５波形Ｐ１〜Ｐ５のような電圧波形を生成するものであり、具体的には、第１のＤ／Ａコンバータ１０２の出力電圧が正であって第２のＤ／Ａコンバータ１０３の出力電圧が接地電位であるときには、電圧立ち上がり波形（第３波形Ｐ３）を生成する一方、第２のＤ／Ａコンバータ１０３の出力電圧が負であって第１のＤ／Ａコンバータ１０２の出力電圧が接地電位であるときには、電圧立ち下がり波形（第１及び第５波形Ｐ１，Ｐ５）を生成するようになっている。また、両Ｄ／Ａコンバータ１０２，１０３の出力電圧が共に接地電位であるときには、該両接地電位の出力直前の電位を維持する波形（第２及び第４波形Ｐ２，Ｐ４）を生成すると共に、相隣接する駆動パルスＰ間の電位を接地電位に維持するようになっている。
【０００６】
そして、上記生成された電圧波形は、２つのトランジスタ１１３ａからなる電流アンプ１１３及びドライバＩＣ１１４を介してインクジェットヘッドの多数のアクチュエータに印加されるようになっている。尚、上記ドライバＩＣ１１４は、各アクチュエータに対応して設けられたスイッチングトランジスタ等を有するものであって、上記ＣＰＵ１０１からの印刷信号を受けてインク滴を吐出すべきノズルに対応するアクチュエータを選択して、該選択したアクチュエータのみに上記電圧波形を印加するように構成されている。
【０００７】
上記のような従来の波形生成回路では、例えば電圧立ち上がり波形を生成するときには、第１のＤ／Ａコンバータ１０２に対してデジタル信号を入力させて正のアナログ電圧を出力させるが、電圧立ち上がり波形を生成しないときには、接地電位と同じ電圧（生成する電圧波形によっては、接地電位に限らず、第１のＤ／Ａコンバータ１０２の出力電圧の最大値と最小値との中間にある一定の所定電圧となる）を出力させる必要がある。また、電圧立ち下がり波形を生成しないときには、第２のＤ／Ａコンバータ１０３の出力電圧を接地電位（生成する電圧波形によっては、接地電位に限らず、第２のＤ／Ａコンバータ１０３の出力電圧の最大値と最小値との中間にある一定の所定電圧となる）にしておく必要がある。
【０００８】
しかしながら、Ｄ／Ａコンバータ１０２，１０３は、その特性ばらつきにより接地電位（所定電圧）とは僅かに異なる電圧を出力する場合があり、このような特性ばらつきがあると、電流電圧変換アンプ１１１に誤作動が生じて正確な電圧波形を生成することができなくなってしまう。
【０００９】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のような波形生成回路に対して、その構成を改良することにより、簡単な構成で、Ｄ／Ａコンバータの特性ばらつきによる誤作動を防止しようとすることにある。
【００１０】
（発明の開示）
上記の目的を達成するために、第１の発明では、波形生成回路として、デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成する波形生成部とを備え、上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されているものとした。
【００１１】
このことにより、電圧立ち上がり波形を生成しないときには、第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を正確に接地電位にすることができなくても、第１の切換手段により正確に接地電位を波形生成部へ出力することができる。また、電圧立ち下がり波形を生成しないときには、第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を正確に接地電位にすることができなくても、第２の切換手段により正確に接地電位を波形生成部へ出力することができる。よって、Ｄ／Ａコンバータの特性ばらつきによる波形生成部の誤作動を防止することができる。
【００１２】
第２の発明では、上記第１の発明において、第１の切換手段は、第１のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、第２の切換手段は、第２のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されているものとする。
【００１３】
こうすることで、第１及び第２のＤ／Ａコンバータの出力確定時間の変動に伴う波形生成タイミングのばらつきを防止することができる。
【００１４】
第３の発明では、インクジェットヘッドに設けられたインク吐出用のアクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路を対象として、デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する波形生成部とを備え、上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されているものとする。
【００１５】
こうすることで、上記第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
第４の発明では、上記第３の発明において、第１の切換手段は、第１のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、第２の切換手段は、第２のＤ／Ａコンバータの出力が確定した後に、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されているものとする。
【００１７】
このことにより、上記第２の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１８】
第５の発明では、インクジェット式記録装置として、
インクが充填される圧力室と、該圧力室に連通するノズルと、電圧の印加により上記圧力室内のインクを上記ノズルから吐出させるアクチュエータとを有するインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、
上記インクジェットヘッドのアクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路とを備え、
上記インクジェットヘッド駆動回路は、
デジタル信号を正のアナログ電圧に変換して出力する第１のＤ／Ａコンバータと、
デジタル信号を負のアナログ電圧に変換して出力する第２のＤ／Ａコンバータと、
上記第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第１の切換手段と、
上記第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を出力する第２の切換手段と、
上記第１の切換手段が第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力していて上記第２の切換手段が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する一方、第１の切換手段が接地電位を出力していて第２の切換手段が第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成して上記アクチュエータへ出力する波形生成部と
を有し、
上記第１の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第１の切換手段の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成され、
上記第２の切換手段は、上記波形生成部により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータに入力されたときに、該第２の切換手段の入力を接地電位から第２のＤ／Ａコンバータの出力電圧に切り換えるように構成されており、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、上記インクジェットヘッド駆動回路の波形生成部により生成した電圧波形を上記アクチュエータへ出力することで、上記インクジェットヘッドのノズルからインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されているものとする。
【００１９】
このことで、上記第１の発明と同様の作用効果が得られ、簡単な回路構成で、インクジェット式記録装置のインク吐出性能を向上させることができる。
【００２０】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を概略的に示し、このインクジェット式記録装置は、後述の如くインクを記録媒体としての記録紙５１に吐出するインクジェットヘッドＨを備えている。このインクジェットヘッドＨはキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッドＨ及びキャリッジ３１が主走査方向（図１に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。このキャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッドＨと記録紙５１とを相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００２１】
上記記録紙５１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ５２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ５２により、上記インクジェットヘッドＨの下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００２２】
上記インクジェットヘッドＨは、図２に示すように、インクを供給するための供給口２ａ及びインクを吐出するための吐出口２ｂを有する複数の圧力室用凹部２が形成されたヘッド本体１を備えている。このヘッド本体１の各凹部２は、該ヘッド本体１の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。
【００２３】
上記ヘッド本体１の各凹部２の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品５で構成され、各凹部２の底壁部は、この圧力室部品５に固着されかつ複数のステンレス鋼薄板を貼り合せてなるインク流路部品６で構成されている。このインク流路部品６内には、上記各凹部２の供給口２ａにそれぞれ接続された供給用インク流路７と、上記吐出口２ｂにそれぞれ接続された吐出用インク流路８とが形成されている。上記各供給用インク流路７は、上記各凹部２が並ぶ方向（副走査方向）に延びるインク供給室１０に接続され、このインク供給室１０は、上記圧力室部品５及びインク流路部品６に形成されかつ図外のインクタンクと接続されるインク供給孔１１に接続されている。
【００２４】
上記インク流路部品６の圧力室部品５と反対側面（下面）には、インクジェットヘッドＨの下面を構成しかつポリイミド等の高分子樹脂からなる約２０μｍ厚のノズル板１３が設けられ、このノズル板１３には、上記各吐出用インク流路８を介して上記各吐出口２ｂとそれぞれ接続された直径約２０μｍのノズル１４が形成されている。この各ノズル１４は、副走査方向に列状に並ぶように設けられている。
【００２５】
上記ヘッド本体１の圧力室部品５におけるインク流路部品６と反対側面（上面）には、上記ヘッド本体１の各凹部２を塞いで該凹部２と共に圧力室３を構成する圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ２１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる１〜１０μｍ厚の圧電層２３と、該圧電層２３の上記圧力室３と反対側（上側）に設けられた０．０５〜０．６μｍ厚のＰｔ製上部電極層２４と、圧電層２３の上記圧力室３側（下側）に設けられた１〜１０μｍ厚のＣｒ製下部電極層２２とを有している。この下部電極層２２は、全ての圧電アクチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、接地された状態にあると共に、所謂振動板としての役割をも果たしている。
【００２６】
上記インクジェットヘッドＨに設けられたインク吐出用の圧電アクチュエータ２１を駆動するインクジェットヘッド駆動回路（波形生成回路）を、図３に示す。このインクジェットヘッド駆動回路は、電圧波形を生成するためのデジタル信号（例えば８ビット）を出力する２つの端子を有するＣＰＵ６１と、このＣＰＵ６１の各デジタル信号出力端子にそれぞれ接続された第１及び第２のＤ／Ａコンバータ６２，６３とを備えている。
【００２７】
上記第１のＤ／Ａコンバータ６２は、上記ＣＰＵ６１から上記デジタル信号とは別の端子を介して該デジタル信号と共に第１のデータセット信号を入力するようになっており、この第１のデータセット信号が入力されたときには、この入力から第１所定時間（データセットリングタイム：出力電圧によって変わる）が経過した後（第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力が確定した後）に正のアナログ電圧を出力するようになっている。つまり、上記第１のＤ／Ａコンバータ６２は、正の電圧Ｖ１を出力する第１電源６６に接続されていて、上記デジタル信号により接地電位からこの第１電源６６の出力電圧Ｖ１までの電圧を出力可能に構成されている。
【００２８】
一方、上記第２のＤ／Ａコンバータ６３は、上記ＣＰＵ６１から上記デジタル信号とは別の端子を介して該デジタル信号と共に第２のデータセット信号を入力するようになっており、この第２のデータセット信号が入力されたときには、この入力から第２所定時間（データセットリングタイム：出力電圧によって変わる）が経過した後（第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力が確定した後）に負のアナログ電圧を出力するようになっている。つまり、上記第２のＤ／Ａコンバータ６３は、負の電圧−Ｖ１を出力する第２電源６７に接続されていて、上記デジタル信号により接地電位からこの第２電源６７の出力電圧−Ｖ１までの電圧を出力可能に構成されている。
【００２９】
上記第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧（正のアナログ電圧）は、第１の切換手段としての第１のアナログスイッチ７１を介して波形生成部６４に入力される一方、上記第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧（負のアナログ電圧）は、第２の切換手段としての第２のアナログスイッチ７２を介して波形生成部６４に入力されるようになされている。
【００３０】
上記第１のアナログスイッチ７１は、ＣＰＵ６１からの作動信号により、上記第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を上記波形生成部６４へ出力するように構成されている。また、同様に、第２のアナログスイッチ７２は、ＣＰＵ６１からの作動信号により、上記第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧と接地電位とを切り換え状態で入力して該出力電圧及び接地電位のいずれか一方を上記波形生成部６４へ出力するように構成されている。
【００３１】
上記波形生成部６４は、上記第１のＤ／Ａコンバータ６２から出力された正のアナログ電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換器６４ａと、上記第２のＤ／Ａコンバータ６３から出力された負のアナログ電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換器６４ｂと、電流電圧変換アンプ６４ｃとを有している。この電流電圧変換アンプ６４ｃは、上記第１又は第２の電圧電流変換器６４ａ，６４ｂにより変換した電流を、２つの抵抗と２つのトランジスタとからなるカレントミラー回路により増幅（増幅比は上記２つの抵抗の抵抗比で決まる）しかつ該増幅電流をコンデンサにより電圧に変換するようになされている。尚、上記第１の電圧電流変換器６４ａは、上記第１電源６６に接続されている一方、上記第２の電圧電流変換器６４ｂは、上記第２電源６７に接続されており、上記電流電圧変換アンプ６４ｃは上記第１及び第２電源６６，６７の両方に接続されている。
【００３２】
そして、上記波形生成部６４は、上記第１のアナログスイッチ７１が第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧を出力していて上記第２のアナログスイッチ７２が接地電位を出力しているときには、電圧立ち上がり波形を生成する一方、第１のアナログスイッチ７１が接地電位を出力していて第２のアナログスイッチ７２が第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧を出力しているときには、電圧立ち下がり波形を生成すると共に、第１及び第２のアナログスイッチ７１，７２が共に接地電位を出力しているときには、該両接地電位の出力直前の電位を維持する波形を生成するように構成されている。
【００３３】
すなわち、上記第１のアナログスイッチ７１の入力は、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成しないとき（波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第１のＤ／Ａコンバータ６２に入力されていないとき）には、接地電位とされており（第１のアナログスイッチ７１を図３において実線で示す状態にする）、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成するためのデジタル信号が第１のＤ／Ａコンバータ６２に入力されたとき（ＣＰＵ６１から第１のＤ／Ａコンバータ６２に、該第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧を正にするデジタル信号が入力されたとき）には、接地電位から第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧に切り換えられる（第１のアナログスイッチ７１を図３において二点鎖線で示す状態にする）。そして、この入力の切り換えは、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成するためのデジタル信号が入力されて第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力が確定した後に行われるようになっている。
【００３４】
また、同様に、上記第２のアナログスイッチ７２の入力は、波形生成部６４により電圧立ち下がり波形を生成しないとき（波形生成部６４により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータ６３に入力されていないとき）には、接地電位とされており（第２のアナログスイッチ７２を図３において実線で示す状態にする）、波形生成部６４により電圧立ち下がり波形を生成するためのデジタル信号が第２のＤ／Ａコンバータ６３に入力されたとき（ＣＰＵ６１から第２のＤ／Ａコンバータ６３に、該第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧を負にするデジタル信号が入力されたとき）には、接地電位から第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧に切り換えられる（第２のアナログスイッチ７２を図３において二点鎖線で示す状態にする）。そして、この入力の切り換えは、波形生成部６４により電圧立ち下がり波形を生成するためのデジタル信号が入力されて第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力が確定した後に行われるようになっている。
【００３５】
尚、第１及び第２のＤ／Ａコンバータ６２，６３は、ＣＰＵ６１からデジタル信号及びデータセット信号とは別の端子を介してラッチ信号をそれぞれ入力するようになっており、このラッチ信号の入力によりアナログ電圧の出力状態が維持されるようになっている。
【００３６】
上記波形生成部６４の出力端子は、２つのトランジスタ６８ａからなる電流アンプ６８及びドライバＩＣ６９を介してインクジェットヘッドＨの各圧電アクチュエータ２１の上部電極層２４に接続されている。このドライバＩＣ６９は、各圧電アクチュエータ２１に対応して設けられたスイッチングトランジスタ等を有するものであって、上記ＣＰＵ６１からの印刷信号を受けてインク滴を吐出すべきノズル１４に対応する圧電アクチュエータ２１を選択して、該選択したアクチュエータ２１のみに上記波形生成部６４により生成・出力された電圧波形を印加するようにするものである。
【００３７】
上記各圧電アクチュエータ２１に印加される電圧波形は、例えば図４に示すように、接地電位から最小電位（−Ｖｆ）まで降下する第１波形Ｐ１（電圧立ち下がり波形）と、この第１波形Ｐ１に連続しかつ上記最小電位を維持する第２波形Ｐ２と、この第２波形Ｐ２に連続しかつ上記最小電位から最大電位（Ｖｆ）まで上昇する第３波形Ｐ３（電圧立ち上がり波形）と、この第３波形Ｐ３に連続しかつ上記最大電位を維持する第４波形Ｐ４と、この第４波形Ｐ４に連続しかつ上記最大電位から接地電位に復帰する第５波形Ｐ５（電圧立ち下がり波形）とからなっている。これら一連の第１〜第５波形Ｐ１〜Ｐ５により、インク滴をノズルから１回だけ吐出させるための１つの駆動パルスＰが構成され、この駆動パルスＰが所定周期（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）で繰り返し出力されるようになっている（相隣接する駆動パルスＰ間の電位は接地電位に維持される）。すなわち、この駆動パルスＰは接地電位を基準とする引き押し引きタイプのものである。
【００３８】
次に、上記第１〜第５波形Ｐ１〜Ｐ５を生成するためのインクジェットヘッド駆動回路の動作を図５により説明する。
【００３９】
すなわち、波形生成前の段階では、第１及び第２のアナログスイッチ７１，７２が、ＣＰＵ６１からの作動信号（図５ではＨｉ状態）を受けて、接地電位を入力しており、これにより、波形生成部６４は接地電位を出力している。
【００４０】
次いで、ＣＰＵ６１から第２のＤ／Ａコンバータ６３に、該第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧を負にするデジタル信号と第２のデータセット信号とが出力され、第２のＤ／Ａコンバータ６３においては、この第２のデータセット信号の入力から第２所定時間（図５のｔ２時間）が経過した後にその出力が確定して負のアナログ電圧が出力される（図５では負のアナログ電圧の出力中をＬｏ状態としている）。尚、この出力状態を上記ラッチ信号により維持しておく。
【００４１】
そして、第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力が確定して負のアナログ電圧が出力された後に（第２のデータセット信号の入力からデータセットリングタイムの最大値よりも僅かに長い時間経過後に）、ＣＰＵ６１からの作動信号（図５ではＬｏ状態）により、第２のアナログスイッチ７２の入力が接地電位から第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧に切り換えられる。一方、第１のアナログスイッチ７１の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、その電流電圧変換アンプ６４ｃによって接地電位から最小電位まで降下する第１波形Ｐ１を生成・出力する。尚、ドライバＩＣ６９は、上記第２のアナログスイッチ７１の入力の切り換えと略同時に、選択した圧電アクチュエータ２１に対応するスイッチングトランジスタをＯＮ状態に設定して、この状態を第５波形Ｐ５の生成完了と略同じタイミングまで継続するようになされている。
【００４２】
その後、第１波形Ｐ１の生成完了と略同時に、第２のアナログスイッチ７２の入力が第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧から接地電位に切り換えられる。このときも、第１のアナログスイッチ７１の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、最小電位を維持する第２波形Ｐ２を生成・出力する。尚、第１波形Ｐ１の生成完了と略同時か又はその後に、ラッチ信号によるＤ／Ａコンバータ６２の出力状態の維持を解除する。
【００４３】
続いて、ＣＰＵ６１から第１のＤ／Ａコンバータ６２に、該Ｄ／Ａコンバータ６２の出力電圧を正にするデジタル信号と第１のデータセット信号とが出力され、第１のＤ／Ａコンバータ６２においては、この第１のデータセット信号の入力から第１所定時間（図５のｔ１時間）が経過した後にその出力が確定して正のアナログ電圧が出力される（図５では正のアナログ電圧の出力中をＬｏ状態としている）。尚、この出力状態もラッチ信号により維持される。
【００４４】
そして、第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力が確定して正のアナログ電圧が出力された後に（第１のデータセット信号の入力からデータセットリングタイムの最大値よりも僅かに長い時間経過後に）、ＣＰＵ６１からの作動信号（図５ではＬｏ状態）により、第１のアナログスイッチ７１の入力が接地電位から第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧に切り換えられる。一方、第２のアナログスイッチ７２の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、その電流電圧変換アンプ６４ｃによって最小電位から最大電位まで上昇する第３波形Ｐ３を生成・出力する。
【００４５】
その後、第３波形Ｐ３の生成完了と略同時に、第１のアナログスイッチ７１の入力が第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧から接地電位に切り換えられる。このときも、第２のアナログスイッチ７２の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、最大電位を維持する第４波形Ｐ４を生成・出力する。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ６１から第２のＤ／Ａコンバータ６３に、該第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧を負にするデジタル信号と第２のデータセット信号とが出力され、第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力が確定すると、負のアナログ電圧が出力される。そして、第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力が確定して負のアナログ電圧が出力された後に（第２のデータセット信号の入力からデータセットリングタイムの最大値よりも僅かに長い時間経過後に）、第２のアナログスイッチ７２の入力が接地電位から第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧に切り換えられる。一方、第１のアナログスイッチ７１の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、その電流電圧変換アンプ６４ｃによって最大電位から接地電位まで降下する第５波形Ｐ５を生成・出力する。
【００４７】
続いて、上記第５波形Ｐ５の生成完了後に、第２のアナログスイッチ７２の入力が第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧から接地電位に切り換えられる。このときも、第１のアナログスイッチ７１の入力は、接地電位のままである。これにより、波形生成部６４は、次の駆動パルスＰを生成するまでの間、接地電位を出力する。
【００４８】
尚、第１及び第２のアナログスイッチ７１，７２が接地電位を入力している間は、第１及び第２のＤ／Ａコンバータ６２，６３の出力電圧は、接地電位であってもよく、他の電位であってもよい。
【００４９】
ここで、上記インクジェットヘッドＨの動作について説明すると、上記波形生成部６４により生成・出力された第１波形Ｐ１が圧電アクチュエータ２１に印加されると、圧電層２３が該圧電層２３内部に生じる電界によりその厚み方向と垂直な方向に伸長するのに対し、下部電極層２２と上部電極層２４とは伸長しないので、いわゆるバイメタル効果により圧電アクチュエータ２１の圧力室３に対応する部分が圧力室３と反対側に凸状となるように撓んで変形する。
【００５０】
そして、第３波形Ｐ３が圧電アクチュエータ２１に印加されると、圧電層２３が収縮して圧電アクチュエータ２１の圧力室３に対応する部分が圧力室３側に凸状となるように撓んで変形する。この撓み変形により圧力室３内に圧力が生じ、この圧力で圧力室３内のインクのうちの所定量が上記吐出口２ｂ及び吐出用インク流路８を経由してノズル１４より記録紙５１へ吐出されて、記録紙５１上にドット状に付着することとなる。
【００５１】
次いで、第５波形Ｐ５が圧電アクチュエータ２１に印加されると、圧電層２３が伸長して圧電アクチュエータ２１の圧力室３に対応する部分が元の状態に復帰する。上記第１及び第５波形Ｐ１，Ｐ５の印加時には、圧力室３内に、上記インク供給室１０より供給用インク流路７及び供給口２ａを介してインクが充填される。
【００５２】
上記圧電アクチュエータ２１への電圧波形の印加は、インクジェットヘッドＨ及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙５１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに上記駆動パルスＰの出力周期で繰り返し行われ（但し、インクジェットヘッドＨが記録紙５１におけるインク滴を着弾させない箇所に達したときには上記ドライバＩＣ６９により印加されない）、このことで、記録紙５１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ５２により記録紙５１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッドＨ及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙５１全体に所望の画像が形成される。
【００５３】
したがって、上記実施形態では、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成しないとき（波形生成部６４により電圧立ち上がり波形を生成するためのデジタル信号が第１のＤ／Ａコンバータ６２に入力されていないとき）には、第１のアナログスイッチ７１の入力が接地電位となるので、第１のＤ／Ａコンバータ６２の出力電圧に関係なく、接地電位が波形生成部６４へ出力される。また、電圧立ち下がり波形を生成しないとき（波形生成部６４により電圧立ち下がり波形を生成するための上記デジタル信号が上記第２のＤ／Ａコンバータ６３に入力されていないとき）には、第２のアナログスイッチ７２の入力が接地電位となるので、第２のＤ／Ａコンバータ６３の出力電圧に関係なく、接地電位が波形生成部６４へ出力される。すなわち、ＣＰＵ６１から第１又は第２のＤ／Ａコンバータ６２，６３に、該Ｄ／Ａコンバータ６２，６３の出力電圧を接地電位と同じ電圧にするデジタル信号が出力されても、Ｄ／Ａコンバータ６２，６３の出力はそれらの特性ばらつきにより接地電位から僅かにずれる可能性があるが、この実施形態では、第１又は第２のアナログスイッチ７１，７２により正確に接地電位を波形生成部６４へ出力することができるので、Ｄ／Ａコンバータ６２，６３の特性ばらつきによる波形生成部６４の誤作動を防止することができる。これにより、簡単な回路構成で、インクジェット式記録装置のインク吐出性能を向上させることができる。
【００５４】
また、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形（立ち下がり波形）を生成するとき（波形生成部６４により電圧立ち下がり波形（立ち下がり波形）を生成するためのデジタル信号が第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）に入力されたとき）には、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力電圧に切り換えるが、このとき、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定した後に切り換えるので、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）により波形生成タイミングをコントロールすることができる。すなわち、第１のデータセット信号（第２のデータセット信号）の入力から第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定するまでの第１所定時間ｔ１（第２所定時間ｔ２）は、その出力電圧や特性ばらつきによって変動するため、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）がなければ、又は、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）があっても、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定する前に第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）の入力を第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力電圧に切り換えるようにすると、波形生成部６４による電圧立ち上がり波形又は立ち下がり波形の生成・出力タイミングがばらついてしまう。しかし、上記実施形態では、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定した後に、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）の入力を第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力電圧に切り換えるので、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）の入力の切換時と略同時に電圧立ち上がり波形又は立ち下がり波形を生成・出力することができる。この結果、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力確定時間の変動に伴う波形生成タイミングのばらつきを防止して常に一定のタイミングで電圧波形を生成・出力することができる。よって、インク吐出量のばらつきをかなり小さく抑えることができると共に、記録紙５１上においてインク滴の着弾位置精度を向上させることができ、高画質が得られる。
【００５５】
尚、上記実施形態では、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定した後に、第１のアナログスイッチ７１（第２のアナログスイッチ７２）の入力を接地電位から第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力電圧に切り換えたが、第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）の出力が確定する前に（例えば、波形生成部６４により電圧立ち上がり波形（立ち下がり波形）を生成するためのデジタル信号が第１のＤ／Ａコンバータ６２（第２のＤ／Ａコンバータ６３）に入力されたときと同時に）切り換えるようにしてもよい。このようにしても、Ｄ／Ａコンバータ６２，６３の特性ばらつきによる波形生成部６４の誤作動を防止することができる。但し、インク滴の着弾位置精度を向上させる等の観点からは上記実施形態のようにするのが望ましい。
【００５６】
ここで、本発明とは異なる参考形態を説明しておくと、少なくとも１つのＤ／Ａコンバータと、このＤ／Ａコンバータの出力電圧を入力して、該出力電圧の値に応じて電圧立ち上がり波形及び立ち下がり波形の少なくとも一方を生成する波形生成部とを備えた波形生成回路において、上記各Ｄ／Ａコンバータと波形生成部との間に、上記実施形態のように、Ｄ／Ａコンバータの出力電圧と一定に保持された所定電圧とを切り換え状態で入力して該両電圧のいずれか一方を上記波形生成部へ出力するアナログスイッチを設ける。そして、上記波形生成部を、Ｄ／Ａコンバータの出力電圧が上記所定電圧よりも大きいか小さいかによって電圧立ち上がり波形又は立ち下がり波形を生成するように構成する。上記所定電圧は、生成する電圧波形によっては、接地電圧に限らず、Ｄ／Ａコンバータの出力電圧の最大値と最小値との中間にある一定の所定電圧となるが、このような所定電圧は、定電圧電源の出力電圧等から得るようにすれば、正確な一定電圧が得られる。
【００５７】
また、上記実施形態では、波形生成回路を、インクジェット式記録装置におけるインクジェットヘッドＨの圧電アクチュエータ２１を駆動するインクジェットヘッド駆動回路に適用したが、電圧立ち上がり波形及び立ち下がり波形を有する電圧パルスを印加して駆動させるものであれば、どのようなものにも本発明の波形生成回路を適用することができる。
【００５８】
（産業上の利用可能性）
本発明は、電圧パルスを印加して駆動させるアクチュエータを搭載したもの、特にインク吐出用のアクチュエータを備えたインクジェット式記録装置に有用であり、簡単な構成で、Ｄ／Ａコンバータの特性ばらつきによる波形生成部の誤作動を防止することができる点で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】  図１のインクジェット式記録装置のインクジェットヘッドを主走査方向に切断した断面図である。
【図３】  インクジェットヘッドに設けられたインク吐出用の圧電アクチュエータを駆動するインクジェットヘッド駆動回路を示す概略回路図である。
【図４】  圧電アクチュエータに印加される電圧波形の一例を示す波形図である。
【図５】  図３のインクジェットヘッド駆動回路により図４の電圧波形を生成するためのタイムチャートである。
【図６】  従来のインクジェットヘッド駆動回路を示す概略回路図である。
【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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