CN108290422B - 用于刚性多层基底的喷墨印刷装置、喷墨印刷方法及用途 - Google Patents

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Abstract

一种喷墨印刷装置(300)，包括：运送系统(400)，其用于沿印刷方向(405)和支撑平面运送刚性多层基底(500)；以及干燥器(315)，其附接至第一台架(350)，第一台架定位成在运送系统上方且垂直于印刷方向，以用于在干燥区中使喷射的墨水层固定不动；以及用于刚性多层基底(500)抵靠运送系统的推下机构，其至少布置在干燥区中；其中推下机构包括条(100)，条定位成平行于印刷方向且伸长，且平行于支撑平面安装在运送系统上方；以及其中条通过各个台架上的维持器维持在第二台架和第三台架(350)上；以及其中第二台架和第三台架在第一台架的各侧处且垂直于印刷方向定位在运送系统上方；以及其中推下机构包括弯曲器，以用于将来自条的部分在推下侧处推动成在垂直于支撑平面且平行于印刷方向的平面中朝运送系统成角度。

Description

用于刚性多层基底的喷墨印刷装置、喷墨印刷方法及用途
技术领域
本发明涉及喷墨印刷装置，尤其是真空带喷墨印刷装置，以用于支撑刚性多层基底，诸如波纹纤维板或波纹塑料。
背景技术
较好地执行印刷头的可用性，诸如喷嘴落下和喷嘴失效减少，以及印刷头成本降低，扩大喷墨印刷装置的最大印刷大小，以印刷在大型刚性基底上，诸如木头面板、或大型纸板。为了支撑这些大型基底，必须制造大型运送系统。
在现有技术中，大型刚性基底支撑在真空运送系统上且/或在运送系统上引导，使得在这些大型刚性基底上确保颜色对准，以具有最佳印刷质量。
已知带有真空带作为用于大型刚性基底的运送系统的喷墨印刷装置，以用于将这些基底在印刷头下面运送。这些喷墨印刷装置适合带较小大小的基底的标识&展示市场至用于工业市场的远远较大基底；以及特殊基底，诸如用于玻璃、层压地板、地毯、纺织品的制造方法。这样的喷墨印刷装置的示例是2.5米宽度混合6色喷墨印刷机Agfa GraphicsTM :Jeti TauroTM。该印刷机可容纳长度高达4.0米的刚性基底。
由于刚性多层基底内、多个层中及之间的张力，在干燥喷射的墨水层时加热刚性多层基底，刚性多层基底、尤其大型刚性多层基底内存在的张力可被扰乱，这引起刚性多层基底的突然扭曲，故失去刚性。这些基底的刚性通过在这些基底中使用多层来实现。该突然扭曲可损伤喷墨印刷装置的昂贵的干燥器。喷墨印刷装置中的干燥器与基底之间的距离大多数时间例如小于1cm以避免干燥器的辐射使印刷头上的墨水干燥或干燥器的辐射达到喷墨印刷装置的操作者。刚性多层基底的突然扭曲太快，使得碰撞不可避免。
尤其当刚性多层基底是大型的时，基底的一部分具有喷墨印刷装置安装在其中的室温，基底的另一部分由干燥器加热，且基底的另一部分在由干燥器加热之后冷却回室温。这三种条件扰乱刚性多层基底的内部张力，其引起这些基底的突然弯曲，这不可预测地发生且太快而不可容易地处理。
同样，当在从该刚性多层基底的印刷侧上干燥湿墨水层时，在加热基底的同时，来自刚性多层基底的不同层中的湿气的差异可引起刚性多层基底的突然扭曲。尤其当刚性多层基底包括可由潮湿化而膨胀的纤维时，这在波纹纤维板中是这样的情况。
在干燥区中来自这些刚性多层基底的突然扭曲在现有技术喷墨印刷装置中难以处理，且对干燥器引起若干次损伤，这生成干燥区且/或改变运送系统上方的干燥器的高度设定。平行于印刷方面测量的干燥区的长度在喷墨印刷装置转向工业喷墨印刷装置时变得越来越大，故在干燥区中对于基底的引导和推下机构变得越来越难以添加和/或校准，且这强到足以在突然扭曲时压下刚性多层基底。
带有真空运送系统的现有技术喷墨印刷装置不可解决该问题，因为压住刚性多层基底的真空功率对于该突然扭曲来说太弱。安装带有加大真空功率的较强真空腔是可能的解决方案，但其不确保压住这些刚性多层基底，因为这些基底、尤其大型基底的内部张力太高。突然扭曲还不可预测，因为其取决于刚性多层基底的类型；和/或刚性多层基底的条件，诸如层内的湿气；和/或刚性多层基底的生产参数。
在喷墨印刷装置中的运送系统上方的干燥器的高度设定的校准非常重要，因为其通过控制喷射的液滴的润湿大小和喷射的液滴的聚结来影响基底的印刷质量。干燥的均匀性也是该高度设定校准的一部分。
同样，在喷墨印刷装置中的运送系统上方的干燥器的高度设定的校准非常重要，因为其影响喷射的墨水层的干燥性，这可引起，在印刷之后如果未足够干燥，则在钉在彼此上时，墨水偏置到基底的背侧。
预加热基底的背侧也是现有技术喷墨印刷方法，尤其对于波纹纤维板预调节，诸如在干燥基底上喷射的墨水层之前控制基底的层中的湿气。但发现此预调节手段的调整难以变成针对抵靠干燥器的碰撞的安全防护的解决方案，由于突然扭曲还不可预测，因为其取决于刚性多层基底的类型；和/或刚性多层基底的条件，诸如层内的湿气；和/或刚性多层基底的生产参数。该现有技术喷墨印刷方法也仅是针对波纹纤维板的弱解决方案，且不是用于所有类型的刚性多层基底诸如波纹塑料的解决方案。它仅解决在印刷之前对于波纹纤维板的湿气管理。
因此，需要喷墨印刷装置，其安全避免抵靠干燥器的碰撞，尤其针对刚性多层基底，其中在干燥喷射的墨水层时加热多层基底由于其层的内部张力和其层之间的张力而引起刚性多层基底的扭曲。
发明内容
为了克服上面描述的问题，已经用由权利要求1限定的喷墨印刷装置(300)以及由权利要求8限定的喷墨印刷方法实现了本发明的优选实施例。
当在干燥喷射的墨水层时刚性多层基底(500)由于多层基底的加热而扭曲时，来自本发明的喷墨印刷装置(300)和喷墨印刷方法确保安全避免刚性多层基底(500)抵靠干燥器(315)的碰撞。本发明涉及喷墨印刷装置(300)的干燥器(315)，其在基底上生成辐射(诸如热)，由此可发生刚性多层基底(500)的突然扭曲或突然卷曲。
喷墨印刷装置(300)中的印刷头的热对于刚性多层基底(500)的突然扭曲可忽略。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个优选实施例的不完全可见的喷墨印刷装置(300)的截面。所示的喷墨印刷装置(300)包括运送系统(400)，其在输送机带上且沿印刷方向(405)在干燥器(315)下面运送刚性多层基底(500)。喷墨印刷装置(300)的印刷头不可见。干燥器(315)附接在台架(350)上，且在该台架之前和之后，两个其它台架附接至喷墨印刷装置(300)，它们两者保持平坦条(100)处于张力下，故平坦条(100)弯曲。在该图中，为了说明目的，平坦条(100)的弯曲夸大。
图2示出了根据本发明的一个优选实施例的不完全可见的喷墨印刷装置(300)的顶视图。刚性多层基底(500)在其边缘处在干燥区中在各侧处利用平坦条(100)平行于印刷方向(405)被推下，平坦条(100)附接至两个台架(350)。喷墨印刷装置(300)包括附接至台架(350)的干燥器(315)，以用于在刚性多层基底(500)上产生干燥区。刚性多层基底(500)由运送系统(400)支撑和运送。喷墨印刷装置(300)的印刷头不可见。
图3示出本发明的优选喷墨印刷中的平坦条(100)的较近视图，平坦条(100)利用维持器(355)由两个台架(350)附接。图3中的箭头是印刷方向。平坦条(100)还包括三个孔，以用于容易对准刚性多层基底(500)。两个台架(350)朝支撑表面成角度，以用于通过使平坦条(100)的平坦部分成角度来使平坦条(100)弯曲。对于刚性多层基底在平坦条(100)下面的视觉对准，成组对准孔(105)在平坦条(100)中添加。在图3中的旋转旋钮(也称为锁定螺栓)容易地锁定且将平坦条(100)固定至台架(350)，故平坦条(100)的快速高度校准和定位成为可能。
图4示出了之前示图的拆卸的维持器(355)，其带有两个可附接的器件(3551,3552)，且图5示出了安装的维持器(355)的较近视图。第一可附接器件(3551)用于沿台架(350)定位平坦条(100)，且第二可附接器件(3552)用于定位平坦条(100)的高度。对于刚性多层基底在平坦条(100)下面的视觉对准，成组对准孔(105)在平坦条(100)中添加。
图6示出了针对喷墨印刷装置(300)的台架(350)的拆卸的位置控制器件，如图3、图4、和图5中所示的那样，其中上旋转旋钮(也称为锁定螺栓)用于固定锁定台架(350)的位置，且另一旋转旋钮(也称为张力旋钮)用于平行于印刷方向移位台架(350)。通过平行于印刷方向移位以及成角度的台架，平坦条(100)的张力被控制，且干燥区中的推下被控制，以通过机械压力推下刚性多层基底(500)(如果基底突然卷曲)。图7示出图6中所示的安装的位置控制器件。旋转旋钮容易地锁定且将台架(350)固定至喷墨印刷装置(300)，故台架(350)的快速高度校准和定位成为可能。
图8是根据本发明的优选实施例带有其对应截面的若干类型平坦条(100)。
图9以截面示图示出了本发明的优选实施例的推下机构(190)的原理，其中平坦条(100)通过旋转左台架而弯曲，且因此平坦条(100)的在其端部处的平坦部分带有朝运送系统(不可见)的角度(192)，且如果需要，通过使台架平行于印刷方向往左移位(194)来建立平坦条(100)的张力。
图10是带有如图3、图4、图5、图6和图7中所示的推下机构的工作的推下机构的图像，且其中运送系统(400)是真空带。
具体实施方式
本发明是喷墨印刷装置(300)，其包括：
－运送系统，其用于沿印刷方向和支撑平面运送刚性多层基底(500)；以及
－干燥器(315)，其附接至第一台架，第一台架定位成在运送系统上方且垂直于印刷方向，以用于在干燥区中使在刚性多层基底(500)上喷射的墨水层固定不动；以及
－用于刚性多层基底(500)抵靠运送系统的推下机构，其至少布置在干燥区中；
其中推下机构包括平坦条(100)，平坦条(100)定位成平行于印刷方向且伸长且优选地平行于支撑平面安装在运送系统上方；以及
其中平坦条(100)通过各个台架上的维持器(355)维持在第二台架和第三台架上；以及
其中第二台架和第三台架在第一台架的各侧处且垂直于印刷方向定位在运送系统上方；以及
其中推下机构，优选地第二台架和/或第三台架且更优选地维持器(355)中的至少一个，包括弯曲器，以用于将来自平坦条(100)的平坦部分在推下侧处推动成在垂直于支撑平面且平行于印刷方向的平面中朝运送系统成角度。将平坦部分推动成带有角度确保平坦条(100)在第二台架和第三台架之间且大致在中间下压，以在干燥区中推下刚性多层基底(500)，使得防止突然弯曲且可不发生损伤。维持器(355)、第二台架和第三台架是推下机构的部分。
本发明确保在干燥区中在平坦条(100)的宽度上推下刚性多层基底(500)。
以及喷墨印刷方法包括以下步骤：
－在运送系统上沿印刷方向和支撑平面运送刚性多层基底(500)；以及
－通过干燥器(315)在干燥区中使在刚性多层基底(500)上喷射的墨水层固定不动，干燥器(315)附接至第一台架，第一台架定位成在运送系统上方且垂直于印刷方向；以及
－通过平坦条(100)在干燥区中抵靠运送系统推下刚性多层基底(500)，平坦条(100)定位成平行于印刷方向且伸长且优选地平行于支撑平面安装在运送系统上方；以及
－将平坦条(100)维持在第二台架和第三台架上，其中第二台架和第三台架在第一台架的各侧处且垂直于印刷方向定位在运送系统上方；以及
－通过将来自平坦条(100)的平坦部分在推下侧处推动成在垂直于支撑平面且平行于印刷方向的平面中朝运送系统成角度来使平坦条(100)弯曲。
在优选实施例中，喷墨印刷方法在弯曲后包括步骤：使第二台架上的平坦条(100)的维持器(350)沿平行于印刷方向且平行于支撑平面的方向远离第三台架上的平坦条(100)的维持器(350)移位，且/或使第三台架上的平坦条(100)的维持器沿平行于印刷方向且平行于支撑平面的方向远离第二台架上的平坦条(100)的维持器(350)移位。该移位有利用在弯曲步骤之后改进平坦条的张力。移位(350)可通过使维持器(350)附接在其上的第二台架或第三台架远离另一台架移位来执行。
喷墨印刷方法优选是单程喷墨印刷方法。
运送系统优选是真空运送系统，其中刚性多层基底(500)通过真空功率抵靠真空运送系统的支撑表面压住，真空功率在附接至运送系统的真空腔产生。更优选地，真空运送系统是可移动的真空印刷台，且最优选地真空运送系统是真空带。为了在附接至喷墨印刷装置(300)的印刷头下方运送大型刚性多层基底(500)，以用于在刚性多层基底(500)上印刷墨水层，真空运送系统对处理此类基底有利。尤其真空带可处理不仅刚性基底而且柔性基底，诸如纺织品和塑料箔，故真空带使喷墨印刷装置(300)成为‘多基底’喷墨印刷装置，可印刷在多个基底(甚至它们是刚性或平坦的)上的喷墨印刷装置(300)。
干燥器(315)优选包括辐射源，且更优选地紫外(UV)源，诸如UV灯泡和/或UV LED的阵列。辐射源还可为红外(IR)源，诸如近红外(NIR)源、短波红外(SWIR)源或带有碳红外发射器的IR源。干燥器(315)的类型通过在基底上喷射墨水层的墨水的化学确定。如果在喷墨印刷装置(300)中使用UV可固化墨水，则UV源优选作为干燥器(315)。干燥器(315)附接在其上的第一台架在本发明中静止。在优选实施例中，第一台架还包括多个印刷头或带有一个或多个印刷头的印刷头组件，印刷头在刚性多层基底(500)上喷射液体作为液滴或蒸发液体。
且如果印刷头附接至台架，则干燥器(315)可如多程喷墨印刷装置(300)中的那样沿第一台架来回移动，或可静止附接，以用于在刚性多层基底(500)上喷射和干燥墨水层。
平坦条(100)是简单均匀截面形状的金属的伸长件，诸如圆形、椭圆形或六边形。该截面形状优选是长方形的且更优选地是带有圆化转角的长方形，以使平坦条(100)在刚性多层基底(500)中具有较少压痕。发现应当避免尖锐边缘，以在基底中不产生平坦条(100)的压痕。平坦条(100)必须刚性，故它优选包括钢、不锈钢、铝、铜和/或碳钢。平坦条(100)可在不需要的情况下(诸如，在柔性基底上印刷)移除，以及适应不同尺寸的刚性多层基底(500)，这使本发明的喷墨印刷装置(300)为‘多基底’喷墨印刷装置(300)。平坦条(100)具有引导效果，以在干燥器(315)下面引导刚性多层基底(500)，且利用压住机构具有防止效果，以防止刚性多层基底(500)的突然扭曲而损伤干燥器(315)。
优选地，平坦条(100)具有0.5mm到5mm之间的厚度，其为垂直于支撑平面测量的距离，故干燥器(315)与基底之间的距离仍可很小。
作为平行于印刷方向测量的距离，平坦条(100)的长度优选在0.5m到2.0m之间，且更优选地在0.7m到1.2m之间。
作为垂直于印刷方向测量的距离，平坦条(100)的宽度优选在15mm到70mm之间，更优选地在30mm到60mm之间。宽度越大，刚性多层基底(500)的可印刷表面的量越小。
平坦条(100)在刚性多层基底(500)的入口处包括升高的平坦部分，以通过以优选漏斗形方式引导来便于在平坦条(100)下方进入，刚性多层基底(500)变得更接近平坦条(100)的基底接触侧。升高的平坦部分优选是漏斗形部分。
成角度推动的平坦条(100)的平坦部分优选定位在平坦条(100)的端部处，且更优选地具有大于其宽度的长度，且最优选地具有与平坦条(100)相同的宽度。这些优选实施例的平坦部分的这些特点确保推下机构的力。利用推力的成角度使得可能在推下机构中应用较硬平坦条(100)，故增强推下机构的力。
在优选实施例中，喷墨印刷装置(300)可包括多于一个推下机构，以用于在刚性多层基底(500)上的若干位置处推下，例如，从通常长方形刚性多层基底(500)的边缘，其中边缘平行于印刷方向。
在优选实施例中，平坦条(100)在与刚性多层基底(500)接触的侧(也称为基底接触侧)处包括多个升高标记。与基底接触侧相对的侧称为推下侧。升高标记确保刚性多层基底(500)由压住机构的较高压住。升高标记优选形成带有降低摩擦的织构表面，故更优选地，升高标记沿印刷方向伸长，使得改进刚性多层基底(500)在平坦条(100)下面的滑行。平坦条(100)优选是花纹板，诸如来自Rigidized Metals Corporation®的RigidizedMetals 5WL®，其具有编织织物外观，其中升高标记沿印刷方向伸长。
平坦条(100)在推下侧优选是黑的，以防止平坦条(100)上的辐射散射至印刷头，这可干燥印刷头中和上的墨水。平坦条(100)在推下侧的黑化优选通过利用黑液体涂覆它来实现。
推下机构，优选地第二台架和第三台架，更优选地维持器(355)，在优选实施例中包括：高度调整器，以用于沿支撑平面的垂直方向定位平坦条(100)，和/或张紧器，以用于张紧平坦条(100)。且在其它优选实施例中，第二台架和第三台架两者包括运动系统，以使维持器(355)垂直于印刷方向且平行于支撑平面移动。为了具有最优压住机构，平坦条(100)设在平坦条(100)的两个端部处。高度调整器根据刚性多层基底(500)的厚度来调整。高度调整器和张紧器优选在第二台架和第三台架处存在，使得可控制平坦条(100)平行。
高度调整器和/或张紧器和/或运动系统可由马达驱动，以具有针对平坦面板和推下机构的准确且自动的调整手段。
在优选实施例中，刚性多层基底(500)是波纹纤维板。在另一优选实施例中，刚性多层基底(500)是波纹塑料。本发明还包括使用喷墨印刷装置(300)的一个优选实施例以用于喷墨印刷波纹纤维板的实施例。刚性多层基底(500)在本发明中是平坦基底且优选长方形的。
在另一优选实施例中，刚性多层基底(500)可在多层基底的背侧加热或冷却，以在印刷之前预调节刚性介质基底。多层基底的背侧是与运送系统接触的侧。与背侧相对的侧是墨水层由喷墨印刷装置(300)喷射在其上的印刷侧。
在另一优选实施例中，刚性介质基底可在多层基底的背侧和/或印刷侧处潮湿化，以在印刷之前预调节刚性多层基底(500)。背侧和/或印刷侧的潮湿化优选在波纹纤维板上。
为了优化支撑的刚性多层基底(500)的总的可印刷面积，平坦条(100)定位在支撑的刚性多层基底(500)的边缘上方。此刚性多层基底(500)的边缘使其容易在运送系统上对准这些基底，以穿过喷墨印刷装置(300)笔直地转移基底。但在本发明中，由于基底的顶部上的平坦条(100)，边缘缺乏可见性，故在优选实施例中，平坦条(100)包括成组对准孔(105)，作为辅助来在运送系统上对准刚性多层基底(500)。通过成组对准孔(105)，刚性多层基底(500)的边缘可见，故对准变得更容易。成组对准孔(105)的直径优选在1mm到15mm之间。成组对准孔(105)中的孔优选是圆形、三角形、椭圆形、正方形、长方形的和/或缝隙，其更优选沿印刷方向定向。对准孔(105)的面积和在平坦条(100)上位置确定成使得平坦条(100)的硬度尤其在干燥区上方保持。
优选地，孔的数量多于两个，且更优选地分布在垂直于印刷方向的虚拟线上，且最优选地在第二台架和第三台架处钻孔。应当避免太多孔，否则会影响平坦条(100)的硬度。孔的最大数量优选在第二台架和第三台架处小于15。
在优选实施例中，两个刚性多层基底(500)支撑在运送系统、优选地真空带上，且沿喷墨印刷装置(300)的宽度在彼此附近定位。在该优选实施例中，推下机构包括三个平坦条(100)：一个用于推下左刚性多层基底(500)的左边缘；一个用于推下右刚性多层基底(500)的右边缘，且一个用于一起推下来自刚性多层基底(500)的其它边缘。
在优选实施例中，第二台架和/或第三台架包括尺，以用于视觉确定平坦条及其维持器的位置，使得增强用户友好性。
喷墨印刷装置(300)
喷墨印刷装置(300)，诸如喷墨印刷机，是标记装置，它使用印刷头或具有一个或多个印刷头的印刷头组件，印刷头在基底上将液体喷射为液滴或蒸发液体。通过喷墨印刷装置(300)在基底上喷射所标记的标记优选为图像。型式可为无色或彩色的。
喷墨印刷装置(300)的优选实施例在于，喷墨印刷装置(300)是喷墨印刷机且更优选地宽幅喷墨印刷机。宽幅喷墨印刷机大体接受为印刷宽度超过17英寸的任何喷墨印刷机。印刷宽度超过100英寸的喷墨印刷机大体被称为超宽印刷机或巨幅印刷机。宽幅印刷机主要用来印刷横幅、海报、纺织品和一般性标志，而且在一些情况下可比诸如丝网印刷的短程方法更经济。宽幅印刷机大体上使用成卷基底，而非独立片的基底，但现今，宽幅印刷机也与基底装载在其上的印刷台一起存在。
在本发明中，喷墨印刷装置(300)可包括印刷台，其可为在印刷头下面移动的真空台。这些所谓的平坦台喷墨印刷机最常用来印刷平坦基底、凸式基底和成片的柔性基底。它们可结合IR干燥器或UV干燥器，以在产生印迹时防止印迹彼此粘住。但优选地，它包括输送器带，其可为在印刷头下面运送支撑的基底的真空带。
喷墨印刷装置(300)可执行单程印刷方法。在单程印刷方法中，喷墨印刷头保持静止，且基底一旦在一个或多个喷墨印刷头下则运送。在单程印刷方法中，该方法可使用页面宽度喷墨印刷头或覆盖基底的整个宽度的多个交错的喷墨印刷头来执行。
喷墨印刷装置(300)可标记大范围的基底，诸如折叠箱、丙烯板、蜂窝板、波纹板、泡沫、中等密度纤维板、实心板、硬纸板、瓦楞芯板、塑料、铝复合材料、泡沫板、波纹塑料、木头、地毯、纺织品、薄铝、纸、橡胶、粘合剂、乙烯树脂、胶合板、清漆绝缘板、木头、橡皮凸板、基于金属的板、玻璃纤维、塑料箔、玻璃片、镜片、透明箔、粘合剂PVC片、浸渍纸和其它。基底可包括喷墨接收层。
作为刚性多层基底(500)的波纹纤维板，是纸基材料，其包括瓦楞波纹片以及一个或两个平坦挂面纸板。它在“瓦楞层压机器”或“波纹板轧机”上制成且主要用于船运容器和波纹盒的制造中。更多信息在“The Packaging Designer’s Book of Patterns”第四版，Laszlo Roth, John Wiley & Sons, 2012，尤其第4章“Corrugated Containers”; ISBN:978-1-118-13415-3中公开。
在优选实施例中，刚性多层基底(500)是大型基底，它具有介于1m2和50m2之间的尺寸，更优选地介于2m2和25m2之间。刚性多层基底(500)的厚度优选地介于1mm和50mm之间，更优选地介于3mm和25mm之间。
刚性多层基底(500)是平坦基底，这意味着要在上印刷的表面近似于数学平面。
为了干燥标记的基底，喷墨印刷装置(300)可包括干燥器(315)来使基底上喷射的墨水固定不动。干燥器(315)优选包括IR源和/或UV源。
优选地，喷墨印刷装置(300)包括喷射UV可固化墨水以对基底作标记的一个或多个印刷头，以及UV源(=紫外源)，它作为干燥器(300)，以在标记之后使墨水固化。可通过部分固化或“钉固化”处理来控制UV可固化喷墨墨水在基底上的散布，其中，墨水液滴“被钉住”，即，固定不动，在此之后不发生另外的散布。例如，WO 2004/002746(INCA)公开了一种使用可固化墨水按多程对基底的区域进行印刷的喷墨印刷方法，该方法包括使第一程墨水淀积在区域上；使在第一程中淀积的墨水部分地固化；使第二道墨水淀积在区域上；以及使区域上的墨水完全固化。
UV源的优选构造为汞蒸汽灯。在包含例如带电荷的汞的石英玻璃管内，添加能量，并且汞蒸发且离子化。由于蒸发和离子化，对于所有汞原子、离子和自由电子开放的高能使得许多汞原子和离子都处于激发状态。随着它们回到它们的基态，发射辐射。通过控制灯中存在的压力，可稍微准确地控制所发射的辐射的波长，目的当然是为了确保所发射的大部分辐射都落在光谱的紫外部分，且处于将有效地使UV可固化墨水固化的波长。另一个优选的UV源是UV光发射二极管，也称为UV-LED。
喷墨印刷装置(300)可包括IR源(=红外源)，以通过红外辐射使墨水凝固。IR源优选为NIR源(=近红外源)，诸如NIR灯。IR源可包括碳红外发射器，它具有非常短的响应时间。另一IR源是SWIR(=短波红外源)。
以上优选实施例中的IR源或UV源在运送系统(诸如，真空带)上产生干燥区，以使基底上喷射的墨水固定不动。
喷墨印刷装置(300)可包括电晕放电装备，以在基底经过喷墨印刷装置(300)的印刷头之前处理基底，因为一些基底具有化学惰性和/或非多孔顶表面，从而导致表面能低，表面能低可导致印刷质量差。印刷方法的实施例优选包括在工业喷墨印刷方法中，诸如波纹纤维板喷墨印刷方法。
电晕放电装备
电晕放电装备由高频功率生成器、高电压变压器、静止电极和处理器防护辊组成。标准公用电功率转换成较高频率的功率，然后较高频率的功率供应给处理器站。处理器站通过空气间隙上面的陶瓷或金属电极将该功率应用到材料的表面上。
在本发明中可对未涂底漆的基底应用电晕处理，但是也可对涂底漆的基底应用电晕处理。
真空腔
真空腔是刚性封壳，它由许多材料构建而成，优选地它可包括金属。基于强度、压力和渗透性来选择材料。真空腔的材料可包括不锈钢、铝、软钢、黄铜、高密度陶瓷、玻璃或丙烯。
真空泵在真空腔的内部提供真空压力，并且通过诸如管的真空泵连接器而连接到真空泵输入上，诸如真空腔中的孔口。在真空泵连接器之间可提供真空控制器，诸如阀或抽头，以控制其中定位有孔口的亚真空腔中的真空。
为了防止污染，诸如纸灰尘、基底纤维、墨水、墨水残留和/或墨水碎屑，诸如固化墨水，经由真空支撑件的成组空气通道和/或来自真空支撑件的成组真空带-空气通道污染真空泵的内部器件，可将诸如空气过滤器和/或聚结过滤器的过滤器连接到真空泵连接器上。优选地，将聚结过滤器，作为过滤器，连接到真空泵连接器上，以将液体和空气从真空泵连接器中的污染分开。
真空台
真空台是真空运送系统。包括在喷墨印刷装置(300)中的真空腔压住基底以用于将基底抵靠真空台固定。
为了避免在基底上印刷时有对准问题，以及为了避免在输送基底时有碰撞，基底必须连接到支撑件上，也称为印刷台。真空台是印刷台，其中基底通过真空压力而连接至印刷台。真空台也称为多孔印刷台。当真空带包绕在真空台周围时，真空带夹在基底和真空台之间。
真空台包括基本单元。基本单元优选是稳定和坚固的。它包括适合附接至喷墨印刷装置(300)的固定器件。为了具有结实、稳定和坚固的基本单元，基本单元优选地包括金属，诸如钢或铝。支撑层可具有任何形状，但优选是长方形的。来自平板台的支撑层的大小优选为从1m2直到60.0m2，更优选地从2.0直到50.0m2，以及最优选地从3.00m2直到30.0m2。支撑层的大小越大，就可支撑越大基底，这可提高生产率。平板台的宽度或高度优选从1.0m直到10m。宽度和/或高度越大，平板台就可支撑越大的基底，这在经济上是有好处的。
优选地，实施例中的真空台包括成组空气通道，以通过真空台的支撑层处的真空腔来提供压差，以产生真空区，以及在印刷台的底表面处的成组孔口，成组孔口连接到成组空气通道上。底层处的这些孔口可为圆形、椭圆形、正方形、长方形的和/或凹槽，诸如平行于真空台的底层的缝隙。
真空台的宽度或高度优选从1.0m直到10m。宽度和/或高度越大，真空台就可支撑越大的基底，这在经济上是有好处的。
在真空台的底表面和支撑表面处的孔口可连接到一个或多个空气通道上。真空台的底表面或支撑表面处的孔口的大小可较小，优选地直径为0.3至12mm，更优选地直径为0.4至8mm，最优选地直径为0.5至5mm，并且优选地在真空支撑件上均匀地间隔开，优选地间隔开1mm至50mm，更优选地间隔开4至30mm，并且最优选地间隔开5至15mm，以使得能够产生均匀的真空压力，真空压力将基底与真空台连接在一起。
在真空台的支撑层处的成组孔口可连接到空气通道上。支撑层处的这些孔口可为圆形、椭圆形、正方形、长方形的和/或凹槽，诸如平行于真空台的支撑层的缝隙。优选地，如果孔口是凹槽，则凹槽沿着喷墨印刷装置(300)的印刷方向定向。
优选地，实施例的真空台包括蜂窝结构板，它夹在顶部和底部夹层板之间，顶部和底部夹层板各自包括成组孔口，成组孔口连接到真空台中的一个或多个空气通道上。蜂窝结构板中的蜂窝芯是空气通道的一部分，它使得在真空台的支撑表面上有更均匀的真空分布。
空气通道的尺寸和量应当大小设置成且常常定位成对真空台提供充足的真空压力。在真空台的底表面处的孔口的尺寸和量也应当大小设置成且常常定位成对真空台提供充足的真空压力。在真空台的底表面处的两个空气通道或两个孔口之间的尺寸可为不同的。蜂窝芯优选为正弦形或六角形。
如果在真空台中包括蜂窝结构板，则蜂窝芯的尺寸和量也应当大小设置成且常常定位成对真空台提供充足的真空压力。两个相邻蜂窝芯之间的尺寸可为不同的。
印刷台的支撑层应当构建成防止损伤基底或真空支撑件，如果适用的话。例如在支撑层处的与空气通道连接的孔口可具有圆化边缘。印刷台的支撑层可构造成具有低摩擦规格。
真空台优选地平行于地面，喷墨印刷系统连接到地面上，以避免有对偏的印刷图像。
真空台上的支撑表面上的真空区中的真空压力可通过夹住运载基底的真空带来联接基底和真空台(100)。联接优选在印刷时完成，以压住基底，避免对准不佳和颜色重合问题。当真空支撑件沿输送方向移动和运载基底时，真空台的支撑表面上的真空区中的真空压力可对真空支撑件应用充足的法向力。真空压力还可防真空支撑件或真空支撑件上的基底有任何振抖和/或振动。在印刷时可适应真空区中的真空压力。
可对真空台的顶表面(也称为支撑表面)或真空台的一部分(诸如其空气通道的内侧)进行涂覆，以使其具有容易清洁的性能，例如由于灰尘或墨水泄漏。涂层优选为除灰剂和/或除墨剂和/或疏水涂层。优选地，通过产生减少摩擦的光滑且排斥的表面，用排斥墨水的疏水方法来处理真空台的顶表面或真空台的一部分，诸如其空气通道的内侧。
真空支撑件-空气通道
真空支撑件-空气通道是从真空支撑件的支撑表面到底表面的空气通道。如果真空支撑件-空气通道在支撑表面的周边大致是圆形的，则其也可称为吸气孔。
真空支撑件-空气通道在真空支撑件的支撑表面处的面积在本发明中优选地介于0.3mm2和5mm2之间。更优选地，真空支撑件-空气通道在支撑表面处的周边具有相同形状，例如圆形、椭圆形、卵形、长方形、三角形、正方形、长方形、五角形、六角形、七角形、八角形或者包含至少三条边的任何多边形。
真空支撑件-空气通道优选地沿底表面的方向渐缩，以在支撑表面处实现最佳真空压力效果。
空气通道在真空支撑件的支撑表面上的分布优选介于1个空气通道每dm2和100个空气通道每dm2之间，更优选地介于5个空气通道每dm2和50个空气通道每dm2之间。
吸气孔的周边优选具有0.3至10mm的直径，更优选地0.4至5mm的直径，最优选地0.5至2mm的直径。吸气区中的真空带-空气通道优选地在真空支撑件上均匀地间隔开，优选地间隔开3mm至50mm，更优选地间隔开4mm至30mm，并且最优选地间隔开5mm至15mm，以使得能够产生将基底与真空支撑件保持在一起的均匀的真空压力。真空支撑件中的孔口越小，在真空支撑件的顶部处的真空压力就越高。
真空带
真空带是真空运送系统。包括在喷墨印刷装置(300)中的真空带运送用于印刷的基底且压住基底以用于将基底抵靠真空带固定。
优选地，真空带具有两层或更多层材料，其中，下层提供线性强度和形状，下层也称为构架，并且上层称为外罩或支撑侧。构架优选为编织织物丝网，并且更优选为由聚酯、尼龙、玻璃织物或棉花的编织织物丝网。外罩的材料优选为各种橡胶和更优选地塑料化合物和最优选地热塑性聚合物树脂。但当拉张重要时，也可对外罩使用其它外来材料，诸如硅酮或天然橡胶。在US20090098385 A1(FORBO SIEBLING GMBH)中公开了用于一般带输送机系统的多层输送机带的示例，其中，外罩具有凝胶涂层。
优选地，真空带包括玻璃织物，或者构架是玻璃织物，且更优选地，玻璃织物，作为构架，在顶部上具有涂履层，包括热塑性聚合物树脂，并且最优选地，玻璃织物在顶部上具有涂履层，包括聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氧化甲烯(POM)、聚氨脂(PU)和/或聚芳基甲酮(PAEK)。涂履层还可包括脂肪族聚酰胺、聚酰胺11(PA 11)、聚酰胺12(PA 12)、UHM-HDPE、HM-HDPE、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PS)、聚(p-聚苯醚)(PPOTM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫化物(PPS)。
优选地，真空带是环形真空带。EP 1669635 B(FORBO SIEBLING GMBH)中公开了用于制造一般带输送机系统的环形多层真空带的示例和图。
可涂履真空带的顶表面或真空带的一部分，诸如其空气通道，以使得能够容易地清洁，例如由于灰尘或墨水泄漏。涂层优选为除灰剂和/或除墨剂和/或疏水涂层。优选地，通过产生减少摩擦的光滑且排斥的表面，用排斥墨水的疏水方法来处理真空带的顶表面或真空带的一部分。
真空带中的中性纤维层优选地构建成与底表面相距2mm和0.1mm之间的距离，更优选地1mm和0.3mm之间。对于具有笔直输送方向，在真空带上的侧向力最小和/或真空带的节线波动最小，以实现高精度印刷运送来说，该具有中性纤维的层是非常重要的。
真空带的顶表面(也称为支撑表面)优选地包括硬质脲酯，其优选厚度(从顶表面到底表面测量)介于0.2mm至5.5mm之间。真空带的总厚度(从顶表面到底表面测量)优选地介于1.2mm至7mm之间。顶表面优选地对溶剂的耐受力高，使得喷墨印刷装置(300)可在工业印刷和/或制造环境中有用。
印刷头
印刷头是用于通过喷嘴将液体喷射在基底上的器件。喷嘴可包括在附接到印刷头上的喷嘴板中。印刷头优选地具有可包括在喷嘴板中的多个喷嘴。包括在印刷头中的成组液体通道对应于印刷头的喷嘴，这意味着成组液体通道中的液体可用喷射方法离开对应的喷嘴。液体优选为墨水，更优选为UV可固化喷墨印刷墨水或水基喷墨印刷墨水，诸如水基树脂喷墨印刷墨水。用于由印刷头喷射的液体也称为可喷射液体。利用UV可固化喷墨印刷墨水的高粘度喷射方法称为高粘度UV可固化喷射方法。利用水基喷墨印刷墨水的高粘度喷射方法称为高粘度水基喷射方法。
将印刷头结合到喷墨印刷装置(300)中的方式对本领域技术人员来说众所周知。
印刷头可为任何类型的印刷头，诸如阀喷射印刷头、压电印刷头、热印刷头、连续印刷头类型、按需式静电滴印刷头类型或按需式声音滴印刷头类型或页面宽度印刷头阵列，也称为页面宽度喷墨阵列。
印刷头包括成组主要入口，以对印刷头提供来自成组外部液体进给单元的液体。优选地，印刷头包括成组主要出口，以执行液体再循环通过印刷头。再循环可在液滴形成器件前面完成，但更优选的是，在印刷头(所谓的通流印刷头)本身中完成再循环。通流印刷头中的连续液体流从印刷头的液体通道移除气泡和成堆微粒，从而避免堵塞喷嘴，喷嘴堵塞会阻碍液体喷射。连续流防止沉积且确保有一致的喷射温度和喷射粘度。它还有利于堵塞喷嘴自动恢复，这最小化液体和接收器浪费。
成组主要入口中的主要入口的数量优选为1至12个主要入口，更优选1至6个主要入口，以及最优选1至4个主要入口。经由成组主要入口中的一个或多个主要入口来补充对应于喷嘴的成组液体通道。
通流印刷头中的成组主要出口的主要出口的数量优选为1至12个主要出口，更优选1至6个主要出口，以及最优选1至4个主要出口。
在优选实施例中，在补充成组液体通道之前，将成组液体混合到补充成组液体通道的可喷射液体。优选用混合器件执行混合到可喷射液体，混合器件也称为混合器，它优选地包括在印刷头中，其中，混合器件附接到成组主要入口和成组液体通道上。混合器件可包括液体容器中的搅拌装置，诸如印刷头中的歧管，其中，成组液体由混合器混合。混合到可喷射液体还表示将液体稀释到可喷射液体。稍晚混合用于可喷射液体的成组液体具有以下好处：沉积可避免，以用于分散稳定性有限的可喷射液体。
液体通过液滴形成器件，通过对应于液体通道的喷嘴，而离开液体通道。液滴形成器件包括在印刷头中。液滴形成器件启用液体通道，以通过对应于液体通道的喷嘴将液体移出印刷头。
成组的液体通道中的对应于喷嘴的液体通道的数量优选为1至12个，更优选1至6个，以及最优选1至4个液体通道。
本发明的印刷头优选地适合喷射具有8mPa.s至3000mPa.s的喷射粘度的液体。优选的印刷头适合喷射具有20mPa.s至200mPa.s的喷射粘度的液体；并且更优选地适合喷射具有50mPa.s至150mPa.s的喷射粘度的液体。
压电印刷头
本发明的优选印刷头是压电印刷头。压电印刷头，也称为压电喷墨印刷头，它基于当对其应用电压时，包括在印刷头中的压电陶瓷变换器的移动。应用电压会改变压电陶瓷变换器的形状，以在液体通道中产生空隙，然后其中充满液体。当再次移除电压时，陶瓷膨胀到其原来的形状，从而从液体通道喷出液体液滴。
压电印刷头的液滴形成器件控制成组的压电陶瓷变换器，以应用电压来改变压电陶瓷变换器的形状。液滴形成器件可为挤压模式促动器、弯曲模式促动器、推动模式促动器或剪切模式促动器或另一种类型的压电促动器。
适当的商业压电印刷头是来自TOSHIBA TECTM的TOSHIBA TECTM CK1和CK1L(https://www.toshibatec.co.jp /en/products/industrial/inkjet/products/cf1/)和来自XAARTM的XAARTM 1002 (http://www.xaar.com /en/products/xaar-1002)。
压电印刷头中的液体通道也称为压力腔。
在压电印刷头的液体通道和主要入口之间连接有歧管，以存储液体以供应至成组液体通道。
压电印刷头优选为通流压电印刷头。在优选实施例中，通流压电印刷头中的液体再循环在成组的液体通道和喷嘴的入口之间流动，其中，成组的液体通道对应于喷嘴。
在压电印刷头中的优选实施例中，一个单个喷射液滴的最小滴大小为0.1pL至300pL，在更优选的实施例中，最小滴大小为1pL至30pL，在最优选的实施例中，最小滴大小为1.5pL至15pL。通过使用灰度级喷墨头技术，多个单个液滴可形成较大滴大小。
在优选实施例中，压电印刷头具有3米每秒至15米每秒的滴速，在更优选的实施例中，滴速为5米每秒至10米每秒，在最优选的实施例中，滴速为6米每秒至8米每秒。
在优选实施例中，压电印刷头具有25DPI至2400DPI的自然印刷分辨率，在更优选的实施例中，压电印刷头具有50DPI至2400DPI的自然印刷分辨率，以及在最优选的实施例中，压电印刷头具有150DPI至3600DPI的自然印刷分辨率。
在具有压电印刷头的优选实施例中，喷射粘度为8mPa.s至200mPa.s，更优选地25mPa.s至100mPa.s，以及最优选地30mPa.s至70mPa.s。
在具有压电印刷头的优选实施例中，喷射温度为10℃至100℃，更优选地20℃至60℃，以及最优选地30℃至50℃。
压电印刷头中的喷嘴排的喷嘴间隔距离优选为10μm至200μm；更优选地10μm至85μm；以及最优选地10μm至45μm。
喷墨印刷墨水
在优选实施例中，印刷头(305)中的液体是含水可固化喷墨印刷墨水，并且在最优选的实施例中，喷墨印刷墨水是UV可固化喷墨印刷墨水。
优选的含水可固化喷墨印刷墨水包括含水介质和装有可聚合化合物的聚合物纳米微粒。可聚合化合物优选地选自下者组成的组：单体、低聚物、可聚合光敏引发剂和可聚合共引发剂。
喷墨印刷墨水可为无色喷墨印刷墨水，并且可用作例如底漆来改进粘着性，或者可用作清漆来获得期望光泽。但是，优选地喷墨印刷墨水包括至少一个着色剂，更优选地彩色颜料。喷墨印刷墨水可为青色、洋红、黄色、黑色、红色、绿色、蓝色、橙色，或者点滴比色喷墨印刷墨水，优选集合点滴比色喷墨印刷墨水，诸如Coca-ColaTM的红色喷墨印刷墨水和VISATM或KLMTM的蓝色喷墨印刷墨水。在优选实施例中，喷墨印刷墨水包括金属微粒，或者包括无机微粒，诸如白色喷墨印刷墨水。
在优选实施例中，喷墨印刷墨水包含选自下者组成的组的一种或多种颜料：碳黑，C.I.颜料蓝15：3，C.I.颜料蓝15：4，C.I颜料黄150，C.I颜料黄151，C.I.颜料黄180，C.I.颜料黄74，C.I颜料红254，C.I.颜料红176，C.I.颜料红122，以及它们的混合晶。
喷射粘度和喷射温度
通过在喷射温度下测量液体的粘度来测量喷射粘度。
可在喷射温度下且以12转每分钟(RPM)，使用CPE 40轴，用各种类型粘度计测量喷射粘度，诸如布氏DV-II+粘度计，CPE 40轴对应于90s-1的剪切速率，或者用HAAKERotovisco 1流变仪，其带有以1000s-1的剪切速率的传感器C60/1 Ti。
在优选实施例中，喷射粘度为10mPa.s至200mPa.s，更优选地25mPa.s至100mPa.s，并且最优选地30mPa.s至70mPa.s。
可用各种类型的温度计来测量喷射温度。
在喷射的同时在印刷头(305)中的喷嘴的出口处测量喷射液体的喷射温度，或者可在通过喷嘴喷射的同时，通过测量液体通道或喷嘴中的液体的温度来测量喷射液体的喷射温度。
在优选实施例中，喷射温度为10℃至100℃，更优选地20℃至60℃，并且最优选地30℃至50℃。
参照标号列表
100 平坦条 300 喷墨印刷装置
350 台架 300 干燥器
355 维持器 500 刚性多层基底
405 印刷方向 400 运送系统
194 移位 105 成组对准孔
3552 可附接器件 3551 可附接器件
190 推下机构 192 角度

Claims (16)

1.一种喷墨印刷装置(300)，包括：
－运送系统，其用于沿印刷方向和支撑平面运送刚性多层基底(500)；以及
－干燥器(315)，其附接至第一台架，所述第一台架静止定位成在所述运送系统上方且垂直于所述印刷方向，以用于在干燥区中使在所述刚性多层基底(500)上喷射的墨水层固定不动；以及
－用于所述刚性多层基底(500)抵靠所述运送系统的推下机构，其至少布置在所述干燥区中；
其中所述推下机构包括平坦条(100)，所述平坦条(100)定位成平行于所述印刷方向且伸长；以及
其中所述平坦条(100)通过各个台架上的维持器(355)维持在第二台架和第三台架上；以及
其中所述第二台架和所述第三台架在所述第一台架的各侧处且垂直于所述印刷方向定位在所述运送系统上方；以及
其中所述推下机构包括弯曲器，以用于将来自所述平坦条(100)的平坦部分在推下侧处推动成在垂直于所述支撑平面且平行于所述印刷方向的平面中朝所述运送系统成角度。
2.根据权利要求1所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，来自所述平坦条(100)的与推下侧相对的基底接触侧包括沿所述印刷方向伸长的升高标记。
3.根据权利要求2所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，所述第二台架和所述第三台架两者包括运动系统，以使所述维持器(355)垂直于所述印刷方向且平行于所述支撑平面移动。
4.根据权利要求3所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，所述推下机构包括高度调整器，以用于沿所述支撑平面的垂直方向定位所述平坦条(100)，和/或张紧器，以用于张紧所述平坦条(100)。
5.根据权利要求4所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，所述平坦条(100)包括成组对准孔(105)，以用于在所述运送系统上对准所述刚性多层基底(500)。
6.根据权利要求1所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，所述运送系统是输送机带或可移动的印刷台。
7.根据权利要求1所述的喷墨印刷装置(300)，其特征在于，所述第一台架包括成组印刷头以用于喷射墨水层。
8.一种喷墨印刷方法，包括以下步骤：
－在运送系统上沿印刷方向和支撑平面运送刚性多层基底(500)；以及
－通过干燥器(315)在干燥区中使在所述刚性多层基底(500)上喷射的墨水层固定不动，所述干燥器(315)附接至第一台架，所述第一台架定位成在所述运送系统上方且垂直于所述印刷方向；以及
－通过平坦条(100)在所述干燥区中抵靠所述运送系统推下所述刚性多层基底(500)，所述平坦条(100)定位成平行于所述印刷方向且伸长；以及
－将所述平坦条(100)维持在第二台架和第三台架上，其中所述第二台架和所述第三台架在所述第一台架的各侧处且垂直于所述印刷方向而定位在所述运送系统上方；以及
－通过将来自所述平坦条(100)的平坦部分在推下侧处推动成在垂直于所述支撑平面且平行于所述印刷方向的平面中朝所述运送系统成角度来使所述平坦条(100)弯曲。
9.根据权利要求8所述的喷墨印刷方法，其特征在于，固定不动步骤是由红外干燥器和/或紫外干燥器辐射的步骤。
10.根据权利要求9所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述喷墨印刷方法包括以下步骤：
－加热或冷却来自所述刚性多层基底(500)的与所述运送系统接触的侧。
11.根据权利要求9所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述喷墨印刷方法是单程喷墨印刷方法。
12.根据权利要求9所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述平坦条(100)包括钢、铝、和/或铜。
13.根据权利要求12所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述平坦条(100)是花纹板。
14.根据权利要求9所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述刚性多层基底是波纹纤维板或波纹塑料。
15.根据权利要求9所述的喷墨印刷方法，其特征在于，所述平坦条(100)包括不锈钢和/或碳钢。
16.一种根据权利要求1所述的喷墨印刷装置(300)用于喷墨印刷波纹纤维板的用途。
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