Струйные способы печати. Классификация. Особенности оттиска

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Струйные способы  печати. Классификация. Особенности оттиска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Хотя разговоры о "безбумажной" технологии ведутся уже довольно 
давно, нормальную работу с компьютером пока еще трудно представить без использования печатающего устройства. Не будем, даже кратко, излагать историю его развития. Ограничимся констатацией того факта, что в настоящее время весь безграничный мир принтеров разделился на несколько устойчивых групп, каждая из которых отличается способом перенесения на бумагу. Методу струйной печати уже почти сто лет. Появление новых печатающих головок становится предпосылкой для дальнейшего процветания рынка струйных принтеров. С чего все начиналось. Хотя лорд Рейли лауреат нобелевской премии по физике, сделал свои фундаментальные открытия в области распада струй жидкости и формирования капель еще в прошлом веке, датой рождения технологии струйной печати можно считать только 1948 год. Именно тогда шведская фирма Siemens  Elema подала патентную заявку на устройство, работающее как гальванометр, но оборудованное не измерительной стрелкой а распылителем, с помощью которого регистрировались результаты измерений. И даже теперь, спустя почти полвека, эта гениально простая система печати применяется, например, в медицинских приборах

 

 

 

 

 

 

 

 

Струйные способы печати. Классификация

 

Струйный способ печати не требует  носителя изображения, оно формируется  прямо на запечатываемом материале. В качестве запечатываемого материала  может использоваться бумага, картон, пластмассы. Нанесение изображения осуществляется посредством набрызгивания специальных красок из сопел малого диаметра. Скорость набрызгивания краски очень велика и может достигать до миллиона капель в секунду. Для осуществления струйной печати используются струйные принтеры. За последние годы способ струйной печати получил активной развитие. В наше время его используют и для печати по мягким упаковочным материалам, и для печати на ткани, стекле, бумаге и т.д. Как и другие технологии цифровой печати, метод струйной печати продолжает развиваться, совершенствоваться и завоевывать новые сферы применения

 

 

Основное преимущество струйной технологии - в высоком  качестве печати при минимальных  затратах. Это было успешно продемонстрировано малоформатными принтерами HP DeskJet. Качества лазерной печати удалось добиться с помощью устройства, которое стоит не дороже матричного принтера. Естественно, для достижения такого результата фирме Hewlett-Packard потребовалось изготовить надежную недорогую печатающую головку, обеспечивающую разрешение до трехсот точек на дюйм. Размер самих точек был достаточно мал, чтобы качественно передавать оттенки серого цвета точно так же, как это делает лазерный принтер. 
 
Струйные печатающие головки имеют малую массу, поэтому, по сравнению с матричными принтерами, для их перемещения вдоль листа бумаги с требуемым ускорением нужны менее мощные приводы. Понятно, что, с точки зрения борцов за экологию, струйные принтеры предпочтительнее матричных - они потребляют меньше энергии и работают очень тихо. Однако, по сравнению с лазерными или LED-принтерами, струйные устройства имеют ряд недостатков. Так, например, до сих пор не удалось изобрести чернила, которые обеспечивали бы независимо от вида бумаги качество печати такое же, как у LED-принтеров. Использование пористой, рыхлой бумаги приводит к расплыванию чернил, из-за чего линии и контуры теряют четкость, хотя на качественной бумаге результат превосходный. 
 
Кроме того, неодинаковость размеров сопел и, соответственно, размеров и скорости капелек чернил, вылетающих из них, может привести к появлению заметных на глаз полосок. Они сильнее всего заметны при выводе достаточно бледных участков изображений. Еще один эффект, который может снизить качество печати, - это появление капелек-спутников, которые случайно отклонились от траектории и не попали на бумагу в нужное место. Впрочем, аналогичный эффект, хотя и вызванный другой причиной, наблюдается и у LED-принтеров и плоттеров. 
 
Превосходство же струйной печати над LED-технологией особенно заметно при сравнении устройств для цветной печати - стоимость цветного отпечатка, полученного на струйном принтере, существенно ниже, чем на цветном LED-принтере, а качество - практически одинаковое. Цена же струйных принтеров и плоттеров в несколько раз меньше аналогичных LED-устройств. 
 
Виды струйных технологий Струйная печать - это процесс получения изображения, при котором его элементы создаются капельками чернил, вылетающими из сопла со скоростью достаточной, чтобы преодолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой формируется картинка. Струйные технологии разделяются на непрерывную и импульсную. Последняя, в свою очередь, включает печать твердыми чернилами, пьезоэлектрическую и пузырьковую. 
 
Непрерывная струйная печать 
 
 
 
Первые устройства струйной печати появились еще в шестидесятых годах. В них использовался непрерывный процесс. Он так называется потому, что печатающая головка непрерывно выстреливает капельками чернил в сторону бумаги. 
 
Поток чернил, поступающий в печатающую головку, разбивается на капельки под воздействием вибрации сопла, вызываемой с помощью, например, пьезоэлектрического элемента. Если бы все капельки попали на бумагу, она покрылась бы равномерным слоем чернил и никакого изображения не получилось бы. Поэтому на бумагу должны попадать только те капельки, которые требуются для создания изображения, остальные - это отходы производства. 
 
На рисунке показано, как с помощью охватывающего выход из сопла электрода вылетающие капельки приобретают электрический заряд. Далее они пролетают через отклоняющую систему, в которой действует электрическое поле высокого напряжения. Так как капельки получили заряд, то под действием электрического поля они изменяют свою траекторию. Таким образом, меняя напряжение электрического поля, можно управлять направлением полета капелек. Они либо попадают на бумагу в нужном месте, либо летят в уловитель, откуда поступают в резервуар для повторного использования. 
 
Устройства непрерывного действия характеризуются, во-первых, очень высокой производительностью сопел - от 50,000 до 150,000 капелек в секунду на сопло; во-вторых, используют только электропроводные чернила; в-третьих, имеют сложную систему рециркуляции чернил, так как без нее подобная технология принесла бы разорение пользователям из-за неимоверного расхода дорогих чернил; в-четвертых, скорость печати в них относительно невысока; в-пятых, расстояние между соплом пишущей головки и поверхностью, на которой создается изображение, достаточно велико. 
 
Огромный плюс непрерывной технологии - возможность получать великолепного качества цветные изображения. На них совершенно неразличимы глазом точки, из которых оно сформировано. Однако за это приходится расплачиваться малой скоростью получения изображения, высокими эксплуатационными расходами (дорогие чернила и сложность в обслуживании) и, наконец, дороговизной самого оборудования. 
 
Импульсные струйные технологии В настоящее время именно эти технологии струйной печати получили широкое распространение. Достигнутый в этой области прогресс, приведший к повышению качества печати, снижению ее себестоимости и удешевлению печатных устройств, способствовал тому, что струйные принтеры в большинстве случаев вытеснили матричные и успешно конкурируют с лазерными. 
 
Струйная печать с твердыми чернилами (со сменой фаз) 
 
 
 
Своеобразное конструктивное решение для устройств получения высококачественных цветных изображений реализовано в принтерах фирм Tektronix и Dataproducts. Четыре цветные восковые палочки, соответствующие базовым цветам, - голубая, розовая, желтая и черная - закладываются в печатающую головку. Нагреватели расплавляют воск - при температуре 90 градусов он переходит в жидкое состояние и стекает в резервуар с подогревом, где чернила поддерживаются в жидкой фазе во время работы принтера. Для получения изображения печатающее устройство откачивает небольшое количество чернил из резервуара и затем дополнительно нагревает его. 
 
Механизм большинства таких принтеров устроен аналогично принтерам непрерывного действия. Бумага закреплена на вращающемся барабане, и печатающая головка формирует изображение за один поступательный проход. Электронное устройство, обеспечивающее пульсацию чернил, выстреливает мельчайшими капельками только в те мгновения, когда это требуется. При контакте с бумагой чернила мгновенно переходят в твердую фазу, поэтому они не впитываются, а остаются на ее поверхности. 
 
С одной стороны, это очень хорошо, так как полностью отсутствует эффект расплывания чернил, присущий любым жидким чернилам, но, с другой стороны, так как капельки застывают мгновенно, поверхность изображения становится шершавой. Поэтому при финишной обработке лист бумаги прокатывают через валки, расплющивающие шероховатости твердых чернил, придавая изображению приятный глянцевый вид. 
 
Основное преимущество струйной печати со сменой фаз перед другими струйными технологиями в том, что чернила не впитываются в бумагу и удается достичь высокого качества печати. Недостаток один - высокая стоимость получаемых изображений. Для одноцветной печати это совершенно непрактичные устройства. Их стоит применять для вывода полноцветных изображений, когда требуется очень точная цветопередача и высокое качество печати. 
 
Пьезоэлектрическая струйная печать 
 
 
 
Пьезоэлектрические струйные головки для принтеров были разработаны в семидесятых годах. В большинстве таких принтеров избыточное давление в камере с чернилами создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму (выгибается) при подведении к нему электрического напряжения. Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли. 
 
Пионер пьезоэлектрической технологии - фирма Epson - не смогла успешно соревноваться в объеме продаж со своими конкурентами Canon и Hewlett-Packard из-за сравнительно высокой технологической стоимости пьезоэлектрических печатающих головок - они дороже и сложнее, чем пузырьковые печатающие головки. 
 
Пузырьковая струйная печать (bubble-jet) Фирма Hewlett-Packard создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии ThinkJet в 1985 году. Сейчас Canon и Hewlett-Packard владеют большинством патентов на эту технологию, и путем обмена лицензиями им удалось захватить практически весь мировой рынок. 
 
Часть продукции они продают под своими торговыми марками, часть - на основе лицензионных соглашений под торговыми марками партнеров. Огромные доходы они также получают от торговли "сердцами" струйных принтеров - печатающими головками и связанными с ними другими электромеханическими "органами". 
 
Успех этих принтеров был обусловлен тем, что они обеспечивали качество печати почти такое, как у лазерных принтеров, при цене хорошего матричного принтера. Качество печати таких устройств зависит от размера точки от капельки чернил, а он очень маленький. Конструкция печатающей головки позволяла легко достичь разрешения в 300 точек на дюйм. Полутона на ThinkJet получались не хуже, чем на лазерных LaserJet. 
 
Как уже только что говорилось, и Canon, и Hewlett-Packard производят изделия, использующие один и тот же процесс создания изображения, который можно определить как термическую струйную технологию. 
 
Hewlett-Packard называет его просто струйной технологией (inkjet), а Canon - пузырьковой технологией (bubble-jet). В печатающих системах, использующих струйную пузырьковую технологию, текст и графика воспроизводятся при попадании на бумагу капелек чернил, вылетевших из очень тонких сопел. Происходит это так. 
 
В стенку сопла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульса его температура резко возрастает. Поэтому практически все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием избыточного давления капелька чернил буквально "выстреливается" из сопла, как из ствола пистолета. После "выстрела" чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. 
 
Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ: - высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел; - сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати; - бесшумная работа печатающей головки. 
 
Несмотря на доминирование на рынке струйных технологий и взаимный обмен лицензиями, Canon и Hewlett-Packard продолжают жестокую конкурентную борьбу за потребителя. В результате выигрывают миллионы пользователей, так как основным средством борьбы является постоянное повышение качества печати струйных головок. 
 
Различие печатающих головок в том, что нагревательный элемент в головке Canon расположен сбоку от сопла, а у Hewlett-Packard - сзади. Поэтому в головке Canon чернила текут по прямой, а в головке Hewlett-Packard внутри есть специальный резервуар с чернилами. 
 
С точки зрения пользователя, конструктивные отличия, на первый взгляд, невелики, но в некоторых случаях они могут иметь решающее значение при выборе между устройствами, снабженными печатающими головками этих двух фирм. Например, струйные плоттеры серии TechJet, производимые фирмой CalComp, снабжены головками Canon. Те, кто работал с первыми струйными плоттерами Hewlett-Packard, знают, что основной их недостаток, с точки зрения нашего пользователя, привередливость к бумаге для печати. Применять обычный ватман или другие стандартные чертежные материалы практически невозможно, так как либо из-за неровности бумаги пишущая головка в некоторых местах задевает за лист и размазывает неуспевшие еще высохнуть чернила, либо чернила слишком хорошо впитываются в бумагу и расплываются. Использовать же для печати только фирменную бумагу Hewlett-Packard - слишком дорого. 
 
Разработчики CalComp учли то, что ширина рабочего поля у плоттера формата А0 в 4 раза больше, чем у принтера, поэтому при той же кривизне листа абсолютная величина отставания его от валика графопостроителя может быть существенно выше. Вывод - надо увеличить зазор между головкой и листом бумаги. Именно успехи Canon в миниатюризации головок и повышении разрешения печати позволили конструкторам CalComp без ухудшения качества получаемого изображения на новых плоттерах отодвинуть головку от листа. Теперь зазор увеличился почти до 6 мм, что позволяет применять любой ватман, даже такой, который сначала слегка отсырел, а потом высох. 
 
Новые чернила Canon также упростили выбор бумаги для плоттера - теперь линии на чертежах не расплываются, так как чернила просто не успевают растекаться - они высыхают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности оттиска

 

Характерные особенности  оттисков струйной печати

При рассматривании оттиска  через лупу хорошо различимы отдельные  разноцветные точки, которые расположены  хаотично с различной частотой, создавая своеобразную многоцветную точечную структуру.

Анаглифическая печать - способ воспроизведения объемных изображений на плоскости полиграфическими средствами. Суть его состоит в создании двух изображений одного объекта, сфотографированного с двух точек съемки. Оба изображения печатают на одном листе, каждое своей краской (синей и красной) и с линейным смещением относительно друг друга. Рассматривают полученный двухкрасочный оттиск через цветные очки (для каждого глаза свой цвет). Суммарное изображение на оттиске воспринимается как объемное (коричнево-черное на светлом фоне).

Ирисовая печать (радужная печать, печать в раскат) цветная  печать несколькими красками одновременно из одного красочного ящика (разделенного перегородками) с одной печатной формы при использовании раскатных  валиков с фиксированным осевым перемещением. Этот способ печати позволяет получить на оттиске плавный переход цветов соседних красок. Ирисовая печать используется в качестве средства защиты от подделок при печати банкнот и ценных бумаг, для печати плакатов, рекламных материалов, а также при оформлении издательской продукции.

Способ орловской печати образование многокрасочных изображений  путем переноса печатных красок с  цветоделенных печатных форм высокой  печати на сборную форму, где синтезируется  цветное изображение, и последующей  передаче его на запечатываемый материал в один краскопрогон. Различные модификации этого способа печати, изобретенного в России еще в 1890 г., до сих пор находят применение при печатании денежных знаков и ценных бумаг. Особенность устройства орловской печатной машины позволяет получить на оттиске своеобразный цветовой эффект - взаимное проникновение красок разного цвета, недостижимый традиционными способами печати, особенно при печати гильюшей - узоры из очень тонких и непрерывных линий.

Способ тампопечати - передача изображения с печатной формы на запечатываемую неплоскую и даже вогнутую поверхность с использованием упругоэластичного тампона. Как правило, в способе тампопечати используют печатную форму глубокой печати.

Этот способ используется для печати надписей и изображений на ручках, ампулах, зажигалках и т.д. Сильная сторона способа тампопечати состоит в том, что мягкий тампон может охватить, не повредив, любую форму запечатываемого изделия.

Термография (в полиграфии) - отделка отпечатанных изображений  специальными термопорошками, изменяющая рельеф оттиска под воздействием теплового излучения. После отделки оттиска способом термографии изображение получается с небольшим рельефом. Термографию используют, как правило, для изготовления однокрасочной печатной рекламы, визиток, открыток, приглашений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

1. Стефан Стефанов / Полиграфия: экзотические способы печати 

29/10/2004     Журнал RuPrint Основные способы печати как база полиграфических технологии

3. Отечественное книгоиздание / под ред. О.И.Ленского. – М., Наука, 1999.

     4. Полиграфические процессы. // Полиграф. – 2000 - №10