Струйная печать. Проблемы настройки цветопередачи струйных чернил

Содержание

 

 

Введение 3

Глава 1. Функциональные особенности струйного принтера 4

1.1 Назначение и классификация 4

1.2 Принцип работы и устройство 5

1.3  Печатные системы и краски для струйной печати 12

Глава 2 Цветопередача струйных чернил 14

2.1 Цветовые модели струйных чернил 14

2.2 Пигментные чернила 14

2.3 Светостойкие чернила 15

2.4 Совместимые струйные чернила 15

2.5 Совместимость струйных чернил по смешению и по цветопередаче 16

2.6 Решение проблемы смешения струйных чернил 16

2.7 Решение проблемы настройки цветопередачи совместимых струйных чернил 19

Заключение 23

Список используемых источников 24

 

 

Введение

Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является «Hewlett-Packard». Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры «LaserJet» от «Hewlett-Packard» и «LaserWriter» от «Apple Computer». В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке «Canon Grand Fair». В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — «Canon» BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

Струйная печать (Ink Jet) является наиболее распространённым бесконтактным способом цифровых печатных систем. Способ струйной печати является технологией, при которой краска подается из сопел. Способ не требует носителя изображения, и формируется прямо на запечатываемом материале. Цифровые массивы данных изображения передаются на устройство вывода, которое посредством сопел прямо или косвенно запечатывает бумагу.

Цель курсовой  работы заключается в изучении особенностей устройства и работы струйных принтеров, выявление проблемы в струйной печати и методы решения этой проблемы.

Задачи курсовой работы:

1) составить  представление о функциональных  особенностях струйного принтера;

2) определить  назначение и классификацию принтеров;

3) рассмотреть принцип работы струйного принтера;

4) рассмотреть устройство струйного принтера;

5) выявить проблему струйной печати и найти метод решения этой проблемы.

 

Глава 1. Функциональные особенности струйного принтера

1.1 Назначение и классификация

Принтер —  «периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Процесс печати обычно называют «выводом на печать», а получившийся документ — «распечаткой» или «твёрдой копией».

По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на: литерные; матричные; лазерные (также светодиодные принтеры); струйные; сублимационные; термические.

По количеству цветов печати — на чёрно-белые (монохромные) и цветные. Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2—5, например: чёрный-белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый.

По соединению с источником данных (откуда принтер  может получать данные для печати), или интерфейсу:

• по проводным каналам: через последовательный порт, через параллельный порт (IEEE 1284), по шине Universal Serial Bus (USB), через локальную сеть (LAN, NET);

• посредством беспроводного соединения: через ИК-порт (IRDA), по Bluetooth, по Wi-Fi [6].

ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся  в прямой видимости, в то время  как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi функционируют на расстоянии до 10—100 метров.

Некоторые принтеры (в основном струйные фотопринтеры) располагают возможностью автономной (т. е. без посредства компьютера) печати, обладая устройством чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом, что позволяет осуществлять печатать фотографий напрямую с карты памяти или фотоаппарата.

Сетевой принтер  — принтер позволяющий принимать  задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Программное  обеспечение сетевых принтеров  поддерживает один или несколько  специальных протоколов передачи данных, таких как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как  обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

1.2 Принцип работы и устройство

Струйная печать является наиболее распространённым бесконтактным способом цифровых печатных систем. Способ струйной печати является технологией, при которой краска подается из сопел. Способ не требует носителя изображения, оно (рис. 1) формируется прямо на запечатываемом материале. Цифровые массивы данных изображения передаются на устройство вывода, которое посредством сопел прямо или косвенно запечатывает бумагу. Функциональными составляющими устройств являются: система формирования изображения, носитель изображения и красочный аппарат, объединенные в один узел. Существуют также системы струйной печати, в которых печать производится через промежуточный носитель. На схеме представлено разделение струйного способа печати по принципу действия, использованию красящих веществ [1].

В системах струйной печати информация может переноситься на бумагу кратчайшим путём с минимальным количеством функциональных элементов (без подвижных деталей при длине сопельной матрицы, соответствующей ширине листа). Это преимущество способствует постоянному развитию систем и способов струйной печати.

 

Рис. 1 Технологии струйной печати: обзор способов

 

Современные струйные принтеры ― самые дешевые печатные устройства. К сожалению, у них имеется ряд серьезных недостатков:

•   при  сравнительно маленькой цене некоторых  моделей принтеров (Lexmark, HP) стоимость чернил весьма высокая, что приводит к высокой цене отпечатанного листа;

• необходимо использовать только плотную бумагу, так как на тонкой и дешевой чернила расплываются. К тому же тонкую бумагу механизм подачи у большинства струйных принтеров подавать просто не будет;

• нестойкость  чернил, которые легко смываются  водой и выцветают. Использование  водостойких чернил делает отпечаток  еще дороже;

• при длительном простое принтера происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки — в результате отдельные фрагменты при печати будут отсутствовать.

К достоинствам струнного принтера относятся:

•  низкая цена устройства;

•  возможность печати в цвете;

• низкие шум при работе.

В струйных принтерах  используется цветовая модель CMY или CMYK ― изображение формируется путем нанесения на бумагу чернил черного цвета, либо пигментированной в один из цветов CMY, либо дополнительные к CMY цвета (светлые Cyan и Magenta). При попадании на бумагу чернила быстро впитываются и высыхают ― изображение остается на бумаге.

Сопла термоструйных принтеров снабжены терморезисторами. Для печати отдельной точки на резистор подается напряжение, и тот нагревается. В результате образуется паровой пузырь, выталкивающий капельку чернил из сопла. К достоинству данной технологи относится заметная дешевизна печатающей головки. Однако, срок ее работы ограничен, и обычно она совмещена с картриджем. Ещё один недостаток ― практически неуправляемый процесс выталкивания капли, вследствие чего вокруг точки возникают крошечные капли, напоминающие «туман».

Для цветной  печати, когда используются чернила  цветов CMY (голубой, пурпурный и желтый), картриджи выполняются как в виде одного блока, так и  в виде отдельных блоков. Первый вариант используется на старых либо дешевых принтерах. Второй ― более удобен для пользователя, т.к. в последнем случае не приходится выбрасывать остатки чернил из-за того, что в картридже закончился один из цветов. Также существует класс фотопринтеров, в которых используются шесть цветов, за счет чего достигается более качественная передача оттенков цвета и полутонов.

Главные конструктивные недостатки струйных технологий: проблемы с засыханием чернил и засорением сопел и дефекты воспроизведения  слабоокрашенных фрагментов изображения. Причины засорения сопел:

 а) на поверхности чернил образуется плёнка окисла, которая при полном израсходовании чернил картриджа устремляется в сопла;

 б) испарение  воды из чернильной суспензии и загустение чернил;

 в) слипание зёрен в пигментных чернилах;

 г) чернила  пригорают на термоэлементах  и эта чешуя летит в фильтр  и сопла и т. д.

Основными вариантами струйной печати являются:

•  печать непрерывного действия (ContinuousInk Jet)

•  капельно-струйная печать (Drop onDemand).

На рис. 2 изображены принципиальные схемы процессов.

При способе струйной печати непрерывного действия из постоянного  потока мелких капель краски только часть  их направляется на бумагу. В устройствах, реализующих импульсные способы, капли  производятся только в тех случаях, если этого требует управляющее  устройство. Струйная печать непрерывного действия подразделяется на варианты бинарного и многократного отклонения капель [1].

Схема двойного отклонения, при которой капля имеет одно из двух состояний: незаряженное –  для переноса на бумагу и заряженное – для отклонения в электрическом  поле (см. рис. 2,а). При способе многократного отклонения капли имеют различные заряды, чтобы при прохождении в электрическом поле по-разному отклоняться и направляться на соответствующие участки запечатываемого материала (см. рис. 3).

Капельно-струйный способ печати подразделяется по способу образования  отдельных капель. При термической  струйной печати это происходит посредством  нагревания жидкой краски до её испарения. Под давлением пузырька пара из сопла  выбрасывается капля краски –  отсюда и название «пузырьковая струйная печать» (рис. 2,б).

В пьезоструйных системах образование капли происходит за счет изменения объёма в красочной камере посредством пьезоэлектрического эффекта. Капля краски выталкивается благодаря этому из сопельной системы (рис. 2,в).

Третьей разновидностью капельно-струйного  способа печати является электростатическая, изображённая на рис. 2,г. Существуют различные ее варианты, однако общим для всех является то, что между системой струйной печати и запечатываемой поверхностью существует электрическое поле. В соответствии с изображением в сопельной системе устанавливается либо равновесие сил, либо поверхностное натяжение между краской и выходным соплом изменяется под действием сил поля так, что происходит отделение капли краски. Управляющий импульс (например электрический сигнал или подача тепла) стимулирует процесс.

Рис. 3 Струйная система непрерывного действия с многократным   отклонением капель краски

Для построения струйных печатных систем высокой производительности необходимы устройства (головки) для  нанесения изображения.

Записывающие головки  можно построить в виде стационарных матриц по всей ширине листа или  в виде узких головок, движущихся поперечно направлению движения запечатываемого материала (направлению  нанесения изображения/записи).

Для получения разрешения в 300 dpi при расстоянии между соплами 500 мкм должно быть 96 сопел и они должны располагаться в одном ряду.

Система со стационарной головкой для струйной печати, длина которой  соответствует ширине страницы, состоит  из нескольких рядов сопел, которые  для получения более высокого разрешения расположены с небольшим  наклоном.

Расположение сопловых рядов с большим расстоянием, необходимо для заданного разрешения, а также создания головок с соплами по длине, соответствующих ширине страницы.

Посредством смещения отверстий сопел строк при двухрядном исполнении достигается увеличение разрешения в два раза. Увеличением числа последовательно расположенных рядов со смещением можно построить матрицы с заданными высокими показателями разрешения.

Возможно наличие шести рядов сопел. В результате получается разрешающая способность в 600 dpi при разрешении в 100 dpi в каждом ряду.

Разрешающая способность повышается на каждой строке, если изменять угол по отношению направления движения запечатываемого материала. Это требует при большой ширине записи большой длины устройства или синхронного движения ряда отдельных головок вдоль оси.

Принципы использования  нескольких головок для нанесения  изображения с высоким разрешением  можно применить при построении устройств, работающих на основе других способов печати. Головка для магнитографии, которая состоит из шести рядов для получения разрешения в 480 dpi (расстояние между магнитами на одной строке соответствует разрешению в 80 dpi).

Расстояние между соседними строками может устанавливаться в определенных пределах. При этом следует учитывать особенности их производства и монтажа. Принимают во внимание и то, что матрица с несколькими строками должна строиться исходя из величины получаемого минимального элемента изображения (пикселя). При более высоком разрешении необходимо создавать более мелкие пиксели. На примере струйной технологии это означает, что отдельная строка имеет количество сопел, определяемое исходя из величины капли при заданном разрешении. Кроме того, длина строки и размер матрицы в целом ограничиваются технологическими возможностями, а также требованиями управления, в том числе отдельными элементами подачи краски, особенностями материалов, затратами и т.д. Это приводит к тому, что записывающие устройства, соответствующие ширине листа, конструируются из отдельных модулей.

1.3  Печатные системы и краски для струйной печати

Имеются высокоскоростные печатные системы, использующие преимущественно  одну краску или вторую в качестве специальной дополнительной, а также  системы для печати с высоким  качеством, которые необходимы для  пробной печати. Струйные печатающие устройства малого формата (А4, А3) для многокрасочной печати наиболее распространены в офисах, бюро, применяются, как правило, в настольных издательских технологиях индивидуальными пользователями. Всё более востребованы также струйные системы для запечатывания больших форматов, например для изготовления плакатов и рекламы. Кроме того, струйные технологии находят применение в устройствах вывода цифровых фотографий (преимущественно малоформатных цветных изображений).