Струйная печать, или Орнамент переплетения идей
Технологии струйного способа печати
Технология непрерывной струйной печати
Технология импульсной (прерывистой) струйной печати
Струйная импульсная печать с твердыми красками
Пузырьковая струйная импульсная печать
Пьезоэлектрическая струйная импульсная печать
Струйные технологии и рекламный бум
Качество отпечатка, изготовленного способом струйной печати
Вместо заключения: о куриных яйцах, ампулах, шариках для пинг-понга и почтовых адресах на газетах
Технологии струйного способа печати
О, сколько их на полях!
Но каждый цветет по-своему,
Вот высший подвиг цветка!
Мацуо Басё
Большое количество технологий, реализуемых в рамках одного способа печати и применяемых на практике, говорит о высоком потенциале данного способа печати. Как уже было сказано в начале статьи: способ струйной печати — это процесс получения изображения на отпечатке, при котором его элементы создаются капельками красок, вылетающими из сопла со скоростью, достаточной для того, чтобы преодолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой формируется изображение.
Технологии струйного способа печати разделяются на непрерывные и импульсные (дискретные, прерывистые, квантованные). Последние, в свою очередь, включают печать твердыми чернилами, пузырьковую импульсную печать и пьезоэлектрическую импульсную печать.
 |
|
Технология непрерывной струйной печати
В первых устройствах струйной печати использовался непрерывный процесс подачи краски на запечатываемую поверхность. При применении этой технологии печатающая головка непрерывно выстреливает капельками краски в сторону бумаги.
Поток краски, поступающий в печатающую головку, разбивается на капельки под воздействием вибрации сопла. Вылетающие из сопла электрода капельки краски заряжаются и пролетают через отклоняющую систему, в которой действует электрическое поле высокого напряжения. По-скольку капельки получили заряд, то под действием электрического поля они меняют свою траекторию. Следовательно, меняя напряжение электрического поля, можно управлять направлением полета капелек краски и создавать на поверхности запечатываемого материала отпечатки с требуемым изображением. Капельки краски либо попадают на бумагу в нужном месте, либо летят в уловитель, откуда поступают в резервуар для повторного использования.
Основные характеристики устройств непрерывного действия:
• очень высокая производительность — от 50 тыс. до 150 тыс. капелек в секунду на сопло;
• использование только электропроводных красок;
• сложная система рециркуляции краски;
• относительно большое расстояние между соплом пишущей головки и поверхностью, на которой создается изображение.
Главное преимущество непрерывной технологии струйной печати — возможность получать на отпечатке многокрасочные изображения насыщенного цвета и высокого качества. Однако оборотная сторона этого — высокие затраты на расходные материалы (прежде всего на чернила), сложность в обслуживании самого оборудования и его дороговизна.
|
|
Технология импульсной (прерывистой) струйной печати
В настоящее время именно эта технология струйной печати получила наиболее широкое распространение.
В отличие от систем непрерывного действия, импульсные струйные головки представляют собой асинхронные устройства. Отдельное сопло печатающей головки выстреливает краску только тогда, когда получает сигнал от управляющей системы, то есть только по требованию (on demand). Если в непрерывных системах капельки создаются из непрерывной струи краски, то устройства импульсного типа имеют рядом с соплом маленькую камеру, в которой в нужные моменты создается избыточное давление. Источником избыточного давления может быть кристалл пьезоэлектрика, действующий как микропоршень, либо тепловой импульс, под действием которого образуется пузырек мгновенно испаряющихся красок. Избыточное давление выталкивает из камеры капельку краски, и та, пролетая через зазор между соплом и бумагой, капелька за капелькой, точка за точкой (а точнее, клякса за кляксой) формирует изображение отпечатка на запечатываемом материале.
Новые разработки в технологии импульсной струйной печати позволили повысить качество отпечатка, снизить его себестоимость и удешевить печатные устройства. В результате струйные принтеры в большин-стве случаев вытеснили матричные и сегодня успешно конкурируют с лазерными печатными устройствами.
|
|
Струйная импульсная печать с твердыми красками
В устройствах струйной печати с использованием твердых красок в процессе печати происходит смена агрегатного состояния красок от твердой фазы к жидкой. Четыре цветные восковые палочки, соответствующие базовым цветам, — голубая, пурпурная, желтая и черная (CMYK) — закладываются в печатающую головку. Нагреватели расплавляют воск, который при температуре 90° переходит в жидкое состояние и стекает в резервуар с подогревом, где краски во время работы струйного принтера поддерживаются в жидкой фазе. Для проведения процесса печатания устройство откачивает небольшое количество чернил из резервуара и затем дополнительно его нагревает.
Механизм большинства этих принтеров устроен аналогично устройствам, работающим по импульсной технологии. Бумага закреплена на вращающемся барабане, и печатающая головка формирует изображение за один листопрогон. Электронное устройство, обеспечивающее пульсацию краски, выстреливает мельчайшими капельками только в те мгновения, когда это требуется для формирования изображения на отпечатке. При контакте с бумагой жидкая краска моментально переходит в твердую фазу. Поэтому эти краски не впитываются, а остаются на поверхности бумаги, сохраняя свою интенсивность и насыщенность цвета.
С одной стороны, это полностью устраняет эффект расплывания чернил, присущий любым жидким краскам при печати на впитывающих материалах, но, с другой стороны, поскольку капельки застывают мгновенно и частично сохраняют при этом свою объемность, поверхность отпечатка становится шероховатой. Чтобы выровнять поверхность отпечатка и придать изображению глянцевый вид, отпечаток пропускают между валиками.
Сильная сторона струйной печати со сменой фаз состоит в том, что краски не впитываются в бумагу, вследствие чего удается достичь высокого качества отпечатка за счет насыщенности красок и глянца их поверхности. Однако твердые краски дорогостоящи.
|
|
Пузырьковая струйная импульсная печать
Фирма Hewlett-Packard создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии в 1985 году. Успех этих принтеров был обусловлен тем, что обеспечиваемое ими качество печати почти не уступало лазерным принтерам, а цена была сопоставима с хорошим матричным принтером. Сердцем струйного принтера, работающего по технологии пузырьковой струйной импульсной печати, является печатающая головка, с которой связаны и другие электромеханические «органы».
В печатающих устройствах, использующих технологию пузырьковой струйной импульсной печати, изображение на отпечатке создается при попадании на бумагу множества капелек краски, вылетающих из тончайших сопел с микроскопическими отверстиями. В стенку сопла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульса температура нагревательного элемента резко возрастает, и в результате практически вся краска, находящаяся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряется. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием давления капелька краски буквально «выстреливается» из сопла, как из ствола пистолета. После выстрела красочный туман конденсируется, а в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция краски.
Достоинством этого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Помимо низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют также ряд других преимуществ:
• высокая надежность каждого сопла; упрощенная конструкция головки уменьшает размер печатающего узла, поскольку не требуется замена сопел;
• тонкие и конструктивно простые сопла могут располагаться плотнее и ближе друг к другу, что увеличивает разрешающую способность печати;
• бесшумная работа печатающей головки.
Печатающие головки, работающие по технологии пузырьковой струйной импульсной печати, могут различаться расположением нагревательного элемента. Нагревательный элемент в головке может быть расположен сбоку или сзади сопла, что не меняет принцип самой идеи пузырьковой струйной импульсной печати. Важным фактором в этом случае являются структурно-механические и печатные свойства краски. Краска на отпечатке должна быстро высыхать, не разбрызгиваться и не растекаться по поверхности запечатываемого материала.
|
|
Пьезоэлектрическая струйная импульсная печать
Пьезоэлектрические струйные головки были разработаны в 70-х годах. В пьезоэлектрических головках избыточное давление в камере с краской создается с помощью диска из пьезоэлектрического материала, который изменяет свою форму (выгибается) при подаче на него электрического напряжения. Выгибаясь, диск, который служит одной из стенок камеры, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления капля жидкой краски вылетает из сопла. Пионером пьезоэлектрической технологии является компания Epson.
|
|
Струйные технологии и рекламный бум
Когда мы видим красоту лишь в одном,
Все остальное кажется
нам безобразным.
Когда мы видим добро в чем-то одном,
Все прочее кажется нам дурным.
Томас Бер
Вглядитесь в уличную рекламу: если на плакате изображена банка с газированным напитком, то на ней видны капельки конденсата, а если бутылка водки — то заиндевевшая. Этот праздник, это буйство цвета и торжество поистине фотографического реализма на стенах зданий, в витринах и на рекламных щитах — творение человека, которое вряд ли стало бы возможным без помощи бездушной, но очень технологичной «железяки» — струйного печатающего устройства.
С помощью сканера можно ввести в компьютер любую фотографию, чтобы использовать ее фрагменты как элементы будущей рекламы. Создавая свой электронный коллаж, художник работает с десятками различных инструментов, и постепенно виртуальная реальность воплощается в плакате. И наконец, когда замысел полностью воплощен, наступает черед печати на струйном принтере или плоттере (разница в конструкции и размерах, но не в технологии). Сегодня потребность в красочных рекламных плакатах огромна, и струйные плоттеры появились как раз вовремя.
|
|
Ложка дегтя в бочку с медом
Основное преимущество струйной технологии — высокое качество многокрасочной печати при минимальных затратах. Качество, сравнимое с лазерной печатью, можно получить при помощи устройства, которое в несколько раз дешевле электрофото-графического (лазерного). В настоящий момент многокрасочным струйным плоттерам формата А1 и А0 и принтерам формата А3 и А4 по соотношению «цена/качество» альтернативы не существует. Однако не стоит закрывать глаза на недостатки струйной технологии.
До сих пор так и не удалось изобрести краски, способные обеспечить независимость качества печати от вида бумаги — как у электрофотографических печатающих устройств. На пористой, рыхлой бумаге краски расплываются, а линии и контуры теряют четкость. Кроме того, из-за неоднородности размеров сопел и соответственно размеров и скорости вылетающих из них капелек краски могут появиться заметные глазу полоски. Еще один эффект, снижающий качество печати, — появление капелек-«спутников», случайно отклонившихся от требуемой траектории и не попавших в нужное место на бумаге.
Важнейшие факторы, определяющие качество струйной печати, — это характеристики красок, их печатные и другие рабочие и технологические свойства. Приведем определение идеальных красок для струйной печати: «Краски должны иметь длительный срок хранения, легко протекать через тонкие капилляры, вскипать и конденсироваться без изменения свойств; их поверхностное натяжение должно быть сбалансировано таким образом, чтобы они самопроизвольно не вытекали из сопел, но образовывали капельки строго определенного размера. Кроме того, краски должны моментально высыхать при попадании на бумагу или пленку, иметь высокую степень адгезии, быть совершенно непрозрачными, никогда не выцветать (даже при постоянном воздействии солнечного света) и иметь цвета полиграфической триады». Эти взаимо противоречащие требования крайне затрудняют процесс создания печатных красок. В последние годы разработчики добились существенного прогресса, но никому не удалось достичь совершенства. В большинстве своем краски для струйного способа печати — это чернила, которые изготавливаются на водной основе с добавками глицерина, гликоля, этилового спирта и жидких органических красителей. В производстве некоторых красок, в частности черных, вместо жидких красителей используют твердые пигменты. Основное преимущество твердых пигментов состоит в том, что они гораздо меньше выцветают по сравнению с жидкими красителями.
Сегодня ни один из производителей красок и устройств для струйной печати не сможет точно сказать, какова максимальная продолжительность хранения отпечатков, изготовленных на струйных печатных устройствах. Это связано и с тем, что на продолжительность хранения влияют не только краски, но и сам носитель — бумага или пленка. Одно можно утверждать смело: срок хранения этих отпечатков довольно большой.
|
|
Качество отпечатка, изготовленного способом струйной печати
Прошу тебя, не скрывай врожденные недостатки под благоприобретенными достоинствами. Пусть мои недостатки останутся при мне,
они на меня похожи.
Дж. Х. Джебран
Изображение, полученное способом струйной печати, — это результат гармонического взаимодействия трех элементов: устройства, краски и поверхности запечатываемого материала. Результат в равной степени зависит от всех трех компонентов, а также от человеческого фактора — профессионализма оператора.
О красках было много сказано выше, поэтому остановимся на свойствах запечатываемого материала. Большая часть разновидностей носителей (именно так обычно называют то, на чем печатает струйное устройство) не имеет никакого отношения к целлюлозе — это всевозможные синтетические пленки. Собственно, как бумаги, так и пленки могут быть глянцевыми и матовыми, иметь разную степень прозрачности, предназначаться для печати с наружной стороны и на обороте (на прозрачных материалах) и т.д. В зависимости от того, где и как используется отпечатанный экземпляр и что конкретно печатается, выбирают наиболее подходящий вид носителя.
Если верить рекламе, то качество печати определяет разрешение. Увы, это не совсем так. Гораздо более важный фактор — точность размещения точек на отпечатке. Если устройство не способно размещать точки в нужных местах с минимальной погрешностью, то разрешение не будет значить ровным счетом ничего. Размещение точек определяется точностью привода и качеством самой печатающей головки. При точном позиционировании отсутствуют незакрашенные полоски между проходами печатающей головки, а высококачественная головка необходима для того, чтобы из-за больших капель краски на поверхности бумаги не появлялись кляксы.
На визуальное восприятие оттиска и разрешение печати серьезно влияет алгоритм, по которому печатающее устройство распределяет капельки краски разных цветов на бумаге, формируя растровую структуру. Для вывода, например, рекламных плакатов более предпочтителен нерегулярный (стохастический) растр, обеспечивающий максимально возможную четкость и реалистичность отпечатка. Алгоритм задается специальным аппаратным или программным растровым процессором (RIP).
|
|
О цветовой калибровке
Чтобы получить на отпечатке изображение фотографического качества, необходимо позаботиться о правильной цветопередаче. Всем известно, что любое устройство печати искажает цвет. Чтобы этого не происходило, необходимо производить цветовую калибровку. Каждая пара «краска + бумага» требует создания собственного цветового профиля. Как правило, для большинства видов бумаги, рекомендуемых фирмой-разработчиком струйных печатающих устройств, имеются соответствующие профили. Есть они и во многих программных RIP. Если не повезло, то создавать профили придется самостоятельно, однако этот процесс требует не только специального оборудования (спектрофотометра), но и определенного навыка, а также большого терпения.
Еще одна неожиданность, к которой надо быть готовым: некоторые производители расходных материалов для струйных печатающих устройств допускают значительные отклонения в свойствах красок разных партий, поэтому случается, что при замене картриджа даже одной краски цвета могут слегка измениться. Как правило, это бывает заметно только натренированному глазу, но не всегда различия бывают столь неприметными.
|
|
Вместо заключения: о куриных яйцах, ампулах, шариках для пинг-понга и почтовых адресах на газетах
Сразу возникает вопрос: что между всем этим общего? Эту разнородную смесь объединяет струйный способ печати.
При печати почтовых адресов на газетах требуется оперативное изменение информации, а это — прерогатива цифровой печати, в том числе и струйной. Куринные яйца, ампулы и шарики для пинг-понга имеют сложную геометрическую форму поверхности, что для струйной печати, в случае небольшого формата изображения, — не проблема. Однако есть и еще одна общая особенность у этих носителей — все они очень хрупкие. Струйный способ является бесконтактным: в процессе печати печатная форма даже не касается запечатываемой поверхности — всего-навсего проливается «дождь» из краски. Для всех этих видов работ струйная печать стала достойным конкурентом печати тампонной.
|
|