Цифровий друк

Якщо у цей момент подивитися на папір, на ньому буде сформовано повністю готове зображення, яке можна  легко зруйнувати, провівши по ньому  пальцем, тому що зображення складається  з притягнутого до паперу порошку  тонера, нічим іншим, крім електростатики, на папері не утримувалась. Для отримання фінального відбитка зображення необхідно закріпити.

Закріплення тонера

Папір з «насипаним» тонерним зображенням рухається далі до вузла закріплення (пічка). Закріплюється зображення за рахунок нагріву і тиску. Піч складається з двох валів:

• Верхнього, всередині якого знаходиться нагрівальний елемент (зазвичай — галогенна лампа), так званий термовал;
• Нижнього (притискний ролик), який притискає папір до верхнього за рахунок підпірної пружини.

За температурою термовала стежить термодатчик (термістор). Піч являє собою два дотичних вали, між якими проходить папір. При нагріванні паперу (180–220 °C) тонер, притягнутий до неї, розплавляється і в рідкому вигляді втискається в текстуру паперу. Вийшовши з печі, тонер швидко твердне, що створює постійне зображення, стійке до зовнішніх впливів. Щоб папір, на який нанесено тонер, не прилипав до термовалу, на ньому є віддільники паперу.

Однак термовал — не єдина реалізація нагрівача. Альтернативою є пічка, в якій використовується термоплівка: спеціальний гнучкий матеріал з нагрівальними елементами у своїй структурі.

• Друкуючий механізм

Центральний друкуючий механізм — це фотовал, який являє собою металеву трубку, покриту плівкою з органічного фоточутливого провідника.

• Кольорові лазерні принтери

Принцип багатобарвної лазерного  друку полягає у наступному. На початковому етапі процесу друку  рушій рендеринга бере цифровий документ і обробляє його один чи кілька разів, створюючи його посторінкове растрове зображення, розкладене на колірні складники, відповідно до кольорів тонерів. На другому етапі лазер або масив світлодіодів формує розподіл зарядів на поверхні обертового фоточутливого барабана, подібно одержуваному зображенню. Заряджені дрібні частинки тонера, що складається з фарбувального пігменту, смол і полімерів, притягуються до заряджених ділянок поверхні барабана.

Далі до барабану притискається  папір, і тонер переноситься на нього. У більшості кольорових лазерних принтерів використовуються чотири окремих проходи, що відповідають різним кольорам. Потім папір проходить через «піч», яка розплавляє смоли та полімери у тонері і фіксує його на папері, створюючи остаточне зображення.

Лазери здатні точно фокусуватися, у результаті виходять дуже тонкі  промені, які розряджають необхідні  ділянки фоточутливого барабана. Завдяки цьому сучасні лазерні принтери, як кольорові, так і чорно-білі, мають високу роздільну здатність.

• Переваги лазерних принтерів

Зазвичай, роздільна здатність  при чорно-білому друці варіюється від 600x600 до 1200x1200 точок на дюйм, однак  при кольоровому друці досягає 9600x1200. Кольорові та чорно-білі лазерні  принтери працюють на практиці однаково. Відмінність полягає у тому, що для кольорового друку використовуються чотири типи фарбувального тонера. У порівнянні зіструминними принтерами, лазерні мають чимало переваг.

Вони мають більшу швидкість, оскільки промінь лазера може пересуватися значно швидше, ніж друкуюча головка  з десятками і сотнями сопел, з яких у момент друку з певним інтервалом випорскують мікроскопічні  крапельки чорнила.

Лазерні промені ще більш  точні і по причині компактного  фокусування дозволяють досягати високої  роздільної здатністі. Лазерні принтери економічніші, ніж струменеві, просто внаслідок того, що картриджів з тонером вистачає не на одну тисячу сторінок, а ось чорнильні картриджі закінчуються швидше, і їх доводиться частіше заправляти або міняти.

Кольорові лазерні принтери забезпечують високу швидкість друку, дають якісні кольорові і чорно-білі відбитки, а також привабливу вартість роздруківки сторінки з урахуванням  витратних матеріалів.

Лазерні роздруківки більш  стійкі, чіткість відбитків не порушується  в умовах підвищеної вологості. Тонер може злежуватися, що легко виправити легким струшуванням картриджа, на відміну від струменевих принтерів, чорнила яких можуть засихати у дюзах, що вимагає їх промивання і, іноді, заміни. Промивку дюз можна зробити тільки в умовах сервісного центру.

4.Струминевий  друк 

8.1.Технологія  «Комп’ютер — друк» на основі  струменевого друку

Струменевий друк (Ink Jet) є найпоширенішим безконтактним способом цифрових друкарських систем. Спосіб струменевого друку є технологією, при якій фарба подається із сопел. Спосіб не вимагає носія зображення, воно формується прямо на матеріалі, що задруковується. Цифрові масиви, дані зображення передаються на пристрій виводу, що за допомогою сопел прямо або побічно задруковує папір у відповідності зі схемою, зображеної на рис. 10.1.

Функціональними складовими пристроїв  є:

• система формування зображення,
• носій зображення
• фурбуючий апарат

Рис.8.1. Функціональні компоненти друкарського пристрою на основі безконтактної технології

Існують також системи струменевого друку, у яких друк здійснюється через проміжний носій. На схемі представлений поділ струменевого способу друку за принципом дії використання барвників.   У системах струменевого друку інформація може переноситись на папір найкоротшим шляхом з мінімальною кількістю функціональних елементів (без рухливих деталей при довжині сопельної матриці, що відповідає ширині аркуша). Ця перевага сприяє постійному розвитку систем і способів струменевого друку.

8.2 Огляд технологій струменевого друку

На рис. 8.2   дана розширена класифікація способів струменевого друку.

Основними варіантами струменевого друку є: друк безперервної дії (Continuous Ink Jet) і краплинно-струменевий друк (Drop on Demand).

Рис.8.2 Технології струменевого друку: огляд способів 

На рис.8.3   зображені принципові схеми процесів.

Рис.8.3 Технології струменевого друку:

а — струменевий друк безперервної дії;

б — краплинно-струменевий друк/струменевий термодрук;

8.2.1.Варіанти способів

При способі струменевого друку безперервної дії з постійного потоку дрібних крапель фарби тільки частина їх направляється на папір. У пристроях, що реалізують імпульсні способи, краплі створюються тільки в тих випадках, якщо цього вимагає керуючий пристрій.

Струменевий друк безперервної дії  ділиться на варіанти бінарного й багаторазового відхилення краплі.

При способі багаторазового відхилення краплі мають різні заряди, щоб при проходженні в електричному полі по-різному відхилятися й направлятися на відповідні ділянки матеріалу, що задруковуються (див. рис. 8.4 ).

Рис.8.4  Струменева система безперервної дії з багаторазовим відхиленням крапель фарби

Краплинно-струменевий спосіб друку підрозділяється на способи утворення окремих крапель.

При термічному струменевому друці це відбувається за допомогою нагрівання рідкої фарби до її випаровування. Під тиском пухирця пари із сопла викидається крапля фарби – звідси й назва «бульбашковий струменевий друк» (рис. 8.3,б).

У п’єзоструменевих системах утворення краплі відбувається за рахунок зміни обсягу в кольоровій камері за допомогою п’єзоелектричного ефекту. Крапля фарби виштовхується завдяки цьому із сопельної системи.

Третім різновидом краплинно-струменевого способу друку єелектростатичний. Існують різні його варіанти, однак загальним для всіх є те, що між системою струменевого друку й поверхнею, що задруковується,  існує електричне поле.

Відповідно до зображення в сопельній системі встановлюється або рівновага сил, або поверхневий натяг між фарбою й вихідним соплом змінюється під дією сил поля так, що відбувається відділення краплі фарби. Керуючий імпульс (наприклад, електричний сигнал або подача тепла) стимулює процес.

8.2.2.Фарби

У схемі, представленій на рис.8.2, вказується, у якому виді — рідкому або  твердому — використовується фарба.

Мова головним чином іде про  рідкі фарби. Крім того, деякі системи  краплинно-струменевого друку скоректовані на застосування термофарб.

На рис. 8.5 даний огляд фарб для струменевого друку. У ньому утримуються дані про склад фарб і про пов’язані з ними процеси сушіння. Крім того, наводяться дані про товщину фарбуючого шару, отриманого за допомогою струменевих систем в однокольоровому друці залежно від виду фарби. При застосуванні рідких фарб можна наносити дуже тонкий шар, що є основою для якісного друку, насамперед кольорових зображень. Кольорові відбитки вищої якості можна одержати при використанні паперу зі спеціальним покриттям, що не допускає розбризкування й розтікання при нанесенні фарби й, крім того, забезпечує її гарне всмоктування й висихання. Подальше підвищення якості можливо тоді, коли застосовуються струменеві системи.

Рис.8.5 Фарби для струменевого друку

8.2.3.Передача градацій у струменевому  друці

Відповідно до рис.8.6  для передачі градацій на поверхню паперу наноситься фарбуючий шар різної товщини. Зі збільшенням товщини шару змінюється діаметр окремої крапки зображення.

Рис.8.6 Формування зображення з окремих  елементів у цифровій пресі:

а — растровий елемент, що складається з пікселів;

б — структура растрового елемента при різній роздільній здатності запису;

в — модуляція щільності елементів зображення за допомогою нанесення кольорового шару різної товщини

У струменевому способі розмір окремої крапки зображення залежить від обсягу краплі, що переноситься, а також від вбираючої здатності матеріалу, що задруковується.             Різний обсяг краплі можна створити декількома шляхами, наприклад, за допомогою цілеспрямованого використання окремого струменевого каналу, коли викидається різна кількість фарби. Це досягається за допомогою амплітуди керуючого імпульсу, а також частоти повторення імпульсів діючих на окреме сопло. Великі краплі можна також одержати шляхом об’єднання декількох окремих крапель, що летять, перед їхнім влученням на  матеріал, що задруковується.

Здійснюється нанесення декількох крапель на елемент (крапку), перше ніж буде подана інформація для друку наступного.

На рис.8.7,а показано, як при використанні спеціального нагрівального елемента   можна послідовно генерувати декілька  крапель, які з’єднуються в одному після відділення від сопла. На вибірці фотографічних знімків, зображених на рис.8.7,б , представлений процес утворення однієї великої краплі.

У струменевій системі безперервної дії за допомогою високої частоти впливу на утворення крапель (рис.8.7) можуть виходити елементи зображення різної оптичної щільності. Таким методом можна одержати до 30 градацій.

Рис.8.7 Передача градацій у струменевому способі друку:

а — збір крапель за допомогою  високочастотного сигналу;

б — утворення краплі з окремих  крапель;

в — крапки зображення, отримані об’єднанням  декількох крапель 

Процес  сушіння. Краплі фарби після нанесення взаємодіють із папером (рис. 17.8).Розтікання й проникнення фарби в задруковуваний матеріал залежать від властивостей його поверхні. Дана схема стосується стандартних фарб на основі води або розчинника. Барвники  й зв’язувальні речовини після випаровування йусмоктування рідини-носія утворять дуже тонкий шар фарби  (менш 1 мкм). 

Рис.8.8 Утворення елемента зображення в струменеваму друціі за допомогою взаємодії краплі із матеріалом, що задруковується

8.3  Безперервний струменевий друк

8.3.1. Безперервний струменевий друк з бінарним відхиленням струменя фарби

Соплова система на основі технології Герца (рис. 8.9) дозволяє створитивисокочастотний потік крапель (1 МГц і вище). Рідина, що перебуває під тиском, виштовхується із сопла при високочастотному збуджені. Воно створюється за допомогою п’єзовібратора. Через гідромеханічні ефекти струмінь звужується й розділяється на окремі краплі.

Утворення краплі розраховане за допомогою математичної моделі (рис. 8.10). Розмір крапель і відстань між ними значною мірою залежать від діаметра сопла, в’язкості й поверхневого натягу рідини, а також частоти збудження.

Рис.8.9 Параметри струменевого друку безперервної дії 

Перед відділенням крапель від  струменя частина їх одержує заряд  за допомогою зарядного електрода (рис.8.9). В електричному полі дефлектора заряджені краплі змінюють траєкторію й підводять до уловлювача. Незаряджені  краплі попадають на папір.

У процесі створення краплі виникають  побічні краплі (рис.8.10,б), які при  правильному конструктивному виконанні  системи з’єднуються з основними.