Отличительные признаки видов печати, применяемые при изготовлении банкнот. А.П. Андреев. К вопросу об идентификации струйного печатающего устройства по расположению дискретных элементов (микрокапель чернил) на отпечатанном изображении Полиграфическое восп
Классификация основных видов и способов печати.
Основные этапы комплексного полиграфического процесса.
Классификация производственных процессов.
Измерение форматов бумаги и печатной продукции.
Измерение объема печатной продукции.
Классификация издательской продукции.
Конструкция книг в переплетной крышке.
Особенности конструкции изданий в обл, брошюр и журн, газ и листовых изд.
Виды оригиналов. Воспроизведение штриховых и тоновых ч-б оригиналов.
Общие сведения о цвете и синтезе цветов.
Основные процессы воспроизведения многоцветных оригиналов.
Классификация фотоформ.
Принципы изготовления фотоформ с использованием фна
Изготовление монтажной фотоформы.
Основы копировального процесса в производстве печатных форм.
Способы изготовления печатных форм.
Изготовление печатных форм офсетной печати.
Технология «Компьютер-печатная форма».
Обобщенная технологическая схема печатного процесса.
Получение оттиска в основных видах печати.
Давление печати.
Закрепление печатной краски на оттиске.
Точность воспроизведения изображения в печатном процессе.
Общие сведения о построении печатных машин.
Основные устройства печатных машин.
Классификация печатных машин.
Конструктивные особенности печатных машин разных способов печати.
Укрупненные схемы технолог проц изг-я изданий в обл и перепл крышке.
Варианты фальцовки и их применение.
Механизированная фальцовка листов.
Присоединение дополнительных элементов к тетрадям.
Комплектовка блоков.
Способы скрепления изданий и блоков.
Обработка книжных блоков для изданий в переплетных крышках.
Типы, конструкция, оформление и области прим-я обл и переплетных крьгшек.
Определение размеров деталей обложек и переплетных крышек.
Изготовление обложек и сборка переплетных крышек.
Завершающие операции изготовления книги
Отделка полиграфической продукции
Разновидности специальных способов печати.
Общие сведения о трафаретной печати.
Общие сведения о флексографской печати.
Общие сведения о тампонной печати.
Обзор бесконтактных технологий.
Электрофотография.
Струйная печать.
Представление о цифровой печати.
Представление о цифровой печати.
В широком смысле понятия циф-я печать – это совокупность полиграфических способов, в которой вместо вещественной печатной формы задание на печатание поступают в цифровом виде. Цифровые машины принимают задание, обрабатывают его и передают в печатное устройство, где изготавливаются печатные формы или заменяющие их носители информации.
Группы цифровых способов печати: 1. печатные формы плоской офсетной и трафаретной печати, которые изготавливаются в печатной машине. 2. печатные формы заменяются носителями информации. 3.вещественные носители не исп-ся для размножения. Цифровая печать экономически выгодна для изготовления одного отпечатка до нескольких тысяч экз-ов, позволяет печатать персонифицированную продукцию.
46. Струйная печать.
Струйная печать бывает: непрерывного действия (она в свою очередь бывает: двойного отклонения и многократного отклонения капель) и капельно-струйную (бывает термическая, пьезоэлектрическая, электростатическая). При помощи всех получается жидкая краска, которая наносится на бумагу. А при помощи пьезоэлектрического и электростатического может ещё получатся термокраска, которая тоже наносится на бумагу.
С непрерывной подачей чернил: создаётся последовательность капель участвующих и не участвующих в формировании изображения. В схеме двойного отклонения капли имеют 1 из 2-х состояний напряжения: незаряженные (для переноса на бумагу) и заряженные (для отклонения в электрическом поле). При способе многократного отклонения капли имеют различные заряды, чтобы при прохождении в электрическом поле по-разному отклоняться и направляться на соответствующие участки запечатываемого материала.
Капельно-струйный способ печати подразделяется по способу образования отдельных капель. Пьезоэлектрический способ: каждая сопла снабжается пьезокристаллом, который при подаче тока деформирует и вызывает сужение канала сопла, это приводи к выдавливанию капли чернил на бумагу. Недостаток: капли крупные с неровными краями. Термический способ: в каждом сопло встроен нагревательный элемент, при подаче тока он быстро нагревается до высокой температуры. Что приводит к образованию пузырька газа в соплах, пузырёк выталкивает часть чернил на бумагу. Образуются более мелкие точки, так как присутствует испарение капель. Электростатический способ: управляющий элемент на выходе из сопла создаёт электрическое поле, что приводит к изменению поверхностного напряжения чернил и образованию капель. Технология нах-ся в стадии разработки.
Качество струйной печати определяется: 1. свойствами бумаги; 2. обработка оттиска после печати (лакирование и холодное или горячее ламинирование); 3. количество красок. Недостатки : 1. высыхание краски в тонких соплах; 2. отсутствие диагностики наносимой краски на оттиск; 3. частотно-модулированное растрирование.
45.Электрофотография.
Это процесс размножения информации с помощью электрофотографического слоя, электрические свойства которого изм-ся в соответствии с количеством поглощенного слоя светового излучения. В большинстве случаев используются слои органического происхождения, нанесенные на пластины или цилиндры. В качестве носителей применяют фотопроводящие бумаги и пленки, которые под воздействием света меняют свою электропроводность, а также цилиндры, имеющие фоточувствительное покрытие. Печатная форма явл-ся реверсивной, т.е. после каждого оттиска её можно заряжать и разряжать, располагая печатающие и пробельные элементы по-новому. В электрофотографии скрытые изображения на носителе получаются при использовании фотополупроводниковых материалов. Фотополупроводники обладают в темноте хорошими диэлектрическими свойствами, не проводят электрический ток. Они удерживают некоторое время заряд, полученный при электризации их каким-либо источником тока, но под действием света электрическое сопротивление фотополупроводника резко падает и он приобретает следующие свойства и эти свойства приобретает прямопропорц. интенсивности светового потока. Наиболее распространённый вариант электрографического процесса сводится к: 1. зарядка (электризация) ЭФС; 2. создание на поверхности ЭФС оптического изображения с помощью экспонирования, в результате которого образуется скрытое электрофотографическое изображение; 3. проявление; 4. перенос тонерного изображения, составляющего двойной электрический слой, на бумагу или плёнку при создании в зоне контраста электрического поля (70-80% тонера переносится); 5. термическое закрепление тонера на бумаге; 6. очистка ЭФС от остатка тонера.
В этих типах принтеров краска непосредственно переносится на бумагу.
Принцип работы каплеструйных принтеров похож на принцип работы электронно-лучевой трубки. В таких принтерах краска наливается в специальный сосуд, имеющий в дне настолько маленькое отверстие (это отверстие называется форсунка), что в нормальных условиях краска из сосуда не вытекает. Однако при кратковременной подаче разности потенциалов между форсункой и бумагой, краска начинает вытекать небольшими каплями, которые затем ускоряются в электрическом поле, отклоняются на определенный угол системой отклоняющих пластин и попадают на бумагу, оставляя на ней след. Изображение на листе бумаги, так же как и у матричных принтеров, формируется из точек, но за счет того, что точка у каплеструйного принтера намного меньше, чем у матричного, изображение на листе бумаги получается лучшего качества.
Высокая скорость печати таких принтеров определяется тем, что нет необходимости перемещать громоздкие печатающие головки.
Достоинство таких принтеров заключается в том, что при использовании нескольких сосудов с разными красками можно получить цветное изображение.
Однако эти принтеры не нашли широкого применения за счет того, что в них используется высоковольтное напряжение. Сейчас такие принтеры можно встретить лишь где-нибудь на производстве. Они используются там, в основном, для нанесения даты изготовления (типичным примером может служить ликероводочное производство, где такими принтерами наносится дата изготовления и другая техническая информация непосредственно на бутылки с напитком).
Следующей разновидностью каплеструйных принтеров были капельные принтеры (их еще зачастую называют струйными), (см. рисунок 1). В таких принтерах есть головка, нижняя часть которой находится на небольшом расстоянии (около 1 мм и даже меньше) от листа бумаги. В нижней части головки на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько форсунок (иногда до нескольких сотен и даже тысяч), объединенных в прямоугольную матрицу. Внутри корпуса, чуть выше этих форсунок находятся микроскопические резисторы (каждый над определенной форсункой). Сосуд с краской, нагревательные резисторы и форсунки зачастую объединяются в один блок, который носит название картридж.
Рисунок 1 – Струйный принтер
Краска стекает на резисторы и задерживается под ними т.к. не может просочиться через маленькие форсунки. При подаче напряжения на определенный резистор он нагревается, краска вскипает и под давлением выплескивается через форсунку. Т.к. расстояние между форсункой и бумагой невелико, то капля краски попадает в строго определенное место на листе бумаги. Затем печатающая головка перемещается на некоторое расстояние и процесс повторяется.
Большое количество форсунок обусловлено тем, что при большем количестве форсунок можно большее количество капель выплеснуть на бумагу одновременно. Это определяет скорость печати таких принтеров. Скорость печати принтеров такого типа может достигать нескольких десятков страниц формата А4 в минуту.
Разрешающая способность таких принтеров составляет до 1200 точек на дюйм.
Достоинствами этого типа принтеров являются:
высокая скорость печати
возможность цветной печати при использовании нескольких сосудов с разной краской
высокая разрешающая способность принтеров, что позволяет получать распечатки фотографического качества
К недостаткам данных типов принтеров можно отнести:
высокую стоимость расходных материалов, по сравнению с матричными принтерами
низкую ремонтопригодность (ведь если засорилась форсунка или сгорел нагревательный резистор, то проще будет купить новый картридж, чем починить сломанный)
Рис. 2.2.10. Схема печатающего устройства, использующего твердые чернила. На схеме: 1 - офсетный барабан, 2 - печатающая головка, 3 - устройство очистки барабана, 4 - прижимной валик, 5 - бумага, 6 - устройство подогрева бумаги Рис. 2.2.11. Схема подачи чернил из резервуара (а) и схема печатающей головки в твердо-чернильном принтере (б). На схеме: 1 - резервуар, 2 - каналы, 3 - распределительный канал, 4 - входной канал из распределительного канала в эмиттеры капель, 5 - напорная камера, 6 - выходной канал, 7 - сопло, 8 - пьезоактиватор. Стрелки - капельные струи Рис. 2.2.19. Печатающая головка HP шириной 4,25 дюйма (ее вид сверху). Видны 5 кристаллов с четырьмя рядами сопел Рис. 2.2.14. Сечение эмиттера капли головки Memjet с подвесным нагревателем . На схеме: 1 - напорная камера, 2 - сопловая пластина, 3 - входной канал, 4 - спиралеобразный нагревательный элемент, 5 - чернила, 6 - паровой пузырек, 7 - капля Рис. 2.2.15. Общий вид эмиттера капли головки Memjet с подвесным нагревателем. На схеме: 1 - сопловое отверстие, 2 - нагреватель Рис. 2.3.1. Типовое строение фотобумаг для струйной печати: а - глянцевая бумага, б - бумага, основа которой имеет меловое покрытие, в - бумага с основой без покрытия Рис. 2.3.2. Схема фотобумаги с гибридным красковоспринимающим покрытием: 1 - полимерный слой, 2 - слой, удерживающий чернила, 3 - слой, придающий белизну, 4 - основа с полиэтиленовым покрытием, 5 - гибридные частицы, 6 - микропоры
Струйная печать состоит из одной стадии - получения изображения на печатном материале. Изображение формируется капельными струями чернил, вылетающими из печатающей головки. Чернила - жидкие краски с вязкостью 1...30 сПз. Печать управляется электрическими сигналами, подаваемыми на каждый генератор капель печатающей головки в каждый момент печати. Сигнал (импульс напряжения) управляет полетом одной капли.
В подавляющем большинстве принтеров генератор капель заканчивается соплом - калиброванным отверстием диаметром от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров. Именно из сопел вылетают капельные струи чернил, рисующие изображения на печатном материале. Однако есть способы струйной печати, где печатающие головки не содержат сопел. Один из них недавно вышел на рынок струйной печати под названием «Tonejet».
Печатающие головки, как правило, содержат множество генераторов капельных струй (эмиттеров капель), расположенных рядами по длине печатающей головки с плотностью размещения в среднем 150-600 на дюйм. Обычно рядов - 2, причем источники струй (сопла) в рядах смещены относительно друг друга так, что источники второго ряда оказываются между источниками первого ряда. Так, физическое разрешение печати повышается вдвое (300-1200 красочных точек на дюйм). Механизм управления записью изображения находится либо в компьютере (драйвер принтера), либо в контроллере принтера. Цифровые оригиналы преобразуются в сигналы, передаваемые в управляющую плату печатающей головки, а оттуда в чипы головки, управляющие работой генераторов капель, находящихся на поверхности чипа (число чипов может быть разным - от одного до нескольких штук). Струйный принтер содержит механизм перемещения головки (или блока головок) поперек бумажного листа и механизм перемещения бумаги, а также систему подачи чернил из резервуара (картриджа) с чернилами. В подавляющем большинстве принтеров производится многокрасочная печать. Печатающие головки для разных красок расположены друг за другом и перемещаются на одной каретке. Если головка печатает несколькими красками, то в ней ряды генераторов для разных красок размещены параллельно друг другу.
Печатающая головка - основной элемент струйного печатающего устройства. Струйная печать используется в принтерах различного класса и формата и в цифровых печатных машинах. Использование чернил различной природы позволяет печатать на разнообразных материалах.
Практическое применение нашли три вида струйной печати:
- Непрерывная струйная печать (continuous inkjet). В этом виде печати из каждого сопла печатающей головки непрерывно вылетает струя чернил, разбивающаяся на мельчайшие капельки. Из струи выделяются капли, идущие на построение изображения. Неиспользованные капли направляются в каплеуловитель.
- Импульсная струйная печать (drop on demand). Здесь капля вылетает из сопла печатающей головки только при получении электрического импульса. Поэтому этот вид струйной печати называют также «капля по требованию».
- Tonejet. В этом способе чернилами является дисперсия частиц пигмента в неполярной жидкости. Генератор капель (источник капельной струи) представляет собой заостренный проводящий выступ на теле печатающей головки. Чернила текут под давлением к источнику. При наложении импульса напряжения происходит зарядка частиц пигмента чернил. Они перемещаются электрическим полем к выступу, где концентрация краски заметно выше исходной. Заостренный конец выступа за счет повышенной напряженности электрического поля отталкивает заряженные одноименно частицы пигмента. Они вылетают, увлекая за собой часть жидкости. Образуются капли концентрированной краски. Эти капли летят на печатный материал, рисуя изображение. Печатающая головка содержит множество источников, расположенных рядами. В настоящее время способ используется в упаковочной промышленности для печати на консервных банках.
Общие сведения
Непрерывная струйная печать состоит из трех процессов:
- образование струй чернил и разбиение их на капли;
- разделение капель на рабочие, идущие на построение изображения, и нерабочие, попадающие в каплеуловитель;
- выделение из капельных струй рабочих капель, и направление струй рабочих капель на печатный материал; доставка неиспользованных капель в каплеуловитель.
В настоящее время до промышленного использования доведено два способа непрерывной струйной печати, в которых перечисленные выше процессы проходят по-разному.
В давно и широко применяемом способе капли формируются за счет наложения на струю чернил высокочастотных механических колебаний, формирующих капиллярную волну. Разделение капель на рабочие и нерабочие производится путем их селективной зарядки, а разделение капельных струй - путем отклонения электрическим полем траектории заряженных капель, в то время, как незаряженные капли летят прямолинейно.
В новом способе непрерывной струйной печати Stream, разработанном фирмой Kodak, для формирования капельной струи на вылетающую из сопла чернильную струю периодически подают тепловые импульсы, изменяющие поверхностное натяжение чернил. Капли образуются из холодных участков струи. Разделение капель на рабочие и нерабочие производится формированием капель разных размеров. Выделение из струи рабочих капель осуществляется потоком воздуха, направленным перпендикулярно к траектории струи. Воздушный поток сильнее отклоняет маленькие капли, и они попадают в каплеуловитель. Большие капли продолжают лететь к печатному материалу и идут на построение изображения.
В этом способе электропроводящие чернила подаются под давлением в генератор капель печатающей головки. Струя вылетает из сопла генератора. Где-то у выхода из сопла, например, на сопловой пластине расположен пьезоэлектрический стимулятор, формирующий капельную струю. На пьезоэлектрик подается высокочастотное электрическое напряжение. За счет деформации пьезоэлектрика возникают механические колебания, которые сообщаются струе и вызывают образование капель. При пролете струи через зону зарядки на заряжающий электрод подаются импульсы электрического напряжения. Производится селективная зарядка капель. Далее капельная струя разделяется на две струи: заряженную и незаряженную. Одна из них попадает на печатный материал, другая - в каплеуловитель.
На рис. 2.1.1 приведена принципиальная схема непрерывной струйной печати незаряженными каплями.
Генератор струи содержит чернильную камеру 1, в которую электропроводящие чернила подаются из красочной системы через трубку 2. На выходе из чернильной камеры находится одно или ряд калиброванных отверстий, называемых соплами. Сопла электропроводящие, например, металлические. Печатающие головки могут быть односопловыми или многосопловыми. Схема односопловой головки показана на рис. 2.1.3 . На рис. 2.1.1 представлена схема генератора струи многосопловой головки, где сопла выполнены в сопловой пластине. Чернила вылетают под давлением из каждого сопла в виде тонкой струи.
Вблизи сопла на сопловой пластине расположен пьезокерамический элемент 3, на который подается высокочастотное переменное электрическое напряжение. В пьезокерамическом элементе возникают механические колебания той же частоты (обратный пьезоэффект). Колебательное возмущение от пьезоэлектрика передается чернилам, и в струях возникает капиллярная волна (волна, в которой большую роль играет поверхностное натяжение жидкости). Поскольку частота наложенных колебаний соответствует режиму резонанса (она совпадает с частотой собственных колебаний струи), струя на небольшом расстоянии от сопла распадается на мелкие одинаковые по размеру капли.
Система разделения капельной струи включает заряжающий электрод, дефлектор и каплеуловитель.
Заряжающий электрод 5 находится недалеко от сопла. Зарядка индукционная. Она происходит за счет того, что струя электропроводящих чернил заземлена, а слой воздуха между струей и заряжающим электродом обладает диэлектрическими свойствами. Когда от генератора изображения на заряжающий электрод подается импульс электрического напряжения, в заземленной струе около электрода появляется заряд, противоположный по знаку заряду электрода. Струя входит в зону действия электрода в момент, предшествующий отделению от нее капельки, поэтому происходит зарядка этой капли. Подача электрических импульсов должна быть строго синхронизирована с каплеобразованием.
Выйдя из зоны действия заряжающего электрода, струя пролетает мимо дефлектора 6, на который подается высоковольтное электрическое напряжение, по знаку одинаковое со знаком заряда капель. Каплеуловитель 7 заземлен. Возникающее электрическое поле отклоняет заряженные капли в каплеуловитель, а незаряженные беспрепятственно летят по прямолинейному пути на печатный материал. Из каплеуловителя чернила попадают в систему рециркуляции или в специальную емкость и затем выбрасываются (при использовании печатающих головок с 1-2 соплами на краску).
Запись изображения заряженными каплями используется в непрерывной струйной печати с многоуровневым отклонением струи (Multiple-deflection Continuous Inkjet, рис. 2.1.2 ). Капли струи заряжаются группами таким образом, что каплям группы сообщаются заряды ряда величин. Дефлектор отклоняет капли с разными зарядами под разными углами, создавая веерную развертку капельной струи. Это позволяет записывать полоску изображения, содержащую несколько строчек. Незаряженные капли летят по прямолинейному пути и попадают в каплеуловитель, а оттуда - в устройство рециркуляции чернил. При записи заряженными каплями возникают проблемы с точностью позиционирования капель на бумаге из-за их взаимодействия между собой. Способ широко используется в маркировочных принтерах, предназначенных для нанесения надписей, дат и штрих-кодов на поверхность товарных и промышленных изделий.
В способе с бинарным отклонением струи (рис. 2.1.1 ) существует два варианта. В первом, однобитном варианте, каждая точка изображения формируется из одинакового количества чернил, например, из одной капли размером 84 пл (пиколитр - пометка">Iris Print, где при разрешении 300 dpi получается эмуляция разрешения 2400 dpi. Головки имеют 1-2 сопла на краску.
Сложность мультибитной записи заключается в следующем. Максимальное количество чернил, попадающих на микроучасток (точку) струйного отпечатка, должно соответствовать максимальной оптической плотности изображения. Слишком большое количество чернил приведет к расплыванию и исчезновению градаций тонов в тенях изображения. Слишком маленькое количество чернил не позволит получать цвета высокой насыщенности.
Если это количество обеспечивается одной каплей на точку, капля должна быть большой. Если эта задача выполняется группой из 4 капель, объем каждой капли должен быть в 4 раза меньше, при использовании групп из 30 капель объем одной капли составляет 3-4 пл.
Объем капли зависит от диаметра струи (сопла) D и длины волны формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook1004/files/130.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - скорость струи, равная в струйном принтере Iris Print 50 м/с, диаметр сопла равен 10 мкм. Частота f представляет собой частоту колебаний пьезоэлектрика и частоту каплеобразования, а длина волны пометка">Iris Print равна 1000 кГц.
Для стабилизации процесса каплеобразования частота наложенных колебаний должна совпадать по величине с частотой собственных колебаний струи. Тогда колебательное возмущение будет находиться в резонансе с собственным колебанием струи. Именно с этой частотой будут образовываться капли..gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" alt="ссылка на источники литературы" onclick="showlitlist(new Array("L. Palm, L. Wallman, Nh. Laurell, J. Nilsson. Development and characterisation of silicon micromachined nozzle units for continuous ink jet printers. Journal of Imaging Science and Technology, v. 44, № 6, 2000, p. 544-551.",""));">].
Скорость струйной печати зависит от количества сопел в печатающей головке (от ширины печатаемой полоски). Головки, имеющие небольшое количество сопел на цвет краски, должны совершать челночное перемещение поперек направления движения бумажного листа. Это замедляет печать, так как бумага может сместиться на шаг только после записи цветной строки изображения. Сильнее всего это сказывается в принтерах с 1-2 соплами на краску. В этом случае несмотря на высокую скорость капельной струи, общая скорость записи изображения невелика (в принтере Iris 2 Print изображение формата А2 записывается за 13 минут).
Реализовать возможности скоростной печати можно при использовании многосопловых широкоформатных печатающих головок. На рис. 2.1.4 показана принципиальная схема работы девятисопловой головки.
Печатающая головка имеет распределительный канал, в который под давлением подаются чернила. Если выход из канала закрыт, чернила вылетают струями через сопла (позиция 2 на рис. 2.1.4).
Размер широкоформатных печатающих головок ограничивается тем, что высокочастотные колебания пьезоэлектрика передаются не только струям, но и телу печатающей головки. Головка, в свою очередь, передает вибрацию струям чернил. Колебания, полученные струей от тела головки, отличаются от полезных колебаний струи и нарушают каплеобразование (образуются капли разных размеров и может изменяться длина непрерывной части струи, из-за чего нарушится зарядка капель). Указанные проблемы обостряются при возрастании ширины печатающей головки и частоты наложенных колебаний. Проблемы решаются разными способами. На рис. 2.1.5 показана печатающая головка, в которой колебания пьезоэлектрика передаются только сопловой пластине . Эта головка, имеющая ширину 7,5 см, работает на частоте колебаний 200 кГц.
В скоростных струйных печатных машинах Kodak Versamark используются печатающие головки шириной до 9 дюймов (22,8 см) с плотностью размещения 300...360 сопел на дюйм. При многокрасочной печати головки для разных красок располагают одну за другой. Машины позволяют проводить печать со скоростью более 100 м/мин. Так, модель Kodak Versamark VX 5000 Plus, доступная в 11 различных конфигурациях, позволяет печатать со скоростями 228 м/мин (3080 страниц А4 в минуту) и 152 м/мин (2052 страницы А4 в минуту). При высокой скорости разрешение печати и качество воспроизведения тоновых и штриховых изображений ухудшаются. Режим может использоваться для печати почтовых рассылок и тразакционной печати.
Фирмой Kodak разработан способ непрерывной струйной печати с термической активацией каплеобразования. Принцип ее заключается в следующем. Вылетающая из сопла струя получает от микронагревателя тепловые импульсы определенной частоты. Поверхностное натяжение чернил зависит от их температуры, поэтому каждый тепловой импульс вызывает изменение поверхностного натяжения (уменьшает его). Поверхность жидкости выводится из состояния равновесия, и в струе возникает капиллярная волна. При наложении таких колебательных возмущений на собственные колебания чернил струя разбивается на отдельные капли.
Как и в классическом способе непрерывной струйной печати, в новом способе создается непрерывная капельная струя и обеспечивается ее разделение на рабочие и нерабочие капли.
Печатающая головка с термической активацией каплеобразования содержит множество сопел, снабженных нагревательными элементами. При подаче на нагреватель импульса электрического напряжения через него проходит ток, вызывающий сильный кратковременный нагрев. Тепловой импульс передается чернилам струи. Поверхностное натяжение нагретого участка струи понижается. Так как нагрев, вызывающий возмущение струи, происходит периодически, возникает капиллярная волна, и струя на некотором расстоянии от сопла разбивается на капли. Размер капель зависит от частоты подачи тепловых импульсов. Чем они реже, тем больше капли (рис. 2.1.6 ). Запись изображения производится большими каплями.
Когда запись изображения не производится, частота подаваемых импульсов высокая. На рис. 2.1.6 их 5 за период Т. Образующиеся маленькие капли попадают в каплеуловитель. Если капля должна попасть на печатный материал, частота импульсов понижается (1 импульс за период). Объем капли увеличивается, например, в 5 раз.
Так как рабочие и нерабочие капли имеют разные размеры, их можно заставить лететь по разным траекториям потоком воздуха.
В струйной печатающей головке струи, содержащие капли разных размеров, летят прямолинейно сверху вниз, пока не попадают в зону действия газового дефлектора, где перпендикулярно направлению струй подается поток воздуха (рис. 2.1.7 ). Капли, имеющие меньший объем и массу, смещаются газовым потоком на большее расстояние, чем большие капли. Таким образом, происходит разделение струй на две. В принципе, можно использовать для печати либо большие капли, либо маленькие капли. На схеме рис. 2.1.7 показана печать большими каплями. Маленькие капли, отклоненные газовым дефлектором в наибольшей степени, попадают в каплеуловитель.
На основе технологии Kodak Stream были созданы 2 цифровые печатные машины (ЦПМ), печатающие водными чернилами. Машина Kodak PROSPER 1000 Press предназначена для однокрасочной печати со скоростью до 200 м/мин на рулонной бумаге плотностью 45-175 г/кв.м. Ширина печати до 600 мм, разрешение 600 dpi, размер капель 6 или 9 пл. Машина содержит две линейки печатающих головок, по 6 струйных модулей каждая. Батареи головок размещены поперек рулона и во время печати они неподвижны. После каждой линейки головок установлено ИК-сушильное устройство.
Машина может производить печать со скоростью 3600 стр. А4/мин на одном рулоне или на двух рулонах (лицо и оборот). Ее можно использовать для печати почтовых рассылок и книжной продукции.
Вторая рулонная машина Kodak PROSPER 5000XL Press предназначена для 4-красочной печати. Печатающее устройство содержит 4 широкоформатной головки (линейки из 6 печатающих головок). После каждой широкоформатной головки расположено сушильное устройство, для окончательной сушки служит пятое устройство.
Пригодна бумага плотностью 45-300 г/кв.м, с покрытием и без покрытия. При печати на бумагах без покрытия в линию с машиной может быть установлено устройство для нанесения подслоя (праймера), что позволяет расширить ассортимент печатных материалов, а также послепечатное оборудование.
Машина предназначена для печати книг, почтовых рассылок, каталогов и вкладок.
Для гибридной печати предназначены печатающие головки Kodak Prosper S10 шириной около 10 см. Она впечатывает переменные данные в офсетную продукцию.
В импульсной струйной печати капля чернил выталкивается из сопла при подаче электрического импульса на активатор (actuator), отвечающий за образование капель. Чернила, вылетевшие из сопла, полностью идут на построение изображения на печатном материале. Печатающая головка для импульсной струйной печати содержит множество сопел. Струйный микромодуль, относящийся к каждому соплу, включает чернильную камеру, канал для входа чернил в камеру из резервуара (или распределительного канала) и выходной канал, заканчивающийся соплом. На стенке выходного канала или на стенке (крыше) чернильной камеры располагается активатор, получающий импульсы электрического напряжения из микрочипа, управляющего работой головки. Струйный микромодуль называется также эмиттером капель или генератором капель. Способ импульсной струйной печати определяется видом используемого активатора. Различают следующие виды импульсной струйной печати: пьезоэлектрическую (пьезоструйную), термоэлектрическую (термоструйную и термомеханическую).
Типовая пьезоструйная печатающая головка включает линейку эмиттеров капель, каждый из которых заканчивается калиброванным отверстием - соплом. В общем случае каждое сопло соединено каналом с чернильной камерой. Камера узким каналом связана с резервуаром чернил, общим для всех сопел, печатающих чернилами одного цвета. На верхней стенке чернильной камеры, или на стенке канала, связанного с соплом, расположен пьезоэлемент, который при сообщении электрического импульса изменяет внутренний объем эмиттера. Уменьшение объема приводит к выталкиванию из сопла порции чернил, которая вылетает в виде капельки того или иного размера. Размеры капелек и их скорость зависят от размеров сопла, конструкции печатающей головки, режимов ее работы (в том числе формы электрического сигнала, подаваемого на пьезоэлемент) и от чернил. Эмиттеры капель пьезоструйных головок могут различаться по конструкции и по характеру деформации пьезоэлектрического элемента.
Причиной деформации пьезоэлектриков при наложении электрического поля является обратный пьезоэлектрический эффект, заключающийся в следующем. Под действием электрического поля пьезоэлектрики быстро и сильно поляризуются и поэтому изменяют свои размеры. При снятии поля происходит возвращение этих материалов к первоначальному состоянию.
Некоторые материалы, например, пьезокерамика, проявляют способность к обратному пьезоэлектрическому эффекту, если их предварительно поляризуют. В струйных печатающих головках широко используют пьезокерамические активаторы на основе цирконата - титаната свинца, так как они обладают высокой прочностью и стабильностью пьезоэлектрических свойств.
При наложении электрического поля на поляризованную пьезокерамическую пластинку возможно два вида деформации.
Если направление электрического поля параллельно направлению вектора поляризации, пьезокерамическая пластинка изменяет горизонтальный и вертикальный размеры, сохраняя свой объем. В зависимости от того, совпадают направления вектора поляризации и вектора напряженности поля или они противоположны друг другу, пластинка становится тоньше и шире либо толще и уже.
Если пьезокерамическая пластинка жестко закреплена на эластичной стенке камеры (рис. 2.2.1 ), то при изменении ее размеров происходит изгибание эластичной стенки. При ее изгибании в сторону камеры происходит уменьшение объема камеры, и выдавливание из сопла капли чернил. Изгибаясь наружу, пьезокерамический активатор увеличивает объем камеры, и в камеру из резервуара через входной канал попадает порция чернил. Удельная деформация чрезвычайно мала, поэтому правильнее говорить об акустической волне, возникающей внутри эмиттера, выталкивающей каплю из сопла. Чтобы усилить давление на чернила, пьезоактиватор делают достаточно большим. Так, при ширине камеры 108 мкм и ее длине 400 мкм, пьезоактиватор в печатающих головках Epson Micro Piezo составляют из пьезокерамических пластинок длиной 1 мм, получая общие размеры выделение">рис. 2.2.2 .
Деформация в режиме сдвига наблюдается, если направления электрического поля и поляризации пьезокерамического элемента перпендикулярны друг к другу. Этот тип деформации называется Shear Mode (режим сдвига).
Тип деформации пьезоэлектрического активатора при работе в режиме сдвига показан на рис. 2.2.3 . В печатающих головках для импульсной струйной печати реализовано два варианта: «Shear Mode» фирмы Spectra и «Shear Mode/Shared Wall» фирмы Хааr. В первом случае из пьезокерамики выполнена верхняя стенка чернильных камер, а во втором - пьезокерамическими являются стенки каналов.
Рассмотрим принцип работы эмиттеров струйных печатающих головок фирмы Spectra, пьезоэлектрики которых работают в режиме сдвига (Shear Mode).
В головках Spectra из пьезокерамики выполнена тонкая покровная пластина чернильных камер. Пьезокерамическая пластина общая, а электроды индивидуальны для каждой камеры. При подаче импульса напряжения на средний электрод (электроды справа и слева заземлены) происходит деформация сдвига в участках пьезоэлектрика, расположенного по обеим сторонам электрода. Так как электрические поля справа и слева от электрода имеют противоположные направления, деформация обеспечивает подъем участка тонкой пьезокерамической пластины, находящегося под средним электродом. Объем чернильной камеры увеличивается, и в нее засасывается порция чернил. По окончании действия импульса пластина возвращается в прежнее положение, из сопла, находящегося напротив среднего электрода, выталкивается чернильная капля. При выталкивании капли возможна деформация вовнутрь камеры за счет изменения направления электрического поля. Характер деформации и кинетика образования и выброса капли видны на рис. 2.2.4 .
Схема печатающих головок Хааr (и Toshiba ), работающих на принципе Shear Mode/Shared Wall (то есть в режиме «сдвиг/общая стенка»), приведена на рис. 2.2.5 .
В этой головке к базовой пластине прикреплены два пьезокерамических слоя, в них выполнены каналы эмиттеров капель. Они заполняются чернилами через распределительную камеру, находящуюся под покровной пластиной, где имеется отверстие для связи с картриджем чернил. Верхний и нижний пьезокерамические слои поляризованы в противоположных направлениях. На стенках каналов находятся электроды. Электроды, прикрепленные к стенкам одного канала, электрически связаны между собой. Спереди к головке прикрепляется пластина с соплами таким образом, что каждый канал заканчивается соплом.
При подаче импульса напряжения на электроды, находящиеся по обе стороны стенки, разделяющей соседние каналы, в ней создается электрическое поле. Так как электроды одного канала связаны, электрическое поле и деформация сдвига, возникающая в стенках канала, имеет противоположное направление. Так как верхняя и нижняя части стенок прикреплены к пластинам, сдвигаться могут лишь их средние части. Характер деформации каналов виден на рис. 2.2.5, б.
При формировании капли канал вначале увеличивается в объеме, а затем за счет изменения направления электрических полей он сужается и из сопла выталкивается капля чернил. Затем канал снова расширяется и заполняется чернилами из резервуара. В данном типе головки одновременно может работать только каждое третье сопло. Для повышения аппаратного разрешения, превышающего 360 dpi, печатающая головка ориентируется так, что сопловые пластины с линейками сопел составляют с направлением движения блока головок угол, отличный от формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook1004/files/10v-12.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" л), он составляет около 20 мкм. В современном струйном оборудовании минимальный объем капли уменьшился до 1,5...5 пл, что привело к соплам размером 10 мкм и даже меньше.
В традиционных печатающих головках Epson при маленьком размере сопла (10-20 мкм) ширина чернильной камеры составляет 108 мкм, а ширина пьезоэлектрика - 141 мкм. Это ограничивает плотность размещения сопел 180 на дюйм. Чтобы повысить разрешение печати с 180 до 360 dpi сопла располагают в два ряда со сдвигом.
Дальнейшее повышение разрешения (увеличение количества тонов и цветов изображения) достигается выбросом капель нескольких размеров.
Размер капель и скорость работы головки зависят от частоты, длительности и формы электрического сигнала, подаваемого на пьезоэлектрический активатор.
Наиболее эффективную работу головки обеспечивает рабочая частота выброса капель, соответствующая собственной частоте колебаний мениска жидкости в сопле. Если собственная частота равна 40 кГц, то ширина сигнала (длительность) должна быть около 25 мкс.
Сигнал (импульс напряжения) должен состоять, как минимум, из двух частей, по длительности, равных половине длины волны. Половина сигнала отвечает за выталкивание чернил из сопла, а половина помогает ускорить заполнение эмиттера чернилами. Наибольшую скорость выброса капель обеспечивает режим, при котором вначале импульс втягивает мениск в сопло, а чернила - в камеру. В тот момент, когда чернила готовы изменить направление движения, вторая половина импульса сообщает чернилам импульс движения в сторону сопла. Оба колебания (собственное и наложенное) находятся в одной фазе, поэтому они усиливают друг друга и возрастает амплитуда колебаний, заканчивающихся выбросом капли.
Форма импульса сложная, она управляет следующими перемещениями чернил. Вначале мениск медленно втягивается в сопла перед выбросом капель, чтобы получить одинаковую форму мениска во всех соплах. В это время в камеру из входного канала попадает порция чернил. Затем давление в чернильных камерах резко возрастает за счет того, что стенка камеры изгибается внутрь, и капля выталкивается из сопла. Далее производится втягивание мениска, чтобы быстро подавить его осцилляцию после выброса капли.
На рис. 2.2.6 показан выброс капель большого размера (режим I) и маленького размера (режим II). Период сигнала отсчитывается от начала подъема (положительная часть импульса заполнения мениска) через спад от максимума до минимума (выдавливание чернил) до подъема до нулевого уровня (отрицательная часть импульса заполнения мениска). Таким образом, на выброс струи предназначена четверть ширины сигнала (спад). Для маленьких капель (режим II) время набора чернил уменьшено и в состав сигнала входит дополнительный маленький импульс, заканчивающийся на выдавливании чернил до нулевого уровня мениска.
Другой способ получения капель разных размеров состоит в слиянии нескольких капель в одну. В печатающих головках Panasonic используется метод резонанса, когда для получения капель больших размеров на пьезоактиватор подается один или несколько предварительных импульсов. В результате сложения амплитуд колебания размер вылетающей капли увеличивается.
Распространенным способом является выброс из сопла в одну точку материала цепочки из разного количества капель (до 3 или 7). На материале образуются капли разных размеров. Способ используется, например, в печатающих головках Хааr. В этих головках исходная капля может иметь объем 1 или 6 пл, а капля, составленная из семи капель, - объем 7 или 42 пл соответственно. Большие капли используют для запечатывания сплошных участков, а мелкие капли - для получения мелких деталей и плавного изменения тонов.
Понятно, что при использовании режима переменного размера капель печать идет медленнее, чем в бинарном режиме, где все капли одинаковы.
Использование в комплекте светлых чернил (светлых голубых, пурпурных и серых чернил) позволяет еще более повысить число градаций по насыщенности для каждого цвета чернил и общее число цветов.
В последние годы для изготовления печатающих головок стали использовать методы, характерные для микроэлектроники MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). Основой любой MEMS- структуры является пластина, представляющая собой кристалл кремния. На одной из кремниевых пластин методами MEMS (напылением, фотолитографией, сухим травлением, лазерной абляцией и др.) формируются структуры эмиттеров головки, а на другой - микросхемы (платы), управляющие образованием капель, и, по необходимости, каналы для подачи чернил. Склеив их вместе, получают чип, который в головках MEMS называют кристаллом. Печатающая головка включает несколько чипов, расположенных с перекрытием крайних сопел.
Применение оборудования и технологий MEMS для изготовления печатающих головок дает возможность создавать плотные ряды сопел микронного и субмикронного размеров, с высокой повторяемостью размеров элементов, прочностью элементов, а также позволяет удешевить производство головок большого размера. Технологии MEMS используют многие фирмы-производители печатающих головок и принтеров. В качестве примеров рассмотрим новые печатающие головки двух фирм: Epson и Dimatix (образована фирмами Fuji и Spectra ).
Печатающая головка Epson последнего поколения называется Micro Piezo TFP Printhead, TFP - аббревиатура «thin film piezo». Головки Micro Piezo TFP содержат тонкопленочные пьезоактиваторы. Если пьезокерамическая пластинка активатора в традиционных головках имела толщину 1 мм и ширину 141 мкм, то толщина нового пьезоэлектрика 1 мкм, а его ширина 71 мкм. Это стало возможным за счет применения нового материала с повышенной удельной деформацией и технологий MEMS для нанесения тонких пленок.
Новые печатающие головки могут выбрасывать капли того же размера, что и традиционные головки, при вдвое меньшем объеме чернильной камеры. В них сопла одного ряда располагаются с плотностью 360 на дюйм. Два ряда сопел, размещенные со сдвигом, обеспечивают физическое разрешение печати 720 dpi. Головки могут образовывать капли разных размеров, как и головки предыдущего поколения, что позволяет значительно увеличить разрешение печати.
Поскольку технологии MEMS позволяют получать строго одинаковые структуры эмиттеров, стало возможным увеличение размера печатающих головок. На рис. 2.2.7 показан чип шириной 2,54 см, содержащий 8 рядов сопел, причем сопла для красок одного цвета расположены симметрично относительно средней линии, параллельной линиям сопел. Это позволяет получать одинаковый порядок наложения красок при прямом и возвратном перемещении головки. Разместив 4 чипа на общем основании в два ряда в шахматном порядке, получили печатающую головку шириной 30,8 см.
Все это позволяет значительно повысить скорость печати при сохранении высокого разрешения и высокого качества печати. Так, в офисных принтерах B500DN с головками шириной 10,8 см скорость цветной печати в стандартном режиме составляет 32 с/мин.
В струйной цифровой печатной машине Screen True Press 520 Jet из головок Micro Piezo TFP, размещенных на общем основании, получают головку шириной до 520 мм. Расположенные друг за другом поперек печатного материала широкие головки обеспечивают скорость цветной печати водными чернилами 63 м/мин при разрешении 720выделение">рис. 2.2.8 .
Фирма Dimatix (образованная компаниями Spectra и Fuji ) выпускает широкоформатные головки «М-класса», (изготовленные по технологии MEMS ) под тем же названием (рис. 2.2.9 ). Печатающая головка составляется из кристаллов (кремниевых чипов) размером 45пометка">б ). Расстояние между соплами одного ряда соответствует разрешению 182 dpi. Каналы подачи чернил проходят вдоль основания кристалла.
Строение эмиттера капель новой печатающей головки (рис. 2.2.9, а ) другое, чем у головок Spectra (рис. 2.2.4 , а ). Чернила подаются в напорную камеру снизу основания кристалла через концевое акустическое устройство 3. Наличие такого устройства увеличивает за счет резонанса амплитуду акустической волны, выталкивающей чернила. Это позволяет уменьшить размер пьезоактиватора, расположенного в позиции 1 рисунка. Из напорной камеры 2 чернила поступают через выходной канал в сопло, откуда перпендикулярно плоскости кристалла вылетают чернильные капли с частотой 100 кГц.
Из кристаллов может быть получена составная головка большой длины, в том числе страничного формата. Кристаллы располагают на общем основании, содержащем управляющую плату, ступенчато с наклоном (в форме лесенки). Так обеспечивается перекрытие сопел в направлении движения полотна печатного материала. Головка в процессе печати неподвижна. Такие печатающие головки стоят в листовой струйной цифровой печатной машине Fujifilm Digital Inkjet J Press 720, печатающей водными чернилами со скоростью 180 стр..gif" border="0" align="absmiddle" alt="1200 dpi.
Твердые чернила имеют в своем составе полимерный воск. При комнатной температуре они твердые, а при нагревании они плавятся и превращаются в жидкость, низкая вязкость которой позволяет использовать чернила для струйной печати. В настоящее время чернила применяются в многофункциональном устройстве Xerox ColorQube серии 9200, например, ColorQube 9203. Компания Xerox разработала также струйную цифровую печатную машину с твердыми чернилами. Рулонная машина Xerox Ci Press 500 печатает на полотне шириной до 520 мм со скоростью до 150 м/мин.]) в виде твердых брикетов 4-х цветов, различающихся по форме.
В головке они нагреваются, расплавляются и попадают в чернильный резервуар, а оттуда - в распределительные каналы печатающей головки. Головка содержит 4 распределительных канала по одному на цвет чернил и ряды сопел для чернил цветов CMYK..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" Чернила, попадая на барабан, остывают, они не растекаются по поверхности барабана, но сохраняют пластичность. Полученные на барабане точки и штрихи - рельефные.
Чернильное изображение доставляется на вращающемся барабане в зону переноса на бумагу..gif" border="0" align="absmiddle" alt="600 dpi. Скорость печати в стандартном режиме 60-70, а режиме фотографического качества - 35-38 стр. А4/мин.
В этом способе при закреплении отпечатка на печатном материале происходит изменение фазового состояния чернил, из чернил не выделяются растворители. Поэтому не требуется ни сушка, ни впитывание чернил в печатный материал. Кроме того, макулатура легко очищается от краски. Недостатком чернил является чувствительность отпечатков к повышенной температуре. Ведется разработка чернил, которые могут отверждаться на отпечатке.
Hewlett Packard и Lexmark, а генерацию капель в каналах - фирма Canon, назвавшая свою технологию Bubble Jet (фирмы приведены для примера). Недавно на рынке появились принтеры с печатающим устройством Memjet, печатающие головки к ним разработала австралийская фирма Silverbrook. В эмиттерах капель этих головок нагреватель расположен, в основном, внутри канала с чернилами.
Механизм генерации капелек под действием локального нагрева рассмотрим на примере эмиттера капель, использованного в печатающих головках фирмы Canon (рис. 2.2.12 ). Эмиттер состоит из узкой напорной камеры (канала), оканчивающейся соплом с одной стороны и входным каналом из чернильного резервуара - с другой. На стенке канала находится полоска нагревательного элемента. При прохождении через полоску тока она разогревается до высокой температуры, разогревая, в свою очередь, находящиеся рядом чернила. Вода, служащая растворителем чернил, быстро доходит до температуры перегрева (более 200выделение">рис. 2.2.13 приведена схема эмиттера капель с термоэлементом на «крыше» чернильной камеры. Пузырек образуется в этой камере, а капля чернил выдавливается через выходной канал и сопло. Разница между этим вариантом эмиттера и эмиттером Canon состоит в том, что здесь термоэлемент расположен не вблизи сопла, а его отделяет от сопла выходной канал. В остальном механизм выброс капли тот же.
Термоструйная печать широкоформатными головками затрудняется тем, что нагреватели выделяют большое количество тепла. Часть тепла передается телу эмиттера капель, так как нагреватель находится на его стенке. Австралийской фирмой Silverbrook разработан спиральный подвесной нагреватель. Его сечение с образовавшимся паровым пузырьком показано на рис. 2.2.14
В термоструйной печати нельзя, изменяя форму электрического импульса, менять размер капли. Для увеличения глубины цвета используют следующие методы варьирования количества чернил, попадающих на каждый микроучасток изображения. В фотопринтерах Hewlett Packard
количество тонов повышается за счет того, что в каждую точку может попадать множество капель чернил, в том числе разного цвета. Вначале это количество доходило до 16 (Photo RET
II), а в настоящее время - до 32 (Photo RET
IV) капель размером около 4 пл. Слово RET
- аббревиатура от Resolution Enhancement Technology
(Технология повышения разрешения). Интерполированное разрешение составляет 2400пометка">Canon
Для печати фотографического качества требуется фотобумага.
Для печати на офисных бумагах может быть использован подслой под чернила. Бесцветные подслои наносятся из специальной печатающей головки перед нанесением основных чернил. Именно подслои имеют непосредственный контакт с бумагой. Чернила ложатся на подслой. В этом случае уменьшается впитывание чернил в толщу бумаги, насыщенность цветов отпечатков повышается и увеличивается разрешение печати. Поскольку чернила непосредственно с бумагой не реагируют, понижаются требования к бумаге. Компания HP использует подслой в многофункциональном устройстве СМ8060 и цифровой печатной машине HP T300 Inkjet Web Press.
Термоструйные печатающие головки нового поколения изготовляются методами MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), традиционно используемыми в микроэлектронике. Это увеличивает геометрическую точность выполнения сопел и эмиттеров капель разных (в том числе очень маленьких) размеров, обеспечивает их повторяемость и позволяет применять «масштабирование» - составление из модулей печатающих головок необходимого размера (формата) и тем самым обеспечение заданной ширины печати. Кроме того, использование технологий MEMS позволит удешевить печатающие головки, особенно головки больших форматов.
Рассмотрим, как выглядят эмиттеры капель печатающих головок.
Рис. 2.2.16 иллюстрирует образование капель в эмиттере нового поколения Canon, использованного в принтере Canon i850. На схеме: а - эмиттер в состоянии покоя, б и в - образуется пузырек и выдавливает из сопла чернила, находящиеся в сопловом канале, г - капля вылетела, и эмиттер начинает заполняться чернилами, д - сопловый канал заполнился и готов к выбросу следующей капли. В этих эмиттерах капель из сопел выталкивается строго определенное количество чернил - находящееся в сопловом канале. Формирование капель разных размеров происходит путем использования двух рядов сопел разных размеров. В эмиттерах одного ряда образуются капли 5 пл, а в эмиттерах второго ряда - капли 2 пл.
На рис. 2.2.17 показана схема эмиттера капель печатающей головки HP. Его принципиальное отличие от эмиттера печатающей головки Canon нового поколения в том, что нагреватель находится не на стенке соплового канала, а на стенке чернильной камеры против соплового канала.
На рис. 2.2.18 показан пример строения эмиттера капель, полученного методами MEMS. На рисунке - чернильная камера с сопловым каналом и нагреватель 1, представляющий собой тонкий слой сплава тантала с алюминием. Нагреватель имеет контакты из алюминия 2 и защитный слой 3. Канал подачи чернил во внутреннюю полость эмиттера не показан. Структуры эмиттера выполнены на поверхности кремниевой пластины. Во второй кремниевой пластине выполнена управляющая интегральная схема.
Данный метод изготовления поддельных денежных знаков следует признать наиболее простым и доступным. Качество принтеров данного типа постоянно улучшается, приближаясь к фотографическому, а цена уменьшается. Техника капельно-струйной печати становится доступной очень широкому кругу людей и следует заметить, что своим качеством изрядно искушает попробовать сразу же окупить приобретённую технику напечатав на ней десяток купюр.
Основным достоинством данного метода следует признать достаточно точную цветопередачу. Наиболее же значительным недостатком является то, что обычно используемые для печати чернила легко смываются водой, если печать осуществляется на обычную бумагу. Однако существуют модели (BubbleJet), использующие жидкие полиграфические красители и краски на воскоподобной основе разогреваемые до жидкого состояния перед началом работы.
Обычные струйные принтеры используют 3-х (редко, дешёвые образцы) или 4-х цветную модель печати. В компьютерной терминологии 3-х цветная модель обозначается как CMY - cyan, magenta, yellow (голубой, пурпурный, желтый). В четырёхцветной модели - CMYK - cyan, magenta, yellow, black добавляется черный цвет. Принтеры фотографического качества используют 6-цветную печать, цвета - cyan, magenta, yellow, light cyan, light magenta, black. Добавление в палитру двух светлых красок связано с тем, что при 4-х цветной струйной печати темные области обычно воспроизводятся, используя высокую плотность расположения точек, на светлых областях плотность и количество точек существенно меньше. Таким образом для светлых участков изображения не всегда возможно передать цветовые переходы с помощью изменения плотности расположения точек, так как они становятся видимыми, что создаёт эффект повышенной зернистости и уменьшается чёткость отдельных деталей изображения.
Цветовое зрение человека устроено на другой цветовой модели, называемой RGB, в основу которой положены цвета - red (красный), green (зеленый) и blue (синий). Принтер воспроизводит необходимые цвета, переводя их в свою модель цветопередачи по алгоритму, заложенному производителем, управляет этим процессом драйвер печатающего устройства.
Изображение при данном способе печати формируется матрицами из нескольких десятков сопел на каждый цвет, таким образом получаемая картинка состоит из мелких точек указанных цветов.
Наиболее широко распространённые в России струйные принтеры двух фирм - Epson и Hewlett Packard основаны на двух разных принципах - пъезопечать и термопечать.
Струйые принтеры серии EPSON Stylus используют пьезоэлектрическую технологию печати, назывемую MicroPiezo, в основе которой лежат свойства пьезокристалла. Печатающая головка принтера содержит многочисленные очень небольшие пьезокристаллы размещенные у оснований сопел головки. Под действием электрического тока кристалл может изменяет форму, создавая механическое давление в сопле, и, тем самым заставляя чернила выстреливать на поверхность бумаги. Для своих устройств EPSON Stylus Color 740 и EPSON Stylus Photo 750 фирма Epson декларирует размер точки 45 микрон, при объёме капли чернил - 6 пиколитров, для EPSON Stylus Color 900 - объем капли 3 пиколитра, т.е. точки в 2 раза меньшего размера.
Cтруйные принтеры Hewlett Packard реализуют технологию термопечати. Чернильный картридж содержит множество термогенераторов. В каждом струйном генераторе капель нагревающий резистор выполняет быстрый нагрев чернил, находящихся в небольшой камере, до температуры кипения. В кипящих чернилах постепенно образуется большой пузырек воздуха, рост которого приводит к выдавливанию чернил из сопла. Спустя приблизительно 3 микросекунды, пузырек лопается и происходит отрыв, и последующий выброс уже сформировавшейся капли. После разрушения пузырька и выброса капли силы поверхностного натяжения втягивают новую порцию чернил в камеру. Цветной картридж принтера HP DeskJet 970 Cxi позволяет наносить чернила со скоростью более 7,3 млн. капель в секунду, благодаря 408 соплам, каждое из которых способно работать со скоростью 18000 капель в секунду.
Лучшие модели принтеров струйной печати достигают разрешения 1440 dpi (точек на дюйм), что соответствует 57 точкам на мм. Таким образом, расстояние между соседними точками составляет около 17 микрон (0,017 мм). Устройство человеческого глаза таково, что он способен различать отдельные мелкие элементы изображения до тех пор, пока расстояние между ними в 1500 раз меньше расстояния, с которого они наблюдаются. Следовательно, отдельные точки изображения, полученного на таком принтере можно было бы наблюдать с расстояния меньше 2,55 см. Все это справедливо конечно для случая, когда в изображении действительно 57 точек на мм, т.е. "чисто" теоретически. Если рассматривать данные устройства с точки зрения их применения для изготовления поддельных денежных знаков, то существенно важным становится такой параметр как разрешение, так как от него главным образом зависит точность воспроизведения мелких деталей на купюрах. Практически наблюдать декларируемые фирмами-производителями струйных принтеров параметры нам не удалось. Для изучения было взято 3 образца печати с различных устройств и произведены замеры, результаты которых приведены в таблице.
Таким образом, реальная разрешающая способность подобных печатающих устройств, получаемая на недорогой специальной бумаге для струйных принтеров в 1,5-2 раза ниже паспортной. Для Epson Stylus Color 900 (имеющего наименьшую по размерам точку) количество точек, которые, не перекрывая друг друга могут расположиться на линии длиной в 1 дюйм составляет 781. При печати на обычной бумаге (Data Copy), которую фальшивомонетчики обычно используют для своих изделий, размеры точек на копии значительно больше приведённых в таблице, если вообще удается различить отдельную точку. С учётом наложения точек различных цветов при печати, очевидно, что воспроизвести такой элемент защиты подлинных денежных знаков как микропечать на подобных устройствах практически невозможно.
Точки на изображении, полученном на струйном принтере, обычно расположены хаотично. Если для печати используется специальная бумага - точки получаются правильной круглой формы. При печати на обычную бумагу - чернила расплываются, точки сливаются и перекрываются друг с другом.
При близком рассмотрении купюры, напечатанной на струйном принтере точечное строение изображения обычно хорошо просматривается невооруженным глазом (см. рис. 59), особенно в области купонных полей банкноты. Всё вышеописанное относится и к появляющимся в последнее время более совершенным моделям струйных принтеров с заявленным производителями разрешением до 2400 dpi (точек на дюйм).
Фальшивки, изготовленные при помощи струйного принтера относятся к подделкам низкого качества и легко выявляются при помощи простого увеличительного стекла.
Процесс полиграфического производства включает четыре этапа:
- 1. Фотопроцесс - этап получения фотографических форм воспроизводимого изображения.
- 2. Формные процессы - обеспечивают получение печатных форм.
- 3. Процесс печатания заключается в переносе краски с печатной формы на бумагу в определенной последовательности.
- 4. Отделочные процессы - придать печатной продукции потребительскую форму.
Используются следующие способы печати:
- 1. Высокая печать (типографическая).
- 2. Осфетная печать.
- 3. Глубокая (ракельная) печать.
При изготовлении форм для высокой печати использовались цинковые и медные пластины (клише), покрытые светочувствительным слоем. В последнее время для получения форм высокой печати получили материалы на основе жидких и твердых фотополимеров, на поверхность которых копирую фотоформы. Оттиски высокой печати характеризуются наличием двух основных признаков: следов вдавливания краски на краях печатных знаков и деформации подожки (бумаги) в местах нанесения печатных знаков.
Осфетаня печать вышла на первое место по качеству передаваемого изображениям, меньшей трудоемкости и высокой тиражеустойчивости. Основным её преимуществом является:
- · Уменьшение износа печатной формы благодаря эластичной поверхности
- · Значительной увеличение скорости печатывания.
Различают плоскую осфетную печать и типоосфетную. Передача краски на бумагу происходи через промежуточное резиновое полотно на осфетном цилиндре.
При глубокой печати печатающие элементы на форме находятся ниже пробельных, что отличает данную печать от других Различная глубина печатающих элементов, заполненных краской, обуславливает силу тона (насыщенность) участков воспроизводимого изображения за счет различной толщины красочного слоя. Процесс печати происходит благодаря большому давлению на форму, при этом бумага вдавливается в углубленные элементы формы, в результате чего из углублений формы на бумагу переходит красочный слой.
В настоящее время осуществляется трафаретная печать, при помощи трафарета, через которую краска проникает на печатный материал.
Способы печати:
- 1. плоская осфетная печать, таким способом печатаются в банкнотах фоновые сетки, микроузоры, микротексты.
- 2. типоосфетный способ печати сочетает в себе элементы, выполненные высокой и плоской осфетной печатью.
- 3. орловская печать, главная её особенность состоит в том, что при печатании многокрасочного штрихового оригинала достигается абсолютно точное совпадение элементов рисунка, печатываемых разными по цвету красками за один цикл.
- 4. металлографическая печать подразделяется на глубокую ракельную и металлографическую. Для банкнот используется мелаллографический способ печати - это печать с гравюры.
- 5. способом высокой печати на всех банкнотах печатаются номера и буквы серии.
- 6. ирисовая печать - печать происходит с одной формы, наблюдается плавные изменения цвета при переходе от одной краски к другой.