Сублимационный принтер: физико-механические основы работы

" Сублимационный принтер: физико-механические основы работы " 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Введение 

2. Сублимационный  принтер: физико-механические основы работы
1. Принтер для сублимационной печати.
2. Принцип работы
3. Материалы

3. Заключение

4. Список  литературы

1. ВВЕДЕНИЕ

    Всем  известно, что сублимационная печать может обеспечивать великолепное качество. Как она работает?

    Стремясь  добиться фотореалистичных результатов, многие фотографы считают, что сублимационная печать даёт наилучшее качество из всех возможных технологий цифровой печати. Хотя с этим можно и не согласиться, учитывая великолепное качество печати лучших на сегодняшний день струйных принтеров, тем не менее, сублимационная печать, несомненно, занимает своё достойное  место.

    Другой  подход, те же задачи

    Одна  из главных причин столь высокого качества сублимационной печати станет ясна, если понять сам процесс и  сравнить его с технологией струйной печати. Струйные принтеры наносят  на лист бумаги чрезвычайно малые  капли чернил, а изображение создаётся  строка за строкой. Тем, у кого есть струйный принтер, знакомо, как строка за строкой из принтера появляется готовая картинка. Размер точек, образующих отпечаток, меньше диаметра человеческого  волоса, а наносятся они с очень  высокой точностью. В настоящее  время на лучших принтерах достигается  разрешение 4800x2400 точек на дюйм.

    Точки против зерна

    Отпечатки с лучших струйных принтеров неотличимы на глаз от обычных фотографий. Но при  разглядывании в микроскоп можно  увидеть их истинную структуру, так  как точки становятся различимы. А отпечатанные в фотолаборатории  снимки на основе галида серебра при  таком же исследовании состоят из нерегулярно расположенных, частично слившихся цветных точек. При  этом достигается более приятный и естественный вид отпечатков, чем  на любых струйных принтерах, кроме  разве что моделей с наивысшим  разрешением. Это одна из причин, по которым, несмотря на технический прогресс последних лет, некоторые профессиональные фотографы предпочитают качество, обеспечиваемое традиционной фотографией.

    Под микроскопом отпечаток, сделанный  сублимационным методом, будет выглядеть  более похожим на обычную серебросодержащую  фотографию. На нём будут видны  плавные тональные переходы, труднодостижимые любыми другими цифровыми методами печати. Современные технологии позволяют  достичь отличного качества печати.

    Партнёр цифровой камеры

    Продвижению сублимационных принтеров помогает разработка целого ряда стильных и  портативных моделей специально для работы с цифровыми камерами. Так, многие компании уверенно развивают  технологии прямой печати. Фото- и видеокамеры  можно просто подключить к принтеру при помощи USB-кабеля, Bluetooth или IRDA интерфеса, либо подключив карту памяти устройства — и печатать напрямую, без компьютера.

    Миниатюризация

    Компактные  фотопринтера Canon, Sony, Polaroid работают по сублимационному методу. Каждый из них может печатать «в край» (без  полей) на бумаге формата открытки, и на получение отпечатка уходит примерно от 45 до 85 секунд. Благодаря  миниатюризации технологий сублимационной печати модели настолько малы, что  легко помещаются в «бардачок» автомобиля, причём Canon CP-200 весит всего 820 г., а  некоторые модели поставляеюся с  аккумулятором, который превращает его в действительно мобильный  принтер. Устройства совместимы с не зависящим от производителя стандартом PictBridge, который позволяет подключать совместимую цифровую фото- или видеокамеру  любой марки. При таком подключении  ЖК-монитор камеры становится панелью  управления принтера, А некоторых  принтерах имеется свой встроеный  ЖК-монитор.

    Здесь и сейчас

    С подобными сублимационными принтерами немедленная печать и раздача  цифровых фотографий стали, наконец, реальностью. Больше не надо толпиться вокруг монитора, чтобы разглядывать снимок и слушать  туманные обещания прислать его по почте. Менее чем за две минуты можно получить отпечатки и оставить друзьям что-то более ощутимое, чем  просто воспоминания. 
 
 
 
 

2. СУБЛИМАЦИОННЫЙ  ПРИНТЕР: ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТ.

    Термосублимация (возгонка) - это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

    К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным  слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного  ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся  и хорошо переносят влажность, солнечный  свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10x15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 бит.

    Наиболее  известными производителями термосублимационных  принтеров являются Canon и Sony.

1. Принтер для сублимационной печати.

    Сублимационный  принтер (термосублимационный принтер) — принтер, печатающий изображение  на плотных твердых поверхностях путем внесения твердотельного (обычно кристаллического) красителя под  поверхность бумаги.

    Принтер для сублимационной печати – это  высокотехнологичное устройство, основывающееся на технологии сублимационной печати. Принтер сублимационный даёт возможность переносить изображения на полимерную, либо синтетическую поверхность. Причем переносимое изображение может быть полноцветным.

    Принтер для сублимационной печати обладает технологией печати, которая выглядит следующим образом: специализированные краски нагреваются при высокой  температуре и начинают испаряться, при испарении красок происходит их смешивание, при этом же нагревании материал, на который необходимо нанести  изображение становится более мягким и влагопропускаемым и происходит нанесение краски на материал.

    После этого материалу необходимо остыть и нанесенное изображение будет  ярким и стойким. Принтер сублимационный используется чаще всего для работы с пластиковыми картами: это может  быть нанесение штрих кода, проставление номера, нанесение изображения. Принтер  для сублимационной печати производят множество производителей. Но корпорация ДатаКрат и многолетний опыт ее сотрудников  выбрали принтер сублимационный производства Zebra Technologies.

    Существует  очень много популярных моделей. Все они имеют свои особенности. Принтер сублимационный может быть односторонним и двусторонним, высокопроизводительным и среднепроизводительным.

      Принтер для сублимационной печати  может отличаться от своих  собратьев наличием дополнительных  опций, таких как дисплей жидкокристаллический, определение типа красящей лены  автоматически, размер дополнительной  памяти, энкодер для магнитных  карт, энкодер для специфических  SMART-карт, дополнительно увеличенный лоток для подачи карт и многое другое. Все эти дополнительные опции сделают Ваш принтер для сублимационной печали легко конфигурируемым, опционально удобным для конкретных задач и конкретного пользователя. Также необходимо понимать в каких условиях принтер сублимационный будет работать: для особо сложных условий существует дополнительная защита корпуса и защита сохранности всех внутренних частей принтера, отвечающих непосредственно за технологию.

    Принтер для сублимационной печати может  печатать на любые карты: дисконтные, клубные, карты для госучреждений, карты доступа в различные  помещения. Принтер сублимационный обладает особым программным обеспечением, облегчающим работу пользователя с  этим устройством. Принтер для сублимационной печати может иметь два вида интерфейса: Ethernet и USB. Наличие дисплея принтера, это опция, но очень полезная, поскольку позволяет видеть подсказки программного обеспечения, отслеживает работоспособность аппарата и работу всех его систем. Контроль за наличием/отсутствием расходного материала – это особая функция принтера для сублимационной печати, которая позволяет оператору отслеживать процесс печати полностью, от начала до самого конца.

    Принтер сублимационный умеет выводить отчеты о состоянии картриджей, о количестве сделанных отпечатков.

    Полноцветная  струйная сублимационная печать

    Появление на рубеже веков нового поколения  высококачественных и недорогих  дисперсных красителей для широкоформатных  струйных принтеров привело к  полной переоценке потенциала сублимации для единичного и мелкосерийного производства. И в первую очередь, это связано с высокими экономическими показателями сублимационной печати, так как, несмотря на высокую прибыль, заложенную в стоимость продукта, спрос на текстильные изделия  только растет. Вторым благоприятным  фактором стало увеличение производительности широкоформатных струйных принтеров  последнего поколения, перешагнувшей  рубеж двух десятков погонных метров в час, что дало возможность увеличить  тираж печати, а значит, и быстрее  окупить оборудование.

    Применение  новых красителей и струйной печати в изготовлении полноцветных изображений  обеспечивает не только великолепную яркость оттисков, но и высокую  стойкость изделий к воздействию  атмосферных явлений - ветру, дождю  и выгоранию на солнце, устойчивость к стирке и химической чистке.

    Так что же это такое - сублимация?

    Несомненно, в офисе, при наличии неограниченного  количества дензнаков в бюджете, твердочернильный принтер станет незаменимым  помощником. Существует и домашний вариант такого принтера: сублимационный фотопринтер. Увлеченным фотолюбителям  понравится эта технология уже тем, что качество их отпечатков порой  получается лучше, чем в фотолабораториях.

    Вообще-то технологии сублимационных и твердочернильных принтеров можно объединить в  единую – термопечать. Не сделали  мы этого по той причине, что предназначение у аппаратов совершенно различное. Да и оптимальное качество отпечатков достигается не за счет четкости и  правильности нанесения точек на бумагу, а напротив, за счет смешивания, наложения соседних точек друг на друга. Именно благодаря этому проявлению технологии, она так ценится фотолюбителями.

    В основном, в сублимационных принтерах  используются пленочные четырехслойные картриджи. В специальном ролике расположена пленка, на которую нанесены три основных цвета и защитный слой. Принтер разогревает последовательно  каждый цветной слой пленки и чернила, испаряясь, попадают на фотобумагу. Чтобы  слои не стерлись во время использования  распечатки, поверх чернил наносится  защитный слой – он стерпит и  грязные руки смотрящего, и даже подводное плавание.

      Сублимация - это технологический  процесс, при котором изображение  наносится на тканевую основу  из лавсана (полиэфира) или  смесового волокна. При этом  дисперсный (сублимационный) краситель  в большинстве случаев вначале  печатается на промежуточный  носитель - бумагу, а затем с помощью  термопресса под воздействием  высокой температуры (а именно - в газовой фазе) переносится  на полиэфирный носитель. Основные  составляющие термопереноса: оборудование - плоттер и термопресс, промежуточный  носитель - трансфер, а также тканевая  основа и чернила. 

    2.2. Принцип работы

    Термосублимационная печать основывается на явлении сублимации, переходе вещества из твердого состояния  в газообразное, минуя жидкое состояние.

    Внутри  термосублимационного принтера находится  нагревательный элемент. Между ним  и специальной термической фотобумагой  протянута специальная пленка, похожая  на обыкновенный прозрачный целлофан. В этой пленке заключены красители  трех цветов — голубого, пурпурного и желтого. При поступлении задания  на печать пленка начинает нагреваться; достигнув определенного температурного предела, краска испаряется с пленки. Поры бумаги при нагреве открываются  и легко «схватывают» облачко  краски, после завершения печати —  закрываются, надежно фиксируя частички пигмента. Печать осуществляется в  три прохода, поскольку краски наносятся  на бумагу поочередно. Многие современные  модели принтеров завершают печать фотографии дополнительным прогоном, во время которого отпечаток покрывается  специальной пленкой для защиты краски от выцветания или отпечатков пальцев.

    Термосублимационная печать позволяет получать фотографии отменного качества. Здесь нет  ни растровости, ни полосности, как  при печати на струйных принтерах. Кроме  того, изображение получается однородным, границы между чернильной каплей и бумагой нельзя разглядеть — по причине отсутствия этой самой капли. Такие фотографии очень стойки к выцветанию, поскольку краска находится не на бумаге, а как бы «впаяна» в нее. Еще одно преимущество — огромная цветовая палитра, которой располагает пользователь. Чем сильнее нагрета пленка, тем больше красителя испаряется и переносится на бумагу. Регулируя степень нагрева, можно воспроизвести мельчайшие нюансы цвета — от самых светлых, едва различимых невооруженным глазом, до насыщенных темных.

    Технология  термопереноса фотоизображений (сублимация)

    1. Изображение сделанное цифровым  фотоаппаратом или подготовленное  в любом графическом редакторе  распечатывается на принтере (зеркально), заправленном;

    2. На термопрессе установите температура,  время и давление;

    3. Поднимите и поверните верхнюю  плиту термопресса, затем поместите  на силиконовую поверхность нижней  плиты предмет для термопереноса  - это могут быть как твердые  предметы так и ткань (в данно  случае это футболка). С помощю  специализированых термопрессов  термоперенос можно осуществлять  на кружки и бейсболки. Так  же существует широкий спектр  аксессуаров для термопереноса.

    4. Бумага с напечатанным изображением, кладется на футболку ("лицом"  вниз);

    5. При отсутствии тефлонового покрытия  на верхней плите термопресса,  следует использовать специальный  тефлоновый лист;

    6. Запустите процесс термопереноса;

    7. Подождите окончания термопереноса  (сигнала таймера);

    8. Отверните верхнюю плиту термопресса;

    9. Через несколько секунд (после  того как изделие остынет) удалите  бумагу;

    10. Полученные таким методом изображения  отличаются высоким разрешением,  хорошей цветопередачей и стойкостью  при стирке.

    Для термопереноса широкоформатных  фотоизображений, например для создания флагов и растяжек, используются широкоформатные  струйные принтеры и ролевые термопрессы.

      Испарение

    Внутри  сублимационного принтера находится  рулон длинной прозрачной плёнки, которая похожа на листы цветного целлофана разного цвета, склеенные  между собой по краям. В этой плёнке заключены слои твёрдого красителя  трёх основных цветов, применяемых  в печати: бирюзового, малинового и  жёлтого.

    Процесс печати идёт при нагревании. Сначала  печатающая головка нагревается, проходя  вдоль плёнки. Это приводит к испарению  красителя, мгновенно переходящего из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое. Такой переход называется сублимацией (возгонкой), что и дало название методу печати.

    Под действием той же высокой температуры  открываются поры на специальном  покрытии бумаги, позволяя парам красителя  проникать под поверхность. При  понижении температуры поры закрываются, и пары красителя возвращаются в  твёрдое состояние. Проведя пальцем  по отпечатку, можно нащупать безупречно гладкую поверхность.

    Нагрев

    Печатающая  головка собрана из миниатюрных  прецизионных нагревательных элементов, каждый из которых может нагреваться  с высокой точностью. Чем сильнее  нагрет элемент, тем больше красителя  испаряется и поглощается бумагой.

    Сублимационный  принтер работает, нанося за один раз  слой красителя одного цвета. Наблюдение за его работой завораживает: на большинстве моделей бумага прокатывается  под печатающей головкой взад-вперёд при нанесении каждого цвета, позволяя видеть процесс печати на разных стадиях, когда в результате добавления слоя за слоем отпечаток  постепенно приобретает окончательный  вид.

    Некоторые принтеры делают заключительный проход, чтобы нанести на отпечаток защитный слой. Он может служить для многих целей: как от защиты от износа и  отпечатков пальцев, так и для  продления срока службы отпечатка  путём его защиты от ультрафиолетового  излучения, вызывающего выцветание.

    Растровый процессор и управление цветом

      Для экономной и качественной  печати необходимо использовать  растровый процессор - RIP. Рекомендуется RIP компании ErgoSoft - PosterPrint. Во-первых, он поддерживает все модели Mimaki, так как был разработан с учетом максимальных требований к данной технике при работе именно с сублимационными чернилами. Во-вторых, он имеет точный и надежный цветовой механизм, обеспечивающий адекватную печать заданных цветов. В-третьих, этот RIP способен выстраивать любые цветовые конфигурации для печати сублимационными чернилами. Для контроля цветопередачи и создания ICC-профилей рекомендуется использовать спектрофотометр производства компании GretagMacbeth (Швейцария) - Eye-One pro, входящий в эконом-пакет Eye-One Design, созданный специально для нужд широкоформатной печати. В отличие от конкурентов, спектрофотометры Eye-One поддерживают практически все RIP, максимально точно создают ICC-профили, с их помощью можно осуществлять калибровку мониторов, они просты в работе и обслуживании.

    Стойкость к выгоранию и  истиранию

    Стойкость оттисков на готовом изделии к  воздействию УФ-излучения зависит  не только от используемых при выполнении данной работы чернил на основе дисперсно-сублимационных красителей, но и химического строения и физических свойств волокна  тканей. Большинство красителей на полиамидных волокнах дают более  прочные отпечатки, чем на ацетатных. Светопрочность на полиэфирных тканях зависит от прочности газокрасителей, производных дифениламина и антрахиона. Прочность нанесенного на изделие  изображения к воздействию воды и моющих средств (то есть стирке) тем  ниже, чем легче краситель сорбируется  волокном. Таким образом, гидрофобность  волокна — это основной показатель устойчивости нанесенного изображения. Так, при печати чернилами на основе сублимационно-дисперсных красителей на диацетатных, полиамидных и полиэфирных (лавсан) волокнах в первых двух случаях  изделия имеют среднюю прочность (при температуре 50 - 60 °С), в последнем  — более высокую. Исходя из вышесказанного, сублимационно-дисперсные красители  широко применяются при печати на текстильных материалах из ацетатных, полиамидных и полиэфирных волокон, то есть материалах, обладающих термопластичностью.

    Каландровый термопресс TitanJet (Корея)

    Каландровый термопресс TitanJet разработан с учетом потребностей как российского, так и украинского рынков, выпускается в различных вариантах рабочей ширины и разной комплектации. Оптимальный вариант для нужд производства рекламы на текстиле — модель TitanJet-1600TP. Ширина рабочей зоны — 1600 мм, аппарат может работать с шириной материала до 1620 мм. Скорость работы при выдержке 60 секунд и с рабочей зоной 1600 мм составляет 79 м²/час. Максимальная рабочая температура - 240 °С. Диаметр и длина барабана — 350 х 1700 мм. Трехзонный электронагреватель позволяет поддерживать неизменную температуру поверхности барабана, сохраняя высокую производительность. Распределение температуры в цилиндре контролируется инфракрасными датчиками, что дает возможность соблюдать равномерный термоперенос все необходимое время работы. TitanJet имеет автоматический таймер режима охлаждения температуры барабана и регулятор натяжения, одношаговый переход с режима переноса рулон на рулон в режим листового переноса и обратно. Транспортная лента изготовлена из надежного термостойкого волокна. Натяжение и постоянное усилие прижима ткани по всей ширине подаваемого материала обеспечивается регулируемыми упорами с фторопластовыми шайбами, которые находятся на размоточных валах. Термопресс оснащен приемной системой для дополнительной подложечной бумаги, что позволяет избегать загрязнений лицевой стороны ткани во время термофиксации.

    Толщина материала, используемого для термозакрепления, не должна превышать 5 мм. Натяжение  транспортера регулируется положением натяжных валов, благодаря чему изображение  получается качественным, без каких-либо изъянов. Высокая производительность каландра достигается за счет большого диаметра и значительного угла охвата горячего вала и непосредственно  зависит от запечатываемого материала. Аппарат имеет нижний метод загрузки (бумага + ткань загружаются снизу  барабана и выходят сверху). Возможен перенос на ткань с подложкой, для этого в каландр встроен  третий вал. На этом аппарате легко  работать с материалами небольшой  длины (до 1,2 м), но возможно и с более  длинными материалами. Питание TitanJet — 3 фазы, напряжение — 380 В, потребляемая мощность — 15,9 кВт, максимальный ток — 40 А.

    Благодаря размоточному устройству Proffesional и термопресс-столу можно во время работы каландра корректировать натяжение и выравнивание ткани. В устройство размотки Professional встроены оригинальные механизмы оперативной компенсации перекосов материала, а также механизмы сдвига (влево-вправо) подающих валов для точной подачи материала. Все валы закреплены на поворотном механизме с правой стороны, что обеспечивает удобную установку/демонтаж рулонов одним человеком.

    Характеристики  стола

    Предусмотрена установка следующих дополнительных элементов (в комплект не входят):

• стекла для монтажа размером 1220 х 1645 х 8 мм;
• нижней подсветки для работы со стеклом в качестве рабочей поверхности.

    Конструкция устройства доработана с учетом условий  эксплуатации:

• использован помехоустойчивый цифровой контроллер;
• предусмотрена возможность подключения источника бесперебойного питания (ИБП);
• схема заземления сделана в соответствии с украинскими правилами эксплуатации электроустановок;
• рабочая зона поднята на 10 см по сравнению с корейскими и японскими прототипами.

    Основные  преимущества каландрового термопресса  перед планшетным:

• возможность печати с рулона на рулон;
• производительность печати в несколько раз выше (в перспективе один аппарат сможет обслуживать 3 - 4 плоттера);
• возможность производства длинномерных перетяжек;
• размеры оттиска ограничены только шириной запечатываемого материала, а это — 1600 мм, что является любимым размером, как заказчиков, так и производящей ПЭ текстильной промышленности;
• ограничения в работе — только трикотажные ткани.

    Основное  назначение каландрового термопресса - оперативный перенос изображения  с рулона бумаги на рулон ткани. В  Европе не менее 80 % соответствующей  продукции выпускается именно с  помощью этих аппаратов. Во избежание  брака все части пресса (система  подогрева, подачи и выравнивания рулонного  материала) должны быть высококачественными  и технически грамотно сделанными. В противном случае производственный процесс станет трудоемким и медленным, что полностью противоречит требованиям  к оборудованию, поэтому исключается  использование дешевых китайских  и корейских каландров. Также  можно встретить гибридные каландровые  термопрессы эконом-версии, как, например, GMP Corona и некоторое оборудование китайских производителей, не печатающие на рулонных материалах и фактически состоящих из ламинатора и стола для подачи и приемки материала.

    2.3. Материалы

    Для сублимационной печати по текстилю следует  использовать полиэстеровые, полиэфирные  и смесовые ткани (но обязательно  с 50 %-м содержанием полиэфирного волокна). Также можно использовать стекло, керамику и металл, однако перед  нанесением изображения, что обычно осуществляется распылителем или щеточкой, поверхность материала необходимо обработать полиэфирным покрытием. Его легко нанести самостоятельно, поэтому нет смысла приобретать  предварительно подготовленные материалы.

    Благодаря специальным технологиям есть возможность  наносить изображения с помощью  сублимации на предварительно окрашенную поверхность, после нанесения на нее прозрачного полиэфирного покрытия. Процесс нагрева, благодаря специальным  термопрессам, дает возможность наносить изображения на искривленные поверхности (головные уборы, тарелки, кружки и другие предметы).

    Сублимация  красок

    В основу действия сублимационных принтеров  положен термоперенос красителя  с помощью испарения с последующим  его внедрением в специальную  бумагу с полистирольным покрытием. При этом получается довольно высокое  качество, близкое к фотографическому.

    Вместо  того, чтобы распылять чернила  через сопло на страницу, как это  делают струйные принтеры, принтеры сублимации красок используют для переноса краски пластиковую пленку. Она имеет  форму рулона или ленты и содержит последовательные изображения составных  цветов - синего, бордо, желтого и  черного. Передающая пленка проходит по тепловой печатающей головке, состоящей  из тысяч нагревающихся элементов. Высокая температура заставляет краски на пленке сублимироваться - превращаться в газ, без жидкой фазы, и краска в форме пара поглощается бумагой. Когда чернила попадают на бумагу, они размываются. Этот эффект позволяет  принтеру создавать непрерывные  тона цвета, смешивая чернила.