Способ может быть использован для нанесения изображений на поверхность полотнища, имеющего неплоскую поверхность для печатания, поверхность с неравномерной теплопроводностью и поверхность, химически не согласованную с красителем. Способ состоит из этапов: предварительного подогрева первой поверхности полотнища с целью получения подогретого полотнища; размещения стороны ленты, содержащей краситель, против первой стороны нагретого полотнища в зоне соприкосновения; размещения термической печатающей головки в соприкосновении с указанной лентой со стороны, противоположной красителю; перемещения полотнища по отношению к указанной термической печатающей головке; и селективного локального приложения тепла и давления к ленте со стороны термической печатающей головки в зоне соприкосновения с целью переноса красителя с этой ленты на подогретое полотнище. Предложенный способ обеспечивает получение высококачественных изображений за счет улучшения проницаемости красителя через поверхность подложки и исключает образование пустот в напечатанном изображении. 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу печатания на различных подложках методом термического переноса массы, в частности, использующему предварительный подогрев подложки для компенсации неоднородностей теплопроводности и топографии поверхности и/или химической несогласованности.

Термин "термическое печатание" широко используется при описании нескольких различных семейств технологий нанесения изображений на подложку. В число таких технологий входят горячее тиснение, прямая термопечать, печатание с помощью диффузии красителя и печатание методом термического переноса массы.

Горячее тиснение выполняется механическим печатающим устройством, в котором изображение наносится или оттискивается на подложку через (красящую) ленту, как описано в патенте США №4992129 (Sasaki и др.). Изображение переносится на подложку путем нагрева штемпеля и приложения к нему давления. Вследствие этого окрашивающее вещество ленты, например краска или чернила, переносятся на подложку в том месте, куда был приложен штемпель. Перед нанесением изображения на подложку она может быть подогрета. Поскольку форма штемпеля фиксирована, метод горячего тиснения не обеспечивает простоты изменения наносимых на подложку знаков или изображений. Следовательно, метод горячего тиснения обычно оказывается бесполезным для печатания переменной информации, например для печатания номерных знаков для автомобилей.

Метод прямой термопечати широко применялся в первых образцах факсимильных аппаратов. Эти системы требовали применения специальных подложек, в состав которых входил краситель, благодаря чему бумага могла изменять свой цвет при локальном нагреве в заданных местах. При работе устройства подложка перемещалась поперек ряда узких индивидуальных нагревателей (пикселей), которые селективно нагревали (или не нагревали) подложку. Там, где пиксели нагревали подложку, подложка меняла свой цвет. Управляя нагревом пикселей, можно было сформировать на подложке любые изображения, например буквы или цифры. Однако подложка могла не предусмотренным образом менять свой цвет под действием света, тепла или механических нагрузок.

Печатание с помощью диффузии красителя использует для перемещения красителя физический процесс диффузии красителя от слоя, являющегося донором красителя, к получающей краситель подложке. Аналогично методу прямой термопечати здесь подложка и содержащая краситель лента перемещаются перед рядом узких индивидуальных нагревателей (пикселей), которые селективно нагревают ленту. Там, где пиксели нагревают ленту, краситель расплавляется и благодаря диффузии проникает в подложку. Известны некоторые красители, которые, попав на подложку благодаря диффузии, химически взаимодействуют с ней. Тогда цвет изображения может зависеть от хода химической реакции. В результате, если тепловой энергии оказалось недостаточно (мала температура или продолжительность нагрева), возможно неполное проявление плотности цвета. Поэтому проявление цвета после диффузии красителя часто сопровождают дополнительным этапом термического закрепления. В качестве альтернативы в патенте США №5553951 (Simpson и др.) описано использование одного или нескольких термостабилизированных валков, установленных до или после зоны печати, чем обеспечивается более точное регулирование температуры подложки в ходе процесса печатания.

Печатание методом термического переноса массы, известное так же как термическое печатание с переносом, бесконтактное печатание, термическое графическое печатание или термография, стало популярным и коммерчески эффективным для формирования знаков на подложках. Так же, как и в методе горячего тиснения, здесь для переноса изображения с ленты на подложку используются тепло и давление. Так же, как и в методах прямой термопечати и печатания с помощью диффузии красителя, здесь пиксельные нагреватели селективно нагревают ленту, чтобы перенести краситель на подложку. Однако краситель ленты, используемой для печатания методом термического переноса массы, содержит полимерное связующее, как правило, составленное на основе воска и/или смолы. Поэтому, когда пиксельный нагреватель нагревает ленту, масса воска и смолы переносится с ленты на подложку.

Одной из проблем, связанных с печатанием методом термического переноса массы, является задача создания высококачественных изображений на "неудобных" поверхностях, таких как неплоские или шероховатые поверхности, поверхности с неравномерной теплопроводностью или поверхности, состав которых химически не согласован со связующим красящего вещества.

На фиг.1 приведен пример подложки 20, которая одновременно имеет и шероховатую поверхность для печатания 22, и неравномерную теплопроводность. Световозвращающий слой 20 состоит из множества стеклянных бусинок 24, закрепленных на носителе 26 матрицей 28 из смолы/полимера. В изображенном исполнении световозвращающий слой 29 расположен между носителем 26 и матрицей 28 из смолы/полимера. Как правило, стеклянные бусинки 24 выступают из матрицы 28 из смолы/полимера примерно на 1...5 микрометров, образуя неплоскую шероховатую поверхность для печатания методом термического переноса массы.

Поскольку световозвращающий слой 20 выполнен не из единого однородного материала, теплопроводность разных точек его поверхности для печатания 22 может быть различной. Например, теплопроводность стеклянных бусинок 24 может отличаться от теплопроводности матрицы 28 из смолы/полимера. К тому же, на величину теплопроводности могут влиять неравномерность толщины носителя 26, пустоты в носителе 26 или местные скопления стеклянных бусинок 24 в световозвращающем слое 20. Вследствие этого создание изображения на поверхности для печатания 22 с использованием обычной технологии метода термического переноса массы может приводить к неравномерности толщины термически перенесенного слоя 23 и/или неравномерной адгезии точек (пикселей) красителя с соответствующим ухудшением качества печати.

На фиг.2 показан другой вариант подложки, имеющей поверхность для печатания 30 с переменной теплопроводностью. На фиг.2 изображен закрытый (капсулированный) световозвращающий слой 32. Его микросферы или бусинки 34 закреплены на носителе 36, но между ними размещен дополнительный отражающий слой 38. К носителю 36 на множестве выступающих опор 42 прикреплен защитный слой 40. Между защитным слоем 40 и микросферами 34 образуются зазоры 44. Поэтому в областях над зазорами 44 и в областях над выступающими опорами 42 теплопроводность поверхности для печатания 30 существенно различна. При использовании метода термического переноса массы, толщина и плотность слоя красителя 46 в местах расположения зазоров 44 и в местах расположения выступающих опор 42 обычно оказываются не одинаковыми.

На фиг.3 приведен пример закрытого (или капсулированного) световозвращающего слоя, в котором выступающие опоры образуют на поверхности для печатания гексагональную решетку. На фиг.3 видно, что сквозь напечатанное на световозвращающем слое изображение из-за неоднородности теплопроводности поверхности для печатания просвечивает гексагональная структура выступающих опор.

Патенты США №5818492 (Look) и №5,508,105 (Orensteen и др.) показывают, что печать методом термического переноса массы может быть выполнена на световозвращающих материалах в тех случаях, когда на них нанесен слой (или слои) полимерного покрытия. Хотя добавление полимерного слоя улучшает пригодность для печатания некоторых световозвращающих материалов, сам процесс нанесения такого слоя удорожает конечный продукт и может ухудшить его световозвращающие свойства. Но даже при наличии такого дополнительного слоя в некоторых графических применениях качество печати может оставаться неудовлетворительным. Добавление удобного для печатания слоя может изменить и другие характеристики световозвращающего материала, например его хрупкость.

В JP-A-05-270044 описан способ регистрации методом термического переноса массы, при котором изображение передается на воспринимающую поверхность путем нагревания промежуточного элемента термического переноса с помощью нагревателей для переноса изображения, причем воспринимающая поверхность предварительно подогревается в то время, когда нагреватели для переноса изображения нагревают промежуточный элемент термического переноса.

В JP-A-05-227977 описан способ переноса изображения, использующий замкнутую в кольцо промежуточную ленту, на одну из поверхностей которой нанесен слой прозрачного красителя, устройство для селективного нанесения изображения на окрашивающий слой, устройство, позволяющее привести окрашивающий слой промежуточной ленты в соприкосновение с воспринимающей поверхностью, и устройство для переноса красящего слоя на воспринимающую изображение поверхность путем прикладывания тепла и давления. Этот способ содержит этап предварительного подогрева промежуточной ленты перед приложением тепла и давления.

Наиболее распространенные способы улучшения качества печати при печатании на неудобных поверхностях методом термического переноса массы заключаются в увеличении тепловой энергии печатающей головки и в увеличении усилия, прикладываемого к печатающей головке опорным валиком. Однако увеличение тепловой энергии и давления на печатающую головку может приводить к сокращению срока ее службы, повреждениям ленты, снижению качества печати и росту механических нагрузок в системе. Таким образом, нужны способы и устройства для печатания методом термического переноса массы на подложках, поверхность которых шероховата, имеет неравномерную теплопроводность и/или выполнена из материала, непосредственно не согласованного с красителем ленты для печатания методом термического переноса массы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для предварительного нагрева подложки до заданной температуры, зависящей от характеристик конкретных типов подложки и красителя, которые будут использоваться, с целью улучшения качества печати при минимуме тепловой энергии печатающей головки и давления в устройствах для печатания методом термического переноса масс. Способы и устройства согласно настоящему изобретению расширяют список сочетаний материалов для термического переноса масс и материалов подложек, пригодных для использования печатания методом термического переноса масс. Предлагаемый способ пригоден для подложек, имеющих неплоскую поверхность для печатания, как у некапсулированных световозвращающих покрытий, неравномерную теплопроводность, как у капсулированных и некапсулированных световозвращающих покрытий, или поверхность, химически несогласованную со связующим красителя.

В одной из реализации настоящего изобретения устройство содержит нагреватель, закрепленный на шасси станка для печатания методом термического переноса массы перед (по ходу полотнища подложки) печатающей головкой. Когда полотнище движется, нагреватель излучает тепловую энергию на подложку, нагревая ее и делая ее более восприимчивой к печатаемому изображению. Предпочтительное устройство содержит расположенный поперек печатаемого полотнища неподвижный нагреватель, регулируемый отдельным устройством или тем же самым компьютером, который формирует изображение. Как правило, выходная мощность нагревателя поддерживается на минимальном уровне, необходимом для достижения оптимального качества печати. В устройствах, имеющих несколько печатающих головок, подобные нагреватели могут дополнительно устанавливаться перед каждой (по ходу полотнища подложки) печатающей головкой. Устройство может быть дополнительно оснащено излучающими нагревателями и подвижными тепловыми экранами, позволяющими циклически мгновенно включать и выключать подогрев. В одной из реализации тепловой экран выполнен в виде венецианских жалюзи, которые можно попеременно закрывать и открывать, периодически подставляя полотнище под излучение нагревателя.

В одной из реализации способ, состоящий в термическом переносе содержащего связующее вещество красителя с ленты на первую поверхность полотнища, имеющего неоднородную теплопроводность (теплоемкость), включает предварительный подогрев первой поверхности полотнища перед печатанием методом термического переноса массы. Содержащая краситель поверхность ленты располагается так, чтобы она соприкасалась с первой поверхностью полотнища. Термическая печатающая головка соприкасается со стороной ленты, противоположной стороне с красителем. Полотнище перемещается по отношению к термической печатающей головке. Печатание осуществляется путем селективного приложения тепла термической печатающей головки к отдельным местам на ленте и приложения давления в зоне соприкосновения, чтобы вызвать перенос красителя с ленты на подогретое полотнище.

В другой реализации настоящее изобретение включает в себя расположение множества термических печатающих головок в соприкосновении с обратными красителю сторонами соответствующего множества лент. В одной из реализации первая поверхность полотнища предварительно подогревается перед тем, как она войдет в каждое из своих соприкосновений с лентами. В одной из реализации со множеством печатающих головок на каждой из головок могут использоваться ленты различных цветов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет поперечное сечение изображения, созданного на стеклярусном световозвращающем материале посредством обычного печатания методом термического переноса массы.

Фиг.2 представляет поперечное сечение изображения, созданного на капсулированном стеклярусном световозвращающем материале посредством обычного печатания методом термического переноса массы.

Фиг.3 представляет изображение, созданное на капсулированном стеклярусном световозвращающем материале посредством обычного печатания методом термического переноса массы.

Фиг.4 представляет схематический чертеж станка для печатания методом термического переноса массы в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 представляет поперечное сечение незащищенного стеклярусного покрытия с изображением, созданным посредством печатания методом термического переноса массы способом согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 представляет поперечное сечение капсулированного световозвращающего покрытия с изображением, созданным посредством печатания методом термического переноса массы способом согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 представляет поперечное сечение другого варианта капсулированного световозвращающего покрытия с изображением, созданным посредством печатания методом термического переноса массы способом согласно настоящему изобретению.

Фиг.8 представляет пример изображения, созданного на капсулированном световозвращающем покрытии способом согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Красителем называется связующее вещество из воска или смолы, или из их сочетания, содержащее пигменты и/или чернила, способные создавать изображения или знаки на поверхности полотнища. Печатающим методом термического переноса массы называются такие процессы, которые обеспечивают перенос красителя с ленты на подложку путем одновременного локального приложения тепла и давления. Лентой называется тканый носитель, на одной из поверхностей которого находится краситель. Термином "химическая несогласованность" обычно обозначают недостаточную адгезию красителя, недостаточную проницаемость красителя через поверхность подложки и высыхание красителя в процессе печатания методом термического переноса массы, что увеличивает процент пустот в напечатанном изображении.

Фиг.4 является схематическим изображением станка 50 для печатания методом термического переноса массы согласно настоящему изобретению. Печатающая головка установлена так, что она касается первой стороны 68 движущегося полотнища 54, когда оно проходит через станок 50 для печатания методом термического переноса массы. Лента для термического переноса массы 56а в зоне соприкосновения 58а помещена между печатающей головкой 52а и движущимся полотнищем 54. В изображенной реализации лента для термического переноса массы 56а прижимается к печатающей головке 52а подающим роликом 60а и отводящим роликом 62а. Опорный валок 64а расположен на обратной стороне полотнища 54, чтобы поддерживать давление в зоне соприкосновения 58а.

Полотнище 54 перемещается в направлении 66 механизмом любой известной конструкции, например фрикционным механизмом с приводом от шагового двигателя. Печатающая головка 52а, которая остается неподвижной, находится в контакте с лентой для термического переноса массы 56а и передает краситель с ленты 56а на первую сторону 68 движущегося полотнища 54. Если перенос красителя завершен или не должен выполняться, печатающую головку 52а и ленту для термического переноса массы 56а можно, при желании, отодвинуть от движущегося полотнища 54 по направлению оси 70а.

Нагреватель 72 расположен перед (по ходу полотнища) печатающей головкой 52а. В показанной реализации нагревателем является горячий полый валок 73. Длина участка полотнища 54, огибающего горячий полый валок 73, может изменяться сообразно условиям применения. В некоторых реализациях горячий полый валок 73 для предотвращения прилипания полотнища 54 при повышенных температурах отполирован и/или имеет напыленное плазмой покрытие из тефлона®. Горячий полый валок 73 нагревается обычным электрическим трубчатым нагревателем, который остается неподвижным внутри вращающегося горячего полого валка 73. Горячий полый валок 73 может быть установлен на подшипниках, чтобы он свободно вращался при движении полотнища 54. В показанной реализации номинальная мощность нагревателя равна 2000 Вт или примерно 200 Вт на дюйм (79 Вт/см). В число альтернативных нагревателей входят конвективные нагреватели, ультрафиолетовые нагреватели, микроволновые генераторы, радиочастотные генераторы, нагревательные лампы и т.п.

Изображенный на фиг.4 станок 50 для печатания методом термического переноса массы содержит четыре печатающих головки 52а, 52b, 52с, 52d и связанных с ними структур. В одной из альтернативных реализаций дополнительные нагреватели 74b, 74с и 74d расположены (считая по ходу движения полотнища в направлении 66) перед термическими печатающими головками 52а, 52b, 52с и 52d. В изображенном исполнении добавочными нагревателями 72b, 72с, 72d служат нагревательные лампы. В исполнении, изображенном На фиг.4, на полотнище 54 могут наноситься знаки или изображения более чем одного цвета. При использовании лент для термического переноса массы черного, пурпурного, голубого и желтого цветов может быть обеспечена четырехцветная печать или печать составными цветами, если прозрачные красители, переносимые каждой из печатающих головок 52а, 52b, 52с и 52d, будут перекрывать друг друга.

Термические печатающие головки 52а, 52b, 52с и 52d функционируют, чтобы переносить дискретные порции красителя на первую сторону 68 полотнища 54. Размер площадки передаваемого красителя ("точки") определяется площадью каждого отдельного элемента печатающих головок. Такие точки обычно занимают около 0,006 квадратного миллиметра, что соответствует площади единичного пикселя. Разрешение знаков, нанесенных печатающими головками 52а, 52b, 52с и 52d, обычно составляет от примерно 75 до примерно 250 точек на линейный сантиметр.

Термином "термическая печатающая головка" обозначается устройство или устройства, в которых локально генерируется тепло для переноса красителя. Это локальное тепло может генерироваться резистивными элементами, контактирующими с лентой элементами лазерной системы, электронными элементами, термически управляемыми вентильными элементами, индукционными элементами, термостолбиками термоэлектрической батареи и т.п. В качестве примера печатающей головки, которая может быть использована в изображенном На фиг.4 станке 50 для печатания методом термического переноса массы, является печатающая головка, встраиваемая в аппарат, поставляемый фирмой Zebra Technologies Corp., Vernon Hills, IL под торговой маркой Model Z170. В лентах для печатания методом термического переноса массы 56а, 56b, 56с и 56d могут быть использованы связующие на основе воска, смолы или сочетаний смолы и воска. Для использования в изображенном на фиг.4 станке 50 для печатания методом термического переноса массы пригодны ленты, поставляемые фирмой Zebra Technologies Corp., Vernon Hills, IL под торговой маркой Zebra (модели 5030, 5099 и 5175). Такие ленты для печатания методом термического переноса массы, как правило, имеют полиэфирную подложку толщиной около 6 микрометров и слой красителя толщиной от приблизительно 0,5 микрометров до приблизительно 6,0 микрометров. Дополнительная информация, относящаяся к обычным технологиям печатания методом термического переноса массы, изложена в патентах США №5818492 (Look) и №4847237 (Vanderzanden).

На фиг.5 представлено в увеличенном масштабе поперечное сечение световозвращающего материала 20 по фиг.1, имеющее изображение 100, сформированное на неплоской поверхности 102 путем печатания методом термического переноса масс по способу и с помощью устройства согласно настоящему изобретению. Термин "неплоская поверхность для печатания" соответствует поверхностям с шероховатостью от не менее чем 1 микрометра до приблизительно 5 микрометров. Листовой капсулированный световозвращающий материал может иметь шероховатость от примерно 10 микрометров до примерно 15 микрометров. Световозвращающий материал 20 имеет также неоднородную структуру по вертикальной оси и пустоты в матрице 28 из смолы/полимера, которая прикрепляет бусинки к подложке 26. Как показано на фиг.1, полученный методом термического переноса массы слой, образующий изображение 100, имеет в целом неоднородную адгезию термически перенесенной массы к световозвращающему материалу 20.

Фиг.6 изображает вид сбоку на поперечное сечение капсулированного световозвращающего материала, имеющего поверхность для печатания 110. Сочетание выступающих опор 112 и зазоров 114 создает неравномерность теплопроводности и теплоемкости поверхности для печатания 110, измеренных вдоль оси, перпендикулярной поверхности для печатания 110. Предлагаемые способ и устройства для печатания методом термического переноса массы обеспечивают получение практически равномерного слоя 116, нанесенного методом термического переноса массы, несмотря на неравномерность теплопроводности.

Фиг.7 изображает вид сбоку на поперечное сечение капсулированного световозвращающего материала 120, у которого неплоская поверхность для печатания 122 имеет к тому же неравномерную теплопроводность. Как отмечалось выше, выступающие опоры 124 и зазоры 126 создают неравномерность теплопроводности поверхности для печатания 122. Нерегулярность поверхности, образованной кубическими уголковыми элементами 125, также вносит свой вклад в неравномерность теплопроводности. Кроме того, процесс наложения герметизирующей пленки 125 приводит к образованию на поверхности для печатания 122 вдавленных линий герметизации 130. Невзирая на эти два дополнительных неудобства, предлагаемые способ и устройства для печатания методом термического переноса массы обеспечивают получение на поверхности для печатания 122 практически равномерного слоя 132, нанесенного методом термического переноса массы.

На фиг.8 показан логотип, напечатанный на капсулированном световозвращающем материале с использованием способа и устройств согласно настоящему изобретению. В противовес результатам, показанным на фиг.3, предлагаемые способ и устройства обеспечили получение практически равномерного изображения несмотря на гексагональную структуру герметизирующих линий и соответствующую неравномерность теплопроводности.

Предлагаемые способ и устройства для печатания методом термического переноса массы могут использоваться для печатания буквенно-цифровых знаков, графических изображений, штрих-кодов и т.п. Полотнище может быть капсулированным или не капсулированным световозвращающим материалом, например материалом с кубическими уголковыми элементами, описанным в патентах США №№3684348, 4801193, 4895428 и 4938563; или стеклярусным линзовым материалом, содержащим открытые линзовые элементы, капсулированные линзы или вмонтированные линзы, как описано в патентах США №№2407680, 3190178, 4025159, 5064272 и 5066098.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С помощью станка для печатания методом термического переноса массы, в целом аналогичного показанному На фиг.4, была приготовлена серия согласованных пар отпечатанных образцов с предварительным подогревом полотнища перед печатанием и без подогрева. Все образцы были отпечатаны методом термического переноса массы с помощью ленты сапфирно-голубого цвета марки DC300 для печатания методом термического переноса массы, поставляемой фирмой IIMAK Corp. of Amhurst, NY. У каждого образца определялся процент пустот в окончательном изображении. Полотнище проходило через станок с линейной скоростью около 7,62 сантиметра в секунду (3 дюйма в секунду). В процессе печатания использовались одни и те же изображения и одинаковая тепловая энергия. Для образцов с предварительным подогревом температура предварительного подогрева варьировалась от примерно 76,7С до примерно 93,4С (от 170F до 200F), как показано в таблице.

В качестве образцов А, В, I, J, О и Р использовался световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 3750 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с покрытием из пластифицированного термополимера поливинилхлорид-винилацетат-винилалкоголь. Для образцов С и D был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 4770А фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с покрытием из поперечно-связанного алифатического уретана. Для образцов Е и F был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров High Intensity Grade марки Scotchlite Series 3870 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с акриловым покрытием. Для образцов G и Н был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров Diamond Grade марки Scotchlite Series 3970 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с акриловым покрытием. Для образцов К и L был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 3750 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с незащищенной поверхностью из поливинилбутираля и незащищенными стеклянными бусинками. Для образцов М и N был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 3750 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с покрытием из поперечно-связанного алифатического уретана. Для образцов Q и R был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 3750 фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с покрытием из алифатического полиэстеруретана. Для образцов S и Т был использован световозвращающий материал для автомобильных регистрационных номеров марки Scotchlite Series 4770A фирмы Minnesota Mining and Manufacturing Co., St. Paul, MN с покрытием из экструдированного сополимера этилена и акриловой кислоты.

Использование способов и устройств согласно настоящему изобретению для предварительного подогрева полотнища привело к сокращению количества пустот в окончательном изображении в интервале от 55% до 95,6%. Наиболее впечатляющее видимое изменение качества изображения произошло с образцами Е и F. Образцы С и D оказались, вероятно, самым неудобным материалом для печатания методом термического переноса массы из-за химической несогласованности полотнища и термически переносимого вещества ленты. Предварительный подогрев полотнища привел к сокращению на 78,8% количества пустот в окончательном изображении. Использованный для образцов К и L материал с незащищенными линзами имел самую большую шероховатость. Предварительный подогрев привел к сокращению количества пустот в окончательном изображении приблизительно на 60%.

Хотя некоторые воплощения настоящего изобретения остались не описанными для знакомых с этой областью техники очевидно, что в них могут быть сделаны различные изменения и модификации, не отклоняющиеся от изложенной выше концепции изобретения. Поэтому объем настоящего изобретения не может быть ограничен структурами, описанными в этом тексте, а лишь только структурами, описанными языком формулы изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ печатания методом термического переноса массы красителя с ленты на первую поверхность полотнища, состоящий из этапов предварительного подогрева указанной первой поверхности этого полотнища с целью получения подогретого полотнища, причем эта первая поверхность представляет собой (исключительно или в любом сочетании) неплоскую поверхность, поверхность с неравномерной теплопроводностью и поверхность, химически не согласованную с красителем; размещения стороны ленты, содержащей указанный краситель, напротив первой стороны указанного нагретого полотнища в зоне соприкосновения; размещения термической печатающей головки в соприкосновении с указанной лентой со стороны, противоположной указанному красителю; перемещения указанного полотнища к указанной термической печатающей головке и селективного локального приложения тепла и давления к указанной ленте со стороны указанной термической печатающей головки в указанной зоне соприкосновения с целью переноса указанного красителя с этой ленты на указанное подогретое полотнище.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное полотнище представляет собой незащищенный световозвращающий материал.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этап перемещения указанного полотнища перед неподвижной термической печатающей головкой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этап размещения множества термических печатающих головок в соответствующем множестве зон соприкосновения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этапы размещения множества термических печатающих головок в соответствующем множестве зон соприкосновения и подогрева указанной первой поверхности указанного полотнища перед проходом этого полотнища каждой из множества зон соприкосновения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этапы перемещения указанного полотнища перед множеством неподвижных термических печатающих головок и размещения источников тепла перед (по ходу полотнища) каждой из термических печатающих головок.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит этап размещения поверхностей множества содержащих краситель лент напротив первой стороны указанного нагретого полотнища во множестве соответствующих зон соприкосновения, образованных множеством соответствующих термических печатающих головок.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что две или более лент содержат красители разных цветов.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное полотнище представляет собой капсулированный световозвращающий материал.

Cовременные способы компьютерной печати

Внимание! Все материалы данной публикации носят чисто информационный и ознакомительный характер. Автор не несет ответственности за вред, нанесенный оборудованию, людям или животным, а также за недополученную прибыль или понесенные убытки при использовании материалов данной публикации в практической деятельности.

Данная статья посвящена современным способам компьютерной печати. Естественно статья не претендует на полноту или истину в последней инстанции. Поэтому все желающие могут написать мне, задать вопросы, сообщить о замеченных ошибках, предложить дополнительную информацию или дать информацию о других видах печати. Статья постоянно перерабатывается и дополняется.

В настоящее время львиная доля статьи посвящена ксерографии и лазерной печати. Кроме того описаны термопринтеры, ромашковые принтеры и дубликаторы.

В ближайшее время я планирую поместить описание матричных принтеров и твердопечатных принтеров фирмы Xerox-Tektronix.

Лазерные принтеры и копировальные аппараты

В настоящее время лазерные принтеры постепенно превращаются из дорогих аппаратов, доступных только достаточно крупным и средним фирмам в аппараты для высококачественной и высокоскоростной печати дома и в малом офисе.

В данной статье, я попытаюсь разъяснить что представляет собой современный лазерный принтер, как он работает и как выбрать лазерный принтер или копировальный аппарат.

Электростатическая фотография

В основе работы как копировального аппарата, так и лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros — сухой и graphos — писать). В свою очередь он базируется на электростатической фотографии.

Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1938 г. В ноябре 1940 г. он получил патент на свое изобретение. В 1947 г. американская компания «Халоид Компани» купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарата, который и был произведен в 1950 г. В последствии эта компания несколько раз преобразовывалась и в настоящее время мы знаем ее под названием Xerox.

В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием света. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовления фоторецепторов.

Основные характеристики фотопроводников перечислены ниже.

1. Спектральная чувствительность — характеризует способность фотопроводника реагировать на излучение различных длин волн. Ни один фотопроводник не может одинаково реагировать на различные длины волн. Некоторые типы фоторецепторов слабо реагируют на голубой цвет, который вообще не воспроизводится на копии, некоторые слабо реагируют на желтый цвет, при этом копия, выполненная с оригинала, напечатанного на желтой бумаге приобретает темный фон. В идеале фотопроводник должен одинаково хорошо передавать все цвета, однако обычно этого не происходит.
2. Фотоэлектрическая чувствительность (скорость формирования изображения) — это величина, характеризующая скорость уменьшения заряда на фоторецепторе при освещении его светом заданной интенсивности. Чем меньше остаточная величина заряда на фоторецепторе после его экспонирования, тем выше качество копии. Эта величина может зависеть от материала, срока эксплуатации и состояния проводника.
3. Скорость темновой утечки — величина, характеризующая, как быстро фотопроводник теряет заряд в темноте. Это связано с тем, что полупроводник, из которого изготовлен фоторецептор хотя и приобретает в темноте свойства диэлектрика, но все же не может хранить заряд так долго, как это могут делать диэлектрики.
4. Усталость материала — это явление, возникающее при многократном и частом экспонировании фоторецептора. Усталость материала может возникать и при засветке солнечным светом (пользователь вытащил картридж и оставил его на солнце барабаном вверх). Усталость материала приводит к увеличению скорости темновой утечки заряда, а в некоторых случаях наоборот к сохранению заряда на поверхности после экспонирования.
5. Устойчивость к внешним воздействиям — эта характеристика определяет способность фотопроводника сохранять свои свойства как можно дольше при механическом контакте с бумагой. Бумага, при правильном использовании аппарата, является наиболее важным фактором естественного износа фоторецептора. Поэтому шероховатая бумага, неправильно обрезанная и т.д. сокращает срок службы фоторецептора. Хотя сама бумага практически не контактирует с фоторецептором, однако жесткие волокна бумаги могут попадать под ракельный нож. Кроме того, срок его службы сокращают различные химические вещества, которые могут попасть на него с бумаги или с другого источника, а также механические повреждения.
6. Кристаллизация — процесс преобразования атомов фотопроводника из аморфной структуры в упорядоченную, кристаллическую. При этом фотопроводник теряет свои свойства. Такой процесс нельзя остановить, но можно замедлить при правильном обращении с проводником.
7. Начальный потенциал — это потенциал на поверхности фоторецептора, при котором накапливаемый заряд равен заряду, утекающему в подложку. Обычно фоторецептор заряжают до потенциала ниже начального, чтобы избежать его повреждения.
8. Остаточный потенциал — потенциал, который остается на освещенных участках фоторецептора после экспонирования. При экспонировании фоторецептор быстро теряет заряд до определенной величины, затем скорость утекания заряда значительно снижается. Высокий остаточный потенциал способствует притягиванию частиц тонера на освещенные участки, что приводит к фону на копии.

Эти характеристики фотопроводника тщательно анализируются при выборе его в качестве фоторецептора для копировального аппарата либо принтера.

Технология изготовления фоторецепторов

Фоторецепторы обычно наносятся на алюминиевый полый цилиндр. В качестве фоторецептора служил либо селен и его соединения, либо органические соединения (подложка).

Органический фоторецептор двухслойный. Первый слой — слой, в котором осуществляется перенос заряда, под ним — слой в котором генерируется заряд. За ним идет тонкий слой оксидной пленки, который предотвращает утекание заряда в подложку. Подложка — последний алюминиевый слой.

Селеновый фоторецептор состоит из «ловушечного слоя», представляющего собой естественную оксидную пленку. Этот слой уменьшает скорость темновой утечки заряда. За ним идет фотопроводящий слой, алюминиевая оксидная пленка и подложка.

Существует два вида фоторецепторов: ленточные и цилиндрические. Первые обычно используются в аппаратах с очень высокой скоростью, поскольку позволяют обеспечивать более высокую скорость экспонирования.

Процесс ксерографии

Зарядка

Зарядка фоторецептора — это процесс нанесения равномерного заряда определенной величины на поверхность фоторецептора. Зарядка производится коротроном. Существует несколько их видов, которые мы рассмотрим ниже.

Для зарядки на коротрон подается высокий потенциал с помощью высоковольтного блока. Между коротроном и фоторецептором образуется разность потенциалов в несколько киловольт, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд) и ионы накапливаются на поверхности фоторецептора. Часть электронов с заземленной подложки стекает на землю, при этом в материале подложки, вблизи границы с фотопроводником возникает избыточный заряд, противоположный заряду на поверхности фоторецептора. Экран коротрона заземляют, чтобы разность потенциалов между фоторецептором и коронной проволокой не уменьшалась, поскольку эта разность должна превышать пороговое напряжение короны (напряжение, ниже которого не возникает коронный разряд).

Виды коротронов:

Обычный коротрон представляет собой тонкую проволоку из устойчивого к окислению материала, натянутую на металлическом экране. При загрязнении или окислении проволоки происходит ухудшение качества копии. При загрязнении экрана возможно проскакивание искры между экраном и коротроном, что приводит к необратимому выгоранию фоторецептора.

Скоротрон — зарядное устройство, позволяющее получить более равномерный заряд поверхности фоторецептора. В нем кроме проволоки используется сетка, на которую также подается напряжение.

Дикоротрон — позволяет еще более точно регулировать величину заряда. Он состоит из двух активных элементов: коронода и экрана. На коронод подается переменное напряжение порядка 5-6 кВ, а на экран — постоянное 1-3 кВ. Про этом положительные ионы перемещаются от коронода к экрану, а отрицательные — к фоторецептору.

Коротрон служит источником характерного запаха озона, исходящего от копировального аппарата во время работы. Следует отметить, что при использовании хороших фильтров и их своевременной замене запах не ощущается. В настоящее время фирмы-производители переходят на безозоновую технологию.

Формирование изображения

После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальных аппаратах освещается мощным источником света и проецируется через систему зеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как в сканерах, однако в машине Xerox 1075 (с ленточным фоторецептором) например используется лампа-вспышка, которая освещает весь оригинал сразу. Для увеличения и уменьшения изображения служит объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Скорость барабана и каретки должна быть согласована. Изображение со стекла экспонирования освещается лампой и через систему зеркал проецируется на фоторецептор. Те места на фоторецепторе, на которые падает свет теряют свой потенциал. Таким образом на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков.

По способу формирования изображения аппараты можно разделить на аппараты с подвижным столом, где оригинал вместе со стеклом экспонирования перемещается относительно источника света, неподвижным столом, где существует каретка и система зеркал (либо сканер) и аппараты с лампой-вспышкой, в которой весь оригинал освещается сразу. На широкоформатных копировальных аппаратах используется протяжка оригинала относительно стекла экспонирования и источника света.

Принцип действия каретки здесь описан не будет, поскольку наша статья посвящена теории и практике ксерографической печати.

Экспонирование

На этапе экспонирования на поверхности фоторецептора получается скрытое электростатическое изображение. Рассмотрим этот процесс более подробно.

До начала экспонирования поверхностный заряд фоторецептора удерживается на месте за счет взаимодействия с зарядом противоположного знака, находящегося на границе заземленной подложки и фоторецептора.

До попадания света на фотопроводящий слой количество свободных носителей зарядов в нем мало, а удельное сопротивление — велико. Фактически электроны в фотопроводнике после зарядки смещаются из равновесного положения, но они еще находятся в своих молекулах. Такое смещение положительных и отрицательных зарядов в молекуле называется поляризацией.

Рассмотрим упрощенную модель процесса, который происходит при освещении фоторецептора. Будем считать, что фоторецептор заряжен положительным зарядом.

При попадании света на фотопроводник в нем происходит генерация свободных носителей заряда. Электрон той молекулы, которая расположена ближе к поверхности слоя перемещается по направлению к положительном иону на поверхности. Это перемещение нейтрализует часть положительных ионов на поверхности. В то же время молекула в верхнем слое остается положительно заряженной. Отсутствие электронов в молекуле называют «дыркой». Тип проводимости, при котором основными носителем заряда являются дырки называют дырочной. При дырочной проводимости происходит перемещение электронов из одного атома в соседний. Результатом этого является перемещение положительных зарядов — дырок — в направлении, противоположном движению электронов.

После попадания света на фоторецептор электростатическое поле на поверхности фотопроводника изменяется. Оно действует уже не между зарядом на поверхности фоторецептора и подложкой, а между «верхней» молекулой и подложкой.

Электроны, находящиеся снизу от «верхней» молекулы, немедленно реагируют на положительный заряд и начинают перемещаться к «верхней» молекуле, чтобы нейтрализовать часть возникшего заряда. Миграция электронов приводит к тому, что положительный заряд от «верхней» молекулы переходит к молекуле из следующего, «второго» слоя молекул фотопроводника.

При этом электростатическое поле возникает между молекулой «второго» слоя и подложкой. Дырка соответственно перемещается от «верхней» молекулы к молекуле из «второго» слоя. Процесс повторяется до тех пор, пока дырка не перейдет к молекуле фотопроводника, ближайшего к подложке. В этом случае электроны перемещаются от подложки к фотопроводнику, чтобы нейтрализовать положительный заряд.

Проявление

Проявление — это процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером.

Тонер представляет собой мелкодисперсный порошок, частицы которого состоят из полимера или резины и красящего вещества (для черного тонера обычно используется сажа).

Возможны два варианта проявления — однокомпонентное и двухкомпонентное. Рассмотрим вначале двухкомпонентный способ.

Двухкомпонентный способ используется только в случае отрицательной зарядки фоторецептора.

Тонер из бункера через специальное дозирующее устройство подается в бункер с носителем. Носитель (девелопер) представляет собой частицы магнитного материала, покрытого полимером.

Прилипание тонера к носителю происходит за счет трибоэлектризации (электризации трением). В процессе трения частицы тонера и носителя приобретают различные заряды и тонер равномерно покрывает носитель.

Носитель в свою очередь прилипает к магнитному валу, который представляет собой полый вал с постоянными магнитами внутри. Вал, покрытый носителем с тонером входит в непосредственный контакт с фоторецептором, в результате чего частицы тонера, имеющие заряд, противоположный заряду фоторецептора притягиваются к его заряженным участкам.

Чистый носитель с остатками тонера вновь попадает в бункер. Носитель вновь смешивается с тонером и попадает на магнитный вал. Сам носитель не расходуется в процессе проявки. Однако в результате трения носитель теряет полимерный слой, что приводит к его неспособности притягивать тонер. Кроме того, такой носитель может вызывать механическое повреждение фоторецептора.

Для того, чтобы тонер не переносился на слабозаряженные участки фоторецептора на магнитный вал подается напряжение смещения порядка 100-500 В, знак которого совпадает со знаком заряда на фоторецепторе. За счет этого сила притяжения тонера к валу увеличивается и тонер не переносится на слабозаряженные участки. Регулируя величину напряжения смещения можно регулировать насыщенность копии, например для создания хорошей копии с плохого оригинала. Современные аппараты обычно сами достаточно хорошо регулируют качество копии, практически не требуя вмешательства оператора.

Однокомпонентное проявление обычно используется в аппаратах малого класса и лазерных принтерах. В этом случае требуется тонер другого состава. Естественно такой тонер стоит дороже. Однокомпонентное проявление не предусматривает наличия носителя. В этом случае тонер изготавливается из смести частиц магнитного материала, полимера и красителя.

Из бункера тонер попадает на магнитный вал. Над валом, на выходе из бункера располагается заряжающее лезвие (ракель), которое выполняет две функции:

1. Регулирует количество тонера на валу
2. Заряжает частицы тонера

Трение частиц тонера о лезвие приводит к зарядке тонера знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора.

Перенос тонера с вала на фоторецептор осуществляется с помощью напряжения смещения, прикладываемого к магнитному валу. В данном случае напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда фоторецептора. Во время периода, со знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора тонер переносится на фоторецептор, во время периода, со знаком, соответствующим знаку заряда фоторецептора тонер с фоновых участков возвращается на магнитный вал.

Регулировка качества копий происходит за счет изменения постоянной составляющей.

Следует заметить, что в двухкомпонентной системе проявления гораздо сложнее достичь равномерной заливки черным цветом. Это связано с тем, что носитель не успевает принять достаточно тонера. Эта проблема решается использованием двух или трех валов, вращающихся в разные стороны. Однако такая конструкция увеличивает стоимость аппарата.

На рисунках ниже приведены фотографии тонера, значительно увеличенные.

Перенос

Процесс переноса — процесс, при котором тонер переносится на бумагу.

Бумага проходит между коротроном переноса и фоторецептором, на котором находится тонерный рисунок. Коротрон переноса сообщает бумаге заряд, соответствующий заряду фоторецептора. В подложке фоторецептора существует заряд, по знаку противоположный заряду бумаги. За счет этого бумага притягивается к фоторецептору.

Для того, чтобы тонер переносился на бумагу, сила притяжения между ней и тонером должна быть больше чем сила притяжения между тонером и фоторецептором. Не весь тонер переносится на бумагу. Поэтому его остатки удаляются в процессе очистки фоторецептора.

Для улучшения качества изображения и уменьшения расхода тонера в некоторых аппаратах осуществляется предварительный перенос, в процессе которого ослабляется заряд фоторецептора. Для этого либо фоторецептор предварительно освещается, либо на коротрон переноса подается переменное напряжение.

Отделение

Отделение бумаги от фоторецептора осуществляется как механическим так и электрическим способом.

В первом случае используются либо пальцы отделения, находящиеся в непосредственной близости к фоторецептору, либо отделяющие ремешки, устанавливаемые с одного края фоторецептора. Кромка бумаги скользит по ремешку и затем легко отделяется от фоторецептора.

Во втором случае используется коротрон отделения, обычно использующийся совместно с механическими средствами. Для отделения бумаги от фоторецептора на коротрон отделения подается переменное напряжение. Он генерирует положительные и отрицательный ионы. Часть из них ослабляют силу притяжения бумаги к фоторецептору, а часть — обеспечивают прилипание тонера к бумаге.

Закрепление

После переноса копия уже практически готова. Но изображение, полученное на бумаге может быть стерто практическим любым механическим воздействием (например легким трением). Естественно такая копия не пригодна для практического использования. Для увеличения сцепления тонера с бумагой используется механизм закрепления.

Существует несколько способов закрепления. Наиболее распространенный — это термомеханический способ, при котором копия подвергается нагреву и механическому прижиму.

Механизм закрепления носит название фьюзер (печка). Механизм состоит из нагреваемого тефлонового вала, с кварцевой лампой внутри, и резинового прижимного вала. Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный керамический термоэлемент, который отделяется от бумаги термопленкой. Такие копиры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и ходит термопленка значительно меньшее количество копий и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги.

В части аппаратов предусмотрена смазка нагреваемого вала силиконовой смазкой. Это позволяет избежать прилипания тонера к валику. Кроме того может использоваться специальное полотенце, для удаления остатков тонера или другой грязи, прилипшей к валу.

Для отделения бумаги от вала применяются пальцы отделения.

Механизм с кварцевой лампой более дорогой, но и более надежный обычно используется в высокопроизводительных машинах. Это например лазерные принтеры Xerox N24/32/40, HP 4plus, Xerox 5405 и т. д. Механизм с термопленкой используется в принтерах и копирах малого класса. Это копировальные аппараты Canon FC/PC серии, принтеры HP 5L, 6L, 5P, 6P, 1100

Очистка

Очистка — это процесс удаления остатков тонера с фоторецептора после переноса на бумагу.

Непосредственно перед очисткой может использоваться предочистка с помощью засветки фоторецептора или коротрона предочистки, который генерирует положительные и отрицательные ионы.

Оставшиеся частицы тонера удаляются с помощью ракельного ножа, находящегося в непосредственном контакте с фоторецептором. Ракель изготавливается и точно позиционируется относительно фоторецептора, для того, чтобы не повредить его. Отработанный тонер попадает в бункер отработки. Повторное его использование не рекомендуется, поскольку тонер слипается и загрязняется.

Возможное также удаление тонера мягкой щеткой, внутри которой устанавливается система вакуумной откачки.

Последний этап очистки — это удаление остаточного заряда, которое осуществляется с помощью либо источника света, либо коротрона, знак напряжения которого противоположен знаку заряда фоторецептора.

Общая схема процесса копирования приведена на следующем рисунке:

Практическая сторона ксерографии

После того, как мы разобрались с физическими основами работы копировального аппарата перейдем к вопросам конкретной реализации ксерографической технологии в тех или иных аппаратах.

В больших машинах тонер, фоторецептор, девелопер, ракельный нож, коротрон меняются раздельно, после прохождения определенного количества копий. В малых принтерах и копирах все эти части объединяются в один картридж (т.н. супер-картридж). В части аппаратов такой картридж разделяют на два: копи-картридж (фоторецептор с системой очистки и зарядки) и тонер-картридж (тонер с магнитным валом). По правилам эксплуатации все такие картриджи имеют определенный срок службы и должны заменяться после его окончания. В частности картридж с тонером меняется по окончании в нем тонера.

В некоторых аппаратах замена определенных расходных материалов, таких как копи-картридж должна выполняться сервисным инженером, потому, что машина отсчитывает количество копий после установки нового картриджа и останавливается после того, как пройдено определенное количество копий. Сервисный инженер при замене таких расходных материалов должен сбросить счетчик. Однако практика показывает, что практически все такие расходники (я не имею в виду тонер) без особых проблем ходят 1,5-2 срока их реальной службы, особенно это относится к машинам Xerox. Например фьюзер принтера Xerox N40 рекомендуется менять после 300 тыс. копий. Однако реально он может пройти и 600 тыс. копий, если его периодически обслуживать.

Поэтому зачастую сервисный инженер просто сбрасывает счетчик копий для данных расходников без их замены. Пользователю это обходится дешевле. Информацию о кодах сброса счетчика фирмы-производители держат в секрете. Современные машины заранее предупреждают о необходимости скорой замены такой детали.

Принцип действия лазерного принтера несколько отличается от принципов работы копировального аппарата. Источником света здесь служит лазер, который уменьшает потенциал в определенных участках фоторецептора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются заряженными. Тонер заряжается противоположным зарядом. При контакте тонер притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, пробитые лазером.

Лазерная засветка осуществляется следующим способом: Лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма и именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот зеркала по вертикали, которое позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек. В частности первые принтеры Lexmark с разрешением 1200 dpi использовали именно этот принцип.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет порядка 7-15 тыс. об./мин. Для того, чтобы увеличить скорость печати не увеличивая скорость зеркала его выполняют в виде многогранной призмы.

Лучи черного и красного цвета соответствуют различным положениям зеркала. В момент А зеркало повернуто под одним углом (красное положение зеркала). В следующий момент времени, соответствующий частоте лазера зеркало поворачивается и занимает черное положение. Отраженный луч попадает уже в другую точку фоторецептора. Естественно в реальности существуют еще дополнительные зеркала, призмы и световоды отвечающие за фокусировку и изменение направления луча.

В светодиодных принтерах (OKI, Panasonic) вместо лазера работает светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Ведь недаром фирмы OKI дает на светодиодные панели в своих принтерах пожизненную гарантию. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. По этой же причине светодиоды часто используют в ксерографических цифровых плоттерах. Однако на практике большинство производителей предпочитает лазерную технологию. Кроме того, лазерные принтеры работают быстрее, в то время, как светодиодные — более дешевы.

На рис. ниже приведены общие схемы светодиодной (слева) и лазерной (справа) технологии.

Лазерные принтеры кроме механической части включают в себя достаточно серьезную электронику. В частности на принтерах устанавливается память большого объема, для того, чтобы не загружать компьютер и хранить задания в памяти. На части принтеров устанавливаются винчестеры. Электронная начинка принтера также содержит различные языки описания данных (Adobe PostScript, PCL и т. д.). Эти языки опять же предназначены для того, чтобы забрать часть работы у компьютера и передать принтеру.

Скажем несколько слов о сетевых принтерах. Между сетевым принтером и обычным принтером в сети, используемым несколькими пользователями огромная разница. В частности сетевые принтеры обычно быстрее, рассчитаны на большую нагрузку, они содержат больше лотков для бумаги, зачастую имеют дуплексное устройство (для печати с двух сторон листа), собственный винчестер для хранения определенных документов, которые приходится часто печатать. Современные принтеры имеют собственный HTML-site, что позволяет работать с ними через Internet и Intranet. Например, я сидя дома могу связать по модему с офисом и отослать свой файл на печать. Кроме того есть различные средства безопасности и вообще множество всяческих программных наворотов. Но основное отличие сетевого принтера от обычного, это то, что сетевой принтер имеет встроенную сетевую карту. Его не нужно подключать к компьютеру. Он работает автономно. Это дает целый ряд преимуществ:

1. Не нужно держать постоянно включенным какой-то конкретный компьютер.
2. Скорость передачи по сети в несколько раз превосходит скорость передачи по LPT.

Поэтому, если у вас на фирме несколько рабочих мест (больше 5) или большой объем печати (более 10000 коп./мес), вам стоит подумать о сетевом принтере. Сейчас такие принтеры делают все производители лазерных принтеров. Следует сказать, что самым быстрым принтером в этом классе является Xerox N40 со скоростью печати 40 стр./мин.

Существуют также аппараты класса принтер-копир или цифровой копир. Они могут выполнять функции как лазерного принтера, так и копира. Цифровой копир вначале сканирует изображение в память, а затем печатает лазерным способом. Таковыми являются практически все цветные копиры, однако стоимость компьютерного интерфейса для цветного копира сравнима со стоимостью аппарата. Кроме того цифровые копиры обеспечивают более высокое качество передачи оттенков даже при черно-белой печати. Современная тенденция — это постепенное вытеснение аналоговых (в которых источником света служит лампа) копиров цифровыми. Преимуществами цифровой печати являются:

1. Более высокое качество печати.
2. Низкий расход тонера.
3. Возможность использования цифрового аппарата в качестве копира и принтера одновременно, в некоторых моделях можно также пользоваться им как сканнером.
4. Более точная передача оттенков и полутонов.

Цветная печать обеспечивается использованием разноцветного тонера (CMYK модель). При этом на копию последовательно напыляется тонер различных цветов. В результате смешения порошков получается цветная копия. Тонер каждого цвета хранится в отдельном бункере с собственным магнитным валом и носителем.

В некоторых аппаратах бумага позиционируется на вале переноса, а затем входит в контакт с фоторецептором. Процесс повторяется 4 раза. В некоторых аппаратах тонер вначале переносится на вал переноса, а затем на бумагу.

Высокая стоимость цветных аппаратов обуславливается тем, что некоторые детали представлены не в одном а в четырех экземплярах. Кроме того используются более серьезные барабаны для улучшенной передачи оттенков, а также более точный чем в обычных аппаратах механизм подачи бумаги, поскольку бумага проходит по барабану четыре раза. Кроме того используется фоторецептор другого состава, а вал переноса вообще выполняется, так, чтобы длина его окружности равнялась длине бумаги максимального формата.

Также в такие аппараты обычно включают различные навороты. В частности знакомый мне аппарат Xerox Majestik включает в себя touch-screen, т.е. сенсорный экран небольшого размера. Такой экран заменяет множество кнопок для регулировки, хотя некоторые кнопки все равно остаются. В частности данный аппарат позволяет выполнять замену цветов, создание нескольких копий с одного оригинала на одном листе, масштабирование, увеличивать/уменьшать яркость, насыщенность контрастность рисунка, усиливать или ослаблять отдельные цвета, увеличивать оригинал, разбивая его на несколько отдельных листов, которые затем склеиваются в плакат и т. д.

Дополнительное оборудование для копировальных аппаратов и принтеров

Автоподатчик документов . Представляет собой устройство, устанавливаемое на крышке сканера копировального аппарата, которое предназначено для подачи документов на стол сканирования без открытия крышки сканера, что значительно ускоряет работу. Автоподатчики зачастую могут работать как с односторонними, так и с двусторонними документами. Такие устройства можно купить и к некоторым сканерам.

Дуплекс . Устройство для двусторонней печати. Конечно каждый может отпечатать вначале нечетные страницы, затем взять стопку, перевернуть ее, заложить в лоток и отпечатать четные страницы. Но представьте себе сетевой принтер, установленный в другом конце офиса, мало того на нем печатает куча народу. Для этих целей и служит дуплекс. Дуплекс позволяет печатать одновременно с двух сторон. Это не означает, что вы покупаете себе чуть ли не второй принтер. Дуплекс просто протягивает бумагу другой стороной без вашего участия.

Финишер . Финишные устройства бывают самыми различными. Это могут быть сортировщики, степлеры, резаки и т.д. Всех объединяет то, что они служат для послепечатной обработки документа, будь то сортировка, сшивание или складывание.

Дополнительные лотки . Они служат для того, чтобы вам как можно реже пришлось подходить к вашему принтеру для зарядки его бумагой.

Достоинства ксерографической печати:

• высокая скорость печати (от 4 до 40 и выше страниц в минуту)
• скорость печати не зависит от разрешения
• высокое качество печати (400 dpi лазерного цветного принтера сравнима с 1400 dpi струйного)
• низкая себестоимость копии (на втором месте после матричных принтеров)
• бесшумность

Недостатки:

• высокая цена аппарата
• высокое потребление электроэнергии
• очень высокая цена цветных аппаратов

И, наконец, несколько слов о том, что можно и что нельзя делать с лазерными принтерами и копирами:

Можно:

• периодически чистить принтер от просыпавшегося тонера, и пыли. Для этого лучше всего пользоваться пылесосом или кисточкой
• следить за тем, чтобы тонер не просыпался в принтер в больших количествах. Если видно, что тонер просыпался, то нужно проверить тонер-картридж.
• протирать резиновые и пластиковые валики подачи бумаги спиртом не рекомендуется, т.к. спирт сушит. Очень хорошо для этой цели подходит вайтспирит (обезжиренный керосин) , он не только очистит валик от грязи, но и вернёт резине мягкость и эластичность.
• чистить шестеренки. Для этого лучше всего подходит зубная щетка
• протирать тефлоновый вал печки ацетоном, но очень аккуратно! Чтобы ацетон не попал на резиновый вал!!! Лучше использовать силиконовое масло (что то типа RICOH оно в меру жидкое, масло от CANON на мой взгляд густовато. Оттирается любая грязь, как с тефлонового вала, так и с резинового. Печка становится как новая. В некоторых копировальных машинах можно почистить скальпелем маслонаносящий валик и пропитать его (несильно) тем же маслом.

Нельзя:

• касаться пальцами фоторецептора, протирать его абразивными материалами или мыть жидкостями. В крайнем случае на лазерных принтерах он протирается мягкой сухой чистой тряпкой без нажима (а вообще по этому вопросу лучше проконсультироваться у специалиста).
• протирать вал переноса и мыть его любой жидкостью (обычно он установлен под картриджем, выполняется из пористой резины) в крайнем случае его можно аккуратно протереть чистой сухой тряпочкой. Вал переноса стоит очень дорого.
• подавать бумагу со скрепками, булавками и прочими железяками.
• доставать застрявшую бумагу из печки с помощью ножа или другого режуще-колющего инструмента. Если вы не можете достать бумагу сами, вызовите специалиста. Вы заплатите за вызов (скажем у нас в Харькове 5 баксов), но если вы испортите резиновый вал или термопленку, то можно не уложиться и в 100 баксов (фирменный прижимной вал для печки на HP LJ 6P стоит 80 баксов, а термопленка — 20 баксов (это не родная), родная же вообще не продается, вместо нее продаются термоэлемент в сборе за 115 баксов).
• подавать на печать грязную, мятую бумагу, бумагу плохого качества слишком тонкую или слишком толстую. Картон пройдет в принтере, но это скажется на прижимных валиках печки. Не экономьте на бумаге.

Теперь о том, как выбрать принтер или копир. При выборе такого аппарата кроме основных критериев, таких как цена, разрешение или скорость печати можно также выяснить следующие моменты:

1. Подсчитайте себестоимость одной копии (с оригинальным и с не оригинальными расходными материалами).
2. Определитесь, сколько стоят различные сервисные услуги, насколько они необходимы, какова их стоимость.
3. Определитесь с количеством копий, которые вы будете печатать в месяц. Не стоит покупать дешевый аппарат, рассчитанный на 500 коп./мес. и печатать на нем 2000 в мес., а потом заявлять: «аппараты Canon ненадежные ». Кроме того, учтите, что себестоимость копии дешевле на больших аппаратах.
4. Определитесь сколько человек одновременно и как часто будут использовать принтер. Возможно имеет смысл купить сетевой принтер.
5. Если вы планируете покупать принтер и копир, возможно вам стоит купить цифровой копир с возможностью принтера.
6. Определите, насколько легко достать запчасти и расходные материалы на данный аппарат, как часто их нужно менять.
7. Соберите различные мнения о том или ином аппарате, проконсультируйтесь не у продавцов, а у сервисных специалистов.

В заключение хотелось бы сказать несколько слов о современных тенденциях в области ксерографической печати.

Основная тенденция в области копировальных аппаратов — это их постепенный отказ от аналоговых аппаратов и переход на цифровые машины. В частности фирма Xerox даже изменила свой логотип таким образом, что он отражает переход фирмы на цифровую технологию копирования.

Кроме того копировальные аппараты начинают превращаться в принтер-копиры. Причем в настоящее время на рынке можно найти как малые аппараты так и высокопроизводительные цифровые машины.

Вообще можно говорить о том, что современный копировальный аппарат превращается в конструктор. Рассмотрим машину Xerox DC214. Вначале вы покупаете просто копир. Затем вы можете докупить компьютерный интерфейс и превратить его в сетевой принтер-копир, затем в сканнер, затем в добавляется плата факс-модема, финишер, дополнительные лотки, дуплекс и автоподатчик документов.

В настоящее время все больше сервисных функций выполняется пользователем. Например в больших принтерах и копирах (в частности в принтерах Xerox N24/32/40) пользователем заменяются фьюзер, вал переноса и ролики подачи (не считая картриджей).

Фирмы постепенно уходят от раздельных частей блока проявки и переходят к единому картриджу. Т.е. в один картридж объединяются бункер с тонером, коротрон заряда, ракельный нож и фотобарабан.

Электронная начинка лазерных принтеров становится все мощнее. Она включает в себя мощные процессоры, большие винчестеры, дисководы и т.д. Принтер старается отобрать все больше работы у компьютера.

Новой модой стало встраивать в принтеры Web-сайты. Вы можете обращаться к ним через IP-адрес принтера с помощью обычного броузера. На Web-сайте принтера можно найти полную информацию о текущем состоянии принтера и произвести его настройку.

В странах СНГ можно выделить две основные фирмы на рынке устройств, использующих ксерографический принцип печати.

Несомненным лидером в области копировальных аппаратов является Xerox. За последнее время фирма несколько сдала свои позиции в области малых аппаратов, что сейчас пытается восполнить, проводя активную политику в области копиров и принтеров для рынка SOHO. На рынке высокоскоростных копировальных устройств, а также цветных и черно-белых высокоскоростных лазерных принтеров фирмы была и остается несомненным лидером. Одной из важнейших причиной успеха Xerox на нашем рынке является хорошо развитая сеть сервисных центров, а также ее раннее появление на нашем рынке.

На рынке SOHO лазерных принтеров неизменно сильные позиции остались у фирмы Hewlett Packard, несколько правда потесненной со своих мест конкурентами, в особенности Xerox.

Остальные производители более или менее известны на нашем рынке.

Выделим фирму Minolta, завоевывающую рынок низкой ценой своих аппаратов.

Можно сказать, что на рынке персональных копиров наиболее известна фирма Canon со своей линейкой FC. Хотя фирма в настоящее время и пытается пробиться на рынок средних и высоких скоростей, а также лазерных принтеров.

Активно работает на нашем рынке и Ricoh. Эта фирма производит достаточно неплохие среднескоростные аналоговые и цифровые копиры.

Не последнее место занимает и Toshiba, которая также достаточно успешно выступает на рынке копиров средних скоростей. В частности аналоговые копировальные аппараты этой фирмы отлично передают фотоизображение

Отдельно выделим Oki, выпускающую светодиодные принтеры, которые благодаря своей низкой цене пользуются популярностью.

Термопринтеры и термосублимационные принтеры

Термопринтеры как таковые практически не используются. Обычно они устанавливаются в факсах, однако когда-то они существовали как отдельные принтеры и поэтому мы рассмотрим этот класс в данной статье.

Принцип действия термопринтера очень прост. Печатающий элемент представляет собой панель с нагреваемыми элементами. В зависимости от подаваемого изображения нагреваются те или иные элементы, которые заставляют темнеть специальную термобумагу в месте нагрева. Достоинством данного типа принтера несомненно служит то, что ему не нужны расходные материалы кроме специальной бумаги. Недостаток — все в той же специальной бумаге и медленной скорости печати.

В настоящее время получили развитие принтеры использующие термоперенос твердого красителя или сублимационный перенос. Общий принцип действия таков:

В головке используется керамическая подложка с протравленными в ней резисторами. Разводка с управляющих чипов к резисторам клеится к подложке. Данные подаются на микросхемы, которые включают либо выключают напряжение на резисторы. Подложка покрывается оксидом кремния (твердое покрытие), а иногда используется напыление идентичное алмазному.

Материал для переноса на бумагу состоит из тонкого прозрачного пластика, покрытого тонким слоем воска, полимера или гибридом воска и полимера. Этот слой входит в непосредственный контакт с бумагой. В это время на резистор подается напряжение, он нагревается, в результате чего воск или полимер переносится на бумагу. Воск требует меньшей степени нагрева, полимер большей. То же самое относится и к стойкости отпечатков. Воск смазывается, быстро выцветает, в то же время как смесь воска с полимером или полимер возглавляют список надежности. Одним из достоинств термопереноса является то, что материал крайне водоустойчив.

После того, как воск перенесен на бумагу, пластиковая подложка отделяется от бумаги, оставляя воск на ней. Этот процесс вызывает сильную зарядку бумаги статическим электричеством, и иногда используется специальное оборудование для снятия статики. Другой проблемой является то, что головка сильно перегревается, поэтому зачастую используют специальные алюминиевые радиаторы.

При цветной печати приходится делать несколько проходов с различными лентами воска (используется модель CMYK). Полутоновое растрирование наиболее часто используется в этих принтерах. Некоторые принтеры позволяют делать точки разных размеров. В общем виде технология изменения размера точки выглядит следующим образом. Используется головка с хорошим охлаждением и очень четкой регулировкой сопротивления резисторах. Это позволяет регулировать время и степень нагрева каждой точки, что позволяет воску растекаться по бумаге. Эта технология дает более плотную заливку на больших площадях.

К термопринтерам можно также отнести и сублимационные принтеры, поскольку они используют нагрев для переноса изображения на бумагу.

В настоящее время существует несколько видов сублимации. Рассмотрим их по очереди:

Все способы предусматривают нанесение различных видов красителя на ленту, с которой затем краситель переносится на материал.

Сублимация красителя (Dye Sublimation)

При таком методе для генерации с краситель переносится с ленты с помощью нагрева термоголовкой различной температурой. В зависимости от температуры происходит перенос большего или меньшего количества носителя, в результате чего образуются различные оттенки цвета. Такой способ сублимации является наиболее медленным. Рисунки, напечатанные таким способом могут быть подвергнуты вторичному переносу с помощью нагрева. Для печати используется специальная бумага с покрытием, в котором собственно и оседают сублимирующиеся красители.

Термовосковой перенос (Wax Thermal Transfer)

При термовосковом переносе используется не такая высокая как в предыдущем процессе температура, чтобы расплавить воск, нанесенный на ленту. Воск стекает и застывает на бумаге. Такой способ позволяет печатать быстрее, однако технология, дает наилучшие результаты на больших площадях, заливаемых одним цветом. При печати полноцветных рисунков становится явно виден растр, как на струйных принтерах с низким разрешением.

Термовосковая гибридная сублимация (ТГС) (Wax Thermal Hybrid Sublimation)

ТГС — это гибрид между восковым переносом и сублимацией красителя. Этот способ также называется настоящей или отложенной сублимацией.

Термоголовка используется для переноса сублимационного красителя, находящегося в восковом носителе. Низкая температура термовоскового процесса переносит частицы сублимационного красителя на бумагу, но не позволяет ему сублимироваться. Такая технология ориентирована в первую очередь на повторный перенос, т.е. отпечаток переносится на другую поверхность. Для переноса используется термопресс, который расплавляет воск и одновременно позволяет красителю сублимироваться на поверхность. Технология, разработанная фирмой Sawgrass Systems позволяет получить наилучший результат при повторном переносе. Поскольку сублимация красителя на материал с бумаги происходит только при повторном переносе.

Термический перенос сухой смолы (ТПСС) (Thermal Dry Resin Sublimation)

ТПСС аналогичен сублимации красителя. Но вместо того, чтобы переносить одну точку с ленты на бумагу, ТПСС принтеры превращаются специальную обезвоженную смолу в пар. Специально изготовленная бумага абсорбирует газообразный краситель. В результате получаются отличные оттенки практически без растра. Такие принтеры идеально подходят для печати фотографий. Этот способ печати в основном относится к принтерам ALPS , которые однако используют и сублимацию красителя. Принтеры позволяют печатать на различных материалах, используя различные красители, включая металлические.

Твердочернильные принтеры (Solid Ink Printers)

Твердочернильная технология присутствует в арсенале фирмы Tektronix, являющейся частью фирмы Xerox. Что представляет собой твердочернильный принтер. (Серия Tektronix 840-850). Красители представляют собой твердые кубики цветов CMYK. Добавлять их можно даже во время печати. Каждый кубик находится в собственном отделении. Чернила расплавляются и подаются в печатающую головку. Она создает изображение на аллюминиевом барабане, с которого оно полностью переносится на бумагу. Для того, чтобы чернила не застывали на барабане, их подогревают. Ширина печатающей головки равна ширине листа. Лист движется относительно головки, которая переносит на него краситель. Наиболее интересной в данном принтере является сама печатающая головка. Печатающая головка представляет собой блок сопел (по 112 на каждый цвет), снабженных пьезоэлементами. При срабатывании пьезоэлемента, капля расплавленных чернил попадает на барабан. Скорость печати в цвете доходит до 14 стр/мин, что очень неплохо для цветного принтера, поскольку цветные лазерные принтеры начального уровня не обеспечивают такое качество печати. Принтер не рекомендуется выключать из сети, поскольку при этом забиваются сопла печатающей головки. Прочистка ее требует расхода чернил, что выливается примерно в 20 долл. США. Правда у принтера есть спящий режим.

К сожалению все сублимационные технологии требуют присутствия прецизионной головки. Поэтому такие принтеры стоят достаточно дорого и не слишком распространены. Кроме того, их тяжело использовать в офисе по той причине, что они дороги и скорость печати у них низка. Они рассчитаны в основном для дома и для полноцветной печати, а также там, где требуется дальнейший перенос красителя.

Среди всего многообразия принтеров, использующих сублимационные технологии, мне с трудом удалось отыскать более или менее подробное описание сублимационного процесса. Основную информацию я почерпнул на сайтах фирм ALPS и Sawgrass Systems (www.sublimation.com), так что все желающие могут сходить туда и посмотреть.

Достоинства технологии:

• невысокая стоимость отпечатка (вплоть до бесплатного черного красителя);
• высокая устойчивость отпечатка к внешним воздействиям;
• яркие сочные цвета;
• большой выбор материалов для печати;

Недостатки:

• высокая стоимость аппарата;
• высокая требовательность к материалам;
• слабая распространенность таких аппаратов, что делает более сложным сервисное обслуживание и ремонт;

И немного о производителях.

Мы не будем останавливаться на производителях факсов, скажем лишь, что наиболее известны у нас Panasonic, Brother и Samsung.

Среди производителей термопринтеров достаточно тяжело выделить явного лидера в связи с не очень большим объемом таких устройств в странах СНГ. У нас известны в основном марки, хорошо зарекомендовавшие себя в других отраслях: Mitsubishi, Toshiba, Sony и др., выпускающие в основном сублимационные фотопринтеры.

Среди тех, кто использует технологию переноса воска я бы выделил ALPS, принтеры которой обладают большим выбором красителей для печати, среди которых есть и металлик.

Дубликаторы

В нашей статье мы рассмотрим дубликаторы, поскольку некоторые их них могут подключаться к компьютеру.

Дубликатор (ризограф) предназначен для печати больших тиражей с одного экземпляра (от 50 экз.).

Принцип работы следующий: после сканирования копии на специальной мастер-пленке термопечатающим устройством прожигается изображение. Затем мастер-пленка наматывается на барабан, выполненный из сетчатого материала. Через барабан подаются чернила, которые вытекают через прожженные отверстия в мастер-пленке и переносятся на копию. С одной мастер-пленки можно получить до 10000 экземпляров.

Низкая себестоимость печати при большом тираже обуславливается низкой стоимостью чернил, которые в принципе представляют собой типографскую краску.

Для цветной печати используются сменные барабаны. При этом каждая копия прогоняется столько раз, сколько цветов нужно напечатать. Однако полноцветной печати на данном аппарате получить нельзя. Реально получить 3-4 цветную печать да и то на хорошей бумаге, поскольку при использовании большего количества цветов качество копии значительно ухудшается.

Качество передачи оттенков примерно соответствует обычному копиру.

Причиной того, что данный аппарат может служить только для печати большими тиражами является высокая стоимость мастер-пленки, которая может использоваться только один раз. Достоинства:

• низкая себестоимость печати
• может печатать практически на любой бумаге (от 35 до 210 г/м²)
• высокая скорость (от 120 коп./мин)
• нетребовательность к бумаге

Недостатки:

• высокая цена аппарата
• печать только большими тиражами
• возможность цветной печати только при смене барабана.
• нет возможности полноцветной печати

Наиболее распространенными фирмами на рынке данных устройств являются Duplo и Riso.

Ромашковые принтеры

Ромашковые принтеры сродни печатным машинкам. В настоящее время как таковых ромашковых принтеров практически не существует и принцип печати ромашкой используется в электронных и механических печатных машинках.

В свое время такие принтеры были широко распространены, однако с появлением более скоростных матричных ударных аппаратов а также лазерных принтеров ромашковые практически исчезли и в настоящее время такой способ печати используется только в печатных машинках.

Ромашковые печатающие устройства единственные среди всех описанных принципов, которые не формируют изображение матрицей из точек.

Механизм печати достаточно прост и выполнен следующим образом. В механических печатных машинках каждая клавиша просто соединяется с определенным рычагом, на конце которого находится соответствующая буква. При нажатии на клавишу происходит удар матрицы по красящей ленте, а через ленту по бумаге.

В иностранных же машинках используется колесо в виде ромашки, на лепестках которого нанесены буквы. Количество лепестков равно количеству возможных символов плюс дополнительные символы для различных способов печати.

Ромашка одевается на специальное колесо. Колесо через привод соединяется с шаговым двигателем. Обычно весь этот механизм вместе с двигателем подмотки ленты, картриджем с красящей и корректировочной лентой выполняются на каретке. При включении машинки происходит начальное позиционирование колеса. Это очень важный момент в работе машинки. Поскольку от начального положения происходит отсчет каждой следующей буквы. Обычно для позиционирования колесо прокручивается на полный оборот и запирается механическим способом. После этого процесс печати очень прост. Пользователь нажимает на клавишу. Процессор обрабатывает нажатие и отсчитывает сколько шагов нужно сделать до следующей буквы. После этого шаговый двигатель проворачивает колесо и останавливает его на нужной букве. Для удара по лепестку ромашки используется электромагнитный молоток. Через красящую ленту лепесток ударяет по бумаге. Общий механизм действия показан на рисунке ниже.

Каретка ставится перпендикулярно цилиндрическому валу с помощью которого подается бумага. Каретка движется вдоль вала. Таким образом формируется каждая следующая буква в строке. Для перехода на следующую строку вал поворачивается на один шаг. Все используемые двигатели — шаговые.

виду сбоку вид спереди

Возможна смена ромашек, что позволяет печатать различными шрифтами или наборами символов.

Существует три вида красящих лент:

1. Тряпичная окрашенная красителем.
2. Пластиковая с нанесенным красителем.

Лента второго вида может использоваться в качестве корректировочной ленты. В таком случае на нее наносится белый краситель. Такая лента позволяет получить более четкий отпечаток, однако после каждого удара краситель полностью переносится на бумагу. После того, как лента полностью используется, ее нужно заменить. Тряпичная лента выполняется в виде кольца, что позволяет использовать одни и те же участки ленты несколько раз.

Корректировка происходит следующим образом: механизм возвращает каретку назад. После этого происходит замена обычной красящей ленты на корректировочную, например поднятием механизма каретки или поднятием натянутой корректировочной ленты. После этого буква, которую нужно исправлять печатается заново, но уже через корректировочную ленту.

Самые простые машинки (например Optima SP50) просто печатают букву после нажатия на клавишу, а некоторые имеют функции редактирования практически идентичные текстовым редакторам. Однако даже самые простые машинки могут запоминать напечатанные буквы с целью сохранения возможности из последующего исправления.

Изобретение относится к технологическим процессам переноса изображения на различные поверхности изделий, изготовленных из различных материалов. В способе переноса изображения осуществляют сканирование изображения, выводят изображение на монитор, связанный с компьютером, выводят прямое или обратное изображение с помощью принтера на трансферный материал и переносят выведенное изображение на подложку путем совмещения трансферного материала с изображением с подложкой. После совмещения трансферного материала с подложкой осуществляют их термическую обработку в течение 10 с при температуре 50°С, необходимую для подложек, выполненных из плавких материалов, и в течение 30 мин при 350°С - для подложек из тугоплавких материалов. Далее отделяют трансферный материал от подложки и защищают полученное изображение от внешних разрушающих его воздействий путем нанесения полимерных покрытий и термообработки. Данная технология позволяет повысить долговечность, стойкость, прочностные характеристики перенесенного изображения в условиях разрушающих воздействий температуры и влаги. 3 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам переноса цветного или черно-белого изображения на различные поверхности и может быть использовано в полиграфической промышленности, при изготовлении декоративных материалов, при создании защитно-декоративных покрытий керамических изделий, стекла и металла; в оформительском деле, в мемориальных досках и памятниках, витражах. Известны растровые способы бесконтактной записи изображений и информации на поверхность носителя путем дозирования расходов красочных составов в направлении в сторону поверхности за счет применения струйных принтеров (см. патент Великобритании 2220892, кл. B 41 J 3/04, 1998). В декоративно-оформительском деле, для создания театральной декорации, цветных витражей используют способ фотолитографии, заключающийся в контактном экспонировании с эмульсионных фотошаблонов. Для защиты изображения от вредного воздействия среды используют пленочные защитные покрытия на основе высыхающих масел, масляных лаков, синтетических смол, высокополимерных материалов (см. , 1994). Известен способ переноса изображения на различные поверхности, использующий пульверизационный принцип переноса (см. патент США 4839666, 1989 г.). Способ заключается в построчной развертке считывания оптического изображения в плоскости его фокусирования и синтезе копии этого изображения на поверхности. К недостаткам известных способов относятся: - низкое качество воспроизведения изображения; - невозможность применения при различных подложках, таких как керамика, различные ткани; - невозможность переноса изображения на фигурные поверхности; - низкие прочностные характеристики поверхности; - низкая атмосферостойкость (выгорание). Наиболее близким аналогом предложенного способа переноса изображения на различные поверхности является способ, заключающийся в том, что осуществляют сканирование или пересъемку изображения, выводят изображение на монитор, связанный с компьютером, кадрируют, ретушируют изображение и корректируют его цвет на мониторе, выводят прямое или обратное изображение с помощью принтера или копировального аппарата на трансферный материал и переносят выведенное изображение на подложку путем совмещения трансферного материала с изображением с подложкой (см. Журнал для полиграфистов и издателей "Компьютер" ред. Компьютер пресс, N 7, 1998, стр. 48). К недостаткам ближайшего аналога относятся низкие функциональные возможности из-за отсутствия конкретных режимов технологического процесса, предназначенных для различных материалов, из которых изготовлены подложки; для различных трансферных материалов. Известный способ не учитывает условия применения изделия, на которое перенесено изображение. В известном способе недостаточно уделено внимания долговечности, стойкости и прочности характеристикам перенесенного изображения. Задачей предлагаемого способа переноса изображения на различные поверхности является разработка технологии переноса изображения с применением современных компьютерных технических средств, обеспечивающая повышенную долговечность, стойкость и повышение прочностных характеристик перенесенного изображения в условиях разрушающих воздействий, температуры и влаги. Указанная задача решена за счет того, что в способе переноса изображения на различные поверхности, заключающегося в том, что осуществляют сканирование изображения, выводят изображение на монитор, связанный с компьютером, кадрируют, ретушируют изображение, корректируют его цвет на мониторе, выводят прямое или обратное изображение с помощью принтера или копировального аппарата на трансферный материал и переносят выведенное изображение на подложку путем совмещения трансферного материала с изображением с подложкой, после совмещения трансферного материала с подложкой осуществляют их термическую обработку в течение 10 сек при температуре 50 o C, необходимую для подложек, выполненных из плавких материалов, и в течение 30 мин при 350 o C для подложек из тугоплавких материалов, после чего отделяют трансферный материал от подложки и защищают полученное на подложке изображение от внешних разрушающих его воздействий путем нанесения полимерных покрытий и термообработки. На фиг. 1 представлена технологическая схема переноса изображения; на фиг. 2 изображена операция переноса изображения на подложку; на фиг. 3 изображена операция переноса изображения на подложку, изготовленную из стекла, в этом случае изображение защищено поверхностью стекла, а противоположная от изображения сторона покрыта полимерным покрытием. Существо предлагаемого способа заключается в следующем. Предложенный способ основан на применении современных вычислительных технологий, связанных с применением цифровых устройств ввода и вывода изображений, управляемых компьютером. Предлагаемый способ позволяет осуществлять процесс переноса изображения на фарфоровые, фаянсовые, кожаные, текстильные, глиняные, стеклянные, металлические, пластиковые и другие производные материалы. Полное описание процесса переноса изображения заключается в следующем: - сканирование фотографии или ввод в компьютер при помощи оптических систем, совместимых с компьютером; - обработка в программе пиксельной графики; - вывод через принтер или копировальный аппарат на трансферные материалы; - совмещение трансферного материала с изображением с изделием (подложкой);
- термическая обработка в течение 10 сек - 30 мин при температуре 50-350 o С;
- отделение трансферного материала от изделия (подложки), изображение остается на подложке;
- защита от внешних воздействий;
- термическая обработка в течение 5 - 120 мин при температуре 50-350 o С. В предлагаемом способе могут быть применены различные существующие технические средства для ввода и вывода изображений. Для ввода графической информации могут быть использованы существующие сканеры трех типов устройств: барабанные, планшетные и специализированные слайд-сканеры. Сканирование или цифровой пересъем изображения заключается в вводе изображения в компьютер с применением оборудования, позволяющего перевести оптическое изображение в цифровое. Для этого используются различные виды сканеров, цифровые фотоаппараты, видеокамеры, слайд-сканеры. Изображение выводится на монитор компьютера. С помощью программы пиксельной графики производят кадрирование, ретуширование изображения и корректируют его цвет. Выводят прямое или обратное изображение с помощью принтера или копировального аппарата на трансферный материал. Наилучшее качество изображения получается при использовании принтеров, использующих принцип сухой цветной печати MICRO DRY. Печатная головка принтера состоит из 240 нагревательных элементов, которые при прохождении вдоль красящей ленты нагревают краску до 80 o С и отпечатывают ее на бумагу точками размером в 40 микрон. Краска не пропитывает бумагу, а как бы прилипает к ней, поэтому краски на оттисках выглядят ярче и чище. Изображение не расплывается и не размазывается, не тускнеет со временем и не выцветает на солнце. Такая технология позволяет печатать цветное фотореалистическое изображение на бумаге любого качества: на открытке, на картоне толщиной 0,23 мм, на прозрачной пленке, самоклеящихся пленках, на пластике и фольге. Фотографического качества можно достичь, печатая на фотобумаге. Кроме того, можно применить трансферный материал в виде термопереносной бумаги и пленки, при помощи которых картинки переносятся на различные поверхности, - обложки книг, коробки, плакаты, дерево, пластик, ткани, различные предметы. Принтеры могут печатать металлическими красками (золото, серебро). Прочностные характеристики трансферного материала лежат в пределах 80-150 г/см 2 . Полученное изображение на трансферном материале переносят на подложку (изделие) путем совмещения трансферного материала с подложкой. Трансферный материал может совмещаться с изделиями (подложкой) любой формы, в том числе цилиндрической. После совмещения осуществляют термическую обработку в течение 10 сек - 30 мин при температуре 50-350 o С. Выбранный режим термической обработки обусловлен материалами, из которых изготовлены изделия (подложки). Режим термической обработки, характеризуемый временем обработки от 10 сек при температуре 50 o С, необходим для изделий (подложек), выполненных из плавких материалов, например, из полиэпоксидных смол с восковыми добавками, плавких трансферных материалов. Режим термической обработки до 30 мин и температуре до 350 o С задается для изделий (подложек), изготовленных из мрамора, гранита, металла, покрытых глазурью, трудноплавких материалов. Промежуточные режимы применяют для изделий, изготовленных из дерева, термопластов. При заданном диапазоне термической обработки происходит нарушение связи между краской и трансферным материалом за счет ее размягчения. Происходит прилипание изображения к изделию (подложке) за счет сил адгезии. Силы адгезии между краской и подложкой выше, чем сила между краской и трансферным материалом, поверхность которого покрыта тонкой пленкой. После этого отделяют трансферный материал от подложки, который легко отделяется от слоя краски без его повреждения. Сила адгезии между краской и подложкой становится выше, если изделие (подложка) покрыто глазурью, что обычно имеет место в фаянсовых изделиях, декоративно-художественных изделиях. В ходе термической обработки происходит размягчение глазури, что и приводит к увеличению сил адгезии. В дальнейшем переходят к защите полученного на подложке изображения от внешних разрушающих его воздействий путем нанесения полимерных покрытий и термообработки в течение 5-120 мин при температуре 50-350 o С. В качестве материала полимерного покрытия используют полиэпоксидные смолы, полиэфирные смолы порошкового типа, а также жидкие лаки, не вступающие в химическую реакцию с трансферным изображением. После этого осуществляют термообработку в течение 5-120 мин при температуре 50-350 o С для подложек, изготовленных из любых материалов, кроме содержащих восковые составляющие. Способ по существу охватывает термические режимы для большинства уже существующих трансферных материалов и подложек. В результате осуществления предлагаемого способа переноса изображения получается изображение на требуемом изделии, обладающее высоким качеством, характеризующимся улучшенной цветовой гаммой, высоким художественно-декоративным уровнем и защищенным от вредного влияния окружающей среды. С целью обеспечения повышенной надежности сохранения перенесенного изображения в качестве защитного материала может быть использован экран, изготовленный из стекла. В этом случае выводят прямое изображение на трансферный материал. Проводят термообработку при расположении стеклянного экрана на изображении. После удаления трансферного материала осуществляют защиту обратной стороны изображения от разрушений. Высокое качество переноса и его долговечность достигаются благодаря большим функциональным возможностям применяемых технических средств: сканеров, компьютера, принтера. Применение компьютера позволяет производить операции кадрирования, ретуширования изображения и корректировку его цвета. Ретуширование, коррекция, монтаж изображения позволяют создать (нарисовать) любое свое изображение или обработать введение изображения. В обработку изображения входят:
- кадрирование - изменение формата изображения, удаление или введение в оригинал дополнительных элементов изображения;
- ретуширование - удаление дефектов изображения с применением редакционных компьютерных программ пиксельной и векторной графики;
- раскрашивание, корректировка цвета - нанесение цветовой гаммы на любое изображение. При этом могут использоваться различные программы, широко применяемые в полиграфии и компьютерными художниками. При выводе изображения с применением выводных устройств используются органические и неорганические красители на бумагу и пленки, позволяющие перевести эти изображения на любые поверхности. Термообработка осуществляется с применением электронагревательных камер или путем наложения на изделие резинометаллических электродов для создания локального нагрева либо нагревом изделия любым из известных способов (контактным или бесконтактным) с помощью инфракрасного излучения или горячим воздухом.

Формула изобретения

Способ переноса изображения на различные поверхности, заключающийся в том, что осуществляют сканирование изображения, выводят изображение на монитор, связанный с компьютером, выводят прямое или обратное изображение с помощью принтера на трансферный материал и переносят выведенное изображение на подложку путем совмещения трансферного материала с изображением с подложкой, отличающийся тем, что после совмещения трансферного материала с подложкой осуществляют их термическую обработку в течение 10 с при температуре 50 o C, необходимую для подложек, выполненных из плавких материалов, и в течение 30 мин при 350 o C для подложек из тугоплавких материалов, после чего отделяют трансферный материал от подложки и защищают полученное изображение от внешних разрушающих его воздействий путем нанесения полимерных покрытий и термообработки.

РИСУНКИ

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.05.2008

Вконтакте

Одноклассники

Сублимационный принтер превращает электронные изображения в отпечатки высокого качества. Он работает на уникальных твёрдых чернилах, которые в процессе печати превращаются в газ, минуя жидкую фазу. Переход чернил из твёрдого состояния в газообразное становится возможным благодаря тысячам микроскопических нагревателей, встроенными в печатающую головку принтера. Серьёзный химический процесс возгонки чернил получил название «сублимации», он используется для получения высококачественных фотографических отпечатков.

Как устроен сублимационный принтер с технологией прямого переноса изображений? Его главными составляющими являются микропроцессор, печатающая головка, нагреватели (термоэлементы), картриджи с чернилами.

Микропроцессор

Микропроцессор выполняет функцию «мозга» сублимационного принтера. Он контролирует всё и вся, начиная от подачи бумаги в печатающее устройство, и заканчивая выводом готового изображения в приёмный лоток.

Когда принтер получает задание печати, микропроцессор разбивает его на три основных цвета: голубой, пурпурный и жёлтый, в соответствии с цветами сублимационной ленты, которая находится в картридже.

Кроме того, микропроцессор сообщает нагревателям, в какой момент и с какой силой нужно разогревать чернила, а в какой момент уменьшать или прекращать нагрев.

Печатающая головка

Прежде, чем перенести цветные чернила на бумагу, печатающей головке предстоит проделать сложную работу, и перевести твёрдые чернила в газообразное состояние.

Печатающая головка сублимационного принтера

Сублимационная печатающая головка состоит из нескольких тысяч микроскопических термоэлементов, которые по указанию микропроцессора разогревают сублимационную ленту с чернилами.

Нагреватели

Нагреватели, расположенные на печатающей головке сублимационного принтера, имеют поистине микроскопические размеры. По сигналу микропроцессора они включают один из 256 режимов разогрева для каждого из цветов.

Нагреватели сублимационного принтера

Чем сильнее разогревается термоэлемент, тем сильнее он нагревает чернила, и тем больше красителей испаряется с цветной сублимационной ленты и переходит на носитель. Следовательно, от температуры нагрева термоэлементов зависит насыщенность изображения и плотность заливки.

Чернила

В сублимационной печати используются уникальные твёрдые чернила , которые при разогреве не превращаются в жидкость, как большинство твёрдых чернил, а приобретают газообразную форму. Чтобы с сублимационной ленты отделилось цветное облачко красителей, её необходимо разогреть до температуры 200оС.

Как и все молекулы, молекулы сублимационных чернил взаимодействуют друг с другом. При этом сила их отталкивания друг от друга уравновешивается силой притяжения, за счёт которой сохраняется твёрдая структура красителей. В момент, когда чернилам передаётся тепловая энергия термоэлементов, их молекулы начинают колебаться активнее, нарушаются межмолекулярные связи, и молекулы начинают вырываться из общей массы, формируя лёгкое цветное облачко красителей. Чем сильнее разогреваются чернила, тем активнее колеблются их молекулы, и тем насыщеннее чернильное облачко, выделяемое сублимационной лентой.

Сублимационная лента

Чернильное облачко просачивается на бумагу, поверхность которой не нагревается и имеет комнатную температуру. Когда разогретые газообразные чернила попадают на поверхность бумаги, они отдают ей своё тепло. Теряя тепло, молекулы возвращаются в первоначальное состояние, обретая новые межмолекулярные связи. Только на этот раз они твердеют не на сублимационной ленте, а на бумаге, формируя красочное изображение.

Картриджи

Ленты сублимационных чернил помещаются в пластиковые картриджи с двумя встроенными бобинами: подающей и принимающей. В монохромные принтеры устанавливаются картриджи с чёрными сублимационными лентами, а в полноцветные картриджи – ленты с цветными сегментами, соединёнными между собой в длинную полосу. На рисунке отчётливо видно, как внутри сублимационного картриджа располагается цветная красящая лента.

Сублимационный картридж с цветной лентой

Сублимационные картриджи изготавливаются из плотного пластика. По своим физико-химическим свойствам они схожи с лазерными и струйными картриджами, отличает их только уникальная конструкция.

Установка картриджа с сублимационной лентой в принтер

В настоящее время в сублимационные картриджи заправляется не только четырёхцветная лента CMYK (голубая, пурпурная, жёлтая и чёрная), но и зелёная, красная, белая, синяя, золотая, серебряная и т.д. В некоторых сублимационных картриджах можно встретить ленту с дополнительным тонким ламинирующим слоем, предназначенным для защиты изображения, и даже ленту со стирающим покрытием.

Картридж с красящей лентой отдаёт носителю свои чернила последовательно: сначала на бумагу наносятся жёлтые красители, затем пурпурные и, наконец, голубые. В результате за три прохода носителя по печатному тракту формируется полноцветное изображение.

Необходимо определиться с текстом и видом Вашей «рекламы», ведь цена на сувенирную продукцию во многом зависит от типа печати, тиража продукции, основного носителя.

Шелкография и темпопечать подходит для печати крупного тиража (свыше 1000 шт.), нанесения одинакового рисунка на кружки или футболки. Если использовать эти технологии на тираж 50 шт, то стоимость одной единицы продукции будет слишком высокой. Для выпуска единичной сувенирной продукции и продукции небольшого тиража мы советуем использовать термоперенос.

Термоперенос - это термический способ переноса изображения. Эта технология, которая получила большое развитие в последнее время, позволяет наносить изображение практически на любую поверхность: на тканевую основу, кожаную, на изделия из глины и фарфора. На сегодняшний день эта технология является наиболее доступной и простой. Кроме того, стоимость изготовления сувенирной продукции по данной технологии является доступной в денежном эквиваленте.

Для нанесения разноцветного изображения необходимо повторить процедуру столько раз, сколько используется в макете цветов. Плоттер подключают к компьютеру, и он распознает изображение, готовое к нанесению. Затем плоттер режет изображение на материале-основе по заданным в компьютере линиям. Материалом-основой служит пленка, состоящая из двух слоев: основы из полимера и непосредственно термопленки. Плоттер прорезает только толщину термопленки, что позволяет изображению не отрываться от основы, а быть «в сборе» вплоть до термического переноса изображения.

Технология термопереноса:

1. Макет изображения может быть создан в любой программе;

2. Необходимое изображение из компьютера передается на плоттер, который вырезает макет на материале-основе.

3. Затем отделяются и снимаются лишние участки пленки;

4. В результате обработки и очистки получаем готовый трансфер;

5. Трансфер (трафарет) накладывается на ткань и прогревается в термопрессе;

6. Изображение остается на ткани, а подложка удаляется.

Основные преимущества термопереноса:

• После термопереноса изображение нельзя отделить от ткани.


• Изображение термоустойчиво: не смывается при стирке до 80 С.


• Термопереносу подвластны и единичные тиражи, и тысячные заказы.


• Четкое качество изображения на ткани достигается благодаря высокой точности резки.


• Время, которое затрачивается на 1 сеанс термопереноса, занимает всего 8 секунд. Весь процесс резки и размещения макета на ткани занимает около минуты.

Две технологии применимы при процессе термопереноса:

1. The Magic Touch (волшебное прикосновение) – печать на специальной бумага с помощью лазерного принтера. Затем с бумажной основы изображение передают на материал-основу с помощью термопереноса.

2. Второй технологией является также печать на спецбумаге с помощью струйного принтера, но с использованием сублимационных чернил. Затем также идет процесс термопереноса.

Термоперенос считается наилучшей методикой современности. Хотя в последнее время разрабатываются альтернативные технологии, но они являются более дорогостоящими. Термоперенос позволяет получать надежные и долговечные изображения высокого качества.