Принципы построения цифровых печатных машин

Принципы

построения

цифровых

печатных

машин

A.C. Сергеев,

студент 4 курса

B.В. Ковалева,

к.т.н., доцент кафедры АПП

Цифровая печатная машина (ЦПМ) - печатная машина, в которой изображение, предназначенное для печати, создается устройством, являющимся частью машины и получающим изображение от ЭВМ или сканера в цифровом виде.

Появление ЦПМ и их широкое распространение в 90-х годах XX века связано с совершенствованием электронной техники, позволяющей обрабатывать большой объем графической информации и новыми тенденциями в полиграфии - необходимость повышения оперативности печати, снижение тиражности, появление мелких типографий, не способных купить дорогостоящие машины обычной печати.

Преимущества цифровых печатных машин:

1. В допечатной подготовке ЦПМ нет многих стадий, присущих печатным машинам других типов, что существенно ускоряет и удешевляет процесс.

2. ЦПМ может быть установлена в печатном цехе небольшой площади, потребляет меньшее количество энергии.

3. Возможность печати сверхмалых тиражей практически без увеличения себестоимости, что невозможно на печатных машинах другого типа.

4. Большая точность отображения цветов.

5. Не надо хранить печатные формы, на случай печати дополнительного тиража, так как вся информация сохранена в цифровом виде.

6. ЦПМ может использоваться как цветопробное устройство.

ражах.

Недостатки цифровых печатных машин:

1. Более высокая себестоимость продукции при больших ти-

2. Невысокое качество печати, по сравнению с офсетом.

3. В целом более низкая стойкость красочного слоя [1-4].

Классификация цифровых печатных машин

Рис. 1. Классификация цифровых печатных машин

Как видно из рис. 1 существует множество разновидностей цифровой печати, удовлетворяющих большинство потребностей современной полиграфии. Рассмотрим их подробнее в дальнейшем.

Рис. 2. Схема работы разных видов ЦПМ под управлением системы Workflow [2]

Большинство ЦПМ работают по технологии лазерной печати, есть и ЦПМ использующие технологию струйной печати. Используются как односторонние, так и двухсторонние (оборудованы системой переворота) ЦПМ. ЦПМ используют стандартную полиграфическую красочную систему CMYK. Существуют машины как с листовой подачей запечатываемого материала, так и с рулонной.

Скорость печати всех ЦПМ зависит от того, меняется ли количество информации на документе в процессе печати.

Особенности печатного процесса на ЦПМ [4]

Печатный процесс может производиться как с использованием печатной формы, так и без использования. В первом случае могут быть такие варианты (схема на рис. 3):

1. С компьютера на фотонаборный автомат. В этом случае происходит вывод файла на фотопленку (фотовыводное устройство), затем с нее изготавливается печатная форма, устанавливаемая на печатную машину.

Рис. 3

2. С компьютера на печатную форму. Печатная форма изготавливается на формовыводном устройстве, информация на которое поступает с ЭВМ, а затем устанавливается в печатную машину.

3. С компьютера на печатную форму в печатной машине. Электронная версия печатной формы поступает в печатную машину с ЭВМ, затем в каждой печатной секции записывается печатная форма.

Во втором случае печать производится без использования печатной формы. Этот способ цифровой печати (по-другому называется «с компьютера на печать»), представляет собой полностью цифровую технологию, от разработки дизайна до допечатной обработки и распечатки. Эта технология позволяет напечатать изделия, в которых каждая следующая печатная страница отличается от предыдущей. Используются технологии электрофотографии и струйной печати.

Настольные принтеры

Предназначены для домашнего и офисного использования с целью размножения листовых документов малого формата (не больше А3). Используются электрофотографическая и струйная технологии. Позволяют использовать разнообразные запечатываемые материалы (бумага, пленка, картон).

Копировальные устройства

Особенность данных устройств в том, что они могут работать как сканер, так и как принтер. Это значит, что можно печатать файл,

Рис. 4

передаваемый с компьютера, а можно печатать файл передаваемый со встроенного сканера (в этом случае качество печати хуже). Эти ЦПМ используют электрофотографическую технологию.

Копировальные устройства не дают высокого качества печати, но хорошо подходят для печати небольших тиражей (до 500 экземпляров).

Рис. 5

Машины прямой печати

Характеризуются тем, что печатная форма с изображением вводится в ЦПМ в виде цифрового файла и формируется в печатной машине по электрофотографической технологии. Перенос изображения на запечатываемый материал производится по офсетному принципу (схема на рис. 6).

Использование офсетной технологии позволяет получить высокое качество печати, практически неотличимое от обычного офсета.

Электрофотография

Является наиболее распространенным методом создания изображения, не использующим печатную форму. Можно выделить два способа электрофотографии:

Рис. 6

1. Ксерография.

2. Лазерное копирование.

1. Ксерография

Это система, в которой оригинал фотошаблона помещается лицевой стороной вниз на плоской стеклянной платформе ксерографи-ческого устройства (рис. 7). Луч света, исходящий из-под стеклянной платформы сканирует изображение по всей длине и отражает его на фоторецептивном цилиндре.

После облучения светом, фоторецептивный цилиндр проходит рядом с роликом, на который нанесен тонер и при соприкосновении частицы тонера прилипают к заряженным участкам изображения. Бумага получает статистический заряд и, при соприкосновении с фото-рецептивом, тонер наносится на бумагу.

Тонеры удерживаются на поверхности при помощи нагревающего и охлаждающего роликов. Затем фоторецептив очищается от оставшихся на нем частиц тонера, а проекция изображения стирается с него с помощью специального устройства.

2. Система лазерной печати

Лазерное устройство для электрофотографической печати совмещает в единой системе функции сканера и фотонаборного аппарата. Исходный фотошаблон сканируется цифровым способом, а затем цифровая информация переносится на электростатическое печатающее

Рис. 7

устройство барабанного типа с использованием лазерного излучения (рис. 8).

Рис. 8

Документ или изображение, сохраненное на компьютере, также может быть распечатано с помощью лазерного принтера. Тонер прилипает к областям на барабане, обработанным лазером, после чего с барабана переносится на печатную поверхность.

Тонер может быть в виде сухой смеси или жидким. Изображение, напечатанное сухим тонером, закрепляется на печатной поверхности путем нагревания, а изображение, напечатанное жидким тонером, высушивается после нанесения тонера на печатную поверхность.

Ионография

Технология ионографии иначе называется «технология оседания ионов» или «электростатическая печать». В процессе ионографии изображение формируется при помощи электронного картриджа, который создает отрицательный заряд на непроводящей поверхности. Затем тонер фиксируется на печатной поверхности путем электрофотографического охлаждения (рис. 9).

Рис. 9

В процессе ионографии применяется статистический электрический заряд, чтобы перенести частички тонера с барабана на поверхность бумаги. Прижимной ролик высокого давления сплавляет тонер с печатной поверхностью. Скребковое устройство удаляет весь лишний тонер с барабана, а стирающий шток удаляет проекцию изображения с барабана, после чего барабан подготовлен для дальнейшего использования.

Ионография применима лишь для одноцветной печати, так как в процессе охлаждения под высоким давлением печатная поверхность может незначительно деформироваться, в результате чего цветные краски могут ложиться на поверхность неправильно. Такой метод очень эффективен при печати больших объемов изделий, а также для переменной печатной информации, например, на чеках, выписках из банковских счетов, письмах, билетах и этикетках.

Разновидностью ионографии является магнитография. Процесс магнитографии подобен процессу ионографии за исключением того, что используется намагниченный барабан. Цифровое изображение преобразуется в магнитный заряд на барабане, который притягивает тонер, содержащий железные частички. Тонеры, применяемые в магнитографии, очень темные, поэтому эта технология больше подходит для печати одной дополнительной краской, чем для процесса четырехцветной печати.

Тонеры, применяемые в магнитографии, настолько густые и темные, что идеально подходят для печати штрихкодов, этикеток и билетов.

Струйная печать

При использовании технологии струйной печати, напечатанные документы создаются путем впрыскивания струйки чернильных капель, которая наносится на печатную поверхность в соответствии цифровым файлом изображения.

Такие технологии наиболее часто применяются в принтерах, предназначенных для широкого потребления благодаря их низкой цене, высокому качеству печати, способности напечатать яркие цвета и простоте в эксплуатации.

На данный момент, струйные принтеры преобладают на рынке персональных и офисных компьютеров. Струйные принтеры, как правило, недорогие, тихо и достаточно быстро работают; к тому же, многие модели обеспечивают высококачественный результат печати.

Используются различные технологии струйной печати:

1. Непрерывная струйная печать

При применении технологии непрерывной струйной печати, капли чернил безостановочно наносятся на поверхность при печати изображения. Небольшие насосы выталкивают чернильные капли через сопло печатающей головки со скоростью более миллиона капель в секунду, что делает изображение аналогичным по качеству и равномерности переходов тонов с фотографией (рис. 10).

Существует три типа технологий непрерывной струйной печати: технология с использованием заряженных капель краски для печати, технология с использованием незаряженных капель краски для печати и технология с использованием устройства для отклонения струи краски.

1. Технология с использованием заряженных капель краски для печати: каплям краски придается заряд, под действием которого они изменяют траекторию и направляются на печатную поверхность для получения изображения. Те капли чернил, которые остались незаряженными, поступают в уловитель и возвращаются в систему для повторного использования.

Рис. 10

2. Технология с использованием незаряженных капель краски для печати: в этой технологии также применяется электрический заряд чернильных капель, только именно незаряженные капли формируют печатное изображение, а заряженные капли поступают обратно в систему для повторного использования.

3. Технология с использованием устройства для отклонения струи краски: в этой технологии электрическому заряду подвергаются абсолютно все капли чернил, а нанесение капель на изображение происходит с помощью автоматического устройства, регулирующего отклонение направления струй краски.

2. Технология струйной печати с дозированием краски

Технология печати с дозированием краски представляет собой струйную технологию, при которой капли краски формируются, а затем наносятся на поверхность в соответствии с цифровым сигналом (рис. 11). Существует два типа принтеров, использующих технологию печати с дозированием краски: пьезоэлектрические и термографические струйные принтеры.

1. Пьезоэлектрические принтеры: к пьезоэлектрическому кристаллу подводится электрическое напряжение, что создает избыточное давление в камере с чернилами. За счет этого давления, капельки краски вытесняются из камеры и попадают на печатную поверхность.

Рис. 11

2. Термографические струйные системы: существует два типа печатных систем, в которых применяется термографическая струйная технология: термографическая (пузырьковая) струйная печать с жидкими чернилами и струйная печать с твердыми чернилами:

• термографическая (пузырьковая) струйная печать с жидкими чернилами: тепло, которое производит электрический нагревательный элемент выпаривает жидкость из чернил, что вызывает появление чернильных пузырьков. Расширяющиеся в объеме пузырьки создают давление внутри чернильного сопла, которое выталкивает чернила на бумагу;

• струйная печать с твердыми чернилами: также эта технология называется «струйная печать со сменой фаз». Изначально чернила находятся в твердом состоянии, а затем при нагревании становятся жидкими. Чернила выталкиваются на поверхность в виде капель, где они затем при охлаждении моментально застывают.

Ризография

Печатные машины, использующие технологию ризографии, называются ризографами. Как правило, ризограф предназначен для копирования (причем, достаточно качественного копирования) огромного количества полиграфической продукции - бланков, рекламных листков, визиток и других видов печатной продукции (схема ризографа на рис. 12).

Рис. 12

Оттиски изготавливают следующим образом: вводят в ризограф черно-белый макет текста или изображения и закладывают белую или цветную бумагу - розовую, желтую, голубую, салатовую.

В специальной мастер-пленке, изготовленной, из волокон банана, при помощи лазера выжигают тысячи мельчайших отверстий, соответствующих черно-белому изображению. Затем через эти отверстия на бумагу продавливают краску. Следовательно, ризография - один из способов трафаретной печати.

Для ризографа выпускают специальные краски, их бывает до 36 различных цветов. Но, поскольку краски, содержащейся в одном баке, хватает на тиражирование нескольких тысяч оттисков, то ризогра-фия - дело выгодное.

К сожалению, на ризографе трудно получить многоцветное изображение, цветовые возможности ризографа ограничены. Последовательно пропуская один и тот же лист через аппарат, заряженный разными красками, можно, конечно, получить цветное изображение, значительно оживляющее отпечаток, но качество его будет довольно низким, неполноценным.

Конечно, ризограф не предназначен для домашнего применения, и, даже не всякой фирме он нужен, но там, где есть необходи-

мость тиражировать различного вида тексты, схемы и черно-белые изображения ему трудно найти замену.

Процесс печати на ризографе предельно автоматизирован, с момента введения оригинала до получения первой копии проходит всего несколько секунд. Затем ризограф начинает выдавать отличного качества оттиски со скоростью до 130 листов в минуту. Требуемое количество оттисков можно задать заранее. Бумагу можно использовать практически любую до плотности 210 г/м2.

По соотношению цена/количество оттисков ризография занимает промежуточное положение между ксерографией и офсетной печатью. Другими словами, на ксероксе можно отпечатать один или несколько оттисков, но они довольно дороги. На ризографе экономически целесообразно копировать от 50 до примерно 2000 оттисков, и, чем выше тираж, тем каждый оттиск дешевле. Область экономически выгодной офсетной печати - тираж свыше 2000 экземпляров.

Термальные технологии

Существует три типа термальных технологий печати: печать с использованием термопереноса (трансферная печать), термальный перенос краски с испарением (сублимационный термоперенос) и восковой термоперенос.

1. Трансферная печать

Технология печати с использованием термопереноса подразумевает, что изображение переносится на печатную поверхность с применением термотрансферной пластмассовой ленты, на которую наносится краска. Термальный элемент нагревает ленту, перенося цветовой пигмент на печатную поверхность. Такой процесс обеспечивает высочайшее качество печати, но он требует больших затрат времени и имеет более высокую себестоимость, чем другие технологии.

2. Сублимационный перенос

Сублимационный перенос представляет собой практически ту же технологию, что и трансферная печать за исключением того, что вместо термокрасок применяются специальные сублимационные чернила. В печатающую головку встроены тысячи нагревательных элементов, которые могут воспроизводить 256 различных температурных режимов. Это приводит к тому, что различное количество пигментов наносится на печатную поверхность (рис. 13).

Сублимационный перенос представляет собой практически ту же технологию, что и трансферная печать за исключением того, что вместо термокрасок применяются специальные сублимационные чернила. В печатающую головку встроены тысячи нагревательных элементов, которые могут воспроизводить 256 различных температурных режимов. Это приводит к тому, что различное количество пигментов наносится на печатную поверхность.

Рис. 13

3. Восковой термоперенос

Как и при технологии сублимационного переноса, в печатной головке расположено множество нагревательных элементов, которые регулируют количество красочного пигмента, попадающего на печатную поверхность. Вместо применения сублимационной краски используются чернила на восковой основе, которые распределяются по печатной поверхности. При работе на многих принтерах, использующих принцип восковой термопечати, для получения полноцветного изображения необходимо пропускать запечатываемую поверхность сквозь печатное оборудование несколько раз. Требуется один прогон через принтер для каждого из четырех первичных цветов: голубого, пурпурного, желтого и черного.

Библиографический список

1. Электронный справочник «технологические особенности различных областей полиграфии» ссылка на сайт: http://www.dist-cons.ru

2. Ссылка на изображение: http://images.yandex.ru

3. По материалам сайта цифровая печать, ссылка на сайт: http://www.everyprint.ru

4. Справочное издание «услуги в сфере цифровой печати», Кэри Шерберн, Москва, 2006.