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
Закрепление состоит в переводе порошка в состояние вязкой жидкости, образующей при затвердевании пленку, имеющую хорошее сцепление с бумагой. Сделать это можно несколькими способами.
Растворение порошка в парах растворителей (ацетона, четыреххлористого углерода, уайт-спирита), испаряющихся с пропитанных растворителем пористых подушек, находящихся в узких наклонных кюветах. Полимер тонера поглощает растворитель, набухает и, растекаясь, образует жидкую пленку. Теряя растворитель на воздухе, пленка быстро высыхает. Время нахождения копии в парах - 3-10 с. Дольше выдерживать не стоит из-за растекания тонера и искажения штрихов.
Получается изображение с хорошими репродукционными характеристиками. Когда-то этот способ был широко распространен, но сейчас на практике не применяется, так как органические растворители опасны для здоровья операторов.
Расплавление смолы, входящей в тонер, с образованием пленки. Этот процесс лежит в основе термических методов закрепления. Самый известный из них - термосиловой (термомеханический) метод. В некоторых инженерных копировальных аппаратах используют бесконтактное термическое закрепление.
Бесконтактное термическое закрепление изображения
Закрепление изображения может производиться с помощью потока теплового ИК-излучения.
Примером служит батарея из нескольких трубчатых тепловых излучателей (рис. 3.3
). Излучатели - кварцевые трубки с размещенной внутри нихромовой спиралью. На рис. 3.3 показана трубка диаметром 10 мм, толщиной стенки 1 мм, нихромовой спиралью мощностью 600 Вт. Длина трубки превышает ширину закрепляемого изображения на удвоенный размер зоны резкого возрастания величины теплового потока. Интенсивность теплового излучения равномерна вдоль оси лампы только в ее средней части. По краям, на расстоянии около 20 мм, поток сильно изменяется. Эти зоны неравномерного нагрева должны находиться за пределами копии. Мощность лампы можно регулировать, изменяя подаваемое на нее напряжение. На рис. 3.3,б представлена система из двух ламп с отражателем из полированного алюминия 1. Расстояние между лампами a изменяется в зависимости от скорости движения копии. При скорости движения бумаги 2,2 м/мин (7 копий А4 в минуту) a = 40 мм, расстояние до отражателя h 1 = 5 мм, а расстояние от ламп до копии h = 5-8 мм.
Нагрев копии определяется способностью тонерного изображения и бумаги поглощать инфракрасное (тепловое) излучение. Если источником излучения служит импульсная ксеноновая лампа или лампа накаливания с мощным ИК-излучением, мало поглощаемым бумагой (10-15%), то происходит в основном нагрев частиц тонера. Черный тонер поглощает ИК-излучение практически полностью и быстро разогревается до температуры около 160°С. Такое излучение не вызывает тепловой деформации бумаги, так как ею почти не поглощается, что снижает опасность ее застревания в аппарате.
Термосиловой метод закрепления
При термосиловом закреплении копия с тонерным (порошковым) изображением проходит между двумя разогретыми валиками, прижатыми друг к другу (рис. 3.4
). Валики выполняют различные функции.
Прижимной валик 1 прижимает копию лицевой стороной к нагревательному валику (его часто называют фьюзерным) 2. За счет упругой деформации прижимного валика происходят прижим копии под давлением 0,3-0,6 кг/см 2 и изгибание бумаги в зоне контакта в сторону нагревательного валика, что увеличивает площадь контакта.
Нагревательный валик разогревает порошковое изображение до 140-180°С. Тонер оплавляется, и полученная пленка прижимается к бумаге. Время закрепления - 1-2 с.
Фьюзерный валик - полая металлическая (например, стальная) трубка, покрытая слоем тефлона толщиной 40-200 мкм. Этот слой играет роль антипригарного покрытия. Внутри цилиндра размещен нагревательный элемент - галогенная лампа накаливания в форме длинной трубки. Длина трубки превышает ширину максимально допустимого в данном аппарате формата (например, А4) на 30 см с учетом неравномерности нагрева по краям валика.
Прижимной валик - алюминиевый цилиндр, покрытый 10-миллиметровым слоем термостойкой резины, имеющий диаметр и длину одинаковые с фьюзерным валиком.
Копия проходит через закрепляющее устройство (рис. 3.5
), обращенная тонерным изображением в сторону фьюзерного валика, и прижимается к нему вторым валиком. Так как часть тонера может налипнуть на фьюзерный валик, несмотря на исключительно низкие адгезионные свойства тефлона, предусмотрена смазка валика фьюзерным маслом (антипригарной жидкостью). Для этой цели служит специальный узел смазки. Кроме того, в устройстве есть механизм отделения бумаги от валика.
Чтобы обеспечить оплавление порошка, но не допустить вредного перегрева копии, устройство термосилового закрепления снабжено датчиком температуры и термопредохранителем для аварийного отключения нагревательного валика.
Расчет процесса закрепления изображения
Изображение, поступающее в устройство термозакрепления, состоит из частиц тонера, которые должны быть нагреты до температуры, достаточной для закрепления. Для расчета процесса В.Х.Сасом предложена следующая модель.
Представим изображение в виде отдельно лежащих частиц тонера, имеющих форму шариков. Это дает возможность представить закрепление как процесс нагрева отдельной частицы тонера до температуры закрепления. Шарик контактирует с воздухом и бумагой. Примем, что температура воздуха в закрепляющем устройстве вблизи копии равна температуре бумаги. Нагрев проводится излучателями, размещенными по обе стороны копии, и их излучение одинаково.
В основу расчета положены дифференциальные уравнения теплового баланса для частицы тонера и единицы площади бумаги. Уравниваются мощность поглощенной тепловой энергии, с одной стороны, и нагревание частицы и рассеяние поглощенного тепла в окружающее пространство, с другой стороны. Уравнение теплового баланса для частицы тонера выглядит так:
где q - удельная мощность теплового потока, подаваемого закрепляемому изображению со стороны тонерного изображения, Вт/м 2 ;
A т - коэффициент поглощения излучения тонером;
S - площадь проекции частицы тонера, S = πd2/4, м 2 , где d - диаметр частицы, м;
t - время нагревания. с;
Масса частицы тонера г;
γ - удельная масса тонера, г/м 3 ;
с т - удельная массовая теплоемкость материала тонера, Дж/(г×град);
S 1 - площадь поверхности частицы м 2 ;
T - температура, до которой нагрета частица, К;
T" в - температура воздуха вблизи частицы, К;
α - коэффициент теплоотдачи, Вт×м -2 ×град -1 ; α = 2λ/d, где
λ - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт×м -1 ×град -1 .
Скорость воздуха относительно частиц тонера принята за нуль. Температура воздуха вблизи изображения равна температуре бумаги Т б.
Температуру бумаги получают, решив дифференциальное уравнение теплового баланса для бумаги, отнесенного к единице ее площади. Градиент температуры по толщине бумаги принят за нуль.
Коэффициент поглощения излучения бумагой равен А б, а если облучение идет с двух сторон, то суммарный коэффициент, К = 2А б.
Уравнение теплового баланса представлено следующей формулой:
где γ б - масса единицы площади бумаги, г/м 2 ;
c б - удельная массовая теплоемкость бумаги; Дж/(г×град);
T B - температура воздуха в закрепляющем устройстве, К.
В результате решения этого уравнения получено выражение
где 
T 0 - начальная температура бумаги.
Величина Dt в реальных условиях мала, и поэтому при разложении в степенной ряд ограничиваются первыми двумя членами ряда. Получим выражение для температуры бумаги
Это выражение подставим в уравнение теплового баланса 
.
Решив уравнение , получим уравнение процесса термического закрепления (для t ≥ 0,05 с):
При закреплении изображения рассматриваемым способом частицы различных размеров нагреваются до разных температур. Чем меньше размер частицы, тем ниже ее температура. Процесс закрепления практически реализуется, если все элементы изображения достигнут температуры плавления тонера. Необходимую для этого температуру назовем T 3 (температура закрепления). Однако при этом никакой произвольно выбранный элемент изображения не должен нагреваться до температуры T i , превышающей предельно допустимую температуру Т пр, иначе копия будет повреждена. Это условие можно записать так:
Время закрепления определяется по плавлению частиц наименьших размеров. Для этих частиц величина M имеет наименьшее значение: M = M min .
Минимально допустимое время закрепления при заданной удельной мощности нагревательного устройства q получают из формулы , заменив T на T 3 , M на M min , t на t 3 , и решив уравнение относительно времени закрепления t 3:
Минимально возможное время закрепления получим, повысив мощность нагревательного устройства до критической величины q k . Это наибольшая величина q, при которой соблюдается условие , то есть нет опасности повреждения копии из-за перегревания.
Из формулы видно, что помимо свойств тонера (T 3 и M min) на процесс закрепления влияют удельная мощность закрепляющего устройства и свойства бумаги: теплоемкость (c б) и теплоотдача (α б, входящие в константы N и S) () Время закрепления увеличивается с возрастанием теплоемкости и уменьшением теплоотдачи бумаги.
Перенос изображения в цветных копировальных аппаратах
При получении цветных изображений производится накопление изображения, перенос его на приемную подложку и термозакрепление полноцветного изображения.
Принципиально можно представить три технологические схемы.
Второй вариант заключается в прохождении бумаги через 4 или 8 секций печати, в которых на нее последовательно печатаются 4 однокрасочных изображения с одной или с двух сторон. При этом способе скорость получения цветного изображения высока и почти не отличается от скорости черно-белого процесса. Этот способ используют в высокоскоростных копировальных аппаратах и цифровых печатных машинах. Полученная копия проходит термическое закрепление.
Основным термическим способом закрепления цветных изображений является термосиловой.
Способность инфракрасных лучей эффективно преобразовывать энергию оптического излучения в тепловую эффективно используется для целей термографии - особого способа регистрации изображений, производимого локальной тепловой реакцией в местах нагревания термографического материала. Разработка данного способа относится к 1950-1952 гг., в ее результате был предложен прямой и косвенный способ.
Термографическая бумага для получения копий пропитана веществом, химический состав и цвет которого необратимо изменяются при нагревании. Поскольку темные участки оригинала поглощают больше энергии излучения, чем светлые области, термографическая бумага при контакте с темными участками оригинала сильнее нагревается и изменяет цвет, образуя позитивное изображение. В рассмотренном процессе фотоны взаимодействуют не с атомами фоточувствительной среды, а с агрегатными скоплениями атомов. Фиксирование изображения не требуется, хотя при длительном хранении, особенно в местах с повышенной температурой воздуха, потемнение термографической бумаги происходит по всей поверхности.
Термопринтеры. К ним относятся принтеры с термопереносом и термосублимационные принтеры. Все они при работе используют нагрев.
Работа термопринтеров основана на взаимодействии специальной бумаги, которая темнеет при нагревании, и печатающей головки с нагревательными элементами. В процессе печати цветных изображений для переноса красителя на бумагу используется не удар, а точечный нагрев красящей ленты.
Принцип действия термопринтера очень прост. Печатающий элемент представляет собой панель с нагреваемыми элементами. В зависимости от подаваемого напряжения нагреваются те или иные элементы, которые заставляют темнеть специальную термобумагу в месте нагрева. Достоинством данного типа принтеров не-
сомненно служит то, что им не нужны расходные материалы кроме специальной бумаги. Недостатком является малая скорость печати.
Широкое практическое применение способ термографии получил в контрольно-кассовых машинах.
В термосублимационных принтерах (термосублимация - процесс перехода вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние) краситель с поверхности красящей ленты переносится на бумагу. При перемешивании паров красителей различного цвета достигается очень качественная цветовая гамма (фотореалистичный режим печати).
Общий принцип действия термосублимационных печатающих устройств заключается в следующем.
В печатающей головке используется керамическая подложка с резисторами, напряжение на которых регулируется микросхемой. Подложка имеет твердое покрытие из оксида кремния или напыление, идентичное алмазному.
Материал для переноса красителя на бумагу состоит из тонкого прозрачного пластика, покрытого тонким слоем воска, полимера или композиционным материалом, представляющим собой сочетание воска и полимера. Этот слой входит в непосредственный контакт с бумагой. При подаче напряжения на резистор происходит его нагрев, в результате чего воск или полимер переносится на бумагу. Воск требует меньшей степени нагрева, полимер большей.
После переноса воска 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 для ее охлаждения используют специальные алюминиевые радиаторы.
От типа материала, применяемого для переноса красителя, зависит долговечность изображения. Воск стирается, быстро выцветает, в то время как полимерные покрытия даже в сочетании с воском достаточно надежны. Одним из достоинств термопереноса является влагостойкость материала.
При цветной печати производится несколько проходов с различными лентами воска (CMYK-модель), в результате чего формируется полутоновое растровое изображение. Некоторые принтеры позволяют делать точки разных размеров. На таких принтерах установлена печатающая головка с хорошим охлаждением и очень четкой регулировкой времени и степени нагрева каждой точки, что
позволяет воску растекаться по бумаге. Эта технология дает более плотную заливку на больших площадях.
В настоящее время используют несколько видов сублимационного переноса красителя.
Сублимация красителя (Dye Sublimation). При таком методе краситель переносится с ленты при ее нагревании термоголовкой, которая обеспечивает различные температурные режимы. В зависимости от температуры происходит перенос большего или меньшего количества красителя, в результате чего образуются различные оттенки цвета. Такой способ сублимации является наиболее медленным. Изображения, 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 диапазон рабочих температур несколько ниже, чем в предыдущем случае. "Расплавленный воск, нанесенный на ленту, стекает и застывает на бумаге. Такой способ позволяет увеличить скорость печати, однако технология дает наилучшие результаты при значительном размере деталей изображения, заполняемых 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) - это сочетание воскового переноса и сублимации красителя. Этот способ также называется настоящей или отложенной сублимацией.
Термоголовка используется для переноса красителя, находящегося в восковом носителе. Низкая температура термовоскового процесса переносит частицы 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) аналогичен сублимации красителя. Но вместо того, чтобы переносить одну точку с ленты на бумагу, ТПСС принтеры превращают 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 производить печатать на различных материалах, используя различные красители, включая металлические.
Твердочернильные технологии (Solid Ink Printers) реализованы фирмой Tektronix (серия Tektronix 840-850). Красители здесь представляют собой твердые частицы красителя CMYK. Частички красителя каждого цвета находится в собственном отделении картриджа. Чернила расплавляются и подаются в печатающую головку. Она создает изображение на алюминиевом барабане, с которого и 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 страниц в минуту. Принтер не рекомендуется выключать из сети, поскольку при этом забиваются сопла печатающей головки.
К сожалению все сублимационные технологии требуют присутствия прецизионной головки. Поэтому такие принтеры стоят достаточно дорого и не получили при современном уровне развития печатных технологий должного развития. Они рассчитаны на полноцветную печать высокого качества.
Кроме описанных способов термографии известен также электротермографический. В его основе лежит явление спада поверхностных зарядов при нагревании термографического слоя. Для этого применяются вещества, чувствительные к нагреву, а именно: смолы в виде слоев на бумажной подложке. Сам процесс спада зарядов вызван сильным уменьшением удельного сопротивления смол при повышении температуры. После коронного заряда и нагревания термографического слоя ИК- излучением, вызывающим снижение удельного сопротивления до низкого уровня, будет происходить быстрый спад поверхностного заряда на экспонированных участках. После процесса экспонирования копию со скрытым электростатическим изображением подвергают электрографиче-
скому проявлению, которое образует видимое негативное изоора-жение.
Электротермографические копии по контрасту сравнимы с электрофотографическими, однако этот способ значительно уступает последнему по разрешающей способности.
Что такое сублимационный термоперенос?
Сублимационный термоперенос используется для печати изображений на струйном принтере на специальной бумаге. Изображение печатается в зеркальном отображении. После того, как чернила полностью высохнут, изображение, и заготовка для термопереноса помещаются в специальный прибор – термопресс – где под воздействием высокой температуры и давления происходит сублимационный термоперенос рисунка с бумаги на поверхность материала.
Для печати изображений методом сублимационного термопереноса следует использовать специальные чернила, в составе которых содержатся дисперсные красители. Такие красители под воздействием высоких температур переходят из твердого состояния в газообразное, т.е. сублимируются. Как правило, сублимационные красители могут использоваться для печати на полиэфирных материалах. Однако отличное качество изображения получается при печати и на смесовых тканях, в составе которых содержится не меньше 60 % полиэфира. Печать изображений методом сублимационного переноса возможна также на керамике, металле, стекле, если на их поверхности нанесено специальное покрытие из полиэфира.
Не следует путать сублимационный перенос с обыкновенным горячим/холодным переносом, когда печать изображений производится на специальной трансферной бумаге, имеющей полимерное покрытие, и обычными чернилами для струйных принтеров. Такое полимерное покрытие после завершения процесса печати переходит вместе с изображением на поверхность материала и фиксирует изображение, в некоторой мере защищая его от внешних воздействий. Но отпечатки, нанесенные методом холодного/горячего переноса менее устойчивы, чем сублимационные.
Из чего состоят сублимационные чернила?
Сублимационные дисперсные чернила – водная среда, содержащая специальные сублимационные красители. Эти красители являются диспергированными и практически не растворяются. Когда происходит термоперенос, молекулы красителей переходят в газообразное состояние и сорбируются волокном, после чего диффундируют в его поверхность, что приводит к возникновению в полимере твердого раствора. Нанесенное таким образом изображение отличается высокой светостойкостью и устойчиво к внешним воздействиям и влаге. Сублимационные красители были разработаны, прежде всего, для окраски ацетилцеллюлозного волокна. Сегодня чернила для сублимации – единственное средство для окраски полиэфирных, полиамидных и ацетатных материалов.
Прямая печать сублимационными чернилами
Прямая печать на ткани без использования бумаги как промежуточного носителя возможна в том случае, если ткань прошла обработку предпечатного и финишного типов.
Зачем использовать в качестве промежуточного носителя специальную бумагу для сублимации вместо стандартной бумаги для струйных принтеров?
Термотрансферная бумага для сублимационного переноса отличается от стандартных InkJet-носителей наличием специального покрытия. Это покрытие не только обеспечивает четкость изображения при печати, но и полностью "отдает" краситель при термопереносе. Способность полностью "отдавать" чернила – главное отличие бумаги для сублимации от бумаги для струйной печати или обычной без покрытия.
Какие качества должна иметь трансферная бумага?
Бумага для термопереноса должна обладать следующими свойствами:
Гладкая и однородная поверхность;
. устойчивость к интенсивной заливке чернилами;
. высокое качество печати тонких линий и мелких деталей, высокое разрешение и насыщенность изображений, четкие контуры и хорошая цветопередача;
. минимальная деформация в процессе печати и после высыхания отпечатка;
. экономичность расхода и быстрое высыхание чернил;
. достаточная плотность, чтобы частицы красителя не проникали в массу бумаги;
. получение высококачественного термопереноса вследствие максимального выхода красителей;
. должна быть пригодна для применения на всех используемых для сублимации устройствах.
Что делать, в случае если, при выполнении печати с интенсивной заливкой, бумага начинает коробиться, при соприкосновении с печатающей головкой?
Прежде всего, следует заметить, что данное явление, когда при печати бумага начинает коробиться, является характерным при печати сублимационными чернилами. Чтобы уменьшить деформацию и избежать контакта бумаги и печатающей головки, придерживайтесь следующих рекомендаций:
- используйте уровень заливки чернилами, который необходим для достижения требуемой цветовой насыщенности, при этом следует иметь в виду, что высокое качество термопереноса с сублимационной бумаги получается при использовании меньшего количества чернил, чем при стандартной бумаге;
- увеличьте расстояние между бумагой и печатающей головкой;
- наряду с основными стандартными направляющими, удерживающими края бумаги, используйте магнитные направляющие. Тем самым вы обеспечите дополнительный прижим бумаги, и ее края не будут подниматься;
- прикрепите к нижнему или боковым краям бумаги небольшой груз, чтобы создать слабое натяжение бумаги;
- ускорить высыхание чернил и избежать коробления бумаги и возможного прилипания отпечатков при ее намотке можно используя обогреватель с шириной, которая будет больше, чем ширина бумаги.
Возможно ли нанесение изображений методом сублимационного переноса на поверхность, состоящую из 100% хлопка?
Для сублимационной печати используются дисперсные красители, которые обеспечивают высокое качество изображений только на полиэфирных, полиамидных и смесовых материалах. Нанесенные таким способом изображения отличаются высокой устойчивостью к стирке и воздействию ультрафиолетового излучения. Сублимационная печать на хлопковом материале не даст желаемый результат, поскольку требуемая связь сублимационных красителей к хлопковой поверхности отсутствует. Для печати на хлопковых и других натуральных тканях лучше всего использовать пигментные и активные чернила.
Какие условия являются оптимальными для сублимационного термопереноса?
На качество получаемого отпечатка влияют:
Температура,
. время переноса.
Как правило, при печати на текстиле используется температура 180-210 °C и время 30-60 секунд. Для других материалов эти параметры необходимо заранее установить опытным путем. Следует иметь в виду, что при повышении температуры и времени воздействия сублимация красителя происходит более интенсивно, а выход с промежуточного носителя повышается.
Нужна ли окончательная обработка полученного отпечатка после сублимационного термопереноса?
В отличие от прямой печати по полиэфирным материалам, трансферная технология не требует никакой финальной обработки отпечатанного изображения.
Метод сублимационной печати относится к цифровым способам переноса изображения на материал. В современной полиграфии он стоит в первых рядах по производительности, так как позволяет в короткие сроки получать оттиски практически на любых поверхностях и при этом гарантирует отменное качество.
Кратко о сублимационной печати
Суть метода состоит в переносе краски на запечатываемый материал путем ее сильного нагревания. Во время технологического процесса температура чернил достигает 180-200 °C, вследствие чего они начинают быстро испаряться и в газообразном виде проникать в структуру обрабатываемого изделия. Сублимационная печать - непрямой вид печати, так как перенос красящего вещества происходит через промежуточный носитель. В основном в качестве такового используется бумага. Термоперенос сублимационной краски на запечатываемую поверхность происходит под воздействием давления пресса.
Область применения
Как правило, данный способ получения оттисков применяется для размещения рекламы и декоративного оформления сувенирных изделий. В качестве носителей отпечатанного изображения могут выступать:
- Домашний текстиль.
- Предметы одежды.
- Посуда.
- Пазлы.
- Плакаты, баннеры и стенды.
Благодаря тому, что сублимационная печать отличается высоким качеством, особую популярность она получила в области рекламы. Данный способ переноса краски позволяет довольно быстро изготавливать большие тиражи продукции, при этом сохраняя насыщенность и яркость оттисков.
Что касается сувенирных изделий, то они пользуются неменьшим спросом. Стоит лишь отметить, что наиболее распространена печать сублимационным способом на плоских тканевых материалах. Это обусловлено тем, что для объемных изделий требуется приобретение дополнительного оборудования. Например, сублимационная печать на кружках выполняется в термопрессе округлой формы.
Печать сублимационным методом: за и против
Не говоря уже обо всех положительных сторонах цифровой печати, метод сублимации можно назвать заслуженным лидером в области современной полиграфии. В первую очередь, он позволяет сделать технологический процесс максимально рентабельным. Во-вторых, он дает возможность потребителю получить продукцию, обладающую такими преимуществами, как:
- Стойкость к истиранию и воздействию УФ-лучей.
- Высокое качество изображений.
- Термостойкость.
Сублимационная печать обладает еще одной положительной особенностью: она позволяет свободно регулировать объемы тиража. С ее помощью можно изготовить как одну единицу продукции, так и несколько тысяч.
Недостатков у сублимационного метода всего два. Во-первых, печать должна происходить только на материалах белого цвета. Это необходимо для точности цветопередачи. Ко второму недостатку можно отнести то, что краска хорошо закрепляется только на синтетических волокнах.
Сублимационное оборудование: принтеры и термопрессы
Для термопереноса краски на промежуточный носитель используется принтер для сублимационной печати. Его выбирают в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конечной продукции. Характеристики сублимационного принтера должны соответствовать трем параметрам:
- Типу изображений, которые будут печататься (растровые или штриховые).
- Предполагаемым тиражам продукции.
- Желаемому формату отпечатываемых листов бумаги.
Перенос изображения на промежуточный материал может производиться абсолютно любым способом: струйным, офсетным, тампонным и т.д. Однако стоит учитывать, что краску нельзя подвергать нагреву до ее взаимодействия с конечным изделием. Поэтому термоструйный принтер для сублимационной печати не используется. Как правило, отдается предпочтение пьезоэлектрическим моделям.
Полученный на бумаге оттиск переносится на изделие при помощи термопресса. Существуют конструкции со стационарными и каландровыми прижимами. Выбор той или иной технологии должен обосновываться особенностями изготавливаемых тиражей. Для выпуска широкоформатной рекламы на баннерах и плакатах используются каландровые термопрессы. Если же печать ограничивается малотиражным изготовлением сувенирных изделий, то отдается предпочтение стационарным моделям.
Материалы для печати сублимационным способом
Технология сублимационной печати позволяет переносить краску практически на любые поверхности. В качестве материала-основы может использоваться ткань, дерево, пластик, стекло, керамика и даже металл. Однако главная особенность процесса состоит в том, что сублимационная краска адгезирует только с полимерными соединениями. Поэтому перед нанесением изображения материал обязательно покрывается специальным лаком на акриловой основе. Если же печать производится на ткани, то она должна не менее чем на 60 % состоять из синтетических волокон. Самые качественные оттиски получаются на чистом полимерном текстиле, полностью изготовленном из полиэфира или полиэстера.
По сравнению с классическими способами переноса краски сублимационная печать - это просто вершина современности. Она не ограничивает пользователя ни в объеме тиража, ни в материалах, ни даже в форме изготавливаемых изделий.
