Технология сублимационной печати: принципы и применение.

Сублимационная печать: цифровая технология переноса красителя на материалы с помощью нагрева. Особенности, принцип работы и история развития.

10 мин чтения

100%

Источник: Dye-sublimation printing — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Технология цифровой печати с широким цветовым охватом.

Сублимационная печать (или сублим-печать) – это термин, объединяющий несколько различных методов цифровой компьютерной печати, использующих тепло для переноса красителя на материал-основу. Название "сублимация" было дано изначально, поскольку считалось, что краситель переходит из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. Позднее выяснилось, что это представление о процессе неверно, так как происходит частичное размягчение красителя. С тех пор процесс стал правильно называться диффузией красителя, однако этот технически точный термин не вытеснил первоначальное название. Исторически "сублимационная печать" относилась к принтерам, использующим термопечатную головку для переноса красителя с ленты непосредственно на носитель посредством сублимации. Изначально технология применялась для создания пробных отпечатков, но сегодня сохранилась в принтерах для изготовления удостоверений личности и специализированных фотопринтерах, часто под названием теплоперенос диффузионного красителя (D2T2). Впоследствии этот термин стали применять и к процессу непрямой сублимационной переносной печати, в котором стандартный струйный принтер наносит сублимационные чернила на переносную пленку. Затем напечатанная пленка прижимается к материалу-основе под воздействием тепла, перенося краситель на материал, например, пластик или ткань, посредством сублимации.

Процесс

Используя механизм, являющийся вариантом термотрансферного принтера, наиболее распространенный прямой процесс наносит один цвет за раз, при этом краситель хранится на полиэстерной ленте, где каждый цвет расположен на отдельной панели. Каждая цветная панель соответствует размеру печатаемого носителя; например, сублимационный принтер 4x6 дюймов (10x15 см) будет иметь четыре панели размером 4x6 дюймов (10x15 см). В процессе печати ролики принтера перемещают носитель и одну из цветных панелей вместе под термопечатную головку, ширина которой обычно соответствует меньшему размеру носителя. Микроскопические нагревательные элементы головки быстро изменяют температуру, перенося различное количество красителя в зависимости от интенсивности нагрева. Часть красителя диффундирует в носитель. После завершения печати одним цветом, принтер продвигает ленту к следующей цветовой панели и частично извлекает носитель для подготовки к следующему циклу. Весь процесс повторяется четыре или пять раз: первые три слоя наносят цвета на носитель, формируя изображение; затем может быть, а может и не быть, процесс термопереноса черного цвета на основе восковых чернил; последний проход наносит ламинационное покрытие сверху. Этот слой защищает красители от ультрафиолетового излучения и влаги. Для печати идентификационных карт необходимы четкий текст и штрих-коды, которые печатаются с помощью дополнительной черной панели на основе воска на ленте (YMCKO). Эта дополнительная панель работает по принципу термотрансферной печати, а не диффузии красителя: с ленты на носитель переносится весь слой, а не только часть красителя, в соответствии с пикселями, определяемыми термопечатной головкой.

Промышленные и коммерческие условия

Ранее технология сублимационной печати была ограничена промышленным и высококачественным коммерческим применением. Сублимационная печать фотографий использовалась в медицинской визуализации, цветокоррекции в графическом дизайне, системах безопасности и приложениях, связанных с телевещанием.

Популярность: красители сублимы в событиях

Сегодня он чрезвычайно популярен в event-фотографии и фотобудках или киосках, где требуется быстрая печать по запросу.

Доступная краска-сублимация: домашние потребители и размеры открыток

Alps Electric выпустила первые качественные термосублимационные принтеры для домашних пользователей в ценовом диапазоне 500–1000 долларов, сделав технологию термосублимации доступной более широкой аудитории. (Однако эти модели не были полноформатными принтерами, поскольку использовали узкую печатающую головку, перемещающуюся по странице, как и большинство струйных принтеров.) Сейчас на рынке представлено множество термосублимационных принтеров, цена которых начинается от 100 долларов, особенно компактные мобильные фотопринтеры формата открытки.

Фотографии удостоверения личности и печать карт

Возможность недорогой и быстрой печати фотографий с небольших принтеров привела к тому, что технологии сублимационной печати вытесняют традиционные моментальные фотографии в некоторых областях применения, например, при фотосъемке для удостоверений личности с использованием принтера для карт.

Приложения для настольных компьютеров и фотокабин

Несколько корпораций предлагают настольные устройства как автономные принтеры, а также для использования в печатных киосках и фотобудках. Некоторые из этих устройств созданы на базе универсальных принтеров. Некоторые производители предоставляют комплекты разработки программного обеспечения вместе со своими принтерами, что указывает на их стремление привлечь системных интеграторов как потенциальных клиентов.

Фотография событий: немедленные отпечатки лабораторного качества

Фотопринтеры сублимационной печати настольного размера, работающие автономно, также используются фотографами при съемке мероприятий. Эта технология позволяет фотографам изготавливать и продавать отпечатки лабораторного качества непосредственно во время мероприятия, используя при этом минимальное количество оборудования.

Скорость печати

Поскольку принтеры для сублимационной печати используют тепло для переноса красителя на носитель, скорость печати ограничена скоростью изменения температуры элементов на термопечатающей головке. Нагрев элементов происходит легко, поскольку сильный электрический ток может очень быстро повысить их температуру. Однако охлаждение элементов, при переходе от более темного к светлому цвету, сложнее и обычно требует установки вентилятора и радиатора на печатающую головку. Использование нескольких головок также может ускорить этот процесс, так как одна головка может охлаждаться, пока другая печатает. Хотя время печати варьируется в зависимости от модели принтера, типичный потребительский принтер для сублимационной печати может напечатать фотографию размером 4x6 дюймов (10x15 см) за 45–90 секунд. Более производительные принтеры могут печатать значительно быстрее; например, принтер Sinfonia Colorstream S2 способен напечатать фотографию 4x6 дюймов (10x15 см) всего за 6,8 секунды, а Mitsubishi CP D707DW известен еще более высокой скоростью печати – менее 6 секунд для фотографий аналогичного размера. В любом случае, готовый отпечаток полностью сухой сразу после выхода из принтера.

Сравнение с струйной печатью

Традиционно преимуществом сублимационной печати было то, что это технология непрерывных тонов, где каждая точка может быть любого цвета. В отличие от нее, струйные принтеры могут изменять положение и размер капель чернил, процесс, называемый дитерингом, но каждая капля чернил ограничена цветами установленных чернил. Следовательно, сублимационный принтер создает истинные непрерывные тона, очень похожие на химическую фотографию. Струйная печать состоит из капель чернил, нанесенных слоями и рассеянных для имитации непрерывных тонов, но при увеличении видны отдельные капли. В первые дни струйной печати большие капли и низкое разрешение делали струйные отпечатки значительно хуже сублимационных, но многие современные струйные принтеры производят чрезвычайно качественные отпечатки, используя микроскопические капли и дополнительные цвета чернил, обеспечивая превосходную цветопередачу и четкость по сравнению с сублимацией. Сублимация красителей имеет некоторые преимущества перед струйной печатью. Во-первых, отпечатки сухие и готовы к обработке сразу после выхода из принтера. Поскольку термоголовке не нужно перемещаться вперед и назад по носителю, в нем меньше движущихся частей, которые могут выйти из строя. Весь цикл печати очень чистый, так как нет жидких чернил, которые нужно убирать. Эти факторы делают сублимацию красителей в целом более надежной технологией, чем струйная печать. Сублимационные принтеры имеют некоторые недостатки по сравнению со струйными. Каждая цветная панель ленты и сама термоголовка должны соответствовать размеру носителя, на котором производится печать. Кроме того, сублимированные чернила принимает только специальная бумага или определенные виды пластика. Это означает, что сублимационные принтеры не могут сравниться со струйными в гибкости печати на различных носителях. Красители немного диффундируют перед поглощением носителем. Следовательно, отпечатки не обладают абсолютной резкостью. Для фотографий это создает очень естественные отпечатки, но для других целей (например, графического дизайна) эта небольшая размытость является недостатком. Количество расходуемых красителей на страницу также очень велико; большая часть красителя в четырех панелях может быть потрачена впустую для обычного отпечатка. После использования панели, даже для печати одной точки, оставшийся краситель на этой панели нельзя повторно использовать для другой печати без образования пустого места. Из-за конструкции большинства принтеров с одним рулоном для каждой печати необходимо использовать четыре панели цветного красителя, независимо от того, нужна ли панель для печати. Печать в монохромном режиме не дает никакой экономии, и три неиспользованные цветные панели для этой страницы нельзя переиспользовать для печати одного цвета. Струйные принтеры также страдают от "потерь красителя", поскольку чернила в картриджах высыхают при нечастом использовании (без "интенсивного использования" сопла картриджа могут забиваться засохшими чернилами). Комплекты для сублимации красителей, включающие ленту и бумагу, рассчитаны на точное количество отпечатков, что обеспечивает фиксированную стоимость за отпечаток. Это отличается от струйных принтеров, где чернила покупаются по объему. Для сред, где печатаются конфиденциальные или секретные документы, сублимационный принтер представляет собой потенциальный риск для безопасности, который необходимо тщательно контролировать. Благодаря механизму печати на использованных панелях ленты остается идеальное цветоделенное негативное изображение напечатанной страницы, и "отходный рулон" с панелями красителей можно развернуть, чтобы увидеть все, что было напечатано. В таких условиях отходный рулон следует измельчать или сжигать на месте, а не просто выбрасывать в мусор. Кроме того, домашние пользователи могут аналогичным образом извлечь отходный рулон из фотопринтера из мусора и использовать его для просмотра всего, что было напечатано. Поскольку рулон изготовлен из пластика, срок службы использованного рулона может составлять годы или десятилетия, что позволяет восстановить изображение даже после утилизации. Также бумага и ленты для сублимации чувствительны к жиру с кожи, который мешает сублимации красителя с ленты на бумагу. Они также должны быть свободны от пыли, которая может привести к появлению небольших цветных пятен на отпечатках. Большинство сублимационных принтеров оснащены фильтрами и/или чистящими роликами для снижения вероятности этого. Пылинка может повлиять только на один отпечаток, так как прилипает к нему в процессе печати. Наконец, сублимационные принтеры не справляются с созданием нейтральных и тонированных черно-белых отпечатков с более высокой плотностью и практически полным отсутствием метамеризма или бронзового эффекта.

Traditionally, the advantage of dye sublimation printing has been the fact that it is a continuous tone technology, where each dot can be any color. In contrast, inkjet printers can vary the location and size of ink droplets, a process called dithering, but each drop of ink is limited to the colors of the inks installed. Consequently, a dye sublimation printer produces true continuous tones appearing much like a chemical photograph. An inkjet print is composed of droplets of ink layered and scattered to simulate continuous tones, but under magnification, the individual droplets can be seen. In the early days of inkjet printing, the large droplets and low resolution made inkjet prints significantly inferior to dye sublimation, but many of today's inkjets produce extremely high quality prints using microscopic droplets and supplementary ink colors, producing superior color fidelity and sharpness to dye sublimation. Dye sublimation offers some advantages over inkjet printing. For one, the prints are dry and ready to handle as soon as they exit the printer. Since the thermal head does not have to sweep back and forth over the print media, there are fewer moving parts that can break down. The whole printing cycle is extremely clean as there are no liquid inks to clean up. These factors make dye sublimation generally a more reliable technology than inkjet printing. Dye sublimation printers have some drawbacks compared to inkjet printers. Each of the colored panels of the ribbons, and the thermal head itself, must match the size of the media that is being printed on. Furthermore, only especially coated paper or specific plastics can accept the sublimated ink. This means that dye sublimation printers cannot match the flexibility of inkjet printers in printing on a wide range of media. The dyes diffuse a small amount before being absorbed by the media. Consequently, prints are not razor sharp. For photographs, this produces very natural prints, but for other uses (such as graphic design) this slight blurriness is a disadvantage. The amount of wasted dye per page is also very high; most of the dye in the four panels may be wasted for a typical print. Once a panel has been used, even to just print a single dot, the remaining dye on that panel cannot be reused for another print without leaving a blank spot where the dye was used previously. Due to the single roll design of most printers, four panels of colored dye must be used for every print, whether or not a panel is needed for the print. Printing in monochrome saves nothing, and the three unused color panels for that page cannot be recycled for a different single color print. Inkjet printers also suffer from 'dye wastage' as the ink cartridges are prone to drying up with low usage (without 'heavy use', the cartridge nozzles can become clogged with dried ink). Dye sublimation media packs, which include both ribbon and paper, are rated for an exact number of prints which yields a fixed cost per print. This is in contrast to inkjet printers where inks are purchased by volume. For environments that print confidential or secret documents, a dye sublimation printer is a potential security risk that must be handled carefully. Due to the mechanism of printing, a perfect color separated negative image of the printed page remains on the spent ribbon panels, and the "waste roll" of dye panels can be unrolled to see everything that has been printed with the printer. For such environments, the waste roll should be shredded or incinerated onsite rather than simply being discarded in the trash. Also, for home users, the waste roll from a photo printer can be similarly recovered from the garbage and used to see everything that has been printed. Since the supply roll is plastic, the lifespan of a used roll can be years or decades long, permitting image recovery long after disposal. Also, dye sublimation papers and ribbons are sensitive to skin oils, which interfere with the dye's ability to sublimate from the ribbon to the paper. They must also be free of dust particles, which can lead to small colored blobs appearing on the prints. Most dye sublimation printers have filters and/or cleaning rollers to reduce the likelihood of this happening, and a speck of dust can only affect one print as it becomes attached to the print during the printing process. Finally, dye sublimation printers fall short when producing neutral and toned black and white prints with higher density levels and virtually no metamerism or bronzing.

Печать с сублимацией

Сублимационная переносная печать – это технология цифровой печати, использующая полноцветные изображения, предназначенная для работы с полиэстером и полимерными покрытиями. Изначально применялась для печати на полиэстеровых тканях, но сейчас широко используется для декорирования одежды, вывесок и баннеров, а также сувенирной продукции, такой как чехлы для мобильных телефонов, таблички, кофейные кружки, коврики для мыши и другие изделия с поверхностями, подходящими для сублимации. Изображения сначала печатаются на покрытой термостойкой переносной бумаге в виде зеркального отражения финального дизайна, а затем переносятся с бумаги на основу с помощью термопресса. Первые крупноформатные принтеры для печати переносной бумаги представляли собой модифицированные электростатические плоттеры, использующие тонер, но в настоящее время чаще всего используются крупноформатные струйные принтеры со специальными чернилами. Для печати малого формата струйная печать также стала доминирующей технологией, хотя доступны и специальные лазерные принтеры для сублимационной переноса. Для переноса изображения с бумаги на основу требуется процесс термопрессования, сочетающий в себе время, температуру и давление. В зависимости от основы используются различные настройки. В ходе этого процесса сублимационные красители внедряются в основу на молекулярном уровне. Наиболее распространенные красители, используемые для сублимации, активируются при 350 градусах по Фаренгейту / 175 градусах по Цельсию. Однако для достижения оптимального цвета обычно рекомендуется диапазон от 380 до 420 градусов по Фаренгейту / 195 до 215 градусов по Цельсию. Результатом сублимационной переноса является практически постоянная, высококачественная полноцветная печать. Поскольку красители внедряются в основу на молекулярном уровне, а не наносятся поверхностно (как при трафаретной печати и прямой печати на ткани), отпечатки не трескаются, не выцветают и не отслаиваются при нормальных условиях эксплуатации. Ткань окрашивается на постоянной основе, что позволяет стирать ее, не повреждая качество изображения. Преимущества сублимационной печати по сравнению с другими методами текстильной печати: изображения долговечны, не отслаиваются и не выцветают, краска не накапливается на ткани. Цвета могут быть исключительно яркими благодаря сцеплению красителя с прозрачными волокнами синтетической ткани, можно добиться плавных переходов тонов, сопоставимых с фотографиями, без использования специальных техник, таких как полутоновая печать, и изображение можно наносить на всю поверхность изделия, без проблем с печатью по краям.

Sublimation transfer printing is a digital printing technology using full color artwork that works with polyester and polymer coated substrates. Originally used for printing polyester fabrics, the process is now commonly also used for decorating apparel, signs, and banners, as well as novelty items such as cell phone covers, plaques, coffee mugs, mouse mats, and other items with sublimation friendly surfaces. The images are first printed onto coated heat resistant transfer paper as a mirror image of the final design, which is then transferred from the transfer sheet onto the substrate using a heat press. Early large format printers used for printing transfer paper were modified electrostatic plotters using toner, but now are generally large format inkjet printers using special inks. For small format printing, inkjet has also become the dominant technology, though special dye sublimation transfer laser printers are also available. In order to transfer the image from the paper to the substrate, it requires a heat press machine process that is a combination of time, temperature, and pressure. Different settings are used depending on the substrate. This application will transfer the sublimation dyes at the molecular level into the substrate. The most common dyes used for sublimation activate at 350 degrees Fahrenheit / 175 degrees Celsius. However, a range of 380 to 420 degrees Fahrenheit / 195 to 215 degrees Celsius is normally recommended for optimal color. The result of the sublimation transfer process is a nearly permanent, high resolution, full color print. Because the dyes are infused into the substrate at the molecular level, rather than applied at a topical level (such as with screen printing and direct to garment printing), the prints will not crack, fade or peel from the substrate under normal conditions. The fabric is permanently dyed so it can be washed without damaging the quality of the image. Advantages of dye sublimation over other methods of textile printing: images are permanent and do not peel or fade, the dye does not build up on the fabric. Colors can be extraordinarily brilliant due to the bonding of the dye to the transparent fibers of the synthetic fabric, truly continuous tones can be achieved that are equivalent to photographs, without the use of special techniques such as half screen printing, and the image can be printed all over the entire item, with no difficulty in printing all the way to the edges.

Печатная техника с пьезоприемным потоком чернил

На рынке представлено два типа сублимационных чернил для пьезоэлектрических струйных принтеров для переноса изображения. Наиболее распространенным является водный сублимационный краситель, предназначенный для использования как в настольных, так и в широкоформатных принтерах. Другой тип – сольвентный сублимационный краситель, который можно использовать в широкоформатных принтерах с печатными головками XAAR, Spectra и некоторых Konica. Благодаря быстрому развитию цифровой текстильной печати, сублимационные чернила становятся все более популярными в цифровой струйной печати на тканях. Скорость печати для широкоформатных пьезоэлектрических струйных принтеров, использующих водные сублимационные красители, продолжает расти. Скорость варьируется от 18 квадратных метров в час на принтере шириной 44 дюйма до более 3000 квадратных метров в час на высокоскоростном промышленном текстильном принтере.

Печать тканей с помощью прямой сублимации

При этом типе цифровой текстильной печати струйный принтер наносит красители сублимации непосредственно на ткань. Затем ткань нагревается в печи или на календаре для диффузии и закрепления красителей.