Твердочернильные принтеры

Твердочернильные принтеры (также называются восковыми принтерами с твердым красителем, твердокрасочными принтерами(Solid Ink) принтерами с термопластичной печатью) используют струйный перенос расплавленного красителя.

Твердочернильная технология печати была изобретена в 1986 году, в компании Tektronix, в первую очередь для нужд издательств и полиграфии.

В 2000 году компания Xerox приобрела принтерное подразделение Tektronix. В отличие от лазерной, твердочернильная технология была изначально ориентирована на цветную, а не на черно-былую печать. Основные узлы твердочернильного принтера приведены на рис.1.

Рис. 1. Основные узлы твердочернильного принтера:

1 – тракт двусторонней печати; 2 – подогреватель бумаги; 3 – бумага; 4 – барабан; 5 – прижимной вал переноса; 6 – комплект техобслуживания; 7 – лоток для отходов; 8 – печатающая головка; 9 – плавильные пластины; 10 – твердые чернила; 11 –контейнер для чернил.

“Чернила” в исходном состоянии представляют собой бруски из воскоподобного состава, смешанного с красителем одного из четырех печатных цветов (C, M, Y, K). Заметим, что цвета брусков мало похожи на те, что получаются после их расплавления – так, “голубой” брусок имеет темно-синий (почти черный), а “пурпурный” - темно-коричневый цвет. Брусок каждого цвета имеет уникальную (отличающую его не только от брусков других цветов, но и от брусков для других моделей твердочернильных принтеров) причудливую форму, соответствующую форме отверстия в предназначенном для него отделении контейнера для чернил (см. рис. 2, 3).

Рис.2. Бруски чернил

Рис.3. Контейнеры для заправки чернил

Такое “формовое кодирование” практически полностью исключает возможность ошибки при заправке принтера чернилами. В каждое отделение “заряжается” до четырех брусков, причем добавлять их можно в любое время, в том числе и в процессе печати. При закрывании крышки контейнера бруски прижимаются пружинами так, чтобы первый брусок в каждом отделении был плотно прижат к керамической плавильной пластине.

Расплавленные горячими пластинами чернила стекаются в нагретые резервуары печатающей головки, где поддерживаются в расплавленном состоянии. После заполнения резервуара определенного цвета по сигналу датчика уровня соответствующая пластина отключается. По мере расходования чернил пластина вновь включается, поддерживая уровень жидких чернил в резервуарах головки.

Пьезоструйная головка из нержавеющей стали имеет 1236 сопел и перекрывает, в отличии от головок струйных принтеров, всю ширину печатаемой страницы. Достигаемое в современных моделях твердочернильных принтеров разрешение 2400 точка/дюйм обеспечивается путем горизонтального перемещения головки на расстояние между соседними соплами. Пьезоэлементы сопел способны выбрасывать до 30млн. капель в секунду. Благодаря этому достигается гораздо более высокая, чем у струйных принтеров, скорость печати (до 30 стр./мин).

Выбрасываемые головкой капли чернил попадают на нагретый до менее высокой, чем головка, температуры вращающийся барабан из нержавеющей стали, на который предварительно, с помощью специального валика, входящего в состав комплекта техобслуживания (рис. 4), наносится тонкий слой силиконового “масла”. На барабане чернила переходят из жидкого в промежуточное (эластичное) состояние.

Рис.4. Внешний вид комплекта техобслуживания твердочернильного принтера

Когда на барабане сформировано примерно треть изображения страницы из нижнего кассетного или переднего многофункционального лотка подается лист бумаги (или другого носителя). Пройдя через щель подогревателя бумаги, нагретый лист прижимается валиком переноса к барабану. Чернила, имеющие большую адгезию к бумаге, чем к смазанному маслом гладкому барабану, переходят на лист, где и окончательно застывают. Комплект техобслуживания (см. рис.4) состоит из валика для нанесения на барабан масла, скребка для снятия загрязнений и капель краски и ванночки для этих отходов скребок очищает барабан от оставшихся капель чернил и других всевозможных загрязнений. При печати скребок очищает барабан от загрязнений и оставшихся на нем капель красителей.

Технология твердочернильной печати почти безотходная, но отходы возникают в процессе подготовки принтера из холодного (т.е. полностью выключенного) состояния к работе. Один из этапов этого длительного до (15 мин.) процесса – вакуумная чистка сопел головки, при которой часть расплавленных чернил сливается в емкость для отходов и там застывает. Именно поэтому твердочернильный принтер рекомендуется не выключать никогда. При частых выключениях в отходы может уйти вполне заметная часть чернил, поэтому в случае нестабильной электросети целесообразно использовать отдельный источник бесперебойного питания.

Контроллер принтера (на рис. 1 он не приведен) обеспечивает растрирование изображений (основные языки описания страниц PostScript 3, PC45C) и управление механизмом печати.

Преимущество твердочернильных принтеров:

1. Значительно более простая, по сравнению с лазерными принтерами, конструкция: неизмеримо меньшее число механических, оптических и электронных компонентов, а, следовательно, более высокая надежность. В нем нет ни прецизионной оптикомеханической системы развертки лазерного луча, ни фотобарабана, ни блока проявления и термического закрепления. Большая надежность дает меньшие простои на ремонт и меньшие затраты на техобслуживание и на ремонт.

2. Гораздо меньше количество расходных материалов и простота их добавления и замены. Расходных материалов всего два: чернильные бруски и комплект технического обслуживания. Чернила находятся в твердом состоянии, не пачкают рук и одежды, добавляются крайне просто, добавлять чернила можно не прерывая процесс печати. Замена комплекта техобслуживания – простейшая операция, занимающая меньше минуты.

3. Стабильное качество печати, не меняющееся со временем и не зависящее от количества отпечатанных на принтере страниц. Практически у всех цветных лазерных принтеров, по мере износа фотобарабанов, устройств переноса тонера, качество пе5чати заметно ухудшается. Отпечатки водостойки. Качество печати соответствует цветным лазерным принтерам высокого класса, стоящим в несколько раз больше твердочернильного, и струйным принтером при печати на специальной бумаге. В данных принтерах отсутствует растекание чернил на любом типе бумаги, вплоть до газетной.

4. Высокая скорость печать (до 30 стр. мин), свойственная только значительно более дорогим моделям цветных лазерных принтеров, тогда как стоимость твердочернильного принтера близка к стоимости монохромного сетевого лазерного принтера аналогичной производительности.

5. В твердочернильном принтере подача следующего листа бумаги начинается только после полного выхода предыдущего листа. Благодаря этому не возникает проблем с замятием бумаги, что случается у лазерных принтеров, у которых, для ускорения печати, в тракте подачи бумаги находятся одновременно два листа. Поэтому тракт подачи бумаги у твердочернильного принтера более простой и твердочернильные принтеры могут печатать на более плотных носителях, чем большинство лазерных (до 220 г/м2). У твердочернильных принтеров не возникает проблем с печатью на самых разнообразных носителях: переработанной бумаге, конвертах, прозрачной пленке, неоднородных по толщине и типу материалов носителях (например, конвертах с прозрачным окном).

6. Благодаря отсутствию термического закрепления чернил для твердочернильной печати можно использовать более чувствительные к высокой температуре носители, чем для лазерной.

7. На 90% меньше чем у лазерных принтеров количество отходов.

8. Совокупность стоимости владения твердочернильного принтера несколько меньше совокупной стоимости владения лазерного принтера. (Совокупная стоимость владения включает в себя стоимость самого принтера и стоимость расходных материалов для печати определенного количества листов, стоимость потребляемой электроэнергии при эксплуатации, расходы на техобслуживание).

Недостатки твердочернильных принтеров:

1. Малая механическая прочность (сплошные цветовые заливки легко процарапываются ногтем). Если использовать ламинирование, то из-за нагрева в ламинаторе тонкие линии и мелкие шрифты слегка расплываются.

2. Отсутствие смешения и растекания чернил на бумаге и малая плотность сопел приводит к тому, что на светлых участках фотоизображений наблюдается, заметная невооруженным взглядом, “точечность”. Этот недостаток обуславливает практическую невозможность использования принтера для высококачественной печати фотографий.

Основные назначения твердочернильных принтеров – текст и бизнес-графика с не слишком тонкими линиями и сплошными цветовыми заливками.

3. Очень длительный по сравнению с принтерами других типов “холодный старт” (в первых образцах Tektronix время начального запуска доходило до 45 минут, в современных моделях – 12-15 мин.). Даже если принтер находится все время во включенном состоянии, и это не приводит к значительному потреблению электроэнергии (в энергосберегающем режиме твердочернильный принтер потребляет 20-40 Вт по сравнению с 200 Вт лазерного принтера в таком же режиме).