Твердые чернила. Подробно о твердочернильной печати. Недостатки твердочернильных принтеров

В последние лет пять на рынке домашних и офисных принтеров сложиласьочень странная ситуация. С одной стороны, есть несколько крупныхпроизводителей, регулярно обновляющих модельные ряды и всерьезконкурирующих друг с другом. С другой, IT-журналисту об их борьбе писатькатегорически нечего. Деловая пресса может хоть немного пожонглироватьдолями рынка и прочими скучностями. А наш человек, присмотревшисьповнимательнее к «новым» моделям, тут же замечает, что с техническойточки зрения никаких серьезных улучшений в них не наблюдается. Скорее,наоборот – параллельно с добавлением разнообразных украшательств, вродеЖК-экранов высокой четкости, собственно печатающая часть подвергаетсяупрощению.

В первую очередь это, конечно, относится к струйным принтерам, гдепрогресс остановился в середине нынешнего десятилетия. Мне самому труднов это поверить, но даже HP, в свое время задававшая темп в гонке поувеличению числа чернильниц в фотопринтерах, сегодня считает достаточнымиспользование всего четырех цветов. Четырех! Это после ДЕВЯТИ в старшихмоделях HP Photosmart пятилетней давности! Четыре же чернильницы в тевремена считались приемлемыми лишь для совсем простеньких моделей, гдефотопечать – не основная функция. У Epson можно до сих пор найтивосьмицветные модели, но они выпускаются уже вторую пятилетку (например,восьмицветный Epson R800 поступил в продажу в далеком 2004-м), ановинки не переходят шестицветный барьер. Да и по основнымхарактеристикам, как-то разрешение печати и размер капли, принтеры и МФУEpson за последние пять лет вперед не ушли. Взгляните на характеристикилазерных аппаратов – они тоже давно не менялись, что в черно-белых, чтов цветных моделях. Так отчего же столь стремительно развивавшаяся вначале века индустрия взяла и «притормозила»?

Виноваты, конечно же, маркетологи производителей печатающихустройств. На рубеже веков, когда на массовый рынок вышли цифровыефотоаппараты, они вдруг решили, что это – их шанс. Мол, раз гражданамтеперь необязательно ходить в лаборатории для проявки пленки, они и самифотографии предпочтут печатать дома, а не у чужого дяди. Раз так – надосрочно им обеспечить качество минилаба прямо на рабочем столе. Рынокфотопринтеров казался огромным, и деньги в R&D вкладывались немалые,причем как в струйное, так и в лазерное направления. Планировалось, чтодома поселятся струйники, а лазерные фотопринтеры (разрабатывались итакие) будут активно раскупаться компаниями, использующими в работекачественные картинки (т.е. от риэлторских агентств до магазинов,торгующих по почте).

Поначалу все шло нормально: люди по инерции продолжали печататьфотографии на бумаге, потому что так вроде бы принято. Но потом вдругпришло понимание, что, оказывается, снимки и на экране компьютерасмотрятся неплохо, а еще есть мобильные телефоны, ноутбуки, цифровыефоторамки, умные плееры и т.д. и т.п. А для переноса их на большиерасстояния лучше подходят оптические носители, флэшки и электроннаяпочта. По мере того, как компьютерную технику осваивали пенсионеры,последняя надежда производителей фотопринтеров, таял и спрос надействительно качественную печать в домашних или офисных условиях. Все,что хотели граждане на самом деле – напечатать быстро и, главное,подешевле. Ну а если где какой оттеночек недостаточно точно передастся –так и не страшно. И даже те, кто продолжал печатать фотографии набумаге, все равно устремились в минилабы, где цена отпечатка получаетсяраза в полтора-два дешевле изготовленного в домашних условиях, особенноесли речь идет о крупных форматах.

В результате производители принтеров получили весьма продвинутыетехнологии печати без малейшего шанса отбить затраты на их разработку впланируемые сроки. Смирившись и поняв, что имеющегося задела по качествукартинки хватит надолго, все переключились на увеличение скоростипечати и снижение цены как самих устройств, так и отпечатков. Не менееважным направлением модернизации стала порча жизни производителям т.нсовместимых картриджей и тонера, которые мешали отбить хотя бы ценусамого устройства. Разработка же новых, альтернативных технологий печатиесли и не прекратилась, то существенно замедлилась. А тут еще и мировойфинансовый кризис начался…

Это длинное вступление написано для того, чтобы вы понимали – в какихсуровых условиях компания Xerox пытается продвигать на рынок МФУ ствердотельными чернилами, радикально отличающихся как от струйных, так иот лазерных печатающих устройств.

Твердые снаружи, жидкие внутри

Идея использовать в принтерах твердые расходники уже давно посещалаумы разработчиков, и среди компаний, где дело дошло, как минимум, допрототипов, числятся Howtek, Exxon, Dataproducts, Hitachi, Spectra иBrother. Успешнее всех оказались опыты американской компании Tektronix,которая в 1986 году запатентовала технологию печати твердотельнымичернилами (Solid Ink), а в 1991-м начала продавать первый в мире цветнойпринтер, где эта технология применялась.

Печатал Tektronix Phaser III на бумаге формата Letter (чуть меньшепривычного нам А4), и на один лист уходило около двух минут. Учитывая,что речь идет о полноцветном отпечатке весьма приличного для тех временкачества, скорость можно было назвать весьма приемлемой. Но вот цена -$10000 – заставляла многих задуматься (для сравнения, черно-белыйлазерный принтер в те времена стоил в районе $2400). Плюс перваяреализация технологии оставляла желать лучшего. Ведь чернила оставалисьтвердотельными только до момента, пока они не попадали внутрь принтера.Там же твердые брусочки, состоящие из смеси воска, тонера и растительныхмасел, превращаются в жидкость с температурой более сотни градусов.Поначалу их при помощи подвижной головки весом – внимание – 1.8 кгнаносили прямиком на бумагу, и потому у пользователей, поленившихсяозаботиться правильным креплением, принтеры скакали по офисам, каквзбесившиеся стиральные машинки. При установке же на стол следоваловыбирать дерево потолще, а ножки крепить к полу саморезами. По сути,невысокая по нашим меркам скорость печати как раз и была связана снеобходимостью постоянно разгонять и тормозить тяжеленную головку.Отсутствовала возможность гарантировать точную передачу оттенков даже врамках одного отпечатка. В силу особенностей технологии, невозможно былособлюдать порядок попадания капель чернил различных цветов на бумагу.Например, если сначала ложился желтый цвет, а потом пурпурный, красныйоттенок получался несколько иным, чем при наложении желтого поверхпурпурного. Добавьте к этому стойкий запах то ли свечного завода, то лимастерской художника в помещении, где использовался принтер, и выпоймете – почему бизнес с твердотельными чернилами у Tektronix не оченьзаладился.

Несмотря на трудности, Tektronix продолжала развивать технологию, иинженеры достигли немалых успехов, что, впрочем, не позволилоподразделению Color Printing and Imaging добиться приемлемых финансовыхпоказателей. В 2000-м году оно было продано корпорации Xerox вместе совсеми патентами и торговой маркой Phaser. Сегодня корпорация выпускаетустройства, печатающие на бумаге формата А4 и А3. Несмотря на различия вэкстерьере и габаритах, устроены они очень похоже, и в них причудливосочетаются струйная и офсетная технологии печати.

Так, сегодня печатающая головка неподвижна, и она вообще несоприкасается с поверхностью бумаги. Печать ведется на вращающийсябарабан из анодированного алюминия, который перед каждым цикломочищается от остатков чернил и покрывается тончайшим слоем силиконовойсмазки. Ширина головки повторяет ширину барабана, и имеет рабочуютемпературу 135 градусов Цельсия, тогда как сам барабан прогреваетсялишь до 65 градусов. Чернила, попадая на барабан, мгновенно густеют изакрепляются на его поверхности. Когда головка (которую, учитывая ееразмеры, так и хочется назвать головой ) заканчивает работу, втрее появляется чуть подогретый лист, он прижимается к барабануспециальным роликом, и за один проход все изображение переносится набумагу. Слой чернил очень тонкий, а бумага практически холодная, поэтомуникаких дополнительных операций по закреплению отпечатка не требуется.

Благодаря относительной простоте технологии и минимуму подвижныхэлементов в конструкции скорость печати в старших моделях XeroxColorQube достигает 85 цветных отпечатков формата A4 в минуту! Да имладшие выдают до 60 страниц, что, согласитесь, тоже совсем неплохо.Учитывая, что чернила практически не вступают во взаимодействие сбумагой, можно печатать достаточно качественные фотографии даже наобычных офисных листках. Больше того, благодаря восковой основе, онибудут блестеть, как странички глянцевых журналов. Из-за высокой«цепкости» чернил и низкого нагрева носителя, печатать можно и напленках, и даже на фольге – главное, выбирать более-менее плотныеобразцы. Инженерам удалось победить и проблему запаха: современныемодели по этому параметру вполне нейтральны. Если же вспомнить о том,что цена цветного отпечатка на принтере с твердотельными черниламиполучается в два раза ниже, чем на лазерном, стоит задаться вопросом:почему технология Xerox-Tektronix еще не завоевала весь рынок?

Мелочи жизни

Брикеты твердотельных чернил выглядят симпатично и даже аппетитно –наверное, не зря в середине девяностых президент Tektronix на одной изпрезентаций откусил и съел кусочек такой «чернильницы». Во избежаниепутаницы, у каждого цвета своя форма, и поэтому по ошибке установитьбрусок не туда практически невозможно (разве что, подточить егонапильником или покрошить).

В руках не тают, к падениям при транспортировке относятся спониманием, срок годности практически не ограничен, загружать можноодновременно от 3 до 6 брикетов каждого цвета, в зависимости от модели.Важный нюанс: после установки в принтер у пользователя остается лишьнебольшая коробочка из перерабатываемого пластика. Для жителей Штатов иЗападной Европы это очень серьезное преимущество на фоне картриджей состатками чернил или, того хуже, тонера. Вообще, расходников у такихпринтеров немного: только сами чернила да модуль очистки, содержащийтакже силиконовую смазку. Все остальное, от головки до барабана,проработает не менее пяти лет (ресурс головки составляет не менеемиллиона отпечатков), и, при необходимости, тоже может быть заменено.Хотя, скорее всего, к тому времени будет проще купить новую модель.

Но вот мы подходим к первой дисгармонии. Попав в резервуар,совмещенный с печатающей головкой, чернила из твердых становятсяжидкими, и должны оставаться такими вплоть до попадания на бумагу илидругой носитель. В ожидании использования они хранятся при температуре,не допускающей застывания, и, пока принтер включен в розетку, все почтихорошо. Почти – потому что на подогрев чернил расходуетсяэлектроэнергия. Но если кто-то выключит принтер, или в розетке пропадетэлектричество, чернила засохнут и станут непригодными. При последующемвключении принтер их разогреет и сольет в специальный лоток для отходов.В больших принтерах формата А3 потери будут относительно небольшими, врайоне 4% от объема одного брикета, а вот в относительно портативныхмоделях (в силу особенностей конструкции, принтеры с твердотельнымичернилами пока не могут быть совсем компактными), где бруски значительномельче, расходуется до 20%, и это уже гораздо серьезнее. Такиеособенности технологии очень не нравятся пользователям и служат объектомнасмешек для конкурентов.

Слева лоток для забракованных чернил, справа модуль очистки

Вторая дисгармония заключается в медленном старте печати. Точнее,если чернила прогреты до нужного уровня, первая страница выходит изпринтера почти мгновенно. Но держать их постоянно идеально жидкими –слишком дорогое удовольствие, поэтому, когда принтер «спит», ихподдерживают в достаточно густом состоянии, экономя электроэнергию.Время «пробуждения» составляет до пятнадцати минут, и это, мягко говоря,не очень выигрышно на фоне лазерных решений. Инженеры Xerox придумали,как обойти проблему: свежеустановленное печатающее устройство в течениедвух недель внимательно изучает поведение своих владельцев, и определяет– когда надо быть в полной готовности, а когда можно и вздремнуть. Самне проверял, но в Xerox говорят, что система работает достаточноэффективно, и на круг твердочернильный принтер потребляет не большесвоего лазерного коллеги с аналогичными характеристиками. Так, у новыхмоделей энергопотребление в режиме сна не превышает 50 Вт, и этодействительно немного на фоне общих офисных затрат.

Отпечатки поначалу выглядят очень эффектно: сочные оттенки, плавныецветовые переходы, глянцевый блеск. Но, проведя по картинке ногтем илитыльной частью авторучки, вы непременно оставите на ней полосу – воскочень нежный, и к механическим воздействиям не подготовлен. Причем чемвыше качество печати и, соответственно, толще слой чернил, тем «нежнее»отпечаток. Ламинировать его тоже категорически не рекомендуется: отвысокой температуры в ламинаторе воск попросту растечется во всестороны. Также не стоит печатать на твердотельном принтере заготовки,вроде фирменных бланков или почетных грамот, которым потом предстоитпройти через лазерный принтер: в лазернике для воска слишком жарко.

Замыкает список дисгармоний технологии повышенная чувствительностьпечатающих устройств к внешним воздействиям. Так, если принтер или МФУполучит достаточно сильный толчок (кто знает – какие фантазии возникнут уофисных работников?), или его захотят подвинуть, не подождав тридцатьминут с момента полного отключения, может произойти расплескиваниечернил (помним о температуре 125 градусов) с крайне неприятнымипоследствиями для внутренних деталей. Такого рода повреждения легковычисляются и не подлежат устранению по гарантии.

Успех вопреки всему?

Первые модели Xerox с твердочернильной технологией печати былиприняты рынком достаточно сдержанно. Во-первых, в них хваталонедостатков, а, во-вторых, конкуренты вовремя подсуетились иорганизовали мощную кампанию в лучших традициях черного пиара. До сихпор на Youtube можно найти на удивление качественные и смешные ролики(молва приписывает их авторство HP) про незадачливого сисадмина Карла,который поставил в офисе принтер Xerox и ежедневно огребает за это пополной программе от коллег и начальства. Принтеры плохо пахнут,самопроизвольно отключаются, портят чернила – в общем, еслиинтересуетесь, сделайте поиск по запросу «Carl Xerox solid ink».Особенно не нравится Xerox белому мишке, о защите которого так печетсяКарл.

Но в 2009-м вышла новая линейка ColorQube, поддерживающая формат А3 исостоящая из трех моделей, 9201, 9202 и 9203. Внешне они выглядятодинаково, и отличаются только производительностью. Так, если вчерно-белом режиме скорость печати у всей троицы одинакова, от 38 до 85страниц А4 в минуту, то в цвете пиковая скорость составляет 60, 70 и 85страниц А4 в минуту соответственно. В остальном полное сходство: 512Мбайт оперативной памяти, жесткий диск 80 Гб, четыре градации качествапечати с разрешением 600х600 DPI, факс, сканер с автоподатчиком и массаопций, от финишера-брошюровщика до факса на две линии.

И вот эти офисные МФУ неожиданно для многих «выстрелили», их сталирасхватывать, как горячие пирожки, и до сих пор на американском рынкесуществует определенный дефицит Xerox ColorQube. Не такой, как на iPhone4, но все же довольно ощутимый, учитывая, что цена младшей моделистартует на отметке $22500. Согласитесь, цифра довольно внушительная дляспонтанного шопинга.

Видится две причины успеха. Во-первых, очередная инкарнациятвердочернильной технологии Xerox избавилась от совсем уж очевидныхнедостатков, вроде 20-процентной потери полезного объема чернильницы привыключении и неприятного запаха. Точнее, чернил-то теряется столько же,просто бруски стали крупнее, но чисто психологически 4% воспринимаютсялегче, чем 20%.

Во-вторых, в развитых странах устройства такого класса обычно непокупают, а берут в лизинг, причем оплата нередко идет по количествуотпечатков с разделением на цветные и черно-белые. И когда компаниипредлагают выбирать между несколькими похожими по характеристикамустройствами, но только на одном цветная печать стоит почти вдвоедешевле… В общем, вы понимаете. Плюс, в отличие от лазерных устройств,здесь нет жесткого разделения на цветные и черно-белые отпечатки:подсчитывается площадь, занимаемая цветной картинкой, и, если речь идет онебольшом логотипе, цена печати конкретного документа может практическине вырасти.

Кстати, косвенным свидетельством популярности новых МФУ может служитьпоявление совместимых брикетов. Правда, в Xerox их по понятным причинамиспользовать не рекомендуют, но те, кто пробовал, жутких вещей нафорумах не пишут. Ни в коем случае не призываю воспользоваться клонами,просто надо понимать, что китайские умельцы редко клонирует расходникисовсем «мертвых» продуктов.

Твердый ответ

Несмотря на все ограничения твердочернильной технологии, искреннехочется пожелать ей успеха. Если игроки калибра Xerox и HP начнутсерьезную битву, потребителям от этого уж точно хуже не станет.

Только надо иметь в виду, что в домашних печатающих устройствахтвердотельные чернила появятся нескоро, если вообще до них доберутся.Это технология для больших объемов печати, и дома, где основную частьвремени принтеры и МФУ работают пылесборниками, ей делать нечего. Тем неменее, если хочется быть оригинальным, можно приобрести самый дешевыйиз «твердотельников» - Xerox Phaser 8560. Он печатает до 30 страницформата А4 в минуту (неважно, черно-белых или цветных), стоит от 35 000рублей, а комплект брикетов на 1000 листов обойдется примерно в 3300рублей.

О которых только недавно узнал к своему стыду, то давайте еще поведаю об одной "новинке" для меня лично.

Если спросить случайного человека о том, какие бывают принтеры, он сходу ответит: струйные и лазерные. Старшее поколение вспомнит ещё матричные устройства — но на этом все закончится. На деле же существует ещё ряд технологий, и одна из них имеет серьёзные преимущества перед прочими перечисленными.

Речь о твердочернильных принтерах. Кто о таких знал?

История твердочернильной печати началась в середине 1980-х, когда появились первые принтеры, работающие по этому принципу. На рынок они вышли в 1991-м, но по-настоящему необычная технология раскрылась лишь десять лет спустя, когда её развитием занялись инженеры компании Xerox. Перед ними стояла нетривиальная задача — сделать необычную технологию настолько недорогой и простой, чтобы в полной мере раскрыть её преимущества.

Чем же твердочернильный принтер отличается от привычных нам струйных и лазерных? Струйный принтер формирует изображение из разноцветных точек, которые наносятся печатающей головкой - матрицей с жидкими красителями. Картинка получается чёткой, с хорошей передачей полутонов, но работает «струйник» довольно медленно, а изображение выходит нестойким, подверженным выцветанию, размытию или стиранию. Лазерный принтер использует ксерографию; сухие чернила (тонер) распределяются по барабану, который прокатывается по бумаге. Затем получившийся отпечаток закрепляется с помощью термической обработки. «Лазерник» работает довольно быстро, но качество печати цветных полутоновых изображений (например, фотографий) ниже, чем при струйной печати.

Помимо того, новые картриджи для лазерного принтера стоят достаточно дорого, в некоторых случаях почти достигая стоимости самого устройства. Твердочернильная печать совмещает в себе характеристики известных технологий, при этом избегая их недостатков. Для заправки такого принтера используются не дорогие картриджи-расходники, подлежащие утилизации, а… брикеты чернил! То есть расходник является таковым в полной мере, не оставляя после себя ничего лишнего. Кроме того, в конструкции твердочернильного принтера минимизировано количество подвижных элементов, что снижает износ в десятки раз. Как же работает это устройство?

Барабаны и ролики

Говоря упрощенно, твердочернильная схема включает всего четыре элемента - неподвижный загрузчик чернил (в нем же бруски расплавляются), печатную головку, алюминиевый барабан, на который наносится изображение и откуда оно переносится на лист бумаги, и смазывающий ролик, предназначенный для нанесения силиконовой смазки на поверхность барабана. Эта схема является, можно сказать, «гибридом» струйной и лазерной, а заодно включает в себя некоторые черты офсетной печати. При этом твердочернильные принтеры изначально предназначались для цветной печати - в отличие от своих «родителей», переживших эволюцию от монохрома к цвету.

Факт №1. Первые твердочернильные принтеры печатали достаточно медленно, со скоростью порядка 1 страницы в минуту. Скорость печати современных устройств достигает 30 стр./мин.

Брикеты четырёх цветов (классический CMYK), по консистенции похожие на свечной воск, вставляются в приёмные отделения принтера - то есть в загрузчик чернил. По мере необходимости они плавятся, соприкасаясь одним концом с нагревающейся пластиной, и подаются в резервуары печатающей головки. Интересно, что компания Xerox придумала «формовое кодирование»: каждый брусок, помимо цвета, отличается формой, его невозможно вставить в чужое «гнездо». Докладывать бруски можно даже во время печати - сама головка и приёмные окна разделены. Бруски, к слову, сделаны из полимера, основанного на смоле и чем-то схожем с мелом (естественно, точная формула держится в секрете) - они не токсичны и биоразлагаемы. Тем временем печатающая головка, оснащённая специальными соплами, подаёт расплавленные чернила на вращающийся барабан, покрытый силиконовым маслом. Барабан примерно в два раза холоднее, чем головка (65° против 135°), и чернила густеют. В процессе печати к барабану прижимается ролик переноса - бумага попадает как раз в зазор между барабаном и роликом. Адгезия между барабаном и чернилами крайне мала - и последние прилипают к бумаге в заданной последовательности, где и застывают окончательно. Казалось бы, всё идеально. Но есть причины, по которым твердочернильные принтеры идеальны для одних отраслей и не совсем выгодны для других.

Плюсы и минусы

В принципе, о плюсах мы уже поговорили: практически полная безотходность печати, простота конструкции и, следовательно, долговечность, низкая стоимость эксплуатации, высокая скорость работы. Есть и ещё один плюс - качество печати не снижается со временем (даже у лазерников фотобарабаны изнашиваются, здесь же этой проблемы нет). Кроме того, цвета печати яркие, как у дорогих «лазерников», а печатать твердочернильный принтер может на любой бумаге - хоть на газетной, хоть на картоне, лишь бы лист прогибался под барабан. А из-за невысокой температуры ролика и барабана никаких замятий из-за прилипания материала к валам - вечная болезнь «лазерников»! - тут быть не может.

Факт №2. Около 90% твердых бытовых отходов в России не уничтожаются, а подвергаются захоронению. Ежегодно в стране образуется порядка 40 миллионов тонн твердых бытовых отходов, и практически весь этот объем размещается на полигонах ТБО, санкционированных и не санкционированных свалках. На этом фоне применение твердочернильных принтеров с их минимальным использованием расходных материалов является заметным вкладом в экологическую ситуацию в стране и мире.

Тем не менее, отходы в принтере все-таки присутствуют, пусть их в 30 раз меньше, чем у лазерного конкурента. Дело в том, что при выключении принтера расплавленные чернила, поступившие в головку, снова застывают. А повторного расплава они не выдерживают - изменяется консистенция и цвет; приходится «сливать» то, что уже было расплавлено и застыло. Этот процесс занимает немало времени - запуск принтера из неработающего состояния может достигать 5−10 минут, поэтому рекомендуется отключать его от розетки как можно реже. Это нетрудно осуществить в офисе, но не всегда удобно дома, а при небольших объёмах печати раз в неделю вообще не имеет смысла. Второй момент - это стойкость чернил. Хотя твердочернильный принтер перенял у «лазерника» скорость печати, да и водой отпечатки не смоешь, их механическая прочность довольно низка. Проще говоря, отпечаток можно соскоблить или нарушить с помощью сильного залома - с «лазером» так не сделаешь.

Факт №3 . Твердые чернила не пачкаются, как не пачкается, например, свечной воск. Это отличает твердочернильную технологию от использования картриджей с тонером.

Все эти факторы позволяют твердочернильным принтерам идеально вписаться практически в любую нишу, где нужна быстрая и качественная печать при минимуме затрат и расходников. Например, для работы с документами, графиками и таблицами сложно придумать что-то лучшее, поэтому технология нашла широкое применение в деловой сфере, в офисах, на биржах, на предприятиях и в целом у пользователей, которые печатают много документации. Сегодня твердочернильная печать - это ноу-хау Xerox. Компания постоянно совершенствует технологию, постепенно завоевывающую всё больший сегмент офисной печати. Технологию используют в том числе последние модели МФУ компании - Xerox ColorQube 8580/8880 и ColorQube 8900. Твердочернильная печать - это не технология будущего в том смысле, что она активно используется в настоящем. Но сегмент её использования закономерно растет, потому что полезные изобретения не могут долго оставаться в тени.

Преимущества твердочернильной технологии

Низкий износ оборудования, долговечность и надёжность;
- простота замены и низкая стоимость расходников;
- практически полное отсутствие отходов;
- высокая скорость печати;
- стойкость отпечатков к размытию;
- возможность печати на широком спектре материалов.

Недостатки твердочернильной технологии

Нестойкость отпечатков к физическим воздействиям и высоким температурам;
- высокая длительность запуска после отключения от сети;
- утилизация застывших чернил после отключения от сети.

источники

Твердочернильная технология печати была изобретена в 1986 г. в компании Tektronix, в первую очередь для нужд издательств и полиграфии. Выпущенный в 1991 г. первый твердочернильный принтер компании, Phaser III, стоил около 10 тыс. долл. и предназначался в основном для изготовления полиграфических цветопроб. Дальнейшее совершенствование технологии позволило повысить качество печати и довести цену принтеров до значений, приемлемых для обычной офисной печати. После приобретения в 2000 г. компанией Xerox принтерного подразделения Tektronix это направление продолжает развиваться. Важно, что в отличие от лазерной твердочернильная технология была изначально ориентирована на цветную, а не черно-белую печать. По сути она ближе к струйной, но с элементами лазерной и даже офсетной: выбрасываемые соплами головки капли расплавленных красителей попадают не прямо на бумагу, а сначала на нагретый металлический барабан, с которого уже переносятся на бумагу, где и застывают. Благодаря этому достигается, с одной стороны, высокая скорость печати, свойственная лазерным принтерам, а с другой - качество вывода изображений, приближающееся к офсетной печати.

Принцип действия

«Чернила» в исходном состоянии представляют собой небольшие бруски из воскоподобного состава, смешанного с красителем одного из четырех основных полиграфических цветов - голубого, пурпурного, желтого и черного (CMYK). Заметим, что цвета брусков мало похожи на те, что получаются после их расплавления - так, «голубой» брусок выглядит темно-синим (почти черным), а «пурпурный» - темно-коричневым. 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. 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 в процессе печати. При закрывании крышки контейнера бруски поджимаются пружинами так, чтобы головной брусок в каждом отделении был плотно прижат к керамической плавильной пластине.

Расплавленные горячими пластинами чернила стекают в нагретые резервуары печатающей головки, где поддерживаются в расплавленном состоянии. После заполнения резервуара определенного цвета соответствующая плавильная пластина отключается. По мере расходования чернил пластины включаются, поддерживая необходимый уровень красителей в резервуарах головки.

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

Выбрасываемые головкой капли красителей 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, наносится тонкий слой силиконового масла. На барабане красители переходят из жидкого в промежуточное эластичное состояние.

Когда на барабане сформирована примерно треть изображения страницы, из нижнего кассетного или многофункционального переднего лотка подается лист бумаги (или другого носителя). Пройдя через щель подогревателя, нагретый лист прижимается валиком переноса к барабану, и красители, имеющие большую адгезию к бумаге, чем к смазанному маслом гладкому барабану, переходят на лист, где и окончательно застывают. Имеющийся в комплекте техобслуживания скребок очищает барабан от загрязнений и оставшихся на нем капель красителей, после чего процесс повторяется.

Как видим, технология печати практически безотходная. Однако на рисунке показан узел, о котором пока ничего не было сказано - лоток для отходов. Откуда же они берутся? Отходы возникают в процессе подготовки принтера к работе из холодного (т. е. полностью выключенного) состояния. 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 красителей, поэтому в случае нестабильной электросети стоит подумать о приобретении для принтера отдельного ИБП.

Контроллер принтера (в последних моделях Xerox он построен на базе 600-МГц RISC-процессора PowerPC) обеспечивает растрирование изображений (основной язык описания страниц - PostScript 3, возможна также эмуляция языка PCL5c) и управление механизмом печати. Панель управления, драйвер принтера и интерфейсы связи с ПК мало отличаются от лазерных моделей.

Преимущества

Твердочернильный принтер обладает рядом неоспоримых преимуществ перед цветным лазерным. Как уже упоминалось, во многом они обусловлены тем, что твердочернильная технология изначально разрабатывалась с прицелом на цветную печать, тогда как цветной лазерный принтер - это фактически четыре монохромных в одном корпусе.

Главное преимущество твердочернильного принтера - значительно более простая конструкция, несоизмеримо меньшее число механических, оптических и электронных компонентов, а следовательно, более высокая надежность. В нем нет ни прецизионной оптико-механической системы развертки лазерного луча, ни фоторецепторов, ни блоков проявления и термического закрепления изображения. Если лазерный принтер (даже монохромный), отработавший весь срок службы с номинальной нагрузкой и ни разу не ремонтировавшийся, найти практически невозможно, то для твердочернильного принтера при условии правильной эксплуатации такая ситуация вполне реальна.

Второе по значению преимущество - гораздо меньшее количество расходных материалов и простота их добавления и замены. Таких материалов всего два - чернильные бруски и комплект технического обслуживания. Чернила находятся в твердом состоянии, не пачкают рук и одежды, добавляются крайне просто - сделать это в состоянии даже ребенок. Твердочернильная технология уникальна еще и в том смысле, что добавлять красители можно не прерывая процесса печати. Замена комплекта техобслуживания - также простейшая операция, занимающая меньше минуты.

Третье, тоже немаловажное, преимущество - 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, валиков переноса и других деталей качество печати заметно ухудшается.

Что касается качества печати, можно отметить яркие, живые цвета, которыми могут похвастаться только цветные лазерные принтеры высшего класса, стоящие в несколько раз больше твердочернильного, или струйные модели при печати на бумаге со специальным покрытием. Преимущество твердочернильного принтера перед последними - отсутствие растекания чернил при любом типе бумаги, вплоть до газетной. Начисто отсутствует свойственная многим лазерным (да и некоторым струйным) принтерам «полосатость». Отпечатки водостойки.

Не последнее значение имеет высокая скорость печати (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. Столь малое время выхода первой страницы - 5 с - рекордное значение не только для цветных, но и для монохромных лазерных моделей.

В лазерных принтерах для достижения максимальной скорости печати, как правило, в тракте подачи бумаги находятся одновременно два листа, чем обусловлено большинство проблем с замятием бумаги. В твердочернильном принтере подача следующего листа всегда начинается только после полного выхода предыдущего. Благодаря более простому тракту подачи твердочернильные принтеры могут печатать на более плотных носителях, чем большинство лазерных - до 220 г/м2. У них не возникает проблем с печатью на самых разнообразных носителях - переработанной бумаге, конвертах, прозрачных пленках, неоднородных по толщине и типу материалов носителях (например, конвертах с прозрачным окном). Благодаря отсутствию термического закрепления тонера для твердочернильной печати можно использовать более чувствительные к высокой температуре носители, чем для лазерной.

Наконец, последнее по порядку, но далеко не последнее по значению для всех, кого заботит состояние окружающей среды, преимущество - на 90% меньшее, чем у лазерных принтеров, количество отходов. Для наглядности можно привести такие цифры: после печати 100 тыс. листов на цветном лазерном принтере аналогичного класса HP LaserJet 4700 образуется 71 кг отходов, тогда как на твердочернильном Xerox Phaser 8560 - всего 2 кг.

Недостатки

Как нередко бывает, недостатки твердочернильной технологии печати - оборотная сторона ее достоинств. В первую очередь они обусловлены тем, что чернила при комнатной температуре находятся в твердом состоянии, а постоянная готовность принтера к печати предполагает поддержание их в расплавленном виде.

Самый большой недостаток - очень длительный по сравнению с принтерами других типов «холодный старт» (в первых образцах Tektronix время начального запуска доходило до 45 мин, в современных моделях оно снижено до 12–15 мин) - будет не очень заметным, если никогда не отключать принтер от сети. Одновременно нивелируется и второй недостаток - значительный расход чернил на начальный запуск.

Даже если принтер полностью не отключается, а находится в энергосберегающем состоянии (заметим, что само это понятие для твердочернильных принтеров имеет несколько другой смысл, чем для лазерных - если для последних потребление в этом режиме обычно меньше 20–40 Вт, то для первого оно больше 200 Вт), время его подготовки к работе после прихода задания на печать составляет 4–5 мин. Ясно, что в большинстве офисных применений такая задержка неприемлема, поэтому применяются специальные методы обеспечения постоянной готовности принтера - автоматическое включение и выключение по расписанию и даже автоматическое отслеживание «печатного» поведения сотрудников и включение принтера незадолго до начала периодов активности (под включением и выключением здесь понимаются перевод в активный и энергосберегающий режимы, соответственно).

Теперь об отпечатках. Главный их недостаток - малая механическая прочность (сплошные цветовые заливки легко процарапываются ногтем). Очевидный способ защиты важных документов - ламинирование, но и здесь подстерегают подводные камни - из-за нагрева в ламинаторе тонкие линии и мелкие шрифты слегка расплываются. Еще один недостаток связан с отсутствием смешения и растекания чернил на бумаге и малой плотностью сопел в головке. В результате на светлых участках фотоизображений наблюдается заметная невооруженным глазом «точечность». Этот недостаток обусловливает практическую невозможность использования принтера для высококачественной печати фотографий. Его стихия - текст и бизнес-графика с не слишком тонкими линиями и сплошными цветовыми заливками.

Экономические показатели

Как известно, важнейший технико-экономический показатель принтера для средних рабочих групп (а именно к этой категории относятся твердочернильные модели Xerox) - это совокупная стоимость владения (TCO), вычисленная с учетом всех затрат за срок службы принтера.

Попытаемся ориентировочно рассчитать этот показатель для лазерного и твердочернильного принтеров с близкой производительностью и максимальной месячной нагрузкой - Xerox Phaser 6360DN и Xerox Phaser 8560DN. При этом мы не будем учитывать затрат на ремонт и техническое обслуживание аппаратов, что с учетом вышесказанного будет играть на руку лазерному принтеру. Не будем учитывать и затрат на электроэнергию - здесь уже выигрывает твердочернильный аппарат. Будем отталкиваться от реалистичной для принтеров этого класса оценки среднего количества отпечатанных за весь срок службы цветных страниц (с 5-процентным заполнением каждым из четырех цветов) - 300 тыс. Количество расходных материалов каждого вида рассчитывалось путем деления этой цифры на заявленный изготовителем ресурс соответствующего материала с округлением в большую сторону.

Как видим, по совокупной стоимости владения твердочернильный принтер даже превосходит лазерный. Дополнительное экономическое преимущество твердочернильного принтера - меньшие простои в результате ремонтов и меньшие затраты на техобслуживание и ремонт.

20.07.15

Твердочернильная печать считается одной из самых удобных для делового использования. Принтер, работающий на основе этой технологии, идеален при необходимости получения больших объемов цветных изображений. Что же особенного в твердочернильной печати?

История появления

Изобретателем технологии стала американская компания Tektronix (1986 год). Уже в 1991 году был выпущен первый твердочернильный принтер, предназначенный для использования в полиграфии. Он имел умопомрачительную цену – $10 000. В 2000 году Tektronix был приобретен известным гигантом Xerox , и исследования в области твердочернильной печати не были прекращены. В настоящее время стоимость таких принтеров сопоставима с ценой классического офисного оборудования.

Как работает твердочернильный принтер

Чернила для принтера представляют собой бруски черного, желтого, пурпурного и голубого цвета. Они изготавливаются из воскоподобного вещества с добавками красителей. Бруски разного цвета, а также для разных моделей принтеров отличаются формой и в точности повторяют очертания отверстия в приемном контейнере, предназначенном для него. Это делается для исключения ошибки при заправке. В каждое отделение помещается не более 4 брусков. Дозаправка возможна даже во время печати.

Основными узами твердочернильного принтера являются:

• печатающая головка с нагревательным элементом;
• барабан переноса изображений;
• узел для его разогрева;
• блок хранения и плавления чернил;
• вакуумный узел очистки головки;
• емкость для отходов.

При включении первыми начинают разогреваться барабан переноса изображений и печатающая головка. Температура последней достигает 180° С. Затем головные бруски чернил каждого цвета в блоках хранения прижимаются к пьезокерамическим плавильным пластинам. Нагреваясь, они разжижаются и поступают в емкости печатающей головки. Там чернила поддерживаются в жидком состоянии. После заполнения какого-либо из резервуаров головки соответствующая нагревательная пластина отключается, и поступление краски прекращается.

На следующем этапе производится очистка форсунок печатающей головки. Она изготавливается из нержавеющей стали и насчитывает 1236 сопел. В отличие от струйного принтера головка перекрывает всю ширину печатаемой страницы. Для проведения процедуры к ней подводится узел очистки и откачивает воздух с помощью вакуумного насоса, засасывая при этом небольшое количество расплавленных чернил. Они затем сбрасываются в емкость для отходов. После этой операции принтер приступает к печати.

Печатающая головка подводится к разогретому, вращающемуся барабану на расстояние 0,3-0,6 мм и наносит на него изображение. Барабан изготавливается из нержавеющей стали и сверху покрывается тонким слоем силиконового масла. Его температура меньше температуры печатающей головки, поэтому краска переходит из жидкого состояния в промежуточное эластичное. Пьезоэлементы сопел в состоянии обеспечивать выброс 30 млн капель в секунду. Этим объясняется высокая скорость печати принтеров до 30 стр./мин.

На заключительном этапе изображение переносится на лист бумаги. Красители имеют большую адгезию к ней, чем к покрытому маслом барабану, поэтому легко переносятся на прокатываемый лист и окончательно застывают.

Преимущества печати твердыми чернилами

1. Простая конструкция с небольшим количеством электронных, оптических и механических элементов. По этой причине он более надежен в сравнении с лазерным принтером.
2. Легкая и удобная заправка.
3. Стабильное качество печати при любом ресурсе устройства.
4. Сочные цвета и отсутствие растекания чернил на любом типе бумаги.
5. Высокая скорость печати.
6. Возможность нанесения изображения на бумагу плотностью до 220 г/м 2 .
7. Очень малое количество отходов.

Лазерный принтер HP LaserJet 4700 и твердочернильный Xerox Phaser 8560 аналогичны по классу. При этом, напечатав 100 000 листов, первый образует 71 кг отходов, а второй – 2 кг.

Недостатки твердочернильных принтеров

1. Высокое энергопотребление.
2. Необходимость постоянно держать принтер во включенном состоянии для поддержания чернил в расплавленном состоянии.
3. Длительное время выхода из энергосберегающего режима. В среднем оно составляет 4-5 мин.
4. Отсутствие растекания и смешения чернил на поверхности бумаги. По этой причине такие устройства не подходят для печати фотографий. На светлых участках становится особенно заметна характерная точечность.

Такие характеристики твердочернильных принтеров определяют лучшее применение для них – большие объемы текста или бизнес-графики со сплошными цветовыми заливками.

Вконтакте

Одноклассники

Твёрдые чернила для принтера – это твердотельные красители, используемые в струйной печати.

Твёрдые чернила были разработаны в 1986 году компанией Tektronix, а в 2000 году права на все разработки в области твердочернильной печати были выкуплены компанией Xerox. В настоящее время твердочернильная печать используется в таких линейках продукции Xerox, как Phaser и ColorQube.

После того, как пользователь отправляет на печать задание, часть чернильных брикетов плавится и переходит из твёрдого состояния в жидкое. Расплавленные чернила поступают в печатающую головку принтера, затем – на вращающийся барабан, покрытый силиконовой смазкой, а оттуда – на подогретый лист бумаги. Изображение переносится в один проход, благодаря чему принтеры с твёрдыми чернилами печатают очень быстро.

Некоторые авторы относят твёрдые чернила к разновидности сублимационных чернил, однако это в корне не верно. Сублимационные чернила для принтера в процессе печати переходят из жидкого состояния в твёрдое, а затем в газообразное, а твёрдые чернила из твёрдого – в жидкое, и в таком виде наносятся на бумагу.

Переход твёрдых и сублимационных чернил и одного состояния в другое

Брикеты твёрдых чернил выпускаются в стандартной цветовой гамме CMYK (голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный).

Стандартная цветовая гамма CMYK твёрдых чернил Xerox

В таблице представлены наиболее распространённые варианты комплектации твёрдых чернил Xerox.

Варианты комплектации твёрдых чернил Xerox

Чернильные бруски Xerox имеют разное поперечное сечение и порядковые номера от «1» до «4», что позволяет пользователям безошибочно определять последовательность их установки в принтер. Верхняя часть картриджа обозначена стрелкой «“».

Бруски твёрдых чернил Xerox имеют уникальную форму и вспомогательные знаки, облегчающие их установку в принтер

Существенным преимуществом твёрдых чернил перед жидкими чернилами и тонером является тот факт, что они могут быть загружены в принтер непосредственно во время печати.

Учитывая, что в состав твёрдых чернил входят полимерные добавки и воск, они отлично фиксируются практически на любых типах носителей, включая ткани из грубых волокон.

Отпечатки, полученные с использованием твёрдых чернил, по контрастности и яркости сопоставимы с отпечатками, выполненными масляными или водными красками, а по стойкости лишь немного уступают пигментным чернилам. Они абсолютно устойчивы к влаге, но выгорают под воздействием прямых солнечных лучей. Поэтому при использовании в условиях открытой среды такие изображения следует ламинировать специальной плёнкой. Обычная плёнка не защитит твердочернильные отпечатки от выгорания, и они очень скоро потеряют на солнце свою яркость и привлекательность. Данную особенность твёрдых чернил следует учитывать при распечатке материалов, предназначенных для размещения на улице, например уличной рекламы.

На рисунке ниже представлено сравнение двух твердочернильных отпечатков, провисевших под открытыми лучами солнца на протяжении 4 недель. Отпечаток, представленный в левой стороне рисунка, был защищён специальной ламинирующей плёнкой, а отпечаток, представленный в правой стороне, - обычной ламинирующей плёнкой.

Сравнение твердочернильных отпечатков, покрытых специальной (слева) и обычной (справа) ламинирующей плёнкой

Ламинирование твердочернильных отпечатков специальной плёнкой позволяет продлить их жизненный цикл.

Преимущества и недостатки твёрдых чернил перечислены в таблице.

Преимущества и недостатки твёрдых чернил

Твёрдые чернила для принтера способны наносить качественные изображения на любые поверхности, в том числе на бумагу различной плотности, картон, плёнку, ткани. Воск, который входит в состав твёрдых чернил, придаёт им глянец, обеспечивает яркость и насыщенность отпечатков, равномерность заливки. Чернильные бруски не тают в руках, не распыляются в воздухе, как сухой тонер, и не растекаются, как жидкие чернила. Они безопасны для окружающей среды и здоровья человека, так как изготавливаются из растительных материалов и масел.