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
- Простая конструкция с небольшим количеством электронных, оптических и механических элементов. По этой причине он более надежен в сравнении с лазерным принтером.
- Легкая и удобная заправка.
- Стабильное качество печати при любом ресурсе устройства.
- Сочные цвета и отсутствие растекания чернил на любом типе бумаги.
- Высокая скорость печати.
- Возможность нанесения изображения на бумагу плотностью до 220 г/м 2 .
- 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
- Высокое энергопотребление.
- Необходимость постоянно держать принтер во включенном состоянии для поддержания чернил в расплавленном состоянии.
- Длительное время выхода из энергосберегающего режима. В среднем оно составляет 4-5 мин.
- 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.
Самыми известными принтерами являются струйные и лазерные устройства. Ранее применялись также матричные разновидности. Технологии не стоят на месте. Сегодня появился ряд современных технологий, которые значительно превосходят знакомые и привычные для всех устройства.
Таковым является твердочернильный принтер. Что это за устройство, какими достоинствами и недостатками оно обладает, следует рассмотреть подробнее. Это позволит принять правильное решение о целесообразности приобретения такого устройства.
Появление технологии
Твердочернильный принтер (фото представлено далее) является разработкой прошлого столетия. В 1986 г. подобные разработки были впервые применены компанией Tektronix. Новую технологию использовали в полиграфии и издательском деле.
Потребителям этот принтер стал доступен в 1991 году. Его выпустила компания Phaser III. Стоимость модели была высокой. Позволить себе такую технику мог далеко не каждый покупатель. Цена составляла около 10 тыс. долларов. Поэтому приобретать такую технику начали полиграфические предприятия. Они применяли ее для создания цветопроб.
В дальнейшем технологии совершенствовались. В продаже появились относительно недорогие твердочернильные принтеры. Эта технология была изначально разработана для Она сочетает в себе достоинства струйной и лазерной печати. Сегодня эта технология пока не получила должного распространения. Однако она постепенно набирает популярность, в том числе и в России.
Устройство и общий принцип работы
Устройство твердочернильного принтера достаточно простое. Это снижает вероятность поломок. Конструкция состоит из барабана, контроллера и печатающей головки. Лазерные разновидности, напротив, имеют множество деталей. Поломки из-за сложности устройства случаются чаще. Чем проще конструкция, тем меньше вероятность выхода из строя ее элементов.
Расплавленные красители вылетают в виде капель, попадают сначала на нагретый металлический барабан. Только после этого специальные пигменты попадают на бумагу. После этого краска быстро застывает.
Такая технология позволяет добиться высокой скорости печати. При этом качество изображения получается высоким. Оно приближено к офсетной технике. Особенностью твердочернильных принтеров является нетребовательность к бумаге. Носитель может быть бумажным, картонным, пленочным, конвертным и т. д. Это выгодно отличает устройство от лазерных и струйных принтеров.
Красители
Технология и устройство твердочернильного принтера предполагают использование специальных красителей. Они изготавливаются в форме небольших брусков. В их состав входит воск, эфирные масла и специальные пигменты. При этом бруски могут быть 4 цветов. Их сочетание позволяет получить любой оттенок.
Воскоподобные бруски могут быть голубого, желтого, пурпурного или черного цвета. Причем их первоначальный тон значительно отличается от чистого полученного на бумаге отпечатка. Так, например, темно-синий брусок после расплавления системой и нанесения капель на бумагу дает голубой цвет. Пурпурный же тон на бумаге получают при расплавлении темно-коричневой воскоподобной массы.
Бруски для принтеров разных производителей отличаются формой. Поэтому их нельзя перепутать. В один цветовой контейнер можно поместить до 4 брусков. Добавлять их можно в любое удобное время. Даже в процессе печати можно добавить в принтер «чернила». Важно следить за плотностью прилегания брусков. Головной брусок должен быть прижат к керамической пластине, которая расплавляет его до жидкого состояния.
Процесс создания материала для печати
Рядом уникальных особенностей характеризуется процесс печати твердочернильного принтера. Безотходным производством называют его действие. Пластины на восковой основе расплавляются и стекают в нагретый резервуар. Это позволяет удерживать чернила в жидком состоянии в печатающей головке.
В процессе расхода чернил пластина включается, расплавляя бруски. Когда резервуар заполняется, нагрев прекращается. В этом случае необходимая температура поддерживается только в резервуаре головки. Она имеет 1236 отверстий, которые в определенной последовательности выбрызгивают чернила. Сопла при этом открываются и закрываются.
При такой технологии удается получить разрешение до 2400 точек на дюйм. Это обеспечивает небольшое перемещение головки в горизонтальной плоскости. В секунду принтер может выбрасывать до 30 млн капель чернил. Это обеспечивает высокую скорость печати.
Барабан, на который попадают красители, нагрет меньше, чем контейнеры головки. На него перед печатью наносится слой масла на силиконовой основе. Чернила при снижении температуры становятся вязкими. На барабане формируется приблизительно 1/3 изображения листа. После этого устройство подает лист, на который переносятся чернила. Здесь краситель полностью застывает. Далее процесс повторяется.
Безотходное производство
Технология представленной печати называется практически безотходной. Твердочернильные принтеры имеют еще один узел. Он называется лотком для отходов. Это обязательный узел всех устройств данного типа.
Может называться безотходной только в том случае, если принтер печатает постоянно, не выключаясь. Такой процесс возможен только в большой типографии. В большинстве случаев отходы все-таки появляются.
Когда принтер отключен, нагрев прекращается. Все чернила застывают. Когда пользователь захочет снова возобновить процесс печати, система проведет специальную подготовку устройства. В течение 15 мин. проводится вакуумная чистка сопел. Часть чернил расплавляется и сливается в лоток для отходов. Здесь масса застывает. Можно просто не выключать принтер из розетки. В этом состоянии часть чернил будут всегда жидкими. В противном случае расход материалов может быть значительным.
Преимущества
Твердочернильный принтер, технология печати которого отличается массой преимуществ, применяется сегодня различными полиграфиями. Это направление предназначено исключительно для цветной печати. В этом случае такая технология имеет массу преимуществ перед иными разновидностями принтеров.
Специалисты называют главным преимуществом твердочернильных устройств простоту конструкции. Это повышает их надежность, качество изображения. Принтер практически никогда не ломается раньше установленного производителем срока.
Также подобные конструкции просты в обслуживании. Для печати требуется гораздо меньше красок. Бруски чернил не пачкают руки. Их просто заправить в соответствующие отсеки. С этой задачей справится даже ребенок. Также вместе с принтером поставляется комплект для техобслуживания. Его периодически нужно менять. Эта процедура также занимает мало времени.
Положительные отзывы покупателей
Технология печати твердочернильных принтеров была по достоинству оценена специалистами и покупателями. Они отмечают высокую надежность и функциональность устройств. Покупатели утверждают, что качество печати у таких устройств очень высокое. Оно не меняется в процессе эксплуатации прибора. Это выгодно отличает твердопечатные модели от лазерных, струйных принтеров.
Цвета получаются яркими, а качество печати сопоставимо с изображениями, которые создают самые дорогие модели лазерных устройств. Независимо от типа бумаги краска не растекается. Это расширяет область применения представленных устройств. Изображение получается равномерным, отсутствуют полосы, прочие дефекты.
Также покупатели отмечают высокую В минуту устройство выдает до 30 страниц. Такими результатами могут похвастаться только дорогие модели лазерных принтеров.
Положительные отзывы специалистов
Рассматривая отзывы о твердочернильных принтерах, которые оставляют специалисты, можно отметить множество положительных высказываний. Они отмечают, что скорость печати не только высокая, но и максимально правильно разработанная. Так, в лазерных принтерах скорость печати обеспечивается наличием в тракте сразу 2 листов. При этом часто возникают проблемы с замятием страниц. В твердочернильных моделях следующий лист не подается в тракт, пока полностью не будет отпечатана предыдущая страница. При этом скорость остается высокой.
Специалисты отмечают возможность печати на разных носителях. Можно использовать как тонкую, так и плотную бумагу, пленку, а также прочие носители, которые не терпят высоких температур. Краска наносится на поверхность в теплом состоянии. Такая температура неспособна нанести вред полимерным пленкам.
У таких устройств расход материалов на 90 % меньше, чем в лазерных конструкциях. Это положительно сказывается на окружающей среде и экономических показателях использования принтера.
Недостатки твердочернильных устройств
Твердочернильный цветной принтер имеет и некоторые недостатки. Технология не позволяет часто отключать прибор. Чернила должны поддерживаться в жидком состоянии. В противном случае подготовка к печати занимает достаточно много времени. Поэтому рекомендуется всегда оставлять принтер включенным в сеть. В таком случае на нагрев будет тратиться определенное количество электроэнергии. Это повышает счета на оплату коммунальных услуг.
Также следует сказать, что после того, как принтер получает задание на печать, ему требуется еще 4-5 минут для совершения процедуры. В некоторых случаях такая особенность является неприемлемой.
Отрицательные отзывы покупателей
Твердочернильный цветной принтер, согласно отзывам специалистов и покупателей, имеет ряд недостатков. Основным из них является внешний вид изображений. Чернила не смешиваются, не растекаются непосредственно на бумаге. В головке при этом предусмотрено малое количество сопел. Особенно на светлых участках можно заметить точечную структуру изображений.
Такая особенность не позволяет применять принтер для печати фотографий. Поэтому качественный результат можно наблюдать только при печати шрифтов, графики. Также заливки изображения должны быть сплошными. Тонкие линии рисунок также не должен содержать.
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.
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
В последние лет пять на рынке домашних и офисных принтеров сложилась очень странная ситуация. С одной стороны, есть несколько крупных производителей, регулярно обновляющих модельные ряды и всерьез конкурирующих друг с другом. С другой, IT-журналисту об их борьбе писать категорически нечего. Деловая пресса может хоть немного пожонглировать долями рынка и прочими скучностями. А наш человек, присмотревшись повнимательнее к «новым» моделям, тут же замечает, что с технической точки зрения никаких серьезных улучшений в них не наблюдается. Скорее, наоборот - параллельно с добавлением разнообразных украшательств, вроде ЖК-экранов высокой четкости, собственно печатающая часть подвергается упрощению.
В первую очередь это, конечно, относится к струйным принтерам, где прогресс остановился в середине нынешнего десятилетия. Мне самому трудно в это поверить, но даже HP, в свое время задававшая темп в гонке по увеличению числа чернильниц в фотопринтерах, сегодня считает достаточным использование всего четырех цветов. Четырех! Это после ДЕВЯТИ в старших моделях HP Photosmart пятилетней давности! Четыре же чернильницы в те времена считались приемлемыми лишь для совсем простеньких моделей, где фотопечать - не основная функция. У Epson можно до сих пор найти восьмицветные модели, но они выпускаются уже вторую пятилетку (например, восьмицветный Epson R800 поступил в продажу в далеком 2004-м), а новинки не переходят шестицветный барьер. Да и по основным характеристикам, как-то разрешение печати и размер капли, принтеры и МФУ Epson за последние пять лет вперед не ушли. Взгляните на характеристики лазерных аппаратов - они тоже давно не менялись, что в черно-белых, что в цветных моделях. Так отчего же столь стремительно развивавшаяся в начале века индустрия взяла и «притормозила»?
Виноваты, конечно же, маркетологи производителей печатающих устройств. На рубеже веков, когда на массовый рынок вышли цифровые фотоаппараты, они вдруг решили, что это - их шанс. Мол, раз гражданам теперь необязательно ходить в лаборатории для проявки пленки, они и сами фотографии предпочтут печатать дома, а не у чужого дяди. Раз так - надо срочно им обеспечить качество минилаба прямо на рабочем столе. Рынок фотопринтеров казался огромным, и деньги в R&D вкладывались немалые, причем как в струйное, так и в лазерное направления. Планировалось, что дома поселятся струйники, а лазерные фотопринтеры (разрабатывались и такие) будут активно раскупаться компаниями, использующими в работе качественные картинки (т.е. от риэлторских агентств до магазинов, торгующих по почте).
Поначалу все шло нормально: люди по инерции продолжали печатать фотографии на бумаге, потому что так вроде бы принято. Но потом вдруг пришло понимание, что, оказывается, снимки и на экране компьютера смотрятся неплохо, а еще есть мобильные телефоны, ноутбуки, цифровые фоторамки, умные плееры и т.д. и т.п. А для переноса их на большие расстояния лучше подходят оптические носители, флэшки и электронная почта. По мере того, как компьютерную технику осваивали пенсионеры, последняя надежда производителей фотопринтеров, таял и спрос на действительно 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 на бумаге, все равно устремились в минилабы, где цена отпечатка получается раза в полтора-два дешевле изготовленного в домашних условиях, особенно если речь идет о крупных форматах.
В результате производители принтеров получили весьма продвинутые технологии печати без малейшего шанса отбить затраты на их разработку в планируемые сроки. Смирившись и поняв, что имеющегося задела по качеству картинки хватит надолго, все переключились на увеличение скорости печати и снижение цены как самих устройств, так и отпечатков. Не менее важным направлением модернизации стала порча жизни производителям т.н совместимых картриджей и тонера, которые мешали отбить хотя бы цену самого устройства. Разработка же новых, альтернативных технологий печати если и не прекратилась, то существенно замедлилась. А тут еще и мировой финансовый кризис начался…
Это длинное вступление написано для того, чтобы вы понимали - в каких суровых условиях компания Xerox пытается продвигать на рынок МФУ с твердотельными чернилами, радикально отличающихся как от струйных, так и от лазерных печатающих устройств.
⇡ Твердые снаружи, жидкие внутри
Идея использовать в принтерах твердые расходники уже давно посещала умы разработчиков, и среди компаний, где дело дошло, как минимум, до прототипов, числятся Howtek, Exxon, Dataproducts, Hitachi, Spectra и Brother. Успешнее всех оказались опыты американской компании Tektronix, которая в 1986 году запатентовала технологию печати твердотельными чернилами (Solid Ink), а в 1991-м начала продавать первый в мире цветной принтер, где эта технология применялась.
Печатал Tektronix Phaser III на бумаге формата Letter (чуть меньше привычного нам А4), и на один лист уходило около двух минут. Учитывая, что речь идет о полноцветном отпечатке весьма приличного для тех времен качества, скорость можно было назвать весьма приемлемой. Но вот цена - $10000 - заставляла многих задуматься (для сравнения, черно-белый лазерный принтер в те времена стоил в районе $2400). Плюс первая реализация технологии оставляла желать лучшего. Ведь чернила оставались твердотельными только до момента, пока они не попадали внутрь принтера. Там же твердые брусочки, состоящие из смеси воска, тонера и растительных масел, превращаются в жидкость с температурой более сотни градусов. Поначалу их при помощи подвижной головки весом - внимание - 1.8 кг наносили прямиком на бумагу, и потому у пользователей, поленившихся озаботиться правильным креплением, принтеры скакали по офисам, как взбесившиеся стиральные машинки. При установке же на стол следовало выбирать дерево потолще, а ножки крепить к полу саморезами. По сути, невысокая по нашим меркам скорость печати как раз и была связана с необходимостью постоянно разгонять и тормозить тяжеленную головку. Отсутствовала возможность гарантировать точную передачу оттенков даже в рамках одного отпечатка. В силу особенностей технологии, невозможно было соблюдать порядок попадания капель чернил различных цветов на бумагу. Например, если сначала ложился желтый цвет, а потом пурпурный, красный оттенок получался несколько иным, чем при наложении желтого поверх пурпурного. Добавьте к этому стойкий запах то ли свечного завода, то ли мастерской художника в помещении, где использовался принтер, и вы поймете - почему бизнес с твердотельными чернилами у Tektronix не очень заладился.
Несмотря на трудности, Tektronix продолжала развивать технологию, и инженеры достигли немалых успехов, что, впрочем, не позволило подразделению Color Printing and Imaging добиться приемлемых финансовых показателей. В 2000-м году оно было продано корпорации Xerox вместе со всеми патентами и торговой маркой Phaser. Сегодня корпорация выпускает устройства, печатающие на бумаге формата А4 и А3. Несмотря на различия в экстерьере и габаритах, устроены они очень похоже, и в них причудливо сочетаются струйная и офсетная технологии печати.
Так, сегодня печатающая головка неподвижна, и она вообще не соприкасается с поверхностью бумаги. Печать ведется на вращающийся барабан из анодированного алюминия, который перед каждым циклом очищается от остатков чернил и покрывается тончайшим слоем силиконовой смазки. Ширина головки повторяет ширину барабана, и имеет рабочую температуру 135 градусов Цельсия, тогда как сам барабан прогревается лишь до 65 градусов. Чернила, попадая на барабан, мгновенно густеют и закрепляются на его поверхности. Когда головка (которую, учитывая ее размеры, так и хочется назвать головой ) заканчивает работу, в трее появляется чуть подогретый лист, он прижимается к барабану специальным роликом, и за один проход все изображение переносится на бумагу. Слой чернил очень тонкий, а бумага практически холодная, поэтому никаких дополнительных операций по закреплению отпечатка не требуется.
Благодаря относительной простоте технологии и минимуму подвижных элементов в конструкции скорость печати в старших моделях Xerox ColorQube достигает 85 цветных отпечатков формата A4 в минуту! Да и младшие выдают до 60 страниц, что, согласитесь, тоже совсем неплохо. Учитывая, что чернила практически не вступают во взаимодействие с бумагой, можно печатать достаточно качественные фотографии даже на обычных офисных листках. Больше того, благодаря восковой основе, они будут блестеть, как странички глянцевых журналов. Из-за высокой «цепкости» чернил и низкого нагрева носителя, печатать можно и на пленках, и даже на фольге - главное, выбирать более-менее плотные образцы. Инженерам удалось победить и проблему запаха: современные модели по этому параметру вполне нейтральны. Если же вспомнить о том, что цена цветного отпечатка на принтере с твердотельными чернилами получается 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 из презентаций откусил и съел кусочек такой «чернильницы». Во избежание путаницы, у каждого цвета своя форма, и поэтому по ошибке установить брусок не туда практически невозможно (разве что, подточить его напильником или покрошить).
В руках не тают, к падениям при транспортировке относятся с пониманием, срок годности практически не ограничен, загружать можно одновременно от 3 до 6 брикетов каждого цвета, в зависимости от модели. Важный нюанс: после установки в принтер у пользователя остается лишь небольшая коробочка из перерабатываемого пластика. Для жителей Штатов и Западной Европы это очень серьезное преимущество на фоне картриджей с остатками чернил или, того хуже, тонера. Вообще, расходников у таких принтеров немного: только сами чернила да модуль очистки, содержащий также силиконовую смазку. Все остальное, от головки до барабана, проработает не менее пяти лет (ресурс головки составляет не менее миллиона 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 становятся жидкими, и должны оставаться такими вплоть до попадания на бумагу или другой носитель. В ожидании использования они хранятся при температуре, не допускающей застывания, и, пока принтер включен в розетку, все почти хорошо. Почти - потому что на подогрев чернил расходуется электроэнергия. Но если кто-то выключит принтер, или в розетке пропадет электричество, чернила засохнут и станут непригодными. При последующем включении принтер их разогреет и сольет в специальный лоток для отходов. В больших принтерах формата А3 потери будут относительно небольшими, в районе 4% от объема одного брикета, а вот в относительно портативных моделях (в силу особенностей конструкции, принтеры с твердотельными чернилами пока не могут быть совсем компактными), где бруски значительно мельче, расходуется до 20%, и это уже гораздо серьезнее. Такие особенности технологии очень не нравятся пользователям и служат объектом насмешек 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 из принтера почти мгновенно. Но держать их постоянно идеально жидкими - слишком дорогое удовольствие, поэтому, когда принтер «спит», их поддерживают 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 течение двух недель внимательно изучает поведение своих владельцев, и определяет - когда надо быть в полной готовности, а когда можно и вздремнуть. Сам не проверял, но в Xerox говорят, что система работает достаточно эффективно, и на круг твердочернильный принтер потребляет не больше своего лазерного коллеги с аналогичными характеристиками. Так, у новых моделей энергопотребление в режиме сна не превышает 50 Вт, и это действительно немного на фоне общих офисных затрат.
Отпечатки поначалу выглядят очень эффектно: сочные оттенки, плавные цветовые переходы, глянцевый блеск. Но, проведя по картинке ногтем или тыльной частью авторучки, вы непременно оставите на ней полосу - воск очень нежный, и к механическим воздействиям не подготовлен. Причем чем выше качество печати и, соответственно, толще слой чернил, тем «нежнее» отпечаток. Ламинировать его тоже категорически не рекомендуется: от высокой температуры в ламинаторе воск попросту растечется во все стороны. Также не стоит печатать на твердотельном принтере заготовки, вроде фирменных бланков или почетных грамот, которым потом предстоит пройти через лазерный принтер: в лазернике для воска слишком жарко.
Замыкает список дисгармоний технологии повышенная чувствительность печатающих устройств к внешним воздействиям. Так, если принтер или МФУ получит достаточно сильный толчок (кто знает - какие фантазии возникнут у офисных работников?), или его захотят подвинуть, не подождав тридцать минут с момента полного отключения, может произойти расплескивание чернил (помним о температуре 125 градусов) с крайне неприятными последствиями для внутренних деталей. Такого рода повреждения легко вычисляются и не подлежат устранению по гарантии.
⇡ Успех вопреки всему?
Первые модели Xerox с твердочернильной технологией печати были приняты рынком достаточно сдержанно. Во-первых, в них хватало недостатков, а, во-вторых, конкуренты вовремя подсуетились и организовали мощную кампанию в лучших традициях черного пиара. До сих пор 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 по полной программе от коллег и начальства. Принтеры плохо пахнут, самопроизвольно отключаются, портят чернила - в общем, если интересуетесь, сделайте поиск по запросу «Carl Xerox solid ink». Особенно не нравится Xerox белому мишке, о защите которого так печется Карл.
Но в 2009-м вышла новая линейка ColorQube, поддерживающая формат А3 и состоящая из трех моделей, 9201, 9202 и 9203. Внешне они выглядят одинаково, и отличаются только производительностью. Так, если в черно-белом режиме скорость печати у всей троицы одинакова, от 38 до 85 страниц А4 в минуту, то в цвете пиковая скорость составляет 60, 70 и 85 страниц А4 в минуту соответственно. В остальном полное сходство: 512 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск 80 Гб, четыре градации качества печати с разрешением 600х600 DPI, факс, сканер с автоподатчиком и масса опций, от финишера-брошюровщика до факса на две линии.
И вот эти офисные МФУ неожиданно для многих «выстрелили», их стали расхватывать, как горячие пирожки, и до сих пор на американском рынке существует определенный дефицит Xerox ColorQube. Не такой, как на iPhone 4, но все же довольно ощутимый, учитывая, что цена младшей модели стартует на отметке $22500. Согласитесь, цифра довольно внушительная для спонтанного шопинга.
Видится две причины успеха. Во-первых, очередная инкарнация твердочернильной технологии Xerox избавилась от совсем уж очевидных недостатков, вроде 20-процентной потери полезного объема чернильницы при выключении и неприятного запаха. Точнее, чернил-то теряется столько же, просто бруски стали крупнее, но чисто психологически 4% воспринимаются легче, чем 20%.
Во-вторых, в развитых странах устройства такого класса обычно не покупают, а берут в лизинг, причем оплата нередко идет по количеству отпечатков с разделением на цветные и черно-белые. И когда компании предлагают выбирать между несколькими похожими по характеристикам устройствами, но только на одном цветная печать стоит почти вдвое дешевле… 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 о небольшом логотипе, цена печати конкретного документа может практически не вырасти.
Кстати, косвенным свидетельством популярности новых МФУ может служить появление совместимых брикетов. Правда, в Xerox их по понятным причинам использовать не рекомендуют, но те, кто пробовал, жутких вещей на форумах не пишут. Ни в коем случае не призываю воспользоваться клонами, просто надо понимать, что китайские умельцы редко клонирует расходники совсем «мертвых» продуктов.
⇡ Твердый ответ
Несмотря на все ограничения твердочернильной технологии, искренне хочется пожелать ей успеха. Если игроки калибра Xerox и HP начнут серьезную битву, потребителям от этого уж точно хуже не станет.
Только надо иметь в виду, что в домашних печатающих устройствах твердотельные чернила появятся нескоро, если вообще до них доберутся. Это технология для больших объемов печати, и дома, где основную часть времени принтеры и МФУ работают пылесборниками, ей делать нечего. Тем не менее, если хочется быть оригинальным, можно приобрести самый дешевый из «твердотельников» - Xerox Phaser 8560. Он печатает до 30 страниц формата А4 в минуту (неважно, черно-белых или цветных), стоит от 35 000 рублей, а комплект брикетов на 1000 листов обойдется примерно в 3300 рублей.