Твердые чернила

Лоток Xerox Phaser 8500 с твердыми чернилами.

Желтые, голубые, пурпурные и черные твердые чернила производства Xerox.

Твердочернильный принтер Xerox Phaser 8500.

Твердые чернила (также известные как чернила-расплавы) ) — тип чернил, используемых в печати . Твердые чернила представляют собой восковой полимер на основе смолы, который перед использованием необходимо расплавить, в отличие от обычных жидких чернил. Эта технология чаще всего используется в сфере графики и широкоформатной печати, где важны яркость цвета и экономическая эффективность.

История

Твердые чернила, Чернила с горячим плавлением или чернилами с фазовым переходом были представлены в 1962 году в Teletype Corporation в рамках проекта 176. Твердые чернила — это название чернил, которые остаются твердыми при комнатной температуре. Воск был использован в первом продукте с твердыми чернилами, представленном с помощью струйных принтеров непрерывного действия в терминале Teletype Inktronic в 1966 году, но патент на термоплавкий воск не был выдан до тех пор, пока не был выдан патент US3653932 4 апреля 1972 года. В 1971 году был выдан патент US3596285. для жидкометаллического самописца - печатного процесса, при котором изготавливаются металлические модели символов, узоров и символов. В этом патенте жидкий металл упоминался как термоплавкие «типовые» чернила, и он был введен до того, как стал использоваться термин «3D-печать». Это примеры чернил, которые создают на странице трехмерный эффект.

В 1982 году у Роберта Ховарда возникла идея создать небольшую систему цветного принтера, прежде чем он покинул Centronics Corporation. Два года спустя он основал новую компанию Howtek, Inc. для выполнения этой миссии. В принтере Pixelmaster использовались термопластические чернила «горячего расплава», распыляемые пьезокристаллами, которые могли выплевывать миллионы маленьких капель чернил каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) и черного на лист бумаги.

Хотя первоначально его создание было приписано компании Data Products, ранее Exxon, оно также было приписано Howtek. в 1984 году. Твердые чернила Howtek печатают цвета методом субтрактивного цветного осаждения (наслаивания).

Некоторые основатели и многие бывшие сотрудники Howtek ушли и присоединились к компаниям, занимающимся 3D-печатью. Ричард Хелинкси основал CAD-Cast, Inc. 27 октября 1989 года (переименованную в Visual Impact Corporation), компания по производству 3D-принтеров, которая создала Скульптора, но позже отказалась от нее после получения 3D-патента US 5136515A 4 августа 1992 года и передала лицензию на его использование компании Sanders Prototype, Inc. в 1993 году. Херб Менхеннетт присоединился к компании Ballistic Particle Manufacturing (BPM). в 1993 году с продуктом Personal Modeler. Обе компании использовали струйные принтеры в стиле Howtek и термопластичные материалы. Не менее трех президентов 3D-компаний были бывшими сотрудниками и дизайнерами Howtek, вице-президенты, инженеры (включая инженера по струйной печати), химики, закупщики, секретари и технические специалисты — все перешли в 3D-компании.

Твердые чернила — это трехмерный материал, используемый в одном сопле (камера акустической жидкости Howtek сжимаемого типа с нарезанным отверстием), а также используемый в струйных принтерах с несколькими соплами (жидкостные камеры изгибного или поршневого типа с электроформованными диафрагменными пластинами). Печатающие головки должны быть нагреты. Твердые чернила на основе воска будут течь при температуре ниже 100°C, но термопластичные твердые чернила предпочитают температуру 125°C (близко к температуре пьезо-Кюри, температуре пьезополирования). Производители пьезоэлектрических устройств по-прежнему утверждают, что рабочие температуры опасно высоки, но печатающие головки Howtek работают нормально. Струйные принтеры Howtek были разработаны для использования твердых чернил за 4-минутный цикл печати. 3D-принтеры Solidscape, Inc., ранее называвшиеся Sanders Prototype, Inc., теперь печатают полные 3D-модели. который может печатать в течение 1 или 5 дней при частоте падения около 16 000 точек на дюйм. Твердые чернила являются жидкими при рабочей температуре и действуют как вода со звуковыми волнами (медленнее, чем вода), выталкивающими капли из отверстия в струйном принтере Howtek.

Другой твердочернильный принтер, SI-480, был разработан и выпущен на рынок в 1988 году корпорацией Dataproducts . Это был монохромный струйный принтер, имевший ограниченный успех.

Следующий цветной твердочернильный принтер, Tektronix PhaserJet PXi, был представлен в июне 1991 года и стоил почти 10 000 долларов США. Корпорация Dataproducts выпустила свой цветной твердочернильный принтер Jolt в сентябре 1991 года.

В 1990-х годах была представлена ​​серия твердочернильных принтеров, способных печатать до размеров таблоидов, в том числе Tektronix Phaser III, Tektronix Phaser 300 и кульминацией которых стал Tektronix Phaser 380 в 1997 году. Широкоформатный твердочернильный принтер , Phaser 600, был представлен в 1996 году. Phaser 600 мог использовать бумагу с рулонной или листовой подачей шириной до 48 дюймов.

После того как Xerox в 2000 году приобрела подразделение цветной печати и обработки изображений Tektronix, Технология твердых чернил стала частью линейки продуктов для офисной печати и обработки изображений Xerox. Ранние предложения были ориентированы на индустрию полиграфии . Однако, чтобы предотвратить судебную тяжбу с Dataproducts Corporation, Tektronix в конечном итоге выплатила Dataproducts гонорары за использование этой технологии, поскольку последняя владела патентами, приобретенными у Exxon, на аспекты твердочернильной печати. См. ссылку на сотрудников Exxon, нанятых RH Research. Компания Robert Howard Research представила совершенно другие твердые чернила в 1985 году с помощью принтера HT-1, позже названного Pixelmaster, который был поставлен в 1986 году компанией Howtek, Inc, Гудзон, Нью-Хэмпшир. Твердые чернила Howtek (так называемые термопластики) были отлиты в 4 различных цветовых формах, чтобы подходить для принтеров Pixelmaster, а затем и для принтеров Braillemaster. Эти пластиковые твердые чернила и струйный принтер с одним соплом в стиле Howtek в конечном итоге были включены в два продукта для 3D-печати, производимые компанией Ballistic Particle Manufacturing (BPM). и Sanders Prototype, Inc (SDI) в конце 1993 года. Изобретение струйной печати Howtek, улучшенный вариант Alpha Jet в стиле Стива Золтана (первоначально это было стекло, но формованные сопла Howtek с трубчатым соплом Tefzel, работающим при 125°C, было впервые разработано в 1985 году в компании Howtek и Sanders Prototype, Inc (SDI) в конце 1993 года. до сих пор используется в 3D-принтерах Solidscape. Эти чернила, струйные принтеры и принтеры можно увидеть сегодня в музее 3Dinkjet в Layer Grown Model Technology в Нью-Гэмпшире. Пятеро предыдущих сотрудников Exxon (Хок, Лутц, Пир и МакМахонс), которые работали с Exxon. технологии струйной печати (Exxon продала свои патенты компании Dataproducts в 1984 году) были наняты RH Research, начиная с 1983 года, для разработки струйных принтеров и современного принтера. В 1985–1966 годах судебный процесс по патентам Dataproducts замедлил развитие принтера по сравнению с формами с твердыми чернилами, но. не по поводу рецептуры твердых чернил. Задержки из-за судебных разбирательств и изменения обменного курса иены увеличили стоимость принтера Pixelmaster, и к концу 1980-х годов продажи упали. В это время Howtek также расширила свою деятельность в области технологий сканирования, чтобы улучшить качество изображения для цветных принтеров. также узнал о печати негативных изображений, печати на прозрачной пленке, печати Брайля и печати цифровой информации на печатных формах из жесткой бумаги для газетной промышленности. Это привело к основанию новой компании Presstek, Inc. в 1986 году.

Примерно в первой половине 2016 года Xerox прекратила продажу твердочернильных принтеров.

Дизайн

В технологии твердых чернил используются палочки с твердыми чернилами, мелки, жемчужины или гранулированный твердый материал вместо жидких чернил или тонера , обычно используемых в принтерах. В некоторых типах принтеров с твердыми чернилами используются небольшие сферы или шайбы твердых чернил, которые хранятся в бункере перед передачей в печатающую головку с помощью червячной передачи или расплавляются по мере необходимости. После загрузки твердых чернил в принтер они расплавляются и используются для печати изображений на бумаге или любом носителе. Этот процесс может быть аналогичен офсетной или стандартной печати.

Принтеры с твердыми чернилами требуют подогрева печатающих головок. Непрерывная струйная печать (CIJ) положила начало производству твердых чернил с использованием чернил из воска и низкотемпературных металлических сплавов в конце 1960-х и начале 1970-х годов, до того, как была изобретена технология Drop-On-Demand (DOD). Министерство Обороны использует пьезоэлектрические устройства (поляризованную керамику), а тепло изменяет поляризацию. Компания Howtek преодолела барьер высоких температур DOD, разработав в 1985 году струйный принтер DOD в стиле Howtek. Это позволило химикам расширить использование твердых чернил в новом направлении и привело к получению патента на трехмерную печать от бывшего сотрудника Howtek, основавшего компанию. Корпорация Visual Impact.

Преимущества

Благодаря тому, как твердочернильные принтеры наносят чернила на страницу, качество печати считается точным и аккуратным, с яркими цветами. Отличных результатов можно добиться, используя бумагу низкого качества, поскольку твердые чернила покрывают бумагу глянцевой, почти непрозрачной поверхностью. Твердочернильные принтеры способны печатать на носителях самых разных типов и толщин. Они гораздо менее чувствительны к изменениям типа носителя, чем цветные лазерные принтеры.

Поскольку используются твердые блоки чернил, образуется меньше отходов, чем при использовании лазерных принтеров или струйных принтеров, которые помимо упаковки и упаковочных материалов производят пустые чернила или картриджи с тонером. Незакрепленный блок чернил не оставляет остатков картриджа после его использования — только хрупкий, тонкий пластиковый упаковочный пакет или лоток и картонная упаковочная коробка, пригодная для вторичной переработки.

Принтеры с твердыми чернилами имеют преимущество перед струйными принтерами в ситуациях, связанных с прерывистым использованием и длительными периодами простоя. Это связано с тем, что расплавленные твердые чернила, которые впоследствии охлаждаются и повторно затвердевают внутри путей подачи чернил, являются нормальной частью работы принтера. Таким образом, эти остывшие и затвердевшие чернила не высыхают. А пока принтер не работает, затвердевший воск помогает предотвратить взаимодействие кислорода и влаги со многими внутренними частями компонентов подачи чернил.

Блоки твердых чернил можно сделать нетоксичными и безопасными в обращении. В 1990-х годах президент Tektronix съел кусок твердых чернил, полученных из переработанных пищевых масел , чтобы продемонстрировать их безопасность. Его также можно описать как покрытие на прописанных таблетках.

Недостатки

Твердые загрязнения необходимо отфильтровывать, иначе чернила могут засорить сопла печатающей головки при использовании оригинальных или совместимых чернил. Засорение может привести к повреждению печатающей головки, а ее замена может оказаться дорогостоящей. По этой причине многие сторонние производители чернил предоставляют гарантию и оплатят замену поврежденной печатающей головки. Xerox также предоставляет собственную гарантию.

Когда устройство холодное, печать первой страницы может занять несколько десятков минут, так как принтеру необходимо прогреться и расплавить чернила. После того, как принтер прогреется, чернила могут расплавиться значительно быстрее, поэтому процесс плавления будет иметь гораздо менее заметное негативное влияние на общую скорость печати дополнительных страниц.

Чернила должны быть нагреты, и во время использования большая часть печатающего механизма должна поддерживаться при температуре плавления чернил или близкой к ней. Когда принтер находится в «спящем режиме», большинство устройств сохраняют небольшую лужу воска каждого цвета внутри печатающей головки, нагретую до температуры чуть выше «точки замерзания» чернил. Согласно сервисному мануалу Xerox, при этом потребляется около 50 Вт.

Каждый раз, когда принтер теряет питание на время, достаточное для того, чтобы часть чернил, которая хранилась в печатающей головке выше «точки замерзания», упала ниже этой температуры, масса чернил в каждом резервуаре достаточно сократилась бы в размерах (поскольку в результате охлаждения), чтобы позволить воздуху проникнуть в печатающую головку, что могло бы привести к аберрациям печати до тех пор, пока резервуары печатающей головки не будут заполнены узлом плавления чернил, расположенным над ней. В результате печатающая головка очищается с помощью вакуумного насоса, в результате чего часть чернил вымывается из резервуаров для хранения печатающей головки в лоток для отходов, чтобы удалить воздух из печатающей головки. (Для этой цели в принтерах Xerox имеется лоток для «отработанных чернил». Поскольку все четыре чернила сбрасываются в единый лоток для «отработанных чернил», невозможно повторно использовать потерянные чернила, поскольку четыре триадных цвета сливаются, образуя единую твердую массу в лоток, которые очень похожи на капли затвердевшего свечного воска, но почти черные.) Если бы принтер находился в спящем состоянии, для выполнения цикла очистки потребовалось бы меньше времени без питания, чем если бы принтер был готов к печати. состоянии (поскольку печатающая головка в состоянии готовности к печати сильно нагревается).

При рабочей температуре принтер содержит расплавленный воск , и в руководствах пользователя предупреждается, что его нельзя перемещать до тех пор, пока он не завершит специальный цикл охлаждения, выбранный на панели управления устройства. Рекомендуется обеспечить 30-минутное время охлаждения с момента отключения основного питания. Однако все современные твердочернильные принтеры имеют цикл отключения, в котором используются вентиляторы для затвердевания чернил менее чем за десять минут, а дополнительным преимуществом является физическое удержание печатающей головки для предотвращения повреждений во время перемещения или транспортировки. В руководствах предупреждается, что в противном случае возможно существенное повреждение, требующее обслуживания квалифицированным специалистом, если принтер не охладится должным образом перед перемещением. Перемещение принтера до завершения остывания может привести к повреждению печатающей головки из-за пролития расплавленных чернил между резервуарами разного цвета, а также на другие компоненты внутри принтера (двигатели, ремни и т. д.). Это не покрывается техническим обслуживанием или гарантией. Из-за опасности разлива жидких чернил твердочернильные принтеры не подходят для мобильного использования, например, на передвижных тележках для печати ценников в розничной торговле.

В отличие от некоторых струйных принтеров, в которых в картридж входит печатающая головка, в этих принтерах печатающая головка фиксирована. Со временем части печатающей головки могут засориться, что приведет к появлению неприглядных полос, но существуют циклы очистки печатающей головки и барабана, а также варианты замены жиклеров, которые могут решить большинство проблем с печатью. Согласно руководству по обслуживанию этих моделей, по крайней мере, на последних устройствах ColorQube (8570/8870) имеется фильтр для проглоченных чернил. Пыль, образующаяся при использовании дешевой бумаги, может привести к засорению печатающей головки, поэтому Xerox рекомендует использовать бумагу, не склонную к выделению пыли и волокон при регулярном использовании. Бумажная пыль также может накапливаться внутри принтера в виде мусора; это может привести к потертостям барабана и может имитировать слабую или отсутствующую струю. По этой причине базовую встроенную процедуру очистки барабана рекомендуется запускать не менее трех раз перед запуском цикла очистки печатающей головки и сопла. Система печатающей головки также содержит узел очистителя, который используется для очистки печатающей головки от пыли, мусора и остатков чернил, чтобы защитить сопла от засорения. В целом конструкция этой системы надежна: известно, что печатающие головки выдерживают один миллион отпечатков и более.

Чернильные блоки несовместимы между моделями Phaser из-за того, что Xerox меняет каждую формованную форму CMYK с каждой новой моделью из-за изменений в рецептуре (и особенно температуре плавления) чернил. Специальные отверстия предотвращают установку чернильных стержней не той модели или не в тот слот.

Ламинирование становится затруднительным из-за особенностей технологии чернил. Чернила плавятся и размазываются, если температура ламинатора не снизится до уровня, достаточного для запечатывания пакета.

Внешние ссылки

• Твердые чернила , ксерокс .
• Джагер, К. Уэйн, Цветная печать твердыми чернилами. Как работает принтер с твердыми чернилами? , Xerox Corporation , получено 20 сентября 2009 г. .