Общая характеристика твердотельной печати

Технология твердотельной печати

Твердотельная печать – это технология формирования изображений при помощи твёрдых чернил, которые во время печати переходят в жидкое состояние и распыляются на носитель соплами печатающей головки. После выхода бумаги из принтера чернила снова застывают. Таким образом, твердотельная печать предполагает переход красителей из твёрдого состояния в жидкое, а затем снова в твёрдое.

Технология твердотельной печати состоит из трёх этапов.

Этапы твердотельной печати

Подготовка барабана

Подготовка барабана к печати начинается с подогрева его поверхности до 49°С. На поверхности барабана установлен термический датчик, контролирующий его температуру. В случае перегрева или переохлаждения барабана автоматически срабатывают встроенные вентиляторы или термоэлементы, которые доводят температуру его поверхности до нормального значения.

Обслуживающий картридж включает в свою конструкцию ёмкость для масла, масляный клапан и тампон, изображение которых представлено ниже.

Конструктивные элементы обслуживающего картриджа

В ёмкости для масла хранится силиконовая смазка, которая во время печати наносится на поверхность барабана при помощи мелкопористого тампона. Обработка барабана силиконовым гелем необходима для того, чтобы чернила легче передавались с его гладкой поверхности на шероховатую поверхность бумаги. Излишки геля снимаются с барабана чистящим лезвием.

Гель наносится не на всю поверхность барабана. Сухой остаётся полоса, на которую ляжет верхняя кромка бумажного листа. Это обеспечит чистоту пальцев принтера, захватывающих лист и отделяющих его от поверхности барабана. Когда тампон с гелем доходит до сухой полосы, он отстраняется от барабана, а чистящее лезвие плотно прижимается к  его поверхности, снимая остатки геля.

Формирование на барабане сухой кромки

Чтобы обеспечить движение деталей обслуживающего картриджа он оснащается отдельным мотором, соленоидом, кулачком и трёхпозиционной муфтой.

Подготовка чернил

В твердотельных принтерах используются твёрдые чернила , которые выпускаются в виде небольших брикетов, окрашенных в цвета CMYK: голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный.

Брикеты цветных твердотельных чернил Xerox

Брикеты загружаются в отсеки приёмника, расположенные под верхней крышкой принтера. Каждому брикету по форме соответствует только один фигурный отсек. Это позволяет избежать ошибок при загрузке чернил в принтер.

Установка чернильных брикетов в отсеки твердотельного принтера

В каждый отсек для чернил встроено по два датчика контроля: первый оповещает оператора о том, что чернила заканчиваются, второй – что отсек пуст. Чернила можно подгружать в принтер прямо во время печати, что обеспечивает дополнительные удобства и непрерывность процесса печати.

В отсеки для брикетов встроены термоэлементы, которые разогревают чернила до температуры плавления. Переходя в жидкую фазу, чернила по выделенным канальцам стекают в печатающую головку.

Печать

Устройство печатающей головки твердотельного принтера показано на рисунке ниже.

Устройство печатающей головки твердотельного принтера

Печатающая головка по своей ширине совпадает с шириной барабана. Она оснащена алюминиевыми резервуарами, в которые стекают расплавленные чернила. Уровень чернил в резервуарах контролируется встроенными датчиками резистивного типа. В резервуарах  чернила подогреваются до температуры 140°С, которая считается оптимальной для их распыления на носитель.

На поверхности печатающей головки расположено множество дюз. Например, в принтере Xerox Phaser 340 их насчитывается 352 единицы, по 88 для каждого базового цвета чернил. Дюзы расположены вдоль головки ровными горизонтальными рядами по принципу «один цвет – один ряд».

Дюзы печатающей головки твердотельного принтера

Расстояние между дюзами по горизонтали составляет 28 точек. Во время печати головка двигается вдоль барабана в диапазоне 0,5 см, этого хватает для запечатывания «мёртвых зон» между дюзами. Направления движения печатающей головки показаны на следующем рисунке.

Перемещения печатающей головки во время печати

Перед распылением чернил печатающая головка подводится к поверхности барабана, смазанного силиконовым гелем. Барабан разгоняется до 190 оборотов в минуту и по команде микропроцессора принтера дюзы распыляют на него чернила. Для выталкивания чернил на бумагу в каждую дюзу вмонтированы пьезоэлементы и диафрагмы. Под действием пьезоэлемента диафрагма выгибается и выталкивает порцию чернил на носитель. Такой способ формирования изображения называется пьезоэлектрическим.

В принтере Xerox Phaser 340 за один оборот барабана на его поверхности формируется 88 столбцов изображения (по количеству дюз печатающей головки). После этого печатающая головка смещается на одну точку в сторону и наносит следующие 88 столбцов, и так до получения целого изображения. Таким образом, при печати с разрешением 300 dpi один лист запечатывается за 28 оборотов барабана, а с разрешением 600 dpi – за 56 оборотов.

Формирование изображения на барабане

Во время переноса изображения на барабан кулачок поворачивается, отодвигая тампон и чистящее лезвие от его поверхности. Это необходимо для того, чтобы не размазать жидкие, ещё не застывшие, чернила по барабану.

Положение обслуживающего картриджа во время переноса изображения на барабан

После того, как печатающая головка сформирует на поверхности барабана полное изображение, из входного лотка в печатающий тракт принтера поступает лист бумаги, который подогревается и прижимается к поверхности барабана роликом переноса. Чернила легко отделяются со смазанной гелем поверхности барабана и переходят на шероховатую поверхность бумаги.

Перенос изображения на бумагу

После того, как чернила с барабана перейдут на бумагу, обслуживающий картридж снова поднимается, а чистящее лезвие снимает остатки чернил, оставшиеся на поверхности барабана, и стряхивает их в бункер для отработки.

Далее в процесс вступают пальцы отделения, которые, приближаясь к поверхности барабана, отделяют от него верхний срез листа. При этом пальцы касаются только верхнего поля листа, так называемой «передней кромки», которая остаётся свободной от чернил. Затем пальцы приподнимаются над поверхностью барабана, пропуская лист с нанесённым на него отпечатком. Лист выводится из принтера при помощи выходных роликов. Процесс печати закончен.