Печать - это не раз плюнуть-2

Владимир Сирота

У термоструйных печатающих головок при вылете чернил из сопла основную каплю может сопровождать значительное количество меленьких капелек-сателлитов, инициированных воздействием все того же резкого вскипания чернил. Эти небольшого размера частицы выталкиваются вместе с основной каплей как в момент выстрела, так и формируются в результате избыточного давления в сопле от нестабильных вибраций чернильной массы уже после выброса основной капли. И если создаваемое вибрационными процессами давление превысит порог сил поверхностного натяжения чернил у кромки дюзы — из сопла вновь срываются «незапланированные» чернильные капельки.

Капли-сателлиты являются главной причиной образования «чернильного тумана» по контуру основного изображения. Кроме того, из-за них происходит случайное смешение цветов на поверхности носителя, что может сильно ухудшать качество цветопередачи.

В отличие от большинства производителей, использующих метод термоструйной печати, обладающий вышеописанными недостатками, Epson применяет свою уникальную технологию печати Микропьезо (MicroPiezo), в корне отличающуюся от термоструйной. Главным отличием является пьезоэлектрический метод формирования чернильных капель, который представляет собой уникальную разработку Epson и используется во всех моделях струйных принтеров этой компании.

В современной линейке струйных принтеров Epson применяется печатающая головка нового поколения. В ней для реализации пьезоэлектрического метода печати используется многослойный пьезоэлемент, толщина которого составляет 20 микрометров. Многослойный пьезоэлемент обладает следующими преимуществами:
высокое формируемое давление;
быстрое и стабильное срабатывание;
высокая частота колебаний пьезоэлемента и пластины;
долговечность;
экономичность;
высокая скорость печати;
печать с разрешением 1440 и 2880 dpi.

Распространено следующее заблуждение, что дескать, в пьезоэлектрической печатающей головке на чернила при выбросе капель воздействует сам пьезоэлемент. На самом деле это не так. Пьезоэлемент функционально неразрывно связан с вибрирующей пластиной, которая называется диафрагмой, или мениском. Вот он то и влияет на чернила, осуществляя их выталкивание из сопел и последующее втягивание из картриджа.

Под воздействием электрического импульса пьезоэлемент деформируется, изменяя при этом положение диафрагмы. Последняя же, в свою очередь, увеличивает или уменьшает объем микрополости под собой, продвигая таким образом чернила по капиллярной системе печатающей головки. То есть мениск работает как своеобразный поршень, благодаря которому весь процесс прохода чернил по каналам становится управляемым.

Да, основа технологии Epson MicroPiezo — пьезоэлектрическая печатающая головка с одноименным названием. Но вообще-то, упомянутая технология включает в себя три составляющие, которые служат для оптимизации таких параметров, как скорость печати и максимальная продуктивность, а также позволяют добиваться широкого диапазона разрешений при печати — от 720 до 2880 dpi. Благодаря всем этим компонентам и достигается то непревзойденное качество фотопечати фирменных принтеров Epson: с мягкими градациями цветовых переходов и хорошей резкостью изображения. Смело можно сказать, что отпечатки, получаемые на новейших моделях струйных принтеров Epson, сравнимы по качеству с распечатками лазерных принтеров. То есть имеют очень тонкую проработку деталей изображения. Упомянутые три составляющие такого успеха — это активный контроль мениска, технология печати микрокаплями и печать каплями переменного размера.

1.1. Активный контроль мениска

За таким неброским названием, как активный контроль мениска, скрывается на самом деле технология, благодаря которой Epson удается обходить своих термоструйных конкурентов. Все дело в волшебных пузырьках и каплях-сателлитах — их отсутствие в технологии печати Epson самым благоприятным образом сказывается на качестве распечаток.

Давайте рассмотрим менисковый контроль подробнее. Ключевым моментом этой технологии является возвратное движение мениска, которое призвано обеспечивать обратное втягивание капелек-сателлитов, формирующихся при вылете основной капли. Эта процедура, осуществляемая с помощью активного менискового контроля, и есть его главное достоинство и одновременно технологическая роль при печати.

Иными словами, предназначение менискового контроля, избавляющего от возникновения вредных сателлитов или формирования капель неправильной формы, как раз и состоит в том, чтобы сразу после образования, отрыва и вылета основной капли из дюзы произвести резкое втягивание диафрагмы. Благодаря чему осуществляется остановка вибрации чернильной массы, в том числе и на срезе сопла дюзы печатающей головки, а также происходит втягивание излишков выплеснутых чернил обратно в сопло. Поэтому капли-спутники просто не успевают окончательно сформироваться и не сопровождают основную чернильную каплю в полете.

Благодаря вышеописанной технологии достигаются следующие преимущества при печати:
траектория капли не нарушается;
позиционирование капли на бумаге предельно точное;
капля имеет правильную сферическую форму;
правильная форма точки на бумаге;
отсутствует «чернильный туман» на изображении.

Однако метод подачи чернил далеко не единственный фактор, оказывающий влияние на параметры капли и, соответственно, на форму точки на бумаге. При формировании капли очень важное значение имеет также форма сопел печатающей головки.

1.2. Влияние формы сопел на формирование капли

Форма сопел в термической печатающей головке отличается от таковой в микропьезо головке. Для головок с принципом термоструйной печати формам сопел присущи рваные или же неровные края. Для пьезопечати подобное вовсе не характерно. Кроме формы, еще одним важным параметром дюз, влияющим на качество печати, да и на состояние печатающего механизма в целом, является размер сопла. Чем он меньше, тем больше возможность по засыханию там чернил, и тем выше вероятность выхода из строя печатающей головки или ухудшения ее характеристик (например, возможно появление светлых полос на распечатках по причине «забитых» дюз).

Однако стандартный способ уменьшения размера капли для технологии термоструйной печати — это сокращение диаметра сопла. Его размер в принтерах отдельных производителей достигает 4–5 мкм. Невооруженным глазом заметно, что сопло в микропьезо печатающей головке значительно больше, его диаметр составляет 25 мкм. Но благодаря тому, что процесс формирования капли в пьезоголовке контролируется с помощью технологии менискового контроля, извлекаемая из такой «большой» дюзы капля размером может быть меньше, чем капли из более узких сопел термоголовок. Детальнее об этом — чуть позже. А пока рассмотрим такие влияющие на правильное нанесение чернильных капель показатели, как температурные изменения в процессе работы головки и их взаимосвязь с вязкостью чернил.

1.3. Влияние температурных изменений на печать

Вязкость чернил напрямую зависит от их температуры и, естественно, влияет на размер получаемых капель. Вызванное работой повышение температуры в самой печатающей головке, как следствие, обеспечивает понижение степени вязкости чернил. Что приводит к формированию капель увеличенного размера. Если же температура головки по каким-либо причинам падает ниже оптимальной для нормальной работы, то все происходит с точностью до наоборот. Охлаждение повышает вязкость чернил и, соответственно, образуются капли уменьшенного размера. Отсюда следует практическая необходимость в постоянном контроле над степенью вязкости чернил, для того чтобы непрестанно обеспечивать нормативный размер капель и, что не менее важно, стабильное срабатывание дюз. Понятно, что для этого необходимо как-то компенсировать негативно проявляющиеся последствия изменений температуры рабочей среды.

Особо существенного нагрева в печатающей головке микропьезо не происходит, в отличие от устройств термоструйной печати. Однако понятно, что сразу после включения и после многочасовой непрерывной работе температура в печатающей головке будет существенно отличаться. Чтобы отследить эти изменения, печатающая головка Epson имеет встроенный датчик температуры, который фиксирует тепловое состояние в определенные моменты. И с учетом конкретного температурного режима, вносятся необходимые поправки в подаваемое на пьезоэлемент напряжение. С помощью изменения силы воздействия на диафрагму в конечном счете и компенсируются все вызванные перепадами температуры отклонения в работе.

Однако не следует забывать, что печатающая головка принтеров Epson откалибрована с учетом вязкости оригинальных чернил от производителя. А потому, в случае применения чернильных картриджей неизвестного происхождения головка может быть неправильно откалибрована, и размер формируемых капель окажется неоптимальным или даже нестабильным. Если вязкость слишком большая, то это может искривить траекторию капли или даже привести к несрабатыванию отдельных дюз. Что, вполне естественно, вызовет ухудшение качества напечатанного изображения. А в худшем случае — и к неисправности печатающей головки.

Таким образом, подытоживая первый раздел статьи, можем отметить, что благодаря применению новейших технологических достижений при производстве печатающих головок MicroPiezo, компании Epson удалось добиться значительных успехов. Процесс формирования чернильных капель, вылетающих в процессе печати из сопел микропьезо головки, контролируется с очень высокой точностью. Это достигается с помощью метода активного контроля мениска и других технологических новшеств.

Уникальная технология контроля мениска применяется исключительно в струйных принтерах Epson. Она играет ключевую роль в точном позиционировании чернильных капель на носителе. А это, в свою очередь, определяет такие важные характеристики, как скорость и, главное, качество печати. Благодаря использованию системы активного контроля мениска (втягивание-выталкивание-втягивание чернил) исключается формирование случайных капелек-брызг, негативно влияющих на качество распечатываемого изображения. Вследствие обратного хода диафрагмы чернила за оторвавшейся «плановой» каплей тут же втягиваться обратно в дюзу печатающей головки, что не позволяет даже сформироваться облаку капель-спутников, не говоря уже об их отправке в свободный полет.

(По материалам, собранным автором на различных мероприятиях, проводимых сотрудниками московского представительства фирмы Epson. За что им отдельное спасибо).

(Продолжение следует)

Источник: http://www.mycomp.com.ua/