ТАЙНЫ чернильных КОРОЛЕЙ

Развитие технологий цветной струйной печати, позволяющих с помощью «обычных чернил» создавать высококачественные фотореалистичные изображения, не могло не привести к созданию целой отрасли химической индустрии, неустанно работающей над совершенствованием старых и изобретением новых красящих составов.

Отрасль эта, учитывая чрезвычайно высокий уровень конкуренции между производителями струйных систем, а также то, что чернила, по сути, превратились в важнейший конструктивный компонент любого струйного принтера, в значительной части оказалась поделена между крупнейшими разработчиками «струйников».

Корпоративное объединение физиков и химиков действительно было неизбежным: непрерывная миниатюризация подающих трактов печатающих головок; снижение размера выбрасываемых капель; жесткие требования к водостойкости и отсутствию выцветания отпечатков; оптимальная скорость высыхания чернил, которая, с одной стороны, должна препятствовать их размазыванию во время печати, а с другой — исключать засорение сопел засохшими красителями, — все это стало причиной процесса подобной интеграции и, увы, опускания самого настоящего «железного занавеса» над осуществляемыми разработками.

Открытая информация по чернилам чрезвычайно скупа и периодически дозированно выдается разработчиками своим потребителям для «ободрения» последних. Сейчас развивается три основных технологических направления: пигментные чернила, светостойкие чернила на базе растворимых красителей и гибридные чернила, сочетающие в себе свойственные пигментным водостойкость и выносливость к ультрафиолету с широтой цветового охвата, отличающего чернила на базе растворимых красителей.

Пигментные чернила, которые представляют собой мелкодисперсную взвесь твердых красящих частиц, обеспечивают высокую водостойкость и светостойкость отпечатков и, как правило, используются для широкоформатной печати наружной рекламы.

Вместе с тем, уже ставшая привычной привилегия струйных плоттеров на работу с «пигментами» недавно была нарушена корпорацией Epson, которая поочередно выпустила два настольных принтера формата А3+ на пигментных чернилах — Stylus Photo 2000P и Stylus Pro 5500.

Что еще более любопытно, корпорации удалось разработать пигментные чернила ColorFast, позволяющие формировать каплю с объемом даже меньшим, чем у обычных чернил на растворимом красителе — всего лишь 3 пиколитра. Это стало возможным благодаря микроскопическому размеру пигментных частиц (около 1 микрона при стандартном размере сопел печатающей головки 25 микрон) и резкому снижению динамической вязкости, которая, судя по данным аналогичных разработок других компаний (близкие по характеристикам пигментные чернила GENERATIONS создала компания MediaStreet.com), составляет от 3,5 до 4,5 сантипуаз (Примечание: Сантипуаз — единица измерения динамической вязкости, равна 0,01 пуаза). Аналогичный показатель для воды — 1 сантипуаз, тогда как динамическая вязкость плоттерных пигментных чернил обычно находится в диапазоне от 9 до 10 сантипуаз.

Что же касается светостойкости, то, согласно данным отчета компании Wilhelm Imaging Research, срок годности сформированных новыми чернилами изображений составляет целых 100 лет (модельные испытания отпечатков проводились путем их ежедневного двенадцатичасового освещения флюоресцентными лампами, создающими световой поток интенсивностью 450 люкс). Очень неплохие результаты демонстрируют ColorFast и с точки зрения стабилизации созданного изображения — по утверждению специалистов Epson, калибровку принтера по распечатанным этими чернилами контрольным шкалкам можно начинать уже через полчаса.

Еще одна особенность новых чернил состоит в более успешном преодолении известного недостатка пигментных красящих составов — относительно слабой механической связи с носителем, приводящей к уязвимости отпечатка перед физическим воздействием. Для решения этой задачи химики из Epson разработали технологию, при которой каждая пигментная частица помещается в сферическую полимерную оболочку, что позволяет прямо в ходе печати создавать над формируемым цветным изображением защитный полимерный слой.

В области создания светостойких чернил на базе растворимых красителей тоже есть свои герои. Прежде всего, здесь следует отметить разработчиков из Encad, которые еще в 1996 году представили чернила GO-Graphic Outdoor для печати наружной рекламы. Примеру Encad последовали и другие компании, создав собственные, стойкие к ультрафиолетовому излучению чернила, состав которых, естественно, не разглашается. Тем же, кто проявляет излишнее любопытство, компания Hewlett-Packard сообщает, например, такую «рецептуру» одной из разновидности чернил: запатентованный секретный краситель — менее 5%; 2-пирролидин (азотосодержащее органическое соединение из числа алкалоидов) — менее 10%; запатентованные секретные органические добавки — менее 5%; вода — для обеспечения равновесного состава. Ясно и понятно.

Продолжая тему светостойкости чернил на базе красителей, отметим, что ввиду различий в химико-физических свойствах красящих добавок, чернила разных цветов выцветают не одновременно. Практика показала, что в зависимости от условий (например, типа бумаги или воздействия окружающей среды) быстрее всего выцветают пурпурный или голубой цвета. Это приводит к нарушению цветового баланса изображения и возникновению на нем отчетливых пятен. Желая предотвратить подобные явления, разработчики стремятся сблизить скорости деградационных процессов по всем цветам, что позволяет сохранить равномерность полутоновых переходов в течение длительного времени. Исследования в этом направлении, например, активно проводит корпорация Hewlett-Packard в рамках технологической программы PhotoREt III, поставляя для своих принтеров чернила, обеспечивающие поддержание равномерной цветовой гаммы при постоянном воздействии ультрафиолетового излучения, колебаниях температуры и влажности, повышенном содержании озона в атмосфере.

Актуальность проблемы разработки светостойких чернил настолько велика, что в этой технологической нише между конкурентами порой разражаются самые настоящие баталии. Так, Hewlett-Packard недавно выпустила отчет, в котором произвела сравнение светостойкости своих чернил с чернилами Epson. В отчете утверждается, что имитационные испытания показали гораздо большую временную «выносливость» изображений, отпечатанных чернилами Hewlett-Packard. Кроме того, авторы доказывают, что чернилам Hewlett-Packard в гораздо меньшей степени свойственна так называемая имитационная ошибка (reciprocity failure), которая представляет собой величину погрешности оценки на светостойкость. Такая оценка делается исключительно на базе результатов ускоренных модельных испытаний, в ходе которых печатные образцы облучаются источником света с интенсивностью в несколько десятков раз выше интенсивности обычного освещения. Естественно, что влияние влажности и других внешних факторов во время испытания, как правило, остается в обычных пределах, что не позволяет полностью смоделировать процесс старения отпечатков. Что ж, остается лишь подождать, как на этот выпад ответят специалисты Epson.

Что касается ситуации с разработкой гибридных красителей, которые, по замыслу их создателей, должны сочетать в себе преимущества двух основных типов чернил, то здесь о себе во всеуслышание пока заявляют только сторонние производители. Так, фирма MIS Assosiates сообщила о выпуске подобных составов, которые являются водо- и светостойкими и одновременно обеспечивают, по заявлению разработчиков, хороший цветовой охват.

В заключение отметим, что все указанные разновидности чернил объединяет то, что они превратились в один из важнейших конструктивных компонентов струйного печатающего устройства.

Если говорить более конкретно, то для принтера в первую очередь важны такие физические параметры чернил как поверхностное натяжение, вязкость и pH. Ключевой параметр — поверхностное натяжение, задающий величину давления в чернильном резервуаре; скорость заполнения чернилами рабочей камеры головки; скорость высыхания чернил, от которой зависит пропускная способность печатающего устройства.

Величина вязкости играет существенную роль при проектировании профиля каналов транспортировки чернил, а от значения pH зависит степень растворимости красителя в водной среде. Химики Lexmark, например, создали черные чернила, чувствительные к значению pH. При пониженной вязкости растворимость красителя резко падает, следствием чего является рост его водоотталкивающих свойств при попадании на бумагу.

Таким образом, весьма трепетные чувства производителей к своим чернилам и их активное нежелание публиковать о чернилах что-либо, способное стать источником новых идей для конкурентов, вполне объяснимы. Рядовым же пользователям остается испытывать на практике и своем кошельке свойства новых красителей и внимать занимательным рассказам «чернильных королей».