Смерть картриджей Canon и HP со встроенной печатающей головкой наступает вследствие износа термоэлементов внутри этой головки.
На износ термоэлементов струйных картриджей со встроенной печатающей головкой существенное влияние оказывают три взаимосвязанных процесса:
- кавитация;
- когезия;
- термическая усталость материалов.
Кавитация (от лат. cavitas – пустота) – это формирование в жидкости под воздействием высоких температур пузырьков, заполненных паром. Такие пузырьки называют кавернами или кавитационными пузырьками.
Принцип кавитации положен в основу пузырьково-струйной технологии печати: при нагревании термоэлемента в камере печатающей головки чернила закипают, в них появляются воздушно-чернильные пузырьки, которые соединяются в один кавитационный пузырь и выталкивают капли чернил из сопла на бумагу. В определённый момент времени кавитационный пузырь лопается, образуя полость пониженного давления, которая затягивает в сопло новую порцию чернил. Устремляясь в сопло, чернила создают небольшую ударную волну, которая разбивается о поверхность нагревательного элемента картриджа. Волнообразное движение чернил напоминает морские волны, которые разбиваются о каменистый берег, обтачивая его камни. Аналогичное воздействие, только в микроскопическом масштабе, чернила оказывают на термоэлемент струйного картриджа. Постоянное давление чернильных волн на термоэлемент с течением времени приводит его к износу и выходу из строя.
На рисунке 1 представлена начальная степень износа термоэлемента струйного картриджа в результате кавитации.
Рис.1. Начальная степень износа термоэлемента струйного картриджа в результате кавитации
На данном этапе износ термоэлемента незначителен, он позволяет получить отпечатки хорошего качества. Но после нескольких циклов заправок картриджа разрушающее влияние кавитации становится более заметным и с течением времени приводит к износу термоэлемента и выходу картриджа из строя.
Кавитация в струйном картридже протекает в чернильной среде. Поэтому на износ термоэлемента влияет качество чернил. Использование некачественных чернил порождает такое явление, как когезия.
Когезия – это появление липкого загрязняющего слоя на поверхности деталей и элементов струйного картриджа под влиянием ионов металлов и солей. Со временем липкий слой твердеет, образуя плотную корку. Такая корка похожа на накипь электрического чайника или нагревательного элемента стиральной машины. Её очень сложно, а порой невозможно удалить при помощи утилиты прочистки печатающей головки, оказывается бессильной и промывка картриджей дистиллированной водой.
На рисунке 2 представлено изображение когезии на термоэлемента струйного картриджа.
Рис.2. Когезия термоэлемента струйного картриджа
Когезия поражает не только термоэлемент струйного картриджа, но и другие функциональные элементы печатающей головки. На рисунке 3 показано сопло, покрытое слоем солей и металлов.
Рис.3. Сопло печатающей головки струйного картриджа, покрытое слоем солей и металлов
Когезия изменяет конфигурацию ячейки термоэлемента, уменьшает количество выдавливаемых из сопла чернильных капель и искажает траекторию их полёта, образую кривоструй. В результате возникают дефекты печати: появляются полосы и пробелы, нарушается цветопередача. На рисунке 4 представлено два образца печати: в верхней части рисунка тестовые строки распечатаны на поражённом когезией струйном картридже, а в нижней части – на новом струйном картридже.
Рис. 4. Сравнение отпечатков, полученных на новом струйном картридже (внизу) и струйном картридже, повреждённом когезией (вверху).
Исследование липкого загрязняющего слоя, вызванного когезией термоэлемента струйного картриджа, показало, что в нём присутствуют хлор, натрий, калий и кальций. Частицы солей и металлов достаточно плотно прилипают к поверхности термоэлемента, поэтому отчистить их при помощи стандартной процедуры прочистки печатающей головки картриджа не представляется возможным.
Почему же микроскопические кристаллы солей и металлов образуют на внутренней поверхности картриджей липкие наслоения?
Практика показывает, что чем хуже чернила, используемые для заправки струйного принтера, тем активнее и быстрее протекает процесс когезии. Как известно, в состав чернил могут входить вода, спирты, консерванты и пигменты. Перечисленные ингредиенты могут содержать следы присутствия солей и других примесей, оказывающих неблагоприятное влияние на качество чернил. И чем качество чернил ниже, тем больше примесей они содержат.
В воздухе содержатся различные примеси металлов. Поэтому чернила, отфильтрованную воду для прочистки картриджей и очищающие растворы не следует хранить в открытых резервуарах. При соприкосновении перечисленных жидкостей с воздушной средой металлы поступают из воздушной среды в водную, а впоследствии попадают в картриджи, усиливая когезию их термоэлементов.
Наконец, третья причина, по которой термоэлемент струйного картриджа может выйти из строя, — это механическая и термическая усталость его материалов. К появлению «усталости» термоэлемента струйного картриджа может привести чередование циклов нагревания и охлаждения его деталей. Ежесекундно термоэлемент производит от 1 000 до 2 000 циклов нагревания и охлаждения. При этом одни материалы термоэлемента нагреваются и охлаждаются быстрее, другие медленнее, третьи легко адаптируются к перепадам температур, для четвёртых такие перепады губительны. Поэтому колебание температур приводит к усталости и медленному разрушению термоэлемента струйного картриджа.
Износ термоэлемента могут спровоцировать неблагоприятные погодные условия, высокая влажность при хранении. Всего одна капля дождевой воды, просочившаяся в печатающую головку через сопла, содержит разрушающее количество ионов металлов, которые выведут термоэлемент из строя самое позднее – в следующем жизненном цикле. Поэтому в местах хранения струйных картриджей следует поддерживать оптимальную температуру и влажность воздуха, не допускать хранения в помещениях с повышенной влажностью.
Таким образом, к указанным выше процессам приводят нарушение условий их хранения и эксплуатации, заправка картриджей низкокачественными чернилами, загрязнение сопел печатающей головки, применение некачественных или самодельных промывочных жидкостей.
Технология термоструйной печати, использующая высокие температуры (~500°C) для нагрева термоэлементов, в отличие от пьезоструйной печати , предъявляет ощутимо более высокие требования к качеству чернил.
Успешный опыт эксплуатации дешёвых чернил в пьезоструйных принтерах (Epson, Brother) — вообще не является достаточным основанием для использования их в термоструйных принтерах Canon, HP.
Помните об этом.
br /
