作者：老鹤
(注：本文插图的尺寸较大，但对整个论述很重要，为了方便浏览，可以下载下面的连接，把整个文章完整地下载到本地观看)
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近几年来，EPSON公司的喷墨打印机产品在一直显示其向高分辨率打印技术方面攀升的科技实力，720dpi..1440dpi..2880dpi..甚至优化5760dpi...；6微微升..4微微升...，据称2微微升墨滴的超高分辨率型喷墨打印机已经面市。若果真是这么高超分辨率的喷墨打印能力，我们一定要为之高兴和大加赞叹。但，事实恐怕并非如此，根据对已经掌握的资料进行研究和分析，叫人无法不怀疑达到这一领域的可信性。
一 关于墨点大小
开始时，我使用的是EPSON STYLUS C40UX四色喷墨打印机，使用中发现，打印高分辨率图象时，始终没有达到过产品标称的最高分辨率值。C40UX喷墨打印机标称最高可打印1440dpi分辨率的质量，实际检测，这个1440dpi质量与打印720dpi效果相比，相差无几，而打印耗时却多达一倍。后来，在北京中关村得到了EPSON 公司的两种产品样本，都是号称优化5760dpi高分辨率4微微升墨滴的喷墨打印机机型，一个是C61（样本：CHINA 02-12-23-70KS），一个是CX3100（样本：CHINA 02-12-23-60KS），样本都提供了“4微微升超精微墨滴直径与发丝直径对比图”，这个对比图我们有理由相信它可能是真实的。
根据这幅对比图，我做了一些测算分析。首先把该图如实地放大，如图1 ，人们从常识里知道，发丝的直径为0.07毫米左右，也就是70微米，再把那个浅青色的墨滴做几个ＣOPY，紧密一字地排列在下方，如图2，图中恰好挤下了五个墨滴，也就是说墨滴的直径是发丝的五分之一，等于0.014毫米，换句话说，我利用图解方法，在此图上求出了4微微升墨滴的直径是14微米。
（点击放大，观看原图）
再看看衡量打印机分辨率的重要指标—“dpi”，这是英文缩写，原文是 Dots per inch，意思是每英寸所能打印出的点数或是在每英寸宽度上能够打印出的线数。这里，通常我们把这些“点”看作是直径为i的圆形，dpi的含义可以理解为每英寸长度上能够打印出直径为i的点圆个数。不言而喻，dpi数值越高，每英寸能够打印出的点圆就越多，点圆的直径i也就越小。
一英寸等于25.4毫米，即25,400微米，除以打印机标称的dpi数，就可计算出作为判别分辨率的点圆直径i的数值。计算结果如下：
标称分辨率dpi值 点圆直径 i 的计算值 与4微微升墨滴大小比较
360 dpi 70.6 微米 大于 4 微微升墨滴直径
720 dpi 35.3 微米 大于 4 微微升墨滴直径
1440 dpi 17.6 微米 大于 4 微微升墨滴直径
2880 dpi 8.8 微米 小于 4 微微升墨滴直径
5760 dpi 4.4 微米 小于 4 微微升墨滴直径
从计算结果可以看出，理论上直径为14微米的墨滴在一英寸长度上，可以清晰地排列1440个。如果排列2880个，则两个墨滴间将有80%的重合度，这时已无法清晰地分辨它们。当然，在一英寸长度上更无法排列5760个直径为14微米的墨滴，因为5760 dpi 要求点圆直径至少要小到 4.4微米才能够清晰地分辨。
根据上述计算结果，不难推论出“优化5760 dpi 高分辨率打印”EPSON 喷墨打印机是达不到的。
上面的计算是以单色球体墨滴直径求得的结果，当然，这与实际还相差很多。事实上，dpi 值是指墨滴落在打印纸上扩散成点圆的图形个数，绝不是墨滴个数。球状墨滴落在打印纸上其直径一般要扩散近一倍左右，4微微升那个墨滴形成的点圆直径i 应为28微米上下，这个值远大于上面1440dpi 分辨率i 等于17.6微米的计算值，因此，4微微升的墨滴就打不出1440dpi的精细度，如果是打印每英寸1440条线的图形，应该是模糊的一片，至少理论计算上，应该如此。
还有，这里探讨的是彩色喷墨打印机，彩色打印的分辨率dpi 其点圆是由C—M—Y三色合成，也就是说高分辨率打印的那个点圆，要求必须是三色分三次准确喷射到同一个点上，这是相当苛刻的机械运动条件，据对EPSON不同机型打印效果的显微观察，该公司产品当前所具备的能力，还远远达不到这个苛刻的机械运动规定。
上面是以图解方式解出的4微微升墨滴，直径为14微米，喷落到打印纸上扩散后，产生的点圆直径i约等于28微米左右。客观地说，如果打印纸具备极高的吸附力，形成的点圆直径i 或许会比14微微米稍大一些，作为单色打印，能够产生1440dpi的分辨率精度。然而，如果用数学方法求解4微微升墨滴的打印能力，则不尽然。 微微升是个体积单位，墨滴落纸之前在自由空间瞬间中，可理解为球体（正如广告附图所呈现的那样），利用球体公式可以计算出4微微升墨滴的直径大小：
以墨滴球体积分别为2、4、6、8、10、11微微升计算，它们的直径依次为：15.6微米；19.7微米；22.5微米；24.8微米; 26.7微米和27.6微米。值得注意的是墨滴体积的大幅度减小，不会带来墨滴直径显著变小，体积缩小八倍，直径才能缩小一倍。 即使墨滴体积缩小到1微微升，其直径也仅仅小到12.4微米，远大于2880dpi和5760dpi所要求的8.8或4.4微米点圆直径。
计算得出，4微微升墨滴的真实直径是19.7微米，远大于前面图解得出的14微米。这就是说，即使在单色打印状态下，4微微升墨滴也根本打印不出1440dpi分辨率的清晰度，更不要说三色合成的高清晰度彩色打印了。
那么，人们所看到的EPSON 4微微升喷墨打印机打印的照片确实出众，感觉也远好于6微微升打印机以及更早一些老型号的喷墨打印机，为什么呢？
的确如此，4微微升六色的EPSON打印效果直观感觉确实不错，这是由于墨滴的合理密集，大大提高了照片的细腻度，尤其是人物照片，面部质感非常好。
但是，质感好和细腻度高与高分辨率有本质性的区别，质感和细腻度是因人而异的一种感受，它不等于清晰度，而分辨率高低则是一种可做定量分析的清晰度技术指标，据观察，过高的细腻度还会降低打印机的分辨率。
图3是笔者设计的一幅打印质量检查图案，用两种不同机型的EPSON打印机进行打印，然后在显微镜下观察和拍照分析。两台打印机分别是EPSON STYLUS PHOTO 895 四微微升墨滴六色喷墨打印机和EPSON STYLUS C40UX 六微微升墨滴四色喷墨打印机。控制图形的打印尺寸，使该图全宽等于6.6英寸，此时，右上部红方框内黑白线条相当于115dpi，然后分别选用360dpi、720dpi，1440dpi和2880dpi质量打印。打印结果放到显微镜下观察，并且拍成六幅照片如图4 所示，镜下拍照时都加入一根头发做参照物。原图是等宽的黑白线，绘制时不是十分严格的均等，图形有较为明显的疏密感。
（点击放大，观看原图）
观察这些照片，基本上都能清晰地分辨，而那幅以最高2880dpi分辨率六色打印的图片，彩色合成的黑线条明显变粗了，其中有两条黑线几乎没有了空隙。这个现象说明：使用高细腻度的六色4微微升质量打印时，分辨率在明显地下降，而这不过是在打印115dpi的低分辨率图形。
综合这几幅显微图片分析，如果仅以彩色合成的黑白线条相比，6微微升墨滴的4色打印分辨率优于4微微升6色打印的分辨率。
二 “双子图形”
笔者注意到了一个有意思的情况，不论是EPSON公司自己发布的广告宣传也好，还是该公司产品的随机说明文件也好，在谈到该公司打印机的先进功能时，只描述它的墨滴变换技术，却从不描述墨滴落纸后产生图形的真实情况。偶尔看到网上有行家在描述：是个漂亮的圆圆，“墨点不起毛边、不晕染、…”“圆、小、同样尺寸、排列整齐、没有卫星墨滴、…”等等，文章标明的出处显然不是EPSON公司。
其实，这个墨滴落纸后的形状问题，事实上远不是想象的那么简单。
在中关村，我有幸从EPSON公司代销商那里获得了一幅由EPSON C41喷墨打印机打出的极为漂亮的广告样张，见图5，C41机和前面提到的C40UX机性能基本相同，都是6微微升墨滴，4色打印机，不同之处仅仅是墨盒的区别，C41要使用专用的芯片式墨盒。
（点击放大，观看原图）
这张图象鲜艳、清晰，令人爱不失手。出于爱好，我对它做了显微镜下观察，本以为应该看到一个个漂亮的小圆圆，结果是大出所料，根本不是什么“不起毛边、圆、小、同样尺寸、排列整齐……”,而是一群排列并不整齐但有一定规律的双点，更确确地说，几乎是每一个“最小墨滴”落纸后都变成了“双子图形”，请参看该图上EPSON图标的显微放大如图6。
为什么呈现这么多微小的“双子图形”呢？开始，我以为那是打印机喷嘴每点都是两射的震喷所至，但快速运动的喷嘴若是“二射震喷”，产生的“双子图形”其轴线必然会严格平行一致。而事实上，双子们的轴线并不平行，只是大致同向，有的轴线夹角上下可达30度之多。“二射震喷”是不可能的，技术上也难做到，也没那个必要。
那么“双子图形”的产生应当怎么解释呢？为此，我对不同打印机打过的各种质量图样做了较多的显微镜下观察和分析，摸到了一些基本规律：
a、“双子图形”基本上只发生在6微微升和4微微升等微细墨滴打印机打出的图形中。
b、群体的“双子图形”，双点的点距基本一致。
c、“双子图形”都是一大一小，并且依喷嘴运动的方向，小在前，大在后。
d、“双子图形”两点的大小之差，因机型而变，4微微升墨滴打印机的大小之差小于6微微升机，而群体的“双子图形”其点距基本不变，故此，在视觉上4微微升墨滴“双子图形”的点距显得要长一些。
e、群体“双子图形”的轴线夹角变化，依打印纸的性质而变。纸面越光洁平整，夹角变化也就越小。
根据上述这些基本规律，可以推论出“双子图形”的出现，是因墨滴的“弹性跳动”所至。解释如下：请参看图7中的1 ~ 5喷嘴与墨滴运动演示
（点击放大，观看原图）
从运动的喷嘴中喷出一个墨滴，以近似球形状态穿过自由空间，直接落入打印纸面上，会迅速扩散，形成一个点状图形。当喷嘴喷出的墨滴小到一定程度之后，穿过自由空间的这个液态球体，受表面张力的作用，会变为富有弹性的球体，落到纸面上要产生弹跳，跳起来并且依运动方向前进，再落下扩散，这样，一个墨滴就产生了两个图形，前一个图形因球体弹跳而小于后一个完全扩散的图形。喷嘴运动速度是恒定的，喷射形成的弹性球体其弹跳力也是恒定的，跳出的长短相同，故此，群体产生的“双子图形”各个点距也都一致。只要EPSON的智能墨滴变换状态此时保持不变，那么唯一影响“双子图形”轴线与运动方向夹角变化、两个点图形大小之差以及点距变化的因素，就是打印纸表面性质。打印纸是纤维制品，再光洁的纸面其微观状态都是不够平整的，故此，“双子图形”的些许变化，也都是由此产生。
以单色打印时，产生的“双子图形”最为清晰，图8是另一幅打印质量检查图。缩放打印时，控制图上的直线宽度，使其约等于70微米左右，由C40UX打印机以单色1440dpi打印而成。这是显微放大图片（左上小图是该部分的原测试图形），拍摄时，镜下也放入一根70微米头发做参照物。这时可以清晰地看出：垂直的和水平的直线以及数字符号都是由不算整齐的“双子图形”组成，垂直的一条直线打成还算整齐的双行，数字字符则分辨不清了，那些“双子图形”活象是雪地上踏出的一溜溜皮鞋小脚印。计算得出，直线宽度为70微米时，图象分辨率是360dpi。由于发生了“双子图形”，标称的打印机分辨率被遭到严重的折扣。
（点击放大，观看原图）
在图上，每个“双子图形”都是一个6微微升墨滴落纸后扩散成的的真实图形，与参照物毛发相比，“双子图形”的长度约为70微米上下，宽度约在30—40微米。
由于4微微升机多是有过渡色的六色打印机，因笔者的设备条件所限（注），拍照的“双子图形”都不够理想，只好描述一下显微镜直接观测的结果。4微微升墨滴形成的“双子图形”比较细长，长度略小于70微米，宽度约为20-30微米上下，“双子”的两个点图形大小比较接近。
据对多种EPSON小型喷墨打印机的考察所知，各种机型的不同打印速度，主要由喷嘴数目多少来决定，而喷嘴的运动速度则基本保持不变。因此，不同机型打印呈现的“双子图形”，其长度也保持基本一致，只是“双子图形”的宽度有变化。进一步推测，如果为了提高打印速度，除增加喷嘴数量外，也增大喷嘴移动速度，那么“精微墨滴”形成的弹性小球，其弹跳的距离也会随之增大，“双子图形”就变得更长了，直接效果就是更多地降低打印分辨率。
墨滴直径小到多少才出现“双子图形”呢？根据EPSON公司提供的墨滴变换示意图理解，见图9，C40UX打印机以360dpi打印照片时，最小墨滴为11微微升。据此，进一步做了打印检查，图10是同一图象区域(参看图3左上红方框部位)三种不同分辨率镜下观察拍照结果，用360dpi打印时，镜下观察基本上没有“双子图形”，墨滴扩散成的点图不算规则，但仍可看作是近似的圆形，直径大小与720dpi和1440dpi打出的“双子图形”长径相当，只是落点有些稀疏。以此推断，产生“双子图形”墨滴的上限应不大于10微微升。
（点击放大，观看原图）
归结起来，“双子图形”的存在，把墨滴本应该形成的点圆图形拉长了，变大了，可以说这是当代喷墨打印机在往“高精细打印分辨率”发展过程中，出现的难题。“双子图形”的发生是基于两个最基本的条件：喷嘴运动和墨滴液体表面张力。前者是喷墨打印机的基本运动，后者是墨汁物理性质的极限，这个物理极限，或许通过改进墨汁制作工艺得以尽力降低。
（注：笔者使用的是个人收藏的普通立体显微镜，拍照条件欠佳，理想的拍摄是用专业的照相显微镜。）
三 影响高分辨率打印的因素
前面的两部分，我们是以墨滴大小和落纸后形成的实际图形做的喷墨打印分辨率探讨，这是实现高分辨率打印的必要条件之一。除此之外，打印机软件的图形解码能力、步进电机的步距差以及打印机的机械效率，也是实现高分辨率打印的重要条件。
机械效率的影响包括诸如机械制作精度、齿轮齿条传动间隙差、重复定位精度差、往复运动定位精度差、温度湿度引起的机械运动差等等，这类效率影响一般可以看作是个定值，打印机精度级别越高，要求此类的影响也就越小，相应的制造成本也会显著增大。
实验发现，主要依靠挠性齿条传动的喷墨头受影响较为显著，挠性齿条俗称齿型皮带，除本身的弹性变形大于刚性传动件以外，对温度湿度变化也比后者敏感。它主要影响“列”定位精度，与“行”定位精度无关。显微检查看得出，即使在不产生“双子图形”的较大墨滴情况下，“列”打印的分辨率也远低于“行”的分辨率。这大概就是喷墨打印机一般都以“一高乘一低”分辨率标出的缘故，由于“一低”的有效存在，那个所谓的“高”分辨率也就丧失了真正的实用意义。
彩色打印几乎每个象素都是两色或三色组成，重复定位精度要求很高，是彩色打印机重要制造参数，经对几种EPSON不同型号打印结果做的显微测定，彩色定位精度偏差都在40微米以上。
往复运动定位精度的影响，主要发生在双向“高速方式”打印上，影响的是“列”定位准确度。此种打印方式，恰恰发生在列运行误差的正负极值上，包括有步进电机正负磁偏距之和、挠性齿条最大弹性变形差、齿条与齿轮双向间隙之和以及墨滴正负运动方向上的最大惯性落点差等。此类误差是打印机的最大误差量，经测定，EPSON机型大都超过100微米以上，不适合打印精细图片，因此，在默认状态打印图片时，EPSON各种机型都自动进入“高速关闭”状态。
打印高分辨率图形时，图形微细部的线数被软件解码后，当所驱动的喷射步长接近并且不等于步进电机的步距时，会产生差拍，打印的直接效果是周期性的不均匀，一些线加粗，一些线变细甚至消失。当图形微细部分的线宽，小于这个“步长”时，整数倍状态会打印成合并线，线数减少，非整数倍状态，就打成看不出线数的模糊一片了。
四 实践验证高分辨率打印
通过上述三个部分的论述，我们知道了喷墨打印机要实现高分辨率打印，决不是一件容易做到的事。为综合验证这些论述，笔者专门设计了《喷墨打印机真实分辨率测试图》，限于显微拍摄条件，选用了镜下观察较易的EPSON STYLUS C40UX打印机进行打印测试。鉴于前面论述的“墨点大小”以及“双子图形”的存在，1440dpi以上打印质量已无太多的测试验证必要，故此，确定测试打印质量范围分别是：720dpi、360dpi彩色条形图和720dpi、360dpi黑白条形图四种。图形信号要确保以无压缩状态输入到打印机接口，并且打印成图严格等于图案规定尺寸，使用照片打印纸。测试图形打印次序请参看组图11，由测试号01到06。测试打印要分六次完成，依次是：
（组图11 01-06）
1、以 1440dpi质量，四色打印。 测试号：01
（点击放大，观看原图）
2、以 720dpi质量，四色打印。 测试号：02
（点击放大，观看原图）
3、以 360dpi质量，四色打印。 测试号：03
（点击放大，观看原图）
4、以 1440dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：04
（点击放大，观看原图）
5、以 720dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：05
（点击放大，观看原图）
6、以 360dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：06
（点击放大，观看原图）
EPSON STYLUS C40UX喷墨打印机标称技术性能是：1440dpi打印分辨率；四色；智能变换墨滴最小为6微微升。
上述01到06测试打印完成后，在显微镜下做观察并把中心部位拍摄成照片，依次列出如图12、图13、图14和图15。每幅图的左边第一个是原图的细部放大画面，往右分别是以1440dpi、720dpi和360dpi质量打印的实际效果。
首先看彩色打印的实际情况：
图12，原图是每英寸360条红白绿蓝四色线。水平线（即“行”打印），三种不同质量打印状态基本上都能够清晰分辨。垂直线（即“列”打印），1440dpi和720dpi打印状态效果相差不大，还基本上能够分辨，而360dpi打印状态则只能分辨出红绿蓝三色线，白色间隔线被完全覆盖。笔者的印象是：以1440dpi和720dpi质量打印彩色360dpi分辨率图形，完全可以胜任，而以360dpi质量彩色打印，则只能达到180×360dpi图形分辨率。
（点击放大，观看原图）
图13，原图是每英寸720条红白绿蓝黑五色线。水平线，以1440dpi和720dpi打印状态还可以勉强分辨。垂直线，两种状态都覆盖了白色间隔线，这个情况说明以1440dpi和720dpi质量进行彩色打印，只能胜任360×720dpi的图形分辨率。以360dpi质量彩色打印，则不能打印720dpi分辨率图形。
（点击放大，观看原图）
再看单色打印的实际情况：
图14，原图是每英寸360条黑白间隔线，测试分为彩色合成状态和黑色状态两种打印方式。两种方式分别以1440dpi、720dpi和360dpi三个不同质量打印。检查镜下拍照效果，基本一致，黑白线都能够清晰分辨，而单色方式打印明显好于彩色合成方式打印。此外，选用360dpi质量打印的图象，水平线存在明显的“步长差拍”痕迹。
（点击放大，观看原图）
图15，原图是每英寸720条黑白间隔线，测试打印也分为彩色合成状态和黑色状态两种方式，往右分别是以1440dpi、720dpi和360dpi质量打印的镜下检查效果。水平线，以1440dpi和720dpi质量打印都可清晰分辨，720dpi质量打印的水平线存在明显的“步长差拍”痕迹。垂直线，基本上都不能清晰分辨。以360dpi质量打印每英寸720条黑白线，本来是无意义的测试操作，但是，这里却意外地发现：以四色360dpi质量打印这幅720dpi黑白线图形，打出了非常清晰的黑白垂直线条，其清晰程度高于以1440dpi质量打印水平线的清晰度。这个情况有点怪，再次验证打印时仍会重复出现，笔者没能找出合理的原由，而且也不是本文探讨的范畴，就让它留给EPSON公司作出准确的解释吧。还有，以360dpi质量打印，水平线不仅模糊，而且呈现出“列”“行”两个运动方向上的“步长差拍”深痕。
（点击放大，观看原图）
通过上述打印实际分辨率的检查和验证，以及结合前面三个部分的论述，我们可以得出这样的结论：EPSON喷墨打印机所谓的“高分辨率打印”是虚假的，它们远没有广告所宣称的那么高，以最乐观的估算，它们的最高打印分辨率低于720dpi（即720 Dots Per Inch或每英寸长度的纸上打出720个点），所谓“优化5760dpi超高分辨率”打印，那不过是该公司渲染的美丽肥皂泡。
五 正确的标注应当是：《 drpi 》
可以肯定，采用微细墨滴和增加过渡色的六色打印以及选择适当密度喷墨，可以打出接近甚至超过彩色扩印照片的效果，但是，实际的图形分辨率并不高，甚至有所下降，而且打印耗时也要增加。
EPSON所说的“高分辨率打印”或者“超高分辨率打印”是名不符实的，应当纠正。引伸来说，包括EPSON公司在内的几乎所有喷墨打印机公司厂家，都存在着相同的名不符实弊病，都应当予以纠正。
这里，笔者认为正确的提法应该是：《 超细墨滴打印 》。正确的标注应当是：每英寸长度上喷射的墨滴数，或者用英语缩写成《 drpi 》，即 Drops Per Inch，如：720 drpi；1440 drpi；2880 drpi…..等等。
如果要标注《 dpi 》值，就一定要向消费者用户公布真实分辨率的打印图样，要出示墨滴落纸后的真实形状和大小。
聪明的读者们可能注意到了，日前市场上有些品牌的打印机，在广告中已不再宣称什么“超高分辨率打印”了，而是巧妙地使用了“照片级喷墨打印机”这句简练的广告用语，应该说厂家很精明，这个广告用语既具有很强的诱惑力，又避开了分辨率达不到的尴尬局面。需知，照片级的提法也是个含混的虚词，除了某些精细的广告用照片外，绝大多数生活照、工作照乃至风景照，照片的分辨率并不很高，一般达到360dpi的扩印照片就感觉是相当精细了，有些中低档傻瓜相机所拍的照片，扩印出来的图象甚至低于180dpi。
“超高分辨率打印”并不是当代数码生活中的最需，至少这是图象打印领域目前的现状。
（本文结束）2003年12月26日定稿
(注：本文插图的尺寸较大，但对整个论述很重要，为了方便浏览，可以下载下面的连接，把整个文章完整地下载到本地观看)
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近几年来，EPSON公司的喷墨打印机产品在一直显示其向高分辨率打印技术方面攀升的科技实力，720dpi..1440dpi..2880dpi..甚至优化5760dpi...；6微微升..4微微升...，据称2微微升墨滴的超高分辨率型喷墨打印机已经面市。若果真是这么高超分辨率的喷墨打印能力，我们一定要为之高兴和大加赞叹。但，事实恐怕并非如此，根据对已经掌握的资料进行研究和分析，叫人无法不怀疑达到这一领域的可信性。
一 关于墨点大小
开始时，我使用的是EPSON STYLUS C40UX四色喷墨打印机，使用中发现，打印高分辨率图象时，始终没有达到过产品标称的最高分辨率值。C40UX喷墨打印机标称最高可打印1440dpi分辨率的质量，实际检测，这个1440dpi质量与打印720dpi效果相比，相差无几，而打印耗时却多达一倍。后来，在北京中关村得到了EPSON 公司的两种产品样本，都是号称优化5760dpi高分辨率4微微升墨滴的喷墨打印机机型，一个是C61（样本：CHINA 02-12-23-70KS），一个是CX3100（样本：CHINA 02-12-23-60KS），样本都提供了“4微微升超精微墨滴直径与发丝直径对比图”，这个对比图我们有理由相信它可能是真实的。
根据这幅对比图，我做了一些测算分析。首先把该图如实地放大，如图1 ，人们从常识里知道，发丝的直径为0.07毫米左右，也就是70微米，再把那个浅青色的墨滴做几个ＣOPY，紧密一字地排列在下方，如图2，图中恰好挤下了五个墨滴，也就是说墨滴的直径是发丝的五分之一，等于0.014毫米，换句话说，我利用图解方法，在此图上求出了4微微升墨滴的直径是14微米。
（点击放大，观看原图）
再看看衡量打印机分辨率的重要指标—“dpi”，这是英文缩写，原文是 Dots per inch，意思是每英寸所能打印出的点数或是在每英寸宽度上能够打印出的线数。这里，通常我们把这些“点”看作是直径为i的圆形，dpi的含义可以理解为每英寸长度上能够打印出直径为i的点圆个数。不言而喻，dpi数值越高，每英寸能够打印出的点圆就越多，点圆的直径i也就越小。
一英寸等于25.4毫米，即25,400微米，除以打印机标称的dpi数，就可计算出作为判别分辨率的点圆直径i的数值。计算结果如下：
标称分辨率dpi值 点圆直径 i 的计算值 与4微微升墨滴大小比较
360 dpi 70.6 微米 大于 4 微微升墨滴直径
720 dpi 35.3 微米 大于 4 微微升墨滴直径
1440 dpi 17.6 微米 大于 4 微微升墨滴直径
2880 dpi 8.8 微米 小于 4 微微升墨滴直径
5760 dpi 4.4 微米 小于 4 微微升墨滴直径
从计算结果可以看出，理论上直径为14微米的墨滴在一英寸长度上，可以清晰地排列1440个。如果排列2880个，则两个墨滴间将有80%的重合度，这时已无法清晰地分辨它们。当然，在一英寸长度上更无法排列5760个直径为14微米的墨滴，因为5760 dpi 要求点圆直径至少要小到 4.4微米才能够清晰地分辨。
根据上述计算结果，不难推论出“优化5760 dpi 高分辨率打印”EPSON 喷墨打印机是达不到的。
上面的计算是以单色球体墨滴直径求得的结果，当然，这与实际还相差很多。事实上，dpi 值是指墨滴落在打印纸上扩散成点圆的图形个数，绝不是墨滴个数。球状墨滴落在打印纸上其直径一般要扩散近一倍左右，4微微升那个墨滴形成的点圆直径i 应为28微米上下，这个值远大于上面1440dpi 分辨率i 等于17.6微米的计算值，因此，4微微升的墨滴就打不出1440dpi的精细度，如果是打印每英寸1440条线的图形，应该是模糊的一片，至少理论计算上，应该如此。
还有，这里探讨的是彩色喷墨打印机，彩色打印的分辨率dpi 其点圆是由C—M—Y三色合成，也就是说高分辨率打印的那个点圆，要求必须是三色分三次准确喷射到同一个点上，这是相当苛刻的机械运动条件，据对EPSON不同机型打印效果的显微观察，该公司产品当前所具备的能力，还远远达不到这个苛刻的机械运动规定。
上面是以图解方式解出的4微微升墨滴，直径为14微米，喷落到打印纸上扩散后，产生的点圆直径i约等于28微米左右。客观地说，如果打印纸具备极高的吸附力，形成的点圆直径i 或许会比14微微米稍大一些，作为单色打印，能够产生1440dpi的分辨率精度。然而，如果用数学方法求解4微微升墨滴的打印能力，则不尽然。 微微升是个体积单位，墨滴落纸之前在自由空间瞬间中，可理解为球体（正如广告附图所呈现的那样），利用球体公式可以计算出4微微升墨滴的直径大小：
以墨滴球体积分别为2、4、6、8、10、11微微升计算，它们的直径依次为：15.6微米；19.7微米；22.5微米；24.8微米; 26.7微米和27.6微米。值得注意的是墨滴体积的大幅度减小，不会带来墨滴直径显著变小，体积缩小八倍，直径才能缩小一倍。 即使墨滴体积缩小到1微微升，其直径也仅仅小到12.4微米，远大于2880dpi和5760dpi所要求的8.8或4.4微米点圆直径。
计算得出，4微微升墨滴的真实直径是19.7微米，远大于前面图解得出的14微米。这就是说，即使在单色打印状态下，4微微升墨滴也根本打印不出1440dpi分辨率的清晰度，更不要说三色合成的高清晰度彩色打印了。
那么，人们所看到的EPSON 4微微升喷墨打印机打印的照片确实出众，感觉也远好于6微微升打印机以及更早一些老型号的喷墨打印机，为什么呢？
的确如此，4微微升六色的EPSON打印效果直观感觉确实不错，这是由于墨滴的合理密集，大大提高了照片的细腻度，尤其是人物照片，面部质感非常好。
但是，质感好和细腻度高与高分辨率有本质性的区别，质感和细腻度是因人而异的一种感受，它不等于清晰度，而分辨率高低则是一种可做定量分析的清晰度技术指标，据观察，过高的细腻度还会降低打印机的分辨率。
图3是笔者设计的一幅打印质量检查图案，用两种不同机型的EPSON打印机进行打印，然后在显微镜下观察和拍照分析。两台打印机分别是EPSON STYLUS PHOTO 895 四微微升墨滴六色喷墨打印机和EPSON STYLUS C40UX 六微微升墨滴四色喷墨打印机。控制图形的打印尺寸，使该图全宽等于6.6英寸，此时，右上部红方框内黑白线条相当于115dpi，然后分别选用360dpi、720dpi，1440dpi和2880dpi质量打印。打印结果放到显微镜下观察，并且拍成六幅照片如图4 所示，镜下拍照时都加入一根头发做参照物。原图是等宽的黑白线，绘制时不是十分严格的均等，图形有较为明显的疏密感。
（点击放大，观看原图）
观察这些照片，基本上都能清晰地分辨，而那幅以最高2880dpi分辨率六色打印的图片，彩色合成的黑线条明显变粗了，其中有两条黑线几乎没有了空隙。这个现象说明：使用高细腻度的六色4微微升质量打印时，分辨率在明显地下降，而这不过是在打印115dpi的低分辨率图形。
综合这几幅显微图片分析，如果仅以彩色合成的黑白线条相比，6微微升墨滴的4色打印分辨率优于4微微升6色打印的分辨率。
二 “双子图形”
笔者注意到了一个有意思的情况，不论是EPSON公司自己发布的广告宣传也好，还是该公司产品的随机说明文件也好，在谈到该公司打印机的先进功能时，只描述它的墨滴变换技术，却从不描述墨滴落纸后产生图形的真实情况。偶尔看到网上有行家在描述：是个漂亮的圆圆，“墨点不起毛边、不晕染、…”“圆、小、同样尺寸、排列整齐、没有卫星墨滴、…”等等，文章标明的出处显然不是EPSON公司。
其实，这个墨滴落纸后的形状问题，事实上远不是想象的那么简单。
在中关村，我有幸从EPSON公司代销商那里获得了一幅由EPSON C41喷墨打印机打出的极为漂亮的广告样张，见图5，C41机和前面提到的C40UX机性能基本相同，都是6微微升墨滴，4色打印机，不同之处仅仅是墨盒的区别，C41要使用专用的芯片式墨盒。
（点击放大，观看原图）
这张图象鲜艳、清晰，令人爱不失手。出于爱好，我对它做了显微镜下观察，本以为应该看到一个个漂亮的小圆圆，结果是大出所料，根本不是什么“不起毛边、圆、小、同样尺寸、排列整齐……”,而是一群排列并不整齐但有一定规律的双点，更确确地说，几乎是每一个“最小墨滴”落纸后都变成了“双子图形”，请参看该图上EPSON图标的显微放大如图6。
为什么呈现这么多微小的“双子图形”呢？开始，我以为那是打印机喷嘴每点都是两射的震喷所至，但快速运动的喷嘴若是“二射震喷”，产生的“双子图形”其轴线必然会严格平行一致。而事实上，双子们的轴线并不平行，只是大致同向，有的轴线夹角上下可达30度之多。“二射震喷”是不可能的，技术上也难做到，也没那个必要。
那么“双子图形”的产生应当怎么解释呢？为此，我对不同打印机打过的各种质量图样做了较多的显微镜下观察和分析，摸到了一些基本规律：
a、“双子图形”基本上只发生在6微微升和4微微升等微细墨滴打印机打出的图形中。
b、群体的“双子图形”，双点的点距基本一致。
c、“双子图形”都是一大一小，并且依喷嘴运动的方向，小在前，大在后。
d、“双子图形”两点的大小之差，因机型而变，4微微升墨滴打印机的大小之差小于6微微升机，而群体的“双子图形”其点距基本不变，故此，在视觉上4微微升墨滴“双子图形”的点距显得要长一些。
e、群体“双子图形”的轴线夹角变化，依打印纸的性质而变。纸面越光洁平整，夹角变化也就越小。
根据上述这些基本规律，可以推论出“双子图形”的出现，是因墨滴的“弹性跳动”所至。解释如下：请参看图7中的1 ~ 5喷嘴与墨滴运动演示
（点击放大，观看原图）
从运动的喷嘴中喷出一个墨滴，以近似球形状态穿过自由空间，直接落入打印纸面上，会迅速扩散，形成一个点状图形。当喷嘴喷出的墨滴小到一定程度之后，穿过自由空间的这个液态球体，受表面张力的作用，会变为富有弹性的球体，落到纸面上要产生弹跳，跳起来并且依运动方向前进，再落下扩散，这样，一个墨滴就产生了两个图形，前一个图形因球体弹跳而小于后一个完全扩散的图形。喷嘴运动速度是恒定的，喷射形成的弹性球体其弹跳力也是恒定的，跳出的长短相同，故此，群体产生的“双子图形”各个点距也都一致。只要EPSON的智能墨滴变换状态此时保持不变，那么唯一影响“双子图形”轴线与运动方向夹角变化、两个点图形大小之差以及点距变化的因素，就是打印纸表面性质。打印纸是纤维制品，再光洁的纸面其微观状态都是不够平整的，故此，“双子图形”的些许变化，也都是由此产生。
以单色打印时，产生的“双子图形”最为清晰，图8是另一幅打印质量检查图。缩放打印时，控制图上的直线宽度，使其约等于70微米左右，由C40UX打印机以单色1440dpi打印而成。这是显微放大图片（左上小图是该部分的原测试图形），拍摄时，镜下也放入一根70微米头发做参照物。这时可以清晰地看出：垂直的和水平的直线以及数字符号都是由不算整齐的“双子图形”组成，垂直的一条直线打成还算整齐的双行，数字字符则分辨不清了，那些“双子图形”活象是雪地上踏出的一溜溜皮鞋小脚印。计算得出，直线宽度为70微米时，图象分辨率是360dpi。由于发生了“双子图形”，标称的打印机分辨率被遭到严重的折扣。
（点击放大，观看原图）
在图上，每个“双子图形”都是一个6微微升墨滴落纸后扩散成的的真实图形，与参照物毛发相比，“双子图形”的长度约为70微米上下，宽度约在30—40微米。
由于4微微升机多是有过渡色的六色打印机，因笔者的设备条件所限（注），拍照的“双子图形”都不够理想，只好描述一下显微镜直接观测的结果。4微微升墨滴形成的“双子图形”比较细长，长度略小于70微米，宽度约为20-30微米上下，“双子”的两个点图形大小比较接近。
据对多种EPSON小型喷墨打印机的考察所知，各种机型的不同打印速度，主要由喷嘴数目多少来决定，而喷嘴的运动速度则基本保持不变。因此，不同机型打印呈现的“双子图形”，其长度也保持基本一致，只是“双子图形”的宽度有变化。进一步推测，如果为了提高打印速度，除增加喷嘴数量外，也增大喷嘴移动速度，那么“精微墨滴”形成的弹性小球，其弹跳的距离也会随之增大，“双子图形”就变得更长了，直接效果就是更多地降低打印分辨率。
墨滴直径小到多少才出现“双子图形”呢？根据EPSON公司提供的墨滴变换示意图理解，见图9，C40UX打印机以360dpi打印照片时，最小墨滴为11微微升。据此，进一步做了打印检查，图10是同一图象区域(参看图3左上红方框部位)三种不同分辨率镜下观察拍照结果，用360dpi打印时，镜下观察基本上没有“双子图形”，墨滴扩散成的点图不算规则，但仍可看作是近似的圆形，直径大小与720dpi和1440dpi打出的“双子图形”长径相当，只是落点有些稀疏。以此推断，产生“双子图形”墨滴的上限应不大于10微微升。
（点击放大，观看原图）
归结起来，“双子图形”的存在，把墨滴本应该形成的点圆图形拉长了，变大了，可以说这是当代喷墨打印机在往“高精细打印分辨率”发展过程中，出现的难题。“双子图形”的发生是基于两个最基本的条件：喷嘴运动和墨滴液体表面张力。前者是喷墨打印机的基本运动，后者是墨汁物理性质的极限，这个物理极限，或许通过改进墨汁制作工艺得以尽力降低。
（注：笔者使用的是个人收藏的普通立体显微镜，拍照条件欠佳，理想的拍摄是用专业的照相显微镜。）
三 影响高分辨率打印的因素
前面的两部分，我们是以墨滴大小和落纸后形成的实际图形做的喷墨打印分辨率探讨，这是实现高分辨率打印的必要条件之一。除此之外，打印机软件的图形解码能力、步进电机的步距差以及打印机的机械效率，也是实现高分辨率打印的重要条件。
机械效率的影响包括诸如机械制作精度、齿轮齿条传动间隙差、重复定位精度差、往复运动定位精度差、温度湿度引起的机械运动差等等，这类效率影响一般可以看作是个定值，打印机精度级别越高，要求此类的影响也就越小，相应的制造成本也会显著增大。
实验发现，主要依靠挠性齿条传动的喷墨头受影响较为显著，挠性齿条俗称齿型皮带，除本身的弹性变形大于刚性传动件以外，对温度湿度变化也比后者敏感。它主要影响“列”定位精度，与“行”定位精度无关。显微检查看得出，即使在不产生“双子图形”的较大墨滴情况下，“列”打印的分辨率也远低于“行”的分辨率。这大概就是喷墨打印机一般都以“一高乘一低”分辨率标出的缘故，由于“一低”的有效存在，那个所谓的“高”分辨率也就丧失了真正的实用意义。
彩色打印几乎每个象素都是两色或三色组成，重复定位精度要求很高，是彩色打印机重要制造参数，经对几种EPSON不同型号打印结果做的显微测定，彩色定位精度偏差都在40微米以上。
往复运动定位精度的影响，主要发生在双向“高速方式”打印上，影响的是“列”定位准确度。此种打印方式，恰恰发生在列运行误差的正负极值上，包括有步进电机正负磁偏距之和、挠性齿条最大弹性变形差、齿条与齿轮双向间隙之和以及墨滴正负运动方向上的最大惯性落点差等。此类误差是打印机的最大误差量，经测定，EPSON机型大都超过100微米以上，不适合打印精细图片，因此，在默认状态打印图片时，EPSON各种机型都自动进入“高速关闭”状态。
打印高分辨率图形时，图形微细部的线数被软件解码后，当所驱动的喷射步长接近并且不等于步进电机的步距时，会产生差拍，打印的直接效果是周期性的不均匀，一些线加粗，一些线变细甚至消失。当图形微细部分的线宽，小于这个“步长”时，整数倍状态会打印成合并线，线数减少，非整数倍状态，就打成看不出线数的模糊一片了。
四 实践验证高分辨率打印
通过上述三个部分的论述，我们知道了喷墨打印机要实现高分辨率打印，决不是一件容易做到的事。为综合验证这些论述，笔者专门设计了《喷墨打印机真实分辨率测试图》，限于显微拍摄条件，选用了镜下观察较易的EPSON STYLUS C40UX打印机进行打印测试。鉴于前面论述的“墨点大小”以及“双子图形”的存在，1440dpi以上打印质量已无太多的测试验证必要，故此，确定测试打印质量范围分别是：720dpi、360dpi彩色条形图和720dpi、360dpi黑白条形图四种。图形信号要确保以无压缩状态输入到打印机接口，并且打印成图严格等于图案规定尺寸，使用照片打印纸。测试图形打印次序请参看组图11，由测试号01到06。测试打印要分六次完成，依次是：
（组图11 01-06）
1、以 1440dpi质量，四色打印。 测试号：01
（点击放大，观看原图）
2、以 720dpi质量，四色打印。 测试号：02
（点击放大，观看原图）
3、以 360dpi质量，四色打印。 测试号：03
（点击放大，观看原图）
4、以 1440dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：04
（点击放大，观看原图）
5、以 720dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：05
（点击放大，观看原图）
6、以 360dpi质量，单色（黑色）打印。 测试号：06
（点击放大，观看原图）
EPSON STYLUS C40UX喷墨打印机标称技术性能是：1440dpi打印分辨率；四色；智能变换墨滴最小为6微微升。
上述01到06测试打印完成后，在显微镜下做观察并把中心部位拍摄成照片，依次列出如图12、图13、图14和图15。每幅图的左边第一个是原图的细部放大画面，往右分别是以1440dpi、720dpi和360dpi质量打印的实际效果。
首先看彩色打印的实际情况：
图12，原图是每英寸360条红白绿蓝四色线。水平线（即“行”打印），三种不同质量打印状态基本上都能够清晰分辨。垂直线（即“列”打印），1440dpi和720dpi打印状态效果相差不大，还基本上能够分辨，而360dpi打印状态则只能分辨出红绿蓝三色线，白色间隔线被完全覆盖。笔者的印象是：以1440dpi和720dpi质量打印彩色360dpi分辨率图形，完全可以胜任，而以360dpi质量彩色打印，则只能达到180×360dpi图形分辨率。
（点击放大，观看原图）
图13，原图是每英寸720条红白绿蓝黑五色线。水平线，以1440dpi和720dpi打印状态还可以勉强分辨。垂直线，两种状态都覆盖了白色间隔线，这个情况说明以1440dpi和720dpi质量进行彩色打印，只能胜任360×720dpi的图形分辨率。以360dpi质量彩色打印，则不能打印720dpi分辨率图形。
（点击放大，观看原图）
再看单色打印的实际情况：
图14，原图是每英寸360条黑白间隔线，测试分为彩色合成状态和黑色状态两种打印方式。两种方式分别以1440dpi、720dpi和360dpi三个不同质量打印。检查镜下拍照效果，基本一致，黑白线都能够清晰分辨，而单色方式打印明显好于彩色合成方式打印。此外，选用360dpi质量打印的图象，水平线存在明显的“步长差拍”痕迹。
（点击放大，观看原图）
图15，原图是每英寸720条黑白间隔线，测试打印也分为彩色合成状态和黑色状态两种方式，往右分别是以1440dpi、720dpi和360dpi质量打印的镜下检查效果。水平线，以1440dpi和720dpi质量打印都可清晰分辨，720dpi质量打印的水平线存在明显的“步长差拍”痕迹。垂直线，基本上都不能清晰分辨。以360dpi质量打印每英寸720条黑白线，本来是无意义的测试操作，但是，这里却意外地发现：以四色360dpi质量打印这幅720dpi黑白线图形，打出了非常清晰的黑白垂直线条，其清晰程度高于以1440dpi质量打印水平线的清晰度。这个情况有点怪，再次验证打印时仍会重复出现，笔者没能找出合理的原由，而且也不是本文探讨的范畴，就让它留给EPSON公司作出准确的解释吧。还有，以360dpi质量打印，水平线不仅模糊，而且呈现出“列”“行”两个运动方向上的“步长差拍”深痕。
（点击放大，观看原图）
通过上述打印实际分辨率的检查和验证，以及结合前面三个部分的论述，我们可以得出这样的结论：EPSON喷墨打印机所谓的“高分辨率打印”是虚假的，它们远没有广告所宣称的那么高，以最乐观的估算，它们的最高打印分辨率低于720dpi（即720 Dots Per Inch或每英寸长度的纸上打出720个点），所谓“优化5760dpi超高分辨率”打印，那不过是该公司渲染的美丽肥皂泡。
五 正确的标注应当是：《 drpi 》
可以肯定，采用微细墨滴和增加过渡色的六色打印以及选择适当密度喷墨，可以打出接近甚至超过彩色扩印照片的效果，但是，实际的图形分辨率并不高，甚至有所下降，而且打印耗时也要增加。
EPSON所说的“高分辨率打印”或者“超高分辨率打印”是名不符实的，应当纠正。引伸来说，包括EPSON公司在内的几乎所有喷墨打印机公司厂家，都存在着相同的名不符实弊病，都应当予以纠正。
这里，笔者认为正确的提法应该是：《 超细墨滴打印 》。正确的标注应当是：每英寸长度上喷射的墨滴数，或者用英语缩写成《 drpi 》，即 Drops Per Inch，如：720 drpi；1440 drpi；2880 drpi…..等等。
如果要标注《 dpi 》值，就一定要向消费者用户公布真实分辨率的打印图样，要出示墨滴落纸后的真实形状和大小。
聪明的读者们可能注意到了，日前市场上有些品牌的打印机，在广告中已不再宣称什么“超高分辨率打印”了，而是巧妙地使用了“照片级喷墨打印机”这句简练的广告用语，应该说厂家很精明，这个广告用语既具有很强的诱惑力，又避开了分辨率达不到的尴尬局面。需知，照片级的提法也是个含混的虚词，除了某些精细的广告用照片外，绝大多数生活照、工作照乃至风景照，照片的分辨率并不很高，一般达到360dpi的扩印照片就感觉是相当精细了，有些中低档傻瓜相机所拍的照片，扩印出来的图象甚至低于180dpi。
“超高分辨率打印”并不是当代数码生活中的最需，至少这是图象打印领域目前的现状。
（本文结束）2003年12月26日定稿
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