Тенденции усовершенствования печатающих головок

Уверен, что среди читателей много владельцев автомобилей. И наверняка немалая часть — настоящие фанаты машин. Я к авто отношусь без пиетета и в технических нюансах почти не разбираюсь. Но если по телевизору показывают какую-либо автомобильную выставку, то с удовольствием любуюсь достижениями современного автопрома. Правда, самое интересное из того, что показывают, — это или пробные разработки, или технологии далёкого-далёкого будущего. И на такие прототипы смотришь скорее как на «понты» производителей…

В принципе, похожие вещи происходят и на рынке производителей печатающих головок. К сожалению, для них единого выставочного места, где бы демонстрировались новинки, просто нет. Частично этим местом можно назвать выставку Drupa, но из-за большой секретности внедряемых технологий или нежелания светить новые разработки на стендах почти никогда нельзя увидеть новые головки или технологии, которые применяются в их производстве. Так же неважно обстоит дело и с демонстрациями работы. Например, на Drupa-2008 компания Toshiba Tec делала презентацию своей новой головки CF1 (в то время новой), но на стенде никто про неё открыто не говорил и даже не было ни одной брошюрки. Менеджеры Toshiba выборочно приглашали производителей принтеров, заводили людей по одному в секретную комнату, где был прототип головки на демомашине и демонстрировалась её работа. Опять же под большим секретом — чтобы никто из конкурентов ничего не узнал. К счастью, информация о новых разработках всё же просачивается, хотя бы в виде слухов. В этой колонке хотелось бы рассказать про общие тенденции на рынке печатающих головок.

Меньше капля | В предыдущих колонках я уже рассказывал, что есть общая тенденция — минимальная капля у головок должна быть небольшой или совсем маленькой. 50–80 пл — уже слишком большая капля, и она не используется даже в индустрии сверхширокоформатной печати. Самые ходовые размеры — от 4 до 14 пл, для широкоформатной печати вполне раскрученный тренд — 35 пл. Хотя есть и супермаленькие капли, например, у Fujifilm Dimatix уже давно есть печатающая головка с каплей всего 0,5 пл! Правда, используется она не в полиграфии или печати, а в медицине, где нужны супермаленькие объёмы капель. В индустрии печати уже есть головка, ориентированная на коммерческий рынок, а размер её капли — от 1 до 2 пл. Такая маленькая капля может быть очень интересна для однопроходной печати.

Выше частота | Частота работы головки порой определяет производительность оборудования, и этот параметр — один из ключевых. В 2008 г., когда Kyocera выпустила самую быструю на тот момент головку KJ4A с частотой в 40 кГц, верхняя планка была положена. Многие клиенты начали требовать эту частоту и от других производителей головок. А через 5 лет после этого события многие конкуренты серьёзно подросли и уже обогнали Kyocera. Например, Konica Minolta не так давно объявила о выходе новой головки KM1800i, которая в первую очередь ориентирована на однопроходную печать. Частота её работы вначале заявлялась как 95 кГц, но недавно цифру поправили на 84 кГц. Новая головка от Kyocera (о ней ниже) имеет частоту 64 кГц. Не так давно в Ricoh обещали выпустить головку с частотой в 120 кГц, но других подробностей не сообщили. Но если говорить о новых разработках помимо пьезоструйной печати, нельзя не подчеркнуть успехи технологии Kodak Stream. Эта головка — некий симбиоз преимуществ каплеструйной и термопечати — работает на частоте 480 кГц! По заявлениям Кодак это не предел — возможно, скоро мы увидим решение с частотой до 1 МГц! Kodak пока использует эту головку только в собственных решениях — ЦПМ и впечатывающих модулях Prosper.

Выше физическое разрешение | Разрешение — это ещё один параметр, который многие производители стараются заявить повыше. Хотя, начиная с определённого порога, увеличение разрешения может не дать выигрыша без существенного уменьшения размера капли. Если буквально 5 лет назад пределом мечтаний для клиентов и производителей головок была цифра в 360 dpi, то сейчас многие её уже перешагнули. Например, новая головка Konica Minolta (KM1800i) имеет разрешение 600 dpi, такое же разрешение и у новой головки от Ricoh GEN5. В очередной раз превосходит своих конкурентов Kyocera, которая презентовала головку KJ412S-W8T. Информацию о ней вы не найдёте в интернете или на сайте производителя. Её физическое разрешение — аж 1200 dpi. Из производителей пьезоголовок пока к таким цифрам никто не приблизился. С большой долей вероятности можно сказать, что именно эта головка будет использоваться (уже используется) на столь нашумевших машинах Landa Nanography, которые будут не раньше конца 2014 г. 1200 dpi имеет и головка от Fujifilm Dimatix под названием SAMBA, но она не доступна для покупок производителями оборудования — используется в собственной ЦПМ Fujifilm. Но даже 1200 dpi — ещё не самое высокое физическое разрешение печатающей головки, есть и повыше. Это Memjet, хотя технология другая (термоструйная), но физическое разрешение головки равно 1600 dpi.

Новые материалы вместо пьезокристаллов | Чувствую, устоявшийся статус кво (существование двух основных технологий струйной печати — пьезоструйной и термоструйной) скоро изменится. Некоторые производители активно ищут замену пьезоэлементу (PZT). Несмотря на множество достоинств пьезокристаллов, у этого материала есть и недостатки. Например, наличие в нём свинца. Как следствие, головки с ним не соответствуют директивам RoHS. В принципе, на это мало кто обращал внимание, т. к. схожих по характеристикам материалов без свинца нет. Один из производителей головок Ricoh даже рассказал о результатах своих разработок во всеуслышание на одной из конференций IMI. Речь шла о создании материала BSnT (перевода аббревиатуры нет), который имеет схожие характеристики с пьезокристаллами, но не содержит свинца. Как признали разработчики, материал не идеален и имеет ряд недостатков, над решением которых они усиленно работают. В любом случае, признаки определённой тенденции налицо. В перспективе обещают, что изготавливать головки из нового материала будет проще и дешевле. Поживём — увидим.

Технология MEMS | Если переводить дословно — микроэлектромеханические системы. Т. е. MEMS подразумевает существенно меньшие (микро) размеры электронных и механических частей. Самый распространённый пример MEMS в нашей индустрии — это Memjet, имеющие очень малые размеры печатающей головки, дюз, электронных управляющих плат. Именно размеры и габариты делают эту головку уникальной. До появления Memjet активнее всех MEMS продвигала Fujifilm Dimatix под названием Silicon MEMS. Первая часть название произошла от того, что многие части внутри головки (внутренний фильтр) и дюзную пластину они делали на основе кремния. Многие детали имеют очень малые размеры, отсюда MEMS.

Повышение ремонтопригодности | Об этом свойстве головок я уже писал в предыдущей колонке. Хотел бы ещё раз повторить: такое ощущение, что никто не стремится сделать свою головку ремонтопригодной, потому что тогда не будут покупать новые. Поэтому только американская Trident делает в своей рекламной компании особый упор на ремонтопригодность.

Технологии, препятствующие выбиванию дюз | Уже давно производители изобретают новые и новые технологии, которые препятствуют забиванию или просто сообщают пользователю, что одна или несколько дюз не «стреляют» чернилами. До недавнего времени новатором в этом направлении была XAAR, предлагая систему рециркуляции чернил через печатающие дюзы (side-shooter). Данная технология выводит воздух из дюз, как только он там появляется. Работает она очень неплохо, и на данный момент её производство уже освоили Toshiba Tec (модель CF1), Fujifilm Dimatix (модель StarFire) и, судя по рекламным материалам, Seiko (модель SPT 510/20). Ricoh и Konica Minolta выбрали несколько другой путь, изменяя строение дюз, а также применяя инновационные «не смачиваемые» покрытия дюзных пластин, препятствующие образованию капель на пластине и последующему забиванию дюз. Обе технологии довольно успешно применяются. Например, в Konica Minolta мы тестировали, в течение какого времени головка может проработать без единой потерянной дюзы и прочистки. Каждый день производились образцы и демонстрации для клиентов, аппарат специально не выключался, чтобы не нужно было делать утренних прочисток. Получилось 14 дней без единой выбитой дюзы. Результат более чем удовлетворительный, но производители стремятся придумать новые решения, чтобы сделать печать на струйных головках ещё более промышленной.

Использование более «сложных» жидкостей | Один из показателей для жидкости, помимо вязкости и поверхностного натяжения — уровень pH (уровень кислотности). Его не указывают в технической документации, но есть значения, при которых головка работает с чернилами в определённом диапазоне pH, при выходе за который возникают сложности в эксплуатации. Если чернила имеют уровень pH от 6 до 9, то обычные головки большинства производителей печатают без проблем. Если уровень pH у жидкости менее 6, то для неё необходимы специальные головки, предназначенные именно для таких целей. Например, у Konica Minolta есть специальная головка KM204 (DPN). Она предназначена для работы как раз с жидкостями с более низким уровнем pH.

Но чернила отличаются не только уровнем pH. Есть также имеющие очень высокую вязкость — ими тоже необходимо печатать. Для того, чтобы головка работала, эти жидкости обычно нагревают. Если для УФ-чернил нормальный нагрев — 35-45 ^оС, то, например, для «керамических» чернил — 40-55 ^оС. Это не предел — некоторым производителям необходим нагрев головок до 65, 80 и даже 90 ^оС. Не все печатающие головки могут выдержать такой нагрев длительное время. Основная причина — потеря эластичности пьезокристалла. Из всех существующих на рынке головок могу сказать только об одной, способной работать действительно при очень высоких температурах, — это Spectra Nova 256 (Fujifilm Dimatix). Головка хоть и «старая», но вполне актуальная для некоторых применений.

Новые разработки печатающих головок будут интересны покупателям принтеров только в качестве дополнительной информации для размышлений. Многие из этих разработок будут внедрены ещё не скоро или даже никогда не будут внедрены в коммерческий продукт. Но знание тенденций на рынке головок будет не лишним при принятии решений о выборе конкретных устройств печати.

Хотите разобраться в загадках струйных технологий? Пишите свои вопросы: sergey@belokurov.ru.