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富士胶片打印头新型驱动技术，兼具1200x1200dpi高清图像质量和105米/分钟以上的打印速度
2024-04-11
富士胶片商业创新公司表示，已经为商业印刷用高速卷筒纸彩色喷墨打印机开发出一种打印头新型驱动技术，该技术兼具1,200x1,200dpi分辨率的高清图像质量和105米/分钟以上的高速打印速度。这项技术是新开发的。新开发的技术是一种驱动技术，可控制油墨的最佳喷出状态，从而在保持高清图像质量的同时提高印刷速度。富士胶片集团在其喷墨数字印刷机Jet Press系列中使用高性能喷墨打印头SAMBA打印头已有一段时间。SAMBA打印头通过在打印头喷嘴附近持续循环墨水，防止墨水干燥和喷嘴堵塞。它能持续保持最佳的墨水喷射条件，即使在长时间连续印刷时也能实现稳定、高质量的印刷。
新技术利用SAMBA打印头保持分辨率为1,200x1,200dpi的高清图像质量，同时实现每分钟105米或更高的高速打印。
公司表示，将开始开发采用这种打印头驱动技术的新型高速卷筒纸彩色喷墨打印机产品。新产品计划从2024年冬季起在日本上市。
自富士胶片首次向其他原始设备制造商提供Samba喷头以来，已经过去了 10年时间，在此期间它始终保持着市场领导者的地位，因此我们有必要深入了解一下这款喷头背后的技术。
富士胶片不仅在开发Samba打印头方面投入了大量精力，而且还开发了作为其基础的MEMs技术。富士胶片最近对位于加利福尼亚州的Dimatix喷头制造工厂进行的升级。富士Dimatix公司业务发展副总裁Bailey Smith指出："虽然有很多改进，但在过去10年中，喷头本身的速度并没有加快。”不过他接着指出，“正如我们在本故事的第一部分所看到的那样，均匀性已经得到改善，因为 PZT 的铺设效果更好了。”
Samba主要是为单程喷墨印刷而设计的。过去，富士胶片还生产过用于扫描的Samba GMA，但现已停产。Samba打印头目前有两种型号。两者的基本设计相同，都有 2048 个喷嘴，打印宽度为43毫米。它们的点火频率都超过100kHz，工作温度都高达60oC，都能产生1200 dpi的分辨率。Samba可以使用多种不同类型的油墨，包括水基油墨。富士Dimatix高级产品经理Terry O'Keefe指出："墨水路径中没有电气通信，因此我们不在乎它是导电还是非导电的。”
不过，也有一些不同之处值得注意。G3L的原生墨滴为2.4pl，最大墨滴可达10pl，最大生产率为360ng-kHz，即印刷速度约为120mpm。它可以运行UV墨水以及水性、乳胶和溶剂墨水，粘度范围为 4-8 cPs。它主要针对标签和软包装等图像质量较高的应用。值得注意的是，两台速度最快的喷墨标签印刷机--Durst Tau 和 Bobst Digital Master 都使用了Samba喷头，运行速度均为100mpm 1200dpi。
O'Keefe 说："我们认为 2.4pl 输出非常适合1200dpi输出。有些应用需要更小的输出，但对于大部分印刷市场来说，2.4pl 的输出已经足够了。但你必须能够达到光密度，实现全覆盖。因此，我们需要灰度更大的墨滴，而且我们必须能够以更快的速度做到这一点。我认为最高的图像质量将平均达到100mpm左右。
还有一款G5L，它有3.5pl的原生墨滴和13pl的最大墨滴。它可以产生450 ng-kHz，打印速度可达150mpm。它可以运行粘度为 5-9 cPs 的水性、乳胶和溶剂墨水，但不包括UV墨水。这种型号主要针对纺织品和瓦楞包装等应用。此外，一些设备，如BHS喷墨瓦楞设备（由 Inca Digital（现为爱克发的一部分）开发）使用双排打印条，速度可达300mpm。
撇开基本规格不谈，Samba设计之所以能够取得持久的成功，还有许多其他特点。其中最重要的是MEMs制造方法。O'Keefe 解释说："我们通过喷头建立结构，以确保均匀的磁流。喷嘴必须对准正确的位置，这是MEMs的特点之一。特别是在包装领域，你需要在较高的间距下运行。你不想在较长的投射距离上损失图像质量。因此，我们对喷嘴进行了优化，以适应更高的离散度。"
另一个重要因素是使用油墨再循环到喷嘴板。O'Keefe说："总会有一些喷嘴不经常喷墨，因此让墨水一直再循环至关重要。我们不希望最后一个喷嘴的喷墨量减少，也不希望第一个喷嘴的喷墨量增加。我们有一个金属歧管，将油墨向下推送到中间膜。每组喷嘴从一组喷嘴供墨，再循环从一组喷嘴流向另一组喷嘴。油墨从进墨器流向致动器，然后回到进墨器，但随后又流向回墨器，而不是回到喷嘴。为了保持平衡，喷头之间有旁路。"
这是一个复杂的系统，但正如他所指出的那样 "MEMs 设计为所有流体管路和电子设备提供了空间。你可以用其他喷头做类似的工作，但随着我们的速度越来越快，你需要这种复杂性。"
在理想情况下，从每个喷嘴喷出的所有墨水都会落在承印物上。在现实中，会有极少量的油墨脱离墨滴主体，通常是墨滴的尾部远离喷嘴。这就形成了墨雾，然后在单程系统的承印物或扫描系统的喷头架移动时产生的湍流将墨雾吹回到喷头上。
这些墨水会聚集在喷嘴板上，必须在堵塞喷嘴之前将其清理干净。然而，清洁工作会导致喷嘴板因不断擦拭而磨损，从而有损坏的风险。因此，大多数喷头都有某种涂层，以保护它们不受墨水中化学物质的影响，并帮助进行清洁。
富士胶片的解决方案是RediJet涂层（或称RJC），客户现在可以根据所使用的墨水，在原始涂层和新涂层之间进行选择。O'Keefe 解释说："我们必须能够应对不断涌现的各种油墨。刚开始的时候，我们只有一种涂层，但现在有了新的油墨，它们可能更具侵蚀性，具有不同的特性，因此我们开发了其他涂层来配合这些新油墨。”
他补充说："所有这些油墨都能很好地与第一代 RJC 配合使用。但当我们看到更具挑战性的油墨时，我们遇到了一些困难。可能是化学侵蚀，也可能是擦拭油墨时产生的机械损伤。因此，我们有了新的第 2 代。如果客户的油墨在使用第 1 代时效果良好，我们就使用第 1 代。但如果我们发现他们的油墨更具挑战性，则可以选择 2 代。”
平行四边形
Samba 的另一个决定性元素是它的平行四边形。大多数喷头都是矩形块，宽度上有一排喷嘴。创建宽页面阵列的最常见方法是在第一排喷头后面的第二排上偏移每一个喷头，这样各排喷头就可以重叠。这增加了将喷头拼接在一起的复杂性，而且必然会占用大量空间，特别是在有很多颜色，每种颜色都有自己的打印条时。
Samba 的平行四边形克服了这一问题，使每个喷头都能以单排的方式插接在一起，各排之间相互重叠，便于拼接。O'Keefe 解释说："这不是 1200 dpi，而是整个条形的 1200 dpi。这就是平行四边形方法的关键所在，也是它具有不寻常形状的原因。”
该设计包括一个夹子，用于固定每个打印头，同时也便于将一个打印头换成另一个。每个夹头之间都有一个空隙，以便滑出需要更换的夹头。夹子上有小螺丝，可以精确定位。O.Keefe指出："交叉工艺是最关键的问题，你可以通过这些螺丝来解决。它们一开始就非常接近。事实上，Dimatix 在圣克拉拉的工厂有一整块区域专门用于在Samba上安装燕尾槽支架，并确保机头能够正确对齐。”
实施
尽管多年来一些 OEM 印刷机供应商声称，富士胶片向所有人提供相同的基本机头。有一些选项也提供给所有客户。Smith解释说："对于某些应用，我们确实有一些差异。客户可能希望有一些特殊的变化，比如更长的管道。我们确实有不同的涂层，但针对的是不同的应用等级，而不是不同的客户。同样，一些客户，如 Bobst，选择不使用富士胶片的安装支架，而是开发自己的方法来对齐每个测座。”
除了油墨之外，真正使每个供应商的 Samba 实现与众不同的是他们用来驱动测座的波形。根据波形的不同，Samba 能够以 80kHz 的频率提供至少三个脉冲。O'Keefe 补充说："这对于大多数客户来说绰绰有余。一个用于精细细节，两个用于覆盖范围，第三个用于补偿。”
在这种情况下，客户有很大的自由度来使用波形来确定其应用所需的液滴大小。此外，不同大小的液滴可以在离开喷嘴时产生。这与其他一些灰度方法不同，后者产生相同大小的液滴，或变化很小的液滴，然后依靠液滴在飞行过程中或落在介质上时相互追赶，以产生更大的液滴。
多年来，一些原始设备制造商向我表达了他们对 Samba 喷头的一些不满，例如，如果空气进入系统，喷头就很难恢复正常工作，因为喷头必须先将空气抽出，然后才能恢复工作。还有人提到了根据墨水调整打印头和优化波形的问题。
O'Keefe 承认，原始设备制造商客户必须做大量工作才能使喷头达到最佳效果，特别是在建立波形和测试成像系统方面："我们可以在这方面提供很多帮助，有些人希望进行大量测试。如果你购买了我们的产品，我们就会帮助你，这是推动客户测试的重要工具。
值得注意的是，Samba 主要由在单程喷墨印刷领域处于最高水平的原始设备制造商使用，如 Agfa、Durst 和 Bobst，他们都有能力从该喷头中获得最佳性能。更重要的是，没有多少替代产品能提供与高速度和高分辨率相结合的同等先进水平。
史密斯说，富士胶片正在积极地满足客户的要求："没有人要求超过 1200 x 1200 dpi 的分辨率。但他们确实希望看到更高的生产速度、更高的铺层和图像质量，但运行速度更快"。
未来增长
尽管富士胶片开始向其他原始设备制造商提供 Samba 打印头已有 10 年时间，但该打印头本身却早于这一时期，因为它最初是为富士胶片的 Jetpress 720 单程喷墨印刷机开发的，该印刷机是为商业印刷而设计的。该喷头的原型在 2008 年的德鲁巴展会上首次亮相，随后在 2010 年的 Ipex 展会上正式发布。此后，富士胶片不断改进该印刷机，直至最新的 Jetpress 750S 型。
此外，富士胶片的集成喷墨解决方案部门还将 Samba 用于其一系列打印条，包括最近发布的 46kUV 和四色 12K 打印条。
Samba还被用于一些标签印刷机，如Durst Tau和Bobst Master Expert，以及一些喷墨包装印刷机，包括Agfa SpeedSet 1060和 Koenig 与Bauer Durst合资企业的VariJet 106。Smith指出："纺织品和包装市场正在从模拟制造向数字制造转变，我们看到，主要是科威德公司在标签、纺织品和商业印刷方面的需求有所增加。”
他继续说："有些应用不需要相同的速度、分辨率或打印头寿命。我们的产品并不真正适合这些市场。我们希望喷头能使用三到四年。我们专注于这些要求非常高的市场空间。”
Smith总结道："性能最好、最耐用的产品机会很多。我们不会得到所有的机会，但我们认为有足够的机会让我们继续扩大。我们已经有十年的时间来完善这项技术，我们认为这项技术可以在未来很好地推动我们的发展。”
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