Технология печатающих головок PrecisionCore — это результат одной из крупнейших инвестиций в исследования и разработки в истории Epson, объединяющей опыт компании в производстве микроэлектромеханических систем с достижениями в области материаловедения.
Благодаря гибкости, позволяющей предоставлять высокоскоростные решения для коммерческой, промышленной и офисной печати, PrecisionCore продолжает и расширяет традицию Epson по обеспечению знаменитого качества цветопередачи и долговечности отпечатков в самом широком спектре использования.
Что такое PrecisionCore?
Сердцем технологии является чип печати нового поколения — MicroTFP. Объединяя как проверенные печатающие головки TFP, так и новые печатающие головки на базе MicroTFP, технология PrecisionCore воплощает цель Epson — обеспечить высочайший уровень производительности и ценности для самого широкого круга клиентов.
Предыстория
Выпуск Epson Thin Film Piezo (TFP) в 2007 году заложил основу для технологии PrecisionCore. Разработка пьезокристаллических пленок толщиной всего в один микрон (одна сотая толщины человеческого волоса) позволила максимально эффективно использовать чернила с помощью самого маленького печатающего устройства, что позволило значительно увеличить плотность печатающих сопел. В сочетании с точными чернильными каналами и соплами печатающие головки TFP способны с большой точностью размещать на носителе почти идеально круглые точки.
Технология печатающих головок PrecisionCore основана на знаниях компании в области материаловедения и производственных технологиях микроэлектромеханических систем (МЭМС), что позволяет повысить эффективность TFP. Результатом этого технологического прогресса является принтер с системой PrecisionCore MicroTFP.
Процесс разработки и производства
Одна из ключевых сильных сторон Epson заключается в принципе "монодзукури", что переводится как «искусство и наука производства». Это дает Epson большую гибкость в проектировании, создании и совершенствовании собственных продуктов и технологий.
В соответствии с этим подходом компания Epson объявила о завершении строительства в Японии двух новых линий по производству печатающих головок для струйной печати стоимостью 125 миллионов долларов. Это одна из крупнейших инвестиций в истории компании.
Эти уникальные мощности сочетают в себе навыки и опыт компании в области пьезоматериаловедения, изготовления комплектующих на основе кремниевых пластин и высокоточной обработки. Компания Epson изобрела производственные процессы, а затем спроектировала и создала большую часть оборудования самостоятельно.
Эти новые производственные линии позволяют создать новый печатный чип MicroTFP и целый ряд новых печатающих головок.
Тонкая пьезопленка (TFP)
Пьезокристалл обладает свойством изгибаться или менять форму при приложении к нему электрического напряжения. Это движение является движущей силой крошечных «чернильных насосов» в каждом сопле печатающих головок Epson. В общем, чем тоньше пьезоэлемент, тем больше он изгибается.
Обычные пьезопечатающие головки создаются путем точной обработки кусочков пьезокристалла. Для своих печатных чипов PrecisionCore Thin Film Piezo (TFP) компания Epson использует запатентованный процесс формирования плотного пьезокристаллического элемента PZT толщиной всего один микрон на кремниевой пластине, что обеспечивает выдающиеся характеристики привода.
MicroTFP удваивает силу изгиба пьезоактюатора по сравнению с оригинальная печатающая головка TFP. Это, вместе с изменением конструкции канала подачи чернил, электроники и других компонентов, обеспечивает большую миниатюризацию.
Благодаря плотной упаковке прецизионных микропьезоактюаторов и чернильных сопел на кремниевых пластинах ширина печатного чипа была уменьшена, что привело к двум ключевым результатам: эффективному производству и улучшенной масштабируемости.
Производство микроэлектромеханических систем (МЭМС)
На иллюстрации можно увидеть увеличенные изображения полостей для чернил, пьезоактюаторов и сопел печатного чипа MicroTFP, расположенных на расстоянии 84,7 микрон друг от друга. Все они созданы с использованием производственных технологий Epson МЭМС, которые позволяют создавать крошечные механические системы на кремнии или стекле с использованием технологий изготовления полупроводниковых микросхем.
Объединив процессы МЭМС с передовыми технологиями пьезоматериалов, компания Epson смогла создать микроскопические высокопроизводительные приводы и сформировать высокоточные каналы для чернил, обеспечивающие точный и высокоскоростной выброс чернил.
Эти печатные чипы затем подключаются к резервуарам с чернилами, фильтрам и электронике и, наконец, помещаются на полностью автоматизированные сборочные линии, оснащенные передовой системой автоматизации производства Epson, практически без вмешательства человека.
Преимущества PrecisionCore
Скорость
Дюйм за дюймом чипы для печати Epson с высоким разрешением — одна из самых быстрых технологий струйной печати в мире. Каждый пьезоэлемент PrecisionCore срабатывает почти 50 000 раз в секунду.
Для этого также необходимы высокопроизводительная передача данных и интегральные схемы контроллера. Каждый принтер использует сложную обработку изображений для определения оптимального сочетания чернил и размеров капель для достижения наилучшего качества изображения, и эти расчеты обычно выполняются на мощных интегральных схемах, разработанных и изготовленных Epson.
Конструкция печатающей головки позволяет PrecisionCore обеспечивать высокоскоростное покрытие носителя за счет выбора капли большого размера и высокой скорости стрельбы. Сопла PrecisionCore также могут перенастраиваться примерно за 1/10 000 секунды, создавая небольшие округлые капли, обеспечивая четкий текст, плавные края и градации, а также быструю заливку областей.
Качество
Сочетание скорости и качества позволяет PrecisionCore стоять на голову выше других технологий печати. Плотность сопел PrecisionCore почти в три раза выше, чем у обычных пьезопечатающих головок Epson, а собственное разрешение составляет 600 или 720 точек на дюйм на печатный чип. Эти сопла имеют диаметр около 20 микрон и создают маленькие круглые повторяющиеся точки диаметром около 40 микрон. Такая точность точек особенно важна для создания четкого текста и тонких линий.
Еще одной сильной стороной PrecisionCore, которая позволяет достигать такого высокого качества продукции, является мощный пьезоэлемент с большим смещением, который позволяет подавать как большие, так и малые объемы капель даже при высоком разрешении. Сопла печатающих головок PrecisionCore могут подавать капли объемом до 1,5 пиколитра (пл) (1,5 триллионные доли литра), а также капли объемом до 32,5 пл. Изменяемая архитектура капли позволяет выбирать один из нескольких размеров точек при каждом импульсе сопла для достижения превосходных результатов. Эффективные сопла PrecisionCore могут эффективно и точно подавать наиболее подходящее количество чернил для достижения высококачественной и высокоскоростной печати.
Добавление переменных размеров капель к неизменно точному управлению каплями означает, что воспринимаемое разрешение выходных данных системы PrecisionCore может быть намного выше, чем стандартное измерение разрешения dpi. Уровни оттенков серого, используемые в изображении, в значительной степени влияют на его воспринимаемое качество. Каждый из этих размеров точек, выбрасываемых головкой PrecisionCore, представляет собой доступный уровень оттенков серого, причем самые маленькие точки обеспечивают градацию, эквивалентную гораздо более высокому разрешению.
Надежность
PrecisionCore представляет новую систему, которая использует мощность самого пьезокристалла для повышения надежности, что возможно только в устройствах с пьезоэлектрической печатающей головкой. Когда на пьезоэлемент подается напряжение, он изгибается, действуя как привод (насос, выбрасывающий чернила).
И наоборот, когда пьезоэлемент сгибается, он фактически генерирует напряжение. Благодаря этой характеристике пьезоэлемент PrecisionCore может быть одновременно чрезвычайно мощным насосом для чернил и высокочувствительным датчиком. Используя эту возможность, пьезоэлемент может за миллисекунды определить, работает ли он нормально, прервал ли обжиг пузырь воздуха или может ли повышение вязкости чернил вызвать проблемы, и все это без необходимости выбрасывать чернила. Он имеет возможность самостоятельно диагностировать свое здоровье практически мгновенно. Эта технология потенциально может быть использована в самых разных печатных изданиях Epson.
Гибкость характеристик чернил и носителей
Микромеханический элемент PrecisionCore позволяет избежать ограничений, с которыми сталкиваются системы на основе тепла, что позволяет химикам Epson выбирать из более широкого спектра критически важных материалов и использовать их в более высоких концентрациях. Это дает ряд преимуществ. Во-первых, это позволяет создавать более красочные и долговечные рецептуры чернил. Составы чернил, содержащие более высокие концентрации красителей и связующих, чем у систем термоструйной печати, обеспечивают более яркую, насыщенную и долговечную печать. PrecisionCore обеспечивает превосходную цветопередачу с темно-черным цветом благодаря своей способности подавать больше красителя на объем точки и более долговечную печать благодаря способности подавать чернила с более высоким процентом связующего.
Это позволяет принтерам Epson воспроизводить самый широкий диапазон цветов (гаммы), не прибегая к использованию бумаги со специальными покрытиями. Высокое соотношение пигментов и быстросохнущая природа чернил Epson позволяют большему количеству важного красителя оставаться на поверхности бумаги или вблизи нее.
Во-вторых, это также позволяет печатать на гораздо более широком спектре материалов. Чернила Epson содержат функциональные добавки, свойства которых позволяют чернилам прилипать к более широкому спектру материалов. Гибкость носителя печатных чипов PrecisionCore — еще один фактор, способствующий гибкости носителей. PrecisionCore может печатать водными пигментами и красителями, использовать сольвентные, смоляные, сублимационные, масляные или УФ-отверждаемые чернила.
УФ-чернила, как известно, трудно надежно использовать в струйных системах, но разработки от Epson успешно используют их для печати на более широком спектре этикеточных материалов, чем конкурирующие системы. Результаты могут превосходить гамму и охват Pantone существующих четырехцветных коммерческих систем жидкого тонера из-за более красочных частиц пигмента и более прозрачного смоляного покрытия. Такая большая гамма и оптическая плотность цвета достигаются без необходимости предварительного покрытия или дорогостоящих носителей.
Масштабируемость
PrecisionCore — это масштабируемая технология, подходящая для самых разных продуктов: от промышленных систем, таких как крупномасштабные машины для печати этикеток, до настольных принтеров. Его модульность позволяет размещать печатные чипы PrecisionCore как в конфигурации с подвижной последовательной печатающей головкой, так и в конфигурации с фиксированной линейной головкой.
Будущее
В отличие от технологий термопечати, пьезоэлектрическая технология способна распылять некоторые экзотические жидкости (фармацевтические препараты, проводящие материалы и т. д.), которые могут стать основой для прорывных исследований завтрашнего дня. Пьезотехнология даже позволяет за один проход микроосаждать функциональные жидкости, используемые в производстве таких продуктов, как цветные фильтры для светодиодных панелей, печатной электроники и ЖК-дисплеев.
Масштабируемость PrecisionCore позволит Epson в полной мере использовать свои исторические преимущества в области гибкости чернил и долговечности печатающих головок на новых рынках. Гибкость предоставит новым клиентам возможность использовать пигменты высокой плотности, растворители, УФ-чернила и практически любые другие типы чернил.
А долговечность пьезоэлемента и полностью кремниевого печатного чипа обеспечит им долгий срок службы. Возможности печатного чипа PrecisionCore позволяют нам создавать индивидуальные высокопроизводительные системы печати для каждого основного сегмента клиентов — от специалиста по производственной печати до делового человека — просто размещая эти модули в различных формах. Благодаря достижениям в области печатающих головок PrecisionCore, в самом ближайшем будущем технология пьезоструйной печати Epson получит потенциальную возможность печатать практически любую жидкость практически на любом носителе с чрезвычайной точностью.
