办公桌上的瀑布 高速喷墨打印设备揭秘

    【中关村在线原创】这个月，惠普正式把旗下的ProX系列高速喷墨打印机独立出来成为与之前的激光打印LaserJet、喷墨打印DeskJet、商用喷墨打印OfficeJet完全不同的系列，称之为页宽PageWide系列。这一技术特色就是一个字：快。那么这个技术的来头是什么呢？这里我们就来简单的总结一下这些高速打印的技术类型与现状。

喷墨打印的几大特色

    如果您持续关注我们，在上个月，我写过一篇打印简史的文章。那篇里面说过，激光打印先于喷墨打印出现，但是早期的激光打印，都是施乐、IBM这些大型复印机改装而来的，速度非常快，但是价格昂贵。喷墨打印的发明的初衷就是解决激光打印过于昂贵的问题。

初代ThinkJet，最原始的商品化喷墨打印机，单色，96dpi，使用连续纸

    当时的喷墨打印优势主要有几方面。首先是激光打印，必须要RIP完整的页面，这需要大量的内存，而在上世纪七八十年代，内存的价格非常昂贵。而喷墨打印不需要一次性的生成整个页面，可以生成一点打一点，反正速度也不快。另外一方面，喷墨打印的产品体积都非常小，适合在桌面使用，且整体的成本非常低，这让喷墨打印非常受欢迎。

传统喷墨打印速度依赖打印头宽度、喷嘴数量、喷嘴喷墨频率等多个因素

    很多年过去，喷墨打印的特色基本没什么变化。尤其令人诟病的是打印速度，当打印企业试图将喷墨打印用于商用的时候，发现这个问题的解决办法不多。在之前几乎唯一的办法，就是提高打印头的宽度，让其一次扫过更大的面积来提升速度，但受到打印内容的影响，当打印的内容充满纸面的时候，要比理想状况慢很多。

    有没有办法让喷墨打印有更高的速度？

高速打印的原理

    高速喷墨打印，其实需要是思维方式的转变。喷墨打印需要纸张沿着Y轴行进，而打印头则是沿着X轴垂直于出纸方向摆动，如果打印头够宽，一次摆动就覆盖整个页面不就解决问题了吗？

往复横扫与单次通过的不同

Silverbrook Research在专利方面相当强势

联想贴牌memjet的“光墨”打印机

    出于这种考虑，发力研究相关技术的企业很多。就笔者本人的视野，最先看到的是memjet的产品。当时最开始进行高速喷墨打印研究的是澳大利亚的SilverBrook Research，其在喷墨打印领域有数百项专利，仅次于佳能。这个公司有点“技术公司”的性质，本身并不太会用市场的手段来自己经营，所以当时都是贴牌。联想就贴牌过memjet的桌面一体机产品，称之为光墨，打印速度可以达到每分钟60页。

memjet的打印头，有11个芯片

    在实际的应用上，并不需要打印头和页面等长，等宽就可以获得足够快的速度，memjet当时的产品就是这么做的。这种技术为了获得页面等宽，与台积电TSMC合作，试生产了上千种不同的方案，最终定性的方案单个芯片20毫米，A4幅面为了覆盖8.5英寸，使用了11个芯片。

memjet的进墨孔

    memjet当时为这个技术命名为MEMS，是喷墨打印的一种。所以我们看到memjet的打印头已经在使用一进一出的方式进行供墨，我们认为，这个方案不仅仅是提供墨水，还有防止打印头过热的功能。对于热发泡打印技术来说，打印头长时间工作后过热失效是比较常见的问题。

先在印刷机上实现

    在澳洲人研究页面等宽的高速打印设备的时候，惠普也在研究。采用的方式还是惠普掌握核心专利的热发泡式喷墨打印。其方案原理上和桌面打印机差不多，但是规格有所不同。

惠普的页宽喷墨印刷机

    惠普的高速喷墨打印头提供了两种规格不同的墨滴大小，因为有两种不同的墨滴大小，可以在同一位置实现多达五级不同的墨点浓度的变化，打印精度高达每英寸2400个喷嘴。这个打印头惠普称之为HDNA技术。

半导体晶圆直径有限，为了提升利用率，必须把单个芯片做的很小

惠普T系列转轮印刷机上的打印头，可以看到一个模块上有5个芯片

     由于打印芯片采用了半导体的技术生产，所以为了晶圆的利用率，单个芯片都不会太大，惠普HDNA模块化之后的单个芯片长度在一英寸左右，在印刷机上的模块，单个模块上有5个芯片，而打印的部分为了实现很高的打印速度，这种模块有很多个，这样纸张可以很快的卷动，以T490HD为例，每分钟可以打印的速度高达305米（1000英尺）的42英寸宽卷纸。

爱普生的超宽打印头：使用11个Precisioncore芯片进行快速打印

    爱普生使用微压电技术的方案和惠普的差不多，也是打印头交错排列。上面的图我们可以明确的看到爱普SurePress的打印头可以最多排列两行11个Precisioncore芯片。

京瓷、柯尼卡美能达等企业也有微压电打印头，交错排列，可以实现一米以上的宽度覆盖

     除了以上提到的企业，京瓷、柯尼卡美能达等办公领域常见的企业也都有自己的高速喷墨打印头解决方案，并且方案都差不多，只是大家用途不同，有的用来印刷，有的用了印染。

桌面大瀑布

    memjet最先实现了桌面的打印，但是这一系列产品并不算成功。当然背后的原因很复杂，有打印质量的，也有商业推广的，总之结果是现在memjet的官网都很难找桌面打印了。从此之后桌面的喷墨打印，再无高速产品了吗？惠普跳出来说了NO！

惠普商用页宽打印产品上的发射装置

    2013年的CES上，惠普推出了ProX系列喷墨打印产品，这一类产品的特色是打印头与页面等宽，惠普命名为PageWide技术。惠普的Pro X从2013年发布起到今天，打印头的变化并不大，一直是上图的这个10芯片的打印装置。这个装置经过了两代产品进行用户的实地使用验证，证明了包括补偿算法、保养盒等方案确实长期稳定有效。

惠普的3代页宽打印头

    于是惠普做出了一个很大胆的决定：让PageWide独立成为一条产品线，主打高速、经济。利用这种“人无我有”形成错位竞争，仅仅打印速度这一方面，就非常有优势。而墨水耗材的低成本，可以形成错位竞争。我们估计，在未来另外两个有喷墨打印产品线的爱普生和佳能，至少将有一家也会推出这种纸张等宽打印的产品，低价格、高速度打印带来的震撼，实在是太强烈了。