工程师面试

喷墨喷头技术的可持续未来

Shunsuke渡边

喷墨解决方案技术与业务开发部

渡边

爱普生的喷墨喷头由于其卓越的喷墨性能、兼容性和耐用性,使快速、高图像质量的打印成为可能。特别令人印象深刻的是PrecisionCore,它打印速度更快,图像质量更高。PrecisionCore通过充分利用爱普生专有的微压电技术和微电子机械系统(MEMS)来实现这一壮举。

我们采访了顺声Watanabe,他在开发精密核心方面发挥着主导作用。我们谈到了使这个打印头如此特殊,并且关于它在不同业务领域的广泛应用中提供的潜力。我们还讨论了项目背后的灵感和项目未来的前景。

爱普生专有的微压电技术

是什么让爱普生的喷墨喷头如此有效?

Shunsuke渡边

渡边爱普生的喷墨喷头是压电的。他们使用爱普生的专利微压电技术,以实现卓越的喷墨性能,兼容性和耐久性。

采用压电式印刷,可以快速准确地喷出油墨。当施加电压时,压电元件会改变形状。利用这种现象,你可以对元件施加电压来产生机械压力,并从喷嘴中挤出微小的墨滴。压电元件必须产生高水平的位移才能喷射出所需的油墨。因此,压电喷墨器的性能完全取决于元件的性能。如果打印机有更多的喷嘴,它将以更高的分辨率和速度打印。但是如果你想制作一个有很多高分辨率喷嘴的喷墨打印机,压电元件必须产生非常高的位移。为了满足这一要求,PrecisionCore打印头使用了爱普生薄膜压电(TFP)技术。压电元件越薄,施加给定电压时其变形越大。但是有一个问题:压电元件越薄,就越脆弱。 Their fragility makes thin piezoelectric elements harder to produce and less durable. Fortunately, however, Epson had the technological clout to become the first in the industry to produce ultra-thin, high-displacement, highly reliable piezoelectric elements at high volume.

PrecisionCore打印头有什么优势?

PrecisionCore喷咀

渡边首先,虽然精密核制打印头很小,但与传统的打印头相比,它们具有更多的喷嘴。通过更多的喷嘴,打印头可弹出更多的墨水,从而更快,更高的图像质量印刷。另一种主要优势在于精密核的打印芯片的可扩展性。这些微小的芯片是模块化的。这意味着您可以在各种配置中轻松安排它们以适应不同类型的打印头。

我还应该提到爱普生专有的微电子机械系统(MEMS)。MEMS使我们能够均匀地处理打印头的喷嘴,最大限度地减小尺寸和对准的变化。使用均匀的喷嘴,打印头可以准确地喷出墨水,从而产生逼真的打印效果。

当你标准化产品的生产(比如微芯片或存储芯片)时,竞争对手可以模仿你。然而,爱普生的tfp和高分辨率喷嘴是独一无二的。这些产品体现了我们的专利技术,这本身就是多年潜心研发的顶峰,从材料的设计到生产规格的细微。换句话说,只有爱普生可以生产这些产品。爱普生的实力来自于能够稳定、均匀地生产这种高精度产品的技术能力。

年轻领导者驱动创新

PrecisionCore背后的灵感是什么?

Shunsuke渡边

渡边到世纪之交,爱普生的印刷业务在消费市场上取得了重大进展。爱普生希望扩展到从办公室到工业应用的一系列商业市场。为此,臼井实(Minoru Usui,当时的总裁和代表总监,现在的董事长)发布了一个主要指令,开发兼容所有印刷市场的打印头。因此,我们开始了新的打印头的工作,这将提高我们的核心技术水平。那个打印头就是PrecisionCore MicroTFP。该项目的最终目的是将喷墨打印提升到一个新的水平,并打造新的、更广泛的业务领域。

当时管理项目的人告诉我们,只有拆除现有的技术(从良好的意义上说)并重新组装,我们才能在技术上进步。他说,为了达到这个目的,年轻的工程师需要积极参与并带来新的想法。他召集了一群30岁左右的年轻领导人。一旦这些年轻的工程师接手,开发PrecisionCore MicroTFP的项目就进入了光速阶段。

在开发PrecisionCore打印头的过程中,您遇到了哪些挑战?

渡边最艰难的挑战是升级性能,同时也减少大小。我们开始剥离喷嘴,墨水通道,执行器,电子产品等所有冗余元素。从角落到角落,我们取消了一切不必要的一切。每个人都从设计人员到生产工程师,他们扮演了满足所有任务要求的一部分,接受没有妥协。时间限制使项目变得更具挑战性。在短短的时间内,我们必须确定目标和设想的步骤,而不仅仅是如何将成品看起来,而是如何生产。

进一步推进开放创新

喷墨打印将来会有更多的应用吗?

渡边我们的喷墨打印头已经在各种领域提供。除了消费者使用外,打印头还用于办公室和工业应用,如标牌,海报和标签。对于每个应用程序,我们正在努力进一步升级印刷质量和速度。此外,我们提供了这些市场解决方案,这些解决方案更加环保。许多传统的打印机对环境不吻,因为除了其他事情,它们会产生废液。相比之下,我们的喷墨打印机使用不再需要的墨水。这种无废物技术可降低打印机的碳足迹。因此,通过鼓励这些市场从模拟打印转换为数字印刷,我们可以促进更浪费,更节能的印刷形式,用于小批量生产。

除此之外,还有许多未开发的可能性。爱普生的喷墨技术能够在不接触的情况下精确地放置微小的墨滴,为拥有尖端大容量打印机的印刷公司提供了数字解决方案。它还有助于革新印刷电子(如印刷电路和微带天线)和生物印刷。

作为我们努力抓住这些新机遇的一部分,我们在2019年开设了藤见喷墨创新实验室。该实验室使用装有爱普生喷墨喷头的设备进行喷射测试。通过这种方式,我们探索了许多不同的潜在应用。这个实验室是一个合作项目。我们邀请我们的合作伙伴参观我们的实验室,与我们合作创造新的市场和服务。我们的任务不是提出一两个,而是10到20个制造流程的新想法。

为一个更光明、更可持续的未来做出贡献

你会对那些对新应用有想法的人说些什么?

渡边我对未来的一切可能性感到兴奋。随着爱普生喷墨技术的不断发展,以及我们与合作伙伴的持续合作,您将看到更多的应用程序的出现。举一些日常生活中的例子,印刷现在被用于纺织品(t恤和其他衣服)、墙纸、办公桌的人造木纹装饰、外墙设计、送回家的硬纸板包装和可食用的纪念品。在商业和工业中,印刷用于电路板、商店展示和生物测试。正如这些例子所说明的,我们的喷墨技术可以潜在地满足大量的需求。为了形成这些想法,我们将继续与广泛的伙伴合作,应对创新挑战,决不放弃,直到我们达到目标。如果你有一个创新的想法,如果你认为某事可以做得更好,或者如果你想尝试一些新的东西,我们很乐意听到你的意见。让我们一起努力让你的想法成为现实。

爱普生当然欢迎新的挑战,因为它们带来了进一步增长的机会。油墨和打印头技术仍有很大的发展空间。我希望爱普生能够不断地挑战技术极限,这样,在五到十年之后,技术将发生翻天覆地的变化,并做一些我们以前从未想过的事情。我们有无浪费技术,以确保喷头喷射不超过必要的墨水。我们还拥有印刷和生产过程中的节能技术,以及无需接触就能将墨水喷射到多种材料上的技术。如果我们能充分利用这些技术,那么我们既能为客户提供更好的价值,又能解决社会和环境问题,从而为一个更光明、更可持续的未来做出贡献。

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