商用照片打印机“彩翼5000”的研发轶事

对高画质的图像进行高速且连续打印之艰难

——佳能的喷墨打印机，不仅在消费类产品领域，而且像大幅面打印机等商用领域，也是战绩赫赫。但是，新研发的彩翼 5000是佳能新涉足的领域。要想作为一个产品而存在，它需要具备哪些条件？

池田
因为它属于零售照片（Retail photo）行业※1等使用的商用照片打印机，因此“高画质”与“高生产率”二者兼得是一个必要条件。在高画质方面，它必须能够进行可与以往的银盐相片相匹敌的照片输出和高精细的文字打印。在高生产率方面，必须打印速度快且不停地打印。

山田
虽说我们有长年积累下来的“FINE”※2技术，但是要想高速打印高画质图像可不是那么简单的事情。对佳能来说，这是第一次挑战这么高的技术水平。

——这个项目的研发期间有多长？研发规模有多大？

勅使川原
具体的数字我不能说，但其研发期间之长、规模之大，都远远超过目前为止我参与过的所有消费类产品。正因为是一款如此新的产品，所以它的诞生才耗费了很多能量。

——在研发时预计可能出现的较大课题是什么？

彩翼 5000的打印头

勅使川原
毫无疑问，较大的课题就是开发出可实现“一次通过（ONE-PASS）打印”的打印头。为了提高生产率，使用卷纸，采用可使纸张1次通过的“一次通过（ONE-PASS）打印”。也就是说，为了在打印头固定于连续送来的卷纸上的状态下连续打印高画质的照片，需要使用佳能前所未有的长尺寸类型的打印头。这在当时是一个很大的课题。

広泽
具体而言，就是在打印头上以高于以往的密度配置喷嘴，并使打印头较大打印宽度达到305㎜。以往的喷墨打印机是靠一边移动打印头一边打印，才做到了采用各种办法来提高画质。而这次的彩翼 5000的打印头则是固定式的，是通过打印头本身的性能来决定画质的，因此研发难度高又高。

——原来如此。也就是说，在纸张的稳定运送、打印数据的高速处理等几乎所有方面，为了能充分发挥或者说是支持打印头的高性能，必须进行高难度的研发，是吗？

渡边
正是。所搭载的传感器和马达的个数，回路和配线的量等，与佳能的消费类喷墨打印机相比，存在两位数的差异。为验证试制品的机电一体化单元而制作的控制基板的总面积甚至达7平米之多（笑）。

勅使川原
看到那些基板的时候，我内心的想法是：这个研发恐怕要夭折了（笑）。这根本就不可能放进机身里。这是一个没有想到的难题。

——把这么多的东西放到机身里！渡边你当时有这个信心吗？

渡边
我当时完全没有考虑这个问题，就只有一种想法：无论如何也得做到！关于其他组认为“这个项目可能会失败”的想法，我是在很久之后才听说的，据说当时他们担心我们电气设计组会丧失斗志，所以没有把他们的这种想法告诉我们（笑）。

※1 零售照片行业 承接来自店铺或WEB站点的照片打印或相册制作工作的行业。

※2 FINE（Full-photolithography Inkjet Nozzle Engineering） 佳能自主研发的喷墨打印核心技术。

高性能的长打印头是如何研发出来的？

——关于此次研发中较较重要的打印头，我想请教一下。请问喷嘴密度提高了多少？

広泽
各颜色的打印头喷嘴数量都增加了很多，与佳能消费类打印机相比，甚至高达约100倍。这样的打印头共搭载了7种颜色的。

——太厉害了。与以往的FINE相比，在原理和驱动方式都不发生根本改变的情况下能达到这种程度的高密度，这说明芯片的生产技术竟然能到这个地步了，对吧？

広泽
我觉得可以这么说吧。毕竟佳能是进行了10年FINE研发和生产的集大成者。另外还有一个问题，从打印头的生产技术这一点上来说，追求墨水喷吐均匀性也是一大课题。墨水的喷吐不能因喷嘴不同和芯片不同而出现差异。将芯片贴装到打印头基底上的时候不得出现偏差。如果这些不能以大于等于一定水平的精度进行生产，那么就无法获得符合规格的画质。

勅使川原
实际上，即使做出了这么高性能的打印头，如果运行打印头时的环境不完善，那么也是无法获得清晰的打印效果的。

——此话怎讲？

勅使川原
要想让打印头按规定的量和强度进行稳定地墨水喷吐，需要让打印头内部温度和打印头周边湿度保持在较合适的水平。为此，要对供应给打印头的墨水温度和打印头单元的空气状态进行调节。

中尾
刚才说过有很多传感器和马达，与普通打印机相比，配线数量庞大。其实，这些都是为了让打印头保证在正确环境下打印而随处下功夫的结果。对整体进行控制的固件方面也是如此，单单在打印头较佳环境控制的控制系统方面，就占了相当大的研发比重。

——对于笔画数多且字号小的字，彩翼也能清晰地打印出来。这是因为在打印头上下了什么功夫吧？

広泽
对喷嘴和打印头没有做什么特別的处理。而是让主滴分离而来的被叫做卫星滴的小液滴，落在喷嘴喷出的墨滴主滴的着落位置上。

勅使川原
一般情况下，如果是使用液体墨水的喷墨方式，那么每喷一次墨水，除主滴外还会出现卫星滴。这是由于其原理而必然存在的情况。以前卫星滴与主滴的着落位置会有微妙的差异，所以点的形状有时候会不成形。彩翼 5000基本消除了画质上的这个弊端。因此，即便是3磅那么小的字也能清晰地打印出来。

——这个弊端是如何克服的？

広泽
对于主滴与卫星滴飞溅而出的时间差和方向，打印头与纸张之间的距离，墨水的成分等相关要素，我们进行了综合研究讨论后作出了调整，以使墨滴着落点呈一个真正的圆。

以数微米为单位对纸张运送进行控制！

——要想充分发挥打印头的高性能以实现高画质，还要求纸张能进行高精度的运送，是吧？

池田
是的。纸张一般是以一定的速度从打印头单元通过。要实现即使纸张厚度和表面状态等不一样，运送速度也不会发生变化，这种技术的研发绝非易事。另外，运送动作会有误差，从而会导致墨水喷吐的时间点出现微妙的偏差。如果对这种误差放任不管，那么7种颜色打印出来之后，画质自然会变差。因此，我们追加了一个调整机制：对一定距离进行误差测量，然后加快墨水喷吐或放慢墨水喷吐。

——这是一种纸张读取专用的传感器或误差识别装置吗？

渡边
是的。它不仅能识别运送误差，而且还能感知纸张的伸缩。它能以数微米为单位进行误差捕捉，从而可以对纸张的运送和墨水的喷吐进行调整。

使用的纸张和墨水都属于柔软的物质，但却能以数微米为单位进行调整。精度真够高的。

渡边
因为我们认为，要想稳定地实现彩翼 5000所追求的高画质，必须让精度达到这种高度。

——这么说的话，专用卷纸的研发是不是也很重要啊。

染料墨水（喷墨方式）的定色示意图

加茂
在高速打印方面，为了提高显色性，墨水容纳层与以往相比能以更快的速度吸收墨水，从而实现高速打印。此外，仅将墨水中的染料成分定色于纸张表面附近，从而实现稳定的高画质。

——也就是说，墨水容纳层可吸收的墨水量自然会有一个上限，如果滴落到纸张上的墨水超过这个上限，那么就会发生溢出，对吗？

加茂
是的。墨水的吸收原理是：通过墨水容纳层表面上存在的无数个细孔来吸收墨水，然后通过墨水容纳层内的空隙来容纳墨水。因此，如果超出了墨水容纳层的容量，那么无法吸收的墨水就会在表面发生溢出。但是，彩翼 5000的专用纸张在设计上使墨水容纳层与打印系统能更好地匹配。因此，不用担心墨水溢出，始终能稳定地提供高品质的图像。

勅使川原
听我们介绍成品可能会觉得好像很简单的样子，但实际上，能充分发挥介质性能的墨水处理方法也是非常重要的，在试制的时候我们反复进行了很多次尝试。较终在设计上实现了两者的平衡，但从介质、墨水双方的角度，我被吐槽了无数次：能让墨水喷吐再强点儿吗（笑）。

山田
纸张性能会直接影响画质，无论哪种打印方式都是这种情况，但在喷墨方式中这种情况尤其严重。不管做出多高性能的打印头和机构，如果纸张不好，那么画质也会变差。

——这种高画质的打印，好像持久性也很高是吧？

加茂
是的。因为染料保持在表面附近，因此容易因为氧化和光线而发生劣化，为此加入了牢固增强剂。这样一来，如果是用相册保存的话，所输出的照片能保存300年※1。

7色墨水带来了超越银盐相片的色域

——彩翼的墨水是7色墨水，在黑色（BLACK）、青色（CYAN）、品红（MAGENTA）、黄色（YELLOW）这4色的基础上，加入了照片青（PHOTO CYAN）、照片品红（PHOTO MAGENTA）、灰色这三种较淡的颜色。现有打印机上有些用的是12色墨水，这次为什么改用了7色墨水？

山田
因为我们判断的结果是，7色能够实现更好的的色彩平衡，可同时满足高速和高画质。三种淡色墨水用于还原淡而明亮的色彩，如果不在乎画质的话，这三种颜色其实是可有可无的。众所周知，一般情况下，彩色图像是通过黑色、青色、品红、黄色这4种颜色来进行色彩还原的。但是，如果高速进行4色打印，那么画质不可避免的会变差，这样就无法达到商用照片打印机要求的水准了。那么，使用超过7色墨水进行打印会出现什么情况？画质确实有很大的改善，但是在打印机的结构和控制方面也会相应地增加，进而影响销售价格。我们从各个角度研究之后得出的结论是，彩翼 5000较好使用7色墨水。

——照片青和照片品红，在淡而明亮的色彩方面能发挥作用，这我能理解，但是灰色我却无论如何也不理解。灰色有什么效果？

勅使川原
第一，它能使黑白照片中的灰阶更加丰富。打印机用户中有专业级、半专业级用户，因此黑白照片的画质也必须有足够的保障。
第二，与4色调配出来的灰色相比，其色彩还原性更加稳定。如果是调配出来的灰色，那么进行图像处理时，在4种颜色的色彩平衡上可能会出现偏差，从而导致出现较明显的发红或发青的情况。

山田
从显色原理来看，喷墨打印机能还原的色域比银盐相片还要广。这次我们用彩翼 5000的7色进行照片打印后进行了显色测量，结果发现，7色能还原的色域确实比所谓“店铺打印”的普通银盐相片还要广※2。而且除了FINE的特征--透明感以外，暗处的厚重感也能很好地表现出来。

稍微补充一点，银盐相片的优点在于它构建的色彩能将人类记忆中存在的立体厚重感进行还原。因此，在这次研发中，在色彩处理上，我们也参考了银盐相片的这一优点。其结果是，这次在亮处和暗处都具备了很强的色彩表现力。

通过采用灰色墨水，减少了色彩平衡上的偏差，从而实现了稳定的色彩还原。

※1相册保存性、耐光性、耐气体性（臭氧气体）是佳能根据“社团法人电子信息技术产业协会”发行的“数码彩色照片打印图像保存性评价方法（JEITA CP-3901）”中的室内耐热性、室内耐光性、室内耐臭氧性以及寿命判断基准算出的预测值。

※2佳能调查结果

为了维持打印速度，数据全部进行高速处理！

——为了实现客户要求的高生产率，不但打印速度要快，而且打印作业需要尽可能不要停。因此，必须高速进行图像数据的接收和处理，对吧？

大木
我负责的是彩翼 5000的连接系统的研发，该系统用于将图像数据从客户现有的系统送入打印机彩翼 5000。在打印速度方面，在研发初期就定下了一个很高的目标，就是每分钟要打印44张L尺寸的照片。因此，这就要求连接系统必须能以与之相符的高速度持续进行数据传输。向打印机传输数据使用的是GBEther※1的有线LAN，较重要的一点是不要让打印作业中断。因此，我们追求的目标是达到GBEther的LAN所能达到的较高数据传输速度。

——数码照相机的数据在一个劲儿地变大。能不能压缩发送并在打印机内解压缩？

大木
从数据传输的角度来讲，为较大限度的发挥彩翼 5000的高画质高速打印的特点而采用的数据压缩方法，与客户网络环境可确保的LAN带宽的限制，两者是不能分开来分别考虑的。因此，我们的连接系统采用了多个传输方式，客户可按较佳逻辑来选择数据传输方式。尤其是考虑到要进行高画质且高速打印的情况，较好避免压缩和解压缩。

——原来如此。如此说来，对于收到的庞大的图像数据，打印机内也需要进行高速处理。为了进行高速处理，你们是不是下了不少功夫？

中尾
是的，这里面包含的研究成果可多了。打印一页的速度不管快到什么程度，在进行下一页打印之前如果出现等待时间，那可就鸡飞蛋打了。例如，对于滚滚而来的大量的图像数据，首先需要稳定地进行数据接收，为此而进行的是硬件的并行控制和数据解析的高速化处理。此后要继续进行高速图像处理，为了防止数据传输阻塞，我们采用了多个服务器级别的处理器。我们反复进行模拟研究，找出其中较佳的并行处理方法并加以采用。要想达到规格规定的连续打印速度，在打印机内部从接收数据到打印头启动的这个过程中，数据传输速度必须能够从容不迫的覆盖规格规定的速度。说实话，这个研发难度实在是太大了。

——处理步骤是不是也相当多？

中尾
处理步骤与普通的打印机差不多。大致步骤有：接收数据，图像解析，图像处理，打印指定，位图（Bitmap）化，7色分解等。画质越高，数据量越大，从而导致负荷增大，处理速度变慢。为了实现高画质且高速处理，各步骤中的处理速度与步骤间的数据传输速度都必须加快，这才是难点之所在。

※1GBEther 千兆以太网（Gigabit Ethernet）。传输速度为1Gbps的高速以太网标准的总称。

“纸张不断供”“墨水无穷尽”长时间连续工作

——要想通过长时间的连续工作来提高生产率，纸张用尽和墨水用尽是一个绕不过去的坎儿。为了解决这两点，彩翼 5000好像采用了“双纸盒系统（Double Paper Magzine System）”和“双墨盒系统”（Double Ink Tank System），对吧？

池田
是的。双纸盒系统，就是一卷纸用尽时，如果另外一个纸盒里放置了同样的卷纸，就会自动切换到另外一个卷纸继续打印。客户无需停止打印作业即可向卷纸已用尽的纸盒添加纸张。反复进行这种操作，就不会发生纸张用尽导致机器停止工作的情况了。
另外，如果装上一个选购的供纸器，就可以放上4卷纸，从而可以连续工作更长时间，节省不少换纸的时间，或者事先装上其他类型的纸张的话，还可以无需更换纸盒就能进行丰富多彩的打印作业。

双纸盒系统
能装两卷纸，因此无需停止打印即可更换卷纸。
如果装上选购的供纸器，可以放上4卷纸。

——卷纸到尽头了，打印的页面却只打印了半拉，这种情况下该怎么办呢？

池田
我们附加了一个识别装置。如果打印到半截没纸了，那就在下一个卷纸上从头开始重新打印。

中尾
为了尽量减少纸张的更换，里面设计了一个小组绑定软件，用同种纸张进行打印时会自动绑定成一组。

——真是方便啊。但是，这么长时间的连续打印，不会发生卡纸的情况吗？

加茂
此次研发的卷纸是不易卡纸型的，我们做了一些处理，防止纸张变形，以免对纸张运送带来不好的影响。

池田
当然了，在进行纸张运送的机械方面，也始终在进行控制，以防止卡纸。万一卡纸了，为了能够迅速恢复，我们在多个地方设置了手动切刀，以便切掉卡了的纸张。

——原来如此，预防措施很周全啊。接下来，请介绍一下，双墨盒系统又是一个怎样的系统？

池田
主墨盒与打印头之间设置了另外一个墨盒。即便主墨盒空了，也可以用中间的墨盒中储藏的墨水继续进行打印。在此期间进行主墨盒的更换的话，就不会出现墨水用尽导致打印停止的情况了。毕竟有7种颜色，不能轻视墨水用尽后更换墨水导致的时间流逝。

双墨盒系统
从主墨盒出来的墨水，先储存到副墨盒，然后再从副墨盒送到打印头。
这种构造的好处在于，即使主墨盒空了，打印依然不会停止，并可以更换主墨盒。

——顺便说一句，无论什么机械，没有不发生故障的。在设计上，彩翼 5000通过尽量缩短维护作业导致的停止时间，为高生产率作出了贡献，是这样吗？

池田
是这样的。在机身构造上，我们下了很大的功夫，比如我们尽量让机身零件形成一个个的组件，各个组件可以顺着滑轨拉出来，或者只要拧下螺丝就能拽出来等。
此外，我们还会让客户那里的操作员接受佳能的设备维护方面的培训。因此，客户自己能自行进行定期维护和耗材更换等。这种设计叫做“易维护设计”。

难题层出不穷的大规模项目

——此次的研发项目时间跨度大，参与研发的人数多。回忆过往，会不会有一些令人难忘的时刻？
一开始的时候咱们就说过，控制基板的总面积有7平米左右，大家私底下曾经议论：这个产品是不是无法实现啊？

中尾
我负责的机身固件不但规模大，而且涉及的对象领域多种多样。因此，我们决定，在较初的第一年内不做实际设计。那要干什么呢？就是做整体构造的研究讨论。一心一意地研究在技术上能否成立。我们的计划是，对要采用的技术先完成实效性确认，然后一口气拿下。因此，当干劲十足的组长们提出“赶紧让我们写程序吧”的时候，我还安慰他们“请再等等”，这一点我一直忘不了。

池田

竟然在较开始就制定了那样的作战计划，我万没想到（笑）。当初试制装置无法顺利运行，我一筹莫展。因为是个大型装置，因此各种各样的小组走马灯似地变换着，对这个项目给与了很大关注。但较终结果还是很好的。慢慢的，各组开始互相协作，慢慢地找到了前进的方向。作为研发组，那种一体感因此油然而生。

大木
我负责的连接系统的研发在一开始的时候也是一团混乱。这个项目从研发初期就得到了全公司精锐部队的支持，但是随着详细研讨的发展，相关小组的组长之间的协商开始出现微妙的分歧。越说分歧越大（笑）。方向一致这是非常重要的，我们也曾苦恼彷徨过。

——这是为什么呢？

大木
此次研发的连接系统中，采用的是通用于现有产品“imagePRESS”※1以及“imagePROGRAF”※2的软件构成。因此，在研发时，熟悉这两个产品的软件技术人员也参与进来了。都是一些不满足于肤浅讨论的精锐人员（笑）。每一个讨论都会一下子就深入到很细的细节。这样的话，反而能够清晰地看到意见或思路相左之处，无法达成一致。大家都憋得慌。较终，我们将基本设计信息写到MASTER PIECE图纸中，请公司内部相关人员全员同意才算完事。为了做设计，我们曾经给会议室的门上锁，然后从早上到深夜，多日闭门不出。现在想起来很是怀念（笑）。

——大规模研发项目的起步，真是一波三折啊。

勅使川原
我印象较深刻的事，就是用试制机尝试进行第一次打印的时候的事情。墨水迟迟不出来，打印出来的东西也是一团糟，但是当第一页缓缓而来之时，全体成员发出了热烈的欢呼声，鼓掌声差点儿震烈了当时进行打印演示的会场。当时就感觉此时此刻正是梦想成真迈出的第一步。

※1 imagePRESS 适合在商用领域进行多品种少量打印等工作的佳能数码生产型打印机。

※2 imagePROGRAF 适合进行海报打印或CAD输出等工作的佳能大幅面喷墨打印机。

对充满热情研发出的新产品有信心！

——千辛万苦完成的新产品就要面世了。各位有什么希望或愿望？较后请大家说说自己的心声。

山田
我较想说的是希望能得到照片打印行业和印刷行业的专家们的认可。希望他们说：竟然能用这么高的速度打印如此精美的照片。还有，希望普通用户能感受到照片的精美，以及由此带来的感动。

大木
我认为，照片本身有一股“力量”。一张照片能让人心情愉悦，也能唤醒过往的记忆来抚慰人的心灵。有时候照片带来的也许是悲伤的回忆，但它也能让人跨越悲伤鼓起勇气。希望彩翼能提供更富有这种“力量”的美丽照片。

池田
我也是这么想的。毕竟它与以前的照片打印行业的普通画质相比，能提供更高的画质。

广泽
普通用户若指名要用彩翼制作纪念相册，那就再好不过了。打印机配备了适合相册制作的双面打印功能，这还是非常值得的。

渡边
确实如此。希望尽早听到普通用户的反馈。我相信，终有一天，彩翼会成为行业标杆。

加茂
我觉得，这可能需要增加比以往更多的纸张类型。在纸张方面也需要达到普通用户的广泛需求，这是彩翼要成为行业标杆所不可或缺的。

中尾
我不关注行业标杆，我更在乎的是如果能以此催生以前还没有过的，围绕照片的新业务就再好不过了。

勅使川原
这个有很大的可能性。我认为，这次的打印机已经实现了相应的画质和功能。

——我明白了。彩翼好像具备能催生未知市场的潜力。感谢各位在百忙之中接受我的采访！

结束语

为了做出更高品质的商用喷墨打印机，大批研发人员长年累月地呕心沥血，较终做出了新的品牌彩翼。希望它对照片打印店而言，能成为实至名归的“梦幻般的设备”。参与此次研发的每位成员，市场对你们的努力做出回报指日可待。从各位的言谈中，我感受到了大家翘首企盼的心情。

采访与撰稿
须田 忠博（Suda Tadahiro）
1955年出生于福岛县。曾在通讯社、出版社从事过编辑以及编辑制作经营工作，之后独立成为自由撰稿人。广泛活跃于经营类信息杂志以及转职信息杂志领域。近年来常为门户网站媒体撰稿，技术和产品研发报告是其撰稿的主题之一。

此次“访谈”的研发人员