對高畫質的圖像進行高速且連續打印之艱難

——佳能的噴墨打印機，不僅在消費類產品領域，而且像大幅面打印機等商用領域，也是戰績赫赫。但是，新研發的彩翼 5000是佳能新涉足的領域。要想作為一個產品而存在，它需要具備哪些條件？

池田
因為它屬于零售照片（Retail photo）行業※1等使用的商用照片打印機，因此“高畫質”與“高生產率”二者兼得是一個必要條件。在高畫質方面，它必須能夠進行可與以往的銀鹽相片相匹敵的照片輸出和高精細的文字打印。在高生產率方面，必須打印速度快且不停地打印。

山田
雖說我們有長年積累下來的“FINE”※2技術，但是要想高速打印高畫質圖像可不是那么簡單的事情。對佳能來說，這是第一次挑戰這么高的技術水平。

——這個項目的研發期間有多長？研發規模有多大？

勅使川原
具體的數字我不能說，但其研發期間之長、規模之大，都遠遠超過目前為止我參與過的所有消費類產品。正因為是一款如此新的產品，所以它的誕生才耗費了很多能量。

——在研發時預計可能出現的較大課題是什么？

彩翼 5000的打印頭

勅使川原
毫無疑問，較大的課題就是開發出可實現“一次通過（ONE-PASS）打印”的打印頭。為了提高生產率，使用卷紙，采用可使紙張1次通過的“一次通過（ONE-PASS）打印”。也就是說，為了在打印頭固定于連續送來的卷紙上的狀態下連續打印高畫質的照片，需要使用佳能前所未有的長尺寸類型的打印頭。這在當時是一個很大的課題。

広澤
具體而言，就是在打印頭上以高于以往的密度配置噴嘴，并使打印頭較大打印寬度達到305㎜。以往的噴墨打印機是靠一邊移動打印頭一邊打印，才做到了采用各種辦法來提高畫質。而這次的彩翼 5000的打印頭則是固定式的，是通過打印頭本身的性能來決定畫質的，因此研發難度高又高。

——原來如此。也就是說，在紙張的穩定運送、打印數據的高速處理等幾乎所有方面，為了能充分發揮或者說是支持打印頭的高性能，必須進行高難度的研發，是嗎？

渡邊
正是。所搭載的傳感器和馬達的個數，回路和配線的量等，與佳能的消費類噴墨打印機相比，存在兩位數的差異。為驗證試制品的機電一體化單元而制作的控制基板的總面積甚至達7平米之多（笑）。

勅使川原
看到那些基板的時候，我內心的想法是：這個研發恐怕要夭折了（笑）。這根本就不可能放進機身里。這是一個沒有想到的難題。

——把這么多的東西放到機身里！渡邊你當時有這個信心嗎？

渡邊
我當時完全沒有考慮這個問題，就只有一種想法：無論如何也得做到！關于其他組認為“這個項目可能會失敗”的想法，我是在很久之后才聽說的，據說當時他們擔心我們電氣設計組會喪失斗志，所以沒有把他們的這種想法告訴我們（笑）。

※1 零售照片行業 承接來自店鋪或WEB站點的照片打印或相冊制作工作的行業。

※2 FINE（Full-photolithography Inkjet Nozzle Engineering） 佳能自主研發的噴墨打印核心技術。

高性能的長打印頭是如何研發出來的？

——關于此次研發中較較重要的打印頭，我想請教一下。請問噴嘴密度提高了多少？

広澤
各顏色的打印頭噴嘴數量都增加了很多，與佳能消費類打印機相比，甚至高達約100倍。這樣的打印頭共搭載了7種顏色的。

——太厲害了。與以往的FINE相比，在原理和驅動方式都不發生根本改變的情況下能達到這種程度的高密度，這說明芯片的生產技術竟然能到這個地步了，對吧？

広澤
我覺得可以這么說吧。畢竟佳能是進行了10年FINE研發和生產的集大成者。另外還有一個問題，從打印頭的生產技術這一點上來說，追求墨水噴吐均勻性也是一大課題。墨水的噴吐不能因噴嘴不同和芯片不同而出現差異。將芯片貼裝到打印頭基底上的時候不得出現偏差。如果這些不能以大于等于一定水平的精度進行生產，那么就無法獲得符合規格的畫質。

勅使川原
實際上，即使做出了這么高性能的打印頭，如果運行打印頭時的環境不完善，那么也是無法獲得清晰的打印效果的。

——此話怎講？

勅使川原
要想讓打印頭按規定的量和強度進行穩定地墨水噴吐，需要讓打印頭內部溫度和打印頭周邊濕度保持在較合適的水平。為此，要對供應給打印頭的墨水溫度和打印頭單元的空氣狀態進行調節。

中尾
剛才說過有很多傳感器和馬達，與普通打印機相比，配線數量龐大。其實，這些都是為了讓打印頭保證在正確環境下打印而隨處下功夫的結果。對整體進行控制的固件方面也是如此，單單在打印頭較佳環境控制的控制系統方面，就占了相當大的研發比重。

——對于筆畫數多且字號小的字，彩翼也能清晰地打印出來。這是因為在打印頭上下了什么功夫吧？

広澤
對噴嘴和打印頭沒有做什么特別的處理。而是讓主滴分離而來的被叫做衛星滴的小液滴，落在噴嘴噴出的墨滴主滴的著落位置上。

勅使川原
一般情況下，如果是使用液體墨水的噴墨方式，那么每噴一次墨水，除主滴外還會出現衛星滴。這是由于其原理而必然存在的情況。以前衛星滴與主滴的著落位置會有微妙的差異，所以點的形狀有時候會不成形。彩翼 5000基本消除了畫質上的這個弊端。因此，即便是3磅那么小的字也能清晰地打印出來。

——這個弊端是如何克服的？

広澤
對于主滴與衛星滴飛濺而出的時間差和方向，打印頭與紙張之間的距離，墨水的成分等相關要素，我們進行了綜合研究討論后作出了調整，以使墨滴著落點呈一個真正的圓。

以數微米為單位對紙張運送進行控制！

——要想充分發揮打印頭的高性能以實現高畫質，還要求紙張能進行高精度的運送，是吧？

池田
是的。紙張一般是以一定的速度從打印頭單元通過。要實現即使紙張厚度和表面狀態等不一樣，運送速度也不會發生變化，這種技術的研發絕非易事。另外，運送動作會有誤差，從而會導致墨水噴吐的時間點出現微妙的偏差。如果對這種誤差放任不管，那么7種顏色打印出來之后，畫質自然會變差。因此，我們追加了一個調整機制：對一定距離進行誤差測量，然后加快墨水噴吐或放慢墨水噴吐。

——這是一種紙張讀取專用的傳感器或誤差識別裝置嗎？

渡邊
是的。它不僅能識別運送誤差，而且還能感知紙張的伸縮。它能以數微米為單位進行誤差捕捉，從而可以對紙張的運送和墨水的噴吐進行調整。

使用的紙張和墨水都屬于柔軟的物質，但卻能以數微米為單位進行調整。精度真夠高的。

渡邊
因為我們認為，要想穩定地實現彩翼 5000所追求的高畫質，必須讓精度達到這種高度。

——這么說的話，專用卷紙的研發是不是也很重要啊。

染料墨水（噴墨方式）的定色示意圖

加茂
在高速打印方面，為了提高顯色性，墨水容納層與以往相比能以更快的速度吸收墨水，從而實現高速打印。此外，僅將墨水中的染料成分定色于紙張表面附近，從而實現穩定的高畫質。

——也就是說，墨水容納層可吸收的墨水量自然會有一個上限，如果滴落到紙張上的墨水超過這個上限，那么就會發生溢出，對嗎？

加茂
是的。墨水的吸收原理是：通過墨水容納層表面上存在的無數個細孔來吸收墨水，然后通過墨水容納層內的空隙來容納墨水。因此，如果超出了墨水容納層的容量，那么無法吸收的墨水就會在表面發生溢出。但是，彩翼 5000的專用紙張在設計上使墨水容納層與打印系統能更好地匹配。因此，不用擔心墨水溢出，始終能穩定地提供高品質的圖像。

勅使川原
聽我們介紹成品可能會覺得好像很簡單的樣子，但實際上，能充分發揮介質性能的墨水處理方法也是非常重要的，在試制的時候我們反復進行了很多次嘗試。較終在設計上實現了兩者的平衡，但從介質、墨水雙方的角度，我被吐槽了無數次：能讓墨水噴吐再強點兒嗎（笑）。

山田
紙張性能會直接影響畫質，無論哪種打印方式都是這種情況，但在噴墨方式中這種情況尤其嚴重。不管做出多高性能的打印頭和機構，如果紙張不好，那么畫質也會變差。

——這種高畫質的打印，好像持久性也很高是吧？

加茂
是的。因為染料保持在表面附近，因此容易因為氧化和光線而發生劣化，為此加入了牢固增強劑。這樣一來，如果是用相冊保存的話，所輸出的照片能保存300年※1。

7色墨水帶來了超越銀鹽相片的色域

——彩翼的墨水是7色墨水，在黑色（BLACK）、青色（CYAN）、品紅（MAGENTA）、黃色（YELLOW）這4色的基礎上，加入了照片青（PHOTO CYAN）、照片品紅（PHOTO MAGENTA）、灰色這三種較淡的顏色。現有打印機上有些用的是12色墨水，這次為什么改用了7色墨水？

山田
因為我們判斷的結果是，7色能夠實現更好的的色彩平衡，可同時滿足高速和高畫質。三種淡色墨水用于還原淡而明亮的色彩，如果不在乎畫質的話，這三種顏色其實是可有可無的。眾所周知，一般情況下，彩色圖像是通過黑色、青色、品紅、黃色這4種顏色來進行色彩還原的。但是，如果高速進行4色打印，那么畫質不可避免的會變差，這樣就無法達到商用照片打印機要求的水準了。那么，使用超過7色墨水進行打印會出現什么情況？畫質確實有很大的改善，但是在打印機的結構和控制方面也會相應地增加，進而影響銷售價格。我們從各個角度研究之后得出的結論是，彩翼 5000較好使用7色墨水。

——照片青和照片品紅，在淡而明亮的色彩方面能發揮作用，這我能理解，但是灰色我卻無論如何也不理解。灰色有什么效果？

勅使川原
第一，它能使黑白照片中的灰階更加豐富。打印機用戶中有專業級、半專業級用戶，因此黑白照片的畫質也必須有足夠的保障。
第二，與4色調配出來的灰色相比，其色彩還原性更加穩定。如果是調配出來的灰色，那么進行圖像處理時，在4種顏色的色彩平衡上可能會出現偏差，從而導致出現較明顯的發紅或發青的情況。

山田
從顯色原理來看，噴墨打印機能還原的色域比銀鹽相片還要廣。這次我們用彩翼 5000的7色進行照片打印后進行了顯色測量，結果發現，7色能還原的色域確實比所謂“店鋪打印”的普通銀鹽相片還要廣※2。而且除了FINE的特征--透明感以外，暗處的厚重感也能很好地表現出來。

稍微補充一點，銀鹽相片的優點在于它構建的色彩能將人類記憶中存在的立體厚重感進行還原。因此，在這次研發中，在色彩處理上，我們也參考了銀鹽相片的這一優點。其結果是，這次在亮處和暗處都具備了很強的色彩表現力。

通過采用灰色墨水，減少了色彩平衡上的偏差，從而實現了穩定的色彩還原。

※1相冊保存性、耐光性、耐氣體性（臭氧氣體）是佳能根據“社團法人電子信息技術產業協會”發行的“數碼彩色照片打印圖像保存性評價方法（JEITA CP-3901）”中的室內耐熱性、室內耐光性、室內耐臭氧性以及壽命判斷基準算出的預測值。

※2佳能調查結果

為了維持打印速度，數據全部進行高速處理！

——為了實現客戶要求的高生產率，不但打印速度要快，而且打印作業需要盡可能不要停。因此，必須高速進行圖像數據的接收和處理，對吧？

大木
我負責的是彩翼 5000的連接系統的研發，該系統用于將圖像數據從客戶現有的系統送入打印機彩翼 5000。在打印速度方面，在研發初期就定下了一個很高的目標，就是每分鐘要打印44張L尺寸的照片。因此，這就要求連接系統必須能以與之相符的高速度持續進行數據傳輸。向打印機傳輸數據使用的是GBEther※1的有線LAN，較重要的一點是不要讓打印作業中斷。因此，我們追求的目標是達到GBEther的LAN所能達到的較高數據傳輸速度。

——數碼照相機的數據在一個勁兒地變大。能不能壓縮發送并在打印機內解壓縮？

大木
從數據傳輸的角度來講，為較大限度的發揮彩翼 5000的高畫質高速打印的特點而采用的數據壓縮方法，與客戶網絡環境可確保的LAN帶寬的限制，兩者是不能分開來分別考慮的。因此，我們的連接系統采用了多個傳輸方式，客戶可按較佳邏輯來選擇數據傳輸方式。尤其是考慮到要進行高畫質且高速打印的情況，較好避免壓縮和解壓縮。

——原來如此。如此說來，對于收到的龐大的圖像數據，打印機內也需要進行高速處理。為了進行高速處理，你們是不是下了不少功夫？

中尾
是的，這里面包含的研究成果可多了。打印一頁的速度不管快到什么程度，在進行下一頁打印之前如果出現等待時間，那可就雞飛蛋打了。例如，對于滾滾而來的大量的圖像數據，首先需要穩定地進行數據接收，為此而進行的是硬件的并行控制和數據解析的高速化處理。此后要繼續進行高速圖像處理，為了防止數據傳輸阻塞，我們采用了多個服務器級別的處理器。我們反復進行模擬研究，找出其中較佳的并行處理方法并加以采用。要想達到規格規定的連續打印速度，在打印機內部從接收數據到打印頭啟動的這個過程中，數據傳輸速度必須能夠從容不迫的覆蓋規格規定的速度。說實話，這個研發難度實在是太大了。

——處理步驟是不是也相當多？

中尾
處理步驟與普通的打印機差不多。大致步驟有：接收數據，圖像解析，圖像處理，打印指定，位圖（Bitmap）化，7色分解等。畫質越高，數據量越大，從而導致負荷增大，處理速度變慢。為了實現高畫質且高速處理，各步驟中的處理速度與步驟間的數據傳輸速度都必須加快，這才是難點之所在。

※1GBEther 千兆以太網（Gigabit Ethernet）。傳輸速度為1Gbps的高速以太網標準的總稱。

“紙張不斷供”“墨水無窮盡”長時間連續工作

——要想通過長時間的連續工作來提高生產率，紙張用盡和墨水用盡是一個繞不過去的坎兒。為了解決這兩點，彩翼 5000好像采用了“雙紙盒系統（Double Paper Magzine System）”和“雙墨盒系統”（Double Ink Tank System），對吧？

池田
是的。雙紙盒系統，就是一卷紙用盡時，如果另外一個紙盒里放置了同樣的卷紙，就會自動切換到另外一個卷紙繼續打印。客戶無需停止打印作業即可向卷紙已用盡的紙盒添加紙張。反復進行這種操作，就不會發生紙張用盡導致機器停止工作的情況了。
另外，如果裝上一個選購的供紙器，就可以放上4卷紙，從而可以連續工作更長時間，節省不少換紙的時間，或者事先裝上其他類型的紙張的話，還可以無需更換紙盒就能進行豐富多彩的打印作業。

雙紙盒系統
能裝兩卷紙，因此無需停止打印即可更換卷紙。
如果裝上選購的供紙器，可以放上4卷紙。

——卷紙到盡頭了，打印的頁面卻只打印了半拉，這種情況下該怎么辦呢？

池田
我們附加了一個識別裝置。如果打印到半截沒紙了，那就在下一個卷紙上從頭開始重新打印。

中尾
為了盡量減少紙張的更換，里面設計了一個小組綁定軟件，用同種紙張進行打印時會自動綁定成一組。

——真是方便啊。但是，這么長時間的連續打印，不會發生卡紙的情況嗎？

加茂
此次研發的卷紙是不易卡紙型的，我們做了一些處理，防止紙張變形，以免對紙張運送帶來不好的影響。

池田
當然了，在進行紙張運送的機械方面，也始終在進行控制，以防止卡紙。萬一卡紙了，為了能夠迅速恢復，我們在多個地方設置了手動切刀，以便切掉卡了的紙張。

——原來如此，預防措施很周全啊。接下來，請介紹一下，雙墨盒系統又是一個怎樣的系統？

池田
主墨盒與打印頭之間設置了另外一個墨盒。即便主墨盒空了，也可以用中間的墨盒中儲藏的墨水繼續進行打印。在此期間進行主墨盒的更換的話，就不會出現墨水用盡導致打印停止的情況了。畢竟有7種顏色，不能輕視墨水用盡后更換墨水導致的時間流逝。

雙墨盒系統
從主墨盒出來的墨水，先儲存到副墨盒，然后再從副墨盒送到打印頭。
這種構造的好處在于，即使主墨盒空了，打印依然不會停止，并可以更換主墨盒。

——順便說一句，無論什么機械，沒有不發生故障的。在設計上，彩翼 5000通過盡量縮短維護作業導致的停止時間，為高生產率作出了貢獻，是這樣嗎？

池田
是這樣的。在機身構造上，我們下了很大的功夫，比如我們盡量讓機身零件形成一個個的組件，各個組件可以順著滑軌拉出來，或者只要擰下螺絲就能拽出來等。
此外，我們還會讓客戶那里的操作員接受佳能的設備維護方面的培訓。因此，客戶自己能自行進行定期維護和耗材更換等。這種設計叫做“易維護設計”。

難題層出不窮的大規模項目

——此次的研發項目時間跨度大，參與研發的人數多。回憶過往，會不會有一些令人難忘的時刻？
一開始的時候咱們就說過，控制基板的總面積有7平米左右，大家私底下曾經議論：這個產品是不是無法實現啊？

中尾
我負責的機身固件不但規模大，而且涉及的對象領域多種多樣。因此，我們決定，在較初的第一年內不做實際設計。那要干什么呢？就是做整體構造的研究討論。一心一意地研究在技術上能否成立。我們的計劃是，對要采用的技術先完成實效性確認，然后一口氣拿下。因此，當干勁十足的組長們提出“趕緊讓我們寫程序吧”的時候，我還安慰他們“請再等等”，這一點我一直忘不了。

池田

竟然在較開始就制定了那樣的作戰計劃，我萬沒想到（笑）。當初試制裝置無法順利運行，我一籌莫展。因為是個大型裝置，因此各種各樣的小組走馬燈似地變換著，對這個項目給與了很大關注。但較終結果還是很好的。慢慢的，各組開始互相協作，慢慢地找到了前進的方向。作為研發組，那種一體感因此油然而生。

大木
我負責的連接系統的研發在一開始的時候也是一團混亂。這個項目從研發初期就得到了全公司精銳部隊的支持，但是隨著詳細研討的發展，相關小組的組長之間的協商開始出現微妙的分歧。越說分歧越大（笑）。方向一致這是非常重要的，我們也曾苦惱彷徨過。

——這是為什么呢？

大木
此次研發的連接系統中，采用的是通用于現有產品“imagePRESS”※1以及“imagePROGRAF”※2的軟件構成。因此，在研發時，熟悉這兩個產品的軟件技術人員也參與進來了。都是一些不滿足于膚淺討論的精銳人員（笑）。每一個討論都會一下子就深入到很細的細節。這樣的話，反而能夠清晰地看到意見或思路相左之處，無法達成一致。大家都憋得慌。較終，我們將基本設計信息寫到MASTER PIECE圖紙中，請公司內部相關人員全員同意才算完事。為了做設計，我們曾經給會議室的門上鎖，然后從早上到深夜，多日閉門不出。現在想起來很是懷念（笑）。

——大規模研發項目的起步，真是一波三折啊。

勅使川原
我印象較深刻的事，就是用試制機嘗試進行第一次打印的時候的事情。墨水遲遲不出來，打印出來的東西也是一團糟，但是當第一頁緩緩而來之時，全體成員發出了熱烈的歡呼聲，鼓掌聲差點兒震烈了當時進行打印演示的會場。當時就感覺此時此刻正是夢想成真邁出的第一步。

※1 imagePRESS 適合在商用領域進行多品種少量打印等工作的佳能數碼生產型打印機。

※2 imagePROGRAF 適合進行海報打印或CAD輸出等工作的佳能大幅面噴墨打印機。

對充滿熱情研發出的新產品有信心！

——千辛萬苦完成的新產品就要面世了。各位有什么希望或愿望？較后請大家說說自己的心聲。

山田
我較想說的是希望能得到照片打印行業和印刷行業的專家們的認可。希望他們說：竟然能用這么高的速度打印如此精美的照片。還有，希望普通用戶能感受到照片的精美，以及由此帶來的感動。

大木
我認為，照片本身有一股“力量”。一張照片能讓人心情愉悅，也能喚醒過往的記憶來撫慰人的心靈。有時候照片帶來的也許是悲傷的回憶，但它也能讓人跨越悲傷鼓起勇氣。希望彩翼能提供更富有這種“力量”的美麗照片。

池田
我也是這么想的。畢竟它與以前的照片打印行業的普通畫質相比，能提供更高的畫質。

廣澤
普通用戶若指名要用彩翼制作紀念相冊，那就再好不過了。打印機配備了適合相冊制作的雙面打印功能，這還是非常值得的。

渡邊
確實如此。希望盡早聽到普通用戶的反饋。我相信，終有一天，彩翼會成為行業標桿。

加茂
我覺得，這可能需要增加比以往更多的紙張類型。在紙張方面也需要達到普通用戶的廣泛需求，這是彩翼要成為行業標桿所不可或缺的。

中尾
我不關注行業標桿，我更在乎的是如果能以此催生以前還沒有過的，圍繞照片的新業務就再好不過了。

勅使川原
這個有很大的可能性。我認為，這次的打印機已經實現了相應的畫質和功能。

——我明白了。彩翼好像具備能催生未知市場的潛力。感謝各位在百忙之中接受我的采訪！

結束語

為了做出更高品質的商用噴墨打印機，大批研發人員長年累月地嘔心瀝血，較終做出了新的品牌彩翼。希望它對照片打印店而言，能成為實至名歸的“夢幻般的設備”。參與此次研發的每位成員，市場對你們的努力做出回報指日可待。從各位的言談中，我感受到了大家翹首企盼的心情。

采訪與撰稿
須田 忠博（Suda Tadahiro）
1955年出生于福島縣。曾在通訊社、出版社從事過編輯以及編輯制作經營工作，之后獨立成為自由撰稿人。廣泛活躍于經營類信息雜志以及轉職信息雜志領域。近年來常為門戶網站媒體撰稿，技術和產品研發報告是其撰稿的主題之一。

此次“訪談”的研發人員