La tête d’impression est le cœur de toute imprimante à jet d’encre, mais la plupart des imprimeurs ne s’en préoccupent que lorsqu’elle ne fonctionne pas comme prévu. Sonja Angerer répond aux dix questions les plus fréquentes des débutants et des professionnels concernant les têtes d’impression à jet d’encre et explique comment trouver la tête d’impression adaptée à votre activité et à vos besoins.

1. Depuis combien de temps les têtes d’impression à jet d’encre existent-elles ?

Les premières imprimantes numériques fonctionnelles dotées de têtes à jet d’encre ont été mises sur le marché par IBM au début des années 1970. Toutefois, elles étaient destinées uniquement à l’industrie. Au milieu des années 1980, HP et Epson ont lancé des imprimantes à jet d’encre pour un usage quotidien au bureau. Au départ, les imprimantes étaient encore en noir et blanc, mais vers la fin des années 1980, les premières imprimantes couleur fonctionnant sur du papier jusqu’au format A3 ont été introduites. À la fin des années 1990, avec le lancement de l’impression numérique grand format, les têtes d’impression à jet d’encre sont devenues plus puissantes et il a fallu en intégrer plusieurs dans une imprimante pour permettre l’impression en plusieurs couleurs.

2. Où sont utilisées les têtes d’impression CIJ ?

Les premières imprimantes à jet d’encre utilisaient le procédé de jet d’encre continu (CIJ), également connu sous le nom de flux continu ou de goutte continue. Les buses produisent un flux continu de gouttelettes d’encre qui passent à travers un champ électrique qui dévie ou intercepte les gouttelettes en fonction des besoins. Les gouttelettes qui ne sont pas nécessaires à l’impression sont redirigées vers un conteneur de collecte et éventuellement réutilisées.

L’impression CIJ utilise une vitesse élevée avec des gouttelettes très fines et uniformes, mais la consommation d’encre est généralement plus élevée que celle du jet d’encre DoD. Elles sont donc utilisées pour l’impression rapide d’adresses ou d’étiquettes simples, ainsi que pour certaines applications industrielles.

3. Qu’est-ce que le jet d’encre DoD ?

Avec les têtes d’impression à jet d’encre DoD (drop-on-demand), chaque gouttelette produite par la buse est également placée sur le substrat. Dans le cas du jet d’encre thermique et du jet de bulles, la gouttelette est produite en chauffant l’encre dans la buse. Dans les têtes à jet d’encre piézoélectrique, cette opération est réalisée par un cristal activé par l’électricité. Dans l’industrie des arts graphiques et pour les imprimantes de bureau, le jet d’encre DoD est le plus courant.

4. Comment fonctionnent les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectrique ?

Les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectriques utilisent des cristaux piézoélectriques qui se déforment lorsqu’une tension électrique est appliquée. Cela réduit la taille de la chambre d’encre et pousse une goutte hors de la buse. Cette technique a été mise au point par Epson à la fin des années 1980 et permet une grande précision et une grande fiabilité des têtes d’impression. Les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectriques peuvent également produire des gouttes de tailles différentes. Elles sont fabriquées par Epson, Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba et Xaar, entre autres.

De nombreuses formulations d’encre différentes peuvent être utilisées dans les têtes piézoélectriques. En effet, l’encre n’a pas besoin d’être bouillie. Par conséquent, les composants sensibles à la chaleur et très volatils, qui posent problème avec le jet d’encre thermique, peuvent également être utilisés.

Crédit photo : S. Angerer

5. Quelles sont les caractéristiques des têtes à jet d’encre thermique ?

Les têtes d’impression à jet d’encre thermique utilisent un petit appareil de chauffage qui vaporise l’encre dans la chambre de la buse. Cela crée une bulle qui expulse la goutte de la buse. Le principe de base a été breveté presque simultanément par HP et Canon à la fin des années 1970. Toutefois, les détails techniques des têtes d’impression Canon Bubble Jet(vidéo) et HP Thermo Inkjet sont différents.

Les têtes d’impression à jet d’encre thermique sont généralement moins coûteuses et plus faciles à produire que les têtes d’impression à jet d’encre piézoélectrique. Cependant, elles ont une durée de vie plus courte et ne peuvent généralement produire qu’une seule taille de gouttelettes. La technologie Pagewide de HP(vidéo) est également une variante du procédé à jet d’encre thermique.

6. Qu’est-ce qu’une tête d’impression jet d’encre en niveaux de gris ?

Les têtes d’impression en niveaux de gris sont également appelées « points variables » car elles permettent d’obtenir des dégradés fins et des détails précis sans passage supplémentaire de la tête. Pour ce faire, elles émettent des gouttelettes d’encre de différents volumes. Selon le modèle, le volume varie de quelques picolitres à plus de 50 pl.

Différentes tailles de gouttelettes permettent d’obtenir une meilleure qualité d’image pour l’œil humain à densité physique de buse égale. Par exemple, les arêtes vives ou les lettres paraissent plus douces et plus agréables lorsque les gouttelettes sont plus petites. La précision du positionnement et l’uniformité des gouttelettes, leur taille minimale et maximale, le nombre d’encres d’impression et la distance d’observation contribuent également à la qualité perçue de l’image. Les têtes d’impression en niveaux de gris sont généralement de technologie piézo.

7. Que fait une tête d’impression à jet d’encre « binaire » ?

Les têtes d’impression à jet d’encre binaires n’offrent que deux options : des gouttelettes ou pas de gouttelettes. Cela signifie que chaque goutte est de la même taille. Plus la goutte est petite, plus l’imprimante est lente (mais plus précise). En effet, avec de très petites gouttelettes, il faut plus de passages de la tête par motif. Les têtes binaires sont souvent utilisées pour l’impression jet d’encre industrielle, car elles permettent d’appliquer rapidement de plus grandes quantités de liquide, comme du vernis ou de l’apprêt.

8. Quels sont les avantages des têtes d’impression MEMS ?

MEMS signifie micro-système électromécanique, c’est-à-dire tout système dont les composants ont des dimensions de l’ordre du micromètre.

En ce qui concerne les têtes d’impression à jet d’encre, le terme MEMS est utilisé pour désigner un processus de fabrication tel que les puces informatiques à base de silicium. C’est pourquoi elles sont également appelées Si-MEMS ou Thin Layer / Thin Film inkjet. Les premières têtes d’impression Si-MEMS étaient destinées aux imprimantes de bureau et aux appareils domestiques dotés de la technologie thermique ou à jet de bulles.

Aujourd’hui, il existe également des têtes piézoélectriques fabriquées à partir de plaquettes de silicium, comme les têtes PrecisionCore d’Epson(vidéo).

9. Quelle est la différence entre les têtes à passage unique et les têtes à passages multiples ?

Le fait qu’une imprimante soit qualifiée de monopasse ou de multipasse dépend de l’ensemble du processus d’impression, et pas seulement des têtes d’impression à jet d’encre. Dans le cas d’une imprimante multipasse, l’unité d’impression se déplace plusieurs fois sur un point du substrat. Il est donc possible d’utiliser des têtes d’impression à jet d’encre moins productives. Dans l’impression en un seul passage, le substrat passe perpendiculairement sous le faisceau de pression, de sorte que le faisceau d’impression ne passe qu’une seule fois sur chaque point du substrat.

L’impression monopasse utilise principalement des encres à base d’eau pour les papiers et le carton ondulé, ainsi que pour l’impression directe sur textile. Les imprimantes monopasse EFI de la gamme Nozomi(vidéo) fonctionnent cependant avec des encres à séchage UV. L’impression multipasse convient aux encres à base d’eau, à base de solvant, au latex ou aux encres à séchage UV.

10. Les imprimantes laser ont-elles des têtes d’impression ?

Les imprimantes laser ou à toner n’ont pas de tête d’impression. Un faisceau laser est dirigé vers un rouleau chargé statiquement, ce qui permet d’éliminer la charge aux endroits où aucun toner ne devrait être appliqué. Le rouleau d’impression ainsi préparé transfère les particules sur le substrat et les fixe par la chaleur(vidéo).

Trouver la bonne tête d’impression

Alors que les têtes d’impression peuvent être achetées individuellement, pour les imprimantes, c’est la connexion entre la tête d’impression à jet d’encre, la commande, la mécanique et le logiciel qui fait toute la différence. C’est pourquoi les machines d’impression numérique sont livrées avec des têtes d’impression prédéfinies. La configuration n’est pas modifiable. Par conséquent, seules les encres approuvées pour la tête d’impression installée dans la machine peuvent être utilisées.

Les têtes d’impression piézoélectriques sont généralement plus chères et durent plus longtemps que les têtes d’impression thermiques. Sur certaines imprimantes, les têtes d’impression à jet d’encre thermique sont remplacées en même temps que le réservoir d’encre. En général, plus il y a de têtes d’impression, plus le coût total de possession (TCO) est élevé.

Toutefois, le coût du remplacement de la tête d’impression à jet d’encre dépend de nombreux autres facteurs : La tête d’impression à jet d’encre peut-elle être installée et alignée par des opérateurs sur le terrain ? L’intervention d’un technicien du fabricant est-elle nécessaire ? Les têtes d’impression peuvent-elles être régénérées et éventuellement réutilisées ? S’agit-il d’un modèle de tête d’impression très courant sur le marché, qui peut donc être obtenu auprès de nombreuses sources ?

Les imprimeurs doivent donc continuer à demander conseil aux fabricants ou aux revendeurs spécialisés.