プリントヘッドはインクジェットプリンターの心臓部ですが、ほとんどのプリンターでは、期待通りに動作しない場合にしか考慮されません。Sonja Angererが、インクジェットプリントヘッドに関する初心者と専門家のためのトップ10の質問と、あなたのビジネスとニーズに合ったプリントヘッドの見つけ方を紹介します。

1.インクジェットのプリントヘッドはいつから存在するのか？

インクジェットヘッドを搭載した最初の機能的デジタルプリンターは、1970年代初頭にIBMによって市場に導入された。しかし、これは産業用途に限定されたものだった。1980年代半ばには、HPとエプソンが日常的なオフィス用インクジェット・プリンターを発売した。当初はまだ白黒だったが、1980年代末にはA3判までの用紙に対応する初のカラープリンターが登場した。デジタル大判印刷が開始された1990年代末には、インクジェットのプリントヘッドがより強力になり、マルチカラー印刷を可能にするために多くのヘッドをプリンターに内蔵 する必要があった。

2.CIJプリントヘッドはどこで使われていますか？

最初のインクジェットプリンターは、連続インクジェット（CIJ）プロセス、別名コンティニュアス・フロー（Continuous Flow）またはコンティニュアス・ドロップ（Continuous Drop）を採用していた。ノズルからインク液滴が連続的に噴射され、電界を通過することで必要に応じて液滴が偏向または遮断される。印刷に不要な液滴は回収容器に送られ、最終的に再利用される。

CIJ印刷は、非常に微細で均一な液滴を高速で使用するが、インク消費量は一般的にDoDインクジェットより多い。そのため、宛名や簡単なラベルの高速印刷や、一部の産業用途に使用されている。

3.DoDインクジェットとは？

DoD（ドロップ・オン・デマンド）インクジェットプリントヘッドでは、ノズルから生成される液滴はすべて基板上にも配置される。サーマルインクジェットやバブルジェットでは、液滴はノズル内のインクを加熱することで生成される。ピエゾ方式のインクジェットヘッドでは、電気によって作動するクリスタルによって液滴が生成される。グラフィックアート業界やオフィスプリンターでは、DoDインクジェットが最も一般的である。

4.ピエゾ式インクジェットヘッドの仕組みは？

ピエゾインクジェットプリントヘッドは、電圧をかけると曲がる圧電クリスタルを使用している。これによりインク室のサイズが小さくなり、ノズルから液滴が押し出される。この技術は1980年代後半にエプソンが開発したもので、プリントヘッドの高い精度と信頼性を可能にしている。ピエゾインクジェットプリントヘッドもまた、異なるドロップサイズを作り出すことができる。エプソン、 富士フイルム、コニカミノルタ、京セラ、東芝、 Xaarなどが製造している。

ピエゾヘッドにはさまざまなインクを使用できる。インクを沸騰させる必要がないからだ。その結果、サーマルインクジェットでは問題となる、熱に弱い成分や揮発性の高い成分も適している。

画像出典：S.アンゲラー

5.サーマルインクジェットヘッドの特徴を教えてください。

サーモインクジェットプリントヘッドは、ノズルチャンバー内でインクを気化させる小型のヒーターを使用している。これにより気泡が発生し、ノズルからインク滴が排出される。この基本原理は、1970年代後半にHPとキヤノンがほぼ同時に特許を取得した。しかし、キヤノンのバブルジェット（ビデオ）とHPのサーモインクジェットプリントヘッドは技術的な詳細が異なる。

サーマルインクジェットヘッドは一般的に、ピエゾインクジェットヘッドよりも安価で、製造も簡単だ。しかし、寿命が短く、通常は1つの液滴サイズしか作れない。HPのPagewideテクノロジー（ビデオ）もサーマルインクジェットプロセスの一種である。

6.グレースケール／グレースケールインクジェットプリントヘッドとは何ですか？

グレースケールのプリントヘッドは「バリアブルドット」とも呼ばれる。これを実現するために、さまざまな体積のインク液滴を吐出する。モデルによって、その量は数ピコリットルのものから50plを超えるものまで様々です。

液滴の大きさを変えることで、同じ物理的なノズル密度でも、人間の目にとってより良い画質が得られます。例えば、シャープなエッジや文字は、液滴を小さく設定することで、より滑らかに、より美しく見える。液滴の位置の正確さと均一性、その最小サイズと最大サイズ、印刷インクの数、および視認距離も、知覚される画質に寄与する。グレイスケールのプリントヘッドは一般的にピエゾテクノロジーです。

7.バイナリー」インクジェットプリントヘッドは何をするのか？

バイナリーインクジェットのプリントヘッドには、液滴が出るか出ないかの2つの選択肢しかない。つまり、それぞれの液滴は同じ大きさです。液滴が小さければ小さいほど、プリンターの動作は遅くなります（ただし、精度は高くなります）。これは、非常に小さな液滴では、モチーフあたりのヘッドパス数が多くなるためです。バイナリーヘッドは、ワニスやプライマーなどの液体を素早く大量に塗布できるため、産業用インクジェット印刷によく使用される。

8.MEMSプリントヘッドの利点は何ですか？

MEMSとは、マイクロ電気機械システム（micro-electro-mechanical system）の略で、構成部品の寸法が1マイクロメートル以下のシステムのことである。

インクジェットヘッドを指す場合、MEMSはシリコンベースのコンピューターチップのような製造プロセスを意味する言葉として使われる。このため、Si-MEMSまたはThin Layer / Thin Filmインクジェットとも呼ばれる。最初のSi-MEMSプリントヘッドは、サーマルジェットやバブルジェット技術を搭載したオフィス用プリンターや家庭用機器向けだった。

現在では、エプソンのプレシジョンコアヘッドのように、シリコンウェハーで作られたピエゾヘッドもある（ビデオ）。

9.シングルパスヘッドとマルチパスヘッドの違いは何ですか？

プリンターがシングルパスと呼ばれるかマルチパスと呼ばれるかは、インクジェットヘッドだけでなく、印刷プロセス全体によって決まる。マルチパスでは、印刷ユニットが基材上のスポット上を何度も移動する。その結果、生産性の低いインクジェットヘッドを使用することができる。シングルパス印刷では、基板は圧力ビームの下を垂直に通過するため、印刷ビームは基板のすべてのスポットを一度だけ通過します。

シングルパス印刷では、主に紙や段ボール用の水性インクが使用される。Nozomiシリーズ（ビデオ）のEFIシングルパス印刷機は、UV硬化型インクに対応している。マルチパス印刷は、水性、溶剤性、ラテックスまたはUV硬化型インキに適している。

10.レーザープリンターにはプリントヘッドがありますか？

レーザープリンターやトナープリンターには印字ヘッドがない。レーザービームは静電荷を帯びたローラーに照射され、トナーが塗布されるべきでない場所の電荷を除去する。このようにして準備された印刷ローラーは、粒子を基材に転写し、熱によって定着させる（動画）。

適切なプリントヘッドを見つける

プリントヘッドは個別に購入することもできますが、プリンターにとっては、インクジェットプリントヘッド、コントロール、メカニック、ソフトウェア間の接続がすべての違いを生み出します。そのため、デジタル印刷機にはあらかじめ定義されたプリントヘッドが付属しています。構成は変更できない。したがって、機械に取り付けられたプリントヘッド用に承認されたインクしか使用できません。

ピエゾプリントヘッドは通常、サーマルプリントヘッドよりも高価で長持ちする。一部のプリンターでは、サーモインクジェットヘッドはインクタンクと一緒に交換されます。一般的に、プリントヘッドの数が多いほど、総所有コスト（TCO）は高くなります。

しかし、実際のインクジェットプリントヘッドの交換費用は、他の多くの要因に左右されます：インクジェットプリントヘッドの設置や位置合わせは、現場のオペレーターができるのか？メーカーの技術者が関与する必要があるか？印字ヘッドは再生可能か、再利用可能か？市場で非常に一般的な印字ヘッドモデルであるため、多くの供給元から入手できますか？

従って、印刷業者は引き続きメーカーまたは専門販売店に助言を求めるべきである。