第 124 回日本画像学会技術研究会 Market Trend in the past 5 years and Ink Jet Printhead approaches この 5 年の市場変化とヘッドの対応 Market Trend 1. 市場変化 2. September 11, 215 The Imaging Society of Japan 日本画像学会 Ink Jet Technology Task Force インクジェット技術部会 FUJII Masahiko 藤井雅彦 FUJI XEROX Co., Ltd. Marking Technology Laboratory マーキング技術研究所 ( 神奈川県海老名市本郷 2274)
1 Market Trend 市場変化
1 市場俯瞰 Market Trend 市場変化 Image Quality 画質 技術難易度 Home Canon Epson HP Brother Lexmark Funai Fuji Xerox Xerox Brother Casio*) Riso Kagaku(*) Sharp(*) BENQ Panasonic(*) NEC(*) Kodak Olivetti Others WF Epson HP Noritsu Epson Canon Epson Lexmark Fuji Xerox Xerox HP Sony Ricoh Sharp Brother Kodak Textile Office HP Serial Printhead Label/ Package プリント速度と画質だけで提供価値を表せない市場が増えてきた Photo Finishing HP XEROX Memjet DF/3D Stratasys 3D Systems Keyence Mimaki HP Canon Miyakoshi Agfa(Dotrix) Oce Hitachi/DNP Kodak Versamark Fuji Xerox Xerox Toppan DNS (InfoPrint) TKS HP Pitney Bowes Line Printhead Fuji Film DNS Konica Minolta Landa RISO Brother Publishing Transactional /Near Print Fuji Film impika Print Speed Komori プリント速度 Hosei Landa KBA Founder Elec. 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 2
1 Market Trend 市場変化 一般プリンタ市場 出荷台数 ( 万台 ) 8 SFP MFP 年賀状発行枚 ( 億枚 ) 5 45 4 35 3 98 99 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 図. インクジェットプリンタ出荷台数 ( 国内 ) 25 2 15 1 5 1994 23 212 図. 年賀状発行枚数 * 複数の調査会社のデータが混在しており, 台数は参考値 出典 : 日本郵便プレスリリース, http://www.post.japanpost.jp/notification/pressrelease/214/_honsha/1225_1.html 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 3
1 Market Trend 市場変化 一般プリンタ市場 出荷台数 ( 万台 ) 1 Biz IJ 211 年の Photo( サービス ) 市場は 2 年に比べ 1/2 国内の写真店の店舗数も 34 9 に激減. 8 9 1 11 12 13 * 調査会社によりオフィスインクジェットの定義, 対象機種が異なるため, 台数は調査会社により大きく異なる. 図. オフィス向けインクジェットプリンタ出荷台数 ( 国内 ) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 4
1 Market Trend 市場変化 プロダクション市場 出荷台数 ( 台 ) 14, 12, 1, 8, -6.6% CAGR 11% CAGR 6, 2.2% CAGR 4, 2, -1% CAGR 13 14 15 16 17 18 図. インクジェットWFプリンタ出荷台数 (WW) Aqueous Latex Eco-Solvent UV Dye-sub Solvent 販売台数 ( 台 ) 売上 ( 億円 ) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 台数 売上 38% CAGR (AP/China) 32% CAGR (Japan) 4% CAGR (AP/China) 36% CAGR (Japan) 11 12 13 14 15 16 図. プロダクション向けプリンタ市場規模 (AP/China/Japan) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 出展 : 三原 富士ゼロックスにおけるインクジェット連帳機商品開発の歴史と今後の展望 第 121 回日本画像学会技術研究会 (214) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 5
1 Market Trend 市場変化 3D Printer (M$) 25 2 15 2.5 兆 1.5% 5.4% 14.8% Binder Jetting Powder Bed Fusing Direct Energy Deposition Material Jeting 1 5 Vat Polymerization Material Extrusion Sheet Lamination (M$) 45 4 35 3 25 2 15 216 218 22 * 調査機関により, 成長予測は著しく異なる. Service System ( 億円 ) * 国内のSystemは消耗品含む 4 日本国内 3 2 1 213 214 5 億 ( 台 ) 2 18 16 14 12 1 8 6 Desktop Professional ( 岱 ) 12 8 4 日本国内 213 214 出展 :Wohlers Report 215 他 1 4 5 2 93 94 95 96 97 98 99 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 図. 3D プリンタ市場規模 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 図. 3Dプリンタ販売台数 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 6
TIJ と PIJ サーマルインクジェット ピエゾインクジェット 小型 低コスト高密度小滴? 液体自由度長寿命滴径変調 コンシューマー 連帳 ( 超高速 ) 印刷代替 ( 高速. 高画質 ) PE Display 3D モバイル オフィス Photo 捺染 MOF Coating Bio Medical Wide Format ラベル 一般プリンタ市場 産業用プリンタ市場 デジタルファブリケーション 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 8
プリントヘッドの基本仕様の変化 Frequency (khz) 8 6 PIJ 1 2 1 1 1 Min. Drop Volume (pl) Drop Radius (μm) Commercialized Home Printer 58 27 13 4 1-1 6 2 TIJ 1-2 Announced by Using Electrostatic Pull Ink Jet (AIST) 3 1-3 1 9 95 5 1 15 1-4 9 95 5 1.3 15 図. 駆動周波数トレンド 図. 最小インク滴トレンド 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 9
依然, 市場の中心 ( 規模 ) はコンシューマー オフィスであるが,Production 市場, 産業向け市場は拡大しており, この市場に向けた取り組みが活発である. これらの市場への対応として, 主にこれまで伸ばしてきたプリントヘッドの基本仕様 ( 駆動周波数, インク滴量 ) ではなく 取り組みは高速化 ( に伴う課題解決 ) と信頼性 ( 欠陥防止, 補正含む ) の向上. より具体的には ラインヘッド ( ワンパス ) による高速化 インク自由度の拡大 (UV 硬化型,Latex, 高粘度, 粒子サイズ,pH ) 信頼性の向上 ( より飛ばしにくいインクへの対応, 商材の生産 ), 厳しいバラツキ要求への対応 さらには インク循環の採用 ( 気泡除去, インク物性安定化 ) ノズルごとのばらつき補正 ノズル欠陥検出 補正機能 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 1
ラインヘッドの適用市場拡大 26 PhotoSmart [HP]:4 6 換算 12ppm Mini-Lab. 211 DreamLabo 5 [ キヤノン ]: L サイズ換算 44ppm Offset 代替 28 Jetpress 72 [FF/FX]:A4 換算 18ppm Image Quality 画質 Home Photo Finishing ラインヘッド対応範囲 Office 27 CM86[HP]: 6ppm/A4 Office Publishing 212 HL-S7[Brother]: 1ppm/A4 軽印刷 23 Orphis HC5[ 理想科学 ]: 15ppm/A4 シリアルヘッド対応範囲 Transactional /Near Print 連帳 23 Print Speed プリント速度 MJP6 [Miyakoshi]: 4m/m WF 211 WideStar2 [Own-X] 捺染 211 LaRIO[MS] 75m/m Label Package 1997 P-4C[Canon]: 15mm/s 最初のラインヘッド商品 ( プリント速度は発売時の仕様 ) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 11
インク循環システム 気泡除去 Spectra (Lung) 199 年代後半 HP 25 Xaar 27 ノズル乾燥防止 ( 沈降防止 ) FDMX 211 KM 213 東芝 TEC 213 リコー 214 SII 214 Kyocera 216? 1st Drop Velocity (m/s) 12 Vent Chamber Ink Tank Pump Close Open Open Close Sub-Tank Printhead 1 8 6 nl/s 14 nl/s 5 nl/s Purinthead の Sub-Tank にインクを供給 気泡を含んだインクを Vent Chamber に戻す (Printhead の Reservoir にインクを供給 ) 図. HP の Active Air Management ( 脱泡 ) Reservoir Chip 4 2.1 1 1 1 1 Non-Jetting Time (s) 図. 休止後の吐出速度のインク循環依存 出典 :S. Hirakata, Proceeding of PPIC8 (28) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 12
欠陥検出機能 一般プリンタの場合においてもノズル抜けは問題であるが,( プロダクション市場に比べればクライテリアは低く ), ごまかし技術 ( マルチパス ) も適用できる. プリント物を商材として扱うプロダクション市場では, 欠陥はロス ( コスト ) につながり, マルチパスも適用できないため, ノズル欠陥はより問題となり, 検知技術, 補正技術が不可欠になる. DF, 例えば Printed Electronics において抜けは致命的欠陥. 事前に抜け等の異常を検出する必要性が高くなる. 故障原因の推定 周波数の移動 インクを充填した状態で, ピエゾに正弦波状の電圧を周波数を Sweep させて入力し, 電圧に対する電流の位相差測定. 曲線のシフト 異物によるノズル詰まり 気泡混入による不吐出 ノズルや表面処理の欠陥による吐出方向性不良 振幅の変化 出典 : 和田友宏, マハラノビスの距離 を用いた PIJ ヘッドの吐出評価方法, 日本画像学会 ICJ27 (27) 他 気泡位置の推定 No Bubble Mode 1 No Bubble R33µm@57µm(Mode 2) R32µm@284µm(Mode 3) Mode 2 No Bubble Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 気泡の存在位置で, 残留振動波形が異なる 出典 : 佐藤強, 液滴塗布ヘッド内の気泡検出に関する研究, 精密工学会誌 Vol.77, No.9 (211) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 13
画像欠陥と補正 Jet Press 72 KM-1 True Press 52HD 出典 : 小幡満, 日本画像学会第 121 回技術研究会 (214) 出典 :http://www.screen.co.jp/ga_dtp/product/ digitalprint/tp_jet52hd/post_26.html 画像欠陥検知 ( 不吐出, ドットずれ検知 ) 画像補正 ( ピエゾインクジェット ) Nozzle #1 #2 #3 #4 システムとして欠陥検出, 補正技術が導入されている 出典 : 辰巳大祐, 誤差拡散法を用いた白すじ低減の一手法, 日本画像学会 ICJ27 (27) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 14
薄膜ピエゾの開発 (2) 一般向けプリンタにおいては, 薄膜ピエゾはどのような価値を提供できるのだろうか. 一般プリンタ用途 要求性能 一次特性 ピエゾ素子への期待 高画質化 高解像度 高変位 高速化 多ノズル化 ( 面内, チップ内 ) 高均一性 低コスト化 駆動回路の低コスト化 低電圧化 薄膜ピエゾで改善できる性能 (?) 産業用プリンタ用途, デジファブ用途 要求性能 一次特性 ピエゾ素子への期待 高信頼性 ヘッド寿命 * 繰り返し変位安定性 (1 1 以上 ) 多様インク対応 高粘度インク対応 高変位 & 高剛性 その他 製造プロセス対応 高温 ( 例えば3ºC 以上 ) での分極保持 環境対応 ( 鉛フリー化??) 215 年 9 月 11 日この 5 年の市場変化とヘッドの対応, 藤井雅彦 15