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インクカートリッジまたはインクジェットカートリッジは、インクジェットプリンターの構成部品であり、印刷時に紙に付着するインクを収容します。[ 1 ] 1つ以上のインク貯蔵部から構成され、プリンターと情報を交換するための電子接点とチップを含む場合があります。 [ 2 ]
ほとんどの家庭用インクジェットプリンターはサーマルインクジェット方式を採用しています。インクタンクの各仕切り内部には、小さな金属板または抵抗器を備えた発熱体があります。プリンターからの信号に応じて、金属または抵抗器に微弱な電流が流れ、それが温まります。加熱された抵抗器に接触したインクは、ノズル内部で小さな蒸気泡に気化します。[ 3 ]その結果、インク滴がカートリッジのノズルから紙に押し出されます。このプロセスはほんの一瞬で完了します。[ 4 ]
印刷はインクのスムーズな流れに依存しており、インク残量が少なくなるとプリントヘッドでインクが乾燥し始めると、印刷が妨げられることがあります。乾燥したインクは、91%変性イソプロピルアルコール（消毒用アルコールではありません）を使用してカートリッジプリントヘッドから洗浄できます。[ 5 ] 水道水にはプリントヘッドを詰まらせる可能性のある不純物が含まれているため、蒸留水と糸くずの出ない布の使用をお勧めします。[ 6 ]
インクは金属プレートの発熱体を保護する冷却剤としても機能します。インクが枯渇した状態で印刷を試みると、サーマルカートリッジの発熱体が焼損し、プリントヘッドが永久的に損傷することがよくあります。[ 7 ]インクが少なくなり始めたら、プリントヘッドの過熱による損傷を防ぐために、カートリッジを補充または交換する必要があります。
ピエゾ式プリンターは、加熱素子の代わりに各ノズルに圧電結晶を使用します。電流が流れると、結晶の形状やサイズが変化し、インクチャネル内の圧力が上昇して、ノズルからインクの滴が押し出されます。[ 8 ] [ 9 ]使用される結晶には、電気を流すと伸びるタイプと、曲がるバイモルフタイプの2種類があります。ピエゾ式インクジェットプリントヘッドのインクチャネルは、さまざまな技術を使用して形成できますが、一般的な方法の1つは、さまざまな形状の精密なマイクロ加工構造（インクチャネル、オリフィス、リザーバー、結晶など）を含む金属板の積層をラミネーションすることです。この低温環境により、加熱すると悪影響を及ぼすインクを使用できます。たとえば、高熱により、インクジェットの約1/1000が蒸発するため、インクは熱分解生成物でプリンターが詰まらないように設計する必要があります。ピエゾ式プリンターは、状況によっては、サーマルインクジェットよりも小さなインク滴を生成できます。
インクカートリッジのインクを収納します。詰め替えを防止する疎水性フォームが含まれている場合があります。
インクカートリッジの中には、インク貯蔵部とプリントヘッドを一体化したものがあり、主な追加部品は4つあります。
インクカートリッジの価格は通常、 1 液量オンスあたり 13 ドルから 75 ドル(1 ガロンあたり 1,664 ドルから 9,600 ドル、1 リットルあたり 440 ドルから 2,536 ドル)で、詰め替えカートリッジの価格はプリンターの価格のかなりの割合を占めることがあります。 [ 16 ]費用を節約するために、多くの人がプリンターメーカー以外のベンダーから互換インクカートリッジを使用しています。英国の消費者監視団体Which?の調査によると、メーカーのプリンターインクはシャンパンよりも高価な場合があることがわかりました。[ 17 ]ただし、比較は購入するインクのブランドと種類によって異なります。また、バルクインクを含むキットを使用して独自のインクカートリッジを詰め替えるサードパーティ製インクを使用する人もいます。カートリッジの高価格は、偽造業者がオリジナルメーカー製であると偽ってカートリッジを供給する動機にもなっています。[ 18 ]国際データコーポレーションの推定によると、このため、プリントカートリッジ業界は 2009 年に 30 億ドルの収益を上げることができませんでした。
別の方法としては、外部インクタンクを使用した連続インクシステムを使用できるよう、元のカートリッジを改造する方法があります。キヤノンやエプソンなどの一部のメーカーは、内蔵型連続インクシステムを搭載した新モデルを発表しています。[ 19 ]
プリンターに付属のインクカートリッジ一式を交換するよりも、新しいプリンターを購入する方が安上がりな場合もある。主要なプリンターメーカーであるヒューレット・パッカード、レックスマーク、デル、キヤノン、エプソン、ブラザーは、「カミソリと替刃」ビジネスモデルを採用しており、プリンター本体の販売では損益分岐点に達するか、損失を出すことが多い一方で、プリンターの寿命期間中にカートリッジを販売することで利益を上げようとしている。プリンターメーカーの利益の大部分はインクカートリッジとトナーカートリッジの販売によるものであるため、これらの企業の中には、互換カートリッジに対して様々な対策を講じているところもある。[ 20 ]
プリンターメーカーの中には、インク残量が少ないときやカートリッジが補充されたときに動作しないように、カートリッジをプリンターと連動させるように設定しているところもある。Which ?誌のある研究者は、このような連動システムを無効化し、カートリッジが空になったとチップが示した後でも、あるケースでは最大 38% 多く良質なページを印刷できることを発見した。2003年、英国では、 Which?誌がメーカーのインク価格に関する透明性の欠如を非難し、インクカートリッジの性能を測定するための業界標準を求めたことから、インクのコストが公正取引局の調査対象となった。Which ?誌は、カラー HP カートリッジの 1 ミリリットルあたりのコストが 1985 年産のドン ペリニヨンの 7 倍以上であると述べている。[ 21 ]
2006年、エプソンは、インクジェットプリンターとインクカートリッジが、使用可能なインクがまだ残っているにもかかわらず「カートリッジが空」という通知によってプリンターの動作を停止させるという集団訴訟で敗訴した。エプソンは、1999年4月8日から2006年5月8日までにエプソンのインクジェットプリンターとインクカートリッジを購入した人に、オンラインストアで使える45ドルの電子クーポンを提供することでこの訴訟を解決した。 [ 22 ]
2010年、HPは3件の集団訴訟で敗訴した。
2017年、計画的陳腐化防止運動（Halte à L'Obsolescence Programmée、略称HOP）は、ブラザー、キヤノン、エプソン、HPなどの企業がインクジェットプリンターやインクカートリッジを含む製品寿命を意図的に短縮したとして訴訟を起こし、勝訴した。各社には1万5000ユーロの罰金が科せられた。
2018年9月、HPは集団訴訟で敗訴した。原告らは、HP製プリンターのファームウェアアップデートによって、サードパーティ製インクカートリッジ使用時に誤ったエラーメッセージが表示されるようになったと主張していた。HPはこの訴訟を150万ドルで和解した。
2019年10月、エプソンは、サードパーティ製インクカートリッジの検出時にプリンターの動作を妨げるプリンターファームウェアアップデートに関して、集団訴訟を起こされた。[ 23 ]
純正プリンターカートリッジは高価な場合が多いため、より安価なサードパーティ製カートリッジへの需要が高まっています。これには以下のようなものがあります。
かつては、オフィス用品店、薬局、Office Max、Walgreens、Costcoなどの倉庫型量販店でインク詰め替えサービスが利用できた。[ 24 ]空になったインクカートリッジは店内で顧客向けに詰め替えられていた。これらのサービスはほとんど廃止されている。[ 25 ]
インクは100mLから5ガロンまで、様々な容量で大量購入できます。これらのボトルに入ったインクは、注射器やスポイトを使ってプリンターに注入されます。
カートリッジ詰め替えキットには、インクシリンジ/スポイト、シーリングテープ、ゴム栓、ドリルツール、ドライバーが含まれている場合があります。カートリッジによっては、設計に応じて、ネジを緩めたり、穴を開けたり、単にインクを注入したりする必要があります。[ 26 ]
再生トナーカートリッジと再生インクカートリッジは、プリンターカートリッジ市場全体の30%を占めています。再生カートリッジとは、使用済みカートリッジを分解、洗浄、品質検査したリサイクル品です。摩耗または損傷した部品は交換され、カートリッジは再組み立てされてインクが充填されます。再生カートリッジは新しい部品をあまり必要としないため、製造コストは低く抑えられます。
互換インクカートリッジとは、再生カートリッジではなく、100％新品の素材で作られた汎用カートリッジのことです。
連続インク供給（CIS）システムは、インクがプリンター外部のインクタンクから連続的に供給されるチューブが接続されたカートリッジのセットで構成されています。ユーザーはカートリッジ自体にインクを補充するのではなく、プリンター外部のボトルにインクを補充します。初期のCISシステムは、インク供給チューブを受け入れるための穴が開けられ、継手が取り付けられたOEMカートリッジ、一連の「リボン」チューブ、およびチューブと通気孔用の穴がキャップに開けられたプラスチックボトルで構成されていました。今日のCISシステムは中国で大量生産されており、多くの場合、すべてのインクボトルが1つの仕切り付き容器に統合されています。通常、自動リセットチップを使用しているため、カートリッジをプリンターから取り外す必要はほとんどありません。
この業界の合法性は、Lexmark Int'l v. Static Control Components事件で米国第 6 巡回控訴裁判所に持ち込まれた。同裁判所は、互換性を可能にするためにハンドシェイク手順をリバースエンジニアリングすることは、デジタル ミレニアム著作権法に違反しないと判決を下した。[ 27 ]また、米国最高裁判所は2017 年 5 月のImpression Products v. Lexmark事件で、企業は製品が販売された後に特許で保護された製品の再利用を阻止するために特許法を使用することはできないと判決を下した。これはインク カートリッジの場合、米国内および海外での再生カートリッジの販売を認めるものである。[ 28 ]
HPは、詰め替えインク業界から自社の印刷事業を激しく擁護しており、劣悪なインクが純正HPインクと適切に区別されていないと主張する特許訴訟や虚偽広告訴訟を起こしている。[ 29 ]
2007年にPC Worldは、詰め替えカートリッジは故障率が高く、新品カートリッジよりも印刷できるページ数が少なく、筋、カール、色のにじみなどのページ上の問題が多く発生すると報告した。[ 30 ]そのため、製品やサービスの調査が推奨されることが多い。[ 31 ] Wilhelm Imaging Researchが行ったテストでは、エプソンのインクは最大40年間色あせに強い。再生カートリッジのインクは最大3.9年間しか色あせに強くない。
インクカートリッジのリサイクルを促進するために、米国とヨーロッパでは多くのプログラムが実施されています[ 32 ] 。ニューヨーク州では、トナーカートリッジとインクカートリッジに関して、企業と消費者向けのリサイクル法が施行されています[ 33 ] 。カリフォルニア州では、公共契約法（PCC）第12156条[ 34 ]により、企業がリサイクルされたインクカートリッジとトナーカートリッジを購入することが奨励されています。英国では、互換カートリッジの大手メーカーが、HP、Lexmark、Dellなどのカートリッジを詰め替えるために空のカートリッジを受け取るリサイクルプログラムを実施しています。これは、互換バージョンがすぐに入手できないためです。
熱を吸収して放散するインクの流体質量がないと、サーマルインクジェットプリントヘッドのノズルはすぐに過熱し、その後構造が変形します。