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プリンタのしくみ

プリンタの印刷方式にはインクジェット式・ドットインパクト方式・乾式電子写真方式(レーザー)など様々なものがあります。 ここではオフィス用として主流の乾式電子写真方式(レーザープリンタ)と、家庭用として一般的なインクジェット方式のプリンタの 印刷の仕組みを解説します。 普段何気なく使用しているプリンタがどのようなものか、トナーやドラム、インクがどのような働きをしているのかを知ることができます。

乾式電子写真方式(レーザープリンタ)

トナー(顔料やプラスチック粒子でできた粉末)を紙に転写し、熱で定着させる方式。
レーザービームプリンタ、ページプリンタなどとも呼ばれる。

主な特徴

  • インクのようなにじみが発生しないので、高品質な印刷ができる。
  • 本体が大きく、重いものが多い。(近年はコンパクトな機種も発売されている)
  • 消耗品の価格が高い。(ただし大量印刷が可能)
  • 印刷物の1枚当たりのコストが安い。
  • 消費電力が大きい。
  • 表面にコーティングなど特殊な加工が施してある用紙は使用できない。
  • モノクロプリンタとカラープリンタがあり、価格は1万円前後から数百万円までさまざま。

印刷の仕組み

レーザープリンタは、ドラム(感光体)ユニットを帯電させ、レーザービームをドラムに照射することでドラム上に文字、 絵などの像を作る(露光)。 ドラムが帯びている静電気を利用してトナーをドラムに付着させ(現像)、紙に転写する。 紙に移ったトナーを熱などで定着させ、 ドラムの電荷を取り除く(徐電)という工程で印刷を行っている。

この工程はモノクロレーザでもカラーレーザーでもほぼ同じで、モノクロではブラックトナーのみを使用し、カラーはブラック・シアン・マゼンタ・イエロー トナーを使用する。

【モノクロレーザープリンタ】
ブラックトナーのみ使用するプリンタ。印字がにじまないので文書の印刷に向いている。
【カラーレーザープリンタ】
ブラックに加えてシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のトナーを使うプリンタ。
モノクロに比べてランニングコスト、動作音、筺体サイズなどが大きい。
印刷方式はロータリー式とタンデム式の2つがある。
≪カラーレーザープリンタ・ロータリー式(4サイクル方式)≫
4本のトナーカートリッジと1本の感光体(ドラム)を使用する方式。帯電させたドラムに1色ずつトナーを乗せていくので、 タンデム式に比べて印刷に時間がかかる。モノクロ印刷モードとカラー印刷モードでも印刷時間に差が出る。
ドラムを1本しか使用しないので少量の印刷の場合にランニングコストを抑えやすい。
≪カラーレーザープリンタ・タンデム式≫
4本のトナーカートリッジと各色のドラムを使用する方式。それぞれのドラムに同時に色を乗せることができるので、 ロータリー方式より印刷時間が短い。しかしドラムを4本使用するため消耗品のコストが高く、筺体も大きくなりがちである。
また、ドラムから紙に転写する工程が順々になるので、紙送りの精度によって色ずれが発生することがある。

プリンタの消耗品(部品)

トナー・・・顔料やプラスチック粒子などでできた粉末。紙に定着して文字や図画を構成するもの。

ドラム(感光体)・・・印刷する字や絵にしたがってドラム表面に静電気を帯電させ、 静電気によってドラムに付着したトナーを紙に写す働きをする。 プリンタメーカーによりドラムユニット・感光体ユニット・プロセスカートリッジ・イメージドラムなど呼び方は様々。 機種によってはトナーと一体型のものもある。

現像剤(デベロッパー)・・・鉄粉、帯電材などでできた粉末。トナーと混ざって静電気を帯び、ドラムに付着する。

廃トナーボトル・・・ドラムに付着したが、紙に転写されなかったトナーはクリーニングブレードで清掃される。 落とされたトナーを溜める部分が廃トナーボトル。

ヒーターユニット・定着ユニット・転写ユニット・・・紙に付着したトナーを熱で定着させる部品。定期交換部品として 印刷枚数、使用期間などにより交換が必要な部分。

インクジェット方式

液体インクを用紙に直接噴射して印刷する方式。レーザープリンタなどに比べて機構が簡単。インクには染料と顔料の2種類があり、 それぞれ違った特徴をもつ。

主な特徴

  • 直接インクを噴射するので紙以外の媒体(CDやDVD、布など)にも印刷できる。
  • 6・7・10色などの多色刷りが可能。
  • レーザープリンタに比べて小型で軽量、価格も安め。(機種にもよる)
  • 消耗品単体の価格は安いが、ランニングコストは高め。
  • インクが液体のため、印刷する媒体によってはにじみが多く発生する。

染料インクの特徴

染料インクは印刷する媒体に液体を浸透させて色をつける。現在のインクジェットプリンタに広く使われている。

  • 発色がよく、色の階調が再現しやすい。
  • インクが紙の中に浸透するので、紙の光沢がそのまま生かされる。(光沢が出やすい)
  • 印字する媒体の種類によってはにじみが大きく、裏抜けすることもある。
  • 耐水性が低い。(水に濡れるとにじみが広がる)
  • 耐光性が低い。(太陽光に当たるなどで色あせしやすい)

顔料インクの特徴

顔料インクは印刷する媒体の上にインクを乗せ、そこで固着することで色をつける。

  • 耐水性が高い。
  • 耐光性が高い。
  • 印字面にインクが浸透しないのでにじみが少ない。
  • 印字面にインクが乗っているだけなので摩擦に弱い。
  • 乾燥しにくく、定着に時間がかかる。
  • 光沢感が出にくい。(インクの性能によっての差が多い。)
  • ノズルが比較的詰まりやすい。

最近の家庭用印字プリンタでは文書印刷用のブラック顔料インクとカラー染料インクを組み合わせて搭載している機種も多い。

リコーのジェルジェットプリンタはインクジェット方式のプリンタの一種だが、印字媒体に接触後ゲル化し、 乾燥が早く、にじみも少ないインクを搭載している。

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