投稿者: 遠藤 直美

初期のデスクトップ プリンター

大型で高価なコンピューターで使用する商業用および産業用プリンターは何十年も前から存在していましたが、プリンターの黄金時代は、1970 年代と 1980 年代にパーソナル コンピューターが市場に参入したときに始まりました。コンピュータは一般的なオフィスや家庭にも導入され、プリンタなどの周辺機器もコンピュータと一緒に使用できるように開発されました。

パーソナル コンピュータ用の初期のプリンタのほとんどは、1970 年代初頭に導入されたドットマトリックス プリンタやデイジー ホイール プリンタなど、非常に騒音の大きいインパクト プリンタでした。前者のタイプは、インクを注入したリボンにプリントヘッドのピンを打ち込んでページにインクを流し込み、後者はあらかじめ形成されたタイプライターのような文字のホイールをリボンに打ち込みました。しかし、1980 年代半ばに、家庭用インクジェット プリンタとレーザー プリンタがほぼ同時に導入され、最終的にはプリンタ市場の大部分を占めました。

インクジェット プリンタは、実際に世に出るまで、ほぼ 1 世紀にわたって何らかの形で開発が続けられてきました。 1867 年頃、連続ロールの紙テープにインク滴を使用して電信メッセージを印刷する静電技術を使用する装置の特許がウィリアム トムソン (別名ケルビン卿) に付与されました。シーメンスは 1951 年に医療記録のコーディングに使用するための最初の連続インクジェット プリンタをリリースし、連続インクジェット プリンタは今でも商業目的で使用されています。

しかし、ドロップオンデマンド インクジェット技術の画期的な進歩により、このデバイスは家庭や小規模オフィスでの使用が可能になりました。 1970 年代、企業は紙上にインクを正確な液滴で正確に放出するための圧電方式を研究しており、キヤノンとヒューレット・パッカードは代わりに熱を使用して同じことを行う方法に独自に取り組み始めました。研究は、特に、熱や光に耐え、紙に適切に付着し、すぐに乾燥するインクの開発にも広がりました。

ヒューレット・パッカードは、1984 年にインクが詰まった使い捨てカートリッジを使用する ThinkJet インクジェット プリンタを市場に導入し、以前のシリアル ドットマトリックス プリンタを置き換えました。キヤノンは 1985 年に BJ-80 インクジェット プリンタ (いわゆるバブル ジェット技術を使用) をリリースしました。エプソンは 1984 年に感熱技術ではなく圧電技術を使用した SQ-2000 プリンタ (日本では IP-130K と呼ばれています) をリリースしました。これらはすべて単色の黒インクを使用するモノクロ プリンタ。

インクジェットの親戚であるレーザー プリンタは、電荷、光、および (液体インクではなく) 粉末トナーを使用する、電子写真またはゼログラフィーと呼ばれる複写機技術にそのルーツがあります。この方法は 1938 年にチェスター カールソンによって発明され、1959 年に Xerox 914 複写機で初めて使用されました。最初のレーザー プリンタは 1975 年に IBM によってリリースされ、同社のメインフレーム コンピュータで動作しました。 Hewlett-Packard は 1984 年に LaserJet プリンタを発売しました。初期のレーザー プリンタは、インクジェット プリンタよりもはるかに優れた解像度を備えており、よりよく売れました。

ドロップオンデマンドのインクジェット プリンタやレーザー プリンタとほぼ同時期に他のタイプのプリンタも開発され、いくつかは実用化され、現在でもさまざまな目的で使用されています。熱転写プリンタは、加熱ピンを使用して、リボンまたはスティック状に収容された固体のワックス状インクを紙上で溶かします。昇華型プリンターは、インクを加熱して直接気体に変えることにより、印刷されたフィルムのロールから別の素材にインクを転写します。また、他のサーマル プリンタの中には、熱によって色が変化する特殊な紙にドットを焼き付けるものもあります (インクをまったく必要としません)。一部の業界では、小切手や請求書の印刷などに、依然としてドットマトリックス プリンターやデイジーホイール プリンターが使用されています。

しかし、インクジェット プリンタは、1990 年代半ばから低コストのカラー インクジェット カートリッジが追加され、解像度と鮮やかなカラーで印刷する能力が向上し続け、レーザー プリンタを含む他のすべてのタイプに追いつき、追い越しました。

2014 年に世界で販売されたインクジェット プリンタの約 90% は依然として、パイオニアであるキヤノン、エプソン、ヒューレット パッカードによって製造されていました。ただし、この町にある唯一のゲームではなく、Brother、Samsung なども同様にゲームを制作しています。 Lexmark と Kodak はどちらも 2012 年にプリンターの販売を停止しました 。

インクジェットおよびレーザープリンターの機能

家庭や一般的なオフィスでの使用に最も広く普及しており、コスト効率が高い 2 つのプリンタは、インクジェット プリンタとレーザー プリンタです。

インクジェット プリンタは、液体インクを細かく正確な滴として紙にスプレーします。インクは交換可能または詰め替え可能なカートリッジに保持されており、そのほとんどには、インクが噴射される数百または数千の小さなノズルが互いに近接して配置されたアレイを備えたプリント ヘッドが含まれています。一部のプリンタには、カラー カートリッジとは別のプリンタ ヘッドが組み込まれています。カートリッジには、インクのスプレーを制御するためのマイクロチップやその他の小さな電子部品も含まれており、インクを保持する疎水性フォームが含まれる場合もあります。これらのプリンタは通常、サーマル技術 (加熱する小さなインク室を使用) または圧電結晶 (帯電すると振動したり形状が変化したりする) を使用して、小さなインク滴をページ上に噴射し、印刷されたテキストや画像を作成します。画像が描画されるときに、プリンタ アームがページ上でカートリッジを移動させます。印刷しようとしているコンピュータ画像を解釈するソフトウェア アルゴリズムによって、ページに印刷されるインクの色と位置が決定されます。

一般的なインクジェット プリンタのインクには、黒と 3 つの原色が含まれており、他のすべての印刷可能な色はこれらをブレンドして作成されます。これらの原色は、シアン (青)、マゼンタ (赤みがかった色)、およびイエローです。黒インクは通常、専用のカートリッジに入っています。一部のプリンタでは、他の色が 1 つのカートリッジに収容されていますが、他のプリンタでは、各色が独自の個別のカートリッジを持っています。

インクジェット プリンタは、さまざまな重さの紙や、アイロン転写、布、キャンバス、OHP フィルム、CD または DVD ラベルなどの特殊な素材を含む、さまざまなメディアに印刷できます。特殊な写真用紙に写真を印刷することに特化したインクジェット プリンタがあり、そのなかには、より写実的な色の可能性を実現するために 3 原色以上の色を備えたものもあります。

レーザー プリンタでは、液体インクではなく、着色プラスチックの小さな粒子で作られた粉末トナーが使用されます。レーザーは、感光性材料でコーティングされた回転ドラムまたはベルトに画像を投影し、その領域の電荷を変化させます。トナーは逆極性の静電気で帯電しており、ドラムがトナーの中を転がると、トナーはレーザーによって作成された画像領域に引き寄せられます。トナーで覆われたドラムは、塗布されたトナーの電荷と逆の電荷を持つ紙に押し付けられるため、トナーは紙に引き寄せられます。紙はローラーを通して加熱および加圧されるため、トナーが溶けて画像が紙に定着します。 LED プリンタも同様に動作しますが、移動レーザーの代わりに発光ダイオードのアレイを使用して画像をドラムに投影します。ほとんどの家庭用レーザー プリンターはモノクロですが、カラー レーザー プリンターも存在し、通常は各色 (ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー) ごとに個別のドラムとカートリッジを備えています。

家庭用やオフィス用のさまざまなプリンターには、さまざまな機能が搭載されています。さまざまなサイズや種類の紙やその他のメディアを扱います。ポスターサイズなどの幅の広い用紙に印刷するものは、主に標準的なレターサイズの用紙に印刷する一般的なものよりも高価になります。両面印刷 (ページの両面に印刷) を含むものもあります。また、多くの製品には WiFi とクラウド機能が備わっており、ワイヤレスでページをプリンターに送信できます。市場には、プリンター、スキャナー、コピー機、ファックス機として機能する多機能デバイスも多数販売されています。

インクジェットとレーザープリンターの品質の違い

2 つの違いにより、それぞれがさまざまな目的に適したものになります。レーザー プリンタはインクジェット プリンタよりも高速で (1 分あたりの印刷枚数が多く)、高品質の結果を生成する傾向があり (一部の例外を除き)、大量の印刷に適しています。レーザー プリンタはより鮮明な線も印刷できるため、テキスト、ロゴ、シンプルなビジネスグラフィックスに適しています。ただし、安価なレーザー プリンタはモノクロがほとんどです。最近の最新のインクジェット プリンタは白黒とカラーの両方を印刷しますが、写真の印刷では色をよりよくブレンドする傾向があるため、レーザー プリンタよりも優れています。ただし、写真の印刷に優れた高価な市販のカラー レーザー プリンタもあります。

解像度はプリンターによって異なります。 80 年代半ばの初期の 96 ドット/インチ (dpi) インクジェットから大幅に改善されました。最初のデスクトップ インクジェット プリンタのプリントヘッドには 12 個のノズルしかありませんでしたが、新しいプリンタには数百、場合によっては数千のノズルがあり、すべて人間の髪の毛の半分以下の太さであり、解像度が大幅に向上しています。解像度は、より明るいシアンとマゼンタのインクの使用、私たちには小さく見える色、およびさまざまな液滴サイズをスプレーするプリンターの機能によっても向上しました 。インクジェット プリンタの一般的なデフォルト解像度は 300 ～ 600 dpi ですが、多くのプリンタではこれより高い解像度が可能で、1 インチあたり数千ドットに達するものもあります。

初期のデスクトップ レーザー プリンター (最初の HP LaserJet を含む) は 300 dpi の解像度で印刷されました。現在の一般的なレーザー プリンタの解像度は 1200 または 2400 dpi ですが、一部の下位モデルでは 300 または 600 dpi で印刷されます。これらはすべて、ほとんどのドキュメントの印刷に完全に適しており、これらの範囲の dpi は肉眼ではそれほど区別できません。 Dpi は写真の印刷に顕著な違いをもたらします。

インクジェット プリンタでは、通常、インクはすぐに乾きますが、濡れたインクは乾くまでに少し時間がかかる場合があるため、新しく印刷したページを扱うとインクが汚れる可能性があります。レーザー プリンターの場合、インクは機械から排出される前に紙に定着するため、汚れません。紙の種類によっても違いが出てきます。多孔質すぎると、インクが紙ににじみ、広がります。インクジェットには通常、コピー機やレーザー プリンタに使用される明るい 20 ポンドの紙ではなく、明るい白色の 24 ポンドの紙が推奨されます。写真の印刷には専用の写真用紙をお勧めします。

インク自体も印刷品質に影響を与える可能性があります。染料ベースのインク (水またはその他の溶剤に溶ける) は色のブレンドに優れているため、写真に最適ですが、線の鮮明さが低下する可能性があります。顔料ベースのインク (不溶性の顔料粒子が液体に浮遊している) は線が鮮明になる傾向があるため、テキスト、ロゴ、その他の単純なグラフィックに適しています。優柔不断？必要なインクの種類に合わせてカートリッジを交換できるプリンターを見つけることができます。

プリンターインクの価格

2013 年、インクジェット インクの価格は 1 オンスあたり約 13 ドルから約 75 ドル (または 1 ガロンあたり 1,664 ドルから 9,600 ドル) であり、多くの場合、高価なシャンパンや香水よりも高価であることがわかりました。地球上で最も高価な液体として引用されることもありますが、それは真実ではありません。サソリの毒には明らかにその特徴があり、その価額は 1 ガロンあたり 3,000 万ドル以上です。ただし、消費者向けインクはガロン単位で購入されるわけではないため、これらの比較は少し劇的です。そして、消費者のお金の一部は、明日のインク技術の開発に使われます。

HP 幹部によれば、プリント カートリッジのコストの多くは研究開発費に関係しています。 2010年頃、インクの研究開発には年間約10億ドルを費やしていたと言われており、新しいインクの開発には数年を要する。インクは、均一性を保ち、高温や小さなノズルから高速で押し出される圧力に耐え、紙に密着し、すぐに乾燥するように化学的に配合されている必要があります。

ただし、インクの一部は印刷ページに到達せず、プリンターがしばらくアイドル状態になった後のプリンター ヘッドのクリーニングなどのメンテナンスに使用されます。 Consumer Reports によると、一部のモデルではメンテナンスでインクの半分以上が失われることさえありましたが、インクの損失がはるかに少ないモデルもありました。彼らは、プリンタはあまりエネルギーを消費せず、プリンタの電源を入れるたびに長時間のメンテナンス モードに入るプリンタもあるため、ほとんどの時間はプリンタの電源を入れたままにすることを提案しています。また、目的に必要な最低解像度を使用し、大きな写真や高品質の写真を大量に印刷することは避けることも推奨しています 。プリンターをしばらく使用しないと、インクが乾燥してノズルが詰まり、印刷不良が発生したり、カートリッジが役に立たなくなって交換が必要になったりする可能性があるため、電源をオフにしたりオンにしたり、時々メンテナンスを開始したりすることをお勧めします。

適切なプリンターを探し回ることによって、時間の経過とともにコストを節約することもできます。 3 色 (シアン、マゼンタ、イエロー) をすべて含む 3 色カートリッジを使用するプリンターは、1 色がなくなるたびにカラー カートリッジ全体を交換する必要があるため、インク交換コストが高くなり、インクが無駄になる傾向があります。印刷がうまくいかなかったり、カートリッジを交換するまでプリンタが動作しなくなったりします。レーザー プリンター、特にモノクロのプリンターは、目的に合っていれば費用を節約できます。レーザー カートリッジは購入時には少し高価かもしれませんが、より多くのページを印刷する傾向があり、時間の経過とともに安くなる可能性があります。トナーは粉末であり、ノズルがないため、カートリッジは長期間放置しても機能し続け、クリーニングやメンテナンス機能にトナーを使用しません。ただし、カラー トナーは非常に高価な場合があるため、カラー印刷機能が必要な場合は、家庭での印刷にはインクジェット プリンタが主な選択肢となる可能性があります。

プリンターのインクの費用がかかるため、プリンターカートリッジにインクを補充したり、低価格のサードパーティ製再構築カートリッジを販売したりすることに特化したビジネスが生まれました。自分で補充するためのキットを購入することもできます。通常、既存のインク カートリッジに穴を開け、注射器で特殊なプリンター インクを挿入し、穴を塞ぎます。場合によっては、これらの行為を行うとプリンターの保証が無効になる場合があります。社外の交換インクの品質も異なります。カートリッジのプリント ヘッドやその他のハードウェアも過度の使用により磨耗する可能性があるため、再充填されたカートリッジは永久に使用できるわけではなく、最終的には交換する必要があります。

プリンターのメーカーは、カートリッジを購入する可能性を高めるためにさまざまな措置を講じています。一部のプリンタには、独自のカートリッジを認識し、他社のカートリッジが動作しないようにするために、暗号化されたマイクロチップやその他の技術が組み込まれています。一部のプリンタ会社は、長期的には消費者のお金を節約できる、詰め替え可能なインクタンクを内蔵したより高価なプリンタの販売を開始しています。また、HP は、予想される使用量に応じて月額 2.99 ドルから 9.99 ドルまでの月次カートリッジ交換サービスを提供することにしました。

印刷の未来

最近、プリンターを所有する世帯の割合に関するデータを見つけるのは少し難しいですが、プリンターは家庭用コンピューターで使用する非常に一般的な周辺機器であり、デジタル文書を簡単に転送できるようになる前は特に便利でした。 2002 年頃、プリンター メーカーはインク カートリッジだけで年間約 190 億ドルを販売していたと伝えられています (これがプリンターの過去の人気の表れであると言えます)。

紙にインクを塗るという行為が、少し時代遅れになってきているからかもしれません。個人、企業、公共団体は、フォーム、レポート、コミュニケーションのデジタル化に移行しています。イベントチケットや航空会社の搭乗券を郵送で受け取ったり、自宅で印刷したりする代わりに、携帯電話で提示できます。物理的なコピーを共有するためにドキュメントや写真を送信するのではなく、クラウドまたは電子メール経由でドキュメントや写真を保存および共有できます。電子署名を使用して書類に署名したり、オンラインで請求書の支払いや納税を行ったり、購入時の領収書を電子メールで送信したりすることができます。私たちは、携帯電話、タブレット、コンピューター、さらには電子インクなどのテクノロジーを使用して紙やインクの外観を模倣した電子書籍リーダーで電子書籍を読むことが増えています。また、旅行用に地図を印刷する代わりに GPS を使用することもできます。デジタル化の傾向が続けば、プリンターの使用はさらに減少する可能性があります。

しかし、印刷技術は、いくつかのエキサイティングな新しい革新をもたらしています。研究者らは、回路、センサー、アンテナ、その他のハードウェア コンポーネントを紙や繊維などに印刷するための導電性インクジェット インクの開発に取り組んでいます。生物医学研究で使用するために、基板上に DNA をインクジェット印刷することを検討している人もいます。また、研究室の外では、3D プリンタを使用して、プラスチックやその他の材料を使用して固体の 3 次元オブジェクトを効果的に印刷できます。今では食べ物をプリントする3Dプリンターも登場している。

そして、古き良き印刷インクが近い将来に消えることはありません。私たちの中には、紙の請求書や領収書を受け取り、テクノロジーが故障した場合に備えて保管するために文書のバックアップを印刷することを好む人もいます。そして、製品パッケージをデジタル化するまでには長い時間がかかるでしょう。

著者のメモ: プリンターのインクの仕組み

高校時代にデイジーホイールプリンターを使っていたとき、翌朝締め切りの論文のために深夜に印刷作業をするときはいつも家全体を起こしてしまうのではないかと怖かったのを覚えています。インクジェット プリンタとレーザー プリンタは、その速度と騒音レベルの点で確かに天の恵みでした。また、すべての論文やレポートを補完するために、派手なグラフィックや色を追加することもできました。

しかし、カートリッジを買いに深夜に店に行くなど、面倒なこともいくつかあります。はい、印刷を朝方まで延期したことと、カートリッジの残量が少なくなったという警告サインに注意を払わなかった私の責任です。私も最近まで、インクを大量に消費する安価なプリンターに惹かれていました。この記事を調査することで、インクジェット、レーザー、または将来の印刷技術のいずれであっても、ページあたりのコストが低いプリンターに投資することが賢明であるという考えが強化されました。