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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。

創造的なプロセス

すべてのプリント作品は創造的なプロセスから始まります。ライター、編集者、グラフィック デザイナー、アーティストは、雑誌、新聞、パンフレット、チラシ、カタログ、その他の印刷物を作成する最初のステップです。

How Stuff Works Express のクリエイティブ チームは、各版の発行日の数か月前から作業を開始します。記事のトピックが特定され、ライターが割り当てられます。文字の長さに関する厳格なガイドラインとカスタム グラフィックへの依存により、記事は短く、有益で、楽しいものに保たれます。編集者はコピーに焦点を当て、プロセス全体を進め続けるのに役立ちます。

テキストが作成されたら、グラフィックを作成します。 How Stuff Works Express のほぼすべてのイラストは、雑誌専用のオリジナル アートとして開発されています。著者、イラストレーター、デザインディレクター間の多くの「電子ミーティング」により、作品が概念図から最終的なアートに移行します。

各記事が執筆、編集され、最終的なアートが承認されると、ページ レイアウトのためにグラフィック デザインのディレクターに電子的に送信されます。ディレクターは、ストーリーをどのページに掲載するか、アートと言葉の関係をどこに掲載するか、出版物によっては広告をどこに掲載するかを決定します。多くの場合、アート作品やテキストを非常に限られたスペースに最適に収める方法について、難しい判断が必要になります。映画の製作と同様、一部の素材は「カットルームの床」に残さなければなりません。

最後に、各ページのレイアウトが完了、編集、校正された後、ドキュメント全体のデジタル「プリンター ファイル」が作成されます。これは通常、 CD に書き込むことによって行われますが、 Zip ファイルやファイル転送プロトコル (FTP) を使用して行うこともできます。

印刷プロセス

印刷プロセスには主に 9 種類あります。

オフセットリソグラフィーは印刷の主力製品です。ほとんどすべての商業印刷会社がこれを行っています。しかし、最終製品の品質は、多くの場合、印刷業者が提供する指導、専門知識、設備によって決まります。

オフセット リソグラフィーは、インクと水が混合しないという非常に単純な原理で機能します。画像 (文字とアート) は版上に置かれ (これについては次のセクションを参照)、最初に水で湿らせ、次にインクで湿らせます。画像部にはインキが付着し、非画像部には水が付着します。次に、画像はゴムブランケットに転写され、ゴムブランケットから紙に転写されます。このプロセスが「オフセット」と呼ばれるのはこのためです。グラビア印刷のように、画像が版から紙に直接印刷されるわけではありません。

それでは、印刷プロセスの手順を見てみましょう。

ステップ 1: プリプレス生産

ジョブを印刷する前に、ドキュメントをフィルムと「プレート」に変換する必要があります。 How Stuff Works Express の場合、フィルムのネガはデジタル ファイルから作成されます。ネガからの画像は、写真を現像するのとほぼ同じ方法で印刷版に転写されます。測定された量の光がネガフィルムを通過して印刷版を露光します。版が光にさらされると、化学反応が起こり、インク受容コーティングが活性化されます。これにより、ネガからプレートに画像が転写されます。

プレートには、紙 (製品の品質が低下します) など、さまざまな素材があります。最適なプレート材料はアルミニウムですが、アルミニウムの方が高価です。

黒、シアン (青)、マゼンタ (赤)、イエローの原色にはそれぞれ別のプレートがあります。完成品には非常に多くの色が含まれていますが、使用されているのはこれら 4 色だけです (これを 4 色印刷プロセスと呼ぶこともあります。テレビで使用される 3 色プロセスに少し似ています)。

これについては、後ほど色と位置合わせの制御について詳しく説明します。

ステップ 2: プレスラン

How Stuff Works Express の印刷に使用される印刷プロセスは、ウェブ オフセット リソグラフィーと呼ばれます。紙は、ロール紙から引き出された 1 つの連続した流れとして印刷機に供給されます。各ロールの重さは 2,000 ポンド (1 トン) にもなります。印刷後、用紙を所定のサイズにカットします。オフセットリソグラフィーは、枚葉印刷機のプレカット紙を使用して行うこともできます。

輪転機は非常に高速で印刷し、非常に大きな用紙を使用します。印刷速度は 1 時間あたり最大 50,000 インプレッションに達します。 1 つのインプレッションはプレス シート 1 枚 (38 インチ x 22 と 4 分の 3 インチ) に相当し、これは How Stuff Works Express の 12 ページに相当します。

1トンのロール紙がなくなっても、印刷機は止まりません。輪転機を稼働させながら、フェストゥーンを使用してロールをつなぎ合わせることができます。フェストゥーンは、タワー状に伸びる一連のローラーです。接合が行われる少し前に、花綱がタワー内に移動し、大量の紙が引き込まれます。スプライスが発生した瞬間に、ロール紙の回転が一瞬停止し、その時点で紙が自動的にテープで貼り付けられます。新たに接合されたロールが速度を上げ始めると、プレスの動作速度によってあらかじめ決められた速度で花綱がタワーから落ち始めます。印刷機のオペレーターは、この操作中に印刷機の制御を調整する必要はありません。

印刷機は、紙を前方に移動させるのに必要な力と、紙が装置内を通過する際にしっかりとした平らな状態を保つための背圧 (抵抗) のバランスを一定に維持する必要があります。

インク入れのプロセス

インクと水は混合しません。これがオフセット リソグラフィーの基本原理です。インクは一連のローラーを通じて版に分配されます。印刷機では、まず水ローラー、次にインクローラーによって版が湿らされます。ローラーは、インキつぼからのインキを版上に分配します。

次のセクションでは、オフセットのプロセスについて説明します。

オフセットプロセス

版の画像領域は、インク ローラーからインクを受け取ります。水ローラーは、版の非画像領域にインクが付着しないようにします。次に、各版はその画像をゴムブランケットに転写し、ゴムブランケットが画像を紙に転写します。版自体は実際には紙に触れていないため、「オフセット」リソグラフィーと呼ばれます。これらすべてが非常に高速で行われます。

インクと水がすべて塗布されたため、紙はわずかに濡れたままになります。当然、インク汚れの危険性があります。汚れは、紙をオーブンに通すことによって回避されます。オーブンはガスで加熱され、内部の温度は華氏 350 ～ 400 度 (摂氏 176 ～ 206 度) になります。

オーブンから出た直後、紙は、冷却水が流れる短い一連の大きな金属ローラーの中を通されます。これらの冷却ローラーは紙を瞬時に冷却し、インクを紙に定着させます。これを行わないと、インクが指にこすれてしまいます。

カラーとレジストレーションの制御

カラーとレジストレーションの制御は、コンピューターの使用を支援するプロセスです。レジストレーションとは、印刷される画像のそれぞれの色の部分を印刷版に適用する際の、印刷版の位置合わせのことです。プレートが完全に揃っていない場合、画像の焦点が合っていないように見えたり、色が間違ったりします。コンピュータは、プレスシート上に配置されたトンボのビデオ画像を撮影します。各プレートには独自のマークが付いています。コンピューターはこれらのマークをそれぞれ読み取り、各プレートの位置を調整して、完璧な位置合わせを実現します。印刷機が全速力で稼働している間、これらすべてが 1 秒間に何度も発生します。

カラーコントロールは、インクをブレンドする方法を含むプロセスであり、版の位置合わせと密接に関係しています。ユニットに放出されるインクの量は、希望の外観を実現するために必要なインクの量によって異なります。インクは、全体的なコントロール コンソールの一部であるコントロール パネルを介して調整されます。印刷機に置かれる前に、プレートがスキャンされ、データがマイクロカセットに転送されます。これは、インクの放出を事前設定値に指示する「マスター」として機能します。

ステップ 3: バインダリ

バインダリは印刷物が完成する場所です。印刷された巨大なロール紙が切断され、ページが正しい順序になるように組み立てられます。プロセスのこのステップでは、ページがステープルまたは接着剤で綴じられます。

How Stuff Works Express の場合、スティッチャーと呼ばれる機械が、折り畳まれた印刷用紙 (プレス署名と呼ばれます) を取り出し、それらを照合します。次に、折り丁にステッチ (ステープル) が挿入され、折り丁が綴じられます。

綴じ機の最後のコンポーネントはナイフで、用紙を最終的な納品サイズにトリミングします。これで、製品は最終目的地に発送される準備が整います。

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基本: 静電気

レーザー プリンターで動作する主な原理は静電気です。これは、乾燥機内の衣類がくっついたり、雷雲から地面に稲妻が伝わるのと同じエネルギーです。静電気は、風船や人体などの絶縁された物体に蓄積される単なる電荷です。逆に帯電した原子は互いに引き合うため、逆の静電気場を持つ物体はくっつきます。

レーザー プリンタは、この現象を一種の「一時的な接着剤」として利用します。このシステムの中心となるコンポーネントは感光体で、通常は回転ドラムまたはシリンダーです。このドラム アセンブリは、光フォトンによって放電される光導電性の高い材料で作られています。

基本: ドラム

最初に、ドラムには、電流が流れる帯電コロナ ワイヤによって全体的に正の電荷が与えられます。 (一部のプリンターではコロナ ワイヤーの代わりに帯電ローラーを使用していますが、原理は同じです。) ドラムが回転すると、プリンターは表面全体に小さなレーザー ビームを照射し、特定の点を放電します。このようにして、レーザーは、印刷される文字や画像を電荷のパターン、つまり静電画像として「描画」します。このシステムは、電荷を反転させた状態、つまり、負の背景に正の静電像を描いた状態でも機能します。

パターンが設定された後、プリンターは正に帯電したトナー(微細な黒い粉末) でドラムをコーティングします。トナーは正の電荷を持っているため、ドラムの負の放電領域には付着しますが、正に帯電した「背景」には付着しません。これは、ソーダの缶に接着剤で文字を書いて、それを小麦粉の上で転がすようなものです。小麦粉は缶の接着剤が塗られた部分にのみ付着するため、最終的には粉末でメッセージが書かれることになります。

パウダーパターンが貼り付けられた状態で、ドラムが紙の上を転がり、紙は下のベルトに沿って移動します。紙はドラムの下を転がる前に、転写コロナ ワイヤ(帯電ローラー) によってマイナスの電荷が与えられます。この電荷は静電像の負電荷よりも強いため、紙がトナー粉末を引き離す可能性があります。ドラムと同じ速度で移動しているため、用紙は画像パターンを正確に読み取ります。用紙がドラムに張り付くのを防ぐため、トナーをピックアップした直後にデタック コロナ ワイヤーによって用紙が排出されます。

基本: 定着器

最後に、プリンタは用紙を一対の加熱ローラーであるフューザーに通過させます。紙がこれらのローラーを通過すると、緩んだトナーパウダーが溶けて紙の繊維と融合します。定着器が用紙を排紙トレイに転がすと、ページが完成します。もちろん、定着器は用紙自体も加熱します。そのため、レーザー プリンターやコピー機から出てきたページは常に熱くなっています。

では、何が紙の燃え尽きを防ぐのでしょうか？主に速度です。紙は非常に速くローラーを通過するため、あまり熱くなりません。

トナーを用紙に付着させた後、ドラム表面は放電ランプを通過します。この明るい光が感光体の表面全体を露光し、電気的なイメージを消去します。次に、ドラム表面が帯電コロナ ワイヤを通過し、正電荷が再び適用されます。

概念的には、これですべてです。もちろん、実際にすべてを統合することははるかに複雑です。次のセクションでは、さまざまなコンポーネントを詳しく調べて、テキストと画像がどのように迅速かつ正確に生成されるかを確認します。

コントローラー: 会話

レーザー プリンタが他のことを行う前に、ページ データを受信し、すべてを紙に印刷する方法を理解する必要があります。これはプリンタ コントローラの仕事です。

プリンタ コントローラは、レーザー プリンタのメインのオンボード コンピュータです。パラレル ポートやUSBポートなどの通信ポートを介してホスト コンピュータ ( PCなど) と通信します。印刷ジョブの開始時に、レーザー プリンタはホスト コンピュータとデータを交換する方法を確立します。コントローラーは、受信した情報を処理するために、ホスト コンピューターを定期的に起動および停止する必要がある場合があります。

オフィスでは、レーザー プリンタが複数の個別のホスト コンピュータに接続されていることが多いため、複数のユーザーが自分のマシンからドキュメントを印刷できます。コントローラーはそれぞれを個別に処理しますが、多くの「会話」を同時に実行している可能性があります。複数のジョブを一度に処理できるこの機能が、レーザー プリンターの人気の理由の 1 つです。

コントローラー: 言語

プリンタ コントローラとホスト コンピュータが通信するには、同じページ記述言語を話す必要があります。以前のプリンタでは、コンピュータは特別な種類のテキスト ファイルと、プリンタに基本的な書式設定情報を与える単純なコードを送信していました。これらの初期のプリンターには少数のフォントしか搭載されていなかったため、これは非常に簡単なプロセスでした。

最近では、何百もの異なるフォントから選択できるため、複雑なグラフィックを印刷することについて躊躇することはないでしょう。この多様な情報をすべて処理するには、プリンタはより高度な言語を話す必要があります。

最近の主要なプリンタ言語は、Hewlett Packard のPrinter Command Language (PCL) と Adob​​e のPostscriptです。これらの言語は両方とも、ページをベクトル形式、つまり、一連のドット (ビットマップイメージ) としてではなく、幾何学的形状の数学的値として記述します。プリンター自体がベクター イメージを取得し、ビットマップ ページに変換します。このシステムを使用すると、プリンタはあらゆる種類のフォントや画像を備えた精巧で複雑なページを受け取ることができます。また、プリンタ自身がビットマップ画像を作成するため、プリンタの能力を最大限に活用できます。

一部のプリンタは、標準の PCL の代わりにグラフィカル デバイス インターフェイス(GDI) 形式を使用します。このシステムでは、ホスト コンピューター自体がドット配列を作成するため、コントローラーは何も処理する必要がなく、ドットの命令をレーザーに送信するだけです。

しかし、ほとんどのレーザー プリンタでは、コントローラはホスト コンピュータから受信したすべてのデータを整理する必要があります。これには、使用する用紙、ページのフォーマット方法、フォントの処理方法など、プリンターに何をすべきかを指示するすべてのコマンドが含まれます。コントローラーがこのデータを処理するには、それを正しい順序。

コントローラー: ページのセットアップ

データが構造化されると、コントローラーはページの組み立てを開始します。テキストの余白を設定し、単語を配置し、グラフィックを配置します。ページが配置されると、ラスター イメージ プロセッサ(RIP) はページ データを全体として、または部分ごとに取得し、小さなドットの配列に分割します。次のセクションで説明するように、レーザーが感光体ドラムにページを書き込むことができるように、プリンターはこの形式のページを必要とします。

ほとんどのレーザー プリンタでは、コントローラはすべての印刷ジョブ データを独自のメモリに保存します。これにより、コントローラーはさまざまな印刷ジョブをキューに入れ、一度に 1 つずつ処理できるようになります。また、ホスト コンピュータはデータを 1 回送信するだけで済むため、ドキュメントの複数部を印刷する場合にも時間を節約できます。

レーザーアセンブリ

実際にページを描画するため、プリンタのレーザー システム (またはレーザー スキャン アセンブリ) は信じられないほど正確でなければなりません。従来のレーザー スキャン アセンブリには次のものが含まれます。

レーザーは、ページ データ (テキストや画像を構成する小さなドット) を一度に 1 水平線ずつ受け取ります。ビームがドラム上を移動するとき、レーザーは印刷されるすべてのドットに対して光のパルスを放射しますが、空のスペースのすべてのドットに対してはパルスを放射しません。

レーザーは実際にはビーム自体を動かしません。代わりに、可動ミラーでビームを反射します。ミラーが動くと、一連のレンズを通してビームが照射されます。このシステムは、ミラーとドラム上の点の間の距離の変化によって生じる画像の歪みを補正します。

ページを書く

レーザー アセンブリは、水平方向の 1 つの平面内でのみ移動します。各水平走査の後、プリンタは感光体ドラムをノッチ上に移動させて、レーザー アセンブリが次の線を描画できるようにします。小型のプリント エンジン コンピューターは、たとえ目がくらむような速度であっても、これらすべてを完全に同期させます。

一部のレーザー プリンタでは、単一のレーザーではなく、発光ダイオード( LED ) のストリップを使用してページ画像を書き込みます。各ドット位置には独自の専用ライトがあります。これは、プリンターには 1 つの設定された印刷解像度があることを意味します。これらのシステムは、実際のレーザー アセンブリよりも製造コストが低くなりますが、得られる結果は劣ります。通常、これらは安価なプリンタでのみ見つかります。

レーザー プリンタはコピー機と基本的には同じように動作しますが、いくつかの大きな違いがあります。最も明白な違いは画像のソースです。コピー機は明るい光を反射して画像をスキャンしますが、レーザー プリンタは画像をデジタル形式で受け取ります。

もう 1 つの大きな違いは、静電像の作成方法です。コピー機が紙で光を反射すると、光は白い部分から感光体に反射されますが、暗い部分では吸収されます。このプロセスでは、「背景」が放電されますが、静電像は正の電荷を保持します。この方法は「ライトホワイト」と呼ばれます。

ほとんどのレーザー プリンターでは、このプロセスが逆になります。レーザーによって静電画像の線が放電され、背景がプラスに帯電したままになります。プリンタでは、この「黒書き込み」システムは「白書き込み」システムよりも実装が簡単で、一般に良好な結果が得られます。

トナーの基本

レーザー プリンタ (またはコピー機) の最も特徴的なものの 1 つはトナーです。プリンターが「インク」を塗布するのではなく、紙が「インク」を掴むというのは、とても奇妙な概念です。そしてさらに奇妙なのは、その「インク」が実際にはまったくインクではないということです。

では、トナーとは何でしょうか？簡単に言うと、これは、顔料とプラスチックという2 つの主成分を含む帯電した粉末です。

顔料の役割は非常に明白です。顔料はテキストや画像を埋める色 (モノクロ プリンタでは黒) を提供します。この顔料はプラスチック粒子にブレンドされているため、トナーが定着器の熱を通過すると溶けます。この性質により、トナーには液体インクに比べて多くの利点がもたらされます。主に、ほぼすべての種類の紙の繊維にしっかりと結合するため、テキストが汚れたりにじみにくくなります。

トナーを塗布する

それでは、プリンタはどのようにしてこのトナーをドラム上の静電像に塗布するのでしょうか?粉末は、取り外し可能なケーシングに組み込まれた小さな容器であるトナー ホッパーに保管されます。プリンタは、現像器ユニットを備えたホッパーからトナーを回収します。 「現像剤」は実際には、マイナスに帯電した小さな磁気ビーズの集合体です。これらのビーズは回転する金属ローラーに取り付けられており、トナー ホッパー内のトナーの中をビーズを移動させます。

現像剤ビーズは負に帯電しているため、通過するときに正のトナー粒子を収集します。次に、ローラーがビーズをブラッシングしてドラムアセンブリを通過させます。静電像は現像剤ビーズよりも強い負電荷を持っているため、ドラムがトナー粒子を引き離します。

次に、ドラムが紙の上を移動し、紙の帯電がさらに強くなり、トナーが捕捉されます。トナー回収後、用紙はデタックコロナワイヤにより直ちに排出されます。この時点で、トナーをページ上に保持しているのは重力だけです。ページに息を吹きかけた場合、画像は完全に失われます。トナーを定着させるには、ページがフューザーを通過する必要があります。定着ローラーは内部の石英管ランプによって加熱されるため、トナーが通過するときにトナー内のプラスチックが溶けます。

しかし、トナーがページに付着するのではなく、定着ロールにトナーが溜まるのを防ぐのはなぜでしょうか?これを防ぐには、朝食がフライパンの底にくっつかないようにするのと同じ焦げ付き防止素材であるテフロンでフューザーロールをコーティングする必要があります。

カラープリンター

当初、市販のレーザー プリンタのほとんどはモノクロ印刷 (白い紙に黒で書く) に限定されていました。しかし現在では、多数のカラーレーザープリンタが市場に出回っています。

基本的に、カラー プリンタはモノクロ プリンタと同じように動作しますが、印刷プロセス全体を 4 回 (シアン (青)、マゼンタ (赤)、黄色、黒に 1 回ずつパス) 実行する点が異なります。これら 4 色のトナーをさまざまな割合で組み合わせることで、全スペクトルの色を生成できます。

これを行うには、いくつかの異なる方法があります。一部のモデルには、回転ホイール上に 4 つのトナーおよび現像ユニットが搭載されています。プリンタは 1 色の静電画像を配置し、そのトナー ユニットを所定の位置に置きます。次に、この色を紙に適用し、次の色のプロセスを再度実行します。一部のプリンタでは、画像を紙に配置する前に 4 色すべてを版に追加します。

より高価なプリンタの中には、実際には各色に完全なプリンタ ユニット (レーザー アセンブリ、ドラム、トナー システム) が搭載されているものもあります。紙は単にさまざまなドラムヘッドを通過し、一種の組み立てラインですべての色を集めます。

レーザープリンターの利点

では、なぜ安価なインクジェット プリンターではなくレーザー プリンターを購入するのでしょうか?レーザー プリンタの主な利点は、速度、精度、経済性です。レーザーは非常に高速に移動できるため、インクジェットよりもはるかに速い速度で「書き込み」を行うことができます。また、レーザービームの直径が一定であるため、余分なインクをこぼすことなく、より正確に描画できます。

レーザー プリンタはインクジェット プリンタよりも高価になる傾向がありますが、維持費はそれほどかかりません。トナー パウダーは安価で長持ちし、高価なインク カートリッジはすぐに使い切ることができます。このため、オフィスでは通常、長いテキスト文書を印刷するための「馬車」としてレーザー プリンターが使用されます。ほとんどのモデルでは、この機械効率は高度な処理効率によって補完されます。一般的なレーザー プリンタ コントローラは、小規模オフィスの全員にサービスを提供できます。

レーザー プリンタが初めて導入されたとき、個人用プリンタとして使用するには高価すぎました。しかし、それ以来、レーザー プリンターははるかに手頃な価格になりました。今なら、優れたインクジェット プリンターよりも少し高い価格で、ベーシック モデルを購入できます。

テクノロジーの進歩に伴い、レーザー プリンターの価格は下がり続ける一方、パフォーマンスは向上するはずです。また、数多くの革新的なデザインのバリエーションや、おそらく静電印刷の全く新しい応用例も見られるでしょう。多くの発明家は、単純な静電気でできることの表面をなぞっただけだと信じています。