この記事をどこで読んでいるとしても、おそらく近くにプリンターがあるでしょう。そして、それがインクジェットプリンターである可能性が非常に高いです。 1980 年代後半の登場以来、インクジェット プリンタは人気と性能が向上するとともに、価格も大幅に下がりました。
インクジェットプリンタは、非常に小さなインク滴を紙上に配置して画像を作成するプリンタです。インクジェット プリンタから出てきた紙を見たことがある人なら、次のことがわかるでしょう。
- ドットは非常に小さく (通常、直径は 50 ～ 60 ミクロン)、人間の髪の毛の直径 (70 ミクロン) よりも小さいほどです。
- ドットは非常に正確に配置され、解像度は最大 1440×720 ドット/インチ (dpi) です。
- ドットにさまざまな色を組み合わせて、写真品質の画像を作成できます。
この記事では、インクジェット プリンタのさまざまな部分と、これらの部分がどのように連携して画像を作成するかについて学びます。また、一部のインクジェット プリンタで使用されるインク カートリッジと特殊紙についても学習します。
まず、さまざまなプリンター テクノロジーについて簡単に見てみましょう。
影響と非影響
利用可能な主要なプリンタ テクノロジがいくつかあります。これらのテクノロジーは 2 つの主要なカテゴリに分類でき、それぞれにいくつかのタイプがあります。
衝撃– これらのプリンターには、画像を作成するために紙に接触するメカニズムが備わっています。インパクトを与える主なテクノロジーは次の 2 つです。
- ドットマトリックスプリンタは、一連の小さなピンを使用して、インクが塗布されたリボンを打ち、衝撃点でインクを紙に転写します。
- 文字プリンターは基本的にコンピューター化されたタイプライターです。ボールまたは一連のバーがあり、実際の文字 (文字と数字) が表面にエンボス加工されています。適切な文字をインクリボンに打ち付け、文字のイメージを紙に転写します。文字プリンタは、基本的なテキストに対しては高速かつ鮮明ですが、その他の用途には非常に制限されています。
ノンインパクト– これらのプリンターは、画像の作成時に用紙に触れません。インクジェット プリンタはこのグループに含まれており、次のものが含まれます。
- この記事で説明するインクジェットプリンタは、一連のノズルを使用してインク滴を紙に直接スプレーします。
- レーザープリンターは、 「レーザー プリンターの仕組み」で詳しく説明されていますが、ドライ インク (トナー)、静電気、および熱を使用してインクを紙に配置し、接着します。
- 固形インクプリンターにはワックス状のインクのスティックが含まれており、これを溶かして紙に塗布します。その後、インクはその場で固まります。
- 昇華型プリンターには、赤、青、黄、灰色のセロハンのシートを端から端まで貼り合わせたような透明なフィルムの長いロールが付いています。このフィルムには、印刷で使用される 4 つの基本色 (シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック (CMYK)) に対応する固体染料が埋め込まれています。プリント ヘッドは、適用する必要がある特定の色の量に応じて温度が変化する発熱体を使用します。染料は蒸発し、紙の光沢のある表面に浸透してから固体に戻ります。プリンターは各基本色の紙を完全に通過させ、徐々に画像を構築します。
- サーマル ワックスプリンターは、昇華型インク技術と固体インク技術のハイブリッドのようなものです。 CMYK カラー バンドが交互に配置されたリボンを使用します。リボンは、一連の小さな加熱ピンを備えたプリント ヘッドの前を通過します。ピンによってワックスが溶けて紙に付着し、そこで固まります。
- 感熱オートクロームプリンタでは、プリンタではなく紙に色が表示されます。紙には 3 つの層 (シアン、マゼンタ、イエロー) があり、各層は特定の量の熱を加えることで活性化されます。プリント ヘッドには、温度が変化する発熱体が付いています。プリントヘッドは紙の上を 3 回通過し、必要に応じて各カラー層に適切な温度を提供します。
これらすべての素晴らしいテクノロジーの中で、インクジェット プリンターが最も人気があります。実際、今日それに近い技術はレーザー プリンターだけです。
それでは、インクジェット プリンターの内部を詳しく見てみましょう。
インクジェットプリンターの内部
一般的なインクジェット プリンタの部品は次のとおりです。プリント ヘッド アセンブリ:
- プリント ヘッド– インクジェット プリンタの中核であるプリント ヘッドには、インク滴をスプレーするために使用される一連のノズルが含まれています。
- インク カートリッジ– プリンタのメーカーやモデルに応じて、インク カートリッジには、黒とカラーの別々のカートリッジ、カラーと黒の 1 つのカートリッジ、またはインクの色ごとのカートリッジなど、さまざまな組み合わせがあります。一部のインクジェット プリンタのカートリッジには、プリント ヘッド自体が含まれています。
- プリント ヘッド ステッピング モーター-ステッピング モーターは、プリント ヘッド アセンブリ (プリント ヘッドとインク カートリッジ) を用紙上で前後に動かします。一部のプリンタには、プリンタが使用されていないときにプリント ヘッド アセンブリを待機させるための別のステッピング モーターが搭載されています。パーキングとは、車のパーキング ブレーキのように、プリント ヘッド アセンブリが誤って移動しないように制限されることを意味します。
- ベルト– ベルトは、プリント ヘッド アセンブリをステッピング モーターに取り付けるために使用されます。
- スタビライザー バー– プリント ヘッド アセンブリはスタビライザー バーを使用して、動きが正確で制御されていることを保証します。
給紙アセンブリ:
- 用紙トレイ/フィーダー– ほとんどのインクジェット プリンタには、用紙をセットするトレイがあります。一部のプリンタでは、代わりにフィーダ用の標準トレイを省略しています。通常、フィーダーはプリンターの背面で斜めにパチッと開き、そこに用紙をセットできるようになります。一般に、フィーダには従来の用紙トレイほど多くの用紙を収容できません。
- ローラー– 一連のローラーがトレイまたはフィーダーから用紙を引き込み、プリント ヘッド アセンブリが次のパスの準備ができたら用紙を送ります。
- 紙送りステッピング モーター– このステッピング モーターはローラーに電力を供給し、連続画像を確実に印刷するために必要な正確な増分で紙を動かします。
- 電源– 以前のプリンタには外部変圧器が付いていることがよくありましたが、現在販売されているプリンタのほとんどは、プリンタ自体に組み込まれている標準の電源を使用しています。
- 制御回路– 動作のすべての機械的側面を制御し、コンピューターからプリンターに送信される情報をデコードするために、小さいながらも高度な回路がプリンターに組み込まれています。
熱と振動
インクジェット プリンタの種類が異なれば、インク滴の形成方法も異なります。現在、プリンタ メーカーが使用している主なインクジェット テクノロジは 2 つあります。
- サーマルバブル– Canonなどのメーカーで使用されており、この方法は一般にバブル ジェットと呼ばれます。サーマルインクジェットプリンタでは、小さな抵抗器が熱を発生し、この熱でインクが気化して気泡が発生します。気泡が膨張すると、インクの一部がノズルから紙の上に押し出されます。バブルが「はじける」（崩壊する）と、真空が生じます。これにより、より多くのインクがカートリッジからプリント ヘッドに引き込まれます。一般的なバブル ジェット プリント ヘッドには 300 または 600 個の小さなノズルがあり、それらすべてが液滴を同時に発射できます。ボタンをクリックすると、サーマルバブルインクジェットプリンターがどのように動作するかを確認できます。
- -エプソンが特許を取得したこの技術は、ピエゾ結晶を使用します。クリスタルは各ノズルのインク リザーバーの背面にあります。クリスタルは微小な電荷を受け取り、それが振動を引き起こします。クリスタルが内側に振動すると、微量のインクがノズルから押し出されます。振動すると、さらにインクがリザーバー内に引き込まれ、噴霧されたインクと置き換わります。
印刷プロセスを順を追って、何が起こるかを見てみましょう。
「OK」をクリックします。印刷する
印刷するボタンをクリックすると、一連のイベントが発生します。
- 使用しているソフトウェア アプリケーションは、印刷するデータをプリンタドライバに送信します。
- ドライバーはデータをプリンターが理解できる形式に変換し、プリンターがオンラインで印刷可能であることを確認します。
- データは、ドライバーによって接続インターフェイス (パラレル、 USBなど) を介してコンピューターからプリンターに送信されます。
- プリンターはコンピューターからデータを受信します。一定量のデータをバッファに保存します。バッファの範囲は、モデルに応じて 512 KB ランダム アクセス メモリ ( RAM ) から 16 MB RAM までです。バッファーを使用すると、実際のページが印刷されるのを待たずに、コンピューターが印刷プロセスを迅速に完了できるため便利です。大きなバッファには、複雑なドキュメントまたはいくつかの基本的なドキュメントを保持できます。
- プリンタが一定期間アイドル状態だった場合、通常、プリント ヘッドがきれいであることを確認するために短いクリーニング サイクルが実行されます。クリーニング サイクルが完了すると、プリンターは印刷を開始できるようになります。
- 制御回路は紙送りステッピング モーターを作動させます。これによりローラーがかみ合い、用紙トレイ/フィーダーからプリンターに用紙が送り込まれます。トレイまたはフィーダに用紙があると、トレイ/フィーダの小さなトリガー機構が押されます。トリガーが押されていない場合、プリンターは「用紙切れ」 LED を点灯し、コンピューターに警告を送信します。
- 用紙がプリンタに供給され、ページの先頭に配置されると、プリント ヘッドのステッピング モーターがベルトを使用してプリント ヘッド アセンブリをページ上で移動させます。プリント ヘッドがページ上にインク ドットをスプレーするたびに、モーターはほんの数秒間停止し、少し移動してから再び停止します。このステップは非常に速く行われるため、連続した動作のように見えます。
- 各ストップに複数のドットが作成されます。 CMYK カラーを正確な量でスプレーして、他の色を想像できるようにします。
- 各パスが完了すると、紙送りステッピング モーターが紙を 1 インチ未満だけ送ります。インクジェット モデルによっては、プリント ヘッドがページの先頭側にリセットされるか、ほとんどの場合、単に方向を反転して、印刷中にページを横切って戻り始めます。
- このプロセスは、ページが印刷されるまで続きます。ページの印刷にかかる時間は、プリンタによって大きく異なります。また、ページの複雑さやページ上の画像のサイズによっても異なります。たとえば、プリンタは黒のテキストを 16ページ/分(PPM) で印刷できる場合がありますが、1 つのフルカラーのページ サイズの画像を印刷するには数分かかります。
- 印刷が完了すると、プリントヘッドは停止します。給紙ステッピング モーターがローラーを回転させ、完成したページを出力トレイに押し込みます。現在のほとんどのプリンターは、非常に速乾性の高いインクを使用しているため、シートを汚さずにすぐに手に取ることができます。
次のセクションでは、使用するインク カートリッジと用紙についてもう少し詳しく説明します。
紙とインク
インクジェットプリンターはかなり安価です。一般的な白黒レーザー プリンターよりもコストが低く、カラー レーザー プリンターよりもはるかに安価です。実際、かなりの数のメーカーが自社のプリンタの一部を赤字で販売しています。多くの場合、セールではインク カートリッジ セットの価格よりも安い価格でプリンターを見つけることができます。
なぜ彼らはこんなことをするのでしょうか？なぜなら、彼らはあなたが購入する物品が利益をもたらすと期待しているからです。これはビデオゲームビジネスの仕組みと非常によく似ています。ハードウェアは原価以下で販売されます。特定のブランドのハードウェアを購入したら、そのハードウェアで動作する他の製品を購入する必要があります。つまり、メーカー A からプリンターを購入し、メーカー B からインク カートリッジを購入することはできません。これらは一緒に動作しません。
コストを削減するもう 1 つの方法は、実際のプリント ヘッドの大部分をカートリッジ自体に組み込むことです。メーカーは、プリント ヘッドはプリンタの中で最も摩耗しやすい部分であるため、カートリッジを交換するたびにプリント ヘッドを交換することでプリンタの寿命が延びると考えています。
インクジェット プリンターで使用する用紙は、画像の品質を大きく左右します。標準のコピー用紙でも使用できますが、インクジェット プリンタ用の用紙ほど鮮明で明るい画像は得られません。画質に影響を与える主な要因は 2 つあります。
- 輝度
- 吸収
紙の明るさは通常、紙の表面の粗さによって決まります。目の粗い紙や粗い紙は光をいくつかの方向に散乱させますが、滑らかな紙はより多くの光を同じ方向に反射します。これにより、紙が明るく見えるようになり、その結果、紙上の画像も明るく見えます。これは、新聞の写真と雑誌の写真を比較するとわかります。雑誌のページの滑らかな紙は、新聞のザラザラした質感よりもはるかによく光を反射して目に戻ります。明るい紙としてリストされている紙は、通常、通常よりも滑らかな紙です。
画質におけるもう 1 つの重要な要素は吸収です。インクが紙にスプレーされると、インクは対称的なドットとしてしっかりと残るはずです。インクが紙に吸収されすぎないように注意してください。そうなると、ドットがぼやけ始めます。これは、プリンターが予想するよりもわずかに広い領域をカバーするために、不規則に広がります。その結果、ページは、特にオブジェクトやテキストの端が多少ぼやけて見えます。
前述したように、フェザリングは紙がインクを吸収することによって発生します。これに対処するために、高品質のインクジェット用紙にはインクを紙の表面に保持するワックス状のフィルムがコーティングされています。通常、コート紙は他の紙よりも劇的に優れた印刷結果をもたらします。コート紙の低吸収性は、今日の多くのインクジェット プリンタの高解像度機能の鍵となります。たとえば、一般的な Epson インクジェット プリンタは、標準用紙に最大 720×720 dpi の解像度で印刷できます。コート紙を使用すると、解像度は 1440×720 dpi に増加します。その理由は、プリンタが実際に紙をわずかにずらし、通常の行ごとに 2 番目のドット行を追加できるためです。これは、画像にフェザリングが発生してドットがぼやけないことがわかっているためです。
インクジェット プリンタは、さまざまなメディアに印刷できます。市販のインクジェット プリンタは、ビール瓶のラベルなどのアイテムに直接スプレーすることがあります。消費者向けには、裏面粘着ラベルやステッカーから名刺やパンフレットに至るまで、数多くの特殊紙があります。画像を作成してTシャツに貼れるアイロン転写も可能です。 1 つ確かなことは、インクジェット プリンターは創造性を発揮するための簡単で手頃な方法を確実に提供してくれるということです。
インクジェット カートリッジは高価であるため、インクを補充するというアイデアを中心に巨大なビジネスが成長しました。ほとんどの人にとって、補充することは理にかなっていますが、注意すべき点がいくつかあります。
- 詰め替えキットがお使いのプリンターのモデルに対応していることを確認してください。前のセクションで学んだように、プリンターが異なれば、紙にインクを塗布するために使用するテクノロジーも異なります。間違った種類のインクを使用すると、出力が低下したり、プリンターが損傷したりする可能性があります。一部の商用インクジェットは油性インクを使用しますが、家庭用またはオフィス用の事実上すべてのデスクトップインクジェットは水性インクを使用します。正確なインク組成はメーカーによって大きく異なります。たとえば、サーマルバブルインクジェットには、圧電プリンタよりも高温でも安定したインクが必要です。
- ほとんどのメーカーは、承認されたインクのみを使用することを要求しています。詰め替えキットは通常、保証が無効になります。
- カートリッジを補充することはできますが、カートリッジにプリントヘッドが組み込まれているものには十分注意してください。これらを 2 ～ 3 回以上補充しないでください。補充しないと、プリント ヘッドが劣化し始め、プリンターが損傷する可能性があります。
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