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コピー機の仕組みを静電気を用いて解説!

投稿日:2016年9月22日 更新日:

コピー機

みなさんは普段の生活でどれだけコピー機を使うでしょうか?

仕事の上では、オフィスにおいてあるコピー機を使用することは多々あるでしょうが、日常の生活でも重要な書類やメモ書き、証明書などがいろいろな手続きに必要だったりで、その際にコンビニにあるコピー機などを使う機会もあると思います。

今回はそんな身近な生活に欠かせないコピー機がどうやってコピーができるのかを物理の観点から解説していきます。




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紙はなぜ白く見えるのか?

まずコピー機がどのようにして原稿を読み取るかを説明します。原稿に使う紙は普通のコピー用紙で真っ白ですが、当然文字がある程度書かれている場合がほとんどです。

 
そもそも紙が白く見える理由というのは、紙が光をよく反射するからで、逆にペンなどで書かれた字が黒く見えるのは、光を反射しないからです。

 
そしてコピー機が紙を読み取る際には、光を紙に当てた際に反射する強弱を測っているのです。こうすることで紙のどこにどのくらいの濃さで字が書かれているかを判別しているのです。

 

コピーの原理は静電気の応用

次にどうやって読み取った情報を紙の上に再現させるかについて解説します。

ここで学校で習った電気の知識が使われます。電気といっても、ここで使うのはみなさんも日常の生活で経験すると思われる静電気です。

 
セーターを着たり、金属のドアノブに触れたときにビリっと静電気が走る思いをした人は多いと思いますが、実はこの静電気こそがコピーやプリンターに必要な原理なのです。

 
コピー機の要といわれる感光体は、普段は電流を通しにくい絶縁体なのですが、なぜか光を当てると導体になる性質を併せ持っています。

 
絶縁体の方は、電気を通さないので静電気の元である電荷を表面に溜める性質を持っているのですが、導体は溜められません。この性質こそが、紙の情報を再現するうえで最も鍵となるのです。

 
ここで説明を少し戻しますと、紙が白く見えるのは光が反射して、黒く見えるのは光が反射しないと先ほど説明しました。つまりコピー機の中に入れた原稿の光を読み取り、光が当たった部分は感光体もそのまま光って導体になるので電荷が去り、光が当たらなかった部分は、感光体は絶縁体のままなので電荷が残ります。

 
これで感光体は、元の原稿用紙の白い部分には電荷がなくなり、文字の書かれた黒い部分には電荷が残っている状態になります。

この状態の時に、炭素が主成分の黒い粉(トナー)を吹きかけると粉が静電誘導によって電荷のある所へ引き寄せられます。これでコピー用紙を感光体に押し付ければ、元の原稿用紙の文字が書かれた同じ位置に粉が移ります。

 
ただしこのままだと粉がはがれ落ちやすいままなので、粉を紙に移して加熱して強固に密着させればコピー完了となります。

コピー機の仕組み

 
コピー機の調子がおかしい、うまく転写できない、といった症状は感光体がおかしいことがほとんどなので定期的に掃除するなどメンテナンスが必要です。

 

補足:レーザープリンターとLEDプリンター

複合機商品で最近増え始めたのがレーザープリンターとLEDプリンターです。

両者とも基本的な仕組みは一緒ですが、こちらはコンピューターからの情報をもとに精密に制御されたレーザー光線やLEDの光を感光体へあてて印字する点にあります。

またLEDプリンターの方が、レーザー方式に比べ装置が小型で軽量化であり、なおかつ写す像も鮮明で印刷が速いなどの特徴を備えています。時代はまさにLEDプリンターと言うべきでしょうか。

LEDプリンタ

 

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