ヒデオの情報管理部屋

世界中の様々なニュースをヒデオ独自の目線でみつめる

物理と化学

コピー機の仕組みを簡単に解説!静電気が密接に関係していた!

投稿日:2016年9月22日 更新日:

オフィスで欠かせない機械と言えばいろいろありますが、中でも書類や資料などを大量に印刷するコピー機はその筆頭ともいえます。

オフィスだけでなく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。

ではそのコピー機はどういった仕組みで動いているのでしょうか?

精密機械の仕組みと言うと一見複雑そうに聞こえるかもしれませんが、その原理にはとある物理現象が関係していたことがわかりました。

ということで今回はコピー機がどうやって動いているのか、その仕組みを物理の観点から簡単に解説していきます!




スポンサーリンク

 

コピー機の原理は静電気が関係していた!

結論から言いますと、皆さんが普段よく使用するコピー機の原理には静電気が大きく関係しています。

静電気とは皆さんも普段の生活で体験することはあるでしょう。

下敷きで髪を擦ると髪が物凄い勢いで逆なでしたり、金属のドアノブに触れようとすると手がバチっとしたりするやつです。

僕自身もよく経験がありますが、静電気というのは本当に厄介な奴ですよね、特に冬の時期は(;-_-)

ではこの静電気が一体全体どうやってコピー機と関係しているのか、それについて順を追って解説していきます!

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。




スポンサーリンク


 

コピーは静電気をどう利用している?

では本題に入ります。

先ほども説明しましたがコピー機は静電気を利用しているとのことでしたが、どうやって関係しているのでしょうか?

より具体的にわかりやすく解説していきます。

 
コピー機の中で静電気が密接に関係しているのは、感光体と呼ばれる物質です。

感光体(または感光ドラム)自体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。

この感光体はコピー機の中で欠かせない部品です!

 
絶縁体の方は、電気を通さないので静電気のもと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上で最も鍵となるのです!

 
まずコピー機が原稿を読み取る際には、この感光ドラムの表面にマイナスの静電気が付与されます、この過程が帯電となります。

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。

この性質を利用することで、原稿に文字や図が書かれた部分を感光体が判別するのです。


わかりやすく言えば、紙が白く見える部分は光が反射するので感光体が反応し、黒く見える部分は光が反射しないので感光体は反応しません。

光が当たる、すなわち紙が白い部分は感光体が導体になります、ここで事前にマイナスの静電気を帯電させておくと感光体は導体になっているので、電荷が溜められず去っていきます。

逆に光が当たらなかった黒い部分は、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るのです、この過程が露光となります。

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、この過程が現像となります。

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写ります、この過程が転写がなります。

 
ただしこのままだと粉がはがれ落ちやすいままなので、粉を紙に写して加熱して強固に密着させることでコピー完了となります、この過程が定着となります。

以上をまとめますと、コピー機が原稿を読み取ってコピーする過程は

帯電→露光→現像→転写→定着

の順番となります。

「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の光を感光体へ当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。

省エネが叫ばれる時代なので、これからますます需要が高まりそうです。

ただ値段は普通のコピー機と比べてやや高めのようですね(;-_-)

まとめ

今回はコピー機の仕組みについての解説でした。

最後に簡単にまとめさせていただきますと、

  • 静電気はコピー機の感光体と呼ばれる部品に利用されている
  • 紙の白い部分と黒い部分で光が反射されるかされないかで、感光体の表面が電荷がある部分とない部分に分かれる
  • 電荷のある部分に黒い粉が引き付けられる
  • 黒い粉が付着した感光体をコピー用紙に押し付ける
  • 最後に加熱して強固に密着させることでコピーが完了する

となります、参考になりましたら幸いです!


静電気に関しては学校の物理の授業でも習うことですが、こうした基礎科学の知識は身近な生活用品にも多く活用されています。

もっと知りたい方はぜひ以下の記事をご覧ください!

冷蔵庫が冷える原理を解説! 気化圧縮型とペルチェ方式とは?

圧力鍋の仕組みをわかりやすく解説! 圧力で沸点が変わる?

LEDが発光する原理を解説! 他光源との消費電力・寿命も比較!




スポンサーリンク

-物理と化学

執筆者:


comment

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

関連記事

エントロピーの意味をわかりやすく解説!統計力学と情報学の考えも!

エントロピーという言葉を聞いたことがあるでしょうか? この言葉は高校の物理の知識までだと恐らくあまり出てこない筈です。 メインで登場するのは大学に入ってからです、特に熱力学の分野で初めて耳にする学生も …

素粒子と原子の違いをわかりやすく解説! 正しく理解しよう!

物質の最小単位といえばみなさん何を思い浮かべますか? 恐らくほとんどの人が学校の理科の授業で学習した原子と答えるかもしれません。原子とは古代ギリシャの哲学者デモクリトスが提唱した概念的な存在でしたが、 …

台風はなぜ左回り?理由を物理の知識で解説!

台風と言えば皆さんもよく目にしたことはあります。 といっても見るのは大抵天気予報の図ですよね、本物の台風を間近で肉眼で観測したことのある人はまずいないはずですから。   その台風を天気予報で …

冷蔵庫が冷える原理を解説! 気化圧縮型とペルチェ方式とは?

突然ですがみなさんは冷蔵庫がなぜ物を冷やすことができるかご存知ですか? 普段の生活で何気なく使うことが多い冷蔵庫ですが、この冷蔵庫がどういった原理で食材を冷やしているのかを詳しく把握できている人は意外 …

半導体のn型・p型の違いとは? それぞれの電子の動きを解説!

今回のテーマは半導体の構造についてです。 半導体とはご存知多くの電化製品のコンピュータを構成する部品で使われています。もはや現代生活に欠かせない部品となっていますが、大学で工学部に所属していた学生は必 …

スポンサーリンク

管理人はこういう人

どうもヒデオという者です。 出身は九州、大学卒業後就職し現在は25歳で会社員をしています。 趣味はゲーム、ネットサーフィン、アニメ観賞、 最近はまってるゲームはパズドラと白猫です。 現在の自分の生き方にやや疑問点を感じながらも、 日々ブログを書き続け世界の様々な出来事を自分の目線で認識し、見つめ直し考察するのが日課です。 将来の夢は自作の小説を世に売り出したいと考えております。

カテゴリー