コピー機の構造や仕組みを徹底解説!~実は中でこんなことが起きてます~

オフィスやビジネス環境で古くから使用されている必要不可欠な事務機のコピー機。

文書や画像の複製を簡単かつ迅速に作成することができ、今や業務には欠かせません。

しかし、毎日のように使っていても「この機械、どうやってコピーしてるの?」と不思議に思ったことはありませんか?

この記事では、コピー機の基本的な構造とその仕組みについて詳しく解説します。

 

プリンターと複合機、なにが違うの?

一般的に呼ばれているコピー機にはプリンター複合機があります。
二つの違いについて解説します。

 

プリンターとは?

プリンターはパソコンから送られた文字・画像・写真などのデータを紙に印刷する機械です。

機能:プリントアウトのみ

特徴:単機能で操作が簡単

 

複合機とは?

複合機はプリンターの機能に加えてスキャナー・FAXなど複数の機能が一体となった機械です。

機能:コピー・プリント・スキャン・FAXの送受信

特徴:多様性でコピー機の機能に加え、プリンター・スキャナー・FAXなどを1台にまとめた機会

 

最近では複合機が主流となっています。

実際には複合機であっても「コピー機」と呼ばれることが多く、コピー機=プリンターや複合機と考えている方が多いです。

⇒コピー機の複合機とプリンターの違とは?それぞれのメリットとデメリットを解説

 

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コピー機の印刷方式の違いとは?

大前提として、コピー機の印刷方式には大きく分けて二種類(インクジェット方式レーザー方式)あります。

インクジェットとレーザーの違いはいくつかありますが大きな違いは印刷方法です。

 

インクジェット方式

インク(液体)を印刷したい用紙に直接吹き付けることで印刷します。

組み合わせなどによって約1億種類の色を表現できるため、色の再現性が高く仕上がりが美しいことが特徴です。

メリット:写真やカラー表現が得意

用 途 :小規模オフィス・自宅での軽い印刷作業向き

 

レーザー方式

着色された微細なトナー(粉末)をドラムで付着させ、これを熱と圧力で印刷したい用紙に転写し印刷します。

インクジェットと違って、感光体がスタンプのようになってページを一度に印刷するので印刷速度が速く、印刷コストが安いため大量に印刷するのに向いています。

メリット:印刷スピードが速い・文字がくっきりでにじまない

用 途 :文書印刷や大量出力に最適

 

インクジェットとレーザーにはそれぞれの良さがあります。

用途に合ったコピー機を選びましょう。

⇒コピー機のインクジェットとレーザープリンターは何が違うの?メリットとデメリットを解説

 

見えないけれど超重要!コピー機の中はどうなっている?

コピー機のメインの役割は、原稿をコピー(複写)することです。

でも実際には、「どうやってコピー機が原稿の情報を読み取っているの?」「コピー機の中って、いったいどうなっているんだろう?」と疑問に思ったことはありませんか?

コピーやプリントをする時、私たちはごく自然に紙が出てくるのを当たり前のように受け止めています。

もしその当たり前の裏側に目を向けてみたらどうでしょう?

ボタンひとつでデータや紙の原稿がわずか数秒でくっきり鮮明な文字や画像に姿を変えることを可能にしているのは、コピー機内部で同時並行的に行われている高度なメカニズムと制御の連携です。

実は、コピー機やプリンターには大きく分けて二つの印刷方式が存在します。

ひとつは【インクジェット方式】です。

こちらは微細なインクをノズルから紙に直接噴射します。

まるでスプレーアートのようなスタイル工程です。

もうひとつは【レーザー方式】です。

静電気と光を使って紙にトナー(粉)を転写し、熱で定着させます。

まるで秘密の化学実験のような工程です。

見た目こそ似ていても、両者の中身はまったく異なる構造を持っているのです。

印刷速度、解像度、使われるインクの性質、そして内部で活躍する部品の種類など、コピー1枚の背後には、驚くほど精巧で繊細な仕組みが隠れています。

次の章では、二つの印刷方法に注目してレーザー方式・インクジェット方式それぞれがどのように印刷を行っているのか、その構造や仕組みを工程ごとにわかりやすく・丁寧に解説していきます。

「なんとなく知っていたけど、詳しくは知らなかった」「知れば知るほど面白い!」そんな発見があること間違いなしの印刷の舞台裏を一緒に見ていきましょう!

インク・トナーは何枚くらい印刷できるの?コピー機の印字可能枚数を調査

インクジェット方式の構造

インクジェット方式は、液体インクを小さなノズルから紙に直接吹き付けて印刷する方式です。

色の再現性が高く、写真印刷やカラー文書に強いのが特徴です。

データ処理・搬送・描画・定着・終了処理の⑤つのステップで印刷していきます。

 

①データ処理(印刷データをプリンターが分析)

パソコンやスマホなどからプリンターへ印刷命令を送信し、画像や文章などのデータがプリンタードライバーを通じて変換されます。

このとき、どの色をどこにどれだけ出すかの細かい情報がプリンターへ伝わります。

 

②搬送(プリントヘッドの準備・紙送りユニット)

プリントヘッド(インクの噴射部)が初期位置から印刷スタート位置に移動します。

同時に用紙も自動的にプリント位置にセットされます。

紙を送るタイミングと動きがズレると、文字が二重になったり色がズレたりするためとても重要です!!

また、長く使っていない場合や初回は自動クリーニングが行われます。

 

③印刷(インクの噴射)

プリントヘッドが左右に高速移動しながらノズルから極小のインク滴を噴射します。

ものすごく小さな穴から紙に向かって一瞬で数万発レベルのインクの弾を飛ばします!

ここで印刷方式には二種類に分けられます。

サーマル方式(熱方式):熱でインクを泡立てて圧力で押し出す

ピエゾ方式(電圧方式):電圧で振動板を動かしてインクを弾き出す

 

④定着(乾燥)

自然乾燥またはヒーターなどでインクを乾かします。

写真用紙や高速プリンターはこの工程が特に重要になります!

印刷が完了すると、排紙トレイに出力された用紙が出てきます。

 

⑤終了処理(クリーニングなど)

印刷後、プリントヘッドが元の位置に戻ります。

使用状況によっては、自動で軽いクリーニングが行われることもあります。

また次回印刷のためのインク残量確認やメンテナンスデータも更新されます。

 

レーザー方式の構造

読み取りの仕組みはカメラの仕組みとよく似ています。

原稿をガラス面(原稿台)に置くと、下から強い光(ランプ)で原稿を照らします。

その反射した光をレンズとセンサー(CCDやCIS)を通して読み取り、デジタルデータとして画像情報を記録します。

これが「原稿のスキャン」の部分です。

読み取った情報をもとに、帯電・感光・現像・転写・定着の⑤つのステップで印刷していきます。

 

①帯電(静電気の糊を付ける)

コピー機の中では、紙に印刷する前に見えない画像をつくる準備をしています。

簡単に言うと紙にくっつける糊を作っているのです。

コピー機の中には、感光ドラムと呼ばれる円柱状の部品があり、このドラムの表面にまんべんなく静電気をくっつけます。

静電気には粉(トナー)がくっつく場所とくっつかない場所を選ぶ力があります。

 

②感光(光で絵を描く)

感光ドラム全体に静電気を帯電させた状態で、スキャナーで読み取った原稿の情報通りにレーザーの光を当てます。

イメージとしては感光ドラムにレーザーで絵を描くイメージです。

そうすることにより、レーザーが当たった部分だけ静電気が消える状態になります。

 

③現像(粉で絵を浮かび上がらせる)

現像では、磁石が埋め込まれた金属ローラーにトナー(粉末)を載せて感光ドラムに近づけます。

近づけることにより、静電気が残っている部分だけに粉がくっつきはっきりとした絵が浮かび上がります。

 

④転写(紙に写す)

ここから印刷する工程に入ります!

感光ドラムにできた粉の絵を紙の上にペタッと写します。

紙にも静電気をかけて粉がドラムから紙にくっつくようにします。

 

⑤定着(熱でしっかりくっつける)

最後は定着になります。

定着という部品では高熱で絵柄を定着される部品です。

紙にのった粉を熱と圧力でギュッとくっつけます。

これでトナーがしっかり紙に溶け込み、手で触っても落ちなくなります。

 

以上が、コピー機での印刷時の仕組みになります。

このようにして、原稿と同じ内容をもう1枚の紙に再現しているのです。

⇒今さら聞けない!業務用コピー機(複合機)の仕組み・構造を分かりやすく解説!

 

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コピーができるのはコレのおかげ!

コピー機が動作する上で主要となる部品を紹介いたします。

どの部品が欠けてもコピー機は動かなくなるくらい重要な部品になります。

「インクジェット方式」と 「レーザー方式」に分けて詳しく見てみましょう!

 

インクジェット方式の主要部品と役割

インクを微細な液滴として紙に噴射するのが特徴の方式です。

【インクカートリッジ】

液体のインクが入った容器です。

カラーは「シアン・マゼンタ・イエロー・ブラック」の4色インクが基本ですが、5色インクや6色インクもあります。

⇒インクジェットプリンターの顔料インクと染料インクに関して!メリットとデメリットを解説

 

【プリントヘッド(ノズル)】

極小のノズルからインクを飛ばす部分です。

プリントヘッドにはノズル(小さな穴)が何百〜数千個ついており、ここから微細なインクの粒をピュッと紙に飛ばして印刷しています。

髪の毛より細い穴からインクを噴射しているため、比較的壊れやすいくトラブルが起こりやすい部品です。

 

【キャリッジ】

印刷時にプリントヘッドを紙の幅に沿って移動させる台車のような役目をしています。

印刷合図があると、キャリッジが用紙の上を左右に動き、その際プリントヘットがインクを吹き出して文字や絵を描きます。

この動きを何十〜何百回も繰り返して1枚の印刷物が完成します。

 

【給紙・排紙ローラー】

用紙を1枚ずつ給紙し、印刷後は排紙トレイに送り出します。

給紙ローラーは自販機から紙カップを1つずつ取り出す機械の腕みたいな役目です。

排紙ローラーはベルトコンベアの出口に紙をスムーズに押し出す役目をしています。

 

【エンコーダー】

動きやタイミングを正確に制御するためのセンサー付きの帯です。

プリントヘッドが今どこにいるか・どれだけ動いたかを正確に測定して、インクを出すタイミングや紙送りの長さをミスなく調整します。

ノズルの噴射位置がズレないように制御し、きれいでズレのない印刷を実現するために欠かせない役割を果たしています。

 

レーザー方式の主要部品と役割

トナー(粉)を紙に焼き付ける方式です。

【感光体ドラム(ドラムユニット)】

読み取った原稿情報をもとに帯電し、トナーを原稿にくっつける役割を持つ部品です。

蛍光灯に似た形をしており、傷や汚れが付くと印刷した原稿にも同じ傷や汚れの形が付きます。

また、部品の中でも最も壊れやすく、定期的な清掃や交換が必要です。

 

【レーザー/LEDユニット】

原稿やデータをもとに、感光体に見えない画像を描くために光を当てる役目があります。

 

【現像ユニット(トナーカートリッジ)】

現像内部にトナーをため込み、読み取った原稿情報をもとにドラム上にトナーを付ける部品です。

現像とドラムは隣同士に設置されている可能性が高いです。

ドラム同様消耗が激しいのが特徴です。

原稿に色付けをするもととなる原料はY(イエロー)M(マゼンタ)C(シアン)BK(ブラック)の4種類になります。

 

【転写ベルト】

転写ベルトはトナーを用紙に転写させるための重要な部品です。

表面は黒くなっており文字通りベルトのようになっていて種類によって大きさはさまざまありますが、すべての複合機に装着されています。

転写ベルトが故障した場合は基本的に交換になる可能性が高く、内部にモーターやファンなど重要な部品が多いため修理すること自体が難しい部品になります。

 

【定着ユニット(ヒートローラー)】

定着では定着ローラーと呼ばれる高熱のローラーを用いて、トナーがついた原稿を圧着します。

高温でトナーを溶かし、紙にしっかり焼きつける工程です。

ここでようやく印刷が完了します。

 

部品は消耗品となっており、酷使すればするほど破損や故障が起きやすくなります。

定期的なメンテナンスによって故障前の部品交換や修理などを行います。

⇒インク・トナーは何枚くらい印刷できるの?コピー機の印字可能枚数を調査

 

なぜキレイに読み取れる?~SCANのしくみ~

次にSCAN機能の仕組みについてです。

スキャンとは、紙の原稿(文章・写真など)を読み取って、デジタルデータ(PDFやJPEGなど)に変換する機能のことをいいます。

つまり、「紙 → デジタル」の橋渡しをしてくれる仕組みなのです。

ざっくり言うと・・・

原稿に光を当てる→反射した光を読み取る→画像データに変換する

このような手順でスキャンが完了します。

そこで、スキャンの流れを分かりやすくステップ⑤で解説します!!

 

①原稿に光を当てる(照明)

コピー機のスキャナー部には、強いランプが付いています。

原稿をガラス面に置くとランプがピカッと光って紙を明るく照らします。

 

②光を反射させる

白い部分はよく光を反射し、黒い部分(文字など)はあまり反射しません。

その反射の強さを読み取ることで、白黒や色の濃淡を判断します。

 

③ミラーとレンズで光を集める

反射した光は、鏡(ミラー)とレンズの組み合わせで一か所に集められます。

ちょうどカメラのピントを合わせるような仕組みと似ています。

 

④センサーが光を読み取る(CCDやCIS)

光を集めた先には「センサー(CCDやCIS)」があり、これが光の強さを数値データに変換します。

コピー機によるSCANには、CCDセンサー方式・CIS方式の2種類があります。

この2種類について少し詳しく解説します。

【CCDセンサー方式】

CCDセンサー方式では、原稿に光を当てミラーを使い反射光を収束レンズに送り、その情報をCCDイメージセンサで読み取ることによりデータ化します。

特徴としては、読み取り時間が早く多少の原稿の浮きや折れがある原稿でも読み取ることが可能です。

【CIS方式】

CIS方式では、3色(赤色・青色・緑色)のLEDの光を切り替えながら、原稿に密着させたレンズを通してイメージセンサで光を読み取ります。

LEDライト・レンズ・センサーが一体化しているため省電力ですが、CCDセンサー方式に比べるとLEDの光を3色切り替えて当てているため読み取りに時間がかかります。

また、原稿の浮きがあると読み取りが難しくなります。

 

⑤データ変換して保存or送信

最期に上記の方法で読み取った原稿情報を読み取りPCのフォルダ・USB内に書き込みます。

現在のコピー機ではPDF以外にもJPEGなどに変換したり、SCANで読み取った原稿情報をそのままメールで送ることも可能になっています。

キヤノン株式会社公式HP参照:スキャナーの仕組み~印刷までの流れ~

 

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紙の書類を電話で送れるのはなぜ?~FAXの基本~

次はFAXについて説明します。

FAX(ファクス)とは、紙の文章を電話回線を使って遠くの相手にそのまま送る機械です。

正式にはファクシミリ(facsimile)といいます。

特徴としては文字や図、手書きのメモをそのままの形で送ることが出来ます。

 

FAXの基本的な仕組み

読み取る(スキャン)

送信側のFAX機で紙の原稿をスキャンします。

コピー機のスキャンと同じ動きです。

 

送る(電話回線を通じて転送)

デジタル信号に変えた情報を電話回線を通じて相手のFAX機へ送信します。

この仕組みは、昔ながらのアナログ電話回線(一般の電話線)が基本です。

また、最近のコピー機にはインターネット回線を使用したインターネットFAXなども出てきています。

 

印刷する(受信側で出力)

相手側のFAX機では、受け取った信号を元の白黒画像として復元して紙に印刷します。

送った文書がそのままの形で手元に届きます。

⇒コピー機(複合機)のFAX送信方法の理解を深めよう!FAX送信時の一般常識と注意事項

 

失敗しないコピー機の選び方!!

コピー機の構造や仕組みについて理解したところで、実際にコピー機を購入するときに失敗しないための選び方についてご紹介します。

 

業務課題を解決してくれるコピー機を選ぶ

コピー機を購入する際は、現状の業務課題を解決してくれるコピー機を探しましょう。

例えば「印刷スピードが遅い」「会議資料等のホッチキス作業を省略化したい」の2つの課題がある場合は、印刷スピードが速い「高速機」+「ステイプル機能付き」のコピー機(複合機)を探す。といったような業務課題も解決してくれるコピー機を探しましょう。

また、コピー機には「低速機」「中速機」「高速機」の3種類の印刷スピードがあるため、毎月どれくらいの印刷枚数になるのか、把握することが大切です。

 

コピー機の「料金」を確認する

コピー機を購入する場合、見積もりを見て安いから購入・契約となってしまう方がほとんどです。

「安さ」はとても重要ですが、設定されている料金や契約内容なども慎重に確認する必要があります。

大前提として、本体料金と保守料金は別になります。

本体料金はコピー機本体にかかる金額です。

リースの場合は「リース料金」ともいわれます。

保守料金はコピー機の故障や部品の修理・交換、トナーの無料サービス・毎月の印刷枚数(カウンター枚数)によって変動します。

毎月の印刷枚数(カウンター枚数)の料金はモノクロとカラーで異なります。

こちらの金額は契約時に販売会社がモノクロ1枚、〇円 カラー1枚、〇円と設定しておきます。

金額については販売会社としっかり相談してみましょう。

 

保守契約を確認する

コピー機は精密機械で故障のたびに高額な修理費が発生します。

保守契約を結ぶことによって、修理費・トナー・定期メンテナンスなど対応してくれます。

実際、保守契約を結ばない場合にかかる修理費用は、部品代・交換代・派遣代など数万円かかることもあります。

簡潔に説明しましたが、保守契約にもたくさんの種類や組み合わせが存在します。

しっかり内容を確認し自分(会社)にあった契約を結びましょう。

⇒コピー機初心者のための!!コピー機(複合機)選びに失敗しない方法を伝授

 

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まとめ

コピー機は今ではオフィスやビジネス環境で欠かせない重要な事務機器となっています。

その内部構造や仕組みを理解することでトラブルをスムーズに解決できます。

コピー機は印刷だけでなく、FAXやスキャンなど多機能を備えています。

また、インクジェットとレーザーの2種類の印刷方式がありそれぞれに特長があります。

コピー機の主要部品やSCAN、FAXの仕組みや機種選びや保守契約の必要性が理解できます。

コピー機を選ぶ際には、業務課題や料金、保守契約などを検討し、適切な製品と契約を選ぶことが重要になります。

 

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