ما هو التركيب الداخلي لطابعة الليزر؟ اشرح بالتفصيل نظام ومبدأ عمل طابعة الليزر

1- البنية الداخلية لطابعة الليزر

يتكون الهيكل الداخلي لطابعة الليزر من أربعة أجزاء رئيسية، كما هو موضح في الشكل 2-13.

الشكل 2-13: البنية الداخلية لطابعة الليزر

(1) وحدة الليزر: تصدر شعاع ليزر مع معلومات نصية لتعريض الأسطوانة الحساسة للضوء.

(2) وحدة تغذية الورق: تتحكم في دخول الورق إلى الطابعة في الوقت المناسب وخروجه من الطابعة.

(3) وحدة التطوير: قم بتغطية الجزء المكشوف من الأسطوانة الحساسة للضوء بالحبر لتشكيل صورة يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وانقلها إلى سطح الورق.

(4) وحدة التثبيت: يتم صهر الحبر الذي يغطي سطح الورق وتثبيته بإحكام على الورق باستخدام الضغط والتسخين.

2- مبدأ عمل طابعة الليزر

الطابعة الليزرية هي جهاز إخراج يجمع بين تقنية المسح الليزري وتقنية التصوير الإلكتروني. تختلف وظائف الطابعات الليزرية باختلاف طرازاتها، لكن آلية عملها ومبدأ عملها واحد.

على سبيل المثال، عند استخدام طابعات الليزر القياسية من HP، يكون تسلسل العمل كما يلي.

(1) عندما يرسل المستخدم أمر طباعة إلى الطابعة من خلال نظام تشغيل الكمبيوتر، يتم أولاً تحويل المعلومات الرسومية المراد طباعتها إلى معلومات ثنائية من خلال برنامج تشغيل الطابعة، ثم يتم إرسالها في النهاية إلى لوحة التحكم الرئيسية.

(2) تستقبل لوحة التحكم الرئيسية المعلومات الثنائية المرسلة من وحدة التشغيل وتفسرها، ثم تُعدّلها لتتوافق مع شعاع الليزر، وتتحكم في جزء الليزر لإصدار الضوء وفقًا لهذه المعلومات. في الوقت نفسه، يتم شحن سطح الأسطوانة الحساسة للضوء بواسطة جهاز الشحن. بعد ذلك، يُولّد جزء المسح بالليزر شعاع الليزر الحامل للمعلومات الرسومية لتعريض الأسطوانة الحساسة للضوء. تتشكل صورة كامنة كهروستاتيكية على سطح أسطوانة الحبر بعد التعريض.

(3) بعد ملامسة خرطوشة الحبر لنظام التطوير، تتحول الصورة الكامنة إلى رسومات مرئية. وعند مرورها عبر نظام النقل، ينتقل الحبر إلى الورق بفعل المجال الكهربائي لجهاز النقل.

(4) بعد اكتمال عملية النقل، تلامس الورقة سطحًا مسننًا لتبديد الكهرباء، فتفرغ شحنتها إلى الأرض. ثم تدخل الورقة إلى نظام التثبيت عالي الحرارة، حيث تُدمج الرسومات والنصوص التي شكلها الحبر في الورقة.

(5) بعد طباعة المعلومات الرسومية، يقوم جهاز التنظيف بإزالة الحبر غير المنقول، ويدخل في دورة العمل التالية.

جميع عمليات العمل المذكورة أعلاه تحتاج إلى المرور بسبع خطوات: الشحن، والتعريض، والتظهير، والنقل، وإزالة الطاقة، والإصلاح، والتنظيف.

1>. الشحن

لكي تمتص الأسطوانة الحساسة للضوء الحبر وفقًا للمعلومات الرسومية، يجب شحن الأسطوانة الحساسة للضوء أولاً.

يوجد حاليًا طريقتان لشحن الطابعات في السوق، إحداهما الشحن بالكورونا والأخرى الشحن بالبكرة، ولكل منهما خصائصه.

الشحن الإكليلي هو طريقة شحن غير مباشرة تستخدم الركيزة الموصلة للأسطوانة الحساسة للضوء كقطب كهربائي، ويُوضع سلك معدني رفيع جدًا بالقرب منها كقطب كهربائي آخر. عند النسخ أو الطباعة، يُطبَّق جهد كهربائي عالٍ جدًا على السلك، مما يُشكِّل مجالًا كهربائيًا قويًا في الفراغ المحيط به. تحت تأثير هذا المجال، تتدفق الأيونات ذات القطبية نفسها لأيونات سلك الشحن الإكليلي إلى سطح الأسطوانة الحساسة للضوء. نظرًا لمقاومة مستقبل الضوء على سطح الأسطوانة العالية في الظلام، لا تتسرب الشحنة، وبالتالي يستمر جهد سطح الأسطوانة في الارتفاع. وعندما يصل الجهد إلى أعلى قيمة ممكنة، تنتهي عملية الشحن. من عيوب هذه الطريقة سهولة توليد الإشعاع والأوزون.

الشحن بالبكرات هو طريقة شحن تلامسية، لا تتطلب جهد شحن عالياً، وهي صديقة للبيئة نسبياً. لذلك، تستخدم معظم طابعات الليزر بكرات الشحن.

لنأخذ عملية شحن بكرة الشحن كمثال لفهم عملية عمل طابعة الليزر بأكملها.

أولًا، يقوم جزء الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي بتوليد جهد عالٍ، مما يؤدي إلى شحن سطح الأسطوانة الحساسة للضوء بشحنة سالبة منتظمة عبر عنصر الشحن. بعد دوران الأسطوانة الحساسة للضوء وبكرة الشحن بشكل متزامن لدورة واحدة، يتم شحن سطح الأسطوانة الحساسة للضوء بالكامل بشحنة سالبة منتظمة، كما هو موضح في الشكل 2-14.

الشكل 2-14: رسم تخطيطي لعملية الشحن

2>. التعرض

يتم التعريض حول أسطوانة حساسة للضوء، يتم تعريضها لشعاع ليزر. سطح الأسطوانة الحساسة للضوء عبارة عن طبقة حساسة للضوء، تغطي سطح موصل من سبائك الألومنيوم، وموصل سبائك الألومنيوم موصول بالأرض.

الطبقة الحساسة للضوء هي مادة حساسة للضوء، تتميز بكونها موصلة للكهرباء عند تعرضها للضوء، وعازلة قبل التعرض. قبل التعرض، يتم شحنها بشحنة منتظمة بواسطة جهاز الشحن، وسرعان ما يصبح الجزء المُشعَّع بعد تعرضه لشعاع الليزر موصلاً للكهرباء، ويتصل بموصل سبيكة الألومنيوم، فتُفرَّغ الشحنة إلى الأرض لتشكيل منطقة النص على ورقة الطباعة. أما الجزء غير المُشعَّع، فيحتفظ بشحنته الأصلية، مُشكِّلاً منطقة فارغة على ورقة الطباعة. ولأن هذه الصورة غير مرئية، تُسمى صورة كامنة كهروستاتيكية.

يحتوي الماسح الضوئي أيضاً على مستشعر إشارة متزامنة. وتتمثل وظيفة هذا المستشعر في ضمان ثبات مسافة المسح الضوئي، بحيث يحقق شعاع الليزر المسلط على سطح الأسطوانة الحساسة للضوء أفضل تأثير تصويري.

يُصدر مصباح الليزر شعاعًا ضوئيًا يحمل معلومات الأحرف، ويسقط هذا الشعاع على موشور عاكس متعدد الأوجه يدور حول محوره. يعكس الموشور الشعاع الضوئي عبر مجموعة العدسات إلى سطح الأسطوانة الحساسة للضوء، مما يؤدي إلى مسحها أفقيًا. يُحرك المحرك الرئيسي الأسطوانة الحساسة للضوء باستمرار، مما يُتيح مسحها رأسيًا بواسطة مصباح الليزر. يوضح الشكل 2-15 مبدأ التعريض.

الشكل 2-15: رسم تخطيطي للتعرض

3>. التطوير

التطوير هو عملية استخدام مبدأ التنافر بين الشحنات الكهربائية من نفس الجنس والتجاذب بين الشحنات من الجنس الآخر لتحويل الصورة الكامنة غير المرئية للعين المجردة إلى رسومات مرئية. يوجد جهاز مغناطيسي في مركز الأسطوانة المغناطيسية (وتسمى أيضًا أسطوانة التطوير المغناطيسية، أو الأسطوانة المغناطيسية اختصارًا)، ويحتوي مسحوق الحبر في درج الحبر على مواد مغناطيسية يمكن امتصاصها بواسطة المغناطيس، لذا يجب أن ينجذب مسحوق الحبر إلى المغناطيس الموجود في مركز أسطوانة التطوير المغناطيسية.

عندما تدور الأسطوانة الحساسة للضوء إلى الوضع الذي تتلامس فيه مع الأسطوانة المغناطيسية المطورة، فإن الجزء من سطح الأسطوانة الحساسة للضوء الذي لا يتعرض لإشعاع الليزر يكون له نفس قطبية الحبر، ولن يمتص الحبر؛ بينما الجزء الذي يتعرض لإشعاع الليزر يكون له نفس قطبية الحبر. على العكس من ذلك، ووفقًا لمبدأ التنافر بين الجنس الواحد والتجاذب بين الجنسين المختلفين، يتم امتصاص الحبر على سطح الأسطوانة الحساسة للضوء حيث يتعرض الليزر للإشعاع، ثم تتشكل رسومات الحبر المرئية على السطح، كما هو موضح في الشكل 2-16.

الشكل 2-16: مخطط مبدأ التطوير

4>. الطباعة بالنقل

عند نقل مسحوق الحبر إلى منطقة قريبة من ورقة الطباعة بواسطة الأسطوانة الحساسة للضوء، يوجد جهاز نقل على ظهر الورقة لتطبيق ضغط عالٍ عليها. ولأن جهد جهاز النقل أعلى من جهد منطقة التعريض في الأسطوانة الحساسة للضوء، تنتقل الرسومات والنصوص المتكونة من مسحوق الحبر إلى ورقة الطباعة بفعل المجال الكهربائي لجهاز الشحن، كما هو موضح في الشكل 2-17. وتظهر الرسومات والنصوص على سطح ورقة الطباعة، كما هو موضح في الشكل 2-18.

الشكل 2-17: رسم تخطيطي للطباعة النقلية (1)

الشكل 2-18: رسم تخطيطي للطباعة النقلية (2)

5- تبديد الكهرباء

عند نقل صورة الحبر إلى ورق الطباعة، يغطي الحبر سطح الورق فقط، مما يجعل بنية الصورة الناتجة عنه عرضة للتلف أثناء عملية نقل الورق. ولضمان سلامة صورة الحبر قبل التثبيت، تُمرر بعد النقل عبر جهاز لإزالة الشحنات الساكنة. يعمل هذا الجهاز على إزالة الشحنات الموجبة، ومعادلة جميع الشحنات، وجعل الورق متعادلًا، مما يسمح بدخول الورق بسلاسة إلى وحدة التثبيت، ويضمن جودة الطباعة النهائية، كما هو موضح في الشكل 2-19.

الشكل 2-19: رسم تخطيطي لإزالة الطاقة

6>. إصلاح

التسخين والتثبيت هما عملية تطبيق الضغط والتسخين على صورة الحبر الممتصة على ورق الطباعة لإذابة الحبر وغمره في ورق الطباعة لتشكيل رسم ثابت على سطح الورق.

المكون الرئيسي لمسحوق الحبر هو الراتنج، وتبلغ درجة انصهار مسحوق الحبر حوالي 100°ج، ودرجة حرارة أسطوانة التسخين لوحدة التثبيت حوالي 180°C.

أثناء عملية الطباعة، عندما تصل درجة حرارة وحدة التثبيت إلى درجة حرارة محددة مسبقًا تبلغ حوالي 180°ج- عند مرور الورقة الممتصة للحبر عبر الفجوة بين أسطوانة التسخين (المعروفة أيضًا بالأسطوانة العلوية) وأسطوانة الضغط المطاطية (المعروفة أيضًا بأسطوانة الضغط السفلية)، تكتمل عملية الدمج. تعمل درجة الحرارة العالية المتولدة على تسخين الحبر، مما يؤدي إلى انصهاره على الورقة، وبالتالي تكوين صورة ونص متصلين، كما هو موضح في الشكل 2-20.

الشكل 2-20: مخطط أساسي للتثبيت

نظرًا لأن سطح أسطوانة التسخين مطلي بطبقة يصعب التصاق الحبر بها، فلن يلتصق الحبر بسطحها بسبب ارتفاع درجة الحرارة. بعد التثبيت، يتم فصل ورقة الطباعة عن أسطوانة التسخين بواسطة مخلب الفصل، ثم تُرسل خارج الطابعة عبر أسطوانة تغذية الورق.

تتمثل عملية التنظيف في كشط الحبر الموجود على الأسطوانة الحساسة للضوء والذي لم ينتقل من سطح الورق إلى سلة نفايات الحبر.

أثناء عملية النقل، لا يمكن نقل صورة الحبر الموجودة على الأسطوانة الحساسة للضوء بالكامل إلى الورق. إذا لم يتم تنظيفها، فإن الحبر المتبقي على سطح الأسطوانة الحساسة للضوء سينتقل إلى دورة الطباعة التالية، مما يؤدي إلى تلف الصورة الجديدة، وبالتالي التأثير على جودة الطباعة.

تتم عملية التنظيف بواسطة مكشطة مطاطية، وظيفتها تنظيف أسطوانة الطباعة الحساسة للضوء قبل دورة الطباعة التالية. ولأن شفرة المكشطة المطاطية مقاومة للتآكل ومرنة، فإنها تشكل زاوية قطع مع سطح الأسطوانة. عند دوران الأسطوانة، تقوم المكشطة بكشط الحبر المتراكم على السطح إلى حاوية نفايات الحبر، كما هو موضح في الشكل 2-21.

الشكل 2-21: رسم تخطيطي لعملية تنظيف