پرینتر های لیزری چگونه کار می کنند
دوران پرینتر های جوهر افشان در محل کار آنقدر همه چیز ساده بود که هر کسی می دانست پرینترش با استفاده از یک جعبه جوهر, عکس را بر روی کاغذ چاپ می کند. اما زمانی که پرینتر های لیزری پا به عرصه گذاشتند موضوع کمی پیچیده تر شد.
چطور می توان با پرتو لیزر که پرتو نوری بسیار متمرکز است متن وعکس را بر روی کاغذ چاپ کرد؟
بسیاری از مردم در زندگی روزانه خود شاید برای بارها از پرینتر های لیزری استفاده کنند بدون آنکه فکر کنند چگونه بیت های داده از کامپیوتر به عکس و متن خوانا و شفاف بر روی کاغذ تبدیل می شود. تعداد بسیار کمی از ما تا به حال به واژه هایی مانند درام یا فیوزر برخورد کرده ایم یا تصور کرده ایم که کار گروهی اطلاعات بیتی و الکتریسیته ساکن چگونه می توانند یاداشت های ما را بر روی کاغذ چاپ کنند.
این طور که پیداست چاپگر های لیزری حاصل راه کار های علمی به کار رفته در یک راه فوق العاده نو آورانه است, به همین خاطر در این مقاله قصد داریم تا رمز و راز کارکرد پرینتر های لیزری از یک کاراکتر در صفحه نمایش شما تا چاپ آن بر روی کاغذ را دنبال کنیم.
الکتریسیته ساکن
اولین اصل در کارکرد یک چاپگر لیزری الکتریسیته ساکن است. همان چیزی که باعث می شود لباس ها در خشک کن به هم بچسبند یا در یک سفر کوتاه, رعد برق از آسمان به وسیله پیچ و مهره های ساختمان به زمین برسد. الکتریسیته ساکن به سادگی با یک شارژ الکتریکی بر روی سطح اشیاء عایق مانند بالون یا بدن شما به وجود می آید. به طور کلی از آنجایی که اتم ها با بار مخالف جذب یکدیگر می شوند اشیاء هم با زمینه مخالف از الکتریسیته ساکن به یکدیگر می چسبند.
پرینتر های لیزری از این پدیده به عنوان چسب موقت استفاده می کنند. هسته اصلی این سیستم یک گیرنده نوری مانند درام (غلطک گردان) است. این مجموعه با استفاده از مواد بسیار حساس به نور که به وسیله فوتون های نوری تخلیه بار می شوند ساخته شده است.
غلطک حساس به نور
سیستم داخلی پرینتر لیزریغلطک در ابتدا به وسیله یک سیم حاوی جریان الکتریکی شارژ مثبت دریافت می کند( در برخی پرینتر ها با استفاده از یک غلطک این کار انجام می شود). همانطور که غلطک در حال چرخش است پرینتر پرتو باریکی از لیزر را بروی نقاط از پیش تعیین شده آن جهت تخلیه بار می تاباند. با این روش لیزر تصاویر و حروف را با الگویی از بارهای الکتریکی بر روی آن به عنوان یک تصویر الکتریکی به جا می گذارد. این سیستم همچنین می تواند با استفاده از شارژ معکوس یک تصویر الکترونیکی مثبت بر روی پس زمینه منفی به وجود آورد.
پس از ثبت الگو غلطک با یک پودر مثبت تماس بر قرار کرده و پودر بر روی نقاط تخلیه بار شده و نه پس زمینه مثبت, روی غلطک می چسبد. درست مانند نوشتن متنی بر روی قوطی نوشابه با چسب و بعد نورد دادن آن بر روی آرد!
اکنون غلطک که الگوی پودری بر روی خود دارد با یک کاغذ که از زیر آن در حال حرکت است تماس پیدا کرده و بر روی آن می چرخد. البته پیش از اینکه کاغذ به زیر درام برود با استفاده از یک سیم, شارژ منفی دریافت می کند. این شارژ قوی تر از شارز منفی درام بود و بنابراین کاغذ به راحتی می تواند پودر را از روی آن جدا کند و از آنجایی که با همان سرعت درام در حال حرکت است دقیقا الگوی تصویری آن را به خود می گیرد. در نهایت برای جلوگیری از چسبیدن کاغذ به غلطک بلافاصله بعد از برداشتن الگو به وسیله سیمی بار آن تخلیه می شود.
حرارت دهنده
laser-printer-fuserدر نهایت پرینتر پس از عبور دادن کاغذ از مراحل قبل آن را از یک جفت غلطک داغ عبور داده و در طی این فرآیند دانه های پودر ذوب شده و در داخل الیاف کاغذ نفوذ می کنند. به همین دلیل همیشه کاغذ هایی که از پرینتر های لیزری خارج می شوند داغ هستند. در نهایت حرارت دهنده کاغذ را به سمت سینی خروجی هدایت کرده و به این ترتیب چاپ بر روی کاغذ شما به پایان می رسد.
اما حالا سوالی که شاید به وجود بیاید این است که, چه چیزی کاغذ را از سوختن محافظت می کند؟ پاسخ این پرسش به طور عمده سرعت است. سرعت کاغذ هنگام عبور از غلطک های داغ باعث می شود علاوه بر داغ شدن آن از سوختگی هم جلوگیری کند.
پس از چسبیدن پودر به کاغذ , درام از مقابل یک لامپ تخلیه بار عبور کرده و اجازه می دهد الگوهای الکتریکی که از مراحل قبل بر روی سحط آن ثبت شده بود پاک شوند
هر چند که از نظر مفهومی تمام این مکانیزم ها پیش از این نیز وجود داشتند و شاید بسیار ساده به نظر بیایند اما کنار هم چیدن همه آنها ایده ای بسیار زیرکانه و جذاب بوده!
کنترل کننده: مکالمات
قبل از اینکه پرینتر بتواند هر کاری انجام دهد نیاز به دریافت محتوا و پی بردن به چگونگی اجرای آن بر روی کاغذ دارد, این کار وظیفه کنترل کننده پرینتر است.
پورت های ارتباطی پرینتر لیزری
این بخش در واقع یک برد کامپیوتری در پرینتر های لیزری است که به وسیله یک پورت موازی یا USB با کامپیوتر میزبان ارتباط برقرار می کند. در هنگام آغاز فرآیند پرینت کنترل کننده با میزبان ارتباط بر قرار کرده و چگونگی دریافت اطلاعات پرینت را بررسی می کند. در طول فرآیند دریافت اطلاعات, ممکن است میزبان به صورت دوره ای توسط کنترل کننده متوقف و شروع به کار نماید.
پرینتر های لیزری در یک اداره ممکن است در یک لحظه به چند یا چندین کامپیوتر میزبان متصل شده تا کاربران همزمان پرونده های خود را برای پرینت به یک ماشین ارسال کنند. در این حالت کنترل هر دسته به صورت جداگانه مدیریت خواهد شد. کنترل چندین عملکرد همزمان در این ماشین ها از جمله محبوب ترین ویژگی های آنها محسوب می شود.
کنترل کننده: زبان
برای اینکه کنترل کننده پرینتر و کامپیوتر میزبان بتوانند با یکدیگر ارتباط بر قرار کنند نیاز به یک زبان گفتگوی مشترک دارند. درمدل های قدیمی, کامپیوتر یک نوع خاص از فایل متنی حاوی اطلاعات پایه را برای پرینتر ارسال می کرد و از آنجایی که پرینتر های قدیمی تعداد کمی فونت را پشتیبانی می کردند کار بسیار ساده ای به حساب می آمد.
در حالی که امروز خروجی پرینتر ها با گستره وسیعی از فونت های متنوع و یا طرح های گرافیکی, بسیار پیچیده شده و پرینتر ها برای رسیدگی و اجرای این دستورات نیاز به زبان ارتباطی پیشرفته تری دارند.
زبان ها امروزی, زبان دستوری پرینتر یا (PCL) از شرکت Hewlett Packard و زبان Postscript از شرکت Adobe هستند. هر دوی این زبان ها صفحات را به صورت برداری و توابع ریاضی از شکل های هندسی و نقاط تشریح می کنند (مانند تصویری با فرمتbitmap ). پرینتر به صورت خودکار فایل های برداری را دریافت و به تصاویر bitmap تبدیل می کند. توسط این سیستم پرینتر می تواند صفحات پیچیده را با جزئیات کامل, حاوی فونت یا تصویر دریافت نماید. همچنین از آنجایی که پرینتر شخصا فایل تصویری bitmap را ایجاد کرده می تواند به هنگام پرینت از حداکثر وضوح آن نیز استفاده کند.
برخی از پرینتر ها از یک رابط گرافیگی موسوم به (GDI) که در زبان استاندارد PCL جایگذاری شده استفاده می کنند. در این روش کامپیوتر میزبان نقاط منظمی را ایجاد و به کنترل کننده پرینتر ارسال می کند. در این حالت پرینتر توانایی پردازش چیزی را نداشته و تنها نقاط را برای لیزر ارسال می کند. اما در بیشتر پرینتر های لیزری کنترل کننده اجازه مدیریت بر تمامی اطلاعات دریافتی از کامپیوتر میزبان شامل نوع صفحه مورد استفاده, فرمت صفحه, نحوه دسترسی به فونت و موارد این چنینی را دارا می باشد.
کنترل کننده: راه اندازی کاغذ
هنگامی که داده ها ساخت یافته شدند کنترل کننده شروع به قرار دادن آنها در مجموعه ای از متون مرتب و تصاویر جایگذاری شده درون صفحات می کند. پس از چینش قطعه به قطعه محتویات صفحه کنار یکدیگر توسط پردازنده تصویری, به صورت آرایه های از نقاط کنار هم, خورد می شود. در مراحل بعد پرینتر می تواند نقاط را برای لیزر ارسال نماید.
در بیشتر پرینتر های لیزری, برد کنترل کننده تمامی اطلاعات پرینت را در حافظه داخلی خود ذخیره می کنند. این کار به کنترل کننده اجازه می دهد تا فرآیند های مختلف چاپ را در صف انتظار خود قرار داده و به آنها رسیدگی کند. در این حالت علاوه بر صرفه جویی در زمان به هنگام پرینت چند کپی از یک پرونده مشابه, کامپیوتر میزبان نیز تنها یک بار اقدام به ارسال اطلاعات به پرینتر می نماید.
پیمایشگر لیزر :
در واقع برای ترسیم صفحه می بایست, سیستم لیزری پرینت یا پیمایشگر لیزر بسیار دقیق عمل کند.
محتویات مرسوم پیمایشگر لیزر شامل موارد زیر می شوند:
لیزر
آینه متحرک
لنز
لیزر داده های صفحه را در هر بار به صورت نقاط کوچکی برگرفته از تصاویر و متون در خطوط افقی دریافت می کند. همانطور که پرتو در سراسر غلطک حرکت می کند نقاط برای قسمت هایی که نیاز به چاپ داشته به وجود خواهد آمد و دیگر قسمت ها خالی می مانند. اما در واقع پرتو لیزر حرکت نم کند و حرکت آن از حرکت آیینه متحرک به وجود می آید. زمانی که آیینه حرکت می کند پرتو لیزری به یک سری از لنز ها برخورد کرده. لنز باعث شکستن نور شده و برای ثبت نقاط با غلطک حساس به نور برخورد می کند.
نوشتن صفحه
پرتو لیزر از پیمایشگر لیزر تنها به یک جهت حرکت می کند و آن نیز افقی است. بعد از هر پیمایش افقی, پرینتر غلطک حساس به نور را اندکی برای کشیدن خط بعدی می چرخاند. موتور پردازش پرینتر تمامی این فرآیندها را بدونه اشتباه و با سرعتی باورنکردنی انجام می دهد.
برخی از پرینتر ها از یک سری دیود های نورانی LED به جای لیزر برای ترسیم بر روی غلطک استفاده می کنند. در این سیستم هر موقعیت از نقاط برای خود نور مخصوص داشته و این بدان معناست که پرینتر تنها از یک رزولوشن ثابت پشتیبانی می کند. از آنجایی که این سیستم در برابر لیزر واقعی هزینه کمتری را برای شرکت های سازنده به همراه داشته و البته خروجی مناسبی هم ندارد در پرینتر های پایین رده بازار و مخصوصا مارک های متفرقه بیشتر از آن استفاده می گردد.
کارکرد پرینتر های لیزری درست شبیه دستگاه های فتوکپی است, اما با چند تفاوت مهم که بارزترین این تفاوت ها در منبع تصویر نمایان می شود. دستگاه کپی, نوری را بر روی کاغذ تابانده و انعکاس آن را دریافت می کند در صورتی که پرینتر لیزری تصویر را به سبک دیجیتالی دریافت می کند. تفاوت مهم دیگر در نحوه ایجاد تصویر الکترواستاتیک است. دستگاه فتوکوپی به تکه کاغذ نور می تاباند و بازتاب آن به دلیل جذب نور توسط نقاط غیر سفید به صورت نگاتیو به گیرنده نوری باز میگردد در این حالت بار پس زمینه تخلیه شده درحالی که تصویر الکترو استاتیک بار مثبت خود را همچنان حفظ خواهد کرد. از این روش اصطلاحا نوشتن سفید یاد می شود.
در بیشتر پرینتر های لیزری فرآیند به صورت معکوس انجام می شود. لیزر خطوط الکترواستاتیک تصویر را تخلیه بار و پس زمینه را با بار مثبت رها می کند. در یک پرینتر سیستم نوشتن مشکی بهتر از سیستم نوشتن سفید جواب داده و نتیجه بهتری هم خواهد داشت.
مبانی تونر
دانه پودر در تونر پرینتر های لیزری
یکی از بارزترین مشخصه های پرینتر های لیزری و فتوکوپی تونر آنها محسوب می شود. پودر شارژ شده الکترواساتاتیک که از دو ماده اصلی پلاستیک و رنگدانه تولید شده است. نقش رنگدانه در این بین کاملا واضح بوده و پوشش غیر سفید (مشگی یا تک رنگ در پرینتر های لیزری) را برای نوشته ها و تصاویر ایجاد می کند. رنگدانه به صورت مخلوط در ذرات پلاستیک, هنگام عبور از حرارت دهنده با یکدیگر ذوب می شوند. این کار باعث می شود که پودر در الیاف اغلب کاغذ ها نفوذ کرده و از پاک شدن آن به راحتی جلوگیری کند.
استفاده از تونر
در نهایت تنها مساله ای که باقی می ماند چگونگی اعمال پودر های الکترواستاتیک بر روی غلطک حساس به نور است. در این مرحله مجموعه دانه های باردار منفی از یک محفظه دارای پروانه های متحرک به یک غلطک فلزی آهن ربایی که بر روی ورودی محفظه قرار گرفته می چسبند. از آنجایی که غلطک آهن ربایی و غلطک حساس به نور با فاصله بسیار کمی در مقابل هم قرار داشته و بار منفی غلطک حساس به نور از دانه ها بیشتر است از راه دور جذب آن خواهند شد.
در ادامه غلطک حساس به نور و کاغذ بر روی سطح یکدیگر حرکت کرده و از آنجایی که باز هم بار منفی کاغذ بیشتر از غلطک است دانه ها جذب آن خواهند شد. بعد از جذب پودر, کاغذ به سرعت تخلیه بار شده و در ادامه تنها جیزی که پودر را به آن نگاه می دارد نیروی جاذبه خواهد بود به طوری که احتمال پاک شدن محتوای چاپ شده با یک ضربه یا دست کشیدن به کاغذ وجود دارد.
در ادامه صفحه کاغذ از غلطک حرارت دهنده عبور کرده تا پودر در الیاف آن نفوذ کند. نکته جالب در این مرحله چگونگی جلوگیری از چسبیدن پودر ها به غلطک حرارت دهنده به جای کاغذ است. در واقع راز این نکته استفاده از تفلون یا همان ماده ای که باعث نچسبیدن تخم مرغ صبحانه به ماهیتابه می شود در ساختار این غلطک است.
منبع: howstuffworks
