پرینتر لیزری چیست و چگونه کار می کند؟

تئوری پرینتر لیزری چیست و چگونه کار می کند؟

پرینتر لیزری چیست ؟

آیا تا به حال سعی کرده اید با اشعه های نور چیزی بنویسید؟ این کار به نظر غیرممکن است، مگر نه؟ اما این دقیقا همان کاری است که یک پرینتر لیزری برای ایجاد یک چاپ دائمی از داده ها (اطلاعات) از کامپیوتر بر روی یک برگه کاغذ انجام می دهد. فیلم های علمی تخیلی و جاسوسی باعث شده اند که فکر کنیم که لیزر، پرتوهای نور فوق العاده قدرتمندی هستند که می توانند سفینه های فضایی دشمن را منفجر کنند و به ذرات ریزی تبدیل کنند، یا این که فلزات را به چند قسمت برش بزنند.

اما در حقیقت، لیزرهای بسیار ریز را می توان به شیوه ای ملایم تر هم به کار گرفت: آنها صداها و ویدئو ها را از روی دیسک ها در دستگاه های پخش سی دی و دی وی دی می خوانند و بخش های مهمی از بیشتر چاپگرهای کامپیوتر های اداری را شامل می شوند. متوجه شدید؟ بسیار خوب، حالا بیایید نگاهی دقیق تر به چگونگی عملکرد چاپگرهای لیزری بیندازیم!

چاپگرهای لیزری مانند دستگاه های فتوکپی کار می کنند

عکس: پودر تونر به همان صورتی به درام پرینتر لیزری می چسبد که این بادکنک با استفاده از الکتریسیته ساکن به پلیور من چسبیده است.

الکتریسیته ساکن (همان عاملی که وقتی یک بادکنک را چند بار به لباس خود می مالید باعث می شود که به لباس بچسبد) باعث می شود که ذرات تونر به درام چاپگر بچسبد؛

پرینترهای لیزری بسیار شبیه دستگاه کپی عمل می کنند و از فن آوری های مشابهی بهره می برند. همانطور که در ادامه این مقاله خواهیم گفت، پرینترهای لیزری اولیه در واقع از روی دستگاه های فتوکپی اصلاح شده ساخته شده بودند. در دستگاه های فتوکپی، از یک نور شفاف برای ایجاد رونوشت های دقیق از یک صفحه چاپ شده استفاده می شود. نور، صفحه را بر روی یک درام حساس به نور می تاباند؛ الکتریسیته ساکن (همان عاملی که وقتی یک بادکنک را چند بار به لباس خود می مالید باعث می شود که به لباس بچسبد) باعث می شود که ذرات تونر به درام چاپگر بچسبد؛

سپس، تونر به روی کاغذ منتقل می شود و توسط غلطک های فیوزینگ “ذوب” می شوند و روی سطح کاغذ می چسبند. یک چاپگر لیزری هم دقیقا به همین صورت عمل می کند؛ اما در این میان، یک تفاوت مهم وجود دارد: چون هیچ صفحه اورجینالی برای کپی برداری وجود ندارد، لیزر باید آنها را از اول بسازد.

تصور کنید که شما کامپیوتری هستید که پر از داده های مختلفی است. اطلاعات شما به صورت الکترونیکی ذخیره شده است: هر بخش از اطلاعات به صورت الکترونیکی و با استفاده از دستگاه های سوئیچینگ میکروسکوپی بسیار کوچکی ذخیره می شود که ترانزیستور نامیده می شود. کار چاپگر، تبدیل این داده های الکترونیکی به صورت کلمات و تصاویر است: در حقیقت، باید آنها را دوباره به روی کاغذ بازگرداند. زمانی که از چاپگر جوهر افشان استفاده می کنیم، به راحتی می توان فهمید که چه اتفاقی در حال افتادن است: جوهر پرتاب می شود، به صورت الکتریکی عمل می کند، و جریان دقیقی از جوهر روی صفحه می پاشد.

زمانی که از یک چاپگر لیزری استفاده می کنیم، اوضاع کمی پیچیده تر است. برای کنترل یک پرتوی لیزر – همان لیزری که جوهر را با استفاده از الکتریسیته ساکن و به روشی مشابه آنچه که در یک دستگاه فتوکپی اتفاق می افتد، روی صفحه می پاشد – از داده های الکترونیکی کامپیوتر شما استفاده می کند.

چگونگی عملکرد چاپگر لیزری

وقتی چیزی را چاپ می کنید، کامپیوتر یک جریان عظیم از داده های الکترونیکی (چندین مگابایت یا میلیون ها کاراکتر) را به چاپگر لیزری ارسال می کند. یک مدار الکترونیکی در چاپگر وجود دارد که معنی تمام این داده ها را می فهمد و می داند که آنها باید روی صفحه کاغذ به چه شکل ظاهر شوند. این مدار، یک اسکن لیزری را بر سطح درام در داخل چاپگر به عقب و جلو می کشد تا یک الگوی الکتریسیته ای ساکن ایجاد کند. الکتریسیته ساکن، نوعی پودر به نام تونر را جذب صفحه می کند. و در انتها نیز، درست همانطور که یک دستگاه فتوکپی عمل می کند، یک بخش اتصال دهنده وجود دارد که تونر را به کاغذ می چسباند.

1. میلیون ها بایت (کاراکتر) از داده ها از کامپیوتر شما وارد پرینتر می شود.
2. یک مدار الکترونیکی در پرینتر وجود دارد (می توان آن را یک کامپیوتر کوچک به شمار آورد) که چگونگی چاپ صحیح داده ها، به نحوی که روی کاغذ صحیح به نظر برسند، را می داند.
3. مدار الکترونیکی اقدام به فعالسازی سیم های کرونا می کند. اینها، سیم هایی با ولتاژ بالا هستند که بار الکتریکی استاتیکی را به هر چیزی که در نزدیکی آنها قرار داشته باشد، وارد می کند.
4. سیم های کرونا، درام های گیرنده نوری را شارژ می کنند تا آن بتواند به یک بار مثبت یکنواخت در سراسر سطح خود دست یابد.
5. همزمان با آن، مدار اقدام به فعال سازی لیزر می کند تا تصویر صفحه را بر روی درام رسم کند. در حقیقت، لیزر حرکت نمی کند: بلکه به یک آینه متحرک می تابد که آن را بر روی درام اسکن می کند. اگر پرتو لیزر با درام برخورد کند، شارژ مثبتی را که آنجا وجود دارد را پاک کرده و منطقه ای از بار منفی ایجاد می کند. به تدریج، تصویری از کل صفحه روی درام ایجاد می کند: اگر صفحه باید به رنگ سفید باشد، مناطقی با بار مثبت وجود خواهد داشت؛ اگر صفحه باید سیاه باشد، مناطقی از بار منفی در آنجا وجود خواهد داشت.
6. یک غلتک تونر که به درام گیرنده نوری چسبیده است، آن را با استفاده از ذرات ریز جوهر پودری (تونر) می پوشاند. تونر دارای یک بار الکتریکی مثبت است که آن را به بخش هایی از درام گیرنده نوری که دارای بار منفی است، می چسباند (به یاد داشته باشید که بارهای الکتریکی مخالف به همان صورتی جذب می شوند که قطب های مخالف یک آهنربا یکدیگر را جذب می کنند). هیچکدام از پودرها که به درام می چسبند، دارای بار مثبت نیستند. یک تصویر پودری از صفحه روی درام ایجاد می شود.
7. یک ورق کاغذی از یک هوپر که در سمت دیگر چاپگر قرار دارد وارد درام می شود. این کاغذ در طی مسیر خود، یک بار الکتریکی مثبت و قوی از سیم های کرونای دیگر دریافت می کند.
8. وقتی که کاغذ به نزدیکی درام می رسد، بار مثبت آن ذرات تونر را که دارای بار منفی هستند جذب می کند. تصویر از درام بر روی کاغذ منتقل می شود، اما ذرات تونر برای چند لحظه و به سبکی روی سطح کاغذ قرار می گیرند.
9. کاغذ آغشته به تونر از میان دو غلطک فیوزینگ (بخش اتصال دهنده) عبور می کند. گرما و فشار غلطک ها باعث می شود که ذرات تونر به طور همیشگی بر روی الیاف کاغذ بچسبد.
10. این تصویر چاپ شده از سمت دیگر دستگاه کپی خارج می شود. به خاطر وجود بخش فیوزینگ، کاغذ همچنان گرم است. در حقیقت، آن به معنای واقعی کلمه داغ است!

مخترع پرینترهای لیزری کیست؟

تا اوایل دهه 1980، به ندرت کسی پیدا می شد که یک کامپیوتر شخصی و یا کامپیوتر دفتری داشته باشد. چند نفری بودند که اقدام به چاپ با استفاده از چاپگرهای ماتریسی (سوزنی) می کردند. این دستگاه های نسبتا کُند، خش خش خاص و وحشتناکی ایجاد می کردند که در اثر استفاده آنها از شبکه ای متشکل از سوزن های بسیار ریز فلزی ایجاد می شد که روی یک ریبون جوهری کشیده می شدند تا شکل حروف، اعداد و نمادها را روی صفحه ایجاد کنند. آنها هر یک از کاراکترها را به صورت جداگانه، خط به خط، و با سرعتی معمولی در حدود 80 کاراکتر (برابر با یک خط متنی) در هر ثانیه چاپ می کند، بنابراین چاپ یک صفحه در حدود یک دقیقه زمان می برد.

اگرچه این دستگاه در مقایسه با چاپگرهای لیزری مدرن امروزی کند به نظر می رسند، اما سرعت آنها خیلی سریع تر از چیزی بود که اکثر مردم می توانند حروف را کنار هم بچینند و به سبک ماشین های تحریر قدیمی چیزی را منتشر کنند (دستگاه های چاپی که به وسیله صفحه کلیدهای مکانیکی و یا الکتریکی کار می کردند و قبل از آنکه کامپیوترهای مقرون به صرفه باعث منسوخ شدن آنها شوند، برای نوشتن نامه در دفاتر مورد استفاده قرار می گرفتند).

هنوز هم گاهی اوقات می توانید صورت حساب ها و برچسب های آدرسی را که به وسیله ماتریس های نقطه ای چاپ شده اند را ببینید؛ همیشه می توانید آنها را از چاپ های دیگر تشخیص دهید، چرا که آن چاپ نسبتا خام است و از نقطه های بسیار قابل مشاهده ای استفاده می کند. در اواسط دهه 1980، و با رواج یافتن کامپیوترها در کسب و کارهای کوچک، مردم نیاز به دستگاه هایی پیدا کردند که بتوانند نامه ها و گزارش ها را به سرعت چاپگرهای ماتریسی تکثیر کند، اما باید کیفیت چاپ آنها مشابه همان کیفیتی باشد که از ماشین تحریرهای قدیمی حاصل می شد. مسیر برای چاپگر های لیزری گشوده شد!

خوشبختانه، تکنولوژی پرینترهای لیزری در حال توسعه بوده و آنها اولین بار در اواخر دهه 1960 و توسط گری استارکودر در شرکت زیراکس توسعه داده شده بود، که مبنای کار او، دستگاه های فتوکپی بود که شرکت موفق زیراکس آنها را تولید می کرد. تا اواسط دهه 1970، زیراکس یک چاپگر لیزری تجاری تولید می کرد که دستگاه های فتوکپی اصلاح شده بودند که تصاویر را با استفاده از یک لیزر رسم می کردند. این دستگاه ها دوور نامیده میشد، که می توانست حدود 60 صفحه را در عرض یک دقیقه (یک صفحه در هر ثانیه) کپی کند و به فروش شگفت انگیز 300000 دلار دست یافت.

تا اواخر دهه 1970، شرکت های کامپیوتری بزرگ، از جمله IBM، هیولت پاکارد (HP) و کانن، به رقابت برای توسعه چاپگرهای لیزری مقرون به صرفه پرداختند، این در صورتی بود که دستگاه های که آنها تولید می کردند تقریبا 2-3 برابر بزرگتر از دستگاه های مدرن بود – آنها تقریبا هم اندازه با دستگاه های فتوکپی بسیار بزرگ بودند.

دو دستگاه بودند که باعث شدند چاپگرهای لیزری تبدیل به آیتم هایی برای بازار انبوه شوند. یکی از آنها LaserJet بود که توسط هیولت پاکارد (HP) در سال 1984 به بازار معرفی شد و توانست به فروش نسبتا موفق 3495 دلار دست یابد. دیگری LaserWriter اپل بود که با همراهی کامپیوتر اپل مکینتاش به بازار عرضه شد، تقریبا دو برابر قیمت HP، به قیمت (6995 دلار) فروش می رفت. اما، حتی با این قیمت هم آن تاثیر بسیار زیادی داشت: استفاده از مکینتاش بسیار آسان بود، و به خاطر نرم افزارهای نشر رومیزی نسبتا ارزان و یک چاپگر لیزری، می توان گفت که تقریبا هر کسی می توانست اقدام به تبدیل کتاب ها، مجلات، و هر چیزی کند که می توانید بر روی کاغذ چاپ کنید. این زیراکس بود که فن آوری را توسعه داد، اما HP و اپل بودند که آن را به جهان فروختند!

این زیراکس بود که فن آوری را توسعه داد، اما HP و اپل بودند که آن را به جهان فروختند!

اولین پرینتر لیزری

بعد از آن که به آرشیو دفتر علائم تجاری و ثبت اختراع ایالات متحده سر زدیم و در آن کندوکاو کردیم، یکی از طرح های چاپگر لیزری اصلی گری استارکودر را یافتم که در تاریخ 7 ژوئن سال 1977 به ثبت رسیده است. برای آن که آسان تر بتوان آن را یافت، آن را به صورت رنگی در آورده ایم و آن را ساده تر از رسم های فنی که حق ثبت اختراع اصلی به چاپ رسیده است، شرح داده ایم (اگر مایل به خواندن آن باشید، می توانید جزئیات کامل مربوط به آن را در فایل زیر بیابید: US Patent 4027961: Copier/Raster Scan Apparatus).

آنچه که ما در دست داریم، در اصل یک واحد اسکن لیزری (به رنگ آبی) است که در بالای دستگاه فتوکپی اداری بزرگ و نسبتا معمولی (به رنگ قرمز) قرار گرفته است. در طراحی استارکودر، اسلایدهای اسکنر لیزری اقدام به روشن و خاموش کردن پنجره های شیشه ای دستگاه فتوکپی می کنند (این همان جایی است که شما معمولا همه اسناد خود را، رو به پایین، قرار می دهید)، بنابراین می توان از همین دستگاه به صورت یک چاپگر لیزری یا به صورت یک دستگاه کپی استفاده کرد – در حقیقت او در حدود 20 الی 25 سال پیش، یک دستگاه اداری همه کاره را پیش بینی کرده است.

نحوه عملکرد

1. اسکنر لیزری اقدام به ایجاد تصویر می کند.
2. تصویر، از طریق پنجره کپی کننده شیشه ای به درون مکانیسم کپی کننده ای که در زیر قرار گرفته است می تابد.
3. تصویر، به وسیله یک آینه بازتابانده می شود.
4. یک لنز بر روی تصویر تمرکز می کند.
5. آینه دومی در آنجا قرار دارد که تصویر را یک بار دیگر منعکس می کند.
6. تصویر بر روی کمربند در دستگاه فتوکپی منتقل می شود.
7. یک واحد توسعه دهنده اقدام به تبدیل تصویر به شکل قابل چاپ می کند.
8. تصویر قابل چاپ بر روی کاغذ منتقل می شود.
9. غلطک، تصویر را به طور دائم بر روی صفحه مهر می کند، این صفحه کاغذی روی رک (rack) جمع کننده ای که در بالای دستگاه قرار گرفته است جمع می شود.

اگر از خواندن مطلب پرینتر لیزری چیست و چگونه کار می کند؟ لذت بردید، لطفاً ما را با نظرات و پیشنهادات خود یاری فرمائید.