מהו המבנה הפנימי של מדפסת לייזר? הסבר בפירוט את המערכת ועקרון הפעולה של מדפסת הלייזר.

1 המבנה הפנימי של מדפסת הלייזר

המבנה הפנימי של מדפסת הלייזר מורכב מארבעה חלקים עיקריים, כפי שמוצג באיור 2-13.

איור 2-13 המבנה הפנימי של מדפסת הלייזר

(1) יחידת לייזר: פולטת קרן לייזר עם מידע טקסטואלי לחשיפת התוף הרגיש לאור.

(2) יחידת הזנת נייר: שליטה על הנייר כך שייכנס למדפסת בזמן המתאים ויצא ממנה.

(3) יחידת פיתוח: כסו את החלק החשוף של התוף הרגיש לאור בטונר כדי ליצור תמונה שניתן לראות בעין בלתי מזוינת, והעבירו אותה אל פני השטח של הנייר.

(4) יחידת קיבוע: הטונר המכסה את פני הנייר נמס ומקובע היטב על הנייר באמצעות לחץ וחימום.

2 עקרון הפעולה של מדפסת הלייזר

מדפסת לייזר היא התקן פלט המשלב טכנולוגיית סריקת לייזר וטכנולוגיית הדמיה אלקטרונית. למדפסות לייזר יש פונקציות שונות בהתאם לדגמים שונים, אך רצף הפעולה והעקרון זהים.

אם ניקח לדוגמה מדפסות לייזר סטנדרטיות של HP, רצף העבודה הוא כדלקמן.

(1) כאשר המשתמש שולח פקודת הדפסה למדפסת דרך מערכת ההפעלה של המחשב, המידע הגרפי המיועד להדפסה מומר תחילה למידע בינארי דרך מנהל ההתקן של המדפסת, ולבסוף נשלח ללוח הבקרה הראשי.

(2) לוח הבקרה הראשי מקבל ומפרש את המידע הבינארי שנשלח על ידי מנהל ההתקן, מתאים אותו לקרן הלייזר ושולט בחלק הלייזר לפלוט אור בהתאם למידע זה. במקביל, פני השטח של התוף הרגיש לאור נטענים על ידי התקן הטעינה. לאחר מכן, קרן הלייזר עם מידע גרפי נוצרת על ידי חלק סורק הלייזר כדי לחשוף את התוף הרגיש לאור. תמונה אלקטרוסטטית סמויה נוצרת על פני השטח של תוף הטונר לאחר החשיפה.

(3) לאחר שמחסנית הטונר באה במגע עם מערכת הפיתוח, התמונה הסמויה הופכת לגרפיקה גלויה. בעת מעבר דרך מערכת ההעברה, הטונר מועבר לנייר תחת פעולת השדה החשמלי של התקן ההעברה.

(4) לאחר השלמת ההעברה, הנייר נוגע במסור המפיץ חשמל, ופורק את המטען שעל הנייר אל הקרקע. לבסוף, הוא נכנס למערכת קיבוע בטמפרטורה גבוהה, והגרפיקה והטקסט שנוצרים על ידי הטונר משולבים בנייר.

(5) לאחר הדפסת המידע הגרפי, מכשיר הניקוי מסיר את הטונר שלא הועבר, ונכנס למחזור העבודה הבא.

כל תהליכי העבודה הנ"ל צריכים לעבור שבעה שלבים: טעינה, חשיפה, פיתוח, העברה, ביטול חשמל, קיבוע וניקוי.

1>. טעינה

כדי שהתוף הרגיש לאור יספוג טונר בהתאם למידע הגרפי, יש לטעון תחילה את התוף הרגיש לאור.

כיום קיימות בשוק שתי שיטות טעינה למדפסות, האחת היא טעינת קורונה והשנייה טעינת גלילי טעינה, לשתיהן מאפיינים משלהן.

טעינת קורונה היא שיטת טעינה עקיפה המשתמשת במצע המוליך של התוף הרגיש לאור כאלקטרודה, וחוט מתכת דק מאוד ממוקם ליד התוף הרגיש לאור כאלקטרודה השנייה. בעת העתקה או הדפסה, מופעל מתח גבוה מאוד על החוט, והחלל סביב החוט יוצר שדה חשמלי חזק. תחת פעולת השדה החשמלי, יונים בעלי קוטביות זהה לחוט הקורונה זורמים אל פני התוף הרגיש לאור. מכיוון שלקולטן האור על פני התוף הרגיש לאור יש התנגדות גבוהה בחושך, המטען לא יזרום החוצה, כך שפוטנציאל פני השטח של התוף הרגיש לאור ימשיך לעלות. כאשר הפוטנציאל עולה לפוטנציאל הקבלה הגבוה ביותר, תהליך הטעינה מסתיים. החיסרון של שיטת טעינה זו הוא שקל לייצר קרינה ואוזון.

טעינת גליל הטעינה היא שיטת טעינה במגע, שאינה דורשת מתח טעינה גבוה וידידותית יחסית לסביבה. לכן, רוב מדפסות הלייזר משתמשות בגלילי טעינה לטעינה.

בואו ניקח את טעינת גלגלת הטעינה כדוגמה כדי להבין את תהליך העבודה כולו של מדפסת הלייזר.

ראשית, חלק מעגל המתח הגבוה מייצר מתח גבוה, אשר טוען את פני השטח של התוף הרגיש לאור בחשמל שלילי אחיד דרך רכיב הטעינה. לאחר שהתוף הרגיש לאור וגלגל הטעינה מסתובבים באופן סינכרוני במשך מחזור אחד, כל פני השטח של התוף הרגיש לאור נטענים במטען שלילי אחיד, כפי שמוצג באיור 2-14.

איור 2-14 תרשים סכמטי של הטעינה

2>. חשיפה

החשיפה מתבצעת סביב תוף רגיש לאור, הנחשף בקרן לייזר. פני השטח של התוף הרגיש לאור הם שכבה רגישה לאור, השכבה הרגישה לאור מכסה את פני השטח של מוליך סגסוגת האלומיניום, ומוליך סגסוגת האלומיניום מחובר להארקה.

השכבה הרגישה לאור היא חומר רגיש לאור, המאופיין בהיותו מוליך בחשיפה לאור, ובמבודד לפני החשיפה. לפני החשיפה, המטען האחיד נטען על ידי התקן הטעינה, והאזור המוקרן לאחר הקרנת הלייזר יהפוך במהירות למוליך ויוליך עם מוליך סגסוגת האלומיניום, כך שהמטען משתחרר לקרקע ויוצר את אזור הטקסט על נייר ההדפסה. המקום שאינו מוקרן על ידי הלייזר עדיין שומר על המטען המקורי, ויוצר אזור ריק על נייר ההדפסה. מכיוון שתמונת אות זו אינה נראית, היא נקראת תמונה סמויה אלקטרוסטטית.

חיישן אות סינכרוני מותקן גם הוא בסורק. תפקידו של חיישן זה הוא להבטיח שמרחק הסריקה יהיה עקבי כך שקרן הלייזר המוקרנת על פני התוף הרגיש לאור תוכל להשיג את אפקט ההדמיה הטוב ביותר.

מנורת הלייזר פולטת קרן לייזר עם מידע תווים, אשר מאירה על הפריזמה המחזירה אור רב-פאתית מסתובבת, והפריזמה המחזירה אור מחזירה את קרן הלייזר אל פני השטח של התוף הרגיש לאור דרך קבוצת העדשות, ובכך סורקת את התוף הרגיש לאור אופקית. המנוע הראשי מניע את התוף הרגיש לאור לסיבוב רציף כדי לממש את הסריקה האנכית של התוף הרגיש לאור על ידי מנורת פולטת הלייזר. עקרון החשיפה מוצג באיור 2-15.

איור 2-15 תרשים סכמטי של חשיפה

3>. פיתוח

פיתוח הוא תהליך של שימוש בעיקרון הדחייה של מטענים חשמליים בין בני אותו מין ומשיכה של מטענים חשמליים בין בני מין שני כדי להפוך את התמונה האלקטרוסטטית הסמויה, שאינה נראית לעין בלתי מזוינת, לגרפיקה נראית לעין. במרכז הגלגלת המגנטית (הנקראת גם גלגלת מגנטית לפיתוח, או בקיצור גלגלת מגנטית), ישנו מגנטיק במרכז הגלגלת המגנטית (הנקראת גם גלגלת מגנטית לפיתוח), והטונר במיכל האבקה מכיל חומרים מגנטיים שניתן לספוג על ידי המגנט, ולכן הטונר חייב להימשך על ידי המגנט במרכז הגלגלת המגנטית לפיתוח.

כאשר התוף הרגיש לאור מסתובב למצב בו הוא במגע עם הגליל המגנטי המתפתח, לחלק מפני השטח של התוף הרגיש לאור שאינו מוקרן על ידי הלייזר יש את אותה קוטביות כמו הטונר, ולא יספוג טונר; בעוד שהחלק המוקרן על ידי הלייזר יש את אותה קוטביות כמו הטונר. לעומת זאת, בהתאם לעקרון דחיית המינים מאותו המין ומשיכת המינים ההיפך, הטונר נספג על פני השטח של התוף הרגיש לאור שבו הלייזר מוקרן, ולאחר מכן נוצרות גרפיקות טונר גלויות על פני השטח, כפי שמוצג באיור 2-16.

איור 2-16 דיאגרמת עקרונות פיתוח

4>. הדפסת העברה

כאשר הטונר מועבר לסביבת נייר ההדפסה באמצעות התוף הרגיש לאור, ישנו התקן העברה בגב הנייר כדי להפעיל העברת לחץ גבוה על גב הנייר. מכיוון שהמתח של התקן ההעברה גבוה ממתח אזור החשיפה של התוף הרגיש לאור, הגרפיקה והטקסט שנוצרים על ידי הטונר מועברים לנייר ההדפסה תחת פעולת השדה החשמלי של התקן הטעינה, כפי שמוצג באיור 2-17. הגרפיקה והטקסט מופיעים על פני נייר ההדפסה, כפי שמוצג באיור 2-18.

איור 2-17 תרשים סכמטי של הדפסת העברה (1)

איור 2-18 תרשים סכמטי של הדפסת העברה (2)

5>. לפזר חשמל

כאשר תמונת הטונר מועברת לנייר ההדפסה, הטונר מכסה רק את פני השטח של הנייר, ומבנה התמונה שנוצר על ידי הטונר נהרס בקלות במהלך תהליך שינוע נייר ההדפסה. כדי להבטיח את שלמות תמונת הטונר לפני הקיבוע, לאחר ההעברה, היא תעבור דרך התקן לביטול חשמל סטטי. תפקידו הוא לבטל קוטביות, לנטרל את כל המטענים ולהפוך את הנייר לניטרלי כך שהנייר יוכל להיכנס בצורה חלקה ליחידת הקיבוע ולהבטיח את הדפסה הפלט. איכות המוצר מוצגת באיור 2-19.

איור 2-19 תרשים סכמטי של ביטול הספק

6>. תיקון

חימום וקיבוע הוא תהליך של הפעלת לחץ וחימום על תמונת הטונר הנספגת על נייר ההדפסה כדי להמיס את הטונר ולטבול אותו בנייר ההדפסה ליצירת גרפיקה יציבה על פני הנייר.

המרכיב העיקרי של טונר הוא שרף, נקודת ההיתוך של הטונר היא כ-100 מעלות צלזיוס.°מעלות צלזיוס, וטמפרטורת גליל החימום של יחידת הקיבוע היא כ-180 מעלות צלזיוס°C.

במהלך תהליך ההדפסה, כאשר טמפרטורת הפיוזר מגיעה לטמפרטורה שנקבעה מראש של כ-180 מעלות צלזיוס°ג. כאשר הנייר שסופג טונר עובר דרך הפער שבין גליל החימום (המכונה גם גליל עליון) לגליל הגומי הלחץ (המכונה גם גליל לחץ תחתון, גליל תחתון), יושלם תהליך ההיתוך. הטמפרטורה הגבוהה שנוצרת מחממת את הטונר, מה שממיס את הטונר על הנייר, ובכך יוצר תמונה וטקסט מוצקים, כפי שמוצג באיור 2-20.

איור 2-20 תרשים עקרוני של הקיבוע

מכיוון שפני השטח של גליל החימום מצופים בציפוי שאינו נדבק בקלות לטונר, הטונר לא יידבק לפני השטח של גליל החימום עקב טמפרטורה גבוהה. לאחר הקיבוע, נייר ההדפסה מופרד מגליל החימום באמצעות טפר ההפרדה ונשלח החוצה מהמדפסת דרך גליל הזנת הנייר.

תהליך הניקוי הוא גירוד הטונר על התוף הרגיש לאור שלא הועבר מפני השטח של הנייר לפח פסולת הטונר.

במהלך תהליך ההעברה, תמונת הטונר על התוף הרגיש לאור לא תוכל לעבור במלואה לנייר. אם לא ינוקה, הטונר שנותר על פני התוף הרגיש לאור יישא למחזור ההדפסה הבא, ויהרוס את התמונה החדשה שנוצרה, ובכך יפגע באיכות ההדפסה.

תהליך הניקוי מתבצע באמצעות מגרד גומי, שתפקידו לנקות את התוף הרגיש לאור לפני מחזור ההדפסה הבא על התוף הרגיש לאור. מכיוון שהלהב של מגרד הניקוי מגומי עמיד בפני שחיקה וגמיש, הלהב יוצר זווית חיתוך עם פני השטח של התוף הרגיש לאור. כאשר התוף הרגיש לאור מסתובב, הטונר שעל פני השטח נשחק לתוך מיכל הטונר הפסולת על ידי המגרד, כפי שמוצג באיור 2-21.

איור 2-21 תרשים סכמטי של ניקוי