چاپگر ليزری

 چاپگرهای ليزری با توجه به ويژگی های منحصربفرد خود طی ساليان اخير با استقبال عموم کاربران کامپيوتر در سراسر جهان مواجه شده اند. شرکت های توليدکننده اين نوع چاپگرها متناسب با خواسته های جديد و همزمان با پيشرفت تکنولوژی ، مدل های متفاوتی از اين نوع چاپگرها را به بازار عرضه می نمايند.

مبانی چاپگرهای ليزری
استفاده از الکتريسيته ساکن در تکنولوژی چاپگرهای ليزری، يکی از اصول مهم و اوليه  است . الکتريسيته ساکن يک شارژ الکتريکی است که توسط اشياء عايق ايجاد می گردد. بدن انسان نمونه ای در اين زمينه است که می تواند باعث ايجاد الکتريسيته ساکن گردد. انرژی حاصل از الکتريسيته ساکن باعث ايجاد چسبندگی بين اشياء می گردد. ( نظير لباس های داخل يک ماشين خشک کن ). رعد و برق حاصل از يک ابر صاعقه دار نيز حامل الکتريسيته ساکن بوده که مسير ابر تا زمين را طی خواهد کرد. شکل زير عناصر اصلی يک چاپگر ليزری را نشان می دهد.

چاپگر ليزری از پديده فوق به عنوان يک نوع " چسب موقت " استفاده می نمايد.  هسته اساسی سيستم فوق ، دستگاهی با نام " نورپذير" (Photoreceptor) است . ماهيت فيزيکی دستگاه فوق، يک استوانه و يا يک سيلندر است. دستگاه فوق از مواد هادی نور تشکيل شده که توسط کوانتوم نور تخليه می گردند. در ابتدا ، استوانه يک شارژ مثبت را از طريق يک سيم حامل جريان الکتريکی (Corona Wire) ، پيدا می کند . همزمان با چرخش استوانه ، چاپگر يک پرتو نور ليزری نازک را بر سطح استوانه به منظور تخليه الکتريکی بخش مربوطه ، می تاباند. در ادامه ليزر حروف و تصاير را  بر سطح استوانه خواهد نوشت .( يک الگو از شارژ الکتريکی ) . سيستم فوق می تواند با شارژ معکوس هم کار نمايد، در اين حالت يک شارژ الکترواستاتيک مثبت بر روی يک شارژ منفی بعنوان زمينه در نظر گرفته خواهد شد.  شکل زير استوانه چاپگر ليزری را نشان می دهد.

پس از عملکرد الگوی موردنظر ، چاپگر سطح استوانه را  با گرد جوهر ( پودر مشکی رنگ با کيفيت مناسب ) شارژ شده مثبت، می پوشاند. با توجه با اينکه پودر فوق دارای شارژ مثبت است ، تونر به ناحيه تخليه شده استوانه ( بار منفی ) چسبانده می گردد.( در اين حالت شارژ زمينه مثبت نخواهد شد ) . عمليات فوق مشابه نوشتن بر روی سودا و چسباندن آن بر روی سطح مورد نظر است .
پس از چسباندن پودر مورد نظر ، استوانه  حول يک کاغذ می چرخد .قبل از اينکه کاغذ زير استوانه قرار بگيرد ، يک شارژ منفی توسط سيم انتقالی Corona به آن داده می شود. شارژ فوق بمراتب قويتر از شارژ منفی الکترواستاتيک مربوط به تصوير بوده و کاغذ قادر به رها کردن پودر مربوطه خواهد بود. همزمان با حرکت کاغذ (با سرعت معادل استوانه)  بر روی کاغذ تصوير مربوطه درج خواهد شد. به منظور ممانعت از چسبيدن کاغذ به استوانه ، بلافاصله پس از درج تصويرعمليات تخليه شارژ توسط يک سيم Detac corona انجام خواهد شد.
درنهايت ، چاپگر کاغذ را از بين يک Fuser ( يک زوج غلتک گرم ) عبور  داده می شود. در حين انجام فرآيند فوق، گردجوهر پاشيده شده  در کاغذ تنيده می گردد. غلتک ها باعث حرکت کاغذ به سمت سينی خروجی خواهند شد. Fuser باعث گرم شدن کاغذ نيز خواهد شد بهمين دليل زمانيکه کاغذ از چاپگر خارج می گردد ، داغ است .
چه عاملی باعث می شود که کاغذ سوزانده نگردد؟ مهمترين عامل سرعت است . سرعت حرکت کاغذ توسط غلتک ها بگونه ای خواهد بود که باعث عدم سوختگی کاغذ خواهد شد.
 پس از ريختن پودر بر روی کاغذ ، سطح استوانه تحت تاثير يک لامپ تخليه قرار می گيرد. اين لامپ روشن تمام سطح  "نور پذير"  استوانه را تحت تاثير قرار داده و تصاوير الکتريکی را پاک خواهد کرد. در ادامه سطح استوانه توسط سيم شارژCorna  تحت تاثير شارژ مثبت قرار می گيرد.

کنترل کننده
قبل از انجام هر گونه عمليات توسط  چاپگر ليزری ، می بايست صفحه حاوی داده در اختيار آن قرار گرفته و در ادامه در رابطه با نحوه ايجاد خروجی مورد نظر تصميم گيری می گردد. عمليات فوق بر عهده کنترل کننده چاپگر خواهد بود.  کنترل کننده چاپگر بعنوان برد اصلی چاپگر ليزری ايفای وظيفه می نمايد. کنترل کننده فوق از طريق يک پورت ارتباطی نظير : پورت موازی و يا پورت USB با کامپيوتر ارتباط  برقرار می نمايد. در صورتيکه چاپگر به چندين کامپيوتر متصل باشد ، کاربران  متفاوت  قادر به ارسال درخواست های چاپ خود خواهند بود. در اين حالت کنترل کننده ، هر يک از درخواست های واصله را بصورت جداگانه پردازش خواهد کرد. شکل زير پورت های متفاوت يک چاپگر ليزری را نشان می دهد.

به منظور گفتمان بين کنترل کننده و کامپيوتر ، می بايست آنها با يک زبان مشترک صحبت نمايند. در چاپگرهای اوليه ، کامپيوتر يک نوع فايل متنی خاص را بهمراه مجموعه ای از کدهای اطلاعاتی برای چاپگر ارسال می کرد. با توجه به ماهيت  چاپگرهای اوليه و محدوديت فونت های موجود ، روش  فوق بخوبی تامين کننده نيازهای اطلاعاتی چاپگر بود. امروزه از صدها نوع فونت استفاده می گردد.بدين منظور لازم است که اطلاعات مورد نياز چاپگر با استفاده از يک زبان پيشرفته در اختيار آن گذاشته شود.  متداولترين زبانهای موجود در اين زمينه  زبان PCL)Printer Command Language) مربوط به شرکت هيولت پاکارد و " پوست اسکريپت " مربوط به Adobe است . زبانهای فوق برای تشريح صفحه از يک نوع بردار استفاده می نمايند. بردار فوق مقادير رياضی از اشکال geometric می باشند. ( بصورت مجموعه ای از نقاط نخواهد بود ) چاپگر بردار را اخذ و در ادامه آن را به يک صفحه bitmap تبديل می نمايد.
برخی از چاپگرها از يک دستگاه اينترفيش گرافيکی GDI)Graphical device interface) در عوض PCL استناندارد، استفاده می نمايند. درسيستم فوق ، کامپيوتر بردار مربوط به نقاط را خود ايجاد می نمايد، بدين ترتيب کنترل کننده پردازشی در اين زمينه را انجام نداده و صرفا" دستورالعمل های نقاط را برای ليزر ارسال می نمايد. در اغلب چاپگرهای ليزری ، کنترل کننده می بايست عمليات مربوط به سازماندهی داده های دريافتی از کامپيوتر را خود انجام دهد. اطلاعات فوق شامل : دستورات مربوط به نوع عمليات ، نوع کاغذ ، نحوه برخورد با فونت ها و ... است . کنترل کننده به منظور انجام عمليات مربوطه بطرز صحيح می بايست اطلاعات فوق را با اولويت درست دريافت نمايد.
پس از سازماندهی داده ها ، کنترل کننده  عمليات آماده سازی صفحه را آغاز خواهد کرد. تنظيم حاشيه ها ی متن ، سازماندهی کلمات و استقرار تصاوير مورد نظر را انجام داده  و ماحصل عمليات فوق ايجاد برداری حاوی نقاط متفاوت است . چاپگر به منظور چاپ يک صفحه به اطلاعات فوق نياز خواهد داشت .
در اکثر چاپگرهای ليزری ، کنترل کننده قادر به ذخيره  درخواست های مربوط به چاپ در حافظه اختصاصی خود است . با استفاده از ويژگی فوق ، کنترل کننده قادر به استقرار چندين کار در حافظه می باشد ( ايجاد يک صف از کارها ) . پس از استقرار هر درخواست چاپ در حافظه اختصاصی ، امکان چاپ آنها در زمان مربوطه فراهم خواهد شد. در موارديکه از يک سند می بايست چندين نسخه چاپ گردد ، داده های مربوطه صرفا" يک بار برای چاپگر ارسال و بدين طريق در زمان صرفه جوئی خواهد شد.

ليزر
نقش سيتم ليزر چاپگر در ايجاد خروجی مورد نظر بسيار حائز اهميت است . در چاپگرهای ليزری قديمی ، سيستم فوق از عناصر زير تشکيل شده بود :

• يک ليزر

• يک آيينه قابل حرکت

• يک لنز

ليزر داده های مربوط به صفحه را دريافت ( نقاط ) و بر اساس اطلاعات فوق متن و تصوير مورد نطر را ايجاد می کرد. در هر زمان(لحظه) يک خط افقی چاپ می گرديد. همزمان با حرکت پرتو های نور بر روی استوانه ، ليزر يک پالس نوری برای هر يک از نقاط مورد نظر جهت چاپ را منعکس می نمود. برای فضا های خالی پالسی توليد نمی گرديد. ليزر نقشی در حرکت پرتو های نور نداشته و باعث تابش نور از طريق يک آيينه قابل حرکت است. همزمان با حرکت آيينه ، توسط مجموعه ای از لتزها نور تابانده می گرديد.با نتظيم فاصله بين آيينه و نقاط در زمان تابش نور ، از بهمم ريختگی تصوير پيشگيری بعمل می آمد.
دستگاه ليزری صرفا" در جهت افقی حرکت می کرد.پس از پيمايش افقی  ، چاپگر استوانه مربوطه را حرکت داده تا زمينه ايجاد خط بعدی توسط دستگاه ليزر فراهم گردد.
برخی از چاپگرهای ليزری از مجموعه ای  ديود نوری (LED) برای نوشتن محتويات صفحه استفاده می نمايند. هر يک از نقاط دارای نور اختصاصی خود خواهد بود. چاپگرهای با تکنولوژی فوق نسبت به چاپگرهائی که از دستگاه ليزری استفاده می نمايند ، دارای قيمت ارزان تری می باشند.

تونر
يکی از مهمترين شاخص های يک چاپگر ليزری ، تونر است . تونز يک نوع پودر الکتريکی شارژ شده بوده که  دارای دو عنصر اصلی : رنگ دانه و پلاستيک است . رنگ دانه ها تامين کننده رنگ مورد نياز می باشند ( در چاپگرهای تک رنگ ، رنگ فوق مشکی است )  .رنگ دانه ها با پلاستيک آميخته شده اند. بدين ترتيب زمانيکه تونر از بين غلتک های داغ عبور می نمايد ، گداخته خواهند گرديد.
پودر در  يک toner hopper ( يک محفظه کوچک در داخل يک روکش قابل حرکت ) ذخيره می گردد. چاپگر تونر مورد نياز خود را از طريق devloper unit ( تامين کننده دانه ) از محفظه دريافت می دارد. developer ، يک مجموعه از دانه های مغناطيسی با شارژ منفی است . دانه های فوق به يک پاک کن فلزی قابل چرخش ، متصل خواهند شد.  با حرکت ميله فوق دانه هایمغناطيسی در محفظه گفته شده قرار خواهند گرفت . با توجه به اينکه دانه های مغناطيسی دارای شارژ منفی می باسند ، تامين کننده دانه ها ، دانه های مثبت تونر را جمع آوری خواهد کرد.درادامه  پاک کن، ذرات را تميز و آنها را برای استوانه ارسال می دارد. تصاوير الکترواستاتيک دارای شارژ منفی قويتر نسبت به تامين کننده دانه ها بوده و  استوانه شامل ذرات چسبانده شده را از خود دور می نمايد. در ادامه استوانه در طول کاغذ حرکت و بموازات آن کاغذ تحت  تاثير يک ميدان قرار گرفته( يک سيم  detac corona )  و تخليه الکتريکی می گردد.در وضعيت فوق تنها عاملی که باعث نگهداری تونر بر سطح کاغذ می گردد ، نيروی جاذبه است .به منظور چسباندن تونر بر روی سطح کاغذ  ، می بايست کاغذ از طريق غلتک های داغ بحرکت درآيد. در اغلب چاپگرها  ، Toner hopper ، developer,drum assembly  در يک کارتريج قابل تعويض ( مشابه شکل زير ) قرار می گيرند.

مزايای يک چاپگر ليزری
مهمترين مزايای چاپگرهای  ليزری :  سرعت ، دقت و مقرون بصرفه بودن  است . يک ليزر فادر به حرکت بسيار سريع بوده و طبيعی است سرعت نوشتن آن بمراتب بيشتر از چاپگرهای جوهر افشان باشد. چاپگرهای ليزری بمراتب گرانتر نسبت به چاپگرهای جوهرافشان می باشند. در مقابل پودر مصرفی آنها زياد گران نبوده و هزينه نگهداری  آنان بالا نخواهد بود.

چاپگرهای رنگی
در ابتدا اغلب چاپگرهای ليزری بصورت تک رنگ ( سياه  رنگ نوشته و سفيد رنگ کاغذ )   بودند. امروزه چاپگرهای ليزری رنگی نيز متداول و توسط توليدکنندگان متفاوت عرضه شده اند. عملکرد چاپگرهای رنگی در اکثر موارد مشابه چاپگرهای سياه و سفيد است . يکی از تفاوت های عمده چاپگرهای رنگی با سيا و سفيد نحوه انجام فرآيند چاپ با توجه به ماهيت رنگی بودن آنان است . چاپگرهای رنگی برای انجام فرآيند مربوطه از چهار فاز متفاوت استفاده می نمايند. در هر فاز يکی از رنگ های  فيروزه ای ( آبی ) ، سرخابی ( قرمز ) ، زرد وسياه استفاده می گردد. با ترکيب چهار رنگ فوق مجموعه ای گسترده از رنگ ها بوجود می آيد. برخی از چاپگرها دارای چهار تونر و developer unit مجزا بر روی يک چرخ دوار می باشند. برخی ديگر از چاپگرها  برای هر يک از رنگ ها، از دستگاه های ليزر ، استوانه و تونر  مجزا استفاده می نمايند. شکل زير يک نمونه چاپگر ليزر رنگی را نشان می دهد.