عمل ماکنة تصویر المستندات

تخیل لو إننا أردنا عمل نسخة عن مستند ورقی ولم تکن ماکنة التصویر موجودة فإن هذا یتطلب إعادة کتابتها وبالتأکید تلک عملیة تستغرق الکثیر من الوقت، ولذلک لا یخلو الان مکتب أعمال من وجود ماکنة تصویر مستندات واحدة على الأقل لتسییر امور المکتب کما ان الکثیر من الاشخاص استخدم ماکنات التصویر للاسترزاق من خلال تشغیلها کخدمات فی الأماکن التی تحتاجها مثل الجامعات وغیره.

صورة لماکنة تصویر مستندات حدیثة

تأتی ماکنة تصویر المستندات فی عدة اشکال واحجام ومزودة بعدة اضافات لتسهیل الاستخدام ولکن ما یحدث داخل ماکنة التصویر هو واحد وفی هذه المقالة سنحاول شرح فکرة عمل تصویر المستندات وماذا یحدث داخلها عند الضغط على زر ابدأ.

أساسیات

تسمى عملیة تصویر المستندات بالزییروغرافی XEROGRAPHY وتسمی بالطباعة اللکتروستاتیکیة الجافة تم اختراع عملیة التصویر هذه بواسطة العالمChester F. Carlson فی العام 1937 واصبحت تستخدم فی العام 1950، تتم عملیة التصویر بوضع المستند الورقی على السطح الزجاجی للماکنة ومن ثم نحدد الخیارات التی نرید مثل عدد النسخ المطلوبة والحجم ودرجة التعتیم، ثم نضغط على زر البدأ. ماذا یحدث داخل ما کنة التصویر بعد هذه اللحظة هو ما سنحاول شرحه.
تعتمد فکرة عمل ماکنة تصویر المستندات على اساسیات الکهربیة الساکنة الکهروستاتیکیة حیث تتکون شحنات اضافیة موجبة أو سالبة على المادة ولکن دون ان تکون لها حریة الحرکة، وأنه کما نعلم فإن الشحنة الموجبة تجذب الشحنة السالبة والعکس صحیح، وکما ذکرنا سابقاً إن الشحنة الساکنة تتکون على الجسم ولا تتحرک، فمثلا إذا تم دلک بالون بقطعة من الصوف فإن البالون یصبح له القدرة على اللتصاق بجدار الحائط مثلاً لأن عملیة الدلک هذه قد اضافت للبالون شحنة ساکنة.
تستخدم ماکنة تصویر المستندات نفس المبدأ حیث تحتوی الماکنة على اسطوانة تسمى drum من مادة حساسة للضوء تسمى photoconductive، تشحن بشحنات ساکنة کما فی البالون ویوجد ایضاً بودرة سوداء تسمى toner تستطیع الاسطوانة المشحونة بجذب حبیبات البودرة السوداء.
خصائص الاسطوانة والبودرة السوداء التی تمکنها من اتمام عملیة التصویر.
1. تتم عملیة الشحن لأجزاء محددة من الإسطوانة، حیث ان هذه الاجزاء وحدها التی تجذب حبیبات البودرة السوداء، تتکون صورة المستند المراد تصویره على سطح الاسطوانة فی شکل شحنة ساکنة (کهروستاتیکیة) على سطح الاسطوانة.
2. تنتقل حبیبات البوردة السوداء إلى المناطق المشحونة على سطح الاسطوانة والتی تکون صورة المستند المراد تصویره ومن ثم یتم نقل البودرة السوداء إلى سطح الورقة البیضاء.
3. یتم تثبیت حبیبات البودرة السوداء على سطح الورقة بالتسخین حیث ان هذا الحبیبات حساسة للحرارة.

مراحل عملیة التصویر
المادة التی تصنع منها الاسطوانة drum هی من مواد توصیل ضوئیة photoconductive وبشکل اکثر دقة فإن عملیة التصویر تتم على النحو التالی:
1. یشحن سطح الاسطوانة بالکامل بشحنة موجبة.
2. یمرر ضوء ساطع على سطح الورقة المراد تصویرها والتی توضع على السطح الزجاجی لماکنة التصویر، ینعکس الضوء عن المناطق البیضاء لسطح الورقة ویصطدم بالاسطوانة الـ drum المثبتة فی الأسفل.
3. عندما تصطدم فوتونات الضوء المنعکسة عن المناطق البیضاء بسطح الاسطوانة تتحرر إلکترونات من ذرات سطح الاسطوانة لأنها من مادة توصیل ضوئیة photoconductive، المناطق السودء على سطح الورقة مثل النصوص والصور لا ینعکس عنها ضوء مما یجعل سطح الاسطوانة المقابل للمناطق السوداء هی مناطق مشحونة بشحنة موجبة.
4. تنشر حبیبات دقیقة من بودرة سوداء تسمى الـ toner مشحونة بشحنة سالبة، تنجذب حبیبات البودرة السوداء بالشحنة الموجبة على الاسطوانة والتی تمثل الصورة.
5. یمرر ورقة بیضاء مشحونة بشحنة موجبة فوق الاسطوانة لتجذب حبیبات البودرة السوداء.
6. یتم تسخین الورقة من خلال تمریرها على سطح ساخن لتلتصق حبیبات البودرة السوداء بسطح الورقة.

عندما تسلط ماکنة التصویر ضوء ساطع على الورقة المراد تصویرها، تتکون صورة على الاسطوانة الخضراء اللون drum ذات الشحنة الموجبة، یعمل الضوء المنعکس عن المناطق البیضاء على الورقة المراد تصویرها عندما یسقط على الاسطوانة لیحرر الکترونات تتعادل مع الشحنات الموجبة وتترک الاسطوانة بشحنة موجبة تمثل المناطق السوداء على الورقة المراد تصویرها، تعمل الشحنات الموجبة المتبقیة على الاسطوانة والتی تمثل الصورة على جذب حبیبات البودرة toner ذات الشحنة السالبة لتکون جاهزة لتلتصق بالورقة البیضاء التی تظهر الصورة.

الأجزاء الداخلیة لماکنة التصویر

تحتوی ماکنة التصویر على العدید من الأجزاء لانجاز عملها والأجزاء الرئیسیة هی:
• الاسطوانة المکونة من مادة حساسة للضوء.
• اسلاک الکورونا
• مصباح ضوئی وعدسات
• حبیبات البودرة السوداء
• السخان الحراری
الاسطوانة المکونة من مادة حساسة للضوء Photoreceptor Drum
تعتبر الاسطوانة drum الجزء الرئیسی لماکنة التصویر وتترکب من اسطوانة معدنیة مغطیة بطبقة من مادة حساسة للضوء photoconductive. وهذه الطبقة الحساسة للضوء هی عبارة عن مادة من اشباه الموصلات مثل مادة السیلینیوم أو الجرمانیوم أو السیلیکون. تمتاز هذه المواد بقدرتها على توصیل الکهرباء عندما تتعرض للضوء وتکون عازلة فی الظلام. وهکذا فإن الاسطوانة drum تکون عازلة للکهرباء فی الظلام ولکن عندما تسقط فوتونات الضوء على مادتها الحساسة للضوء فإنها تمتص طاقة الفوتونات وتتحرر الکترونات مما یجعلها موصلة للکهرباء. تعمل الإلکترونات السالبة على معادلة الشحنة الموجبة المتکونة على الاسطوانة لتترک المناطق التی لم تتعرض للضوء مشحونة بشحنة موجبة لتشکل الصورة.

اشکال مختلفة للاسطوانة الحساسة للضوء drum

اسلاک الکورونا Corona Wires

لعمل ماکنة التصویر فإنه من الضروری تعریض سطح الاسطوانة والورقة لشحنها بشحنة موجبة فی البدایة. وتتم هذه العملیة من خلال اسلاک الکورونا corona wires حیث تتصل هذه الاسلاک بفرق جهد عالی ومن ثم تتصل بالاسطوانة لتنقل لها الشحنة الإضافیة الموجبة.
أسلاک الکورونا تستخدم لشحن الاسطوانة الحساسة للضوء والورقة البیضاء بشحنة موجبة

مصباح ضوئی وعدسات Lamp and Lenses

یعمل المصباح الضوئی بتوفیر الضوء الکافی الذی سینعکس على سطح الورقة المراد تصویرها وتکوین صورة للمستند على الاسطوانة . حیث یصل الضوء المنعکس عن الأجزاء البیضاء للورقة الأصلیة المراد تصویرها بینما لا ینعکس شیء عن المناطق السوداء (النصوص والصور).

یمسح سطح الورقة ضوء ساطع من مصدر ضوئی مناسب

عندما یتحرک المصدر الضوئی لیمسح الورقة فی شکل حزمة دقیقة من الضوء فإن مرآة تتحرک مع المصباح تعمل على توجیه الضوء المنعکس من الورقة إلى عدسة مجمعة لیسقط على الاسطوانة التی تتتحرک أیضاً. تعمل العدسة نفس وظیفتها فی الکامیرا فی تکوین صورة مرکزة وواضحة على الفیلم والفیلم هنا هو الاسطوانة الحساسة للضوء drum، ویمکن تعدیل موضع العدسة بالنسبة للاسطوانة للحصول على تکبیر أوتصغیر للصورة.

حبیبات البودرة السوداء Toner

الحبیبات السوداء هی عبارة عن حبیبات دقیقة جداً من بودرة من مواد بلاستیکیة مشحونة بشحنة سالبة. تلتصق حبیبات البودرة السوداء بالاسطوانة drum نتیجة لانجذابها للشحنات الموجبة التی تشکلت على الاسطوانة والتی تعکس المناطق البیضاء على الورقة المراد تصویرها والتی انعکس عنها الضوء.
شکل حبیبة من حبیبات البودرة السوداء toner عند تکبیرها بواسطة المجهر الإلکترونی

السخان الحراری The Fuser

یتکون السخان الحراری من مصباح من الضوء من مادة الکوارتز مغطی بمادة التفلون (عدیمة الالتصاق) فی شکل اسطوانة، تمرر الورقة بین اسطوانتین یتم تسخین الورقة بواسطة المصباح الضوئی الموجود داخل الاسطوانة فیعمل على توفیر الحرارة اللازمة لاذابة حبیبات البودرة وتثبیتها على الورقة. تعمل مادة التفلون على عدم التصاق حبیبات البودرة على الاسطوانة بدلا من الورقة.
تتلخص فکرة عمل ماکنة تصویر المستندات باعتمادها على المادة الحساسة للضوء photoconductive المکونة لمادة الاسطوانة drum والتی تتکون على سطحها صورة مخفیة عن المستند المراد تصویره فی شکل شحنات کهربیة. تتحول الصورة المخفیة من عل سطح الاسطوانة الى الورقة من خلال حبیبات البودرة السوداء المشحونة بشحنة مخالفة فی الإشارة.

ماذا یحدث عندما نظغط على زر ابدأ Start؟
1.تشتغل لمبة الضوء وتتحرک داخل ماکنة التصویر وتتحرک بالمقابل الاسطوانة الحساسة للضوء، وکلما انعکس الضوء على جزء من المستند المثبت على سطح ماکنة التصویر یتم توجیهه إلى الاسطوانة وللعلم المناطق السوداء من المستند تمتص الضوء والمناطق البیضاء هی التی ینعکس عنها الضوء.
2. الضوء الذی یصل الاسطوانة یحرر الکترونات تارکاً ایونات موجبة على سطح الاسطوانة.
3. لایونات الموجبة تنجذب للالکترونات الحرة لتکون جسیمات متعادلة کهربیاً. تبقى الجسیمات المشحومة فقط على المواقع التی لم یصلها ضوء نتیجه لعدم انعکاسه عن المستند.
4. یتم مسح جدار الاسطوانة المتحرکة والتی علیها الصورة المخفیة فی شکل شحنات موجبة بحبیبات البودرة المشحونة بشحنة سالبة فتلتصق حبیبات البودرة لسطح الاسطوانة.
5. تعمل اسلاک الکورونا على شحن ورقة التصویر قبل وضع حبیبات البودرة السوداء علیها.
6. تکمل الاسطوانة دورتها بملاصقة الورقة البیضاء المشحونة فتنتقل الحبیبات السوداء إلى سطح الورقة بفعل المجال الکهربی.
7. تترک الورقة وعلیها حبیبات البودرة السوداء سطح الاسطوانة لتدخل بین اسطوانتین یتم تسخینهما لتلتصق البودرة بالورقة قبل خروجها من الماکنة.
تتکرر هذه العملیة فی کل مرة یتم تصویر ورقة.

المصدر :
تحقیق راسخون