كيف يتم تصوير الأوراق والمستندات..؟

تسمى عملية تصوير المستندات بالزييروغرافي XEROGRAPHY وتسمي بالطباعة اللكتروستاتيكية الجافة تم اختراع عملية التصوير هذه بواسطة العالمChester F. Carlson في العام 1937 وأصبحت تستخدم في العام 1950، تتم عملية التصوير بوضع المستند الورقي على السطح الزجاجي للماكينة ومن ثم نحدد الخيارات التي نريد مثل عدد النسخ المطلوبة والحجم ودرجة التعتيم، ثم نضغط على زر البدء. ماذا يحدث داخل ماكينة التصوير بعد هذه اللحظة هو ما سنحاول شرحه.
تعتمد فكرة عمل ماكينة تصوير المستندات على أساسيات الكهربية الساكنة الكهروستاتيكية حيث تتكون شحنات إضافية موجبة أو سالبة على المادة ولكن دون أن تكون لها حرية الحركة، وأنه كما نعلم فإن الشحنة الموجبة تجذب الشحنة السالبة والعكس صحيح، وكما ذكرنا سابقاً إن الشحنة الساكنة تتكون على الجسم ولا تتحرك، فمثلا إذا تم دلك بالون بقطعة من الصوف فإن البالون يصبح له القدرة على الالتصاق بجدار الحائط مثلاً لأن عملية الدلك هذه قد أضافت للبالون شحنة ساكنة.
تستخدم ماكينة تصوير المستندات نفس المبدأ حيث تحتوي الماكينة على اسطوانة تسمى drum من مادة حساسة للضوء تسمى photoconductive، تشحن بشحنات ساكنة كما في البالون ويوجد أيضا بودرة سوداء تسمى toner تستطيع الاسطوانة المشحونة بجذب حبيبات البودرة السوداء.
خصائص الاسطوانة والبودرة السوداء التي تمكنها من إتمام عملية التصوير.
1- تتم عملية الشحن لأجزاء محددة من الأسطوانة، حيث أن هذه الأجزاء وحدها التي تجذب حبيبات البودرة السوداء، تتكون صورة المستند المراد تصويره على سطح الاسطوانة في شكل شحنة ساكنة (كهروستاتيكية) على سطح الاسطوانة
2- تنتقل حبيبات البوردة السوداء إلى المناطق المشحونة على سطح الاسطوانة والتي تكون صورة المستند المراد تصويره ومن ثم يتم نقل البودرة السوداء إلى سطح الورقة البيضاء.
3- يتم تثبيت حبيبات البودرة السوداء على سطح الورقة بالتسخين حيث ان هذا الحبيبات حساسة للحرارة.

 

مراحل عملية التصوير

 

المادة التي تصنع منها الاسطوانة drum هي من مواد توصيل ضوئية photoconductive وبشكل أكثر دقة فإن عملية التصوير تتم على النحو التالي:
1- يشحن سطح الاسطوانة بالكامل بشحنة موجبة.
2- يمرر ضوء ساطع على سطح الورقة المراد تصويرها والتي توضع على السطح الزجاجي لماكينة التصوير، ينعكس الضوء عن المناطق البيضاء لسطح الورقة ويصطدم بالاسطوانة الـ drum المثبتة في الأسفل
3- عندما تصطدم فوتونات الضوء المنعكسة عن المناطق البيضاء بسطح الاسطوانة تتحرر إلكترونات من ذرات سطح الاسطوانة لأنها من مادة توصيل ضوئية photoconductive، المناطق السودء على سطح الورقة مثل النصوص والصور لا ينعكس عنها ضوء مما يجعل سطح الاسطوانة المقابل للمناطق السوداء هي مناطق مشحونة بشحنة موجبة.
4- تنشر حبيبات دقيقة من بودرة سوداء تسمى الـ toner مشحونة بشحنة سالبة، تنجذب حبيبات البودرة السوداء بالشحنة الموجبة على الاسطوانة والتي تمثل الصورة.
5- يمرر ورقة بيضاء مشحونة بشحنة موجبة فوق الاسطوانة لتجذب حبيبات البودرة السوداء.
6- يتم تسخين الورقة من خلال تمريرها على سطح ساخن لتلتصق حبيبات البودرة السوداء بسطح الورقة.
عندما تسلط ماكينة التصوير ضوء ساطع على الورقة المراد تصويرها، تتكون صورة على الاسطوانة الخضراء اللون drum ذات الشحنة الموجبة، يعمل الضوء المنعكس عن المناطق البيضاء على الورقة المراد تصويرها عندما يسقك على الاسطوانة ليحرر الكترونات تتعادل مع الشحنات الموجبة وتترك الاسطوانة بشحنة موجبة تمثل المناطق السوداء على الورقة المراد تصويرها، تعمل الشحنات الموجبة المتبقية على الاسطوانة والتي تمثل الصورة على جذب حبيبات البودرة toner ذات الشحنة السالبة لتكون جاهزة لتلتصق بالورقة البيضاء التي تظهر الصورة.

 

الأجزاء الداخلية لماكينة التصوير

 

تحتوي ماكينة التصوير على العديد من الأجزاء لانجاز عملها والأجزاء الرئيسية هي:
* الاسطوانة المكونة من مادة حساسة للضوء.
* أسلاك الكورونا
* مصباح ضوئي وعدسات
* حبيبات البودرة السوداء
* السخان الحراري
الاسطوانة المكونة من مادة حساسة للضوء Photoreceptor Drum
تعتبر الاسطوانة drum الجزء الرئيسي لماكينة التصوير وتتركب من اسطوانة معدنية مغطية بطبقة من مادة حساسة للضوء photoconductive. وهذه الطبقة الحساسة للضوء هي عبارة عن مادة من أشباه الموصلات مثل مادة السيلينيوم أو الجرمانيوم أو السيليكون. تمتاز هذه المواد بقدرتها على توصيل الكهرباء عندما تتعرض للضوء وتكون عازلة في الظلام. وهكذا فإن الاسطوانة drum تكون عازلة للكهرباء في الظلام ولكن عندما تسقط فوتونات الضوء على مادتها الحساسة للضوء فإنها تمتص طاقة الفوتونات وتتحرر الكترونات مما يجعلها موصلة للكهرباء. تعمل الإلكترونات السالبة على معادلة الشحنة الموجبة المتكونة على الاسطوانة لتترك المناطق التي لم تتعرض للضوء مشحونة بشحنة موجبة لتشكل الصورة.

أسلاك الكورونا Corona Wires

لعمل ماكينة التصوير فإنه من الضروري تعريض سطح الاسطوانة والورقة لشحنها بشحنة موجبة في البداية. وتتم هذه العملية من خلال أسلاك الكورونا corona wires حيث تتصل هذه الأسلاك بفرق جهد عالي ومن ثم تتصل بالاسطوانة لتنقل لها الشحنة الإضافية الموجبة.
أسلاك الكورونا تستخدم لشحن الاسطوانة الحساسة للضوء والورقة البيضاء بشحنة موجبة
مصباح ضوئي وعدسات Lamp and Lenses
يعمل المصباح الضوئي بتوفير الضوء الكافي الذي سينعكس على سطح الورقة المراد تصويرها وتكوين صورة للمستند على الاسطوانة. حيث يصل الضوء المنعكس عن الأجزاء البيضاء للورقة الأصلية المراد تصويرها بينما لا ينعكس شيء عن المناطق السوداء (النصوص والصور).
يمسح سطح الورقة ضوء ساطع من مصدر ضوئي مناسب عندما يتحرك المصدر الضوئي ليمسح الورقة في شكل حزمة دقيقة من الضوء فإن مرآة تتحرك مع المصباح تعمل على توجيه الضوء المنعكس من الورقة إلى عدسة مجمعة ليسقط على الاسطوانة التي تتحرك أيضاً. تعمل العدسة نفس وظيفتها في الكاميرا في تكوين صورة مركزة وواضحة على الفيلم والفيلم هنا هو الاسطوانة الحساسة للضوء drum، ويمكن تعديل موضع العدسة بالنسبة للاسطوانة للحصول على تكبير أو تصغير للصورة.

حبيبات البودرة السوداء Toner

الحبيبات السوداء هي عبارة عن حبيبات دقيقة جداً من بودرة من مواد بلاستيكية مشحونة بشحنة سالبة. تلتصق حبيبات البودرة السوداء بالاسطوانة drum نتيجة لانجذابها للشحنات الموجبة التي تشكلت على الاسطوانة والتي تعكس المناطق البيضاء على الورقة المراد تصويرها والتي انعكس عنها الضوء.
شكل حبيبة من حبيبات البودرة السوداء toner عند تكبيرها بواسطة المجهر الإلكتروني

السخان الحراري The Fuser

يتكون السخان الحراري من مصباح من الضوء من مادة الكوارتز مغطي بمادة التفلون (عديمة الالتصاق) في شكل اسطوانة، تمرر الورقة بين اسطوانتين يتم تسخين الورقة بواسطة المصباح الضوئي الموجود داخل الاسطوانة فيعمل على توفير الحرارة اللازمة لإذابة حبيبات البودرة وتثبيتها على الورقة. تعمل مادة التفلون على عدم التصاق حبيبات البودرة على الاسطوانة بدلا من الورقة.
تتلخص فكرة عمل ماكينة تصوير المستندات باعتمادها على المادة الحساسة للضوء photoconductive المكونة لمادة الاسطوانة drum والتي تتكون على سطحها صورة مخفية عن المستند المراد تصويره في شكل شحنات كهربية. تتحول الصورة المخفية من عل سطح الاسطوانة إلى الورقة من خلال حبيبات البودرة السوداء المشحونة بشحنة مخالفة في الإشارة.

ماذا يحدث عندما نضغط على زر ابدأ Start؟

1. تشتغل لمبة الضوء وتتحرك داخل ماكينة التصوير وتتحرك بالمقابل الاسطوانة الحساسة للضوء، وكلما انعكس الضوء على جزء من المستند المثبت على سطح ماكينة التصوير يتم توجيهه إلى الاسطوانة وللعلم المناطق السوداء من المستند تمتص الضوء والمناطق البيضاء هي التي ينعكس عنها الضوء.
2. الضوء الذي يصل الاسطوانة يحرر الكترونات تاركاً ايونات موجبة على سطح الاسطوانة.
3. الايونات الموجبة تنجذب للالكترونات الحرة لتكون جسيمات متعادلة كهربياً. تبقى الجسيمات المشحونة فقط على المواقع التي لم يصلها ضوء نتيجة لعدم انعكاسه عن المستند.
4. يتم مسح جدار الاسطوانة المتحركة والتي عليها الصورة المخفية في شكل شحنات موجبة بحبيبات البودرة المشحونة بشحنة سالبة فتلتصق حبيبات البودرة لسطح الاسطوانة.
5. تعمل أسلاك الكورونا على شحن ورقة التصوير قبل وضع حبيبات البودرة السوداء عليها.
6. تكمل الاسطوانة دورتها بملاصقة الورقة البيضاء المشحونة فتنتقل الحبيبات السوداء إلى سطح الورقة بفعل المجال الكهربي.
7. تترك الورقة وعليها حبيبات البودرة السوداء سطح الاسطوانة لتدخل بين اسطوانتين يتم تسخينهما لتلتصق البودرة بالورقة قبل خروجها من الماكينة.
تتكرر هذه العملية في كل مرة يتم تصوير ورقة.