دستگاه فتوکپی چگونه کار می کند؟

• دستگاه فتوکپی چگونه کار می کند؟

ایده اولیه، تاریخچه و روش کار دستگاه فتوکپی آنالوگ و همچنین نحوه کار دستگاه فتوکپی دیجیتال در این مقاله به صورت تصویری توضیح داده می شود.اگر قصد خریدن آن از نمایندگی دستگاه کپی دارید و می خواهید بدانید دستگاه فتوکپی چگونه کار می کند مطالعه این مقاله به شما در این امر یاری می دهد.

شرکت های بزرگ گاهی اشتباهات بزرگی می کنند. هنگامی که مخترع آمریکایی چستر کارلسون (1968-1906) با برخی از بزرگترین شرکت های جهان در خصوص ایده خود برای یک دستگاه فتوکپی تماس گرفت، در دهه 1940، آنها از ایده او استقبال نکردند. تصور تعداد زیادی کپی از یک مدرک عجیب به نظر می رسید. سالها طول کشید تا کارلسون این ایده را به یکی از مهمترین اختراعات اداری قرن بیستم تبدیل کرد و این شرکت ها متوجه شدند چه فرصتی را از دست داده اند. فتوکپی ها پیچیده به نظر می رسند، اما آنها با استفاده از دو جزء بسیار ساده از علم عمل می کنند. بیایید نگاهی دقیق تر به آن ها بیندازیم.

الکتریسیته ساکن:

آیا تا به حال ترفند مالش بادکنک بر روی پلیور خود را امتحان کرده اید؟ اگر به اندازه کافی بادکنک را مالش دادید، بادکنک به پلیور شما می چسبد. چیزی که می بینید جادو نیست: الکتریسیته ساکن است. هنگامی که بادکنک را مالش می دهید، به آن بار الکتریکی می دهید. در عین حال، پلیورتان بار الکتریکی متضاد می گیرد. همان طور که بارها جذب یکدیگر می شوند، بالون به پلیور شما می چسبد.

چگونه این اتفاق می افتد؟ همانطور که بادکنک را مالش می دهید، الکترونها (ذرات کوچک منفی در داخل اتمها که حامل الکتریسیته هستند) از روی پلیور بر روی بادکنک حرکت می کنند. به عبارت دیگر، بادکنک الکترون بیشتری دریافت می کند و بار الکتریکی منفی را کسب می کند. از آنجایی که الکترون های جا مانده بر روی پلیور کمتر از حد انتظار است، پلیور دارای بار الکتریکی مثبت می شود. نکات مربوط به شارژ الکتریکی شبیه آهن ربا است. دو جسم با بار الکتریکی متضاد، به سمت یکدیگر حركت می كنند یا یکدیگر را جذب می کنند؛ مانند دو آهنربا با قطب های مخالف که یکدیگر را جذب می كنند.

ممکن است برای شما این سؤال پیش آمده باشد که دستگاه فتوکپی چگونه کار می کند ، در ادامه به شرح این موضوع پرداخته می شود.

روشنایی چه ارتباطی با الکتریسیته دارد؟

الکتریسیته ساکن یکی از دو ترفند علمی است که باعث می شود دستگاه فتوکپی کار کند. اکنون بیایید موضوع دیگری را بررسی کنیم: قابلیت هدایت نور.

اگر به آنچه در کتاب های علمی می خوانید اعتقاد داشته باشید، احتمالا فکر می کنید نور و الکتریسیته دو چیز کاملا متفاوت هستند. نور از طریق خورشید و قدرت های مانند چراغ قوه تولید می شود؛ الکتریسیته در سیم جریان می یابد و وسایلی مانند جارو برقی و یخچال و فریزر را به کار می اندازد؛ بنا براین آیا گفتن این جمله که نور هیچ ارتباطی با الکتریسیته ندارد، درست است؟ خیر، اشتباه است!

نور در واقع یک نوع الکتریسیته است. یک پرتو نور یک موج فوق العاده سریع الکتریسیته و مغناطیسی است که به عقب و جلو حرکت می کند و در فضا پخش می شود. این تعریف به ما کمک می کند تا توضیح دهیم انرژی خورشیدی (تولید الکتریسیته از نور خورشید) چگونه کار می کند. هنگامی که نور خورشید بر روی یک پنل خورشیدی می تابد، سلول های خورشیدی درون آن انرژی الکتریکی نور را می گیرند و آن را به جریان الکتریکی (جریان الکترون ها) تبدیل می کنند، این جریان الکتریکی به عنوان انرژی مورد استفاده قرار می گیرد.
چیزی شبیه به یک سلول خورشیدی در یک دستگاه فتوکپی وجود دارد و هادى حساس نسبت به نور (photoconductor) نامیده می شود. به جای این که این قطعه در هنگام تابیدن نور، جریان الکتریکی تولید کند، الگویی از نور را به عنوان الگوی الکتریسیته ساکن ضبط می کند. این الگو به چه دردی می خورد؟ فرض کنید یک چراغ قوه روبروی دست خود می گیرید تا تصویر سایه ای از گوش های خرگوش بر روی دیوار بسازید. اما به جای تشکیل سایه بر روی دیوار، آن را بر روی یک photoconductor بتابانید. بعضی قسمت های photoconductor روشن به نظر می رسد (جایی که نور از اطراف دستان شما عبور می کند) و برخی از قسمت ها تاریک می شوند (جایی که دستان شما سایه ایجاد می کند). photoconductor در جایی که نور وجود دارد بار الکتریکی دریافت می کند و جایی که تاریک است هیچ اتفاقی نمی افتد. به عبارت دیگر، نوعی “کپی الکتریکی” از دست شما می گیرد. روند ذکر شده عملکرد کلیدی دستگاه فتوکپی است.

نوشتن با نور

چستر کارلسون پس از انجام تحقیقات زیاد و انجام آزمایش در آزمایشگاه خود، چگونگی استفاده از این دو دانش: الکتریسیته ساکن و قابلیت هدایت نور را برای کمک به کپی اسناد فهمید.
فرض کنید می خواهید یک صفحه از یک کتاب را کپی کنید. اگر نور اضافی روشن بر روی کتاب بتابانید، سایه ای از کارکترهای سیاه و سفید روی صفحه ایجاد می شود، درست مثل سایه دست. اگر نور را با زاویه بر روی صفحه بتابانید، نور به طور مستقیم بازتاب نمی شود بلکه نور با زاویه بازتاب می شود. بنابراین، با تاباندن نور با زاویه، می توانید سایه ای از صفحه بر روی شی دیگری ایجاد کنید. فرض کنید یک photoconductor در نزدیکی قرار داده و تصویر صفحه را بر روی آن بازتاب می کنید. در این صورت سایه ای بر روی photoconductor ایجاد نخواهید کرد – بلکه الگویی از بار الکتریکی ایجاد می کنید: نسخه الکتریکی سایه. حالا اگر پودر جوهر را روی photoconductor بپاشیم، ذرات تونر به قسمت های بار این “سایه الکتریکی” می چسبد مانند بادکنک های کوچکی که به پلیور شما می چسبند. تنها کاری که باید انجام دهید قرار دادن یک تکه کاغذ بر روی photoconductor می باشد تا جوهر را پاک کنیم.

این فرآیند، که کارلسون به نام عکسبرداری یا کپی برداری (Xerography) نامگذاری کرد (ترکیب دو کلمه یونانی به معنای ” خشک نوشتن “)، داخل یک دستگاه فتوکپی به طور اتوماتیک انجام می شود و می تواند چندین بار به سرعت اتفاق بیفتد. آنچه به طور واضح داخل دستگاه کپی اتفاق می افتد در ادامه ذکر شده است.

روش کار دستگاه فتوکپی مدرن

1- برگه ای که میخواهید کپی کنید را به طرف سطح شیشه بر روی آن قرار دهید.
2- نور بسیار روشنی سراسر برگه را اسکن می کند. نوری که از مناطق سفید رنگ (نقاطی که نوشته وجود ندارد) بازتاب می شود بیشتر از مناطق سیاه (مناطقی که نوشته وجود دارد) می باشد.
3- یک “سایه الکتریکی” از صفحه بر روی photoconductor ایجاد می شود. photoconductor در دستگاه فتوکپی یک تسمه نقاله دوار است که مواد شیمایی به نام سلنیوم روی سطح آن را پوشانده است.
4- همانطور که تسمه می چرخد، سایه الکتریکی را با خود می چرخاند.
5- یک درام جوهر تسمه را لمس کرده و آن را با ذرات کوچک از جوهر پودری (تونر) پوشش می دهد.
6- تونر بار الکتریکی را دریافت کرده است، بنابراین به سایه الکتریکی می چسبد و تصویری جوهری از صفحه اصلی بر روی تسمه ایجاد می کند.
7- ورق کاغذ از قیف طرف دیگر دستگاه کپی به سمت تسمه اول روی تسمه نقاله دیگر می رود. همانطور که ورق وارد می شود، بار الکتریکی قوی به آن داده می شود.
8- هنگامی که کاغذ به نزدیکی تسمه بالا می رسد، بار قوی آن ذرات باردار تونر را از تسمه جذب می کند. تصویر به سرعت از تسمه بر روی کاغذ منتقل می شود.
9- کاغذ دارای جوهر از بین دو غلتک داغ (واحد fuser) عبور می کند. گرما و فشار غلطک ها ذرات تونر را به طور دائم بر روی کاغذ میچسباند.
10-نسخه نهایی از کنار دستگاه کپی خارج می شود. کاغذ هنوز هم به خاطر عبور از واحد fuser گرم است. این برگه ممکن است هنوز هم به اندازه کافی بار الکتریکی ساکن داشته باشد و به پلیور شما بچسبد. امتحان کنید (اما مطمئن شوید جوهر خشک شده است).

دستگاه کپی اصلی چستر کارلسون چگونه کار می کرد؟

آنچه در یک دستگاه کپی مدرن اتفاق می افتد با فرآیندی که چستر کارلسون طراحی کرده بود خیلی متفاوت نیست. این مسئله را می توانیم با نگاهی به یکی از طرح های ثبت اختراع دستگاه فتوکپی متوجه شویم. من تصویر را رنگ کرده ام و مراحل را شماره گذاری کرده ام تا تصویر ساده تر شود و آنچه اتفاق می افتد مشخص شود.
1- شما برگه اصلی (برای کپی) را در شکافی (سبز) در بالا وارد می کنید.
2- برگه اصلی به وسیله تسمه و غلتک (آبی تیره) به داخل دستگاه حمل می شود.
3- یک لامپ درخشان (زرد) بر روی برگه اصلی می تابد و سایه الکتریکی آن را بر رویphotoconductor انتقال میدهد (نارنجی).

4- photoconductor روی سطح بیرونی یک درام (قرمز) نصب شده است، که تصویر عبوری از قیف تونر و قلم مو را حمل می کند.

5- تونر از قیف به قسمت های باردار درام جذب می شود.

6- یک صفحه خالی کاغذ را بر روی یک شکاف در قسمت مقابل دستگاه می گذارید. کاغذ در داخل غلتک ها (بنفش) قرار می گیرد و تصویری از جوهر را از درام برداشت می کند.
7- واحد fuser دستگاه برگه را گرم می کند، فشرده می کند و تصویر را بر روی کاغذ اعمال می کند و کپی نهایی ظاهر می شود.

همانطور که از تمام اعداد کوچک تصویر اصلی مشخص است، این مراحل ساده شدن اتفاقی است که در داخل دستگاه می افتد. می توانید با مطالعه ثبت اختراع چستر کارلسون، توضیحات بسیار دقیقی را در خصوص این مراحل بفهمید. ( منابع در ادامه ذکر شده است). اگرچه این مراحل تکنیکی هستند، اما قابل فهم و نسبتا آسان می باشند.

دستگاه فتوکپی دیجیتال

دستگاه های کپی که این گونه کار می کنند اساسا از تکنولوژی آنالوگ استفاده می کنند، آن ها سند اصلی را اسکن کرده و دوباره آن را مانند نسخه اصلی تولید می کنند. آن ها از الکتریسیته ساکن و نور استفاده می کنند. از سال 1949، زمانی که اولین دستگاه فتوکپی Haloid XeroX به فروش رفت، تا اوایل دهه 1980، تمام دستگاه های کپی این گونه کار می کردند. همه چیز در سال 1981 ، زمانی که Ricoh یک دستگاه فتوکپی دیجیتال اختراع کرد، تغییر کرد. اولین دستگاه کپی دیجیتال Ricoh ، و بعد از آن Canon، چندین سال بعد به فروش رفت.
امروزه، دستگاه های کپی آنالوگ به طور عمده در موزه هستند و اکثر دستگاه های کپی به صورت دیجیتالی کار می کنند. آن ها با استفاده از یک تراشه تصویر CCD) یا (CMOS اسکن می کنند، یک نسخه دیجیتالی (معمولا یک فایل JPG یا (TIFF ایجاد می کنند، و سپس آن تصویر دیجیتال را دقیقا همانند یک چاپگر جوهر افشان یا لیزری چاپ می کنند. از آنجایی که این دستگاه ها تصاویر دیجیتال را با وضوح بسیار عالی اسکن می کنند، می توانند کپی ها را با همان وضوح مانند چاپگر لیزری با کیفیت بالا (چندین بار بهتر از دستگاه آنالوگ) تولید کنند. هنگامی که یک مدرک به شکل دیجیتال باشد، می توان آن را به راحتی بزرگ یا کوچک کرد. دستگاه کپی دیجیتال همچنین کپی ” تمیزتر” با کنترل بهتر، چگالی تصویر و کنتراست بهتر نسبت به کپی های آنالوگ تولید می کند.

یک دستگاه کپی دیجیتال می تواند به عنوان اسکنر و چاپگر ترکیبی که با کامپیوتر داخلی سازگار است باشد، همچنین می توانید یک دستگاه با قابلیت چاپ، اسکن، کپی و فکس تهیه کنید که دارای “ماژول های” جداگانه است. آنها با یک تصویر دیجیتالی (یا سندی که اسکن کرده اید، فکس از یک خط تلفن یا چیزی که از طریق کابل USB یا اتصال بی سیم – WiFi Direct- یا بلوتوث دریافت می کنید)، شروع به کار کرده، آن را ذخیره، و سپس چاپ می کنند. بعضی از دستگاه های دیجیتال اجازه ویرایش اسناد را قبل از چاپ می دهد. بعضی از آنها اسناد را برای چاپ بعدی (بدون نیاز به اسکن مجدد) بر روی هارد دیسک داخلی، فلش درایو یا کارت SD ذخیره می کنند. دستگاه های کپی با حافظه نیز فرایند کپی پیچیده و چند صفحه ای را آسان می کنند؛ بدون این که نیاز به اسکن هر یک از صفحات بیش از یک بار باشد.
اگر چه می توانید دستگاه دیجیتال چند منظوره از نمایندگی کپی خریداری نمایید که راحت و ارزان هستند، اما خطر استفاده از آنها در دفاتر و یا دیگر مکان های مشترک و عمومی وجود دارد. اگر آنها دارای هارد دیسک باشند، اسناد پردازش شده آنها معمولا در آنجا ذخیره می شوند، که می تواند خطر امنیتی ایجاد کند؛ حتی زمانی که اسناد حذف می شوند، بازیابی حافظه امکان پذیر است. برخی از دستگاه های کپی برای حل این مشکل از رمزگذاری استفاده می کنند، در حالی که دیگر دستگاه ها برای پاک کردن اسناد از هارد دیسک شما را به زحمت می اندازند.

روش کار دستگاه فتوکپی دیجیتال

در اینجا یکی از طرح های اصلی دستگاه کپی دیجیتال Ricoh آمده است که ثبت اختراع آنها در سال 1992 گرفته شده است. من تصویر را رنگ کرده ام تا کمی ساده تر شود و برای ساده سازی عدد گذاری نیز کرده ام. اگر چه ده ها قطعه کوچک و پیچیده وجود دارد، اما فقط قطعات اصلی برای چگونگی روش کار نشان داده شده است. اگر می خواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید، می توانید ثبت اختراع را بررسی کنید (منبع در زیر تصویر نوشته شده است).
1- ابتدا برگه اصلی را بر روی شیشه گذاشته یا اگر تعداد برگه ها زیاد است، آن را روی فیدر بالا (آبی) قرار دهید.
2- اسکنر نوری (زرد) یک نور روشن بر روی برگه می تاباند و اسکن را انجام می دهد.
3- یک تصویر دیجیتال توسط تراشه حسگر تصویر (قرمز) و مداری که به آن متصل است، ثبت می شود؛ در این مورد، سنسور یک دستگاهcharge-coupled (CCD) است.
4- تصویر اسکن شده برای حرکت لیزر و آینه چرخشی (فیروزه ای) استفاده می شود.
5- لیزر یک نسخه الکتریکی باردار از تصویر اسکن شده را بر روی سطح درام photoconducting (خاکستری، با شماره اصلی “40”) اسکن می کند؛ به همان شیوه ای که در چاپگر لیزری اتفاق می افتد.
6- درام ذره های تونر را از یک یا چند مخزن (خاکستری) جمع می کند تا یک نسخه جوهری از تصویر اسکن شده ایجاد کند.
7- با استفاده از راهنمایی غلتک های مختلف، ورق کاغذ از طریق قیف در سمت راست تغذیه می شود و تصویر جوهری را از روی درام برمی دارد.
8- تصویر با غلطک های گرم (سبز روشن) بر روی درام اعمال می شود.
9- اگر کپی دو طرفه مورد نیاز باشد، واحد معکوس (نارنجی) کاغذ چاپی را بر می گرداند و آن را به مکانیسم چاپ در طرف دیگر منتقل می کند.
10- نسخه کپی نهایی وارد قسمت مرتب سازی (سبز) می شود؛ قسمت مرتب سازی برای کپی های چند صفحه ای استفاده می گردد.