בס”ד

אז איך באמת עובדת מדפסת הלייזר ????

כילד חובב מדע בדיוני, צירוף המילים “מדפסת לייזר” נשמע לי מרשים במיוחד: דמיינתי תותח לייזר אימתני שיורה מגבוה קרני מוות אדומות אל דף הנייר שמתחתיו וצורב עליו את הטקסט. העובדה שרוב מדפסות הלייזר שנמכרו בעבר הדפיסו בשחור-לבן בלבד רק חיזקה את ההשערה שלי, אך המציאות, כפי שנראה, שונה לגמרי ומגניבה בדרכה לא פחות.
כאשר השגתי את המפלצת הזו הייתי בטוח שמדובר במה שנקרא “מדפסת לייזר”, אך בדיעבד התברר שזו בעצם מדפסת LED – ושההבדל מבחינת תהליך ההדפסה לא כל כך משמעותי.

תהליך ההדפסה הבסיסי

העיקרון של הדפסת לייזר, או LED, מבוסס על יריעה מתכתית שמסוגלת להחזיק מטען חשמלי, ולאבד אותו כאשר פוטונים פוגעים בה (כלומר, כאשר היא מוארת). את היריעה הזאת כורכים על גליל גדול בלב המדפסת (ה”תוף”). אם הסתכלתם פעם בתוך מדפסת לייזר וראיתם גליל ארוך ורחב בצבע מטאלי, זה הוא.

מברג (כתום) חושף את התוף מתחת לתושבת טונר (צילום: עידו גנדל)

מסביב לתוף ממוקמים אסטרטגית מספר רכיבים. הראשון, לפי כיוון הסיבוב של התוף, מכונה Corona Wire: כבל דק שמתוח לאורך התוף במרחק קצר מאד ממנו. בכבל הזה עובר מתח גבוה, שגורם ליצירת מטען חשמלי סטטי חזק ואחיד על היריעה שחולפת תחתיו. הרכיב הבא הוא זה שחושף את התוף לאור בהתאם לתמונה שאנחנו רוצים להדפיס או להעתיק: החומרה של המדפסת מבודדת שורת “פיקסלים” אחת מתוך המסמך, ובעזרת מקור לייזר ומראה נעה או בעזרת שורה ארוכה של נוריות LED זעירות וצמודות זו לזו, מאירה את הפיקסלים על פס צר לאורך התוף. האור, כאמור, גורם לאיבוד של המטען החשמלי בנקודה המוארת, וכך נוצר פס של פיקסלים טעונים ולא-טעונים. התוף ממשיך להסתובב והמדפסת מאירה את שורות הפיקסלים הבאות.

קטע ממערך ה-LED שמאיר את התוף (צילום: עידו גנדל)

הרכיב הבא בתור הוא הטונר: אבקה דקיקה של צבע בעל מטען חשמלי הפוך לזה של התוף. המטען הזה נוצר במדפסת עצמה – האבקה לא מגיעה טעונה מהמפעל, כמובן. כאשר פס הפיקסלים חולף מעל האבקה, הגרגרים הזעירים נצמדים חשמלית למקומות הטעונים שבתוף, ומתרחקים מהמקומות הלא-טעונים. בשלב זה כבר אפשר לראות בעין את הדפוס המתהווה – אלא שכעת צריך להעביר אותו לנייר.
לשם כך, כבל חשמלי נוסף טוען את הנייר עצמו במטען חשמלי סטטי, זהה בסימנו לזה של התוף אבל חזק עוד יותר. כשהנייר חולף כחוט השערה מגרגרי הטונר שנצמדו לתוף, הוא מושך אותם אליו כמו מגנט. עכשיו הפיקסלים נמצאים על הנייר, אם כי החיבור ביניהם רופף למדי. כדי לקבע את הטונר לדף נדרש עוד שלב אחד, והוא חימום עז. הנייר עובר ב”מכבש” של גלילים לוהטים, עד מאתיים מעלות בערך, והחום ממיס את אבקת הטונר עד שהיא נספגת בסיבי הנייר. זו הסיבה לכך שהדפים יוצאים מהמדפסת חמים. גם הזמן הארוך יחסית שנדרש למדפסות כאלה להתחיל לפעול נובע, בחלקו הגדול, מהזמן שדרוש לגלילים כדי להתחמם.
לסיום התהליך, מנורה חזקה מאירה את התוף כדי לנטרל כל מטען שעוד נותר בו ולבצע “מחיקה” מלאה לקראת הסיבוב הבא. כמו כן, מברשת עדינה מסלקת את שאריות הטונר שאיכשהו נותר דבוק אל תוך מגש איסוף.
בוודאי שמתם לב שמעורב בתהליך הרבה חשמל סטטי, ולחשמל הסטטי יש נטיה מרגיזה להישאר בסביבה ולתת “זצים” לאנשים שבאים איתו במגע. כדי למנוע את זה, ותופעות לוואי נוספות, ניצבות לאורך פתח היציאה של הדפים שערות מתכת דקות בריווח גדול יחסית. שערות אלה מחוברות לשלדת המתכת של המדפסת, שמחוברת בעצמה להארקה, ופורקות את המטען שנותר על הנייר.

שערות מתכת לפריקת חשמל סטטי מהדפים היוצאים (צילום: עידו גנדל)

הדפסה בצבע

התהליך שתואר למעלה הוא של הדפסה בגוון יחיד. הדפסה בצבעים היא סיפור מורכב יותר, מכיוון שצריך לשלב אבקת טונר מארבעה גווני בסיס שונים, ואילו המטען החשמלי שמושך את האבקה לתוף אינו מסוגל להבחין בין גוונים. כלומר, אפילו אם היינו מצליחים לדחוס את כל הטונרים השונים סביב התוף, דפוס המטענים שנוצר עבור גוון כלשהו היה מושך אוטומטית אבקה גם מהגוונים הבאים בתור, גם כשאין בהם צורך.
כדי לפתור את הבעיה, מדפסות לייזר צבעוניות רבות כוללות שלב ביניים שנקרא מסוע העברה (Transfer belt). ההתקן מזכיר קצת את המסועים שבקופות הסופרמרקט, והוא חולף מתחת לארבע יחידות הטונרים שמותקנות בזו אחר זו. כל יחידה כוללת תוף משל עצמה, וכל אחת מעבירה למסוע – שוב, באמצעות מטענים חשמליים – את שורת הפיקסלים שלה. כוונון מדויק מאד של הרכיבים המכניים והאלקטרוניים דואג שהשורות יחפפו במדויק , כך שבנקודת המגע של המסוע עם הנייר, כל שורת פיקסלים תהיה בצבע מלא.

הטונרים במדפסת (מימין) והמסוע מתחתיהם (צילום: עידו גנדל)

גם על המסוע, אגב, מצטברת אבקה מיותרת שצריך להסיר ולאסוף. במדפסת שפירקתי, הדבר מתבצע בצד התחתון שלו, הרחוק מהטונרים. פס גמיש, דומה למגב קטן, מנגב את השאריות ומפיל אותן לתוך מיכל איסוף פלסטי. מסתבר שאפילו כאן התהליך אינו מובן מאליו: המגב קבוע במקומו, מה שאומר שהאבקה נופלת תמיד באותה נקודה (קו, ליתר דיוק). מכיוון שמדובר באבקה ולא בנוזל, מהר מאד תצטבר שם ערמה שתגיע עד למגב ולמסוע. לכן מותקן בתוך מיכל האיסוף עצמו מנגנון מכני פשוט, מונע בגלגל שיניים חיצוני (שמשתלב עם שאר הגלגלים של המדפסת), שזז לפנים ולאחור ומפזר את האבקה בצורה אחידה בתוך המיכל. הנה, כך:

זה היה, בקווים כלליים ביותר, תהליך ההדפסה. בפעם הבאה נבחן לעומק את המנגנונים השונים שמשחקים בו תפקיד, ונתחיל לדבר על הפונקציות הנוספות של המכשיר: הסורק והפקס.