Bài 4: MÁY IN LASER
Máy in Laser hay còn gọi là Máy in tĩnh điện (ES) khác về cơ bản với các máy in loại khác sẽ được mô tả ở trước. Các máy in thong thường đó tạo ra các chấm bằng một quá trình một bước nhờ sự va đập, nhiệt hoặc phun mực. Các máy in ES (H.4.1) không phải đơn giản như thế. Các ảnh in được tạo thành bỡi một sư tương tác phức tạp và tinh vi của ánh sang, tĩnh điện, hóa học, áp suất nén và nhiệt tất cả đều được điều khiển bỡi một bộ phận điện tử phức tạp ECP (electronic control package). Chương này sẽ trình bày một cách cặn kẽcơ sở của công nghệ EP và giải thích họat động của hệ thống tạo hình trong máy in laser.
H.4.1. Máy in Laser HP
A- PHƯƠNG PHÁP TĨNH ĐIỆN(ĐIỆN QUANG):
Do sự tương tác giữa các yếu tố, in tĩnh điện được hòan thành bỡi một quá trình hơn là một đầu in. Tập hợp các bộ phận để thực hiện quá trình in ES được gọi là hệ thống tạo hình (IFS) được tạo thành từ tám khu vực khác nhau: một trống nhạy quang, một lá gạt lau chùi, đèn xóa, cái chụp sơ cấp, cơ chế ghi, toner, cái chụp truyền và các trục quay nung chảy. Mỗi bộ phận như vẽ ở (H.4.2) bên dưới đóng một vai trò quan trọng trong họat động riêng của một IFS.
Một rống nhạy quang (H4.3) nói chung đượpc xem là qủa tim của bất kỳ một IFS nào. Một hình trụ nhôm nhô ra được phủ một hợp chất hữu cơ không độc hại có các tính chất quang dẫn, tức là lớp phủ sẽ dẫn điện khi được chiếu sang. Cái than trụ bằng nhôm được nối đất bộ nguồn nuôi cao thế. Chính là cái trống mới thực sự ghi lại ảnh từ một cơ chế ghi, hiện hình bằng toner, sau đó truyền hình ảnh đã được hiện lên giấy. Mặc dù bạn có thể nghĩ rằng cái trống đóng vai trò của một đầu in vì rằng nó truyền ảnh lên tờ giấy, nhưng ảnh in vẫn chưa phỷai là vĩnh cửu; các thao tác khác phải được thực hiện bỡi một hệ thống IFS. Sự hiện hình đầy đủ là một qúa trình sáu bước: lau chùi, nạp điện, ghi hình, hiện hình, in hình (truyền) và nung chảy – các bước này đều lien quan đến tất cả tám bộ phận IFS. Để hiểu được thực sự IFS, bạn phải thong thạo mỗi bước một cách chi tiết.
1 - Lau chùi:
Trước khi một chu trình in mới có thể bắt đầu, cái trống nhạy quang phải được lau chùi về phương diện vật lý và được xóa sạch về điện. Sự lau chùi nghe có vẻ là một bước không quang trọng, nhưng chẳng phải là chính cái trống tốt nhất sẽ truyền các hạt toner nhỏ xíu lên trang giấy đó hay sao. Một cái lá gạt lau bằng cao su được bố trí dọc theo tòan bộ chiều dài của cái trống sẽ gạt hết hạt toner nào còn bám lại từ trang in trước. Nếu toner dư thừa không được lau sạch, nó có thể bám chặt vào các trang giấy in sau và xuất hiện như các vết đen ngẫu nhiên. Toner gạn được từ trống sẽ được chứa trong một cái sọt rác như minh họa ở H.4.4. Hãy nhớ rằng khi lau không được làm xước hoặc để lại vết khía trên trống. Một sự hư hại bất kỳ của bề mặt nhạy quang sẽ trở thành một dấu vết vĩnh cửu lưu lại trên các trang giấy in sau này. Một vài thiết kế máy in ES làm quay ngược các hạt toner thu nhặt lại trở về nguồn cung ứng toner để dùng lại. Kỷ thuật quay trở về nạp lại có thể kéo dài tuổi thọ của cartrit điện quang (EP) và loại bỏ được sự cần thiết phải có một cái sọt rác lớn.
Các ảnh được ghi lên trống như là các dòng nằm ngang của các điện tích tương hợp với hình ảnh cần in. Một chấm ánh sang tạo ra một điện tích dương tương đối tại điểm đó, nó tương ứng với một chấm sang in ảnh đầy đủ. Sự vắn mặt của chấm ánh sang làm cho một điện tích âm tương đối giữ nguyên không thay đổi và không có chấm nào được tạo ra. Các điện tích do ánh sang tạo ra phải được lấy đi hết trước khi các ảnh mới có thể được ghi vào; nếu không các ảnh in sẽ bị ghi chồng ảnh nọ lên ảnh kia.
Một chuỗi các đèn xóa được bố trí sát ngay bên cạnh bề mặt trống. Ánh sang của chúng được lọc để chỉ cho phép các bước song hữu hiệu đi qua mà thôi. Ánh sáng xóa sẽ làm biến mất mội điện tích dọc theo trống. Các điện tích chạy xuống đất qua hình trụ nhôm như trình bày ở H.4.5. Sau khi được xóa, bề mặt trống trở thành hòan tòan trung hòa – nó không còn chứa một điện tích nào cả.
2 - Nạp điện:
Một bề mặt trống trung hòa sẽ không được nhận ánh sáng từ cơ chế ghi. Các ảnh mới không thể được ghi chừng nào cái trống còn chưa được nạp điện trở lại. Nhầm một đích chuẩn bị cho trống làm việc lại, một điện tích đồng đều phải được tạo ra trên khắp bề mặt của nó. Sự nạp điện cho bề mặt được thực hiện bằng cách tác dụng một điện áp âm cực lớn(thường lớn hơn -5000V) lên một vật rắn bằng kim lọai gọi là cái chụp sơ cấp đặt rất gần cái trống. Vì rằng cái trống và bộ nguồn nuôi cao áp có cùng chung điểm đất, nên một đện trường được tạo ra giữa sợi dây dẫn của cái chụp và trống như vẽ ở H.4.6.
Với các điện áp thấp, lớp không khí giữa sợi dây của cái chụp và trống tác dụng như một vật cách điện. Tuy nhiên, với điện áp hằng nghìn vôn thì sự các điện của không khí bị đánh thủng và một vương miện điện được tạo thành. Vương miện sẽ ion hóa mọi phân tử khí ở chung quanh sơi dây, do vậy các điện tích âm sẽ chạy đến bề mặt trống.
Điều không lợi của khí ion hóa là nó có điện trở rất mhỏ. Một khi vương miện được tạo thành, thì có sự đỏan mạch điện giữa sơi dây và trống. Sự đỏan mạch này là không có lợi đối với bộ nguồn nuôi cao áp. Một cái lưới sơ cấp(là một bộ phận của hệ thống cái chụp) được thêm vào giữa sợi dây và trống. Bằng cách tác dụng vào lưới một điện áp âm thì có thể điều khiiển và khống chế được điện áp và dòng điện trên trống. Điện áp điều khiển lưới này( thường từ -600 đến -1000V) tạo ra mức tích điện thực sự của trống. Cái trống bây giờ đã sẵng sàn để ghi một hình ảnh mới.
3 - Ghi hình:
Để tạo ra một ảnh ẩn trên mặt trống, lớp điện tích đồng đều được chuẩn bị từ trước trên mặt trống phải được phóng điện tại những nơi định trước chính xác là những nơi mà ảnh cần được tạo ra. Các ảnh được ghi bằng ánh sáng. Những điểm nào trên mặt trống được chiếu sang sẽ phóng điện xuống một mức rất thấp (khỏang -100V), trong khi chỗ nào không được chiếu sáng sẽ giữ nguyên điện tích sẵng có. Thiết bị tạo ra và điều khiển tia sang lên mặt trống được gọi là cơ chế ghi.
Vì rằng ảnh được tạo thành từ một chuỗi các chấm riêng biệt, một số lượng chấm nhiều hơn trên một điện tích sẽ cho độ phân giải tốt hơn (và chất lượng cao hơn) của ảnh. Giả sử rằng cơ chế ghi có thể tạo ra 300 chấm trên một inch (dpi) dọc theo phương nằm ngang của trống và trống có thể quay tới theo từng nấc bằng 1/300 của một inch. Trong ví dụ này, máy in của bạn có thể tạo ra các ảnh với độ phân giải 300×300 dpi.
Theo truyền thống, các máy Laser được dung như là các cơ chế ghi và cho đến nay vẫn được dùng trong các máy in ES. Các thiết kế mới của máy in, tuy đã thay thế các laser bằng các thanh chứa LED hoặc các mạng các khóa tinh thể lỏng (LCS) để điều khiển ánh sang khi cầ thiết. Các cơ chế ghi sẽ được đề cập sâu hơn về sau trong chương này.
4 - Hiện hình:
Các ảnh ghi lên trống ban đầu là không tìm thấy được chỉ đơn thuần là một mạng các điện tích ES. Ảnh ẩn phải được làm hiện hình, thành một điểm nhìn thấy được trước khi có thể in nó nó lên giấy. Toner được dung cho mục đích này. Toner là một chất bột rất mịn của chất dẻo và các hợp chất hữu cơ được bao quanh các hạt mạt sắt. Các hạt riêng lẻ có thể nhìn thấy được bằng một kính hiển vi có độ phóng đại cực lớn.
Toner được phun bằng cách dùng một hình trụ toner nhu trình bày trên H.4.7. Một hình trụ toner về cơ bản là một cái ống kim loại dài chứa một nam châm vĩnh cửu. nó được lắp đặt ở bên trong một cái máng cung ứng toner. Khi hình trụ quay, các hạt mạt sắt ở bên trên hạt toner hút toner vào hình trụ. Khi bị hút, toner nhiễm điện tích âm do bộ nguồn nuôi cao áp cấp cho. Mức điện tích tĩnh này nằm giữa các mức của trống nhậy quang được chiếu sang và không được chiếu sang(ở một mức nào đó từ -200 đến -500V tùy thuộc vào mức độ điều khiển đặt trước). Một lá gạt để hạn chế toner trên hình trụ bám thành một lớp mỏng duy nhất.
Toner điện tích trên hình trụ bây giờ quay rất gần với cái trống được chiếu sáng ngay bên cạnh. Các điểm nào của trống không bị chiếu sang sẽ có điện tích âm rất mạnh. Diện tích âm này đẩy toner giữ nằm yên ở trên hình trụ và toner quay trở về máng cung ứng. Các điểm nào của trống mà bị chiếu sang sẽ có điện tích ít hơn các hạt toner. Sự khác biệt về mức độ điện tích đó sẽ hút toner từ hình trụ lên các điểm tương ứng trên trống. Toner điền vào ảnh ẩn để tạo ra một ảnh nhìn thấy được (hoặc ảnh đã hiện hình).
Lưu ý rằng một điện áp AC phù trợ được thêm vào nối tiếp với mức định thiên DC. Điện áp AC tạo ra những sự thăng giáng của mức tích điện của toner. Khi tín hiệu AC dương lên, thì mức cường độ tăng lên để giúp các hạt toner thắng được sức hút của nam châm vĩnh cửu của hình trụ. Khi tín hiệu AC âm xuống, mức cường độ giảm xuống sẽ đẩy lùi mội hạt toner nào bay sai sang các chỗ không bị chiếu sáng. Kỷ thụât này đã hòan thiện lên rất nhiều mật độ in và độ tương phản của ảnh. Ảnh đã được hiện hình, bây giờ có thể in lên giấy.
5 - Truyền in ảnh:
Đến thời điểm này, ảnh toner đã được hiện hình trên trống cần phải được in lên giấy. Vì rằng đến bây giờ toner bị hút ở trên trống, nó phải được bẩy đi khỏi bằng cách sử dụng một điện tích hút lớn hơn ở trên tờ giấy. Một cái chụp truyền tích điện cho giấy như hình vẽ H.4.8. Lý thuyết miêu tả sự họat động của cái chụp truyền hòan tòan cũng chính là lý thuyết của cái chụp sơ cấp, chỉ trừ ở đây điện thế là dương. Cái chụp truyền tạo ra một điện tích dương mạnh trên tờ giấy và điện tích này hút các hạt toner tích điện âm. Hãy nhớ rằng quá trình này không phải là hòan hảo. Không phải mội hạt toner đều được truyền qua giấy; như vậy mội sư lau chùi là rất cần thiết.
Tuy nhiên cũng cần phải lưu ý. Vì rằng cái trống tích điện âm và tờ giấy tích điện dương có xu hướng hút lẫn nhau, nên có khả năng là giấy sẽ bị quấn vào trống. Mặc dù cái trống đường kính nhỏ và độ cứng tự nhiên của giấy có xu hướng chống lại sự cuốn đó, nhưng một bộ khử tĩnh điện (hoặc cái lược khử tĩnh điện) cũng được them vào chống lại các điện tích dương và khử bỏ lực hút giữa giấy và trống. Giấy bây giờ không còn điện tích thực nào nữa. Cái trống có thể được lau chùi và chuẩn bị để in một ảnh mới.
6 - Nung chảy:
Một khi ảnh toner được truyền qua mặt giấy, chúng chỉ mới bám vào tờ giấy bỡi lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện yếu. Toner phải được cố định vĩnh viễn (hoặc bị nung chảy) lên trang giấy trước khi lấy giấy ra ngòai. Sự nung chảy được thực hiện nhờ hệ thống nhiệt và áp suất tương tự như hệ thống vẽ ở H.4.9. Một cái đèn thạch anh cường độ lớn (đèn nung chảy) đốt nóng một trục quay không dính đến nhiệt độ khỏang 180°C. Sức ép được tạo ra nhờ một trục quay bằng cao su mềm. Khi tờ giấy đã hiện hình đi qua giữa hai trục quay đó, thì nhiệt từ trục quay trên sẽ làm chảy toner, và sức ép từ trục quay dưới sẽ ép chặt toner nóng chảy lên thớ sợi của giấy, ở đó nó nguội đi và bám vĩnh viễn vào đó. Trang in đã hòan thành sau đó được đưa đến khay ra giấy. Lưu ý rằng cả hai trục quay được coi là các trục quay nung chảy mặc dù chỉ có trục quay ở trên là làm nung chảy thực sự mà thôi.
Để chống lại việc các hạt toner bám dính vào trục quay nung chảy, trục quay được phủ một lớp nhựa không dính như Teflon. Một lá gạt lau được them vào để gạt đi hết những hạt toner nào cho đến lúc này vẫn còn bám dính. Nhiệt độ nung chảy phải được khống chế cẩn thận. Thông thường một nhiệt điện trở được dùng để ổn định dòng điện chạy qua đèn thạch anh để duy trì một nhiệt độ không đổi. Một chuyển mạch nhiệt ngắt mạch cũng được them vào để làm nhiệm vụ bảo vệ an tòan khi nhiệt độ của đèn tăng cao quá vùng khống chế. Một sự hư hỏng trong hệ thống khống chế nhiệt độ có thể sẽ dẫn đến sự hư hỏng của máy in hoặc thậm chí gây ra hỏa họan.
----------------------------------------
.jpg)
