Các công nghệ máy in không va đập (Non-Impact Printer)

Các công nghệ máy in không va đập (Non-Impact Printer) Máy in laser đầu tiên giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1984 bởi hãng Hewlett-Packard (theo công nghệ được phát triển bởi hãng Cannon - theo PC Guide) với giá 3.495 USD. Nó làm việc theo cùng nguyên tắc với máy Photocopier, chỉ khác ở chỗ nguồn ánh sáng. Đối với máy Photocopy, trang giấy sẽ được quét (scan) với một nguồn ánh sáng tươi (bright light) bình thường , trong khi đó máy in laser sử dụng nguồn sáng là tia laser. Sau công đoạn này, cách hoạt động của hai loại máy này (photocopy & laser printer) cũng tương tự như nhau, nguồn sáng tạo ra một "hình ảnh tĩnh điện" (electrostatic image) của trang giấy trong một bộ hấp thu ánh sáng được nạp sẵn (charged photoreceptor). Thiết bị này lại "hấp dẫn" toner mực (ink toner) theo kiểu hấp thu tĩnh điện (electrostatic charge). Sau khi được giới thiệu, laser printer nhanh chóng trở nên phổ biến với chất lượng cao & chi phí in ấn tương đối rẻ. Khi thị trường máy in laser phát triển, việc cạnh tranh trở nên gay gắt thì các nhà sản xuất liên tục tìm cách cải tiến máy in laser theo hướng tiện lợi hơn và có giá thành hạ hơn. Ngày nay, máy in laser với độ phân giải 600dpi gần như trở nên tiêu chuẩn bình thường thay cho độ phân giải 300dpi trước kia; kích thước, trọng lượng và giá cả cũng trở nên "gọn nhẹ" hơn, phù hợp với nhu cầu của các hộ gia đình và văn phòng nhỏ. Trong công nghệ in laser, khi hình ảnh cần in được truyền ra máy in nó sẽ thông qua định dạng của ngôn ngữ mô tả trang (Page description language-PDL); nhiệm vụ đầu tiên của máy in là biến đổi các lệnh thành một hình ảnh dạng bitmap (ảnh nhị phân). Việc này được thực hiện bởi bộ xử lý riêng của máy in và kết quả là một hình ảnh - trong đó bao gồm mọi điểm sẽ được in ra giấy - được hình thành trong bộ nhớ máy in. Người ta từng nghĩ ra cách chế tạo các máy in gọi là windows printer - là các máy in không có các bộ xử lý riêng, do vậy máy tính sẽ tạo các ảnh nhị phân (bitmap) và "viết" (chuyển) trực tiếp ra bộ nhớ máy in. Tại tâm của máy in laser là một trống xoay nhỏ - là một hộp dẫn ánh sáng hữu cơ (organic photo-conducting cartridge- OPC) - với lớp chất phủ cho phép hấp thụ tĩnh diện. Đầu tiên, trống của máy in sẽ được tích điện dương (+) hoàn toàn. Sau đó, một tia laser sẽ quét ngang qua bề mặt của nó và để lại một cách có lựa chọn các điểm được tích điện âm (-) trên đó. Các điểm được nạp điện âm (-) đó chính là "phiên bản" của hình ảnh cần in. Bề mặt trống từ có diện tích bằng với kích thước của tờ giấy in, mỗi điểm trên trống từ sẽ tương ứng với một điểm trên tờ giấy. Đồng thời, tờ giấy sẽ được đẩy qua một dây dẫn đã được nạp điện và được ‘ký gởi" các điện tích âm (-). Trong các máy in laser thực sự, việc nạp điện tích có chọn lựa (selective charging) được thực hiện bằng cách bật/tắt tia laser khi nó đang quét bề mặt của trống đang quay (rotating drum) thông qua hệ thống các thấu kính & gương phản chiếu quay (spinning mirrors & lenses). Nguyên lý làm việc tương tự như một quả cầu trên sân khấu ca nhạc vậy, ánh sáng (chiếu vào quả cầu) sẽ hắt ra sàn (hoặc tường) nhà, di chuyển thành đường và biến mất khi quả cầu quay. Trong máy in laser, trống sẽ được quay với tốc độ rất nhanh và được đồng bộ hóa với thao tác bật/tắt tia laser. Một máy in laser thông thường sẽ thực hiện hàng triệu thao tác bật/tắt mỗi giây. Bên trong máy in, trống sẽ quay để tạo mỗi lần một dòng theo chiều ngang rất chính xác. Khi trống quay càng chậm (khoảng cách quay "nhích" đi một khoảng nhỏ mỗi lần) thì độ phân giải (resolution) theo chiều dọc xuống càng cao - bước quay (step rotation) của một máy in laser hiện đại thường là 1/600 inch, tạo ra độ phân giải dọc (vertical resolution)là 600 dpi. Tương tự như vậy, tốc độ bật/tắt tia laser càng nhanh thì độ phân giải ngang (horizonal resolution) càng cao. Khi trống quay đến vùng in dữ liệu (written-on area) di chuyển vào trong toner mực của máy in laser. Toner mực là các hạt màu đen rất mịn và được tích điện dương (+), do vậy chúng sẽ bị hấp dẫn bởi các điểm tích điện âm (-) trên bề mặt trống (do tính chất "hút nhau" của các điện tích trái dấu như vậy, người ta thường gọi trống là trống từ). Như vậy, sau một lần quay hoàn chỉnh bề mặt của trống từ sẽ chứa hình ảnh màu đen của dữ liệu cần in. Lúc này, tờ giấy sẽ được đẩy lên và cho tiếp xúc với trống từ thông qua tập hợp các trục quay bằng cao su. Giấy được tích điện âm (-) mạnh hơn các điện âm (-) trên các hình tĩnh điện (electrostatic image) trên trống từ, do vậy nó hấo dẫn các hạt mực. Khi hoàn thành chu kỳ quay của mình, tờ giấy đã "lấy đi" các hạt mực trên trống từ và hình ảnh cần in được truyền qua tờ giấy. Các khu vực được tích điện dương (-) trên bề mặt trống từ không hấp dẫn các hạt mực tương ứng với các khu vực màu trắng trên tờ giấy in. Đến đây, công việc liên kết bền vừng các hạt mực (vốn có tính chất tan chảy rất nhanh) vào tờ giấy in bằng cách sử dụng nhiệt và áp suất. Chất sáp (wax) là thành phần chính có trong mực in (toner) có trách nhiệm làm cho quá trình liên kết diễn ra dễ dàng hơn. Sau đó, tờ giấy được các trục quay đẩy qua ngoài với nhiệt độ còn "âm ấm" khi ta sờ vào. Công đoạn cuối cùng của một chu trình in là việc "làm sạch" các hạt mực thừa trên bề mặt trống từ để chuẩn bị cho một chu trình in mới. Có hai cách làm sạch trống từ, cách vật lý/cơ khí (physical/mechanical) và cách dùng điện (electrical). Về cơ khí, các hạt mực thừa được gạt bỏ khỏi bề mặt trống từ vào một hộp chứa mực dư bằng một dụng cụ gọi là thanh gạt mực (felt pad). Việc làm sạch bằng điện được thực hiên bằng cách bao phủ bề mặt trống từ bằng một trường điện từ cân bằng (even electrical charge) cho phép tia laser có thể tiếp tục "ghi" dữ liệu lên. Máy in thực hiện việc này bằng cách sử dụng một thành phần tích điện gọi là vòng điện hoa (corona wire).