2.3.1. Làm sạch mực bám trên bề mặt trống nhạy quang
Trước khi một chu trình in mới có thể bắt đầu, trống nhạy quang phải được lau chùi về phương diện vật lý và được xoá sạch điện tích tĩnh trước đó. Việc làm này rất quan trọng, vì nếu không thực hiện bước này trống không thể tạo ra được một bản in có chất lượng. Một gạt mực được bố trí dọc theo chiều dài của trống sẽ gạt hết mực (toner) thừa còn lại từ bản in trước và thu vào một bộ phận chứa mực thải nằm trong hộp mực (Toner Cartrige) như minh hoạ ở hình 2.10. Nếu mực 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. Một vài thiết kế hộp mực kiểu cũ cho phép thu được những hạt mực thừa và đưa vào bộ phận chứa mực để dùng lại. Kỹ thuật này cho phép hộp mực có thể được sử dụng lâu hơn. Tuy nhiên ngày nay kỹ thuật này không còn được áp dụng đối với những máy in thế hệ mới nữa. Lý do của việc này là do giá thành của hộp mực đã rẻ đi rất nhiều so với trước đây và chất lượng của mực sử dụng lại không được tốt.
Hình 2.10. Hệ thống làm sạch bề mặt trống trong hộp mực của máy in HP LaserJet 5000
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 của tia sáng tạo ra một điện tích dương tương đối tại điểm nó chiếu vào, nếu chấm của tia sáng không có thì tại điểm đó điện tích âm vẫn được giữ nguyên không thay đổi và không có chấm nào được tạo ra. Các điện tích do tia sáng tạo ra phải được xoá sạch trước khi các ảnh mới có thể được ghi vào. Nếu không sẽ xuất hiện hiện tượng ảnh nọ chồng lên ảnh kia.
Sau khi trống đã được làm sạch, nó phải được xoá sạch các điện tích tĩnh còn lại. Để xoá sạch các hình ảnh dạng âm bản đã được nạp trên bề mặt của trống, nó được thực hiện bởi ru lô nạp sơ cấp. Ru lô nạp sơ cấp được cấu tạo bởi cao su có khả năng dẫn điện, một hiệu điện thế xoay chiều được cung cấp tới ru lô nạp sơ cấp để xoá bất kỳ điện tích tĩnh nào còn sót lại và duy trì cho bề mặt của trống luôn luôn ổn định để tạo ra một hình ảnh âm bản tiếp theo trên bề mặt của trống. Việc thiết lập mật độ in được thay đổi nhờ điểm tiếp xúc với điện áp một chiều. Sau khi được xoá tích điện bề mặt, trống trở nên trung hoà, nó không còn chứa một điện tích nào cả. Hình 2.11 minh hoạ sơ đồ của một bộ xoá điện tích.
Hình 2.11. Sơ đồ của bộ xoá điện tích tĩnh trên máy in HP LaserJet 5000
2.3.2. Tích điện
Một bề mặt trống đã được trung hoà sẽ không nhận được tia sáng từ cơ chế ghi. Các ảnh mới sẽ không được ghi chừng nào trống chưa được tích điện trở lại. Nhằm mục đích chuẩn bị cho quá trình làm việc tiếp theo của trống, một điện tích đồng đều phải được tạo ra trên khắp bề mặt của nó. Sự nạp điện cho bề mặt trống được thực hiện bằng cách tác dụng một điện áp âm cực lớn (thường khoảng âm 600 V) thông qua một dây dẫn từ mạch tạo cao áp đưa tới tiếp điểm tiếp xúc cao áp của hộp mực. Giữa trống và mạch tạo cao áp đều có chung điểm đất, nên một điện trường được tạo ra giữa điểm tiếp xúc cao áp và trống. Với điện áp thấp, lớp không khí giữa sợi dây tiếp xúc cao áp và trống nhạy quang có tác dụng như một vật cách điện. Tuy nhiên khi có nguồn điện áp cao lên tới
hàng trăm vôn thì sự cách điện của không khí bị đánh thủng và một lưới điện được tạo thành. Lưới điện sẽ ion hoá mọi phân tử khí ở xung quanh sợi dây, do vậy các điện tích âm sẽ chạy đến bề mặt trống.
Điều không có lợi của khí ion hoá là nó có điện trở rất nhỏ, một khi lưới điện được tạo thành, thì sẽ sẩy ra hiện tượng đoản mạch giữa sợi dây và trống. Điều này là không có lợi đối với mạch tạo cao áp. Vì vậy nhà thiết kế đã chế tạo thêm một lưới sơ cấp được mắc vào giữa sợi dây và trống. Điện áp cấp cho lưới sơ cấp thấp hơn một chút khoảng âm 500 V và nó tạo ra một mức tích điện thực sự lên bề mặt của trống. Lúc này trống đã sẵn sàng để nghi nhận một hình ảnh mới. Trong thực tế điện áp cao áp có thể thay đổi tuỳ thuộc vào từng kiểu máy in.
2.3.3. Ghi ảnh
Để tạo ra một âm bản (hình ảnh ẩn) trên bề mặt của trống, trong suốt quá trình ghi ảnh, một đi ốt Laser sẽ phóng tia sáng lên trên bề mặt của gương quét đang quay. Khi gương quét quay nó sẽ phản chiếu lại tia sáng mà nó nhận được thông qua những thấu kính hội tụ, đi qua một khe hở trên hộp mực và chiếu xuống bề mặt của trống nhạy quang. Tia sáng sẽ quét lên trống từ trái sang phải, phóng điện thế âm lên những nơi mà tia sáng đập vào bề mặt Việc làm này tạo nên một ảnh âm bản tĩnh điện. Và sau đó nó sẽ được phát triển để trở thành một hình ảnh hữu hình. Bởi vì tia sáng sẽ chiếu qua toàn bộ chiều dài của trống và trống lúc này đang quay, toàn bộ bề mặt của trống đã được bảo vệ. Tốc độ của mô tơ quét làm chuyển động gương quét và tốc độ của mô tơ chính làm chuyển động trống, cả hai đều được đồng bộ với nhau, trống được quay tới theo từng nấc và mỗi lần quay kế tiếp tia sáng sẽ in được 1/1200 lần của một inch(đối với máy in HP LaserJet 5000). Đối với các máy in thế hệ cũ thường là 1/300 của một inch. Tia sáng có thể được bật hoặc tắt để thay đổi điểm sáng với 1/1200 lần của một inch. Điều này cho biết làm thế nào mà máy in có thể tạo ra được độ phân giải là 1200 x 1200 dpi (điểm ảnh trên inch). Sau khi đã thực hiện việc ghi, bề mặt của trống có một hình ảnh âm bản tĩnh điện vô hình. Cuối mỗi một vòng quay, tia sáng chiếu vào thấu kính nhận diện tia sáng, tạo ra tín hiệu nhận diện tia sáng (BD – Beam Detect Signal). Tín hiệu nhận diện tia sáng này sẽ được gửi tới bảng mạch điều khiển, và nó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện được sử dụng để đồng bộ với dữ liệu của đầu ra cho một dòng quét và cũng chẩn đoán những hư hỏng của đi ốt Laser hoặc mô tơ quét. Hình 2.12 minh hoạ cho toàn bộ quá trình ghi hình.
Hình 2.12. Sơ đồ quá trình ghi hình của máy in HP LaserJet 5000
2.3.4. Phát triển hình ảnh (tạo ảnh)
Quá trình phát triển tạo cho hình ảnh âm bản tĩnh điện vô hình trở thành hình ảnh hữu hình trên trống. Khối phát triển (hay còn gọi là ru lô cấp phát mực) được làm bởi một trụ bằng kim loại có từ tính giống như một nam châm vĩnh cửu và được bố trí bên trong khoang chứa mực. Mực là một loại vật chất ở dạng bột được tạo bởi chất dẻo tổng hợp mầu đen trộn lẫn với mạt sắt. Khối phát triển sẽ hút mực bám lên bề mặt của nó, một gạt mực được thiết kế để gạt đều mực bám trên bề mặt khối phát triển. Các hạt mực mang điện tích trái dấu sẽ bị thay đổi điện tích khi nó tiếp xúc với khối phát triển. Khối phát triển được nối với một nguồn cung cấp điện áp âm một chiều (đây chính là nguồn cao áp khoảng âm 500 V). Lúc này các điểm nào của trống không được chiếu sáng sẽ có điện áp âm rất mạnh, điện tích âm này đẩy mực nằm yên trên khối phát triển và mực theo đà quay của khối phát triển trở về khoang chứa mực. Các điểm nào của trống mà bị chiếu sáng sẽ có điện tích thấp hơn các hạt mực, sự khác biệt về mức độ tích điện đó sẽ hút mực từ khối phát triển lên các điểm được chiếu sáng tương ứng trên trống. Mực lúc này sẽ điền vào đúng hình ảnh tĩnh điện âm bản và sẽ tạo ra một hình ảnh có thể nhìn thấy được trên bề mặt của trống (gọi là ảnh mực). Hình 2.13 miêu tả quá trình phát triển hình ảnh
Hình 2.13. Quá trình phát triển hình ảnh
Chú ý: Có một điện áp xoay chiều phù hợp được mắc nối tiếp với mực
điện áp định thiên một chiều. Điện áp xoay chiều này có tác dụng tạo ra sự thăng giáng mức tĩnh điện của mực. Khi tín hiệu xoay chiều dương lên, thì cường độ dòng điện cũng tăng lên để giúp cho các hạt mực thắng được sức hút của nam châm vĩnh cửu của khối phát triển. Khi tín hiệu xoay chiều âm xuống, thì cường độ dòng điện cũng giảm xuống, sẽ đẩy lùi các hạt mực nào bay sai sang các vị trí không được chiếu sáng trên bề mặt trống. Kỹ thuật này giúp làm tăng thêm mật độ in và độ tương phản của hình ảnh.
Việc điều khiển mật độ in (tăng hoặc giảm độ đậm nhạt của bản in) có thể được điều chỉnh thông qua bảng điều khiển trên mặt máy hoặc trình điều khiển hay chương trình tiện ích kèm theo của máy in. Nó sẽ điều chỉnh hiệu điện thế một chiều của khối phát triển bằng cách thay đổi sức hút giữa mực và trống. Mỗi khi thực hiện chức năng này nó sẽ làm tăng hoặc giảm mật độ in.
2.3.5. Truyền in ảnh
Cho đến thời điểm này, ảnh “mực” đã được hiện hình trên trống cần phải được in lên giấy. Vì rằng lúc này mực đã được hút lên trống, nó phải được chuyển sang giấy bằng cách sử dụng một điện tích hút lớn hơn ở trên tờ giấy như được vẽ ở hình 2.14.
Hình 2.14 Quá trình truyền mực lên giấy
Một lưới thép nằm ngang qua đường đi của giấy sẽ tạo ra một điện tích dương mạnh trên tờ giấy và điện tích này hút các hạt mực tích điện âm trên bề mặt trống nhạy quang. Lưu ý rằng quá trình này không phải là hoàn hảo, không phải mọi hạt mực đều được truyền quá giấy; chính vì vậy cần phải có sự lau chùi bề mặt của trống. Tuy nhiên cũng cần phải chú ý, vì trống mang điện tích âm và giấy mang điện tích dương nên chúng có xu hướng hút vào nhau, và giấy có khả năng bị quấn vào trống. Mặc dù đường kính của trống là nhỏ và độ cứng tự nhiên của giấy có xu hướng chống lại sự cuốn đó những vẫn cần phải thêm vào một bộ khử tĩnh điện, nó cho phép khử bỏ lực hút giữa giấy và trống. Giấy sau khi được khử tích điện sẽ không còn điện tích thực nào nữa. Trông bầy giờ đã có thể được lau chùi và chuẩn bị để in một bản in tiếp theo.
2.3.6. Nung chảy mực
Một khi hình ảnh được truyền qua mặt giấy, lúc này chúng mới chỉ bám vào tờ giấy bởi lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện yếu. Mực phải được cố đĩnh vĩnh viễn lên trang giấy (bằng cách nung chảy hạt mực bám dính lên trên tờ giấy) trước khi đưa giấy ra khỏi máy in. Sự nung chảy được thực hiện nhờ hệ thống nhiệt và áp suất tương tự như hệ thống vẽ ở hình 2.15. Một thanh nhiệt (điện trở nhiệt) hoặc đèn sấy, tuỳ thuộc vào kết cấu của từng loại máy in sẽ tạo ra một nhiệt độ khoảng 1800 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 nung chảy mực, và sức ép từ trục quay dưới sẽ ép chặt mực nóng chảy lên thớ giấy, ở đó nó nguội đi và bám vĩnh viễn vào bề mặt giấy. Bản
in đã hoàn thành, sau đó nó được đưa đến khay đựng giấy ra. Lưu ý, trong bộ phận nung nhiệt chỉ có trục quay phía trên mới làm nung chảy mực thực sự mà thôi. Để chống lại việc các hạt mực bám dính vào trục quay nung chảy, trục quay được bao phủ bên ngoài bằng một lớp vỏ không dính mực như teflon (hay còn được gọi là lụa sấy). Lớp vỏ này có tác dụng trải đều nhiệt độ lên bề mặt của giấy, nó quay bằng tốc độ của trục ép. Nhiệt độ nung chảy phải được khống chế cẩn thận, do đó trong máy in nhiệt độ nung chảy sẽ được giám sát bởi mạch điều khiển, thông qua cảm biến nhiệt gắn trong bộ phận nung nhiệt. Nếu hệ thống nung bị quá nhiệt (vào khoảng 4460 F/ 2300 C), một rơ le sẽ mở, ngắt nguồn cung cấp tới thanh nhiệt. Nếu hệ thống nung nhiệt vượt quá 4640 F (2400 C), cầu chì nhiệt gắn trong bô phận nung nhiệt sẽ mở ngắt nguồn tới bộ phận nung nhiệt. Bảng mạch điều khiển duy trì nhiệt độ thay đổi theo kiểu giấy được thiết lập khi cài đặt máy in.
CHƯƠNG 3: NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA MÁY IN LASER