2.2.1. Nguồn cung cấp và hệ thống điều khiển cơ cấu in
Nguồn cung cấp và hệ thống điều khiển cơ cấu in đều được bố trí trên cùng một bảng mạch của máy in đặc biệt là máy in của hãng HP. Một vài hãng chế tạo máy in khác thiết kế nguồn cung cấp và hệ thống điều khiển cơ cấu in riêng biệt với nhau. Nguồn cung cấp có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện lưới thành các nguồn một chiều cần thiết cung cấp cho máy in. Hệ thống điều khiển dùng để điều khiển tất cả các hoạt động của cơ cấu in, điều khiển Laser và điều khiển dữ liệu in dưới dạng thông tin hình ảnh đã được xử lý từ mạch Formatter đưa sang. Nguồn cung cấp gồm có mạch cung cấp nguồn xoay chiều, mạch nguồn một chiều và mạch phân phối các nguồn một chiều ổn định. Nguồn cung cấp và hệ thống điều khiển cơ cấu in thực hiện những chức năng sau:
+ Điều khiển mạch Laser và mạch Scaner: Căn cứ trên thông tin đã nhận được từ mạch Formatter, hệ thống điều khiển sẽ gửi các tín hiệu tới bộ phận Laser/ Scaner (hộp quang) để điều chế đi ốt Laser bật hoặc tắt và điều khiển mô tơ quét.
+ Điều khiển và quan sát chuyển động của giấy: Hệ thống điều khiển điều khiển chuyển động của giấy bằng cách theo dõi liên tục các cảm biến báo giấy khác nhau (như cảm biến báo hết giấy, báo giấy vào, báo giấy ra) và thời gian hoạt động quá trình in khác. Cho biết chi tiết chuyển động của giấy , sự tương tác của các cảm biến báo giấy và cuộn hút trong quá trình kéo giấy.
+ Điều khiển mô tơ: Mô tơ được điều khiển bởi hệ thống điều khiển. Mô tơ tạo ra tất cả sự chuyển động của giấy trong máy in.
Hình 2.2 minh hoạ một sơ đồ khối hệ thống điều khiển cơ cấu in điển hình
Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển cơ cấu in
- Hệ thống nguồn:
+ Mạch cung cấp nguồn xoay chiều: Mạch cung cấp nguồn xoay chiều cung cấp điện áp xoay chiều bằng cách lấy ngay nguồn điện xoay chiều từ giắc cắm nguồn điện lưới của máy in. Điện áp này dùng để cấp cho điện trở nhiệt mắc trong bộ phận nung nhiệt và nó được điều khiển bởi mạch điều khiển điện áp xoay chiều.
+ Mạch cung cấp nguồn một chiều: Mạch tạo nguồn một chiều cung cấp các điện áp một chiều ổn định như + 3.3 V, + 5 V, + 12 V, + 24 V… để cấp cho các mạch logic và mạch điều khiển trong máy in.
+ Mạch bảo vệ quá dòng quá áp:Mạch bảo vệ quá dòng quá áp có nhiệm vụ bảo vệ máy in khi có sự cố về nguồn. Nó sẽ tự động tắt điện áp ở đầu ra khi có sự cố chập mạch, quá tải hoặc điện áp lưới chập chờn không ổn định.
+ Chế độ tắt chờ (Sleep Mode): Thay vì phải ấn công tắc nguồn, máy in có một chức năng gọi là tắt chờ. Thông thường sau khi không sử dụng máy in khoảng một thời gian, do nhà sản xuất qui định, máy in sẽ tự động tắt, và chuyển sang chế độ tắt chờ (Sleep Mode). Đèn thông báo trên bảng điều khiển sẽ tắt. Máy in sẽ giữ lại tất cả những thông tin đã được thiết lập các phông chữ đã được nạp trong khi đang ở chế độ tắt chờ
+ Mạch tạo nguồn cao áp: Nguồn cao áp cung cấp các nguồn điện áp âm một chiều và điện áp xoay chiều để nạp cho ru lô cấp phát mực và ru lô nạp sơ cấp. Mạch này cũng cung cấp điện áp dương và âm một chiều cho ru lô truyền tĩnh điện hoạt động và được điều khiển bởi bộ xử lý trung tâm trên hệ thống mạch điều khiển Formatter. Nó cũng điều khiển mật độ ảnh bằng cách thay đổi điện áp xoay chiều sơ cấp và cung cấp hiệu thế xoay chiều để thiết lập mật độ của máy in. Nguồn cao áp sẽ ngắt khi cửa máy in mở. Hình 2.3 minh hoạ sơ đồ khối mạch tạo cao áp của máy in HP LaserJet 1200.
2.2.2. Mạch định dạng Formatter
Mạch định dạng Formatter chịu trách nhiệm sau đây:
- Nhận và xử lý dữ liệu in từ giao diện máy in (cổng song song hoặc cổng USB).
- Theo dõi nút nhấn trên bảng điều khiển và hiển thị thông tin tình trạng máy in.
- Phát triển, sắp xếp dữ liệu và đồng bộ thời gian với máy in. - Lưu trữ thông tin về phông chữ.
- Kết nối với máy tính thông qua giao diện trực tiếp.
Mạch định dạng Formatter nhận dữ liệu từ giao diện song song hoặc USB và chuyển đổi nó thành một điểm ảnh. Hệ thống điều khiển cơ cấu in đồng bộ với hệ thống thông tin hình ảnh kết hợp với hệ thống kéo giấy và các tín hiệu của mạch Formatter để gửi dữ liệu ảnh in. Mạch Formatter gửi dữ liệu ảnh in (là các điểm ảnh) trong hình thức của một tín hiệu Video và bắt đầu thực hiện in. Mạch Formatter cũng cung cấp khe cắm mở rộng để nâng cấp thêm bộ nhớ cho máy in.
2.2.3. Hệ thống tạo ảnh
Kết quả của quá trình in Laser là sự kết hợp những công nghệ khác nhau như điện tử, quang học, và ảnh điện để tạo ra một bản in. Mỗi chức năng được thực hiện độc lập và phải đồng bộ với quá trình khác của máy in. Hệ thống tạo ảnh được thực hiện chính bởi hộp mực của máy in (Toner Cartridge). Nó được ví như trái tim của hệ thống tạo ảnh, hộp mực sẽ thực hiện các bước của quá trình tạo ảnh. Hộp mực gồm có trống nhạy quang, ru lô nạp sơ cấp, ru lô cấp phát mực, khoang chứa mực, gạt mực. Được cấu thành trong một vỏ có thể thay thế được. Hệ thống tạo ảnh bao gồm sáu bước sau:
- Bước 1: Làm sạch bề mặt trống
Một gạt mực thường xuyên tiếp xúc với bề mặt trống, trong suốt quá trình quay của trống khi in. Gạt hết những mực thừa bám trên bề mặt trống vào trong khoang chứa mực thừa bên trong hộp mực.
- Bước 2: Tích điện
Sau khi trống đã được làm sạch về mặt vật lý, nó phải được tích điện. Quá trình này bao gồm việc nạp một điện tích âm lên bề mặt của trống thông qua ru lô nạp sơ cấp nằm trong hộp mực. Ru lô nạp sơ cấp được bao phủ bên ngoài bằng cao su dẫn điện. Một hiệu điện thế xoay chiều được đưa tới ru lô để xoá bất kỳ điện tích dư thừa nào còn lại của bản in trước. Thêm vào đó, một điện áp âm một chiều được cung cấp cho ru lô nạp để tạo ra một điện tích âm trên bề mặt trống. Mức điện áp một chiều sẽ thay đổi việc thiết lập mật độ in.
- Bước 3: Ghi ảnh
Trong suốt quá trình ghi ảnh, đi ốt Laser đã được điều chế phóng tia sáng lên một gương quét đang quay. Khi gương quay, tia sáng được phản xạ lại gương, đầu tiên nó đi qua một bộ thấu kính hội tụ và cuối cùng nó đi qua
một khe nằm phía trên đỉnh của hộp mực và chiếu lên bề mặt trống nhạy quang. Tia sáng quét từ trái sang phải, làm thay đổi điện tích âm bất cứ nơi nào mà tia sáng chiếu vào bề mặt trống. Việc này tạo ra một ảnh điện vô hình, sau đó nó sẽ được chuyển đổi để tạo ra một hình ảnh có thể nhìn thấy được. Tia sáng có thể quét lên toàn bộ chiều dài của trống khi trống đang quay, bởi vì toàn bộ bề mặt của trống đã được che chắn. Tại điểm cuối của mỗi lần quét, tia sáng sẽ được một thấu kính nhận diện, tạo ra một tín hiệu nhận diện tia sáng (BD - Beam Detect Signal). Tín hiệu BD sẽ được gửi tới mạch điều khiển cơ cấu in, và nó sẽ được chuyển đổi thành một tín hiệu điện để đồng bộ đầu ra của mỗi dòng quét dữ liệu tiếp theo.
- Bước 4: Tạo ảnh
Tại giai đoạn này của quá trình, ảnh điện vô hình đã có trên bề mặt trống.Các hạt mực mang điện tích âm sẽ được thay đổi lại bởi trục cấp phát mực được nối với một nguồn điện áp âm một chiều. Mực mang điện tích âm đã được nạp sẽ bị hút vào các vùng đã được ghi của trống và tạo ra một “ảnh mực” trên bề mặt trống.
- Bước 5 : Truyền ảnh
Trong suốt quá trình truyền ảnh, “ảnh mực” trên bề mặt trống sẽ được truyền tới giấy. Một điện tích dương được cung cấp tới giấy bởi ru lô tích điện và nó giúp cho mực trên bề mặt trống có thể hút vào giấy. Sau đó trống lại được làm sạch và tích điện cho hình ảnh tiếp theo.
- Bước 6: Nung nhiệt
Trong suốt quá trình nung nhiệt, mực sẽ được nung chảy bởi nhiệt độ và sức ép để tạo ra một hình ảnh vĩnh cửu. Giấy được đưa qua giữa bộ phận nung nhiệt và ru lô ép. Mực được làm chảy ra và bám dính lên trên tờ giấy.
Hình 2.4. minh hoạ sơ đồ khối hệ thống tạo ảnh
2.2.4. Hệ thống kéo giấy
Khi cấp giấy cho máy in, Giấy sẽ được cảm biến báo giấy nhận biết và thông báo cho hệ thống điều khiển cơ cấu in biết máy in đã ở trạng thái sẵn sàng. Khi máy in nhận được lệnh in và sẵn sàng để in, Hệ thống điều khiển cơ cấu in điều khiển bộ phận Laser/ Scaner (hộp quang) và mô tơ chính, giấy bắt đầu chuyển động khi mạch điều khiển kích hoạt cuộn hút (solenoid). Điều này khiến cho ru lô cuốn giấy quay một vòng. Cả hai việc này xẩy ra cùng một lúc. Đầu tiên giấy được nâng lên và đặt trở lại ru lô cuốn giấy. Tiếp theo ru lô cuốn giấy kéo điểm đầu của tờ giấy và đưa nó vào trong bộ phận lái hướng giấy. Để chắc chắn rằng chỉ có một tờ giấy được kéo, một đệm tách giấy được bố trí ngay dưới ru lô cuốn giấy sẽ chỉ cho một tờ giấy đi vào và giữ các tờ giấy còn lại ở trong khay đựng giấy. Bộ phận kéo giấy điều khiển ru lô phát triển giấy đưa giấy tới cảm biến nhận giấy vào. Cảm biến này báo cho hệ thống điều khiển cơ cấu in biết chính xác vị trí điểm đầu của tờ giấy. Điều đó giúp cho hình ảnh được ghi trên trống nhạy quang có thể được định vị chính xác trên tờ giấy. Bộ phận kéo giấy điều khiển các ru lô di chuyển tờ giấy tới vùng truyền ảnh nới mà mực ở dạng ảnh trên trống nhạy quang sẽ được truyền lên tờ giấy. Sau khi hình ảnh đã được truyền lên giấy, giấy được đưa tiếp qua bộ phận nung nhiệt và hình thành một bản in vĩnh cửu trên giấy. Một cảm biến báo giấy ra được bố trí trong bộ phận nung nhiệt sẽ nhận diện xem giấy đã di chuyển thành công qua bộ phận nung nhiệt hay chưa. Ru lô thoát giấy sẽ đưa giấy ra khay đựng giấy bên ngoài máy in lên trên hoặc xuống dưới tuỳ theo sự lựa chọn của người sử dụng. Hình 2.5 minh hoạ hệ thống kéo giấy trong máy in HP LaserJet 5L & 6 L
2.2.5. Bộ phận Laser/ Scaner
Dựa vào những thông tin đã nhận được từ mạch Formatter, mạch điều khiển cơ cấu in sẽ gửi những tín hiệu tới bộ phận Laser/ Scaner để điều chế đi ốt Laser bật và tắt đồng thời điều khiển mô tơ quét trong bộ phận Laser/ Scaner và thực hiện như bước 3 trong hệ thống tạo ảnh.