nguyên lý làm việc của máy in laser

sơ lược về máy in laser:

Nguyên tắc chung Ở máy in lazre, tia laser chỉ có vai trò là 1 tia sáng mảnh, cường độ lớn, có thể chiếu lên bề mặt thành 1 điểm sáng nhỏ, kích thước vài micrômet và có thể điều khiển tia laser viết, vẽ lên bề mặt như một ngòi bút ánh sáng. Bộ phận rất quan trọng ở máy in laser lại là một hình trụ bằng kim loại nhẹ, bên ngoài có phủ 1 lớp vật liệu đặc biệt gọi là vật liệu quang dẫn hay đơn giản hơn gọi là cái trống. Trống luôn được đặt vào một nơi tối, tức là bên trong vỏ kín của máy in. Giả sử bằng một cách nào đó ta tích điện dương cho mặt trên của trống tức là làm cho phía trên của lớp quang dẫn có điện tích dương. Lớp quang dẫn đang ở trong tối nên là vật liệu cách điện, mặt trên có điện tích dương thì ở mặt dưới có điện tích âm. Nếu chiếu tia laser lên mặt trống, chỗ được chiếu sáng sẽ trở thành dẫn điện (đó là tính chất của vật liệu quang dẫn) qua đó điện tích dương thoát đi, chỗ được chiếu sáng trở thành có điện tích âm như là ở phía dưới. Khi điều khiển để tia laser vẽ nên chữ gì hình gì lên mặt trống thì phải do hiện tượng quang dẫn như đã nói trên, ở trên mặt trống sẽ có chữ, có hình như ta đã vẽ, tuy nhiên đây là chữ, hình điện tích âm, không nhìn thấy được người ta gọi là ảnh ẩn điện. Nếu lấy một cải ru lô có các hạt mực mang điện tích dương lăn lên trống, những chỗ có ẩn ảnh điện sẽ hút các hạt mực vì điện trái dấu hút nhau. Còn những chỗ trên trống không được chiếu sáng vẫn còn nguyên điện tích dương, nên đẩy các hạt mực ra, vì điện tích cùng dấu đẩy nhau. Cuối cùng nếu cho 1 tờ giấy lăn qua trống mực bị hút dính ở trống sẽ chuyển qua dính lên giấy, đặc biệt là khi giấy được tích một ít điện âm. Thực tế để các hạt mực bám chắc lên giấy, bản thân các hạt mực được chế tạo dưới dạng những hạt tròn bằng chất dẻo đường kính cỡ vài micromet ngoài có các hạt phẩm màu đường kính cỡ nanomet bám vào (phẩm màu đen ở máy đen trắng, phẩm có màu cơ bản ở máy in màu). Khi các hạt mực đã sơ bộ bám vào giấy sau khi lăn qua trống, người ta cho giấy đi qua chỗ sấy nóng và ép vào lô. các hạt chất dẻo hơi chảy ra mực sẽ dính chặt vào giấy.

  1. 1     Hoạt động của máy in laser :

    * Nạp giấy và tải giấy :
    Nguyên tắc chung của việc nạp giấy từ khay chứa vào đường tải, buồng chụp là sử dụng lực ma sát giữa trục ép đầu vào và tờ giấy. Nguyên tắc này đúng với tất cả các loại máy in laser, kim, phun, LED, máy photocopy.
    Mô hình của quá trình nạp giấy như hình dưới đây :

    * Trạng thái chờ (ready) :
    Điều kiện : xem lại bài quá trình kiểm tra :
    (Cảm biến khay giấy sẽ nhận biết tình trạng có/không có giấy (ở cả khay đựng và khay tay). Nếu không có giấy, khi ra lệnh in thì Wndows sẽ báo lỗi (ví dụ máy Canon 2900 báo : Out of paper or paper could not be fed)
    Ở chế độ chờ, đầu khay nạp và mặt bánh ép cách nhau khá xa (thường từ 15mm-30mm). Tờ giấy nằm ở trạng thái tự do, ko chịu tác động của bánh ép nạp giấy. Khe hở giữa đầu khay nạp và bánh ép quyết định số tờ giấy tối đa (giấy tiêu chuẩn, độ dày ghi trong catalog của máy) có thể đặt trong khay (trừ khay tay chỉ cho 1 tờ/1 thời điểm)

    * Nạp và tải giấy :
    Sau khi ra lệnh in từ PC (hoặc bấm nút test trên 1 số máy HP đời cũ) thì mạch data sẽ chuẩn bị dữ liệu để xuất cho dàn quang. Sau vài giây hoặc vài chục giây (tùy dung lượng dữ liệu cần in) thì mạch điều khiển ra lệnh nạp giấy, rơ le nạp sẽ hoạt động để tác động lên cơ cấu dịch chuyển khay giấy_bánh ép nạp giấy. Lúc đó đồng thời xảy ra hai động tác :
    – Đầu khay giấy được đẩy(nâng) và dịch chuyển để gần vào bánh ép nạp giấy.
    – Bánh ép quay để mặt cong của nó đối diện với đầu khay giấy.
    Như vậy, tờ giấy nằm giữa khe (rất hẹp) do đầu khay và mặt cong của bánh ép nạp giấy tạo thành, nó sẽ chịu tác động của lực ma sát trên bánh ép (vỏ bằng cao su nhám) và bị cuốn theo chiều quay của bánh ép đi vào trong đường tải giấy.
    Đầu đường tải, có thêm bánh ép tải giấy quay ngược chiều bánh ép nạp giấy sẽ tạo thành lực kéo đưa tờ giấy vào đường tải, tiến đến buồng chụp.
    Trên đường tải, tờ giấy sẽ tỳ vào cảm biến đường tải đổi trạng thái (đóng→mở hoặc mở→đóng, tùy máy), mạch điều khiển biết : giấy đã nạp thành công.
    Sau khi giấy đi qua, cảm biến đường tải không bị tỳ nữa, nó trở về trạng thái ban đầu, mạch điều khiển biết : giấy di chuyển trên đường tải, buồng chụp tốt.

    * Lực kéo giấy: Được tạo ra từ lực ép giữa trục ép trên (7) và trục ép dưới (3, 4). Hai hệ thống này quay ngược chiều nhau (hình vẽ).
    Điều kiện để giấy được kéo vào ruột máy (nạp giấy).
    – Khay giấy di chuyển ra ngoài (phía trục ép 7)
    – Trục ép quay (ngược chiều kim đồng hồ theo hình vẽ) để ép sát vào khay giấy.
    Bề mặt của trục ép (7) là cao su có ma sát lớn, khi quay sẽ tạo lực kéo, kéo giấy vào buồng máy.
    Trục ép dưới (3, 4) quay ngược chiều trục ép trên (7) sẽ tiếp tục tạo lực kéo đưa giấy vào sâu trong buồng máy.

       * Mô tả quá trình nạp giấy :
    Khi chưa có lệnh nạp giấy : 
    Khay giấy bị đẩy xa khỏi trục ép (7) bởi mỏ của con tỳ (5, 6). Lúc này trục ép (7) có dạng nửa vòng tròn tạo thành 1 khe hở lớn với mặt khay, như vậy giấy trên khay ko ép sát vào trục (7).
    Khi có lệnh in :Motor capstan làm quay bánh răng (1) và tất cả hệ thống cơ, ta có thể nghe thấy tiếng quay của các bánh xe. Mục đích là để trống quay (nạp điện tích cho trống), lô sấy_ép quay sẵn sàng cho việc ép và đẩy giấy ra .
    Bánh răng 1, và 2 liên kết với nhau bởi lực ma sát do lò xo 1 tì vào mặt trong của bánh xe 1, 2. Lúc này bánh xe 2 bị cái móc của rơ le giữ và nó ko quay, chỉ có bánh xe 1 là quay.
    Khi có lệnh nạp giấy : Lệnh này được phát ra sau lệnh in, lệnh này có mức logic 1 làm mở transistor nối tiếp với cuộn hút rơ le, như vậy rơ le được cấp điện tạo lực hút, cái móc của rơ le di chuyển (như hình vẽ).
    Khi móc rơ le di chuyển sẽ nhả bánh răng (2). Lực ma sát giữa bánh răng 1 và 2 sẽ kéo bánh răng 2 làm quay trục (đút vào tâm bánh răng 2- hình vẽ)
    Trục quay sẽ lai con tỳ 5, 6 quay theo. Cái mỏ của 5, 6 không tỳ vào khay nữa. Lực đẩy của lò xo 2 sẽ đưa khay ép sát vào trục ép (7).
    Trục ép 7 cũng được trục quay làm quay theo, mặt tròn của nó ép sát khay giấy, lực ma sát của (7) sẽ kéo giấy vào buồng máy.
    Các bệnh của cơ cấu nạp, tải giấy ( mô tả với điều kiện máy đang chạy mà hỏng, chứ không áp dụng cho các trường hợp tháo máy ra_lắp lại mà hỏng)

    2. Hoạt động của khối quang 
    Nhiệm vụ khối quang : 
    – Tạo ra tia laser có cường độ phát xạ thay đổi theo cấp độ xám của từng điểm ảnh (pixel)
    – Bắn tia laser trải đều trên suốt chiều dài của trống (theo từng dòng ảnh)
    Khối quang có cấu tạo như sau :

    Đầu vào :
    – Tín hiệu Start từ mạch điều khiển tới.
    – Tin hiệu báo trạng thái (cửa) của công tắc nằm trên khối quang (có thể có hoặc không).
    – Điện áp thể hiện cấp độ xám của từng điểm ảnh (theo thời gian thực) dạng analog từ mạch data tới.
    – Tín hiệu thông báo độ phân giải trang in từ mạch data đưa tới.
    – Nguồn cung cấp
    Đầu ra :
    – Tín hiệu an toàn (từ IC MDA) khối quang trả về mạch điều khiển.
    – Tia laser trải đều trên suốt chiều dài của trống (theo từng dòng ảnh)
    Nguyên lý hoạt động :
    – Sau khi đã xử lý xong dữ liệu từ PC gửi sang, mạch data thông báo cho mạch điều khiển để chuẩn bị tạo bản in.
    – Mạch điều khiển ra lệnh
    *. Chuyển dữ liệu thể hiện cấp độ xám của từng điểm ảnh sang mạch quang.
    *. Cho phép mạch quang hoạt động.
    – Lúc đó, IC MDA mạch quang sẽ điều khiển motor lệch tia chạy (với tốc độ không đổi, tùy thuộc vào từng loại máy/độ phân giải trang in).
    – Đồng thời, IC MDA cũng khuyêch đại điện áp điểm ảnh và đưa tới laser diode làm cho diode này hoạt động và phát xạ ra tia laser. Như vậy, cường độ của tia laser là liên tục thay đổi (lúc yếu/lúc mạnh) phụ thuộc vào điện áp từng điểm ảnh.
    – Các bạn chú ý, trong lòng laser diode có 1 vòng đồng nằm đằng trước laser. Đây chính là vòng hội tụ (hội tụ bằng tĩnh điện), điện áp trên vòng hội tụ sẽ quyết định cho tia laser phát xạ ra khỏi nó là lớn hay nhỏ. Thông qua đó điều chỉnh độ phân giải của bản in (dpi – dot per inch

    Tia laser phát xạ từ laser diode được đưa qua kính hội tụ để thu nhỏ lại (đường kính của tia laser) sẽ quyết định độ to/nhỏ của điểm ảnh. Nguyên lý hội tụ bằng vòng tĩnh điện giống như nguyên lý hội tụ ở lưới Focus trong đèn hình CRT.
    – Tia laser qua vòng kính lọc để đảm bảo loại bỏ tất cả các can nhiễu có thể làm sai lệch tần số của laser và đến motor lệch tia. Sau đó tới motor lệch tia.
    – Motor lệch tia có tốc độ quay rất lớn (ta có thể nghe tiếng rít nhẹ khi nó khởi động, tốc độ quay của nó cũng góp phần quyết định độ phân giải của bản in). Trục motor lệch tia có gắn 1 miếng thép vuông (khoảng 10mmx10mmx1mm) trắng bóng. Tia laser đập vào nó, với tốc độ quay của miếng thép rất cao thì nó sẽ bẻ góc (khúc xạ) từng tia (tại 1 thời điểm, mỗi tia đại diện cho 1 điểm ảnh) làm cho từng tia bắn vào kính khúc xạ.
    – Kính khúc xạ là miếng nhựa trong làm nhiệm vụ bẻ góc và tia laser để chúng bắn lên gương phản xạ.
    – Gương nằm song song với kính khúc xạ và lệch 1 góc khoảng 45 độ, làm nhiệm vụ phản xạ các tia laser hắt vào trống. Các tia này đi tới trống qua khe hở hộp quang. Nếu bạn tháo hộp quang sẽ thấy dưới đáy có 1 khe hở (kích thước chừng 5mmx200mm).
    Như vậy : Có thể rút ra một số nhận xét
    – Tia laser càng nhỏ thì kích thước điểm ảnh càng nhỏ (và ngược lại). Vấn đề này được điều chỉnh thông qua thay đổi điều khiển vòng hội tụ.
    – Cường độ tia laser phụ thuộc điện áp hoạt động của laser diode. Điều này là rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự đâm/nhạt của bản in.

    3 . Quá trình tạo bản in.
    Bao gồm các công đoạn.
    Công đoạn 1 : Tạo tia laser
    – Tín hiệu biểu thị cấp độ xám của từng điểm ảnh (point) tồn tại dưới dạng điện áp analog được gửi từ mạch data tới khối quang.
    – IC khuyếch đại sẽ tăng cường công suất của tín hiệu này cấp cho laser diode sẽ làm cho nó phát xạ tia laser, cường độ tia phụ thuộc công suất tín hiệu đưa vào. Tia laser này được hội tụ, lọc và qua các hệ thống lệch_phản xạ .. để qua khe hộp quang rải thành dòng (ảnh) trên suốt chiều dài của trống.
    Công đoạn 2 : Nạp trống
    – Trống có cấu tạo là một ống nhôm. Vỏ ngoài được phủ một lớp chất nhạy quang, khi in trống quay với 1 tốc độ không đổi.
    – Mạch cao áp tạo ra một điện áp (+) thông qua thanh quét (nằm trong lòng trống) để nạp lên bề mặt trống một điện áp (+). Như vậy toàn bộ bề mặt (lớp phủ nhạy quang) của trống có điện áp (+) đồng đều.
    – Lưu ý : Lớp nhạy quang này dẫn điện kém do vậy giữa các điểm trên trống khả năng xuyên lẫn điện áp sang nhau là rất nhỏ.
    Có thể mô phỏng điện áp trên trống bằng hình vẽ sau

    Công đoạn 3 : Nạp tĩnh điện cho giấy
    – Giấy được các bánh xe vận chuyển kéo qua (thường là gầm) trống, có một thanh kim loại nằm đỡ suốt chiều ngang của giấy, thanh này thường bằng inox được nối (thường qua tiếp điểm đàn hồi bằng lò xo) với mạch cao áp có giá trị điện áp (+) lớn hơn điện áp nạp trống. Như vậy giấy sẽ bị nhiễm điện và trên nó sẽ hình thành 1 sức hút (lớn hơn sức hút của trống)
    Tạo bản :
    – Tia laser sau khi qua các khe hộp quang sẽ bắn vào bề mặt trống, điện áp trên lớp phủ nhạy quang sẽ suy giảm khi bị tia laser bắn vào, điểm nào bị bắn mạnh thì suy giảm nhiều, bị bắn yếu thì suy giảm ít…
    – Như vậy : Sau khi bị tia laser (với cường độ mỗi tia phụ thuộc cấp độ xám của điểm ảnh) bắn vào thì bề mặt trống đã không còn đồng nhất về mặt điện áp. Có thể mô phỏng bằng hình dưới

    –         Trống sau khi được “bắn” tiếp tục di chuyển và tiếp xúc với trục từ. Bột mực từ hộp chứa được trục từ hút và dàn đều trên thân trục. Tùy từng loại máy mà bột mực có thể được nạp hoặc không nạp điện áp âm.
    – Khi tiếp xúc với trục từ, lực hút của điện áp (+) trên trống sẽ lôi kéo các hạt mực bám vào bề mặt trống. Điểm nào có điện áp cao thì hút nhiều, có điện áp thấp thì hút ít, điện áp rất thấp thì không hút.
    – Trong lúc đó, giấy có sức hút lớn hơn trống sẽ lôi kéo các hạt mực trên trống nhảy sang bám vào giấy. Tập hợp các hạt mực, chỗ nhiều_chỗ ít sẽ tạo thành ảnh cần in trên giấy. Dĩ nhiên là chưa thể sử dụng vì chưa cố định bản. Nếu dừng ở bước này và lôi giấy khỏi buồng máy các hạt mực sẽ rụng ra khỏi giấy 1 cách dễ dàng.

    –          Sau khi đã “nhường mực” cho giấy, thân trống được làm sạch bằng một gạt mực quét những hạt mực còn thừa bám trên trống vào hộp đựng mực thải. Đồng thời cũng được hủy tĩnh điện bằng một trục ép phụ (nối mass) để chuẩn bị cho lần nạp trống tiếp theo.

    Giấy sau khi hút mực từ trống, tùy theo lượng mực từng điểm trên giấy đã tạo thành hình ảnh thực sự. Nhưng đấy mới là ảnh “sống” bởi các hạt mực chưa được cố định.
    – Để cố định mực trên giấy, công nghệ in laser, in Led, photocopy sử dụng đồng thời 2 động tác
    + Nung chảy hạt mực ở nhiệt độ cao. Tùy theo từng loại mực mà nhiệt độ cần thiết từ 180oC-185oC.
    + Sử dụng lực ép lớn để ép hạt mực (đã chảy) ngấm sâu vào xơ giấy.
    2 động tác trên được thực hiện ở bộ phận sấy (thường gọi một cách dân dã là lô sấy).
    Cấu tạo của lô sấy gồm những thành phần sau :
    Khung đỡ : Thường làm bằng nhựa cứng chịu nhiệt, không đàn hồi dùng để làm giá đỡ cho các chi tiết của bộ sấy :

    – Trục ép : Là một trục kim loại, có vỏ bọc cao su chịu nhiệt, bề mặt trơn láng để chống bám dính. Trục ép nhằm tạo ra lực ép lớn để ép cho hạt mực (sau khi đã nung chảy) ngấm sâu vào xơ giấy. Lực ép của trục có thể thay đổi bằng 2 lò xo độ dưới ổ lăn trục nhằm mục đích thay đổi khe ép tùy theo loại giấy dày_mỏng.

    – Áo sấy : Lớp vỏ của buồng nung, áo sấy đặt song song và tỳ sát vào trục ép, phối hợp với trục để tạo nên lực ép mực. Mặt khác, áo sấy cũng dẫn nhiệt từ buồng nung để thực hiện việc nung chảy các hạt mực khi đi qua nó. Bề mặt của áo sấy cũng trơn láng để chống bám dính. 2 đầu áo sấy có vành ma sát để có thể quay khi trục ép quay.
    Khi hoạt động, trục ép được các bánh răng trung gian lai cho quay tròn. 2 vành ma sát đầu áo sấy ép chặt vào trục, lực quay của trục sẽ lai toàn bộ áo sấy quay (theo chiều ngược lại)

    – Buồng nung : Tạo nhiệt độ cần thiết để truyền nhiệt cho áo sấy làm chảy hạt mực. Buồng nung bao gồm các chi tiết dưới đây

    Đối với vật nung sử dụng thanh điện trở : cảm biến nhiệt được gắn ngay trên điện trở.
    Đối với vật nung sử dụng đèn : cảm biến nhiệt được gắn ngoài, áp sát áo sấy.
    Cảm biến nhiệt ; Là một điện trở thay đổi giá trị theo nhiệt độ tác động, nhằm thông báo về tình trạng_nhiệt độ nung cho mạch điều khiển biết để đưa ra lệnh tác động thích hợp.
    Rơ le nhiệt : Ngắt nguồn cung cấp cho vật nung khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt mà mạch điều khiển chưa tác động, tránh làm biến dạng sat xi hoặc chết luôn vật nung.
    – Cảm biến đầu ra : Là cảm biến hai trạng thái, là chi tiết cuối cùng của hành trình in. Nó làm 2 nhiệm vụ :
    Báo cho mạch điều khiển biết giấy đã di chuyển đến lô sấy.
    Báo cho mạch điều khiển biết giấy đã ra khỏi lô sấy.

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s