Giơí thiệu thiệu chung về máy in:
Máy in bao gồm nhiều thể loại và công nghệ khác nhau:
+ Máy in sử dụng công nghệ laser là các máy in dùng in ra giấy. Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc dùng tia laser để chiếu lên một trống từ, trống từ quay qua ống mực (có tính chất từ) để mực hút vào trống, giấy chuyển động qua trống và mực được bám vào giấy, công đoạn cuối cùng là sấy khô mực để mực bám chặt vào giấy trước khi ra ngoài.
+ Máy in kim sử dụng các kim để chấm qua một băng mực làm hiện mực lên trang giấy cần in.
+ Máy in phun hoạt động theo theo nguyên lý phun mực vào giấy in (theo đúng tên gọi của nó). Mực in được phun qua một lỗ nhỏ theo từng giọt với một tốc độ lớn (khoảng 5000 lần/giây) tạo ra các điểm mực đủ nhỏ để thể hiện bản in sắc nét. Đa số các máy in phun thường là các máy in màu (có kết hợp in được các bản đen trắng). Để in ra màu sắc cần tối thiểu 3 loại mực. Các màu sắc được thể hiện bằng cách pha trộn ba màu cơ bản với nhau.
Một số thuật ngữ của máy in:
Bubble jet printer - Máy in phun bọt từ là một định nghĩa khác về máy in Phun mực (inkjet) của hãng Canon.
Network Printer - Máy in mạng là máy in được định nghĩa dùng chung cho nhiều người sử dụng trên mạng.
Print Server - Máy chủ/máy dịch vụ mạng có địa chỉ IP và được kết nối vào mạng.
Printer memory - Bộ nhớ của máy in là bộ nhớ được thiết kế bên trong giúp máy in tái tạo các hình ảnh (image) cần in được truyền từ máy tính ra theo ngôn ngữ mô tả trang (page description language). Bộ nhớ của máy in càng lớn thì tốc độ in càng tăng do khả năng nạp dữ liệu vào máy in (từ máy tính) + khả năng tái tạo hình ảnh trước khi in diễn ra nhanh hơn.
Ink Cartridge - Hộp mực, thường được dùng để chỉ các hộp mực lỏng trong các máy in phun mực
Toner Cartridge - Hộp mực máy in laser / máy in LED
Ink Refill - Là việc tái nạp mực cho hộp mực rỗng (sau khi in hết mực).
PPM - Pages per minute - Đơn vị đo tốc độ in tính bằng Số trang / phút.
LPM - Lines per minute - Đơn vị đo tốc độ in tính bằng Số dòng / phút.
CPS - Characters per second - Đơn vị đo tốc độ in tính bằng Số ký tự / giây.
Các loại máy in:
Máy in laser
Trước những năm 1970 người ta vẫn dùng máy chữ để đánh máy văn bản. Máy có sẵn các con chữ (khoảng 24 chữ cái và các dấu +, -, , và , /, ?, ~) đúc bằng kim loại, gõ mạnh vào bàn phím thì con chữ nổi lên đập mạnh vào ru băng mực, in chữ lên giấy. Muốn có nhiều bản phải dùng giấy pơ luya mỏng đặt dưới giấy than...
Bây giờ, thí dụ để có một văn bản dễ dàng soạn thảo bằng máy tính: gõ lên bàn phím câu chữ hiện lên ở màn hình, tha hồ sửa chữa nếu thấy có lỗi. Khi đã ưng ý, chỉ cần dùng chuột nhấp lệnh in “print” máy in nối với máy tính in ngay văn bản vừa soạn thảo ra giấy, nét chữ sắc sảo không kém gì ở các trang sách đẹp.
Máy in kèm theo máy tính ta vẫn thường dùng có cấu tạo và hoạt động như thế nào? Hiện nay có 2 loại phổ biến là máy in laser (laser printer) và máy in phun mực (inkjet printer). Ta tìm hiều ở bài này loại máy in laser, là loại dễ dùng, giá rẻ phổ biến hơn đặc biệt thuận lợi khi in văn bản.
1. 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 sưởi nóng và ép. các hạt chất dẻo hơi chảy ra mực sẽ dính chặt vào giấy.
2. Cấu tạo và hoạt động
Bây giờ ta xét cụ thể cấu tạo và hoạt động của máy in laser, máy chạy liên tục nhưng ta phân ra từng bước cho dễ hiểu.
ở hình vẽ ta xem trống có lớp quang dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, và bắt đầu xét ở vị trí mặt trống nằm dưới dây cao thế tạo phóng điện hào quang.
1- Dây phóng điện hào quang làm cho mặt trống ở dưới đó tích điện dương.
2- Khi quay mặt trống tích điện dương quay đến chỗ có tia laser chiếu vào, nhờ máy tích điều khiển, tia laser viết, vẽ từng hàng trên mặt trống, tạo ra ảnh ẩn mang điện tích âm.
3- Mặt trống quay đến chỗ có ru lô mang hạt mực điện tích dương. Vì ảnh ẩn trên trống mang điện tích âm nên hút các hạt mực mang điện tích dương, ảnh ẩn trở thành ảnh có các hạt mực trên trống.
4- Giấy ở khay sau khi được tích điện âm chạy qua áp vào mặt trống. Các hạt mực ở trống bị hút lên giấy.
5- Giấy được đưa qua chỗ sưởi nóng, ép các hạt mực nóng chảy, dính chặt với giấy. Mực đã bám chắc sau đó giấy được đưa ra ngoài.
6- Mặt trống được đèn chiếu sáng, xoá hết điện tích còn lưu lại trên mặt trống, có cái gạt để giả sử còn ít hạt mực sót lại trên trống mực bị gạt ra. Mặt trống xem như được lau sạch, chuẩn bị để chạy qua dây phóng điện hào quang, tích điện dương cho mặt trống, tiếp tục quá trình.
Máy in phun
Cấu tạo bên trong máy in phun:
1. Bộ phận đầu in
• Đầu in: Là nhân của máy in phun, đầu in bao gồm hàng loạt vòi phun được dùng để phun những giọt mực ra.
• Đầu mực in ( Hộp mực ): Phụ thuộc vào nhà sản xuất và kiểu của máy in. Đầu mực in sẽ có kết hợp nhiều kiểu như tách riêng màu đen và đầu in màu, màu và đen trong cùng một đầu mực in hoặc thậm trí mỗi một màu có một đầu mực in riêng . Nhiều loại đầu của một số loại máy in phun bao gồm ngay bên trong đầu in.
• Motor bước: di chuyển bộ phận đầu in ( đầu in và đầu mực ) đằng sau và từ bên này sang bên kia của giấy. Một vài máy in có Motor bước khác để chuyển bộ phận đầu in tới một vị trí cố định cho trước, khi máy in không hoạt động. Việc chuyển vào vị trí đó để bộ phận đầu in được bảo vệ khi một va chạm bất ngờ.
• Dây Curoa: Nó được dùng để gắn bộ phận đầu in với Motor bước .
• Thanh cố định: Bộ phận đầu in dùng thanh cố định để chắc chắn để sự di chuyển là chính xác và điều khiển được.
2. Bộ phận nạp giấy
• Khay giấy: Hầu hết máy in phun đều có bộ phận khay giấy để đưa giấy vào bên trong máy in. Một vài máy in bỏ qua khay giấy chuẩn thông thường mà dùng bộ phận nạp giấy (Feeder). Feeder thông thường mở để lấy giấy tại một góc ở sau máy in và nó giữ nhiều giấy hơn khay giấy truyền thống .
• Trục lăn: nó kéo giấy từ khay giấy hoặc phần nạp giấy tiến lên phía trước khi bộ phận đầu in sẵn sàng cho công việc in tiếp theo .
• Motor bước cho bộ phận nạp giấy: nó kéo trục lăn để chuyển giấy vào vị trí chính xác .
3. Nguồn cung cấp
Đối với những máy in trước kia có một Adaptor bên ngoài để cung cấp nguồn cho máy in thì hiện nay hầu hết chúng được tích hợp bên trong máy in .
4. Mạch điều khiển
Một mạch điện phức tạp bên trong máy in để điều khiển tất cả mọi hoạt động như giải mã tín hiệu thông tin gửi từ máy tính tới máy in ....
5. Cổng giao diện
Nhiều máy in dùng cổng song song, nhưng hầu hết máy in mới bây giờ đều dùng giao diện cổng USB. Có một vài máy in dùng cổng nối tiếp hoặc cổng SCSI.
Công dụng:
Máy in phun hoạt động theo theo nguyên lý phun mực vào giấy in (theo đúng tên gọi của nó). Mực in được phun qua một lỗ nhỏ theo từng giọt với một tốc độ lớn (khoảng 5000 lần/giây) tạo ra các điểm mực đủ nhỏ để thể hiện bản in sắc nét.
Đa số các máy in phun thường là các máy in màu (có kết hợp in được các bản đen trắng). Để in ra màu sắc cần tối thiểu 3 loại mực. Các màu sắc được thể hiện bằng cách pha trộn ba màu cơ bản với nhau.
Trước đây các hộp mực màu của máy in phun thường được thiết kế cùng khối, tuy nhiên nếu in nhiều bản in thiên về một màu nào đó sẽ dẫn đến hiện tượng có một màu hết trước, để tiếp tục in cần thay hộp mực mới nên gây lãng phí đối với các màu còn lại chưa hết. Ngày nay các hộp màu được tách riêng biệt và tăng số lượng các loại màu để phối trộn (nhiều hơn 3 màu - không kể đến hộp màu đen) sẽ cho bản in đẹp hơn, giảm chi phí hơn trước.
So sánh trong các thể loại máy in thì máy in phun thường có chi phí trên mỗi bản in lớn nhất. Các máy in phun thường có giá thành thấp (hơn máy in la de) nhưng các hộp mực cho máy in phun lại có giá cao, số lượng bản in trên bộ hộp mực thấp.
Các công nghệ in phun
Có một số công nghệ in phun khác nhau nhưng phổ biến nhất là công nghệ "drop on demand" (phun theo yêu cầu). Công nghệ này hoạt động bằng cách phun các giọt mực nhỏ (small droplet) lên giấy qua các lỗ cực nhỏ (tiny nozzle): giống như bật /tắt một ống phun nước 5000 lần/giây. Lượng mực được phun ra trên giấy được xác định bởi chương trình điều khiển (driver software). Chương trình này sẽ quyết định xem đến lượt các lỗ kim nào sẽ bắn các giọt mực và khi nào thì cần thiết.
Công nghệ "thermal drop on demand" (phun giọt mực bằng nhiệt theo yêu cầu) là công nghệ được sử dụng rất phổ biến được HP, Canon và một số hãng khác sử dụng. Các giọt mực nhỏ (droplet of ink) "bị buộc" phải bắn ra qua các lỗ kim (nozzle) bằng cách đốt nóng một điện trở, điện trở này khi nóng lên sẽ gây một bọt khí lớn dần lên và nổ tung, các giọt mực nhỏ vỡ ra và hệ thống trở lại trạng thái ban đầu của nó.
Các đầu in "drop on demand"("Drop on Demand" Printheads): Có hai cách để phun mực trong công nghệ "drop on demand":
(1) Phương pháp sử dụng nhiệt (thermal method) để đốt nóng một điện trở và làm nở bọt khí.
(2) Phương pháp áp điện (piezoelectric method) hấp thụ điện tích cho các tinh thể (crystals) và làm chúng giãn nở.
Công nghệ "Continuous Ink Jet (Phun mực Liên tục) là công nghệ phun mực sử dụng cơ chế bơm các giọt mực nhỏ (droplets of ink) lên giấy in hoặc được tái thu hồi vào các ống máng dự trữ (return gutter). Lỗ kim phun mực (nozzle) sử dụng một tinh thể áp điện (piezoelectric crystal) để đồng bộ hóa các giọt mực nhỏ đang giao động hỗn loạn (chaotic droplets) được bơm tới lỗ kim. Oáng nạp (charging tunnel) sẽ áp điện (charge) một cách có lựa chọn lên các giọt mực bị làm lệch (deflected) vào máng thu hồi. Các hạt mực không được nạp điện (uncharged droplets) sẽ được truyền qua giấy in. Epson và một số hãng khác sử dụng kỹ thuật áp điện (piezoelectric technique) này. Hình minh hoạ dưới đây mô tả hoạt động của một lỗ kim phun mực:
Mật độ của các lỗ kim (nozzle density), tương ứng với độ phân giải gốc của máy in, thay đổi từ 300 - 600 - 1200 dpi. Tốc độ in lệ thuộc chủ yếu vào tần số các lỗ kim có thể thực hiện việc phun các giọt mực được đốt nóng và độ rộng của vệt in mà đầu in thực hiện (các chỉ số thông thường là 12Mhz và ½ inch).
Các lỗ kim được sử dụng trong các máy in phun nhỏ như các cọng tóc mịn, với một số máy in (đặc biệt là đối với các đời máy xưa) có đầu lỗ kim đễ bị kẹt mực. Tuy các máy in phun ngày nay ít gặp trường hợp này hơn, tuy việc mực (lỏng) bị đổ tràn ra làm dơ bẩn máy in vẫn thỉnh thoảng xảy xa. Một vấn đề khác với công nghệ máy in phun, đó là xu hướng mực dư bị trào ra ngang sau khi in, nhưng điều này cũng đã và đang được cải tiến.
Trước đây, các máy in phun có một thế mạnh đặc biệt khi so sánh với các máy in laser. Các điểm hấp dẫn chính là khả năng in màu và giá thành rẻ của nó. Tuy nhiên, vào cuối những năm 1990, khi giá máy in laser và máy in laser màu trở nên phù hợp với túi tiền của nhiều dùng gia đình hơn thì lợi thế của các máy in phun màu giảm đi.
Riêng ở Việt Nam chúng ta, do thu nhập của đa số người dùng gia đình còn thấp nên các máy In phun mực màu vẫn có một thế mạnh đáng kể, nhất là khi các hãng chế tạo luôn tìm cách giảm giá thành (máy in) & cải tiến chất lượng in hình ảnh. Cũng vì lý do giảm giá thành nên có một điều nghịch lý là có một số máy in phun màu giá bán rất thấp, ví dụ là 50 USD cho toàn bộ máy in + các hộp mực, nhưng khi người sử dụng in hết mực (khoảng từ 20 - 200 trang/hộp mực, tùy theo dung lượng mực đòi hỏi của mỗi trang in) thì họ phải bỏ ra không dưới 30USD để mua các hộp mực mới (hộp mực màu và hộp mực đen trắng). Đây là lý do khiến người ta cho rằng, kinh doanh mực - chứ không phải máy in - là mục đích chính của các hãng chế tạo máy in phun mực ngày nay. Đó cũng có thể là lý do khiến một số hãng sản xuất, ví dụ Epson, chế tạo các máy in với đầu in (print head) chỉ có thể sử dụng an toàn với các hộp mực do chính họ sản xuất, tất nhiên với giá bán rất cao.
Trong khi giá cả của các máy in laser và in laser màu đã giảm đi rất nhiều nhưng khoảng cách giữa giá thành của công nghệ in laser với công nghệ in phun mực sẽ luôn luôn tồn tại. Nghĩa là mua máy in phun sẽ luôn rẻ hơn trang bị máy in laser. Tuy nhiên, chi phí duy trì hoạt động và giá thành trang in của máy in phun màu sẽ đắt hơn nhiều lần (10 lần) so với chi phí bảo trì và giá thành trang in của máy in laser. Các hộp mực trong các máy in phun cần phải thay nhiều hơn, các loại giấy được bọc lớp chất liệu đặc biệt dùng cho các bản in chất lượng cao sẽ rất đắt tiền .v.v...