Cùng tìm hiểu về một trong những phát minh vĩ đại nhất của lịch sử nhân loại

Hàng nghìn năm kể từ sau khi chữ viết được phát minh ra ở Iraq, công việc sao chép tài liệu vẫn chủ yếu chỉ là chép tay. Một bản sao chép đòi hỏi lượng thời gian rất lớn, nó có thể tiêu tốn từ hàng tháng đến hàng năm trời mới có thể hoàn thành xong, và giá của những bản in này có lẽ chỉ thích hợp với túi tiền của tầng lớp thượng lưu. Điều này đã tạo ra một rào cản rất lớn trong việc lưu truyền kiến thức, thông tin, ý tưởng…., và do đó kéo tụt sự phát triển của cả một xã hội. Chính sự thèm khát tri thức thông qua sách vở, tài liệu đã thúc đẩy con người phát minh ra một phương thức mới: in ấn. Kể từ khi những phương pháp in ấn đầu tiên ra đời tại Trung Quốc và Ấn Độ vào những thế kỷ đầu tiên sau công nguyên, cho đến khi Xerox – Chiếc máy in điện tử đầu tiên được công bố vào năm 1949 tại Mỹ, lịch sử của công nghệ in ấn gần như đã song hành với nền văn minh nhân loại.  

Từ những phương thức in ấn thời kỳ sơ khai

Vào năm 175 sau công nguyên, Hoàng đế triều Hán ra lệnh thu thập và phong ấn những sách vở Khổng Giáo nhằm mục đích lưu lại những tài liệu vô giá này cho thế hệ sau. Điều này làm cho những trang sách của Khổng Tử trở nên cực kỳ khan hiếm, và những người theo đạo Khổng, với mong muốn sở hữu những cuốn sách này mà không cần phải đánh đổi lại bằng gần như toàn bộ gia tài của mình, đã khai sinh ra phương thức in ấn đầu tiên: giấy than. Bằng cách sử dụng giấy than đè lên trên bản gốc, sau đó chà xát nhiều lần bằng ván gỗ, họ đã có được một bản copy với nền đen chữ trắng.  

Tuy nhiên, chính những người theo đạo Phật, chứ không phải những tín đồ Khổng giáo, mới là người tạo nên một bước đột phá trong công nghệ in. Nó được gọi là phương pháp in khuôn: những tài liệu, hình ảnh được khắc nổi trên một tấm ván gỗ, sau đó bôi mực lên trên, cuối cùng được dập vào giấy, quần áo… Công nghệ này sau đó trở nên cực kỳ phổ biến ở các nước Đông Á. Ở Hàn Quốc, người ta đã tìm thấy những bản in của những trang Kinh Phật, với niên đại vào khoảng những năm 700-750 sau công nguyên. Ở Nhật Bản, công nghệ in thậm chí còn phát triển đến trình độ sản xuất hàng loạt. Năm 768 sau công nguyên, để tôn vinh phật tử Narra, triều đình đã đốc thúc việc in hàng loạt những loại bùa may mắn và những trang sách cầu nguyện. Có những tài liệu cho rằng dự án này đã kéo dài tới tận sáu năm, và số lượng những bản in được tạo ra lên đến hàng triệu bản. Nhiều bản vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Tuy nhiên, phương thức in khuôn tồn tại những nhược điểm quá lớn. Một bản in phải tốn rất nhiều thời gian mới có thể hoàn thành, và sau khi in xong, bản in sẽ nhanh chóng được ném vào sọt rác. Thêm vào đó, nếu như người thợ vô tình để lại một lỗi nhỏ trên bản in, coi như anh ta sẽ phải bắt đầu công việc lại từ đầu. Để giải quyết những vấn đề trên, Bi Cheng, một người thợ in ở đời Tống đã nghĩ ra phương pháp in rời các văn tự. Đầu tiên, những văn tự này sẽ được khắc nổi trên một mảnh đất sét, sau đó mảnh đất sét này được nung lên và gắn với một tấm sắt mỏng — một bản in đã được tạo ra. Sau khi hoàn thành, bản in này sẽ được cắt rời ra và lưu trữ cho việc in ấn sau này.  

Rõ ràng, đây là một ý tưởng vĩ đại nhưng hoàn toàn không có tính thực tiễn, khi những văn tự Trung Quốc có thể lên đến hàng nghìn con chữ riêng biệt. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn nhanh chóng lan tràn khắp châu Á, và qua con đường Tơ lụa — sang châu Âu.

Cuộc cách mạng ở châu Âu

Với bảng chữ cái alphabet, công nghệ in rời trở nên đơn giản và dễ áp dụng hơn nhiều. Năm 1448, Johann Gutenberg trở thành người đầu tiên áp dụng phương pháp này. Gutenberg chọn những chất liệu kim loại để tạo ra những chữ cái, con số, hay những ký tự rời rạc, sau đó nhập chúng vào khuôn và sắp xếp để tạo ra một thông điệp trước khi nó được in ra hàng loạt. Với vật liệu kim loại, rõ ràng công nghệ in của Gutenberg trở nên vượt trội so với những gì mà người Trung Quốc đã nghĩ ra: những bản in trở nên tinh xảo hơn, sắc nét hơn, đồng thời dễ bảo quản hơn. Ông cũng là người đầu tiên sử dụng loại mực in dầu vào công nghệ in, và với cải tiến này, bản in trở nên đậm nét hơn, bền hơn nhiều lần so với những bản in sử dụng loại mực nước trước đây.  

Tuy nhiên, phải đến khi máy in Lino ra đời vào năm 1884, lịch sử ngành in mới thực sự có một cột mốc đáng nhớ. Bằng cách sử dụng máy đánh chữ (type-writter),máy Lino cho phép nhập các ký tự bằng cách vận hành cơ học thay vì bằng tay như trước đây. Với công suất có thể lên đến hàng triệu bản in trong một ngày, máy in Lino đã đưa báo chí trở thành phương tiện truyền thông chính vào thời điểm đó.

Thế kỷ 20, kỷ nguyên của những chiếc máy in điện tử

Những chiếc máy photocopy đầu tiên Năm 1938, Chester Carlson, một sinh viên vừa tốt nghiệp trường đại học Caltech, đã phát triển ý tưởng tạo ra công nghệ “in khô” thông qua máy in điện tử. Anh đã cố bán ý tưởng này cho hơn 20 công ty , trong đó có IBM, tuy nhiên tất cả đều cho rằng anh chàng này đã mất trí –ai lại cần đến cỗ máy để làm thay công việc của một tờ giấy than? Cuối cùng, đến năm 1949, tập đoàn Haloid tại New York đã đồng ý chi tiền để biến ý tưởng của Carlson thành sự thực. Họ gọi công nghệ này này là “Xerography” (tiếng Hy Lạp nghĩa là in khô),và sau đó tập đoàn này đã đổi tên thành Xerox – Tập đoàn in ấn lớn nhất thế giới hiện nay.  Chỉ sau khi ra đời được hơn 40 năm, phương pháp in rời nhanh chóng lan ra khắp châu Âu với hơn 20 triệu cuốn sách. Nó đã thực sự tạo ra một cuộc cách mạng truyền thông vào thời điểm đó, và có thể nói, đây chính là phát minh mở ra một thời kỳ mới trong nền văn minh Châu Âu: thời kỳ Phục Hưng. Công nghệ in của Gutenberg đã được tạp chí Life Magazine đánh giá là phát minh vĩ đại nhất trong lịch sử 1000 năm trở lại đây.

Và sau đó… Công nghệ in ấn gần như không thay đổi trong suốt ba thế kỷ sau kể từ khi phương thức của Guntenberg ra đời. Phương thức này cho thấy tính hiệu quả cao hơn hẳn so với những phương thức trước đây, tuy nhiên, nó vẫn đòi hỏi quá nhiều sức lao động. Năm 1800, lãnh chúa Stanhope phát triển hình thức in ấn này bằng cách sử dụng những tấm thép nung, từ đó giảm nhân công lao động, tuy nhiên vẫn không cải thiện được năng suất (khoảng 250 trang/giờ). Máy in đầu tiên chạy bằng hơi nước được thiết kế vào năm 1811 bởi kiến trúc sư người Đức Friedrich Koenig, với khả năng in ra khoảng 1100 trang/giờ. Máy in này sau đó đã được bán cho tạp chí Times, và ở đây nó đã được cải tiến để có thể in lên cả hai mặt của tờ giấy.  

Cơ chế hoạt động của máy in này có thể được tóm gọn như sau: trục in sẽ được sạc tĩnh điện để tạo ra một điện thế có thể lên đến hàng vạn vôn, sau đó một luồng ánh sáng được quét qua bản gốc, gửi những hình ảnh từ bản gốc đến trục in, tạo ra sự khác biệt về phân bố điện tích trên trục in. Một loại mực bột đặc biệt sẽ được phun lên mặt trục in và dính vào trục in theo sự phân bố điện tích này. Cuối cùng, trang giấy được áp lên mặt trục in và sao lại hình ảnh từ đây.  

Về cơ bản, một máy photocopy sẽ có ba trục: trục in để in lại những hình ảnh cần photo lên giấy, trục ép để ép chặt những hạt mực vào giấy, và trục lau để lau sạch trục in, chuẩn bị cho một lần photo mới. Một chiếc máy photocopy cổ điển gặp rất nhiều vấn đề trong việc photo hàng loạt. Để photo ra 50 bản sao từ một bản gốc, bạn sẽ phải tiến hành quét đến 50 lần. Trong khi đó, với những chiếc máy hiện đại, được tích hợp công nghệ in số hóa và thiết bị in laser, bạn sẽ chỉ cần quét qua bản in một lần, những hình ảnh này sẽ được lưu vào bộ nhớ và thiết bị in sẽ tạo ra 50 bản in — nhanh hơn và hiệu quả hơn rất nhiều. Công nghệ in laser Máy in Laser được phát triển bởi Gary Starkweather, một nhà nghiên cứu thuộc tập đoàn Xerox vào năm 1969. Về cơ bản, những chiếc máy in laser cũng có cơ chế hoạt động tương tự như những máy photocopy, nhưng điểm cải tiến ở đây là việc sử dụng những chùm tia laser để quét qua văn bản gốc do đó rút ngắn được thời gian in và tăng công suất cho máy in. Với những văn bản đen trắng, những chiếc máy in laser có thể cho ra 200 bản photo trong vòng chưa đầy 1 phút. Và tốc độ này với những bản in màu là 100 bản/ phút — vẫn là một tốc độ cực kỳ lý tưởng.  

Những chiếc máy in laser đầu tiên được bán với giá 8500 bảng Anh, con số nằm ngoài khả năng của nhiều người lúc đó. Trong khi hiện nay bạn có thể mua được một chiếc máy in laser tầm trung chỉ với giá khoảng 100 bảng, và với 150 bảng, bạn đã có thể sở hữu những chiếc máy in tương đương với những chiếc có giá 3500 bảng vào năm 1985. Ví dụ trên cho thấy những tiến bộ vượt bậc của công nghệ in ấn trong việc đưa sản phẩm này đến gần hơn với thị trường tiêu thụ.

Công nghệ in ma trận điểm (in kim)

Chỉ một vài năm sau khi công nghệ in laser ra đời, năm 1970, tập đoàn công nghệ điện tử Maynard, Massachusett đã cho ra mắt một sản phẩm mới: máy in ma trận điểm. Máy in này hoạt động có phần giống với một chiếc máy đánh chữ: nó bao gồm đầu in có thể di chuyển được, những đầu in này sẽ chấm qua một băng mực và làm hiện mực lên trang giấy cần in. Với việc những ký tự được tạo ra bằng những điểm, số lượng phông chữ trở nên rất đa dạng.  

Ngay khi vừa ra đời, máy in ma trận điểm đã trở thành món hàng được ưa chuộng trên thị trường bởi sự linh hoạt, đa dạng mẫu mã, đồng thời giá thành lại rất phù hợp với túi tiền của người sử dụng. Tuy nhiên, những chiếc chiếc máy in này đã nhanh chóng trở nên lạc hậu do tồn tại quá nhiều nhược điểm: in chậm, độ phân giải của bản in rất thấp, lại không có khả năng in được hình ảnh và quá ồn ào khi làm việc. Ngày nay, những chiếc máy in này chỉ còn được sử dụng vào việc in các hóa đơn tại các cửa hàng, siêu thị.

Công nghệ in phun

Công nghệ in phun ra đời nhanh chóng đáp ứng được nhu cầu chuyển những hình ảnh sống động trên máy tính thành những hình ảnh trên giấy. Đúng với tên gọi của mình, công nghệ này hoạt động bằng cách “bắn” những giọt mực lên giấy nền để tạo ra những hình ảnh mong muốn. Mực in sẽ được phun qua các lỗ nhỏ theo từng giọt với một tốc độ rất lớn (khoảng 5000 lần/ giây). Do kích thước rất nhỏ của mỗi giọt mực (chỉ với kích thước của một…sợi tóc),bản in được tạo ra sẽ trở nên cực kỳ sắc nét. Với mật độ lỗ kim rất dày, độ phân giải gốc của máy in có thể lên tới hàng nghìn dpi (nghĩa là máy in có thể phun hàng nghìn giọt mực trên 1inch giấy in, bằng khoảng 2,5cm). Đồng thời, khả năng pha trộn màu sắc rất đa dạng từ các màu cơ bản, công nghệ này có thể tạo ra những màu sắc rực rỡ nhất mà bạn muốn có trên bản in.  

Vậy, công nghệ này hoạt động ra sao? Trước tiên, bạn cần tạo ra một vật thể mẫu đã được số hóa trên máy tính để có thể chuyển nó thành một bản in 3 chiều. Những thông số từ vật thể mẫu sẽ được gửi đến thiết bị in, thiết bị in sau đó sẽ tạo ra những lát cắt từ những chất liệu lỏng, sau đó “chồng” những lát cắt đó lên nhau để tạo ra một vật thể 3D thực sự từ một bản mẫu trên máy tính. Quy trình in tiêu tốn rất nhiều thời gian, vì nhiều khi bạn cần đến hàng nghìn, thậm chí hàng vạn lớp cắt để hoàn thành một bản in. Một mẫu thiết kế thu nhỏ của một tòa nhà chỉ với chiều cao khoảng 25cm có thể mất hàng ngày trời mới có thể hoàn thiện xong. Tương lai của công nghệ in 3D là rất hứa hẹn, mặc dù nó mới chỉ ra đời trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây. Những nhà khoa học hi vọng rằng, trong một vài năm tới, một chiếc máy in 3D với khả năng tạo dựng nên những thiết bị điện tử phức tạp sẽ ra đời. Và những “bản in” này, theo họ, phải có khả năng hoạt động thực sự chứ không chỉ là những mẫu vật chỉ để trưng bày. Và ý tưởng này cũng đồng thời mở ra một tương lai nơi mà những nhà thiết kế có thể tạo ra ý tưởng của mình trên máy tính, “in” chúng ra thông qua những máy in 3D và bán chúng cho những người dùng khác. Đó thực sự là một bước tiến lớn trong việc đưa sức sáng tạo của con người ra vô hạn.

Có thể bạn chưa biết

Công cụ in cổ đại nhất được cho là chiếc đĩa Phaistos, được tìm thấy ở đảo Greek tại Hy Lạp, với niên đại vào khoảng những năm 1400-1800 trước công nguyên. Nhiều nhà khoa học tin rằng chiếc đĩa này là một trong những công cụ in ấn được chế tạo ra sớm nhất trong lịch sử nhân loại.  So với các máy in laser, máy in phun có những lợi thế lớn trong giá thành và khả năng in màu. Tuy hiện nay các máy in laser đã được cải tiến nhiều trong công nghệ và giá thành, nhưng máy in phun vẫn được coi là lựa chọn hàng đầu nếu như bạn muốn tạo ra những hình ảnh với màu sắc trung thực và sống động Công nghệ in 3D Những bước tiến vượt bậc trong công nghệ thiết lập những hình ảnh 3 chiều đã làm cho công nghệ in 3D không còn là chuyện viễn tưởng. Bạn có thể chuyển bất cứ hình ảnh nào thành những vật thể 3D: đèn pin, đồng hồ, iPod, và thậm chí là cả đồ ăn! Mặc dù mới ra đời và được nghiên cứu chỉ khoảng hơn 10 năm trở lại đây, nhưng công nghệ này hiện nay đã xuất hiện trên thị trường, tất nhiên, với giá trên trời: từ 2500 đến 25000 bảng Anh cho một chiếc, và còn hơn thế nữa với những loại cao cấp.  

Kinh Kim Cương là bản in có tuổi thọ lâu đời nhất còn tồn tại cho đến nay, khi được ra đời vào khoảng năm 868 sau công nguyên. Cuốn kinh này đã được tìm thấy tại hang Đôn Hoàng nằm dọc trên con đường Tơ lụa lịch sử, vào năm 1907.  

Kỷ lục in nhanh nhất thuộc về chiếc máy in IBM Infoprint 4100 với tốc độ in 330 trang trong vòng một phút. Nó cũng là chiếc máy in đắt nhất thế giới với giá thành vào khoảng 100 triệu đô la cho một chiếc.  

Chiếc máy in đồ sộ nhất thế giới: Kỷ lục này thuộc về chiếc máy in MITSUBISHI DIAMONDSTAR,với kích thước bằng khoảng… 1 tòa nhà 4 tầng. Giá thành 1 chiếc máy in vào khoảng 50 triệu yên Nhật, tương đương với khoảng hơn 6 trăm nghìn USD.