2.4.1. Phương pháp in tĩnh điện
2.4.1.1. Nguyên lý và các thành phần cơ bản
Kỹ thuật in NIP (NIP- Non-Impact-Printing) hay kỹ thuật in không dùng bản in là kỹ thuật in mà không dùng bản in (không đòi hỏi bản in “cứng” riêng biệt như các phương pháp in truyền thống) mà vẫn in được các hình ảnh khác nhau trên giấy.
Quy trình này chỉ ra rằng, kỹ thuật in NIP về cơ bản là xử lý dữ liệu số và xuất dữ liệu ra cũng ở dạng số thông qua hệ thống máy in ma trận điểm được điều khiển bởi một máy tính trung tâm. Ở máy in ma trận điểm thì các chữ được kiểm soát bằng điện tử. Các thông tin được truyền lên giấy qua một dải ru băng mực. Hệ thống này được nâng cấp bằng kỹ thuật Electrophotography (kỹ thuật in tĩnh điện) thông tin không còn được truyền lên giấy qua chữ in nữa (ví
dụ như máy in dùng con chữ) hoặc không còn truyền những đầu kim (như máy in ma trận điểm) có sử dụng bộ phận truyền mực, mà là truyền tới vật mang hình ảnh trung gian. Đó là một ống được phủ một lớp chất nhạy sáng (ống quang dẫn), khi chiếu tia laser lên ống thì không có sự tiếp xúc và hình ảnh được truyền qua không phải do áp lực, nó được truyền bởi các photon. Hình ảnh (ẩn) sẽ được lưu trữ lại trên ống trung gian, hình ảnh được truyền lên giấy nhờ loại mực đặc biệt. Vì vậy thực tế chỉ có sự tiếp xúc giữa ống mang mực (lưu trữ thông tin) và giấy, thông tin không được truyền bởi các phần tử truyền trung gian. Đây là khởi đầu của kỹ thuật in không dùng bản in.
Hai dạng phổ biến nhất là in laser và in phun. Máy in laser: Tái tạo hình ảnh theo năm bước:
Hình 2.17-Máy in Laser
Bước 1: Tạo hình ảnh:
- Hình và chữ từ máy tính biến đổi thành ánh sáng laser - Nguồn sáng laser chiếu vào bề mặt ống quang dẫn - Phần tử in và không in tích điện trái dấu
Hình 2.18-Tạo ảnh trong in tĩnh điện
Bước 2: Nhận mực:
- Mực in ở dạng hạt, có kích thước khoảng 8 Micro mét tích điện trái dấu với phần tử in.
- Vùng không in có điện tích cùng dấu không nhận mực.
Hình 2.19-Bề mặt ống quang dẫn
Bước 3: Truyền hình ảnh:
- Tác động của nguồn điện trái dấu (cổna) đặt dưới giấy tại vùng tiếp xúc tạo lực hút mực xuống bề mặt giấy, hỗ trợ cho áp lực tiếp xúc giữa ống quang
Hình 2.20-Truyền hình ảnh
Bước 4: Ổn định phần tử in:
- Dùng nhiệt độ làm cho mực chảy ra rồi dùng áp lực từ lô ép, ép mực bám vào bề mặt giấy, cách này rất hiệu quả và bộ phận này gọi là bộ phận sấy.
Bước 5: Làm sạch ống quang dẫn:
- Sau khi in còn một số lượng mực bám trên bề mặt ống quang dẫn, để chuẩn bị cho lần in tiếp theo cần phải làm sạch bề mặt ống, cả hai cách làm sạch bằng cơ học và điện tử đều được sử dụng.
Hình 2.21-Ổn định phần tử in
2.4.1.2. Đặc điểm:
Các hình ảnh in được tạo mới trên ống quang dẫn sau mỗi vòng quay. Thích hợp cho in các sản phẩm mang tính cá nhân.
Cũng dùng bốn màu co bản CMYK giấy in được cung cấp lần lượt từng tờ. Dung sai cho phép cao hơn từ 2 - 4 lần so với in OFFSET
Ở khổ in A3 hệ thống NIP in với tốc độ 1200 tờ/giờ thì in OFFSET tờ rơi có tốc độ từ 10.000 đến 15.000 tờ/giờ
Hệ thống in 4 màu tiêu biểu:
Hình 2.22-Hệ thống in màu (2 hình)
2.4.2. Các cơ chế ghi
Kỹ thuật ghi bản trực tiếp từ máy tính - CtP - Ghi bản nhiệt với đầu ghi GLV (Grading Light Valve) hay SQUARESPOT
Kỹ thuật dùng các diode đơn lẻ có các hạn chế về tốc độ nên giải pháp tăng số lượng tia ghi cùng lúc là giải pháp được lựa chọn ngày hôm nay. Đại diện cho các giải pháp này là các đầu ghi GLV, đầu ghi của Creo (Kodak) và IDS laser của Heidelberg. Ngoại trừ IDS của Heidelberg dựa trên một công nghệ hoàn toàn mới thì các đầu ghi GLV và của Creo có nguyên tắc hoạt động tương tự chỉ khác cơ chế on-off laser. Sử dụng GLV (Grading Light Valve) có hai hãng là Agfa và Screen, sử dụng MOEMS (Micro-Opto-Electro-Mechanical Sys-tems) có Creo-Kodak. Chúng ta cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của từng kỹ thuật và sự khác biệt khi các hãng sản xuất máy ghi bản áp dụng vào thiết kế của mình.
2.4.2.1. Nguyên lý chung
Các hệ thống ghi bản nhiều tia (multibeams) đều sử dụng một hay hai mảng diode hồng ngoại năng lượng cao 40W-50W bao gồm nhiều diode gộp lại (19-23 diode). Chùm tia laser được hướng tới bộ phận kênh tách thành nhiều tia, phổ biến hiện nay là 512 tia, các máy của Creo-Kodak có thể có số tia thấp hơn 240 - 512 tia. Các tia laser tiếp tục được hướng tới bộ phận on-off laser light valve của CreoKodak hay GLV trước khi qua hệ thống thấu kính hội tụ chiếu lên bản kẽm.
Các cấu trúc như vậy có một ưu điểm là tốc độ ghi bản có thể đạt rất cao trong khi tốc độ vòng quay của trống thấp dưới 300 rpm. Không cần có thiết bị cân bằng động cũng như máy hoạt động ổn định hơn. Tốc độ tối đa ngày nay có thể đạt được là 48 bản/giờ với máy của Luescher.
Đối với các máy của CreoKodak thì các diode liên kế sẽ tăng công xuất để bù và máy hoạt động tiếp tục với tốc độ thấp hơn. Nếu diode thứ 3 hư thì phải thay thế toàn bộ đầu ghi. Đối với máy của Screen PTR 8800 thì đầu ghi được thiết kế với hai nguồn laser độc lập nếu một trong hai nguồn có diode hư thì máy tắt nguồn đó và chỉ sử dụng nguồn còn lại. Tốc độ ghi giảm xuống. Theo các thông tin của Screen thì nguồn laser có thể được thay thế độc lập mà không thay thế cả đầu ghi.
Hình 2.23-Nguyên lý làm việc
2.4.2.2. GLV (Grading Light Valve)
GLV là một kỹ thuật do Silicon light machines phát triển từ 1997 phục vụ việc hiển thị độ phân giải cao ứng dụng trong truyền hình hay quảng cáo. Kỹ thuật này được Agfa và Screen ứng dụng vào ghi bản laser nhiệt từ năm 2004. Về bản chất nó cũng chỉ là một trong nhiều kỹ thuật để on-off laser.
GLV là một linh kiện trên đó có bố trí các dải siêu mảnh (micro-ribbon) song song với nhau. GLV dùng cho ghi bản nhiệt có 6528 dải chia thành 1088pixel mỗi pixel 3 cặp active và inactive. Bề mặt của các dải này đóng vai trò như các gương phản chiếu. Ở vị trí song song nó phản chiếu ánh sáng và ở vị trí lõm xuống nó tán xạ ánh sáng (Dif-fraction) như vậy tia sáng laser có thể được on-off tuỳ theo ghi hay không ghi. Đó là một cách giải thích rất sơ lược về nguyên lý hoạt động, nhưng GLV có ưu điểm gì so với các MOEMS khác? Đó chính là tốc độ chuyển mạch (trạng thái reflect hay diffraction) rất nhanh. Một điều kiện tiên quyết cho việc nâng cao tốc độ ghi bản. Tốc độ ghi cao sẽ phải trả giá bằng chất lượng điểm ghi được đánh giá dựa trên spot size nhỏ nhất và độ ổn định của tia laser. Nếu chúng ta để ý thì sẽ thấy Agfa có hai model máy dùng GLV là Avalon LF thông thường và Avalon LF Elite. Với LF thông thường chúng ta chỉ ghi được tram tối đa 200 lpi nhưng với Elite thì tram tối đa là 340
lpi với sublima. Điểm khác biệt trong cấu trúc của Agfa là các ribbon của GLV được chia thành mấy cặp. Đối với Screen thì khi ghi Spekta ta phải bật chế độ fine mode trong trình điều khiển và khi đó tốc độ ghi còn một nửa! Đặc điểm chung của các đầu ghi GLV là chất lượng ghi tram FM thấp.
Hình 2.24-Hoạt động của GLV
2.4.2.3. Đầu ghi Squarespot:
Điểm ghi của laser vuông, điều này mâu thuẫn với các quy tắc vật lý vì ánh sáng chiếu xuống điểm sẽ có hình tròn hay hình elipse. Vậy làm cách nào CreoKodak tạo ra được spot hình vuông. Cách giải quyết của Creo rất hay và sáng tạo đó là sử dụng độ phân giải bất đối xứng. Đầu ghi SquareSpot có độ phân giải 10.000x 2400 dpi với spot size 2.5 x10 micron. Một điểm ghi của SquareSpot như vậy bao gồm 4 điểm ghi liền kế và tạo ra một spot gần như vuông. Cách ghi này có ưu điểm là tram rất sắc nét, độ ổn định cao, có thể ghi tram FM 10micron với đầu ghi SquareSpot.
Hình 2.25-Đầu ghi SquareSpot của CreoKodak
2.4.2.4. Autofocus
Ánh sáng của laser nhiệt có bước sóng trong vùng hồng ngoại 830 nm, việc lấy nét, chỉnh độ hội tụ focus của tia sáng có bước sóng dài là một công nghệ phức tạp, Hei-delberg, Agfa, CreoKodak hiện thực được autofocus trên các đầu
ghi của mình và điều này đem lại thuận tiện cho người sử dụng khi mà các bản kẽm có thể có bụi, bề mặt không tuyệt đối phẳng, máy vẫn ghi và cho chất lượng hình ảnh bảo đảm chất lượng. Khác với các đầu ghi của Screen với focus cố định nhiều khi các vùng out of focus trên bản kẽm chỉ được phát hiện khi đã đem lên máy in. Đầu ghi GLV trên các dòng máy PTR 8800 cũng chỉ có focus cố định. Autofocus của Agfa
Hình 2.26-Autofocus của Agfa
2.4.2.5. Làm lạnh Laser
Các đầu ghi GLV và của CreoKodak có nguồn sáng laser công suất cao và hoạt động liên tục ngay khi bật máy ghi dù có ghi bản hay không, lượng nhiệt sinh ra cần phải được giải nhiệt. Chính vì thế các đầu ghi này cần có một bộ phận làm lạnh giữ cho nhiệt độ của nguồn laser và đầu ghi ổn định trong một khoảng xác định. Việc làm lạnh và giải nhiệt cho đầu ghi laser hoàn toàn khác biệt với việc làm lạnh và giữ ổn định nhiệt độ của trống ghi bản với mục đích khác là tạo môi trường ghi bản đồng nhất nâng cao độ chính xác chồng màu. Việc giải nhiệt và giữ ổn định môi trường làm việc của laser là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng tới tuổi thọ của đầu ghi đặc biệt là các đầu ghi GLV. Các đầu ghi khác có khoảng làm việc từ 21oC tới 29 hay 30oC.
2.4.2.6. Tốc độ ghi bản
Tốc độ ghi bản ngày nay đã có thể đạt mức 50 bản/giờ nhưng khi đó xuất hiện câu hỏi về nhu cầu thật sự của tốc độ ghi và làm cách nào để có thể đạt được tốc độ đó trong sản xuất thực tế. Ví dụ máy PTR 8800Z có tốc độ ghi bản 43 bản/giờ: Đó là tốc độ ghi của máy và máy có thể đạt được chỉ phụ thuộc vào độ nhạy của bản. Vấn đề không đồng bộ ở đây chính là máy hiện bản. Để tiết kiệm, ở Việt nam thường đầu tư máy hiện khổ 85 cm hiện bản theo chiều dọc. Với bản Kodak chúng ta cần trên dưới 2 phút để hiện bản khổ 79x103 vậy tối đa máy hiện này chỉ đáp ứng 30 bản/giờ. Nếu nối on-line với máy ghi thì khi máy hiện chưa báo ready thì máy ghi không thể đẩy bản đã ghi ra và nạp bản mới được. Tốc độ 43 bản giờ không bao giờ đạt được do máy hiện. Với một máy tốc độ cao như máy PTR 8800Z chúng ta cần có 2 máy hiện bản chạy song song nếu muốn thật sự đạt 43 bản giờ. Một yếu tố khác nữa là dữ liệu ghi bản. Nếu nối trực tiếp RIP với máy ghi bản thì không bao giờ có thể đạt được tốc độ tối đa vì một điều rất dễ hiểu là cần có thời gian tạo preview, preflight, bình trang, rip vv. Máy không thể ghi liên tục. Với một máy ghi tốc độ cao như thế sẽ phải tách RIP ra khỏi máy ghi và dùng nhiều RIP off-line để cung cấp dữ liệu tiff-b cho máy ghi
Hình 2.28-Tốc độ bản ghi
Máy ghi nào cũng làm tốt công việc của mình là ghi bản kẽm, điều cần quan tâm là sự hiểu biết về nguyên lý hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng. Chính bằng sự hiểu biết sẽ khai thác tối đa tính năng của máy và tạo ra những sản phẩm tốt nhất. Một điều quan trọng nữa là đầu ghi hay laser chỉ là một bộ phận trong hàng ngàn bộ phận cấu thành nên máy ghi.
Các bộ phận khác hư hỏng cũng dẫn đến chi phí lớn và ngưng trệ sản xuất. Chế độ bảo hành và sự ổn định của máy ghi trong vận hành là một tiêu chí
Hình 2.29 Máy in và giá đỡ
2.4.3. Cartrit EP (hộp mực)
Hình 2.30-Hộp mực
Máy in, đặc biệt máy in laser đơn sắc, là một công cụ góp phần đắc lực trong tác vụ văn phòng. Thế nhưng, để tăng khả năng phục vụ của máy in laser và tiết kiệm chi phí, có lẽ chúng ta cần quan tâm đến bộ phận quan trọng hàng đầu trong máy in laser đó là: cartridge (hộp mực).
Tập hợp các thành phần thực hiện quá trình in ấn của máy in laser được gọi là một hệ tạo hình - IFS (Image Formation System) mà thành phần quan trọng hàng đầu là Photosensitive drum - Trống cảm quang (gọi tắt là drum). Drum là một ống bằng nhôm, được bọc một lớp hợp chất hữu cơ, với thành phần cơ bản là Selenium. Để giảm những khó khăn trong việc sản xuất cũng như bảo trì sản phẩm, người ta đóng các thành phần chủ yếu của IFS (gồm: trục lăn bột mực, khoang cấp bột mực, khoang chứa bột thải, trống cảm quang, lưỡi gạt lau trống) và bộ phận cung cấp mực vào chung một thiết bị gọi là cartridge - hộp mực.
Một cartridge của máy in laser thông thường hiện nay có thể cung cấp cho ta 4.000 đến 8.000 trang in (khổ giấy A4, in theo chuẩn). Các thành phần chính trong cartridge thì mỏng manh, dễ hỏng. Đặc biệt là drum và toner supply (khoang cấp bột mực) rất nhạy cảm và bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, bởi điều kiện môi trường xung quanh. Vì vậy theo khuyến cáo của các nhà sản xuất máy in laser, chúng ta nên theo những nguyên tắc sau, để bảo quản tốt và tăng tuổi thọ.
- Đừng để drum tiếp xúc với ánh sáng, mặc dù drum đã được một nắp bằng nhựa dẻo hoặc bằng kim loại che chở bên ngoài. Khi ta lấy cartridge ra khỏi máy in, ánh sáng vẫn có thể xâm nhập vào drum qua các khe hở. Không nên tự ý mở nắp đậy ra dưới ánh sáng nếu không cần thiết. Khi ánh sáng tác động đến drum sẽ tạo ra hiện tượng fogging (làm mờ). Nếu drum bị phơi thẳng dưới ánh sáng rất có thể nó sẽ bị hỏng vĩnh viễn lớp bao phủ bên ngoài thanh nhôm. Cách xử lý khi cartridge bị hiện tượng fogging là nên cho nó vào bao nhựa đen, để trong bóng tối vài ngày. Khi mang cartridge đi nạp mực, tốt nhất là cho vào một bao đen, niêm kín.
- Nhiệt độ quá cao, độ ẩm và các dung môi hữu cơ bay hơi, đặc biệt là khí Amoniac rất dễ dàng làm hỏng vĩnh viễn drum. Các nhà sản xuất đã chú trọng đến sản phẩm bán tại thị trường Việt Nam, nên chú ý đến yếu tố khí hậu nhiệt đới gió mùa, đã hỗ trợ máy in laser có thể chịu được nhiệt độ trên 45oC, nhưng tốt nhất là nhiệt độ không nên vượt quá 40oC.
- Tránh những tác động mạnh về mặt cơ học, như va chạm mạnh, làm rơi cartridge xuống đất…
- Thỉnh thoảng lắc nhẹ cartridge để phân bố bột mực in cho đều. Động tác là lắc tới lắc lui, chứ không phải dốc ngược hộp mực dễ khiến bột mực tập trung về đầu bên kia.
- Một vài lưu ý khác: Khi muốn mở máy in, lấy cartridge ra ngoài, nên tắt điện nguồn trước đó, chờ 5-10 phút rồi hãy thao tác, vì các bộ nguồn cao thế bên trong máy in có thể gây ra các cú giật điếng người. Một số máy in có thể nung nóng các cấu kiện trong quá trình làm việc lên đến 93oC (200oF) thì bỏng tay là điều hoàn toàn có thể xảy ra.