Nguồn: Xeikon
Biên dịch: Nguyễn Thái Dũng
CÔNG NGHỆ IN NHÃN KỸ THUẬT SỐ (2)
1.3. So sánh công nghệ electrography và in phun
Sơ lược về các công nghệ hình ảnh khác nhau cho phép chúng tôi tìm ra một số điểm mạnh và điểm yếu của chúng. Mặc dù có rất nhiều, nhưng chúng tôi giới hạn cuộc thảo luận về sự chính xác vị trí của các điểm in, độ dẫn điện của vật liệu in và độ tin cậy của quy trình. Mặc dù nội dung có vẻ lệch về phía máy in phun, nhưng điều này không thể hiện bất kỳ sự đánh giá nào về giá trị, vì máy in phun vẫn là quy trình ít được thiết lập hơn trong in nhãn, chúng tôi cảm thấy hữu ích khi thảo luận chi tiết hơn về nó.
1.3.1. Định vị điểm và kiểm soát kích thước điểm
Tất cả các hệ thống in kỹ thuật số đều in các dòng chấm (dot), chấm hạt mực hoặc chấm mực, trong một lưới được xác định bởi độ phân giải và khả năng định địa chỉ của hệ thống (xem Hình 3). Các chấm này được tạo ra càng chính xác, bạn càng có nhiều quyền kiểm soát việc tái tạo hình ảnh gốc. Lý tưởng nhất là các pixel bitmap được gửi đến máy in được in chính xác như dự định (xem Hình 3). miễn là xác định được vị trí điểm và kích thước điểm, quy trình electrography cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn so với in phun.
1.3.1.1. Electrography: Định vị chính xác, truyền tải chính xác
Về bản chất, các tia laser và dãy đèn LED cho phép định vị cực kỳ chính xác các điểm, kích thước của chúng có thể được tính từ độ phân giải của hệ thống (xem Hình 3). Hơn nữa, những chấm này, tạo nên hình ảnh tiềm ẩn, cũng được phát triển chính xác khi các hạt mực cực nhỏ bị thu hút bởi điện trường cao thế mạnh trong một khoảng cách rất ngắn, có kích thước vài micromet, tức là khi tiếp xúc gần như trực tiếp. và bởi vì cũng không có sự khác biệt về tốc độ giữa chất dẫn quang và bộ phân phối mực in, nên không có hiện tượng nhiễu loạn, điều này có thể khiến các hạt mực bị lệch hướng. Với bất lỳ công nghệ cụ thể được sử dụng, hình ảnh mực in đã phát triển được chuyển đến vật liệu in, một lần nữa thông qua tiếp xúc trực tiếp và một lần nữa mà không có bất kỳ sự khác biệt nào về tốc độ giữa các thành phần liên quan: Trong quy trình electrography bột mực khô, hình ảnh được truyền tĩnh điện đến vật liệu in tiếp xúc trực tiếp với chất dẫn quang, bằng cách đặt một trường điện bổ sung giữa chất quang dẫn và vật liệu in. Trong hệ thống electrography mực lỏng, đầu tiên hình ảnh được truyền tĩnh điện sang một tấm cao su được làm nóng, từ đó hình ảnh nóng chảy được truyền bằng cách ép sang vật liệu in.
1.3.1.2. Máy in phun: Lỗi định vị dễ xảy ra với các điểm in (Dot)
Đối với in phun, độ chính xác mà các giọt được phun vào vật liệu in phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm độ thẳng của tia và khoảng cách giữa vòi phun và vật liệu in, tùy thuộc vào độ dày của vật liệu in, gấp khoảng 200 lần khoảng cách di chuyển các hạt mực trong bất kỳ hệ thống electrography nào (tức là trung bình 1000 µm). Rõ ràng, khoảng cách càng lớn thì sai số định vị có thể xảy ra càng lớn. Bên cạnh đó, khi đầu cố định và vật liệu in di chuyển, không khí bị kéo theo vật liệu in, điều này có thể dẫn đến hiện tượng có dòng khí hỗn loạn, do đó có thể làm chệch hướng giọt mực, tùy thuộc vào kích thước và vận tốc của chúng (giọt mực nhỏ hơn hoặc chậm hơn có thể nhiều hơn bị lệch so với những cái lớn hơn hoặc nhanh hơn). Hiệu ứng này càng rõ rệt khi tốc độ của di chuyển của vật liệu in càng cao.
Ngoài ra, kiến trúc đầu in với các hàng vòi phun so le (xem hình 1.2) làm phức tạp việc định vị điểm chính xác. Ví dụ, để in một đường thẳng, không bị gián đoạn, vuông góc với hướng di chuyển của vật liệu in, các chấm mực tạo nên đường đơn này không được phun ra cùng một lúc. thay vào đó, các đầu phun của hàng đầu phun đầu tiên phun ra giọt của chúng, sau đó các đầu phun ở hàng thứ hai phun ra khi vật liệu in đã đi được khoảng cách giữa hai hàng, và cứ tiếp tục như vậy đối với các hàng khác tạo nên đầu in. Vị trí của vật liệu in được theo dõi bởi bộ mã hóa, được gắn ở một khoảng cách nhất định từ đầu in, tức là vị trí của phép đo bộ mã hóa và đầu phun không trùng nhau. Về lý thuyết, các bộ mã hóa này có thể bù đắp cho khoảng cách này, nhưng trong thực tế, các lỗi bộ mã hóa là không thể tránh khỏi: Vật liệu in nhãn rất phong phú và co giãn. Sự dao động trong điều khiển lực căng, vốn có trong các hệ thống cơ khí, chắc chắn dẫn đến sai số định vị vì độ căng của vật liệu in tại vị trí đo bộ mã hóa có thể khác với độ giãn của vật liệu in tại vị trí của đầu phun, và vì sự khác biệt về độ giãn này là không xác định, nó không thể được bù đắp. Lỗi bộ mã hóa này có ảnh hưởng được minh họa trong Hình 5.
Do các yếu tố trên, quá trình in bằng máy in phun vốn dĩ rất dễ bị ảnh hưởng bởi các sai số giữa vị trí mục tiêu của một giọt mực và điểm hạ cánh thực tế của nó.
Một vấn đề phổ biến với in phun, ảnh hưởng hơn nữa đến độ chính xác của vị trí điểm in, là hình thức của các giọt mực vệ tinh. Khi một giọt mực được phun ra bởi một vòi phun, nó sẽ vỡ ra khỏi mực còn lại trong khoang chứa mực phía sau vòi phun. Lý tưởng nhất là nó di chuyển về phía vật liệu in như một giọt hình cầu duy nhất. Nhìn chi tiết, bạn sẽ thấy rằng giọt mực phun ra thường được tạo thành từ một đầu, chứa phần lớn mực và một cái đuôi nhỏ hơn. Tùy thuộc vào sức căng bề mặt của giọt, độ nhớt và quán tính của nó, đuôi hợp nhất với đầu hoặc đứt ra, tạo thành một vệ tinh trôi ra khỏi giọt chính. Bởi vì những phần đuôi này nhỏ, chúng có thể dễ dàng bị cuốn vào các luồng không khí, khiến chúng hạ cánh ở nơi khác trên vật liệu in, điều này ít gây ra vấn đề hơn ở chất rắn, nhưng có thể là vấn đề chất lượng ở các khu vực khác (ví dụ như đường line mảnh, văn bản nhỏ ). Đuôi trôi cũng có thể làm nhiễm bẩn tấm vòi phun hoặc các bộ phận khác của hệ thống.
1.3.1.3. Kích thước chấm: Những con số kể câu chuyện
Trong quá trình electrography, có rất ít dot gain, tức là kích thước (và hình dạng) của các chấm được in không đổi, do độ nhớt cao và các đặc tính hóa học của mực (xem phần nhỏ, chương 2). Đối với máy in electrography mực khô có độ phân giải 1200 dpi, tức là kích thước dot thiết bị là 21 µm, dot thiết bị này thường được tạo thành từ 10 đến 15 hạt mực với kích thước trung bình là 8 µm. Trên máy in mực lỏng có cùng độ phân giải và kích thước hạt mực trung bình là 2 µm, việc lấp đầy hoàn toàn một chấm của thiết bị 21 µm cần 60 đến 80 hạt mực.
Như đối với máy in phun, tùy thuộc vào thành phần mực và đặc tính vật liệu in, kích thước bề mặt phủ của một chấm được tạo ra bởi một giọt mực có thể tăng gấp đôi hoặc gấp ba trong thời gian, ví dụ: trên nền giấy, đường kính giọt khoảng 10 µm được tạo ra bởi giọt mực lý thuyết 0,5 pL, ở độ phân giải 1200 dpi, trở thành khoảng 15-20 µm. Tuy nhiên, lưu ý rằng ngày nay, không có máy in nhãn in phun nào bán sẵn trên thị trường có thể phun tia nhỏ đến 0,5 pL. Đối với máy in phun gốc nước, kích thước giọt nhỏ nhất là 2 pL, đối với máy in phun có thể xử lý được bằng tia UV, giọt nhỏ nhất có thể có thể tích là 5 pL (1 picoliter = 1 pL= 10-12 lít, tức là một phần nghìn tỷ lít.
Bảng 1 cho thấy kích thước hạt mực, kích thước giọt và kích thước dot trên vật liệu in so sánh như thế nào. Như bạn có thể thấy, đường kính bóng của giọt mực nhỏ nhất có thể vẫn lớn hơn từ 2 đến 4 lần so với hạt mực khô thông thường và lớn hơn 10 lần so với hạt mực lỏng trung bình. Thể tích của giọt mực nhỏ nhất có thể lớn hơn 500 lần so với thể tích của một hạt mực lỏng. Kích thước của các hạt mực riêng lẻ không chỉ nhỏ hơn kích thước của một giọt mực đơn lẻ, mà còn ở mức độ lớn hoàn toàn khác.
1.3.2. Độ dẫn điện của vật liệu in
Quy trình electrography bột mực khô rất nhạy cảm với độ dẫn điện của vật liệu in được sử dụng. Đối với các hệ thống máy in phun và cho các quy trình electrography mực lỏng dựa vào việc truyền lên vật liệu in bằng cách truyền áp nhiệt (transfusion), độ dẫn của chất nền không phải là vấn đề gì.
Trong các hệ thống in tĩnh điện nơi hình ảnh mực in đã phát triển được truyền trực tiếp từ chất quang dẫn đến vật liệu in, quá trình truyền dựa vào lực tĩnh điện, trong trường hợp đó, độ dẫn điện của chất nền là một thông số quan trọng. Quá trình truyền tĩnh điện này nhanh và phải đồng nhất, tức là mực phải được hút với cùng một lực tĩnh điện trên toàn bộ chiều rộng của bề mặt nền. Sự giao thoa của chất nền với điện trường này phải nhỏ nhất, có nghĩa là chất nền phải có độ dẫn điện đồng nhất – không quá cao, không quá thấp.
Đối với vật liệu giấy, độ dẫn điện bị ảnh hưởng bởi cả độ ẩm và độ dày của giấy, trong khi đối với vật liệu in tổng hợp, chỉ độ dày mới có tác động. Để đảm bảo chất lượng in tối ưu, vật liệu in phải giữ điện tích thích hợp trong suốt giai đoạn truyền mực. Kiểm soát độ ẩm đặc biệt quan trọng đối với vật liệu in là giấy.
Lưu ý rằng vấn đề về độ dẫn điện của vật liệu in không chỉ giới hạn trong electrography mực khô. Một số kỹ thuật in ống đồng cũng sử dụng mực tĩnh điện để cải thiện quá trình truyền từ khuôn in sang vật liệu. Nhưng đối với các công nghệ kỹ thuật số có liên quan, quy trình in phun và quy trình electrography mực lỏng dựa vào việc truyền vào chất nền bằng cách truyền áp nhiệt ( Transfusion), không phải kiểm soát hoặc giám sát độ dẫn điện của vật liệu, đây là một điểm cộng.
1.3.3. Độ tin cậy của quy trình
Công bằng mà nói, hiện tại, quy trình electrography là ổn định hơn và về bản chất là đáng tin cậy hơn cả.
mặc dù các hệ thống ghi ảnh điện tử có nhiều bộ phận tham gia vào quá trình ghi ảnh hơn, nhưng quy trình này có thể được kiểm soát ở mức độ lớn hơn, miễn là tất cả các bộ phận đều được bảo trì và bảo dưỡng thích hợp. Máy in phun có vẻ đơn giản hơn về số lượng các thành phần liên quan, nhưng hầu như toàn bộ quá trình hình ảnh đều tập trung ở đầu in. bất kỳ sự cố nào của đầu này đều có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng in. Hãy để chúng tôi có một cái nhìn ngắn gọn về một trong những vấn đề tiềm ẩn quan trọng nhất: Đầu phun bị lỗi hoặc bị lệch.
Nếu mực không rời khỏi đầu phun khi được chỉ định, thì không có giọt nào được hình thành ở nơi cần có. Đầu phun có thể bị hỏng vì một số lý do: khi đầu phun tiếp xúc với môi trường, càng nhiều thành phần có thể bay hơi ở lỗ đầu phun, làm tăng độ nhớt của mực đến mức không thể phun ra được nữa. vấn đề tương tự có thể phát sinh do sự lắng đọng của các sắc tố mực nặng (ví dụ: TiO2 cho màu trắng), làm tắc lỗ đầu phun. Ngoài ra, bọt khí trong mực có thể tích tụ trong khoang chứa mực phía sau đầu phun. Bọt khí bám vào làm giảm khả năng nén của mực. Khi đó, xung áp suất do tinh thể áp điện tạo ra sẽ không thể đẩy mực ra khỏi đầu phun. Để ngăn chặn sự tắc nghẽn và hình thành bọt khí, một số đầu in được trang bị hệ thống tuần hoàn giúp mực luôn chuyển động. Để loại bỏ không khí hòa tan, mực cũng được xử lý siêu lọc trước khi được đưa đến đầu in.
Tấm đầu phun cũng có thể bị nhiễm bẩn do những giọt mực nhỏ xung quanh lỗ đầu phun (ví dụ từ vệ tinh nhỏ), điều này có thể ảnh hưởng đến độ thẳng của tia phun. Các giọt mực bị lệch hoặc “bộ bắn bên” cũng do tắc nghẽn một phần đầu phun, bên trong hoặc bên ngoài (ví dụ: do bụi từ môi trường).
Chính vì mực in DOD không phun ra giọt trừ khi được kích hoạt, chúng dễ bị bay hơi, đặc biệt là mực khô nhanh và tắc vòi phun. “Thời gian mở” là thời gian mà các đầu phun có thể được mở ra và không hoạt động trước khi chúng không in nữa. Đây là một thông số quan trọng của cả đầu in và các loại mực, và cần được lưu ý. Có một số cách để ngăn chặn sự tắc nghẽn của các đầu phun không tải, nhưng những cách hiệu quả nhất đòi hỏi sự can thiệp của người vận hành, cũng như làm sạch tấm đầu phun, đây là một quy trình rất tinh vi cần được thực hiện hết sức cẩn thận để tránh hư hỏng. Thật không may, sự can thiệp của người sử dụng đồng nghĩa với việc ngừng sản xuất.
Để ngăn ngừa nguy cơ tắc vòi phun do các hạt thoát ra từ bề mặt (ví dụ: sợi giấy), nên sử dụng thiết bị làm sạch bề mặt. Về mặt này, hệ thống electrography dễ dàng hơn, ít nhất là khi in trên nhãn.
Trong khi các nhà sản xuất máy in phun đã phát triển một số hệ thống để phát hiện và sửa chữa hoặc khắc phục sự cố hoặc lệch đầu phun, các hệ thống này có giới hạn của chúng. Hiện tại, máy in phun là một hệ thống vốn dĩ dễ bị ảnh hưởng hơn.
