Nghiên cứu chế tạo lớp bọc màu pigment cho mực in gốc nước dùng trong công nghệ in phun

Ch-ơng I: tổng quan về công nghệ in phun, mực in phun In phun là một công nghệ in không dùng áp lực giữa máy in và bề mặt vật liệu in để tạo thành hình ảnh, là công nghệ số in không dùng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỚP BỌC MÀU PIGMENT CHO MỰC IN GỐC NƯỚC DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ IN PHUN

NGÀNH : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHẠM THỊ PHƯƠNG ANH

Người hướng dẫn khoa học : TS TRẦN VĂN THẮNG

HÀ NỘI 2005

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ in phun đang dần chiếm lĩnh thị trường Việt Nam bởi nhiều

ưu điểm: đáp ứng với việc sản xuất ra sản phẩm với thời gian nhanh, chi phí thấp, thuận tiện, thiết bị đơn giản, giọn gàng Nhưng vấn đề về mực

in phun là một bức xúc đối với người tiêu dùng Mực không tốt dễ gây hỏng đầu phun mực trong máy in phun Mực tốt, giá thành lại cao

Chính vì những nhu cầu thiết yếu của thị trường nên đã có nhiều dự án đề

cập đến vấn đề mực của công nghệ in phun Đề tài của em là : “Nghiên

cứu chế tạo lớp bọc màu pigment cho mực in gốc nước dùng trong công nghệ in phun”- nằm trong dự án VLIR-AP04\PRJ2\NR03, dự án

của Bỉ với thời gian thực hiện là ba năm với hai phần chính Phần 1: nghiên cứu chế tạo các hạt nhựa bọc màu Phần 2: sản xuất mực in gốc nước cho công nghệ in phun Đề tài của em thực hiện phần 1 của dự án,

là phần tạo lớp vỏ bọc cho pigment giúp pigment không gắn kết lại với nhau, tạo pigment có khả năng bám chắc lên bề mặt vật liệu in và bền màu dưới tác động của môi trường

Em xin chân thành cám ơn T.S Trần Văn Thắng – giáo viên hướng dẫn trực tiếp em làm luận văn này, T.S Hoàng Kiều Nguyên - giáo viên hướng dẫn thí nghiệm, và các thầy cô trong bộ môn công nghệ in đã giúp

em hoàn thành đồ án này

Ch-ơng I: tổng quan về công nghệ in phun, mực in phun

In phun là một công nghệ in không dùng áp lực giữa máy in và bề mặt vật liệu in để tạo thành hình ảnh, là công nghệ số in không dùng bản, trong khi đó các dạng in ở máy in thông th-ờng, phải dùng một vật mang (bản in) để chuyển hình ảnh đến vật liệu in, nhờ áp lực in Ph-ơng pháp in phun là ph-ơng pháp đơn giản về công nghệ, trong vận hành trong in, không gây tiếng ồn Ph-ơng pháp in phun dùng các hạt mực đ-ợc bơm trực tiếp từ một ống nhỏ

đến bề mặt vật liệu in để tạo ra hình ảnh, nên hình ảnh đ-ợc tạo thành trong in phun là do các ma trận điểm của các màu Các thông tin về hình ảnh do máy tính đem lại, máy in phun nhờ các tín hiệu điện để phun mực, các hạt mực này

đồng nhất về kích th-ớc và khoảng cách (đối với ph-ơng pháp in liên tục) hoặc các hạt mực có thể khác nhau về kích th-ớc, nh-ng khoảng cách cách

đều nhau (đối với ph-ơng pháp in từng giọt), tạo ra sự biến đổi tầng thứ trong quá trình tạo hình ảnh Quá trình in đ-ợc hoàn thành nhờ các đầu in chuyển

động trên bề mặt giấy theo chiều ngang (theo từng hàng), khi đó các đầu phun gần nh- hoạt động đồng thời, ví dụ màu vàng đ-ợc phun đồng loạt tại những

vị trí mà máy tính đ-a thông tin đến, và các màu khác cũng nh- vậy Ph-ơng pháp này đơn giản, giá thành thấp, in đ-ợc trực tiếp và in nhanh nên in phun

đ-ợc ứng dụng rộng rãi trên thị tr-ờng Thêm vào đó, vấn đề in không dùng áp lực đã giúp cho việc in trên các bề mặt in khác nhau là dễ dàng: ví dụ in trên tấm biển lớn, in trên bề mặt tròn, cong… Có thể in đ-ợc 3, 4 màu cho một bề mặt in bằng cách thiết lập các vòi phun, và ống chứa mực cho mỗi màu (giống các đơn vị in trên máy in Offset) Nếu cần độ phân giải 300 dpi, và có 4 màu cần đ-ợc thể hiện, nh- vậy cần 1200 vòi phun mực

Do đó để tăng độ phân giải, tạo độ chuyển tầng thứ mềm mại bằng cách ta tăng số l-ợng vòi phun với kích th-ớc nhỏ và nh- vậy sẽ đáp ứng đ-ợc yêu cầu đề ra

Ph-ơng pháp in phun phù hợp với yêu cầu thị tr-ờng vì những lý do sau:

• Giá rẻ

• In với thời gian ngắn, khâu chuẩn bị ít tốn thời gian hơn các ph-ơng pháp in công nghiệp khác

• In trên mọi chất liệu

• In trên mọi bề mặt in, có thể in trên diện tích rộng

• Đảm bảo độ phân giải theo yêu cầu- điều chỉnh bằng số l-ợng đầu phun mực: trong một đơn vị diện tích của đầu in, đ-ờng kính vòi phun mực càng nhỏ-số l-ợng vòi phun mực đòi hỏi càng lớn để trải rộng hết một đơn vị diện tích đầu in, và ng-ợc lại số l-ợng vòi phun mực cần ít khi đ-ờng kính của

nó lớn Ví dụ đầu phun có đ-ờng kính 10-100m, thì đạt độ phân giải 720 dpi (t-ơng ứng với 720 vòi phun mực), nếu đ-ờng kính của vòi phun mực lớn hơn 100m, độ phân giải chỉ đật 300dpi Các hạt mực càng nhỏ thì tạo độ phân giải càng cao, nh-ng tốn thời gian in

• Mực càng sạch, kích th-ớc hạt mực càng nhỏ thì quá trình in càng dễ dàng, hình ảnh chất l-ợng cao

Máy in phun đ-ợc chia làm 2 loại chính: là in liên tục và in từng giọt

In liên tục (Continuous Ink jet - CIJ) là ph-ơng pháp dùng áp lực để đẩy mực ra khỏi vòi phun tạo ra những giọt mực đi đến bề mặt in, các giọt mực này đ-ợc đẩy liên tục từ vòi phun, tạo thành dòng giọt mực Những hạt mực nhận đ-ợc tín hiệu của hình ảnh thì đi trực tiếp tới bề mặt in, những hạt mực không nhận đ-ợc tín hiệu đ-ợc chuyển h-ớng tới khe hở (gutter), mực đ-ợc tập hợp lại để đ-a mực trở lại vòi phun bằng ph-ơng pháp hút chân không Các hạt mực luôn luôn đ-ợc phun ra khỏi vòi phun, hạt này nối tiếp hạt kia, cho đến khi in xong

In từng giọt (Drop-on-Demand Ink jet - DOD): ph-ơng pháp in này khác ph-ơng pháp in liên tục ở chỗ: mực chỉ đ-ợc phun ra khi máy in nhận đ-ợc tín hiệu hình ảnh còn không có tín hiệu, mực vẫn nằm trong vòi phun Ph-ơng pháp này cũng sử dụng áp lực để đẩy mực ra khỏi vòi phun mực, nh-ng áp lực ở đây đ-ợc tạo ra do nhiệt hoặc điện áp

I.1 Lịch sử ph-ơng pháp in phun

Hệ thống máy tính đ-ợc phát triển vào những năm 1950 - 1960, và đến nay máy tính đã đi vào cuộc sống vì công dụng của nó rất lớn đáp ứmg nhu cầu của thị tr-ờng về tri thức cung nh- trong th-ơng mại Máy tính là nền tảng cho công nghệ in phun phát triển, các tín hiệu số từ máy tính chuyển đến máy

in phun để tạo ra hình ảnh mong muốn, nh- vậy ta có sản phẩm về hình ảnh với giá thành rẻ, đạt chất l-ợng mà lại rất tối -u về thời gian Cùng với sự phát triển hệ thống điện tử đã tạo ra hình ảnh điện tử cũng phát triển Một vài máy

in phun đã đ-ợc giới thiệu vào năm 1960 nh- A.B.Dick's Videojet 9600, máy

in điện tử Casio đầu tiên của Nhật và sau đó là chiếc máy điện báo Inktronic

- Năm 1970: hai dạng máy in phun chính là in liên tục và in sử dụng điện

áp đ-ợc ra đời, các dạng in này đã phổ biến và đã in đ-ợc hình ảnh có độ phân giải 240 dpi

- Năm 1977: in phun màu đầu tiên đ-ợc ra đời, máy in DOD cũng bắt đầu

đ-ợc sử dụng

- Năm 1980: phát triển các ph-ơng pháp in chất l-ợng tốt, giá thành hạ, chủ yếu là in mực đen Máy in CIJ đảm bảo chất l-ợng, tốc độ, nh-ng giá cao khi in hình ảnh với độ phân giải 300-600 dpi DOD là hệ thống đơn giản, in trên bề mặt rộng, độ phân giải cao

- Năm 1984: hãng Hewlett - Packard đ-a ra máy in 2225Think jet, máy in nhiệt đầu tiên có trên thị tr-ờng

- Năm 1990: bùng nổ về sản phẩm in phun, đặc biệt là in nhiệt Độ phân giải từ 300-600, 720 và cao hơn là 1200, 1440, thậm chí 2880 dpi Giữa năm

1990 đã có máy in, in đ-ợc 6 màu, thậm chí đến 8 màu

Tốc độ phát triển của công nghệ và kỹ thuật in phun đã đ-a ra thị tr-ờng nhiều sản phẩm chất l-ợng cao với yêu cầu về thời gian rất ít Theo dự báo đến năm 2025, sản phẩm in phun sẽ chiếm 20% thị phần trên thế giới

I.2 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy in phun

In phun là công nghệ không có sự tiếp xúc trực tiếp của đầu in với vật liệu nền Quá trình in đ-ợc tạo nên bởi những chuyển động qua lại của đầu in ngang qua giấy và các giọt mực nhỏ từ đầu phun đ-ợc phóng thẳng tới bề mặt giấy

Cấu tạo máy in phun gồm 3 bộ phận chính:

- Hệ thống nhận tín hiệu từ máy tính

- Bộ phận chứa giấy và vận chuyển giấy

- Bộ phận in

I.2.1 Hệ thống nhận tín hiệu từ máy tính:

Khi có dữ liệu về hình ảnh (từ đĩa mềm, đĩa CD, …), dữ liệu này đ-ợc số hóa bằng máy tính Bộ phận thu nhận tín hiệu (hay đọc dữ liệu) từ máy tính để chuyển thành tín hiệu điện trong máy in phun để phục vụ cho vấn đề cung cấp mực Có tín hiệu hình ảnh, mực đ-ợc cung cấp, và ng-ợc lại không có tín hiệu hình ảnh, mực không đ-ợc cung cấp

I.2.2 Bộ phận chứa giấy và vận chuyển giấy:

đầu in Giấy

Giấy

Hình 1.1: Giấy nằm trên trống in

đầu in

Bộ phận này vận chuyển giấy vào máy in đúng vị trí, đọc đúng kích th-ớc của giấy, sau đó đầu in chạy ngang giấy từ trái sang phải, từ trên xuống d-ới

I.2.3 Bộ phận in:

+ Sự chuyển động của đầu in: có 2 dạng

• Đầu in chuyển động theo hàng ngang: đầu in này đ-ợc dùng phổ biến vì phải dùng ít đầu phun mực mà vẫn đảm bảo chất l-ợng hình ảnh, đảm bảo độ phân giải

• Đầu in ngang dòng (ít dùng), vì tốn nhiều đầu in

+ Quá trình cung cấp mực trong đầu in: mực đ-ợc chứa đầy trong khoang

chứa mực, d-ới tác dụng của áp lực, c-ờng độ dòng điện, hay nhiệt độ …(các ph-ơng pháp in đ-ợc trình bày ở d-ới), mực đ-ợc đ-a tới bề mặt in

+ Vòi phun mực: số l-ợng vòi phun càng lớn và kích th-ớc đ-ờng kính của

vòi phun càng nhỏ thì độ phân giải của hình ảnh càng cao Nh-ng nếu hạt mực

to dễ làm tắc vòi phun mực

đầu in

Hình 1.2: Giấy nằm trên bàn phẳng

đầu in

Ph-ơng pháp in phun là ph-ơng pháp in đơn giản

Chỉ với ba bộ phận chính với cấu tạo đơn giản đã làm giá thành của máy in phun rẻ (khoảng 100$), ph-ơng thức vận hành máy in đơn giản, nhẹ nhàng, trong đó sản phẩm của máy in phun đã đáp ứng đ-ợc nhu cầu ngày càng cao của thị tr-ờng Hoạt động của máy in phun đ-ợc kết nối với máy tính để điều khiển và trao đổi thông tin, nên vấn đề vận hành của máy in phun cũng đơn giản Trong máy tính các thông tin bài mẫu tồn tại ở tín hiệu số, thông qua sự kết nối các tín hiệu số từ máy tính, các thông số này chuyển thành tín hiệu

điện đến máy in phun và quá trình in đ-ợc thực hiện

Mẫu, hình ảnh

Sơ đồ thực hiện quá trình in phun

Hình 1.3: Qúa trình in phun

Các ph-ơng pháp công nghệ in phun đ-ợc ứng dụng phổ biến

I.3.1 Công nghệ in liên tục (CIJ)

Là dạng in ra đời sớm nhất của công nghệ in phun Công nghệ này đ-ợc hoạt động nh- sau: một dòng mực đ-ợc phun với tốc độ cao từ một vòi phun, tốc độ này đ-ợc điều chỉnh bằng sự chuyển động của thanh chứa điện áp, tạo

ra hàng trăm, hàng nghìn giọt mực mỗi giây, có khi lên đến 1 triệu hạt mỗi giây, với đ-ờng kính mỗi hạt khoảng 20 m Nguồn gây ra chuyển động của hạt mực là do trong vòi phun có các tinh thể điện áp tạo ra áp lực đẩy mực ra khỏi vòi phun mực, tạo ra hàng trăm nghìn các giọt mực độc lập trong một giây Hình ảnh thông qua máy tính tạo thành tín hiệu số, thông qua phần mềm

đ-ợc biết đến nh- RIP, tạo ra sự tác động điện để đẩy và tích điện cho hạt mực khi có tín hiệu hình ảnh, còn tại vùng không in, không có tác động của dòng

điện làm cho hạt mực không bị tích điện Do đó dạng mực phải linh hoạt, các

Công nghệ in phun

Công nghệ in liên tục

(CIJ)

Công nghệ in từng giọt (DOD)

In liên tục In 2 hai chế

độ

In nhiệt In bằng

điện áp

hạt mực dễ dàng tích điện, d-ới tác dụng của bản đổi h-ớng điện tích (có trong cấu tạo của máy in phun CIJ), các hạt mực đ-ợc tích điện, những hạt mực này đ-ợc đ-a đến bề mặt vật liệu in, những hạt mực không tích điện đ-ợc

đ-a ra ngoài qua khe nhỏ, và đ-ợc tái sử dụng

Đầu in phun liên tục gồm nhiều vòi phun lắp thẳng hàng, mỗi vòi phun

đẩy một dòng liên tục các giọt mực, các giọt mực có thể điều chỉnh độc lập với nhau Khi tia mực thoát ra từ các vòi phun, dòng liên tục các giọt mực

đ-ợc chia tách thành một chuỗi các giọt mực độc lập bằng điều chỉnh bộ cộng h-ởng áp điện với mật dộ xung điện từ 50.000 đến 400.000 Hz Mật độ của bộ cộng h-ởng quyết định chính xác tần suất của việc tạo giọt (tại 100.000 Hz mỗi vòi phun tao ra 100.000 giọt mực trên mỗi giây) Các giọt mực đồng nhất

- Ph-ơng pháp in phức tạp, đầu in giá thành cao

- Dòng mực liên tục đ-ợc phun ra, sự xắp xếp các hạt mực có điện tích và không có điện tích rất khó khăn, nên để tạo ra độ phân giải 300 dpi là phức tạp

hạt tích điện bị loại bỏ, theo khe nhỏ ra ngoài, còn những hạt không tích điện

đ-ợc đ-a tới bề mặt in Hạt mực tích điện nhờ hệ thống hút chân không, đ-ợc

đ-a ra ngoài để tái sử dụng.

Khe loại bỏ mực

Bề mặt giấy

Khe loại bỏ mực Bề mặt

giấy

Hình 1.5: Sơ đồ ph-ơng pháp in liên tục bằng nhiều hạt mực

Thông qua bản đổi h-ớng điện tích, các hạt mực đ-ợc tích điện với mức độ khác nhau, nên các hạt mực đi theo các h-ớng khác nhau, cho phép in nhiều

điểm trên bền mặt in (tới 30 điểm) từ một đầu in Những hạt không tích điện tiếp tục đ-ợc thu hồi - tái sử dụng

-u điểm:

- Thời gian in nhanh, ít tốn đầu phun

Nh-ợc điểm:

- Máy in bố trí phức tạp, giá thành cao

I.3.2 In phun từng giọt

Trong công nghệ in phun từng giọt, mực có độ nhớt vừa phải, không phải qua quá trình tái sử dụng (những hạt mực không in) nh- in CIJ nên đỡ tốn

Đồng thời mực đ-ợc chứa trong một khoang nhỏ, và không cần tích điện cho mực Nh-ng mực in DOD có những đặc điểm khác mực in CIJ Hầu hết các

đầu in theo ph-ơng pháp in phun từng giọt có nhiều vòi phun đ-ợc bố trí trong một dãy để làm tăng năng suất của hệ thống Các đầu in của máy in phun dạng nhiệu có thể tích hợp nhiều vòi phun bởi bộ phận phóng mực của ph-ơng pháp in nhiệt rất nhỏ gọn và đ-ợc bố trí trong một diện tích nhỏ Các đầu in theo ph-ơng pháp in áp điện phức tạp, nên máy in phun dùng áp điện có tốc

độ chậm hơn so với dạng in dùng nhiệt

In phun từng giọt đ-ợc chia làm hai loại phụ thuộc vào công nghệ sử dụng

- In nhiệt

- In dùng áp điện

I.3.2.1 In phun từng giọt dùng công nghệ in nhiệt

Công nghệ này là công nghệ đầu tiên của ph-ơng pháp DOD, là ph-ơng pháp thành công nhất và đ-ợc sử dụng nhiều nhất trên thị tr-ờng

Ph-ơng pháp này dựa vào nhiệt độ để tạo ra các hạt mực in Sự hình thành giọt mực mô tả qua (hình 1 36 ) Dựa vào điểm chuyển pha của mực và tạo các dòng áp lực để đ-a mực ra khỏi vòi phun In nhiệt gồm một khoang chứa mực

đ-ợc cung cấp nhiệt để đẩy mực tới vòi phun, rồi đến bề mặt vật liệu in Tín hiệu máy tính đ-ợc đ-a đến máy in, từ đây tín hiệu đ-ợc sử lý làm nóng thanh

điện trở tới nhiệt độ cao, làm cho mực đ-ợc tăng nhiệt độ (trên 300 0

C), tại nhiệt độ này mực gần thanh điện trở chuyển thành pha khí, quá trình tập hợp pha khí lớn dần, tạo ra bong bóng khí, bong bóng đ-ợc hình thành ngày càng lớn (do sức căng bề mặt của mực lớn, nên ở một mức độ, bong bóng không bị vỡ), tạo ra một khoảng không trong khoang chứa mực, dẫn đến tạo ra áp lực lớn bên trong đầu in, đẩy giọt mực đến đầu in Sau đó nhiệt độ bị giảm đột ngột, bong bóng vỡ ra, tạo ra áp lực rất lớn đẩy mực ra khỏi vòi phun và bay

đến bề mặt vật liệu in Dựa vào sự giảm đột ngột về áp suất, khoang chứa mực lại đ-ợc điền đầy mực, và lại tiếp tục quá trình hình thành bong bóng Quá trình tạo nhiệt và phun mực mất khoảng 20 s, dựa vào đầu phun và tính chất của mực, thời gian mực điền đầy 80-200s Kích th-ớc của giọt mực 150-200 picoliter Vì vậy một máy in nhiệt có thể dùng tới 0,1ml mực/phút Một đầu in nhiệt có thể có 300 đến 600 vòi phun, những vòi phun này đ-ợc làm nóng cùng thời điểm nh- nhau, khoảng cách giữa các vòi phun càng nhỏ thì độ phân giải càng lớn, hạt mực càng mịn, đ-ờng kính hạt mực có thể đ-ợc tạo ra khoảng 50-60 m, trong đó hạt mực nhỏ nhất mà mắt ng-ời có thể cảm nhận

đ-ợc là 30 m Quá trình in này cũng đ-ợc gọi là bubble jet (ph-ơng pháp in dùng bọt khí), đ-ợc giới thiệu bởi hãng Canon năm 1981, của hãng Hewlett - Packard năm 1984 với máy in Thinkjet

-u điểm của ph-ơng pháp:

- Chế tạo các vòi phun rẻ

phạm thị ph-ơng anh Cao học khóa 2003-2005

- Thích hợp in diện tích nhỏ, in chậm hơn in liên tục

- Chủ yếu là in mực màu là pigment, nên màu sắc đậm

Nh-ợc điểm của ph-ơng pháp:

- Mực phải bốc hơi ở nhiệt độ cao, nên:

+ Làm cháy đầu phun mực

+ Làm phân huỷ thành phần mực

nên mực phải bền vững với nhiệt độ

- Dùng mực in dạng pigment nên đầu phun dễ bị tắc

Sự hình thành giọt mực trong in nhiệt:

Nhiệt bắt đầu đ-ợc cung cấp, bắt đầu hình thành bong bóng Tập hợp tất cả các bong bóng đã đ-ợc hình thành khi tăng nhiệt độ Tập hợp bong bóng bị phá vỡ, giọt mực đ-ợc

đẩy ra ngoài

Hình 1.8: Đồ thị biểu diễn sự hình thành bọt khí trong in nhiệt

Hình 1 5 8 mô tả quá trình hình thành bọt khí: bởi dung dịch mực có thành phần dung môi là n-ớc, nên khi nhiệt độ tăng cao, n-ớc chuyển pha từ thể lỏng sang thể hơi và cuối cùng là thể khí, nên trong khoang chứa mực có sự phân tán của phân tử khí vào môi tr-ờng dung dịch mực Bọt khí rất nhỏ nên lực đẩy Achimede tác động vào nó rất nhỏ, nó không thể phá vỡ màng n-ớc vì thế bọt nằm yên trong dung dịch Nhiệt độ càng cao, các phân tử khí hình thành càng nhiều, và chúng tập hợp lại với nhau, tạo thành bọt khí lớn, chiếm

vị trí không gian của dung dịch mực trong khoang chứa mực, khi đó lực đẩy Achimede tác động vào bọt khí lớn tạo lực đẩy dần mực ra khỏi khoang chứa

Thể tích bọt khí

Thời gian

mực bằng vòi phun Khi nhiệt độ đạt giá trị cao nhất 360 0 là lúc bong bóng khí

vỡ ra và tạo áp lực lớn nhất đẩy giọt mực rời hẳn vòi phun

Nh- vậy trong ph-ơng pháp in nhiệt sử dụng tính chất về nhiệt độ sôi của n-ớc Nhiệt độ sôi là điểm tại đó sự bay hơi xảy ra trong chất lỏng, đ-ợc biểu hiện bằng các bọt khí xuất hiện nhanh và liên tục Dung môi có nhiệt độ sôi thấp có xu h-ớng bốc hơi nhiều hơn dung môi có nhiệt độ sôi cao

Đầu phun nhiệt có hai dạng đó là:

a Roof - shooter: đầu phun nằm trên bộ phận phát nhiệt Dạng đầu in này hay có trong máy in phun của hãng Hewlett-Packard, Lexmark, và Olivetti

Hình 1.9: Đầu in nhiệt dạng roof-shooter

b Side - shooter: đầu phun nằm bên cạnh gần bộ phận phát nhiệt Dạng

đầu in này hay có trong máy in phun của hãng Canon và Xerox

Vòi phun mực

Khoang chứa mực

Hình 1.10: Đầu in nhiệt dạng side-shooter

I.3.2.2 In dùng áp điện

Ph-ơng pháp này đ-a các hạt mực ra khỏi khoang chứa bằng sự thay đổi hình dạng của vật liệu crystall trong đầu in Khi một dòng điện tới bề mặt khoang chứa mực, dòng điện biến đổi theo tín hiệu máy tính, tác động đến vật liệu crystall, làm cho vật liệu này co thể co hoặc dãn, làm giảm thể tích trong khoang chứa mực giống quá trình tạo bong bóng trong in nhiệt, kết qủa làm giảm áp suất trong khoang chứa mực, đẩy giọt mực ra khỏi đầu phun, đến bề mặt vật liệu in.

- Dùng lực điện áp để tạo ra những hạt mực nhỏ cỡ , kích th-ớc hạt mực

đ-ợc biến đổi

- Thời gian in dựa vào khả năng điền đầy mực khoảng 14.000 /s, thời gian

có thể nhiều hơn mực in nhiệt nh-ng đ-ờng kính hạt có khi nhỏ hơn (150 pl) Kích cỡ hạt nhỏ cho phép máy in sản xuất độ phân giải cao đến 1440 dpi

- Thời gian sử dụng đầu in dài hơn trong in nhiệt (khoảng 100 lần)

- Sử dụng nhiệt độ thấp hơn mực in nhiệt, khoảng 120 0

C, nên công thức mực ít phức tạp, nên mực rẻ hơn

- Sử dụng đ-ợc nhiều loại mực: mực UV, mực gốc n-ớc, mực gốc dung môi

Hình 1.11: Quá trình hình thành giọt mực

trong ph-ơng pháp in bằng điện áp

- Dùng lực điện áp để tạo ra những hạt mực nhỏ cỡ , kích th-ớc hạt mực

đ-ợc biến đổi

- Thời gian in dựa vào khả năng điền đầy mực khoảng 14.000 /s, thời gian

có thể nhiều hơn mực in nhiệt nh-ng đ-ờng kính hạt có khi nhỏ hơn (150 pl) Kích cỡ hạt nhỏ cho phép máy in sản xuất độ phân giải cao đến 1440 dpi

- Thời gian sử dụng đầu in dài hơn trong in nhiệt (khoảng 100 lần)

- Sử dụng nhiệt độ thấp hơn mực in nhiệt, khoảng 120 0

C, nên công thức mực ít phức tạp, nên mực rẻ hơn

- ứng dụng trong in bề mặt kích th-ớc lớn

- Sử dụng đ-ợc nhiều loại mực: mực UV, mực gốc n-ớc, mực gốc dung môi

Có ba dạng in dùng áp điện:

Hộp mực ch-a ch-a bị tác động của điện áp

Điện áp bắt đầu đ-ợc cung cấp làm biến dạng thanh điện áp

Giọt mực đ-ợc đẩy ra khỏi vòi phun mực

Hộp mực lại đ-ợc điền

đầy mực

Hộp mực trở lại trạng thái ban đầu

• In phun tạo áp điện dạng tiếp xúc (bend-mode design): bản tạo điện áp liên kết với màng chắn để tạo ra một dãy biến đổi điện tích để phun mực Dạng đầu in này hay có trong máy in phun của hãng Tektronix's Phaser 300, 350 và Epson's Color Stylus 400, 600, 800

Hình 1.12: In phun tạo áp điện dạng tiếp xúc

• In phun tạo áp điện dạng đẩy mực (push-mode design): hệ thống tạo

điện áp tạo ra áp lực đẩy mực, thông th-ờng có thêm màng chắn để ngăn sự tiếp xúc trực tiếp của mực và điện áp Dạng đầu in này hay có trong máy in phun của hãng Trident, và Epson

Hình 1.13: In phun tạo áp điện dạng đẩy mực

• Dạng thay đổi hình dạng hệ thống tạo điện áp (shear-mode design), dòng điện nằm vuông góc với bản điện cực, điện áp tác dụng lên thành khoang chứa mực, gây ra áp lực đối với hộp mực, tạo áp lực để mực

đ-ợc phun ra khỏi vòi phun Dạng đầu in này hay có trong máy in phun của hãng Spectra, và Xaar

Hình 1.14: In phun tạo áp điện

dạng thay đổi hình dạng hệ thống tạo điện áp

I.3.3 -u điểm và nh-ợc điểm của ngành công nghệ in phun

I.3.3.1 -u điểm của công nghệ in phun

Công nghệ in phun đang chiếm lĩnh thị tr-ờng in th-ơng mại bởi công nghệ này có rất nhiều -u điểm phù hợp với yêu cầu của ng-ời tiêu dùng hiện nay, nh- yêu cầu về nhanh, rẻ, đẹp của sản phẩm

a ứng dụng cho in văn phòng

Văn bản đ-ợc dùng phổ biến trong văn phòng, nh-ng để văn bản thực sự lôi cuốn ng-ời xem thì máy in phun là lựa chọn tốt, thể hiện đ-ợc nhiều màu sắc của hình ảnh, những khối chữ, những từ cần nhấn mạnh.

b Ph-ơng pháp in phun so với ph-ơng pháp in công nghiệp khác

So với in công nghiệp, ph-ơng pháp in phun có tính linh hoạt hơn:

- Thời gian đ-ợc giảm thiểu rất nhiều do quá trình in trực tiếp từ máy tính

đến máy in, không qua giai đoạn tạo khuôn, lắp khuôn, căn chỉnh

Hệ thống tạo

điện áp

Điện cực

- Thời gian đ-ợc giảm thiểu rất nhiều do quá trình in trực tiếp từ máy tính

đến máy in, không qua giai đoạn tạo khuôn, lắp khuôn, căn chỉnh

- Hình ảnh no mực, không bị nhạt màu bởi dung dịch máng n-ớc.

- Hình ảnh đ-ợc in chính xác so với mẫu, không bị lệch màu nh- in công nghiệp bởi quá trình in phun không phải qua quá trình chồng màu

- In phun là một ph-ơng pháp in không độc, không ồn, không tốn nhiều diện tích sử dụng, không tốn nhiều nhân công, nguyên vật liệu

- Hiện nay công nghệ in phun đã tạo đ-ợc độ phân giải cao lên đến 1400 dpi, tạo đ-ợc ảnh trung thực, có chiều sâu, sự chuyển tông mềm mại, không mất mát tầng thứ

- Máy in phun dễ sử dụng, dễ căn chỉnh, điều khiển

- Máy in phun có cấu tạo đơn giản hơn rất nhiều so với máy in công nghệ, nên giá thành máy cũng vừa phải

- Giá thành sản phẩm thấp do không phải sử dụng đến nguyên vật liệu trung gian nh-: bản in, phim…

- Ph-ơng pháp in phun đã hỗ trợ ph-ơng pháp in công nghiệp bằng chính sản phẩm của mình là tạo ra sản phẩm in thử, kiểm tra tờ in tr-ớc khi in chính Nh- vậy, với rất nhiều -u điểm, sản phẩm in phun đã đáp ứng đ-ợc yêu cầu của thị tr-ờng th-ơng mại, tuy nhiên điều này chỉ đúng khi sản phẩm với số l-ợng ít Đối với sản phẩm có số l-ợng lớn hơn, các ph-ơng pháp in công nghiệp khác lại chiếm -u thế hơn ph-ơng pháp in phun.

c ảnh in bằng ph-ơng pháp in phun so với ảnh kỹ thuật số khác

ảnh kỹ thuật số là thành công của thế kỷ 20, ảnh đ-ợc tạo ra theo mong muốn của ng-ời sử dụng, mà không thua kém ảnh thông th-ờng So với ảnh

kỹ thuật số, ảnh in phun không đ-ợc đẹp bằng nh-ng ảnh của công nghệ in phun cũng tạo ra những bức ảnh đẹp, nhiều chi tiết theo ý muốn, mà công việc tạo ra một bức ảnh nh- thế lại rất đơn giản, ảnh vẫn đạt chất l-ợng, độ phân

giải cao, không gian màu rộng, hơn thế là ph-ơng pháp in phun rẻ tiền hơn chụp ảnh thông th-ờng bởi hình ảnh đ-ợc in trực tiếp mà không phải dùng đến phim, thuốc hiện hình

- In phun không giới hạn kích th-ớc khổ in, có thể in trên các tấm quảng cáo rất lớn, tạo đ-ợc những hình ảnh nhiều màu sắc, bắt mắt

- In phun đáp ứng đ-ợc nhiều yêu cầu quảng cáo trên nhiều chất liệu mà vẫn đảm bảo bền với ánh sáng và thời tiết ngoài trời do mực in đ-ợc chế tạo có tính chất bền màu rất cao, mực bám tốt trên vật liệu

- Khi in trên bề mặt là vật liệu ảnh, ta cũng có bức ảnh đẹp không thua kém gì ảnh kỹ thuật số

I.3.3.2 Nh-ợc điểm của ph-ơng pháp in phun

- Không in đ-ợc số l-ợng lớn nh- in công nghiệp: quá trình in của ph-ơng pháp in phun là do sự chuyển động của đầu in dọc theo giấy in, nên tốc độ in chậm Nếu in nhiều dễ làm hỏng vòi phun mực

- Đầu in đ-ợc cấu tạo rất nhỏ nên kích th-ớc hạt mực yêu cầu cũng rất nhỏ, nên khi in đầu in dễ bị tắc mực

- Đối với máy in nhiệt, do sử dụng nhiệt độ cao, nên đầu in dễ bị chảy

- Đối với mực sử dụng chất màu pigment - kích th-ớc hạt mực lớn, nh-ng khả năng bền màu tốt Đối với mực sử dụng chất màu là thuốc nhuộm - kích th-ớc hạt mực rất nhỏ, nh-ng khả năng bền màu kém.

I 3 4 Các loại mực trong công nghệ in phun

Nh- trên ta đã xem xét một số dạng máy in phun đang đ-ợc sử dụng phổ biến, và mỗi một dạng máy lại có yêu cầu về công thức mực khác nhau Trong phần này ta xét đến một số loại mực chủ yếu đ-ợc sử dụng nhiều trong công nghệ in phun Sau đây là sơ đồ thể hiện các loại mực

Mực sử dụng trong công nghệ in phun có thể chia làm bảy loại chính theo sơ đồ sau:

Hình 1.15 Sơ đồ phân loại mực dùng trong in phun

I 3 4.1 Mực gốc n-ớc

Trong thành phần mực gốc n-ớc có một l-ợng n-ớc lớn, khoảng 70% - 80%, nên mực gốc n-ớc không độc với môi tr-ờng Khi in mực lan rộng trên

bề mặt vật liệu in, và đ-ợc thấm vào giấy Quá trình khô phụ thuộc vào khả năng thâm nhập, hấp thụ của mực vào giấy, ngoài ra mực đ-ợc bay hơi một

Mực màu dạng thuốc nhuộm Mực gốc dàu

Mực chuyển pha

Mực UV Mực gốc dung môi

phần, nh-ng rất chậm Đối với ph-ơng pháp in liên tục, công thức mực phải thêm muối, để mực dễ tích điện

I 3 4.2 Mực gốc dung môi

Loại mực này có nhiều dung môi trong thành phần mực để cải tiến trong quá trình khô của mực và tạo sự kết dính tốt của mực với bề mặt vật liệu in, vì trong thành phần của mực chứa một l-ợng dung môi lớn nên nó có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của giọt mực trên vật liệu in Mực gốc dung môi có thể dùng để in hầu hết các loại vật liệu in Mực gốc dung môi có nhiệt độ sôi thấp, mực khô bằng ph-ơng pháp bay hơi Dung môi th-ờng sử dụng là: keton, glycol, r-ợu… Chất màu th-ờng sử dụng là thuốc nhuộm, trong một số tr-ờng hợp sử dụng pigment khi sử dụng dung môi có độ sôi cao ứng dụng in trên bề mặt không rỗ nh-: nhựa, kim loại, thuỷ tinh…, bởi không có sự thâm nhập của mực vào vật liệu in lập tức bay hơi phần dung môi, trên bề mặt chỉ còn chất liên kết, chất màu.

I 3 4.3 Mực gốc dầu

Là loại mực th-ờng thấy trong in công nghiệp đặc biệt là in Offset Chất liên kết là sản phẩm của quá trình trùng hợp dầu tự nhiên, tạo khả năng bám dính tốt lên bề mặt vật liệu in, quá trình khô chậm Thông th-ờng mực gốc dầu khô bằng khả năng thâm nhập của nó vào bề mặt vật liệu in Mực gốc dầu phục chế màu không đ-ợc t-ơi sáng, nh-ng có độ bền với thời tiết tốt, và ng-ời ta th-ờng sử dụng mực này cho in vật liệu khổ lớn, nh- in quảng cáo.

I 3 4.4 Mực chuyển pha

Đầu in của máy in phun đ-ợc giữ tại nhiệt độ cao, tại đây mực duy trì ở trạng thái lỏng, khi mực bay ra khỏi đầu in, d-ới tác dụng của không khí, nhiệt độ của mực nhanh chóng giảm tr-ớc khi đến bề mặt vật liệu in, mực nhanh chóng chuyển pha thành dạng rắn, thời gian khô của mực rất nhanh, và mực chuyển pha có một -u điểm nữa đó là không gây ra hiện t-ợng nhoè mực,

không tạo dogain do mực không lan rộng, ngay cả khi in trên giấy thô, nên hình ảnh rất sắc nét, hạt mực mịn, gamut màu (khoảng phục chế, không gian màu) lớn, bởi mực khô ngay sau khi tới bề mặt vật liệu in, và thâm nhập vào

bề mặt vật liệu in Nh-ợc điểm là, mực phân tán kém, dễ làm tắc đầu phun.

Bởi vì mực ở dạng sáp nến kết tủa (đông lại) khi tiếp xúc với bề mặt vật liệu, nên mực in khó có thể thấm sâu xuống d-ới bề mặt vật liệu Do đó hầu hết các dạng pigment chỉ bám dính trên bề mặt Điều này tạo ra các hình ảnh sắc nét, no màu trên một dải lớn và trên nhiều loại vật liệu khác nhau Lớp mực in rất dễ bị mài mòn và th-ờng không phù hợp đối với sản phẩm chịu ma sát lớn

I 3 4.5 Mực UV

Mực này khô nhanh chóng, có độ bền cao, nên mực UV hay sử dụng để in những bề mặt không hấp thụ nh-: kim loại, nilon, thuỷ tinh Khi mực đ-ợc phun ra khỏi vòi phun mực, đến bề mặt vật liệu in, có một dòng không khí làm khô mực ngay lập tức, làm cho mực không bị phân tán rộng ra, nên khả năng phục chế hình ảnh tốt, không bị gia tăng tầng thứ

gắn màu lên bề mặt sản phẩm nên quá trình sản xuất mực, phải dùng chất liên

kết chất màu pigment với bề mặt sản phẩm, chất liên kết đó ở dạng polyme

I 3 4 76 Mực màu dạng thuốc nhuộm

Mực có thành phần chất màu là thuốc nhuộm hay đ-ợc sử dụng đối với sản

phẩm yêu cầu màu sắc t-ơi sáng, nhiều gam màu, nh-ng sản phẩm không bền

với thời tiết Chất màu thuốc nhuộm có thể tự gắn màu lên bề mặt sản phẩm

Nh- vậy có nhiều loại mực dùng trong công nghệ in phun, nh-ng sự ứng

dụng mỗi loại mực lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh-: loại máy in phun, bề

mặt vật liệu in (do quá trình khô của mỗi bề mặt vật liệu là khác nhau)

Loại mực Loại máy in Quá trình khô Bề mặt vật liệu

Mực dạng chuyển pha Piezo Hóa rắn Giấy

nhựa, giấy

Formatted: Font: Bold

B¶ng 1.2. C¸c lo¹i mùc phï hîp víi tõng lo¹i ®Çu in cña m¸y in phun :

Lo¹i m¸y in Mùc gèc

n-íc

Mùc gèc dung m«i

Mùc chuyÓn pha

§é dÉn ®iÖn (Siemens) >500 >1000 Nokh«ng Nokh«ng

Formatted: Font: Bold

Formatted: Font: Bold Formatted: Centered

I 45 Sự phát triển của công nghệ in phun trong t-ơng lai

Công nghệ in phun kỹ thuật số đã đáp ứng đ-ợc nhu cầu thị tr-ờng về sản phẩm, đã đ-a ra đ-ợc những sản phẩm chất l-ợng tốt, thời gian làm việc nhanh, giá thành vừa phải, với sự hỗ trợ của máy tính trong việc nhập, xuất dữ liệu Nh- vậy công nghệ in phun đang và sẽ chiếm lĩnh thị tr-ờng, chỉ cần 100$ ta có thể sở hữu một máy in phun sẽ cho ta có đ-ợc một ảnh ngay lập tức sau khi thực hiện lệnh in Máy in phun rất đơn giản, dễ sử dụng, thiết bị không cồng kềnh, không gây ồn ào, tất cả những điều này đã tạo lợi thế cho công nghệ in phun trong t-ơng lai

Ngoài việc dùng để in cho văn phòng, ph-ơng pháp in phun còn giúp cho các công ty, doanh nghiệp quảng bá công ty của mình, sản phẩm của mình bằng các tờ rơi đầy màu sắc rực rỡ, sống động và nổi bật Các biển hiệu, băng rôn, panô, áp phích chúng ta nhìn thấy rất nhiều trên đ-ờng đi đều là những sản phẩm của công nghệ in phun Đất n-ớc càng phát triển, ngành th-ơng mại càng phát triển thì công nghệ in phun cũng phát triển theo một cách tự nhiên

Về mặt công nghệ, độ phân giải đã đ-ợc cải tiến rất nhiều: từ độ phân giải thấp, hiện nay máy in phun đã có độ phân giải cao 1440 dpi, nên ảnh càng đẹp hơn Tuy nhiên, để đạt đ-ợc độ phân giải cao, máy in phun lại bị giảm dần tốc

độ Do đó, bên cạnh nâng cao chất l-ợng sản phẩm, thì tốc độ in phun cũng ngày càng đ-ợc cải thiện Chính vì những -u điểm này mà máy in phun cũng

có mặt nh- là một công cụ hữu ích để in thử những sản phẩm tr-ớc khi in trong in công nghiệp, nhằm điều chỉnh, sửa đổi và hoàn thiện sản phẩm Đặc biệt ở những nơi yêu cầu cần in nhanh, với số l-ợng không quá lớn, thì việc thay thế công nghệ in công nghiệp bằng công nghệ in phun là xu h-ớng tối -u Máy in phun hay đ-ợc sử dụng phổ biến hiện nay là máy in nhiệt bởi những tiện lợi của máy nh-: giá thành máy thấp, in loại mực pigment cho độ bền màu cao, đầu in có thể thay thế với giá rẻ…

Ch-ơng II Mực gốc n-ớc trong công nghệ in phun

Đặt vấn đề

Xem xét giá của một số máy in phun và mực in phun thông dụng:

Bảng 2.1 Giá một số máy in phun và mực in phun

ở bảng này, ta thấy khi mua một máy in phun bình th-ờng chỉ khoảng 80$/1máy, dễ dàng đáp ứng đ-ợc nhu cầu thị tr-ờng một cách phổ biến Còn mực in, có chất l-ợng tốt thì giá lên đến 200$/1 hộp mực, làm giá thành của sản phẩm tăng Và khi mua máy, ng-ời bán hàng bao giờ cũng khuyến khích

40-ta dùng mực có chất l-ợng tốt Tại sao vậy?

Loại máy in phun phổ biến bây giờ là máy in nhiệt: giá thành thấp, thiết bị nhỏ gọn, mực sử dụng cho máy là mực gốc n-ớc (loại mực phổ biến hiện nay)

Và loại máy in đ-ợc xét đến trong đề tài này cũng là máy in nhiệt, phù hợp với thị tr-ờng hiện nay D-ới đây là bảng thống kê so sánh máy in nhiệt với các máy in khác

Loại máy Mực in phun

Nguồn Appleton paper Inc

Bảng 2.2 Quá trình phát triển của công nghệ in nhiệt

Nh- ch-ơng I ta biết rằng mực đi đến bề mặt vật liệu in bằng một vòi phun kích th-ớc rất nhỏ 30-60 m Nếu sử dụng mực bình th-ờng, riêng kích th-ớc hạt mực đã cỡ 10 m trở lên, làm cho vòi phun dễ bị tắc, ảnh h-ởng đến thời gian sử dụng máy Mực là nguyên vật liệu ảnh h-ởng nhiều nhất đến tuổi thọ của máy, và mực cũng ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng sản phẩm Mực không mịn, làm cho hình ảnh bị sần sùi, không sắc nét C-ờng độ màu không đủ, không thể hiện hết chi tiết, màu sắc của hình ảnh

Mỗi máy in th-ờng khuyến cáo dùng loại mực chất l-ợng tốt để đảm bảo

về chất l-ợng hình ảnh, kéo dài tuổi thọ của máy, điều này cũng đồng nghĩa với việc tăng giá thành sản phẩm

Mực đảm bảo chất l-ợng là loại mực phải có kích th-ớc nhỏ, phân tán

đồng đều, c-ờng độ màu cao, không đ-ợc khô tại vòi phun, nh-ng phải khô nhanh chóng trên bề mặt vật liệu in

Cũng ở ch-ơng I ta đã xét một số loại mực dùng trong công nghệ in phun: mực gốc n-ớc, mực gốc dung môi, mực gốc dàu, mực UV, mực chuyển pha

Để xét đến tính thông dụng của mực in phun sử dụng máy in phun nhiệt, có

máy in dạng tiếp xúc máy in nhiệt máy in phun nói chung

(không kể máy in nhiệt)

hai loại mực là mực gốc n-ớc và mực gốc dung môi Mực gốc dung môi độc hại với môi tr-ờng, nếu sử dụng mực này cho máy in nhiệt thì vấn đề lựa chọn dung môi cho phù hợp là khó khăn, điều kiện là dung môi phải dễ bay hơi khi

độ có trong máy in nhiệt) Còn đối với dung môi là n-ớc, thì chúng ta đã biết

trọng nữa là, n-ớc là loại dung môi rẻ tiền nhất, điều này sẽ làm cho giá thành mực hạ hơn, tạo tâm lý thoải mái cho ng-ời tiêu dùng khi muốn thể hiện ý t-ởng của mình bằng màu của máy in phun

Nh- vậy, việc sử dụng máy in phun dạng nhiệt đang phổ biến trên thị tr-ờng hiện nay Vấn đề cần giải quyết ở đây chính là mực dùng cho loại máy này Sau đây là những nghiên cứu về loại mực phổ biến trên thị tr-ờng cho máy in nhiệt - đó là mực gốc n-ớc

II.1 Khái niệm chung về mực in gốc n-ớc

Mực gốc n-ớc là loại mực mà trong thành phần của mực có chất màu đ-ợc liên kết, phân tán trong môi tr-ờng n-ớc - đã trình bày trên ch-ơng I Dung môi sử dụng chủ yếu ở đây là n-ớc, nên quá trình khô của mực phụ thuộc khả năng hấp thụ của mực vào bề mặt vật liệu in là chính, và một phần bay hơi của n-ớc Mực gốc n-ớc cũng đ-ợc sử dụng nhiều trong in công nghiệp: in ống

đồng, in flexo

Trong công nghệ in phun, loại máy đ-ợc sử dụng chủ yếu trên thị tr-ờng hiện nay là máy in nhiệt, máy cấu tạo đơn giản, giá thành thấp Nh- đã trình bày trên ch-ơng I, quá trình in của máy là nhờ nhiệt tạo áp lực đẩy mực ra khỏi khoang chứa mực Loại mực đáp ứng yêu cầu của máy in là mực in gốc n-ớc, bởi thành phần chính của mực là n-ớc, với sức căng bề mặt lớn, và có nhiệt độ sôi thấp, dễ chuyển pha trong quá trình làm nóng mực

Nh- vậy mực gốc n-ớc có ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực in công nghiệp

là loại mực chính trong in Flexo và in ống đồng Và mực gốc n-ớc cũng đ-ợc

sử dụng rất nhiều trong công nghệ in phun

II.2 Mực gốc n-ớc trong công nghệ in phun

II.2.1 Mực gốc n-ớc dùng trong ngành công nghiệp in

Nh- chúng ta đã đ-ợc biết rằng ph-ơng pháp in công nghiệp phổ biến nhất hiện nay là ph-ơng pháp in Offset, mực dùng trong tr-ờng hợp này là mực gốc dầu, ở thể nhão, gồm ba thành phần chính (pigment, chất liên kết, chất phụ gia) Vì in Offset chủ yếu là in trên giấy, nên quá trình khô của mực chủ yếu là quá trình khô ôxi hóa - mực khô do tác dụng với không khí, và mực khô do bị hấp thụ bởi bề mặt vật liệu in là giấy có các sợi xenlulô tạo thành mao quản Nh-ng

để in đ-ợc hình ảnh đẹp hơn, chủ yếu là in đ-ợc trên các vật liệu không thấm hút nh-: màng nylon, bao bì, thuỷ tinh, sắt thép…, ta phải dùng các ph-ơng pháp khác nh- ph-ơng pháp in Flexo, in ống đồng Hai ph-ơng pháp này dùng mực ở thể lỏng, mực có độ nhớt thấp nên tốc độ in của máy đạt cao mà vẫn đảm bảo mực tách dính tốt, không bị bóc sơ giấy

Tùy từng ph-ơng pháp in mà ta có thể in trên bề mặt các loại vật liệu khác nhau nh-:

- In Offset: in đ-ợc trên giấy, cattong

- In Flexo: in đ-ợc trên giấy, màng mỏng

- In ống đồng: in đ-ợc trên mọi vật liệu

Quá trình khô của ph-ơng pháp in Flexo, in ống đồng chủ yếu là khô do bay hơi dung môi, còn bám trên bề mặt in là chất màu và chất liên kết Nếu dùng mực in gốc dàu nh- trong in Offset, rất khó in trên bề mặt không thấm hút, do khả năng khô của mực rất chậm, kể cả khả năng khô do bay hơi cũng khó xảy ra

Khi dùng mực gốc n-ớc, dung môi đ-ợc sử dụng là dung môi dễ bay hơi, quá trình khô đ-ợc thực hiện dễ dàng

Thành phần mực gốc n-ớc gồm có:

+ Chất tạo màu: pigment hoặc thuốc nhuộm

+ Chất liên kết: gồm hai thành phần (Nhựa + Dung môi)

Tùy tính chất bề mặt in, ta nên sử dụng các loại dung môi khác nhau

màng mỏng

II.2.2 Mực gốc n-ớc trong công nghệ in phun

In phun phục vụ mục đích chính là in th-ơng mại, in với thời gian nhanh, chất l-ợng cao, độ bền mực cao vì một số sản phẩm đ-ợc phục vụ cho mục

đích quảng cáo để ngoài trời, dễ bị ảnh h-ởng bởi thời tiết, bởi ánh sáng mặt trời, nên mực phải bền màu

Để đạt đ-ợc mục đích và yêu cầu trên, trong thành phần chính của mực gốc n-ớc cho công nghệ in phun bao gồm:

+ Chất tạo màu

+ Nhựa bọc màu (khi sử dụng chất tạo màu là pigment + dung môi (thành phần chính là n-ớc)

+ Chất phụ gia

II.2.3 Yêu cầu về mực in gốc n-ớc

- Vì mực gốc n-ớc sử dụng chủ yếu trong ph-ơng pháp in nhiệt (đây là lĩnh vực mà chúng ta sẽ nghiên cứu để chế tạo mực), và ph-ơng pháp in dùng áp

điện nên mực phải phù hợp với công nghệ của máy in: đảm bảo về độ nhớt và sức căng bề mặt của mực để mực tạo thành giọt khi đ-ợc bay ra khỏi vòi phun

- Hạt mực phải mịn (kích th-ớc hạt mực nhỏ hơn 150 nm): không làm tắc vòi phun, đảm bảo c-ờng độ màu cao, hình ảnh đ-ợc tạo láng mịn

- Mực không đ-ợc khô quá nhanh, sẽ làm mực đọng lại tại đầu in, nh-ng cũng không đ-ợc khô chậm vì nh- vậy sẽ làm giảm khả năng in, và là nguyên nhân làm gia tăng tầng thứ trên bề mặt in

- Đảm bảo tính chất mực khi nhiệt độ cao

Tóm lại, những yêu cầu chung nhất của mực dùng trong công nghệ in phun

đ-ợc tổng kết tại bảng sau:

Chất l-ợng hình ảnh

- Khả năng phun

- Thời gian sử dụng của mực

- Bền với thời tiết

- Mật độ quang cao

- Hiện t-ợng dogain

- Không độc

- Không mùi

II.3 Sự tạo thành màu sắc của ph-ơng pháp in phun khi sử dụng mực gốc n-ớc

Cũng giống nh- các ph-ơng pháp in thông th-ờng, công nghệ in phun cũng

sử dụng bộ mực màu CMYK, dựa vào khả năng hấp thụ nguồn sáng của mực

in, hay chính là chất màu sử dụng trong mực gồm pigment hoặc thuốc nhuộm Màu sắc của mực gắn liền với cấu tạo phân tử, liên quan đến tính linh động của electron trong phân tử của chất màu, và khả năng chuyển của electron sang mức khác khi hấp thụ năng l-ợng l-ợng tử của ánh sáng

Đối với màu của kim loại thì điều quan trọng là tính đồng đều của mạng l-ới tinh thể và khả năng chuyển động t-ơng đối tự do của electron trong toàn bộ cấu tạo kim loại Màu của đa số chất vô cơ đ-ợc quyết định bởi b-ớc chuyển electron, chuyển điện tích từ nguyên tử của nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố khác Đóng vai trò cơ bản, quyết định trong tr-ờng hợp này là trạng thái hoá trị của nguyên tố, là lớp vỏ electron ngoài cùng của nó

Đối với các chất màu hữu cơ, trong phân tử lớn gồm nhiều nguyên tử, thì

sự tạo thành màu không phải là của các electron riêng biệt mà là do trạng thái của hệ electron trong toàn bộ phân tử Độ linh động của các electron dễ dàng thay đổi trạng thái của nó d-ới tác động nhỏ của các tia sáng, sự hấp thụ chọn lọc các b-ớc sóng của mực in Khi ánh sáng tác động vào mực, chất màu trong mực sẽ hấp thụ năng l-ợng ánh sáng, làm chuyển dời liên kết đôi có trong thành phần của mực, làm thay đổi trạng thái của mực, tạo thành màu sắc của mực in

Đối với mực in lý t-ởng, mực vàng hấp thụ hoàn toàn b-ớc sóng xanh tím, mực magenta hấp thụ hoàn toàn b-ớc sóng xanh, còn mực xanh Cyan hấp thụ hoàn toàn b-ớc sóng đỏ, nh-ng trong quá trình sản xuất chế tạo chất màu, và quá trình sản xuất mực in, các quá trình này lẫn nhiều tạp chất nên mực in thực

tế không thể hấp thụ hoàn toàn b-ớc sóng, dẫn đến không gian màu bị thu hẹp Trong in phun khoảng phục chế màu cũng không thể phục chế hết hoàn toàn các màu (Hình 2.1), do hạn chế bởi chất màu, bởi quá trình sản xuất mực

II.3.1 Sự hình thành hình ảnh trong công nghệ in phun

Nh- chúng ta đã biết, sự hình thành hình ảnh trong công nghệ in Offset, thông th-ờng đó là do các điểm ảnh hình thành từ các hạt t'ram với kích th-ớc rất nhỏ mà mắt ng-ời không thể phân biệt đ-ợc từng hạt riêng biệt, các điểm t'ram này đứng gần nhau tạo thành một khối, tạo nên hình ảnh Những chi tiết

đậm của hình ảnh là do diện tích hạt t'ram lớn hơn, và ng-ợc lại diện tích hạt t'ram nhỏ dần lại khi có chi tiết nhạt dần Màu sắc đ-ợc hình thành do sự chồng khít bốn màu cơ bản CMYK với những góc độ t'ram khác nhau

Sau đây là các hình ảnh biểu thị sự tạo thành hình ảnh và màu sắc của công nghệ in offset và công nghệ in phun:

(a) (b) Nhận xét:

- Do các điểm tạo hình ảnh trong công nghệ in phun nhỏ hơn rất nhiều so với công nghệ in offset nên quá trình chuyển đổi tầng thứ trong công nghệ in phun mềm mại hơn, màu sắc trung thực hơn

- So sánh quá trình tạo hình ảnh và màu sắc của hai ph-ơng pháp:

Ph-ơng pháp in Offset Do các hạt t'ram với kích

th-ớc khác nhau, đứng cạnh nhau

Do t'ram dạng quả trám, nên mỗi màu sắc đ-ợc quy định bởi góc lệch khác nhau

th-ớc nhỏ đứng cạnh nhau

Do giọt mực của các màu trên bề mặt vật liệu

đứng gần nhau

Hình 2.2 So sánh hình ảnh

của hai ph-ơng pháp in (a) Ph-ơng pháp in Offset (b) Ph-ơng pháp in phun

II.3.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến sự tạo thành màu sắc của mực in phun gốc n-ớc

II.3.2.1 ảnh h-ởng của chất tạo màu đến màu sắc

Khi sử dụng hai loại chất màu (chất màu thuốc nhuộm hoặc chất màu dạng pigment), thì khoảng phục chế của từng loại màu cũng khác nhau, do cấu tạo phân tử của chúng khác nhau

Đối với chất màu là thuốc nhuộm, cấu tạo của nó gồm một phân tử, th-ờng hòa tan vào n-ớc, tạo nên kích th-ớc rất nhỏ, chúng có khả năng tạo điện tích (rất nhỏ), nên chúng dễ bám lên bề mặt vật liệu in và thẩm thấu sâu, tạo ra c-ờng độ màu của mực rất đồng đều

Đối với chất màu là pigment, cấu tạo của nó gồm nhiều phân tử liên kết với nhau, nên pigment ở dạng kết tủa của thuốc nhuộm, tạo thành phân tử kích th-ớc lớn, không tan trong n-ớc, nên phải dùng thêm chất liên kết pigment với

bề mặt vật liệu in, tạo cho kích th-ớc hạt mực lớn, mặt khác c-ờng độ màu của chất màu pigment kém do tán xạ bởi kích th-ớc hạt lớn, và cũng do pigment phải đ-ợc bọc một lớp chất liên kết trong quá trình sản xuất mực Nh- vậy, quá trình tồn tại trên bề mặt vật liệu in đối với mỗi chất màu là khác nhau, nên màu sắc tạo thành cũng khác nhau Đối với chất màu thuốc nhuộm: màu sắc t-ơi sáng hơn, dễ bắt mực, nh-ng khả năng bền màu lại kém, còn đối với chất màu pigment: màu thẫm hơn, khó bắt mực, khả năng bền màu tốt

Hình 2.3 Quá trình hình thành hình ảnh trên bề mặt vật liệu in

đối với chất màu thuốc nhuộm và chất màu pigment

Hình 2.4: Chất màu trên giấy: Pigment (bên trái), thuốc nhuộm (bên phải)

• Mực dùng chất màu là thuốc nhuộm

Mực dùng thuốc nhuộm

Lỗ rỗng trong cấu trúc giấy

Liên kết trong giấy Lớp mực trên

giấy khi vừa in

II.2.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến sự tạo thành màu sắc của mực in phun gốc n-ớc

II.2.2.1 ảnh h-ởng của chất tạo màu đến màu sắc

Khi sử dụng hai loại chất màu (chất màu thuốc nhuộm hoặc chất màu dạng pigment), thì khoảng phục chế của từng loại màu cũng khác nhau, do cấu tạo phân tử của chúng khác nhau

Đối với chất màu là thuốc nhuộm, cấu tạo của nó gồm một phân tử, th-ờng hòa tan vào n-ớc, tạo nên kích th-ớc rất nhỏ, chúng có khả năng tạo điện tích (rất nhỏ), nên chúng dễ bám lên bề mặt vật liệu in và thẩm thấu sâu, tạo ra c-ờng độ màu của mực rất đồng đều

Đối với chất màu là pigment, cấu tạo của nó gồm nhiều phân tử liên kết với nhau, nên pigment ở dạng kết tủa của thuốc nhuộm, tạo thành phân tử kích th-ớc lớn, không tan trong n-ớc, nên phải dùng thêm chất liên kết pigment với

bề mặt vật liệu in, tạo cho kích th-ớc hạt mực lớn, mặt khác c-ờng độ màu của chất màu pigment kém do tán xạ bởi kích th-ớc hạt lớn, và cũng do pigment phải đ-ợc bọc một lớp chất liên kết trong quá trình sản xuất mực Nh- vậy, quá trình tồn tại trên bề mặt vật liệu in đối với mỗi chất màu là khác nhau, nên màu sắc tạo thành cũng khác nhau Đối với chất màu thuốc nhuộm: màu sắc t-ơi sáng hơn, dễ bắt mực, nh-ng khả năng bền màu lại kém, còn đối với chất màu pigment: màu thẫm hơn, khó bắt mực, khả năng bền màu tốt