• Thứ Hai, 25/04/2011 06:30 (GMT+7)

    Từ LED đến SLED

    Hữu Thế
    Công nghệ in ấn SLED mới cho chất lượng hình ảnh cao hơn và nhất là tiết kiệm điện năng, thân thiện với môi trường hơn, “xanh hơn”.
    Hình 1. Mô hình công nghệ in laser và LED.

    Máy in là những cỗ máy quan trọng chuyển tải thông tin điện tử ra giấy và các chất liệu khác. Các nhà sản xuất máy in vẫn luôn muốn tung ra thị trường các máy in với chất lượng tốt nhất đáp ứng nhu cầu người dùng. Phát triển từ nền tảng công nghệ in LED, công nghệ SLED xuất hiện đánh thức công nghệ in ấn.

    Công nghệ in LED

    Công nghệ LED là công nghệ in trang, sử dụng đi-ốt phát quang (Light-Emitting Diode - LED). Các diode là chất bán dẫn nhỏ bé tạo ra ánh sáng, được đặt thẳng hàng dọc theo đầu in LED.

    Hình 2. Mô hình công nghệ SLED.

    Giữa thập niên 90, Casio phát minh ra công nghệ LED . Sau đó, các hãng OKI, Lexmark, Fuji Xerox, Kodak, Brother phát triển và sản xuất ra nhiều sản phẩm được sử dụng rộng rãi trên thị trường. Máy in LED từng được hy vọng là sẽ trở thành "công nghệ lớn" khác sau máy in laser, tuy nhiên thời vàng son của công nghệ LED chỉ kéo dài 5 năm, vẫn chưa tạo được dấu ấn quan trọng trên thị trường.

    Tương tự công nghệ in laser, công nghệ in LED cũng sử dụng nguồn ánh sáng là cốt lõi của quá trình và cùng áp dụng một phương pháp cơ bản trong việc chuyển mực in lên giấy. Điểm khác nhau chính giữa 2 công nghệ in laser và LED nằm ở phương pháp phân phối ánh sáng. Công nghệ in LED sử dụng ma trận LED thay vì chùm ánh sáng laser.

    Ưu điểm của in LED so với Laser
    LEDLaser
    Sử dụng phương pháp trực tiếp, chỉ qua một bước.Sử dụng phương pháp gián tiếp, phải qua 7 bước.
    Có thiết kế đơn giản, ít bộ phận chuyển động.Sử dụng thấu kính, gương, động cơ và cơ chế điều chỉnh định vị phức tạp.
    Sử dụng nhiều diode phát sáng để tạo các hình ảnh trên một dòng đầy đủ tại một thời điểm.Sử dụng tia laser phát sáng đến từng điểm riêng biệt tuần tự theo hàng ngang trên một dòng.
    Trang bị một hàng LED sẽ rẻ tiền hơn, làm giảm giá thành máy in, kích thước cũng nhỏ hơn, tiết kiệm không gian hơn.Sử dụng thiết bị phát tia laser đắt tiền hơn, gương phản chiếu với nhiều bộ phận di động làm cho kích thước máy lớn hơn.

    Để in tài liệu, các đầu in LED chiếu sáng trống cảm quang bằng cách phát ra cùng lúc toàn bộ các điểm ảnh trên một dòng. Việc hấp thu tĩnh điện được thực hiện trên trống cảm quang làm cho các phần tử trên trống tích điện. Sau đó, mực khô tích điện sẽ được truyền qua các vùng trống từ có các phần tử bị thay đổi điện tích, và truyền qua giấy trong lúc giấy được di chuyển ngang qua trống từ và hình ảnh được in ra giấy.

    Hình 3. Bộ điều khiển ASIC nhỏ gọn và thông minh đảm bảo kiểm soát chính xác 57 chip SLED với 256 điểm LED.
    Thông thường, có 2.500 diode bao phủ chiều rộng của trống từ. Một máy in LED có độ phân giải 600dpi sẽ có 600 đèn LED/inch bao phủ toàn bộ chiều rộng của trang giấy. Các máy in màu sử dụng công nghệ LED có 4 hàng đèn LED - mỗi hàng cho một màu của mực: lục (cyan), đỏ tươi (magenta), vàng (yellow) và đen (black). Độ phân giải theo chiều ngang của máy in LED là cố định.

    Trống của máy in LED hoạt động tốt nhất - tính về hiệu quả và tốc độ - khi được sử dụng liên tục trong các ứng dụng dung lượng lớn. Nghĩa là tuổi thọ của trống từ của máy in LED sẽ giảm đi rất nhiều nếu được sử dụng theo kiểu bật-tắt thường xuyên hay chỉ sử dụng cho các ứng dụng in ấn nhỏ.

    Công nghệ in SLED

    Hình 4. Công nghệ kiểm soát nhận diện hình ảnh.

    Fuji Xerox và Nippon Electric Glass hợp tác và phát triển công nghệ đầu in LED mới gọi là SLED (Self-Scanning Light-Emitting Diode) sử dụng chip dẫn ASIC (Application Specific Integrated Circuit) có thể đồng bộ các đặc tính quang học và cho chất lượng hình ảnh cao.

    Hình 5. Mô hình kết quả kiểm soát nhận diện hình ảnh

    Đặc biệt, khi kết hợp với mực in của Fuji Xerox, họ đã cho ra đời thế hệ in LED mới đem lại những cải thiện đáng kể về chất lượng hình ảnh có độ phân giải cao hơn hẳn đầu LED thông thường. Công nghệ SLED này đã đạt được giải thưởng công nghệ của Hiệp hội Hình ảnh Nhật Bản và đã được sử dụng trong một số dòng máy in Fuji Xerox.

    Với công nghệ SLED, những đầu in cho ra chất lượng hình ảnh cao 1.200x2.400dpi, có thể cạnh tranh với máy in laser màu. SLED đã vượt qua những vấn đề gây lo ngại cho khách hàng về chất lượng hình ảnh nghèo nàn do sự khác nhau về vị trí và cường độ sáng của diode từ máy in LED thông thường. Bên cạnh đó, kết cấu của LED sẽ không cần phải thay thế và đầu in sẽ được sử dụng mãi cho đến cuối vòng đời sản phẩm.

    Công nghệ đầu in SLED

    Hình 6. Kiểm soát từng điểm trên mật độ ảnh.

    Đầu in SLED của Fuji Xerox gồm một chuỗi 10.240 diode phát sáng (LED). Hệ thống mạch điện tự quét lắp cạnh mỗi LED được duy trì bởi mạch tích hợp trên từng con chip ASIC lắp trên chính mỗi thanh LED. Mỗi đầu in SLED cũng mang đặc tính của một kết cấu dãy thấu kính hội tụ.

    Dãy này được định hình từ nhiều yếu tố của thấu kính với việc đồng bộ hóa những đặc tính quang học kết hợp có hệ thống để mang lại hình ảnh có độ phân giải cao. Các LED phát sáng thông qua dãy thấu kính này tạo ra những hình ảnh ẩn trên ống cảm quang.

    Hình 7. Tăng chất lượng ảnh.
    Máy in màu có 4 đầu in riêng biệt. Mỗi dãy LED gồm 1.200 diode. Các đầu in phồi hợp cho ra độ phân giải lớn, đồng thời tiết kiệm được không gian.

    Chip ASIC điều khiển mạch tích hợp ra lệnh cho đầu in. Nó có thể kiểm soát chính xác cường độ và thời gian của 10.240 điểm sáng trên từng đầu in để đạt được độ phân giải 1.200x2.400 dpi nhằm cho ra chất lượng in tương xứng, bản in đẹp, sắc nét.

    Đầu in SLED kèm theo các công nghệ mang lại chất lượng hình ảnh:

    Hình 8: Đầu in SLED

    • DELCIS (Digitally-Enhanced Lighting Control Imaging System - Hệ thống kiểm soát ảnh tăng cường ánh sáng kỹ thuật số). Bộ điều khiển ASIC thực hiện kiểm soát chính xác các yếu tố phát sáng về mức độ thời gian và tập trung vào từng điểm giúp gia tăng nhận diện hình ảnh và màu sắc. Công nghệ này khắc phục được các nhược điểm của đầu in LED: các thanh LED trở nên đồng bộ hơn và không bị biến dạng.

    • IRECT (Image Registration Control Technology – Công nghệ kiểm soát nhận diện hình ảnh). Sau quá trình xác định các thông tin sai sót trên hình ảnh bởi cảm biến quang học với tốc độ cao, IReCT điều chỉnh chỗ sai sót ảnh với mỗi màu sắc cụ thể trong dữ liệu ảnh được ghi trên trống bằng tín hiệu số với độ chính xác cao. Công nghệ chỉnh hình số này cho phép đạt mức điều chỉnh chính xác ở độ phân giải 2.400dpi.

    Hình 9. Quy trình sản xuất đầu in SLED.

    Hình 10. Cấu trúc và nguyên lý vận hành của SLED
    • MACS (Micro Accurate Control Screen – Màn kiểm soát chính xác vi mô) chỉnh sửa sắc ảnh bằng việc sử dụng công nghệ màn kỹ thuật số chất lượng cao kiểm soát từng điểm trên mật độ ảnh, giúp tăng độ mịn và tái hiện các điểm nhấn của ảnh.

    Hình 11. Cấu trúc cơ bản của đầu in LED
    • IE (Image Enhancement Processing – Quá trình tăng chất lượng ảnh). Hình ảnh được quét theo 2 hướng trên một ma trận tốt hơn so với công nghệ truyền thống tạo ra những đường kẻ mịn, đặc biệt là các đường chéo, mang lại hiệu quả hình ảnh cho đồ họa và văn bản.

    LED thông thường không hoàn hảo vì thanh LED hay bị biến dạng hoặc uốn cong và những điểm khác biệt khi sắp xếp các LED thành dãy chính xác đòi hỏi phải có sự can thiệp cơ học. SLED tự động giải quyết cả 3 vấn đề trên đồng thời và liên tục từ LED đến LED.

    Hình 12. Phương pháp tăng độ chính xác
    Công nghệ LED thông thường chỉ cho ra độ phân giải 600x600dpi. Trong khi đặc tính hay bị biến dạng hoặc uốn cong luôn xuất hiện trong tất cả các máy in LED thì giờ đây cả 2 vấn đề trên đều đã được giải quyết tự động, liên tục và đồng thời.

    Hình 13. Quy trình tăng độ chính xác

    Đặc điểm của SLED: Có những tính năng chuyển đổi và phát quang nhờ sử dụng đặc tính chuyển mạch của tuyến phát quang P-N-P-N. 256 điểm sáng được điều khiển chỉ bởi 5 đường mạch liên kết đến chân của chip để đạt độ phân giải 1200dpi.

    Hình 14. So sánh của mực hóa học và mực bột
    Để tăng độ chính xác, nhiều LED được bố trí đồng đều và kết nối qua các đường mạch của chip, và cân đối khoảng cách khung giữa các chuỗi LED theo 2 chiều thật nhỏ nhằm đạt độ phân giải cao hơn.

    Khoảng cách giữa các chip SLED chỉ vài μm, và độ chính xác phụ thuộc vào các lớp xi bán dẫn và đường mạch liên kết.

    Mực EA-Eco

    Hình 15. Cấu trúc và đặc tính của mực EA-Eco
    Việc làm cho bột mực tan chảy là quá trình tiêu tốn điện năng lớn nhất trong các thiết bị - chiếm 50% đến 80% tổng điện năng tiêu thụ - giống như nhu cầu tạo nhiệt năng ở nhiệt độ cao ngay lập tức.

    Hình 16. Độ dẻo của mực EA-Eco thay đổi với nhiệt độ
    Thực tế mực EA-Eco là mực in hóa học được làm từ nước và/hay dung môi, khác với các loại mực thông thường ở phương pháp của quy trình làm khô.

    Mực in kết tụ theo thể nhũ tương (EA) được phát triển cho các dòng máy in và máy photo màu.

    Cấu trúc và đặc tính của mực EA-Eco đạt được nhiệt độ cực thấp khi in, độ bóng phù hợp nhờ tối ưu hóa sự phân phối và phân tán giữa các hạt nhựa tan chảy mạnh và nhựa tan chảy từ từ.

    Hình 17. Cấu trúc mực EA-Eco
    Mực EA-Eco cho phép nhiệt độ nung chảy thấp hơn 20 độ C so với mực EA thông thường thậm chí thấp hơn 50 độ C so với một số loại mực khác, nhờ thế có thể giảm năng lượng tiêu thụ xuống 40%, giảm đáng kể lượng khí thải CO2.

    Mực EA-Eco được kích hoạt bằng cách sắp xếp sợi polyester chậm tan và nhanh tan để tích điện và chịu nhiệt vào cấu trúc mực sử dụng công nghệ kết hợp nhũ tương như trong hình 17.

    Ngoài ra, mực EA-Eco hoàn toàn không có dầu, với chất sáp được nén như với mực EA nên cho bản in bóng bẩy trên giấy bóng và cả giấy thường nhờ đặc trưng tan chảy mạnh.

    Khuyết điểm của in LED

    • Độ phân giải ngang của chuỗi LED được cố định, trong khi độ phân giải theo chiều dọc lại phụ thuộc vào tốc độ phát sáng nhanh hay chậm khi bộ phận cảm quang quay. Một máy in có độ phân giải 300dpi phải có 300 đèn LED trên mỗi inch, và máy in LED giới hạn ở độ phân giải 600dpi.

    • Cường độ sáng và độ chính xác về thời gian giữa các LED khác biệt nên chất lượng hình ảnh cũng có sự khác biệt làm trang in bị mờ và sai màu.

    • Thanh LED thường xuyên bị biến dạng, cong và cho ra những màu sắc nhạt.
    Công nghệ in LED được vực dậy với đầu in mới - SLED - đã mang lại những hứa hẹn khởi đầu cho người dùng máy in thời nay. Đầu in này giải quyết được những khiếm khuyết về chất lượng in của đầu in LED nhờ vị trí của các diode cũng như sự đa dạng trong cường độ và định thời gian ở đầu ra.

     

    Từ khóa: công nghệ in, SLED
    ID: A1002_66