浅谈数字印刷成像技术

浅谈数字印刷成像技术
湖北职业技术学院刘福田
随着计算机技术的广泛应用和电子技术的突飞猛进的发展，历史悠久的印刷业也正在经历着信息化革命的冲击。

一种新的印刷技术呈现在人们的面前它就是数字印刷技术。

数字印刷与传统印刷有较大不同，它是一种无需软片、印版、压力的印刷方式，它是在整个印刷过程中，用数字描述页面文件的形式进行传递，在承印物表面以数字成像方式直接成像的技术。

经过几十年的科技发展和技术进步，数字印刷已经成为极富个性特色的工程技术，系统性构架逐步形成。

数字印刷成像技术的多样性导致呈现出设备的多元化特点，目前，人们常见的数字印刷有静电成像数字印刷、喷墨成像数字印刷、磁成像数字印刷、电子成像数字印刷、电凝聚成像数字印刷、电子束成像数字印刷等。

无论哪一种印刷机顺，其核心就是成像技术，就目前发展最快、应用领域最广的两种数字印刷技术静电成像技术和喷墨成像数字印刷技术。

一：静电成像数字印刷技术
静电成像数字印刷使用的成像和印刷设备类似与静电复印。

它是使用涂有光导体的滚筒式感光鼓，经电晕电荷充电，然后利用计算机控制激光光束扫描感光鼓后曝光，受光部分的电荷消失，而未曝光部分通过带有与感光鼓上的电荷极性相反的色粉或液体色剂附着其上，构成图文部分，再转移到承印物上。

①静电成像数字印刷的工艺过程大致可分为：充电—曝光—显影—转移—定影—清洗
等。

如下图所示：
静电成像数字印刷原理图
（1）充电：
充电过程就是使感光鼓均匀覆盖一层具有一定极性和数量的静电荷。

实际上就是感光鼓的敏化处理使其表面具有感光性，以便为后续形成静电潜像图文做准备。

（2）曝光：
利用感光鼓表面的光导体材料在黑暗中为绝缘体，在光照条件下电阻值下降，表现出导体的特性，已至于在感光鼓成像表面的曝光和不曝光区域产生电位差异。

曝光部分的光导体产生与涂层极性相反的电荷，经转移层转移到涂层表面中和表面电荷，而未曝光区域的电荷依然存在，从而形成明暗变化的静电潜影。

（3）显影：
显影就是用带相反电荷得色粉是感光鼓表面的静电潜影可视化的过程。

目前主要采用的显影方法有：干式显影和湿式显影。

干式显影时是利用静电场的作用将色粉吸附在感光鼓表面形成影像。

干粉显影剂可用一种或两种组分，一种组分时，是指同一种色粉分别带正负两种电荷，而无须载体；而两种组分的显影剂是由一种色粉和一种载体组成。

色粉所带电荷与潜影的电荷相反。

在数字印刷领域中研发干式色粉显影的主要有赛康、施乐、爱克发、佳能、IBM以及海德堡和曼罗兰等公司。

其研发的设备都已处在世界领先水平。

湿式显影中，色粉悬浮于绝缘液体中，既能获得电荷又能作为显影的调色剂，由于粒子是在液体中的，所以这是利用了电泳原理实现显影的。

采用湿式显影技术的主要是Indigo，其成像系统的分辨率更高，印刷质量更高。

（4）转移
多数情况是采用异电相吸的静电转移法，将色粉转移到承印物上。

（5）定影
定影就是将承印材料上的不稳定的色粉图像在承印物上固定以便形成最终印刷品的过程。

通常情况下对干粉通常采用加热方法，而湿粉则多用蒸发的方法。

（7）清洗
清洗就是经转移后还残留在感光鼓表面色粉的过程。

清洗感光鼓表面的色粉常用机械法，用刷子或用抽气泵清洗，对于残余电荷是采用对滚筒表面全面曝光而达到统一电荷。

②静电成像数字印刷技术总体来说有如下特点：
◆对承印物及色粉（普通颜料）均无特殊要求，可实现黑白及彩色印刷；
◆印刷速度可达到每分钟数十张至数百张；
◆综合质量可达到中档脚印水平；
◆单个像素可以有多值阶调数（但色深很小）；
◆与其他成像系统相比价格偏高。

静电照相成像体系的价格受制于色粉的价格，有待进
一步降低。

③常见的静电成像数字印刷机如下图：
HP Indigo press5500
二：喷墨成像数字印刷技术
喷墨印刷是一种无接触、无压力、无印版的数字成像技术，省去了传统印刷方法所需的制版设备、版材及胶片等耗材，而且能在不同材质及不同厚度的平面、曲面和球面等承印物上印刷，不受幅面大小的限制。

它将电子计算机中存储的信息输入喷墨印刷机即可印刷，具有无版数字印刷的共同特征，即可实现可变信息印刷。

其将油墨以一定的速度从微细的喷嘴射到承印物上，然后通过油墨与承印物的相互作用实现油墨影像再现。

原理如下图所示：
①喷墨印刷技术分类：
人们根据喷墨系统中墨水喷射的基本方式（墨水喷射是否连续）将喷墨技术划分为连续喷墨和按需喷墨两大类。

连续喷墨喷出的墨流是连续不间断的，通过改变电场的有无来实现承印物的印刷，如果某点需要喷墨，就不給墨滴施加电场他就会到达承印物上;如果某点不需要喷墨，就给墨滴施加一个电场的偏转力并通过墨滴回收系统将其收回。

常见的有Sweet喷墨、Hertz型喷墨和微滴喷墨等。

按需喷墨也叫随机喷墨或脉冲喷墨，它是将计算机转化成脉冲电信号从而控制喷墨头的闭合，即实现承印物的图文区或是空白区。

常见的有热喷墨、压电喷墨、静电喷墨等。

②喷墨印刷技术的优势和特点：
（1）喷墨印刷属全数字化印刷，完全脱离传统印刷工艺的繁琐程序，现可变数据印刷和定制印刷，图像信息可以随时改变，刷工艺流程更加简便环保；
（2）墨印刷对承印物的形状和材料无要求；
（3）墨印刷是一种非接触印刷方式，生产成本低、产幅面大，可实现多色印刷；
（4）化特征使其更容易引入数字资产管理、自动化工作流程及色彩管理等数字集成技术。

③喷墨印刷的应用与展望：
喷墨印刷技术因其技术成熟，成本低而被广泛应用于各个领域。

常见的应用领域有彩票印刷、商业表格印刷、票据印刷市场、商标印刷、包装印刷、商业印刷市场、防伪印刷市场等领域。

但喷墨印刷与脚印相比还有所不足，喷墨印刷在分辨力、印刷速度、印刷质量等方面还需提高，相信随着科学技术的发展喷墨印刷技术也会更加成熟。

例如喷墨印刷领域处于
领导地位的惠普喷墨印刷机如下图：
HP Scitex Grand 喷墨数字印刷机
三：磁成像数字印刷
磁成像数字印刷技术是依靠磁性材料的磁子在外磁场的作用下定向排列，形成磁性潜影；然后再利用磁性色粉与磁性潜影之间的磁场力的相互作用，完成潜影的可视化，最后将磁性色粉转移到承印物上即完成印刷。

原理如下图：
①磁记录成像数字印刷工艺过程：
磁记录成像数字印刷的工艺过程一般包括：成像、成色剂转移、成色剂固化、清理和磁潜像擦除等。

②磁记录成像数字印刷的特点：
◆磁记录成像数字印刷可以在普通承印物上成像，采用磁性色粉颜料，多为黑白印刷；
◆图像分辨力不够高，只适合单色印刷品复制；
◆磁记录成像数字印刷速度一般为每分钟数百张；
◆磁记录成像数字印刷价格较低廉；
◆磁记录成像数字印刷可实现多阶调数印刷，通过改变磁鼓表面的磁化强度，可印刷不同
深浅的阶调（但变化范围较窄）。

③常见的磁成像数字印刷机：
四：电子成像数字印刷
电子成像数字印刷技术分成直接成像数字印刷工艺和间接成像数字印刷工艺两大
类。

直接成像数字印刷工艺使用表面涂有极薄绝缘层的，在手感，外观和操作特点方面与普通纸张相近的承印材料，其把潜在电核图像直接写到承印材料上，这种印刷过程通常分为三个步骤：成像、上墨和定影.
间接成像数字印刷工艺，是把潜像首先作为一个中间图像，通过接触电极传递到具
有较硬的耐磨绝缘层的鼓上，然后传递到纸张，接着使用液体色料上墨。

这有点类似于传统静电照相复制技术，但在光导鼓或光导皮带上有绝缘层，静电照相成像需要充电和曝光两步，而电子成像只需一步，电核图像可以传递到较为粗糙的纸张表面。

五：电凝聚数字成像印刷技术
电凝聚成像是以具有导电性的聚合水基油墨的电凝聚为基础，利用油墨在金属离子的诱导下会产生凝聚作用的原理实现的，即在阴极阵列和钝化旋转的阳极之间，给导电油墨溶液施加非常短暂的电流脉冲，通过在成像滚筒电极(阳极)和记录电极阴极之间的电化学反应，滚筒上电解生成氯原子，氯把不锈钢滚筒表面的钝化层氧化成非常活跃的三价铁离子，铁离子在滚筒表面释放时，造成油墨中聚合物的交联和凝聚，从而使油墨固着在成像滚筒表面，形成油墨影像图文区域；没有发生电化学反应，即非图文区域的油墨依然是液体状态，再通过一个刮板的机械作用，将未凝聚的液态油墨去掉。

最后，通过压力的作用将固着在成像滚筒上的油墨转移到承印物上，即可完成印刷过程。

①电凝聚数字印刷基本工艺：
准备—注入油墨—成像—凝聚—图像的展现—转印—清洗。

②电凝聚成像印刷的特点：
◆电凝聚成像数字印刷对承印物没有特殊要求，它与传统的胶印相似，使用颜料，通过电凝聚固着的油墨可以转移到普通的承印物上，所以可以在普通纸上成像。

◆电凝聚成像数字印刷可实现多阶调再现，由于记录脉冲宽度可调，所以在成像滚筒
形成不同厚度和面积的墨点，且范围很宽；并且印刷综合质量可达到中档胶印水平，印刷速度可达到每分钟数百张，而印刷价格介于喷墨成像与静电照相印刷方式之间。

六：电子束成像技术
电子束成像数字印刷也称为离子成像数字印刷，它通过使电荷的定向流动建立潜像，该过程类似于静电照相印刷，不同之处在于静电照相印刷是先对光敏鼓充电，然后对其进行曝光生成潜影；电子束成像印刷的静电图文是由输出的离子束或电子束信号直接形成的。

电子束成像数字印刷系统工作时，首先由成像盒产生电子束，这些电子束通过与成像盒相连的引导筒排列成电子束阵列，该电子束阵列被引导到能暂时吸收负电荷的绝缘表面上，
当滚筒旋转时，由于电子束的开通与关闭，在绝缘表面形成电子潜像，滚筒转动到呈色剂盒所在的位置时，电子潜像将吸附带正电的呈色剂粒子，已吸附了呈色剂粒子的绝缘表面继续转动到转印辊，纸张通过转印辊与绝缘滚筒形成的加压组合时，由转印辊对纸张加压；在该压力作用下，绝缘表面与纸张表面紧密接触，且处在巨大的压力下，从而使电子潜像吸附的呈色剂粒子转移到了纸张上，考虑到电子潜像吸附的呈色剂粒子不可能全部转移到纸张表面，因此在转印辊后面安装有刮刀，刮下那些未被转移的呈色剂粒子，上述过程完成后，虽然未转移到纸张表面的呈色剂粒子被刮掉了，但绝缘表面可能还带有电子，为此需利用擦除辊擦除剩余下来的电子，以利下一步的成像和转印。

具有代表电子成像印刷设备如下图：。