基于不同成像原理的数字印刷设备[1]

基于不同成像原理的数字印刷设备学号20075350102摘要数字印刷是一种新型方式的印刷，数字印刷的出现改变了整个印刷世界，它们省略了印刷中间程序，使印刷行业的质量、速度和适应性达到了一个新的水平。

数字印刷要长足发展靠这些基本的理念是重要的，但其设备的更新和突破更是必不可少的。

第一代彩色数字色粉印刷机对纸张的性质非常敏感，这与设备固有的结构设计有关，成像时会受到纸张电导性的影响，而纸张的电导性又与湿度有关。

第二代设备通过安装动态控制系统提高了对各种类型的承印材料的适应性。

现在的第三代数字印刷设备对成像原理做了重大的改善，使之对纸张的依赖性减到了最低，本文着重对数字印刷的成像设备和原理予以研究和分析。

所以可以看出未来数字印刷设备将对纸张的适应性越来越高，可以轻松地在各种类型的纸张上进行印刷。

因此，对纸张的数字印刷的成像设备和原理予以研究和分析，是解决数字印刷发展的根本。

关键词：数字印刷设备及技术成像原理数字印刷设备的适应性正文所有数字印刷系统，无论是桌面打印单元.黑白复印/打印机.彩色复印机还是数字印刷机，都有两个主要组成部分：印刷引擎和印刷控制装置。

通常打印引擎和印刷控制装置是分别开发制造，最后组装成印刷系统。

印刷控制装置通过接口与主机链接，负责处理与主机的通信。

它还解释来自主机的印刷命令，把印刷命令转换成驱动印刷引擎的信号。

最先进的印刷控制装置，好比是乐队的指挥：它控制着印刷机的各项功能，从信号的转换到色彩的管理，都依靠印刷控制装置。

而目前所面临的问题是印刷控制系统的升级，应以其优点升级为目标，使其有较好的文件兼容性、易于操作性.还可以进行双面同时印刷. 形成多页面支持系统.工艺简化适合于短版快速彩色印刷。

目前主要的主要几种数字印刷技术：(1) 喷墨(Ink-jet)成像型数字印刷；喷墨印刷是指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，其成像原理是将油墨以一定的速度从微细的喷嘴（一般直径在30～50 μ m）喷射到承印物上，最后通过油墨与承印物的相互作用实现油墨影像的再现。

一般要求油墨中的溶剂、水能够快速渗透进入承印物，以保证足够的干燥速度，要求油墨中的呈色剂能够尽可能固着在承印物的表面，以保证足够高的印刷密度和分辨力。

因此，所使用的油墨必须与承印物匹配，才能保证良好的印刷质量。

早期的设备以连续喷墨为主，喷嘴按一定规律不断地滴墨，如果滴墨无需印在纸上，则以静电方式弹开，回收到墨水槽。

这种方式因为效率不高，以后才发展出按需滴墨的技术，喷墨头走到需要打印的地方才滴墨。

由于喷墨头能够更换，许多厂商大量制造，在更换与价格上有利，所以喷墨打印设备多以按需滴墨技术为主，而连续喷墨的喷墨头，必须由打印机制造厂商整体一贯制造，所以并不普及。

在喷墨印刷领域，喷墨打印机多数以个人电脑的彩色输出终端的形象出现，对质量和速度要求不是很高，但要求方便、免维修、价格便宜。

中大幅面喷墨印刷技术主要应用在数码打样以及喷绘等领域，主要厂商有爱普生、惠普、柯达、罗兰等。

在数码打样领域，喷墨印刷以其质量优势，有取代胶印制版打样、热转移打样的趋势；在数码印刷领域，主要是静电照相（色粉）和喷墨成像两个主流系统，主要应用于可变数据印刷、出版物、个性样本、直邮印刷、商业印刷、标签印刷、商标印刷，甚至防伪印刷等特殊领域；在大幅面喷绘领域，目前所有室内室外展示、广告、海报等大幅面印刷主要由网印、胶印和喷墨成像3 种方式制作，网版印刷比较适合制作4 0 0 份以上的单张活件业务，但就目前市场来看，2 0 0 份以内单张活件的市场需求更大，随着多品种、小批量活件的增多，传统的网印方式就受到了很大限制。

喷墨打印方式中，水性墨喷墨和以纸张为基础的承印物占据了大幅面喷绘的主要市场份额，但溶剂型墨和U V 固化喷墨的比重正在急速扩大，从环保、承印物的适应性来看，U V 固化喷墨很可能成为今后大幅面彩色市场的主流。

(2) 静电成像型(Xerography)数字印刷；静电成像（Electro-photographic）又称电子照相技术，其基本原理是用激光扫描的方法在光导体上形成静电潜影，再利用带电色粉与静电潜影之间的库仑作用力实现潜影的可视化，最后将色粉影像转移到承印物上完成印刷。

在数码印刷行业中，静电影印的数字印刷技术，相对于喷墨技术要成熟得多，同时它也是在数码设备中应用最广、形式最灵活的方式之一。

静电照相系统中有两种基本模式，一种是采用湿式色粉显影的高分辨力系统，一般采用800 dpi 的成像系统，主要代表产品是Indigo 公司的数字印刷机；另一种是采用干式色粉显影的低分辨力系统，采用的是600 dpi 的成像系统, 主要有Xeikon、Xerox、Agfa、Canon、Heidelberg、ManRoland 和IBM 等公司的产品。

总的说来，静电印刷系统应用比较灵活，基本不受印量的限制，主要是应用在按需印刷和可变数据印刷等市场。

它不仅在我国的商业快印、机关文印领域得到了应用，还被应用于金融、电信、保险、出版印刷、包装印刷等领域。

(3) 磁记录(Magnctography)型数字印刷；磁记录成像技术与磁带的记录技术采用的是相同的记录原理，即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的一种印刷方式。

磁性色粉采用的磁性材料主要是氧化铁，这种材料本身具有很深的颜色，因此，这种方法一般只适合制作黑白影像，不容易实现彩色影像。

磁记录产品主要用于有价证券、彩票、各种票据、商业表格、标签及磁性条码的印刷上；由于其产品生产的局限性，该种印刷方式主要应用于黑白影像；同时它的可调阶调数只能在有限的范围之内，其综合质量也只能与胶印低档水平相当。

与传统网版印刷相比，由于磁记录印刷方式的特殊性，虽然其承色密度较大，但是对色粉以及承印物有一定的要求，因而缺乏灵活性。

成像技术的原理有以下几点： 1、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。

成像：该印刷设备通常在纸张与记录电极之间加有电压电场，如果纸张与记录电极之间不接触，中间有空气层，一般加高压电场；如果纸张与记录电极之间接触，一般加低压电场，但是成像头与纸张表面必须光滑、耐磨、经过电场对绝缘介质进行均匀充电，接下来用针状记录电极阵列对充电表面作有选择的中性化处理，没有被中性化处理的区域就是潜像区域，采用记录电极阵列的目的在于提高记录分辨率。

因为为了在整个页面宽度上传送电荷，形成与页面等宽度的静电潜像，电子成像系统不能采用单个写电极和背电极对成像，如果设计成单个写电极和背电极对成像，那么记录分辨率将无法接受，所以应该设计成电极阵列。

上墨：成像后，纸张在印刷机上向前移动，并与液体色料接触，只有在电核区域才能粘附色料、通常，液体色料由一个精密电路控制，以保持固定的颜色浓度。

定影：与静电照相数字印刷工艺相同。

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。

2、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。

离子束或电子束成像印刷的静电图文鼓一般采用更坚固，更耐用的绝缘材料制成，以便接收电子束的电荷。

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。

数字印刷的应用：（1）应用数码印刷机模拟传统印刷机进行标签打样，在技术上已经是水到渠成了，只需要配备色彩管理软件、分光光度计和数码印刷机。

结果是肯定的，模拟的效果相当好。

（2）在证卡制作中的应用图像质量一数字印刷较前面所述的传统印刷方式制作的图像质量要好得多，不仅数码照片更清晰，而且还可以对色彩进行校准。

此外，图像中各元素更加协调文字，更加清楚易读。

便利性一数字印刷为你无论何时何地依照自己的要求生产卡片提供了便利。

可以实现个性化证卡印刷，内容和图案的快速变更成为非常容易的事。

适应性一利用数字印刷不仅可以印刷文字、线划图和照片图像，也可以制作磁条和提供智能卡芯片的位置，所有这些仅一个简单的过程就可完成。

安全性一塑胶卡印刷机还可以提供各种保护手段，如镀全息膜，可以防止证卡的信息被篡改或变更，使卡更加安全，不易被复制和伪造。

耐用性一卡的防护手段如上光、覆膜及使用安全媒介都可以在不同程度上使证卡防磨损、防紫外线、防水、防化学物质，提高卡的耐用性。

经济性一数字证卡印刷较之传统的冲印/裁剪/粘贴/过胶办法要便宜很多且花费时间较少，仅需耍一台图像输入设备如数码相机或扫描仪、一台文字录入及编辑设备以及输出设备即可完成，前期投入较小。

（3）报纸印刷：1、分散式报纸生产——这是目前唯一一个投入使用的商业模式。

奥西的数字报纸网络现在可以用单色连续式印刷机在六个不同的工厂里为世界各地的读者印刷大量的报纸。

这些工厂分别位于悉尼、新加坡、苏黎世、伦敦、纽约和洛杉矶，印刷的产品有《新纽约时报》、《卫报》、《日经指数》、《新苏黎世报》和《环球邮报》等。

这种分散的报纸印刷市场主要面向的是长期生活在国外的人、旅游者和商业人士。

在葡萄牙，圣保罗（VASP）航空公司主要用一台施乐单色连续式印刷机印刷来印刷报纸，但这样做也存在一个问题，那就是会把以前是彩色的报纸印刷成黑白的，而且广告商也不愿意看到自己的彩色广告失去色彩。