静电照相印刷工艺

上海出版印刷高等专科学校静电照相印刷工艺

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[摘要]静电照相印刷工艺结合现代先进的科学技术，采用不同于常规的印刷的原理与工艺，完全实现数字化作业。它的工作原理与激光打印机或LED打印机相同，而激光打印机或LED打印机则起源于静电复印。

一、发展

1938年10月22日是今天正在享受激光或LED打印机、多功能一体机和静电照相印刷机方便性和实用性的人们值得纪念的日子。卡尔逊在他位于纽约皇后区的简陋实验室中成功地发明静电照相技术，完成了他著名的实验。长达九年的时间里，卡尔逊试图向20多家美国公司出售他的思想，其中包括著名的美国无线电公司、通用电气公司、柯达公司和IBM公司等。然而，这些公司都退回了卡尔逊的信件，因为这些公司都怀疑卡尔逊的发明成果，质疑在已经有复写纸的情况下是否还需要另一种类似的复制技术。事情的发展颇有戏剧性，美国的一家小公司Haloid决定于卡尔逊展开合作。正是这家公司勇敢的接受了挑战，承诺静电照相技术将很快流行起来，由于静电照相技术为Haloid创造了丰厚的利润而改名为施乐，也改写了Haloid的历史。

即使在今天，静电照相系统仍然支配着全世界的数字信息，继续扮演着文档主要输出设备的角色。静电照相技术之所以依然重要，是因为这一技术符合数字时代的基本特征和信息传播需求，且多样化的静电照相设备具备文档输出的各种潜在能力。

二、原理

静电照相成像是应用最广泛的数字印刷成像技术，它利用光电导体表面受光照射能改变静电分布的原理，从而形成图文潜影（电荷图像）。带有电荷的图文部分随后吸引带异性电荷的油墨（或呈色剂），再把它转移到纸或其他承印物上，最后进行固化，形成最终的图文。

静电照相技术的可变数据印刷机主要是有激光扫描系统、照相系统和控制系统三大部分组成。其中，激光扫描系统包括激光器、偏转调制器、扫描器和光路系统。它的作用是将计算机输出的信息经过调制后，由激光束扫描形成静电潜像。静电照相系统由光导鼓、高压发生器、显影定影装置和输纸机构组成，其作用是将静电潜像变成可见的输出。采用静电照相技术的可变数据印刷机有两种模式，一种是采用湿式色粉显影的高分辨率系统，也就是800dpi的成像系统。另一种是采用干式色粉显影的低分辨率系统，即600dpi的成像系统。

根据色粉转印工艺的不同，又可分为直接法和间接法两种方式。直接法是在承印材料表面进行静电感应处理，使之带上电荷，通过对原稿照相曝光再将带有相反电荷的色粉吸附上去，经热熔固着成为图像。间接法则是在版基表面涂以硒或氧化锌等光导电材料，充电后经照相曝光形成静电潜影，将带有相反电荷的色粉吸附到感光版面后，再转移到承印物上，通过加热方式熔融固着。

三、工艺

静电制版，多用于胶印，经过上述静电原理，在经过处理使图文部分亲油、非图文部分亲水的工艺。静电照相制版使用的板材有：

氧化锌行PS版：静电制版，多用于胶印，是采用上述静电原理，使硒或氧化锌版面上的图文部分固着静电制版用的色粉，并经处理，使图文部分亲油、非图文部分亲水的工艺。

硫化镉型KC微晶板：KC微晶体是由美国Coulter-Stork公司研制的，具有接近银盐感光速度的感光特性。它是由聚酯片（或金属）、底基、导电层（用金属做底基时不用导电层）以及KC光导体硫化镉六面晶体组成。

有机光导体PS版：无机系光导体出氧化锌外多数为有害物质，各类光导体对感光波长选择也有限，而有激光导体不仅公害小，制版成本低廉，而且感光体的形状、感光波长、感光度均可自由设计。

静电印刷方式根据材料分类也可分为平版型、凹版型、孔版型。

静电平印：在卷筒薄金属板上，用绝缘油墨印刷图文后，从电极下通过时其带上电荷，然后撒上带异性电荷的色粉，在静电引力的作用下，色粉附着于图文上。而金属板与地线相接不带电，空白部分的色粉在重力作用下而散落。图文部分附着的色粉与承印物接触时，再通过高压静电场作用，把色粉图像转印到承印物上，最后经过热熔固着，得到图像。

静电凹印：在凹印机上配备的静电吸墨装置，在压印滚筒和印版滚筒之间以1000~3000V电压充电，而印版滚筒接地，这样，印版滚筒与压印滚筒之间便形成了电场。利用静电吸引原理，油墨被吸向纸面，从而完成了像普通凹印那样较大压力的印刷。

静电丝印：在静电印刷中，应用最多的是孔版型的静电丝网印刷。用不锈钢

等导电性的材料制作网版，而印版滚筒将网版接到高压电源的阳极，电源的腹肌则与丝网网版相对平行的金属板相连接。对于有强导电性的承印物，也可将电源的阳极直接与承印物相连。

静电植绒：是利用静电场的作用在承印物表面制成丝绒般花纹的过程。四、过程

静电印刷过程主要需要经过充电成像、着墨显影、色彩转印印刷、色彩熔化定影、清洁等几个步骤。

1）充电成像

首先对光导鼓表面充电，即系统的敏化过程。目前静电照相技术一般都在感光体表面通过电晕放电，使其表面带有同一种均匀的电荷，具有足够的电位。接着，由激光器或LED发射出的光束，经反射镜射入声光偏转调制器，与此同时，由计算机送来的二进制图文点阵信息经频率合成器及功率放大器加至声光调制器上，对由反射镜射入的激光束进行调制。调制后的光束射入多面转镜，再经广角聚集镜等光学系统把光束聚焦后射至光导鼓表面上，使角速度扫描变成线速度扫描，完成整个扫描过程。

2）显影

静电照相一般采用专用油墨，分为干式色粉和液体呈色剂。其中干式色粉一种含有热融性树脂和色素的铁状物质，也叫墨粉。在墨粉中掺入经防氧化处理的铁粉，因铁粉和墨粉凝聚在一起有接触电位差，使墨粉带负电荷，铁粉带正电荷。铁墨混合物叫做显影剂，显影剂通过磁刷从显影槽中溢出，磁刷上的墨粉因带负电荷，遇到正电荷组成的图文潜像就被吸附过去，而铁粉带正电荷，被同性电荷排斥回显影剂槽里，而没有静电潜像的空白部分自然不会被墨粉涂上。

在静电成像中决定印刷图像质量的主要因素是色粉中颜料或染料的呈色方式。着墨过程是利用电子潜像的差异（电场），以非接触方式，使用着墨装置将细小的色粉微粒（约8um）转移到光导鼓上来完成的。由于曝光时正电荷被释放，在滚筒上形成了与印刷图文一致带正电荷的潜像。使用了带有负电荷的色粉着墨时，由于静电吸引力，图文潜像吸附色粉，光导鼓上电荷潜像变得可见。

3）呈色剂转移（印刷）

呈色剂可以直接转移到纸老虎，也可以通过中间的转换装置如鼓或带转移到纸上。是从光导鼓直接转移到承印材料上。为了保证带电色粉微粒从光导鼓转移到纸上，在压印线上安装电晕放电装置来产生更大的静电力，这个静电力必须能确保色粉脱离光导鼓转移到纸上。同时为了保证转移效果，还要借助光导鼓表面和纸之间的接触压力来辅助完成。

4）呈色剂熔化（定影）

为了固定色粉微粒形成稳定的印刷图像，还需要使用定影装置。一般采用加热纸张和接触压力使油墨熔化并固着在纸上。

5）清洁

在印刷图像从光导鼓转移到纸张上以后，在光导鼓上还会残留着剩余电荷和少量色粉微粒。为了使光导鼓做好下一次印刷的准备，可以采用机械和电子方式对表面进行清洁。机械清洁是采用刷子和吸尘方式来除去色粉微粒，电子清洁（即电荷中和）则通过改变电场或AC电晕的方法使光导鼓表面呈中性并与色粉微粒无关。在下次成像之前，光导鼓通过电晕放电再次使光导鼓表面带有同种均匀电荷，并根据印刷图文控制成像过程。