[VIP专享]静电成像数字印刷

静电数字印刷机
轻工技术与工程张欢 1208221127
1.静电数字印刷机的原理
静电成像是应用最广泛的数字印刷技术，也是大多数复印机和激光打印机
的基础，是较成熟的彩色印刷技术。

静电照相通过激光扫描方式在光导体表面形成静电潜像，再利用带电色粉（电荷符号与静电潜像相反）与静电潜像之间的库仑作用力实现潜像可见（显影），最后将色粉转移到承印物上完成印刷。

从技术观点来看，静电照相就是把物质的光导电性能和静电现象结合起来
进行照相、记录、印刷。

静电照相和光学照相的主要区别在于感光剂。

光学照相的感光剂多为银盐，利用见光部分发生光化反应原理实现成像。

而静电照相的感光剂是光导电物质，见光后发生物理变化形成图像。

图1 静电印刷成像原理
静电照相的印刷过程可分为5个阶段：成像、着墨（显影）、呈色剂的转移（印刷）、呈色剂定影及清洁（调整）。

1）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（着墨）
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。

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。

如图10所示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
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。

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800dpi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600dpi的成像系统，主要
有Xeikon、Xerox、Agfa、Canon、Heidelberg、ManRoland、Kodak和IBM等公司的产品。

2.静电数字印刷机的质量控制
1.控制纸张的特性
(1)湿度成分的控制
为了确保墨粉的均匀转移，防止纸张在静电照相数字印刷后期处理和高温
融化时发生卷曲现象，必须控制纸张的湿度成分。

印刷时发生的大多数纸张的问题与车间的湿度和温度有关，纸张是印刷过程中的活动材料，因而纤维膨胀(或纤维干燥)和纸张特性等都可能发生戏剧性的变化。

(2)表面光滑特性
纸张的挺度和光滑度较高时对改善印刷设备的运行性能有利，有助于印刷质量良好的图像。

过分粗糙的纸张表面往往导致墨粉融化不完整，甚至融化工艺不能完成，印刷图像质量很差。

(3)低吸尘性能
静电照相数字印刷需要许多预处理工艺，这就要求纸张表面不沾灰尘，因
为纸张表面的松散颗粒有可能导致图像质量退化。

(4)高挺度和高表面光泽度
数字印刷使用的大多数都是涂布纸，作用于非涂布纸上的同样物质对涂布
纸表现出完全不同的特性，原因在于细小墨粉颗粒在涂布纸和非涂布纸表面的填充效应各不相罔。

涂布纸不仅表面空隙小，而且挺度也低，因而使用这种纸张印刷会产生问题，使用光泽表面纸张时特别如此。

(5) 耐高温能力
墨粉融化是静电照相数字印刷的重要过程这种高温融化工艺导致在涂布纸
表面转移墨粉的困难，因为在高温作用下涂层本身己经软化，某些部分甚至会粘结到印刷机上。

因此静电照相数字印刷所用的纸张必须有很强的耐高温能力。

(6)其他特性
在实际印刷中，除上面提到的特性外，还需要控制其他特性，例如控制纸
张的表面电阻、无折瘾和耐湿性等。

正确的电阻和表面能对保持纸张的绝对湿度成分和平滑的表面形状至关重要，这些因素的组合对获得高质量的印刷图
像有很特殊的密切关系。

在实际印刷中引人新的高度上光的纸张后，静电照相
数字印刷条件就会得到明显改善，墨粉融化时堆积到纸张表面也更容易了，这对改善印刷质量是有利的，墨粉沿纸张表面的分布更均匀，边缘不窑易模糊，色彩饱和度更好等。

在实际的印印刷中，施乐iGen3静电照相数字印刷用的较多
理光C720数码印刷机
简介：仅凭理光C720和C720S独有的每分钟额定72页A4幅面的纸张处理速度，而且不论
可选的打印服务器：配备带有160GB硬盘的IC-303是一款专业级的打印控制器，能够轻松应对生产型的打印环境。

兼容10base-T，100base-TX和1000base-T以太网接口，以及广泛使用的操
作系统：Windows，NT 4.0 / 2000 / XP和Mac OS 10.2或更新版本，IC-303可应用于
任何网络环境。

拥有预先安装的136种Adobe PostScript 字体和1GB内存，即使是图
片密集型作业也可以加速完成。

产地：进口
生产力/速度（如为一体机有打印、扫描、复印速度）：全彩色复印：36页/分钟(A3), 41页/分钟(B4), 65页/分钟(A4), 65页/分钟(B5)黑　白复印：36页/分钟(A3), 41页/分钟(B4), 65页/分钟(A4), 65页/分钟(B5)
机器重量：重量约360kg（仅主机）
耗电量： 2.8kW 或更少（仅主机）
电源：240V/15A
尺寸(宽度x 深度
x 高度)：
786×992×1056mm
输入纸张重量：主机64 - 256g/m2
纸张类型：可支持由明信片至330 x 487mm等尺寸的纸张，带有裁切标记的A3设计图也可全尺寸输出。

主机纸盒可以处理规格在64g/m2和256g/m2之间的纸张，PF-601大容量纸柜，
LU-202大容量纸仓和多张手送托盘兼容最大至300g/m2的纸张。

纸张容量和处理能
力：
纸张容量（主机）500×3 张+ 250 张多张手送托盘
输入纸张尺寸：主机A5 - A3 + (140×182mm - 330×487mm)
多张手送托盘A6 - A3 + (100×148mm - 330×487mm)
操作系统：Windows 2000（SP2 或更新）/ XP（SP4 或更新）, Windows Server 2003,
Mac OS X（10.2.1, 10.2.3, 10.2.4 或更新）
设备接口：以太网(10/100/1000BASE-T) USB 2.0
打印语言：Adobe PostScript3 (3017)
处理器：Intel Pentium4 3.2GHz FSB800MHz
内存：DIMM 256MB×4 HDD 40GB×4（选配）
预热时间：420 秒或更短
首页输出时间（含全彩色：6.5 秒或更短
打印和复印）：黑　白：5.0 秒或更短
分辨率（如为一体机，含打印、扫描、复印分辨率）：扫描600×600dpi 打印600×600dpi
应用领域：个性化可变数据,商业(含书刊)
进纸方式：单张纸
日本宫腰印刷机械有限公司（Miyakoshi Printing Machinery Co., Ltd）和利优比有限公司（Ryobi Ltd.）联合近日宣布已研发出新款采用液体墨水的静电数码印刷机
主要表现在高质量、低成本、高速度和大批量等特点。

印刷方式：静电照相（Electrophotographic）
分辨率：1,200×1,200dpi
墨水规格：高精细液体墨水
墨水供应装置：独立墨水供应装置（配置自动化墨水密度调整功能）
最高印刷速度：8000张/每小时
最小印刷尺寸：410×290mm
最大印刷尺寸：765×580mm
纸张克重：64-360g/m2，最厚为0.4mm
Indigo7600是业界速度最快的单张纸数字印刷机，其旗舰版新机型在EPM模式下最高速度可达160页/分钟，相当于每小时9600张A4，最高分辨率可达
2438×2438 dpi indigo W7250数字印刷机。

该款印刷机在彩色印刷时，最大印刷速度为每小时19200张A4，是惠普Indigo7600印刷速度的两倍，在黑白印刷模式下，每小时可达38400张A4，印刷幅宽也可达到340mm。

4.导鼓的种类
硒光导鼓
在金属基底上涂布的是元素型的非晶态硒，或者以硒为基础掺入少量砷或碲形成的硒砷合金或硒碲合金，甚至是三硒化二砷合金，按专业习惯统称为硒光导体。

硒光导鼓一般采用三层结构，由硒光导层、氧化铝膜中间层和铝合金导
电基体三层组成。

通常，硒或硒合金材料通过真空蒸镀工艺覆盖到铝基鼓面后即形成硒光导层，硒膜厚度应均匀一致，且要求表面光洁度高。

按表面处理工艺步骤，中间
层应该形成于蒸镀硒光导层之前，在铝合金基底表面形成的一层氧化铝膜，起
阻挡（光子）层的作用，以优化光导层的暗衰减特性。

铝合金层（基底）是光导层的载体，大多加工成圆筒状，该铝合金层也称
为导电层，起到与接地端导通以及产生与充电相对应的感应电荷的作用。

硫化镉光导鼓
硫化镉光导体突出的优点在于静电潜像电位差大，因而复印出的图像反差
也大。

以硫化镉制成的光导鼓表面加有绝缘膜，使光导体的耐磨性提高。

硫化
镉的主要缺点表现在对温度很敏感，而且怕潮，表面没有保护膜时会影响操作
者健康，也不利于废光导体的处理，因此目前应用得越来越少了。

硫化镉光导鼓由透明的聚酯薄膜绝缘层（上表面阻挡层）、光导层、中间
层（下表面阻挡层）和导电基体组成，其中绝缘层有利于限制充电电荷注入光
导层内部，以保存充电时沉积在光导鼓表面的电荷，对产生静电反差起着重要
作用；光导层受光的照射后吸收入射光的光子，在光子激发下释放出电子- 空穴对，形成众多的自由载流子，它们在电场力作用下形成光电流；中间层用于
阻挡充电时从导电基体上感应出来的电荷进入光导层；基体的作用是支撑光电
导材料膜层，
并起接地作用，作为在光照条件作用下电子空穴对选择性迁移时电荷逃逸光导
层以及充电时感应电荷的导体。

非晶硅光导体
非晶硅光导元件可以设计成非暗盒的形式，无需更换整个暗盒部件即可补
充墨粉，对开发和制造环境友好型产品作出了重要贡献。

与其他光导材料相比，非晶硅提供高得多的硬度，耐磨性相当好。

非晶硅光导材料的电气特性相当稳定，表现在经长期使用后材料的基本电
气性能变化很小，且对于环境因素也表现出良好的稳定性，例如在高温和低温
条件下使用时经反复充电和曝光循环后电气性能几乎保持不变；当非晶硅光导
材料在高湿度环境下使用时，充电和曝光结果的重复性良好，电气特性没有明
显的下降。

有机光导体
以有机光导鼓为图像载体时，几乎所有的静电照相成像设备的制造商均使
用了双层结构，但在图像载体材料的选择上却各具特色。

双层结构中潜像产生
层厚度仅1μm（有时还小于该尺寸），涂在铝质基底的聚合物表面层上；电荷传输层厚度约20μm，掺入了聚合物分子。

可用作传输层的材料包括聚乙烯咔唑、二氢化吡唑和咔唑腙等。

“机能分离型”有机光导体确实由电荷发生层和电荷传输层两层结构组成；
（2）机能分离型的电荷载流子发生层可以使用有机颜料制备；
（3）若具备电子接受体或者电子给予体功能的低分子有机物质溶解在高分子物质中，则形成的薄膜具有充分的电荷传输能力，可用到机能分离型有机光导体的电荷传输层中。